Feedback Linearization Based Flow Rate Control for Centrifugal Pump in Coupled-Tank Water Meter Testing System

Authors : Bahadır YEŞİL, Savaş ŞAHİN

Pages : 28-35

Doi:10.31590/ejosat.1128945

View : 17 | Download : 12

Publication Date : 2022-07-15

Article Type : Research Paper

Abstract :Daimi mıknatıslı doğru akım (PMDC) motorlu santrifüj pompası, geri besleme doğrusallaştırmalı birleştirilmiş tanklı su sayacı test sisteminde su besleme ünitesi olarak kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Pompa tarafından üretilen akış hızı, bu tek girişli tek çıkışlı (SISO) sisteme giriş-çıkış geri besleme doğrusallaştırmasını uygulamak için gerekli giriş değişkenine karşılık gelmektedir. Pompa motoru, darbe genişlik modülasyonu (PWM) stratejisini çeşitli frekanslarda ve pwm yöntemlerinde uygulayan Arm Cortex M7 tabanlı bir mikro denetleyici tarafından yönetilmektedir. İstenilen görev döngüsü değerlerinde kararlı bir akış hızı sağlamak için en uygun pwm frekansı ve sürüş yönteminin belirlenmesi amaçlanmaktadır. Pompa motorunu sürmek için hem hızlı hem de yavaş düşme modlarında bir H-Bridge sürücü entegre devresi (L298N) kullanılmıştır. Debi ölçümleri, her mod için 100 Hz ile 20 kHz arasındaki 4 frekans değerinde gerçekleştirilmiştir. Düşük pwm frekansında (100 Hz) hızlı düşme modu, kararlı durumdaki su akış hızında daha fazla sapmalara neden olmaktadır. Yavaş düşme modunda ise, motor akımının daha yavaş azalmasına rağmen motor dönüş hızında frenleme etkisi ile daha hızlı bir azalma sağlamakta, bu da pompanın akış hızı stabilitesini iyileştirmekte ve arzu edilen pwm görev döngüsü değerlerinde sapmaları istenildiği şekilde en aza indirmektedir. Buna karşın, pwm anahtarlama frekansı arttırıldıkça, enerji kayıpları da arttığı için sürücünün kontrol edilebildiği gerilim aralığı azalmaktadır. Sonuç olarak 1 kHz Pwm frekansı, yavaş düşmeli sürüş moduyla birleştirildiğinde, doğrusal regresyon başarısı ve geniş kontrol edilebilme aralığı açısından en iyi performans elde edilmiştir.
Keywords : PMDC Santrifüj Pompa, Akış Düzenleme, Pwm Motor Kontrolü, Su Sayacı Test Sistemi