Yhteispaineruiskutusjärjestelmän reaaliaikaisen ohjausjärjestelmän rajapinnan mallinnus ja simulointi

Abstract

Tämä kandidaatintyö toteutettiin tukemaan AGCO Power Oy:n työkoneiden tutkimusmoottorin kehitysprojektia. Työ keskittyi moottorin yhteispaineruiskutusjärjestelmän ohjausjärjestelmän testausympäristön rakentamiseen. Ohjausjärjestelmä toimi reaaliaikaisesti ja sisälsi ohjaussignaaleja säätävän ohjausmallin. Ohjausmallin toiminnan testaamiseksi työssä luotiin ohjausmallin rajapintaa mallintava rajapintamalli. Rajapintamallissa huomioitiin ohjausmallin ja yhteispaineruiskutusjärjestelmän välillä esiintyneet tekijät, erityisesti ohjausmallin sisääntulossa esiintyneet tekijät. Rajapinnassa huomioitavia tekijöitä olivat esimerkiksi paineanturin dynamiikkaan liittyvät aikavaste, kohinat ja mittausepätarkkuus. Lisäksi työssä tutkittiin ympäristötekijöiden, esimerkiksi lämpötilan ja sähkömagneettisen kentän, vaikutuksia rajapinnassa. Myös rajapinnan ulostulossa esiintyneet digitaalisten signaalien luomat epätarkkuudet tunnistettiin. Rajapinnan keskeiset tekijät mallinnettiin Simulink-ohjelmistolla ja niitä simuloitiin tutkimusmoottorin toimintaolosuhteissa. Simulointituloksia vertailtiin fyysisestä yhteispaineruiskutusjärjestelmästä saatujen paineanturi mittausten kanssa. Tuloksista havainnoitiin, että rajapintamallin simulointitulokset myötäilivät suhteellisen hyvin validointimittausten tuloksia. Tulokset olivat tarkempia suuremmalla vääntömomentilla toteutetuissa mittauksissa. Anturin mittauksiin vaikuttaneen lämpötilariippuvuuden mallinnus vääristi osittain saatuja simulointituloksia. Mallin jatkokehitysmahdollisuuksiksi nimettiin rajapintamallin kohinan suuruuden skaalaus vääntömomentin arvon mukaan, lämpötilavaikutuksen mallinnuksen tarkkuuden parantaminen sekä ympäristötekijöiden vaikutuksen huomioiminen laajemmin rajapinnassa. Työn tuloksia voitaisiin hyödyntää tutkimusmoottorin yhteispaineruiskutusjärjestelmän ohjausjärjestelmän testausympäristön kehitykseen.