haku: @keyword kalman-suodin / yhteensä: 15
viite: 4 / 15
| Tekijä: | Lujanen, Jyri |
| Työn nimi: | Joustavan kaksimassajärjestelmän säädön mallipohjainen virittäminen |
| Model-based controller tuning of flexible two-mass system | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2012 |
| Sivut: | vii + 55 + liitt. (+7) Kieli: fin |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Automaatio- ja systeemitekniikan laitos |
| Oppiaine: | Systeemitekniikka (AS-74) |
| Valvoja: | Zenger, Kai |
| Ohjaaja: | Alkkiomäki, Olli |
| OEVS: | Sähköinen arkistokappale on luettavissa Aalto Thesis Databasen kautta.
Ohje Digitaalisten opinnäytteiden lukeminen Aalto-yliopiston Harald Herlin -oppimiskeskuksen suljetussa verkossaOppimiskeskuksen suljetussa verkossa voi lukea sellaisia digitaalisia ja digitoituja opinnäytteitä, joille ei ole saatu julkaisulupaa avoimessa verkossa. Oppimiskeskuksen yhteystiedot ja aukioloajat: https://learningcentre.aalto.fi/fi/harald-herlin-oppimiskeskus/ Opinnäytteitä voi lukea Oppimiskeskuksen asiakaskoneilla, joita löytyy kaikista kerroksista.
Kirjautuminen asiakaskoneille
Opinnäytteen avaaminen
Opinnäytteen lukeminen
Opinnäytteen tulostus
|
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 7529 | Arkisto |
| Avainsanat: | two-mass resonant system PID-controller LQ-controller state estimation Kalman-filter joustava kaksimassajärjestelmä PID-säädin LQ-säädin tilaestimointi Kalman-suodin |
| Tiivistelmä (fin): | Tässä työssä tutkitaan erilaisten säätömenetelmien toimivuutta joustavan kaksimassajärjestelmän nopeussäätiminä sähkökäytöissä. Tavoitteena on kehittää järjestelmän parametreihin perustuvat viritykset PID (proportional, integral, derivative)- ja LQ (linear quadratic)- säätimille, jotta näitä virityksiä voidaan käyttää pohjana erilaisille joustaville kaksimassajärjestelmille. Joustavassa kaksimassajärjestelmässä on, kaksi massaa kytkettynä toisiinsa joustavan akselin välityksellä. Joustava akseli aiheuttaa järjestelmään värähtelyjä. Nämä värähtelyt pitäisi pystyä eliminoimaan mahdollisimman hyvin, koska värähtelyt saattavat vahingoittaa järjestelmän osia ja kuorman värähtely saattaa haitata kuorman kykyä toteuttaa haluttu työ. LQ-säätimelle tarvitaan myös tilaestimaattori, koska järjestelmän tilatietojen mittaaminen on vaikeaa, kallista ja jopa mahdotonta. Kalman-suodin valitaan käyttöön ja siitä tehdään versio, jossa kuormitushäiriö otetaan mukaan yhdeksi tilaksi, jotta myös kuormitushäiriöiden vaikutukset saadaan estimoitua. Myös täyden kertaluvun havaitsija ja Luenbergerin havaitsija esitellään. Säätimet viritetään niin, että ne selviävät, kun järjestelmän parametrit muuttuvat enintään 20 %. Säätimien ominaisuuksia vertaillaan herkkyysfunktion avulla, jotta nähdään kuinka hyvin ne selviävät parametrivaihteluista. Säätimien toimintaa vertaillaan simuloimalla. Vertailuun käytetään askelkokeita, kuormitushäiriöitä, kohinaisia mittauksia, pengerherätteitä sekä simulointeja tapauksissa, joissa järjestelmän parametrit ovat muuttuneet sallituissa rajoissa. LQ-säädin osoittautuu paremmaksi säätömenetelmäksi kuin PID-säädin. LQ-säätimelle saadaan myös kehitettyä toimiva, järjestelmän parametreihin perustuva viritys, jota voidaan käyttää suoraan usealla eri kaksimassajärjestelmälle. Myös PID-säätimelle saadaan toteutettua parametreihin perustuva viritys, mutta se vaatii erikseen tapauskohtaisten kertoimien virittämistä jokaiselle järjestelmälle. Suurimmat ongelmat käytännön toteutukseen aiheutuvat Kalman-suotimesta, jonka vaatimat laskutoimitukset saattavat osoittautua liian raskaiksi sulautetussa järjestelmässä. |
| Tiivistelmä (eng): | In this thesis different control methods are examined for speed control of two-mass resonant system in electrical drives. The goal is to develop tuning methods for P1D (proportional, integral, derivative)-and LQ (linear quadratic)-controllers so that their tunings are based on system parameters. This is how these tuning methods can be used for systems with different parameters. In two mass resonant systems two masses are connected with flexible shaft. This shaft causes oscillations to the system. These oscillations should be eliminated well because oscillation can cause the system to brake. Also if load oscillates it might not be able to execute the desired work properly. The state estimator is needed for LQ-controller because the measuring of states is difficult, expensive, and even impossible in some cases. State estimation is done with the Kalman-filter and a load disturbance torque is added to a new state to be estimated. This is how load disturbances can be taken into account. Also a full order observer and Luenberger observer are presented. The controller tuning is made so that process parameters are allowed to change 20%. Controller features are then compared by using sensitivity functions. This is how we can study how robust the controllers are for parameter changes. Simulations are used for controller comparison. That comparison is done using step responses, load disturbance responses and ramp responses. Also noisy speed measurements and changed process parameters effects for control are investigated. The LQ-controller turns out to be better than the PID-controller. Also controller tuning based on process parameters for LQ-controller works very well. The tuning method can be used for various two-mass resonant systems with different parameters. The PID-controller tuning method is also based on process parameters. It only gives guideline to tuning, and fine-tuning must be done separately for every process. The biggest problems for practical implementation concern the Kalman-filter. It requires a lot of computation which might be too heavy for some embedded systems. |
| ED: | 2012-06-05 |
INSSI tietueen numero: 44657
+ lisää koriin
INSSI