Odporny regulator stanu dla napędu z połączeniem sprężystym

• Autorzy: Wróbel Karol , Śleszycki Kacper

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.07.02

Warianty tytułu

EN

Robust states controller for two mass system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono regulator stanu pracujący w strukturze regulacji prędkości układu napędowego z połączeniem sprężystym odporny na zmiany momentu bezwładności maszyny roboczej. Współczynniki regulatora dobrano z wykorzystaniem metody optymalizacji numerycznej, w sposób zapewniający odporność na zmianę parametrów. Sygnały sprzężeń zwrotnych pochodzą z czujników pomiarowych oraz z symulatora momentu skrętnego. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych opracowanej struktury sterowania.

EN

The paper presents a robust state controller operating in the speed control system of the drive system with an elastic connection. The controller was tuned using the numerical optimization method so that it was robust to changes in the mechanical time constant of the load machine. The feedback signals are provided by the speed sensors and simulator of the shaft torque. The results of simulation and experimental tests of the developed control structure are presented.

Słowa kluczowe

PL

układ dwumasowy; regulator stanu; regulator odporny

EN

two-mass system; state controller; robust control

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 7
• Strony: 9--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys.

Twórcy

autor

Wróbel Karol

• Politechnika Wrocławska, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych

• https://orcid.org/0000-0002-7095-1384

autor

Śleszycki Kacper

• Politechnika Wrocławska, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych

• https://orcid.org/0000-0002-8764-4137

Bibliografia

• [1] Szabat K., Orłowska-Kowalska T., Vibration Suppression in a Two-Mass Drive System Using PI Speed Controller and Additional Feedbacks—Comparative Study, IEEE Trans. Ind. Electronics, 54 (2007), nr 2, 1193-1206
• [2] Zawiślak R., Weryfikacja wrażliwości obserwatora zredukowanego z kompensacją nieliniowości na niedokładną identyfikację parametrów silnika bezszczotkowego, Przegląd Elektrotechniczny. 2018, R. 94, nr 5, s. 163-168.
• [3] Jastrzębski M, Zawiślak R. - Robustness of nonlinear, complex algorithms for controlling servo drives with permanent magnet motors to factors related to implementation in real systems, 2023, R. 99, nr 4, s. 63-70.
• [4] Szabat K., Wróbel K., Dróżdż K., Janiszewski D., Pajchrowski T., Wójcik A., A Fuzzy Unscented Kalman Filter in the Adaptive Control System of a Drive System with a Flexible Joint, Energies, 13.8 (2020), 2056.
• [5] S. Katsura and K. Ohnishi, Force Servoing by Flexible Manipulator Based on Resonance Ratio Control, in IEEE Trans. on Industrial Electronics, . 54, no. 1, 539-547, Feb. 2007
• [6] Kabziński, J.; Mosiołek, P. Integrated, Multi-Approach, Adaptive Control of Two-Mass Drive with Nonlinear Damping and Stiffness. Energies 2021, 14, 5475.
• [7] Jastrzębski, M.; Kabziński, J.; Mosiołek, P. Finite-Time, Robust, and Adaptive Motion Control with State Constraints: Controller Derivation and Real Plant Experiments. Energies 2022, 15, 934.
• [8] Sakaino S., Kitamura T., Mizukami N., Tsuji T., High-Precision Control for Functional Electrical Stimulation Utilizing a High Resolution Encoder, IEEJ Journal of Industry Applications 2021, 10, 124-133.
• [9] S. Brock, D. Luczak, K. Nowopolski, T. Pajchrowski, K. Zawirski, “Two Approaches to Speed Control for Multi-Mass System with Variable Mechanical Parameters”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 64, no. 4, Apr. 2016.
• [10] Nalepa, R.; Najdek, K.; Wróbel, K.; Szabat, K. Application of D-Decomposition Technique to Selection of Controller Parameters for a Two-Mass Drive System. Energies 2020, 13, 6614.
• [11] Serkies P.; Szabat K. Effective damping of the torsional vibrations of the drive system with an elastic joint based on the forced dynamic control algorithms. Journal of Vibration and Control 2019, 25, 2225-2236.
• [12] Cychowski M.T.; Szabat K. Efficient real-time model predictive control of the drive system with elastic transmission. IET control theory & applications 2010, 4, 37-49.
• [13] C. Wang, M. Yang, W. Zheng, J. Long and D. Xu, Vibration Suppression With Shaft Torque Limitation Using Explicit MPCPI Switching Control in Elastic Drive Systems, in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 62, no. 11, pp. 6855-6867, Nov. 2015,
• [14] M. Yang, C. Wang, D. Xu, W. Zheng and X. Lang, Shaft Torque Limiting Control Using Shaft Torque Compensator for Two Inertia Elastic System With Backlash, in IEEE/ASME Trans. on Mechatronics, vol. 21, no. 6, pp. 2902-2911, 2016.
• [15] Szabat K., Serkies P., Cychowski M., Application of the MPC to the robust control of the two-mass drive system, 2011 IEEE International Symp. on Industrial Electronics, 2011, 1901-1906
• [16] Kyslan, K.; Petro, V.; Bober, P.; Šlapák, V.; Ďurovský, F.; Dybkowski, M.; Hric, M. A Comparative Study and Optimization of Switching Functions for Sliding-Mode Observer in Sensorless Control of PMSM. Energies 2022, 15, 2689.
• [17] 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 Trans. Industrial Electronics, 57 (2010), no. 4, 1309-1317
• [18] Zaafouri Ch., Torchani B., Sellami A., Garcia G., Uncertain Saturated Discrete-Time Sliding Mode Control for A Wind Turbine Using A Two-Mass Model, Asian Journal of Control, 20 (2018), No. 2, 802-818
• [19] Woo TG., Kim BJ., Yoon YD., Mechanical resonance suppression method based on active disturbance rejection control in two-mass servo system, Journal of Power Electronics, 22 (2022), 1324–1333.
• [20]Huang Z., Wu R., Chen J., Xu X., Xie Y., Study of Torsional Vibration Bifurcation Characteristics of Direct-Drive Wind Turbine Shaft System, Processes, 10 (2022), nr 9, 1700
• [21] Wróbel, K.; Śleszycki, K.; Szabat, K.; Katsura, S. Application of Multilayer Observer for a Drive System with Flexibility. Energies 2021, 14, 8479.
• [22] K. Szabat, K. Wróbel. S. Katsura, Application of multilayer Kalman filter to a flexible drive system. IEEJ Journal of Industry Applications. vol. 11, no. 3,483-493, 2022.
• [23] Derugo P., Szabat K., Adaptive neuro-fuzzy controller for nonlinear drive system., Compel, COMPEL - The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engi neering,34 (2015), No. 3, 792-807.
• [24] Zychlewicz, M.; Stanislawski, R.; Kaminski, M. Grey Wolf Optimizer in Design Process of the Recurrent Wavelet Neural Controller Applied for Two-Mass System. Electronics 2022, 11, 177.
• [25] Derugo, P.; Szabat, K.; Pajchrowski, T.; Zawirski, K. Fuzzy Adaptive Type II Controller for Two-Mass System. Energies 2022, 15, 419.
• [26] P. Serkies, A novel predictive fuzzy adaptive controller for a two-mass drive system - Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, 2018

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).