Procjena varijabli stanja automobilskog pogona s primjenama u regulaciji

U radu je razmatrana problematika procjene varijabli stanja različitih podsustavaautomobilskog pogona i primjene u regulaciji. U tu su svrhu razmotreni odgovarajućidinamički modeli pojedinih podsustava automobilskog pogona, poput modela Ottovog motorai modela trenja između autogume i podloge. Parametri dinamičkih modela podsustavaautomobilskog pogona određeni su eksperimentalnom identifikacijom. Pritom je posebannaglasak dan na eksperimentalnu karakterizaciju značajki trenja za male iznose faktoraklizanja kotača. Ovo uključuje određivanje iznosa gradijenta statičke karakteristike trenja ifaktora prigušenja torzijskih vibracija autogume za različite vrste podloga, te uspostavljanjenjihove veze s koeficijentom trenja za širok raspon radnih parametara vozila.Za potrebe procjene varijabli stanja automobilskog pogona predložen je konceptadaptivnog Kalmanovog filtra temeljenog na stohastičkom modelu podsustava pogona uprostoru stanja. Pritom se osnovni Kalmanov filtar podešava za dobro potiskivanje šuma uprocijenjenim varijablama stanja, dok se adaptacija kratkotrajnim povećanjem pojačanjaKalmanovog filtra provodi samo kada se detektiraju nagle promjene varijabli stanja.Adaptivni Kalmanov filtar se posebice projektira i ispituje za sustav procjene momenta teretaOttovog motora. Adaptivni sustav procjene momenta tereta karakteriziran je visokomkvalitetom slijeđenja naglih promjena mometa tereta i niskom osjetljivosti na šum. Predloženisustav procjene primijenjen je kao osnova za kompenzaciju momenta tereta Ottovog motora usustavu regulacije brzine vrtnje u praznom hodu. Tako dobiveni adaptivni regulator ispitan jeeksperimentalno i uspoređen s konvencionalnim regulatorima kao što su PI, PID i polinomskiregulator. Usporedni eksperimentalni rezultati ukazuju na znatno bolje regulacijske značajkeadaptivnog regulatora za širok raspon režima rada Ottovog motora. Eksperimentalna analizatakođer pokazuje da primjena adaptivnog regulatora predstavlja svojevrsno optimalno rješenjeu razmatranom slučaju kada se moment tereta Ottovog motora ne može precizno mjeriti ilirekonstruirati.Adaptivni Kalmanov filtar je također uspješno primijenjen za procjenu masenog protokazraka Ottovog motora i vučne sile električnog vozila. Primjena adaptivnog Kalmanovog filtraza procjenu koeficijenta trenja na temelju statičke karakteristike trenja i faktora prigušenjatorzijskih vibracija autogume rezultira točnom i brzom procjenom promjene stanja podloge idobrim potiskivanjem šuma u stacionarnom stanju

Modeliranje i simuliranje dinamike generatora pare u rafineriji nafte

Za potrebe kvalitetnog optimiranja proizvodnih procesa s ciljem uvođenja novih tehnologija karakteriziranih smanjenim emisijama štetnih plinova i povećanom energetskom učinkovitošću, nužno je izvesti odgovarajući matematički model procesa. Takav model bi trebao biti jednostavan za implementaciju te se isključivo zasnivati na fizikalnim karakteristikama postrojenja, umjesto oslanjanja na empirijske relacije. Stoga se u ovom radu predlaže nelinearni dinamički model isparivačkog kruga generatora pare rafinerijskog energetskog postrojenja, s prirodnom cirkulacijom vode i jednim bubnjem, a koji se zasniva isključivo na fizikalnim zakonitostima očuvanja mase, energije i količine gibanja. Uslijed jednoznačnosti njegove definicije, model se lako može poopćiti za analizu sličnih postrojenja, pri čemu je potrebno prilagoditi ključne operativne parametre kao što su radni tlak, temperatura, kapacitet proizvodnje pare i značajke pomoćne opreme. Učinkovitost modela potvrđena je kroz numeričku simulaciju pojava koje se događaju u različitim dijelovima generatora pare za slučaj stvarnog procesnog poremećaja, pri čemu su ulazi u model zasnovani na standardnim pogonskim mjerenjima

Projektiranje sustava regulacije vertikalne sile tribometra s uzorkom na disku uključujući aktivno i pasivno prigušenje vertikalnih vibracija

This paper presents the design of a computer-controlled pin-on-disk tribometer for friction characterization of various friction sliding pairs. The tribometer setup comprises two high-bandwidth servomotors for the control of the rotating disk and the normal load-related spindle drive, as well as a high-precision tri-axial piezoelectric force sensor for normal and tangential forces measurement. Since the spindle drive system is characterized by notable compliance effects, the normal force cascade control system is designed with the aim of vertical vibrations active damping. In order to compensate for the unevenness of the rotating disk surface and associated high-level perturbations in the specimen normal force, the normal force control system is extended with a feedforward compensator of the disk unevenness disturbance, and a dedicated leaf spring suspension system is designed. The effectiveness of the proposed system of vertical vibrations damping is verified experimentally.U članku je prikazan dizajn računalom upravljanog tribometra s uzorkom na disku za karakterizaciju različitih kliznih parova. Postav tribometra sadrži dva električna servomotora visokih dinamičkih performansi koji se koriste za regulaciju rotacijskog diska i navojnog vretena za generiranje normalne sile, te tro-osni piezoelektrični senzor za mjerenje normalne i tangencijalne sile. Kako je pogon navojnog vretena karakteriziran značajnom elastičnošću, kaskadni sustav regulacije sile je projektiran s ciljem aktivnog prigušenja vertikalnih vibracija. U svrhu kompenzacije značajnih neravnina površine rotacijskog diska i s njima povezanih velikih amplituda perturbacija normalne sile na uzorak, sustav regulacije normalne sile proširuje se unaprijednim kompenzatorom poremećaja uslijed neravnina površine diska, te za tu svrhu namijenjenim sustavom ovjesa s lisnatim oprugama. Učinkovitost predloženog sustava za prigušenje vertikalnih vibracija provjerena je eksperimentalnim putem

Fizički utemeljen teorijski okvir makro-energetskog sustava Zemlje

Ovaj rad predstavlja prosječni model Zemljinog makro-energetskog sustava koji se sastoji od Sunca kao primarnog izvora energije zračenja, Zemljine atmosfere kao dvosmjernog polupropusnog zaslona zračenja i Zemljine površine tako da se uspostavlja stacionarni balans dolazne energije i energije emitiranja natrag u svemir, uzimajući u obzir kemijska svojstva Zemljine atmosfere i poštujući Stefan-Boltzmannov zakon zračenja. Model je provjeren na temelju ažurnih infor-macija o ključnim parametrima Zemljinog modela sivog tijela, tj. Albedo i koeficijenta emisije te je uspio predvidjeti općeprihvaćenu prosječnu vrijednost zemljine temperature isključivo na temelju poznatog sastava zemljine atmosfere

PI/PID Controller Relay Experiment Auto-Tuning with Extended Kalman Filter and Second-Order Generalized Integrator as Parameter Estimators

This paper presents a method for the estimation of key parameters of limit cycle oscillations (amplitude and frequency) during a relay experiment used for automatic tuning of proportional-integral (PI) and proportional-integral-derivative (PID) feedback controllers. The limit cycle parameter estimator is based on the first-order extended Kalman filter (EKF) for resonance frequency estimation, to which a second-order generalized integrator (SOGI) is cascaded for the purpose of limit cycle amplitude estimation. Based on thus-obtained parameters of the limit cycle oscillations, the ultimate gain and the ultimate period of the limit cycle oscillations are estimated. These are subsequently used for the tuning of PI and PID controller according to Takahashi modifications of Ziegler-Nichols tuning rules. The proposed PI and PID controller auto-tuning method is verified by means of simulations and experimentally on the heat and air-flow experimental setup for the case of air temperature feedback control. The results have shown that the proposed auto-tuning system based on relay control experiment for the heat and air-flow process PI/PID temperature control can capture the ultimate gain and period parameters fairly quickly in simulations and in experiments. Subsequent controller tuning according to Takahashi modifications of Ziegler-Nichols rules using thus-obtained ultimate point parameters can provide favourable closed-loop load disturbance rejection, particularly in the case of PID controller

PI/PID Controller Relay Experiment Auto-Tuning with Extended Kalman Filter and Second-Order Generalized Integrator as Parameter Estimators

This paper presents a method for the estimation of key parameters of limit cycle oscillations (amplitude and frequency) during a relay experiment used for automatic tuning of proportional-integral (PI) and proportional-integral-derivative (PID) feedback controllers. The limit cycle parameter estimator is based on the first-order extended Kalman filter (EKF) for resonance frequency estimation, to which a second-order generalized integrator (SOGI) is cascaded for the purpose of limit cycle amplitude estimation. Based on thus-obtained parameters of the limit cycle oscillations, the ultimate gain and the ultimate period of the limit cycle oscillations are estimated. These are subsequently used for the tuning of PI and PID controller according to Takahashi modifications of Ziegler-Nichols tuning rules. The proposed PI and PID controller auto-tuning method is verified by means of simulations and experimentally on the heat and air-flow experimental setup for the case of air temperature feedback control. The results have shown that the proposed auto-tuning system based on relay control experiment for the heat and air-flow process PI/PID temperature control can capture the ultimate gain and period parameters fairly quickly in simulations and in experiments. Subsequent controller tuning according to Takahashi modifications of Ziegler-Nichols rules using thus-obtained ultimate point parameters can provide favourable closed-loop load disturbance rejection, particularly in the case of PID controller

Fizički utemeljen teorijski okvir makro-energetskog sustava Zemlje

Ovaj rad predstavlja prosječni model Zemljinog makro-energetskog sustava koji se sastoji od Sunca kao primarnog izvora energije zračenja, Zemljine atmosfere kao dvosmjernog polupropusnog zaslona zračenja i Zemljine površine tako da se uspostavlja stacionarni balans dolazne energije i energije emitiranja natrag u svemir, uzimajući u obzir kemijska svojstva Zemljine atmosfere i poštujući Stefan-Boltzmannov zakon zračenja. Model je provjeren na temelju ažurnih infor-macija o ključnim parametrima Zemljinog modela sivog tijela, tj. Albedo i koeficijenta emisije te je uspio predvidjeti općeprihvaćenu prosječnu vrijednost zemljine temperature isključivo na temelju poznatog sastava zemljine atmosfere

Assessment of Railway Train Energy Efficiency and Safety Using Real-time Track Condition Information

This paper presents the use of track condition data from the virtual remote wireless sensor network within a simulation model of a battery-hybrid diesel-electric locomotive-driven freight train for a realistic mountain railway route simulation scenario. Simulation model includes the point-mass model of freight train longitudinal motion dynamics subject to wheel-to-track adhesion and head wind variations, the model of hybrid diesel-electric locomotive energy efficiency, and the model of real-time information provide to the virtual train driver about railway track conditions based on a narrow-band wireless remote sensor network. Simulation results are used to assess the possible benefits remote wireless sensor data for freight train energy-optimal control and to increase the transportation safety, including prediction of possible delays due to changed weather conditions en route