Tez No	İndirme	Tez Künye	Durumu
84353	Bu tezin, veri tabanı üzerinden yayınlanma izni bulunmamaktadır. Yayınlanma izni olmayan tezlerin basılı kopyalarına Üniversite kütüphaneniz aracılığıyla (TÜBESS üzerinden) erişebilirsiniz.	Fırçasız D.C. motorların bulanık mantık yöntemi kullanılarak ADSP-2101 (digital signal processor) ile kontrolü / Fuzzy control of brushless D.C. machine by using ADSP-2101 DSP Yazar:KADİR KORKMAZ Danışman: PROF. DR. BURHANETTİN CAN Yer Bilgisi: Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı Konu:Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Eğitim ve Öğretim = Education and Training Dizin:Bulanık mantık = Fuzzy logic ; Doğru akım motorları = Direct current motors ; Sayısal işaret işleyicisi = Digital signal processor	Onaylandı Doktora Türkçe 1999 142 s.
ÖZET Fırçasız d.c. motorlar, mekanik yapısında fırça ve komütatör bulunmaması nedeniyle, bakım istemeden uzun süre, sessiz ve temiz çalışma özelliğine sahiptirler. Bu özelliklerinin yanında, yüksek hızda ve hassas çalışmaları nedeniyle, günümüzde birçok sistemin otomasyonunda tercih edilmektedirler. Bu çalışmada, bir firçasız d.c. motoru, istenen hızda çalışabilmesi için, DSP(Digital Signal Processor) tabanlı bulanık kontrolör tasannu gerçekleştirilmiştir. Öncelikle, firçasız d.c. motorun davranışını incelemek amacıyla, bir bilgisayar simülasyonu oluşturulmuştur. Bu simülasyonda, motor davranışını temsil eden denklemlerin nümerik çözümünde sıkça kullanılan 4. Dereceden Runge-Kutta yöntemi kullanılmıştır. Gerçekleştirilen bu simülasyonla, fırçasız d.c. motorun, besleme gerilimi- devir, örnekleme zamanı-devir, sürme tekniği-devir ilişkileri incelenmiştir. Fırçasız d.c. motorun gerçek zamanda kontrolünde, sürme tekniği olarak, PWM kullanıldığı için, simülasyon üzerinde de, bu yöntem oluşturulmuştur. Fırçasız d.c. motorun davranışını temsil eden diferansiyel denklemlerin çözümü için uygun bir yöntemin belirlenebilmesi amacıyla, genelde nükleer alanında kullanılan Hansen yöntemi de, ilk kez bu tip motorlar üzerine, bu çalışmada uygulanmıştır. Her iki yöntem için de, değişik şartlar altında deneyler yapılmış ve fırçasız d.c. motor için hangisinin daha uygun olduğuna karar verilmiştir. Bilgisayar ortamında gerçekleştirilen, firçasız d.c. motor açık çevrim deneyleri sonucunda elde edilen veriler kullanılarak, bulanık kontrolör tasarımı, simülasyon üzerinde yapılmıştır. Tasarlanan bulanık kontrolörde, bulanık giriş olarak, hata ve hatanın değişimi, çıkış olarak ise PWM doluluk oranı alınmıştır. Hata bilgisi, 9 bulanık küme ile, hatanın değişimi ise 7 bulanık küme ile bulanıklaştırılmıştır. Fırçasız d.c. motorun bulanık kontrolör tasarımında çeşitli sorunlarla karşılaşılmıştır. Bu sorunlardan ilki, belirli bir hız referansı için oluşturulan bulanık kontrolörün, hız referansı değiştiğinde gerekli cevabı vermemesidir. Kontrolör bu durumda karalı hal hatası vermektedir. Bu sorunu çözebilmek için, öncelikle, hız referans bilgisi 3 adet bulanık küme kullanılarak bulanıklaştırılmıştır. Bu işlem sonucunda, hatalar azalmış, fakat tamamen ortadan kalkmamıştır. Ayrıca, bu yöntemde daha çok veri işlendiğinden, simülasyon süresi uzun olmaktadır.Yapılan çalışmalar sonucunda, geniş bir bölge içinde, istenen hız referansı için sistemin çalışabilmesi, ancak, hız referans bilgisine bağlı bir etki değer tablosu oluşturulması ile mümkün olmaktadır. Bu amaçla, hata ve hatanın değişimim giriş olarak alan bulanık kontrolörler için, yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemde, sistem açık çevrim cevabından elde edilen, kontrol sinyali ile çıkış bilgisi arasındaki ilişki, bulanık kontrolör etki değer tablosuna aktarılmaktadır. Bu yöntem kısaca, değişken etki değer tablosu olarak isimlendirilmiştir. Fırçasız d.c. motor için geliştirilen bu yöntem sonucunda, hız referansının geniş bir alanda değişmesinden kaynaklanan sorunlar çözülmüştür. Tasarım esnasında karşılaşılan diğer bir sorun, sisteme bozucu ithal edildiğinde ortaya çıkmıştır. Bozucu ithal edildiğinde, motor hızının azalması sonucunda, hata pozitif, hatanın değişimi ise, kısa bir süre pozitif olmaktadır. Hata değişimindeki artış oranının, az ve kısa süreli oluşu, kontrolörün daha büyük değerde kontrol sinyali üretmesine engel olmaktadır. Belli bir zaman sonra motor hızının sabit bir değer alması ile, hatanın değişimi sıfır olmakta ve sistemde kalıcı hal hatası oluşmaktadır. Bu sorunu çözebilmek için, fırçasız d.c. motorun davranışı, 5 bölge ile temsil edilmiştir. Gerçekleştirilen bulanık kontrolörde, her bölge için, referansa bağlı bir katsayı bulunmuştur. Bulunan katsayılar, sistemin bulunduğu yere göre, etki değer tablosu ile çarpılmak suretiyle, sistemin bozucu karşısında kararlı kalması sağlanmıştır. Simülasyon ortamında son halini alan bulanık kontrolör, gerçek zamanda tasarlanan ADSP-2101 sayısal işaret işleyici tabanlı bir deney seti üzerinden, fırçasız d.c. motora uygulanmıştır. Gerçek zamanda kullanılan ADSP-2101 sayısal işaret işleyici, hızlı işlem yapması ve matematiksel işlemlere uygun olması nedeniyle tercih edilmiştir. Simülasyon ve gerçek zaman deneyleri karşılaştırılarak, sonuçlan bu çalışmada detaylı bir şekilde sunulmuştur. II
ABSTRACT Brusless d.c. machines can work long time, silent and clean due to not have brush and commutater in the mechanical structure. Besides these features, they work in the high speed and sensitive, that's why they are much more preferred in the system's automation. In this study, DSP based fuzzy controller was designed for brushless d.c. motor to work in the desired speed. To this aim, computer simulation was done to investigate the behavior of the brushless d.c. motor. In this simulation, fourth order Runge-Kutta method was used to solve the equations of the motor behaviour.In this simulation, these relations of the brushless d.c. motor were investigated: Supply voltage -rpm, sampling time rpm, drive technique-rpm. In the real time control of brushless d.c. motor, PWM technique was used and also in the simulation. To find out the suitable solution method of the differential equations of the brushless d.c. motor, Hansen method, which is usually used in nuclear, was used in this kind of motors in the first time. Experiments were made for both methods in different conditions and after that it was decided that which method in suitable for brusless d.c. motors. Computer simulations of fuzzy controller was made by using open loop experiments data of brushless d.c. motor. In the design of fuzzy controller, error and the deviation of error were chosen as fuzzy input and PWM fullness rare was chosen as output. Error was fuzzified with 9 fuzzy sets and deviation of error was fuzzfied with 7 fuzzy set. In the design of fuzzy controller of brushless d.c. motor, various problems occured. The first one was when the reference was changed the fuzzy controller, which is designed for one reference speed, couldn't gave the desired responce. In this situtation, controller gave the steady-state error. To solve this problem first, reference speed was fuzzified by using three sets. Errors decreased but not totaly dissapeared after this first solution. Simulation time was also long because of the huge data It was seen that, system could worked in wide range of reference speed after establishing the effect value table which was related to reference speed. For this purpose a new method was improved for fuzzy controller which is used error and error deviation as input. In this method, the relation between control signal and output data, which was derived from open loop response of system, was transferred to effect value table. This IIImethod was named biefly as variable effect value table. The problems, which occured due to changing of the speed in wide range, were solved after improving this method for brushless d.c. motor. Another problem was occured during design when the disturbance was applied to the system. When the disturbance was applied, the speed of the motor was reduced and error was pozitive, but the deviation of error was pozitive in a short time. The controller couldn't produce large control signal due to deviation of error which was less and short. After working for a while, motor speed was stable. That's why the deviation of error was zero and there was occured steady-state error. To solve this problem, the behaviour of brushless d.c. motor was represented with 5 region. In the designed fuzzy controller, a coefficient which is dependent to the referance was found for every region. The system remained stable against disturbance by multiplying the coefficents to effect value table according to system's place. After establishing the fuzzy controller in the simulation environment, it was applied to the brushless d.c. motor via the ADSP-2101 experiment set which was planned in real time ADSP-2101 digital signal processor was chosen because of its processing speed and suitabilty to mathematical operations. In this study, simulation and real time experiments were compared in detail. IV