Comparison of various control algorithms implemented into microcontrollers

Abstract

This thesis describes a microcontroller based closed loop control system. In this study several control algorithms have been implemented into the microcontroller and then the system performance have been evaluated by applying them to the speed and position control of a 24 V, 3 A permanent magnet dc motor. In the practical study, an experimental set-up including a dc motor-load system, a digital tachometer and a printed circuit board has been designed. In the printed circuit board, an H-bridge as motor driver, a frequency to voltage converter to monitor the speed and the Zilog Z86E08 microcontroller to run the control software have been used. The control software has been developed and implemented into the microcontroller by using the Zilog assembly program. The control signal with PWM m has been generated. The effects of the parameters of the control software and sudden load changes on the performance of the system have been discussed. In the theoretical study, a mathematical model of the system has been determined so that the speed of the motor has been simulated by using MatLab. Theoretical analysis has been implemented experimentally such that the initial guess of the parameters of the control algorithms have been found out by using the Ziegler- Nichols tuning method.

Bu tez, mikro denetleyici tabanlı kapalı çevrim hız denetimi üzerinedir. Bu çalışmada çeşitli denetim algoritmaları mikro denetleyiciye yüklenip sistem performansı 24 V, 3A sürekli mıknatıslı bir de motorun hız ve pozisyon denetimi için test edildi. Deneysel çalışmada, de motor-yük sistemi, sayısal takometre, ve devre kartından oluşan bir deney düzeneği tasarlandı. Devre kartında motor sürücüsü olarak bir H- köprüsü, motor hızını görüntülemek için bir frekans-voltaj dönüştürücüsü ve denetim programını çalıştırmak için Zilog Z86E08 mikro denetleyici kullanıldı. Denetim programı Zilog simgesel programı kullanılarak geliştirildi ve mikro denetleyiciye yüklendi. Denetim sinyali PWM tekniğine göre üretildi. Denetim algoritmasının parametrelerinin ve ani yük değişimlerinin sistemin performansına etkileri incelendi Teorik çalışmada, sistemin matematik modeli kuruldu ve Matlap kullanılarak motorun hızının simülasyonu yapıldı. Teorik analizler deneysel olarak uygulandı öyle ki; denetim algoritmasının parametreleri için tahmini ilk değerler Ziegler- Nichols ayar yöntemi kullanılarak bulundu.