Pozisyon Kontrol Sistemi Üzerine Karakteristik Yapı Çalı ması: STANBUL

Transkript

1 Pozisyon Kontrol Sistemi Üzerine Karakteristik Yapı Çalıması: Set Üzerinde Kullanılacak Ekipman: 1 Motor sürücü ve çıkı potansiyometresi, 1 Ayarlama amplifikatörü, 1 Türevsel amplifikatör, 1 Toplama amplifikatörü, 1 Amplifikatör #1, 1 ntegratör, 1 nverter, V Çok Pozisyonlu Voltmetre, 1 Güç amplifikatörü, 1 Amplifikatör #2, 1 Türev alıcı, 1 10k+ potansiyometre, 1 20V DC Dijital Voltmetre, Balantı telleri. Verilen devre orantısal kontrol için ayarlanmı konumdadır. Servo potansiyometrenin sol tarafını bastırarak levhayı yerletirin ve sonrasında serbest bırakarak sürme aftının sistemin bir parçası olmasını salayın. Amplifikatör #1 e ait kontrol deerlerini sırası ile 10 a ve 0.1 e ayarlayın, amplifikatör #2 ye ait kontrol deerlerini ise 1 e ve 1.0 a ayarlayın, 10k+ luk potansiyometreyi orta noktaya ayarlayın, integratörün zaman sabitini 1s olarak ve türev alıcının zaman sabitini ise 100ms olarak ayarlayın. STANBUL

2 Orantısal Denetleyici: Güç anahtarını açın ve 10k+ luk potansiyometreye ait kontrol anahtarını potansiyometrenin tam deeri üzerine sürün. Motora ait aft ve servo potansiyometre göstergesi hareket etmelidir ve hareketi takip ettiinizde sistemdeki uyuuklukla beraber servo potansiyometrenin ayar noktasını takibe balamadan önce bir gecikme yaadıı da görülmelidir. Bunun nedeni sistem genliinin, yani amplifikatör genliinin 1.0 a ayar edilmi olmasıdır. Ayar potansiyometresinin tam deerine karılık olarak elde edilen servo potansimetrenin tam deerini not edin. Amplifikatör #1 e ait genlik deeri 1.0 a ve ayar potansiyometresi saat yönünde son noktaya ayarlanması durumunda elde edilen servo takipçi deeri : Amplifikatör #1 e ait genlik deeri 1.0 a ve ayar potansiyometresi saatin tersi yönde son noktaya ayarlanması durumunda elde edilen servo takipçi deeri : Yeniden 10k+ luk giri potansiyometresini merkez pozisyonuna alın ve amplifikatör #1 e ait hassas (fine) genlik deerini 0.5 e ayarlayarak bir önceki amada gerçeklenen ilemleri tekrarlayın. Potansiyometrenin ayarlanma aamalarının son noktalarında çevirme ilemi yava yava yapılmalıdır. Aksi takdirde servo potansiyometre iz takibinde son noktayı kaçırarak motorun sürekli olarak dönmesine yol açabilecektir. Eer sürekli dönme meydana gelirse, 10k+ luk potansiometreyi hemen merkez pozisyonuna alın. Herhangi bir yükün söz konusu olmadıı bu yüksek genlikli kontrol ilemi sırasında, iz takibi çok yakın olarak gerçeklenecektir. Bu yakın takip sırasında hızlı artılar servo potansiyometrenin kayarak referansın önüne geçmesine ve bu da sürekli harketin balangıcına yol açacaktır. Bu yakın takip ve kayma ilemi her iki yönde de meydana gelebileceinden, her iki yönde de referans artıları yava yava yapılmalıdır. Amplifikatör #1 e ait genlik deeri 5.0 a ve ayar potansiyometresi saat yönünde son noktaya ayarlanması durumunda elde edilen servo takipçi deeri : Amplifikatör #1 e ait genlik deeri 5.0 a ve ayar potansiyometresi saatin tersi yönde son noktaya ayarlanması durumunda elde edilen servo takipçi deeri : Amplifikatör #1 e ait genlik deerlerini 10 a ve 1.0 a ayarlayın. Servo potansiyometreye ait göstergenin 0 ı göstermesine kadar giri potansiyometresine ait deeri arttırın. imdi Hall etkisi diskini elinizle yönlendirerek göstergeyi dengeleyin ve sistemin hiçbir cevap vermesine neden olmadan göstergenin geri dönebildii sınır deerlerini her iki yöne de not edin. lemleri amplifikatör #1 e ait hassas genlik deerini 0.5 ve 0.1 e ayarlayarak tekrarlayın. Not edilen bu deerler, sistemin cevap vermedii bir ölüband sınır deerleri olacaktır. Amplifikatör #1 e ait genlik ayar deerleri 10 ve 1.0 için ölüband Amplifikatör #1 e ait genlik ayar deerleri 10 ve 0.5 için ölüband Amplifikatör #1 e ait genlik ayar deerleri 10 ve 0.1 için ölüband Bu genlik deerlerinin ölüband üzerindeki etkisi nedir? :.. :.. :.. Amplifikatör #1 e ait genlik deerlerini 10 a ve1.0 a ayarlayın. Servo göstergenin 30 u göstermesine kadar giri potansiyometresinin deerini arttırın. Daha sonra amplifikatöre ait hassas ayar deerini 0.1 e ayarlayın. Amplifikatör #2 ye ait genlik kontrollerini 1 e ve 1.0 a ayarlayın. Ve offset kontrolü kullanarak sıfır çıkıı elde edin. imdi kaba (coarse) kontrolü 100 e ayarlayın ve offset kontrolü kullanarak +3V çıkıını elde edin. Daha sonra kaba kontrolü tekrar 1 pozisyonuna alın. Bu kontrol deerleri sisteme bir basamak fonksiyonu girii oluturarak, bu fonksiyonun sistem üzerindeki etkilerinin incelenmesi için kullanılacaktır. STANBUL

3 Amplifikatör #2 ye ait kaba genlik kontrolünü 1 den 100 e alın ve bu deiimin motora ait çıkı aftı üzerindeki etkisini not edin. Kaba kontrolü 100 den tekrar 1 e alarak bu deiimin de motor çıkı aftı üzerindeki etkisini not edin. Bu kaba kontrol deiimine ait prosedürü birkaç defa tekrarlayarak notlarınız alın. Amplifikatör #1 e ait genlik kontrollerini 10 a ve 0.1 e ayarlayın. Bu ayar deerlerinin etkisi nedir? Amplifikatör #1 e ait hassas genlik kontrolünü 0.5 e ve 1.0 a ayarlayarak deiimleri gözlemleyelim Amplifikatör #1 e ait genlik kontrollerini 10 a ve 0.5 e ayarlayın. lem daha hızlı mıdır? Herhangi bir üst aım olumakta mı? Amplifikatör #1 e ait genlik kontrollerini 10 a ve 1.0 a ayarlayın. lem daha da hızlı mıdır? Daha fazla üst aım olumakta mı? Bu çalımada orantısal denetleyicinin temel karakteristikleri açıklanmıtır. Bu karakteristikler aaıda belirtildii ekilde özetlenebilir: Düük genlik. Orta deer genlik. Büyük genlik. Geni bir ölüband ve basamak girie verilen aırı sönümlü bir cevap. Orta deer ölüband ve basamak girie verilen küçük deerli eksik sönümlü bir cevap. Dar ölüband ve basamak girie verilen eksik sönümlü bir cevap. STANBUL

4 Orantısal + Integratör Denetleyici: Zaman sabiti 1s olarak ayarlanmı integratörün reset butonuna basın ve ekilde mat çizgi ile verildii gibi integratörün çıkılarını toplama amplifikatörünün giriine balayın. imdi reset butonunu serbest bırakın. Amplifikatör #1 e ait genlik deerlerini 10 a ve 0.1 e ayarlayın ve amplifikatör #2 ye ait kaba kontrol deerini 100 e ayarlayarak +3V luk basamak fonksiyonu elde edin. Bu genlik deerlerinin elde edilen basamak fonksiyonu karısındaki etkisini not edin. Bir balangıç adım deiimi oldu mu? Bu deiimden sonra ne oldu? Dijital voltmetre üzerinden integratör çıkıını gözlemleyin. Ne olmakta? Servo motora ait deiim ile integratör çıkıına ait deiim aynı mıdır? Integratör çıkıı, motor torku sistem dahilindeki sürtünmenin üzerine çıkıncaya kadar artar. Ve daha sonra aft pozisyonu deiir. aft pozisyonu ayar deerinin üzerine çıkar. Bu nedenle integratör ters yönde etki gösterecektir. Bunun sonucunda aft sürekli olarak çevrinecektir. imdi amplifikatör #1 e ait hassas genlik deerini önce 0.5 e ve daha sonra da 0.1 e ayarlayarak yukarıda verilen prosedürü tekrarlayın. Ve sonuçları aaıdaki ekilde özetleyin. Amplifikatör #1 e ait genlik deerleri 10 ve 0.5, ntegratör zaman sabiti 1s. Balangıç cevabı öncekinden daha hızlı mıdır? Bir üst aım söz konusu mudur? Pozisyon için bir final düzenlemesi mevcut mudur? Amplifikatör #1 e ait genlik deerleri 10 ve 1.0, ntegratör zaman sabiti 1s. Balangıç cevabı daha hızlı mıdır? Daha fazla bir üst aım söz konusu mudur? Pozisyon için bir final düzenlemesi mevcut mudur? Ne kadar? Amplifikatör #1 e ait genlik deerlerini 10 a ve 1.0 a ayarlayın ve integratöre ait zaman sabiti deerini önce 10s ve daha sonra da 100ms ye ayarlayarak yukarıda verilen prosedürü her bir zaman sabiti deeri için tekrarlayın. Ve integratöre ait zaman sabitinin etkilerini not edin. Zaman sabiti 10s için final düzenleme zamanı daha fazla mıdır? Zaman sabiti 100ms için final düzenleme zamanı daha kısa mıdır? imdi zaman sabiti deeri 100ms için amplifikatör #1 e ait hassas genlik deerini sırası ile 0.1, 0.5 ve 1.0 deerlerine ayarlayarak, her bir deer için Hall etkisi diskini elinizle hareket ettirerek sistem çıkıını kararlı pozisyonundan uzaklatırın ve bu deiimin etkilerini gözlemleyin. Amplifikatör #1 e ait genlik deerleri 10 ve 0.1, ntegratör zaman sabiti 100ms. Diski hareket ettirmek için gerekli güç = Yeniden ayarlanma zamanı = Amplifikatör #1 e ait genlik deerleri 10 ve 0.5, ntegratör zaman sabiti 100ms. STANBUL

5 Diski hareket ettirmek için gerekli güç = Yeniden ayarlanma zamanı = Amplifikatör #1 e ait genlik deerleri 10 ve 1.0, ntegratör zaman sabiti 100ms. Diski hareket ettirmek için gerekli güç = Yeniden ayarlanma zamanı = Bu çalımada integral denetleyiciye orantısal denetleyici eklenmesi durumunda oluan temel karakteristikler incelenmitir. Bu karakteristikler aaıda belirtildii ekilde özetlenebilir: Integral denetleyici kararlı hal hata deerlerini sıfırlamaktadır. Örnek olarak son ayar deerleri verilmi integral + orantısal denetleyici sistemleri verilebilir. ntegratör zaman sabiti deerinin düürülmesi hata deerinin sıfırlanma zaman deerini de düürecektir. Ancak bu durumda, sistem çıkıında salınımlar oluabilmektedir. STANBUL

6 Orantısal + Türevsel Denetleyici: Integral denetleyiciden toplama amplifikatörüne gelen balantı kablolarını çıkartarak çalımaya balayalım. Evirici çıkıından aldıınız balantı telini, ekilde mat çizgiyle verildii gibi toplama amplifikatörü giriine balayın. Amplifikatör #1 e ait genlik deerlerini 10 ve 1.0, türev alıcının zaman sabiti deerini 1s olarak ayarlayın. Amplifikatör #2 ye ait kaba genlik deerini 1 den 100 e alarak +3V luk basamak fonksiyonu oluturun ve servo sisteme ait cevabı not edin. Aynı prosedürü türev alıcının zaman sabiti deerini sırası 100ms ye ve 10ms ye ayarlayarak gerçekleyin ve cevapları not edin. Amplifikatör #1 e ait genlik deerleri 10 ve 1.0, Türev alıcı zaman sabiti 1s. Basamak girie verilen cevap = Amplifikatör #1 e ait genlik deerleri 10 ve 1.0, Türev alıcı zaman sabiti 100ms. Basamak girie verilen cevap = Amplifikatör #1 e ait genlik deerleri 10 ve 1.0, Türev alıcı zaman sabiti 10ms. Basamak girie verilen cevap = Servo çıkıı kararlı durumundan uzaklatırarak, oluan etkileri not edin. Yeniden ayarlamaya ve hatanın düzeltilmesine yönelik bir eilim var mıdır? Etkiler amplifikatör #1 e ait daha düük genlik deerleri için daha gözlemlenebilir olacaktır. Bu çalımada orantısal + türevsel denetleyiciye ait temel karakteristikler incelenmitir. Bu karakteristikler aaıda belirtildii ekilde özetlenebilir: Türevsel denetleyici, sadece çıkıta deiim olması halinde cevap üzerine etki eder. Bu etki, deiim yönüne karı koyucu bir yapıdadır. Cevabın sönümü buna örnek olarak verilebilir. Türev alıcının zaman sabitini arttırmak, bu sönüm etkisini de arttıracaktır. Türevsel denetleyici kararlı hal hata deeri üzerine bir etkiye sahip deildir. STANBUL

7 Orantısal + Integratör+Türevsel Denetleyici: ntegratörün reset butonuna basın ve ekilde mat çizgi ile verildii gibi integratörün çıkılarını toplama amplifikatörünün giriine yeniden balayın. Amplifikatör #1 e ait genlik deerlerini 10 a ve 1.0 a ayarlayın. ntegratör ve türev alıcı için bütün zaman sabiti alternatiflerini ayarlayarak, +3V luk basamak giriin etkisini not edin. Bu zaman sabitlerinin etkilerini not edin ve optimum cevabı küçük deerli bir üst aımla elde edebilecek kombinasyonu belirleyin. Amplifikatör #1 e ait genlik deerleri 10 ve 1.0 a ait optimum kombinasyon deerleri: ntegratör = Türev alıcı = Türev Alıcı Yerine Takogeneratörden Hız Geribesleme Kullanımı: Türev alıcı devrenin balantılarını devreden alın ve bunların yerine ekilde verildii gibi yeni balantıları oluturun. 100k+ luk potansiyometre takogeneratörden alınan hız geri beslemenin genliinin deiimi için kullanılacaktır. Balangıç olarak potansiyometreyi tamamı ile saatin tersi yönde ayarlayın. Bu, hıza ait geri besleme deeri sıfır demektir. Sistem imdi bir önceki 3-süreçli PID kontrolöre edeerdir. 100 k+ luk potansiyometrenin deiik deerleri için +3V luk basamak fonksiyona verilecek olan cevapları not edin. Ve bir önceki PID denetleyici ile benzer cevapların elde edilebildiini belirleyin. Elde edilebilir mi? STANBUL