| DZIEKAN i RADA WYDZIAŁU ELEKTROTECHNIKI, AUTOMATYKI, INFORMATYKI i INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ AKADEMII GÓRNICZO-HUTNICZEJ im. ST. STASZICA W KRAKOWIE | |
|---|---|
| zapraszają na publiczną dyskusję nad rozprawą doktorską mgr inż. Adama Pracownika |
|
| PROBLEM LQ W IMPLEMENTACJI CYFROWEGO STEROWANIA I OBSERWACJI W NAPĘDZIE Z POŁĄCZENIEM SPRĘŻYSTYM |
|
| Termin: | 28 czerwca 2017 roku o godz. 11:00 |
| Miejsce: | pawilon B-1, sala 4 Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków |
| PROMOTOR: | prof. dr hab. inż. Zbigniew Hanzelka - Akademia Górniczo-Hutnicza |
| PROMOTOR POMOCNICZY: | dr inż. Grzegorz Sieklucki - Akademia Górniczo-Hutnicza |
| RECENZENCI: | prof. dr hab. inż. Krzysztof Zawirski – Politechnika Poznańska |
| dr hab. inż. Kazimierz Jagieła, prof. ATH - Akademia Techniczno-Humanistyczna | |
| Z rozprawą doktorską i opiniami recenzentów można się zapoznać w Czytelni Biblioteki Głównej AGH, al. Mickiewicza 30 |
|
Problem LQ w implementacji cyfrowego sterowania i obserwacji w napędzie z połączeniem sprężystym
mgr inż. Adam Pracownik
Promotor: prof. dr hab. inż. Zbigniew Hanzelka
Promotor pomocniczy: dr inż. Grzegorz Sieklucki
Dyscyplina: Elektrotechnika
Zagadnienia rozważane w pracy doskonale wpisują się w tematykę układów 2. masowych. Są oparte na problemie liniowo-kwadratowym LQ w różnych strukturach regulacji i obserwacji zarówno dla układu ciągłego jak i dyskretnego.
Zwykle w literaturze główną wielkością regulowaną (wartością zadaną) jest prędkość kątowa silnika, a nie agregatu technologicznego. W rozprawie udowodniono możliwość zadawania prędkości agregatu jako bardziej naturalne podejście.
W pracy zaprezentowano obserwatory zmiennych stanu pełnego i zredukowanego rzędu (ciągłe i dyskretne) – przedstawiono optymalizację, badania symulacyjne i wdrożenie na stanowisku laboratoryjnym. Dokonano porównania obserwatora LQ
z Filtrem Kalmana ze względu na liczbę obliczeń numerycznych, a tym samym stopniem złożoności algorytmu obserwatora (duża zaleta obserwatora LQ).
Ciągły problem LQ (LQR) w syntezie regulatora zmiennych stanu dla układu 2. masowego jest znany z wcześniejszych prac naukowych. Natomiast synteza regulatora dyskretnego w oparciu o kwadratowy wskaźnik jakości nie jest znana autorowi.
Z tego powodu w rozprawie położono szczególny nacisk na syntezę regulatora dyskretnego oraz jego bezpośredniego wdrożenia (regulacja cyfrowa), gdzie zwrócono uwagę na stałoprzecinkowe kodowanie liczb. Podejście takie nie wymaga zastosowania w algorytmie sterowania żadnych dodatkowych metod rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych (metod całkowania numerycznego). Oznacza to możliwość wykorzystania zaprezentowanej metody, w powszechniejszych
i tańszych niż system dSpace, układach wbudowanych (osadzonych).
Celem rozprawy było udowodnienie następującej tezy:
W układach sterowania cyfrowego napędem z połączeniem sprężystym istnieje możliwość efektywnego zastosowania problemu LQ w syntezie dyskretnego regulatora i obserwatora prowadząca do uzyskania optymalnych przebiegów w stanach dynamicznych i wymaganej dokładności stabilizacji prędkości kątowej agregatu technologicznego.
W układach 2. masowych jako przebiegi optymalne rozumie się tłumienie oscylacji w układzie regulacji oraz ograniczenie do wartości dopuszczalnych przebiegu prądu (momentu elektromagnetycznego). Ponadto układ regulacji z obserwatorem niemierzalnych wielkości powinien posiadać odpowiednie wskaźniki odpornościowe.
W rozprawie zaprezentowana została rozbudowana analiza asymptotycznej stabilności układu obiekt + obserwator + regulator z wykorzystaniem kryterium Nyquista. Tak szczegółowe podejście potwierdzone badaniami laboratoryjnymi jest raczej niespotykane w literaturze. W pracy zamieszczono rzeczywiste przebiegi laboratoryjne łącznie z przypadkiem, kiedy układ
2. masowy z proporcjonalno-całkowym regulatorem LQ i obserwatorem pełnego rzędu był niestabilny. W celu zwiększenia odporności badanej struktury, dokonano zmian wag wskaźnika jakości oraz przeprowadzono ponowną optymalizację regulatora LQ. Uzyskane wyniki z nadmiarem spełniały wszelkie wymagania odpornościowe zamkniętego układu regulacji.
W pracy przedstawiono również konstrukcję dwóch przełączalnych regulatorów celem rozdzielenia zadania rozruchu od stabilizacji prędkości kątowej – metoda regulacji o zmiennej strukturze. Zaprezentowano strategię niezależnego doboru wskaźników jakości, która lepiej pozwala minimalizować uchyb dynamiczny przy obciążeniu silnika.
Pełna wersja pracy doktorskiejrozprawa_doktorska.pdf