TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

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

2011 Third International Conference on Intelligent Human-Machine Systems and Cybernetics

TEK BÖLGELİ GÜÇ SİSTEMLERİNDE BULANIK MANTIK İLE YÜK FREKANS KONTRÜLÜ

Bulanık Mantık Tabanlı Uçak Modeli Tespiti

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ TEMEL KAVRAMLAR VE TANIMLAR

Termik Türbinli Bir Alanlı Güç Sisteminin Bulanık Mantık Tabanlı Kontrolör İle Yük Frekans Kontrolü Analizi

BULANIK MANTIKLI KONTROLÖRLERLE GÜÇ SİSTEMLERİNDE GEÇİCİ KARARLILIĞIN İYİLEŞTİRİLMESİ

AC ve STATİK TİP UYARTIM SİSTEMLERİNDE GÜÇ SİSTEM STABİLİZERLERİNİN KARARLILIĞA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Genetik Algoritma İle Fuzzy PSS in Kural Tablosu Optimizasyonu. The Optimization Of Fuzzy PSS Rule Table Using Genetic Algorithm

KST Lab. Shake Table Deney Föyü

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

AREL ÜNİVERSİTESİ DEVRE ANALİZİ

DOĞRU AKIM (DC) ALTERNATİF AKIM (AC) VE STATİK (ST) TİP UYARTIM SİSTEMLERİNİN PERFORMANSLARININ ANALİZİ

Akım Modlu Çarpıcı/Bölücü

Otomatik Kontrol (Doğrusal sistemlerde Kararlılık Kriterleri) - Ders sorumlusu: Doç.Dr.HilmiKuşçu

ELEKTRİK MOTORLARI VE SÜRÜCÜLER ELEKTRİK MOTORLARINDA DENETİM PRENSİPLERİ

ENDÜSTRİYEL BİR TESİSTE DİNAMİK KOMPANZASYON UYGULAMASI

MM 409 MatLAB-Simulink e GİRİŞ

Sistem Dinamiği. Bölüm 2- Dinamik Cevap ve Laplace Dönüşümü. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

Şekil 1. Geri beslemeli yükselteçlerin genel yapısı

Op-Amp Uygulama Devreleri

BC237, BC338 transistör, 220Ω, 330Ω, 4.7KΩ 10KΩ, 100KΩ dirençler ve bağlantı kabloları Multimetre, DC güç kaynağı

KLASİK BULANIK MANTIK DENETLEYİCİ PROBLEMİ : INVERTED PENDULUM

PID SÜREKLİ KONTROL ORGANI:

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Statik senkron kompanzatörün bulanık mantık temelli kontrolör ile tasarımı ve analizi

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

İÇİNDEKİLER CİLT I ELEKTROMANYETİK GEÇİT SÜREÇLERİ

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

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI SIGNAL FLOW GRAPH

Üç Fazlı Sincap Kafesli bir Asenkron Motorun Matlab/Simulink Ortamında Dolaylı Vektör Kontrol Benzetimi

Bulanık Mantık Bilgisayar Mühendisliği Bölümü Arasınav - 11 Nisan 2014 Süre: 1 Saat 30 Dakika

FPGA Tabanlı Kendini Ayarlayabilen Bulanık Kontrolör ile Manyetik Filtrenin Kontrolü

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

BÖLÜM-6 BLOK DİYAGRAMLARI

T.C. YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ESM 413 ENERJİ SİSTEMLERİ LABORATUVARI I

Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

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

Cemal Keleş 1, Asım Kaygusuz 1

Bulanık Mantık Denetleyiciler

Alçak Gerilimde Aktif Filtre ile Akım Harmoniklerinin Etkisinin Azaltılması

Yrd. Doç. Dr. Süleyman ADAK Mardin Artuklu Üniversitesi. İstasyon Yerleşkesi / Mardin Tel Faks.:

T.C. YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ESM 413 ENERJİ SİSTEMLERİ LABORATUVARI I

DENEY.3 - DC MOTOR KONUM-HIZ KONTROLÜ

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ TEMEL KAVRAMLAR VE TANIMLAR

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR

ALTERNATİF AKIMIN TEMEL ESASLARI

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ. DİNAMİK SİSTEMLERİN MODELLENMESİ ve ANALİZİ

KISIM 1 ELEKTRONİK DEVRELER (ANALİZ TASARIM - PROBLEM)

6 İşlemsel Kuvvetlendiricilerin Lineer Olmayan Uygulamaları deneyi

Kapalı Ortam Sıcaklık ve Nem Denetiminin Farklı Bulanık Üyelik Fonksiyonları Kullanılarak Gerçekleştirilmesi

BULANIK MANTIK ile KONTROL

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

Elektrik Devre Lab

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

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI SIGNAL FLOW GRAPH

SAYISAL KONTROL 2 PROJESİ

Aktif Titreşim Kontrolü için Bir Yapının Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Modelinin Elde Edilmesi ve PID, PPF Kontrolcü Tasarımları

TRANSİSTÖRLÜ YÜKSELTEÇLERDE GERİBESLEME

KABLOSUZ İLETİŞİM

Dersin Yarıyılı. Kredisi. Prof. Dr. İbrahim YÜKSEL/ Öğr. Gör. Dr. Mesut ŞENGİRGİN/ Öğr. Gör. Dr. Gürsel ŞEFKAT/Öğr.Gör.Dr. Zeliha K.

Kahramanmaras Sutcu Imam University Journal of Engineering Sciences

BULANIK MANTIK YÖNTEMİNİN PID DENETLEYİCİ PERFORMANSINA ETKİSİ

ISSN : sherdem@selcuk.edu.tr Konya-Turkey BİR DC MOTORUN BULANIK MANTIK DENETLEYİCİ İLE KONTROLÜ

MAK669 LINEER ROBUST KONTROL

ELEKTRİK MOTOR SÜRÜCÜLERİ: PWM AC KIYICILAR

Örneğin bir önceki soruda verilen rüzgâr santralinin kapasite faktörünü bulmak istersek

EVK Enerji Verimliliği, Kalitesi Sempozyumu ve Sergisi Haziran 2015, Sakarya

ENDÜKTİF REAKTİF AKIM NEDİR?

Açık Çevrim Kontrol Açık Çevrim Kontrol

DERS BİLGİ FORMU. Okul Eğitimi Süresi

Yumuşak Yol Vericiler - TEORİ

Mekatronik Mühendisliği Uygulamalarında Yapay Zekâ. Ders 1- Yapay Zekâya Giriş. Erhan AKDOĞAN, Ph.D.

ĠġLEMSEL KUVVETLENDĠRĠCĠLERĠN DOĞRUSAL UYGULAMALARI. NOT: Devre elemanlarınızın yanma ihtimallerine karşın yedeklerini de temin ediniz.

Cihazın Bulunduğu Yer: Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü B-Blok, Enerji Verimliliği Laboratuvarı

YÜKSEK LİSANS TEZİ Elk. Müh. Fatih KÜÇÜKTEZCAN. Anabilim Dalı : ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ. Programı : ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

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

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜÇ ELEKTRONİĞİ 9. HAFTA

Küçük sinyal analizi transistörü AC domende temsilş etmek için kullanılan modelleri içerir.

BULANIK MANTIK KONTROLLÜ STATİK SENKRON KOMPANZATÖRLERİN TASARIMI VE UYGULAMASI

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

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

ÜRETĠCĠLERDEN REAKTĠF GÜÇ DESTEĞĠ SAĞLANMASI ve GERĠLĠM KONTROLU

OTOMOBİLLER İÇİN BULANIK MANTIK TABANLI HIZ SABİTLEYİCİ BİR SİSTEM

BLM1612 DEVRE TEORİSİ

Genetik Algoritmalar. Bölüm 1. Optimizasyon. Yrd. Doç. Dr. Adem Tuncer E-posta:

AA Motorlarında Yol Verme, Motor Seçimi Yrd. Doç. Dr. Aytaç Gören

GERİLİM REGÜLATÖRLERİ DENEYİ

Ege Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Kontrol Sistemleri II Dersi

BİR SOĞUTMA GRUBUNDA KOMPRESÖR HIZININ BULANIK MANTIK ALGORİTMA İLE KONTROLÜ

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ BLOK DİYAGRAM İNDİRGEME KURALLARI

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRONİK LAB 1 DERSİ İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİ - 2 DENEYİ

Sistem Dinamiği. Bölüm 5-Blok Diyagramlar, Durum-Değişken Modelleri ve Simülasyon Metodları. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

Electronic Letters on Science & Engineering 3(1) (2007) Available online at

Esnek Hesaplamaya Giriş

Avf = 1 / 1 + βa. Yeterli kazanca sahip amplifikatör βa 1 şartını sağlamalıdır.

BÖLÜM X OSİLATÖRLER. e b Yükselteç. Be o Geri Besleme. Şekil 10.1 Yükselteçlerde geri besleme

Transkript:

www.teknolojikarastirmalar.org ISSN:1304-4141 Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2004 (1) 17-22 TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR Kısa Makale Murat CANER*, Nurettin UMURKAN**, Hasan ÇİMEN* * Afyon Kocatepe Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Elektrik Eğitimi Bölümü, AFYON. ** Yıldız Teknik Üniversitesi, Elektrik Mühendisliği Bölümü, İSTANBUL. Özet Bu makalede enerji üretim kontrol sistemlerinden senkron generatörlerin uyartım sistemleri hakkında bilgi verilerek büyük ölçekli sistem kararlılığı çalışması için kullanılan IEEE tip 1 uyartım sistemi modelinin dinamik performansı incelenmiştir. Bulanık mantık (BM) kontrol uygulamasının bu uyartım kontrol sistem modeli üzerinde BM kontrol uygulaması gerçekleştirilmiştir. Model parametreleri olarak IEEE tip 1 sistem için verilmiş Mag-A-Stat tipi uyarıcıya ait parametreler kullanılmıştır. Yapılan simulasyon sonuçları, BM kontrolörün performansının geleneksel kontrolör (regülatör ve uyartım sistem kararlaştırıcısı) ile kıyaslanamayacak ölçüde yüksek olduğunu göstermiştir. Ayrıca BM kontrol uygulanan sistem parametrelerinin ±%10 değiştirilmesi durumunda, sistem performansında bir değişiklik olmamıştır. Anahtar kelimeler : Bulanık mantık kontrolü, simulink, uyartım sistemi, voltaj kontrolü 1. Giriş Güç sistem işletiminde voltaj kalitesi çok önemlidir. Uyartım kontrolünün ana amacı ise normal işletme koşullarında generatör çıkış voltajındaki kararlılığın devamını sağlamak ve herhangi bir arıza durumu sonrasında regüle ederek voltajın hata öncesi kararlı hal değerine çabuk ve etkili bir şekilde gelmesini sağlamaktır. Son yıllarda, güç sistem stabilitesinin arttırılması üzerine hatırı sayılır çalışmalar yapılmış ancak voltaj kontrolör dizaynı üzerine daha az çalışma yapılmıştır [1]. Senkron generatör uyartım kontrolü, güç sistem stabilitesi ve elektrik gücü kalitesinin sağlanmasında çok önemlidir. Senkron generatör voltaj kontrolörleri, senkron generatör alan akımını ayarlayarak generatör çıkış voltajını kontrol ederler. Uyartım sistemleri normalde, yüksek kazanç ve küçük zaman sabitine sahip sistemlerdir. Yani sistem işletme koşullarında çabuk kompanzasyon yapabilecek kapasiteye sahiptirler. Yüksek kazançlı uyartım kontrolü genellikle transient stabiliteyi sağlar fakat kontrolörün ani cevabında kalıcı düşük frekans osilasyonları oluşur. Bu da diğer makinelerle arasında dinamik kararsızlık oluşmasına yol açar [2]. Yüksek performanslı uyartım kontrolörü dizayn etmek için birçok kontrol teorisi geliştirilmiştir. Bunlar arasında lineer optimal kontrol teorisi, adaptif kontrol teorisi, bulanık mantık kontrol teorisi ve nonlineer kontrol teorisi en yaygın olanlarıdır [3]. Son yıllarda BM, göze çarpan yüksek performansıyla çeşitli güç sistem uygulamalarında kullanılmaya başlamıştır. Kontrol edilen sistemin iyi tanımlanamadığı, karmaşık olduğu veya uygun matematiksel modelinin bulunamadığı durumlarda, BM kontrol tekniğinin uygulanması çok uygun olmaktadır. BM kontrolörleri, gürbüzdür ve nispeten düşük hesaplama gerektirirler. Basit bir mikroişlemci kullanılarak pratik olarak gerçeklenebilirler [4].

Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2004 (1) 17-22 Ancak uygulamayı sınırlayan bazı dezavantajlara da sahiptir. İlk olarak bulanık mantık (BM) kontrolörün dizaynında kullanılan bilgi, tecrübeye ve uzmanlığa dayanmalıdır. İhtiyaç duyulan türdeki bilginin elde edilmesi bazen çok zor olabilir. İkinci olarak BM kontrolörün parametreleri çoğunlukla deneme yanılma metodu ile bulunur. Bu da zaman alır ve optimal kontrolü garanti etmez [5]. Bu çalışmada klasik uyartım kontrol sistemi üzerinde BMK ilave edilerek Matlab da simulasyon yapılmış ve BMK nın uyartım sistemi performansı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. 2. Sistem modeli İlk IEEE komite raporu 1968 de yayınlanmıştır. Buna göre uyartım sistemleri uyartım gücü kaynağına göre değil keyfi olarak sınıflandırılmıştır. Bununla beraber raporda, yaygın olarak kullanılan ve halen kullanımda olan sistemlerin ekseriyetini temsil eden IEEE tip 1 sistemi tanıtılmıştır. Bu sistem temelde tipteki dönen uyartım sistemlerini temsil eder fakat biraz değişlik yapılarak statik uyartım sistemlerini de temsil etmesi sağlanabilir. V R regülatör çıkışıdır ve sınırlandırılmıştır. Regülatör transfer fonksiyonu T A zaman sabitine ve pozitif K A kazancına sahiptir. Doyma fonksiyonu S E =f(e FD ) uyarıcının doyma özelliğini karakterize eder [6]. Bir çeşit geri beslemeli kontrol sistemi olan uyartım kontrol sistemi, sıklıkla türev geri beslemeye veya ilerlemeli/gecikmeli kompanzasyona ihtiyaç duyar. Uyartım sistem stabilizörü (USS) uyartım sistemlerinin kararlı çalışma bölgesinin arttırılması ve yüksek regülatör kazançlarının mümkün kılınmasını sağlar. Geri beslemeli kompanzasyon (USS) yerine seri bağlı ilerleme/gecikme li devre (Transient Gain Reduction) kullanılabilir. USS, güç sistem stabilizörü (Power System Stabilizer, PSS) ile karıştırılmamalıdır. USS, kısa devre koşullarında etkili voltaj regülasyonu sağlamak için dizayn edilir. PSS ise transient bozucu etkilerin oluşturduğu rotor osilasyonlarının sönümlendirilmesi amacıyla kullanılır. USS in çıkışı Vf, PSS in çıkışı ise V S dir ve her iki sinyal de hata sinyaline ilave edilir [6]. Bu sistemde kontrol sinyali sistem hatası ile oransal olarak bağlantılıdır. Çıkıştaki potansiyel transformatörü ve doğrultucu sayesinde üç fazlı voltajın efektif değerleri ortalaması ile V C çıkış voltajı arasında oransal ilişki kurulur. Bu ilişki V C = V T K R / (1+T R s) bağıntısıyla verilir. T R zaman sabiti ile tanımlanan filtre ile çıkış gerilimi süzülür. T R zaman sabiti genellikle çok küçük olup bu sistemde sıfır alınmıştır. Karşılaştırıcı ise referans voltajla V C voltajını karşılaştırarak hata sinyalini üretir Ve = k (V ref V C ). Karşılaştırıcı nonlineer bir köprü devresiyle gerçeklenebilir. Regülatör yükselteç dönen (rototrol, amplidin), manyetik veya elektronik tipte olabilir. Regülatör yükselteç lineer kabul edilirse K A kazancı ve T A zaman sabiti ile V R = K A Ve / (1+T A s) bağıntısıyla ifade edilir. Yükseltici çıkışının uygulamadaki değerlerle uygunluk sağlaması açısından alt ve üst sınırlar V Rmin < V R < V Rmax şeklinde modellenir. Bu sınırlama blok diyagramda görülmektedir. Uyarıcı çıkış voltajı ise regülatör yükselteç çıkışının bir fonksiyonudur. Regülatör yükselteç çıkışından türetilen uyarıcı çıkışı E FD = (V R E FD S E ) / (K E + T E s) bağıntısıyla gösterilir. Burada K E sabitinin tanımında DC uyarıcıların kendinden veya bağımsız uyarmalı olmasına göre farklılık vardır. Aslında K E sabiti işletme şartlarına göre değişebilen ve hesaplanabilen bir değerdir. E FD, senkron reaktans gerisindeki voltajdır. Generatörün transfer fonksiyonu ise lineer yükselticiye benzer bir şekilde yüksüz durumda iken T do, kısa devre durumunda ise T d zaman sabitiyle ifade edilir. Aslında gerçek zaman sabiti yüke bağlı olarak bu iki zaman sabiti arasında değişim gösterir. Bu sabiti T G ve kazancı da K G olarak gösterirsek doyma ihmal edildiğinde V T = K G E FD / (1+T G s) bağıntısı bulunur. Bu bağıntıda çalışma bölgesi içinde lineerlik söz konusudur. Çıkışta oluşan küçük değişimler için doymanın kullanılması gerekmez. Fakat büyük değişimler söz konusu ise uyarıcıda uygulanan doyma tekniği benzer şekilde generatör için de kullanılmalıdır [6]. Uyarıcıda kullanılan S E doyma fonksiyonu sadece DC ve AC uyartım sistem modellerinde kullanılır. Bu çalışmada bilgisayarda en kolay simülasyonu yapılabilen IEEE Tip1 sistemi kullanılmıştır. Senkron makine modeli olarak, basitleştirilmiş lineer model kullanılmıştır. Generatör alan voltajı ile açık devre 18

Caner, M., Umurkan, N., Çimen, H. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2004 (1) 17-22 (yüksüz) çıkış voltajı arasındaki ilişkiyi tanımlayan bu model ve bu sisteme ait kontrol blok diyagramı Şekil 1. de gösterilmiştir[7]. Güç sistemi simulasyon çalışmalarında kullanılan senkron makine uyartım sistem modelleri çeşitli alt sistemlerden oluşur. Bu alt sistemler ise çıkış voltaj transdüseri ve yük kompanzatörü (potansiyel transformatörü ve doğrultucu), uyartım kontrol elemanları, bir uyarıcı ve çoğunlukla bir güç sistem stabilizörü içerirler. Uyartım kontrol sistemleri hem uyartım regülasyonu hem de kararlaştırıcı fonksiyonları içermektedir [8]. Bu çalışmada uyartım regülasyonu üzerinde durulmuştur. Şekil 1. IEEE Tip 1 Uyartım Kontrol Sistemi Blok Diyagramı. 3. Bulanık Mantık Kontrolör Dizaynı BM kontrolörler kural-tabanlı kontrolörlerdir. BM kontrolörün yapısında bilgi tabanlı kontrolörden farklı olarak bulanık kümeler teorisindeki prensipleri ve bu mantığa uygun verileri kullanırlar [4]. Bu çalışmada önerilen BM kontrolün amacı çıkış voltajı üzerinde tespit edilen hatanın uyartım kontrolü yoluyla sönümlendirilmesidir. BM kontrol dizaynı temel olarak giriş ve çıkış değişkenlerinin tespiti, bu değişkenler için üyelik fonksiyonlarının tanımlanması ve kural tablosunun oluşturulması olarak özetlenebilir. Kontrol değişkenlerinin seçilmesi kontrol edilen sistemin yapısına ve arzu edilen çıkışa bağlıdır. Genellikle giriş değişkenleri olarak çıkış hatası ve hatanın türevi yani değişimi kullanılır. Bu çalışmada giriş değişkenleri olarak kontrol edilen sistem çıkışı ile arzu edilen çıkış arasındaki fark olan hata E ile hatanın değişimi de seçilmiştir. Kontrolör tarafından üretilen du sinyali de çıkış değişkeni olarak seçilmiştir. Tek giriş ve tek çıkışlı BM kontrol sistemlerinde aslında iki giriş kullanılır [3]. SIMULINK te BM kontrolör bloğu tek girişe sahip olduğu için bu iki giriş işareti mux bloğu ile birleştirilerek kontrolör girişine uygulanır. Giriş değişkenleri E = Vt -Vref ve de = Vt i - vt i-1 olarak gösterilebilir. BM kontrolör bloğu başlıca üç parçadan oluşur. Giriş değişkenlerinin bulanıklaştırılması, BM kuralları ve üretilen çıkışların durulaştırılması. Tüm giriş ve çıkış değişkenleri için bulanıklaştırma ve durulaştırma işlemlerinde kullanılan üçgen biçimli üyelik fonksiyonları seçilmiştir. Bu fonksiyonlarda veri aralıkları yedi eşit parçaya bölünmüştür. Ayrıca tüm girişler (bulanıklaştırma öncesi) ve çıkışlar (durulaştırma sonrası) sırasıyla (Ke,Kc,Ku) katsayılarıyla çarpılarak kontrolör dışı ile içi arasında veri ölçek uyumu sağlanır. Bu katsayılar kontrolör dışından ölçülen verileri seçilen üyelik fonksiyonlarının veri aralıklarına uygunlaştırmak için normalize işlemi yaparlar. Bu katsayıların uygun seçilmesinin kontolör performansındaki etkisi büyüktür. Bu katsayılar genellikle deneme yanılma metoduyla bulunur. 19

Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2004 (1) 17-22 Bulanıklaştırılan girişlerden bulanık çıkışlar elde ederken bulanık çıkarsama metodları kullanılır. Bunun için ise Eğer ise o halde şeklinde kurallar grubuna ihtiyaç vardır. Bu kurallar uzmanlık deneyimleriyle elde edilebilir. Böylece kural tablosu oluşturulur. Eğer iki giriş değişkeninin boyutları sırasıyla 2l+1 ve 2m+1 şeklinde ise kural tablosunun boyutu da (2l+1)x(2m+1) olacaktır. Bu çalışmada kullanılan kural tablosu Tablo 1. de verilmiştir. Tablo 1. Bulanık Kontrol Kural Tablosu [5]. de/e NB NO NK SS PK PO PB NB NB NO NO NK NK SS PK NO NB NO NK NK SS PK PK NK NB NO NK SS PK PK PO SS NO NO NK SS PK PO PO PK NO NK NK SS PK PO PB PO NK NK SS PK PK PO PB PB NK SS PK PK PO PO PB NB : Negatif Büyük NK : Negatif Küçük PK : Pozitif Küçük PB : Pozitif Büyük NO : Negatif Orta SS : Sıfır PO : Pozitif Orta. Örnek : Eğer E NB ise ve de PK ise o halde du NO Tablo dan her bir değişken için sekiz bulanık kümenin belirlendiği görülmektedir. Kurallar VE operatörü uygulanarak değerlendirilir. Bu operatör kümelerin kesişimini temsil eder. Sonra tüm çıkışlar maksimum kompozisyon metodu ile toplanır. Ve sonra toplanmış çıkış centroid metodu ile durulaştırma işlemi yapılır. Son olarak da çıkış kontrol sinyali çıkış ölçeklendirme faktörü Ku ile çarpılır. FIS yapısı Matlab da tüm BM kontrol bilgisini içeren bir yapıdır. Yukarıdaki işlemler bu yapı ile gerçekleştirilir. Yeni bir FIS yapısı oluşturabilmek için Fuzzy komutu kullanılır. Tüm BM kontrol bilgisi, bu FIS editörü üzerindeki, giriş ve çıkış değişkenleri ilavesi, üyelik fonksiyon editörü ve kural editörü menüleri yardımıyla girilir. 4. Simülasyon Senkron makinenin dinamik davranışı ve önerilen kontrolörün performansı üzerinde çalışmak için SIMULINK simulasyon modeli kurulmuştur. Simülasyonlar için IEEE Tip 1 sistem kullanılmıştır. Öncelikle regülatör yükselteç, çıkış voltaj transdüseri ve USS li geri besleme kontrolü içeren uyartım kontrol sisteminin Matlab SIMULINK üzerine simulasyonu yapılmıştır. Sistemin simulasyonu için Mag- A-Stat tipi uyarıcı parametreleri kullanılmıştır [9]. K A = 400, T A = 0.05, K E = -0.17, T E = 0.95, Kf = 0.04, Tf = 1.0, K R = 1.0, T R = 0, S E = 0.95, K G = 1.0, T G = 1.2 V Rmax = 3.5, V Rmin = -3.5 Ke = 0.16 Kc = 0.06 Ku = 0.06 Bu karşılaştırıcı, regülatör yükselteç, uyarıcı, generatör ve bir uyartım sistemi kararlılaştırıcısından oluşan kontrol sistemi (Şekil 1.) girişine bozucu etki olarak 0.04 ncü saniyede negatif birim basamak işaret uygulanmış ve simülasyon sonucu da şekil 3 de görüldüğü gibi elde edilmiştir. 20

Caner, M., Umurkan, N., Çimen, H. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2004 (1) 17-22 Şekil 2. Bulanık mantık kontrolü uygulanmış uyartım kontrol sistemi blok diyagramı. Şekil 2. de Matlab SIMULINK te dizayn edilen BM tabanlı kontrol uygulanan sistemin blok diyagram gösterimi görülmektedir. Bu sistemde regülatör yükselteç ve USK geri beslemesi çıkartılarak yerine yukarıda dizayn özellikleri anlatılan BM tabanlı kontrolör ilave edilmiştir. Sisteme yine aynı bozucu etki uygulanmıştır ve aynı sistem parametreleri kullanılmıştır. İkinci giriş değişkeni olan de, geciktirme operatörü kullanılarak hatanın bir önceki değeriyle farkı alınarak hata değişim işareti elde edilmiştir. Şekil 3. Regülatör ve USK kullanılan IEEE Tip 1 Sistemle BM kontrol uygulanan sistemin karşılaştırılması Şekil 4. BM kontolörlü sistemin parametrelerin ±%10 değiştirilmesiyle performans değişimi 5. Sonuç Bu çalışmada, BM tabanlı kontrolörün senkron generatör uyartım kontrol sisteminin dinamik performansı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Sistemin beklenmeyen, ani hatalara karşı osilasyon zamanı veya sistem sönümlemesi açısından performansının arttırılması amaçlanmıştır. BM kontrolörü dizayn edilerek basitleştirilmiş lineer generatör modeli kullanılan IEEE Tip 1 uyartım kontrol sistemine uygulanmıştır. Sisteme bozucu etki olarak birim basamak fonksiyonu uygulanmıştır. Yapılan simülasyon sonucuna göre BM kontrol uygulanan sistemde üstünlük bariz bir şekilde görülmektedir. Birim basamak bozulmaya karşı sistem daha kısa sürede ve çok daha az genlikli bir tepki vermiştir. Ayrıca parametrelerin ±%10 değişimine karşı sistemin dayanıklı olduğu da görülmüştür. Daha önce de benzer sistemlere uygulanan bulanık mantık kontrolü C tabanlı programlar yazılarak uygulanmaktadır. Matlab SIMULINK hazır fonksiyonları ile simülasyon uygulamasına kolaylık ve pratiklik getirmektedir. Bulanık mantık tabanlı kontrol pratikte maliyeti az ve kolay uygulanabilir 21

Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2004 (1) 17-22 olduğundan tercih edilen bir kontrol yöntemidir. Ayrıca pratik uygulamalarda sistem parametrelerine de ihtiyaç duymaz. Ancak yapılan kontrolün optimum olacağı garanti edilemez. Deneme yanılma metodu ile kural tablosu ve üyelik fonksiyonlarında yapılacak değişiklikle daha iyi kontrol sonuçlarının elde edilmesi de mümkündür. Kaynaklar [1] Zhu,C., Zhou,R., Wang,Y., A New Decentralized Nonlineer Voltage Controller For Multimachine Systems, IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 13, No. 1, February 1998. [2] Paulus,M., Fuzzy System PSS, Control of Power&heating systems, 5 th International Conference, Zlin, Czech Republic, May 21-22, 2002 [3] Wen, J., Cheng, S., Malik, O., A synchronous generator fuzzy excitation controller optimally designed with a genetic algorithm, IEEE Transactions on Power Systems, Vol.13, No.3, August 1998. [4] El-Hawary,M., Electric Power Applications of Fuzzy Systems, IEEE Pres, 1998. [5] Arnalte, S., Fuzzy logic-based voltage control of a synchronous generator, International Journal of Electrical Engineering Education, Vol.37, Issue 4, p333, Oct. 2000. [6] Padiyar, K.R., Power System Stability and Control, John Wiley & Sons, 1999. [7] Salem,M.M., Zaki,A.M., Malik,O.P., Real-Time Implementation of A Neuro-AVR for synchronous Generator, 15th triennial World Congress, Barcelona, Spain. [8] IEEE Standart 421.5.1992, IEEE Recomended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies, 1992. [9] Anderson P.M., Fouad, A.A., Power System Control and Stability, IEEE Press, 1994. 22