Servokäytön nopeussäädön automaattinen viritys

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorLammi, Mikko
dc.contributor.authorAhtiainen, Timo
dc.contributor.schoolElektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekuntafi
dc.contributor.supervisorLuomi, Jorma
dc.date.accessioned2012-03-06T13:38:55Z
dc.date.available2012-03-06T13:38:55Z
dc.date.issued2009
dc.description.abstractTässä työssä tutkitaan servokäytön nopeussäädön automaattista viritystä. Työn tavoittee-na on löytää menetelmä, jonka avulla servokäytön nopeussäätäjä voidaan virittää ilman, että käyttäjältä edellytetään säätöteknistä asiantuntemusta. Menetelmän tulee lisäksi olla laskennallisesti kevyt, jotta sitä voidaan soveltaa osana kaupallisen taajuusmuuttajan oh-jelmistoa. Työn teoriaosuudessa käsitellään sähköisen servokäytön ominaisuuksia ja no-peussäädön suhdetta taajuusmuuttajan kaskadisäätöön perustuvaan säätöjärjestelmään. Kirjallisuustutkimuksessa käydään läpi nopeussäädössä käytettyjä säätöteknisiä ratkaisuja ja erilaisten säätöjärjestelmien virittämiseen sopivia menetelmiä. Työssä kehitetään rele-takaisinkytkentään perustuva nopeussäädön identifiointiajo, jonka avulla voidaan tehdä säädettävää prosessia kuvaava ensimmäisen kertaluvun prosessimalli ja muodostaa esti-maatit järjestelmän kriittiselle vahvistukselle ja jaksonajalle. Estimoidun prosessimallin perusteella suoritetaan PI-säätimen viritys Ziegler-Nicholsin kokeellisten virityskaavojen avulla ja mallipohjaisella IMC-säätösuunnittelulla. Työssä kehitetään myös menetelmä nopeussäädön trajektoriseurantaa parantavan kiihtyvyyden kompensoinin automaattiselle viritykselle. Nopeussäädön automaattisen virityksen toimintaa tutkitaan simulointien ja kahdella eri kestomagneettitahtikoneella tehtävien mittausten avulla. PI-säätimen viritys reletakaisinkytkennän ja Ziegler-Nicholsin kokeellisten virityskaavojen avulla tuottaa hyvän säädetyn järjestelmän suorituskyvyn simuloinneissa ja molemmilla servomootto-reilla tehdyillä mittauksilla. IMC-säätösuunnittelu ei tuota hyvää säädetyn järjestelmän suorituskykyä työssä käytetyllä testilaitteistolla. Työssä kehitetty kiihtyvyyden kompen-soinnin automaattinen viritys toimi hyvin toisella mittauslaitteistolla, mutta menetelmä edellyttää vielä jatkotutkimuksia, jotta sitä voitaisiin käyttää yleisesti erilaisten servokäyt-töjen nopeussäädön virittämisessä.fi
dc.description.abstractThis thesis deals with auto-tuning of the speed controller of servo drive. The goal is to find out a method that does not require expertise in control engineering. The method should be computationally efficient so that it can be implemented in the firmware of a commercial frequency converter. The theoretical part of the thesis covers the characteris-tics of typical servo drives, the role of the speed controller in cascade control schemes and different controller types used in speed control. An identification run based on relay feedback is developed for the speed control. The identification run results in a first-order model of the process driven by the speed controller and also gives the estimates of the ultimate gain and cycle time. The PI regulator is then designed using Ziegler-Nichols tuning formulas or Internal Model Control (IMC) method. The accuracy of reference tracking is improved by acceleration compensation, which is also tuned automatically by means of a method developed in this thesis. The validity of automatic tuning is investi-gated using various simulations and experiments. Measurements on two servo motors show that the relay feedback and Ziegler-Nichols tuning formulas give a successful re-sult. The IMC method does not work well in the tested servo drives. The tuning method for the acceleration compensation worked well in one of the servo drives, but it had major difficulties with the other drive. Thus it requires some further development.en
dc.format.extent77
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/3070
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-201203071301
dc.language.isofien
dc.locationP1fi
dc.programmeElektroniikan ja sähkötekniikan tutkinto-ohjelmafi
dc.programme.majorTehoelektroniikkafi
dc.programme.mcodeS-81
dc.publisherHelsinki University of Technologyen
dc.publisherTeknillinen korkeakoulufi
dc.rights.accesslevelopenAccess
dc.subject.keywordservo driveen
dc.subject.keywordspeed controlleren
dc.subject.keywordPI-controlleren
dc.subject.keywordauto-tuneen
dc.subject.keywordrelay feedbacken
dc.subject.keywordservokäyttöfi
dc.subject.keywordnopeussäätöfi
dc.subject.keywordPI-säädinfi
dc.subject.keywordautomaattinen viritysfi
dc.subject.keywordreletakaisinkytkentäfi
dc.titleServokäytön nopeussäädön automaattinen viritysfi
dc.titleAuto-tuning of speed controller of servo driveen
dc.typeG2 Pro gradu, diplomityöfi
dc.type.dcmitypetexten
dc.type.okmG2 Pro gradu, diplomityö
dc.type.ontasotDiplomityöfi
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.publicationmasterThesis
local.aalto.digifolderAalto_35027
local.aalto.idinssi38424
local.aalto.openaccessyes
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
urn100012.pdf
Size:
2.39 MB
Format:
Adobe Portable Document Format