SAYISAL KONTROL 2 PROJESİ

Transkript

1 SAYISAL KONTROL 2 PROJESİ AUTOMATIC CONTROL TELELAB (ACT) ile UZAKTAN KONTROL DENEYLERİ Automatic Control Telelab (ACT), kontrol deneylerinin uzaktan yapılmasını sağlayan web tabanlı bir sistemdir. Web arayüzü, MATLAB programında tasarlamış olduğunuz kontrolörleri kullanmanıza izin vermektedir. Deneyler sırasında kaydedilen verileri (referans, kontrol girişi, sistem çıkışı ve zaman).mat dosyası olarak oturumun sonunda kullanıcıya sağlamaktadır. ACT ye adresinden erişebilirsiniz. Öncelikle deneylerin nasıl yapılacağını anlatan Lab Manual i dikkatli bir şekilde okumalısınız. Sonrasında deneyleri yapmaya başlayabilirsiniz. Sistem dinamiği denklemlerini, çeşitli simülasyon ve deney sonuçlarını sistemden indirebilirsiniz. Bir sonraki bölümde projenizde sizden istenilenler ve nasıl bir ödev teslim edeceğiniz anlatılmaktadır. Unutulmaması gereken bir husus vardır ki bu ödevler bireysel olarak verilmektedir ve her öğrencinin raporunu kendisinin hazırlaması gerekmektedir. 1. Sistemin Dinamik Modeli Öncelikle kontrol edeceğiniz sistemin hakkında bilgi edinmek için System Description bölümünü okumanız gerekmektedir. Bu bölümden kontrolörünüzü tasarlamak için gerekli olan sistem dinamiği denklemlerini elde etmelisiniz. Sistem dinamiği denklemlerinden sisteminizin transfer fonksiyonunu elde etmelisiniz. Raporunuzda sistemin dinamik modelinin ve transfer fonksiyonun elde edilme aşamalarını düzgün bir şekilde açıklamanız gerekmektedir. 2. Simülasyon Matlab / Simulink modellerini kullanarak sisteminizi simüle edebilirsiniz. Kontrol edeceğiniz sisteminiz için Control Experiment linkini takip edip Download Simulator ü 1

2 tıklayanız. Download Model linki tıklanarak önceden tanımlanmış PID kontrolörü indirebilirsiniz. Simulink blokları kullanılarak kendi kontrolörünüzü oluşturabilirsiniz. DC Motor Konum kontrolü için tasarlanmış blok diyagram Şekil 1. de gösterilmektedir. Şekil 1. Simulasyon için simulink modeli 3. Sisotool ile Kontrolör Tasarımı Kontrol deneyini gerçekleştirebilmek için gerekli olan ikinci adım kontrolör tasarımıdır. Matlab in sisotool adında kontrolör tasarım aracı mevcuttur. Sisotool aracı kendi kontrolörünüzü tasarlamanıza ve sistemin performansını analiz etmenize yardımcı olur. Öncelikle sisteminizin transfer fonksiyonunu bulmanız gerekir ve bunun için system = tf(num,den) veya sys = zpk(z,p,k) komutlarını kullanarak sisteminiz değişkenlerini tanımlamalısınız. Grafik arayüzünde File > Import adımlarını kullanarak sisteminizin transfer fonksiyonunu sisotool aracına ekleyebilirsiniz. Sisteminizin modelini G ile belirtilen modele eklemelisiniz. Sisotool arayüz programı ile birlikte açılan analiz penceresinin sol tarafında sisteminizin kök-yer eğrisi görülmektedir. Sisotool aracı kontolör tasarımı için kutup ve sıfır eklemenize ve kazancınızı ayarlamanıza olanak sağlamaktadır. 2

3 Şekil 2. Sisotool kullanıcı arayüzü Kontrolörünüzde yapacağınız değişiklikler neticesinde istediğiniz referans girişe karşılık sisteminizin davranışını gözlemlemek için Analysis Plots sekmesinden seçim yapabilirsiniz. Şekil 3. Analysis Plots arayüzü 3

4 Farklı kontrolör tasarımlarınız neticesinde sisteminize referans olarak basamak (step) giriş vererek sisteminizin zaman düzleminde % aşım miktarı, yükselme zamanı ve oturma zamanı gibi karakteristik özelliklerini grafik üzerinde sağ tıklayarak elde edebilirsiniz (Şekil 4). Kontrolörünüzü değiştirdiğinizde sistemin cevabının otomatik olarak değiştiğini gözlemleyebilirsiniz. Kontrolörünüzün performansını yükselme zamanı (tr), % aşım miktarı ve oturma zamanına göre geliştirebilirsiniz. Uygun bir kontrolör elde ettiğinizde kontrolörünüzü Simulink e grafik arayüzünden Tools > Draw Simulink Diagram adımlarına takip ederek gönderebilirsiniz. Şekil 4. Basamak cevaba karşılık sistemin zaman düzlemindeki karakteristiği Gerçek sistemi kontrolörünüz ile test etmek için elde ettiğiniz kontrolörünüzü ACT sistemine yüklemeniz gerekmektedir. Öncelikle web sayfasında bulunan Lab Manual bölümünü okuyarak kendi kontrolörünüzü nasıl tasarlamanız gerektiği öğrenmeniz gerekmektedir. Control Experiment bölümünden Download Template butonuna tıklayarak sisteme yükleme yapmadan önce kendi kontrolörünüz üzerinde yapmanız gereken değişiklikleri öğrenmeniz gerekmektedir. Şablon dosyayı indirdikten sonra farklı isimle kaydedip kontrolör kısmına tasarladığınız kontrolörünüzü ekleyerek web sayfasında bulunan Send Controller butonuna tıklayıp kontrolörünüzü sisteme yükleyebilirsiniz. Yükleme işleminden sonra deneye başlayarak sistemi kontrol edebilirsiniz. Deney sonunda kayıtlı değişkenlerin, zaman bilgisinin, referansın, kontrol sinyalinin ve sistem çıkışının (rt_time, 4

5 rt_reference, rt_command, rt_output) bulunduğu. mat dosyasını indirebilirsiniz. Bu.mat dosyayı Matlab e yükleyerek raporunuz için gerekli değişkenleri elde etmiş olacaksınız. Raporunuzda bu verileri grafik üzerinde gösterip yorumlamanız gerekmektedir. 4. Sonuçlar ve Rapor Hazırlama Deneyler neticesinde tatmin edici sonuçlar elde ettiyseniz bu sonuçları raporunuzda göstermeniz gerekmektedir. Teknik raporunuzu hazırlarken yönerge adımları izleyiniz. Raporunuzda aşağıdaki bölümlerin bulunması gerekmektedir: Dinamik Model: Dinamik denklemlerin elde edilmesi ve transfer fonksiyonu. Sisotool ile Kontrolör Tasarımı: Kontrolörün transfer fonksiyonu, simülasyon ve deney sonuçlarını yorumlamanız gerekmektedir. PID Kontrolör Ayarlama (Tuning): Ziegler-Nichols yöntemi ile sisteminiz için gerekli kontrolörü elde etmeniz gerekiyor. Elde edilen kontrolör ile simülasyon ve deney sonuçlarını yorumlamanız gerekmektedir Deney Sonuçları: ACT web sayfasının sağladığı gerçek sistem sonuçları ile kontrolör performansını geliştiriniz. Sonuç: Bu proje ile neler öğrendiğinizi ve elde ettiğiniz sonuçları yorumlayınız. Sisteminizi modelinize ekleyeceğiniz gürültüler ile test ediniz. Bunun için kontrolör çıkışı ve sistem bloğunuzun arasına küçük rasgele gürültü içeren bozucu ekleyiniz (simülasyon çalışmasında). Geliştirdiğiniz tasarımın gürültüleri önleme kapasitesini gösteriniz. 5

6 5. Dikkat Edilmesi Gerekenler: Deneyler ve raporlar kişisel olarak hazırlanmalıdır. Birden fazla kişiye aynı sistem verilebilir ancak herkesin tasarımı özgün olmalıdır. Birlikte yapılan projeler aynı olduğu tespit edilen proje sayısına bölünerek notu verilecektir. Örneğin bir proje ödevi 90 notu almış ve üç tane aynı ödevden olduğu tespit edilmişse 90 : 3 = 30 puan olmak üzere proje sahiplerine notları verilecektir. Bu hususta hiçbir mazeret kabul edilmeyecektir. Raporunuza zaman düzlemindeki sistem cevabı grafiklerinizi, Matlab kodlarınızı ve simulink modellerinizi ekleyiniz. Raporlarınızı ve simulink dosyalarınızı sıkıştırıp tek bir dosya halinde ve dosya ismi olarak sınıf_numara_isim_soyisim olmak üzere [email protected] adresine 20 Mayıs 2013 tarihine kadar göndermeniz gerekmektedir. Bu tarihten sonra gelen ödevler değerlendirilmeyecektir. Referanslar: 1. Automatic Control Telelab Lab Manual. 2. Yeditepe Üniversitesi ME 351 PROJECT ödev yönergesi. 6