İTÜ trıga mark-II reaktörünün bulanık (Fuzzy) kontrol yöntemiyle kontrolü

ÖZETBu tez çalışmasında, İTÜ TRIGA MARK-II Araştırma ve Eğitim Reaktörü için kural tabanlı bulanık kontrolör ve P kontrolör tasarlanmıştır. Bu tasarımda dış çevrim olarak bulanık kontrolör, iç çevrim olarak ta P kontrolör kullanılmıştır.Kontrolör tasarımında, reaktörün peryod, güç, çubuk konumu, sıcaklık değişkenleri, başlangıç gücü ve istenen güç bulanık kontrolörün giriş değişkenleri olarak seçilmiştir. Kural tabanı, Güç-Peryot, Güç-Kontrol çubuğu, Güç-Sıcaklık, Güç-başlangıç gücü-peryod, Güç-istenen güç-peryod değişken grupları ile ilgili 60 adet kural kullanılarak oluşturulmuştur. Değişkenler, üçüncü dereceden lineer üyelik fonksiyonları kullanılarak bulanıklaştırılmışlardır. Güç için yedi, peryod için altı, çubuk konumu için dört, sıcaklık için bir, başlangıç gücü için on beş ve istenen güç için on beş adet üyelik fonksiyonu kullanılmıştır.Yapılan bu çalışmada, motor ve motor sürücü devresinin matematiksel modeli çıkartılarak bulanık kontrol sisteme ithal edilmiştir. Reaktörde kullanılan servo motor sistemine ilişkin çözüm, literatürde klasik anlamda varolan çözüm tekniği ile elde edilememektedir. Çünkü pratikte referans sargısı ile kontrol sargısı arasındaki 90*'lik elektriksel açı olduğu varsayılmaktadır. Oysa reaktördeki sistemde bu açı 90* dan farklı olmaktadır. Bu nedenle literatürde verilen çözüm teknikleri kullanılamamaktadır. Reaktörde kullanılan servo motor ve motor sürücü devresine ilişkin matematiksel model çıkartılarak yeni bir çözüm tekniği önerilmiştir. Motor devresinin simülasyona eklenmesi ile, simülasyon sonuçları ile deneysel sonuçlar arasında var olan kayma önemli oranda azaltılmıştır.Çubuk konumu, yeni bir yaklaşımla kayan üyelik fonksiyonları kullanılarak bulanıklaştırılmıştır. Başlangıç gücü ve istenen güç bulanıklaştırılmıştır. Daha önceki çalışmalarda güç değerlerine ait bulanıklaştırma işlemi yapılmamıştır. Başlangıç gücüne ve istenen güce ait 30 adet kural bulanık kontrol kural tabanına ilave edilmiştir.Motor ve motor sürücü devresindeki iç çevrime P kontrolör ilave edilerek servo motorun ölü bandı daha da azaltılmıştır. Böylece motorun kontrol işaretlerine cevabı daha da duyarlı hale getirilmiştir.Önerilen bu kontrolörler değişik çalışma koşulları altındaki davranışları, YAVCAN simülasyon kodu kullanılarak simüle edilmiştir. Simülasyon çalışmalarında kontrolör davranışları, değişik başlangıç güçlerinde, istenen güçlerde ve sisteme bozucu reaktivite edilmesi durumlarında incelenmiştir. Yapılan simülasyon çalışmalarında, bulanık kontrolörün sistemdeki bu değişen koşullar altında gücü, çok az aşımla istenen seviyeye getirebildiği ve salınımların olmadığı görülmüştür.SUMMARYIn this study, a rule based fuzzy logic controller and P controller is designed for YTÜ Triga Mark-II research and educational purpose reactor. In this design, fuzzy logic has been used for external loop. Also P controller has been used for internal loop.In the controller design, period, power, rod state and fuel temperature, the real power and the demanded power of the reactor are chosen as input variables of fuzzy logic controller. The rule based is constructed using 60 rules related with power%-period, power%-control rod, power%- fuel temperature, proposed power-period and rod state-period.The variables are fuzzified using third order linear membership functions. Seven membership functions for power, six membership functions for period, four membership functions for rod state and one membership functions for fuel temperature are used. The mathematical model of the motor and motor driver device is added to the fuzzy controller of the system. The solution of the controller for servo-motor system can not be obtained with the classical solution techniques. Because in practice the it is assumed that there is 90* electrical angle between reference winding and control winding. However, the angle of the reactor system is different from 90*. So the solution techniques given in the literature cannot be used. A new solution technique is proposed by constructing the mathematical model of the servo motor and motor driven device. By adding the motor driven device to simulation, the error between the simulation results and experimental result is reduced.Rod state is fuzzified by a new approach using sliding membership functions.Beginning power and the demanded power is fuzzified. The fuzzification of the power variable hasn't been done in the previous work. 30 rules about the beginning power and the demanded power are added to the rule base.The dead band of the servo motor is reduced by adding P controller to the inner loop in the motor driven device and motor. By this way the answer of the motor to the control signals becomes more sensitive.Control actions of the controller under various working conditions are simulated using YAVCAN simulation code. The controller behaviours are studied for variables initial power, proposed power, different sapling time and case of bad effect to system reactivity. In simulation studies fuzzy logic controller under these variable conditions provided the level which is wanted with little overshoot and also there is no oscillation