Robot Bilimi

Robot Kontrol Sistemleri

Öğr. Gör. M. Ozan AKI

r1.1

Robot Kontrol Yapısı

Robotlar (Aynı zamanda insanlarda);

• Çevrelerini Algılarlar• Karar verirler (Amaçları, Görevleri v.s.)• Çevrelerine Tepki verirler

İnsan Kontrol Süreci

ALGILAMA KARAR TEPKİ

HEDEF,

MİSYON,

GÖREV

GÖZLER

DOKUNMA

KULAKLAR

KOKU

TAT

ELLER

AYAKLAR

MİMİKLER

KONUŞMA

SES

Robot Kontrol Süreci

ALGILAMA KARAR TEPKİ

HEDEF,

MİSYON,

GÖREV

SENSÖRLER

INFRARED

SONAR

TEMAS

MİKROFON

KAMERA

KOLLAR

İŞLEYİCİ

TEKERLEK

IŞIK

GÖRÜNTÜ

SES

Kontrol Nedir?

Anlam olarak, bir işin usulüne uygun yapılıp yapılmadığını doğrulamak, denetlemektir.Fakat çoğu zaman ayarlamak, kumanda etmek anlamında da kullanılır.

Kontrol Sistemi, bir niceliğin veya nicelikler kümesinin önceden belirlenmiş olan koşullara uygunluğunu denetlemek ve gerekiyorsa bu koşullara uygun hale gelmesini sağlayan bileşenler bütünü olarak düşünülebilir.

Kavramlar

Kontrol etmek istediğimiz sistemin olmasını istediğimiz ve kontrol sistemine girdi olarak verdiğimiz değere Set Değeri (SV) denir.

Kontrol edilen sistemden elde edilen giriş cinsinden ölçüm değerine Proses Değeri (PV) denir

Set değeri ile Proses değeri arasında meydana gelen farka Hata (Error) denir.

Kontrol Sistemleri

Bir makinenin kontrolünü sağlayan karar sistemleri şu şekilde sınıflandırılabilir;

• Açık Çevrim Kontrol Sistemleri• Kapalı Çevrim Kontrol Sistemleri

• On-Off Kontrol • P (Oransal) Kontrol• PI (Oransal + Integral) Kontrol• PID (Oransal + Integral + Derivative) Kontrol• Fuzzy Logic (Bulanık Mantık) Kontrol• Uzman Sistemler• Artificial Neural Network (Yapay Sinir Ağları)• Artificial Intelligence (Yapay Zeka) ile Kontrol

Açık Çevrim Kontrol Sistemleri

Arzu edilen çıkış durumunu sisteme girdi olarak ayarlarız ve kontrol sistemi çıkışı ayarladığımız şekilde verir / verdiğini varsayar. Ancak kontrol edilen sistemin gerçektende istediğimiz değere ulaştığı bilinmemektedir.

Açık Çevrim Kontrol Sistemleri

Bu tür sistemlere örnek olarak,

Müzik ses ayar düğmesi. Sesi ayarlarız ancak sesin her zaman istediğimiz düzeyde kalmasını sağlayamayız.

Musluğu her zaman sadece bir tur çevirip açsak bile, tesisataki suyun basıncına göre akan miktar faklı olabilir.

Açık çevrim kontrol sistemlerinde girdiyi (Set Değeri) veririz ve kontrol edilen sisteme bu değer uygulanır. Ancak hiç bir zaman kontrol edilen sistemin istediğimiz değerde olup olmadığını bilemeyiz.

Kapalı Çevrim Kontrol Sistemleri

Kapalı Çevrim Kontrol Sistemleri, giriş değerine uygulanan set değerini, proses değeri ile karşılaştırarak, kontrol edilen sistemin her an istenen değerde kalmasını sağlamaya çalışır.

Kapalı Çevrim Kontrol Sistemleri

Bunun için, kontrol edilen sistemden bir ölçüm alınarak, istenen değer ile karşılaştırılır;

Hata = Proses Değeri – Set DeğeriSistem Hatayı her zaman sıfır yapmaya çalışır. Kontrol edilen sistemden ölçülen değere aynı zamanda geri besleme (Feedback) denir.

On-Off Kontrol

En basit kapalı çevrim kontrol sistemidir.Proses değeri, set değerinden aşağıda olursa sisteme çıkış verilir, Proses değeri, Set değerine ulaştığında çıkış kapatılır.

On-Off Kontrol

Bu kontrol tipinde çalışan çoğu aktüatör, sık açıp kapanmaya uygun olmayıp ömürleri kısa sürede tükenir. Bunu önlemek için, On-Off Kontrol tipi sistemlere Histerisiz eklenmiştir.

Histerisiz, proses değeri, set değerine ulaştığında çıkışı kapatır ancak, proses değeri, set değerinin altına ancak hizterisiz değeri kadar düştüğünde tekrar devreye girer. Buda aktüatörün sık devreye girip çıkmasını önler.

On-Off Kontrol

On-Off kontrolde proses değeri hiç bir zaman set değerine sabit duramaz, set değeri altına ve üstüne doğru sürekli salınım yapar.

On-Off Kontrol tipi, çok kolay ve ucuz bir kontrol olup günlük hayatta, buzdolapları, ısıtıcılar, ütüler, termosifon, gibi cihazlarda bulunmaktadır.

P (Oransal) Kontrol

On-Off çalışmadaki büyük salınımları engellemek için set değerine yaklaştıkça çıkışı oransal olarak kısmaya dayanır.

P (Oransal) Kontrol

P tipi kontrolde, set değeri etrafında bir oransal bant tanımlanır. Bu oransal bant genellikle set değerinin yüzdesi cinsinden ifade edilir.

Proses değeri, oransal bant içerisine girdiğinde, set değerine yaklaştıkça çıkış azaltılarak gittikçe azalan aşımlarla set değerine yaklaşır.

Ancak bu kontrol tipinde hiç bir zaman proses değeri set değeri ile çakışmaz.

PI (Oransal+Integral) KontrolP tipi kontrolde, set değerine oturmayan proses değerini tam olarak set değerine ulaştırmak için, meydana gelen hataları kümülatif olarak çıkışa ekler.

PI (Oransal+Integral) Kontrol

PI tipi kontrolde, proses değeri sonunda tam olarak set değerine oturur ve hata sıfırlanır.

Ancak bu kontrol tipinin dezavantajı, ilk anda çok yüksek aşımlar yapması ve oturma zamanının uzun zaman almasıdır.

PID (Oransal+Integral+Türev) Kontrol

PID tipi kontrolde, proses değeri en kısa sürede en az aşımla set değerine oturur.

PID (Oransal+Integral+Türev) Kontrol

PID tipi kontrolde, proses değeri en kısa sürede en az aşımla set değerine oturur.

Ancak bunu sağlamak için, kontrol edilen sistemin doğal tepkilerine en uygun P, I ve D katsayılarının belirlenmesi gerekir.

Bunun için modelleme ya da deneysel sonuçlardan yararlanılır.

Robot Kontrol Yapısı