Gerçek zamanlı değişken yük üzerinde optimizasyon
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: OZAN YALÇIN
Danışman: Burcu Erkmen
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada gerçek zamanlı olarak değiştirilebilen yükler üzerinde güç tüketimini azaltmak için PID kontrol denetleyicisinin parametrelerinde optimizasyon gerçekleştirilmektedir. Parametrelerin seçiminde basit, hızlı ve güvenilir sonuçlar veren diferensiyel gelişim algoritması kullanılmıştır. Diferensiyel gelişim algoritması gömülü bir şekilde Alan Programlanabilir Kapı Dizileri (FPGA) kullanarak gerçeklenmiştir. FPGA'lar sahip oldukları paralel işlem yeteneği ile yüksek işlem gücü ve hız gerektiren uygulamalarda mikrodenetleyicilere göre daha başarılıdır. Optimizasyon algortimalarının getirdiği işlem yükü ve hesaplamaları hızlı bir şekilde yapabilme yeteneğinden dolayı eş zamanlı optimizasyon ve kontrol için oldukça uygundur. Gerçek zamanlı bir sistem olabilmesi için bilgisayar ile donanım arasında seri iletişim hattı kurulmuştur ve döngü içinde çalışmaları sağlanmıştır (Harware In The Loop). Diferensiyel gelişim algoritmasında kullanılan maliyet fonksiyonu FPGA yerine MATLAB'da gerçekleştirilerek optimizasyon işlemi yükten bağmsız hale getirilmiştir. Böylelikle bilgisayar ile donanımdan bağımsız olarak yükü değiştirmek, adaptif bir yapı oluşturmak mümkündür. Sisteme FPGA'nın dahil edilmesiyle MATLAB'da veya mikrodenetleyicilerde gerçeklenen diferensiyel gelişim algoritmalarına kıyasla daha hızlı bir yapı sağlanırken maliyet fonksiyonunun MATLAB'da gerçeklenmesiyle de sistemin kullanım alanı arttırılmıştır. Yük olarak sistemi denemek için empedans kaynaklı inverter seçilmiştir ve doğrulamalar bu sistem üzerinde gerçekleştirilmiştir. İnverter devresinde istenilen çıkış ile elde edilen çıkış sinyali arasındaki fark hata olarak kabul edilmiş ve minimuma indirgenmesi için PID kontrol denetleyici yapısı kullanılmıştır. Bu tez çalışmasında ilk kısımda farklı güç elektroniği devre tasarımlarında kullanılabilecek gerçek zamanlı optimizasyon tekniği önerilmiştir. Teorik analiz yapılmış ve sistemin uygunluğu ispat edilmiştir. Daha sonra sistemin donanım üzerinde gerçeklenmesi, karşılaşılan zorluklar ve çözüm süreçleri anlatılmıştır. Son kısımda ise optimizasyon algoritması FPGA (Nexys A7) üzerinde VHDL ile kodlanmıştır ve maliyet fonksiyonu MATLAB'da gerçeklenmiştir. FPGA–MATLAB arasındaki iletişim sağlanmış ve kompakt bir sistem elde edilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar ile sistemin başarılı bir şekilde çalıştığı ispatlanmıştır.