1 research outputs found
Modelling, identification and control od periodic disturbances in drive load angular velocity servo control sytsems with self-excited oscillations
In this work, the control system problems, the set point tracking and the periodic
disturbance rejection, are considered in general and in particular for an angular velocity servo
control drive-load system. The sources of the periodic disturbances are that either the drive
side, the load side or both of them have angle dependent parameters, this could take place
because of the working principle of the drive as in internal combustion engines, electrical
(induction or permanent magnet synchronous) motors, etc., as well as in the load side e.g.
eccentricity as in crankshaft or camshaft mechanisms. These types of periodic disturbances
are also called self-excited periodic disturbances generated by state dependent (periodic) parameters
and have been classified and modeled in this work as internal periodic disturbances.
On the other hand, periodic disturbances that do not depend on any of the system states or
parameters are classified and modeled as external periodic disturbances.
Therefore, for analysis and design objectives, a mathematical model has been built for
a rigid and flexible drive-load system with angle dependent spring, damper and moment of
inertia load elements plus an external periodic disturbance source. This has led to build an
identification model representing the drive-load system that consists of input to output dynamic
part plus an internal and external input periodic disturbance part. Thus, an identification
algorithm is used to identify this identification model. Then, by using the identified periodic
disturbance parameters of the identification model, a feed-forward controller has been designed
to compensate the drive-load system periodic disturbances as an add-on to an already
existing set point tracking feedback controller. This algorithm has turned out to be an indirect
adaptive feed-forward periodic disturbance controller. The algorithm has been tested in
simulation as well as in real-time control implementation intensively with very good results.
Therefore as a next step, a test platform for a drive-load system has been built up, where the
load side has a crankshaft mechanism that generates state (angle) dependent oscillations. And
finally, the algorithm has been implemented in a real-time controller and successfully applied
on the test platform to model, identify and consequently to compensate the periodic
disturbances.In dieser Arbeit wurden die Regelungssystemprobleme, die Sollwertverfolgung und die
Abstoßung der periodischen Störung, im Allgemeinen und insbesondere für ein Drehzahlservoregelungsantrieb-
abtriebssystem betrachtet. Die Quellen der periodischen Störungen
sind, dass entweder der Antriebsseite, der Abtriebsseite oder beide Winkel abhängigen
Parameter haben. Dies könnte wegen der Arbeitsweise des Antriebs zum Beispiel in
Verbrennungsmotoren, Elektro (Induktions- oder Permanentmagnet-Synchron) Motoren,
usw., sowie in der Abtriebsseite zum Beispiel Exzentrizität wie in Kurbel- oder Nockenwelle
Mechanismen stattfinden.
Diese Arten von periodischen Störungen sind ebenfalls selbsterregte periodische Störungen
genannt, und sie wurden durch zustandsabhängige (periodische) Parameter erzeugt und
entsprechend klassifiziert. Außerdem wurden sie in dieser Arbeit als interne periodische
Störungen modelliert. Andererseits wurden periodische Störungen, die nicht auf irgendeinen
Systemzustände oder Parameter abhängen, als externen periodischen Störungen
eingeordnet und entsprechend modelliert.
Für die Analyse und die Entwurfsziele wurde ein mathematisches Modell daher für ein
starres und flexibles Antrieb-abtriebssystem mit winkelabhängigen Feder-, Dämpfer- und
Trägheitsmoment-Lastelemente als auch externe periodischen Störungsquelle aufgestellt.
Dies hat zu aufbauen eins Identifikationsmodells für das Antrieb-abtriebssystem durchgeführt,
das von Eingang zu Ausgang dynamisches Teil sowie ein internes und externes
periodisches Eingangsstörungsteil besteht.
Infolgedessen wurde ein Identifikationsalgorithmus verwendet, um dieses Identifikationsmodell
zu identifizieren. Dann wurde eine Vorsteuerung unter Verwendung der identifizierten
periodischen Störungsparameter des Identifikationsmodells als Zusatz zu einem
bereits bestehenden Rückkopplungsregler der Sollwertverfolgung entworfen, um die
periodischen Störungen des Antrieb-abtriebssystems zu kompensieren.
Letztendlich hat dieser Algorithmus sich als eine indirekte adaptive Vorsteuerung für die
periodische Störung herausgestellt. Der Algorithmus wurde in der Simulation als auch in der
Echtzeitsteuerung intensiv mit sehr guten Ergebnissen umgesetzt und geprüft. Daher und
als nächster Schritt wurde eine Testplattform für ein Antrieb-abtriebssystem aufgebaut, wo
die Abtriebsseite einen Kurbelwellenmechanismus aufweist, der zustand- oder winkelabhängige
Schwingungen erzeugt. Und schließlich wurde der Algorithmus in einer Echtzeitsteuerung
durchgeführt und erfolgreich auf der Testplattform angewandt um die
periodischen Störungen des Systems zu modellieren, zu identifizieren und somit zu
kompensieren