Elektrikli tekerlekli sandalyenin ayrık zaman model öngörülü kontrolü ve uygulaması

Elektrikli tekerlekli sandalyeler (ETS) engelli bireylerin bağımsız hareket kabiliyetine katkı sağlayan destekleyici teknoloji ürünlerindendir. ETS'ler farklı zemin yapısı ve eğim koşullarında dahi istenen hareket kabiliyetini sağlamak zorundadır. Bunun için uygun kontrol yöntemlerinin geliştirilmesi elzemdir. Bu çalışmada kumanda kolu ile yönlendirilen ve arka tekerleklerindeki doğru akım (DC) motorları ile yol alan bir ETS ele alınmıştır. Bu ETS kuplaj etkileri bulunan çok giriş-çok çıkışlı (MIMO) bir sisteme örneklik teşkil eder. Sistemin matematiksel modellenmesinde yitirgen enerji ile genişletilmiş Lagrange Formülasyonu kullanılmıştır. Hem durum uzay modeli gösterimi hem de transfer fonksiyonu yaklaşımına dayalı model gösterimi, sürekli ve ayrık zamanda elde edilmiştir. ETS hareketi hız kontrolü yaklaşımı ile denetlenmek istenmiştir. Buna yönelik olarak, durum uzay gösterimine dayalı MIMO ETS modeli kullanılarak Model Öngörülü Kontrol (MÖK) yöntemi ile çok değişkenli optimal PID kontrol tasarımı yapılmıştır. Ayrıca transfer fonksiyonu gösterimine dayalı bağımsız iki adet tek giriş-tek çıkış (SISO) alt sistemden oluşan ve kuplaj etkilerini bozucu kabul eden ETS modeline de parametrik denklemler yöntemi ile birbirinden bağımsız PID kontrolörler tasarlanmıştır. Ele alınan bu kontrol yöntemlerinin başarımları benzetim ortamında kıyaslanmıştır. Ayrıca üretilen bir konum yörüngesi takip edilerek hareketin iki boyutlu animasyonu kaydedilmiştir. Anahtar Kelimeler: Elektrikli Tekerlekli Sandalye (ETS), çok giriş-çok çıkışlı (MIMO) sistem, Modelleme, Hız Kontrolü, Model Öngörülü Kontrol (MÖK), PID, Kontrolör Eşleştirme, Yörünge Takibi, Benzetim