Elastomer Malzemeler için Dinamik Test Sistemlerinin Kontrolü
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Makine Fakültesi, Makine Müh.Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Göktürk Taşağıl
Danışman: Muzaffer Metin
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada, elastomer malzeme bileşenli makine parçalarının dinamik-mekanik testi ve karakterizasyonu için hidrolik eyleyicili bir elektrohidrolik servo test sistemi tasarlanmış, prototipi geliştirilerek imal edilmiş ve bu prototipin performansı deneysel çalışmalarla incelenmiştir. Konsept tasarım, dinamik modelleme-kontrol-simülasyonlar, prototip imalatı, kumanda ara yüzünün geliştirilmesi ve deneysel çalışmalar olmak üzere beş temel bölümden oluşan bu çalışmada esas olarak test sistemini farklı frekanslarda kontrol edebilecek algoritmanın geliştirilmesi üzerinde durulmuştur. Bunun için öncelikle konsept tasarımı yapılan sistemin matematiksel modeli geliştirilmiştir. Elastomer malzemenin mekanik karakterizasyonu için literatürde bulunan malzeme modellerinden faydalanılmıştır. Elektrohidrolik servo sistemin dinamik modelinin geliştirilmesinde de kullanılan ekipmanların katalog bilgilerinden ve literatürde yer alan servo valf model yaklaşımlarından faydalanılmıştır. Test edilecek parça ve elektrohidrolik servo sistemi içeren lineer olmayan genel modeli oluşturulduktan sonra piyasada yaygın kullanıma sahip PID kontrol algoritması ile MATLAB ortamında simülasyon çalışmaları yapılmıştır. PID algoritmasının sabit kazançlar ile farklı frekanslarda çalışması durumunda performansının istenilen seviyede olmadığı görülmüştür. Bunun üzerine test sistemini frekans değişimine karşı gürbüz bir şekilde kontrol edebilmek için lineer olmayan geri adımlamalı kontrol (LOGAK) algoritması geliştirilmiştir. PID ve LOGAK performanslarının karşılaştırmalı olarak sunulduğu simülasyon sonuçlarında, LOGAK'ın frekans değişimine karşı gürbüzlüğü ve üstün performansı ortaya konmuştur. Daha sonra elastomer malzemelerin mekanik karakterizasyonu için özel olarak geliştirilen bir arayüz kullanılarak, imal edilen prototip test sisteminde, geliştirilen PID ve LOGAK algoritmaları denenmiştir. Geliştirilen kontrol sinyalleri B&R Automation Studio platformuna Structure Text programlama dilinde yazılarak ve Automation PC'ye gömülerek çalıştırılmıştır. Deneysel çalışmalarda test parçası olarak demiryolu araçlarında kullanılan bir burç elamanının dinamik-mekanik karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Her iki kontrol yapısının performansı ve gürbüzlüğü deneysel çalışmalarla da ortaya konarak geliştirilen LOGAK algoritmasının üstünlüğü gösterilmiştir. Sonuç olarak, prototipi geliştirilen test sisteminde, dinamik testleri yapılan elastomer bileşenli burcun mekanik karakterizasyonu DIN 53513 standardına göre üç farklı frekansta (0.5, 1, 2 Hz) elde edilmiştir.