Tato práce se zabývá pokročilým řízením pohonů s využitím dodatečné zpětnovazební informace z MEMS akcelerometru. Uvažován je nejprve případ dokonale tuhého mechanického systému s řízením pomocí kombinace standardního PID regulátoru a kompenzátoru neznámé vstupní poruchy. Navržen je modifikovaný kompenzátor využívající dodatečnou informaci, díky němuž je možné zvětšit šířku pásma uzavřené smyčky. Dále je popsáno řízení pružného dvouhmotového systému s využitím PI regulátoru a virtuální změny poměru rezonancí pomocí informace z čidla reakčního momentu. Algoritmus byl následně upraven pro využití MEMS akcelerometru namísto momentového čidla.
Anotace v angličtině
This thesis deals with advanced servo drive controls using auxiliary feedback information from MEMS accelerometers. First, the case of a perfectly rigid mechanical system controlled with a combination of standard PID controller and disturbance observer is considered. Modified disturbance observer algorithm using auxiliary information is designed which allows it to increase closed loop bandwidth. Furthermore, control of a flexible two-mass system by means of PI controller and resonance ratio control method using information from reaction torque sensor is described. The algorithm is then modified to use the MEMS accelerometer instead of torque sensor.
Klíčová slova
pokročilé řízení pohonů, dodatečná zpětnovazební informace, MEMS akcelerometr, kompenzátor neznámé vstupní poruchy, dvouhmotový systém, virtuální změna poměru rezonancí
Klíčová slova v angličtině
advanced servo drive control, auxiliary feedback information, MEMS accelerometer, disturbance observer, two-mass system, resonance ratio control
Rozsah průvodní práce
76
Jazyk
CZ
Anotace
Tato práce se zabývá pokročilým řízením pohonů s využitím dodatečné zpětnovazební informace z MEMS akcelerometru. Uvažován je nejprve případ dokonale tuhého mechanického systému s řízením pomocí kombinace standardního PID regulátoru a kompenzátoru neznámé vstupní poruchy. Navržen je modifikovaný kompenzátor využívající dodatečnou informaci, díky němuž je možné zvětšit šířku pásma uzavřené smyčky. Dále je popsáno řízení pružného dvouhmotového systému s využitím PI regulátoru a virtuální změny poměru rezonancí pomocí informace z čidla reakčního momentu. Algoritmus byl následně upraven pro využití MEMS akcelerometru namísto momentového čidla.
Anotace v angličtině
This thesis deals with advanced servo drive controls using auxiliary feedback information from MEMS accelerometers. First, the case of a perfectly rigid mechanical system controlled with a combination of standard PID controller and disturbance observer is considered. Modified disturbance observer algorithm using auxiliary information is designed which allows it to increase closed loop bandwidth. Furthermore, control of a flexible two-mass system by means of PI controller and resonance ratio control method using information from reaction torque sensor is described. The algorithm is then modified to use the MEMS accelerometer instead of torque sensor.
Klíčová slova
pokročilé řízení pohonů, dodatečná zpětnovazební informace, MEMS akcelerometr, kompenzátor neznámé vstupní poruchy, dvouhmotový systém, virtuální změna poměru rezonancí
Klíčová slova v angličtině
advanced servo drive control, auxiliary feedback information, MEMS accelerometer, disturbance observer, two-mass system, resonance ratio control
Zásady pro vypracování
Seznamte se s principy senzorů užívaných v aplikacích řízení pohybu pro měření polohy, rychlosti a zrychlení.
Sestavte matematický model elektromechanické soustavy v prostředí systému Matlab. Uvažujte teoretický případ dokonale tuhé zátěže a dále vícehmotový model zahrnující dynamiku pružných módů mechanického systému.
Navrhněte vhodné algoritmy pro řízení otáček a polohy využívající dodatečnou zpětnovazební informaci o pohybu na straně poháněné zátěže. Srovnejte navržené strategie řízení s konvenčními metodami užívanými v regulovaných servopohonech z hlediska robustnosti a dosažitelné kvality řízení.
Navržené algoritmy simulačně otestujte na sestaveném matematickém modelu.
Implementujte navržené algoritmy na vhodné HW platformě a otestujte je na laboratorním modelu servopohonu s pružnou zátěží.
Zásady pro vypracování
Seznamte se s principy senzorů užívaných v aplikacích řízení pohybu pro měření polohy, rychlosti a zrychlení.
Sestavte matematický model elektromechanické soustavy v prostředí systému Matlab. Uvažujte teoretický případ dokonale tuhé zátěže a dále vícehmotový model zahrnující dynamiku pružných módů mechanického systému.
Navrhněte vhodné algoritmy pro řízení otáček a polohy využívající dodatečnou zpětnovazební informaci o pohybu na straně poháněné zátěže. Srovnejte navržené strategie řízení s konvenčními metodami užívanými v regulovaných servopohonech z hlediska robustnosti a dosažitelné kvality řízení.
Navržené algoritmy simulačně otestujte na sestaveném matematickém modelu.
Implementujte navržené algoritmy na vhodné HW platformě a otestujte je na laboratorním modelu servopohonu s pružnou zátěží.
Seznam doporučené literatury
V. Kempe: Inertial MEMS, Principles and Practice\\
A. Bahr: Speed Acquisition Methods for High-Bandwidth Servo Drives
Seznam doporučené literatury
V. Kempe: Inertial MEMS, Principles and Practice\\
A. Bahr: Speed Acquisition Methods for High-Bandwidth Servo Drives