Mekatronik Sistemler İçin İnteraktif Bilgisayar Destekli Kontrolcü Tasarımı

Abstract

Bu çalışmada, mekatronik sistemler için birçok farklı kontrolcünün tasarımında ve analizinde kullanılmak üzere geliştirilen MATLAB tabanlı, sade bir grafik kullanıcı arayüzüne sahip interaktif bir bilgisayar programı anlatılmıştır. Yukarıda anlatılan bu MATLAB tabanlı yazılım; klasik kontrol, öngörülü kontrol, model regülasyonu kontrolü ve tekrarlamalı kontrol gibi tasarım metodlarını içermektedir. Bu belirtilen kontrol metodlarının birçoğunun temelindeki sentez tekniği; Hurwitz karalılığına, D-karalılığına veya ağırlıklandırılmış duyarlılık minimizasyonunun frekans tanım bölgesindeki özelliklerine ve seçili kontrolcü parametre uzayındaki genlik/faz kazancının sınırına dayalı olarak gerçekleştirilmiştir. Grafik arayüz ile birlikte kullanıcı dostu araç kutusu tasarımının amacı, kontrolcü sentezi sırasında yapılacak bütün hesaplamalardan kullanıcıyı olabildiğince uzak tutmaktır. Böylece kullanıcılar, karmaşık matematiksel denklemler ve ilişkiler ile uğraşmak yerine sadece program yardımıyla elde ettikleri grafikleri analiz etmekle uğraşacaktırlar. MATLAB tabanlı bu bilgisayar programının (kullanıcı kutusunun) kullanımının ne kadar verimli olacağını göstermek için literatürde sık rastlanan çeşitli konum kontrol sistemlerinin dizayn ve benzetim problemlerinden sıkça faydalanılmıştır.

A novel interactive computer program based on MATLAB with a nice graphical user interface (GUI) to analyze and design different types of controllers for mechatronic systems is presented in this work. The abovementioned toolbox includes four different control methodologies such as classical control, preview control, model regulator control and repetitive control. The synthesis technique behind some of these mentioned control methodologies is basically based on mapping Hurwitz stability, D-stability, or the frequency domain specifications of weighted sensitivity minimization and gain/phase margin bound to the chosen controller parameter space. The aim is to design a user-friendly toolbox with graphical user interface (GUI), which hides all calculations from the user as much as possible. Thus, the user can focus on analyzing the graphical results rather than do the all complicated calculations. The effectiveness of the use of this MATLAB-based toolbox was demonstrated by carrying out some design and simulation studies for several position control application available in the literature.