{"id":1509,"date":"2025-02-02T13:43:49","date_gmt":"2025-02-02T13:43:49","guid":{"rendered":"https:\/\/endustri40.bktechin.com\/2025\/02\/02\/model-ongorulu-kontrol-mpc\/"},"modified":"2025-02-02T13:43:49","modified_gmt":"2025-02-02T13:43:49","slug":"model-ongorulu-kontrol-mpc","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/endustri40.com\/en\/model-ongorulu-kontrol-mpc\/","title":{"rendered":"Model \u00d6ng\u00f6r\u00fcl\u00fc Kontrol (MPC)"},"content":{"rendered":"

<\/span>Model Öngörmeli Kontrole Giri\u015f<\/strong><\/span><\/span><\/span><\/span><\/h1>\n

Giri\u015f ve ç\u0131k\u0131\u015f de\u011fi\u015fkenlerinde e\u015fitsizlik k\u0131s\u0131tlar\u0131n\u0131 sa\u011flayan çok giri\u015f-çok ç\u0131k\u0131\u015fl\u0131 (Multiple Input-Multiple Output<\/strong>) MIMO bir prosesin kontrol edildi\u011fini varsayal\u0131m. Bahsedilen prosesin<\/a><\/strong> dinamik modeli mevcut ise ç\u0131k\u0131\u015f\u0131n gelecekteki de\u011ferlerini elde etmek için model ve anl\u0131k ölçüm de\u011ferleri kullan\u0131labilmektedir. Bu durumda, giri\u015f de\u011fi\u015fkenlerindeki uygun de\u011fi\u015fimler öngörülere ve ölçümlere dayal\u0131 olarak hesaplanabilmektedir. Asl\u0131nda, ayr\u0131 ayr\u0131 olarak giri\u015f de\u011fi\u015fkenlerindeki de\u011fi\u015fimler proses modeli taraf\u0131ndan temsil edilen giri\u015f-ç\u0131k\u0131\u015f de\u011fi\u015fkenlerinin ele al\u0131nmas\u0131ndan sonra koordine edilmektedir.<\/span><\/span><\/p>\n

Geleneksel kontrol yakla\u015f\u0131mlar\u0131ndan farkl\u0131 olarak, sistem ç\u0131k\u0131\u015f\u0131n\u0131n gelecekteki de\u011ferleri tasar\u0131mc\u0131 taraf\u0131ndan öngörülebilmekte ve öngörü yapan kontrolör<\/a><\/strong> ba\u015far\u0131 ile tasarlanabilmektedir.<\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

MPC uygulamalar\u0131nda; giri\u015f de\u011fi\u015fkenleri ayarlanan de\u011fi\u015fkenler ya da MV \u015feklinde adland\u0131r\u0131l\u0131rken, ç\u0131k\u0131\u015f de\u011fi\u015fkenleri kontrol edilen de\u011fi\u015fkenler ya da CV olarak adland\u0131r\u0131lmaktad\u0131r. Bozucu de\u011fi\u015fkenleri ise ileri besleme de\u011fi\u015fkenleri ya da DV olarak tan\u0131mlanmaktad\u0131r.<\/span><\/span><\/p>\n

<\/span>Model Öngörülü Kontrolün Avantajlar\u0131<\/strong><\/span><\/span><\/span><\/span><\/h1>\n

MPC’nin baz\u0131 önemli avantajlar\u0131 a\u015fa\u011f\u0131daki gibi s\u0131ralanabilir:<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba <\/span>Proses modeli, giri\u015fler, ç\u0131k\u0131\u015flar ve bozucular aras\u0131ndaki dinamik ve statik etkile\u015fimleri yakalamaktad\u0131r.<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba <\/span>Giri\u015fler ve ç\u0131k\u0131\u015flar üzerinde k\u0131s\u0131tlar sistematik yolla ele al\u0131nmaktad\u0131r.<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba <\/span>Kontrol hesaplamalar\u0131, optimum set noktalar\u0131n\u0131n hesaplanmas\u0131 ile koordine edilebilmektedir.<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba <\/span>Do\u011fru model öngörmeleri potansiyel problemlerin erken uyar\u0131s\u0131n\u0131 sa\u011flamaktad\u0131r. MPC’nin ba\u015far\u0131s\u0131n\u0131n proses modelinin do\u011frulu\u011funa dayand\u0131\u011f\u0131 rahatl\u0131kla söylenebilmektedir. Yanl\u0131\u015f öngörüler de bu ko\u015ful alt\u0131nda durumu daha kötüle\u015ftirmektedir.<\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

<\/span>Model Öngörülü Kontrolün Tarihçesi<\/strong><\/span><\/span><\/span><\/span><\/h1>\n

\u0130lk jenerasyon MPC sistemleri, iki öncü endüstriyel<\/a><\/strong> ara\u015ft\u0131rma grubu taraf\u0131ndan 1970’lerde ba\u011f\u0131ms\u0131z olarak geli\u015ftirilmi\u015ftir. Shell Oil’ce (Cutler ve Ramaker, 1980) geli\u015ftirilen Dinamik Matris Kontrolü (DMC) ve ADERSA’ca (Richalet ve ark., 1978) geli\u015ftirilen yakla\u015f\u0131m oldukça benzer yeteneklere sahiptir. Clarke ve arkada\u015flar\u0131 (1987) taraf\u0131ndan geli\u015ftirilmi\u015f adaptif MPC tekni\u011fi, Genelle\u015ftirilmi\u015f Öngörmeli Kontrol (GPC) de oldukça ilgi çekmi\u015ftir.<\/span><\/span><\/p>\n

Model öngörmeli kontrolün, pratikteki endüstriyel uygulamalara büyük bir etkisi bulunmaktad\u0131r. Örne\u011fin Qin ve Badgwell (2003) taraf\u0131ndan yap\u0131lan MPC anketi, ba\u015fta petrol rafineleri ve petrokimya tesisleri olmak üzerine 1999 y\u0131l\u0131 sonunda dünya çap\u0131nda 4500’ün üzerinde uygulama oldu\u011funu rapor etmi\u015ftir. Belirtilen endüstrilerde MPC, e\u015fitsizlik k\u0131s\u0131tlar\u0131 içeren zor ve çok de\u011fi\u015fkenli kontrol problemleri için seçim metodu haline gelmi\u015ftir.<\/span><\/span><\/p>\n

Kaydedilir ba\u015far\u0131s\u0131na bak\u0131ld\u0131\u011f\u0131nda, MPC akademik ve endüstriyel ara\u015ft\u0131rmalar için popüler bir konu haline gelmi\u015ftir. Eski MPC metodolojisinin temel aç\u0131l\u0131mlar\u0131 geli\u015ftirilmi\u015ftir ve teorik analizlerle MPC’nin zay\u0131f ve kuvvetli yönleri bir bak\u0131\u015f getirilmi\u015ftir.<\/span><\/span><\/p>\n

<\/span>Model Öngörülü Kontrole Genel Bir Bak\u0131\u015f<\/strong><\/span><\/span><\/span><\/span><\/h1>\n

MPC kontrolörlerin genel amaçlar\u0131 Qin ve Badgwell taraf\u0131ndan a\u015fa\u011f\u0131daki gibi s\u0131ralanm\u0131\u015ft\u0131r:<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba <\/span>Giri\u015f ve ç\u0131k\u0131\u015f k\u0131s\u0131tlar\u0131n\u0131n ihlalini önlemek<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba <\/span>Di\u011fer ç\u0131k\u0131\u015flar\u0131 belirli aral\u0131klar içinde tutarken, baz\u0131 ç\u0131k\u0131\u015f de\u011ferlerini optimum set noktalar\u0131na getirmek<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba <\/span>Giri\u015f de\u011ferlerinin fazladan hareketlenmesini engellemek<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba <\/span>Alg\u0131lay\u0131c\u0131 ya da çal\u0131\u015ft\u0131r\u0131c\u0131 mevcut olmad\u0131\u011f\u0131nda, mümkün oldu\u011fu kadar çok proses de\u011fi\u015fkenini kontrol etmek<\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

HVAC Sisteminin Model Öngörülü Kontrol (MPC) Yap\u0131s\u0131<\/strong><\/span><\/span><\/em><\/p>\n

Art\u0131k de\u011ferler (Residuals) ile gerçek (process outputs) ve öngörülen ç\u0131k\u0131\u015flar (predicted outputs) aras\u0131ndaki farklar öngörü blo\u011funa (prediction) giden geri besleme sinyali olarak i\u015flev görmektedir. Öngörüler, her örnekleme zaman\u0131nda yap\u0131lan iki tip MPC hesaplamas\u0131nda kullan\u0131lmaktad\u0131r: set noktas\u0131 hesaplamalar\u0131 ve kontrol hesaplamalar\u0131. Üst ve alt limitler gibi giri\u015f ve ç\u0131k\u0131\u015f de\u011fi\u015fkenleri üzerindeki e\u015fitsizlik k\u0131s\u0131tlamalar\u0131 herhangi tip hesaplamada kullan\u0131labilmektedir.<\/span><\/span><\/p>\n

Bunun yan\u0131 s\u0131ra MPC konfigürasyonu ile ilgili önemli bir konu da hem iç model kontrolör konfigürasyonuna hem de Smith öngörücüsü konfigürasyonuna benzemesidir. Fakat bu yap\u0131lardan farkl\u0131 olarak kontrol ve set noktalar\u0131n\u0131n hesaplanmalar\u0131n\u0131n koordinasyonu MPC’ye has bir özelliktir. Ayr\u0131ca MPC k\u0131s\u0131tl\u0131 MIMO kontrol problemleri için uygun olmas\u0131 ile pratik endüstri uygulamalar\u0131nda daha önemli bir konuma sahiptir.<\/span><\/span><\/p>\n

Ayn\u0131 zamanda hedefler (targets) olarak adland\u0131r\u0131lan kontrol hesaplamalar\u0131ndaki set noktalar\u0131 (set points) prosesin yat\u0131\u015fk\u0131n durum modeline geleneksel olarak do\u011frusal<\/a><\/strong> modele dayal\u0131 olan ekonomik optimizasyondan hesaplanmaktad\u0131r.<\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

<\/span>Endüstride Model Öngörülü Kontrol Uygulamalar\u0131<\/span><\/span><\/span><\/strong><\/span><\/h1>\n

Endüstrideki temel problemleri ele almadan ba\u015flang\u0131ç noktas\u0131 olarak basit bir MPC problemini inceleyelim. Bu problemde hedefler nesnenin tamamen sulanmas\u0131 ve s\u0131cakl\u0131\u011f\u0131n istenilen seviyede olmas\u0131d\u0131r. Bu problemdeki MV’ler s\u0131cak ve so\u011fuk su valflar\u0131 iken, k\u0131s\u0131tlamalar sulama i\u015fleminin süreli olmas\u0131 ve s\u0131cakl\u0131\u011f\u0131n belli de\u011ferler aras\u0131nda olmas\u0131n\u0131n istenmesidir. Son olarak CV’ler ise su debisi ve s\u0131cakl\u0131\u011f\u0131d\u0131r.<\/span><\/span><\/p>\n

Bu problemde s\u0131cak ve so\u011fuk suya ait s\u0131cakl\u0131k ve debi de\u011ferleri ç\u0131k\u0131\u015flar valfler ve bas\u0131nç de\u011ferleri ise giri\u015flerdir. Dinamik model kullan\u0131larak bu prosese ait sistem cevab\u0131 ö\u011frenilip, proses etkile\u015fimleri cevap ile kombin edildikten sonra en iyi sistem yan\u0131t\u0131 için bu kombinasyon giri\u015flere iletilmektedir.<\/span><\/span><\/p>\n

Daha büyük endüstri uygulamalar\u0131na geçildi\u011finde ise bu i\u015flemlerin çe\u015fitli arayüzlerce gerçekle\u015ftirildi\u011fi rahatl\u0131kla görülebilmektedir. A\u015fa\u011f\u0131daki görselde Rockwell Automation firmas\u0131na ait bir arayüzün bile\u015fenleri incelenebilmektedir.<\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

<\/span>MPC’nin Pratik Anlamda Uygulanmas\u0131<\/strong><\/span><\/span><\/span><\/span><\/h1>\n

MPC uygulamas\u0131nda yer alan basamaklar \u015fu \u015fekilde özetlenebilmektedir:<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba <\/span>Basamak 1 – \u0130lk Kontrol Edici Tasar\u0131m\u0131: <\/em><\/strong><\/span>MPC tasar\u0131m\u0131nda ilk basamak kontrol edilen, ayarlanan ve ölçülen bozan etken de\u011fi\u015fkenlerini seçmektir. Bu seçimler proses bilgisine ve kontrol amaçlar\u0131na uygun olmal\u0131d\u0131r.<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba <\/span>Basamak 2 – Öntest Aktivitesi: <\/em><\/strong><\/span>Öntest akvitesi boyunca tesis enstrümantasyonu düzgün bir çal\u0131\u015fma ko\u015fulu elde etmek için kontrol edilmektedir. Bu esnada, varsa hatal\u0131 alg\u0131lay\u0131c\u0131lar ve tak\u0131l\u0131 kalm\u0131\u015f kontrol vanalar\u0131 düzeltilmektedir. Ayn\u0131 zamanda gerekli durumlarda sisteme yeni alg\u0131lay\u0131c\u0131lar da eklenebilmektedir.<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba <\/span>Basamak 3 – Tesis Testleri: <\/em><\/strong><\/span>MPC hesaplamalar\u0131 için dinamik model özel tesis testleri s\u0131ras\u0131nda toplanan veriler ile geli\u015ftirilmektedir.<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba <\/span>Basamak 4 – Model Geli\u015ftirme: <\/em><\/strong><\/span>Dinamik model, model formunun seçilmesiyle ve ard\u0131ndan parametrelerin tespit edilmesi ile tesis test verisinden geli\u015ftirilmektedir.<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba <\/span>Basamak 5 – Kontrol Sistem Tasar\u0131m\u0131 ve Simülasyon: <\/em><\/strong><\/span>MPC tasar\u0131m\u0131; kontrol ve optimizasyon amaçlar\u0131na, proses k\u0131s\u0131tlar\u0131na ve prosesin dinamik modeline dayal\u0131d\u0131r.<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba <\/span>Basamak 6 – Operatör Arayüz Tasar\u0131m\u0131 ve Operatör E\u011fitimi: <\/em><\/strong><\/span>Operatör arayüzünün gerekli ihtiyaçlar\u0131 kar\u015f\u0131lamas\u0131 ve bu arayüzün kullan\u0131m\u0131n\u0131n operatörlere anlat\u0131lmas\u0131 gerekmektedir.<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba <\/span>Basamak 7 – Kurulum ve Görevlendirme: <\/em><\/strong><\/span>Tasarlanan sistemin kurulumu gerçekle\u015ftirilip gerekli personel görevlendirilmelidir.<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba <\/span>Basamak 8 – Sonuç Ölçümü ve Performans \u0130zleme: <\/em><\/strong><\/span>Sistem kurulumunun ard\u0131ndan, sistem ç\u0131kt\u0131lar\u0131 istatistiksel olarak incelenip performans ölçümü yap\u0131lmaktad\u0131r.<\/span><\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

Yazar:Sena Koçak<\/strong><\/em><\/span><\/span><\/p>\n

Kaynak:<\/span><\/span><\/strong><\/p>\n

\u25baProcess Dynamics and Control (2012). Seborg, Edgar, Mellichamp, Doyle.<\/em><\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba rockwellautomation.com<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba siemens.com<\/span><\/span><\/p>\n

\u25ba sme.org<\/span><\/span><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Zor olan \u00e7ok de\u011fi\u015fkenli kontrol problemleri i\u00e7in \u00f6nemli bir teknik olan Model \u00d6ng\u00f6r\u00fcl\u00fc Kontrol (Model Predictive Control) \u00f6zellikle proses kontrol\u00fcnde \u00f6nemli bir yere sahiptir. Bu kontrol tekni\u011finin tarih\u00e7esini, avantajlar\u0131n\u0131 ve uygulama alanlar\u0131n\u0131 sizler i\u00e7in inceledik.<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"pmpro_default_level":"","footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"coauthors":[],"class_list":["post-1509","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized","pmpro-has-access"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/endustri40.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1509","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/endustri40.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/endustri40.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/endustri40.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/endustri40.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1509"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/endustri40.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1509\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/endustri40.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1509"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/endustri40.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1509"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/endustri40.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1509"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/endustri40.com\/en\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=1509"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}

Bunun yan\u0131 s\u0131ra Siemens<\/a><\/strong> taraf\u0131ndan geli\u015ftirlen Simatic PCS 7 de MPC ile kontrolör tasar\u0131m\u0131n\u0131 mümkün k\u0131lmaktad\u0131r. <\/span><\/span><\/p>\n