MATLAB ve sımulink kullanarak LQR ve kutup yerleşimi metotları ile tepe vinci kontrolü

Abstract

Vinçler, günümüzde ağır cisimlerin bir yerden başka bir yere nakledilmesinde en çok kullanılan yapılar olup, genellikle operatör kontrolünde manuel hareket ettirilmektedirler. Buda sistemde istenmeyen salınımlara yol açmakta hem cismin kontrolsüz şekilde taşıyıcı halat etrafında osilasyona girmesine yol açmakta, hem de etraftaki diğer cisimler, çalışanlar için hayati tehlike oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında, farklı iki kontrol metodu kullanarak sisteme kontrolcü tasarlanmış ve bahsedilen vinç salınımlarını en aza indirerek pozisyon kontrolü yapılması amaçlanmıştır. Öncelikle en çok kullanılan vinç yapısı olan tepe vinci sistemi ele alınmış, 2 boyutta dijital sistem modellemesi yapılarak sistem karakteristikleri elde edilmiştir. Bulunan karakteristikler lineerleştirilerek üzerinde asıl çalışılacak olan lineerleştirilmiş sistem durum-uzay modelinde gösterilmiştir. Sistem modelleri Simulink yazılımı ile görsel forma sokulmuş, denklemlerin elde edilmesinde ise Matlab yazılımından faydalanılmıştır. Kontrol edilebilirlik ve gözlenebilirlik kavramları işlenmiş ayrıca servo sistemler ele alınarak sistemin teorisine katkı sağlanmıştır. Sistemin tahmin edici-gözlemci dizaynı yapılarak tüm durum değişkenleri elde edilerek yapılan modele eklenmiştir. Kontrolcü olarak kutup yerleşim metodu ve LQR linear quadratic regulator yöntemleri seçilerek, sistem bu iki kontrolcü için teker teker ele alınarak sistem cevapları elde edilmiştir. Elde edilen cevaplar daha sonra dış distürbanslara karşı test edilerek sonuçları gözlenmiştir. Vinçlerde taşınacak cisimlerin ağırlıkları değişken olduğundan, son olarak bulunan katsayılar ile yapılan geri beseleme kontrol sistemleri, değişken yüklerde denenerek sonuçları analiz edilmiştir. Yapılan simülasyonlar sonrasında elde edilen grafiklerden sonuçlar çıkartılarak, aynı sisteme uygulanan LQR ve kutup yerleşim metotlarının birbirlerine olan üstünlükleri ve zayıflıklarına dikkat çekilerek tez sonlandırılmıştır. Matematiksel işlemler gerçekleştirilirken klasik yöntemler ile sistem çözümlenmiş, ayrıca Matlab komut satırları da açıklanarak teze eklenmiştir