Design of a Microcontroller-Based Coupled Tank System and Implementation of Level Control with Feedback Linearization Method

Bu tezde, ARM Cortex M7 mikrodenetleyici birimi (MCU) tabanlı gömülü Birleşik
Tank Sistemi (CTS) tasarlanmış ve bulanık mantık denetleyici (FLC), geri beslemeli
doğrusallaştırma (FL) tabanlı oransal integral türevsel (PID) denetleyici ve FL tabanlı
FLC kullanılarak sıvı seviyesi kontrol algoritmaları uygulanmıştır. Seçilen
denetleyicilerin amacı, tasarlanan CTS'nin ikinci tankındaki önceden tanımlanmış su
seviyesini doğru bir şekilde izlemek ve denetleyicilerin performanslarını birbirleriyle
karşılaştırmaktır. Geri beslemeli doğrusallaştırılmış CTS modelini oluşturmak için
gerekli olan fiziksel parametreler, gerçek deney düzeneğinden elde edilmiştir. Aday
denetleyicilerin geliştirilmesinde ise FLC, FL tabanlı PID denetleyici ve FL tabanlı
FLC önce Matlab/Simulink ortamında geliştirilmiş ve benzetim çalışması yapılmıştır.
Daha sonra, bu denetleyiciler gerçek zamanlı olarak pompa, aktüatörler ve sensörler
ile MCU arayüzüne sahip bir donanım içeren, fiziksel olarak geliştirilmiş CTS'de test
edilmiştir. Denetleyici yazılımları, MCU'da doğrudan bellek erişim birimleri
sayesinde bloke olmayan bir mimaride tasarlanmış ve uygulanmıştır. Gerçek zamanlı
olarak deneyleri yapmak ve CTS deney düzeneğinden veri toplamak amacıyla,
bilgisayar yazılımı ve grafiksel kullanıcı arayüzü geliştirilmiştir. Aday denetleyicilerin
benzetim ve deneysel sonuçları, kök ortalama karesel hata, ortalama mutlak hata ve
ortalama karesel hata dahil olmak üzere aşım, oturma süresi ve izleme performansı
açısından birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Geri beslemeli doğrusallaştırılmış CTS'deki
FLC ve PID denetleyicileri, doğrusal olmayan CTS'deki FLC'den daha iyi aşım ve
izleme performansı sağlamıştır. Fakat FLC ve FL tabanlı FLC, oturma süresi açısından
FL tabanlı PID’den daha iyi performans göstermiştir. Bu denetleyiciler içerisinde en
iyi performansı FL tabanlı FLC sergilemiştir.