2-akselisen AC-servojärjestelmän liikkeenhallinta ja häiriökompensointi
Vainio, Henrik (2020)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2020121127608
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2020121127608
Tiivistelmä
Opinnäytetyö toteutettiin prosessikehitysprojektina, joka keskittyi Tampereen ammattikorkeakoulun koneautomaation opintosuuntauksen opetuskäytössä olevaan servojärjestelmään. Kehitysprojektin oli määrä parantaa laitteiston käytettävyyttä säätö- ja servotekniikan opetuksessa.
Laitteisto koostuu tiivistetysti ohjauslaitteesta, kahdesta servomoottori- ja servovahvistinparista sekä moottoreiden akseleille asennetuista kuularuuveista. Kuularuuvien avulla mahdollistetaan kuorman ajaminen kahden akselin suuntaisesti pysty- ja vaakasuunnassa. Laitteisto on rakennettu vaimentimien päälle sekä kiinnitetty jousilla tukirakenteeseen ylhäältä päin muodostuen osaksi jousi-massa-vaimennin-systeemiä ja tarkemmin tämän systeemin massaksi. Laitteiston kuorman pystysuuntaisen liikkeen myötä syntyvästä kiihtyvyydestä aiheutuu jousi-massa-vaimentimeen värähtelyä, mikä luokitellaan laitteiston pystysuuntaisen aseman häiriöksi. Tavoitteena oli monipuolistaa laitteiston toiminnallisuutta ja tutkia mainitun häiriön mittausta, servojärjestelmän ohjausta ja mahdollisuuksia häiriön kompensointiin säätimen avulla sekä laatia käyttöohjeet laitteiston käyttöön.
Prosessikehitysprojektin elinkaaren aikana järjestelmää ja laitteistoa viimeisteltiin ja laajennettiin. Aiheutuvan häiriön mittaus integroitiin osaksi järjestelmää ja järjestelmän ohjausta käyttöliittymän avulla monipuolistettiin. Liikkeenhallinta perustui pulssijonon lähettämiseen ohjauslaitteelta servovahvistimelle ja huomattiin, ettei häiriön kompensointiin kykenevän säätimen luominen onnistu ilman ohjauslaitteella generoitavan ohjaussignaalin tyypin vaihtoa, mikä puolestaan vaatisi järjestelmän laajennusta entisestään.
Lopuksi työssä tutkittiin, mitä toimenpiteitä järjestelmän laajennus vaatisi, jotta häiriön kompensointiin kykenevä säädin kyettäisiin toteuttamaan. Jatkokehityksen suunnaksi esitettiin siirtymistä analogisella jännitesignaalilla generoitavan nopeussäädön käyttöön ja määriteltiin siihen tarvittavia komponentteja ja laitteita.
Laitteisto koostuu tiivistetysti ohjauslaitteesta, kahdesta servomoottori- ja servovahvistinparista sekä moottoreiden akseleille asennetuista kuularuuveista. Kuularuuvien avulla mahdollistetaan kuorman ajaminen kahden akselin suuntaisesti pysty- ja vaakasuunnassa. Laitteisto on rakennettu vaimentimien päälle sekä kiinnitetty jousilla tukirakenteeseen ylhäältä päin muodostuen osaksi jousi-massa-vaimennin-systeemiä ja tarkemmin tämän systeemin massaksi. Laitteiston kuorman pystysuuntaisen liikkeen myötä syntyvästä kiihtyvyydestä aiheutuu jousi-massa-vaimentimeen värähtelyä, mikä luokitellaan laitteiston pystysuuntaisen aseman häiriöksi. Tavoitteena oli monipuolistaa laitteiston toiminnallisuutta ja tutkia mainitun häiriön mittausta, servojärjestelmän ohjausta ja mahdollisuuksia häiriön kompensointiin säätimen avulla sekä laatia käyttöohjeet laitteiston käyttöön.
Prosessikehitysprojektin elinkaaren aikana järjestelmää ja laitteistoa viimeisteltiin ja laajennettiin. Aiheutuvan häiriön mittaus integroitiin osaksi järjestelmää ja järjestelmän ohjausta käyttöliittymän avulla monipuolistettiin. Liikkeenhallinta perustui pulssijonon lähettämiseen ohjauslaitteelta servovahvistimelle ja huomattiin, ettei häiriön kompensointiin kykenevän säätimen luominen onnistu ilman ohjauslaitteella generoitavan ohjaussignaalin tyypin vaihtoa, mikä puolestaan vaatisi järjestelmän laajennusta entisestään.
Lopuksi työssä tutkittiin, mitä toimenpiteitä järjestelmän laajennus vaatisi, jotta häiriön kompensointiin kykenevä säädin kyettäisiin toteuttamaan. Jatkokehityksen suunnaksi esitettiin siirtymistä analogisella jännitesignaalilla generoitavan nopeussäädön käyttöön ja määriteltiin siihen tarvittavia komponentteja ja laitteita.