---

KONTROLÖR İLE TASARIM
PI Kullanımı ile İlgili Örnek Devre
Bozucu Girişin Sisteme Etkisi ve Geri Beslemenin Önemi....

-----------------
KONTROLÖR İLE TASARIM



Kontrolör Tasarım Kriterleri


Tasarım kriterleri genellikle sistemine yapması gerektiğini belirtmek ve nasıl yaptığını değerlendirmek için kullanılır. Bu kriterler her bir uygulamaya özgü farklıdır ve genellikle göreli kararlık , kararlı hal doğruluğu (hata), geçici yanıt ve frekans yanıtı özellikleri ile ilgili kısımlardan oluşur. Bazı uygulamalarda parametre değişimlerine karşı duyarlılık gibi ilave kriterlerden de yararlanılır.


Tasarımın Temel İlkeleri


Belli bir kontrolör yapısını seçtikten sonra tasarımcı tüm tasarım koşullarını gerçekleyen bir kontrolör türünü, eleman değerleri ile birlikte belirlenmelidir. Kontrol sistemlerinin tasarımda kullanılabilir kontrolör türleri sadece hayal gücü ile sınırlıdır. Ancak mühendislik uygulamaları gereği tüm tasarım koşullarını sağlayan en basit yapılı kontrolör seçimi tercih edilir. Genelde kontrolörün karmaşıklığı arttıkça maliyeti de artar. Güvenilirliği azalır ve tasarımı güçleşir. Belirli bir uygulamaya göre kontrolör seçimi genellikle tasarımcıya bırakılır. Tasarımcı bu seçimi yaparken geçmiş deneyimlerine, önsezilerine ve tasarım hünerinden yararlanır.

Bu doğrultuda kontrolör seçilir ve ikinci adımda da kontrolör parametre değerleri belirlenmedir. Bu parametre değerleri kontrolörü oluşturan bir yada daha fazla transfer fonksiyonuna ilişkin katsayılardır. Temel tasarım yaklaşımı analiz araçlarından yararlanarak bireysel parametrelerin tasarım koşullarını ve netice de sistem davranışını nasıl etkilediğini belirlemektedir. Bu bilgilere dayanılarak tasarlanacak kontrolör de tüm bu verilerden yararlanacaktır. Bu işlem çok basit olmasına rağmen genellikle kontrolör parametrelerinin birbirlerini ve özellikler tasarım kriterlerini çelişkili bir şekilde etkilemesi nedeni ile, çok sayıda tasarım adımının atılmasını gerektirebilir. Örneğin belirli bir parametre değeri seçilip aşım sağlanabilir, ancak yükselme zamanı seçildiğinde aşım kriteri sağlanmayabilir. Şüphesiz ki tasarım kriterleri ve kontrolör parametrelerinin sayısı arttıkça tasarım işlemi de karmaşıklaşır.

Diğer kontrol ünitelerinde kontrolör sabit kazançlı basit bir kuvvetlendiriciden oluşmaktaydı. Bu tür kontrol işleminde, kontrol işareti kontrolör çıkışına sabit bir oranla aktarıldığından oransal kontrol olarak adlandırılırlar. Sezgisel olarak , bu kazanç katı türev alma, integral alma gibi işlevlerden yaralanarak oluşturulabilir. Buna göre bu sistemin içerisinde toplayıcı, kuvvetlendirici, zayıflatıcı, türev ve integral alıcı kısımlar bulunabilir. Burada tasarımcının görevi bu kazanç katlarının hangi oranda ve ne şekilde bağlanacağını tespit etmektir.





PI Kullanımı ile İlgili Örnek Devre

PI Kontrollü Hız Denetimi


Açık döngülü sistemle motor hız kontrolünde devir sayısı ayarı endüvi veya uyartım sargısı üzerine düşen gerilimi değiştirmekle ayarlanabilir. Açık döngülü sistemde motor gerilimindeki ve motor devir sayısındaki değişiklikler dikkate alınmamaktadır. Bu yöntemde, yük durumuna göre devir artar veya azalır. Bu nedenle sabit hız uygulamalarında açık döngülü sistem kullanılamaz.

Kapalı döngü sistemle motor hız kontrolünde, çıkış büyüklüğü sistem değişkenlerinden bağımsız hale getirilir. Şekilde kurulan döngü sayesinde çıkış büyüklüğü olan motor devri sayısı (hızı) sabit tutulmak istenmektedir.





Yukarıdaki şekilde verilen kapalı döngü sistemde motor devir sayısı referans değeri ile ayarlanır. Sistemde kullanılan takometre sayesinde motor devrindeki değişme algılanır. Motor yük durumuna göre endüvi sargısı veya uyartım sargısı gerilimi değiştirilerek devir sayısının referans değerinde kalması sağlanır. Motor gerilimi yarı iletkenler yardımı ile ayarlandığından, sistem verimli ve güvenilirdir.

Aşağıdaki şekilde PI kontrolör şeması verilmektedir. Sistemde oluşacak hata sinyali kontrolörde değerlendirilerek çıkışa aktarılmaktadır. Hata sinyali e(t) sistem kazancı ile çarpılmakta ve hata sinyalinin integrali alınmaktadır. Sistemde integratör kullanılarak çıkıştaki aşım önlenir. Hata sinyalinin değerine göre PI çıkışı artırır veya azaltır.



PI iç bağlantısı



Bozucu Girişin Sisteme Etkisi ve Geri Beslemenin Önemi

Bozucu girişin sistemlere etkisi ve bunu engellemek üzere siteme gerekli kazanç katlarını kullanılmasını bir örnek üzerinde inceleyelim.


Kontrol-1 dersinde bilindiği üzere sol şekildeki gibi bir mekanik sistemin hareket sistemi

şeklindedir.

Hareket denkleminin Laplace dönüşümü;


olarak elde edilir.


Şimdi keyfi değerler için matlab programını kullanarak çıkış grafiğini elde edelim.

Burada genlik 30 , kütle ve söndürücü katsayısı 50 ve yay sabiti 2000 alınacak olursa sistem çıkışını gözlemek için aşağıdaki matlab programını yazmalıyız;

---