Kontrol ve Otomasyon

Kontrol sistemi, bir sistemin belirli bir davranışı gerçekleştirmesini veya istenen bir değeri takip etmesini sağlayan yapıdır. Kontrol sistemlerinde giriş, sistem, çıkış ve kontrol sinyali gibi temel büyüklükler bulunur. Açık çevrim sistemlerde çıkışın kontrol amacıyla geri beslenmesi söz konusu değildir. Kapalı…

Örnek soru: G(s)=40/(s+4) ileri yol transfer fonksiyonlu ve H=0,5 geri besleme katsayılı negatif geri...

1. Kontrol Sistemlerinin Temel Kavramları
2. Açık Çevrim ve Kapalı Çevrim Sistemler
3. Geri Besleme ve Hata Kavramı
4. Kontrol Sistemlerinde Kararlılık

Kontrol sistemi tasarımında fiziksel sistemin matematiksel modelinin oluşturulması önemli bir aşamadır. Elektrik, mekanik, termal veya hidrolik sistemler diferansiyel denklemler kullanılarak modellenebilir. Model, sistem girişleri ile çıkışları arasındaki matematiksel ilişkiyi tanımlar. Elektrik devrelerinde Kirchhoff kanunları, mekanik sistemlerde Newton kanunları model oluşturmak…

Örnek soru: Şekildeki seri RLC devresinde R=10 Ω, L=0,5 H ve C=20 μF'tır. Kapasitör uçlarındaki gerili...

1. Fiziksel Sistemlerin Matematiksel Modellenmesi
2. Diferansiyel Denklemler ve Sistem Dinamiği
3. Laplace Dönüşümü
4. Transfer Fonksiyonu

Birinci dereceden sistemler, dinamik davranışı tek bir temel zaman sabitiyle karakterize edilen sistemlerdir. Standart bir birinci dereceden sistem için transfer fonksiyonu çoğunlukla G(s)=K/(τ s+1) biçiminde ifade edilir. Burada K sistem kazancını, τ ise zaman sabitini temsil eder. Basamak girişine verilen…

Örnek soru: Kapalı çevrim transfer fonksiyonu G(s)=64/(s²+6s+64) olan ikinci dereceden bir sistemin sö...

1. Birinci Dereceden Sistemler
2. İkinci Dereceden Sistemler ve Sönüm
3. Basamak, Rampa ve Darbe Girişleri
4. Geçici Rejim ve Kalıcı Rejim

Oransal kontrolörde kontrol sinyali hata sinyaliyle orantılıdır. Temel kontrol yasası u(t)=K_p e(t) şeklinde ifade edilir. Oransal kazanç K_p artırıldığında sistemin hataya verdiği tepki genellikle güçlenir. Ancak yalnızca oransal kontrol kullanıldığında bazı sistemlerde kalıcı durum hatası devam edebilir. Çok yüksek kazanç…

Örnek soru: Şekildeki paralel PID kontrolörde Kp=2, Ti=4 s ve Td=1 s'dir. İntegral kazancı Ki kaçtır?

1. Oransal (P) Kontrol
2. İntegral (I) Kontrol
3. Türev (D) Kontrol
4. PID Kontrolör

Frekans cevabı, bir kontrol sisteminin sinüzoidal girişlere farklı frekanslarda nasıl tepki verdiğini inceleyen yaklaşımdır. Sistem her frekansta farklı genlik ve faz değişimi gösterebilir. Frekans cevabı özellikle dinamik sistemlerin kararlılık ve performans özelliklerinin incelenmesinde kullanılır. Bode diyagramı ve Nyquist diyagramı bu…

Örnek soru: G(s)=10/(s+1) transfer fonksiyonunun ω=1 rad/s'deki büyüklüğü desibel (dB) cinsinden kaçtı...

1. Frekans Cevabının Temelleri
2. Bode Diyagramları
3. Kazanç ve Faz Marjları
4. Nyquist Kriterinin Temelleri

Durum uzayı yaklaşımı, dinamik sistemlerin giriş, çıkış ve iç durumlarını birlikte ifade etmek için kullanılır. Durum değişkenleri, sistemin gelecekteki davranışını belirlemek için gerekli en küçük bilgi kümesini temsil eder. Sürekli zamanlı doğrusal sistemler çoğunlukla ẋ=Ax+Bu ve y=Cx+Du biçiminde ifade edilir.…

Örnek soru: Şekildeki durum uzayı modelinde A=[[0,1],[−3,−4]], B=[0;1], C=[1 0] ve D=0'dır. Sistemin k...

1. Durum Değişkenleri ve Durum Uzayı
2. Durum Uzayı Matrisleri
3. Kontrol Edilebilirlik (Controllability)
4. Gözlenebilirlik (Observability)

Durum geri beslemede kontrol sinyali, sistemin durum değişkenlerinin geri beslenmesiyle oluşturulur. Yaygın bir ifade u=-Kx biçimindedir. Burada K durum geri besleme kazançlarını içeren matrisi temsil eder. Uygun geri besleme kazançları seçilerek kapalı çevrim kutupları istenen bölgelere taşınabilir. Böylece sistemin dinamik…

Örnek soru: Şekildeki durum geri beslemeli yapıda A=[[0,1],[−2,−3]], B=[0;1] ve K=[k1 k2] kullanılmakt...

1. Durum Geri Besleme
2. Kutupların Yerleştirilmesi
3. Durum Gözlemcileri
4. Gözlemci Tabanlı Kontrol

Sürekli zamanlı sistemlerde sinyaller zamanın her anında tanımlıdır. Ayrık zamanlı sistemlerde ise sinyaller belirli örnekleme anlarında değerlendirilir. Dijital kontrol sistemleri mikroişlemci, mikrodenetleyici, PLC veya bilgisayar gibi sayısal donanımlarla uygulanabilir. Analog fiziksel büyüklükler ADC kullanılarak sayısal verilere dönüştürülebilir. Kontrol hesapları sayısal…

Örnek soru: Nyquist kriterine göre en yüksek frekansı 1,2 kHz olan bir sinyalin alias oluşmadan örnekl...

1. Sürekli ve Ayrık Zamanlı Sistemler
2. Örnekleme ve Nyquist Kriteri
3. Z-Dönüşümü ve Dijital Kontrol
4. Dijital PID ve Hesaplama Problemleri

Endüstriyel otomasyon, üretim süreçlerinin insan müdahalesi azaltılarak veya sistematik kontrol altında yürütülmesini sağlar. Sensörler fiziksel büyüklükleri algılar, kontrol birimleri bu bilgileri işler ve aktüatörler fiziksel eylemi gerçekleştirir. PLC, endüstriyel ortamlarda makine ve proses kontrolü için yaygın olarak kullanılan programlanabilir kontrol…

Örnek soru: Bir basınç vericisi 4–20 mA çıkış vermektedir ve aralık 0–100 bar'dır. Ölçülen akım 12 mA...

1. Otomasyon Sistemlerinin Temelleri
2. PLC Donanımı ve Giriş-Çıkış Birimleri
3. PLC Programlama ve Ladder Mantığı
4. HMI, SCADA ve Endüstriyel Haberleşme

Sensörler fiziksel büyüklükleri elektriksel veya işlenebilir sinyallere dönüştüren elemanlardır. Sıcaklık, basınç, seviye, konum, hız ve ışık gibi büyüklükler farklı sensörlerle ölçülebilir. Sensör seçiminde ölçüm aralığı, doğruluk, hassasiyet, çözünürlük, tepki süresi ve çevresel dayanım gibi özellikler dikkate alınır. Sensörün çıkış sinyali…

Örnek soru: İkinci dereceden bir sistemde sönüm oranı ζ = 0,5’tir. Maksimum aşım yüzdesi Mp = exp(−πζ/...

1. Sensörlerin Temel Özellikleri
2. Aktüatörler ve Kontrol Elemanları
3. Motor Hız ve Konum Kontrolü
4. Kontrol Sistemlerinde Genel Tasarım ve Uygulama