Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Kontrol Sistem Simülatörü Tasarımı

Yıl 2022, Cilt: 27 Sayı: 1, 41 - 56, 30.04.2022

Metin Hatun , Fahri Vatansever

https://doi.org/10.17482/uumfd.990639

Öz

Uygun bir kontrolör tipinin seçimi, katsayılarının belirlenmesi ve gerekirse ayarlanması kontrol sistemlerinin tasarımında önemli bir konudur. Tasarlanan bir denetleyiciye sahip kapalı-döngü sistemin istenen bazı zaman/frekans cevabı kriterlerini sağlayıp sağlamadığını hızlı bir şekilde kontrol etmek, öğrenci/tasarımcı için zaman kazandıracaktır. Bu makalede, kullanıcı tarafından tanımlanan sistemler ve parametreleri değiştirilebilen farklı tipteki denetleyiciler ile elde edilen kapalı-döngü sistemlerin benzetimlerini gerçekleştirmek için etkileşimli bir kontrol sistem simülatörü tasarlanmıştır. Simülatör, kullanıcının tek veya karşılaştırmalı olarak tanımlanan farklı sistemler için kapalı-döngü sistemin zaman/frekans cevabını görmesini ve istenen bazı zaman/frekans domeni kriterlerinin sağlayıp sağlamadığını hızlı bir şekilde kontrol etmesine imkân vermektedir. Ayrıca, simülatör bozucu giriş cevabını ve ölçme gürültüsünün etkisini referans giriş cevabı ile birlikte karşılaştırmalı olarak görme olanağını da sağlamaktadır. Böylece farklı denetleyicilerin analizi ve karşılaştırılması, ayrıca da kontrol sistemlerinin öğretilmesi kolay, hızlı ve etkin bir şekilde gerçekleştirilebilecektir.

Anahtar Kelimeler

Kontrol sistemleri simülatör mühendislik eğitimi

Kaynakça

  • 1. Ang, K.H., Chong, G. and Li, Y. (2005) PID control system analysis, design, and technology, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 13(4), 559-576. doi: 10.1109/TCST.2005.847331
  • 2. Díaz, J.M., Dormido, S. (2015) ITADLS: An interactive tool for analysis and design of linear systems, IFAC-PapersOnLine, 48(29), 253-258. doi: 10.1016/j.ifacol.2015.11.245
  • 3. Díaz, J.M., Costa-Castelló, R., Muñoz, R., Dormido, S. (2017) An interactive and comprehensive software tool to promote active learning in the loop shaping control system design, IEEE Access, 5, 10533-10546. doi: 10.1109/ACCESS.2017.2712520
  • 4. Dorf, R.C., Bishop, R.H. (2011) Modern Control Systems, 12th ed., Pearson Education, New Jersey.
  • 5. Franklin, G.F., Powell, J.D., Emami-Naeini, A. (2015) Feedback Control of Dynamic Systems, 7th ed., Pearson Higher Education, New Jersey.
  • 6. Golnaraghi, F., Kuo, B.C. (2010) Automatic Control Systems, 9th ed., Wiley, New Jersey.
  • 7. Hatun, M., Vatansever, F. (2015) Discrete time system simulator, 3rd International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science (ISITES2015), Valencia, Spain, 1807-1814.
  • 8. James, J.R. (1987) A survey of knowledge-based systems for computer-aided control system design, 1987 American Control Conference, Minneapolis, MN, USA, 2156-2161. doi: 10.23919/ACC.1987.4789669
  • 9. Kessler, P., Schaufelberger, W. (1991) Minitools for education in control system analysis and design, IFAC Proceedings Volumes, 24(4), 441-446. doi: 10.1016/S1474- 6670(17)54312-8
  • 10. Kheir, N.A., Åström, K.J., Auslander, D., Cheok, K.C., Franklin, G.F., Masten, M., Rabins, M. (1996) Control systems engineering education, Automatica, 32(2), 147-166. doi: 10.1016/0005-1098(96)85546-4
  • 11. Marin, L., Vargas, H., Heradio, R., de La Torre, L., Diaz, J.M., Dormido, S. (2020) Evidence-based control engineering education: evaluating the LCSD simulation tool, IEEE Access, 8, 170183-170194. doi: 10.1109/ACCESS.2020.3023910
  • 12. Méndez, J.A., Lorenzo, C., Acosta, L., Torres, S., González, E. (2006) A web-based tool for control engineering teaching, Comput. Appl. Eng. Educ., 14(3), 178-187. doi: 10.1002/cae.20080
  • 13. Nise, N.S. (2015) Control Systems Engineering, 7th ed., John Wiley & Sons, New Jersey.
  • 14. Ogata, K. (2010) Modern Control Engineering, 5th ed., Pearson Education, New Jersey.
  • 15. Prendergast, D.P., Eydgahi, A.M. (1993) 'EDCON': an educational control system analysis and design program, IEEE Transactions on Education, 36(1), 42-44. doi: 10.1109/13.204814
  • 16. Ramos-Paja, C.A., Scarpetta, J.M.R., Martinez-Salamero, L. (2010) Integrated learning platform for internet-based control-engineering education, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 57 (10), 3284-3296. doi: 10.1109/TIE.2010.2043033
  • 17. Rossiter, J.A., Pasik-Duncan, B., Dormido S., Vlacic, L., Jones, B., Murray, R. (2018) A survey of good practice in control education, European Journal of Engineering Education, 43(6), 801-823. doi: 10.1080/03043797.2018.1428530
  • 18. Senen, A., Ratnasari, T., Simamora, Y. (2020) PID controller simulator design for polynomials transfer function, E3S Web Conf., 202, 15006. doi: 10.1051/e3sconf/202020215006
  • 19. The MathWorks Inc. (2021) MATLAB.
  • 20. Vatansever, F. (2021) Noise cancellation with LMS variants, Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 26(1), 153-170. doi: 10.17482/uumfd.797087
  • 21. Vatansever, F., Hatun, M. (2014) Sistem analizi eğitim simülatörü tasarımı, 2nd International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science (ISITES2014), Karabuk, Turkey, 546-550.
  • 22. Vatansever, F., Yalcin, N.A. (2017) e-Signals & Systems: A web-based educational tool for signals and systems, Computer Applications in Engineering Education, 25(4), 625-641. doi: 10.1002/cae.21826
  • 23. Yüksel, İ. (2016) Otomatik Kontrol: Sistem Dinamiği ve Denetim Sistemleri, 10. Baskı, Dora Yayıncılık, Bursa.

THE DESIGN OF CONTROL SYSTEM SIMULATOR

Yıl 2022, Cilt: 27 Sayı: 1, 41 - 56, 30.04.2022

Metin Hatun , Fahri Vatansever

https://doi.org/10.17482/uumfd.990639

Öz

Selection of a suitable controller type, determination of its coefficients and adjustment if necessary is an important issue in the design of control systems. Quickly checking whether the closed-loop system with a designed controller meets some desired time/frequency response criteria will save time for the student/designer. In this paper, an interactive control system simulator is designed to perform the simulations for closed-loop systems obtained with user-defined systems and different types of controllers whose parameters can be changed. The simulator allows the user to see the time/frequency response of the closed-loop system for different systems defined as single or comparatively and check whether some desired time/frequency domain criteria are satisfied, quickly. In addition, the simulator allows the possibility to see the disturbance input response and the effect of the measurement noise altogether with the reference input response, comparatively. Thus, analysis and comparison of different controllers and also teaching of control systems will be performed easily, quickly and effectively by using the simulator.

Anahtar Kelimeler

Control systems simulator engineering education

Kaynakça

  • 1. Ang, K.H., Chong, G. and Li, Y. (2005) PID control system analysis, design, and technology, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 13(4), 559-576. doi: 10.1109/TCST.2005.847331
  • 2. Díaz, J.M., Dormido, S. (2015) ITADLS: An interactive tool for analysis and design of linear systems, IFAC-PapersOnLine, 48(29), 253-258. doi: 10.1016/j.ifacol.2015.11.245
  • 3. Díaz, J.M., Costa-Castelló, R., Muñoz, R., Dormido, S. (2017) An interactive and comprehensive software tool to promote active learning in the loop shaping control system design, IEEE Access, 5, 10533-10546. doi: 10.1109/ACCESS.2017.2712520
  • 4. Dorf, R.C., Bishop, R.H. (2011) Modern Control Systems, 12th ed., Pearson Education, New Jersey.
  • 5. Franklin, G.F., Powell, J.D., Emami-Naeini, A. (2015) Feedback Control of Dynamic Systems, 7th ed., Pearson Higher Education, New Jersey.
  • 6. Golnaraghi, F., Kuo, B.C. (2010) Automatic Control Systems, 9th ed., Wiley, New Jersey.
  • 7. Hatun, M., Vatansever, F. (2015) Discrete time system simulator, 3rd International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science (ISITES2015), Valencia, Spain, 1807-1814.
  • 8. James, J.R. (1987) A survey of knowledge-based systems for computer-aided control system design, 1987 American Control Conference, Minneapolis, MN, USA, 2156-2161. doi: 10.23919/ACC.1987.4789669
  • 9. Kessler, P., Schaufelberger, W. (1991) Minitools for education in control system analysis and design, IFAC Proceedings Volumes, 24(4), 441-446. doi: 10.1016/S1474- 6670(17)54312-8
  • 10. Kheir, N.A., Åström, K.J., Auslander, D., Cheok, K.C., Franklin, G.F., Masten, M., Rabins, M. (1996) Control systems engineering education, Automatica, 32(2), 147-166. doi: 10.1016/0005-1098(96)85546-4
  • 11. Marin, L., Vargas, H., Heradio, R., de La Torre, L., Diaz, J.M., Dormido, S. (2020) Evidence-based control engineering education: evaluating the LCSD simulation tool, IEEE Access, 8, 170183-170194. doi: 10.1109/ACCESS.2020.3023910
  • 12. Méndez, J.A., Lorenzo, C., Acosta, L., Torres, S., González, E. (2006) A web-based tool for control engineering teaching, Comput. Appl. Eng. Educ., 14(3), 178-187. doi: 10.1002/cae.20080
  • 13. Nise, N.S. (2015) Control Systems Engineering, 7th ed., John Wiley & Sons, New Jersey.
  • 14. Ogata, K. (2010) Modern Control Engineering, 5th ed., Pearson Education, New Jersey.
  • 15. Prendergast, D.P., Eydgahi, A.M. (1993) 'EDCON': an educational control system analysis and design program, IEEE Transactions on Education, 36(1), 42-44. doi: 10.1109/13.204814
  • 16. Ramos-Paja, C.A., Scarpetta, J.M.R., Martinez-Salamero, L. (2010) Integrated learning platform for internet-based control-engineering education, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 57 (10), 3284-3296. doi: 10.1109/TIE.2010.2043033
  • 17. Rossiter, J.A., Pasik-Duncan, B., Dormido S., Vlacic, L., Jones, B., Murray, R. (2018) A survey of good practice in control education, European Journal of Engineering Education, 43(6), 801-823. doi: 10.1080/03043797.2018.1428530
  • 18. Senen, A., Ratnasari, T., Simamora, Y. (2020) PID controller simulator design for polynomials transfer function, E3S Web Conf., 202, 15006. doi: 10.1051/e3sconf/202020215006
  • 19. The MathWorks Inc. (2021) MATLAB.
  • 20. Vatansever, F. (2021) Noise cancellation with LMS variants, Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 26(1), 153-170. doi: 10.17482/uumfd.797087
  • 21. Vatansever, F., Hatun, M. (2014) Sistem analizi eğitim simülatörü tasarımı, 2nd International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science (ISITES2014), Karabuk, Turkey, 546-550.
  • 22. Vatansever, F., Yalcin, N.A. (2017) e-Signals & Systems: A web-based educational tool for signals and systems, Computer Applications in Engineering Education, 25(4), 625-641. doi: 10.1002/cae.21826
  • 23. Yüksel, İ. (2016) Otomatik Kontrol: Sistem Dinamiği ve Denetim Sistemleri, 10. Baskı, Dora Yayıncılık, Bursa.
Toplam 23 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil İngilizce
Konular Elektrik Mühendisliği
Bölüm Araştırma Makaleleri
Yazarlar

Metin Hatun 0000-0003-0279-5508

Fahri Vatansever 0000-0002-3885-8622

Yayımlanma Tarihi 30 Nisan 2022
Gönderilme Tarihi 3 Eylül 2021
Kabul Tarihi 7 Ocak 2022
Yayımlandığı Sayı Yıl 2022 Cilt: 27 Sayı: 1

Kaynak Göster

APA Hatun, M., & Vatansever, F. (2022). THE DESIGN OF CONTROL SYSTEM SIMULATOR. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 27(1), 41-56. https://doi.org/10.17482/uumfd.990639
AMA Hatun M, Vatansever F. THE DESIGN OF CONTROL SYSTEM SIMULATOR. UUJFE. Nisan 2022;27(1):41-56. doi:10.17482/uumfd.990639
Chicago Hatun, Metin, ve Fahri Vatansever. “THE DESIGN OF CONTROL SYSTEM SIMULATOR”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 27, sy. 1 (Nisan 2022): 41-56. https://doi.org/10.17482/uumfd.990639.
EndNote Hatun M, Vatansever F (01 Nisan 2022) THE DESIGN OF CONTROL SYSTEM SIMULATOR. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 27 1 41–56.
IEEE M. Hatun ve F. Vatansever, “THE DESIGN OF CONTROL SYSTEM SIMULATOR”, UUJFE, c. 27, sy. 1, ss. 41–56, 2022, doi: 10.17482/uumfd.990639.
ISNAD Hatun, Metin - Vatansever, Fahri. “THE DESIGN OF CONTROL SYSTEM SIMULATOR”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 27/1 (Nisan 2022), 41-56. https://doi.org/10.17482/uumfd.990639.
JAMA Hatun M, Vatansever F. THE DESIGN OF CONTROL SYSTEM SIMULATOR. UUJFE. 2022;27:41–56.
MLA Hatun, Metin ve Fahri Vatansever. “THE DESIGN OF CONTROL SYSTEM SIMULATOR”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, c. 27, sy. 1, 2022, ss. 41-56, doi:10.17482/uumfd.990639.
Vancouver Hatun M, Vatansever F. THE DESIGN OF CONTROL SYSTEM SIMULATOR. UUJFE. 2022;27(1):41-56.

DUYURU:

30.03.2021- Nisan 2021 (26/1) sayımızdan itibaren TR-Dizin yeni kuralları gereği, dergimizde basılacak makalelerde, ilk gönderim aşamasında Telif Hakkı Formu yanısıra, Çıkar Çatışması Bildirim Formu ve Yazar Katkısı Bildirim Formu da tüm yazarlarca imzalanarak gönderilmelidir. Yayınlanacak makalelerde de makale metni içinde "Çıkar Çatışması" ve "Yazar Katkısı" bölümleri yer alacaktır. İlk gönderim aşamasında doldurulması gereken yeni formlara "Yazım Kuralları" ve "Makale Gönderim Süreci" sayfalarımızdan ulaşılabilir. (Değerlendirme süreci bu tarihten önce tamamlanıp basımı bekleyen makalelerin yanısıra değerlendirme süreci devam eden makaleler için, yazarlar tarafından ilgili formlar doldurularak sisteme yüklenmelidir).  Makale şablonları da, bu değişiklik doğrultusunda güncellenmiştir. Tüm yazarlarımıza önemle duyurulur.

Bursa Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Dekanlığı, Görükle Kampüsü, Nilüfer, 16059 Bursa. Tel: (224) 294 1907, Faks: (224) 294 1903, e-posta: mmfd@uludag.edu.tr