לישראל טכנולוגי מכון הטכניוןTECHNION - ISRAEL INSTITUTE OF TECHNOLOGY

חשמל להנדסת הפקולטהורובוטיקה לבקרה המעבדה

" ג תשע חורף סמסטר

מוכלל בקר מימוש

לינארית הינע מערכת על

דוד: דבש מגישיםאשכינזר בוריס

" - " ל: רפא רוסנק אילן ר ד מנחה

עניינים תוכן

כללי 1. רקע

הפרוייקט 2. מטרת

המערכת 3. איפיון

מתמיד 4. מצב שגיאות

ומדידות 5. סימולציה תוצאות

מסקנות6.

סיכום7.

כללי רקע

, ה ממשפחת בבקרים העיקריים השימושים להיום היו PIDנכון

: בקר כלומר ראשון מסדר .P, PI, PD, PIDבקרים

, והכוונון הקלאסית הבקרה בשיטת מתבצע הבקרים מימוש

, מהווה אינה הבקרים משפחת כך ובשל היוריסטי באופן נעשה

. היום של ההנדסיות הבעיות למגוון אופטימלי בקרה פתרון

רק, מאוד לכן מיוחדים בקרים במקרים בתעשייה מומשו

. יותר גבוהים מסדרים

כללי רקע

על בנוי :2הפרוייקט עיקריים שלבים

, 1שלב " המערכת: ג ע הקלאסית הבקרה תאוריית אימות

בקרי משפחת בסימולציה PIDבאמצעות ראשון מסדר

-.Real-timeוב

בקר: 2שלב . מימוש תגובת, ניתוח הנתונה המערכת על

וב בסימולציה שונים מסדרים לכניסות -.Real-timeהמערכת

הפרויקט מטרת

, מסדרים בבקרים השימוש הקודמים בשקפים שהזכרנו כפי

. נפוץ איננו גבוהים

, נראה ובכך הנתונה המערכת עבור בקר נממש זה בפרוייקט

. היומיום בחיי בהן שנתקלים מערכות עבור קיימא בר מימושו כי

לבחון, יהיה שניתן כזאת בצורה יעשה המימוש תהליך בנוסף

במגבלות התחשבות תוך בעיה ללא יותר גבוהים סדרים

המערכת.

ומרכיביה המערכת מבנה

המבוקרת לינארית הינע מערכת על התבצע הפרויקט

באמצעות" מחשב על הממומש בקר י ע

פלטפורמת. Simulinkתוכנת הינו . Dspaceהממשק

ומרכיביה המערכת מבנה

הלינארית מערכת לאורך ההינע מסה תנועת על מתבססת

" י ע חשמלי מסילה " מנוע י. ע מבוקרת חיישני המערכת

ותאוצה ממשק מהירות דרך אמת בזמן מידע המעבירים

-.Dspaceה

תמסורת Plantפונקציית , לפונקציית המערכת של מידול נעשה קנשטי גיל הסטודנט שביצע בפרוייקט

: . פרמטרית, בצורה נכתוב אותה שמרכיבים הרכיבים בכל בהתחשב תמסורת

ו

. אחרים וחישובים יצרן מדפי ידועים הפרמטרים

: הערכים הצבת לאחר

מערכת Type 1זוהי

ה Bodeדיאגרמת Plantשל

-100

-80

-60

-40

-20

Magnitude (dB)

10-1

100

101

-225

-180

-135

-90

Phase (deg)

Bode-Parametric id

Frequency (Hz)

Parametric id

non Parametric id

, מסויימת תדירות של ההנחה תחת הינה שהתקבלה התמסורת

. משמעותית משתנה המערכת סדר גבוהות ובתדירויות מאחר

. " קנשטי גיל של בפרויקט בודה דיאגרמת י ע נתמך גם זה טיעון

המערכת מגבלות

. פיזיקלית מערכת הינה שברשותינו המערכתמהן לדעת עלינו בסימולציה לממשה מנת על

, להביא ושעלולות בהן להתחשב שיש המגבלות , האמיתי למודל הסימולציה בין התאמה לאי

בבחירת, לשיקולינו תסייע זו ידיעה ובנוסףהבקרים.

, ייתכן כי נאמר המערכת מגבלות את נזכיר בטרםקירובים נעשו קנשטי גיל הסטודנט של ובפרוייקט ,) שעלולים ) השתמשנו שבה התמסורת בפונקציית

. דיוקים לאי להוביל

המערכת מגבלות

בקר -1. ( מגבלות דועכת , ) הנתון העבודה בתחום העקיבה שגיאת הגבר עבור

. האפקטיבי המדידה לתחום מתחת

גודל -2. , מגבלות סופי אורך בעלת הינה " , 140המערכת ולכן בקירוב מ ס

.) ( . שגיאה מכניס כיוון ושינוי עצירות באופיין מחזוריות הינן שתוכננו הכניסות

מנוע 3. ה -DCמגבלת . DCמנוע של ההתחלתי המומנט כך עקב סימטרי אינו

. הסיבוב בכיוון כתלות משתנה המנוע

הזנה -4. ומתחי הגוף נוצר מהירות של המתחים בתחום מוגבל והספק מאחר

, הגוף ומהירות מאחר שנבחר כניסה בכל להשתמש יכולים לא שאנו מצב

. ההזנה במתח תלויה

מתמיד מצב שגיאת

: פתוח בחוג מתמיד מצב בחוג שגיאת יציבה לא המערכת

מסדרים כניסות עבור גם וכמובן מדרגה כניסת עבור פתוח

. שפונקציית משום מפתיעה אינה זו תכונה יותר גבוהים

מכילה המקורבת .התמסורת בראשית קוטב

שימוש תוך שונים מסדרים כניסות עבור המערכת את ננתח

ה ממשפחת שונים .PIDבבקרים

מתמיד מצב שגיאת

: שונים בקרים מימוש תחת המתמיד המצב שגיאת עבור צפויות תוצאות

ומדידות סימולציה תוצאות

, תוך המערכת את מידלו אשר סימולציות ביצענו הניסוי במהלך. האמיתית במערכת הקיימות והפרעות מגבלות לקיחת

מערכת על שנערכו המדידה לתוצאות הושוו אלו תוצאות. אמת בזמן ההינע

מסדרים. 1 כניסות עבור סימולציות מספר נערכו בקר כל עבור.) בעצמנו. ) ומידלנו מתמטית חישבנו הכניסות את שונים

2.' לעיל. הכניסות עבור אמת בזמן מדידות נערכו3. האמיתית. למערכת בסימולציה המודל בין השוואה נערכה

. יותר הרלוונטיים הבקרים יוצגו בתוצאות

המערכת כניסות

סימולציה PDבקר מודל

Real-timeמודל PDבקר

-PDבקר סימולציה Stepתוצאות

-PDבקר הרצה Stepתוצאות

-PDבקר סימולציה Rampתוצאות

-PDבקר הרצה Rampתוצאות

תוצאות PDבקר Accelerationסימולציה-

- PDבקר הרצה תוצאותAcceleration

סימולציה PIDבקר מודל

Real-timeמודל PDבקר

-PIDבקר סימולציה Stepתוצאות

-PIDבקר הרצה Stepתוצאות

-PIDבקר סימולציה Rampתוצאות

-PIDבקר הרצה Rampתוצאות

- PIDבקר סימולציה Accelerationתוצאות

- PIDבקר סימולציה Accelerationתוצאות

-PIDבקר סימולציה Jerkתוצאות

-PIDבקר הרצה Jerkתוצאות

סימולציה P(I^2)Dבקר מודל

הרצה P(I^2)Dבקר מודל

תוצאות - P(I^2)Dבקר Rampסימולציה- כניסת • של הגרפים הצגת על ל Stepנדלג זהה והיא PIDמאחר

-P(I^2)Dבקר הרצה - Rampתוצאות

תוצאות - P(I^2)Dבקר Accelerationסימולציה-

-P(I^2)Dבקר הרצה - Accelerationתוצאות

תוצאות - P(I^2)Dבקר JERKסימולציה-

-P(I^2)Dבקר הרצה - JERKתוצאות

תוצאות - P(I^2)Dבקר SNAPסימולציה-

-P(I^2)Dבקר הרצה - SNAPתוצאות

עיקריות מסקנות

.1 , שאכן משמע זהות והמודל הסימולציה תוצאות. ציפינו להן התוצאות את קיבלנו

בקר 2. למימוש .PI^2Dהמשימה צלחה

מסדרים 3. כניסות עם ההינע במערכת לעבוד ניתןמ יותר כניסות ) 1גבוהים עבדו הפרוייקטים בכל

(.1מסדר .4- מ יותר גבוהים מסדרים בקר לממש צריך, 2ניתן אך

. כן לפני המערכת של המגבלות את לבחוןלבקרה 5. במעבדה פרוייקט לעשות שווה

תודות

•" - " ל- רפא רוסנק אילן ר ד מנחה• - וכוחיי אורלי לבקרה המעבדה צוות