LabVIEW ortamında gerçek zamanlı PID kontrollü da motor hız regülasyonu
Real time PID controlled speed regulation of a dc motorusing LabVIEW  environment
Yazar: CİHAN ERSALI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BARAN HEKİMOĞLU
Batman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada PID kontrol ve basit bir düzenek kullanılarak bir doğru akım (DA) motorun hız kontrolü, gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilmiştir. LabVIEW yazılımı kullanılarak sistemi gerçek zamanlı olarak çalıştıran ayrık bir PID kontrol sistemi oluşturulmuştur. Sistemin donanımı, bir veri toplama (DAQ) kartı, enkodere sahip bir DA motor ve bir sürücü devre ünitesinden oluşmaktadır. PID parametreleri başlangıçta Ziegler-Nichols yöntemiyle çalışan LabVIEW PID Autotuning VI uygulaması kullanılarak belirlendi. Sistemin gerçek zamanlı olarak stabil bir şekilde çalışması için, elde edilen kazanç parametreleri manuel bir yaklaşım uygulanarak daha iyi hale getirildi. Önceki çalışmalar incelendiğinde gerçek zamanlı olarak yapılan DA motor hız kontrolü uygulamalarında, deney düzeneklerinin sistemi karmaşık hale getiren elemanlar içeren yapıda olduğu gözlendi. Karmaşıklık sorununun üstesinden gelmek için, kullanılan fiziksel elemanların işlevlerini yerine getirebilecek kodları içeren yazılım, LabVIEW programı kullanılarak oluşturuldu. Oluşturulan algoritma, National Instruments'ın DAQ kartı ile iletişime geçmesi için senkronize edildi. Bu DAQ kartı hem gerçek hız bilgisini gerçek zamanlı olarak motora entegre olan enkoderden elde etmek hem de kontrol sinyallerini sürücü devre ünitesine göndermek için kullanıldı. Bu yaklaşımla, sisteme verilen değişken girdilere iyi cevap veren gerçek zamanlı kontrol edilen bir sistem elde edildi. Sonuçlar incelendiğinde, iyi bir basamak cevabı olan,  %0.34'lük çok düşük bir yüzdelik üstaşıma, 3.5 s'lik yükselme süresine, 6.1 s'lik oturma süresine sahip ve farklı referans hız değerleri arasında yumuşak geçiş yapan bir sistem oluşturuldu.

Abstract:
In this study, a robust real-time PID controlled mechanism was developed to regulate the speed of a DC motor in real-time using a simple setup. A discrete PID control scheme that operates the system in real-time was created using LabVIEW software. A data acquisition (DAQ) card and a driver unit along with a DC motor that has an encoder was used to form the hardware of the system. PID parameters were initially obtained using LabVIEW PID Autotuning VI, which is based on Ziegler-Nichols method. A manual approach was implemented to obtain better gain parameters in order to form a stable real-time operated system. Previous studies indicate that real time control is done by using more complicated setups which include components that make the system complex. To overcome the complexity issue, LabVIEW software was used to eliminate most of the required components and create all necessary functions. The created algorithm was synchronized to communicate a National Instruments' DAQ card and this device was both used to obtain the actual speed in real-time from an attached encoder and to send control signals to the driver unit. A real-time controlled system presenting good response to dynamic inputs was achieved through this approach. The results showed a very good step response, almost no overshoot (0.34 %), very decent rise time (3.5 s) and settling time (6.1 s) along with good transition behavior from one set point to another in real-time.