Pnömatik sistemlerde konum geri beslemesi yapılarak basınç ayarlaması ile hassas konum kontrolü

Abstract

Günümüz sanayinde hız ve maliyet avantajlarından dolayı geniş uygulama alanı bulunan pnömatik sistemlerde kullanılan havanın sıkışabilir olması pnömatik eyleyicilerin ilk ve son konumlarında kullanım mecburiyetini doğurmaktadır. Robot teknolojisindeki gelişmeler ışığında pnömatik eyleyicilerin diğer konumlarında durdurulmaları zorunlu haline gelmiştir. Bu sayede robotların maliyetleri ve hareket kabiliyetleri gelişme göstererek diğer teknoloji alanlarına da uygulanabilme imkânı doğacaktır. Özellikle biyomedikal alanındaki uygulamalarda son derece avantajlı olan pnömatik sistemler hastaların tedavisinde ve günlük ihtiyaçlarında her geçen gün kendisine daha fazla yer bulmaktadır. Yapay kas teknolojisindeki gelişmeler bu yönde devam etmektedir. Bu tez için oluşturulan deney setinde kontrol yöntemi olarak P (Proportional), PI (Proportional – Integral), PD (Proportional – Derivative) and PID (Proportional – Integral – Derivative) kontrol yöntemleri kullanılmıştır. Bu çalışmanın yapılmasındaki amaç uygun PID kat sayılarının ayarlanması ile pnömatik silindirin hassas konum kontrolünü yapabilmektir. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda pnömatik eyleyicinin kurs boyunun herhangi bir noktasında durdurulabildiği görülmüştür. Uygulanan kontrol yöntemlerinden en iyi sonucu sırasıyla PD, PID, P ve PI kontrol yöntemleri vermiştir. Asimetrik çift etkili silindirin ileri ve geri hareketlerindeki davranışlarının aynı olmadığı görülmüştür. Basınç artışının sistemin kontrolü üzerinde olumsuz etkiler yaptığı tespit edilmiştir. Hareket mesafeleri değiştiğinde sistemim aşma ve oturma zamanı davranışları da değiştiği gözlenmiştir. Bu noktalardaki eksikliklerin PID katsayılarının tekrar ayarlanmasıyla ortadan kalktığı sonucuna varılmıştır.

Nowadays, pneumatic actuators which are operated by air pressure are widely used in industry because of their speed and cost advantage but also air pressure cause them work within some physical boundaries. Along with improvement in robotic technologies, pneumatic actuators must be operated beyond these boundaries. This way the cost of robots will reduce and also their movement capability will be improved for other application area. Especially, biomedical applications, which are used for patient's daily routines or physical treatment, need advanced pneumatic systems. Artificial muscle technology is being also developed within these improvements. In this thesis, a pneumatic control system has been operated with P (Proportional), PI (Proportional – Integral), PD (Proportional – Derivative) and PID (Proportional – Integral – Derivative) control techniques. Aim of this work is determining how PID parameters' changes effect on sensitive control of pneumatic cylinder. As a result of these experiments, it seems that pneumatic actuator can be stopped in any position along piston path. Best control techniques are resulted in order to PD, PID, P and PI. Forward and backward movements of asymmetric double-acting cylinder are different from each other. It has been observed that increase of air pressure has negative effect on controlling the system. Also different movement distance changes passing over and settling time behavior. In this point, tuning of the system has been adjusted by manipulating PID parameters.