Pnömatik konum kontrolü
Pneumatic position control
Yazar: MERT TURGUT ŞENOL
Danışman: PROF. DR. AHMET ERDİL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: PID denetleme = PID control

Özet:
Pnömatik sistemler yüksek derecede doğrusal olmayan özelliklerinden dolayı gerek modellemede gerek ise kontrol algoritmalarının uygulanmasında birçok zorluklarla karşılaşılmaktadır.  Bu tez için oluşturulan deney setinde oransal ve servo valflerin yerine aç/kapa çalışan elektromanyetik valfler kullanılmıştır.  İki tip aç/kapa elektromanyetik valf çeşidi ile denemeler gerçekleştirmiştir. Birinci tip valfler yaklaşık 30 ms tepkime süresine sahiptir, ikinci tip valfler ise hızlı anahtarlamalı valflerdir (Fast switching valves) ve tepkime süreleri diğer valflerin yaklaşık 15 katı kadar hızlı, ortalama 1.7 ms dir. Kontrol yöntemi olarak P (Proportional), PI (Proportional – Integral), PD (Proportional – Derivative) ve PID (Proportional – Integral – Derivative) kontrol yöntemleri darbe genişik modülasyon tekniği ile beraber gerçekleştirilmiştir. Darbe genişlik modülasyon tekniği bir dijital çıkışın genişliğini kontrol ederek farklı gerilim değerleri üretmemizi sağlar. Yani dijital çıkışın kanalı analog sinyal gibi kullanılır.  Bu çalışmanın yapılmasındaki amaç sadece on/off valfler kullanarak pnömatik silindirin hassas konum kontrolünü ± 3 mm mesafe içinde uygulayabilmektir. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda hızlı anahtarlamalı valfler ile pnömatik silindirin istenen mesafenin ± 3 mm toleransında konumlandırılması çok fazla aşma yapmadan sağlanmıştır. Cevap oranı ve pozisyonlama doğruluğu göz önünde bulundurulduğunda elde edilen sonuçlar oransal valf ile elde edilen sonuçlar ile neredeyse aynıdır. Deneyler esnasında silindirin hızının ve basınç artışının sistemin kontrolünde etkili olduğu ve yüksek değerlerin olumsuz etkiler yaptığı görülmüştür. Sistemdeki hava kaçaklarının, pnömatik silindir ile lineer potansiyometrenin hareket esnasında kasılma problemleri yaratmasının, sistemin osülasyona geçmesine yani set değerinin etrafında sık aralıklı açma, kapama yapmasına neden olmuştur.

Abstract:
Since the pneumatic systems have highly nonlinearity chararteristics, it is faced with difficulties in implementing control algorithm and modelling of pneumatic system. In this study, instead of proportional valves and servo valves, an electropneumatic test system was designed by using on/off electromagnetic valves. The experiments realized with two types on/off electromagnetic valves which have different switching time. The first of valves has 30 ms response time. The second type of valves is fast switching valves and their response time is nearly 15 times more speed than first valves approximately 1.7 ms. As a control system PID was applied with the pulse width generation technique (PWM). PWM is controlling the width of a digital outout and it enables us to create different voltage. Also the output of the digital channel is used like an analog output. The aim of this study is to use only the on/off valves to position the pneumatic cylinder in referans point between ± 3 mm deviation. And by using fast switching valves the results was obtained. If response rate and positioning accuracy are taken into accounti the results obtained by PWM and PID control are approximately the same as the results obtained by proportional control. During the experiments it is seen the pressure of the air and the speed of the cylinder effects the control of system. The air leakage in the system and the contraction between lineer transducer and pneumatic cylinder causes the osilation  also the valves fequently make on/off around the set point.