Modelling and controlling of ball and plate system
Top ve plaka sisteminin modellenmesi ve kontrolü
- Tez No: 252024
- Danışmanlar: DOÇ. DR. M. TURAN SÖYLEMEZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Top ve Plaka sistemi doğrusal olmayan ve birden fazla değişkene sahip bir sistemdir. Bu sistem 2 boyutlu elektromekanik bir alet ile gerçeklenebilmektedir. Bu bağlamda bu sistem için bir mekanizma kurulmuştur. Bu mekanizma için; 1 demir top, 2 dc motor, 2 dc motor sürücüsü, iki ekseni aynı anda kontrol edebilmek için 1 PLC, 1 dokunmatik panel, 1 eğim ölçer ve PLC için AD modül kullanılmıştır. Metal plaka üzerinde bulunan top, metal plakanın kendi X ve Y ekseni üzerinde dikey olarak dönebilmesiyle hareket edebilmektedir. Metal üzerinde bulunan topun konumu X ve Y ekseninin eğimlerine göre kontrol edilecektir. DC motorlar bu eğimleri değiştirmede kullanılmıştır. Top ve plaka sisteminin kararlılık kontrolü plaka üzerindeki topun istenilen bir konumda tutulmasıyla gerçeklenmektedir. İstendiği takdirde topun plaka üzerinde verilen bir yörüngeyi izlemesi de hedeflenmiştir. Topun plaka üzerindeki konumu; metal üzerine monte edilmiş dokunmatik panelden alınan sinyallerin işlenmesiyle elde edilmiştir.Top ve Plaka sisteminin kararlılık kontrolü ve topun istenilen yörüngeyi izlemesinin kontrolü çift geri beslemeli bir yapıyla gerçekleştirilmiştir. Dış geri besleme döngüsü topun plaka üzerindeki konumunu gözlemlemektedir. Bu geri besleme döngüsünün çıktıları plakanın eğimlerini vermektedir. Bu eğimler iç geri besleme döngüsü için referans oluşturur.Top ve Plaka sisteminin kararlılık kontrolü ve topun istenilen yörüngeyi izlemesinin kontrolü zor bir problemdir. Çünkü sistemin serbestlik derecesi sistemin sahip olduğu eyleyici sayısından fazladır ve sistemde kuplaj vardır. Ayrıca, sistem sürtünmelerden, hareket iletimindeki geri tepmelerden, ölçümde meydana gelen gecikmelerden, kararsız parametrelerden v.b. etkilenmektedir. Bu bağlamda öncelikle belirli varsayımlar yapılarak sistem matematiksel olarak modellenmiştir. Bu model için faz ilerlemeli bir kontrol tasarlanmış ve Matlab'ta farklı referanslar için simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Simülasyondan elde edilen sonuçların ışığında elektromekanik sistem üzerinde denemeler gerçekleştirilip topun plaka üzerindeki konum kontrolü sağlanmaya çalışılmıştır.
Özet (Çeviri)
Ball and plate system is a nonlinear multi-variable system. It?s a two-dimensional electromechanical device. First of all, the mechanism of the ball and plate system that includes a metal flat plate, a small steel ball, 2 dc motors, 2 dc motor drivers, 1 PLC for simultaneous control of dc motors, 1 touch screen, 1 inclinometer and AD module for PLC has been constructed. The plate can rotate around its X and Y axis in two orthogonal directions to make the ball move on the flat plate. The ball position on the plate is controlled by changing two plate inclinations. Two dc motors are employed to change two plate inclinations. Stabilization control of the ball and plate system is to hold the ball in a specific position on the plate. Trajectory tracking control demands the ball follow the given position reference. The ball position is sensed by a touch screen that is mounted on the metal plate.The system controlled by with a double feedback loop structure for tracking control of the ball and plate system. Outer feedback loop is used to regulate ball position on the plate. Its outputs are plate inclinations. The inclinations are used as references to inner feedback loop. Dc motors? controllers in the inner loop will drive the plate slopes to follow the reference.Stabilization and desired trajectory tracking control of the ball and plate system are challenging problems because the system possesses more degrees of freedom than the number of actuators and it has mutual coupling. The system is also influenced by frictions, backlash effect in transmission, measurement time delay, parameters uncertainty and so on. First of all, system is mathematically modeled with some simplifying assumptions. Then, a phase-lead controller is designed and the model is simulated in Matlab for different references. According to simulation results, electromechanical device is tested and position control of the ball on plate is achieved.
Benzer Tezler
- Doğrusal olmayan sistemler için model öngörülü kontrol yöntemine ters optimal kontrol yapısının katılması
Injection of inverse optimal control structure to model predictive control method for non-linear systems
LÜTFİ ULUSOY
Doktora
Türkçe
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜJDE GÜZELKAYA
- İki ayaklı yürüyen robot için kontrol sistemi geliştirilmesi
Control system development for bipedal walking robot
NUMAN MERT TAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Staubli RX160 manipülatörün sensörsüz kuvvet kontrolü
Sensorless force control of Staubli RX160 manipulator
ONUR TAŞKIRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Control of single axis electromagnetic levitation system
Tek eksen elektromanyetik askı sisteminin kontrolü
ALİ OSMAN ARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VEDAT MEHMET KARSLI
- Önden yüklemeli bir çamaşır makinesinin dinamik olarak modellenmesi
Dynamic model of a fronty loading washing machine
MEHMET ÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ATAKAN ALTINKAYNAK