ASENKRON MOTORLARIN DENETİMİ İÇİN İNTERNET TABANLI SANAL VE UZAKTAN ERİŞİMLİ BİR LABORATUAR GELİŞTİRME

Abstract

Elektrik makinaları ve denetim sistemleri gibi birçok elektrik mühendisliği ve teknolojisi derslerinde, teorinin uygulamalarla desteklenmesi gereklidir. Bu kapsamda, eğitim kurumlarının mali kısıtlamaları ve maliyeti yüksek laboratuar donanımları nedeniyle öğrencilerin artan eğitim amaçlı taleplerini karşılamak zorlaşmaktadır. Bu nedenle, mühendislik bilimleri eğitiminde internetin kullanımı, öğrencinin uzaktan deneyler gerçekleştirmesini sağlayan sanal ve uzaktan erişimli laboratuarlar geliştirmeye doğru yönelmiştir. Uzaktan erişimli laboratuarlar genellikle LabView, Netmeeting ve Matlab/Simulink gibi yazılımlar kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Matlab Web Sunucu (MWS) yazılımı, bilgisayar ve giriş/çıkış portlarını kullanarak gerçek zamanlı uygulamaların yapılabilmesi için uygun bir ortamdır. Ancak MWS, sayısal işaret işleyiciler (DSP) gibi bazı donanımları desteklemez. Bu nedenle, uzaktan erişimli bir laboratuar geliştirmek için ek konfigürasyonların yapılmasına ve sunucu ile kullanıcı arasında iletişimi sağlayan bir arayüzün geliştirilmesine ihtiyaç duyulur.Bu tezde, DSP denetimli asenkron motorlar için sanal ve uzaktan erişimli bir laboratuar geliştirilmiştir. İlk aşamada, asenkron motorun oransal-integral (PI) ve sinirsel bulanık ağlar (SBA) ile denetimi için sanal bir laboratuar ortamı hazırlanmıştır. Etkileşimli web sayfaları aracılığı ile denetim parametreleri değiştirilerek ya da kullanıcı tarafından geliştirilen denetim algoritması sisteme yerleştirilerek sistemin benzetimi yapılabilir. İkinci aşamada ise uzaktan erişimli bir laboratuar ortamı geliştirilmiştir. Uzaktan erişimli deney setinde, PWM üretimi ile akım ve hız denetim algoritmalarını gerçekleştirmek için Matlab/Simulink uyumlu çalışan DS1104 denetleyici kartı kullanılmıştır. Asenkron motorun PI ve SBA ile denetimi için gerekli uygulama dosyaları, Matlab Real Time Workshop (RTW) ve dSpace Real Time Interface (RTI) blokları kullanılarak hazırlanmış ve ControlDesk Developer yazılımı ile bir grafiksel kullanıcı arayüzü tasarlanmıştır. Controldesk'e uzaktan otomatik olarak erişebilmek için Python dili kullanılarak bir arayüz yazılımı hazırlanmıştır. Ayrıca, deneysel çalışmaların uzaktan gerçekleştirilebilmesi amacıyla istemci-sunucu iletişimini sağlayabilmek için Delphi programlama dili kullanılarak bir iletişim yazılımı geliştirilmiştir. Geliştirilen uzaktan erişimli laboratuar ortamı, kullanıcıların denetim sisteminin parametrelerini değiştirerek ya da kendi denetim algoritmasını yerleştirerek deneylerini yapmasını ve deneysel sonuçlarını analiz etmesini sağlayacak şekilde esnek bir yapıda hazırlanmıştır.In many courses in the electrical engineering and science such as electrical machines and control, the feedback link between theory and practice should be provided. Furthermore, it is often difficult for schools with their limited and expensive equipment facilities to meet the increasing educational needs of students. Therefore, during the recent years, the use of the internet in the education of engineering sciences has been enhanced towards virtual and the remote access laboratory, allowing the students to conduct the experiments over the internet. Remote laboratories are mostly based on existing software platforms, such as LabView, and Netmeeting. Matlab Web Server (MWS) environment provides the real time operation using a PC and input/output boards. However, MWS does not allow online access to some hardware such as Digital Signal Processor (DSP). Additional configurations are needed and interface between local application and server must be developed for implementation of remote real laboratory.In this thesis, a web-based virtual and remote access laboratory for digital signal processor (DSP) controlled induction motor (IM) is presented. In the first stage, a virtual laboratory environment is prepared for the simulation of proportional-integral (PI) and neuro-fuzzy controlled IM. Using the interactive web pages, the control system can be simulated by changing the control parameters or uploading of the control algorithms designed by the user. In the second stage, remote laboratory environment is developed. The remote experimental rig uses MATLAB/Simulink compatible dSpace DS1104 signal processor to realize the control algorithm, current control and PWM modulation. Application files for PI and neuro-fuzzy control of IM are prepared with the MATLAB Real-Time Workshop (RTW) and dSpace Real Time Interface (RTI) and, a graphical user interface is designed using the dSpace ControlDesk Developer (CDD). An interface using the Python code is developed for remote automation of the control desk. Furthermore, server-client communication software with Delphi programming language is developed for remote implementation of the experiment. The web-based remote laboratory allows the students to conduct the experiment by changing the variables of control system and then to analyze the results on the remote computer.