DENEY.3 - DC MOTOR KONUM-HIZ KONTROLÜ

Benzer belgeler
Contents. Doğrusal sistemler için kontrol tasarım yaklaşımları

1. DENEY ADI: Rezonans Deneyi. analitik olarak bulmak denir. Serbestlik Derecesi: Genlik: Periyot: Frekans: Harmonik Hareket:

Ege Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Kontrol Sistemleri II Dersi

Ege Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Kontrol Sistemleri II Dersi

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

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ. DİNAMİK SİSTEMLERİN MODELLENMESİ ve ANALİZİ

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

H04 Mekatronik Sistemler. Yrd. Doç. Dr. Aytaç Gören

KST Lab. Shake Table Deney Föyü

Ege Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Kontrol Sistemleri II Dersi

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI SIGNAL FLOW GRAPH

Sistem Dinamiği. Bölüm 6. Elektrik ve Elektromekanik Sistemler. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN


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

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

ELK-301 ELEKTRİK MAKİNALARI-1

Direnç(330Ω), bobin(1mh), sığa(100nf), fonksiyon generatör, multimetre, breadboard, osiloskop. Teorik Bilgi

Elektrikli Araçlar İçin Çift Çevrim Destekli DA Motor Kontrol Uygulaması

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

Kontrol Sistemlerinin Tasarımı

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ. DİNAMİK SİSTEMLERİN MODELLENMESİ ve ANALİZİ

DENEY-8 KONDANSATÖRÜN VE BOBİNİN DOĞRU AKIMDA DAVRANIŞI

5 SERBESTLİK DERECELİ ROBOT KOLUNUN KİNEMATİK HESAPLAMALARI VE PID İLE YÖRÜNGE KONTROLÜ

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ DENETİM SİSTEMLERİ LABORATUVARI DENEY RAPORU. Deney No: 3 PID KONTROLÜ

Sistem Dinamiği. Bölüm 3- Rijit Gövdeli Mekanik Sistemlerin Modellenmesi. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

DENEY 2A: MOTOR ve TAKOJENERATÖR ÖZELLİKLERİ *

Bölüm 3. Tek Serbestlik Dereceli Sistemlerin Zorlanmamış Titreşimi

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

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

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

Doğru Akım (DC) Makinaları

AMASYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü

ELE 301L KONTROL SİSTEMLERİ I LABORATUVARI DENEY 4B: DC MOTOR TRANSFER FONKSİYONU VE PARAMETRELERİNİN ELDE EDİLMESİ

Bölüm 12 İşlemsel Yükselteç Uygulamaları

BÖLÜM 2 İKİNCİ DERECEDEN FİLTRELER

DEVRE ANALİZİ LABORATUARI DENEY 6 KONDANSATÖRÜN VE BOBİNİN DOĞRU AKIM DAVRANIŞI

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

Bu deneyde lab cihazlarının kullanımı için 4 uygulama yapılacaktır.

KARAMANOĞLU MEHMETBEY ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Otomatik Kontrol. Otomatik kontrol sistemleri ve sınıflandırılması

Doğru Akım Motorları

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

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

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

Sistem Dinamiği. Bölüm 4-Mekanik Sistemlerde Yay ve Sönüm Elemanı. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

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

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

TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü ELE 301 Kontrol Sistemleri I.

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

DENEY 4 DC ŞÖNT ve SERİ MOTORUN YÜKLEME KARAKTERİSTİKLERİ

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ DENETİM SİSTEMLERİ LABORATUVARI. Deney No:2 Birinci-İkinci Dereceden Denklemler Açık-Kapalı Çevrim Sistemler

H(s) B(s) V (s) Yer Kök Eğrileri. Şekil13. V s R s = K H s. B s =1için. 1 K H s

mikroc Dili ile Mikrodenetleyici Programlama Ders Notları / Dr. Serkan DİŞLİTAŞ

Otomatik Kontrol Kapalı Çevrim Kontrol Si stemin İ şl evsel Kalitesi. H a z ı r l aya n : D r. N u r d a n B i l g i n

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

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Op-Amp Uygulama Devreleri

GÜÇ-TORK. KW-KVA İlişkisi POMPA MOTOR GÜCÜ

TRANSİSTÖRLÜ YÜKSELTEÇLERDE GERİBESLEME

Kontrol Sistemlerinin Tasarımı

OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ


ELE 301L KONTROL SİSTEMLERİ I LABORATUVARI DENEY 4:ORANSAL, TÜREVSEL VE İNTEGRAL (PID) KONTROL ELEMANLARININ İNCELENMESİ 2

SAYISAL KONTROL 2 PROJESİ

Bölüm 3 AC Devreler. 1. AC devrede, seri RC ağının karakteristiklerini anlamak. 2. Kapasitif reaktans, empedans ve faz açısı kavramlarını anlamak.

Sistem Dinamiği ve Kontrolü Bütünleme 26 Ocak 2017 Süre: 1.45 Saat. Adı ve Soyadı : İmzası : Öğrenci Numarası :

DENEY 5: FREKANS CEVABI VE BODE GRAFİĞİ

DENEY 3 HAVALI KONUM KONTROL SİSTEMİ DENEY FÖYÜ

Doğru Akım (DC) Makinaları

BLM1612 DEVRE TEORİSİ

ĠSTANBUL BOĞAZINDAKĠ AKINTI ENERJĠSĠ YARDIMIYLA ELEKTRĠK ELDESĠ Onur TULGAS Prof.Dr. Ayşen DEMİRÖREN, Prof. Dr. Ömer GÖREN, Y.Doç.Dr.

KATI CİSİMLERİN BAĞIL İVME ANALİZİ:

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

Şekil 1. Geri beslemeli yükselteçlerin genel yapısı

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 11 ELEKTRİK MOTOR TORKUNUN BELİRLENMESİ

DENEY 5. Pasif Filtreler

ANAHTARLI RELÜKTANS MOTORUN SAYISAL HIZ KONTROLÜ

Deney 5 : Ayrık Filtre Tasarımı. Prof. Dr. Aydın Akan Bahattin Karakaya Umut Gündoğdu Yeşim Hekim Tanç

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL ELEKTRİK DEVRE LABORATUVARI TEMEL DEVRE TEOREMLERİNİN UYGULANMASI

Dr. Uğur HASIRCI. Blok Diyagramlar Geribeslemeli Sistemlerin Analizi ve Tasarımı

KST Lab. Manyetik Top Askı Sistemi Deney Föyü

ÜÇ-FAZ SENKRON JENERATÖRÜN AÇIK DEVRE VE KISA DEVRE KARAKTERİSTİKLERİ DENEY

İç direnç ve emk. Seri bağlı dirençler. BÖLÜM 28 Doğru Akım Devreleri. İç direnç ve emk. ve emk. Elektromotor kuvvet (emk) kaynakları.

ELEKTRİKSEL EYLEYİCİLER

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği ( 1. ve 2. Öğretim ) Bölümü Dinamik Dersi (Türkçe Dilinde) 2. Çalişma Soruları / 21 Ekim 2018

KISIM 1 ELEKTRONİK DEVRELER (ANALİZ TASARIM - PROBLEM)

Dijital Kontrol Sistemleri Prof.Dr. Ayhan Özdemir. Dengede bulunan kütle-yay sistemine uygulanan kuvvetin zamana göre değişimi aşağıda verilmiştir.

Elektrik Müh. Temelleri

EEM220 Temel Yarıiletken Elemanlar Çözümlü Örnek Sorular

ELM 331 ELEKTRONİK II LABORATUAR DENEY FÖYÜ

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 DAİRESEL HAREKET Bölüm 2 İŞ, GÜÇ, ENERJİ ve MOMENTUM

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü ELK 2008 DEVRELER II LABORATUARI

DENEY 1-1 AC Gerilim Ölçümü

BAHAR YARIYILI FİZİK 2 DERSİ. Doç. Dr. Hakan YAKUT. Fizik Bölümü

MM 409 MatLAB-Simulink e GİRİŞ

Accurax G5 servo motorlar

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

RÜZGÂR TÜRBİNLERİNDE MİL MOMENTİ VE GÜÇ

DENEY 1: DĠRENÇLERĠN SERĠ/PARALEL/KARIġIK BAĞLANMASI VE AKIM, GERĠLĠM ÖLÇÜLMESĠ

ELN3052 OTOMATİK KONTROL MATLAB ÖRNEKLERİ - 2 TRANSFER FONKSİYONU, BLOK ŞEMA VE SİSTEM BENZETİMİ UYGULAMALARI:

Transkript:

DENEY.3 - DC MOTOR KONUM-HIZ KONTROLÜ 3.1 DC MOTOR MODELİ Şekil 3.1 DC motor eşdeğer devresi DC motor eşdeğer devresinin elektrik şeması Şekil 3.1 de verilmiştir. İlk olarak motorun elektriksel kısmını göz önünde bulundurup, Kirchhoff un gerilim yasasını kullanırsak aşağıdaki denklemi elde ederiz. (3.1) Burada, L m değeri R m ye göre çok küçük olduğu için ihmal edilebilir. Bu şart altında (3.1) nolu denklemi tekrar yazacak olursak I m V E m emf R m (3.2) elde edilir. Motorun ürettiği Ters Elektromotor Kuvvetin motor milinin açısal hızı ile doğru orantılı olduğunu bildiğimize göre, bunu (3.2) denkleminde yerine yazarak aşağıdaki denklemi elde edebiliriz. (3.3) Bu noktadan sonra ise Newton un 2. hareket yasasını motora uygulayarak motorun mekanik denklemlerine geçecek olursak aşağıdaki denklem elde edilir. (3.4) Bu denklemdeki son terim dişli takımı üzerinden yüke ait torku, bu terim içerisindeki η g ise dişli takımının verimini göstermektedir. Newton un 2. yasası yük tarafına uygulandığında ise,

(3.5) elde edilir. Burada B eq çıkışta görülen viskoz sönüm sabitini göstermektedir. (3.4) denklemini (3.5) te yerine yazarak aşağıdaki denklemi elde edebiliriz. (3.6) (3.7) (3.7 )olmak üzere tekrar yazabiliriz. Son olarak (3.3) denklemi (3.7) denklem ile birleştirerek motorun giriş gerilimi ile mil konumu arasındaki transfer fonksiyonunu aşağıdaki gibi elde edebiliriz. (3.8) olup, tüm motor sisteminin eşdeğer atalet momenti olarak düşünülebilir. Elde ettiğimiz DC motor modelinde kullanılan sembollerin açıklamaları Tablo 3.1 deki gibidir. (3.9) Sembol Açıklama Nominal Değer Birim Vm Motor giriş gerilimi V Im Motor akımı A Rm Motor direnci 2.6 Ω Lm Motor endüktansı H Eemf Ters EMK V θm Motor mili konumu rad m Motor mili açısal hızı rad/sn m Motor mili açısal ivmesi rad/sn 2 θl Yük mili konumu rad l Yük mili açısal hızı rad/sn l Yük mili açısal ivmesi rad/sn 2 Tm Motorda üretilen tork Nm Tl Yüke uygulanan tork Nm Km Ters EMK sabiti 0.00767 Nm/A Kt Motor tork sabiti 0.00767 Nm/A Jm Motor atalet momenti 3.87*10-7 kg.m 2 /s 2 Jeq Yükteki eşdeğer atalet momenti 0.002 kg.m 2 /s 2 Beq Eşdeğer viskoz sönüm sabiti 0.004 Nms Kg Dişli oranı 70(14x5)

η g Dişli takımı verimi 0.9 ηm Motor verimi 0.69 Tablo 3.1 Motor sisteminin sembol kısaltmaları ve değerleri Bu değerleri kullanarak (3.9) u tekrar düzenleyecek olursak, transfer fonksiyonunu, şeklinde elde etmiş oluruz.

KÖK YER EĞRİSİ Elde ettiğimiz bu transfer fonksiyonu için kök yer eğrisini Matlab ta çizdirmek üzere aşağıda verilmiş olan kodu Matlab komut satırına girmek yeterli olacaktır. TF=tf([61.6326],[1 35.04270]) rlocus(tf) Oluşturduğumuz bu kök yer eğrisi üzerinde eğrinin geçtiği herhangi bir noktaya tıkladığımızda kökleri bu noktaya taşımak için gereken K kazancını, kutbun koordinatlarını, sönüm, yüzde üst aşım ve frekans değerlerini görebiliriz (Şekil 3.2). Şekil 3.2 Kök yer eğrisi

Bu durumda %20 üst aşım elde etmek üzere sistemi kapalı çevrim hale getirip değeri 23.9 olan bir K kazancı ile çarparsak yeni oluşan bu kapalı çevrim sistemin blok diyagramı Şekil 3.3 Oluşan kapalı çevrim sistemin blok diyagramı şeklinde olup, transfer fonksiyonunu ise aşağıdaki gibi elde ederiz. (3.11) Oluşan bu kapalı çevrim sistemin birim basamak cevabını elde etmek üzere Matlab te aşağıdaki komutlar kullanılabilir ve sistemin birim basamak cevabı Şekil 2.4 teki gibi olacaktır. n=[1473]; d=[1 35.0427 1473]; TFkc=tf(n,d); step(tfkc) Şekil 3.4 Kapalı çevrim sistemin birim basamak cevabı

DC MOTOR HIZ KONTROLÜ Bir önceki deneyde kullanılan DC motor transfer fonksiyonunda, giriş motora uygulanan gerilim, çıkış ise motorun konumu (rad) olarak seçilmişti. Bu deneyde ise DC motorun hız kontrolünü sağlamak üzere transfer fonksiyonunun çıkışı motorun hızı (rad/sn) olmalıdır. Bu durumda pozisyon için çıkartılmış modeli çıkışı hız olacak şekilde düzenlediğimizde yeni transfer fonksiyonunu aşağıdaki gibi elde ederiz. (3.12) Gerçek sistemde elimizde DC motora ait sadece pozisyon bilgisi bulunmaktadır, oysa burada motorun hız bilgisine ihtiyaç vardır ki bildiğimiz üzere hız bilgisi pozisyon bilgisinin türevidir. Fakat simulinkte du/dt bloğunu direk kullanırsak alınan nümerik türev istenmeyen gürültülere sebep olmakta ve sistemi olumsuz şekilde etkilemektedir. Bu nedenle gerçek sistemde türev alındıktan sonra, hız bilgisini elde etmek amacı ile bir alçak geçiren filtre kullanılabilir. Alçak geçiren filtre, türev alma işleminde oluşan ani işaret değişimlerini filtreler ve hız işaretini doğruya yakın bir şekilde elde etmemizi sağlar. Deney esnasında kullanılan alçak geçiren filtrenin transfer fonksiyonu ise aşağıdaki gibidir. (3.13) DC motor transfer fonksiyonu, türev alma ve alçak geçiren filtreye ait ifadeleri birleştirecek olursak bu sistemin blok diyagramı Şekil 3.2 deki gibi olur ve tüm sistemin transfer fonksiyonunu aşağıdaki gibi elde edebiliriz. (3.14) Oluşan bu sisteme ait kök-yer eğrisi ise Şekil 3.2 deki gibi elde edilir. Bu durumda sistemi kapalı çevrim hale getirip %14 üst aşım elde etmek üzere değeri 1,61 olan bir K kazancı ile çarparsak yeni oluşan bu kapalı çevrim sistemin blok diyagramı Şekil. 3.3 de verilmiştir. Bu sisteme ait kapalı çevrim transfer fonksiyonu ise aşağıdaki gibi elde edilir. (3.15) Oluşan bu kapalı çevrim sistemin birim basamak cevabı Şekil 3.5 teki gibi olacaktır. Şekil 3.5 te görüldüğü gibi sistem çıkışında bir kararlı hal hatası bulunmaktadır. Bir sonraki adımda, bu kararlı hal hatasını gidermek amacı ile sistem için PI denetleyici tasarlanacaktır. Şekil 3.2 Açık çevrim sistem blok diyagramı

Şekil 3.3 Kök yer eğrisi Şekil 3.4 Oluşan kapalı çevrim sistemin blok diyagramı Şekil 3.5 Kapalı çevrim sistemin birim basamak cevabı

ORANSAL KONTROLÖR oluşturmak için; s=tf('s') motor=1232.7/(s^2+55.0427*s+700.854) Kp = 0.3; C = pid(kp); sys_cl = feedback(c*motor,1); t = 0:0.01:5; step(sys_cl,t) grid title('oransal kontrol basamak cevabi) PID KONTROLÖR oluşturmak için; s=tf('s') motor=1232.7/(s^2+55.0427*s+700.854) Kp = 5; Ki = 1; Kd = 1; C = pid(kp,ki,kd); sys_cl = feedback(c*motor,1); step(sys_cl,[0:1:200]) title('pid Control with Small Ki and Small Kd') İNTEGRAL KONTROLÖR oluşturmak için; s=tf('s') motor=1232.7/(s^2+55.0427*s+700.854) Ki = 10; C = pid(ki); sys_cl = feedback(c*motor,1); t = 0:0.01:5; step(sys_cl,t) grid title('integral kontrol basamak cevabı BODE PLOT bode(motor) grid title('motor transfer fonksiyonunun bode çizimi)

DENEY ÖNCESİ ÇALIŞMA 1.Aşağıdaki sistemi simulinkte gerçekleyiniz. Parametre değerlerini kendiniz belirleyiniz. Seçtiğiniz giriş gerilimi için şaft açısını gözlemleyiniz. Değerleri not alınız. 2. Yukarıdaki sistemi simulinkin simscape kütüphanesini kullanarak kurunuz ve gerçekleyiniz. Değerleri gözlemleyip not alınız.

DENEY SONRASI ÇALIŞMA J: rotorun eylemsizlik momenti= 3.2284E-6, b:viskoz sürtünme sabiti= 3.5077E-6, K:Kt=Ke:motor tork sabiti, zıt elektromotor kuvvet sabiti= 0.0274, L= 2.75E-6, R=4. 1.Yukarıda Dc motorun analizi yapılmıştır. Armatür gerilimi giriş, şaftın açısal hızı çıkış olacak şekilde transfer fonksiyonunu oluşturup bir PID KONTROLÖR tasarlayınız. Simulinkte de gerçekleyiniz. 2.Armatür gerilimi giriş, şaft açısı çıkış olacak şekilde transfer fonksiyonunu oluşturup bir PID KONTROLÖR tasarlayınız. Simulinkte de gerçekleyiniz.