Fırçasız doğru akım motoru tahrikli mobil robot için elektronik diferansiyel tasarımı ve kesir dereceli pıd ile kontrolü

Abstract

Bu çalışmada, Fırçasız Doğru Akım Motoru (FDAM) tahrikli bir mobil robot için Elektronik Diferansiyel Sistemi (EDS) tasarlanmış ve STM32F4 tabanlı kontrolü gerçekleştirilmiştir. Veriminin yüksek, bakımının kolay, yüksek hızlarda sorunsuz ve sessiz çalışması gibi üstünlükleri nedeniyle son zamanlarda oldukça sık kullanılan FDAM, mobil robot için tahrik elemanı olarak seçilmiştir. Dört çeker bir mobil robotun EDS'si ve tahrik elemanı olan FDAM, MATLAB/Simulink ortamında matematiksel denklemler kullanılarak modellenmiştir. Modeller MATLAB/Simulink ortamında birleştirilerek kontrol edilecek sistem oluşturulmuştur. Oluşturulan sistem; önce parametreleri Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) ile belirlenen Tam Dereceli PID (TDPID) kontrolör ile kontrol edilmiştir. Sonrasında ise günümüzde oldukça sık kullanılmaya başlayan ve parametreleri yine PSO ile belirlenen Kesir Dereceli PID (KDPID) kontrolör ile oluşturulan sistemin kontrolü gerçekleştirilmiştir. Önerilen sistemin gerçek zamanlı performansının incelenmesi için STM32F4 mikrodenetleyicisi ve MATLAB/Simulink kullanılarak bir eş simülasyon modeli oluşturulmuştur ve elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlardan KDPID kontrolör ile kontrol edilen sistemin TDPID kontrolöre göre daha başarılı sonuçlar verdiği görülmüştür.

In this study, an Electronic Differential System (EDS) was designed and STM32F4-based control was implemented for a mobile robot driven by a Brushless Direct Current Motor (BLDCM). BLDCMs, which are increasingly used due to their high efficiency, ease of maintenance, smooth and quiet operation at high speeds, were chosen as the drive element for the mobile robot. The BLDCM and its drive element, a fourwheel-drive mobile robot, were modeled using mathematical equations in the MATLAB/Simulink environment. The models were combined in the MATLAB/Simulink environment to create the control system. The created system was first controlled with a Full-Order PID (FUOPID) controller whose parameters were determined by Particle Swarm Optimization (PSO). Subsequently, the system was controlled with a Fractional-Order PID (FOPID) controller, whose parameters were also determined by PSO, and which is becoming increasingly common today. To examine the real-time performance of the proposed system, a simultaneous simulation model was created using the STM32F4 microcontroller and MATLAB/Simulink, and the obtained results were compared. The results show that the system controlled by the FOPID controller performs better than the system controlled by the FUOPID controller.