Hihnapyöräjärjestelmän takaisinkytketty säätö
Lehtola, Tenho (2021)
2021
Teknisten tieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering Sciences
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
2021-05-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202104173070
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202104173070
Tiivistelmä
Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli luoda hihnapyöräjärjestelmälle takaisinkytketty säätö ja tutkia tapoja vaimentaa hihnapyöräjärjestelmän värähteleviä askelvasteita erilaisilla suotimilla.
Hihnapyöräjärjestelmälle luotiin malli ja järjestelmälle viritettiin 2DOF-rakennetta noudattava PD-säädin napojenasettelumenetelmää käyttäen. Tämän jälkeen säädetyn järjestelmän värähteleviä askelvasteita pyrittiin vaimentamaan alipäästösuotimien ja kaistanestosuotimien avulla. Tätä tarkoitusta varten hihnapyörästölle luotiin malli.
Työn aikana huomattiin, että kaistanestosuotimet soveltuvat askelvasteiden värähtelyjen vaimentamiseen paremmin kuin alipäästösuotimet. Ne toimivat erittäin hyvin varsinkin silloin kun hihnapyörästön ominaiskulmataajuus tunnetaan tarkasti. Kuitenkin suotimien käyttö kasvattaa hihnapyöräjärjestelmän asettumisaikaa tilanteissa, joissa hihnapyöräjärjestelmän suotimeton vaste ei värähtele.
In this thesis a research goal was to create negative feedback control for a belt-drive system and research ways to reduce oscillation of system’s step responses with different filters.
A PD-controller with 2DOF-structure was tuned for the system using pole placement method. After this a low-pass filters and notch filters were used to reduce oscillations in the system’s step responses. For this purpose, a model is also created for the belt-drive system.
During the thesis work it was found that the notch filters are more suitable for reducing oscillations in the system’s step responses than low-pass filters. Notch filters work extremely well if belt-drive system’s natural angular frequency is known accurately. However, one drawback of using filters is that the system’s settling time increases if system’s non-filtered response does not have oscillation.
Hihnapyöräjärjestelmälle luotiin malli ja järjestelmälle viritettiin 2DOF-rakennetta noudattava PD-säädin napojenasettelumenetelmää käyttäen. Tämän jälkeen säädetyn järjestelmän värähteleviä askelvasteita pyrittiin vaimentamaan alipäästösuotimien ja kaistanestosuotimien avulla. Tätä tarkoitusta varten hihnapyörästölle luotiin malli.
Työn aikana huomattiin, että kaistanestosuotimet soveltuvat askelvasteiden värähtelyjen vaimentamiseen paremmin kuin alipäästösuotimet. Ne toimivat erittäin hyvin varsinkin silloin kun hihnapyörästön ominaiskulmataajuus tunnetaan tarkasti. Kuitenkin suotimien käyttö kasvattaa hihnapyöräjärjestelmän asettumisaikaa tilanteissa, joissa hihnapyöräjärjestelmän suotimeton vaste ei värähtele.
In this thesis a research goal was to create negative feedback control for a belt-drive system and research ways to reduce oscillation of system’s step responses with different filters.
A PD-controller with 2DOF-structure was tuned for the system using pole placement method. After this a low-pass filters and notch filters were used to reduce oscillations in the system’s step responses. For this purpose, a model is also created for the belt-drive system.
During the thesis work it was found that the notch filters are more suitable for reducing oscillations in the system’s step responses than low-pass filters. Notch filters work extremely well if belt-drive system’s natural angular frequency is known accurately. However, one drawback of using filters is that the system’s settling time increases if system’s non-filtered response does not have oscillation.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [10985]