mahonick Üye Puan: 1768.5  | Gönderilme Tarihi: 03 Aralık 2011 23:20:13
REFERENCES
Bateron, R.N. (1992). “Introduction to Control System Technology”. MacMillian Pub.Co.
Bennett, S. (1996). “A Brief History of Automatic Control”. IEEE Control Systems, 16:3, pp.17-25.
Chamberlain, D. (1996). ”Developments in Automation and Robotics for the Construction Industry” Department of Industrial Engineering and Civil Engineering Seminar.
Chapra, S.C. and Canale, R.P. (1988). “Numerical Methods for Engineers”. McGraw-Hill.
Dorf, R.C. (1989). “Modern Control Systems”. Addison-Wesley, Pub.Co.
Edil, T. (1995). “The Role of Civil Engineering in the 21st Century”, Boðaziçi University, Civil Engineering Department Seminar, January, 1995.
Ýnelmen, E. (1995a). “Design of Decision Making System for Two Defence Robots” (in Turkish) , In Proceedings, 1st. System Engineering and Defence Technology Conference, Ankara, pp 216-229.
Ýnelmen, E. (1995b). “Use of Robot Technology in the Construction of Multi-storey Buildings” (in Turkish), Istanbul Bulletin of the Chamber of Civil Engineers, 6:23, pp. 20:22.
Ýnelmen, E. (1996). “Implementing a Intelligent Transporter in a Flexible Manufacturing System” (in Turkish) In Proceedings, 1st Intelligent Manufacturing System Conference, Sapanca, pp. 752-763.
Ýstefanopulos, Y. (1996). “Control Education - Turkey”. IEEE Control Systems, 16:2, pp. 47-51.
Kaynak, M.O. (1996). “The Age of Mechatronics” (Guest Editorial), IEEE Transactions on Industrial Electronics, 43:1, pp. 2-3.
Kaynak M.O. and Sabonovic, A. (1994). “Diffusion of New Technologies Through Appropriate Education and Training” presented at the Diffusion of New Technologies Conference, St. Petersburg, June 13-17, 1994.
McLean, D. (1990). “Automatic Flight Control Systems”. Prentice Hall Int. Ltd.
Shahian, B. and Hassul, M. (1993). “Control System Design Using Matlab”. Prentice Hall.
Tansal, S. (1995). “The Education of Electrical Engineers” (in Turkish), Chamber of Electrical Engineers Seminar, Ýstanbul, December 1995.
Tanyolaç, N. (1965). “The Electro-odocell for the Odor Measurement and Surface Effects”, In Surface Effects in Detection by Bregman and Draunicks, Spartan Books, Inc., pp. 89-102.
Thaler, G.J. (1955). “Elements of Servomechanism Theory” McGraw Hill Book Co.Inc.
Zeines, B. (1972) “Automatic Control Systems”, Prentice Hall Inc.
Zhu, J.J. (1996). “Control Education: A World Showcase”. IEEE Control Systems, 16:2, pp. 8-10.
Otomatik Kontrol,
Dersin Amacı:
Kontrol sistemlerine giriş, fiziksel sistemlerin matematiksel modelleri, temel kontrol kavramları, geçici rejim analizi, hata analizi ve optimizasyon, kök-yer yöntemi, Bode diyagramı yöntemi, Nyquist kararlılık analiz yöntemi konularının bilgisayar destekli olarak öğretilmesidir.
Dersin İçeriği ve Proje Teslim Tarihleri:
1. Kontrol sistemlerine giriş 1 hafta
2. Fiziksel sistemlerin matematiksel modelleri 1 hafta
3. Transfer fonksiyonu, blok diyagramlar, işaret akış diyagramları 2 hafta
4. Geçici rejim analizi, durum değişkenleri analizi 1 hafta
5. Doğrusal sistemlerin kararlılığı, kararlı hal hata analizi 1 hafta
6. Köklerin yer eğrisi yöntemi 2 hafta
7. Frekans yanıtı yöntemleri, Bode diyagramı yöntemi 2 hafta
8. Frekans düzleminde kararlılık, Nyquist kararlılık analiz yöntemi 2 hafta
9. Kontrol sistemlerinin tasarımı
Kaynaklar :
- Modern Control Systems, Richard C.DORF, Robert H.BISHOP, Addison Wesley, 1998
- Modern Control Engineering, K.OGATA, Prentice-Hall, 1997
- Otomatik Kontrol Sistemleri, Benjamin C.KUO, Literatür Yayınları, 1999
- Microprocessors for Measurement and Control, David M. Auslander and Paul Sagues, Osborne /McGraw-Hill, 1981
- Modern Electronics Instrumentation & Measurement Techniques, A.D. Helfrick Prentice-Hall, 1990
- Instrumentation Electronics, Regtien, Prentice-Hall, 1992
- Introduction to Robotics, Arthur J.Critchlow, Macmillan Publishing Company, 1985.
- LabVIEW Data Acquisition Basics Manual, National Instruments.
- LabVIEW for Everyone, Graphical Programming Made Even Easier, Lisa K.WELLS, Jeffrey TRAVIS, Prentice-Hall, 1997
Yazarlar: Mehmet YILMAZ
İbrahim Kaya
OTOMATİK KONTROL
Otomatik kontrolün amacı , insan denetimi gerektirmeden bir sistemde üretilen değişkenler üzerinde ayar yapmak , sistemin istenilen şekilde çalışmasını sağlamaktır. Örneğin elektrik şebekemizde kullandığımız gerilimin değeri 220 Volt ’tur. Bu gerilim değerinin 220 voltta sabit kalması gerekir. Otomatik kontrol işte burada devreye girer. Şebeke gerilimini etkileyen değişimlerin etkisini ortadan kaldırmak için sistemin analizi yapılır. Dışarıdan gelecek olumsuz etkiler belirlenir. Sistemin kendi içindeki parametrelerin durumları incelenir.
Tüm sistemi kapsayacak matematiksel modellemeler geliştirilerek sabit tutulmak istenen çıkış büyüklüğünü denetime alacak sistemler tasarlanır. O halde elektrik enerjisi üreten üretecin, çıkış değişkenlerinden biri gerilimdir. İşte üretilen bu değişkenin değeri bizim için önemli ve sabit bir değer de tutmak istiyorsak bir kontrol devresine ihtiyacımız var demektir.
İyi bir kontrol sisteminde aranılan özellikler aşağıdaki gibidir.
1) Sistem de meydana gelen herhangi bir bozucu etkiden sonra bile değişkenin değeri set değerinden minimum şekilde sapma olmalıdır.
Örnek olarak bir elektrik motorunu ele alalım. Motor boşta çalışırken devir sayısı 1500 d/d ise yüklendiğinde de 1500 d/d olmalıdır. Ani yük kalkışlarında veya yüklenmelerinde bile devir 1500 d/d ‘ya fazla uzak olmamalıdır. Değişim mümkünse hiç olmamalı veya en az olmalıdır.
2) Bozulma sonunda , normal çalışmaya en kısa zamanda dönebilmelidir. Motoru yine düşünecek olursak, ani yüklenmelerde ve yük boşalmalarında devrinde mutlaka bir değişiklik olacaktır. Ancak normal devrine dönme süresi ne kadar kısa olursa o kadar iyidir.
3) Çalışma şartlarında meydana gelen değişmelerden ötürü olacak sapma set değerinden minimum seviyede olmalıdır. Çalışma şartlarını belirleyen giriş değişkenleri veya ortam da oluşan olumsuzluklardan çok fazla etkilenmemelidir.
KONTROL SİSTEMİ ELEMANLARI
KONTROL ELEMANI
Set değeri ile ölçme elemanından aldığı değerlere göre çıkış veren devredir. Devrenin çalışmasına karar verecek sinyali üretir.
ÖLÇME ELEMANI
Otomatik kontrol sisteminde , kontrol edilmek istenen değişken sürekli olarak ölçülmelidir. Çünkü sistem sürekli olarak bozucu etkilerin altındadır. Bozucu büyüklük geldiğinde ölçme elemanı , kontrol elemanına yeni değerle ilgili sinyal göndermelidir. Ölçme bir kontrol sistemi için çok önemlidir.
SÜRÜCÜ DEVRE
Sistemin çalışması için kontrol elemanından aldığı sinyale göre güç elemanına enerji akışını sağlayan elemanlardır.
SİSTEM
Kontrol edilmesi istenen değişkeni üreten elemanlardır. Kontrol etmek istediğimiz değişken bir motorun deviri ise burada sistem diye adlandırılan eleman motordur.
OTOMATİK KONTROL TÜRLERİ
Otomatik kontrol sisteminde blok diyagram üzerindeki kontrol elemanı, sistemin herhangi bir çıkış değişkeni üzerinde istenilen set değeri etrafında çalışması gereken bir duyarlılıkla sistemi kontrol eder. Çıkış büyüklüğüne , duyarlılığa ve konuma göre çeşitli kontrol sistemleri geliştirilmiştir. Bunlar;
1) Açık – Kapalı ( Off – On ) kontrol
2) Oransal Kontrol ( Proportional P )
3) Oransal + İntegral Kontrol ( PI )
4) Oransal + Türevsel Kontrol (PD)
5) Oransal + İntegral + Türevsel ( PID )
6) Zaman Oransal (Time Proportional )
7) Bulanık mantıkla kontrol
AÇIK – KAPALI KONTROL ( ON – OFF )
Bu tip kontrollerde sistemin enerjisi güç elemanına ya tam uygulanır, ya da tam kesilir. Güç elemanı iki durumda bulunabilir; ya çalışıyordur ya da duruyordur.
ORANSAL (PROPARTİONAL ) KONTROL
Oransal kontrolde , çalışma devamlıdır. Ancak sistemin enerji ihtiyacı her an değişim gösterir. Kontrol cihazı, ölçme elemanından aldığı ölçme bilgisine göre sürücü elemanı uyarır. Sürücü eleman da güç elemanına giren enerjiyi kontrol eder. Ölçme elemanı kontrol edilen değişkeni sürekli ölçer ve kontrol elemanına sürekli olarak sinyal gönderir. Sistemin set değerinde bir sapma olduğu anda ölçme elemanı bunun karşılığı olan elektrik sinyalini kontrol elemanına gönderir. Kontrol elemanı bu bilgiyi referans değer ile karşılaştırarak sürücü elemanı uyarır.
İŞLEMSEL YÜKSELTECİN İNTEGRAL DEVRESİ OLARAK ÇALIŞTIRLMASI
Op-amp’lar bir matematiksel fonksiyon olan integral işlemini gerçekleştirebilirler. İntegral alma işlemini gerçekleştiren bu devrelere integral alıcı devre denir. İntegral; zaman üzerinde giriş sinyalinin toplamını alma veya analitik geometride bir eğri altındaki alanı hesaplama işlemidir.
ORANSAL + TÜREVSEL KONTROL ( PD , Proportional + Derivative )
İşlemsel yükseltecin türev alıcı olarak kullanılması
ORANSAL + İNTEGRAL + TÜREVSEL KONTROL ( PID )
Bu kontro sistemi , oransal + integral , oransal + türevsel kontrollerin özelliklerini taşımaktadır. Kontrolü güç karmaşık sistemlerde kullanılır. Bu kontrol sistemi ile off-set değer sıfırlanabilir , ayrıca overshoot ve undershoot olarak oluşan salınımlar azaltılabilmektedir. Oransal + integral + türevsel kontrolün diğer şekillerde verilen reaksiyon eğrileriyle karşılaştırılacak olursa , overshoot ve undershoot azaltılmış ve off-set değeri kaldırılmış olduğunun farkına varılacaktır.
ZAMAN ORANSAL KONTROL ( TİME PROPORTİONAL )
Bu tip kontrol sisteminde enerji sisteme zamana bağlı olarak verilir, kaldırılır. Örneğin 10 saniyelik bir periydun 7 saniyesinde sisteme enerji veriliyor, 3 saniyesinde verilmiyor. Bu tip kontrol formu elektrikle çalışan sistemlerde kullanılmaktadır. Sürücü elemanı tristör veya triyak gibi olan elemanlarda görülür. Sistemde enerji sürekli bulunmakta fakat miktar olarak değiştirilmektedir. Bu kontrol türü ile açık- kapalı kontrol türünün karıştırılmamasına dikkat etmek gerekir. Açık – kapalı kontrol türünde sistemin enerjisi set değerine gelince tamamen kesilmektedir. Değişken histerisiz bandının altına düştüğünde sisteme enerji yine tam olarak
uygulanmaktadır. Oysa burada sistemde enerji sürekli var. Ancak sürekli olarak kesik kesik verilmektedir. Kesik kesik enerji verilmesiyle sisteme giren enerjinin seviyesi değiştilebilmektedir.
BULANIK MANTIK ( FUZY LOGİK ) KONTROL YÖNTEMİ
İkili sistem bu gün kullandığımız bilgisayar teknolojisinin temelini oluşturmuştur. Analog elektronik yöntemleriyle çözülemeyen problemler sayısal olarak çözülmüştü. Gerek teknoloji alanında gerekse bilgi iletişim alanında çok büyük ilerlemeler sağlanmasına olanak sağlamıştır. Ancak bilgi iletişim ağı o kadar büyüdü ki, ikili sistem de tıkanmak üzeredir. Şimdi ikili sayısal sisteme alternatif olarak, daha çok değer içeren bulanık mantık devreye girmektedir. Bulanık mantık şu anda bir çok kontrol sistemlerinde kullanılmaktadır. Bulanık mantıkta, ikili sistemdeki 1 ve 0 gibi 2 değer yerine daha fazla değer bulunmaktadır. İkili sistemde, mantık iki temel değer üzerine kuruludur. Sonuç ya doğrudur ya da yanlıştır. Veya 1 , 0 gibi. Gerçek hayatta bilgiler farklı değerler alabilmektedir. Örneğin bir odanın sıcaklığını sabit tutacak bir ısıtıcının kontrolü bulanık mantıkla yapılabilir. Oda sıcaklığı duyarlık elemanları ile ölçülür. Mevcut değer olarak kaydedilir. İstenilen sıcaklı ile arasındaki fark hesaplanarak sisteme enerji girişi ayarlanır. Diyelim ki istenilen sıcaklık değeri 22 C0 . Ölçülen sıcaklık 15 C0 ve aradaki fark 7 C0’dir. Bu durumda sisteme enerji akışı %100 ‘dür. Ancak set değerine yaklaşılınca sisteme verilen enerji azalmaktadır. 21 C0 ‘ ye yaklaşıldığında belki sisteme giren enerji % 50 ‘ye düşürülecektir. 22 C0’’ ye gelince % 10 seviyesine düşecek ve sistem çalışmasına düşük enerji seviyesi ile devam edecektir. Bu tür kontrolde büyük salınımlar yapmadan set değerine oldukça yakın bir çalışma sağlanır. Kısaca bulanık mantık kontrol sistemlerinde, kontrol değişkeninin set değerine göre uzaklığı algılanır. Set değerinden uzaklaşma miktarı belirli basamaklara bölünür. Her sapma aralığı için farklı enerji akışı sağlanarak sistemin kararlı duruma daha çabuk geçmesi sağlanır.
SERVO SİSTEM UYGULAMALARI
Günümüzde servo sistemler endüstrinin farklı bir çok alanında uygulama yeri bulmaktadır. Özellikle endüstriyel otomasyonda; hız, tork, konumlandırma, çok eksenli hareket, ölçme ve bilgisayar destekli üretim gibi alanlarda sıklıkla servo sistemler kullanılmaktadır. Servo sistemler ile gerçekleştirilen bir uygulamada, yüksek düzeyde duyarlılık ve kontrol sağlanabilmektedir. Ancak servo sistemler, diğer klasik kontrol sistemlerine göre daha karmaşık ve maliyetlidirler. Servo sistemler günümüzde pönomatik, hidrolik ve özellikle de elektrik kontrolü sistemlerde, gün geçtikçe kullanımları artmaktadır.
Servo sistem birimleri
1) Motor (redüktörlü/redüktörsüz)
2) Geribesleme elemanı
3) Fren sistemi (isteğe bağlı)
4) Servo sürücü/kontrolör
5) Kontrol sistemi PC/PLC
6) Güç kablosu (Besleme kablosu)
7) Motor kablosu
8.) Frenleme kablosu
9) Resolver kablosu
10) Kontrol kabloları
YÜK:
Kontrol edilecek, sürülcek herhanegi bir mekanik etki, dirençtir. Servo Sistemin tasarımı bu yükün büyüklüğüne, ataletine, hızına ve konumlandırma gibi büyüklüklerine göre yapılır. Bu büyüklüklerin değerleri ve duyarlılıkları uygulanacak sisteme göre değişir. Örneğin yük hızının ve hız kararlılığının ne olacağı prosese göre tasarımcı tarafından belirlenmelidir.
MOTOR
Servo sistemin hareketini sağlayan birimdir. Servo sistemlerde motor tipi uygulamanın yapısına göre hidrolik, pönomatik ve elektrik motoru olarak değişir. Ancak günümüzde uygulamanın zorunluluğu dışında en çok elektrik motorları kullanılmaktadır. Servo sistemlerde çeşitli yapıdaki farklı elektrik motorları kullanılabilmektedir.
GERİBESLEME ELEMANI
Geribesleme elemanı bir servo sistemin, hızını, motor milinin bulunduğu konumu ve yükün bulunduğu konumu ölçmek için kullanılır.
RESOLVER
Resolverlar genellikle motorun soğutma fanı tarafındaki miline akuple olarak çalışırlar. Motorun bir dönüşü için, o andaki konumunun tespiti için kullanılan bir geribesleme elemanıdır. Resolver motor mili ile eşzamanlı (senkron) dönen bir transformatör gibidir.
SERVO KONTROLÖR
Servo kontrolör bir servo motorun hız ve torkunu kontrol ede. Günümüzde kullanılan servo kontrolörler sayısal kontrolörlerdir. Sayısal kontrolörlerin örneksel (analog) kontrolörlere oranla aşağıdaki üstünlükleri vardır.
• Bilgisayar destekli uygulamaları kolaydır,
• Diğer birimlerle haberleşmesi kolay ve güvenilirdir.
• İşaret işleme kolaydır,
• Çalışma koşulları sınırlarında uzun ömürlüdürler.
GÜÇ KAYNAĞI
Servo motor sürücüsünün güç kaynağı bir kontaktör veya şalter üzerinden ana besleme gerilimine bağlanır.
EKSEN BİRİMİ
Bu birim bir servo sisteminde eksen kontroli için gerekli gerilimini geri besleme elemanı ve kontrol yöntemi aracılığı ile yapar. Bu birimde, güç biriminde Dc’ye çevirilen gerilim tekrar AC gerilime çevrilir ve frekansı isteğe göre değiştirilir.
1- D'Azzo, Houpis, "Linear Control System Analysis and Design", McGraw-Hill,1995
2- Raven, "Automatic Control Engineering", McGraw-Hill, 1987
3- Dorf, Bishop, "Modern Control Systems", Addison-Wesley, 1998
4- Ogata, "Modern Control Engineering", Prentice-Hall, 1997
Ders Kitabı
Otomatik Kontrol, Prof. Dr. İbrahim YÜKSEL
Uludağ Üniversitesi,Bursa (5. Baskı-2006) (Nobel Kitapevi)
Problem Kitabı
Otomatik Kontrol Problemleri, Prof. Dr. İbrahim YÜKSEL,
Uludağ Üniversitesi Basımevi, Bursa, 2002. (Nobel Kitapevi)
Diğer Kaynaklar
1- A. Bir, 1999. Otomatik Kontrol Sistemleri, Literatür Kitabevi, İstanbul (Kuo’dan Çeviri).
2- İ.D. Akçalı, 2001. Otomatik Kontrol, Nobel Kitabevi, Adana.
3- N. Özdaş, A.T. Dinibütün ve A. Kuzucu, 1988. Otomatik Kontrol, İTÜ, İstanbul.
4- M.K. Sarıoğlu, 1992. Otomatik Kontrol(Ders Notu), 1-2, İTÜ, İstanbul.
5- F. Pasin, 1983. Otomatik Kontrola Giriş, İTÜ, İstanbul
6- E. Uyar, 1987. Otomatik Kontrol, 9 Eylül Üniversitesi, İzmir.
7- N. Uğur, 1987. Proses ve Tesis Kontrolu, Ege Üniversitesi, İzmir.
8- N. Uğur, 1987. Ölçme ve Kontrol Enstrümanları, PETKİM, Aliağa.
9- Parr, E. A., 1994. Endüstriyel Kontrol El Kitabı, 1-2, MEB, Ankara.
1- B.C. Kuo, 1995. Automatic Control Systems (7th Ed.), Prentice Hall, London.
2- C.D. Dorf, 1986. Modern Control Systems, 3.Ed., Addison-Wesley Publishing Com.
3- F.H. Raven, 1978. Automatic Control Engineering (3rd Ed.), McGraww-Hill, Tokyo.
4- D.E. Seborg, T.F. Edgar, and D.A. Mellichamp, 1989. Process Dynamics and Control, John Wiley&Sons, New York.
5- G.A. Perdikaris, 1991. Computer Controlled Systems, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht.
|
Ara
