Hihnapyöräsysteemin 2DOF PID-säätö

Abstract

Tässä työssä on tarkoituksena suunnitella resonoivalle hihnapyöräsysteemille 2DOF PID -säädin (eng. two-degrees-of-freedom), siten että säätöpiirille asetetut vaatimusmäärittelyt saavutetaan. Kahden vapausasteen rakenne mahdollistaa asetusarvon transienttivasteen sekä muiden vaatimusten samanaikaisen suunnittelun, joka mahdollistaa paremman säädön verrattuna tavanomaiseen PID-säätöön (eng. proportional-integral-derivative). PID-säätimen virityksessä käytetään PSO-algoritmia (eng. particle swarm optimization), joka pyrkii löytämään parametrit säätimelle, joka minimoi käytettävän kustannusfunktion. Työssä käytetään virityksen eri vaiheissa erilaisia kustannusfunktioita, mistä saadaan aikaiseksi useita eri ratkaisuja säätimen viritysparametreille. Näiden perusteella valitaan lopulliseksi säädöksi yksi ratkaisu, jota verrataan hihnapyöräsysteemille esitettyyn tilatakaisinkytkettyyn säätöön. Tämän työn perusteella 2DOF PID -säädin mahdollistaa merkittävästi paremman asetusarvon transienttivasteen verrattuna säätämättömään takaisinkytkettyyn hihnapyöräsysteemiin. Säädin lisäksi mahdollistaa hyvän ulkoisten häiriöiden vaimentamiskyvyn sekä robustiuden, mitkä on otettu erikseen huomioon säädintä viritettäessä.