Modern Kontrol Mühendisliği

Modern Kontrol Mühendisliği Bu kitap, kontrol sistemlerinin analizi ve tasarımı konusunda önemli kavramları ta- nıtmaktadır. Okuyucular, üniversitelerde ve yüksekokullarda kontrol sistemi dersle- ri için açık ve anlaşılabilir bir ders kitabı olduğunu göreceklerdir. Üst düzey elektrik, mekanik, havacılık veya kimya mühendisliği öğrencileri için yazılmıştır. Okuyucunun aşağıdaki önkoşulları yerine getirmesi beklenir: Diferansiyel denklemler, Laplace dö- nüşümleri, vektör matris analizi, devre analizi, mekanik ve termodinamik ile ilgili giriş dersleri. Bu basımda yapılan temel değişiklikler aşağıdaki gibidir: • Çeşitli girişlere kontrol sistemlerinin cevaplarını elde etmek için MATLAB kulla- nımı artırılmıştır. • MATLAB ile hesaplamalı optimizasyon yaklaşımının faydası gösterilmiştir. • Kitap boyunca yeni örnek problemler eklenmiştir. • Daha önemli konulara yer açmak için ikincil öneme sahip olan bir önceki baskıdaki materyaller silinmiştir. İşaret akış grafikleri kitaptan çıkarıldı. Laplace dönüşümü ile ilgili bir bölüm silindi. Bunun yerine, Laplace dönüşüm tabloları ve MATLAB ile kısmi kesir açılımı, sırasıyla Ek A ve Ek B'de sunulmaktadır. • Vektör-matris analizinin kısa bir özeti Ek C'de sunulmuştur. Bu, okuyucunun kont- rol sistemlerinin analiz ve tasarımında yer alabilecek n x n matrislerin tersini bulma- sına yardımcı olacaktır. Modern Kontrol Mühendisliği'nin bu baskısı on bölüm halinde düzenlenmiştir. Bu kitabın ana taslağı aşağıdaki gibidir: Bölüm 1, kontrol sistemlerine bir giriş niteliğinde- dir. Bölüm 2, kontrol sistemlerinin matematiksel modellenmesi ile ilgilidir. Doğrusal olmayan matematiksel modeller için doğrusallaştırma tekniği bu bölümde sunulmuş- Ö xii Önsöz tur. Bölüm 3, mekanik sistemlerin ve elektrik sistemlerinin matematiksel modellerini içermektedir. Bölüm 4, akışkan sistemlerinin (sıvı seviyesi sistemleri, pnömatik sistem- ler ve hidrolik sistemler gibi) ve ısıl (termal) sistemlerin matematiksel modellemesini tartışmaktadır. Bölüm 5, kontrol sistemlerinin geçici cevabı ve kararlı hal analizlerini ele alır. MATLAB, geçici cevap eğrilerinin elde edilmesi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Kontrol sistemlerinin kararlılık analizi için Routh'un kararlılık kriteri sunulur. Hurwitz kararlılık kriteri de sunulmaktadır. Bölüm 6, pozitif geri beslemeli sistemleri ve şartlı kararlı sistemler de dâhil olmak üzere kontrol sistemlerinin tasarım ve kök-yer analizini ele alır. MATLAB ile kök yer eğrilerini çizme ayrıntılı olarak tartışır. Faz ilerlemeli, gecikmeli ve gecikmeli-ilerlemeli kompenzatörlerin kök yer eğrisi yöntemi ile tasarımını içerir. Bölüm 7, frekans cevabı analizi ve kontrol sistemlerinin tasarımını ele alır. Nyquist kararlılık kriteri kolayca anlaşılabilir bir şekilde sunulur. Faz ilerlemeli, gecikmeli ve gecikmeli-ilerlemeli kompenzatörlerin tasarımına yönelik Bode diyagramı yaklaşımı tartışılır. Bölüm 8, temel ve modifiye PID kontrolörlerle ilgilidir. PID kontrolörleri için opti- mal parametre değerlerinin elde edilmesi için hesaplamalı yaklaşımlar, özellikle basa- mak cevap özellikleri için tatmin edici gereklilikler açısından tartışılmıştır. Bölüm 9, kontrol sistemlerinin durum uzayındaki temel analizlerini ele alır. Kontrol edilebilirlik ve gözlenebilirlik kavramları ayrıntılı olarak tartışılmaktadır. Bölüm 10 durum uzayında kontrol sistemleri tasarımı ile ilgilidir. Tartışmalar kutup yerleştirme, durum gözlemcileri ve kuadratik optimal kontrolü içerir. Bölüm 10'un so- nunda gürbüz kontrol sistemlerine giriş mahiyetinde bir tartışma sunulmuştur. Kitap, öğrencinin kontrol teorisi anlayışını tedricen kolaylaştırmaya yönelik olarak düzenlenmiştir. Materyallerin sunumunda yüksek derecede matematiksel argümanlar- dan dikkatle kaçınılmıştır. Sunulan konunun anlaşılmasına katkıda bulundukları za- man ispatlar verilmiştir. Okuyucunun, tartışılan konuyu açık bir şekilde anlayabilmesi için stratejik nokta- larda örnek problemlerin verilmesi için özel çaba sarf edilmiştir. Ayrıca, Bölüm 1 hari- cinde, her bölümün sonunda birtakım çözülmüş problemler (A-problemleri) sunulmuş- tur. Okuyucunun, çözülen tüm bu problemleri dikkatlice incelemesi tavsiye edilir. Bu, okuyucunun tartışılan konuları derinlemesine anlamasını sağlayacaktır. Ayrıca, Bölüm 1 hariç, her bölümün sonunda birçok problem (çözümsüz) verilmiştir. Çözülmemiş bu problemeler (B-problemleri) ev ödevi veya sınav problemleri olarak kullanılabilir. Eğer kitap, dönemlik bir ders için ders kitabı olarak kullanılıyorsa (56 ya da daha fazla ders saati ile), materyalin büyük bir kısmı, belli konuların atlanmasıyla karşılana- bilir. Bu kitap, okuyucunun sahip olabileceği pek çok soruyu cevaplayabilecek örnek problemlerin ve çözülmüş problemlerin (A-problem) bolluğu nedeniyle, temel kontrol teorilerini incelemek isteyen mühendisler için bir kendi kendine çalışma kitabı olarak da kullanılabilir. Kitabın bu baskısı için kitabı okuyarak fikirlerini paylaşan Mark Campbell (Cornell Üniversitesi), Henry Sodano (Arizona Eyalet Üniversitesi) ve Atul G. Kelkar'a (Iowa Eyalet Üniversitesi) teşekkür etmek istiyorum. Son olarak, Yardımcı Editör Bayan Alice Dworkin'e, Kıdemli Yönetmen Bay Scott Disanno'ya ve kitabın çabuk fakat mü- kemmel basımında yer alan tüm şahıslara en derin takdirlerimi sunmak isterim. Katsuhiko Ogata