Αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας ήταν ο έλεγχος ηλεκτροκινητήρων μέσω ηλεκτρονικού υπολογιστή. Προσεγγίσαμε το πρόβλημα με τρόπο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για οποιοδήποτε τύπο συστήματος αρχίζοντας από το μηδέν και πραγματοποιώντας συγκεκριμένα βήματα.
Αρχικά ορίσαμε το πρόβλημά μας ορμώμενοι από πρακτικές εφαρμογές που έχουν ανάγκη την επίτευξη του συγκεκριμένου έλεγχου που αφορά τους DC ηλεκτροκινητήρες. Επιλέξαμε ένα σύστημα ηλεκτροκινητήρων το οποίο προσομοιώνει επαρκώς το πρόβλημά μας, δηλαδή τόσο τον υπό έλεγχο ηλεκτροκινητήρα όσο και την διάταξη προσομοίωσης συνθηκών φορτίου. Στη συνέχεια μελετήσαμε το θεωρητικό υπόβαθρο γύρω από τη λειτουργία των DC κινητήρων αναλύοντας τόσο τα δομικά τους στοιχεία όσο και τη συμπεριφορά τους. Κατόπιν, επικεντρωθήκαμε στην πειραματική διάταξη κάνοντας μια αναλυτική και εκτενή περιγραφή των παραμέτρων της, του τρόπου λειτουργίας των στοιχείων της και του επιτρεπτού τρόπου λειτουργίας. Σύμφωνα με αυτά επιλέξαμε κατάλληλη διάταξη επικοινωνίας με τον υπολογιστή συνοδευόμενη από λογισμικό που θα μας επιτρέψει τον προγραμματισμό του ελέγχου της διεργασίας. Η κάρτα που επιτελεί αυτή τη διεργασία επιλέχθηκε με βάση τον αριθμό και το είδος εισόδων / εξόδων, τον μέγιστο ρυθμό δειγματοληψίας και τα δυνατά όρια λειτουργίας DC τάσης.
Ακολούθησε θεωρητική περιγραφή του συστήματος και μοντελοποίηση των παραμέτρων του στο πεδίο Laplace και πήραμε μια θεωρητική απόκριση βασισμένη στις τιμές των προδιαγραφών που ορίζει ο κατασκευαστής για να δούμε μια πρώτη εικόνα του τι είδους σύστημα θα αντιμετωπίσουμε.
Στη συνέχεια αναλύσαμε τη θεωρία αναγνώρισης βασισμένη στο γραμμικό πολυωνυμικό μοντέλο, καθώς και την επιλογή του αλγορίθμου αναγνώρισης που θα χρησιμοποιήσουμε και ορίσαμε τη μορφή και τάξη του μοντέλου που περιγράφει το σύστημα επαρκώς σύμφωνα. Κατασκευάσαμε το πρόγραμμα που καταγράφει την απόκριση ανοικτού βρόχου του συστήματος και με διαδοχικές πειραματικές μετρήσεις αναλύσαμε γραφικά τη συμπεριφορά του συστήματος, κάναμε παραδοχές, απλοποιήσεις και ορίσαμε τα γραμμικά όρια λειτουργίας. Τα παραπάνω συνετέλεσαν στην ομαλή διεξαγωγή καταγραφής της απόκρισης της εξόδου σε τυχαία είσοδο ώστε ο αλγόριθμος ARX να υπολογίσει το βέλτιστο προσεγγιστικό μοντέλο το οποίο στη
94
συνέχεια απλοποιήσαμε σε τάξη και προσαρμόσαμε ώστε να έχει όσο το δυνατόν πιο όμοια συμπεριφορά με το πραγματικό σύστημα.
Η γνώση της προσεγγιστικής συνάρτησης μεταφοράς του συστήματος μας βοήθησε στο να επιλέξουμε το είδος ελέγχου που θα επιβάλλουμε στο σύστημα. Υλοποιήσαμε λοιπόν τον PI ελεγκτή και αναλύσαμε τη συμπεριφορά του πειραματικά για ένα συγκεκριμένο χρόνο δειγματοληψίας που είναι συνήθης να χρησιμοποιείται. Αφού βρήκαμε τις καλύτερες δυνατές τιμές των παραμέτρων του καταφέραμε όσο το δυνατόν καλύτερα τον έλεγχο του συστήματος για δεδομένο ρυθμό δειγματοληψίας.
Τέλος, εξαντλήσαμε τις δυνατότητες που προσφέρει ο υπολογιστής και παραθέσαμε τη βελτιωμένη λειτουργία του ελεγκτή με πολύ μεγαλύτερο ρυθμό δειγματοληψίας κατά την οποία ορίσαμε εκ νέου τις βέλτιστες τιμές των παραμέτρων του. Το αποτέλεσμα είναι εκπληκτική ακρίβεια και επιτυχία στην επιτέλεση της επιθυμητής διεργασίας (tracking) από το σύστημα.
Σκέψεις για την περεταίρω συνέχιση της εργασίας είναι ο έλεγχος AC κινητήρων με παρόμοια μέθοδο καθώς και η επιβολή διαφορετικού τύπου ελέγχου στο συγκεκριμένο σύστημα (fuzzy control, robust control). Αυτό μπορεί να γίνει πολύ εύκολα εφόσον το σύστημα είναι πλήρως αναγνωρισμένο από τη συνολική διαδικασία του κεφαλαίου 3 απλά αντικαθιστώντας τον ελεγκτή PI από διαφορετικό μέσω στοιχειώδους προγραμματισμού στο Labview. Στην εργασία αυτή αναλύθηκε ένα είδος ελέγχου αντιπροσωπευτικά αφού το μεγαλύτερο βάρος ενός τέτοιου προβλήματος, πέραν της φυσικής περιγραφής του συστήματος, αφορά πρωτίστως την αναγνώρισή του και τον πλήρη ορισμό του ως μαθηματικό μοντέλο. / This project is about DC motor control throught PID control. The control unit is programmed on Labview 8.5 and thus implemented by a PC unit. This project also contains identification theory based on ARX algorithm.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/5246 |
| Date | 14 May 2012 |
| Creators | Κατής, Ιωάννης |
| Contributors | Κούσουλας, Νικόλαος, Katis, Ioannis, Kousoulas, Nikolaos |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
Page generated in 0.0097 seconds