Yazar: Serhat Yılmaz
Birsen Yayınevi
246 Sayfa
ISBN: 9789755117379
Boyut: 18.0 x 25.0
Karton Kapak
2023
Geri Beslemeli Kontrol Sistemleri
Geri Beslemeli Kontrol Sistemleri
Kitap Hakkında
Sistemlerin geri beslemeli kontrolü, disiplinler arası olmasından ötürü farklı bakış açılarıyla yorumlanmaya açık, geniş literatür birikimine sahip bir konudur. Deniz Bilimleri ve Teknolojisi, Makine, Elektrik, Biyomedikal, Kontrol ve Otomasyon, Mekatronik ve Havacılık gibi mühendislik alanlarında çalışanlar bu dalın farklı yönlerini ele alan çok sayıda kaynak sunmuşlardır. Bu kitapta, sistemlerde ortak kullanılan geri beslemeli kontrol kavramlarının temelleri özetlenmiştir.
Kontrol, bir büyüklüğü bulunduğu değerden alıp, istenen noktaya taşıma ve burada tutma çabasıdır. Kitapta öncelikle tüm sistemlerin ortak temelini oluşturan doğrusal sistem teorisine ait bazı matematiksel kavramlar ihtiyaç sırasına göre verilmiştir. Örneğin bir sisteme ait model verilmeden önce onun dayandığı transfer fonksiyonu ve durum uzayı kavramları açıklanmıştır. Transfer fonksiyonunu yorumlayabilmek için Laplace Dönüşümleri ve öncesinde bu dönüşümlerin ön koşulu olan doğrusallaştırma süreçlerine yer verilmiştir. Ardından bu sistemlerin istenen ölçütler içinde kendilerinden beklenen yanıtları vermesini sağlayacak denetleyicilerin nasıl tasarlanabileceği, denetleyici parametreleriyle sistem yanıtı arasındaki ilişkilerin neler olduğu, başarımlarının hangi ölçütlere göre değerlendirilmesi gerektiği açıklanmıştır. Analiz ve tasarım aşamaları ve nihayetinde tasarlanan geri beslemeli denetim sistemlerinin davranışları benzetim programları desteğiyle incelenerek yorumlanmıştır.
İçindekiler
1. KONTROL SİSTEMLERİNE GİRİŞ 1
1.2. Geri Beslemeli Sistemlerin Tarihçesi 5
1.3. Günlük hayatta karşımıza çıkan kontrol sistemlerine örnekler 8
1.4. Mühendislikte Tasarım Kavramı 9
1.4.1.Kontrol Sistemlerinin Tasarımı 10
1.4.2. Tasarım örnekleri 11
2. SİSTEMLERİN MATEMATİKSEL OLARAK MODELLENMESİ 16
2.1. Basit sistem elemanları 18
2.1.1.Basit elemanlarda İç ve Uç değişken kavramları 18
2.2. Fiziksel Sistemlerin Diferansiyel Denklem Eşdeğerleri 19
2.2.1.Benzer (Analog) Sistemler 22
2.3. Fiziksel Sistemlerin Doğrusal Yaklaşık Eşdeğerleri 23
2.3.1.Çok parametreli fonksiyonlarda doğrusallaştırma 27
2.4. Laplace Dönüşümü 28
2.5. Sistem Davranışının İncelenmesinde Geçici Durum ve Sürekli Durum Yanıtı Kavramları 31
2.5.1. İkinci Dereceden Sistemlerde Doğal Yanıtın Köklerle İlişkisi 33
3. DOĞRUSAL SİSTEMLERİN TRANSFER FONKSİYONU MODELLERİ 42
3.1. DC motorun transfer fonksiyonu 45
3.1.1 Alan Denetimli DC Motorların Transfer Fonksiyonu 46
3.1.2. Armatür Denetimli DC Motorların Transfer Fonksiyonu 48
3.2. Blok Şeması Modelleri 50
3.3. İşaret Akış Şeması Modelleri 54
3.3.1 Mason Kazanç Formülü 56
3.4. Kontrol Sistemlerinin Bilgisayar Analizi 59
3.4.1. Transfer Fonksiyonu Modellerinin MATLAB ile Analizi 59
3.5. Tasarım Uygulamaları 63
4. DURUM DEĞİŞKENİ (DURUM UZAYI) MODELLERİ 69
4.1. Dinamik Sistemlerde Durum Değişkeni Kavramı 69
4.2. Durum Uzayı Modelinde Karşımıza Çıkan Bazı Tanımlar 72
4.2.1. Dif. Denk. Takımları 72
4.2.2.Sistemin Dinamik Denklemleri 73
4.2.3.Durum Geçiş Matrisi 73
4.3. Zaman Yanıtının Sayısal Yöntemlerle Yaklaşık Çözümleri 75
4.4. Transfer Fonksiyonu Modeli ile Durum Denklemi Modelinin Birbirine Dönüşümlerinde İşaret Akış Şeması Gösterimlerinden Yararlanmak 76
4.4.1. DD’den TF’na Geçiş 76
4.4.1.1.İşaret Akış Şemalarını Kullanarak DD’den TF’na Geçiş 77
4.4.1.2.Durum Geçiş Matrisinden Yararlanarak DD’den TF’na Geçiş 77
4.4.2. TF’dan DD’e Geçiş 79 4.4.2.1.Faz Değişkeni Kanonik Biçim 79
4.4.2.2.Giriş İleri Beslemeli Kanonik Biçim 81
4.4.2.3.Fiziksel Değişkenleri Temel Alan Gösteriş Biçimleri 82
4.4.2.4.Köşegen Kanonik Şekli (Ayrık Yanıt Kipi Modeli) 83
4.5. Durum Değişkeni Modellerinin MATLAB ile İncelenmesi 84
5. GERİ BESLEMENİN AVANTAJLARI: KURAMSAL İSPATLAR ÜZERİNDEN AÇIK ÇEVRİMİN ELEŞTİRİSİ 88
5.1. Geri Beslemenin Hatayı Azaltma Etkisi 88
5.2. Kontrol Sisteminin Parametre Değişimlerine Duyarlılığı 89
5.2.1. Açık çevrim sistemde duyarlılık 90
5.2.2. Kapalı çevrim sistemde duyarlılık 90
5.3. Geri beslemenin Geçici ve Kalıcı Durum Yanıtları Üzerindeki Etkisi 92
5.4. Geri beslemenin Bozucu İşaretler Üzerindeki Etkisi 98
6. GERİ BESLEMELİ KONTROL SİSTEMLERİNİN BAŞARIMI 104
6.1. Test Giriş İşaretleri ve Sistemin Bunlara Yanıtları 105
6.1.1. Birinci Dereceden Sistem Yanıtı 106
6.1.2. İkinci Dereceden Sistemlerin Yanıtları 107
6.2. Standart Başarım Ölçütleri 109
6.2.1. Yanıtın hızlılığı (çabukluğu) 109
6.2.2. Yanıtın benzerliği 113
6.3. Ek Bir Kutbun İkinci Dereceden Sistem Yanıtlarına Etkisi 119
7. GERİ BESLEMELİ SİSTEMLERDE KARARLILIK KAVRAMI 122
7.1. Routh-Hurwitz Kararlılık Kriteri 122
7.2. Geribeslemeli Sistemlerde Bağıl Kararlılık 127
8. KÖKLERİN GEOMETRİK YERİ 130
8.1. Kök Yer Eğrisi Kavramı 130
8.2. Köklerin Geometrik Yerinin Çizim Aşamaları 133
9.PID DENETLEYİCİ TASARIMI 141
9.1. Üç Terimli Denetim 141
9.2 P,I ve D Denetleyicilerinin Karakteristikleri 141
9.3 PID Parametrelerinin Hesaplanması 142
9.4 PID Katsayılarının Öz-Uyarlamalı Ayarı 142
9.5 Ziegler-Nichols Metodu 142
9.5.1 Açık Çevrim Ziegler-Nichols Metodu 142
9.5.2 Kapalı Çevrim Ziegler-Nichols Metodu 143
9.6. PID Tasarımında Dikkat Edilmesi Gerekenler 146
9.7 PID ile Tasarım Örnekleri 146
10. DENETİM SİSTEMLERİNİN FREKANS YANITI ANALİZİ 156
10.1. Bode Eğrileri 158
10.2. Kutupsal Gösterim Grafikleri 169
10.2.1. Bir noktanın kapalı bir yol tarafından çevrelenmesi 172
10.2.2. Argümanlar İlkesi 174
10.2.3. Nyquist Kararlılık Kriteri 175
10.3. Sistem Kararlılığında Kazanç ve Fazın Etkisi 177
10.3.1. Faz Payı ve Kazanç Payı Ölçütleri (Kararlılık Sınırlarımız) 180
EKLER: ÇÖZÜMLÜ SORULAR ve PROGRAM KODLARI 183
Ek2.1. Bölüm 2’ye Ait Çözümlü Sorular 183
Ek2.2. Bölüm 2’de Kullanılan Diğer Matlab Kodları 191
Ek3.1. Bölüm 3’e Ait Çözümlü Sorular 191
Ek3.2. Bu Bölümle İlgili Diğer Matlab Kodları 204
Ek3.2.1. Transfer Fonksiyonlarının Simulink Ortamında Oluşturulması 205
Ek.4.1. Bölüm 4 ile İlgili Çözümlü Sorular 206
Ek4.2. Durum Uzayı Modellerinin Simulink Ortamında Kurulması 214
Ek5.1. Bölüm 5 ile İlgili Çözümlü Sorular 215
Ek.5.2. Bu Bölümle İlgili Matlab Kodları 220
Ek.6.1. Bölüm 6’ya Yönelik Çözümlü Sorular 221
Ek6.2. Bu Bölümde Kullanılan Diğer Matlab Kodları 223
Ek.7. Bölüm 7 ile İlgili Çözümlü Sorular 224
Ek8. Bölüm 8 ile İlgili Çözümlü Sorular 227
Ek.10. Bölüm 10, Frekans Yanıtı Analizinde Örnek Sorular ve Matlab Uyg. 236
-Kaynaklar 246
Yorumlar
İlk Yorumu Ekle