Elektro-hidrostatik bir eyleyicinin modellenmesi ve performans analizleri
Modeling and performance analysis of an electro-hydrostatic actuator
Yazar: MUSTAFA KÖKSAL
Danışman: DOÇ. DR. HASAN BASRİ ULAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Hidrolik sistemler = Hydraulic systems

Özet:
Bu çalışmada, hava araçları ve endüstriyel uygulamalarda hızla yaygınlaşan elektro-hidrostatik eyleyicilerin fiziksel modellemesi ve dinamik performans analizleri  gerçekleştirilmiştir.İlk olarak, elektro-hidrostatik eyleyicilerin yapısı ve çalışma prensipleri detaylıca ele alınmış; bu sistemlerin tarihsel gelişimi ve bileşenleri incelenmiştir. Eyleyicilerin endüstrideki önemi vurgulanarak, sağladıkları avantajlar ve kullanım zorlukları üzerinde durulmuştur. 
Çalışmanın bir diğer önemli aşamasında, belirli bir kontrol yüzeyi tasarlanarak bu yüzey üzerindeki yük hesaplamaları yapılmıştır. Eyleyiciyi oluşturan hidrolik ekipmanlar ve özellikleri tek tek incelenmiş, bileşenlerin fiziksel modelleri Simcenter AMESIM yazılımı kullanılarak oluşturulmuştur. Modelleme sürecinde termal ve dinamik faktörlerin etkileri dikkate alınmış; hidrolik ekipmanların ayrıntılı tasarımları, matematiksel hesaplamaları ve sistem gereksinimleri titizlikle analiz edilmiştir.
Eyleyicilerin hassas ve stabil bir performans göstermesi amacıyla bir kontrolcü tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, öncelikle sistemin matematiksel modeli geliştirilmiş ve MATLAB Simulink ortamında PID tabanlı bir kontrolcü tasarlanmıştır. Kontrolcü, sistemin dinamik tepkilerini iyileştirmek üzere fiziksel modele entegre edilmiştir. Frekans, adım akışkan parametreleri altında gerçekleştirilen analizlerle sistemin yanıt karakteristikleri detaylı şekilde incelenmiştir. Elde edilen analiz sonuçları, PID kontrolcünün sistem performansı üzerindeki etkilerini değerlendirme imkânı sağlamış; elektro-hidrostatik eyleyicilerin daha güvenilir bir çalışma sergilemesi için önemli bulgular sunmuştur. 
Ayrıca, elektro-hidrostatik eyleyicilerin düşük sıcaklıklara maruz kaldığında akışkan sıcaklığındaki değişimlerin sistem davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışma sıcaklığının altına düşüldüğünde karşılaşılabilecek olası problemleri önlemek amacıyla, termal açıdan sürdürülebilir ve güvenilir bir çalışma aralığı sağlamak için tasarımsal bir çözüm önerisi geliştirilmiştir. Elde edilen bulgular ve öneriler, elektro-hidrostatik eyleyicilerin performans ve güvenilirliğini artırmaya yönelik önemli bir kaynak oluşturmaktadır. 
Bu tez, elektro-hidrostatik sistemlerin modelleme, kontrol ve termal dayanıklılık açısından kapsamlı bir değerlendirmesini sunarak gelecekteki araştırma ve geliştirme çalışmalarına katkı sağlamayı amaçlamaktadır.

Abstract:
This study focuses on the physical modeling and dynamic performance analysis of electrohydrostatic actuators, which are increasingly used in aerospace and industrial applications. The work begins with an in-depth examination of the structure and operating principles of electro-hydrostatic actuators, as well as their historical development and main components. The importance of these actuators in industry is highlighted, discussing the advantages they offer and the challenges encountered in their application.
In another key part of the study, a specific control surface was designed, and load calculations were performed on this surface. The hydraulic components of the actuator were individually analyzed, and physical models were created using Simcenter AMESIM software. During the modeling process, the thermal and dynamic effects on the actuator were carefully considered; detailed designs, mathematical calculations, and system requirements for the hydraulic components were thoroughly analyzed.
To ensure precise and stable actuator performance, a control system design was implemented. In this phase, a mathematical model of the system was developed, and a PIDbased controller was designed in MATLAB Simulink. The controller was integrated into the physical model to improve the system's dynamic response. Analyses were conducted under various frequency, step, and fluid conditions, allowing a detailed examination of the system's response characteristics. The results provided insights into the impact of the PID controller on system performance, offering important findings for achieving more reliable operation of electro-hydrostatic actuators.
Additionally, the effects of fluid temperature changes on system behavior at low temperatures were investigated. To prevent potential issues when operating below the standard temperature range, a design solution was proposed to maintain a stable and reliable thermal operating range. The findings and recommendations from this study provide a valuable resource for improving the performance and reliability of electro-hydrostatic actuators.
This thesis offers a comprehensive evaluation of electro-hydrostatic systems in terms of modeling, control, and thermal stability, aiming to support future research and development efforts