Zastosowanie bezśladowego filtru Kalmana w sterowaniu adaptacyjnym układu dwumasowego

• Autorzy: Dróżdż K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2016.04.42

Warianty tytułu

EN

Application of the unscented Kalman filter in an adaptive control of a two-mass system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z zastosowaniem bezśladowego filtru Kalmana w sterowaniu adaptacyjnym elektrycznych układów napędowych z połączeniem sprężystym o zmiennym momencie bezwładności maszyny roboczej. W celu tłumienia drgań skrętnych wykorzystano strukturę sterowania adaptacyjnego z dwoma dodatkowymi sprzężeniami zwrotnymi: od momentu skrętnego, różnicy prędkości oraz z pomocniczym sprzężeniem zwrotnym od momentu obciążenia. Zastosowany obserwator zapewnia odtwarzanie zmiennych stanu i parametru rozpatrywanego układu napędowego, niezbędnych do praktycznej realizacji zastosowanej struktury sterowania. Po krótkim przeglądzie literatury przedstawiono model matematyczny układu dwumasowego, omówiono strukturę sterowania i algorytm bezśladowego filtru Kalmana. Następnie przedstawiono wyniki badań symulacyjnych. Rozważania teoretyczne i badania symulacyjne zostały zweryfikowane poprzez testy na stanowisku laboratoryjnym.

EN

In the paper issues related to an application of the unscented Kalman filter in an adaptive control structure of the electric drive systems with elastic joint and changeable inertia of the load machine are presented. In order to damping of the torsional vibrations an adaptive control structure with two additional feedbacks: from the shaft torque, speed difference and with an auxiliary feedback from the load torque is applied. The observer provides an estimation of the state variables and parameter of the considered drive system. These values are necessary to the practical implementation of the adaptive control structure. After short review of the literature, the mathematical model of the two-mass system, the control structure and the unscented Kalman filter are described. Next, the simulation results are presented. Theoretical considerations and simulation studies were verified by tests on a laboratory set-up.

Słowa kluczowe

PL

tłumienie drgań; bezśladowy filtr Kalmana; estymacja; układ dwumasowy

EN

vibrations damping; unscented Kalman filter; estimation; two-mass system

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 92, nr 4
• Strony: 191--196
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., wykr.

Twórcy

autor

Dróżdż K.

• Politechnika Wrocławska; Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych; 50-370 Wrocław, ul. Smoluchowskiego 19

Bibliografia

• [1] Szabat K., Struktury sterowania elektrycznych układów napędowych z połączeniem sprężystym, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały, 61 (2008), nr 19
• [2] Szabat K., Orlowska-Kowalska T., Vibration Suppression in Two-Mass Drive System using PI Speed Controller and Additional Feedbacks – Comparative Study, IEEE Transaction on Industrial Electronics, 54 (2007), n. 2, 1193-1206.
• [3] Valenzuela M. A., Bentley J. M., Lorenz R. D., Evaluation of Torsional Oscillations in Paper Machine Sections, IEEE Transaction on Industry Applications, 41 (2005), n.2, 493-501.
• [4] Vasak M., Peric N., Protective Predictive Control of Electrical Drives with Elastic Transmission, Proceedings of 13th Power Electronics and Motion Control Conference, EPE-PEMC (2008), 2258-2263.
• [5] Deskur J., Muszynski R., The problems of high dynamic drive control under circumstances of elastic transmission, Power Electronics and Motion Control Conference, EPE-PEMC (2008), 2227 – 2234.
• [6] Saarakkala S. E., Hinkkanen M., State-Space Speed Control of Two-Mass Mechanical Systems: Analytical Tuning and Experimental Evaluation, IEEE Transactions on Industry Applications, 50 (2012), n. 5, 3428-3437
• [7] Szabat K., Serkies P. J., Zastosowanie sterowania predykcyjnego w układzie napędowym z połączeniem sprężystym, Przegląd Elektrotechniczny, 86 (2010), nr. 2, 380-383.
• [8] Fuentes E. J., Silva C. A., Yuz J. I., Predictive Speed Control of a Two-Mass System Driven by a Permanent Magnet Synchronous Motor, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 59 (2012), n. 7, 2840-2848
• [9] Orlowska-Kowalska T., Kaminski M., Szabat K., Implementation of a Sliding-Mode Controller With an Integral Function and Fuzzy Gain Value for the Electrical Drive With an Elastic Joint, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 57 (2010), n. 4, 1309 – 1317.
• [10] Orlowska-Kowalska T., Szabat K., Neural-Network Application for Mechanical Variables Estimation of a Two-Mass Drive System, IEEE Transaction on Industrial Electronics, 54 (2007), n. 3, 1352-1364.
• [11] Ruderman M., Maebashi W., Iwasaki M., Semi-dual loop control of two-mass actuator system using Luenberger state observer, 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON), (2013), 6563-6568
• [12] Echchaachouai A., El Hani S., Hammouch A., Guedira S., Extended Kalman filter used to estimate speed rotation for sensorless MPPT of wind conversion chain based on a PMSG, International Conference on Electrical and Information Technologies (ICEIT), (2015), 172-177
• [13] Janiszewski D., Bezczujnikowy napęd z silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych oparty na bezśladowym filtrze Kalmana, Przegląd Elektrotechniczny, 86 (2010), nr 2, 169-174
• [14] Kraszewski T., Czopik G., Technologia szerokopasmowa UWB w lokalizacji obiektów w pomieszczeniach zamkniętych, Przegląd Elektrotechniczny, 90 (2014), nr 8, 186-191

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.