Sıtkı KOCAOĞLU 1, Hilmi KUŞÇU 2. Kırklareli Üniversitesi, Kırklareli sitki.kocaoglu@kirklareli.edu.tr. Trakya Üniversitesi, Edirne hilmi@trakya.edu.

Benzer belgeler
DC motorların sürülmesi ve sürücü devreleri

(Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 3) HAVA KÜTLE AKIŞ SİSTEMLERİNDE PID İLE SICAKLIK KONTROLÜ. DENEY SORUMLUSU Arş.Gör.

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ. DİNAMİK SİSTEMLERİN MODELLENMESİ ve ANALİZİ

OTOMATİK KONTROL. Set noktası (Hedef) + Kontrol edici. Son kontrol elemanı PROSES. Dönüştürücü. Ölçüm elemanı

ELEKTROLİZ YAPMAK İÇİN PI DENETİMLİ SENKRON DA-DA DÖNÜŞTÜRÜCÜ TASARIMI

PID SÜREKLİ KONTROL ORGANI:

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI SIGNAL FLOW GRAPH

DENEY.3 - DC MOTOR KONUM-HIZ KONTROLÜ

FRENIC MULTİ ÖZET KULLANIM KLAVUZU

PROSES KONTROL DENEY FÖYÜ

FRENIC MEGA ÖZET KULLANIM KLAVUZU

Ders İçerik Bilgisi. Dr. Hakan TERZİOĞLU Dr. Hakan TERZİOĞLU 1

MEB YÖK MESLEK YÜKSEKOKULLARI PROGRAM GELĐŞTĐRME PROJESĐ. 1. Endüstride kullanılan Otomatik Kontrolun temel kavramlarını açıklayabilme.

ANAHTARLI RELÜKTANS MOTORUN SAYISAL HIZ KONTROLÜ

DENEY 3 HAVALI KONUM KONTROL SİSTEMİ DENEY FÖYÜ

(Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 1) SÜSPANSİYON SİSTEMLERİNİN PID İLE KONTROLÜ. DENEY SORUMLUSU Arş.Gör. Sertaç SAVAŞ

ABSOLUTE ROTARY ENKODER Çok Turlu Absolute Enkoder, Manyetik Ölçüm GENEL ÖZELLİKLER

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

U.Ü. Mühendislik Mimarlık Fakültesi Elektronik Mühendisliği Bölümü ELN3102 OTOMATİK KONTROL Bahar Dönemi Yıliçi Sınavı Cevap Anahtarı

MEKATRONİK VE KONTROL LABORATUARI DENEY FÖYÜ

ELEKTRİK GRUBU ELEKTRİK MAKİNELERİ EĞİTİM SETİ ELECTRICAL MACHINERY TRAINING SET

Ontrol E110 KONTROL PANELİ MÜHENDİSLİK KILAVUZU KP0048

HİDROLİK SİSTEMLERİN TASARIMINDA PAKET PROGRAM VE HİDROLİK MODÜLLER KULLANILARAK KOLAY BENZETİM YAPILMASI

CHF100A KOLAY DEVREYE ALMA KİTAPÇIĞI

Kıyıcı Beslemeli DA Motorun Oransal İntegral ve Bulanık Mantık Oransal İntegral Denetleyicilerle Hız Kontrolü Karşılaştırılması

Kontrol Sistemlerinin Analizi

B603 - B603B SERİSİ FREKANS KONTROLLÜ SÜRÜCÜLER KULLANMA KILAVUZU

Düzenlilik = ((Vçıkış(yük yokken) - Vçıkış(yük varken)) / Vçıkış(yük varken)

Unidrive M200, M201 (Boy 1-4) Hızlı Başlangıç Kılavuzu

KESİKLİ İŞLETİLEN PİLOT ÖLÇEKLİ DOLGULU DAMITMA KOLONUNDA ÜST ÜRÜN SICAKLIĞININ SET NOKTASI DEĞİŞİMİNDE GERİ BESLEMELİ KONTROLU

ABSOLUTE ROTARY ENKODER Tek Turlu Absolute Enkoder, Manyetik Ölçüm GENEL ÖZELLİKLER

BÖLÜM-6 BLOK DİYAGRAMLARI

PROJE RAPORU. Proje adı: Pedalmatik 1 Giriş 2 Yöntem 3 Bulgular 6 Sonuç ve tartışma 7 Öneriler 7 Kaynakça 7

SAYISAL KONTROL 2 PROJESİ

HIREMCO SD WISE KULLANIM KILAVUZU

Otomatik Kontrol I. Dinamik Sistemlerin Matematik Modellenmesi. Yard.Doç.Dr. Vasfi Emre Ömürlü

RF İLE ÇOK NOKTADAN KABLOSUZ SICAKLIK ÖLÇÜMÜ

AMASYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü

1.CİHAZ ÖLÇÜLERİ 2.CİHAZ BAĞLANTI ŞEMASI

İÇİNDEKİLER ÖZELLİKLER. 3-4 KONTROL PANELİ HARİCİ KONTROL ÜNİTESİ BAĞLANTILAR VE HABERLEŞMELER 23-24

5. (10 Puan) Op-Amp devresine aşağıda gösterildiği gibi bir SİNÜS dalga formu uygulanmıştır. Op-Amp devresinin çıkış sinyal formunu çiziniz.

Ders İçerik Bilgisi. Sistem Davranışlarının Analizi. Dr. Hakan TERZİOĞLU. 1. Geçici durum analizi. 2. Kalıcı durum analizi. MATLAB da örnek çözümü

BÖLÜM 5 OTOMATİK KONTROL FORMLARI 5.1 AÇIK KAPALI KONTROL (ON-OFF) BİLGİSAYARLI KONTROL

Haftanın Amacı: Asenkron motorun hız ayar ve frenleme tekniklerinin kavranmasıdır.

FRENIC MEGA ÖZET KULLANIM KLAVUZU

YENİLENEBİLİR ENERJİ EĞİTİM SETİ

Deney 10: Analog - Dijital Dönüştürücüler (Analog to Digital Converters - ADC) Giriş

YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü ESM 413 Enerji Sistemleri Laboratuvarı-I

S Ü L E Y M A N D E M İ R E L Ü N İ V E R S İ T E S İ M Ü H E N D İ S L İ F A K Ü L T E S İ O T O M O T İ V M Ü H E N D İ S L İ Ğ İ P R O G R A M I

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

SIEMENS MICROMASTER 430 ve FAN UYGULAMA ÖRNEKLERİ

İstenmeyen Duruşlara ve Oluşabilecek Hasarlara Karşı Prosesinizi Korur


İçİndekİler. 1. Bölüm - Mİkro Denetleyİcİ Nedİr? 2. Bölüm - MİkroDenetleyİcİlerİ Anlamak

Contents. Doğrusal sistemler için kontrol tasarım yaklaşımları

Proje Teslimi: güz yarıyılı ikinci ders haftasında teslim edilecektir.

9. Güç ve Enerji Ölçümü

Otomatik Kontrol. Kontrol Sistemlerin Temel Özellikleri

Endüstriyel Yatık Tip Redüktör Seçim Kriterleri

Fatih Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü EEM 316 Haberleşme I LAB SINAVI DARBE GENLİK MODÜLASYONU (PWM)

Elektriksel-Fiziksel Özellikler... 2 Kullanım... 3 Uygulama Örnekleri... 7

GENEL ÖZELLİKLER UNİTY GERGİ KONTROL CİHAZI (UTC01) KULLANIM KLAVUZU

FIRAT ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ EMÜ-419 OTOMATİK KONTROL LABORATUARI DENEY 8

PID NEDİR? P: Oransal. I: İntegral. D:Türevsel

DENEY 2A: MOTOR ve TAKOJENERATÖR ÖZELLİKLERİ *

TOBB EKONOMİ VE TEKNOLOJİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

FIRAT ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ EMÜ-419 OTOMATİK KONTROL LABORATUARI DENEY 8

Teknoloji Fakültesi El. El. Ölçme Laboratuvarı Deney Föyleri

MEB YÖK MESLEK YÜKSEKOKULLARI PROGRAM GELİŞTİRME PROJESİ. 1. Tipik bir mikrobilgisayar sistemin yapısı ve çalışması hakkında bilgi sahibi olabilme

MİKROİŞLEMCİ İLE A/D DÖNÜŞÜMÜ

FUJI MICRO HIZLI DEVREYE ALMA KILAVUZU

Gerçek Dört-Bölgeli Bir DC Motor Sürücüsünün Modellenmesi ve Tasarımı

OTOMATİK KONTROL

KULLANIM KLAVUZU DCB-I KRAMER KAPI KONTROL KARTI. Lifkon Elektrik Elektronik DCB-I. D.No: D.Ver:

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI SIGNAL FLOW GRAPH

Şekil1. Geri besleme eleman türleri

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK LABORATUVARI-II DENEY RAPORU

Otomatik Kontrol. Kapalı Çevrim Kontrol Sistemin Genel Gereklilikleri. Hazırlayan: Dr. Nurdan Bilgin

KST Lab. Shake Table Deney Föyü

Sistem Dinamiği. Bölüm 9- Frekans Domeninde Sistem Analizi. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

Cobra3 lü Akuple Sarkaçlar

DERS BİLGİ FORMU ELEKTROMEKANİK KUMANDA SİSTEMLERİ ELEKTRİK VE ENERJİ. Haftalık Ders Saati. Okul Eğitimi Süresi

AKE MİKSER KONTROL KARTI ÜÇ HIZLI KULLANIM KILAVUZU

0 Giriş kontağı ile Servo On 1 Giriş kontağı aktif değil Powerda Servo On

Oransal Kontrol Cihazı RWF 40

0.0000mL mL VFA ELEKTRONİK VF-DG01

YENİLENEBİLİR ENERJİ EĞİTİM SETİ İLERİ SEVİYE TEKNİK ÖZELLİKLER

DA-DA BUCK, BOOST VE BUCK-BOOST KONVERTER DENEY SETĐ TASARIMI VE UYGULAMASI

RX İnvertörlerde Frenleme Direnci Bağlantısı

MODEL HCC SICAK YOLLUK KONTROL MODÜLLERİ KULLANMA KILAVUZU

ALTERNATĐF AKIM (AC) I AC NĐN ELDE EDĐLMESĐ; KARE VE ÜÇGEN DALGALAR

Servo Motor. Servo Motorların Kullanıldığı Yerler

Otomatik Sıcaklık Kontrolü Otomatik Sıcaklık Kontrolü

DENEY 4 DC ŞÖNT ve SERİ MOTORUN YÜKLEME KARAKTERİSTİKLERİ

Prof. Dr. ŞAKİR ERKOÇ Doç. Dr. MAHMUT BÖYÜKATA

Şekil 1. Geri beslemeli yükselteçlerin genel yapısı

PIC16F877 Mikrodenetleyicisi İle Uzay Vektör PWM İşaretlerinin Üretilmesi

DENEY 21 IC Zamanlayıcı Devre

SHA 606 Kimyasal Reaksiyon Akışları-II (3 0 3)

Transkript:

PIC İLE DC MOTORLARIN HIZ VE KONUM KONTROLÜ İÇİN GEREKLİ PID PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİ VE BİR UYGULAMA Sıtkı KOCAOĞLU 1, Hilmi KUŞÇU 2 1 Elektronik Teknolojisi Bölümü Kırklareli Üniversitesi, Kırklareli sitki.kocaoglu@kirklareli.edu.tr 2 Makine Mühendisliği Bölümü Trakya Üniversitesi, Edirne hilmi@trakya.edu.tr Özetçe Bu çalışmada mikrodenetleyici kullanılarak bir DC motorun, değişken yüklerde hız ve konum kontrolünün yapılması amaçlanmıştır. Öncelikle motor parametreleri çıkarılıp incelenmiş, Proteus programında devresinin simülasyonu yapılmıştır. PIC mikrodenetleyicinin kodunun yazılması CCS C yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Çalışma bir deney seti olarak kullanılabilecek vaziyette, prototip olarak hazırlanmıştır. Burada, sistemin önemli bir üstünlüğü, farklı DC motorlar için sadece mevcut motorun yerine yenisi takılarak başka müdahale gerektirmeden kullanılabilir olmasıdır. Bu deney seti yardımıyla değişik motorların PID katsayıları ihtiyaç dahilinde kolayca belirlenebilmektedir. 1. Giriş Serbest halde sürülmeye çalışılan DC motorun kontrolü oldukça zordur. Değişken yüklerde hızını sabitlemek istediğimiz DC motorun giriş gerilimini yükle doğru orantılı olarak değiştirmek gerekir. Fakat sisteminin transfer fonksiyonu doğrusal olmayan bir denklemdir. Bozucu etkiler sistemi kararsız kılar. Bu bozucu etkileri gidermek için sistemi dengelemek gerekir [1]. Bu nedenle, sistemdeki kararsızlığı ortadan kaldırmak için isteğe bağlı olarak kullanılabilecek olan PD, PI ve PID kontrol elemanları tasarlanmıştır. Okulda öğrencilere deneysel gözlem becerisi kazandırabilecek olan bu çalışmada; matematik ve fizik teorisi, bilgisayar teknolojisi, elektronik teknolojisi ve makine teknolojisi gibi farklı bilimler birlikte kullanılarak sistem tasarlanmış ve uygulanmıştır. Elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren doğru akım (DC) motorları, ilk kez 1821 yılında Faraday tarafından ortaya konulan Manyetik alan içerisinde bulunan bir iletkenden elektrik akımı geçirilirse iletkene bir kuvvet etkir ve bu kuvvet nedeniyle iletken hareket eder prensibi ile çalışmaktadır. Günümüzde DC motorlar, fiyatlarının düşük olması, boyutlarının küçük olması ve kolay kontrol edilebilmeleri gibi üstünlükleri sebebiyle endüstriyel alanda ve robotik uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. DC motorun hız kontrolü için genellikle kaskad kontrol yapısı kullanılmaktadır. Bu kontrol yapısında, akım kontrol çevrimi, hız kontrol çevrimi için yaklaşık referans akım değerinde akım üreten, ideal bir akım kaynağıymış gibi görev yapar. Bu varsayım ancak elektriksel zaman sabiti, mekanik zaman sabitinden daha küçük olan sistemlerde ya da hız kontrolü dinamik cevabının önemli bir problem oluşturmadığı sistemlerde geçerlidir. DC motor giriş gerilimi, U, motor çıkış gücüne bağlı olarak sürekli veya süreksiz kontrol işareti ile denetlenebilir. Düşük güçlü sistemler için sürekli kontrol işareti kullanılırken, yüksek güçlü sistemlerde ise yüksek akım, motor giriş gerilim işaretinin sürekli olmasını zorlaştırmakta olduğundan süreksiz kontrol uygulaması kullanılmaktadır. Herhangi bir kontrol tasarım tekniği doğrusal veya doğrusal olmayan, PID ya da daha sofistike bir metot örneğin; kayan kipli denetim gibi gelişmiş birçok denetim tekniği hız kontrolü için kullanılabilir [2]. Mikroişlemciler, manyetik malzemeler ve yarıiletken teknolojisindeki son gelişmeler birçok endüstriyel alanda, yüksek performanslı elektrik motor sürücüleri için geniş bir uygulama alanı sunmaktadır. Ayrıca yarıiletken teknolojisindeki gelişme mikroişlemcileri daha küçük, daha hızlı ve daha ucuz hale getirmiştir. Endüstriyel uygulamalarda kullanılan motor kontrol sistemleri az yer kaplayan, bakımları kolay yapılabilen, düşük maliyetli ve gelişmiş kontrol özelliklerine sahip olmalıdır. Mikroişlemciler, neredeyse elektronik olarak gerçekleştirilen işlem fonksiyonlarının tümünü sayısal olarak gerçekleştirebilecek özelliğe sahiptirler. Daha önceleri değiştirilemez program elemanları (ROM, bazı mantıksal devreler vb.) ile gerçekleştirilen ve çok pahalı olan bazı uygulamalar, mikroişlemciler kullanılarak çok daha ucuz ve esnek özelliklerle yapılabilmektedir [3,4,5]. 2. Tasarım Motor uygulamalarında motorun hızını ölçmek oldukça önemlidir. Özellikle geri beslemeli motor kontrol uygulamalarında motorun herhangi bir andaki hızının ölçülmesi ve bu hızın istenilen referans hız ile karşılaştırılması çok önemlidir. Motor hızı takojeneratörlerle ölçülebilir. Takojeneratörler motor miline takılmakta ve motorun hızı ile

doğru orantılı olarak bir analog gerilim vermektedir. Takojeneratörlerin yeterince hassas olmaması ve analog çıkış vermesi nedeniyle A/D çeviriciye ihtiyaç duyulması takojeneratörlerin tercih edilmemesine neden olur. Bunun yerine sayısal çıkış veren enkoderler daha çok kullanılır. Enkoderler de motor miline takılmaktadır. Genel olarak, artırılan (incremental) enkoder ve mutlak (absolute) enkoderler kullanılmaktadır. Projede Şekil 1 de gösterilen artırılan tip enkoder (DRS60) kullanılmıştır. Enkoderin mil çapı 10 mm olup farklı kaplinler kullanılmak suretiyle daha büyük veya küçük çaplı motorlara kolayca bağlanabilecek şekildedir. Besleme gerilimi 5V, akım tüketimi maksimum 50mA dir. Şekil 1: DRS60 Artımsal Enkoder Bu çalışmada gerilim değeri ayarlanarak motorun hız kontrolü, Darbe Genişlik Modülasyonu (DGM) tekniği kullanılarak yapılmıştır. Motor sürücü devresinde kullanılacak yarıiletken anahtarların çalışma frekansları da göz önünde bulundurularak DGM sinyalinin görev periyodunun önceden belirlenmesi gerekmektedir. PIC18F452 mikrodenetleyicisinde iki adet donanımsal olarak kullanılabilir DGM modülü bulunmaktadır. Mikrodenetleyici tarafından üretilecek DGM sinyalinin 16 bitlik çözünürlükte çalıştırılabilmesi için DGM modülünün ayarlanması gerekmektedir. DGM sinyalinin frekansı, kullanılan kristal osilatörün frekansı ile bağlantılı olduğundan 16 bitlik çözünürlükte DGM sinyali ancak müsaade edilen frekanslarda üretilebilir. DGM çıkışı zamanla değişime sahiptir. Bu değişimin periyodu sabittir ancak, t on ve t off süreleri ayarlanabilmektedir. Dolayısıyla görev periyodu olarak da bilinen d = t on / (t on +t off ) = t on / T oranı ayarlanarak motorun uçları arasındaki DC gerilimin ortalama değeri değiştirilebilmektedir. DGM sinyalinin periyodu PR2 yazmacı ile belirlenir. DGM sinyalinin periyodu; (1) anahtarların hızlarından daha yüksek çalışma frekansına sahip olmamasına dikkat etmek gerekir [6]. Daha önce yapılan çalışmalarda PD kontrolünün sisteme zayıflama getirdiği ancak sistemin kararlı hal davranışını etkilemediği görülmüştür. PI kontrolörünün ise, göreli kararlılığı ve aynı zamanda kararlı hal hatalarını düzelttiği, ancak yükselme zamanının arttığı belirtilmiştir. Bu sonuçlar bizi, PI ve PD kontrolörlerinin iyi yönlerinden yararlanmayı sağlayan, PID kontrolünü kullanmaya yöneltir [7]. Oransal denetleyicilerin (Kp), yükselme zamanını azaltmada etkisi vardır ve azaltır, ama asla tamamen yok etmez (kararlı hal hatası). İntegral denetleyicinin (Ki) karalı hal hatasının çıkarılmasında etkisi vardır ancak bu geçici tepkinin daha kötü olmasına sebep olabilir. Türevsel denetleyicinin (Kd) sistemin kararlılığının artmasında etkisi vardır, aşmayı azaltır ve geçici tepkiyi düzeltir [8]. Ziegler-Nichols, PID kontrolünde Kp, Ti, ve Td parametrelerinin belirlenmesi için iki metoddan oluşan ve deneysel basmaklarla gerçekleştirilen yöntemler sunmaktadır. Bu yöntemler sistemin matematik modeli bilinmiyorsa PID parametrelerinin belirlenmesinde iyi bir yöntem olmaktadır. İşletme mühendisi sistem üzerinde deneyler yaparak en uygun PID parametrelerinin belirlenmesinden sonra bir daha gerekmedikçe bu değerler değiştirilmez [9]. Bu metotta uygulamaya integral ve türevsel katsayılar sıfır alınarak başlanır (Ki=0, Kd=0, Ti=0, Td=0). Sonra set değer küçük bir referansa ayarlanıp sistem set değerine ulaşıp osilasyona gidene kadar arttırılır. Sonra set değer olması gereken referansa ayarlanır. Bu noktada sistemin tepkisi gözlenir, kritik oransal bant (ker) ve salınım zamanı (Tc) ölçülür. Son olarak Tablo 1 e göre türevsel ve integral katsayılar belirlenir. Tablo1: Katsayıların Ayarlanması Sistemin birim basamak cevabının belirlenmesi ve grafiğinin oluşturulması için Matlab programı kullanılmıştır. Burada parametreler motorun deneysel olarak bulmuş olduğumuz parametreleridir. Direnç (R) ve endüktans (L) değerleri ölçü aletiyle belirlenmiştir. J (atalet momenti); (4) (2) (3) formülü kullanılarak hesaplanmıştır. Kullanmış olduğumuz Johnson HC970 motorun fiziksel ölçümleri yapılmış ağırlık ve rotor yarıçapı bu şekilde belirlenmiştir. K motor katsayısıdır ve ; formülünden hesaplanabilir. DC motor kontrolünde kullanılacak DGM sinyalinin frekansı seçilirken, sürücü devrede kullanılacak yarıiletken formülüyle hesaplanır. Burada ; (5) (6)

şeklinde hesaplanır. Bu veriler matlab da kullanıldığında aşağıdaki grafikler elde edilmiştir. >> J= 0.0001875; b=0.001; K=0.018; R=1.6; L=0.003; num=k; den=[(j*l) ((J*R)+(L*b)) ((b*r)+k^2)]; motor=tf(num,den) Program tarafından hesaplanan değerler; Ti=0,024684 Td=0,00046383 şeklinde olmuştur. 3. Geliştirilen Dijital PID Yazılımı Aşağıda, geliştirilen yazılımın PID hesapları yapılan kısmı gösterilmiştir. Döngü içerisinde sürekli olarak pid_error değeri yeniden hesaplanıp sistem çalışması iyileştirilmektedir. Koddan da anlaşılacağı üzere sistem gerekirse sadece P, PI, PD veya PID kontrolör olarak çalışabilmektedir. Örneğin PD olarak kullanılmak istenirse integral katsayının sıfır yapılması yeterli olacaktır. pid_error = TargetVelocity-Count0*6; //Hata hesaplanıyor derivative=pid_error-error_old; p_error = (Kp)*pid_error; // Oransal kazanç hesaplanıyor d_error = (Kd)*(derivative/0.02); // Türevsel kazanç hesaplanıyor duty = ( p_error + i_error + d_error ); //İstenilen değer hesaplanıyor integral= integral + (pid_error); //i_error başta ilk olarak 0 alındı i_error = (Ki)*(integral/0.02); // i_error'un yeni değeri hesaplanıyor if(i_error<-255) i_error=-255; if(i_error>255) i_error=255; error_old = pid_error; Şekil 2: Birim Basamak Cevabı 4. Uygulama Sistemin tasarlanmasındaki amaç DC motorun değişik Kp, Ki ve Kd katsayılarındaki davranışını gözlemlemektir. Ayrıca devir sayısı da isteğe bağlı olarak ayarlanabilecektir. Sistem enerji kablosunun takılması ile çalışmaya başlar. Deney seti üzerinde görünür kısımda LCD ekran, DC motor, enkoder ve 4 adet buton vardır. Butonlar Menü / Seç, Artır, Azalt ve Start-Stop şeklinde isimlendirilmişlerdir. Menü / Seç butonuna basılarak gerekli ayarlamalar Artır ve Azalt butonları ile yapılır. Seçilebilecek olan büyüklükler aşağıda tablo olarak verilmiştir. Tablo2: Sistem Parametreleri Değer En Düşük En Yüksek Birim Referans Hız 0 2000 Rpm Oransal Katsayı 0 0,9 - Türevsel Katsayı 0 0,9 - İntegral Katsayı 0 0,9 - Şekil 3: Ker=0,5 Değeri İçin Oluşan Kapalı Çevrim Sistem Cevabı (Td ve Ti değerleri tabloya göre otomatik hesaplanmıştır.) Toplam Cycle 100 Tur

Seçim işlemi bittiğinde Start-Stop butonuna basılarak motor çalıştırılır ve parametrelerin büyüklüğüne göre seçilen referans değere ulaşmaya çalışır. Sürekli olarak enkoder tarafından PIC e sinyal gönderilerek bu değer kontrol edilir. Start-Stop butonuna tekrar basılarak parametreler değiştirilebilir ve motor yeniden çalıştırılır. Cihazın çalışır durumdaki görüntüsü Şekil 6 da gösterilmiştir. Kullanıcı öncelikle seçmiş olduğu motoru hangi hız değerinde kullanacağını belirlemelidir. Bu referans hız değeri menüden seçildikten sonra katsayılar seçilir ve motor çalıştırılır. Bu şartlar altında motorun çalışması LCD ekran vasıtasıyla izlenir. Uygun şartlar sağlanana kadar katsayı değerleri değiştirilerek tekrar gözlem yapılmalıdır. Kullanıcı için önemli olan çıkış parametreleri Yükselme Zamanı, Oturma Zamanı, Maksimum Aşma, Tepe Zamanı ve Gecikme Zamanı dır. Mikrodenetleyicinin portları aşağıdaki şekilde kullanılmış ve Şekil 4 de gösterilmiştir. A Portu Osilatör Bağlantısı, Enkoder Çıkışı B Portu Buton Bağlantıları C Portu Motor Sürücü Bağlantısı D Portu LCD Bağlantısı E Portu Boş Şekil 4: Devre Bağlantı Şeması Şekil 5: Cihazın Görünümü Şekil 6: Sistemin Çalışması 5. Sonuçlar PID kontrolörler endüstride sıkça kullanılan kontrolör yapılarındandır. Birçok sistemin transfer fonksiyonu önceden bilinmediğinden ve hesaplanmasının zor olduğundan bu tür sistemlerde PID kontrolör katsayıları doğrudan kullanılamazlar. Bu çalışmada DC motorlar için katsayıların belirlenmesi sağlanmaktadır. Zira piyasada satılan DC motorların çoğunun parametrelerini üreticilerin veremediği görülmektedir. Yapılan çalışma ile bunlar için kontrol çözümü gerçekleştirilmiş olmaktadır. Kullanıcı istediği fonksiyonel çalışma şeklini deneysel yöntemle bulur ve artık bu motor için bulunan Kp, Kd ve Ki parametrelerini kullanılır. Hazırlanan düzenek otomatik kontrol laboratuarlarında öğrencilere oransal, türevsel ve integral katsayıların sistem çalışması üzerinde etkilerini anlatmakta bir deney seti olarak kullanılabilir. Bu çalışma bilgisayar ile iletişim kurulup MATLAB ortamında grafiksel gözlemlemeyi destekleyecek hale de getirilebilir. 6. Kaynakça [1] Tez, T., Manyetik Askı Sisteminde Kullanılan Kontrol Algoritmalarının Deneysel ve Teorik Araştırılması, Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi,p.iii, Edirne,2011. [2] Utkin V.I., Guldner J. and She J., Sliding Mode Control in Electromechanical Systems Taylor and Francis, 1999. [3] Konishi, T., Kamiyama, K. and Ohmae, T., A Performance Analysis of Microprocessor- Based Control System Applied to Adjustable Speed Motor Drives, IEEE Industrial Applications, 16, no. 3, pp. 378-387, 1980. [4] Kusko, A. and Galler, D., Survey of Microprocessor in Industrial Motor Drive Systems, Microcomouter Control of Power Electronics and Drives, pp. 159-162. [5] Rahman, M. A. and Hoque, M. A., 1997, Online selftuning ANN-based speed control of a PM DC motor IEEE Transactions on Mechatronics, 2, no.3., 1987 [6] Aydoğmuş,Ö., PIC Mikrodenetleyici Yardımıyla DC Motor Hız Kontrolü, Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi, p.49, Elazığ, 2006. [7] 02.09.2012 tarihinde http://web.sakarya.edu.tr/~afboz/control/bolum10.html adresinden erişildi.

[8] Sarıkaya, S., Mikrodenetleyici Tabanla Isı Kontrol Sisteminin Tasarımı Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi, pp. 16-19, Sakarya, 2008. [9] 02.09.2012 tarihinde http://320volt.com/pi-pidkontrolorleri-ile-tasarim/ adresinden erişildi.