Gerçek Zamanlı Bulanık Kontrolörlerinin Gerçeklenmesi

Abstract

Bu çalışma ile teorik olarak elde edilmiş ve iyi benzetim sonuçları veren kontrolörlerin gerçek zamanlı çalışma performanslarının gözlenebileceği ve gerçeğe daha yakın kontrol sistemlerinin tasarlanabileceği bir çalışma platformu oluşturulmaya çalışılmıştır. Bunun için endüstride yaygın olarak kullanılan 8-bit PIC mikrokontrolör kullanılmıştır. MATLAB ‘Fuzzy Logic Toolbox’ kullanılarak oluşturulmuş ve ‘.fis’ uzantısı ile diske kaydedilmiş bir bulanık çıkarım yapısı dosyası C dilinde yazılan bir program ile okunarak gerekli parametreler çekilmiş ve bu parametreler ile PIC mikrokontrolörler için kullanılan PICC dilinde bulanık çıkarım yapısı yeniden oluşturulmuştur. Bu yapıyı işleyerek bulanık kontrolör çıkışını verecek bulanık çıkarım mekanizması fonksiyonları da MATLAB yazılımı ile verilen C kodlarından yararlanılarak PICC dilinde yazılmıştır. Dış dünyadan gelen işaretleri ADC ile elde eden, bulanık kontrolör için gerekli giriş parametrelerini oluşturan, bulanık kontrol çıkışını hesaplayıp uygun kontrol işaretini PWM ile dış dünyaya uygulayan, bu arada bazı bilgileri LCD ekranda gösteren ve RS-232 ile bilgisayara aktaran ana program da PICC dilinde yazıldıktan sonra bütün programlar MPLAB IDE kullanılarak bir proje altında derlenmiştir. Makine kodu bir PIC programlayıcı ile çeşitli çevre birimleri de üzerinde bulunduran bir PIC mikrokontrolör geliştirme kartına yüklenmiştir. Bu mikrokontrolör kartı ile gerçek bir ölü zamanlı ısıl sistem (Process Trainer PT326 deney seti) gerçek zamanda kontrol edilmiş, gerekli işaretler PC’ye aktarılmış, kaydedilmiş ve gözlenebilmiştir. Ayrıca, bu tez çalışması için İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü tarafından desteklenen “Gerçek Zamanlı Bulanık Kontrol Uygulaması” başlıklı proje kapsamında alınan “phyCORE-MPC555 Rapid Development Kit” mikrokontrolör kartı ile de benzer uygulamalar gerçek zamanda gerçekleştirilmiştir.

In this project, a real time fuzzy control application platform is realized to analyze the real-time performances of various fuzzy control algorithms in the literature and to be able to design controllers with better real-time performances. An 8-bit industrial PIC microcontroller (PIC18F452) is used. Fuzzy controllers are designed by MATLAB ‘Fuzzy Logic Toolbox’ and saved to disk as a ‘.fis’ file. A C program is written to open this ‘.fis’ file, parse the necessary parameters of the fuzzy inference structure stored in this file, and construct the fuzzy inference structure in PICC language for PIC microcontrollers. Also, the fuzzy inference mechanism are written in PICC language by the help of MATLAB stand alone C code for fuzzy inference engine. Main control program reading the real world signals by ADC unit, producing the fuzzy controller output and applying the control signal to the real world by PWM unit, and meanwhile, displaying some data on LCD and also transmitting these data to MATLAB platform on PC via RS-232 serial communication port is written in PICC language. Then, all these C codes are compiled and built under MPLAB IDE software environment. The built machine code is embedded into the PIC microcontroller on a PIC development board using an ICSP PIC programmer. Thus, a real heat process with dead time (PT326) is controlled in real-time. Finally, similar real-time applications are achieved using the “phyCORE-MPC555 Rapid Development Kit” supported by the Institute of Science and Technology of ITU.