Elektro-mekanik sistemlerin darbe genişlik modülasyon tekniği ile sürülmesi ve denetiminin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, elektromekanik supap mekanizması için kritik olan oturma hız denetiminin analizi yapılmış, denetim işlemi teorik ve deneysel olarak gerçeklenmiştir. Bir mekatronik sistem olarak ele alınabilecek elektromekanik supap mekanizmalarının (EMS) tamamlayıcı kısmını teşkil eden denetim birimi olarak uygun bir PIC (Peripheral Interface Controller – Çevresel arabirim denetleyici) mikrodenetleyici (PIC16F877) tabanlı devre tasarlanmış ve imalatı gerçeklenmiştir. Elektromekanik supap mekanizmasının kapalı döngü denetiminin sağlanabilmesi için supap konum bilgisini içeren geri besleme sinyali tasarım ve imalatı gerçeklenen alan etkili (hall-effect) konum algılayıcısı tarafından sağlanmıştır. Geri besleme sinyalini sayısal veriye çevirmek için mikrodenetleyici içindeki A/D (Analog-Dijital) çeviriciden yararlanılmıştır. Akım denetimi için mikrodenetleyici tarafından üretilen darbe genişlik modülasyon (DGM) sinyali kullanılmış ve akım sürücü devreye uygulanmıştır. Elektromekanik supap mekanizmasının denetimi uygun P (Proportional – Oransal), PD (Proportional and Derivative – Oransal ve türev) denetim yordamları ve DGM tekniği kullanılarak supap oturma hızı belli oranda azaltılmıştır. Ayrıca elektromekanik supap mekanizmasının denetiminin Simulink ortamında benzetiminin gerçeklenmesi için üç aşamalı bir denetleyici tasarlanmış ve P ve PD denetim yordamları ile supap oturma hızının makul seviyelere çekilebileceği teorik deneyler çerçevesinde gösterilmiştir.

In this thesis, the control of valve landing velocity which is the one of critical problem of electromechanical valve actuator is analyzed, the control process is verified theoretically and experimentally. An appropriate microcontroller (PIC16F877) based electronic circuit designed and built as the supplementary part of electromechanical valve actuator which will be thought as elements of a mechatronic system. The feedback signal including valve position information is obtained to ensure the closed-loop control of electromechanical valve actuator by hall-effect position sensor which is designed and built. The A/D converter that is the part of the microcontroller, is used to digitalize the feedback signal. The pulse width modulation (PWM) signal that is produced by microcontroller, is used to control the current and it is applied to the current driver circuit. The valve landing velocity is reduced to noticeable degree by realizing appropriate P, PD control techniques and PWM technique to control the electromechanical valve actuater. In addition, a controller with three stages is designed in Simulink environment to implement the simulation of the control of electromechanical valve actuater and it is shown theoretically that the valve landing velocity can be reduced to an advisable level.