Otomatik Kontrol

Dersin amacı

Bu dersin amacı; öğrencilerin mekanik ve elektromekanik sistemlerin matematiksel modellerini oluşturabilmelerini, geri beslemeli kontrol sistemlerinin zaman ve frekans tanım bölgelerindeki davranışlarını inceleyebilmelerini, kararlılık ve performans ölçütlerini değerlendirebilmelerini ve temel kontrolörleri klasik kontrol yöntemlerini kullanarak tasarlayabilmelerini sağlamaktır.

Öğrenme çıktıları

1. ÖÇ-1Açık ve kapalı çevrim kontrol sistemlerinin temel kavramlarını, geri besleme yapısını ve blok diyagramlarını açıklar.
2. ÖÇ-2Basit mekanik ve elektromekanik sistemlerin matematiksel modellerini kurar; transfer fonksiyonlarını ve temel durum denklemlerini elde eder.
3. ÖÇ-3Kontrol sistemlerinin zaman cevabını, geçici rejim ölçütlerini ve kalıcı durum hatalarını hesaplayarak yorumlar.
4. ÖÇ-4Kontrol sistemlerinin kararlılığını Routh-Hurwitz, köklerin yer eğrisi ve frekans cevabı yöntemleriyle değerlendirir.
5. ÖÇ-5P, PI, PD ve PID kontrolörlerin sistem davranışı üzerindeki etkilerini analiz eder ve temel kontrolör tasarımı yapar.

Dersin içeriği

Kontrol sistemlerine giriş; açık ve kapalı çevrim sistemler; geri besleme; Laplace dönüşümü; transfer fonksiyonları; blok diyagramları ve işaret akış diyagramları; mekanik ve elektromekanik sistemlerin modellenmesi; durum değişkenlerine giriş; birinci ve ikinci dereceden sistemlerin zaman cevabı; geçici rejim performans ölçütleri; kalıcı durum hataları; Routh-Hurwitz kararlılık ölçütü; köklerin yer eğrisi; frekans cevabı; Bode ve Nyquist diyagramları; kazanç ve faz payları; P, PI, PD ve PID kontrolörler; kontrol sistemlerinin analizi ve temel kontrolör tasarımı.

Haftalık konular

Kaynaklar ve materyaller

Ders notu

Benjamin C. Kuo, Otomatik Kontrol Sistemleri. Öğretim elemanı tarafından hazırlanan ders notları ve çözümlü örnekler.

Diğer kaynaklar

Katsuhiko Ogata, Modern Kontrol Mühendisliği; Norman S. Nise, Kontrol Sistemleri Mühendisliği ve konularla ilgili seçilmiş yardımcı kaynaklar.

Dokümanlar

Ders sunumları, konu özetleri, çözümlü örnekler, problem föyleri, formül özetleri ve ilgili yardımcı dokümanlar elektronik ortamda paylaşılır.

Ödevler

Sistem modelleme, zaman cevabı, kararlılık analizi, köklerin yer eğrisi, frekans cevabı ve temel kontrolör tasarımı konularına ilişkin ödevler elektronik ortamda paylaşılır. Gerektiğinde bilgisayar destekli çözüm ve doğrulama yapılabilir.

Sınavlar

Sınav kapsamı ve sınava ilişkin duyurular önceden paylaşılır. Örnek sorular, sınav sonrasında uygun görülen soru çözümleri ve genel değerlendirmeler öğrencilerle paylaşılabilir.

Değerlendirme

• Kısa Sınav 1 %20
• Arasınav 1 %20
• Dönem Sonu Sınavı %60

Program çıktıları ile ilişkisi

1. PÇ-1A. Matematik, fen bilimleri ve Makine Mühendislik disiplinine özgü konularda yeterli bilgi birikimi; bu alanlardaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri, Makine mühendisliği alanına özgü karmaşık mühendislik problemlerinin çözümünde kullanabilme becerisi.
2. PÇ-2B. Makine Mühendisliği alanında karmaşık mühendislik problemlerini tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi; bu amaçla uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçme ve uygulama becerisi.
3. PÇ-3C. Karmaşık bir sistemi, süreci, cihazı veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlama becerisi; bu amaçla modern tasarım yöntemlerini uygulama becerisi.
4. PÇ-4D. Makine Mühendisliği uygulamalarında karşılaşılan karmaşık problemlerin analizi ve çözümü için gerekli olan modern teknik ve araçları seçme ve kullanma becerisi; bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanma becerisi.
5. PÇ-5E. Makine Mühendisliği alanında karmaşık mühendislik problemlerinin veya disipline özgü araştırma konularının incelenmesi için deney tasarlama, deney yapma, veri toplama, sonuçları analiz etme ve yorumlama becerisi.
6. PÇ-6F. Disiplin içi ve çok disiplinli takımlarda etkin biçimde çalışabilme becerisi; bireysel çalışma becerisi.
7. PÇ-7G. Sözlü ve yazılı etkin iletişim kurma becerisi; en az bir yabancı dil bilgisi; etkin rapor yazma ve yazılı raporları anlama, tasarım ve üretim raporları hazırlayabilme, etkin sunum yapabilme, açık ve anlaşılır talimat verme ve alma becerisi.
8. PÇ-8H. Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği konusunda farkındalık; bilgiye erişebilme, bilim ve teknolojideki gelişmeleri izleme ve kendini sürekli yenileme becerisi.
9. PÇ-9I. Etik ilkelerine uygun davranma, mesleki ve etik sorumluluk ve mühendislik uygulamalarında kullanılan standartlar hakkında bilgi.
10. PÇ-10J. Makine Mühendisliği alanında proje yönetimi, risk yönetimi ve değişiklik yönetimi gibi, iş hayatındaki uygulamalar hakkında bilgi; girişimcilik, yenilikçilik hakkında farkındalık; sürdürülebilir kalkınma hakkında bilgi.
11. PÇ-11K. Makine Mühendisliği uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ve çağın mühendislik alanına yansıyan sorunları hakkında bilgi; Makine mühendisliği çözümlerinin hukuksal sonuçları konusunda farkındalık.

AKTS iş yükü