KÜÇÜK ÖLÇEKLİ, TEK EKLEMLİ MANYETİK SARKAÇ MEKANİZMASININ BİLGİSAYAR DESTEKLİ BENZETİMİ VE PID KONTROLÜ

Authors : Hüseyin Yıldız

Pages : 75-87

Doi:10.21923/jesd.1318257

View : 89 | Download : 93

Publication Date : 2024-03-25

Article Type : Research Paper

Abstract :Sağlık ve biyomedikal cihaz teknolojileri günümüzün en önemli konuları arasında yer almaktadır. Son yıllarda teknolojide yaşanan gelişmeler ile birlikte, mikro ve makro ölçekli robotik sistemlerinin ilaç dozajlama, hücre ve DNA dizilimi oluşturma, görüntüleme ve bölgesel müdahale sistemi olarak geliştirilmesi üzerine çalışmalar ön plana çıkmaktadır. Çalışmada küçük ölçekli sistemlerde nesne taşıma, konum manipülasyonu vb. işlemlerde kullanılmak üzere doğrudan manyetik alan ile kontrol edilebilen tek serbestlik dereceli bir robot kol mekanizması(sarkaç) önerilmiştir. Sistemi yöneten elektrik ve mekanik denklem sistemi çıkartılmış, PID kontrolcü tasarımı yapılmıştır. Manyetik kuvvetlerin doğrusal olmayan davranışı nedeni ile Ziegler-Nichols metodları ile kontrolcü parametrelerinin belirlenemediği görülmüştür. PID kontrolcü parametreleri iteratif metodlar kullanılarak optimize edilerek elde edilmiştir. İterasyon algoritması 7 iterasyon sonucunda -0.1788 Aşma, 0.1634 Yerleşme ve 0.0298 mutlak hata ortalaması ile en iyi sonuşlara ulaşmıştır. Ulaşılan PID parametreleri ise kp=5.353, kd=0.2157 ve ki=21.5987’dir. Farklı dalga formlarında (basamak, üşgen ve sinüzoidal) kontrolcü davranışı incelenmiştir. Sistemde oluşan hatalar, kontrolcü gerilim çıkışı ve devrede oluşan akımlar görselleştirilerek detaylandırılmıştır. Çalışmada, 20A akım ile önerilen sarkaç modelinde pozisyon kontrolünün yapılabileceği gösterilmiştir.
Keywords : Mikro robot, PID kontrol, Manyetik kontrol, Manyetik alan, Optimizasyon