<p>Dagens industrirobotar är mycket mer komplexa än vad de var för några år sedan. Regleringen baseras på matematiska modeller och för att prestandan ska var lika bra eller bättre än förr krävs det att modellerna är anpassade till individen. Det krävs därför att modellparametrarna justeras för att stämma överens med den aktuella roboten.</p><p>Rapporten handlar om hur de flexibla modellparametrarna ska trimmas för robotens leder så att verktygets svängningar minskar. På grund av att en rörelse på en axel påverkar de övriga axlarna, blir detta ett sexdimensionellt minimeringsproblem. Detta kan dock lösas genom att låsa vissa leder i olika positioner och på så sätt delas minimeringen upp i flera steg med som mest tre variabler att minimera över. Målfunktionen beräknas som L2-normen över den del av momentsignalen som, enligt momentframkopplingen, ska var konstant. En dåligt trimmad robot svänger mycket vilket ger ett högt målfunktionsvärde. Genom att justera de flexibla modellparametrarna kan svängningen minimeras.</p> / <p>Industrial robots are more complex today than they were a few years ago. The control is based on mathematical models and in order to keep the performance or make it even better it is desirable to adjust the models so that they fit the individual robot. It is therefore necessary to adjust the model parameters.</p><p>The report deals with how to tune the model parameters, that affect the joint flexibility, to decrease the oscillation of the tool. A joint is dependent on the motion of the other joints and therefore it becomes a six-dimensional optimization problem. The problem can be simplified to a number of subproblems with at most three dimensions by selecting joint positions which minimizes the coupling between the joints. The objective function is calculated as the L2-norm over a sequence of the motor torque. The sequence is defined to be where the torque reference is constant. A robot which is poorly tuned oscillate a lot, which implies a large function value. The oscillation can be decreased by a careful tuning of the model parameters.</p><p> </p>

Dagens industrirobotar är mycket mer komplexa än vad de var för några år sedan. Regleringen baseras på matematiska modeller och för att prestandan ska var lika bra eller bättre än förr krävs det att modellerna är anpassade till individen. Det krävs därför att modellparametrarna justeras för att stämma överens med den aktuella roboten. Rapporten handlar om hur de flexibla modellparametrarna ska trimmas för robotens leder så att verktygets svängningar minskar. På grund av att en rörelse på en axel påverkar de övriga axlarna, blir detta ett sexdimensionellt minimeringsproblem. Detta kan dock lösas genom att låsa vissa leder i olika positioner och på så sätt delas minimeringen upp i flera steg med som mest tre variabler att minimera över. Målfunktionen beräknas som L2-normen över den del av momentsignalen som, enligt momentframkopplingen, ska var konstant. En dåligt trimmad robot svänger mycket vilket ger ett högt målfunktionsvärde. Genom att justera de flexibla modellparametrarna kan svängningen minimeras. / Industrial robots are more complex today than they were a few years ago. The control is based on mathematical models and in order to keep the performance or make it even better it is desirable to adjust the models so that they fit the individual robot. It is therefore necessary to adjust the model parameters. The report deals with how to tune the model parameters, that affect the joint flexibility, to decrease the oscillation of the tool. A joint is dependent on the motion of the other joints and therefore it becomes a six-dimensional optimization problem. The problem can be simplified to a number of subproblems with at most three dimensions by selecting joint positions which minimizes the coupling between the joints. The objective function is calculated as the L2-norm over a sequence of the motor torque. The sequence is defined to be where the torque reference is constant. A robot which is poorly tuned oscillate a lot, which implies a large function value. The oscillation can be decreased by a careful tuning of the model parameters.

<p>This master thesis covers the development of an automatic tuning process for the existing speed controller for drive systems. The drive systems are resonant two-mass systems where a motor is used to drive a load connected by a shaft. The developed method relies heavily on system identification and the construction of a complete mechanical model of the process. With this approach, the common problem with poor load speed control that derives from measuring only the motor speed can be addressed and solved for a majority of such processes.</p><p>The automatic tuning method has along with general test functions been implemented in a complete tool for automatic tuning, testing and performance evaluation and reporting for drive systems.</p>

This master thesis covers the development of an automatic tuning process for the existing speed controller for drive systems. The drive systems are resonant two-mass systems where a motor is used to drive a load connected by a shaft. The developed method relies heavily on system identification and the construction of a complete mechanical model of the process. With this approach, the common problem with poor load speed control that derives from measuring only the motor speed can be addressed and solved for a majority of such processes. The automatic tuning method has along with general test functions been implemented in a complete tool for automatic tuning, testing and performance evaluation and reporting for drive systems.

The work describes the development of an adjustment algorithm that will replace today’s manual adjustment of Lead- and Lag-filters at ABB Robotics industrial robots. The adjustment is mainly for the filter parameters in the control system. Three different algorithms have been created to replace the manual adjustment. One of them is based on the criterion from the manual adjustment and another one on optimization of the sensitivity function. The last one is a combination of the two. The report describe the development of the algorithms and how they behave during simulations and tests on real robots. All three algorithms are several times faster then todays adjustment and present equivalent results at the same time. / Arbetet beskriver framtagandet av trimningsalgoritmer som ska överta dagens manuella trimning av Lead- och Lag-filter på ABB Robotics industrirobotar. Trimningen riktar sig framförallt till filterparametrarna i styrsystemet. Tre olika algoritmer har tagits fram som arvtagare till dagens manuella trimning. En av algoritmerna utgår från kriterier i dagens trimning medan en annan använder sig av optimering av känslighetsfunktionen. Den sista kan ses som en blandning av de två algoritmerna. I rapporten kan du följa algoritmernas tillkomst, hur dess resultat beter sig vid simuleringstester samt verkliga robottester. Alla tre algoritmerna är mångfaldigt snabbare än dagens trimning och presenterar samtidigt likvärdiga resultat.

En lämplig pumpanordning är avgörande för hantering av stora mängder vatten. I det här arbetet kommer fokus ligga på pumpar som består av öppna pumphjul. Vid montering av pumpen bildas en spalt mellan insatsring och pumphjul, som bör ligga inom intervallet 0,5–0,8 mm för optimal effekt. Beroende på toleranskedjor i pumpens ingående komponenter varierar denna spalt mellan olika fall. Spalten justeras idag genom trimbrickor som placeras under insatsringen. Processen kallas för trimning och kräver en mer tidseffektiv lösning eftersom dagens lösning bygger på metoden ”trial and error”. Målet med projektet var således att konstruera ett universalverktyg i syfte att effektivisera trimningsprocessen tidsmässigt. Vidare var målet att även testa verktygets funktionalitet genom en 3D prototyp. Projektet avgränsades i sin tur till att inte undersöka alternativa trimningsmetoder, designändringar på pumpen, tillverkningskostnader samt materialval. Arbetet startades genom ett produktionsbesök i syfte att öka förståelsen kring problemet samt det aktuella pumpsortimentet. Vidare undersöktes bland annat befintliga mätverktyg, standardkomponenter samt relevant antropometri. Dessutom analyserades diverse funktioner och behov som verktyget behövde uppfylla. Därefter påbörjades idegenereringsarbetet främst genom brainstorming, varvid ett koncept valdes för vidareutveckling. Det slutgiltiga resultatet är ett universalverktyg som går att tillämpa på samtliga pumpar i sortimentet för att effektivisera trimningsprocessen. / A suitable pumping device is essential for handling large quantities of water. This study focuses on pumps consisting of open impellers. When installing the pump, a gap is formed between the insert ring and impeller. This gap should be within the range of 0.5–0.8 mm for optimal effect. Depending on tolerance chains in the pump's constituent components, this gap varies between different cases. Currently, the gap is adjusted using trim washers that are placed beneath the insert ring. The process is called trimming and requires a more time efficient solution since the current solution is based on a "trail and error" method. Therefore, the objective of the project was to construct a universal tool with the aim of streamlining the trimming process in terms of time. Additionally, the goal was to test the tool's functionality through a 3D prototype. In turn, the project was limited to not investigating alternative trimming methods, design changes to the pump, manufacturing costs and material selection. The work was commenced through a production visit with the aim of increasing comprehension of the problem and the current pump range. Furthermore, an examination of existing measuring tools, standard components and relevant anthropometry was carried out. In addition, various functions and needs that the tool required to fulfill were analyzed. Thereafter, the idea generation work began mainly through brainstorming, whereby a concept was chosen for further development. The result of the project is a universal tool that can be applied to all pumps in the range to streamline the trimming process.

Wind propulsion is a traditional way to propel ships over the oceans. In the recent development towards more sustainable shipping, sailing is considered in the industry again with high momentum. For a modern merchant ship, the aerodynamic forces generated on the particular rigging are unusual. Tailored research and experiments are required to understand their influence on the ship’s sailing behaviour. This work concerns the aerodynamic interactions on a model-sized car carrier with four 360° rotatable, symmetric, rigid wings aligned along the centreline on deck. Differential pressures on the wings are measured to capture the generated normal forces. In a comprehensive post-processing, data recorded in systematic experiments at two apparent wind angles were evaluated. A comparison for the different wing positions on board the model shows stronger interactions in upwind sailing conditions than when reaching. The two-dimensional data prove a significant influence of the hull in the normal force profiles over the wing span. The results of this work indicate that the aerodynamic conditions while sailing have to be attentively considered for efficient wing trimming. / Under en lång tid användes främst vindkraft för framdrivningen av fartyg. Det är först på senare år att seglingskonceptet har fått ett nytt uppsving inom marinindustrin med tanke på dess hållbarhet. För fraktfartyg är de aerodynamiska krafterna vid segling ovanliga. Därför behövs särskild forskning och experimentella metoder för att förstå hur de påverkar fartygens seglingsbeteende. I detta arbete undersöks aerodynamiska interaktioner på en modell av ett biltransportfartyg med fyra symmetriska, 360° roterbara vingsegel på däck längs midskeppslinjen. I systematiska experiment på två kurser mot vinden mättes differenstryck över vingprofilen för att undersöka de genererade normalkrafterna. En jämförelse av data från de fyra olika vingpositionerna och båda kurserna mot vinden visar att de aerodynamiska interaktionerna är starkare på kryss än vid halvvind. De upmätta profilerna av tvådimensionella normalkraftkoefficienter över vingspannet visar på betydande aerodynamiska interaktioner med fartygets skrov. Resultaten av detta arbete visar hur viktigt det är med en grundlig undersökning av strömningsförhållandena för en effektiv segeltrim.

A medical ventilator is a life-sustaining device that helps critically ill patients with complete or partial breathing support. It provides a patient with the right amount of air and/or oxygen as per requirement. It is therefore essential to have a highly accurate device controlling the flow of these essential gases. In ventilators developed by Maquet, an electro-mechanical device called Gas-Module is used for gas flow control. The Gas-Module is the heart of the ventilator since it is responsible for providing the patient with the right amount of gas at the right time. The focus of this thesis is on improving the accuracy of the gas flow control in these Gas-Modules. This is done through identifying various factors that influence the accuracy of gas flow control, and then finding an efficient method to calibrate the Gas-Modules. Calibration of a Gas-Module is done by tuning values of components in the analog electronic circuit. In this thesis, an electrical model of the circuit is built to simulate various modes of operation. A new trimming method is proposed that with a few measurements, and a simulation model, can be predict the optimal calibration parameters. This method helps to improve accuracy at various flow rates. Predicting the calibration parameters in advance avoids many iteration cycles of measure-adjust-measure which would otherwise be required to calibrate the Gas-Module. The new trimming method proposed in this thesis also has the potential to save calibration time of each Gas-Module and thus save production cost. / Medicinsk ventilator är en livsupphållande apparat som hjälper kritiska sjuka patienter med helt eller partiellt andningsstöd. Den förser en patient med rätt mängd luft eller syre efter individuellt behov. Det är därför viktigt att ha en mycket noggranna anordning som styr flödet av dessa viktiga gaser. I ventilatorer från Maquet görs detta med hjälp av gasmoduler som är en elektromekanisk enhet som styr flödet. Denna modul kallas också hjärtat i en ventilatorn eftersom den ansvarar för tillförseln av rätt mängd gas vid rätt tidpunkt. Arbetet som beskrivs i denna avhandling fokuseras på att förbättra noggrannhet för gasflödeskontroll i dessa gasmoduler. Detta görs genom att identifiera olika faktorer som påverkar flödeskontrollens noggrannhet och sedan hitta en effektiv metod för kalibrering av gasmodulerna. Kalibrering av gasmodul görs genom att justera värdet på elektriska komponenter i kontroll kretsen. I denna avhandling buggdes upp en elektrisk modell av kretsen för att simulera olika driftfall. En ny trimmningsmetod föreslås att med hjälp av ett fåtal mätningar och en funktions modell kan de mest optimala kalibrerings parametrarna prediceras. Denna metod hjälper till att förbättra noggrannheten vid olika flödesbehov.Att förutsäga kalibreringsparametrarna i förväg undviker många mätjusteringscykler som annars skulle krävas för att kalibrera en gasmodul. Med denna nya metod reduceras caliberingstid för varje gasmodul vilket kan bidra till minskade produktions kostnader.