T.C. ULUDAĞ ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ YAPAY ZEKA YÖNTEMLERĐ KULLANILARAK DOKUMA MAKĐNELERĐNDE ÇÖZGÜ BESLEME SĐSTEMĐ TASARIMI Lütfullah DAĞKURS DOKTORA TEZĐ TEKSTĐL MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI BURSA-2010 T.C. ULUDAĞ ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ YAPAY ZEKA YÖNTEMLERĐ KULLANILARAK DOKUMA MAKĐNELERĐNDE ÇÖZGÜ BESLEME SĐSTEMĐ TASARIMI Lütfullah DAĞKURS Prof.Dr. Recep EREN (Danışman) DOKTORA TEZĐ TEKSTĐL MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI BURSA-2010 iii ÖZET Bu çalışmada dokuma makinesine ait çözgü salma sisteminin teorik modellenmesi yapılmıştır. Teorik modelden yararlanılarak tüm dokuma işlemi boyunca meydana gelen çözgü gerginliğindeki değişim incelenmiştir. Çözgü gerginliği çözgü salma miktarına, kumaş çekme miktarına ve arka köprünün hareketine bağlı olarak farklı değişimler göstermektedir. Çözgü gerginliğinin istenilen değerde sabit tutabilmek için PID denetim sistemi ve Bulanık Mantık kontrol denetçisi kullanılmıştır. PID denetim sisteminde farklı oransal, türev ve integral değerleri kullanılarak çözgü gerginliğinin değişimi incelenmiştir. Bulanık mantık kontrolcüsünde ise istenilen gerginlik değerine ulaşabilmek için kural tablosu oluşturulmuştur. Yapılan simülasyon çalışmasıyla bulanık mantık kontrolcüsüyle yapılan gerginlik değişiminin PID denetim sistemiyle yapılan kontrole göre önemli avantajlar sağladığı gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler : Çözgü Gerginliği, Bulanık Mantık , PID Kontrol iv ABSTRACT In this thesis, theoritical modelling of the let off system in loom has been done. Throughout the entire weaving process, change occurring in the warp tension investigated by using the theoretical model. Warp tension, depending on the back rail ossicilations and let off and take up amount, shows the different variations. Desired to keep the value of warp tension PID and fuzzy logic controller was used. PID control system, different proportional, derivative and integral values of the exchange were examined using warp tension. The rule table of fuzzy logic controller in order to achieve the desired tension value was created. Fuzzy logic controller with a simulation study made of the PID control system built with the tensions of change compared to control important advantages that have been observed. Keywords : Warp tension, Fuzzy logic control, PID control v ĐÇĐNDEKĐLER DĐZĐNĐ Sayfa TEZ ONAY SAYFASI ...................................................................................................... ii ÖZET................................................................................................................................. iii ABSTRACT ...................................................................................................................... iv ĐÇĐNDEKĐLER DĐZĐNĐ ..................................................................................................... v KISALTMALAR DĐZĐNĐ ................................................................................................. vi ŞEKĐLLER DĐZĐNĐ.......................................................................................................... vii SĐMGELER DĐZĐNĐ........................................................................................................... x 1. GĐRĐŞ.............................................................................................................................. 1 2. KAYNAK ARAŞTIRMASI........................................................................................... 4 2.1. Çözgü Salma ve Kumaş Çekme Mekanizması................................................ 4 2.1.1. Negatif Çözgü Salma Sistemi ........................................................... 5 2.1.2. Pozitif Çözgü Salma Sistemi ............................................................ 7 2.1.3. Yarı Pozitif Çözgü Salma Mekanizmaları ........................................ 8 2.2. Kontrol (Denetim) Sistemleri ........................................................................ 18 2.2.1. Kapalı Döngü Denetim Sistemleri .................................................. 20 2.2.1.1. Negatif Geri Besleme....................................................... 20 2.2.1.2. Pozitif Geri Besleme ........................................................ 21 2.3. Temel Denetim Teknikleri ve Denetim Organları......................................... 22 2.3.1. Klasik Denetim Teknikleri.............................................................. 22 2.3.1.1. Açık – Kapalı Kontrol...................................................... 22 2.3.1.2. Oransal Kontrol (P).......................................................... 23 2.3.1.3. Oransal-Đntegral Kontrol (PI)........................................... 25 2.3.1.4. Oransal -Türev Kontrol (PD) .......................................... 26 2.3.1.5. PID Kontrol...................................................................... 27 2.3.2. Modern Denetim Teknikleri ........................................................... 28 2.3.2.1. Bulanık Mantık ve Bulanık Mantık Kontrolcüsü............. 29 2.4. Çözgü Salma Mekanizmaları Üzerine Yapılan Araştırmalar ........................ 38 3. MATERYAL VE YÖNTEM ....................................................................................... 50 3.1. Materyal......................................................................................................... 50 3.2. Yöntem .......................................................................................................... 57 3.2.1. Deneysel Çalışmaya Ait Yöntem.................................................... 57 3.2.2.1. PID Denetim Đle Çözgü Gerginliği Kontrolü................... 73 3.2.2.2. Bulanık Mantık Đle Çözgü Gerginliği Kontrolü............... 77 4. ARAŞTIRMA SONUÇLARI....................................................................................... 81 4.1. Teorik Çalışmaya Ait Araştırma Sonuçları ................................................... 81 4.2. Deneysel Çalışmaya Ait Sonuçlar ................................................................. 91 5. TARTIŞMA VE SONUÇ............................................................................................. 96 KAYNAKLAR................................................................................................................. 98 EK-1 ............................................................................................................................... 101 EK-2 ............................................................................................................................... 103 EK-3 ............................................................................................................................... 115 ÖZGEÇMĐŞ.................................................................................................................... 117 TEŞEKKÜR ................................................................................................................... 118 vi KISALTMALAR DĐZĐNĐ P – Oransal Kontrol PI- Oransal +Đntegral Kontrol PD- Oransal + Türev Kontrol PID- Oransal + Türev+Đntegral Kontrol FLC- Bulanık Mantık Kontrolcüsü ELO- Elektronik Çözgü Salma EWC- Elektronik Çözgü Salma ETU- Elektronik Kumaş Sarma vii ŞEKĐLLER DĐZĐNĐ Sayfa Şekil 2.1. Dokuma Makinesi .............................................................................................. 4 Şekil 2.2. Arka Köprü......................................................................................................... 5 Şekil 2.3. Negatif Çözgü Salma Sistemi ............................................................................ 6 Şekil 2.4. Levent Çapına Bağlı Olarak Çözgü Gerginliği Değişimi .................................. 6 Şekil 2.5. Pozitif Çözgü Salma Sistemi.............................................................................. 7 Şekil 2.6. Çözgü Đpliği Gerginlik Kontrolü Prensibi.......................................................... 9 Şekil 2.7. Hunt Tipi Çözgü Salma Mekanizması ............................................................. 10 Şekil 2.8. Yer Değiştime Sensörü Kullanan Elektronik Yarı Pozitif Çözgü Salma Mekanizması .................................................................................................................... 12 Şekil 2.9. Çözgü Salma Sisteminde Kullanılan Sensörler................................................ 12 Şekil 2.10. SOMET Firmasına Ait Yük Hücreleri Đle Çözgü Gerginliği Ölçümünü Esas Alan Elektronik Salma Mekanizması............................................................................... 14 Şekil 2.11. Tsudakoma Firmasına Ait Sistem .................................................................. 15 Şekil 2.12. Dornier Tarafından Uygulanan Elektronik Çözgü Salma Sistemi ................. 16 Şekil 2.13. Dornier’e Ait Otomatik Başlangıç Hatasını Önleyen Sistem ........................ 17 Şekil 2.14. Kapalı Döngü Denetim Sistemi...................................................................... 20 Şekil 2.15. Aç-Kapa Tipi Denetimin Çıkış Cevap Grafiği............................................... 23 Şekil 2.16. Oransal Kontrol Blok Şeması......................................................................... 24 Şekil 2.17. Oransal Kontrol Cevap Eğrisi ........................................................................ 24 Şekil 2.18. PI Kontrol Blok Şeması ................................................................................. 25 Şekil 2.19. PI Kontrol Cevap Eğrisi ................................................................................. 25 Şekil 2.20. PD Kontrol Blok Şeması ................................................................................ 26 Şekil 2.21. PD Kontrol Cevap Eğrisi ............................................................................... 26 Şekil 2.22. PID Denetleyicisi ........................................................................................... 27 Şekil 2.23. Farklı Denetim Tiplerinin Cevap Eğrileri ...................................................... 28 Şekil 2.24. Bulanık Mantık Denetleyicinin(FLC) Temel Yapısı ..................................... 33 Şekil 2.25 Başlangıç Ayarlarının Çözgü Gerginliğine Etkisi.......................................... 39 Şekil 2.26 Çözgü Gerginliğinin Levend Çapına Bağlı Değişimi .................................... 40 Şekil 2.27. Çözgü Leventinin Durumuna Göre Çözgü Gerginliğinin Değişimi .............. 41 Şekil 2.28. Çözgü Gerginlik Değerleri ............................................................................. 42 Şekil 2.29. Atkı Sıklığı Değişiminin Çözgü Gerilimine Etkisi ........................................ 43 Şekil 2.30. Çözgü Gerginliğinin Değişimi ....................................................................... 44 Şekil 2.31. Çözgü Salma Sisteminin Arka Köprü Hareketli Đken PID Kontrol Etkisiyle Çalışması Durumunda Çözgü Gerginliğinin Levent Yarıçapına Bağlı Olarak Değişimi 45 Şekil 2.32. Bulanık Ön Kompansatörlü PID Denetim Yapısı .......................................... 45 Şekil 2.33. 300 dv/dk Çalışma Hızında Elde Edilen PID Ve Fuzzy-PID Kontrol Sistemlerindeki Gerilim Değişimleri................................................................................ 46 Şekil 2.34. 550 dv/dk çalışma hızında elde edilen PID ve Fuzzy-PID kontrol sistemlerindeki gerilim değişimleri .................................................................................. 46 Şekil 2.35. Çözgü Gerginliğinin PID, bulanık mantık+ PID ve tekli sinir ağı+ PID Denetleyicileri Üzerindeki Değişimleri............................................................................ 47 Şekil 2.36. Hata Giriş Üyelik Fonksiyonu ....................................................................... 48 Şekil 2.37. Hata Değişimi Giriş Üyelik Fonksiyonu........................................................ 48 Şekil 2.38. Çıkış Üyelik Fonksiyonu................................................................................ 48 Şekil 2.39. PID ve Bulanık Mantık Kontrolcülerinin kullanımı durumundaki çözgü gerginliği değişimi............................................................................................................ 49 viii Şekil 2.40. Bulanık Mantık ve PID Kontrol Organlarının Sistem Davranışı ................... 49 Şekil 3.1. ATPR Kancalı Hava Jetli Dokuma Makinesi .................................................. 50 Şekil 3.2. AC Motor Sürücüsü Micromaster Vector Drive .............................................. 51 Şekil 3.3. Micromaster Vector Sürücüsüne Ait Kontrol Bağlantıları .............................. 51 Şekil 3.4. Motora Yön Sinyali Veren Optokuplör Devresi .............................................. 52 Şekil 3.5. Motora Yön Sinyalinin Verilmesi .................................................................... 53 Şekil 3.6. Çözgü Levendinin Tahriki ............................................................................... 53 Şekil 3.7. Tezgah Anamiline Bağlanmış Anahtar Tipi Đndüktif Sensör........................... 54 Şekil 3.8 Đndüktif Tipte Yer Değiştirme Sensörünün Arka Köprüye Yerleşimi .............. 55 Şekil 3.9. Advantech PCL-818 arabirim kartı .................................................................. 56 Şekil 3.10. Advantech PCLD-8115D Terminal Kartı ...................................................... 56 Şekil 3.11. Anahtar Tip Đndüktif Sinyalin Simulinkte Đşlenmesi ..................................... 57 Şekil 3.12. Simulinkte Her Atkı Atımında Ortalama Gerginlik Değerinin Hesaplanması .......................................................................................................................................... 58 Şekil 3.13. Simulinkte Motor Dönüş Yönünün Ayarlanması .......................................... 58 Şekil 3.14. PID Tipi Denetimle Gerginlik Kontrolü ........................................................ 59 Şekil 3.15. Hata Sinyalinin Üyelik Fonksiyonu ............................................................... 59 Şekil 3.16. Çıkış Sinyalinin Üyelik Fonksiyonu .............................................................. 60 Şekil 3.17. Hata Sinyaline Göre Çıkış Sinyalinin Değişimi............................................. 60 Şekil 3.18. Bulanık Mantık Kontrolcüsüyle Gerginlik Kontrolü ..................................... 61 Şekil 3.19. Yer Değiştirme Sensörüne Sahip Bir Elektronik Çözgü Salma Mekanizması .......................................................................................................................................... 62 Şekil 3.20. Çözgü Đpliği Çapının Hesaplanması............................................................... 65 Şekil 3.21. Dokuma Makinasının Herbir Devrindeki Çözgü Leventi Yarıçapının Hesaplanması.................................................................................................................... 66 Şekil 3.22. Serbest Bırakılan Çözgü Miktarının Hesaplanması ....................................... 66 Şekil 3.23. Çözgü Đpliği Gerginliğindeki Değişimin Hesaplanması ................................ 67 Şekil 3.24. Çözgü Gerginliğindeki Değişimin Arka Köprüye Olan Etkisi ...................... 68 Şekil 3.25. l fark Değerinin Hesaplanması ........................................................................ 69 Şekil 3.26. Çözgü Đpliğindeki Toplam Değişim Miktarı.................................................. 69 Şekil 3.27. Çözgü Đpliği Gerginliğinin Değişimi ............................................................. 70 Şekil 3.28. Çözgü Đpliği Gerginliğinin Hesaplanması..................................................... 70 Şekil 3.29. Yük Momenti ................................................................................................. 71 Şekil 3.30. DC Motora Ait Blok Şeması .......................................................................... 72 Şekil 3.31. Motorun Açısal Hızının Dişli Oranıyla Düşürülmesi .................................... 72 Şekil 3.32. Sensör Çıkış Sinyali ....................................................................................... 73 Şekil 3.33. PID Kontrol Denetleyicisi.............................................................................. 75 Şekil 3.34. PID Denetimi Kullanılmış Çözgü Gerginliği Kontrol Sistemi ...................... 76 Şekil 3.35. Çözgü Gerginliği Kontrolüne Ait Blok Şema................................................ 76 Şekil 3.36. Bulanık Mantık Denetleyicisi Đle Yapılan Simülasyon Diagramı.................. 77 Şekil 3.37. Bulanık Mantık Kontrolcüsünün Giriş Üyelik Fonksiyonu ........................... 77 Şekil 3.38. Bulanık Mantık Kontrolcüsünün Çıkış Üyelik Fonksiyonu........................... 78 Şekil 3.39. Bulanık Mantık Kontrolcüsünün Kural Tablosu............................................ 78 Şekil 3.40. Hata Sinyaline Göre Kumanda Sinyalinin Üretilmesi ................................... 79 Şekil 3.41. Hata Değerlerine Karşılık Gelen Çıkış Sinyali .............................................. 79 Şekil 4.1. Oransal Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (22 atkı/cm, Kp=1) ........................................................................................................... 81 ix Şekil 4.2. Oransal Kontrol ve Đntegral Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (22 atkı/cm, Kp=1, Ki=1) .............................................................. 82 Şekil 4.3. Oransal Kontrol ve Đntegral Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (22 atkı/cm, Kp=1, Ki=2) .............................................................. 83 Şekil 4.4. Orantı + Đntegral + Türev Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (22 atkı/cm, Kp=1, Ki=1, Kd=1) ................................................... 83 Şekil 4.5. Orantı + Đntegral + Türev Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (22 atkı/cm, Kp=1, Ki=2, Kd=1) ................................................... 84 Şekil 4.6. Orantı + Đntegral + Türev Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (E=3000 cN, Kp=1, Ki=1, Kd=1).................................................. 85 Şekil 4.7. Orantı + Đntegral + Türev Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (E=3000 cN, Kp=1, Ki=1, Kd=1).................................................. 85 Şekil 4.8. Orantı + Đntegral + Türev Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (E=6000 cN, Kp=1, Ki=1, Kd=1).................................................. 86 Şekil 4.9. Orantı + Đntegral + Türev Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (E=6000 cN, Kp=1, Ki=1, Kd=1).................................................. 86 Şekil 4.10. Bulanık Mantık Kontrol Organı Đle Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (n=22 atkı/cm).................................................................................................. 88 Şekil 4.11. Bulanık Mantık Kontrol Organı Đle Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (E=3000 cN) .................................................................................................... 89 Şekil 4.12. Bulanık Mantık Kontrol Organı Đle Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (E=3000 cN) .................................................................................................... 89 Şekil 4.13. Bulanık Mantık Kontrol Organı Đle Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (E=6000 cN) .................................................................................................... 90 Şekil 4.14. Bulanık Mantık Kontrol Organı Đle Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (E=6000 cN) .................................................................................................... 90 Şekil 4.15. PID Denetimde Atkı Sayısına Bağlı Olarak Kp=5, Ki=2, Kd=1 Olması Durumundaki Gerginlik Değişimi.................................................................................... 92 Şekil 4.16. PID Denetimde Atkı Sayısına Bağlı Olarak Kp=10, Ki=2, Kd=1 Olması Durumundaki Gerginlik Değişimi.................................................................................... 92 Şekil 4.17. PID Denetimde Atkı Sayısına Bağlı Olarak Kp=15, Ki=2, Kd=1 Olması Durumundaki Gerginlik Değişimi.................................................................................... 93 Şekil 4.18. PID Denetimde Atkı Sayısına Bağlı Olarak Kp=5, Ki=5, Kd=1 Olması Durumundaki Gerginlik Değişimi.................................................................................... 93 Şekil 4.19. PID Denetimde Atkı Sayısına Bağlı Olarak Kp=10, Ki=5, Kd=1 Olması Durumundaki Gerginlik Değişimi.................................................................................... 94 Şekil 4.20. PID Denetimde Atkı Sayısına Bağlı Olarak Kp=15, Ki=5, Kd=1 Olması Durumundaki Gerginlik Değişimi.................................................................................... 94 Şekil 4.21. Bulanık Mantık Denetçisinin 5 Üyelikli Kullanılması Durumunda Atkı Sayısına Bağlı Olarak Gerginlik Değişimi ...................................................................... 95 Şekil 4.22. Bulanık Mantık Denetçisinin 9 Üyelikli Kullanılması Durumunda Atkı Sayısına Bağlı Olarak Gerginlik Değişimi ...................................................................... 95 x SĐMGELER DĐZĐNĐ θ - Arka Köprü Salınım Açısı n - Tezgah Devri (dv/dk) ns - Atkı Sıklığı (atkı/cm) lkç - Kumaş Çekme Miktarı lçs - Serbest Bırakılan Çözgü Miktarı dr- Çözgü Levendi Yarıçapında Meydana Gelen Değişim Miktarı dθ - Levent Dönme Miktarı (Rad) dç- Çözgü Đpliği Çapı L - Serbest Çözgü Uzunluğu Eç - Çözgü Đpliği Elastisite Sabiti (N). ∆T - Çözgü Đpliği Gerginliğindeki Değişim l fark - Arka Köprünün Çözgü Đpliği Değişimi Üzerine Olan Etkisi Tm - Tahrik Momenti Km - Tork Sabiti I - Akım M y - Yük Momenti ωl - Levent Açısal Hızı i- Çevrim oranı 1 1. GĐRĐŞ Geçmişten günümüze kadar olan süreçte dokuma makineleri incelendiğinde üzerinde bulunan kontrol sistemlerinde büyük değişimler yaşanmıştır. Dokuma makinesinden elde edilen kumaşların kalitesinde eskiye nazaran büyük iyileşmeler söz konusudur. Dokuma işleminde kaliteyi ve verimi arttırmak için çözgü ipliklerinin gerilim değişimleri kontrol altında tutulmalıdır. Araştırmacılar bu amacı gerçekleştirebilmek için çözgü salma sistemleri üzerinde yoğunlaşmışlardır ve ortaya farklı prensiplere göre çalışan çözgü salma sistemleri çıkmıştır. Mekanik çözgü salma sistemlerinden günümüzde kullanılan PID denetimli elektronik çözgü salma sistemlerine kadar uzanan geniş bir yelpaze söz konusudur. Özellikle elektronik ve bilgisayar sistemlerindeki gelişmeler basitçe karşı bir ağırlığın frenleme kuvvetiyle leventten boşalmayı sağlayan çözgü salma sistemlerinden değişik kontrol stratejilerinin uygulanacağı elektronik çözgü besleme sistemlerine ulaşılmasını sağlamıştır. Dokuma işleminde gerilim kontrolü karmaşık bir problemdir. Ağızlık açma ve tefeleme hareketleri çözgü ipliklerinde gerilim değişimlerine neden olmaktadır. Ayrıca sistem dinamiklerinde de geniş bir aralıkta değişim gösteren değişkenler bulunmaktadır. Bu değişkenler arasında levent silindirinin çapı, iplik elastisite modülü, atkı sıklığı, kumaşın elastisite modülü, çalışma hızı sayılabilir. Sistemdeki bu değişkenler nedeniyle çözgü gerilimi çalışma esnasında devamlı artıp azalan bir değişim göstermektedir. Çözgü gerginliğindeki değişmeler sonuçta hatalı kumaş dokunmasına neden olmaktadır. Hatasız bir dokuma kumaşın üretilebilmesi ve daha sonraki işlemlerde problem çıkarmayan dokuma kumaşlar üretebilmek için dokuma kumaşı oluşturan çözgü ipliklerinin dokuma işlemi boyunca sabit ve uygun bir gerginlikle beslenmesini sağlamak gerekir. Bu problemi çözmek için düzgün bir kontrol yöntemini çözgü gerilimindeki değişimleri kompanse etmek için kullanmak gerekmektedir. Dokuma makinelerinin kontrol sistemi tasarımında çözgü salma ve kumaş sarma işlemleri kontrol sisteminde anahtar bir konumda bulunmaktadır. Günümüz dokuma makinelerinde çözgü levendinin dönüş hızı, sistemin online kontrolüne imkan tanıyan 2 elektronik ünitelerin (örneğin DSP-sayısal sinyal işleme) sayesinde ayarlanarak çözgü gerilimleri kontrol altına alınabilmektedir. Böylelikle gerilim değişimlerinden dolayı daha az hatalı kumaş dokunmaktadır. Dokuma makinelerinde çözgü salma sistemlerinden beklenen, çözgü ipliklerinin dokuma işlemi boyunca sabit gerilimle beslemesini sağlamaktır. Bu amaçla geliştirilen gerilim kontrol sistemleri arasında günümüzde başarıyla kullanılanı PID (orantı-türev- integral) kontrol denetimcisine sahip olan kontrol sistemleridir. PID günümüzde çok kullanılan bir kontrol yöntemidir. Endüstrideki uygulamaların yaklaşık %75’inde uygulanmaktadır. Elektronik çözgü salma sistemlerinde de yaygın olarak geri beslemeli PID kontrol kullanılmaktadır. Literatürde farklı birçok PID kontrol sistemini esas alarak çalışan çözgü gerginliği kontrol sistemleri bulunmaktadır. PID kontrol denetimcisi ile gerilim kontrolünde en önemli nokta doğru çözgü gerilimini sağlayabilmek için çözgü gerginliğinin dolu leventten boş levende kadar hassas bir şekilde ölçülmesi ve bu ölçümün levent çapındaki değişimlerden bağımsız olarak gerçekleştirilmesidir. Esas olarak levent çapındaki değişimlerden kaynaklanan gerginlik değişimi algılandıktan sonra düzeltme sinyali üretilmekte ve bu sinyal işlenerek çözgü salma levendini tahrik eden motorun hızı ayarlanır ve gerginlikteki sapma düzeltilir. Dokuma makinesinin matematiksel modellemesinin yapılması etkin bir PID denetimi için gereklidir. Çünkü kontrol sistemlerinin analiz, tasarım ve boyutlandırılmasında tüm sistem dinamiğini tanımlayan, giriş ve çıkış bağıntıları ile durum değişkenlerini içeren diferansiyel denklemlerin elde edilmesi gerekir. Sistemin değişkenleri arasındaki bağıntılarını veren bu denklemlere otomatik kontrol sistemlerinin matematiksel modeli denir. Bu konu üzerinde yoğunlaşan mühendisler, sonuçta dokuma makinesinin mekaniksel hareketlerini tanımlayan 5.dereceden diferansiyel denklemler ortaya çıkarmıştır. Sistem mekaniğini çok iyi temsil eden denklemler teorik olarak işe yaraması gerekirken, dokuma makinelerinde tam istenilen bir gerilim kontrolü elde edilememektedir. Bunun nedenleri arasında çözgü salma ve kumaş sarma sistemlerinde kullanılan motorların özelliklerinin modellemelerdeki gibi lineer olmaması, ipliğin yük- uzama ilişkisinin farklı tip ipliklerde lineerlikten sapmalar göstermesi gibi sebepler sayılabilir. 3 Günümüz kontrol sistemlerinde popüler bir konu olan bulanık mantık (fuzzy logic) ve yapay zeka sistemleri bazı avantajları nedeniyle endüstride yaygınlaşmış ve başarılı kontrol sistemi uygulamalarıyla kendine yer edinmiştir. Çözgü salma sistemlerinde de bulanık mantık esasına dayanan kontrol sistemleri uygulamaları araştırma alanına girmiş bulunmaktadır. Bulanık mantık basit bir matematik modelin bulunmadığı çok karmaşık sistemlerde özellikle lineer olmayan sistemlerde oldukça etkili sonuçların alınabildiği bir yöntemdir. “Đnsana özgü tecrübe ile öğrenme” olayının kolayca modellenebilmesi ve belirsiz kavramların bile matematiksel olarak ifade edilebilmesine olanak tanıması nedeniyle lineer olmayan sistemlere yaklaşım yapabilmek için özellikle uygundur. Bu çalışmada mekanik çözgü salma mekanizmasına sahip bir dokuma makinesinde çözgü salma sistemi elektronik hale getirilmiş, PID ve bulanık mantık kontrol yaklaşımları uygulanarak bulanık mantıkla çözgü besleme sisteminin kontrol edilebilme olanakları PID kontrol yaklaşımı ile karşılaştırılmıştır. 4 2. KAYNAK ARAŞTIRMASI 2.1. Çözgü Salma ve Kumaş Çekme Mekanizması Dokuma işleminin sürekli olarak devam edebilmesi için çözgü ipliği çözgü salma mekanizması tarafından çözgü levendinden beslenmekte ve elde edilen kumaş ise kumaş sarma sistemi tarafından çekilip sarılmaktadır (Şekil 2.1). Dokuma makinelerinde kaliteli bir kumaş elde etmek için çözgü gerginliğinin işlem boyunca kumaş yapısının gerektirdiği değerde sabit tutulması gerekir. Çözgü salma sistemleri, çözgü ipliklerini istenilen gerginlik değeri sabit olacak şekilde dokuma bölgesine sevk eden sistemlerdir. Şekil 2.1. Dokuma Makinesi KAYNAK: Lord, Mansour, Weaving: conversion of yarn to fabric Kaliteli bir dokuma kumaş elde etmek için çözgü salma mekanizmaları çözgü salınımını kontrollü bir gerilim altında sağlamaktadırlar. Çözgü salma mekanizmaları 5 üzerinde barındırdığı arka köprü sayesinde (Şekil 2.2) ağızlık açılmasından kaynaklanan gerilim değişimlerini, dokuma bölgesi içerisinde bulunan çözgü uzunluğunu değiştirerek sınırlamaktadırlar. Şekil 2.2. Arka Köprü Çözgü salma sistemleri negatif çözgü salma sistemi, yarı pozitif çözgü salma sistemi ve pozitif çözgü salma sistemi olmak üzere 3 grupta incelenebilir. 2.1.1. Negatif Çözgü Salma Sistemi En basit çözgü salma sistemi negatif çözgü salma sistemidir. Negatif çözgü salma sistemlerinde çözgü levendi bir frenleme sistemine sahiptir ve çözgü ipliklerinin gerilimi ile çözgü levendi hareket etmektedir (Şekil 2.3). Otomatik olmayan dokuma makinelerinde çok geniş bir kullanıma sahip olan bir çözgü salma sistemidir. Mekanik olarak basit bir yapıya sahiptir ve bu sebepten dolayı düşük bir maliyetle kullanılabilmektedir. Fakat otomatik dokuma makinelerinin çalışma şartlarına göre bazı dezavantajlara sahiptir. Bu dezavantajların sebepleri arasında çözgü geriliminde kısa, orta ve uzun peryotlu değişimlere neden olması ve böylelikle atkı sıklığında değişimlerinin görülmesidir. 6 Şekil 2.3. Negatif Çözgü Salma Sistemi KAYNAK: BOARD N., Complete technology book on textile, spinning, weaving, finishing and printing, Asia Pacific Business Press Inc, p 187, 2009 Negatif çözgü salma sistemlerinde çözgü levendinin yarıçapı ile çözgü gerginliği arasında hiperbolik bir bağıntı mevcuttur. Çözgü levendinin çapının azalışı ile çözgü gerginliğinin azalmaması isteniyorsa frenleme momentinin uygun bir şekilde değiştirilmesi gerekmektedir (Alpay 1985). Levent çapına bağlı olarak çözgü gerginliği değişimi Şekil 2.4’de görülmektedir. Şekil 2.4. Levent Çapına Bağlı Olarak Çözgü Gerginliği Değişimi KAYNAK: ALPAY R., 1985. Dokuma Makinaları, Makine Mühendisleri Odası, Yayın No:114, s. 195 7 Çözgü levendinin bazen düzensiz bazen de kesikli çalışmasından dolayı kısa periyotlu değişimler sistemin doğası olarak birkaç atkı atımından sonra atkı sıklığında değişime neden olmaktadır. Statik sürtünme dinamik sürtünmeye nazaran daha büyüktür, bu sebepten dolayı çözgü levendini devamlı hareketli tutmak çözgü levendini dururken hareket ettirmeye göre daha fazla kuvvet gerektirmektedir. Bu nedenle, kumaş sarma hareketinde tefelemenin etkisiyle çözgü levendinin dönmesi, artan çözgü geriliminin etkisiyle daha da zorlaşmaktadır. Levent çözgü geriliminin etkisiyle dönme hareketine başladığında ve dönmeye devam ettiğinde tefe kumaş çizgisine geldiğinde çözgü ipliklerini çekeceğinden çözgü levendinin hareketi azalacak ve dinamik sürtünme etkisini yitirecektir. Bu durumda çözgü levendi çözgü gerginliği tekrar dinamik sürtünmeyi aşacak yeterli gerginlik değerine ulaşıncaya kadar duracaktır. Bu durum dinamik ve statik sürtünme katsayısına, çözgü ipliğinin elastik modülüne ve kumaş çekme oranına bağlı olarak değişmektedir. 2.1.2. Pozitif Çözgü Salma Sistemi Pozitif çözgü salma sisteminde prensip çözgü ipliğini kumaş yapısının gerektirdiği sabit dokuma bölgesine beslemektir. Çözgü salma işlemi çözgü gerginliğinden bağımsız olarak gerçekleşmektedir. Ancak kumaşın dokunması için gerekli olan çözgü besleme hızı başlangıçta gerginlik istenen seviyede olacak şekilde belirlenir. Pozitif çözgü salma mekanizmaları çok özel alanlar dışında dokuma sektöründe yaygınlık kazanamamıştır. Daha fazla örme sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Pozitif çözgü salma mekanizmalarının dokumada uygulanabilirliğinin araştırılması kaynak (Eren 1998) ’da verilmektedir. Şekil 2.5. Pozitif Çözgü Salma Sistemi KAYNAK: BOARD N., Complete technology book on textile, spinning, weaving, finishing and printing, Asia Pacific Business Press Inc, p 187,2009 8 Negatif çözgü salma mekanizmaları zaman içerisinde levent çapındaki değişimin etkisini sınırlayacak şekilde geliştirilse de dokumanın ihtiyaçlarına cevap verememiş ve yarı pozitif çözgü salma mekanizmaları geliştirilerek endüstride kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde de kullanılan sistem yarı pozitif çözgü salma sistemi olup elektronik donanımla çalışmaktadır. Aşağıda gelişim sürecine göre yarı pozitif çözgü salma mekanizmaları incelenecektir. 2.1.3. Yarı Pozitif Çözgü Salma Mekanizmaları Yarı pozitif çözgü salma mekanizmalarında çözgü levendi ana motordan bir mekanik sistem ile veya bağımsız bir çözgü salma motoru tarafından tahrik edilir. Çözgü besleme hızı ise çözgü gerginliği tarafından belirlenir. Yarı pozitif çözgü salma mekanizmalarında çözgü gerginliği arka köprüde ölçülür. Đstenilen değerle karşılaştırıldıktan sonra olabilecek bir sapma çözgü levendinin hızı ayarlanarak düzeltilir. Arka köprü genelde hareketli olup her tezgah devrinde salınım yapmaktadır. Bu şekilde ağızlık açma ve tefelemeden dolayı ortaya çıkan gerginlik değişimleri sınırlandırılır. Orta periyotlu ve levend çapının gittikçe azalmasından dolayı ortaya çıkan uzun periyotlu gerginlik değişimleri ise ölçme sistemi tarafından algılanıp levendin açısal hızı ayarlanarak düzeltilir. Dolayısıyla yarı pozitif çözgü salma mekanizmalarında dolu leventten boş levende kadar gerginlikte ortaya çıkabilecek tüm sapmalar düzeltilebilme potansiyeli taşımaktadır. Yarı pozitif çözgü salma mekanizmaları Şekil 2.6’da görülen blok diyagramı ile temsil edilen bir geri beslemeli kontrol sistemi olarak çalışmaktadır. Burada ölçülen gerginlik istenen gerginlik ile karşılaştırılmakta ve aradaki fark hata sinyali olarak elde edilmektedir. Mekanik veya elektronik denetim organı hata sinyalini işleyip tahrik elemanını kontrol ederek çözgü levendi hızını ayarlamaktadır. Buna göre beslenen çözgü miktarı değiştirilip gerginlik düzeltilmektedir. Bu çevrim ortalama çözgü gerginliği belirlenerek dokuma işlemi boyunca devam eder. 9 Şekil 2.6. Çözgü Đpliği Gerginlik Kontrolü Prensibi KAYNAK: ZHOU Q., HE Y., GUO S., FANG M., DSP-Based Intelligent Tension Controller, High Density Microsystem Design and Packaging and Component Failure Analysis, Shanghai, 27-29 June 2005, p 1-4 Yarı pozitif çözgü salma mekanizmaları 80’li yıllara kadar mekanik sistemler kullanılarak uygulanmıştır. Önceleri kesikli hareket üretecek tarzda tasarlanıp üretilen yarı pozitif çözgü salma mekanizmaları daha sonra sürekli hareket üretecek şekilde üretilmiş ve endüstride kullanılmıştır. Şekil 2.7 Hunt tipi sürekli levend hareketi üreten bir mekanik çözgü salma mekanizmasını göstermektedir. Sürekli levent hareketi üreten bu mekanizmada çözgü gerginliği 13` nolu yayın gerginliği ile ayarlanır. Yay kuvveti 13 nolu kolu saat ibreleri yönünde döndürmeye çalışırken çözgü gerginliği 3 nolu arka köprü silindirine uyguladığı kuvvetle saat ibrelerinin tersi yönünde döndürmeye çalışmaktadır. Çözgü gerginliğinin momenti yay kuvveti momentine eşit olduğu zaman 13 nolu kol denge konumunda kalır ve istenen gerginlik elde edilmiş olur. Levent çapındaki azalmaya bağlı olarak çözgü gerginliği artış eğilimine girer ve 13 nolu kolu saat ibreleri tersi yönünde döndürmeye başlar. 13 nolu kolun saat ibreleri tersi yönündeki dönme hareketi 29 nolu kola saat ibreleri yönünde dönme hareketi olarak iletilir. 29 nolu kolun saat ibreleri yönündeki dönme hareketi 25 nolu kolun saat ibleri tersi yönünde 26 nolu kolun ise saat ibreleri yönünde dönme hareketi olarak aktarılır. Bunun sonucu olarak üst varyatör kasnağı kapanıp kayışın temas ettiği çap artarken alt kasnak açılıp kayışın temas ettiği çap azalmaktadır. Üst kasnak dokuma makinesinin ana milinden alınan sabit hızda tahrik edildiğinden kasnak çaplarındaki bu değişim alt kasnağın açısal hızını arttırmaktadır. Alt kasnak hızı sabit birdişli oranıyla levende iletildiğinden levend açısal hızında da artış olur ve çözgü besleme hızı artar. Bunun sonucu olarak bu işlem gerginlik istenilen değere gelinceye kadar (13 nolu kolun dengesi oluşuncaya) kadar devam eder. 10 Herhangi bir sebepten dolayı çözgü gerginliğinde düşüş olduğunda sistem ters yönde çalışarak gerginliği ayarlanan değere getirir. Bu sistem levent çapındaki değişimden veya başkan sebeplerden dolayı oluşacak gerginlik değişimlerini otomatik olarak ortadan kaldırmaktadır. Sürekli hareket üreten çözgü salma mekanizmalarının kullanımı ile tam otomatik ağızlık arama işlemi dokumaya uygulanmaya başlanmıştır. Çünkü çözgü levendi kesikli hareket üreten sistemlerde olduğu gibi tek yönlü döndürülmeyip hem saat ibreleri hemde tersi yönünde istenildiği kadar döndürülmektedir. Şekil 2.7. Hunt Tipi Çözgü Salma Mekanizması KAYNAK: Rotrekl, O. ,Kuda, V. , Warp Let-Off And Its Drive In A Loom, US Patents No: 4402347 Yüksek hızlı modern dokuma makinelerinde elektronik çözgü salma mekanizmaları makinenin kaçınılmaz bir parçası olmuştur. 1991’de elektronik kumaş sarma sistemleri (ETU) de eklenmiş ve iki hareketin birlikte eş zamanlaması kumaş kalitesinde iyileştirme 11 sağlamış ve kumaş çizgisi konumundaki değişimlerin kontrol edilmesiyle başlangıç hatalarının görünürde giderilebilmesi de büyük ölçüde mümkün olmuştur. Elektronik yarı pozitif çözgü mekanizmaları yüksek performans ve esneklikleri ile bir bakıma mekanik sistemlere nazaran bakıma çok daha az ihtiyaç göstermeleri sebebiyle bugün imal edilen dokuma makinelerinin standart bir ünitesi durumundadır. Ayrıca mikro işlemci kontrolüne uygun olmaları sebebiyle bilgisayar kontrollü bir dokuma makinesi için vazgeçilmez bir ünitedir. Mekanik sistemlerde olduğu gibi esas olarak aşağıda sıralanan üç ana kısımdan oluşurlar. -Çözgü gerginliği ölçme ünitesi -Kontrol elemanı -Tahrik ünitesi Bu sistemde (Şekil 2.8) çözgü gerginliği f yayı ile ayarlanmakta ve yay kuvveti g arka köprü silindirinin mafsallı olduğu kola saat ibreleri yönünde bir moment etki ettirmektedir. Çözgü gerginliği ise arka köprü silindiri aracılığıyla aynı kola saat ibreleri tersi yönünde bir moment etki ettirmektedir. Đstenen çözgü gerginliği yer değiştirme sensöründen elde edilen çıkış sinyali ile belirlenmekte ve bu çıkış sinyali yer değiştirme sensörü ile arka köprü kolu arasındaki mesafeye bağlıdır. Gerginliğin aynı kalması mesafenin aynı kalması ile mümkündür. Gerginlikte istenen değerden bir sapma meydana geldiğinde örneğin gerginlikte bir artış olduğunda arka köprü kolu ile yer değiştirme sensörü arasındaki mesafe azalır, gerginlikte azalma meydana geldiğinde ise artar. Bunun sonucu olarak yer değiştirme sensöründen elde edilen çıkış sinyali istenen değere göre artış veya azalış gösterir. Đstenen değerden meydana gelen bu sapma (hata sinyali) kontrol elemanı tarafından işlenip levendi tahrik eden motora kontrol sinyali olarak gönderilir. Bunun sonucunda gerginlik artmışsa levent dönüş hızı arttırılarak gerginlik azalmış ise levend dönüş hızı azaltılarak çözgü gerginliği istenilen değere getirilir. 12 Şekil 2.8. Yer Değiştime Sensörü Kullanan Elektronik Yarı Pozitif Çözgü Salma Mekanizması KAYNAK: Wulfhorst, B., Gries, T., Veit, D., Textile technology, Hanser Gardner Publication, München, 2006, p 136 Çözgü gerginliği ölçme ünitesi olarak arka köprü kullanılmaktadır. Arka köprü üzerine yerleştirilen gerginlik ölçme elemanı bu mekanizma için genellikle indüktif yerdeğiştirme sensörleri kullanılmaktadır. Şekil 2.9’da indüktif yerdeğiştirme sensörleri kullanılmaktadır. Şekil 2.9. Çözgü Salma Sisteminde Kullanılan Sensörler 13 Endüstride daha yaygın olarak kullanılan elektronik çözgü salma mekanizmaları gerginlik ölçümünde yük hücresi kullanılan mekanizmalardır. Bu gerginlik ölçme yöntemiyle gerginliğin doğrudan mutlak olarak ölçülmesi söz konusudur. Ayrıca çözgü gerginliğinin ayarlanmasında diğer çözgü salma mekanizmalarında olduğu gibi yay kuvveti kullanılmamaktadır. Çözgü gerginliğinin yük hücresine uyguladığı baskı, istenen gerginlik elde edilinceye kadar levend açısal hızı ayarlanıp gerginlik kontrol işlemi gerçekleştirilir. Şekil 2.10’da Somet firması tarafından kullanılan yük hücreli bir elektronik çözgü salma mekanizmasını göstermektedir. Şekilde k arka köprü kolu olup A0 etrafında dönebilmektedir. Aynı eksenli 2 nolu silindir de A0 etrafında dönebilmektedir. 3 nolu silindir k koluna mafsallanmış olup k kolu ile salınım yaparken kendi ekseni etrafında da dönebilmektedir. k kolunun alt ucuna bir ucu gövdeye sabitlenmiş olan yay bağlanmıştır. k kolu üzerine 2 ve 3 nolu silindirler arasında bir yük hücresi sabitlenmiştir. Çözgü gerginliğinin k koluna uyguladığı saat ibreleri yönündeki döndürme momenti yay kuvvetinin saat ibreleri tersi yönündeki momentle dengelenmektedir. Bu iki kuvvetin etkisindeki k kolu eğilmeye maruz kalmakta ve yük hücresi dirençlerinde boyutsal değişim meydana gelmektedir. Gerginliğin etkisiyle dirençlerde meydana gelen bu boyutsal değişim elektriksel sinyale dönüştürülür ve gerginlik ölçülmüş olur. Đstenen gerginlik sinyali ölçülen gerginlik sinyali ile karşılaştırılır ve aradaki farka göre hata sinyali elde edilir. Hata sinyali kontrol organında kontrol sinyaline dönüştürülerek çözgü salma motoru tahrik edilir. Bu şekilde çözgü gerginliğindeki artış veya azalmalar çözgü salma motorunun hızı ayarlanarak levend çapı ne olursa olsun hep aynı değerde tutulabilmektedir. 14 Şekil 2.10. SOMET Firmasına Ait Yük Hücreleri Đle Çözgü Gerginliği Ölçümünü Esas Alan Elektronik Salma Mekanizması KAYNAK: Eren 2006 Aynı prensibi kullanan farklı bir tasarım örneği Şekil 2.11'de görülmektedir. Tsudakoma firmasına ait olan bu sistemde kendi ekseni etrafında dönebilen l no’lu silindir ile aynı eksen etrafında dönen bir kol mevcut olup kolun üst ucuna ekseni etrafında dönebilen bir silindir takılmıştır. Kolun alt ucu yaya bağlı olarak yayın içinden uzanan ve üzerinde vida açılmış yatay çubuk alt ucundan açılmış olan boşluk içinde serbestçe hareket edebilmektedir. Yatay çubuğun diğer ucu yük hücresinin bir tarafına bağlanmıştır. Burada yük hücresi çeki ve baskıya zorlanmaktadır. Yatay çubuğun üzerinde dış kısmında yay profiline uygun şekilde açılmış kanat bulunan silindirik bir parça mevcuttur. Bu parça döndürülerek yay ekseni boyunca hareket ettirilip yay üzerinde istenilen yerde sabitlenebilmektedir. Bu sayede yukarıda açıklandığı şekilde arka köprünün salınım miktarı ( yani rijitliği) ayarlanabilmektedir. 15 Şekil 2.11. Tsudakoma Firmasına Ait Sistem KAYNAK: Eren 2006 Her iki sistemde de bir ön gerginlik verilmesi durumunda salınım yapan kolun açısal pozisyonu değişeceğinden aynı çözgü gerginliği değeri için yük hücreleri farklı seviyede zorlanır ve dolayısıyla farklı çıkış sinyalleri elde edilir. Bunun sebebi l no’lu silindir ve kol ile birlikte salınan 2 no’lu silindir arasındaki çözgü tabakasının yatayla yaptığı açının değişmesi sonucu 2 no’lu silindire etkileyen çözgü gerginliğinin sebep olduğu momentin değişmesidir. Bu yaklaşım belirli bir yük ölçme aralığına sahip bir yük hücresi ile daha geniş bir aralıkta çözgü gerginliği ölçümü prensibini benimseyen bazı firmalar arka köprü geometrisindeki değişiklikleri hesaba katan yazılımlar ile gerginlik ölçümünü mutlak değer olarak göz önüne almaktadır. Bu durumda istenen toplam çözgü gerginliği bilgisayardan kN olarak girilmektedir. Çözgü gerginliği ölçümünü mutlak değer olarak değerlendirmeyen firmalar ise çözgü gerginlik aralığını temsil eden birimsiz sayılar kullanarak istenen çözgü gerginlik değerini bilgisayardan girmektedir. Gerçekleşen çözgü gerginliği dokunması istenen kumaş için tatmin edici değilse istenen çözgü gerginliği değeri olarak farklı sayılar 16 tatmin edici sonuç elde edilinceye kadar değiştirilir. Başlangıçta çözgü gevşetip gerginliği sıfır olunca sensör çıkışı sıfır olacak şekilde ayar yapılır. Dornier firması tarafından kullanılan elektronik çözgü salma sistemi (EWL) şematik olarak Şekil 2.12’de görülmektedir. Bu sistemde çözgü gerginliği yerine kumaş gerginliğinin ölçümü esas alınmaktadır. Bu şekilde gerginlik ölçmenin arka köprü geometrisindeki değişimlerden etkilenmediği düşünülmektedir. Kumaş gerginliği ölçüldükten sonra istenen gerginlik değeri ile karşılaştırılmakta ve aradaki sapmaya göre yukarıda açıklandığı gibi levendi tahrik eden motorların açısal hızları ayarlanarak gerginlikteki sapma düzeltilmektedir. Şekilde çift levendle çalışma söz konusu olduğundan 2 ayrı sensör ve 2 ayrı levendi tahrik eden 2 ayrı elektrik motoru kullanılmaktadır. Gerginlik kontrol sistemi her bir levend için bağımsız olarak oluşturulmaktadır. Kumaş gerginliğini ölçmek yerine taşınabilir gerginlik ölçme sensörleri kullanılarak da gerginlik kontrol sistemi oluşturulabilmektedir. Taşınabilir sensörler belirli sayıda çözgünün gerginliğini ölçmekte ve gerginlik kontrol sistemi buna göre oluşturulmaktadır. Şekil 2.12. Dornier Tarafından Uygulanan Elektronik Çözgü Salma Sistemi KAYNAK: Dornier Kataloğu 17 Dornier tezgahlarında uygulanan ve kumaş sarma ile çözgü salmayı entegre ederek duruş izlerini önlemeyi amaçlayan sistemin çalışma ilkesi Şekil 2.13’de gösterilmektedir. Tezgah duruşunda ağızlık otomatik olarak kapatılır ve çözgü geriliminde rahatlama çözgü salma ve kumaş çekme mekanizmaları tarafından gerçekleştirilir ve böylece çözgüde sürünmenin önüne geçilir. Yeniden başlamada çözgü geriliminde düzeltme yapılarak sık seyrek hatalarının oluşumu önlenir (Özek 1993). Bunun haricinde tezgahın istenen hıza ulaşma süresini kısaltan, tezgah istenilen hıza ulaşana kadar atkı atmama (boş atkı) ve tezgahın başlama konumunu belirleme duruş izlerini önlemeyi amaçlayan diğer yöntemler olarak kullanılmaktadır. Şekil 2.13. Dornier’e Ait Otomatik Başlangıç Hatasını Önleyen Sistem KAYNAK: Dornier Kataloğu 18 Elektronik çözgü salma mekanizmalarında dokunan kumaşın yapısına bağlı olarak aynı kumaşın farklı kısımları dokunurken değişik çözgü gerginlikleriyle çalışmak mümkündür. Bu amaçla dokuma makinesini aynı kumaş için 10’dan fazla sayıda çözgü gerginliğine ayarlayıp kumaş dokumak mümkündür. 2.2. Kontrol (Denetim) Sistemleri Bir denetim sistemi bir takım elamanların karşılıklı şekilde birbirine bağlanmasından meydana gelmiştir. Bu sistem elemanlarını birbirlerine giriş ve çıkışlar yoluyla bağlanmıştır. Otomatik denetim sistemleri veya kısaca denetim sistemleri, günümüzde ileri toplumların günlük yaşantısına girmiş ve hemen hemen her alanda kullanılmaktadır. Evlerde kullanılan otomatik çamaşır makinesi, otomatik bulaşık makinesi, termostatlı fırınlar veya diğer bir deyişle akıllı fırınlar, ütüler, endüstriyel ve araştırma alanında kullanılan robotlar, mikro işlemciler, bilgisayarlar, uzay taşıtları v.b. denetim sistemleri üretim ve üretim kalitesini sürekli olarak arttırmakta olup, yaşam biçimimize etki etmektedirler. Denetim sistemleri herhangi bir endüstri toplumunun tamamlayıcı bir parçası olup artan dünya nüfusunun ihtiyaç malzemelerini üretmek için gereklidirler. Sistem : Genel anlamda ; bir bütün oluşturacak şekilde karşılıklı olarak birbirine bağlı elamanlar toplamıdır diye tanımlanabilir. Fiziksel anlamda; bir amacı gerçekleştirmek için düzenlenmiş ve bütün bir birim olarak hareket etmek üzere birleştiren etkileşimli yada ilişkili fiziksel elemanlar düzenidir. Denetim (Kontrol) : Kelime olarak ayarlamak, düzenlemek, yöneltmek veya kumanda etmek anlamlarına gelmektedir. Bir sistemde denetim faaliyetleri insan girişimi olmaksızın önceden belirlenen bir amaca göre denetleniyor ve yönlendiriliyor ise bu tür kontrole de otomatik kontrol adı verilir. Denetim Sistemi : Kendisini veya diğer bir sistemi kumanda etmek, yönlendirmek veya ayarlamak üzere birleştiren fiziksel organlar kümesidir. Mühendislik açısından denetim sistemi, en az veya hiçbir insan girişimi gerektirmeyecek şekilde, arzu edilen 19 işlevleri ve sonuçları sağlamak üzere bir araya getiren makine, süreç ve diğer aygıt donanımlarının otomatik olarak çalışmasını ifade eder. Denetim sistemleri, denetlenen niceliklerin değerlerini sabit tutar yada bu değerleri, önceden belirlenmiş biçimde değişmesini sağlar. Giriş : Denetim sisteminden belli bir cevap almak üzere bir dış enerji kaynağından sisteme uygulanan uyarıdır. Çıkış : Denetim sisteminden sağlanan gerçek cevaptır. Çıkış girişin öngördüğü cevaba eşit olur veya olmayabilir. Bir sistemin denetim amacını giriş ve çıkışlarının türü belirler. Örneğin bir sıcaklık denetim sisteminde giriş arzı edilen sıcaklık çıkış ise sistemde gerçeklenen ve ölçülen sıcaklıktır. Denetim Organı : Denetim organından alınan sinyale göre belli bir fiziksel yapıda güç sağlayan elemandır. Bu eleman denetlenen sistemde meydana gelen hatayı veya sapmayı düzeltmek için gerekli hareketi sağlayan bir elemandır. Denetlenen Sistem : Özel bir niceliğin denetlendiği tesisat, süreç veya bir makinedir. Geribesleme Elemanı : Denetlenen çıkış sinyali ile geribesleme sinyali arasında işlevsel bağıntı kuran elemandır. Geribesleme elamanları özellikle denetlenen değişken ile başvuru giriş sinyalinin farklı fiziksel yapıda olduğu durumlarda bir dönüştürgeçten (transducer) ibarettir. Geri besleme elemanı denetlenen değişkenin ölçülen delerim sağlar. Genellikle geribesleme elemanı bir ölçü elemanı biçimindedir. Sistem elemanlarının işlevleri, bireysel giriş ve çıkışları ve sistem elemanları arasındaki bilgi akışı işlevsel blok şemaları ile gösterilir. Bu şemalar sistem elemanlarının etki ve neden-sonuç ilişkilerine göre sıralanmalarını, sistemin yapısının incelenmesini sağlar, işlevsel bloklar bir kara kutunun davranışı giriş çıkış bağıntısı ile belirlenir. Burada giriş neden, çıkışta girişin neden olduğu bir sonuçtur. Bu nedenle giriş- çıkış bağıntısı elemanın neden-sonuç davranışı olarak ifade edilir. Örneğin bir elektrik direncine bir gerilim uygulandığında bu nedenin sonucu olarak dirençte bir akım oluşur, 20 işlevsel şemadaki elemanların işlevlerini matematiksel ifadelerle gösteren şemalara ise blok şema denir. Bir kontrol sisteminde denetleyen ve denetlenen (yönetim ve yöneten-yönlendiren ve yönlendirilen) olmak üzere iki temel unsur bulunmaktadır. Kontrol sistemleri kontrol etkisi açısından iki ana sınıfa ayrılır; 2.2.1. Kapalı Döngü Denetim Sistemleri Denetim etkisi sistem çıkışına bağlıdır. Sistemin çıkışı ölçülüp geri beslenir ve arzu edilen giriş değeri ile karşılaştırılır. Bu tür sistemlere aynı zamanda geri beslemeli sistemler de denir. Şekil 2.14. Kapalı Döngü Denetim Sistemi Geri besleme etkisi iki şekilde olmaktadır. i)Negatif geri besleme ii) Pozitif geri besleme 2.2.1.1. Negatif Geri Besleme Çıkıştaki değişimler girişe ters yönde etki ettirilerek çıkışın istenen değere dönmesi sağlanır. Bu tür sistemlerde daima giriş ile çıkışın bir farkı alınır ve denetim organına bir hata girişi olarak iletilir. Denetim organında çıkışın istenen değere getirilmesini ve bu 21 değerde sabit tutulmasını sağlar. Negatif geri besleme endüstriyel sistemlerin en belirgin özelliğidir ve daima hatayı en küçük tutmayı veya sıfır yapmayı amaçlar. 2.2.1.2. Pozitif Geri Besleme Çıkış girişe aynı yönde etki eder. Buna göre çıkışta meydana gelecek bir artış giriş ile toplanarak hata sinyali bir artışa, dolayısıyla denetim sinyalinde bir artışa neden olur. Bu çıkışı daha da artıracak yönde bir etki yaratır. Sonuçta artış sistemin fiziksel sınırlarına dayanır ve sistem denetlenebilirliğini kaydeder. Pozitif geri besleme iç döngüler hariç bir kapalı döngü denetim sisteminde kullanılamaz. Geribeslemeli Denetim (Feedback) : Denetlenen çıkış değişkeninin ölçülüp geri beslenerek arzu edilen giriş değeri ile karşılaştırıldığı kapalı-döngü denetim sistemidir. Sistemin çıkışı arzu edilen çıkış değerini sağlayacak bir biçimde giriş niceliği üzerine etki eder. Açık-döngü ve kapalı-döngü denetim sistemleri arasındaki temel fark geri besleme etkisidir. Geri besleme etkisi ise negatif geri besleme ve pozitif geri besleme olarak ikiye ayrılır. Negatif geri besleme çıkışın girişe ters yönde etki ettiği ve pozitif geri besleme de çıkışın girişe aynı yönde etkidiği sistem olarak tanımlanır. Endüstriyel denetim sistemlerinde uygulanan geri besleme etkisi negatif türdendir. Denetim sistemleri uygulama alanları ve çalışma biçimlerine göre düzenleyici denetim, izleyici denetim servomekanizma denetim gibi isimler alırlar. Bu sistemlerin tümü negatif geri beslemelidir ve endüstriyel alanda kullanılırlar. Düzenleyici denetimde sisteme bir ayar değeri verilir ve çıkış tüm bozucu girişlere rağmen sabit bir değerde tutulmaya çalışılır. Đzleyici denetimde giriş değişkendir ve çıkış bu girişi izlemeye çalışır. Bunlarda sistem çıkışın hem başvuru girişi hem de bozucu girişten doğan değişmeleri izlemesi ve arzu edilen değere getirilmesi esastır. 22 Servomekanizma mekaniksel çıkışlı güç yükseltilmesi gerekli sistemlerde kullanılır. Yerine göre izleyici türde, yerine göre düzenleyici türde çalışabilir. 2.3. Temel Denetim Teknikleri ve Denetim Organları Bir kapalı-döngü denetim sistemi içinde denetim organının görevi, ölçme elemanı üzerinden geri beslenen çıkış büyüklüğünü, başvuru giriş büyüklüğü ile karşılaştırmak ve karşılaştırmadan ortaya çıkabilecek hata değerinin yapısına ve kendi denetim etkisine bağlı olarak uygun bir kumanda veya denetim sinyali üretmektir. Denetim teknikleri temelde klasik ve modern denetim teknikleri olmak üzere iki ana başlık altında incelenmektedir. 2.3.1. Klasik Denetim Teknikleri Günümüzde yaygın olarak kullanılan klasik denetim sistemleri içerisinde açık-kapalı, orantı, integral ve türevsel kontrollü denetim sistemleri yer alır. 2.3.1.1. Açık – Kapalı Kontrol Bu tip kontrollerde sistemin enerjisi güç elemanına ya tam uygulanır, ya da tam kesilir. Güç elemanı iki durumda bulunabilir; ya çalışıyordur ya da duruyordur. Örnek olarak; elektrikle çalışan bir ısıtıcı ele alındığında, oda sıcaklığı 22 Co ’ye ulaşıncaya kadar ısıtıcı açık-kapalı kontrol denetimi ile çalıştırılmakta, oda sıcaklığı 22 Co ’ye ulaşınca açık-kapalı kontrol denetimi ile ısıtıcı kapatılmaktadır. Şekil 2.15’de bu tip kontrole ait sıcaklık – zaman eğrisi ve transfer eğrisi görülmektedir (Yılmaz ve Kaya 1992). 23 Şekil 2.15. Aç-Kapa Tipi Denetimin Çıkış Cevap Grafiği KAYNAK: YILMAZ M., KAYA Đ., Servo-Senkro Mekanizmalar Ders Notu, Mersin Üniversitesi, 1992, s 62 Bu tip açık – kapalı kontrol denetiminde kontrol değişkeni olan ortam sıcaklığı sürekli olarak değişim halindedir. Bu değişim değeri ayar değerinden düşük olduğunda ısıtıcı devreye girmekte, yüksek olduğunda ise devreden çıkmaktadır. Sürekli olarak açma kapama şeklinde gerçekleşen kontrol denetimi devamlı bir osilasyona neden olmaktadır. Böyle bir osilasyon güç elemanını çalıştırıp durduran sürücü devrenin çabuk bozulmasına neden olmakta ve sistemin verimini düşürmektedir. 2.3.1.2. Oransal Kontrol (P) Oransal kontrolde, çalışma devamlıdır. Ancak sistemin enerji ihtiyacı her an değişim gösterir. Kontrol cihazı, ölçme elemanından aldığı ölçme bilgisine göre sürücü elemanı uyarır. Sürücü eleman da güç elemanına giren enerjiyi kontrol eder. Ölçme elemanı kontrol edilen değişkeni sürekli ölçer ve kontrol elemanına sürekli olarak sinyal gönderir. Sistemin set değerinde bir sapma olduğu anda ölçme elemanı bunun karşılığı olan elektrik sinyalini kontrol elemanına gönderir. Kontrol elemanı bu bilgiyi referans değer ile karşılaştırarak sürücü elemanı uyarır (Şekil 2.16). Oransal kontrolörün transfer fonksiyonu sabit bir sayı şeklindedir ve Kp ile gösterilir. 24 Şekil.2.16. Oransal Kontrol Blok Şeması KAYNAK: YILMAZ M., KAYA Đ., Servo-Senkro Mekanizmalar Ders Notu, Mersin Üniversitesi, 1992, s 65 Oransal kontrol sistemin yükselme zamanını azaltır ve kalıcı durum hatasını azaltır, aşımı arttırır (Yılmaz ve Kaya 1992). Oransal kazancın arttırılmasıyla sistemin verdiği cevap eğrisi Şekil 2.17’de verilmiştir. Şekil 2.17 incelendiğinde giderek artan oransal kontrol kazançlarında, sistemin salınımının arttığı gözlemlenmektedir. Şekil 2.17. Oransal Kontrol Cevap Eğrisi KAYNAK: WONG L. K., PID Controllers, homepage.mac.com/sami_ashhab /.../first.../PID_controllers.pdf , 2010 25 2.3.1.3. Oransal-Đntegral Kontrol (PI) Đntegral kontrolör, hata değeri sabit bir değerde kalmışsa bu hatayı gidermek üzere giderek artan bir kontrol sinyali üreterek sistem çıkışının referans değere ulaşmasını sağlar. Hata sıfır olduğunda integral çıkışı da sıfır olur. PI tipi kontrolün blok şeması Şekil 1.34’de görülmektedir. Şekil 2.18. PI Kontrol Blok Şeması KAYNAK: YILMAZ M., KAYA Đ., Servo-Senkro Mekanizmalar Ders Notu, Mersin Üniversitesi, 1992, s 70 PI tipi sabit bir oransal kazançta integral kazancının arttırılmasıyla sistemin verdiği cevap eğrisi Şekil 2.19’da verilmiştir. Şekil 2.19 incelendiğinde giderek artan integral kazançlarında, sistemin salınımının arttığı gözlemlenmektedir. Şekil 2.19. PI Kontrol Cevap Eğrisi KAYNAK: WONG L. K., PID Controllers, homepage.mac.com/sami_ashhab /.../first.../PID_controllers.pdf , 2010 26 2.3.1.4. Oransal -Türev Kontrol (PD) Türev kontrol hatanın türevini alarak bir kontrol sinyali üretir. Dolayısıyla kalıcı durum hatası üzerinde bir etkisi yoktur, çünkü sabit bir sinyalin türevi sıfırdır. Bu yüzden, türev etki kontrolörlerde yalnız başına kullanılmaz diğer etkilerle beraber kullanılır. Orantı-Türev kontrolörler her iki denetim etkisinin özelliklerini taşırlar. PD tipi kontrolün blok şeması Şekil 2.20’de görülmektedir. Şekil 2.20. PD Kontrol Blok Şeması KAYNAK: YILMAZ M., KAYA Đ., Servo-Senkro Mekanizmalar Ders Notu, Mersin Üniversitesi, 1992, s 72 PD tipi sabit bir oransal kazançta türevsel kazancın arttırılmasıyla sistemin verdiği cevap eğrisi Şekil 2.21’de verilmiştir. Şekil 2.21 incelendiğinde giderek artan türevsel kazançlarında, sistemin salınımının azaldığı gözlemlenmektedir. Şekil 2.21. PD Kontrol Cevap Eğrisi KAYNAK: WONG L. K., PID Controllers, homepage.mac.com/sami_ashhab /.../first.../PID_controllers.pdf , 2010 27 2.3.1.5. PID Kontrol PID (Proportional-Integral-Derivative) günümüzde çok kullanılan bir kontrol yöntemidir. Endüstrideki uygulamaların %75’inde uygulanmıştır. Çok geniş bir uygulama alanının olmasına rağmen PID uygulamaları için standart bir tanımlama yoktur. PID denetim; P, I ve D gibi 3 temel denetim etkisinin bileşiminden meydana gelmiştir (Şekil 2.22). PID denetim üç temel etkisinin üstünlüklerini tek bir birim içinde birleştiren bir denetimdir. PID denetim sistemde sıfır-kalıcı-durum hatası olan hızlı bir cevap sağlar. Ancak bu denetim organı diğerlerine göre daha karmaşıktır. Eğer Kp,Ti,Td katsayıları uygun biçimde seçilirse bu denetim organından en iyi şekilde yararlanılabilir. Şekil 2.22. PID Denetleyicisi Oransal (P), Oransal türevsel (PD), Oransal integral (PI) kontrolün yeterli gelmediği, karmaşık proseslerde Oransal Đntegral Türevsel (PID) kontrol sistemleri devreye girer. Oransal kontrolde ofset integral algoritmasıyla istenen değerin çok üzerine çıkılması veya altına inilmesi (overshoot veya undershoot) ise türev algoritması ile giderilir. PID parametrelerinin doğru ayarlanması ile mükemmel bir kontrol sağlanabilir. 28 Şekil 2.23. Farklı Denetim Tiplerinin Cevap Eğrileri KAYNAK: BOZ, A. F., http://web.sakarya.edu.tr/~afboz/control/bolum10.html, 2011 2.3.2. Modern Denetim Teknikleri Birden fazla girdi ve çıktılı kontrol sistemlerinin tasarımı söz konusu olduğunda ilk akla gelen yaklaşım modern kontrol yöntemleridir. Modern kontrol yaklaşımında amaç, durum uzayı formunda ifade edilmiş plant dinamik denklemlerini kullanarak ele alınan kontrol değişkenini istenilen değere getirecek kontrolcü kazançlarının belirlenmesidir (Özkan 2009). Üzerine kontrol sistemi tasarlanacak plantın matematiksel modelinin çıkarılabilmesi, kontrol sistemi tasarımında arzu edilen bir özelliktir. Plant dinamik davranışı çalışma koşullarının tamamında geçerli olacak şekilde tam olarak modellenemese ve parametreler için elde edilen veya kestirilen değerler bir miktar belirsizlik içerse dahi, sistemin dinamik davranışını tanımlayan bir matematiksel model kullanılarak analitik yöntemlerle daha hassas kontrol sistemleri tasarlamak mümkündür. Diğer taraftan, bazı uygulamalarda ele alınan plantın matematiksel modelini elde etmek oldukça zor, hatta kimi durumlarda olanaksızdır. Özellikle akışkan kontrollü sistemlerde ve toplumsal davranış yapılarını modelleme çalışmalarında, bahsedilen zorlukla sıkça yüzyüze gelinir. Temeli göz önüne alınan plant modeline dayanan model tabanlı kontrol yaklaşımlarının 29 çözüm üretemediği bu tip durumlarda, modern denetim sistemleri kullanılabilmektedir (Şahin 2000). 2.3.2.1. Bulanık Mantık ve Bulanık Mantık Kontrolcüsü Bulanık mantık (Fuzzy Logic) kavramı ilk kez 1965 yılında California Berkeley Üniversitesinden Prof. Lotfi A.Zadeh’in bu konu üzerinde ilk makalelerini yayınlamasıyla duyuldu. O tarihten sonra önemi gittikçe artarak günümüze kadar gelen bulanık mantık, belirsizliklerin anlatımı ve belirsizliklerle çalışılabilmesi için kurulmuş katı bir matematik düzen olarak tanımlanabilir. Bilindiği gibi istatistikte ve olasılık kuramında, belirsizliklerle değil kesinliklerle çalışılır ama insanın yaşadığı ortam daha çok belirsizliklerle doludur. Bu yüzden insanoğlunun sonuç çıkarabilme yeteneğini anlayabilmek için belirsizliklerle çalışmak gereklidir (Şahin 2000). Bulanık mantık adından anlaşılabileceği gibi mantık kurrallarının esnek ve bulanık bir şekilde uygulanmasıdır. Klasik (boolean) mantıkta bildiğiniz gibi, "doğru" ve "yanlış" yada "1" ve "0"lar vardır, oysa bulanık mantıkta, ikisinin arasında bir yerde olan önermeler ve ifadelere izin verilebilir ki, gerçek hayata baktığımızda hemen hemen hiçbir şey kesinlikle doğru veya kesinlikle yanlış değildir. Gerçek hayatta önermeler genelde kısmen doğru veya belli bir olasılıkla doğru şeklinde değerlendirilir. Bulanık mantığa da zaten klasik mantığın gerçek dünya problemleri için yeterli olmadığı durumlar dolayısıyla ihtiyaç duyulmuştur (Şahin 2000). Fuzzy kuramının merkez kavramı fuzzy kümeleridir. Küme kavramı kulağa biraz matematiksel gelebilir ama anlaşılması kolaydır. Örneğin “orta yaş” kavramını inceleyerek olursak, bu kavramın sınırlarının kişiden kişiye değişiklik gösterdiğini görürüz. Kesin sınırlar söz konusu olmadığı için kavramı matematiksel olarak da kolayca formüle edemeyiz. Ama genel olarak 35 ile 55 yaşları orta yaşlılık sınırları olarak düşünülebilir. Bu kavramı grafik olarak ifade etmek istediğimizde karşımıza şekil deki gibi bir eğri çıkacaktır. Bu eğriye “aitlik eğrisi” adı verilir ve kavram içinde hangi değerin hangi ağırlıkta olduğunu gösterir (Aydın 2003). 30 Bir fuzzy kümesi kendi aitlik fonksiyonu ile açık olarak temsil edilebilir. Şekilde görüldüğü gibi aitlik fonksiyonu 0 ile 1 arasındaki her değeri alabilir. Böyle bir aitlik fonksiyonu ile “kesinlikle ait” veya “kesinlikle ait değil” arasında istenilen incelikte ayarlama yapmak mümkündür (Aydın 2003). Bulanık mantık ile matematik arasındaki temel fark bilinen anlamda matematiğin sadece aşırı uç değerlerine izin vermesidir. Klasik matematiksel yöntemlerle karmaşık sistemleri modellemek ve kontrol etmek işte bu yüzden zordur, çünkü veriler tam olmalıdır. Bulanık mantık kişiyi bu zorunluluktan kurtarır ve daha niteliksel bir tanımlama olanağı sağlar. Bir kişi için 38,5 yaşında demektense sadece orta yaşlı demek bir çok uygulama için yeterli bir veridir. Böylece azımsanamayacak ölçüde bir bilgi indirgenmesi söz konusu olacak ve matematiksel bir tanımlama yerine daha kolay anlaşılabilen niteliksel bir tanımlama yapılabilecektir. Bulanık mantıkta fuzzy kümeleri kadar önemli bir diğer kavramda linguistik değişken kavramıdır. Linguistik değişken “sıcak” veya “soğuk” gibi kelimeler ve ifadelerle tanımlanabilen değişkenlerdir. Bir linguistik değişkenin değerleri fuzzy kümeleri ile ifade edilir. Örneğin oda sıcaklığı linguistik değişken için “sıcak”, “soğuk” ve “çok sıcak” ifadelerini alabilir. Bu üç ifadenin her biri ayrı ayrı fuzzy kümeleri ile modellenir. Bulanık mantığın uygulama alanları çok geniştir. Sağladığı en büyük fayda ise “insana özgü tecrübe ile öğrenme” olayının kolayca modellenebilmesi ve belirsiz kavramların bile matematiksel olarak ifade edilebilmesine olanak tanımasıdır. Bu nedenle lineer olmayan sistemlere yaklaşım yapabilmek için özellikle uygundur. Bulanık mantığın sistemi şu şekildedir. Bir ifade tamamen yanlış ise klasik mantıkta olduğu gibi 0 değerindedir, yok eğer tamamen doğru ise 1 değerindedir. (Ancak bulanık mantık uygulamalarının çoğu bir ifadenin 0 veya 1 değerini almasına izin vermezler veya sadece çok özel durumlarda izin verirler.) Bunların dışında tüm ifadeler 0 dan büyük 1 den küçük reel değerler alırlar. Yani değeri 0.32 olan bir ifadenin anlamı %32 doğru %68 yanlış demektir. 31 Bulanık mantığın da klasik mantıkta olduğu gibi işleçleri (operator) vardır, örneğin and, or, not ... ancak bunlar kendine has işlemlerdir mesela -başka yaklaşımlarda olmasına rağmen and işlemi- genelde çarpma olarak ifade edilir veya not işlemi de birden çıkarma şeklinde ifade edilir. Bunlar; AND: A=0.2 B=0.8 => A and B = (A) * (B) = 0.2 * 0.8 = 0.4 NOT: A=0.4 => not A = 1-(A) = 1 - 0.4 = 0.6 şeklinde örneklenebilir. Ancak bunlar en basit yaklaşımlardır. Bulanık mantık konusunda yapılan araştırmalar Japonya’da oldukça fazladır. Özellikle fuzzy process controller olarak isimlendirilen özel amaçlı bulanık mantık mikroişlemci çipi’nin üretilmesine çalışılmaktadır. Bu teknoloji fotoğraf makineleri, çamaşır makineleri, klimalar ve otomatik iletim hatları gibi uygulamalarda kullanılmaktadır. Bundan başka uzay araştırmaları ve havacılık endüstrisinde de kullanılmaktadır. TAI’de araştırma gelişme kısmında bulanık mantık konusunda çalışmalar yapılmaktadır. Yine bir başka uygulama olarak otomatik civatalamaların değerlendirilmesinde bulanık mantık kullanılmaktadır. Bulanık mantık yardımıyla civatalama kalitesi belirlenmekte, civatalama tekniği alanında bilgili olmayan kişiler açısından konu şeffaf hale getirilmektedir. Burada bir uzmanın değerlendirme sınırlarına erişilmekte ve hatta geçilmektedir. Yapay Sinir Ağları (YSA) ve Fuzzy Logic tekniklerinin beraber kullanımı ile daha etkili sistemler dizayn etmek mümkündür, ancak bu işlem ortaya çıkan sistemi çok yavaşlatmaktadır ve henüz bu tekniklerin birleştirilmesi yöntemi geliştirme ve test aşamalarındadır, aslında YSA algoritmaları da her gün hızla güncellenmektedir. Yani bu konuların -mesela özyineleme ya da search gibi- tam olarak oturdukları söylenemez, fakat başarılı uygulamaları da mevcuttur (Şahin 2000). 32 Bulanık mantığın insan düşünme tarzına yakın olması, matematiksel modele ihtiyaç duymaması, uzman kişi yerine geçebilmesi, hızlı olması ve ucuza mal olması en büyük avantajlarıdır. Bunun yanı sıra bulanık mantık sistemleri genel bir tasarım metodunun olmaması, kullandıkları kuralların mutlaka uzman deneyimlerin bağlı olarak oluşturulması, üyelik fonksiyonlarının deneme ile bulunmasında oluşabilecek zaman kaybı ve bulanık mantık sistemlerinin kararlılık analizinin yapılmaması başlıca dezavantajlarını oluşturmaktadır. Karşılaşılan bu problemler yapay sinir ağlarını ve/veya istatistik araçları kullanan, uyum sağlama yeteneğine sahip bulanık kontrol sistemleri ile aşılmaya çalışılmaktadır. Bulanık mantık uygulamaları her uygulama için sihirli bir değnek değildir. Bazı uygulamalar için kullanılması uygun olduğu gibi bazılarında uygun değildir (Aydın 2003). Klasik kontrol sistem tasarımındaki ilk adım kontrol edilecek düzeneğin transfer fonksiyonunun tam olarak elde edilmesidir. Başka bir deyişle matematiksel modelinin oluşturulmasıdır. Ayrıca uygun ve etkin bir kontrol sağlamak için sistem parametrelerinin zamanla değişmemesi istenir. Fakat uygulamadaki sitemlerin pek çoğu bilinmeyen parametrelere veya kompleks ve lineer olmayan karakteristiklere sahiptirler. Gerçi sistem parametrelerinin değiştiği veya sistemde lineerlikten sapma olduğu durumlar için adaptif kontrol yöntemleri gerçekleştirilmiştir; fakat bu tip kontrol sistemleri genellikle kompleks olmaları ve hesaplamalarda uzun zaman almaları sebebiyle gerçek zaman uygulamalarında sorunlar çıkarmaktadır (Aydın 2003). Böyle uygulamalarda, uygulama alanındaki uzman kişilerin bilgisi klasik kontrol sistemlerinden daha faydalı ve etkili olabilmektedir. Bu yüzden insan düşünme yeteneğini ve bilgisini kontrol sisteminin içine sokabilecek bir kontrol yöntemi olan Bulanık Mantık Denetleyicisi(Fuzzy Logic Controller, FLC) iyi bir çözüm olabilmektedir. Fuzzy mantığa dayanan FLC sistemleri geleneksel ve matematiksel sistemlerin aksine insan düşüncenin ruhuna, ifade etme şekline yani diline daha yakındır. Bu sayede FLC sistemleri bir uzmanın kişisel ve mantıksal bilgi ve becerilerini nümerik hesaplamalar kullanarak otomatik bir kontrol stratejisine çevirebilir (Aydın 2003). 33 Temel olarak FLC sistemleri Şekil 2.24’de de görüldüğü gibi dört temel arabirimden oluşur: Şekil 2.24. Bulanık Mantık Denetleyicinin(FLC) Temel Yapısı KAYNAK: AYDIN H., Matlab Đle Kontrol Sistemlerinin Đncelenmesi, Lisans Bitirme Tezi, Gazi Üniversitesi, 2003 FLC sistemleri kesin olmayan dilsel ifadelerle gösterilen uygulama alanına ait bilgileri kullanmaktadır. Başka bir açıdan FLC'nin dayandığı bulanık küme teorisinde işlemler bulanık değerler üzerinde yapılmaktadır. Bu sebeple dış ortamdan ölçülen reel giriş değişkenlerini bulanık değişkenlere çeviren bulanıklaştırma FLC'de önemli bir rol oynar ve ilk adımı teşkil eder (Aydın 2003). Bu arabirimde gerçekleştirilen temel işlemler, kontrolü yapılan sistemden giriş değişkenlerinin gerçek zamanda ölçümlerinin alınması, eğer gerekliyse giriş değişkenlerini sabit bir sayıyla çarpmak ya da bölmek gibi işlemlerle ölçeklendirme yapılması, yine gerekliyse ve isteğe bağlı olarak seçilen dilsel uzayın kesikli hale dönüştürülmesi, ölçümü yapılan reel giriş değişkenlerinin her birisini o değişkene ait 34 söylem uzayına göre dilsel değişkenlere dönüştürmek ve bunlara ait üyelik değerlerini bulmak sayılabilir (Aydın 2003). Sonuç olarak dilsel niteleyicisi ve üyelik değeri elde edilen her bir reel giriş değişkeni bulanık değişkenlere veya başka bir deyişle bulanık sayılara dönüştürülmüştür. Her bir değişken için söylem uzayı değişkenin alabileceği maksimum ve minimum değerler arasını kapsar. Sonlu sınırlara sahip bu söylem uzayları sonlu sayıda dilsel değişkenlere ayrılır. Bu bölme işleminde kullanılan fonksiyonlara ise dilsel değişkenler kümesinin üyelik fonksiyonu denir. En çok kullanılan üyelik fonksiyonları üçgen, yamuk ve üstel fonksiyonlardır (Aydın 2003). Bulanıklaştırma arabirimini oluşturmada üyelik fonksiyonunu belirlemek ve söylem uzayını bölgelere ayırmak için matematiksel bir metot yoktur ve sayısız şekillerde gerçekleştirilebilir. Bu ise kontrol sistemine esneklik vermesiyle beraber tasarım işlemlerini biraz daha zorlaştırmaktadır. Bu arabirim, kontrol sistemini büyük ölçüde etkilediği için dikkatli bir şekilde hazırlanması gerekir. Üyelik fonksiyonlarının birbirleriyle kesişmesi ve iki farklı dilsel değişkene ait üyelik değerlerinin toplamının 1.0'den büyük olması bulanık kümelerde sıkça görülür. Uygulamaların genelinde görülen yapı ise ikiden fazla üyelik fonksiyonunun kesişmemesi ve üyelik fonksiyonlarının üçgen veya yamuktan oluşmasıdır. Üstel ve polinom ifadelerin hesaplanması ve sınırlandırılması ise pratikte daha zor ve zaman alıcıdır. Ayrıca bulanık üyelik fonksiyonlarının ağırlık merkezine göre simetrik olması işlemleri kolaylaştırdığı halde böyle olmadığı uygulamalarda görülebilmektedir. Temel olarak uygulama sahasına ait uzman bilgisini ve kontrol hedeflerini içeren bilgi tabanı FLC'nin dilsel kavramları kullanabilmesini sağlayan arabirimdir. Bulanık kontrol sistem tasarımında klasik kontrol sistemlerinde olduğu gibi analitik bir metot olmaması bu arabirimin oluşturulmasını güçleştirmektedir. Veri tabanı ve kural tabanı olmak üzere iki kısımdan oluşur. 35 Veri tabanı kısaca dilsel kavramları(bulanık değişkenleri) FLC sisteminde kullanabilmek için gerekli tanımları içerir. Başlıca giriş, çıkış değişkenlerine ait dilsel uzayların tanımlarını, üyelik fonksiyonlarını, eğer sistemde değişkenler normalize edilmişse ve kesikli hale dönüştürülmüşse bu işlemlerle ilgili bilgileri ve FLC'de kullanılan bulanık işlemlerinin tanımlarını kapsar. Kural tabanı uygulama alanındaki uzman kişilerin kontrol hedeflerini ve kontrol sırasında takip ettikleri yöntemleri karakterize etmeyi sağlayan dilsel değişkenlerden oluşturulan kurallar kümesidir. Oluşturulan bu kurallara bulanık kurallar denir. Dilsel kural tabanı, sistemde dilsel-bulanık giriş değişkenlerine hangi dilsel-bulanık değişkenlerinin çıkışa verileceğinin ifade edildiği bölümdür. Genellikle kurallar şart cümlelerinden (EĞER X=A ĐSE Y=B) oluşur. Kuralların sayısı ve doğruluğu sistemin performansını etkileyen en önemli faktörlerdir. Sistemin kural tabanını oluşturmak için bugüne kadar değişik yollar kullanılmıştır. Bunlardan birisi uygulanacak sistemi iyi tanıyan bir uzman bilgisi ile sistem giriş-çıkış değişkenleri ve kontrol kuralları belirlenir. Kurallar giriş çıkış değişkenlerinin dilsel ifadelerinden oluştuğundan bu işlem uzmanın kendi kontrol stratejisinin kural tabanına aktarımının en kolay ve güvenli yoludur. Diğer bir yol ise daha önceden operatörün kontrol yönteminin taklit edilmesidir. Bazı endüstriyel sistemlerde modellenemeyen ve ancak bir operatör yardımıyla kontrol edilebilen süreçlerin; operatörün izlenmesiyle, yaptığı işlemlerin(bilinçli ya da bilinçsiz) şart cümlelerine (EĞER .. ĐSE ) dönüştürerek kural tabanının elde edilmesidir. Kural tabanıyla ilgili üçüncü yol ise sistemin bulanık modellenmesidir. Burada bulanık durum değişkenleri ve bulanık estimasyon ile optimum bir bulanık denetleyici temel hedeftir. Sistemin giriş çıkış fonksiyonu veya verileri belirli ise öğrenmeye dayalı bir sistem, kural tabanı oluşturmak için kullanılabilir. Öğrenme yöntemi, sistem kurulmadan önce uygulanarak sabit bir kural tabanı oluşturulur. Daha sonra sistem performansının 36 ölçülmesiyle kurallarda değişiklik yapılabilir. Bu yöntemin en önemli ve gerekli kısmı sisteme ait istenen(optimum) kontrol sürecinin giriş-çıkış verilerinin elimizde bulunmasıdır (Aydın 2003). Kural tabanı oluşturulduktan sonra gerekiyorsa her kurala belirli bir ağırlık vermek veya gereksiz(kullanılmayan) kuralların eliminasyonu işlemleri hızlandırmak için gerekli olabilmektedir (Aydın 2003). Kontrol kurallarının oluşturulması, sistemin bulanık durumları, bulanık tanımlama gibi çok geniş alanları kapsayan ve belirli bir sistematik yaklaşımın bulunmadığı bulanık modelleme üzerinde çalışmalar devam etmektedir (Aydın 2003). Sonuç çıkarım mekanizması FLC'nin en önemli arabirimidir. Bilgi tabanında tanımlanan bulanık kavram ve kuralları kullanarak giriş değişkenlerinin durumuna göre uzman bir kişiden beklenen kontrol hareketlerini dilsel ifade olarak üretir. Çıkışta dilsel değişkeni ve üyelik fonksiyonu belli bulanık sayılar elde edilir. Çıkış değişkenlerine ait üyelik fonksiyonu bulunurken çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Literatürde en çok geçen yöntemler minimum korelasyonu ve çarpım korelasyonu olarak sayılabilir. Bu yöntemler kullanılırken ilk önce, dilsel çıkış değişkenlerinin üretilmesine sebep olan giriş değişkenlerine ait üyelik dereceleri isteğe bağlı olarak minimum(VE) veya maksimum(VEYA) işlemine tabi tutulur ve çıkış üyelik fonksiyonlarının etkinlik derecesi(ωi) diyebileceğimiz tek bir üyelik derecesi elde edilir. Genelde etkinlik derecesini elde etmede literatürde minimum işlemi kullanılmıştır. Bu işlem üretilen her bir çıkış için tekrarlanır ve elde edilen bu etkinlik dereceleri yukarıda geçen metotlardan birinde kullanılarak çıkış dilsel değişkenleri ve üyelik fonksiyonları oluşturulur. Bu işlemler sonucu tek bir bulanık sayının elde edilmesi gerekmez ve genelde de birden fazladır (Aydın 2003). Durulaştırma arabirimi, sonuç çıkartım mekanizmasının ürettiği çıkış değişkenlerine ait bulanık sayılardan reel kontrol işaretlerinin elde edildiği bölümdür. Bulanık sayılardan reel çıkış değerleri maksimum kriteri, maksimumların ortalaması ve alanların ağırlık merkezi gibi üç farklı dönüşüm ile elde edilebilir. Maksimumların ortalaması yöntemi 37 geçici durum için, alanların ağırlık merkezi yöntemi ise kalıcı durum için daha iyi sonuçlar vermektedir ve bu nedenle ağırlık merkezi durulaştırmada en çok kullanılan yöntemdir. Ayrıca çıkışa ait reel değişkenlerin sınırları, dilsel değişkenlerin söylem uzayından farklı ise bulanıklaştırmadaki gibi bir ölçeklendirme durulaştırmada da yapılabilir (Aydın 2003). 38 2.4. Çözgü Salma Mekanizmaları Üzerine Yapılan Araştırmalar Dokuma makinelerinin üretim hızlarında son 40 yılda büyük bir artış görülmektedir. Üretim hızlarındaki bu artış kontrol sistemleri sayesinde mamül kalitesinde de bir artış sağlamıştır. Makinelerdeki bu performans artışı ve üretim artışı kontrol sistemleri sayesinde gerçekleşmiştir. Dokuma makinelerinde önemli olan dinamik şartlardaki değişimler (örneğin hız değişimi) ve kumaş yapısındaki gibi değişimleri çözgü gerginliğini belirli limitler altında kalacak şekilde çalışmasını sağlamaktır (Han 2005). Geleneksel PID denetiminin lineer olmayan sistemlerde yetersiz kalmasından dolayı bulanık mantık temelli algoritmalardan yararlanılarak gerginlik kontrolü sağlanabilmektedir. Yapılan çalışmalar bu türlü yaklaşımların gerginlik kontrolü açısından daha tatminkar sonuçlar verdiğini göstermektedir (Guo 2004). Bedini ve Taglia (1979) mekanik kesiksiz bir çözgü salma mekanizması kontrol sisteminin matematiksel modellemesini gerçekleştirmiştir. Çözgü gerginliğini sabit tutmak için leventin açısal hızını arka köprünün hareketiyle kontrol etmişlerdir. Kontrol sistemine ait matematiksel denklemler lineer olmayan denklemler içerdiğinden, çözümde simülasyon yöntemi kullanılmıştır. Simülasyon sonucunda, dokuma işlemi boyunca elde edilen gerginlik değişiminin deneysel verilerle uygun olduğu gözlenmiş ancak, arka köprünün yatayla yaptığı açı azaldıkça gerilim dalgalarımalannın arttığı görülmüştür. Yayın elastik sabiti arttınldığında, kararsızlığın azalmasına karşm gerilim değerinin oldukça yükseldiği, yumuşak yay kullanımında ise sistemin kararsız çalıştığı gözlenmiştir. Gerilim dalgalanmalarım azaltmak için, arka köprü ile çözgü levendi arasındaki çözgü ipliklerinin düşeyle yaptığı açıyı sabit tutmak için ilave bir silindir kullanılırken genlimdeki artış da çok düşük olmuştur (Bedini ve Taglia 1979). Tümer ve Bozdağ (1986), pozitif çözgü salma mekanizmaları başlığı altında yaptıkları çalışmada temelde negatif geri beslemeli mekanik bir otomatik kontrol sistemi olan çözgü regülatörünü çözgü gerginliği ve çözgü uzunluğunu kontrol etmek için kullanmışlardır. Tümer ve Bozdağ’a (1986) göre, çözgü ipliği elastikiyetinden dolayı belli bir yay sabitine sahip olduğundan çözgü bir ucundan çekildiğinde uzarna çekilme miktarına eşit olmamakta ve bir miktar çözgü leventten dokuma bölgesine geçmektedir. Bu nedenle, çözgü için eşdeğer bir yay katsayısı tanımlanmış olup çözgü katmanlan 39 arasındaki sürtünme sonsuz ise çözgü levende sabitleştirilmiş gibi davranmakta, sürtünme hiç yoksa çözgü levend ucu serbest gibi davranmaktadır. Modelden elde edilen denklemler lineer olmayan denklemler olduğundan, model bilgisayar benzeşimi yöntemiyle çözülmüştür. Dokuma başlangıcında, çözgü salma ile ilgili ayarların rastgele yapılması durumunda, sistem geri beslemeli bir otomatik kontrol sistemi olması nedeniyle belli bir sürede istenen atkı sıkliğını sağlayacak yeni bir sürekli rejime girmektedir. Ancak bu yeni rejimde çözgü gerginliği istenen değerinden saptığından sürekli rejime ulaşırıcaya kadar sık-seyrek hataları meydana gelmektedir. Sık-seyrek hatasının ve gerginlikteki sapmanın kaç atkı için oluştuğu ayardaki bozukluğun büyüklüğüne bağlıdır. Aşağıdaki Şekil 2.25’de görüldüğü gibi, başlangıç ayarlarının doğru verilmesi durumunda, çözgü gerilimi aynı kalırken başlangıç ayarlan yanlış ise gerilim yavaş yavaş değişerek başlangıç değerinden farklı bir değere ulaşmaktadır Bu davranış, çözgü regülatörünün düzeltici bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Şekil 2.25 Başlangıç Ayarlarının Çözgü Gerginliğine Etkisi KAYNAK: Tümer, T., Bozdağ , M.,. Mathematical Description of The Operation of Positive Let-Off Motions. Journal of Textile Institute, 1, p.52 40 Tüm ayarlar doğru yapılarak dokumaya başlandığında ve başka bozucu bir etki bulunmadığında gerginliğin levend çapına bağlı olarak değişimi aşağıdaki şekil 2.26’da verilmiştir. Şekil 2.26 Çözgü Gerginliğinin Levend Çapına Bağlı Değişimi KAYNAK: Tümer, T., Bozdağ , M.,. Mathematical Description of The Operation of Positive Let-Off Motions. Journal of Textile Institute, 1, p.53 A eğrisi, levend yoklayıcı mekanizmasırnn kullanılmadığı durumu göstermektedir. Bu durum, levend çapındaki değişmeyle aynı dönme miktannın farklı çözgü salnıa miktan vermesinden kaynaklanmaktadır. Levend yoklayıcı mekanizması kullanılması durumunda, levend çapı ile dönme miktan arasında çözgü salma miktannı sabit tutacak şekilde hiperbolik bir ilişki sağlandığında B eğrisi elde edilmektedir. Levend yokalyıcı mekanizmasına ilave olarak, levend çapındaki değişime karşın çözgü levendi ile arka köprü arasındaki eğimi sabit tutmak amacıyla ek rulolar kullanılması dunımunda ise C eğrisi elde edilmektedir. Sonuçta, lineer olmayan model için geliştirilen bilgisayar programı, bozucu hatalara yol açmayacak doğru başlangıç ayarlarının bulunmasına olanak vermektedir (Tümer ve Bozdağ 1986). 41 Çözgü gerginliği dağılımındaki varyasyonların kumaş üzerindeki etkilerini inceleyen Inui ve Kurata’ya (1965) göre, maksimum çözgü gerginliğindeki varyasyonlar kumaşta ince-kalın yerlerin oluşumu için önemli bir nedendir. Sık-seyrek hatalarının önlenmesi, gerginlik-atla sayısı eğrilerinin yatay olarak elde edilmesine bir başka deyişle çözgü gerginliği değerinin dokuma işlemi boyunca sabit kalmasına bağlıdır. Fumio Murakami ve ark. çözgü salma işleminin önemini anlatan çalışmasında çözgü ipliklerinin çözgü salma esnasındaki değişimlerini matematiksel model kullanarak göstermişlerdir. Yapılan bu çalışmada farklı tipten çözgü ipliklerinin dokuma işlemi esnasında çözgü leventinden boşalması anında gösterdikleri gerginlik değişimlerinin dokuma makinesi alımında dikkat edilmesi gereken bir özellik olduğunu ve bu konunun üzerinde çeşitli geliştirmeler yapılabilmesinin mümkün olduğunu belirtmişlerdir. Şekil 2.27. Çözgü Leventinin Durumuna Göre Çözgü Gerginliğinin Değişimi KAYNAK: MURAKAMI F., WATANABE T., Dynamic Tension on Yarns being Unwound from a Beam, Journal of the Textile Machinery Society of Japan, Transaction Vol.31, No. 4, p 96, 1978 Ming-Yuan Shieh ve Tzuu-Hseng S.Li çalışmalarında servo motorların pozisyon kontrolünü bulanık mantık yöntemiyle gerçekleştirmişlerdir. Günümüzde dokuma işlemi sırasında çözgü gerginlik değişiminin ve kopuşlarının azaltılması ile dokuma veriminin arttırılması için çözgü salma sistemlerinin bilgisayar kontrollü, elektronik ölçme ve elektronik kontrollü tahrik sistemleri sayesinde yüksek performansta çalışmaları sağlanmıştır. 42 Bununla birlikte son on yıldır üretimde tepkiselliğin sağlanması için Yapay-zeka uygulamaları birçok mühendislik alanında uygulanmaktadır. Bulanık mantık servo motor kontrollü sistemler için iyi bir uygulama alanıdır (Kayacan 2007) Makkonen ve Koivo (1994) çalışmalarında bir lineer olmayan servo motor modelinin bulanık mantık ve diğer kontrol yöntemleriyle kontrol performansını simüle edip, bulanık mantıkla kontrol edilen motorun performansının daha iyi olduğunu göstermişlerdir. Mirjalili (2004) çözgü salma sisteminin gerginliğe etkisini yaptığı matematiksel modellemeyle anlatmıştır. Bu çalışmada arka köprü hareketinin toplam çözgü miktarına etkisini hesaplamış, elde ettiği diferansiyel denklemleri Runge-Katta metoduyla çözerek gerginlik değişimlerini ve arka köprü hareketini benzeşim yöntemiyle çözerek gerginlik eğrilerini elde etmiştir. Benzeşim yöntemiyle elde edilen sonuçların ölçülen değerlerle uyuştuğunu göstermiştir. Şekil 2.28. Çözgü Gerginlik Değerleri a) Simülasyon b) Gerçek Değer KAYNAK : MIRJALILI S.A., Computer Simulation of Warp Tension on a Weaving Machine,J.Text.Eng.,Vol:49,No:1, p8-12 Sheikhzadeha ve ark. (2007) yaptıkları çalışmada dokuma işlemi esnasında çözgü levendi yarıçapı değişiminin ve arka köprü silindiri çapıyla arka köprünün yatay ve dikey hareketlerinin çözgü gerginliğine olan etkisini incelemişlerdir. Yaptıkları matematiksel 43 model sayesinde dolu levent çapından boş levent çapına kadarki süreçte çözgü gerginliği değişimininin nasıl olduğunu göstermişlerdir. Gahide (2001) çözgü ipliği gerginlik ölçümünde kullanılan sensörleri açıklamış ve farklı dokuma parametrelerinde çalışan dokuma makinesinde uyguladığı deney düzeneği ile çözgü gerginliğindeki değişimi incelemiştir. Sonuçlar Şekil 29’daki gibi elde edilmiştir. Şekil 2.29. Atkı Sıklığı Değişiminin Çözgü Gerilimine Etkisi KAYNAK : GAHIDE, S., Exploration of Micro machines to Textiles: Monitoring Warp Tension and Breaks During the Formation of Woven Fabrics., Ph.D. Thesis, North Carolina State University, 2001 Han D.C., (2005) dokuma makinesindeki çözgü salma sisteminin matematiksel bir modellemesini yaparak gerginlik değişimlerini PI kontrol ve SVR (support vector regression) kontrol ile yapmıştır. Bu çalışmada bir yük hücresinde gerginlik değişimleri ölçülerek AC servo motora kumanda edilmiştir. Yapılan çalışmada çözgü iplik gerginliğinin istenen değere PI kontrol yaklaşımına göre SVR kontrol ile daha kısa zamanda ulaştığını göstermişlerdir (Şekil 2.30). 44 Şekil 2.30. Çözgü Gerginliğinin Değişimi a) PI Kontrol B) SVR Kontrol KAYNAK: HAN D.C., 2005, Tension Control of the Let-off and Take-up System in the Weaving Process Based on Support Vector Regression, KINTEX, June 2-5, Gyeonggi- Do, Korea Çakmak ve Kayacan (2007) ise yaptıkları çalışmada pamuklu kumaşı konvansiyonel bir makinenin çözgü salma sistemine bağlanan servo motor aracılığı ile, konvansiyonel, PID, Bulanık mantık algoritmaları kullanılarak dokumuştur. Dokunan bu kumaşların fiziksel özelliklerini test edilerek birbirleriyle karşılaştırmışlardır. Yapılan bu çalışma dokuma makinesinin anamilinin bir devrindeki çözgü gerginliği esas olacak şekilde yapılmıştır. Çözgü salma sisteminde servo motorun kullanılması ile sistemin cevap verme hızı arttırılarak kararsızlık süresinin azaldığını ve bundan dolayı çözgü geriliminin kontrolünün daha etkin bir şekilde yapılmış olduğunu belirtmişlerdir. Eren ve Özkan (2004) yaptıkları çalışmada dokumada elektronik çözgü salma mekanizmalarının matematiksel analizini sunmuşlardır. Bu çalışmada ağızlık açma ve tefe vurma işlemlerinden dolayı her makina devrinde ortaya çıkan periyodik bozucular göz önüne alınmamakta, periyodik olmayan bir bozucu olan çözgü levendi çapındaki azalmanın çözgü salma mekanizması performansına etkisi simülasyon yöntemi kullanılarak belirlenmektedir. Dolu leventten boş levende kadar çözgü gerginliği değişimi hesaplanmış ve sonuçlar analiz edilmiştir. Elde edilen analiz sonuçlarına göre PID tipi denetim kullanıldığında arka köprüde kalıcı değişimlerin bulunmadığını ve 45 böylelikle PID tipi denetimin arka köprünün geometrisindeki değişimlerin gerginlik üzerindeki etkisini ortadan kaldırdığını göstermişlerdir. Şekil 2.31. Çözgü Salma Sisteminin Arka Köprü Hareketli Đken PID Kontrol Etkisiyle Çalışması Durumunda Çözgü Gerginliğinin Levent Yarıçapına Bağlı Olarak Değişimi KAYNAK: EREN R.,ÖZKAN G., Dokuma Makinelerinde Elektronik Çözgü Salma Mekanizmalarının Matematiksel Analizi,Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi,Cilt 9,Sayı 1,2004 GUO Shuai, HE Yongyi, FANG Minglun, LU Lixin yaptıkları çalışmada PID denetimli bir çözgü salma sisteminin servomotoruna bulanık mantık denetleyicisini bir ön kompansatör olarak kullanmışlardır (Şekil 47). Şekil 2.32. Bulanık Ön Kompansatörlü PID Denetim Yapısı KAYNAK: GUO, S., HE, Y., FANG M., LU, L., Design of a Fuzzy Pre-compensator PID Tension Controller for Fabric Based on DSP ,2004 8th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision Kunming, China, 6-9th December 2004 46 Böylelikle dokuma makinesinin bir devrinde meydana gelen gerginlik değişiminin bulanık mantık ön kompansatör kullanıldığında konvansiyonel PID tipi denetimle yapılana göre daha uygun sonuçlar verdiğini belirtmişlerdir (Şekil 2.33 ve Şekil 2.34). Şekil 2.33. 300 dv/dk Çalışma Hızında Elde Edilen PID Ve Fuzzy-PID Kontrol Sistemlerindeki Gerilim Değişimleri KAYNAK : GUO, S., HE, Y., FANG M., LU, L., Design of a Fuzzy Pre-compensator PID Tension Controller for Fabric Based on DSP ,2004 8th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision Kunming, China, 6-9th December 2004 Şekil 2.34 550 dv/dk çalışma hızında elde edilen PID ve Fuzzy-PID kontrol sistemlerindeki gerilim değişimleri KAYNAK: GUO, S., HE, Y., FANG M., LU, L., Design of a Fuzzy Pre-compensator PID Tension Controller for Fabric Based on DSP ,2004 8th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision Kunming, China, 6-9th December 2004 47 Lei ve ark.(2009) yaptıkları çalışmada çözgü gerginliğini düzenleyen kontrol sistemlerini incelemişlerdir. PID, bulanık mantık+ PID ve tekli sinir ağı+ PID denetleyicileri üzerinde çözgü gerginliğinin değişimlerini göstermişlerdir (Şekil 2.35). Şekil 2.35 Çözgü Gerginliğinin PID, bulanık mantık+ PID ve tekli sinir ağı+ PID Denetleyicileri Üzerindeki Değişimleri KAYNAK: LEI W., JIANCHENG Y., The Research on Controlling Method of Loom Warp Tension, 2009 Second International Symposium on Computational Intelligence and Design, IEEE, p 115-118 Dayık ve ark. (2009) Rus yapımı ATPR marka hava jetli dokuma makinasında çözgü gerginliğini geleneksel PID kontrolü ve Bulanık Mantık Kontrolü ile yapmışlardır. Çözgü salma sistemine taktıkları servomotorun zamanlamasını dokuma makinasının anamiline taktıkları artımlı enkoder ile gerçekleştirmiş , çözgü gerginliğini ise arka köprüye taktıkları bir yerdeğiştirme sensörü ile ölçmüşlerdir. Sensörden ve enkoderden gelen elektriksel sinyalleri bir arabirim kartı ile işlenmiş ve bilgisayar yazılımı ile çözgü salma sisteminin hareketini sağlayan servomotor kontrol edilmiştir. Yapılan çalışmada dokuma makinesinin anamilinin 1 devri içinde gerçekleşen gerginlik değişimleri gözlemlenmiştir. Bulanık Mantık kontrolcüsüyle yapılan gerginlik denetiminde gerginlik kontrolü için hata ve hata değişimi olmak üzere 2 giriş üyelik fonksiyonu ve 1 adet çıkış fonksiyonu kullanılmıştır. Kullanılan hata ve hata değişimi giriş üyelik fonksiyonları ve çıkış üyelik fonksiyonu Şekil 2.36, Şekil 2.37 ve Şekil 2.38’de gösterilmiştir. 48 Şekil 2.36 Hata Giriş Üyelik Fonksiyonu Şekil 2.37. Hata Değişimi Giriş Üyelik Fonksiyonu Şekil 2.38. Çıkış Üyelik Fonksiyonu KAYNAK: DAYIK, M. , ÇALIŞ, H., KACACAN, M. , 2009, Adaptive Control Of Let- Off System In Weaving, The Journal Of Textile Institude, v 100(2), p186-194 Yapılan çalışma neticesinde geleneksel, PID ve Bulanık Mantık Kontrolcülerinin kullanımı durumunda çözgü gerginliğinde meydana gelen değişimler birbirleri ile mukayese edilmiştir. Çalışma sonucunda geleneksel, PID ve Bulanık Mantık 49 Kontrolcülerinin kullanımı durumundaki çözgü gerginliği değişimi Şekil 2.39’da görülmektedir. Şekil 2.39 PID ve Bulanık Mantık Kontrolcülerinin kullanımı durumundaki çözgü gerginliği değişimi (Dayık 2009) KAYNAK: DAYIK, M. , ÇALIŞ, H., KACACAN, M. , 2009, Adaptive Control Of Let- Off System In Weaving, The Journal Of Textile Institude, v 100(2), p186-194 Huang ve Yasanabu (2000) yaptıkları çalışmada bulanık mantık kontrolcüsünün kullanıldığı durumlarda PID kontrole göre sistem davranışının daha hızlı ve az salınımlı olduğunu göstermişlerdir. Şekil 2.40. Bulanık Mantık ve PID Kontrol Organlarının Sistem Davranışı KAYNAK: HUANG Y.,YASUNOBU S., A General Practical Design Method for Fuzzy PID Control from Conventional PID Control, IEEE, p969-972 50 3. MATERYAL VE YÖNTEM 3.1. Materyal Deneysel çalışmada Rus yapımı ATPR kancalı hava jetli dokuma makinesi kullanılmıştır. Şekil 3.1’de görülen dokuma makinesinde orijinal olarak mekanik çözgü salma mekanizması bulunmaktadır. Dokuma makinesinde 3000 tel 150 den PES çözgü ipliği her bir tarak dişinden iki adet geçirilmiş olup yaklaşık 30 tel/cm sıklığında, atkı ipliği ise Ne22 pamuk ipliği olup 22 atkı/cm sıklığında bezayağı kumaş dokumaktadır. Kullanılan 150den PES çözgü ipliğinin Instron 4301 test cihazında 50cm uzunluğundaki çözgü iplikleri test edilerek ortalama elastisite modulü 2.15 N/tex olarak belirlenmiştir. Đlgili test sonuçları Ek-1’de verilmiştir. Şekil 3.1. ATPR Kancalı Hava Jetli Dokuma Makinesi Bu çalışma kapsamında mekanik çözgü salma mekanizması çıkarılıp çözgü salma mekanizmasına AC motoru ilave edilmiş ve bilgisayara bağlı bir sürücü sistem (Şekil 3.2) ile leventin hareketi elektronik kontrollü bir sisteme dönüştürülmüştür. Motor sürücüsü olarak SIEMENS firmasına ait 1 kW gücünde Micromaster Vector Drive modeli kullanılmıştır. 51 Şekil 3.2. AC Motor Sürücüsü Micromaster Vector Drive Motor sürücüsünün 2. ve 3. pinleri motor hızını ayarlamak için terminal kartının analog çıkışına bağlanmıştır. AC motorlarının hızı motor içinde bulunan döner manyetik alanın frekansıyla doğru orantılı olduğundan sürücünün 2. ve 3.pinleri AC motorun hızını motor içinde bulunan döner manyetik alanın frekansını 0-50 Hz arasında değiştirerek istenilen motor hızını sağlamaktadır. 0-50Hz frekans değerine bilgisayardan üretilen arabirim kartı aracılığıyla 0-10V’luk gerilim ile doğrusal olarak ulaşılmaktadır. Sürücünün 4. ve 5. pinleri ise dijital giriş olup motora yön sinyali vermek için 15.pin ile birlikte kullanılmaktadır (Şekil 3.3). Şekil 3.3. Micromaster Vector Sürücüsüne Ait Kontrol Bağlantıları 52 Motorun ileri-geri hareketini sağlayabilmek için 15.pinden gelen 15V’luk sinyal üzerinde bir optocoupler bulunan bir devreye (Şekil 3.4) gelmekte ve arabirim kartından gelen dijital giriş sinyaliyle 4. ve 5. pinlere aç-kapa sinyali verilerek motor istenilen yöne döndürülebilmektedir. Şekil 3.4. Motora Yön Sinyali Veren Optokuplör Devresi Bir optokuplör, kaynakla yük arasında elektriksel izolasyon sağlayan bir cihazdır. Şekil 3.5'de görüldüğü üzere optokuplörler girişinde bir LED ve çıkışta da bir fotosensör vardır. LED ve fotosensör arasında elektriksel hiçbir bağlantı yoktur. Optokuplörlerde LED ile fotosensör arasındaki iletişim led ışığı ile sağlanmaktadır. Arabirim kartından gelen 5V’luk dijital sinyal ledin ışığını yakarak fotosensörü tetiklemektedir. Fotosensörün bir bacağı motor sürücü devresinin 15.pinine, diğer bacağı ise motora ileri yön verilecekse motor sürücü devresinin 4.pinine, motora geri yön verilecekse motor sürücü devresinin 5.pinine bağlanmıştır. Fotosensör, led ışığı yanınca motor sürücü devresinden gelen +12V’luk sinyali açarak sürücünün 4.ve 5. pinlerine iletir. 53 Şekil 3.5. Motora Yön Sinyalinin Verilmesi Levendin tahriki ise AC motordan alınan hareketle dişli mekanizması üzerinden sağlanmaktadır (Şekil 3.6). Motor ve levent arasında 1:2000 dişli oranı kullanılmaktadır. Şekil 3.6. Çözgü Levendinin Tahriki Leventin tahrikiyle tezgah anamili arasındaki zamanlama anahtar tipi bir indüktif sensör kullanılarak gerçekleştirilmiştir (Şekil 3.7). Đndüktif sensör ana mile takılmış olan bir cıvata sensörün önünden geçerken sensör çıkışı 5V olmakta, bunun haricindeki ana mil açılarında indüktif sensör çıkışı 0V olmaktadır. Sensör çıkışı 0V’dan 5V’a geçerken tefe en ileri konumda olmakta ve bu durum anamil dönüş açısının 00 değerine karşılık gelmektedir. Dokuma makinesinin ana milinin hareketine bağlı olarak 3600 ’de 1 kez ana mile bağlı cıvata parçası sensörün bir çıkış sinyali üretmesine neden olmaktadır. Dokuma makinesinin ana milinin bir kez dönüşü ile bir atkı atılmış olacağından sensörün çıkış sinyali kullanılarak makine çalışmasında atılan toplam atkı sayısının ve makine hızının 54 (d/dak) cinsinden tesbiti mümkün olmaktadır. indüktif sensörden elde edilen çıkış sinyali bir arabirim kartı üzerinden bilgisayarın dijital giriş portuna bağlanmakta ve kullanılan simülasyon programında bağlanılan port adresi gösterilerek sinyal bilgisayardan okunmakta ve işlenmektedir. Şekil 3.7. Tezgah Anamiline Bağlanmış Anahtar Tipi Đndüktif Sensör Elektronik çözgü salma mekanizmasında gerginlik ölçümünde arka köprüye bağlı bir hareketli parça ile bu parça karşısında arka köprünün hareketini algılayan bir indüktif tipte yer değiştirme sensörü kullanılmıştır (Şekil 3.8). Yer değiştirme sensörü 0-5mm arasındaki mesafe değişimlerine karşı duyarlı olup, 0-5mm arasındaki mesafe değişimlerinde 0-10V arasında analog çıkış sinyali vermektedir. Yer değiştirme sensöründen alınan analog sinyal arabirim kartının analog girişine bağlanmaktadır. Bilgisayardan okunan yer değiştirme sensörünün analog sinyali toplam çözgü gerginliğinin ölçümünde kullanılmaktadır. 55 Şekil 3.8 Đndüktif Tipte Yer Değiştirme Sensörünün Arka Köprüye Yerleşimi Bilgisayarla makine arasındaki bağlantı ISA kanalıyla bağlantı yapılan bir Advantech PCL-818 arabirim kartıyla sağlanmıştır. Advantech PCL-818 ara birim kartı aşağıdaki özelliklere sahiptir. -12bit ADC (anolog dijital dönüştürücü) , 16 analog giriş. - 16 dijital giriş. - 16 dijital çıkış. - 1 adet anolog çıkış, anolog çıkış 12bitlik bir DAC ile elde edilmektedir. - Zaman ve sayaç devreleri. Ara birim kartı ile 100 kHz frekansta veri okunabilmekte ve arabirim kartı özellikleri yapılan deneysel çalışma için yeterli olmaktadır. Arabirim kartının görünüşü Şekil 3.9’da gösterilmektedir. Arabirim kartının 1 analog girişi yer değiştirme sensörü için, 1 dijital girişi aç-kapa sensörü, 2 dijital çıkışı kullanılan AC motor sürücüsünün yön sinyali ve 1 analog çıkış ise motor sürücüsüne hız sinyali vermek için kullanılmıştır. Arabirim kartına sinyallerin giriş çıkışları aşağıdaki adresler üzerinden yapılmaktadır. -Dijital giriş Adres: 0X303 , 3 nolu pin -Dijital çıkış Adres:0X303, 3 ve 4 nolu pinler -Analog giriş Adres:0X300 ( 4.bit ) , 0X300 (5.bit) -Analog çıkış Adres: 0X304 ( 1.bayt ) , 0X305 (2.bayt) 56 Burada sayıların önündeki 0X adresi temsil eden sayıların 16’lık tabanda olduğunu göstermektedir. Şekil 3.9. Advantech PCL-818 arabirim kartı Arabirim kartı ile sensörler arasındaki bağlantıları ise Advantech PCLD-8115D Terminal Kartı ile sağlanmıştır (Şekil 3.10). Advantech PCL-818 arabirim kartı üzerinde 37 pin bulunan DB37 kablo ile terminal kartına bağlanmıştır. Anolog giriş ve anolog çıkış sinyalleri bağlantı kartı üzerinden arabirim kartına iletilmektedir. Terminal kartının kullanılmasıyla bağlantılar daha kolayca yapılabilmektedir. Şekil 3.10. Advantech PCLD-8115D Terminal Kartı 57 3.2. Yöntem 3.2.1. Deneysel Çalışmaya Ait Yöntem PID klasik kontrol denetimi ve bulanık mantık algoritmalarını içeren yazılım Matlab SIMULINK kullanılarak yapılmıştır. Dokuma makinesinin anamilinin dönüş sayısı atılan atkı sayısını belirlemektedir. Dokuma makinesinin anamiline takılı olan anahtar tipi indüktif sensör dokuma makinesinin çalışması esnasında atılan atkı sayısının belirlenmesinde kullanılmaktadır. Anahtar tipi indüktif sensör simulink’te data kartının bulunduğu araç kutusundan dijital giriş olarak tanıtılmıştır. Buradan alınan dijital sinyal bir sayıcıya bağlanılarak dokuma makinesinin anamilinin dönüş sayısı belirlenmiştir. Sayaçta toplanan bu değer daha sonra grafiklerin çizilmesinde yatay eksen verisi olarak kullanılmaktadır. Dokuma makinesi çalışmaya başladıktan sonra herhangi bir sebeple çalışması durdurulduğunda çözgü salma motorunun da durabilmesi için bir mantıksal operatör kullanılmaktadır. Makine hızı belirlenen bir hızın altına düştüğünde çözgü salma motoruna mantıksal operatör 0 sinyali göndererek çözgü salma işlemi sonlandırılmaktadır. Makine hızı istenilen hız değerinden eşit ve büyük olduğunda ise mantıksal operatör 1 sinyali gönderir ve çözgü salma işlemi devam eder. Şekil 3.11 bu işlemleri Matlab Simulink blok diyagramı olarak göstermektedir. Şekil 3.11. Anahtar Tip Đndüktif Sinyalin Simulinkte Đşlenmesi Yerdeğiştirme sensöründen alınan gerginlik değerleri atkı atımı süresince dokuma makinesinin çerçeve hareketinden ve tefelemeden dolayı ani gerginlik artışları gözlemlenmektedir. Çözgü gerginliği kontrol sisteminin daha kararlı çalışması için bu ani değişimlerin etkisi, dokuma makinesinin ana milinin her bir tam devrinde elde edilen gerginlik değerlerinin ortalaması alınarak azaltılmaktadır. Ortalama gerginlik değerinin Simulinkte bulunan istatistik araçlarından olan ortalama bloğu kullanılarak 58 hesaplanmıştır. Makine ana miline takılı olan indüktif aç-kapa sensöründen 0 değeri okundukça, yerdeğiştirme sensöründen gelen gerginlik sinyallerinin ortalaması alınmaktadır. Mantıksal operatör ise anamildeki indüktif sensörden gelen sinyali karşılaştırır ve sinyal olumluysa tetikleyici bloğuna iletir, tetikleyici blok ise sensörden gelen 1 sinyalinde ortalama gerginlik değerini bir sonraki işleme göndermektedir. Bu işlemlere ait Simulink bloğu Şekil 3.12’de gösterilmektedir. 1 IO < 1 Relational Constant 1 Operator 2 In1 Out1 In1 Out1 1 AIN AIN1 Mean Enabled and Triggered Triggered Subsystem Subsystem Şekil 3.12. Simulinkte Her Atkı Atımında Ortalama Gerginlik Değerinin Hesaplanması Çözgü salma motorunun saat ibreleri veya tersi yönündeki dönüş hareketini sağlayabilmek için simulink’te arabirim kartına ait dijital çıkış bloğuna 1-0 veya 0-1 sinyal çiftleri elle anahtarlama yapan bir anahtarlama bloğuna bağlanmıştır (Şekil 3.13). [1 0 ] ger Port2Line 3 advantech 0 PCL-818 L Wi... Manual Switch 1 Port2Line 4 [0 1 ] Digital Output 1 sal Şekil 3.13. Simulinkte Motor Dönüş Yönünün Ayarlanması Deneysel çalışmada PID tipi denetimle yapılan gerginlik kontrolünün Simulink’e ait blok şeması Şekil 3.14’de gösterilmektedir. Burada istenilen gerginlik değeri ile indüktif tipte yerdeğiştirme sensöründen gelen gerginlik değeri karşılaştırılmakta ve arasındaki 59 fark değeri PID kontrolcüsüne giriş sinyali olarak verilmektedir. PID kontrolcüsünde işlenen hata sinyali bir çıkış sinyali üretmekte ve elde edilen çıkış sinyali çözgü salma mekanizmasının hareketini sağlayan AC motor sürücüne kumanda sinyali olarak arabirim kartından gönderilmektedir. Şekil 3.14. PID Tipi Denetimle Gerginlik Kontrolü PID tipi denetimle yapılan gerginlik kontrolüne ait deneysel çalışmada çözgü ipliklerinin toplam 900N ön gerginlik değeri verilmiş, sırasıyla 1100, 1300 ve 1500 N’luk gerginlik değerlerine ulaşıncaya kadarki gerilim değişimleri incelenmiştir. Bu çalışmaya ait deneysel sonuçlar Ek-2’de verilmiştir. Deneysel çalışmada bulanık mantık denetçisiyle yapılan gerginlik kontrolünde, bulanık mantık kontrolcüsü tek girişli ve tek çıkışlı olmak üzere tasarlanmıştır. Giriş fonksiyonu olarak alınan hata sinyalinin alt ve üst aralıkları -600N ile 300N olarak belirlenmiştir. Şekil 3.15’de hata sinyalinin üyelik fonksiyonu görülmektedir. Şekil 3.15. Hata Sinyalinin Üyelik Fonksiyonu Çıkış üyelik fonksiyonu ise 0V ile 5V arasında olacak şekilde belirlenmiştir. Giriş ve çıkış üyelik fonksiyonları 5 üyelikli ve üçgen olacak şekilde tasarlanmıştır. Şekil 3.16’da çıkış sinyalinin üyelik fonksiyonu görülmektedir. 60 Şekil 3.16. Çıkış Sinyalinin Üyelik Fonksiyonu Bulanık mantık kontrolcüsünün sistemden gelen hata sinyaline karşılık çıkış sinyali üretebilmesi için bir kural tablosuna ihtiyaç duyulmaktadır. Yapılan deneysel çalışmada istenilen gerginlik değeri ile ölçülen gerginlik değeri arasındaki hata sinyali negatif ve çok büyük olması durumunda çözgü salma mekanizmasının istenilen gerginlik değerine daha çabuk ulaşabilmesi için bulanık mantık kontrolcüsünün çok küçük bir çıkış sinyali vermesi sağlanmıştır. Eğer istenilen gerginlik değeri çok aşılmış ise bulanık mantık kontrolcüsü daha büyük çıkış sinyali üreterek çözgü salma motorunun açısal hızını arttırmakta ve böylelikle dokuma ortamına daha fazla çözgü beslenerek istenilen gerginlik değerine hızlı bir şekilde ulaşması sağlanmaktadır. Elde edilen hata sinyaline karşılık gelen çıkış sinyali Şekil 3.17’de görülmektedir. Şekil 3.17. Hata Sinyaline Göre Çıkış Sinyalinin Değişimi 61 Simulinkte bulanık mantık kontrolcüsü ile yapılan gerginlik kontrolüne ait blok şema Şekil 3.18’de görülmektedir. Kural tablosu oluşturulduktan sonra bulanık mantık kontrolcüsüne ait olan bloğa önceden kaydedilen dosya okutulur. Dokuma makinesi çalışmaya başlayınca yerdeğiştirme sensöründen gelen analog gerginlik sinyali istenilen gerginlik sinyali ile karşılaştırılarak bir hata sinyali elde edilir. Elde edilen hata sinyali bulanık mantık kontrolcüsü yardımıyla bir kumanda sinyaline dönüştürülerek arabirim kartı üzerinden çözgü salma sisteminin hareketini sağlayan AC motorunun sürücüsüne hız sinyali olarak iletilir. Şekil 3.18. Bulanık Mantık Kontrolcüsüyle Gerginlik Kontrolü Bulanık mantık esaslı denetimle yapılan gerginlik kontrolüne ait deneysel çalışmada çözgü ipliklerinin toplam 900N ön gerginlik değeri verilmiş, sırasıyla 1100, 1300 ve 1500 N’luk gerginlik değerlerine ulaşıncaya kadarki gerilim değişimleri incelenmiştir. Bu çalışmaya ait deneysel sonuçlar Ek-3’de verilmiştir. 62 3.2.2 Teorik Çalışmaya Ait Yöntem: Bu tez kapsamında yapılan teorik çalışmada kullanılan yer değiştirme sensörüne sahip elektronik yarı pozitif çözgü salma mekanizması Şekil 3.19’da gösterilmiştir. Şekil 3.19. Yer Değiştirme Sensörüne Sahip Bir Elektronik Çözgü Salma Mekanizması Çözgü salma mekanizmasının çalışma prensibi aşağıda açıklanmıştır. 1 nolu silindir makina gövdesine döner mafsalla yataklanmış olup çözgü gerginliğinin etkisiyle kendi ekseni etrafında dönebilmektedir. 2 nolu arka köprü silindiri ise 4 nolu kol üzerine yataklanmış ve 4 nolu kolun diğer ucuna 5 nolu yay bağlanmıştır. Çerçeve hareketi ve tefe vuruşundan dolayı oluşan çözgü gerginliği değişimi mekanizmada yay ile kompanse edilerek arka köprünün salınım miktarı ayarlanmaktadır. Levendden beslenen çözgü miktarıyla değişen çözgü gerginliği 3 nolu yer değiştirme sensöründen alınan sinyal ile tesbit edilmektedir. Đstenilen çözgü ipliği gerginliği ise bilgisayardan girilen bir sayı tarafından belirlenmektedir. Çözgü gerginliğindeki değişim 2 nolu silindire etkiyen momenti değiştirmektedir. Değişen bu moment değeri arka köprü 63 silindirinin yatay eksenle yaptığı açıyı değiştirmektedir. Bu açısal değişim farklı gerginlik değerleri için yer değiştirme sensöründen (3) farklı çıkış sinyalleri elde edilmesine neden olmaktadır. Şekil 3.19’da görülen arka köprü tasarımında arka köprüye etki eden toplam moment sıfır olacağından aşağıdaki denklem elde edilir. T .r − F.l = 0 (3.1) Burada; T :Çözgü gerginliği (cN) F :Yay kuvveti r :Arka köprü silindiri ile 1 nolu mafsal arasındaki kol uzunluğu (m) l :1 nolu mafsal ile yay arasındaki kol uzunluğu (m) 5 nolu yayın uyguladığı kuvvet ise 3.2 nolu eşitlikten hesaplanır. F = l.θ .k (3.2) Burada; k :Yay sabiti (N/m) θ :Arka köprünün yatayla yaptığı açı (rad) 3.1 nolu denklemde F yerine 3.2 nolu denklem yerine konulup eşitlikten θ çekilirse arka köprünün yatay eksenle yaptığı salınım açısı 3.3 nolu denklemden elde edilir. T .r θ = k.l 2 (3.3) . Bu denkleme göre arka köprüdeki tasarımdan yararlanılarak, simülasyonda hesaplanılacak θ değeri ile kol uzunluğu çarpımından arka köprü hareketinden dolayı dokuma bölgesine salınan veya çekilen çözgü miktarı hesaplanabilmektedir. 64 Dokuma makinesinde çözgü gerginliği salınan çözgü ipliği miktarı ile kumaş çekme miktarının arasındaki farktan kaynaklanmaktadır. Dokuma makinasının bir devrindeki kumaş çekme miktarı; 1 lkç = (3.4) n formülü ile hesaplanabilmektedir. Burada; n : Atkı sıklığı (atkı/cm) Dokuma işlemi esnasında salınan çözgü miktarı dokuma levendinde çap değişimine neden olmaktadır. Çözgü salma miktarının hesaplanabilmesi için öncelikle çözgü levendinin açısal yer değiştirme miktarına bağlı olarak levend yarıçapında meydana gelen değişim miktarı hesaplanmalıdır. Çözgü leventinin dönüş miktarı ile levend yarıçapı arasındaki ilişki Tümer ve Bozdağ'ın aşağıda belirttiği gibi kabul edilmiştir. dr dç = dθ 2 (3.5) Burada; dr : Çözgü levendi yarıçapında meydana gelen değişim miktarı (m) dθ : Levend dönme miktarı (rad) dç : Çözgü ipliği çapı (m) Çözgü ipliği çapı kullanılan çözgü ipliği numarasına göre ; 1 dç = 28 Ne (3.6) eşitliği ile inç olarak hesaplanmaktadır. Şekil 3.20’de çözgü ipliği çapının hesaplanması için oluşturulan blok gösterilmektedir. Blokta 150den PES çözgü ipliğinin çapının 0,00015m olarak hesaplanmış ve yapılan teorik çalışmada çözgü ipliğinin çap değeri olarak kabul edilmiştir. 65 Şekil 3.20. Çözgü Đpliği Çapının Hesaplanması Çözgü levendinin dönme miktarı ise; dθ =ωl ⋅ t (3.7) değerine eşit olup 3.5 nolu denklemde dθ ’nın yerine yazılırsa levendin dönüşüyle meydana gelen çaptaki değişim; dç.ω .t dr = l (3.8) 2 olarak hesaplanabilmektedir. Dokuma makinesinin n . devri için çözgü levendi yarıçapı; rn = rn−1 − dr (3.9) formülünden dokuma makinesinin bir önceki atkı atımındaki levend çapından çıkarılarak her atkı atımındaki levend çapı hesaplanmaktadır. Şekil 3.21'de oluşturulan blokta çözgü ipliği çapı 0.5 değeri ile çarpılarak çözgü ipliği yarıçapı bulunmuş ve çözgü ipliği yarıçapı ile leventin açısal hızı çarpılarak çözgü leventinin çap değişimi elde edilmiştir. Çözgü leventinin çap değişimi 300dv/dk çalışma devriyle dönen bir dokuma makinesi için atkı atım zamanı olan 0.2s değeri ile çarpılarak dokuma makinesinin herbir çalışma devri için çözgü leventinin çap değişimi bulunmuştur. Hesaplanan levend çapındaki değişim başlangıçtaki levend çapından çıkartılarak levend çapı bulunmuştur. 66 dc 0.5 0.2 1 r 1 w Şekil 3.21. Dokuma Makinasının Herbir Devrindeki Çözgü Leventi Yarıçapının Hesaplanması Dokuma makinesi çalışmaya devam ettikçe çözgü levendinden serbest bırakılan çözgü miktarı ise ; lçs =ωl ⋅ rn (3.10) eşitliğinden hesaplanmaktadır. Şekil 3.22 yapılan teorik çalışmada serbest bırakılan çözgü miktarının hesaplanmasını göstermektedir. 2 r 0.2 1 lcs 1 Product 1 Gain 2 w Şekil 3.22. Serbest Bırakılan Çözgü Miktarının Hesaplanması Dokuma işlemi devam ettikçe dokuma leventinin çap değişimine bağlı olarak salınan çözgü miktarı başlama şartlarına göre değişmekte ve böylelikle kumaş çekme miktarı ile salınan çözgü ipliği miktarı arasında bir farka neden olmaktadır. Kumaş çekme miktarı ile salınan çözgü ipliği miktarı arasında oluşan fark çözgü ipliği gerginliğini değiştirmektedir. Çözgü ipliği gerginliğindeki değişim; l − l ∆T = kç çs ⋅ EÇ (3.11) L 67 formülü ile hesaplanmıştır. Burada; L :Çözgü levendinden kumaş çizgisine kadar olan bölgede serbest çözgü uzunluğu Eç :Çözgü ipliği elastisite sabiti (N) Çözgü ipliği gerginliğindeki değişimin hesaplanması Şekil 3.23’de verilen simulink bloğunda gösterilmiştir. 1 lcs kc E 1 Add Gain dT Subsystem5 Divide L Constant 1 Şekil 3.23. Çözgü Đpliği Gerginliğindeki Değişimin Hesaplanması Çözgü gerginliğinde meydana gelen değişim dokuma makinesinin arka köprüsünün bir önceki pozisyonuna göre açısal yerdeğişimine neden olmaktadır. Kabul edilen arka köprü tasarımına göre çözgü ipliği gerginliğindeki değişimin arka köprüye olan etkisi hesaplanırken 3.3 nolu eşitlik kullanılmıştırdır. Şekil 3.24'de arka köprünün salınımının hesaplanması gösterilmektedir. 68 1 dT r1 1 Product teta Constant 1 Divide k Constant 2 Product 2 l1*l1 Constant 3 Şekil 3.24. Çözgü Gerginliğindeki Değişimin Arka Köprüye Olan Etkisi Arka köprüde meydana gelen açısal yerdeğiştirmenin yukarı veya aşağı olması dokuma bölgesindeki toplam çözgü ipliği miktarını değiştirmektedir. Arka köprünün açısal yerdeğiştirmesi sonucunda dokuma bölgesine salınan veya dokuma bölgesinden çekilen çözgü miktarı l fark değeri kadar olmaktadır. l fark değeri ; l fark = dθ arkaköprü ⋅ KolUzunluğu (3.12) eşitliğinden hesaplanmaktadır. Çözgü ipliğindeki gerginliğin artması veya azalması durumunda arka köprünün yukarı veya aşağıya doğru hareket etmesine neden olmaktadır. Arka köprünün bir önceki pozisyonuna göre aşağıya hareketi durumunda, l fark kadar çözgü uzunluğu çözgü salma miktarına ilave olarak serbest bırakıldığından l fark değeri negatif, arka köprünün bir önceki pozisyonuna göre yukarı yöndeki hareketi durumunda ise l fark kadar çözgü uzunluğu kumaş çekme miktarına ilave olarak çekilmiş olacağından l fark değeri pozitif olmaktadır. Simülasyonda l fark değerinin (+) veya (-) olacağı kumaş çekme ve çözgü salma miktarları arasındaki farktan yola çıkılıp bir fonksiyon olarak belirtilmiştir. Fonksiyonda kumaş çekme ile çözgü salma arasındaki fark (+) ise arka köprü yukarı hareket edeceğinden l fark değeri (-) ile çarpılmış, kumaş çekme ile çözgü salma arasındaki fark (-) ise arka köprü aşağıya hareket edeceğinden l fark değeri (+) alınmıştır (Şekil 3.25). 69 fu n c tion y = fcn(u) if u>0 y=-1; else y=1; end Şekil 3.25. l fark Değerinin Hesaplanması l fark değeri belirlendikten sonra çözgü ipliğindeki toplam değişim miktarı ise ; ∆L = lkç − lçs + l fark (3.13) formülü ile belirlenebilir. Şekil 3.26 simülasyonda çözgü ipliğindeki toplam değişim miktarının hesaplanmasını göstermektedir. Şekil 3.26. Çözgü Đpliğindeki Toplam Değişim Miktarı Arka köprünün çözgü ipliği değişimi üzerine olan etkisi ( l fark değeri ) simülasyonda önceden hesaplanmış olan serbest bırakılan çözgü miktarı ile toplanarak çözgü ipliğindeki gerçek değişim bulunmaktadır. Elde edilen bu değişim miktarı çözgü ipliği gerginliğinin bir atkı atımı öncesindeki çözgü gerginliğine göre değişmesine neden olmaktadır (Şekil 3.27). Bu değişim miktarı kullanılarak çözgü ipliğindeki gerçek çözgü gerginliği hesaplanmaktadır. 70 Şekil 3.27. Çözgü Đpliği Gerginliğinin Değişimi Her atkı atımındaki çözgü gerginliğini hesaplamak için bir önceki atkı atımındaki çözgü gerginliği bir sonraki atkı atımında meydana gelen gerginlik değişimi ile toplanarak hesaplanmaktadır. Çözgü gerginliği bu durumda ; Ts = Tö + dT (3.14) olmaktadır. Simülasyonda dokuma makinasının bir atkı atımı öncesindeki gerginlik değerinin hesaplanması simülasyon döngüsü içerisinde bir döngü öncesi değeri hafızasında tutan ve gerginlik değişimi ile toplayan bir hafıza bloğu kullanılarak yapılmıştır. Şekil 3.28 simülasyonda çözgü ipliği gerginliğinin hesaplanmasını göstermektedir. Şekil 3.28. Çözgü Đpliği Gerginliğinin Hesaplanması Simülasyonda bir DC motorun çözgü salma mekanizmasını hareket ettirdiği düşünülmüştür. Çözgü salma motorunun hızlanması veya yavaşlaması için denetim organından gelen kontrol sinyali belli bir sabitle çarpılarak motora beslenen voltaj değeri elde edilmektedir. Motor armatür devresinden geçen akım değeri; 71 V − E  I =   (3.15)  R  değeri ile bulunabilmektedir. Motor armatür devresinde indirgenen emk ( E ) değeri ve motor tarafından üretilen tahrik momenti ( M t ) ise kullanılan motora ilişkin motor sabitine ( K m ) bağlı olarak aşağıdaki gibi hesaplanır; E = Km ⋅ωm (3.16) M t = K m .I (3.17) Motorun ürettiği tahrik momentine karşılık gelen yük momentleri ise, motorun viskoz sürtünmeleri ve çözgü leventinin oluşturduğu yük momentleridir. Bu momentlerin net değeri ile motor belli bir atalet momenti ile hızlanmaktadır. Çözgü leventinden kaynaklanan yük momenti ise; T .r M y = (3.18) i olmaktadır (Şekil 3.29). 1 T 1 Product My 2 r Şekil 3.29. Yük Momenti Herhangi bir andaki motor hızı, motor tarafından üretilen tahrik momenti ve motor miline etkiyen yük momenti arasındaki farkla orantılı olacağından, yeni durumda motor hızı (ωmy ) aşağıdaki gibi olmaktadır. 72  M − M  ω  t y my =ωm +   ⋅ t (3.19)  J  (3.19) nolu denklemde, motordan levent miline hareket iletiminin elastikiyeti ve yataklardaki sürtünmeler küçük olduğundan göz önüne alınmamıştır. Yapılan simülasyon çalışmasında oluşturulan motora ait blok şeması Şekil 3.30’da gösterilmektedir. Şekil 3.30. DC Motora Ait Blok Şeması Motorun açısal hızı belirli bir dişli oranıyla (i) düşürülmekte ve çözgü leventi hareket ettirilmektedir. Buna göre levent hızı; ωl =ωm .i (3.20) olmaktadır (Şekil 3.31). 1 i 1 w motor w levend Çevrim Oranı Şekil 3.31. Motorun Açısal Hızının Dişli Oranıyla Düşürülmesi Dokuma makinesi çalışmaya devam ettikçe çözgü ipliği geriliminde meydana gelen değişim arka köprünün yerdeğiştirmesine neden olmaktadır. Bu yerdeğişim miktarı indüktif tipte yerdeğiştirme sensörü tarafından algılanarak elektriksel sinyale dönüştürülmektedir. Simülasyonda hesaplanan gerginlik değeri sensör sabiti ile 73 çarpılarak ölçülen gerginlik değerine karşılık gelen elektriksel sinyale dönüştürülmektedir (Şekil 3.32). Simülasyon oluşturulurken sensör gerilimi 0-10V arasında değişecek şekilde kabul edilmiş ve istenen gerginlik değerine göre sensör sabiti hesaplanmıştır. 1 sensor 1 Gerginlik Geribesleme Değeri Sensör Gerilimi Sabiti Şekil 3.32. Sensör Çıkış Sinyali Kontrol sisteminin temel çalışma mantığı, çıkıştaki değişimlerden meydana gelen geri besleme sinyalinin giriş sinyali ile arasındaki fark olan hata sinyali alınarak sistem çıkışın istenen değere ulaşmasını sağlamaktır. Bu tür sistemlerde daima giriş ile çıkışın bir farkı alınır ve denetim organına bir hata girişi olarak iletilir. Denetim organı çıkışın istenen değere getirilmesini ve bu değerin sabit tutulmasını sağlar. Negatif geri besleme endüstriyel sistemlerin en belirgin özelliğidir ve daima hatayı en küçük tutmayı veya sıfır yapmayı amaçlar. Yapılan teorik çalışmada istenilen gerginlik değeri ile ölçülen gerginlik değeri arasındaki fark alınarak hata sinyali elde edilmiştir. e(t) = eist − eölç (3.21) Elde edilen hata sinyali ise kontrol denetleyicisinin giriş sinyali olmaktadır. Kontrol denetleyicisi olarak PID, Bulanık Mantık, Yapay Sinir ağları tek başına kullanılabildiği gibi farklı kontrol denetleyicileri birleşiminden oluşan hibrit denetleyicilerde kullanılabilmektedir. 3.2.2.1. PID Denetim Đle Çözgü Gerginliği Kontrolü PID kontrol denetleyicisi kullanıldığında giriş sinyali orantı+türev+integral etkisi altında işlenmekte ve hata değeri minimum olacak şekilde bir çıkış sinyali üretmektedir. 74 Hata sinyali seçilen kontrol elemanının özelliklerine bağlı olarak kontrol elemanı çıkış sinyaline dönüştürülür. Kontrol elemanının oransal etki ( P ) içermesi durumunda, hata sinyali orantı kazancı ( K p ) adı verilen bir sabitle çarpıldıktan sonra kontrol elemanı çıkış sinyali ( m(t) ) elde edilir. m(t) = K p ⋅ e(t) (3.22) Kontrol elemanının orantı+integral tipinde ( PI ) seçilmesi durumunda, kontrol elemanı çıkış sinyali toplam hata sinyalinin integral etki kazancı ( Ki ) adı verilen bir sabitle çarpımı ve bu değere orantı etkinin ilave edilmesiyle elde edilir. m(t) = K i ∫ e(t) ⋅ dt + K p ⋅ e(t) (3.23) Orantı + Đntegral + Türev etkinin birlikte kullanılmasıyla elde edilen PID denetimde ise kontrol elemanı çıkış sinyali aşağıdaki şekilde olur.  de  m(t) = K p ⋅ e(t) + K i ∫ e(t) ⋅ dt + K d   (3.24)  dt  Burada Kd, türev denetim etki kazancıdır. PID denetleyicisi olarak Matlab ortamında bulunan PID bloğundan yararlanılmıştır. PID bloğu incelendiğinde giriş sinyali ile çıkış sinyali arasındaki fark hata sinyali olarak PID bloğuna iletilmektedir. Simülasyon çalışmaya başladığında elde edilen hata sinyali oransal kazanç, türevsel kazanç ve integral kazancı ile çarpılmakta; integral kazancıyla çarpılan hata sinyalinin integrali, türevsel kazançla çarpılan hata sinyalinin türevi alınarak hesaplanan değerler toplanarak çıkış sinyali elde edilmektedir. Şekil 3.33 bu işlemlerin yapılmasında kullanılan PID bloğunu göstermektedir. 75 P Oransal Kazanç 1 1 I s 1 e(t) Integral Kazanç Integral Alma m(t) Hata Sinyali Đşlemi Kontrol Sinyali D du /dt Türevsel Kazanç Türev Alma Đşlemi Şekil 3.33. PID Kontrol Denetleyicisi Hazırlanan simülasyon (Şekil 3.34) çalıştırıldığında istenilen gerginlik değeri ile ölçülen gerginlik değerleri arasındaki fark hata sinyali olarak PID kontrolcüsüne iletilir. PID kontrolcüsünün ürettiği 0-10 V arasındaki kumanda sinyali 22 kazanç sabiti ile çarpılarak 0-220 V motor giriş sinyaline dönüştürülür. Motor giriş sinyali tarafından motorun açısal hızı belirlenmektedir. Motor ile çözgü levendi arasında bulunan çevrim oranı 1/2000 olan redüktör ile motorun açısal hızı çözgü levendinin açısal hızına düşürülmektedir. Çözgü levendinin dönüşüyle dokuma bölgesine salınan çözgü miktarı ve çözgü levendindeki çap değişimi bulunur. Yeni levend çap değeri ile ölçülen gerginlik değeri motora yük momenti olarak iletilir. Kumaş çekme miktarı ile çözgü salma miktarı arasındaki fark çözgü gerginliğinde değişime neden olmaktadır. Hesaplanan çözgü gerginliğindeki değişim ile arka köprünün açısal yerdeğişimi bulunmaktadır. Arka köprünün açısal yerdeğişimi kullanılarak l fark değeri hesaplanmaktadır. Kumaş çekme miktarı ile çözgü salma miktarı arasındaki farka l fark değeri; arka köprünün yukarı hareketinde (-), aşağı hareketinde ise (+) alınarak toplanmakta ve dokuma bölgesindeki toplam çözgü uzunluğu bulunmaktadır. Dokuma bölgesindeki toplam çözgü uzunluğu ile bir atkı atımı öncesindeki toplam çözgü uzunluğu arasındaki farktan çözgü ipliğindeki gerginlik değişimi hesaplanır ve bir önceki gerginlik değeri ile toplanarak ölçülen gerginlik değeri bulunmaktadır. Bu çalışmada ön gerginlik değeri olarak 18-24cN’luk çözgü ipliği gerginlik değeri 24-32cN’luk istenen çözgü ipliği gerginliği değişimi incelenmiştir. Sıklık değerleri olarak 10-22-40 tel/cm atkı sıklığında, iplik elastik sabiti 76 3000-6000 cN/tex, PID kontrole ait K p değeri için 1, K i değeri 1-2, K d değeri için ise 1 katsayıları kullanılarak gerginlik değişimleri incelenmiştir. Şekil 3.34. PID Denetimi Kullanılmış Çözgü Gerginliği Kontrol Sistemi PID denetimle yapılan çözgü gerginliği kontrolüne ait blok şema Şekil 3.35’de verilmiştir. Şekil 3.35. Çözgü Gerginliği Kontrolüne Ait Blok Şema 77 3.2.2.2. Bulanık Mantık Đle Çözgü Gerginliği Kontrolü Bulanık mantık kontrol denetçisiyle yapılan simülasyon çalışmasında (Şekil 3.36) tek giriş ve tek çıkışlı bir kontrol denetçisi tasarlanmıştır. Elde edilen hata sinyali giriş değişkeni olarak seçilmiş, çıkış değişkeni ise motor kontrol sinyali olarak atanmıştır. Bulanık mantık ile ölçülen hata 0-10 V arasında bir motor giriş sinyaline dönüştürülmektedir. Bulanık mantık denetçisinin çıkış sinyali (-) olduğunda motorun ters yönde dönmesini engellemek için bir ayırıcı kullanılmıştır. Ayırıcıya gelen (-) sinyallerde ayırıcı çıkışını 0 vererek çözgü gerginliğinin kumaş çekme miktarıyla arttırılması sağlanmıştır. Şekil 3.36. Bulanık Mantık Denetleyicisi Đle Yapılan Simülasyon Diagramı Bulanık mantık kontrol sisteminde giriş üyelik fonksiyonu -5V ile 5V arasında değişen hata sinyali olarak kabul edilmiştir. Şekil 3.37 giriş üyelik fonksiyonunu göstermektedir. Şekil 3.37. Bulanık Mantık Kontrolcüsünün Giriş Üyelik Fonksiyonu 78 Bulanık mantık kontrolcüsünün çıkış değişkeni olan motor kumanda sinyali -5V ile 8V arasında kabul edilmiştir. Şekil 3.38 çıkış üyelik fonksiyonunu göstermektedir. Şekil 3.38. Bulanık Mantık Kontrolcüsünün Çıkış Üyelik Fonksiyonu Bulanık mantık kontrolcüsünde giriş ile çıkış fonksiyonları arasında bir kural tablosu oluşturulmaktadır. Oluşturulan kural tablosunda hata değeri (-) ise motor kumanda sinyali küçük, hata değeri (+) ise motor giriş sinyali büyük olacak şekilde kurallar oluşturulmuştur. Oluşturulan kural tablosu Şekil 3.39’da verilmiştir. Şekil 3.39. Bulanık Mantık Kontrolcüsünün Kural Tablosu Bulanık mantık denetçisine giren hata sinyalini kural tablosuna göre bulanıklaştırma arabirimi sayesinde işler, sonuç çıkarım arabirimi ile bir karara varır (Şekil 3.40) ve durulaştırma arabirimi sayesinde bir kumanda sinyali üretmektedir. 79 Şekil 3.40. Hata Sinyaline Göre Kumanda Sinyalinin Üretilmesi Hazırlanan kural tablosunun hata değerlerine karşılık gelen çıkış sinyali Şekil 3.41’de grafik olarak verilmiştir. Grafik incelendiğinde çok büyük (+) hatalarda sistem cevabının daha fazla çıkış sinyali ürettiği görülmektedir. Şekil 3.41. Hata Değerlerine Karşılık Gelen Çıkış Sinyali 80 Bulanık mantık denetleyicisinin kullanıldığı çalışmada ön gerginlik değeri olarak 18- 24cN’luk çözgü ipliği gerginlik değeri 24-32cN’luk istenen çözgü ipliği gerginliği değişimi incelenmiştir. Sıklık değerleri olarak 10-22-40 tel/cm atkı sıklığında, iplik elastik sabiti 3000-6000 cN/tex olarak alınmıştır. 81 4. ARAŞTIRMA SONUÇLARI 4.1. Teorik Çalışmaya Ait Araştırma Sonuçları Geliştirilen matematik model PID ve Bulanık Mantık kontrol organı kullanılarak çözgü gerginliğini kontrol performansları araştırılmıştır. Araştırmada istenen değerden meydana gelen bir sapmadan sonra çözgü gerginliğinin geçiş karakteristiği ile dolu leventten boş levende kadar çözgü gerginliği değişimi araştırılmıştır. Gerginlik kontrol sisteminin performansına her iki kontrol organı durumunda da ipliğin elastik modülü ve atkı sıklığının etkisi incelenmiştir. Şekil 4.1 sadece oransal kontrol kullanıldığında çözgü gerginliğinin geçiş karakteristiği gösterilmektedir. Đstenen gerginlik bir çözgü ipliği için 24 cN olmasına rağmen kalıcı durumda ulaşılan çözgü gerginliği bir miktar kalıcı durum hatasıyla (3 cN) 27 cN’dan sabitlenmiştir. Şekil 4.1. Oransal Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (22 atkı/cm, Kp=1) Oransal kontrol için bu kalıcı durum hatası beklenen bir durumdur. Kalıcı durum hatasını küçültmek için oransal kontrol kazancı arttırılmış ancak kararsız bir geçiş 82 sergilendiği için uygun bir yaklaşım olarak kabul edilmemiştir. Ayrıca oransal kontrol durumunda dolu leventten boş levente kadar olanki çalışmada kalıcı durum hatası artmakta ve çözgü gerginliği istenen değerden daha fazla sapma göstermektedir. Diğer yandan elastik sabiti daha büyük olan yani daha az uzama özelliğine sahip çözgülerle daha kısa bir geçiş peryotu elde etmek mümkün olmaktadır. Bu yüzden oransal kontrolle birlikte integral kontrol kullanılarak çözgü gerginlik kontrol sisteminin performansı araştırılmıştır. Şekil 4.2 ve Şekil 4.3 orantı + integral kontrol durumunda çözgü gerginliğinin bir sapmadan sonra istenen değere geçişini göstermektedir. Şekillerden de görüldüğü gibi integral kontrolün ilave edilmesi kalıcı durum hatasını sıfırlamakta ve çözgü gerginliği tam olarak istenilen değere ulaşmaktadır. Ancak geçiş periyodu istenilen değer etrafındaki bir salınımdan sonra sabitlenmektedir. Đntegral katsayısının arttırılması salınımı arttırıcı etki yapmaktadır. Elastik sabiti daha yüksek olan çözgüler ile geçiş periyodunda istenilen gerginlik etrafındaki salınım daha düşük olmaktadır. Đntegral katsayısının küçük olması geçiş periyodunu uzatarak salınımı azaltmaktadır. Bu yüzden daha etkin bir kontrol etkisi meydana getirmek için orantı + integral’e türev bileşeni de ilave edilerek kontrol olanağı araştırılmıştır. Şekil 4.2. Oransal Kontrol ve Đntegral Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (22 atkı/cm, Kp=1, Ki=1) 83 Şekil 4.3. Oransal Kontrol ve Đntegral Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (22 atkı/cm, Kp=1, Ki=2) Şekil 4.4 ve Şekil 4.5 orantı + integral + türev (PID) şeklindeki kontrol organı ile gerginlik kontrol sisteminin davranışını göstermektedir. Yukarıdaki şekillerdeki eğrilerle karşılaştırıldığında türev etkisinin ilavesiyle geçiş periyodunda çözgü gerginliğindeki dalgalanma azaltılmış ve daha kararlı bir geçiş periyodu ile istenilen gerginlik değerine ulaşılmıştır. Bu şekillerde de görüldüğü gibi elastik sabiti yüksek olan çözgülerde geçiş periyodu daha kısa olmaktadır. Şekil 4.4. Orantı + Đntegral + Türev Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (22 atkı/cm, Kp=1, Ki=1, Kd=1) 84 Şekil 4.5. Orantı + Đntegral + Türev Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (22 atkı/cm, Kp=1, Ki=2, Kd=1) Yukarıdaki sonuçlar göstermektedir ki PID kontrol kullanılması durumunda istenen çözgü gerginliği değerine kararlı bir geçişten sonra ulaşılabilmesi ve bu değerde çalışılması orantı + integral + türev katsayılarının (Kp, Ki, Kd) uygun bir şekilde belirlenmesi ile mümkündür. Çözgünün elastik sabiti yanında atkı sıklığının da gerginlik kontrol sisteminin davranışına etkisi olmaktadır. Şekil 4.6, 4.7, 4.8 ve 4.9 farklı atkı sıklık değerleri için çözgü gerginlik kontrol sisteminin davranışını göstermektedir. Şekil 4.6 ve 4.7 elastik sabiti 3000 cN olan çözgü içindir. Şekillerden görüldüğü gibi düşük gerginlikten istenilen gerginliğe geçişte atkı sıklığı arttıkça geçiş periyodu uzamakta ancak çözgü gerginliği çok küçük genlikle bir salınım yapmaktadır. Düşük atkı sıklığına doğru gidildikçe geçiş periyodu kısalmakta ancak daha yüksek bir salınım ortaya çıkmaktadır. Yüksek gerginlikten istenilen gerginliğe geçişte ise atkı sıklığı arttıkça geçiş periyodu kısalmakta ve herhangi bir salınım olmadan istenilen gerginlik değerine ulaşılmaktadır. Bu davranış farklılığının sebebi atkı sıklığı arttıkça her devirde çekilen kumaş miktarı azalacağından çözgü salma mekanizması tarafından beslenen belirli uzunluktaki çözgü gerginliği daha çabuk düşürüp istenilen gerginliğe ulaşılmasını sağlar. Düşük gerginlikten istenilen değere 85 geçişte ise çözgü besleme hızı azalmakta ve sıklık arttıkça her devirde çekilen kumaş uzunluğu azalacağından çözgü besleme ve kumaş çekme arasındaki fark yüksek atkı sıklıklarında gerginliği daha yavaş değiştirici bir etki meydana getirmektedir. Şekil 4.6. Orantı + Đntegral + Türev Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (E=3000 cN, Kp=1, Ki=1, Kd=1) Şekil 4.7. Orantı + Đntegral + Türev Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (E=3000 cN, Kp=1, Ki=1, Kd=1) 86 Şekil 4.8 ve 4.9’da ise aynı kontrol organı parametreleri ile elastik sabiti E=6000 cN olan bir çözgüye ait sonuçlar gösterilmektedir. Farklı atkı sıklığına bağlı olarak elde edilen çözgü gerginlik değişimleri yukarıdakilerle aynı olmakla birlikte daha kısa sürede istenen gerginlik değeri etrafında salınım yapılarak istenilen gerginlik değerine ulaşılmaktadır. Elastik sabitinin yüksek olmasından dolayı aynı miktardaki çözgü uzamasının daha fazla çözgü gerginlik değişimine sebep olması çözgü gerginliğinin salınımlı bir değişim göstermesinin sebebi olarak açıklanabilir. Şekil 4.8. Orantı + Đntegral + Türev Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (E=6000 cN, Kp=1, Ki=1, Kd=1) Şekil 4.9. Orantı + Đntegral + Türev Kontrol Durumunda Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (E=6000 cN, Kp=1, Ki=1, Kd=1) 87 Orantı + Đntegral + Türev (PID) kontrol organının kullanılması ile dokumanın farklı çalışma şartlarında yani farklı atkı sıklıkları ve farklı elastikiyete sahip çözgülerle çalışılması durumlarında çözgü gerginlik kontrol sistemi davranışının farklı olacağı açıkça görülmektedir. Bu yüzden farklı dokuma şartları için orantı, integral, türev etkilerine ait katsayılarının (veya kazançların) farklı değerlere ayarlanması çözgü gerginliğinin istenilen değere en uygun geçiş karakteristiği ile ulaşması açısından önemlidir. Dolayısıyla çözgü gerginlik kontrolünde PID kontrol organı kullanmak değişik dokuma şartları için katsayıların ayarını gerektirmektedir. PID kullanımında gerginliğin salınım yaparak istenilen seviyelere ulaşması ve bunun farklı dokuma şartlarında değişiklik göstermesi olumsuz bir noktadır. Bu durum dokumada atkı sıklığında değişimlere neden olup kumaşta duruş izleri üretebilir. Bu yüzden istenen sürede salınım yapmadan çözgü gerginliğinin istenen değere ulaştırabilecek bir kontrol organının kullanılması dokuma için daha uygun olacaktır. Bu çalışmada bulanık mantık kontrol algoritması kullanılarak çözgü gerginlik kontrol sisteminin davranışı incelenmiştir. 9 üyelikli bir bulanık mantık kontrol organı kullanılmıştır. 9 üyelikli bulanık mantık kontrol organı kullanıldığında gerginlik kontrol sisteminin istenen gerginlikte meydana gelen bir sapmaya karşı davranışını Şekil 4.10 göstermektedir. Eğrilerden de görüldüğü gibi gerek gerginlikteki bir artıştan gerekse bir azalmadan sonra herhangi bir salınım olmadan çözgü gerginliği istenilen değerine ulaşmaktadır. Ayrıca çözgü gerginliğinin istenilen değere ulaşması PID kontrol organına göre daha kısa sürede gerçekleşmektedir. Çözgünün elastik sabiti arttıkça yani daha az uzayabilen bir çözgü kullanıldığında geçiş periyodu daha da kısalmakla birlikte PID kontrol yöntemindeki gibi bir salınım yaparak istenen değere ulaşılmamaktadır. Bu sonuç literatürde yer alan bilimsel çalışmalardan elde edilen sonuçlarla uyuşmaktadır. (Zhou ve ark.2005) 88 Şekil 4.10. Bulanık Mantık Kontrol Organı Đle Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (n=22 atkı/cm) Şekil 4.11, 4.12, 4.13 ve 4.14 çözgü gerginlik sisteminin performansını farklı atkı sıklıkları için göstermektedir. Çözgü gerginliği istenen değere genellikle herhangi bir salınım yapmadan PID kontrol yöntemine göre daha kısa bir sürede ulaşmaktadır. Sadece çözgünün yüksek elastik sabite sahip olması durumunda küçük bir salınım meydana gelmektedir. E=6000 cN için elde edilen eğriler her atkı sıklık değeri için E=3000 cN elastik sabitli çözgüye nazaran daha kısa bir geçiş süresini göstermektedir. Aynı uzama değeri için daha yüksek gerginlik değişimi söz konusu olduğu için çözgü gerginliğinin istenilen değere ulaşması normal bir durumdur. Geçiş periyodu düşük gerginlikten istenilen gerginliğe ulaşırken farklı atkı sıklıklarında önemli farklılıklar göstermektedir ve atkı sıklığı yükseldikçe geçiş periyodu uzamaktadır. Ancak yüksek gerginlikten istenilen değere gelirken farklı atkı sıklıkları için geçiş periyotlarında önemli farklar bulunmamaktadır. Geçiş periyoduna karşılık gelen atkı sayısı pratik açıdan kabul edilebilir değerler olduğu için ve gerginlik değişimi salınım göstermediğinden farklı atkı sıklıklarıyla çalışılırken bulanık mantık kontrol organında önemli bir ayar değişikliğine gerek duyulmayabilir. Ancak yüksek elastik sabitli çözgü durumunda geçiş süresini bir miktar daha uzatmak duruş izlerine sebep olmamak açısından istenen bir özellik olabilir. 89 Şekil 4.11. Bulanık Mantık Kontrol Organı Đle Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (E=3000 cN) Şekil 4.12. Bulanık Mantık Kontrol Organı Đle Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (E=3000 cN) 90 Şekil 4.13. Bulanık Mantık Kontrol Organı Đle Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (E=6000 cN) Şekil 4.14. Bulanık Mantık Kontrol Organı Đle Çözgü Gerginlik Kontrol Sisteminin Davranışı (E=6000 cN) 91 Bu zaman kadar incelenen çözgü gerginliği eğrilerinden görüldüğü gibi bulanık mantık kontrol yaklaşımının PID kullanmaya nazaran gerginlik geçiş periyodu açısından bir avantaj teşkil ettiği açıkça görülmektedir. Ancak geçiş periyodunun yanında dolu levendden boş levende kadar yani dokuma işlemi boyunca çözgü gerginliğinin nasıl değiştiğini yada bir kalıcı durum hatası olmaksızın istenilen değerde kalıp kalmadığının incelemek gerekir. Simülasyon PID kontrol organı ile çalıştırıldığında dolu leventten boş levende kadar çözgü gerginliğinin herhangi bir kalıcı durum hatasına sebep olmaksızın sabit olarak tutulduğu görülmüştür. Ancak bulanık mantık ile çalışıldığında pratik açıdan istenilen bir geçiş periyodu göstermesine rağmen dolu leventten boş levende kadar yani dokuma işlemi boyunca ve pratik açıdan istenmeyen bir kalıcı durum hatasına sebep olduğu görülmüştür. Şu aşamada bulanık mantık ile yapılan çalışmada yoğunlaşma geçiş periyodu üzerinde olduğundan kalıcı durum hatasının giderilmesi mümkün olmamıştır. Burada özellikle belirtmek gerekir ki gerek PID kontrol organının gerekse bulanık mantık kontrol organının parametreleri ayarlanarak çözgü gerginliği geçiş karakteristiği değiştirilebilir ve herhangi bir pratik uygulamaya rahatlıkla uyarlanabilir. 4.2. Deneysel Çalışmaya Ait Sonuçlar Deneysel çalışmada gerginlik kontrolü için gerginlik ölçümü bir yer değiştirme sensörü ile yapılmıştır. Bu yüzden ele edilen gerginlik sinyali gerginliğin mutlak değerini ifade etmemekte sadece bir kontrol sinyli olarak kullanılmaktadır. Ancak gerginlik ölçme sinyali başlangıçta istenen gerginlik için belirlenmekte ve işlem esnasında bu sinyal istenen değerinde tutulduğunda istenilen gerginlik elde edilmiş olur. Aşağıdaki şekillerde dikey eksen ölçme elemanından elde edilen sinyali temsil etmektedir. Deneysel çalışma tek bir atkı sıklığında gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmada önce PID kontrol yöntemi uygulanmış ve farklı kazanç değerleriyle çözgü gerginlik değişim eğrileri elde edilmiştir. Şekil 4.15 istenen gerginlikten bir sapma sonrası dokuma makinesi çalıştırıldığında çözgü gerginliğinin istenen değere geçişini göstermektedir. Bu geçiş eğrileri orantı+integral+türev katsayıları (Kp, Ki, Kd) bir miktar deneme sonrası bulunduktan sonra elde edilmiştir. Şekilde de görüldüğü gibi istenen gerginliğe ulaşmak çözgü gerginliğindeki sapma miktarına bağlı olup 15-25 atkı arasında değişmektedir. Geçiş periyodu gerginliğin istenen değerin çok küçük bir sapma ile üzerine çıktıktan 92 sonra normal değerine ulaşmasıyla tamamlanmaktadır. Gerginlikte meydana gelebilecek daha küçük sapmalar durumunda geçiş periyodu daha kısa sürede tamamlanacaktır. Şekil 4.15 PID Denetimde Atkı Sayısına Bağlı Olarak Kp=5, Ki=2, Kd=1 Olması Durumundaki Gerginlik Değişimi Şekil 4.16 ve 4.17’de görülen eğriler PID’ye ait oransal kazancın veya katsayıyı değiştirerek elde edilmiştir. Ancak çözgü gerginlik geçiş periyodunda önemli bir fark meydana gelmemiştir. Şekil 4.16 PID Denetimde Atkı Sayısına Bağlı Olarak Kp=10, Ki=2, Kd=1 Olması Durumundaki Gerginlik Değişimi 93 Şekil 4.17 PID Denetimde Atkı Sayısına Bağlı Olarak Kp=15, Ki=2, Kd=1 Olması Durumundaki Gerginlik Değişimi Şekil 4.18 ile 4.20 arasındaki eğriler yine farklı bir integral katsayısı için oransal kazancın değiştirilmesiyle elde edilmiştir. Şekiller incelendiğinde katsayıların değiştirilen aralığında çözgü gerginliği geçiş periyotlarında pratik açıdan anlamlı bir fark gözlemlenmemiş ve sonuçlar pratik açıdan kabul edilebilir sınırlar içinde değerlendirilebilir. Şekil 4.18 PID Denetimde Atkı Sayısına Bağlı Olarak Kp=5, Ki=5, Kd=1 Olması Durumundaki Gerginlik Değişimi 94 Şekil 4.19. PID Denetimde Atkı Sayısına Bağlı Olarak Kp=10, Ki=5, Kd=1 Olması Durumundaki Gerginlik Değişimi Şekil 4.20. PID Denetimde Atkı Sayısına Bağlı Olarak Kp=15, Ki=5, Kd=1 Olması Durumundaki Gerginlik Değişimi Şekil 4.21 ve 4.22 belirli bir sapmadan sonra istenen 2 farklı gerginlik değerine çözgü gerginliğinin geçiş periyodunu göstermektedir. Şekil 4.21 5 üyelikli, Şekil 4.22 ise 9 üyelikli bulanık mantık kontrol organı ile elde edilen geçiş periyotlarını temsil etmektedir. 5 üyelikli bulanık mantık kontrol organı ile çözgü gerginliği istenen değerine 95 9 üyelikliye nazaran daha kısa sürede oturmaktadır. Deneysel çalışmaya ait PID kontrol organı ile elde edilen geçiş eğrileriyle karşılaştırıldığında bulanık mantık kontrol organı ile elde edilen geçiş periyodu daha kısa olmaktadır (10-20 atkı). Ayrıca çözgü gerginliği istenen değerine herhangi bir salınım yapmadan ulaşmaktadır. Deneysel olarak elde edilen bu sonuçlar teorik olarak elde edilen sonuçlarla uyuşmaktadır. Şekil 4.21. Bulanık Mantık Denetçisinin 5 Üyelikli Kullanılması Durumunda Atkı Sayısına Bağlı Olarak Gerginlik Değişimi Şekil 4.22. Bulanık Mantık Denetçisinin 9 Üyelikli Kullanılması Durumunda Atkı Sayısına Bağlı Olarak Gerginlik Değişimi 96 5. TARTIŞMA VE SONUÇ Dokuma makinesinin çözgü salma mekanizmaları üzerinde araştırmacılar uzun yıllar boyu çalışmalar yapmaktadırlar. Yapılan bu çalışmaların tek amacı dokuma işlemi boyunca çözgü gerginliğini istenilen gerginlik seviyesinde tutmak ve böylelikle elde edilen dokuma kumaşın kalite seviyesini yükseltmektir. Günümüzde kullanılan çözgü salma mekanizmaları otomatik kontrol sistemleriyle donatılmışlardır. Otomatik kontrol sistemleri sayesinde elde edilen dokuma kumaşın hatası en aza indirilebilmektedir. Geleneksel PID denetimli çözgü salma mekanizmaları günümüzde en çok kullanılan otomatik çözgü salma sistemleridir. Yapılan bu tez çalışmasında PID denetimli çözgü salma sistemlerinde bazı dezavantajlar görülmektedir. Bunlardan biri değişik dokuma şartları için (farklı atkı sıklığı ve farklı elastik özelliklere sahip çözgülerle çalışmak) kontrol organında en uygun çözgü gerginlik kontrolü için katsayıların ayarlanmasına ihtiyaç duyulmasıdır. Uygun katsayılar seçilmediği takdirde istenen gerginlikten bir sapma meydana geldikten sonra dokuma makinesi çalıştığında çözgü gerginliğinin salınımlı bir geçişten sonra istenen değere ulaşması ve bu esnada atkı sıklığında değişiklik meydana gelme olasılığıdır. Bulanık mantık denetleyicisinin çözgü salma mekanizmalarında kullanılması durumunda ise belli bir gerginlik değerine PID denetime nazaran daha kısa sürede ulaştığı gözlemlenmiştir. Gerginlik değişimi incelendiğinde ise karakteristik bakımından PID denetime göre salınım yapmadığı görülmektedir. Ancak bulanık mantık denetleyicisi oluştururken belli bir çalışma şartında üyelik dereceleri oluşturulduğu için farklı atkı sıklıklarında sistemin çalışması durumunda dolu levendden boş levende çalışma esnasında bir miktar kalıcı durum hatası görülmektedir. Oluşan bu kalıcı durum hatasını üyelik derecesini optimum şartlarda çalışabilecek şekilde güncelleyerek azaltılabilmesi mümkün olmaktadır. Bulanık mantık kontrol elemanı kullanmanın önemli avantajlarından bir tanesi de çözgü gerginliğinin istenilen değerine salınım yapmadan daha kısa sürede ulaşabilmesidir. 97 Değişik dokuma şartları çözgü gerginlik kontrol sisteminin ayarına ihtiyaç duymaktadır. Çözgü gerginlik kontrol sisteminin performansına etki eden en önemli 2 parametre atkı sıklığı ve çözgü ipliklerinin elastik sabitidir. Belirli şartlara ayarlanmış bulanık mantık kontrol organı için elastik sabiti daha yüksek çözgülerle çalışıldığında çözgü gerginliğinin geçiş periyodu daha kısa olmakta ve pratik açıdan istenmeyen gerginlik dalgalanmasından sonra istenilen değerine oturmaktadır. Đstenen kararlı bir gerginlik değişimi elde etmek için kontrol organının parametrelerinin ayarlanmasına ihtiyaç duyulabilmektedir. Benzer şekilde yüksek atkı sıklığından düşük atkı sıklığına gidildikçe gerginlik geçiş periyodu kısalmakta ve bazı durumlarda istenmeyen gerginlik salınımlarından sonra istenen değerine ulaşmaktadır. Bu durumda da çalışılan atkı sıklığına göre en iyi gerginlik geçiş eğrisini verecek kontrol organının ayarlarının yapılması gerekmektedir. Bu çalışmada PID kontrol organının çözgü gerginlik değişimine olan etkisi gerek teorik gerekse pratik olarak belirlenmesine rağmen bulanık mantıkla ilgili daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyulduğu ortaya çıkmıştır. Bulanık mantık kontrol organının farklı dokuma şartları için otomatik olarak ayarlanmasının sağlanması ile dolu levendden boş levende kadar çalışması esnasında kalıcı durum hatasının meydana gelmesi ve bunun gittikçe artması bundan sonra yapılması gereken çalışmalar olarak önerilmektedir. 98 KAYNAKLAR ALPAY R., 1985. Dokuma Makinaları, Makine Mühendisleri Odası, Yayın No:114, 320s, AYDIN H., Matlab Đle Kontrol Sistemlerinin Đncelenmesi, Lisans Bitirme Tezi Gazi Üniversitesi, 2003 BOARD N., Complete technology book on textile, spinning, weaving, finishing and printing, Asia Pacific Business Press Inc, p 187,2009 ÇAKMAK E., Çözgü Salma Sistemi Farklı Yöntemlerle Kontrol Edilerek Dokunan Pamuklu Kumaşların Fiziksel Özelliklerinin Karşılaştırılması, Süleyman Demirel Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi, Isparta, 2007 DORNIER Ürün Kataloğu EREN R., April, 1998, Feasibility of a positive warp feed system in weaving, Melliand Textilberichte International Reports, pp. 234-237, in German. (pp. E57-E59, in English). EREN R.,ÖZKAN G., Dokuma Makinelerinde Elektronik Çözgü Salma Mekanizmalarının Matematiksel Analizi,Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi,Cilt 9,Sayı 1,2004 GAHIDE, S., Exploration of Micro machines to Textiles: Monitoring Warp Tension and Breaks During the Formation of Woven Fabrics., Ph.D. Thesis,North Carolina State University, 2001 GUO, S., HE, Y., FANG M., LU, L., Design of a Fuzzy Pre-compensator PID Tension Controller for Fabric Based on DSP ,2004 8th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision Kunming, China, 6-9th December 2004 99 HAN D.C., Tension Control of the Let-off and Take-up System in the Weaving Process Based on Support Vector Regression, Korea Textile Machinery Research Institute, ICCAS, 2005, Gyongsan, Korea HUANG Y.,YASUNOBU S., A General Practical Design Method for Fuzzy PID Control from Conventional PID Control, IEEE, p969-972 KAYACAN M,. C., ÇAKMAK E., Çözgü Salma Sistemi Farklı Yöntemlerle Kontrol Edilerek Dokunan Pamuklu Kumaşların Fiziksel Özelliklerinin Karşılaştırılması, Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi 2007 (1) 23-32 LEI W., JIANCHENG Y., The Research on Controlling Method of Loom Warp Tension, 2009 Second International Symposium on Computational Intelligence and Design, IEEE, p 115-118 LORD P.R.,MANSOUR H. M., 1982, Weaving: conversion of yarn to fabric, Merrow Publishing, England,p394 MIRJALILI S.A., Computer Simulation of Warp Tension on a Weaving Machine, J.Text.Eng.,Vol:49,No:1, p8-12 MURAKAMI F., WATANABE T., Dynamic Tension on Yarns being Unwound from a Beam, Journal of the Textile Machinery Society of Japan, Transaction Vol.31, No. 4, p 60-66, 1978 ÖZEK Z.,Dokuma Endüstrisindeki Son Gelişmeer ve Yen Eğilimler,Tekstil ve Mühendis, Özel Sayı, 1993, s 196-197 ÖZKAN B., Mekatronik Sistemlerde Uygulanan Belli Başlı Kontrol Yöntemleri, Tübav Bilim Dergisi, 2009, Cilt: 2, Sayı: 3, Sayfa: 302-316 100 ROTREKL, O. ,Kuda, V. , 1987, Warp Let-Off And Its Drive In A Loom, US Patents No: 4402347 SIEMENS MICROMASTER VECTOR DRIVE Ürün Kataloğu SHEIKHZADEHA, M., HOSSEINI S.A., DARVISHZADEH, M.,2007, Theoretical evaluation of warp tension variations during weaving, Indian Journal Of Fibre And Textiles Research, Vol 32, p377-380 SHIEH, M., Y., S. LI, T., H., Design and Implementation of Integrated Fuzzy Logic Controller For a Servo Motor System, Mechatronics 8, 1998, 218-240 p. ŞAHĐN M., Üretim Yönetimi ve Yapay Zeka, 2000, s: 133,134,135 TÜMER, T., BOZDA , M.,. Mathematical Description of The Operation of Positive Let- Off Motions. Journal of Textile Institute, 1986, No.1, 44-55. YILMAZ M., KAYA Đ., Servo-Senkro Mekanizmalar, Mersin Üniversitesi, 1992 WONG L. K., PID Controllers, http://homepage.mac.com/sami_ashhab/courses/ control/students/first_2002_2003/ra3ed_kattoura/PID_controllers.pdf, Erişim tarihi 24.01.2010 WULFHORST, B., GRIES, T., VEIT, D., Textile technology, Hanser Gardner Publication, München, 2006, p 321 ZHOU Q., HE Y., GUO S., FANG M., DSP-Based Intelligent Tension Controller, High Density Microsystem Design and Packaging and Component Failure Analysis, Shanghai, 27-29 June 2005, p 1-4 101 EK-1 150den Çözgü Đpliğinin Instron 4301 Test Cihazında Yapılan Ölçümlerde Elde Edilen Mukavemet Değerleri 1 ve 5 nolu test numunelerinden uygun kopma koşulları gözlemlenmediği için dikkate alınmamıştır. Ortalama elastisite modülü 2.15cN/tex olarak hesaplanmıştır. 102 150den Çözgü Đpliğinin Instron 4301 Test Cihazında Yapılan Ölçümlerde Elde Edilen Gerilme-Birim Uzama Grafiği 103 EK-2 PID Tipi Denetimle Yapılan Gerginlik Kontrolüne Ait Deneysel Veriler Çizelge 1. Kp:10 Ki:2 Kd:1 22 tel/cm atkı sıklığında 900N’luk çözgü ön gerilmesine göre çözgü ipliğindeki ortalama gerilim değişim ölçümleri Ölçülen Gerginlik Değerleri Ölçüm Sayısı Atkı Sayısı 1500 N 1300 N 1100 N 1-100 1 923,8242 906,9548 902,4908 101-200 2 926,9841 916,1758 926,9597 201-300 3 956,2442 919,3114 934,3297 301-400 4 950,1783 945,8901 978,4567 401-500 5 968,1807 940,0488 954,3883 501-600 6 975,0574 951,0085 968,5519 601-700 7 993,1429 970,5104 981,4359 701-800 8 1012,9377 975,3358 1003,3260 801-900 9 1031,0476 1054,7546 1015,9756 901-1000 10 1047,1355 1037,0647 1034,6227 1001-1100 11 1064,5519 1031,4725 1058,7057 1101-1200 12 1090,6129 1047,7705 1078,0220 1201-1300 13 1111,2332 1123,5409 1108,4249 1301-1400 14 1136,5519 1171,8926 1116,0000 1401-1500 15 1158,2173 1173,4066 1148,5958 1501-1600 16 1183,8437 1214,5690 1160,1709 1601-1700 17 1213,9634 1240,2393 1185,6557 1701-1800 18 1248,6007 1267,1795 1158,1197 1801-1900 19 1278,0952 1290,3541 1163,9365 1901-2000 20 1313,9927 1329,7143 1141,8852 2001-2100 21 1344,6398 1347,9609 1140,3907 2101-2200 22 1386,1050 1405,0305 1122,5153 2201-2300 23 1399,7314 1399,4139 1116,7033 2301-2400 24 1456,5519 1387,6777 1110,2271 2401-2500 25 1468,0098 1368,6691 1100,2247 2501-2600 26 1520,1123 1372,4200 1094,1392 2601-2700 27 1541,0842 1344,7277 1089,3284 2701-2800 28 1554,6764 1334,1880 1091,3260 2801-2900 29 1523,4530 1324,9084 1089,5482 2901-3000 30 1522,0855 1323,7851 1097,9341 3001-3100 31 1524,2735 1302,5201 1109,6508 3101-3200 32 1518,8034 1298,5739 1106,2076 3201-3300 33 1539,9219 1287,7070 1097,0549 3301-3400 34 1490,2759 1287,3016 1109,9292 3401-3500 35 1522,7790 1285,5824 1108,4689 3501-3600 36 1481,1380 1303,1013 1121,4212 3601-3700 37 1495,1453 1312,4444 1101,8706 3701-3800 38 1481,0012 1318,8278 1102,6471 3801-3900 39 1489,2650 1326,2564 1095,6044 3901-4000 40 1477,2405 1312,8205 1089,2796 104 4001-4100 41 1462,9695 1315,5897 1084,6642 4101-4200 42 1548,6838 1292,6300 1086,9109 4201-4300 43 1576,1416 1294,5299 1093,1136 4301-4400 44 1575,0769 1291,7460 1097,7045 4401-4500 45 1541,7778 1299,1209 1110,7741 4501-4600 46 1500,9475 1301,2210 1119,1453 4601-4700 47 1555,4530 1299,7265 1124,8596 4701-4800 48 1584,5128 1307,1306 1114,9206 4801-4900 49 1506,3297 1302,9695 1112,9426 4901-5000 50 1520,8547 1313,6020 1096,7668 5001-5100 51 1500,7717 1299,2918 1102,8474 5101-5200 52 1496,4347 1299,1648 1089,5726 5201-5300 53 1508,2149 1292,0684 1096,0440 5301-5400 54 1487,4676 1292,6935 1092,6740 5401-5500 55 1481,6068 1297,5385 1102,1050 5501-5600 56 1482,7350 1295,3602 1088,1221 5601-5700 57 1502,7448 1315,1306 1089,3529 5701-5800 58 1501,4359 1297,4310 1090,8181 5801-5900 59 1513,4310 1311,2625 1100,7912 5901-6000 60 1519,5067 1305,8608 1114,6764 6001-6100 61 1525,1136 1298,4322 1113,8559 6101-6200 62 1507,3846 1291,9414 1119,5360 6201-6300 63 1505,9048 1284,9817 1122,0317 6301-6400 64 1493,9683 1286,5983 1125,3480 6401-6500 65 1499,4628 1291,3602 1116,7961 6501-6600 66 1488,5617 1310,1099 1102,6764 6601-6700 67 1489,2845 1318,2808 1085,3968 6701-6800 68 1489,7534 1332,0342 1087,4481 6801-6900 69 1518,5006 1313,7143 1085,5922 6901-7000 70 1502,5788 1312,2100 1089,8657 7001-7100 71 1507,0672 1296,5910 1091,7118 7101-7200 72 1503,9560 1306,5495 1105,3138 7201-7300 73 1494,9304 1291,0623 1116,3858 7301-7400 74 1510,0122 1300,9084 1126,3101 7401-7500 75 1484,5275 1291,2674 1126,5397 7501-7600 76 1478,9695 1279,0672 1120,8840 7601-7700 77 1488,3858 1284,9768 1117,2015 7701-7800 78 1506,4225 1314,9255 1108,5470 7801-7900 79 1535,1258 1322,2613 1106,8181 7901-8000 80 1553,7729 1310,5495 1089,8901 8001-8100 81 1535,1648 1316,4200 1087,0134 8101-8200 82 1502,1587 1316,4982 1085,6996 8201-8300 83 1483,4676 1309,6361 1087,1844 8301-8400 84 1500,1856 1291,6972 1094,1441 8401-8500 85 1486,0024 1293,2112 1108,4835 8501-8600 86 1498,4811 1317,4212 1114,2711 8601-8700 87 1495,7021 1296,2393 1118,7204 8701-8800 88 1502,8816 1286,1294 1120,5128 8801-8900 89 1512,9621 1293,5287 1118,1001 8901-9000 90 1514,7595 1283,0281 1110,0122 105 Çizelge 2. Kp:10 Ki:5 Kd:1 22 tel/cm atkı sıklığında 900N’luk çözgü ön gerilmesine göre çözgü ipliğindeki ortalama gerilim değişim ölçümleri Ölçülen Gerginlik Değerleri Ölçüm Sayısı Atkı Sayısı 1500 N 1300 N 1100 N 1-100 1 905,2015 948,7619 909,6703 101-200 2 919,4481 906,3297 910,0806 201-300 3 926,8181 916,6838 929,5092 301-400 4 936,5812 925,3529 933,3773 401-500 5 949,5433 940,5372 945,9096 501-600 6 965,3284 947,5409 957,0452 601-700 7 982,3736 970,3834 975,9805 701-800 8 1003,9267 968,0000 989,4750 801-900 9 1017,7973 996,5470 1010,6325 901-1000 10 1032,9084 1036,6252 1021,8901 1001-1100 11 1048,1074 1036,8498 1051,2674 1101-1200 12 1079,1844 1045,5433 1074,4078 1201-1300 13 1085,2796 1065,9536 1086,6422 1301-1400 14 1119,6239 1083,2772 1125,3675 1401-1500 15 1134,5006 1224,8840 1137,2063 1501-1600 16 1188,3077 1144,5324 1160,7082 1601-1700 17 1190,3053 1164,3321 1136,2882 1701-1800 18 1278,0415 1190,6960 1142,4713 1801-1900 19 1328,6740 1226,7399 1121,7436 1901-2000 20 1316,3126 1255,8242 1120,9328 2001-2100 21 1401,7534 1297,7729 1101,1722 2101-2200 22 1343,4823 1327,5556 1102,1245 2201-2300 23 1380,6252 1342,1587 1087,5653 2301-2400 24 1422,2222 1376,4103 1096,4347 2401-2500 25 1471,8193 1369,1477 1091,5702 2501-2600 26 1492,0391 1360,7277 1106,9060 2601-2700 27 1527,4628 1338,2906 1109,3578 2701-2800 28 1565,1819 1330,5934 1127,0085 2801-2900 29 1562,8669 1315,6288 1121,1770 2901-3000 30 1530,6618 1298,3443 1116,1905 3001-3100 31 1510,3443 1304,6105 1105,1282 3101-3200 32 1510,0904 1297,1184 1102,7253 3201-3300 33 1517,4945 1294,2564 1091,8437 3301-3400 34 1562,7937 1223,0379 1089,1087 3401-3500 35 1522,7546 1293,4408 1109,1282 3501-3600 36 1535,6532 1328,3272 1114,5055 3601-3700 37 1505,9731 1372,4933 1113,3724 3701-3800 38 1502,6764 1375,3358 1112,8449 3801-3900 39 1518,3443 1380,7033 1096,5812 3901-4000 40 1497,0208 1367,1844 1089,8510 4001-4100 41 1501,2259 1350,7937 1091,4335 4101-4200 42 1503,1844 1340,3810 1098,6716 4201-4300 43 1476,7619 1324,8889 1112,2589 4301-4400 44 1494,6911 1313,7778 1125,1917 106 4401-4500 45 1503,8486 1312,9719 1112,1807 4501-4600 46 1531,1013 1301,8168 1107,1209 4601-4700 47 1526,9109 1296,1905 1100,6789 4701-4800 48 1543,7411 1300,6154 1101,0647 4801-4900 49 1527,9170 1306,8376 1088,5324 4901-5000 50 1510,4420 1289,4310 1092,8694 5001-5100 51 1526,8230 1296,5226 1086,4225 5101-5200 52 1495,1258 1284,9621 1101,7582 5201-5300 53 1515,2869 1305,4505 1106,2173 5301-5400 54 1488,2930 1325,3480 1128,0635 5401-5500 55 1502,6813 1331,9609 1140,9768 5501-5600 56 1492,9915 1335,0183 1139,1306 5601-5700 57 1510,2662 1316,8010 1121,8852 5701-5800 58 1510,8327 1308,7131 1107,7851 5801-5900 59 1516,4200 1299,2967 1103,7363 5901-6000 60 1500,5665 1304,4005 1101,6068 6001-6100 61 1490,8962 1291,6093 1104,2198 6101-6200 62 1494,1392 1285,3480 1089,2357 6201-6300 63 1493,8559 1300,8889 1093,9389 6301-6400 64 1502,1343 1318,3248 1091,5018 6401-6500 65 1516,2247 1326,5934 1105,8120 6501-6600 66 1522,5543 1314,7399 1109,8950 6601-6700 67 1519,7411 1311,9463 1130,1441 6701-6800 68 1517,9341 1313,6313 1123,9756 6801-6900 69 1503,3944 1308,4982 1106,0073 6901-7000 70 1495,7705 1284,2491 1099,7167 7001-7100 71 1474,3980 1280,3858 1097,5531 7101-7200 72 1493,8071 1302,6862 1090,6911 7201-7300 73 1513,4066 1330,2125 1092,6056 7301-7400 74 1536,8840 1384,2930 1102,5885 7401-7500 75 1559,6337 1465,3333 1103,6728 7501-7600 76 1541,4310 1368,9670 1120,8596 7601-7700 77 1520,4640 1336,3956 1110,2662 7701-7800 78 1515,8046 1338,6325 1110,6081 7801-7900 79 1501,3626 1320,3419 1100,7179 7901-8000 80 1500,6056 1309,0696 1097,8706 8001-8100 81 1490,9060 1301,9927 1097,4505 8101-8200 82 1476,6984 1291,3065 1096,9035 8201-8300 83 1484,5177 1286,6178 1080,0195 8301-8400 84 1521,6752 1297,9243 1092,2833 8401-8500 85 1563,9316 1320,8840 1119,9170 8501-8600 86 1564,1758 1328,9133 1148,7131 8601-8700 87 1532,0635 1333,6508 1145,2845 8701-8800 88 1518,5104 1306,8571 1136,2882 8801-8900 89 1525,3675 1309,6313 1125,1526 8901-9000 90 1564,8889 1301,4652 1117,2650 107 Çizelge 3. Kp:15 Ki:2 Kd:1 22 tel/cm atkı sıklığında 900N’luk çözgü ön gerilmesine göre çözgü ipliğindeki ortalama gerilim değişim ölçümleri Ölçülen Gerginlik Değerleri Ölçüm Sayısı Atkı Sayısı 1500 N 1300 N 1100 N 1-100 1 976,4493 903,0476 902,6813 101-200 2 928,0537 910,3932 908,6642 201-300 3 933,0647 914,7692 925,1038 301-400 4 941,5531 929,0598 933,8559 401-500 5 952,6886 941,5531 942,9988 501-600 6 976,1319 954,9011 956,8010 601-700 7 995,7656 972,0147 1007,9365 701-800 8 1010,6374 1007,7363 989,8217 801-900 9 1028,4249 1007,5263 1000,6105 901-1000 10 1044,7619 1019,2283 1020,5372 1001-1100 11 1067,1306 1051,3260 1036,7228 1101-1200 12 1086,7302 1106,3101 1064,5910 1201-1300 13 1117,4554 1081,4212 1077,4847 1301-1400 14 1140,2442 1105,5189 1102,8816 1401-1500 15 1172,0684 1135,4872 1121,5140 1501-1600 16 1177,1380 1160,6789 1164,1563 1601-1700 17 1238,4615 1198,6422 1110,1978 1701-1800 18 1256,9475 1245,7094 1198,7448 1801-1900 19 1301,2698 1296,3565 1188,2784 1901-2000 20 1322,1001 1371,9512 1178,2955 2001-2100 21 1354,2369 1383,0281 1157,0842 2101-2200 22 1392,8303 1395,6874 1141,3919 2201-2300 23 1434,0317 1376,2295 1126,9792 2301-2400 24 1477,2894 1353,3529 1109,6020 2401-2500 25 1513,2845 1348,0830 1101,2210 2501-2600 26 1537,1673 1328,6496 1102,2466 2601-2700 27 1570,3785 1306,5690 1096,2100 2701-2800 28 1576,7766 1319,2430 1088,5714 2801-2900 29 1582,3150 1294,0269 1086,6569 2901-3000 30 1534,6081 1282,0269 1083,0134 3001-3100 31 1528,2295 1274,4371 1089,3529 3101-3200 32 1517,5531 1291,1306 1091,6874 3201-3300 33 1507,6288 1302,2173 1110,3150 3301-3400 34 1503,8193 1327,0574 1123,0818 3401-3500 35 1466,8864 1336,8449 1137,5043 3501-3600 36 1477,0501 1328,8449 1135,5360 3601-3700 37 1490,1636 1313,7534 1128,2198 3701-3800 38 1505,6557 1299,2186 1113,6264 3801-3900 39 1539,8926 1309,4945 1100,3419 3901-4000 40 1559,6239 1293,2894 1100,7619 4001-4100 41 1553,3236 1293,2601 1089,4994 4101-4200 42 1525,7924 1280,8254 1087,7607 4201-4300 43 1511,9658 1296,4835 1088,1514 4301-4400 44 1496,6496 1310,9890 1101,1624 108 4401-4500 45 1491,7314 1307,4139 1106,1294 4501-4600 46 1486,1490 1311,6044 1101,6508 4601-4700 47 1496,3907 1302,1197 1113,0012 4701-4800 48 1488,7668 1307,9756 1113,9048 4801-4900 49 1505,7241 1302,4420 1119,2234 4901-5000 50 1516,7375 1350,4176 1100,5568 5001-5100 51 1540,5079 1289,9683 1092,7179 5101-5200 52 1505,8510 1275,7998 1085,4750 5201-5300 53 1502,2076 1299,3407 1126,4518 5301-5400 54 1487,9365 1302,1490 1137,6947 5401-5500 55 1523,4969 1319,8779 1096,2979 5501-5600 56 1488,7473 1320,9035 1100,6056 5601-5700 57 1484,1368 1324,9084 1087,5458 5701-5800 58 1482,9353 1307,5214 1103,2967 5801-5900 59 1482,2369 1294,9597 1089,1722 5901-6000 60 1498,5788 1285,2503 1087,8095 6001-6100 61 1526,3150 1298,0757 1091,5018 6101-6200 62 1545,4799 1310,6471 1100,2295 6201-6300 63 1545,0794 1302,1978 1117,6410 6301-6400 64 1510,8913 1303,8046 1117,9438 6401-6500 65 1515,5800 1295,8486 1130,1734 6501-6600 66 1509,2405 1282,5543 1114,9158 6601-6700 67 1496,6496 1289,2747 1104,3077 6701-6800 68 1482,9939 1283,0379 1099,3455 6801-6900 69 1479,3016 1307,1355 1101,6215 6901-7000 70 1523,6093 1317,2161 1104,3077 7001-7100 71 1496,0928 1329,3040 1084,5470 7101-7200 72 1508,9719 1320,7473 1090,9304 7201-7300 73 1508,0977 1311,6728 1090,7497 7301-7400 74 1510,3053 1305,3236 1104,3468 7401-7500 75 1506,2808 1295,5995 1091,5751 7501-7600 76 1494,0904 1275,7802 1093,5531 7601-7700 77 1494,8132 1272,1416 1105,9292 7701-7800 78 1485,0159 1290,5055 1115,7851 7801-7900 79 1502,9890 1302,7350 1118,5983 7901-8000 80 1493,3089 1332,8449 1123,2576 8001-8100 81 1506,7888 1343,2234 1135,5458 8101-8200 82 1515,3846 1331,7802 1106,6911 8201-8300 83 1522,3394 1310,5153 1104,4640 8301-8400 84 1513,6361 1298,5739 1091,5214 8401-8500 85 1504,6398 1295,1551 1102,8132 8501-8600 86 1500,7521 1293,9243 1093,1624 8601-8700 87 1485,6899 1294,2759 1047,2869 8701-8800 88 1492,0293 1284,5861 1097,0354 8801-8900 89 1474,4371 1289,3626 1110,8327 8901-9000 90 1486,2759 1297,7094 1120,2686 109 Çizelge 4. Kp:15 Ki:5 Kd:1 22 tel/cm atkı sıklığında 900N’luk çözgü ön gerilmesine göre çözgü ipliğindeki ortalama gerilim değişim ölçümleri Ölçülen Gerginlik Değeri Ölçüm Sayısı Atkı Sayısı 1100 N 1300 N 1500 N 1-100 1 913,4310 910,6813 905,7924 101-200 2 904,3858 918,9499 906,1343 201-300 3 923,0525 932,1856 925,9927 301-400 4 931,5702 949,3089 946,5348 401-500 5 921,8999 961,8901 945,0110 501-600 6 957,7534 970,6081 956,1758 601-700 7 969,4505 975,4286 963,1990 701-800 8 987,6093 1007,4579 985,9438 801-900 9 1002,6422 1016,6789 1004,0391 901-1000 10 1019,0330 1050,0855 1020,4982 1001-1100 11 1065,2308 1051,6972 1041,9780 1101-1200 12 1064,1709 1089,4994 1058,6618 1201-1300 13 1077,7778 1103,2821 1076,1661 1301-1400 14 1114,1050 1133,9341 1094,7155 1401-1500 15 1129,2161 1160,0000 1118,0269 1501-1600 16 1152,5177 1185,8901 1149,8559 1601-1700 17 1147,8632 1222,3590 1174,7741 1701-1800 18 1142,7595 1250,1538 1192,3321 1801-1900 19 1126,9597 1284,3175 1227,3846 1901-2000 20 1118,1294 1315,3846 1237,4847 2001-2100 21 1107,9707 1350,9499 1237,4847 2101-2200 22 1102,6129 1384,7863 1324,1563 2201-2300 23 1102,4420 1405,4505 1471,2821 2301-2400 24 1092,4493 1365,3871 1533,0159 2401-2500 25 1088,3272 1344,1270 1557,6606 2501-2600 26 1090,1636 1322,7204 1554,8474 2601-2700 27 1107,0818 1315,8242 1506,3492 2701-2800 28 1112,6300 1306,5641 1526,6911 2801-2900 29 1130,7350 1301,4750 1587,9609 2901-3000 30 1127,3260 1286,7155 1536,8059 3001-3100 31 1125,8071 1283,1013 1533,1673 3101-3200 32 1118,3150 1304,8352 1518,7937 3201-3300 33 1113,1770 1339,9902 1498,3004 3301-3400 34 1085,2796 1353,2845 1501,6947 3401-3500 35 1088,7033 1345,8120 1477,0452 3501-3600 36 1102,0757 1348,6252 1491,4432 3601-3700 37 1111,7705 1323,7949 1506,1734 3701-3800 38 1125,3333 1323,1990 1515,6581 3801-3900 39 1132,2100 1299,8046 1548,0049 3901-4000 40 1124,8596 1290,3932 1535,7998 4001-4100 41 1104,4005 1283,1502 1535,9072 4101-4200 42 1109,3529 1295,2137 1499,2674 4201-4300 43 1105,0061 1315,6190 1499,5604 4301-4400 44 1099,1306 1333,7289 1495,9658 4401-4500 45 1094,0073 1341,8071 1501,9048 110 4501-4600 46 1092,1612 1331,4628 1495,9707 4601-4700 47 1097,9780 1314,8864 1494,4420 4701-4800 48 1099,5653 1302,4127 1501,3675 4801-4900 49 1113,0012 1304,0781 1580,0781 4901-5000 50 1117,1624 1283,1062 1513,3236 5001-5100 51 1123,6190 1283,8388 1496,4347 5101-5200 52 1113,5873 1288,9621 1488,4591 5201-5300 53 1112,4103 1331,0623 1493,4505 5301-5400 54 1102,6081 1340,5568 1514,5006 5401-5500 55 1097,8413 1353,9585 1523,1502 5501-5600 56 1096,5812 1338,4567 1524,5177 5601-5700 57 1088,8791 1316,6398 1504,2100 5701-5800 58 1090,0806 1298,0757 1490,7399 5801-5900 59 1105,7387 1304,5324 1488,6203 5901-6000 60 1129,7241 1297,5140 1501,5775 6001-6100 61 1136,5372 1329,6996 1514,8962 6101-6200 62 1122,3980 1336,2882 1532,6496 6201-6300 63 1115,2625 1288,1563 1524,7668 6301-6400 64 1111,6923 1289,6264 1508,7033 6401-6500 65 1112,5128 1279,4481 1504,2833 6501-6600 66 1094,9304 1305,6947 1491,0330 6601-6700 67 1095,2039 1325,8608 1493,4261 6701-6800 68 1093,9683 1354,4078 1495,4383 6801-6900 69 1112,4982 1366,7155 1517,2015 6901-7000 70 1107,2918 1368,8645 1557,3626 7001-7100 71 1108,9963 1326,7057 1515,6581 7101-7200 72 1100,1612 1311,9756 1503,7216 7201-7300 73 1104,5372 1301,3187 1483,8535 7301-7400 74 1100,4396 1291,6190 1480,8449 7401-7500 75 1099,4237 1292,3810 1504,0440 7501-7600 76 1094,4127 1297,5678 1520,2882 7601-7700 77 1104,3663 1301,8315 1553,1966 7701-7800 78 1098,9744 1299,5604 1516,7717 7801-7900 79 1102,6471 1327,0965 1475,7460 7901-8000 80 1108,6935 1326,2955 1496,5275 8001-8100 81 1092,5714 1319,8291 1491,2088 8101-8200 82 1108,7033 1289,4505 1537,3236 8201-8300 83 1096,8791 1289,0989 1527,4774 8301-8400 84 1095,5702 1285,8755 1522,1734 8401-8500 85 1090,5983 1315,2869 1497,9976 8501-8600 86 1100,7668 1337,0891 1466,4371 8601-8700 87 1101,4261 1349,4261 1469,2796 8701-8800 88 1107,4335 1340,7375 1479,9072 8801-8900 89 1118,2418 1312,6740 1512,6300 8901-9000 90 1114,4860 1308,2540 1520,9524 9001-9100 91 1118,3199 1300,1661 1553,7436 9101-9200 92 1101,0256 1303,9365 1605,7924 9201-9300 93 1108,8107 1281,7045 1634,3248 9301-9400 94 1098,7790 1274,8181 1582,8620 9401-9500 95 1101,0061 1293,0159 1507,2039 111 Çizelge 5. Kp:5 Ki:2 Kd:1 22 tel/cm atkı sıklığında 900N’luk çözgü ön gerilmesine göre çözgü ipliğindeki ortalama gerilim değişim ölçümleri Ölçülen Gerginlik Değeri Ölçüm Sayısı Atkı Sayısı 1100 N 1300 N 1500 N 1-100 1 922,5641 918,9451 946,7790 101-200 2 900,0000 927,8388 920,2686 201-300 3 903,4432 932,4884 942,6276 301-400 4 921,9145 953,7631 946,6276 401-500 5 914,9744 1040,6642 953,6459 501-600 6 924,7521 1035,7363 970,3101 601-700 7 939,2772 1003,0623 983,3016 701-800 8 948,5421 1030,5983 1003,1697 801-900 9 973,8852 1042,3980 1019,4237 901-1000 10 973,9536 1078,5250 1033,8217 1001-1100 11 995,7558 1078,6227 1049,0012 1101-1200 12 1015,8242 1122,5397 1075,4530 1201-1300 13 1023,7949 1135,7216 1093,3871 1301-1400 14 1029,0696 1168,5812 1169,9194 1401-1500 15 1068,9768 1192,8645 1170,1832 1501-1600 16 1077,6313 1298,5836 1176,0391 1601-1700 17 1108,8205 1250,2613 1198,0220 1701-1800 18 1131,1600 1282,3980 1236,1758 1801-1900 19 1152,7375 1326,4469 1265,8510 1901-2000 20 1183,8535 1348,5421 1316,7033 2001-2100 21 1191,0818 1379,1404 1323,5702 2101-2200 22 1176,1905 1385,5971 1363,4969 2201-2300 23 1161,5287 1395,4139 1401,1966 2301-2400 24 1153,4408 1364,1856 1444,0586 2401-2500 25 1148,9133 1363,0037 1479,1941 2501-2600 26 1148,0879 1345,8120 1520,9963 2601-2700 27 1136,4054 1341,7094 1545,8217 2701-2800 28 1134,6081 1332,9670 1577,0012 2801-2900 29 1124,8107 1327,7705 1581,1868 2901-3000 30 1117,3187 1316,3126 1589,0354 3001-3100 31 1110,8962 1296,5812 1594,0562 3101-3200 32 1113,6264 1294,4518 1582,1001 3201-3300 33 1104,5128 1295,2821 1542,0317 3301-3400 34 1101,1233 1289,8413 1550,9646 3401-3500 35 1101,2357 1291,0965 1530,9304 3501-3600 36 1102,3687 1314,9841 1510,3687 3601-3700 37 1094,4322 1300,3907 1524,6691 3701-3800 38 1083,9805 1301,0989 1496,2393 3801-3900 39 1081,5775 1301,0549 1506,7057 3901-4000 40 1079,8974 1318,4518 1478,3248 4001-4100 41 1090,9646 1311,4383 1485,1819 4101-4200 42 1099,5018 1301,3919 1471,0574 4201-4300 43 1110,1734 1293,7680 1536,8987 4301-4400 44 1118,4664 1289,9389 1509,8755 4401-4500 45 1136,8156 1301,0549 1518,4322 112 4501-4600 46 1141,2454 1283,2381 1518,9499 4601-4700 47 1148,6447 1299,0476 1514,2125 4701-4800 48 1127,7314 1301,9731 1507,1990 4801-4900 49 1127,5311 1320,2589 1482,2173 4901-5000 50 1115,5800 1323,2088 1438,2662 5001-5100 51 1110,1978 1322,8767 1463,2234 5101-5200 52 1108,0781 1310,6667 1514,7009 5201-5300 53 1106,4957 1305,3040 1537,5336 5301-5400 54 1098,2173 1297,7827 1572,1856 5401-5500 55 1062,0904 1296,2637 1590,7937 5501-5600 56 1084,4005 1294,1197 1608,3810 5601-5700 57 1107,6484 1316,2393 1583,7607 5701-5800 58 1113,9243 1302,2906 1574,5592 5801-5900 59 1119,6093 1284,6642 1552,3565 5901-6000 60 1136,4444 1283,8046 1538,8864 6001-6100 61 1127,7705 1275,3309 1531,2674 6101-6200 62 1129,7729 1297,9487 1516,3614 6201-6300 63 1125,8462 1312,7424 1505,8364 6301-6400 64 1129,4701 1318,7595 1494,2955 6401-6500 65 1106,6911 1320,9426 1486,4127 6501-6600 66 1102,3541 1339,0720 1479,3993 6601-6700 67 1106,9060 1330,1050 1491,2772 6701-6800 68 1106,6374 1315,6435 1487,1551 6801-6900 69 1103,9316 1315,6093 1524,1563 6901-7000 70 1093,2601 1308,8400 1514,2466 7001-7100 71 1095,5556 1307,1111 1528,5226 7101-7200 72 1088,3370 1288,1905 1540,9035 7201-7300 73 1093,2845 1295,4872 1534,2125 7301-7400 74 1093,7973 1287,2039 1518,6081 7401-7500 75 1113,6264 1302,5983 1517,8852 7501-7600 76 1108,0391 1291,3993 1500,1465 7601-7700 77 1112,5763 1314,6911 1489,7924 7701-7800 78 1106,5299 1308,2002 1486,3150 7801-7900 79 1112,8987 1320,5861 1489,6752 7901-8000 80 1108,7912 1310,3639 1489,5580 8001-8100 81 1104,3761 1300,5275 1490,2955 8101-8200 82 1100,8303 1298,7790 1508,0098 8201-8300 83 1101,0501 1292,4054 1513,1770 8301-8400 84 1095,5946 1282,9988 1531,4383 8401-8500 85 1093,7289 1284,9328 1521,2845 8501-8600 86 1093,6801 1300,3028 1540,2930 8601-8700 87 1093,8755 1302,9499 1504,1709 8701-8800 88 1097,8706 1337,4701 1541,6166 8801-8900 89 1087,5116 1332,3321 1506,0073 8901-9000 90 1105,5482 1337,2063 1501,6996 113 Çizelge 6. Kp:5 Ki:5 Kd:1 22 tel/cm atkı sıklığında 900N’luk çözgü ön gerilmesine göre çözgü ipliğindeki ortalama gerilim değişim ölçümleri Ölçülen Gerginlik Değeri Ölçüm Sayısı Atkı Sayısı 1100 N 1300 N 1500 N 1-100 1 910,5348 926,1978 915,5751 101-200 2 924,2051 911,6142 928,0049 201-300 3 935,6532 924,6154 936,6740 301-400 4 968,7912 936,7961 946,3590 401-500 5 994,0855 953,3822 963,7802 501-600 6 990,2759 962,5153 975,8779 601-700 7 1002,3297 974,3150 996,8596 701-800 8 1004,4396 990,1001 1016,8547 801-900 9 1027,9121 1005,1624 1031,1160 901-1000 10 1045,9194 1025,0891 1042,6325 1001-1100 11 1077,7827 1089,9096 1067,9121 1101-1200 12 1079,5360 1103,9512 1033,8803 1201-1300 13 1116,8791 1081,1966 1114,2613 1301-1400 14 1135,1648 1116,8449 1134,9451 1401-1500 15 1159,1453 1125,8168 1177,0110 1501-1600 16 1173,4799 1173,1624 1224,9915 1601-1700 17 1163,5165 1175,1404 1218,5592 1701-1800 18 1148,1465 1220,7033 1247,9365 1801-1900 19 1146,0659 1234,6520 1292,5763 1901-2000 20 1142,5983 1287,7607 1325,8657 2001-2100 21 1135,7900 1304,4689 1363,6874 2101-2200 22 1127,2234 1342,8571 1412,0293 2201-2300 23 1109,3236 1365,3626 1500,4884 2301-2400 24 1119,9951 1378,4322 1458,7888 2401-2500 25 1108,9963 1370,2515 1488,0342 2501-2600 26 1110,9548 1350,3834 1533,9194 2601-2700 27 1091,0427 1340,2882 1559,2821 2701-2800 28 1096,1416 1335,1160 1562,7106 2801-2900 29 1102,5934 1330,5739 1525,4847 2901-3000 30 1106,7937 1314,4078 1514,5739 3001-3100 31 1107,3016 1307,8339 1568,1465 3101-3200 32 1105,3284 1289,3138 1568,1319 3201-3300 33 1106,8571 1296,7277 1524,4591 3301-3400 34 1099,3651 1284,5372 1533,4164 3401-3500 35 1100,1368 1310,9597 1539,3651 3501-3600 36 1099,3016 1309,2601 1531,1209 3601-3700 37 1097,4603 1323,0281 1508,3223 3701-3800 38 1083,0916 1321,0012 1495,6435 3801-3900 39 1098,3248 1314,9255 1504,2149 3901-4000 40 1101,7436 1304,9475 1494,9988 4001-4100 41 1119,1453 1287,7021 1511,1844 4101-4200 42 1126,6764 1294,7448 1501,7485 4201-4300 43 1129,0110 1299,5116 1508,9915 4301-4400 44 1122,6276 1307,5800 1489,5189 114 4401-4500 45 1116,2393 1316,8400 1491,6532 4501-4600 46 1107,4921 1320,5031 1493,6020 4601-4700 47 1100,4298 1319,6435 1523,2918 4701-4800 48 1103,8095 1298,0464 1536,5079 4801-4900 49 1094,3932 1294,1148 1543,8242 4901-5000 50 1096,8059 1287,4481 1530,5153 5001-5100 51 1100,0586 1299,2967 1527,7411 5101-5200 52 1096,9231 1347,5018 1518,1392 5201-5300 53 1100,3370 1310,4762 1512,8449 5301-5400 54 1107,6288 1306,7497 1491,9414 5401-5500 55 1115,8046 1285,1038 1511,3895 5501-5600 56 1115,1013 1297,6264 1555,9121 5601-5700 57 1098,5836 1295,9365 1499,0232 5701-5800 58 1091,3162 1312,9621 1496,6545 5801-5900 59 1091,4774 1310,2955 1495,2381 5901-6000 60 1100,6252 1309,4750 1491,0574 6001-6100 61 1105,9487 1309,7680 1514,7790 6101-6200 62 1119,7118 1281,7338 1536,9524 6201-6300 63 1117,9145 1298,7302 1519,4823 6301-6400 64 1131,1111 1299,5165 1511,5507 6401-6500 65 1102,2173 1316,7814 1510,1685 6501-6600 66 1101,9487 1316,5861 1512,4542 6601-6700 67 1097,8022 1326,2076 1547,5702 6701-6800 68 1099,6679 1317,3626 1486,4615 6801-6900 69 1101,7094 1303,7607 1499,6777 6901-7000 70 1090,6618 1300,6838 1502,3932 7001-7100 71 1086,4078 1317,1624 1551,2918 7101-7200 72 1086,8620 1303,6923 1529,6703 7201-7300 73 1106,0073 1271,3748 1529,5092 7301-7400 74 1122,5397 1279,4383 1523,0623 7401-7500 75 1144,9328 1291,5702 1499,8535 7501-7600 76 1159,8779 1330,2222 1497,5092 7601-7700 77 1145,4212 1463,6386 1502,1978 7701-7800 78 1138,1685 1360,4298 1511,7607 7801-7900 79 1129,3919 1350,9304 1503,3504 7901-8000 80 1126,8132 1350,7546 1514,8376 8001-8100 81 1114,8278 1330,6960 1497,0940 8101-8200 82 1110,1294 1320,3370 1509,2259 8201-8300 83 1101,7289 1306,8376 1492,7668 8301-8400 84 1093,7192 1299,6288 1488,2735 8401-8500 85 1093,2698 1298,9744 1489,2357 8501-8600 86 1092,6642 1299,8877 1504,1807 8601-8700 87 1111,7265 1297,6703 1528,7326 8701-8800 88 1096,3175 1287,9463 1556,2344 8801-8900 89 1122,7106 1299,0085 1565,5678 8901-9000 90 1113,9780 1301,8852 1549,0696 115 EK-3 Bulanık Mantık Tipi Denetimle Yapılan Gerginlik Kontrolüne Ait Deneysel Veriler Ölçülen Gerginlik Değeri Ölçüm Sayısı Atkı Sayısı 1100 N 1300 N 1500 N 1-100 1 902,4127 913,1136 906,1245 101-200 2 907,7607 923,4432 922,9548 201-300 3 938,1392 936,4005 936,0195 301-400 4 978,8083 948,1856 974,1490 401-500 5 961,8364 963,0818 979,6093 501-600 6 961,7924 979,5897 1036,8742 601-700 7 980,0000 985,7143 1099,5800 701-800 8 999,8095 1015,8437 1152,2295 801-900 9 1019,0476 1026,3297 1193,0549 901-1000 10 1029,9634 1076,5031 1370,8181 1001-1100 11 1057,6850 1141,6410 1359,6142 1101-1200 12 1062,2271 1087,9951 1505,6703 1201-1300 13 1071,6044 1124,5910 1447,9853 1301-1400 14 1074,4957 1141,5531 1495,3797 1401-1500 15 1076,5372 1167,9560 1515,6777 1501-1600 16 1086,8620 1203,2821 1504,6496 1601-1700 17 1091,7314 1238,3346 1505,1282 1701-1800 18 1102,0806 1264,1270 1505,1282 1801-1900 19 1097,1917 1273,8706 1516,2637 1901-2000 20 1098,5739 1292,2686 1524,6642 2001-2100 21 1105,6947 1278,3053 1501,0354 2101-2200 22 1098,1001 1309,7485 1488,6203 2201-2300 23 1096,7424 1315,6679 1494,7839 2301-2400 24 1088,8596 1303,9805 1512,8742 2401-2500 25 1100,2100 1307,6190 1505,1819 2501-2600 26 1098,4469 1318,6129 1505,5678 2601-2700 27 1094,0171 1315,3162 1505,4652 2701-2800 28 1113,0940 1325,1819 1501,5433 2801-2900 29 1106,0952 1321,7436 1509,9096 2901-3000 30 1107,0183 1315,7607 1509,8950 3001-3100 31 1104,2100 1325,1136 1511,1746 3101-3200 32 1099,4628 1311,1697 1514,9206 3201-3300 33 1103,2723 1317,4847 1506,3004 3301-3400 34 1103,1160 1316,5079 1519,7607 3401-3500 35 1111,8877 1316,3126 1506,0269 3501-3600 36 1106,4615 1318,4371 1507,9365 3601-3700 37 1107,7656 1320,6838 1512,4298 3701-3800 38 1113,3529 1328,1123 1516,8010 3801-3900 39 1114,3150 1311,0085 1511,9219 3901-4000 40 1114,4274 1314,2808 1513,7534 4001-4100 41 1105,5775 1320,5226 1509,0012 116 4101-4200 42 1117,6313 1314,6520 1505,2454 4201-4300 43 1099,7070 1322,0952 1499,2772 4301-4400 44 1109,3480 1321,2161 1513,4701 4401-4500 45 1112,6300 1318,1685 1510,4029 4501-4600 46 1109,5873 1315,7656 1499,3700 4601-4700 47 1113,5043 1317,1136 1506,8278 4701-4800 48 1104,9866 1323,3260 1508,8987 4801-4900 49 1111,2332 1310,0122 1506,1294 4901-5000 50 1114,1099 1317,2308 1518,2906 5001-5100 51 1108,7228 1307,5214 1506,8669 5101-5200 52 1123,7167 1314,7888 1507,6874 5201-5300 53 1124,6154 1322,5836 1519,8486 5301-5400 54 1112,7961 1332,4298 1514,6569 5401-5500 55 1119,0281 1320,2930 1502,9695 5501-5600 56 1108,3810 1308,0195 1506,5836 5601-5700 57 1107,5946 1306,3394 1512,3614 5701-5800 58 1105,1526 1303,5556 1519,5995 5801-5900 59 1108,6252 1320,7228 1508,6398 5901-6000 60 1106,4078 1318,3150 1510,9206 6001-6100 61 1099,2430 1319,5165 1508,3126 6101-6200 62 1114,1148 1315,1160 1520,7570 6201-6300 63 1124,3126 1314,7595 1519,9756 6301-6400 64 1109,5726 1305,1575 1515,8437 6401-6500 65 1052,4786 1310,1783 1521,1380 6501-6600 66 1115,7753 1308,1319 1508,6056 6601-6700 67 1123,5263 1300,8889 1518,2125 6701-6800 68 1114,7009 1308,6349 1515,9707 6801-6900 69 1116,9719 1308,1514 1517,0940 6901-7000 70 1120,7131 1307,5604 1507,8632 7001-7100 71 1120,9719 1313,3724 1511,6728 7101-7200 72 1117,6020 1311,7460 1528,6252 7201-7300 73 1125,7387 1316,0537 1516,1856 7301-7400 74 1108,5079 1312,4200 1515,9951 7401-7500 75 1128,5226 1316,7717 1513,8217 7501-7600 76 1118,2369 1316,1221 1503,8242 7601-7700 77 1118,0757 1306,1001 1518,2369 7701-7800 78 1123,6093 1314,2906 1526,2515 7801-7900 79 1114,7937 1319,3895 1510,0317 7901-8000 80 1124,0000 1309,9243 1503,9805 8001-8100 81 1114,1685 1306,3541 1510,3248 8101-8200 82 1117,3578 1304,7619 1562,5836 8201-8300 83 1113,8413 1308,5763 1509,0208 8301-8400 84 1106,5592 1310,9483 1510,7546 117 ÖZGEÇMĐŞ 7 Mayıs 1977’de Bursa’da doğdu. Đlköğrenimini Bursa Atatürk Đlkokulu, orta ve lise öğrenimini ise Bursa Erkek Lisesinde tamamladı. Lisans eğitimini 1999 yılında Uludağ Üniversitesi Mimarlık Mühendislik Fakültesi Tekstil Mühendisliğinde, yüksek lisans eğitimini ise 2003 yılında Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalında tamamlamıştır. Kısa bir süre tekstil boyahanesinde vardiya amirliği yaptıktan sonra 2000 yılında Gaziosmanpaşa Üniversitesi Tokat Meslek Yüksek Okulunda öğretim görevlisi olarak görev almıştır ve halen görevine devam etmektedir. 118 TEŞEKKÜR Bu tez çalışmasında bana yol gösteren ve devamlı desteğini gördüğüm sayın danışman hocam Prof.Dr.Recep EREN’e, çalışmamda desteklerini esirgemeyen Arş.Gör.Barış HASÇELĐK, Arş.Gör. Serkan TEZEL ve Arş.Gör.Fatih SÜVARĐ’ye , manevi kardeşim Öğr.Gör. Đsmail ĐŞERĐ’ye ve sürekli motivasyonumu sağlayan sevgili eşim Bengü Görkem DAĞKURS’a teşekkürlerimi bir borç bilirim.