Konum ve hız algılayıcı ters sarkacın modellenmesi ve geri besleme kontrolü üzerine bir uygulama

Bu çalışmada, ters sarkaç sisteminin konum ve hız algılayıcılar kullanılarak modellenmesi ve geri besleme kontrolü üzerine bir uygulama gerçekleştirilmiştir. Ters sarkaç, kontrol mühendisliğinde kararsızlığı ve doğrusal olmayan dinamikleri nedeniyle temel bir referans problemi olarak kabul edilmektedir. Çalışmanın amacı, bu sistemin Matlab-Simulink ve Comsol Multifizik yazılımları entegre edilerek modellenmesi ve PID (Oransal-İntegral-Türev) kontrolörü ile dengelenmesidir. Araştırmada öncelikle ters sarkaç sisteminin matematiksel modeli Newton-Euler ve Lagrange yöntemleri kullanılarak türetilmiş ve lineerleştirilmiş denklemler elde edilmiştir. Sistemin fiziksel modeli, Comsol Multifizik ortamında katı mekanik prensipleri dikkate alınarak oluşturulmuş ve Simulink ile gerçek zamanlı haberleşme sağlanmıştır. PID kontrolörünün performansı, farklı başlangıç koşulları ve pertürbasyon senaryoları altında test edilmiştir. Simülasyon sonuçları, PID kontrolörünün sistemin açısal sapmasını, araba konumunu ve hızını başarılı bir şekilde stabilize ettiğini göstermiştir. Açısal sapma, 5 saniye içinde sıfıra yakınsarken, araba konumu 4 saniyede referans noktasına ulaşmıştır. Kontrol kuvvetinin zamanla değişimi analiz edilmiş ve sistemin kararlı durumda minimum enerji ile dengelendiği gözlemlenmiştir. Elde edilen bulgular, PID kontrolörünün ters sarkaç gibi kararsız sistemlerde etkili bir kontrol stratejisi sunduğunu ortaya koymuştur. Çalışma, kontrol mühendisliği alanında ters sarkaç sistemlerinin modellenmesi ve kontrolü için bütünleşik bir yaklaşım sunmaktadır. Gelecekteki çalışmalarda, sürtünme ve dış bozucu etkilerin modele dahil edilmesi ve daha gelişmiş kontrol algoritmalarının uygulanması önerilmektedir.