Manyetik Levitasyon Sisteminin Kayan Kip ve PID Temelli Referans Takip Kontrolü ve Donanım İçeren Benzetim Testleri

Abstract

Manyetik levitasyon sistemleri birçok alanda sürtünmesiz, güvenli, hızlı ve ekonomik işlem sağlamaya yatkındır. Bu sistemlerin etkinliği ve uygulanabilirliği geri beslemeli kontrol tasarımını zorunlu kılar. Manyetik levitasyon sisteminin pozisyon kontrol problemi, kademeli bir kontrol metoduyla çözülebilir. Bu tezde, kayan kip ve PID temelli kademeli kontrolörler, manyetik levitasyon sistemine yüksek pozisyon kontrol performansı ve dayanıklılığı mümkün kılmak için tasarlandı. Kayan kip temelli kademeli kontrolör manyetik levitasyonu kontrol etmek için önerildi. Ek olarak, iç akım döngüsünün kayan kip temelli kontrolörleri, sistemin elektromanyetik bobinin indüktans ilişkili belirsizliklerin etkilerini elemek için tasarlandı. Dış pozisyon döngüsü için kayan kip temelli kontrolörler, mekanik bölümün doğrusallaştırılmasından kaynaklı denge noktasındaki bozucuları elemek için tasarlandı. Sonuç olarak, bütün kademeli tasarlanmış kontrolörlerin nümerik simülasyon ve deneysel sonuçları, metodun etkinliğini göstermek için gösterildi ve kıyaslandı.

Magnetic levitation systems are convenient to provide frictionless, reliable, fast and economical operations in wide-range applications. The effectiveness and applicability of these systems require precise feedback control designs. The position control problem of the magnetic levitation plant can be solved with a cascade control method. In this thesis, sliding mode and PID based cascade controllers are designed to render high position control performance and robustness to the magnetic levitation. Sliding mode control (SMC) based cascade controller is proposed for controlling magnetic levitation. The SMC based controllers for the inner current loop are designed to eliminate the effects of the inductance related uncertainties of the electromagnetic coil of the plant. For the outer position loop, the integral SMC is designed to eliminate disturbances around operating point resulting from the linearization of the mechanical part. Finally, numerical simulation and experimental results for various cascaded controllers are provided and compared in order to validate the efficacy of the approaches.