Modelden bağımsız kayan kipli kontrol teknikleri kullanılarak mikroişlemcili bir kontrolcü geliştirilmesi
Development of a microprocessor based controller using model free sliding mode control techniques
Yazar: MUSTAFA YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. İLHAMİ YİĞİT
Yozgat Bozok Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kontrol Sistemleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Benzetim = Simulation ; Deneysel analiz = Experimental analysis ; Kayan kipli denetim = Sliding mode control ; Kontrol yöntemleri = Control methods ; Mikroişlemciler = Microprocessors ; Modelleme = Modelling ; PID denetleme = PID control

Özet:
Kontrolcüler sistemlerin verimliliğini artırması, maliyetlerini düşürmesi, çıktı kalitelerini artırması gibi birçok faydaları sebebiyle yıllardan beri geniş kullanım alanı bulmaktadır. Endüstride genellikle PID kontrolcü tarzı klasik kontrolcüler tercih edilmektedir. Ancak gelişen teknoloji, karmaşıklaşan sistemler ve sistemleri modellemenin gittikçe zorlaşmaya başlamasıyla yeni kontrol algoritmalarına ihtiyaç doğmakta, mikroişlemcili kontrolcüler gittikçe yaygın hale gelmektedir. Bu çalışmada, açık kaynaklarda yer almaya başlayan modelden bağımsız kayan kipli kontrol tekniklerinin pratikte de uygulanabilir olduğu geliştirilen mikrodenetleyicili bir kontrolcü ile ortaya konulmuştur. Bu amaçla, bir asılı sarkaç sisteminin açısal konum kontrolü modelden bağımsız kayan kipli kontrol yöntemlerinden yararlanılarak geliştirilen mikroişlemcili kontrolcü ile gerçekleştirilmiştir. IMU algılayıcısından aktarılan veriler değerlendirilerek hesaplanan sarkaç açısı referans açı değeri ile karşılaştırarak elde edilen kontrol sinyali ile pervaneyi döndüren fırçasız doğru akım motoru sürülmektedir. Ayrıca, mikrodenetleyici ile geliştirilen özgün arayüz sayesinde kullanıcıdan komut alınabilmekte ve sistemin çıktıları kullanıcıya yansıtılabilmektedir. Çalışmada çok sayıda benzetim ve deney yapılmış olup elde edilen cevap eğrilerinden, klasik PID kontrolcü ile de karşılaştırarak, modelden bağımsız kayan kipli kontrol tekniklerinden yararlanılarak geliştirilen mikroişlemcili kontrolcünün basit ve gürbüz yapısıyla tatmin edici sonuçlar verdiği görülmüş, gelecek çalışmalara yönelik önerilerde bulunulmuştur.

Abstract:
Controllers have been widely used for years due to many benefits such as increasing the efficiency of the systems, reducing the costs and increasing the output quality. Classical controllers such as PID controllers are generally preferred in the industry. However, with the developing technology, complex systems and modeling of systems becoming increasingly difficult, the need for new control algorithms arises, and controllers with microprocessors are becoming more and more common. In this study, it has been demonstrated with a developed microcontroller that the model free sliding mode control techniques, which have started to take place in open sources, are also applicable in practice. For this purpose, the angular position control of a suspended pendulum system was carried out with a microprocessor controller, which was developed using model free sliding mode control methods. The brushless direct current motor that rotates the propeller is driven with the control signal obtained by comparing the reference angle with the pendulum angle value calculated by evaluating the data transferred from the IMU sensor. In addition, thanks to the original interface developed with the microcontroller, commands can be taken from the user and the outputs of the system can be reflected to the user. In the study, a large number of simulations and experiments were carried out. Comparing the obtained response curves with the classical PID controller, it was seen that the microprocessor based controller, which was developed by using model free sliding mode control techniques, gives satisfactory results with its simple and robust structure, and suggestions were made for further studies.