Szenzorfúziót támogató állapotbecslési algoritmusok alulirányított mechanikai rendszerhez

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Kiss Bálint
Irányítástechnika és Informatika Tanszék

Az állapot-visszacsatoláson alapuló irányítás megvalósításához gyakran szükséges állapotbecslés alkalmazása, mivel sokszor nem mérhető az irányított rendszer összes állapotváltozója. Az állapotbecslés általában együtt jár szenzorfúzióval is, amennyiben egynél több mennyiséget mérünk, azaz a rendszernek egynél több kimenete van. Mintavételes (digitális) szenzorokat feltételezve a mintavételi időpontok vagy a mintavételi idők közti különbség jelentős lehet. Ebben a dolgozatban olyan szenzorok fúziójával foglalkozunk, amelyek mintavételi időpontjai aperiodikusan követik egymást. Az általunk javasolt megoldás Kalman-szűrésen alapul. A módszer hatékonyságát egy nemlineáris bakdarun végzett kísérlet segítségével demonstráljuk. Az algoritmus alkalmazhatóságát azzal is alátámasztjuk, hogy bebizonyítjuk a daru megfigyelhetőségét a rendelkezésre álló szenzorokkal.

A bakdaruk által szállított teher a daru mechanizmusához egy kötél segítségével csatlakozik, ezért a teher trajektóriája nem befolyásolható közvetlenül. Ennek következtében a teher nemkívánatos rezgő viselkedést mutat, amelyet csillapítani kell a hatékony és biztonságos szállítás érdekében. A jelenlegi automatizált daruk irányítása állapot-visszacsatoláson alapul. Korábbi munkánkban unscented Kalman-szűrőt felhasználó becslési eljárást javasoltunk a nem mért állapotváltozók kiszámítására. A tapadási súrlódás következtében e módszer pontatlanná válik, amikor a daru kocsija nem mozog, de a teher leng. Ebben a dolgozatban két lézeres hézag szenzor alkalmazását javasoljuk, amelyekkel érzékelhető, ha a kötél a függőlegeshez közel van. Inkrementális adók mérik a kötél hosszát és a daru vízszintes elmozdulását. Mivel a kötél függőleges helyzetének érzékelése nem igazodik a mintavételi periódusidőhöz, megfelelő szenzorfúziós algoritmus használata szükséges.

Két kísérleti és egy szimulációs adatsoron keresztül mutatjuk be a becslő algoritmus működését. Mérési eredményeket mutatunk olyan szituációkról, amikor a darut kézzel irányítjuk, illetve amikor zárt szabályozási körben mozog. Utóbbi esetben egy energia alapú szabályozót használunk, amely a becsült állapotváltozókat nem használja fel a beavatkozó jelek kiszámításához. Szimulációval megvizsgáljuk a linearizáló visszacsatoláson alapuló szabályozást is, amelynek már része a becslő algoritmus.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.