Helikopter
|
|
 |
Processen som skall regleras är en helikopterliknanade
process. Till skillnad från en vanlig helikopter är processen
ledad mellan rotorerna. Regleruppgiften är att reglera tippvinkeln
och sidvinkeln , så att de följer givna referenssignaler på
ett tillfredställande sätt. Den reglerade processen skall även
vara okänslig mot externa störningar och robust mot modellfel. |
| © EADS Picture
Gallery |
|
| Processens insignaler är två motorspänningar som styr
den lilla rotorns varvtal och den stora rotorns varvtal. Processen är
olinjär och flervariabel med sex mätbara signaler.
Utmaningen med processen är i första hand att bygga
en bra modell. Eftersom helikopterns dynamik inte är trivial, krävs
en matematisk modell (olinjär eller linjäriserad kring en arbetspunkt/flera
arbetspunkter) för att designa regulatorer som klara alla prestanda. |
 |
Inverterad Pendel
|
|
 |
Den inverterade pendeln är ett klassiskt reglerproblem.
Processen är olinjär och instabil med en insignal och flera utsignaler.
Målet är att balansera en pendel vertikalt på en motordriven
vagn. Vagnen ska också kunna styras till olika positioner med en
referenssignal för läget. Problemet liknar det problem som finns
i styrsystem för raketer. |
| © ESA Picture Gallery |
|
| Mätbara signaler är vagnens position och vinkelläget
hos pendeln; systemets insignal ärspänningen till DC-motorn som
driver vagnen.
Modellbygget för den inverterade pendeln är relativt enkelt
och välkänt (jmf labbar i reglertekniks grundkurser) och projektets
syfte är att ta fram olika (avancerade) regulatorer och testa dem
angående robusthet och känslighet. |
 |
Svingupp-Pendel
|
|
|
Svingupp-pendeln är den utvidgade versionen av den inverterade
pendeln. Processen är olinjär, icke-minfas och instabil med en
insignal och flera utsignaler. Målet är genom att styra en vagn
att svinga upp och balancera en pendel. Vagnen ska också kunna styras
till olika positioner med en referenssignal för läget. Problemet
liknar det problem som finns i stryssystem för raketer. |
| © ESA Picture Gallery |
|
| Mätbara signaler är vagnens position och vinkelläget
hos pendeln; systemets insignal är spänningen till DC-motorn
som driver vagnen.
Modellbygget för den inverterade pendeln är relativt enkelt
och välkänt (jmf labbar i reglertekniks grundkurser) och projektets
syfte är att ta fram olika (avancerade) regulatorer och testa dem
angående robusthet och känslighet. |
 |
Magnetsvävare
|
|
 |
Problem som ska studeras finns på s k magnetsvävartåg.
Tåget svävar ovanför en skena p g a en kraft som elektromagneterna
på tågets undersida ger upphov till. Mycket låg friktion
ger små förluster och därför goda prestanda som bl
a snabb acceleration och en resehastighet kring 430km/h. Tekniken ska t
ex användas fr o m 2003 mellan Shanghai flygplats och Shanghai city,
en 30km väg med bara 7min resetid. |
| © Transrapid International |
|
| Processen i labbskala består av en elektromagnet och en järnkula,
som svävar i magnetfältet. Kulans positions mäts genom en
infrarödsensor. Uppgiften är att få kulan att hänga
fritt svävande i önskad position med hjälp av elektromagneten;
processens insignal är alltså spänningen till magnetens
strömkälla.
Processen är olinjär och instabil. Dessutom ger infrarödsensorn
en väldigt brusig mätsignal, vilket innebär att enkla regulatorer
utan förfiltrering av data har ett väldigt ``skakigt'' uppförande
vid stationärt tillstånd. Det krävs att ha en modell för
processen, men projektets tyngpunkt är dock regulatordesign. |
 |
Kula i ring
|
|
 |
I ett flygplan är bränsletanken ett dynamiskt system
so påverkar flygegenskaperna. Bränslet i en halvfull tank kan,
om det utsätts för vissa flygrörelser, skvalpa mycket kraftigt
vilket är ett oönskat uppförande. Ett naturligt reglerproblem
är att man använda regulatorer för flygrörelserna som
tar hänsyn till skvalpningsproblemet. |
| © EADS Picture
Gallery |
|
| Labbprocessen ``kula i ring'' är en modell av ovanstående
fenomen, fast i mindre skala. Systemet består av en ring som kan
vridas med hjälp av en likströmsmotor. I ringen ligger en stålkula,
vilken kan rulla fritt. Då kulan har ett viss tröghetsmoment
kommer den att följa med när ringen ändrar sin hastighet.
Uppgiften är att få fram en regulator så att ringen följer
en given referenssignal så bra som möjligt utan att kulan avviker
för mycket från lodlinjen.
Processen är oscillativ och flervariabel. Insignalen är spänningen
till likströmsmotoren och man kan mäta flera signaler: ringens
vinkelläge, ringens vinkelhastighet och kulans vinkelläge. |
 |
Fjäderservo
|
|
 |
Reglerproblem som skall studeras i detta projekt finns vid kraftöverföring
med fjädrande axlar t ex bakaxeln i lastbilar. Labbprocessen
är uppbyggt runt en likströmsmotor av den typ som används
i flera av laborationerna i Reglerteknik och Reglerteori. Motorn är
dock försedd med en elastisk axel på vilken det sitter en tung
metallskiva. Detta gör att systemet blir mycket dåligt dämpat. |
| © Mercedes Benz Nutzfahrzeuge |
|
Uppgiften är att ta fram en modell av systemet och att konstruera
en regulator som ger ett väl dämpat återkopplat system.
För denna process är det fullt möjligt att ta fram en matematisk
beskrivning med hjälp av fysikalik modellbygge och parameterskattning.
Projektets tyngpunkt är regulatordesign.
Processens insignal är spänningen till DC-motorn. Processens
utsignal är svänghjulets position. Motorspänning, svänghjulets
position och motoraxelns hastighet är mätbara signaler. |
 |
