aalto1 untyped-item.component.html
Tuning of IMC and PID controllers for a networked multivariable control system
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Master's thesis
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Location:
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
AS-74
Degree programme
Language
en
Pages
66
Series
Abstract
Tässä diplomityössä tavoitteena on löytää sopiva säädinviritys monimuuttujajärjestelmään (multi-input multi-output, MIMO), jonka on tarkoitus toimia verkotetussa säätöjärjestelmässä (Networked Control System, NCS).
Tämä merkitsee sitä, että säätöjärjestelmän anturit ja säätimet ovat yhteydessä toisiinsa verkon välityksellä eikä niitä ole kytketty esimerkiksi erillisillä johdoilla.
Monimuuttujajärjestelmissä eri sisäänmenojen ja ulostulojen välillä on vuorovaikutusta, minkä takia muutos yhdessä referenssissä ei vaikuta ainoastaan sitä vastaavassa ulostulossa, vaan se näkyy myös järjestelmän muissa ulostuloissa.
Tämä ristikkäisvaikutus hankaloittaa monimuuttujajärjestelmän säätösuunnittelua.
Hajautetussa säätöjärjestelmässä säädin saa mittaustiedon anturilta verkosta, joka välittää informaatiota paketteina.
Viestimenä verkko on epävarma, sillä paketteja saattaa esimerkiksi kadota matkalla lähettäjältä vastaanottajalle.
Säätösuunnittelun kannalta epävarmuus näkyy lisäviipeenä, joka koko säätösilmukan stabiilisuuden säilyttämiseksi on otettava huomioon säädinparametreja määriteltäessä.
Paljon käytetyt Proportional-lntegral-Derivative (PID) ja Internal Model Control (IMC) -tyyppiset säätimet sopivat yksinkertaisuutensa takia hyvin myös verkotettuihin säätöjärjestelmiin.
Tässä työssä säätimien viritykseen käytetään simulointipohjaista optimointia, missä säädettyä prosessin mallia simuloidaan ja saadusta vasteesta lasketaan etukäteen määritellylle kustannukselle arvo.
Lopulliset säädinparametrit valitaan niin, että kustannus minimoituu.
Työssä tutkitaan, miten kustannuksen määrittelyllä voidaan ohjata optimointi kohti parametriarvoja, joilla ristikkäisvaikutuksen minimointi onnistuisi tehokkaasti.
Käytetyt menetelmät ovat kustannusfunktion painotus ja suurimman sallitun ristikkäisvaikutuksen rajoituksen lisääminen optimointialgoritmiin.
Lisäksi esitellään adaptiivinen IMC-säädin, joka pystyy vaihtamaan parametriaan sen mukaan, vaaditaanko askelvaste vai ristikkäisvaikutuksen poistaminen.
Tulokset osoittavat, ettei kustannusfunktion painotus juurikaan vaikuta löydettyihin parametreihin, vaan kustannus on mahdollista laskea vain joko askelvasteesta tai ristikkäisvaikutuksesta.
Ristikkäisvaikutusta rajoittamalla voidaan löytää paremmin ristikkäisvaikutuksia vähentävät säädinparametrit.
Lisäksi adaptiivinen IMC-säädin kykenee eliminoimaan ristikkäisvaikutuksia parhaiten pienemmillä ohjausarvon muutoksilla ja sijoittuu hyvin vertailussa aiemmin kirjallisuudessa esitettyjen menetelmien kanssa.