Birleştirilmiş sıvı tank sisteminin farklı metodlarladenetlenmesi

Birleştirilmiş tank sistemi, süreç kontrolünde sıklıkla kullanılan tank sistemlerinin modelini temsil etmektedir. Sıvı seviye denetimi, ısıtıcı kazanlar, atık arıtma sistemleri, enerji üretim santralleri, süzgeçleme, petrol rafineri gibi birçok endüstriyel alanlarda karşımıza çıkan önemli bir kontrol problemidir. Bu nedenle sıvı seviye denetimini sağlamak oldukça zor ve maliyeti yüksek bir işlemdir. Maliyet, zorluk, güvenlik vb. nedenlerden dolayı Feedback Instruments Ltd. tarafından üretilen 33-041S deney düzeneği modeli kullanılmıştır. 33-041S deney düzeneği modeli, içerisinde birbirine borularla bağlı olan beş tanktan oluşmaktadır. En altta rezervuar tankı, rezervuar tankının içinde ise iki adet dalgıç pompa bulunmaktadır. Dalgıç pompa ve boruların yardımıyla diğer tanklara sıvı akışı sağlanmaktadır. Sıvıların seviyesini ölçmek için ise diğer dört tankın tabanına sıvı seviye duyargaçları (sensörleri) konumlandırılmıştır. Sıvı seviye denetimini sağlamak için genellikle süzgeç görevi gören denetleyiciler kullanılmaktadır. Bu çalışma kapsamında, PI (Oransal-Tümlevsel) kontrolör, PID (OransalTümlevsel-Türevsel) kontrolör, faz gerilemeli kontrolör (Phase Lag Controller) gibi denetleyiciler farklı yöntemler kullanılarak tasarlanmıştır. Çalışma Tank (1) ve Tank (2)' de bulunan sıvı seviye denetimi için uygulanmıştır. Çalışmaya Tank (1) ve Tank (2)' nin ayrı ayrı Laplace uzayında doğrusal matematiksel modeli elde edilerek başlanmıştır. Elde edilen matematiksel modellerden yola çıkarak denetleyici tasarımı yapılmıştır. PI ve PID kontrolörlerin parametrelerini belirlemek için klasik bir yöntem olan Ziegler-Nichols (ZN) yöntemi, grafiksel bir yöntem olan Kararlılık Sınır Eğrisi yöntemi, modern ve algoritmaya dayanan bir en iyileme yöntemi olan Genetik Algoritma (GA) kullanılmıştır. Faz gerilemeli kontrolörün parametrelerinin tasarımında ise klasik bir yöntem olan grafiksel olarak incelememize olanak sağlayan kök yer eğrisi (Root Locus) yöntemi ve Bode diyagramı yöntemlerinden yararlanılmıştır. Tasarım sonuçları benzetim ve gerçek zamanlı olarak MATLAB/SIMULINK ortamında elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar incelenerek kuramsal çalışma desteklenmiştir. Anahtar Kelimeler: PI-PID Kontrolör, Faz Gerilemeli Kontrolör, Genetik Algoritma, Ziegler-Nichols, Kararlılık Sınır Eğrisi, Bode Diyagramı, Köklerin Yer Eğrisi