Pyöräkuormaajan puomin kulmanopeuden mallipohjainen säätö : Polynomiregression ja gaussisen prosessiregression vertailu

Abstract

Pyöräkuormaajan puomia halutaan liikuttaa annetuilla kulmanopeuksilla, mutta haluttuja kulmanopeuksia vastaavat komennot ovat tuntemattomia ja kulmanopeus on riippuvainen puomin kulmasta. Puomi toimii hydrauliikalla, joka käyttäytyy epälineaarisesti. Tavoitteena on, että puomin kulmanopeus seuraava asetusarvoa kymmenen prosentin tarkkuudella.

Tässä työssä tutkitaan, soveltuuko gaussisella prosessiregressiolla tehty malli pyöräkuormaajan puomin mallipohjaiseen kulmanopeuden säätöön ja verrataan sitä polynomiregressiolla toteutettuun säätöön. Malleja vertaillaan niiden säätötarkkuudessa, ohjauksen tehokkuudessa sekä ajassa, joka niillä kuluu ohjauskomentojen laskemiseen. Mallipohjainen ohjaus perustuu systeemistä mallinnettavaan käänteismalliin, jonka on tarkoitus ennustaa tarvittava ohjauskomento puomin kulmasta ja halutusta kulmanopeudesta siten, että sillä saavutetaan haluttu kulmanopeus.

Säätöratkaisuja testataan testidatalla ja askelkokeilla. Testidatasta lasketaan ennustettujen komentojen ja todellisten komentojen välinen keskineliövirhe sekä keskimääräinen ennustuksiin kulunut aika. Askelkokeista lasketaan keskineliövirhe asetusarvosta ja mitatusta kulmanopeudesta. Sen lisäksi askelkokeista lasketaan keskimääräinen käytetty ohjaus. Näiden avulla vertaillaan mallien suoriutumiskykyä.