-

Öz

Nowadays, pneumatic actuators which are operated by air pressure are widely used in industry because of their speed and cost advantage but also air pressure cause them work within some physical boundaries. Along with improvement in robotic technologies, pneumatic actuators must be operated beyond these boundaries. This way the cost of robots will reduce and also their movement capability will be improved for other application area. Especially, biomedical applications, which are used for patient’s daily routines or physical treatment, need advanced pneumatic systems. Artificial muscle technology is being also developed within these improvements. In this thesis, a pneumatic control system has been operated with P (Proportional), PI (Proportional – Integral), PD (Proportional – Derivative) and PID (Proportional – Integral – Derivative) control techniques. Aim of this work is determining how PID parameters’ changes effect on sensitive control of pneumatic cylinder. As a result of these experiments, it seems that pneumatic actuator can bestopped in any position along piston path. Best control techniques are resulted in order to PD, PID, P and PI. Forward and backward movements of asymmetric double-acting cylinder are different from each other. It has been observed that increase of air pressure has negative effect on controlling the system. Also different movement distance changes passing over and settling time behavior. In this point, tuning of the system has been adjusted by manipulating PID parameters

Anahtar Kelimeler

• PID, Pneumatic position control, High-speed switching direction control valve

PNÖMATİK SİSTEMLERDE KONUM GERİ BESLEMESİ YAPILARAK BASINÇ AYARLAMASI İLE HASSAS KONUM KONTROLÜ

Öz

Günümüz sanayinde hız ve maliyet avantajlarından dolayı geniş uygulama alanı bulunan pnömatik sistemlerde kullanılan havanın sıkışabilir olması pnömatik eyleyicilerin ilk ve son konumlarında kullanım mecburiyetini doğurmaktadır. Robot teknolojisindeki gelişmeler ışığında pnömatik eyleyicilerin diğer konumlarında durdurulmaları zorunlu haline gelmiştir. Bu sayede robotların maliyetleri ve hareket kabiliyetleri gelişme göstererek diğer teknoloji alanlarına da uygulanabilme imkânı doğacaktır. Özellikle biyomedikal alanındaki uygulamalarda son derece avantajlı olan pnömatik sistemler hastaların tedavisinde ve günlük ihtiyaçlarında her geçen gün kendisine daha fazla yer bulmaktadır. Yapay kas teknolojisindeki gelişmeler bu yönde devam etmektedir. Bu tez için oluşturulan deney setinde kontrol yöntemi olarak P (Proportional), PI (Proportional – Integral), PD (Proportional – Derivative) and PID (Proportional – Integral – Derivative) kontrol yöntemleri kullanılmıştır. Bu çalışmanın yapılmasındaki amaç uygun PID kat sayılarının ayarlanması ile pnömatik silindirin hassas konum kontrolünü yapabilmektir. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda pnömatik eyleyicinin kurs boyunun herhangi bir noktasında durdurulabildiği görülmüştür. Uygulanan kontrol yöntemlerinden en iyi sonucu sırasıyla PD, PID, P ve PI kontrol yöntemleri vermiştir. Asimetrik çift etkili silindirin ileri ve geri hareketlerindeki davranışlarının aynı olmadığı görülmüştür. Basınç artışının sistemin kontrolü üzerinde olumsuz etkiler yaptığı tespit edilmiştir. Hareket mesafeleri değiştiğinde sistemim aşma ve oturma zamanı davranışları da değiştiği gözlenmiştir. Bu noktalardaki eksikliklerin PID katsayılarının tekrar ayarlanmasıyla ortadan kalktığı sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• PID, Pnömatik konum kontrolü, hızlı anahtarlamalı yön kontrol valfi

Kaynakça

1. Akkaya, A. V., Sevilgen, S. H., Erdem, H. H. ve Çetin, B. , (2005). Simulink kullanarak bir pnömatik sistemin simülasyonu. Doğuş Üniversitesi Dergisi, 6 (2): 155-162.
2. Anh, H. P. H. ve Ahn, K. K. , (2001). Hybrid control of a pneumatic artificial muscle (PAM) robot arm using an ınverse NARX fuzzy model. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 24, : 697–716.
3. Aykaç, E. S. , (2011). Pnömatik–hidrolik. Ankara: TMMO Ankara Şubesi.
4. Bingül, Z. , (2005). Matlab ve Simulinkle Modelleme ve Kontrol 1. İstanbul: Birsen Yayınevi.
5. Cajetınac, S., Seslıja, D., Aleksandrov, S. ve Todorovıc, M. , (2012). PWM control and ıdentification of frequency characteristics of a pneumatic actuator using PLC controller. Electronics and Electrical Engineering, 7 (123): 21–26.
6. Chen, C. K. ve Hwang, J. , (2005). Iterative learning control for position tracking of a pneumatic actuated X–Y table. Control Engineering Practice, 13: 1455-1461.
7. Çetin, R. , (2004). İleri Kumanda Teknikleri 2 Pnömatik Elektro Pnömatik. Ankara: Doğuşum Matbaacılık.
8. Emil, M. , (2001). Hava dağıtım sistemleri. II. Ulusal Hidrolik Pnömatik Kongresi ve Sergisine Sunulmuş Bildiri.

9. Gao, X. ve Feng, Z. J. , (2005). Design study of an adaptive fuzzy-PD controller for pneumatic servo system. Control Engineering Practice, 13: 55-65.
10. Karacan, İ. , (2000). Hidrolik ve Pnömatik. Kütahya: Birsen Yayın Evi.
11. Najjari, B., Barakati, S. M., Mohammadi, A., Futohi, M. J. ve Bostanian, M. , (2014). Position control of an electro – pneumatic system based on PWM technique and FLC. ISA Transactions, 53: 647–657.
12. Nuchkrua, T. ve Leephakpreeda, T. , (2013). Fuzzy self-tuning PID control of hydrogen-driven pneumatic artificial muscle actuator. Journal of Bionic Engineering, 10 : 329–340.
13. Taghizadeh, M. , Ghaffari, A. ve Najafi, F. , (2009). Improving dynamic performances of PWM-driven servo- pneumatic systems via a novel pneumatic circuit. ISA Transactions, 48: 512-518.
14. Taghizadeh, M., Ghaffari, A. ve Najafi, F. , (2009). Modeling and identification of a solenoid valve for PWM control applications. C. R. Mecanique, 337: 131–140.
15. Taghizadeh, M. , Najafi, F. ve Ghaffari, A. , (2010). Multimodel PD-control of a pneumatic actuator under variable loads. Int J Adv Manuf Technol, 48: 655–662.
16. Topçu, E. E. ve Yüksel, İ. , (2007). Elektro-pnömatik ve alternatif valflerin gelişimi ve karakteristiklerinin incelenmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 12 (2): 21 – 33.
17. Topçu, E. E. ve Yüksel, İ. , (2007). DGM denetimli hızlı anahtarlama valfi ile pnömatik bir sistemin konum denetiminin deneysel araştırılması. Fırat Üniversitesi Fen ve Müh. Bil. Dergisi, 19 (2): 193-200.
18. Topçu, E. E. ve Yüksel, İ. , (2005). Elektro-pnömatik bir sistemde konum denetiminin araştırılması. III. Ulusal Hidrolik Pnömatik Kongresi ve Sergisine Sunulmuş Bildiri.
19. Topçu, E. E. , Yüksel, İ. ve Kamış, Z. , (2006). Development of electro – pneumatic fast switching valve and investigation of its characteristics.Mechatronics, 16: 365-378.
20. NOT: Bu makalenin üretilmiş olduğu tezi proje olarak destekleyen Karabük Üniversitesi Bilimsel Araştırma
21. Projelerini destekleme birimine teşekkür ederiz.