Bulanık mantık yöntemiyle asenkron motor hız kontrolü ve simülasyonu


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Marmara Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Elektrik - Elektronik Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2003

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: RECEP ARINÇ

Danışman: İSMAİL TEMİZ, AHMET FEVZİ BABA

Özet:

Bu çalışmada, üç fazlı asenkron motorların bulanık mantık yöntemiyle hız kontrolü bilgisayar ortamında simülasyon olarak gerçekleştirilmiştir. Günümüzde asenkron motor hız kontrolüne ilişkin olarak uygulanan gerilim/frekans oranının sabit tutularak frekansın değiştirilmesi yönteminin motor davranışına geçici hal süresinin uzun sürmesiyle yansımasından dolayı; asenkron motor davranışı doğru akım motoru davranışına yaklaşamamaktadır. Asenkron motorların yapılarından kaynaklanan bazı sınırlılıklar nedeniyle de uygulanan kontrol yöntemleri ideal sonuç vermemektedir. Bu amaçla kontrol yöntemleri arasında esnekliğiyle öncelik kazanan bulanık mantık yöntemi bir BMD tasarlanarak asenkron motor matematiksel modeline uygulanmaktadır. Çalışma yedi bölüm halinde düzenlenmiştir: Birinci bölümde; asenkron motor hız kontrolünün sınırlılıkları açıklanarak bu sınırlılıkları azaltmak için kullanılacak bulanık mantık yönteminin kritik özellikleri ve avantajları verilmiştir. İkinci bölümde; geleneksel mantık ve bulanık mantık teorileri incelenerek, bulanık üyelik fonksiyonları ve işlemleri açıklanmıştır. Üçüncü bölümde; bulanık mantık kontrolör tasarım aşamaları bu aşamalara etken parametreler incelenerek verilmiştir. Dördüncü bölümde; hız kontrolü gerçekleştirilecek asenkron motorun yapısı, karakteristikleri ve matematiksel modele temel teşkil eden eşdeğer devreleri verilmektedir. Beşinci bölümde; asenkron motorun matematiksel modeli bazı temel kabullerde bulunarak çıkartılmaktadır. Altıcı bölümde; asenkron motor hız kontrolü gerçekleştirilmektedir. Simülasyon; Denetimsiz Durum, PID Denetim ve BMD ile Denetim olarak tam yük durumu için gerçeklenmektedir. Buna ilişkin simülasyon blokları, bulanık çıkarım editörleri ve bulanık kural yapısı ilgili kısımlarda verilmektedir. Ayrıca bu bölümde simülasyonun gerçekleştirildiği, yüksek seviyede nümerik analize imkan veren Matlab-Simulink programı ile ilgili bilgi verilmektedir. Yedinci bölümde; gerçekleştirilen hız kontrol simülasyonunun sonuçları grafiksel analiz yapılarak asenkron motor kritik davranışları açısından karşılaştırılmakta ve değerlendirilmektedir. Bütün değerlendirmeler denetimsiz durum, PID Denetim ve BMD ile Denetim için karşılaştırmalı ve çıkarımlı olarak verilmiştir. Yukarıda açıklananlar doğrultusunda bulanık mantık yönteminin asenkron motor hız kontrolünde PID Denetim'e göre başarıyla uygulandığı ve yeni parametrelerin eklenmesiyle ideale yakın bir kontrol gerçeklenebileceği sonucuna varılmaktadır. Ekim, 2003 Recep ARINÇ In this study, the fuzzy logic speed control of three phase asynchronous motors were done in the computer environment. Today the asynchronous motors speed control are done by changing the frequency (voltage/frequency is constant). This method effects steady state timing of asynchronous motor so the asynchronous motor doesn't behave like the D.A. motor. Because of some limits of the structure of the asynchronous motor, the control methods which are carried out don't give as an ideal result. Therefore, the fuzzy logic method which is a flexible control method is used. Thus, BMD is designed and it is applied for the asynchronous mathematical motor model. In this study consists of seven parts: In the first part; the limits of the asynchronous motor speed control is explained and the critical features and advanteges of the fuzzy logic method which is used for decreasing the limits of the asynchronous motor speed control are explained. In the second part; the conventional logic and the fuzzy logic methods are studied and the membership functions and fuzzy process are explained. In the third part; the design phases of the fuzzy logic controller and the parameters which effect these phases are explained. In the fourt part; the structure, the charecteristics, the mathematical model of asynchronous motor and the parameters which consist of that model are explained. In the fifth part; the mathematical model of asynchronous motor is done by accepting some constant parameters. In the sixth part; under the load, the speed control of asynchronous motor is done. Simulation consists of the uncontrolled situation, PID control and the BMD control. Related to the simulation blocks, the inference editors and fuzzy rule base are given in the related parts. Also, in this part, it is given information about the MATLAB-Simulink program which provides the numerical analysis. In the seventh part; the speed control Simulation results are analysed as a graphical data and this data compares and evaluate with the critical behaviours. All these evaluations are used for the uncontrolled situation, PID control and BMD control. In the light of the all explanations above, in the asynchronous motor speed control, the fuzzy logic method is more succesful than PID control and if you and new parameters to the control methods, you can reach an ideal result. Ekim, 2003 Recep ARINÇ