Top ve plaka sisteminin gerçek zamanlı konum ve yörünge kontrolü
Real-time position and trajectory control of a ball and plate system
Yazar: FATİH KÖSE
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN METİN ERTUNÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Bulanık denetim = Fuzzy control ; Bulanık denetleyiciler = Fuzzy controllers ; Bulanık mantık = Fuzzy logic ; Hareket denklemleri = Motion equations ; Lagrange denklemi = Lagrange equation ; PID denetleme = PID control

Özet:
Birden fazla değişkene sahip olan top ve plaka sistemi doğrusal olmayan bir sistemdir. Elektromekanik bir mekanizma yardımıyla gerçekleştirilebilen bu sistemde servo motor, dokunmatik ekran, metal top ve kontrol birimi kullanılmaktadır. x ve y olmak üzere iki eksene sahip olan plaka üzerindeki top, plakanın eğimine göre hareket etmektedir. Top ve plaka sistemindeki kararlılık topun plaka üzerinde istenilen herhangi bir koordinata gönderilmesi veya istenilen yörüngede hareket ettirilmesi ile gerçekleşmektedir.
Top ve plaka sisteminin serbestlik derecesi, sistemi hareket ettiren eyleyici sayısından fazladır bu sebeple sistemin kontrolü zor bir problemdir. Sistem kontrolünü olumsuz yönde etkileyebilecek sürtünme, ölçüm gecikmeleri ve kararsız parametreler mevcuttur. Bu sebeplerden dolayı bazı kabuller yapılarak sistemin matematiksel denklemleri çıkarılmıştır. Oluşturulan fiziksel modele LabVIEW programı üzerinden PID, kayma kipli ve bulanık mantık kontrol yöntemleri uygulanarak sistemin gerçek zamanlı kontrolü amaçlanmıştır. Bu bağlamda LabVIEW programı üzerinde bir kullanıcı ara yüzü oluşturulup kontrol parametrelerinin değiştirilebileceği veya farklı kontrol algoritmalarının kullanılabileceği bir sistem tasarımı gerçekleştirilmiştir. 
Kontrol birimi olarak Arduino Uno geliştirme kiti kullanılmıştır. Ayrıca üzerinde güç katı ve motor sürücü birimlerini bulunduran bir elektronik devre tasarlanmıştır. Kontrol birimine yüklenecek olan kontrol fonksiyonlarını içeren yazılım LabVIEW ortamında kullanılan bloklar ile hazırlanmış ve kontrol birimine bu ara yüz üzerinden aktarılmıştır.

Abstract:
The ball and plate system having more than one parameter is a nonlinear system. The system that can be realized by an electromechanical mechanism contains servo motors, a touch screen, a metal ball and a control unit. The ball on the plate with x and y axis moves according to the slope of the plate. The stability of the ball and plate system is achieved to make the ball move to a desired position or track a desired trajectory.
The degree of freedom of the ball and plate system is larger than the number of actuators that cause the movement. Therefore, controlling the system is a challenging problem. There are some facts such as friction, measurement delays and unstable parameters that impair the control performance of the system. Because of this, the mathematical model of the system is derived under certain assumptions. The real time control of the system is considered by applying PID, sliding mode and fuzzy logic control algorithms given the physical model built in the LabVIEW environment. Therefore, a user interface using LabView software is developed and a system design is realized to change the control parameters or to employ different control algorithms in this study. 
Arduino Uno development kit is used as a control unit. Besides, an electronic circuit is designed that contains power supply and motor driver units. The software including control functions that will be loaded to control unit is prepared using the LabView blocks and transferred to the control unit via this interface.