Anti-windup-menetelmät ja niiden toteutus Rapid Control Prototyping -laitteistolla

Rautiainen, Nuutti (2025)
 
Avaa tiedosto
Lataukset: 



Rautiainen, Nuutti
2025

Teknisten tieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
Hyväksymispäivämäärä
2025-08-08
Näytä kaikki kuvailutiedot
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202508078135
Tiivistelmä
Windup-ilmiö syntyy, kun PI-säätimen integraalihaara jatkaa kasvamistaan ohjaussignaalin saturoituessa. Tämä voi johtaa säätöjärjestelmän suorituskyvyn merkittävään laskuun. Tässä kandidaatintyössä tutkitaan yleisimpiä anti-windup-menetelmiä. Työssä vertaillaan erityisesti back calculation- ja clamping-menetelmien vaikutusta sekä jatkuva- että diskreettiaikaisissa ympäristöissä.

Tutkielmassa simuloitiin askelkokeita MATLABin Simulink-ympäristössä ja Speedgoat-alustalla, joka mahdollisti Rapid Control Prototyping -toteutuksen. Tulokset osoittavat, että clamping- ja back calculation -menetelmät parantavat PI-säätimen suorituskykyä merkittävästi. Ne vähentävät ylitystä, lyhentävät asettumisaikaa ja ehkäisevät ohjaussignaalin saturoitumista.

Työ esittelee myös menetelmien käytännön toteutusta Speedgoat-ympäristössä, jossa keskeisiä huomioita olivat diskretointi, kiinteäpistelaskenta ja mittaussignaalien skaalaukset FPGA-piirille.
Kokoelmat