ARMATÜR KONTROLLÜ BİR DC MOTORUNUN ACSL SİMİLASYONU

ARMATÜR KONTROLLÜ BİR DC MOTORUNUN ACSL SIMULASY ONU

Mustafa POY RAZ*

1. GİRİŞ

Doğru akım motorlarının sanayide ve özellikle kontrol mühendisliğinde uygulama alanları oldukça yaygındır. Teknolojiye bağlı olarak DC motorlarda ve bu motorların birlikte kullanıldığı diğer sistemlerle beraber geçici ve sürekli rejim davranışlarının incelenişi önemlidir. Buda genellikle sistemin diferansiyel denkleminin elde edilme si ve bu denklemin bilgisayara çözdürülmesi şeklindedir. Tek başına bir DC motoru bu şekilde incelemek avantajlı olabilir. Ancak motora başka sistemlerin de (Kontrolör gibi) eklenmesi durumunda sistemin durum değişmesi uzun işlemler sonucunda ortaya çıkar. Bununla birlikte bütün ara değişkenleri de doğrudan inceleyemeyiz. Bu nedenle karmaşık yapılı sistemlerin dinamik dav ranışlarını inceleyebilmek için yazılımı uzun ve yorucu programlar yerine, yazılımı kısa ve kolay olan simmulas yon dilleri dizayncılar açısından tercih edilir. Bu dillerin başhcaları; CSMP, CSMP III, DSL, CAMP, ACSL gibi dil lerdir (1,2).

2. ACSL SİMÜLASY ONU (1)

Advenced Continuous Simulation Language (ACSL) din amik sistemlerin simülasyonu için geliştirilmiş bir dildir. Zamana bağlı lineer ve lineer olmayan diferansiyel denk lemlerin çözümü veya transfer fonksiyonları için uygun bir dildir. Tipik uygulama alanları; kontrol sistemi ta sarımı, kimyasal işlem tanımları, güdümlü mermi, aircraft simülasyonu veya sıvı akışı ve ısı transferi analizleridir. Program hazırlanması blok diyagramı bağlantılarından alışılmış Fortran deyimlerinden veya her ikisinin karışı mından olabilir(1).

Blok diyagramı veya işaret akış diyagramından ACSL simülasyonu programı yapabilmek için, blok diyagramın daki bloklar içerisindeki transfer fonksiyonlarını çarpan lara ayırarak en az ikinci dereceye indirgeyerek yazıl ması gerekir. İkinci ve daha aşağı dereceden sistemlere karşı düşen bazı önemli deyimler Tablo 2 1. de görül mektedir(1). Bu deyimleri ve blok diyagramı bağlantıla rını da gözönüne alarak program yazılır.

Tabta 2.1. Bazı ACSL deyimleri

Deyim

Fonksiyon

3. ARMATÖR KONTROLLÜ DC MOTORUNUN EŞDEĞER DEVRESİ ve BLOK DİY AGRAMI

Armatür kontrolü DC motorunun eşdeğer devresi şek.3.1 deki gibidir(3,4).

Şek.3.1. Armatür kontrollü DC motorunun eşdeğer devresi

Burada lf= sb. alınarak elektrik ve mekanik devrelere ilişkin ilgili bağıntılar s domeninde yazılıp.fonksiyonel büy.üklükler bu denklemlerden çekilerek sistemin blok diyagramı modeli şek.3.2 deki gibi bulunur(3).

Şek.3.2 Armatürkontrollü DC motorunun blok diyagramı

Armatür devresindeki La endüktansını ihmal ederek blok diyagramındaki DC motorunun ACSL simülasyonu programı, Ra=1 ohm, Ka=0,350 Nm/A, B= 0,30 kg m, J=1,50 kğm2, «,,=0,35 Nm/A, Ea=40 volt için aşağıdaki gibi olup, program çıktıları ekteki gibidir. PROGRAM THE SİMULATİON OF DC MOTOR

DEFİNE ALL THE PRESET VARIABLES"

CONSTANT CONSTANT CONSTANT CONSTANT

Ka 0,350 Ra»1 WZ 0 CINIT 0.5

,Kb 0,350 ,J 1,50 .TF 9.9

,B=0.30 ,Qz=0 ,Ea=40

..THE SİMULATİON OF DC MOTOR EOUATION"

E

Ea Xp

la

E*Kb ka

Xp

= W*Kb

F

= Ka*la

W

1/B*REALPL (B/J, F ,Wz)

Q

INTEG (W, Qz)

REALPLY (P , X, Ic) LEADLAG (P , q. X, Ic)

1 ; Y (0) = Ic

x Ps+1

Pl*1

; YO Ic. *

x qs+1

CMPXPL (P, q. x. ic,. Ic. ) y

î]

x

P s ^s+1

r{O) = \c, ; Y (0) =

* E. 0 . , MOh Fak., Elk. Elektronik Müh. BölümO öğretim Üyesi, Elazığ

DEFİNE STOPPING CONDITION"

TERMT(T.GE.TF)

END$" OF PROGRAM"

//G.SYSIN DD*

SPARE

SETTFTLE "THE SİMULATİON DC MOTOR PROBLEM"

S TCVVPRIN 72 ,DIS=9 $" FORCE 3 COLUMN OUTPUT WIDTH"

OUTPUTT,Q,W,la, "NCIOUT 5 $"DEFINE LISTTO BE" PREPAR T,Q,W,la $"PRINTED DURING RUN" START $"DEF!NE LIST TO BE SAVED FOR LATER USE" PLOT Q,W $"PLOT AS FUNCTKDN OF TIME" PLOT la,Q $"PLOT AS FUNCTION OF TIME"

SPARE STOP STOP

!?ıSMÎİ I ? ı ! 1 ! I I I M I ! 1IMKÎ K a i l i ! « ! ı ! M ! H!«Mj! İ M ' . ; KaSU: İ .

4. SONUÇLAR VE TARTIŞMA

Program, blok diyagramında verilen s domenindeki fonk siyonlar esas alınarak yazılmış ve çıktılar t domeninde elde edilmiştir. Ayrıca la(t) ile Q(t) ve W(t) ile Q(t) za manın fonksiyonu olarak aynı zaman ekseninde çizdi rilmiştir. Böylece değişkenlerin biribirlerine göre geçici rejim cevapları açıkça gösterilmiştir. Ayrıca kısa bir prog ramla hem çözüm yaptırmak hem de grafik çizdirtmek suretiyle büyük bir kolaylık sağlanmış olur.

Burada hernekadar alçak dereceli bir sisteme ilişkin mo tor örneği üzerinde durulmuş isede, yüksek dereceli sis temlerde bu programın avantajı daha bariz görülür. Böylece tasarımcı zamanının büyük bölümünü program lamaya ayırmaktan kurtulmuş olur.

h'.V w.mm

.ıtııoooo

1774000 .106i0000 '. 1«1ÎOOOT Z.IOtOOOO 1.4i)4D000 ».1140000 i. ir* 00W

.7020000 I.100000P

7.1190000 1.0110000 I.TÎIOOOO

JÎ.OıTOO

! umm ! •

!

u:\mm

;.f!?»8888

O*.640000 16.400000 11.600000 10.6V0000 U. 11*0000 t1.100000 Jî.420000 1*.100000 67.?10000 T4.710000 •I.100OOO 8».»10000 ıM.MOOM) i.vaoooo

on DO 000000 410000 41M00 140000 1*101 100

TÎOI

JOOOO 1*60000 ITOOOO 1070000

0000 U10000 ; m oooo

•4.1760000 .0110000 .41110000

7.1110000 160000 IJOOOO 140000 ttoooo ,010000 110010 1*10000 110000 110000

: \:

'Si,

Mii'irnaj'

iLi i ;

i İ; : :

: "I ; : :

: 1, i

Hu m•m ıiı nm ıiıin ıiı•m tu•m ıt.tra ıiı

i|

;

:N

•'

.ı"

"i ;

::

•;

'i

I t

,î

ı. :

\! I

|ı;; | i Ot ,

1 i.

KAY NAKLAR

1. Anon. .Advanced Continuous Simulation Language, User Gude/Reference Manual .Michel and Gauther As soc. ,lnc, 112, (1981)

2. Eden.M.S., "The Use of CSMP Digital Simulation Lan guage in Manual Flight Control Analysis. "Proceedings 1970 Summer Computer Simulation Conference, June 10 12,1970

3. Kuo C. Benjamin , Automatic Control Systems, Pren tice HalI, Inc. USA, 1982.

4. M.Fogiel,Problem Solver in Automatic Control Sys tem/Robotics, New York,N.Y. 10018.