Deneyden sonra bir hafta içerisinde raporunuzu teslim ediniz.
Geç teslim edilen raporlar değerlendirmeye alınmaz.
DENEY 1B: AÇ-KAPA KONTROL
1.
DENEY MALZEMELERİ
• Delikli panel
• Osiloskop
• Güç kaynağı
• uA741 işlemsel kuvvetlendirici
• 1kΩ direnç
• 1μF kapasitör
• Dizüstü bilgisayar, Pspice ve Matlab/Simulink
2.
KAVRAM
Aç-kapa (on-off) tipinde kontrolörün simülasyonu ve birinci dereceden bir sistem
üzerinde uygulanması
3.
YÖNTEM
3.1
Şekil 1’a da gösterilen transfer fonksiyonu Şekil 1’b deki RC devresi ile
gerçeklenebilir. u(t) giriş gerilimini, y(t) ise çıkış gerilimini göstermektedir.
+
U
1
RCs + 1
Y
+
R
+
u
C
−
(a)
y
−
(b)
Şekil 1: RC Devresi (a) Transfer fonksiyonu gösterilimi (b) Elektronik devre
gerçeklemesi
4
Şekil 1(b) deki devrenin dinamik devre denklemini oluşturunuz ve transfer
fonksiyonunun doğruluğunu teyid ediniz.
3.2
Şekil 2’deki sistemi inceleyiniz. Sistemde r(t) referans sinyalini, y(t)
sistemin çıkışını (kapasitörün gerilimi), ve u(t) ise RC devresini uyaran giriş
gerilimini (kontrol sinyalini) göstermektedir.
Aç-kapa
Kontrolör
F(s)
R(s)
U(s)
1
RCs + 1
Y(s)
Şekil 2: Sistem blok diyagramı
⎧ Vcc
⎩− Vcc
Sistemdeki aç-kapa kontrolörün işlevi şöyledir: u (t ) = ⎨
r (t ) − y (t ) > 0
r (t ) − y (t ) < 0
4.
YAPILACAKLAR
4.1
Vcc = 12 Volttur ve uA741 işlemsel kuvvetlendiricisi ±12V gerilimleriyle
beslenecektir. Aç-kapa kontrol devresini tasarlayınız ve Pspice ortamında
hazırlayınız, R = 1 kΩ, C = 1 μF elemanlarını kullanarak 40 milisaniyelik
zaman analizini 1e–5 saniye adım aralığı (Maximum step size) ile aşağıdaki
koşullar için yapınız:
a) r(t) = 5V
b) r(t) = 5sign(sin(2πt/0.01)) V. Bu sinyali önce kağıt üzerinde görünüz
daha sonra Pspice ortamında nasıl gerçekleştireceğinizi düşününüz.
⎧ Vcc
⎩− Vcc
c) u (t ) = ⎨
r (t ) − y (t ) > 0
ifadesinde r(t) ≈ y(t) olduğu durumda u(t) nin
r (t ) − y (t ) < 0
değerini gözlemleyiniz ve bu sonucu yorumlayınız.
5
4.2
Kontrol sistemini Matlab/Simulink ortamında hazırlayınız. 40 milisaniyelik
zaman analizini aşağıdaki koşullar için yapınız:
a) r(t)=5V
b) r(t)=5sign(sin(2πt/0.01)) V Bu sinyali önce kağıt üzerinde görünüz daha
sonra Pspice ortamında nasıl gerçekleştireceğinizi düşününüz.
Bu aşama için nümerik çözücü (Menüde Simulation altında Configuration
Parameters ) parametreleri aşağıda gösterilmiştir.
4.3
İlk iki aşamada elde edilen sonuçları yorumlayınız, fark varsa gerçekçi bir
işlemsel kuvvetlendirici modelinde model çıkışına H ( s ) =
10000
s + 10000
ile
verilen transfer fonksiyonunu ekleyerek işlemsel kuvvetlendirici modelini
güncelleyiniz ve simülasyonu tekrarlayınız. Bu terimin gerçekçi işlemsel
kuvvetlendirici modeliyle ilişkisini raporunuzda açıklayınız.
6
4.4
Aç-kapa kontrol devresini delikli panel üzerinde kurunuz, devreyi aşağıdaki
referans girişleri için deneyiniz ve her durum için r(t), y(t) ve u(t)
sinyallerini ölçekli olarak çiziniz.
a) r(t) = 5V
b) r(t) = 5sign(sin(2πt/0.01)) V
c) r(t) = 5sin(2π50t) V
d) r(t) = 5sin(2π500t) V
e) r(t) = 5sin(2π5000t) V
f) r(t) = 5sin(2π50000t) V
Deneysel bulgularınızı simülasyon sonuçlarıyla karşılaştırınız. Raporunuzda
artan frekansın etkisini ve sonuçlarınızı yorumlayınız.
Uyarılar
1) Raporunuz için formal rapor kapağını kullanınız.
2) Her öğrenci kendi raporunu verecektir
3) Raporunuz mutlaka A4 kağıdına hazırlanmalıdır. Defter yaprağına
hazırlanmış raporlar dikkate alınmaz.
4) Bu maddeler tüm deneyler için uygulanmalıdır
7
Download

DENEY 1B: AÇ-KAPA KONTROL