Ekstremum arama metodu ve elektrik sürücü sistemlerinde uygulamaları

Bu çalışmanın amacı Elektrik Sürücü Sistemlerinde Ekstremum Arama Metodu (ESC) ile performans iyileştirilmesinin sağlanmasıdır. Bu amaca yönelik olarak öncelikle Ekstremum Arama Metodu üzerinde durulmuş, kontrol yapısının hangi farklı yaklaşımlarla oluşturulduğu anlatılmıştır. Literatürde yer alan farklı tipteki ESC algoritmaları Analog Tabanlı ESC Kontrolü ve Sayısal Optimizasyon Tabanlı ESC Kontrolü ana başlıkları altında incelenmiştir. Analog Tabanlı ESC Kontrolü ana başlığı altındaki yöntemler olan Kaydırma Modu Tabanlı ESC, Eğim Tabanlı ESC ve Bozucu Sinyali Tabanlı ESC yöntemleri ayrı ayrı tanıtılmıştır. ESC kontrol algoritmasının gerçek zamanlı optimizasyon yapılmak amacıyla kullanıldığı sistemler uygulama örnekleri verilerek aktarılmıştır. Uygulama örnekleri, literatürde ESC'nin en yaygın olarak araştırılan konular olan otomobillerdeki "Blokaj Önleyici Sistem (ABS) ile güneş enerjili alternatif enerji kaynaklarının verimini arttırmak için kullanılan "En Yüksek Güç Noktası Takibi" (MPPT) uygulamalarıdır. Literatürde yer alan bu uygulama örneklerinin sonuçları üzerinden edinilen izlenimler ve karşılaştırma sonuçları doğrultusunda tez çalışmasına şekil verilmiştir. ESC kontrol tekniklerinin incelenmesiyle, elektrik sürücü sistemlerinde gerçek zamanlı optimizasyon yöntemi olarak sadece ESC'nin kullanılmasının yetersiz olabileceği sonucuna varılmıştır. Bu doğrultuda başka bir optimizasyon yapısı olan Model Öngörülü Kontrol (MPC) konusu incelenmiştir. MPC'nin kullanımı araştırılmış ve gerçek zamanlı optimizasyon yöntemi olan ESC ile birlikte kullanımı incelenmiştir. Daha sonra elektrik sürücü sistemlerinin tanımlaması yapılmış ve elektrik sürücü sistemlerinde günümüzde yaygın olarak kullanılan kontrol yapısı incelenmiştir. Benzer şekilde elektrik sürücü sistemi tarafından kontrol edilecek Sabit Mıknatıslı Senkron Motor (SMSM) yapısı incelenmiş ve elektriksel eşdeğer devresi üzerinden matematiksel modeli ortaya çıkarılmıştır. SMSM'e ait elektriksel, mekanik ve dinamik denklemler elde edilmiş ve bunlar durum uzay denklemi formatında ayrık zamanlı hale getirilmiştir. Böylelikle SMSM, bir kontrol algoritması tarafından kontrol edilmeye uygun şekilde ifade edilmiştir. Bu bağlamda önceki bölümlerde araştırılan MPC'nin elektrik sürücü sistemlerinde kontrolör olarak kullanılmasına yönelik simülasyon çalışması yapılmıştır. Son olarak ise elektrik sürücü sisteminin gerçek zamanlı kontrol performansının arttırılabilmesi için MPC ile ESC yönteminin birlikte kullanımının elektrik sürücü sistemlerine uygulanması simülasyon ortamında gerçekleştirilerek başarımı incelenmiştir.