Høgskolen i Buskerud: Fag SESM3400 Styring av mekatroniske systemer

Lab: Innstilling av turtallsregulator ut fra estimert prosessmodell

Hva laben handler om

I denne oppgaven skal dere utføre design (regulatorinnstilling) av et turtallsreguleringssystem for en likestrømsmotor basert på estimert modell av motoren. Dere skal bruke modellen i en simulator av reguleringssystemet.

Utstyr

  • PC med LabVIEW. Obs: For å få brukt FieldPoint i LabVIEW (dvs. for at LabVIEW skal kunne finne konfigureringsfila generert i MAX), må en ha administratorrettigheter på PC'en. Kontakt faglærer for informasjon om hvilke PC'er på C212/213 som har adm.rettigheter.
  • FieldPoint-rack
  • Likestrømsmotor

Praktiske opplysninger

Oppgaven utføres på rom C212/213. Veileder er Finn Haugen.

Forbedelser

Les igjennom presentasjonen Introduction to LabVIEW Control Design, System Identification and Simulation Tools (som faglærer holdt på seminaret NI Days-05). Kap. 3.1 er ikke relevant for denne laboppgaven. Kap. 4 dreier seg egentlig om nedlasting og kjøring av en VI på FieldPoint 2000 Real-Time-modul. Selv om dere ikke skal utføre slik nedlasting i denne oppgaven (VI'ene deres skal i stedet kjøre på PC'en), er VI'en beskrevet i kap. 4 relevant for oppgaven.

Oppgaver

I oppgavene nedenfor skal dere ta utgangspunkt i VI'ene beskrevet i ovennevnte presentasjon (unntatt control_analysis_design.vi i kap. 3.1) når dere lager (tilpasser) deres egne VI'er.

  1. Estimer en transferfunksjonsmodell av motoren. Jeg anbefaler å bruke modellorden minst 2. Husk å sjekke at modellen er (nokså) nøyaktig.
  2. Lag en simulator for et turtallsreguleringssystem for motoren. Simulatoren skal inneholde bl.a. følgende:
    • En PID-regulator i form av PID Advanced-funksjonen i LabVIEW (den er også benyttet i aktuelle filer i ovennevnte presentasjon).
    • Maks. og min-grenser for pådraget (legg inn en metningsfunksjon på passende sted). (Angi samme grenser på Output Range-inngangen til PID-funksjonen.)
    • Målestøy i form av uniformt fordelt hvit støy. Realiser dette med Uniform White Noise PtByPt-funksjonen med amplitude f.eks. 1% av målesignalets maksimale signalområde, som er ca. 20V (for tachometeret).
    • Et målestøyfilter (f.eks. et 2. ordens Butterworth-filter, jf. ovennevnte presentasjon).
  3. På simulatoren: Still inn en PI-regulator. Velg selv en passende innstillingsmetode (gjerne en "eksperimentell" metode).
  4. På simulatoren: Legg inn en variansberegning i simulatoren for å få fram et kvantitativt mål på variasjonen i pådraget (finn selv fram til en passende variansfunksjon i LabVIEW). Hvordan avhenger pådragsbruken (dens variasjon) av målefilterets båndbredde? Og hvordan påvirkes reguleringssystemets stabilitet av båndbredden? (Utfør eksperimenter på simulatoren - ingen beregninger - for å svare på disse spørsmålene.)
  5. Realiser et turtallsreguleringssystem for den virkelige motoren. Reguleringssystemet skal inneholde et målestøyfilter. Får reguleringssystemet brukbar stabilitet med PI-innstillingen funnet med utgangspunkt i simulatoren, eller er det behov for etterjustering?
  6. Virkelig motor: Hvordan avhenger pådragsbruken (dens variasjon) av målefilterets båndbredde? Og hvordan påvirkes reguleringssystemets stabilitet av båndbredden?

Oppdatert 9.11.05 av Finn Haugen, lærer. E-postadresse: finn@techteach.no.