ELASTİK UZUVLU BİR DÖRT-KOL MEKANİZMASININ DİNAMİĞİ VE HIZ KONTROLÜ

Abstract

Mekanizmalar belirli bir hareketi belirli bir zaman içerisinde yapmak için tasarlanır ve kullanılırlar. Her ne kadar mekanizma krank hızının sabit olduğu düşünülerek tasarlanmış olsa da uzuv ataletleri ve uzuvların elastik özellikleri sebebiyle krank hızında bir dalgalanma oluşmaktadır. Oluşan bu dalgalanmalar sistemin doğru çalışmasını engellediğinden krank hızının sabitlenmesi önem arz etmektedir.Bu çalışmada bir dört-kol mekanizmasının uzuvları önce rijit kabul edilerek elektrik motoru ile birlikte modellenmiş ve hareket denklemi türetilmiştir. Hareket denklemleri çözülerek ataletlerden kaynaklanan krank hızındaki dalgalanmalar ortaya çıkarılmıştır. Uzuvların elastikiyetinin etkisinin incelenmesi için biyel uzvu elastik kabul edilerek hareket denklemi tekrar oluşturulmuş ve çözümü yapılmıştır. Ortaya çıkan krank hızı dalgalanmaları rijit uzuvlu mekanizmanın krank hızı ile karşılaştırılarak elastikliğin etkisi ortaya konulmuştur.Krank hızını sabitlemenin yollarından biri, mekanizmayı tahrik eden motor gerilimini kontrol etmektir. Bu amaçla hareketli kayan kipli kontrol (HKKK) yöntemi motor gerilimini kontrol etmek için kullanılarak hem rijit uzuvlu hem de elastik uzuvlu mekanizmaların benzetim çalışmaları yapılmıştır.Kontrol yönteminin performansı ayrıca deneysel olarak da incelenmiştir. Gerçek zamanlı çalışabilen bir deney düzeneği hazırlanarak rijit ve elastik uzuvlu mekanizmaların krank hızlarının kontrolü standart KKK ve HKKK yöntemleri ile yapılmaya çalışılmıştır.Elde edilen sonuçlar grafikler ve tablolar halinde karşılaştırılarak değerlendirmeler yapılmıştır.

Mechanisms are designed and used to make a particular movement in a certain time. However the mechanism is designed as the crank velocity is constant; it fluctuates because of the inertias and the elasticity of the links. It is necessary to eliminate these fluctuations that the mechanism works properly.In this study, first a DC motor and a four-bar mechanism with rigid links are modeled. Then the equation of motion of the system is derived. After the solution of the equation of motion, the fluctuation of the crank velocity is obtained. To analyze the effect of the elasticity, the equation of motion is obtain and solved by accepting the connecting rod as elastic. The results are compared with the mechanism has rigid link to show the effect of the elasticity.One way to fix the crank velocity is to control the voltage of the motor. For this purpose, moving sliding mode control (MSMC) is applied to the mechanisms which have rigid links and elastic links.Further the performance of the control method is experimentally studied. A real-time working experimental setup is prepared to control the crank velocity of the mechanism which has rigid and elastic links by conventional SMC and MSMC methods.The obtained results are compared by the figures and the tables.