LQR ve PID Kontrol Modelleri Temelinde DC Motorun Hız Kontrolü

Kontrolcü yapılar bir sistemin davranışlarını doğrudan veya dolaylı bir şekilde yöneten yapılardır. Sistemin kontrol mekanizması o sistemin yaptığı işin verimliliğini artırabilecek potansiyelde bir kontrol metodu seçerek sağlanır. Günümüz teknolojisine bakıldığında kontrol teorisi adı altında gerçekleştirilen bilimsel çalışmaların sonucunda literatüre geçmiş ve endüstriyel pek çok alanda uygulanabilen kontrol yöntemleri mevcuttur. Doğrusal veya doğrusal olmayan bir mantıkta işleyen sistemlerin yönetim yapıları da bu çalışma mantığına uyumlu seçilmektedir. Uyumlama veya kontrol problemi olarak da isimlendirilen yönetim tasarlama sürecinde sistemin matematiksel modeli bulunmaktadır. Sonrasında bulunan bu model ile kontrol hesaplamaları sağlanmaktadır. Örneğin optimal bir kontrolün sağlanmasında oluşturulan maliyet fonksiyonu yani optimum çalışma temelli matematiksel modellemenin içerdiği katsayılar kontrol edeceği sistemin hızını ve kullanacağı enerjiyi belirleyebilmektedir. Bu yöntemlerin bazıları hareketli sistemlerde kullanılarak dinamikliğin değişken ortam şartlarına göre uyumlu olmasını sağlamaktadır. Özellikle elektrik motorlarının kullanıldığı sistemlerde hassas hız ve yön kontrolleri için hızlı tepki verebilen kontrol yöntemleri dahil edilmektedir. Bu uygulamada ise MATLAB Simulink ortamında DC motorun 2 farklı kontrol yöntemi ile hız kontrolü gerçekleştirilerek performans analizleri incelenmiştir. Öncelikle PID (Proportional - Integral - Derivative) kontrol kullanılarak hız bilgisi giriş sinyali olarak sisteme uygulanmıştır. En uygun kontrol katsayılarını bulmak adına farklı kontrol katsayıları ile test işlemleri gerçekleştirilmiştir. Daha sonrasında mevcut tasarıma LQR (Linear Quadratic Regulator) kontrol mekanizması dahil edilerek tıpkı PID uygulamasında olduğu gibi katsayı belirleme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Katsayı optimizasyonu işlemlerinden sonra 2 farklı kontrol yönteminin uygulandığı sistemin giriş sinyaline bağlı olarak ürettiği çıkış sinyalleri grafiksel olarak analiz edilmiş ve karşılaştırma materyali olarak kullanılmıştır.