Suuri-inertiaisen puomin liikkeen hallinta
Kankare, Oskari (2020)
2020
Automaatiotekniikan DI-tutkinto-ohjelma - Degree Programme in Automation Engineering, MSc (Tech)
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2020-03-03
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202002242308
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202002242308
Tiivistelmä
Tämä diplomityö tutkii suuri-inertiaisen puomin liikkeen hallintaa. Tutkittava kone on tela-alustainen kaatokasauskone, jonka kaatopää on massaltaan yli 3000 kilogrammaa. Tuo kaatopään suuri massa aiheuttaa merkittävää inertiaa ja haastetta puomin ohjaukseen. Työssä tutkittiin, kuinka saadaan parannettua sylinterin nopeuden ohjattavuutta ja hallintaa muuttuvissa tilanteissa verrattuna nykyiseen joystick-ohjattuun järjestelmään.
Tutkimuksen pääasiallisena metodina käytetään simulointia. Aluksi Matlab ja Simulink ohjel-mistoilla luotiin systeemimalli. Tämä malli verifioitiin oikean koneen mittauksilla. Ohjausta varten kehitettiin kaksi uutta ohjausmallia ja niitä verrattiin nykyiseen toteutukseen. Nykyisessä toteutuksessa joystick-komento skaalataan suoraan virraksi. Ohjausvirtaan ei täten vaikuta vallitseva kuormasta aiheutuva paine. Laskuliikkeen ohjattavuus toimii silloin huonosti. Kehitetyistä ohjausmalleista myötäkytketty ohjaustapa huomioi paineen muutoksen kompensoinnin. Takaisinkytketty ohjaustapa säätää sylinterin nopeutta paineen muutoksen kompensoinnin rinnalla.
Kehitettyjä ohjaustapoja testattiin kolmella erilaisella testitilanteella. Nosto- ja laskuliikkeen hitaalla rampituksella, muuttuvan nopeuden aiheuttavalla ohjauksella ja venttiiliyksikön offsetin muutoksen sisältävällä muuttuvan nopeuden aiheuttavalla ohjauksella. Testit tehtiin kahdella eri kuormituksella, joilla pyrittiin simuloimaan suurta inertiaa.
Tulosten perusteella paineenmuutoksen kompensoinnin ja nopeussäädön sisältävä takaisinkytketty ohjaus on ylivoimaisesti paras ohjaustapa tutkituista tavoista. Tällä ohjaustavalla pystytään ottamaan huomioon venttiileiden karoissa esiintyviä toleranssi eroja, mutta päästiin myös lähemmäksi asetusarvoa muissakin testeissä.
Tutkimuksen pääasiallisena metodina käytetään simulointia. Aluksi Matlab ja Simulink ohjel-mistoilla luotiin systeemimalli. Tämä malli verifioitiin oikean koneen mittauksilla. Ohjausta varten kehitettiin kaksi uutta ohjausmallia ja niitä verrattiin nykyiseen toteutukseen. Nykyisessä toteutuksessa joystick-komento skaalataan suoraan virraksi. Ohjausvirtaan ei täten vaikuta vallitseva kuormasta aiheutuva paine. Laskuliikkeen ohjattavuus toimii silloin huonosti. Kehitetyistä ohjausmalleista myötäkytketty ohjaustapa huomioi paineen muutoksen kompensoinnin. Takaisinkytketty ohjaustapa säätää sylinterin nopeutta paineen muutoksen kompensoinnin rinnalla.
Kehitettyjä ohjaustapoja testattiin kolmella erilaisella testitilanteella. Nosto- ja laskuliikkeen hitaalla rampituksella, muuttuvan nopeuden aiheuttavalla ohjauksella ja venttiiliyksikön offsetin muutoksen sisältävällä muuttuvan nopeuden aiheuttavalla ohjauksella. Testit tehtiin kahdella eri kuormituksella, joilla pyrittiin simuloimaan suurta inertiaa.
Tulosten perusteella paineenmuutoksen kompensoinnin ja nopeussäädön sisältävä takaisinkytketty ohjaus on ylivoimaisesti paras ohjaustapa tutkituista tavoista. Tällä ohjaustavalla pystytään ottamaan huomioon venttiileiden karoissa esiintyviä toleranssi eroja, mutta päästiin myös lähemmäksi asetusarvoa muissakin testeissä.