İntegratörlü süreçler için I-PD denetleyici tasarımı ve asimetrik sistemlerin röle geri besleme ile modellenmesi

Bu tez çalışması kapsamında integratörlü süreçlerin kontrolü ve asimetrik ısınma ve soğuma sistemlerinin röle geri besleme ile modellenmesi ve kontrolü üzerine çalışmalar yapılmıştır. İntegratörlü süreçlere, yani transfer fonksiyonlarında bir veya birden fazla integratör içeren süreçlere, endüstride sıklıkla rastlanmaktadır. Bu tez çalışmasında, integratörlü artı birinci dereceden artı ölü zamanlı (IFOPDT) ve çift integratörlü artı birinci dereceden artı ölü zamanlı (DIFOPDT) süreçler için hem ayar noktası takibi hem de giriş yük bozucuyu yok etmek için integral-oransal türev (I-PD) denetleyici parametrelerinin optimal bir şekilde hesaplanmasını sağlayan analitik ifadeler türetilmiştir. Ayar noktası izleme ve giriş yük bozucuyu yok etmek için optimal ayarlama formüllerine, zaman momenti ağırlıklı integral performans kriterlerinin en aza indirilmesiyle ulaşılmıştır. Elde edilen I-PD ayarlama formülleri, sürecin transfer fonksiyonu parametreleri, yani kazanç, zaman gecikmesi ve zaman sabiti cinsindendir. Önerilen yöntemin kullanımını göstermek için simülasyon örnekleri verilmiştir. Önerilen yaklaşımın mevcut oransal-integral-türev (PID) ve I-PD denetleyici tasarım yöntemlerine göre üstün kapalı döngü performansını ortaya koymak için literatürdeki bazı çalışmalarla karşılaştırmalar yapılmış olup, önerilen tasarım yönteminin pratik uygulaması, deneysel bir düzenek üzerinde bir arabanın konumu kontrol edilerek gösterilmiştir. İntegratörlü süreçlerle ilgili bu tez çalışmasında yapılan bir başka çalışma ise bu tür süreçlerin maksimum hassasiyete (Ms) dayalı kontrolüne odaklanmaktadır. Bu çalışmada ise saf integratörlü artı ölü zamanlı (PIPDT), çift integratörlü artı ölü zamanlı (DIPDT) ve IFOPDT süreçler için I-PD denetleyicileri, doğrudan sentez yaklaşımından faydalanılarak tasarlanmıştır. Önerilen tasarım yöntemi, integratörlü süreç ve faz ileri/geri filtreli I-PD denetleyiciden oluşan kapalı çevrim sistemin karakteristik denkleminin istenen karakteristik denklemle karşılaştırılmasına dayanmaktadır. Çalışmada, Ms ile belirtilen, istenen sağlamlığa/gürbüzlüğe göre I-PD denetleyicinin ve faz ileri/geri filtresinin parametrelerini belirlemek için basit ve analitik ayarlama kuralları türetilmiştir. Elde edilen formüller, süreç transfer fonksiyonu parametrelerini ve istenen Ms'yi ayarlamak için kullanılan bir ayar parametresini içermektedir. Yine, önerilen yöntemin faydaları, simülasyon örnekleri ve deneysel bir düzenekte araba konumu kontrolünün pratik bir uygulaması ile gösterilmiş olup, önerilen yönteminin avantajlarını açık bir şekilde göstermek için literatürdeki bazı PID ve I-PD tasarım teknikleriyle karşılaştırmalar sağlanmıştır. Bu tez çalışmasında ayrıca, asimetrik ısınma ve soğuma sistemlerinin röle geri besleme ile modellenmesi ve oransal integral- xx oransal türev (PI-PD) denetleyiciler ile kontrolü gerçekleştirilmiştir. Asimetrik ısınma ve soğuma sistemleri, süreç endüstrisinde yaygın olan bir lineer olmayan sistem tipidir. Bu sistemler, ısınma ve soğuma modları olmak üzere iki çalışma fazından oluşur ve her çalışma modu farklı bir dinamik karakteristiğe sahiptir. Modelleme işleminde, iki adet birinci dereceden artı ölü zamanlı (FOPDT) süreç modeli elde etmek için durum-uzayı yaklaşımına dayalı röle geri beslemeli modelleme tekniğinden yararlanılmıştır. Sistem modellendikten sonra, kullanıcı tarafından seçilen kazanç ve faz payı özelliklerine uygun olarak iki grup PI-PD denetleyici parametresi elde edilip, kazanç-ayarlamalı bir PI-PD kontrol stratejisi ile sistem kontrol edilmiştir. Yine, önerilen modelleme ve kontrol yöntemlerinin kullanımını ve faydalarını göstermek için bazı simülasyon örnekleri verilmiş olup hem modelleme hem de kontrol yöntemi için, önerilen tekniklerin avantajlarını net bir şekilde göstermek için benzer bir çalışma ile karşılaştırmalar yapılmıştır.