MATLAB GUI İLE DA MOTOR İÇİN PID DENETLEYİCİLİ ARAYÜZ TASARIMI

Öz

DA motorlar endüstride geniş kullanım alanına sahiptir. PID denetim mekanizması bu motorların denetimini oldukça kolay ve etkin bir şekilde gerçekleştirilebilmektedir. PID denetleyici parametrelerindeki değişim DA motorun kontrolü ve tüm kontrol sisteminin geçici ve kalıcı durum davranışlarını etkiler. Bu çalışmada DA motor parametrelerinin ve PID denetleyicilerin parametre değerlerinin değişimine bağlı olarak basamak tepkisinde meydana gelen değişimlerin incelenebilmesi için MATLAB GUI ile arayüz tasarlanmıştır. Hazırlanan bu arayüz PID denetleyici parametrelerini belirlemede uygulayıcılara kolaylık sağladığı gibi kontrol sistemleri dersinin bir parçası olan PID denetleyici konusunun kolay ve etkin bir şekilde eğitimine de katkıda bulunmaktadır.

Anahtar Kelimeler

• PID Kontrol, DA Motor, Matlab GUI, Eğitim Seti.

MATLAB GUI İLE DA MOTOR İÇİN PID DENETLEYİCİLİ ARAYÜZ TASARIMI

Abstract

DC motors are widely used in industry. PID control mechanism can achieve the controlling of these motors easily and effectively. Changes in the parameters of PID controller affect the DC motor control and transient and steady-state behavior of the overall control system. In this study, we design an interface with MATALB GUI to observe step response of a DC motor depending on changes of DC motor and PID parameters. The interface both provides the convenience to practitioners in determining the parameters of PID controller and an easy and effective education of the PID controller issue which is the part of control systems lesson.

Keywords

• PID Control, DC Motor, Matlab GUI, Educational Tool.

References

1. Değeri R(t) _ + ( ) ( ) ( ) ( ) t p i d d u t K e t K e t dt K e t dt = + + ∫ (8) şeklinde ifade edilir. Bu denklemde ( ) e t hata değerini göstermektedir. Hata değeri ise; ( ) ( ) ( ) e t R t B t = − (9) yardımıyla hesaplanabilir. PID denetleyici kullanılarak control edilen sisteme ait blok diyagramı şekil 3’de verilmiştir [9]. PID DENETLEYİCİ DENETLENEN SİSTEM GERİ BESLEME SİSTEMİ B(t) Şekil 3. PID denetleyicili sistemin blok diyagramı PID kontrol; üç temel kontrolün üstünlüklerini tek bir birim içinde birleştiren bir kontrolördür. İntegral kontrol, sistemde ortaya çıkabilecek kalıcı-durum hatasını sıfırlarken türev kontrol, yalnızca PI kontrol etkisi kullanılması haline göre sistemin aynı bağıl kararlılığı için cevap hızını artırır. Buna göre PID kontrol organı sistemde sıfır kalıcı-durum hatası olan hızlı bir cevap sağlar. PID kontrolör diğerlerine göre daha karmaşık yapıda olup o oranda pahalıdır. [10]. MATERYAL VE YÖNTEM (MATERIAL AND METHOD) Çoğunlukla, bir denetim sisteminin dinamik davranış özellikleri sistemin birim basamak girişine karşı gösterdiği geçici-durum davranış parametreleri cinsinden belirlenir. Pratik olarak birim basamak giriş fonksiyonu üretmek kolay olup sistemin birim basamak giriş cevabının bilinmesi halinde matematiksel olarak sistemin diğer herhangi bir giriş cevabı kolaylıkla hesaplanabilir. Pratik bir denetim sisteminin geçicidurum cevabı kalıcı duruma erişene kadar genellikle sönümlü titreşimli bir davranış gösterir. Bir denetim sisteminin birim basamak girişine karşı gösterdiği geçici-durum cevabı davranış karakteristiklerinin belirlenmesi Şekil 4’ de gösterilen ve aşağıda belirlenen parametreler ile tanımlanabilir. Bu parametreler sistemin geçici-durum cevabını belirleyen temel parametrelerdir [12]. M. H. Knudsen, “Experimental modeling of dynamic systems: and educational approach,” IEEE Trans. Educ., vol. 49, no. 1, pp. 29-38, Feb. 2006.
2. A. Leva, “A hands-on experimental laboratory for undergraduate courses in automatic control,” IEEE Trans. Educ., vol. 46, no. 2, pp. 263-272, May 2003.
3. W. Schaufelberger, “Design and implementation of software for control education,” IEEE Trans. Educ., vol. 33, no. 3, pp. 291-297, Aug. 1990.
4. A. B. Koku and O. Kaynak, “An Internet-assisted experimental environment suitable for the reinforcement of undergraduate teaching of advanced control techniques,” IEEE Trans. Educ., vol. 44, no. 2, pp. 24-28, Feb. 2003.
5. E. A. Gonzalez, Martin Christian G. Leonor, Pauline Anne T. M. Mangulabnan, John Jessie S. Lu Chui Kau, ve Marlon Wilson U. Reyes “An Educational Tool for Teaching Linear and Control Systems” 37. ASEE/IEEE Frontiers in Education Conference, October 10 – 13, 2007
6. E. A. Gonzalez, F. S. Caluyo, and J. B. Coronel, “An assessment on the built-in control education in the electronics and communications engineering curriculum of De La Salle University – Manila (May 2000 to December 2005),” Proc. AUN-SEED-NET Fieldwise Seminar in Contr. Eng. 2006, Chulalongkorn University, Bangkok, Thailand, Mar. 16-17, 200
7. D. S. Bernstein, “Enhancing undergraduate control education,” IEEE Contr. Syst. Mag., pp. 40-43, Oct. 1999.
8. Coşkun, İ.ve Terzioğlu, H. “Gerçek Zamanda Değişken Parametreli PID Hız Kontrolü”, 5. U luslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS’09) (2009)

9. Coşkun, İ., Terzioğlu, H., “Hız performans eğrisi kullanılarak kazanç (PID) parametrelerinin belirlenmesi”, Journal of Technical-Online, 180-205, 2007.
10. Yüksel, İ., “Otomatik Kontrol”, Uludağ Üniversitesi Güçlendirme Vakfı, Bursa, (2001).
11. Dumanay, A.B., “PID, Bulanık Mantık Ve Kayan Kip Kontrol Yöntemleri İle İnternet Üzerinden DC Motor Hız Kontrolü”, Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir,15-25 (2009).
12. Sancar, Ü. “Kontrol Sistemleri Analizi İçin Matlab’da Kullanıcı Arayüzü Tasarımı”, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi F. B. E., Sakarya, 14-15, 90-98 (2002).
13. Yağsan, O. “Bir Operatörsüz Vinç İçin PID Ve Genetik Algoritma Temelli Minimum Salınımlı Konum Kontrolü”, Yüksek lisans Tezi, Yıldız Teknik Üni. F. B. E., İstanbul, 13-18 (2006).