Bursa Mekatronik

Günümüzde, mekatronik sistemlerin yaşantımıza yoğun bir şekilde girmesiyle birlikte, kontrol sistemleri her alanda kullanılmaya başlanmıştır. Merdiven ışıklarının yakıldıktan belli bir süre sonra kendi kendine sönmesini sağlayan merdiven otomatiğinden otomatik çamaşır makinelerine, üretimde kullanılan Bilgisayar Kontrollü Tezgahlardan (C.N.C), uzay taşıtlarına, kontrol sistemleri gittikçe yaygınlaşan geniş bir alanı içine almaktadır. Evrende, farkında olsak da olmasak da bir çok doğal kontrol sistemi vardır. Bu doğal kontrol sistemlerinin bir çoğuna insan vücudunun fizyolojik kontrol sisteminde de rastlamak mümkündür. Kandaki şeker konsantrasyonunun belli bir değerde tutulması, katı ve ağır cisimler ile yumuşak, hafif ve narin cisimlerin tutulması işleminde kuvvetlerin ayarlanması, vücut sıcaklığının yaklaşık sabit bir değerde muhafaza edilmesi bu fizyolojik kontrollerden bazılarıdır. Hasta olmadığımız müddetçe, ortam sıcaklığı ne olursa olsun vücut sıcaklığımız hemen hemen sabit kalır. Bu sıcaklığı muhafaza etmek için, vücudumuz bir sıcaklık kontrol mekanizmasına sahiptir. Bu mekanizma, ortam sıcaklığı arttığı zaman terleme ve sıvı buharlaşmasının soğutma etkisiyle ve sıcaklık azaldığı zaman titreme sonucu kıl dibi kaslarının kasılmasından dolayı deri yüzeyinde ısı oluşmasını sağlayarak sıcaklık değişimlerine karşı dengeleme sağlar.
Çok basit bir hareket olarak gördüğümüz "masanın üzerinde duran bir kalemin alınması" olayı gerçekte çok önemli olan hareket ve pozisyon kontrol mekanizmasının bir uygulamasıdır. İnsan vücudu çok karmaşık ve hassas kontrol sistemleriyle donatılmıştır. Konumuz doğal kontrol sistemlerinden ziyade Endüstriyel kontrol sistemleri olmakla birlikte kontrol sistemleri temelde aynı esasa dayanmaktadır. Bu açıklamalardan sonra kontrol ve kontrol sistemlerinin tanımını yapacak olursak;
KONTROL: Bir sistemin çalışmalarını amaçlanan değerlere yöneltmek veya önceden belirlenmiş bir koşula uyumunu sağlamak üzere gerçekleştirilen işlemlere kontrol adı verilir.
KONTROL SİSTEMİ: Bir sistemin bizzat kendisinin ya da diğer bir sistemin davranışını bozucu değişkenlerin etkisine rağmen kumanda etmek, yönlendirmek veya ayarlamak üzere gerekli kontrol işlemlerini gerçekleştirmek için kurulan sisteme "KONTROL SİSTEMİ" denir.
kontrol Sistemlerinin Başlıca Elemanları

Sistem kavramı ve kontrol sistemi 2. haftada genel olarak açıklanmıştı. Burada daha ziyade uygulama esas alınarak, sistemin modeli, kontrol sistemi ve elemanları açılanacaktır. Buna göre bir elektrik motoru sistem yaklaşımıyla ele alınacak olursa aşağıdaki gibi modellenebilir.
Bu çok basit bir modeldir. Burada sürtünme, atalet, indüksiyon gibi bir çok mekanik ve elektriksel etkiler ihmal edilmiştir. Bu etkiler motorun hızını değiştirmekle birlikte başlangıç için bu model kontrol sisteminin daha iyi anlaşılması açısından yeterli görülebilir. Uygulanan voltajla, açısal hızın doğru orantılı olduğu bilinmektedir. Böylece motorun yerine getirdiği fonksiyon (f);
şeklinde yazılabilir.

Örneğin uygulanan voltaj 10 v olsun, buna karşılık =30 rad/san'lik bir açısal hız elde edilirse, kazanç; rad/san.v olarak bulunur. Buradan bu sistemin yani motorun her 1 v ' luk voltaja karşılık 3 rad/san'lik açısal hız ürettiği anlaşılmaktadır. Başka bir ifadeyle 1 rad/san 'lik açısal hız için 1/3 v'luk bir voltaj gerekmektedir. Kontrol sistemi bu bilgiyi esas alır. Kontrol sisteminin başlıca elemanları
• Amaçlar (Girişler)
• Kontrol sistemi
• Sonuçlar (Çıkışlar) dır.
Burada hıza uygun voltajın ayarlanması bir düğmeyle , bir bilgisayarla ya da başka bir kontrol organıyla gerçekleştirilebilir. Kontrol elemanları daha sonraki bölümlerde ayrıca ele alınacaktır. Eğer motora uygulanan yük artarsa, voltaj sabit kaldığı sürece motor hızı düşecektir. Aynı şekilde motor yataklarındaki sürtünme arttığında hız yine düşecektir. Fakat bu basit kontrol sistemi yük değişimi gibi dış etkiler ile aşınma gibi sistemdeki değişimlere karşı duyarsız kalacak ve gerçekleşen hız arzu edilen hız değerinden oldukça sapacaktır. Yani sistemde geri besleme yoktur. Endüstriyel kontrolün en basit şekli olan bu kontrol türüne "Açık Çevrimli Kontrol" denir.
Kontrol sistemleri; çıkışa bağımlı olup olmasına göre, kontrol organının tipine ve çalışma prensibine göre çeşitli isimler almaktadır.
Açık Çevrimli Kontrol Sistemleri
Eğer kontrol işlemi sisteminin çıkışından doğrudan etkilenmiyorsa bu kontrol türüne Açık çevrimli kontrol denir. Yukarıdaki elektrik motoru hız kontrolü buna bir örnektir. Açık çevrimli kontrol sistemleri; zamanlama veya sıralama esasına göre çalışır. Örneğin trafik ışıklarının kontrolünde sistem girişi zaman esasına dayanan bir program şeklinde verilir ve ışıkların yanıp sönmesi belli bir zaman süresi kadardır. Otomatik çamaşır makinelerindeki kontrol ise sıralama esasına göre çalışır ve sistem program sırasını izler.
Kapalı Çevrimli Kontrol Sistemleri
Kontrol sisteminin, çıkıştaki değişimlerden etkilendiği, ve bu değişmelere göre belirlenen kontrol türüne Kapalı çevrimli kontrol denir. Şekil 6.4'de Kapalı çevrimli kontrol sisteminin elemanları gösterilmiştir.
Kapalı çevrimli kontrol sisteminde sistemin, çıkışı ölçülerek karşılaştırma elemanına geri beslenir ve orada arzu edilen referans değerle karşılaştırılır. Ortaya çıkan hata kontrol elemanında değerlendirilerek, ona göre sinyal üretilir ve düzeltme birimi yani kumanda elemanı bu sinyale göre sisteme müdahale ederek çıkışı düzeltir
Adaptiv Kontrol Sistemleri
Adaptiv kontrol sistemleri; tanımlama, karar verme ve düzeltme gibi fonksiyonları yerine getirerek, sistemin en iyi çalışma şartlarını elde etmek üzere kendi kendini değişen şartlara göre uyarlayabilen sistemlerdir. Adaptiv kontrol sistemi arzu edilen sistem cevabını elde edecek tarzda sistemin parametreleri üzerinde değişiklikler yapar. Adaptiv kontrol ifadesi; herhangi bir anda sistem davranışının ölçülebilme kabiliyeti ve en uygun sistem cevabını sağlamak üzere kontrol elemanı ayarlarını otomatik bir şekilde yerine getirebilmesi esasına dayanır. Adaptiv kontrol son yıllarda yaygınlaşmaya başlamıştır. Bu tür kontrolde genel olarak kullanılan üç değişik yaklaşım vardır. Bunlar;
• Kazanç listeleme yoluyla Adaptiv kontrol (Gain - Scheduled Adaptive Control)
• Kendi kendini ayarlayan (Self - tuning) Adaptiv kontrol
• Model Tabanlı Adaptiv Kontrol (Model - Referance Adaptive Control)
Kazanç Listeleme Yoluyla Adaptiv Kontrol
Sistem çıkışından ayrı ilave bir ölçüm alınarak, kontrol elemanının parametreleri (kazanç değerleri)nin buna göre yeniden ayarlanması esasına dayanır. Bu yöntem şekil 6.5'de açıklanmaktadır. Şartlar değiştiğinde, parametrelerin çabukça değişmesi bu yöntenin avantajıdır. Ancak herhangi bir anda kontrol elemanı mevcut şartları uyumlu hale getirmek için kontrol parametreleri içinden birini seçer. Bu bakımdan her türlü çalışma şartı için birçok kontrol parametresinin belirlenmesi gerekir. Bu durum bu yöntemin dezavantajı olarak görülmektedir.