Serhat YILMAZ Ek.6 DC Servomotor Konum Kontrolü ( Nguyen, H.T.ve diğ.,2003 )

Serhat YILMAZ Bir servomotorun konum kontrolü yapılırken, rotorun açısal pozisyonunun istenilen pozisyonla çakışıp çakışmadığının kontrolü yapılır. İstenilen pozisyon sabit noktayken; pozisyon hatası, istenilen pozisyon ile aktif pozisyon arasındaki fark olarak tanımlanır. Kontrolör çıkışı, yani motora uygulanması gereken gücü elde etmek için, kontrolör girişleri olarak pozisyon hatası ve rotor hızı tanımlanabilir. Bir servomotorun konum kontrolü yapılırken, rotorun açısal pozisyonunun istenilen pozisyonla çakışıp çakışmadığının kontrolü yapılır. İstenilen pozisyon sabit noktayken; pozisyon hatası, istenilen pozisyon ile aktif pozisyon arasındaki fark olarak tanımlanır. Kontrolör çıkışı, yani motora uygulanması gereken gücü elde etmek için, kontrolör girişleri olarak pozisyon hatası ve rotor hızı tanımlanabilir.

Serhat YILMAZ DC servomotor dinamiği; uygulanan gerilimin polaritesi basitçe ters çevrilerek, motor şaftı, saat yönünde veya saat yönünün tersine döndürülebilir. Yani; aktif pozisyon istenilen pozisyondan azsa (bir pozitif hata), motor terminallerine uygulanan gerilim arttırılarak istenilen pozisyon kazanılabilir. Negatif bir hata için, rotorun aktif pozisyonu istenilenden fazla olduğu zaman, gerilimin polaritesi ters çevrilir, böylece rotor diğer yönde döner. Bu sistem davranışı, sistem için bir takım genel kurallar üretmemizi sağlar. DC servomotor dinamiği; uygulanan gerilimin polaritesi basitçe ters çevrilerek, motor şaftı, saat yönünde veya saat yönünün tersine döndürülebilir. Yani; aktif pozisyon istenilen pozisyondan azsa (bir pozitif hata), motor terminallerine uygulanan gerilim arttırılarak istenilen pozisyon kazanılabilir. Negatif bir hata için, rotorun aktif pozisyonu istenilenden fazla olduğu zaman, gerilimin polaritesi ters çevrilir, böylece rotor diğer yönde döner. Bu sistem davranışı, sistem için bir takım genel kurallar üretmemizi sağlar.

Serhat YILMAZ 1)Pozisyon hatası pozitif ve hız negatifse,pozitif gerilim uygulanır. 1)Pozisyon hatası pozitif ve hız negatifse,pozitif gerilim uygulanır. 2)Pozisyon hatası negatif ve hız pozitifse,negatif gerilim uygulanır. 2)Pozisyon hatası negatif ve hız pozitifse,negatif gerilim uygulanır. 3)Pozisyon hatası ve hız sıfırsa sıfır gerilim uygulanır. 3)Pozisyon hatası ve hız sıfırsa sıfır gerilim uygulanır.

Serhat YILMAZ Dizayn etmek istediğimiz bulanık mantık kontrol devresi; ‘pozisyon hatası(PE)’ ve ‘rotor hızı (RV)’ denilen iki giriş ve bu girişlerle, en uygun çıkış olarak ‘motor gerilimi(MV)’ denilen bir çıkıştan oluşur. Aşağıdaki şekillerde MATLAB Fis editörü kullanılarak çizdirilen üyelik fonksiyonları gösterilmiştir; Aşağıdaki şekillerde MATLAB Fis editörü kullanılarak çizdirilen üyelik fonksiyonları gösterilmiştir; Şekil (a) Şekil (b) Şekil (a) Şekil (b) Şekil E6.1 (a) Pozisyon hatası ve (b)Rotor hızı giriş değişkenlerini oluşturan üyelik fonksiyonları

Serhat YILMAZ Şekil (a) Şekil (b) Şekil (a) Şekil (b) Şekil E6.2. (a) DC servomotor konum kontrolünde motor gerilimi çıkış değişkenine ait üyelik fonksiyonları (b) Kuralların işleyişine örnek

Serhat YILMAZ Üyelik fonksiyonu tanımlamaları aşağıdaki gibidir: Üyelik fonksiyonu tanımlamaları aşağıdaki gibidir: NV: Negatif Gerilim NV: Negatif Gerilim ZV:Sıfır Gerilim ZV:Sıfır Gerilim PV: Pozitif Gerilim PV: Pozitif Gerilim Bulanık kümeler, bulanık kurallar şeklinde ilişkilendirilebilir. Bu kurallar oluşturulurken, servomotorun konumunun istenilen noktaya en doğru ve hızlı şekilde ulaştırılması amaçlanır. Bunun için de pozisyon hatasının arttığı durumda motora uygulanan gerilim arttırılır, hatanın yönü doğrultusunda gerilim uygulanır. Gerilim uygulanırken rotor hızı da dikkate alınması gerektiği için kural oluşumunda göz önünde bulundurulmalıdır. Bulanık kural tabanı aşağıdaki gibi verilmiştir: Bulanık kümeler, bulanık kurallar şeklinde ilişkilendirilebilir. Bu kurallar oluşturulurken, servomotorun konumunun istenilen noktaya en doğru ve hızlı şekilde ulaştırılması amaçlanır. Bunun için de pozisyon hatasının arttığı durumda motora uygulanan gerilim arttırılır, hatanın yönü doğrultusunda gerilim uygulanır. Gerilim uygulanırken rotor hızı da dikkate alınması gerektiği için kural oluşumunda göz önünde bulundurulmalıdır. Bulanık kural tabanı aşağıdaki gibi verilmiştir:

Serhat YILMAZ 1.Eğer (pozisyon_hatası NE) ve (rotor_hızı NA) ise, (motor_gerilimi NV) dir 1.Eğer (pozisyon_hatası NE) ve (rotor_hızı NA) ise, (motor_gerilimi NV) dir 2.Eğer (pozisyon_hatası NE) ve (rotor_hızı ZA) ise, (motor_gerilimi NV) dir 2.Eğer (pozisyon_hatası NE) ve (rotor_hızı ZA) ise, (motor_gerilimi NV) dir 3.Eğer (pozisyon_hatası NE) ve (rotor_hızı PA) ise, (motor_gerilimi NV) dir 3.Eğer (pozisyon_hatası NE) ve (rotor_hızı PA) ise, (motor_gerilimi NV) dir 4.Eğer (pozisyon_hatası ZE) ve (rotor_hızı NA) ise, (motor_gerilimi NV) dir 4.Eğer (pozisyon_hatası ZE) ve (rotor_hızı NA) ise, (motor_gerilimi NV) dir 5.Eğer (pozisyon_hatası ZE) ve (rotor_hızı ZA) ise, (motor_gerilimi ZV) dir 5.Eğer (pozisyon_hatası ZE) ve (rotor_hızı ZA) ise, (motor_gerilimi ZV) dir 6.Eğer (pozisyon_hatası ZE) ve (rotor_hızı PA) ise, (motor_gerilimi PV) dir 6.Eğer (pozisyon_hatası ZE) ve (rotor_hızı PA) ise, (motor_gerilimi PV) dir 7.Eğer (pozisyon_hatası PE) ve (rotor_hızı NA) ise, (motor_gerilimi PV) dir 7.Eğer (pozisyon_hatası PE) ve (rotor_hızı NA) ise, (motor_gerilimi PV) dir 8.Eğer (pozisyon_hatası PE) ve (rotor_hızı ZA) ise, (motor_gerilimi PV) dir 8.Eğer (pozisyon_hatası PE) ve (rotor_hızı ZA) ise, (motor_gerilimi PV) dir 9.Eğer (pozisyon_hatası PE) ve (rotor_hızı PA) ise, (motor_gerilimi PV) dir 9.Eğer (pozisyon_hatası PE) ve (rotor_hızı PA) ise, (motor_gerilimi PV) dir

Serhat YILMAZ Şekil E6.3.DC servomotor blok şeması (konum kontrolü için hazırlanan blok diyagramı) Servomotorun konum kontrolü için çizdirilen Mamdani bulanık yüzeyi incelendiğinde motorun konumunda gerçekleşen hatanın pozitif yönde olduğu durumda, motor gerilimin pozitif yönde arttığı ve tam tersi durumda, hatanın negatif yönde arttığı durumda ise motor geriliminde ki değişimin negatif artış yönünde olduğu görülmektedir. Servomotor konum kontrolü için hazırlanan blok diyagramı Şekil.E6.3.’de verilmiştir.