control & communication@liu
 
 LiU - ISY - Control & Communication - Student Info  
Kursinformation  Senaste nytt Länkar: Kursplan  Schema   <

Local copy of the 2001 version of this site. The current info is located here

Reglerteknisk projektkurs: Processer att välja på


[Helikopter] [Inverterad Pendel] [Svingupp-Pendel] [Magnetsvävare] [Kula i ring] [Fjäderservo]

Helikopter

EADS Picture Gallery http://www.eads-nv.com/xml/intl/gallery Processen som skall regleras är en helikopterliknanade process. Till skillnad från en vanlig helikopter är processen ledad mellan rotorerna. Regleruppgiften är att reglera tippvinkeln och sidvinkeln , så att de följer givna referenssignaler på ett tillfredställande sätt. Den reglerade processen skall även vara okänslig mot externa störningar och robust mot modellfel.
© EADS Picture Gallery
Processens insignaler är två motorspänningar som styr den lilla rotorns varvtal och den stora rotorns varvtal. Processen är olinjär och flervariabel med sex mätbara signaler.

 Utmaningen med processen är i första hand att bygga en bra modell. Eftersom helikopterns dynamik inte är trivial, krävs en matematisk modell (olinjär eller linjäriserad kring en arbetspunkt/flera arbetspunkter) för att designa regulatorer som klara alla prestanda. 

Inverterad Pendel

ESA Picture Gallery: http://www.esa.int/gallery/ Den inverterade pendeln är ett klassiskt reglerproblem. Processen är olinjär och instabil med en insignal och flera utsignaler. Målet är att balansera en pendel vertikalt på en motordriven vagn. Vagnen ska också kunna styras till olika positioner med en referenssignal för läget. Problemet liknar det problem som finns i styrsystem för raketer.
© ESA Picture Gallery
Mätbara signaler är vagnens position och vinkelläget hos pendeln; systemets insignal ärspänningen till DC-motorn som driver vagnen. 

Modellbygget för den inverterade pendeln är relativt enkelt och välkänt (jmf labbar i reglertekniks grundkurser) och projektets syfte är att ta fram olika (avancerade) regulatorer och testa dem angående robusthet och känslighet.

Svingupp-Pendel

ESA Picture Gallery: http://www.esa.int/gallery/ Svingupp-pendeln är den utvidgade versionen av den inverterade pendeln. Processen är olinjär, icke-minfas och instabil med en insignal och flera utsignaler. Målet är genom att styra en vagn att svinga upp och balancera en pendel. Vagnen ska också kunna styras till olika positioner med en referenssignal för läget. Problemet liknar det problem som finns i stryssystem för raketer.
© ESA Picture Gallery
Mätbara signaler är vagnens position och vinkelläget hos pendeln; systemets insignal är spänningen till DC-motorn som driver vagnen. 

Modellbygget för den inverterade pendeln är relativt enkelt och välkänt (jmf labbar i reglertekniks grundkurser) och projektets syfte är att ta fram olika (avancerade) regulatorer och testa dem angående robusthet och känslighet.

Magnetsvävare

Transrapid International, http://www.transrapid.de Problem som ska studeras finns på s k magnetsvävartåg. Tåget svävar ovanför en skena p g a en kraft som elektromagneterna på tågets undersida ger upphov till. Mycket låg friktion ger små förluster och därför goda prestanda som bl a snabb acceleration och en resehastighet kring 430km/h. Tekniken ska t ex användas fr o m 2003 mellan Shanghai flygplats och Shanghai city, en 30km väg med bara 7min resetid.
© Transrapid International
Processen i labbskala består av en elektromagnet och en järnkula, som svävar i magnetfältet. Kulans positions mäts genom en infrarödsensor. Uppgiften är att få kulan att hänga fritt svävande i önskad position med hjälp av elektromagneten; processens insignal är alltså spänningen till magnetens strömkälla.

Processen är olinjär och instabil. Dessutom ger infrarödsensorn en väldigt brusig mätsignal, vilket innebär att enkla regulatorer utan förfiltrering av data har ett väldigt ``skakigt'' uppförande vid stationärt tillstånd. Det krävs att ha en modell för processen, men projektets tyngpunkt är dock regulatordesign.

Kula i ring

EADS Picture Gallery http://www.eads-nv.com/xml/intl/gallery I ett flygplan är bränsletanken ett dynamiskt system so påverkar flygegenskaperna. Bränslet i en halvfull tank kan, om det utsätts för vissa flygrörelser, skvalpa mycket kraftigt vilket är ett oönskat uppförande. Ett naturligt reglerproblem är att man använda regulatorer för flygrörelserna som tar hänsyn till skvalpningsproblemet.
© EADS Picture Gallery
Labbprocessen ``kula i ring'' är en modell av ovanstående fenomen, fast i mindre skala. Systemet består av en ring som kan vridas med hjälp av en likströmsmotor. I ringen ligger en stålkula, vilken kan rulla fritt. Då kulan har ett viss tröghetsmoment kommer den att följa med när ringen ändrar sin hastighet. Uppgiften är att få fram en regulator så att ringen följer en given referenssignal så bra som möjligt utan att kulan avviker för mycket från lodlinjen. 

Processen är oscillativ och flervariabel. Insignalen är spänningen till likströmsmotoren och man kan mäta flera signaler: ringens vinkelläge, ringens vinkelhastighet och kulans vinkelläge.

Fjäderservo

Mercedes Benz Nutzfahrzeuge, http://www.mercedes-benz.de/mbd/image/data/0,1294,4821,00.jpg Reglerproblem som skall studeras i detta projekt finns vid kraftöverföring med fjädrande axlar t ex bakaxeln i lastbilar. Labbprocessen är uppbyggt runt en likströmsmotor av den typ som används i flera av laborationerna i Reglerteknik och Reglerteori. Motorn är dock försedd med en elastisk axel på vilken det sitter en tung metallskiva. Detta gör att systemet blir mycket dåligt dämpat.
© Mercedes Benz Nutzfahrzeuge
Uppgiften är att ta fram en modell av systemet och att konstruera en regulator som ger ett väl dämpat återkopplat system. För denna process är det fullt möjligt att ta fram en matematisk beskrivning med hjälp av fysikalik modellbygge och parameterskattning. Projektets tyngpunkt är regulatordesign.
Processens insignal är spänningen till DC-motorn. Processens utsignal är svänghjulets position. Motorspänning, svänghjulets position och motoraxelns hastighet är mätbara signaler.
  Last modified March 1, 2001 by Wolfgang Reinelt. Legal Disclaimer