Grup servo motorların deadbeat kontrolü
Deadbeat control of group servo motors
Yazar: SALİM ENGİN
Danışman: PROF. DR. MAHİR DURSUN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bir mekanik sistemde elektrik motorlarının istenilen kararlılıkta çalışmasının yanı sıra bu kararlılığa ulaşma süresi de çok önemlidir. Bu çalışmada mikro denetleyici kontrollü bir sistemde elektrik motorunun tepki hızını yükseltip kararlılığa ulaşma süresini kısaltmak için bir servo motorun parametreleri belirlenerek dinamik denklemleri çıkarılmış ve deadbeat tekniği ile kontrolü yapılmıştır. Dinamik parametreleri belirlenen motorun hızı önce PID ile kontrol edilmiştir. PID ile motoru kontrol edebilmek için sistemin transfer fonksiyonu oluşturulmuştur. Oluşturulan kapalı döngü sistemin çıktıları MATLAB yardımıyla elde edilmiştir. Daha sonra sistemin s bölgesinde elde edilen denklemleri MATLAB ortamında z bölgesine dönüştürülmüş ve MATLAB/Simulink kullanılarak deadbeat kontrol metoduyla benzetimi yapılmıştır. Aynı şartlar altında aynı modelden elde edilen motor referans hıza ve karalılığa ulaşma süreleri karşılaştırılarak deadbeat metoduyla yapılan kontrolde sistemin tepkisinin hızlı ve sürenin % 5 daha kısa olduğu görülmüştür. MATLAB/Simulink ile benzetimi yapılan sistemin direk olarak arduino gibi işlemcilere yüklenebilmesi sayesinde program yazma süresi kısalmış ve benzetimi yapılan sistemin ayrı bir program dili ile kontrol programı yazılmasına gerek kalmamıştır. Özellikle elektromekanik ve robotik sistemlerde gereksiz yere yüksek özellikli mikro kontrolcüsüne ihtiyaç duyulmadan da aynı tepkiler alınabildiği görülmüştür. Ayrıca motor tepki ve kararlılığa ulaşma süresi de kısaltılmıştır.  Bu sonuçlardan deadbeat denetiminin, servo motor hız ve pozisyon kontrol uygulamalarında daha iyi alternatif bir kontrol metodu olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca birden çok servo motorun aynı anda kontrolü endüstriyel uygulamalar için kaçınılmaz olduğundan bu çalışmada sadece bir servo motor değil aynı zamanda birden çok servo motorun hız kontrolü deadbeat tekniği ile kontrol edilmiştir.

Abstract:
In a mechanical system, it is very important that the electric motors work in the desired stability as well as the time to reach that stability. In this study, in order to increase the response speed of the electric motor and shorten the time to reach the stability in a microcontroller controlled system, parameters of a servo motor were determined and dynamic equations were removed and deadbeat control was performed. The speed of the motor has been firstly controlled by PID. To control the motor with PID, the transfer function of the system has been established. Outputs of the closed loop system generated were obtained with from MATLAB. Then, the equations obtained in the s domain of the system were transformed into the z domain and simulated for the deadbeat control method again by using MATLAB/Simulink. Under the same conditions, it was seen that the response of the system was faster and the response was shorter in the control performed by the deadbeat method than in the control performed by the PID method. The simulation time could be shortened by loading the simulated system with MATLAB/ Simulink directly to arduino or similar processors. Particularly, in electromechanical and robotic systems, it has been concluded that the same reactions can be taken without unnecessarily high-performance microcontroller and the result can be shortened. These results have proved that the deadbeat control is a better alternative among the control methods for servomotor speed and position control applications.