Doğru akım motorunun hız ve yön kontrolü için guguk kuşu algoritmasına dayalı PI kontrolörünün optimizasyonu tasarımı ve uygulaması
Optimization design and application of pi controller based on cuckoo's algorithm for speed and direction control of DC motor
Yazar: MUSTAFA ZABUN
Danışman: PROF. DR. HERMAN SEDEF
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Doğru akım motorları = Direct current motors ; Elektronik devreler = Electronic circuits ; Optimizasyon modelleri = Optimization models

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında, Darbe Genişliği Modülasyon (DGM) tekniği kullanılarak sürekli mıknatıslı doğru akım (SMDA) motorun hız kontrolü benzetim ve uygulama çalışmaları ile gerçekleştirilmiştir. Motorun ileri ve geri yönde hız kontrolü için Doğru Akım (DA) güç kaynağı ile H-köprü ve sürücü devresi kullanılmıştır. Benzetim çalışmaları MATLAB/Simulink ortamında bloklar ile birlikte yapılmıştır. Uygulama çalışmalarında ise SMDA motoru, H-köprü ve sürücü devresi, TMS320F28379D mikrodenetleyicili geliştirme kartı ve hız sensörü birlikte kullanılmıştır. Uygulamada DA motorunun hızı UART haberleşme protokolü kullanılarak MATLAB/Simulink ortamında anlık olarak görüntülenmiştir. Sistemdeki DA motorunun transfer fonksiyonu kullanılarak istenilen referans hızın takip edilmesi Oransal-Integral (PI) kontrolörü ile sağlanmıştır. PI kontrolör parametrelerinin ayarlanması için Guguk Kuşu Optimizasyon Algoritması (COA) ve Ziegler-Nichols (Z-N) yönteminden yararlanılmıştır. COA ile Z-N yöntemi bazı performans kriterleri kullanılarak karşılaştırılmıştır. Bu performans kriterleri yükselme zamanı, yerleşme zamanı, aşım ve aşırı düşüş gibi parametrelerdir. Bu kriterler sayesinde motorun gerçek hızının referans hızı ne kadar iyi takip ettiği hakkında bilgi vermektedir. Çalışmada elde edilen sonuçlara göre Z-N ile yönteminin kullanıldığı uygulama çalışmasında DA motorunun mekanik kısıtlamalardan dolayı istenen referans hız değerine oturmadığı görülmüştür. COA'nın kullanıldığı çalışmada ise uygulama ve benzetim sonuçlarının Z-N yönteminin sonuçlarına oranla daha benzer olduğu gözlemlenmiştir. Bu çalışma bazında COA'nın performans kriterleri bakımından Z-N yöntemine kıyasla başarılı olmuştur.

Abstract:
In this thesis work, the speed control of permanent magnet direct current (SMDA) motor using Pulse Width Modulation (DGM) technique has been realized with simulation and application studies. Direct Current (DC) power supply, H-bridge and driver circuit are used for the forward and reverse speed control of the motor. Simulation studies were performed with blocks in MATLAB/Simulink environment. In the application studies, SMDA motor, H-bridge and driver circuit, development board with TMS320F28379D microcontroller and speed sensor were used together. In the application, the speed of the DA engine was instantly displayed in the MATLAB/Simulink environment using the UART communication protocol. By using the transfer function of the DC motor in the system, the desired reference speed is followed by the Proportional-Integral (PI) controller. Cuckoo Optimization Algorithm (COA) and Ziegler-Nichols (Z-N) method were used to adjust the PI controller parameters. COA and Z-N method were compared using some performance criteria. These performance criteria are parameters such as rise time, settling time, overshoot and extreme fall. Thanks to these criteria, it gives information about how well the actual speed of the motor follows the reference speed. According to the results obtained in the study, it was observed that the DC motor did not fit into the desired reference speed value due to mechanical restrictions in the application study using the Z-N method. In the study in which COA was used, it was observed that the application and simulation results were more similar than the results of the Z-N method. On the basis of this study, the COA was successful in terms of performance criteria compared to the Z-N method.