Experimental and theorical research of control algorithms used in magnetic levitation systems

Yüksek Lisans TeziBu çalışmada, teorik olarak matematiksel modeli çıkarılan sürekli mıknatıslı alüminyum kutunun manyetik askı sistemi için Matlab ortamında simülasyonu yapılarak kontrol elemanları ve kontrol algoritmalarında kullanılacak olan parametreleri bulunmuştur. Bulunan bu parametrelerin mikrodenetleyicili askı sisteminde deneysel olarak incelenmesi sağlanmıştır. Hava da serbest halde bırakılan sürekli mıknatıslı alüminyum kutunun, yerçekimi etkisi nedeniyle yere düşmesine karşı dengede tutulmasını sağlayacak olan elektromıknatısın üreteceği elektromanyetik kuvvetin kontrolü oldukça zordur. Çünkü manyetik askı sisteminin transfer fonksiyonu doğrusal olmayan bir denklemdir. Doğadaki bozucu etkiler sistemi kararsız kılar. Bu bozucu etkileri gidermek için sistemi dengelemek gerekir. Bu nedenle, sistem deki kararsızlığı ortadan kaldırmak için PD, PI ve PID kontrol elemanları tasarlanmıştır. Ancak PI kontrol elemanı ile çözüme ulaşılamamıştır. Buna rağmen, PD ve PID kontrol elemanları ile iyi sonuçlar alınmıştır. Ayrıca PID, PD kontrol elemanından daha da iyi olduğu gözlenmiştir. Üniversiteler de öğrencilere deneysel gözlem becerisi kazandırabilecek olan bu çalışmada; matematik ve fizik teorisi, bilgisayar teknolojisi, elektronik teknolojisi ve makine teknolojisi birlikte kullanılarak ?Manyetik askı sisteminde kullanılan kontrol algoritmalarının deneysel ve teorik araştırılması? amaçlanmış ve istenilen amaca ulaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: Manyetik askı sistemi, PD, PI, PID kontrol elemanıAbstractIn this study , permanent magnetic aluminium-box, of which mathematical model has been theorically developed has been simulated in Matlab environment for magnetic levitation system and its compensators and the parameters to be used by control algorithms has been found. It has been provided, that those parameters has been examined experimentally in the system of microcontrolled levitation system. It is quite hard to control the electromagnetic force produced by electromagnet, which ensure permanent magnetic aluminium-box that is set free in the air to be stabilized in spite of falling down due to geomagnetism. Because transfer function of magnetic levitation system is a nonlinear equation. Destructive effects in the nature make the system unstable. In order to eliminate those destructive effects, the system needs to be compensated. By this reason, PD, PI and PID compensators have been designed in order to remove the unstability within the system. However, good results have been achieved with PD and PID compensators. Also, it has been observed that PID is beter than PD. In this study, which can bring students in the universities in experimental observation ability ; ?experimental and theorical research of control algorithms used in magnetic levitation systems? has been intended by using maths, physical theory, computer technology, electrical technology and machinery technology and the intended aim has been achieved. Key Words : magnetic levitation system , PD, PI, PID compensato