Inga szögszabályozása

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Stumpf Péter Pál
Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

A szakdolgozatom tárgya egy tipikus mechatronikai probléma. A project célja, hogy megvalósítsak egy olyan zárt kanonikus szabályozási kört, ahol a szabályozott fizikai mennyiség egy inga szöghelyzete. Az inga végére egy egyenáramú motor van rögzítve, amely egy propellert pörget. A propeller képes az inga felemelésére, ezen kívül az ingára más gerjesztés nem hat. A rendszernek a stabil működésen túl minél gyorsabban, jelentős túllendülés nélkül kell az ingát a megadott szöghelyzetbe eljuttatni. Az előírt szöghelyzet 0-tól 90 fokig változhat.

A rendszert egy mintavételes PID szabályzóval szabályozom. A szabályzó algoritmust C nyelven írtam egy 16 bites PIC mikrovezérlőre. Az algoritmus kiszámolja a megfelelő impulzusszélesség-modulált beavatkozó jelet az aktuális hibajelből. Az aktuális szöghelyzet mérésére egy potenciométert használok. Ezen túl a megvalósított eszköz képes soros kommunikáció útján adatokat fogadni és küldeni egy PC-re. Az előírt szöghelyzetet és a szabályzó paramétereket valós időben lehet változtatni egy grafikus felhasználói felületen, amelyet LabVIEW-ban készítettem el. A felületen szemmel követhető az inga aktuális szöghelyzete grafikonon és vázlatos rajz formájában is.

Az inga mozgásegyenletét a másodfajú Lagrange egyenletből vezetem le. Az ebből származó átviteli függvény paramétereinek számértékét méréssekkel közelítem. Mivel ez a mechanikai rendszer nemlineáris, ezért visszacsatolásos linearizálással kompenzálom az ingára ható nehézségi erőt. Ez egy olyan ingát eredményez, amely minden szöghelyzetben egyensúlyban van. A Simulink-ben futtatott szimulációknál ennek a „súlytalan” ingának a modelljét használtam a szabályzó megfelelő paramétereinek megkereséséhez.

A szakdolgozat egy rövid bevezető után bemutatja a modellezés folyamatát és a szimulációs eredményeket. Ezután a megvalósított programok működésének bemutatása következik. A szakdolgozat a szimulációs és a mért eredmények összehasonlításával zárul. 

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.