Dogodkovno vodenje mehatronskega sistema z modularnimi končnimi avtomati stanj : doktorska disertacija

slovenski

doktorska dela

2013

asinhronska opravila vodenja   Avtomatska drsna vrata   Disertacije   dogodkovno vodenje   kontrola sile   linearni sinhronski motorji   Mehatronski sistemi   mehka logika   modularni končni avtomati stanja   oblikovalne metode programiranja   robustno vodenje   sistemska redundantnost   Vodenje   vodenje drsnih vrat

Univerza v Mariboru, Fakulteta za elektrotehniko računalništvo in informatiko

Delo doktorske disertacije posega na interdisciplinarno področje vodenja mehatronskih objektov, ki združuje najnovejša znanja računalništva, elektrotehnike in strojništva. Zajeto je raziskovanje mehanskega, električnegain programskega sklopa, ki v celoti predstavlja vodenje avtomatskih drsnih vrat. Izrazito področje v tem delu zajema raziskavo in oblikovanje programske kode. Vključeni sta raziskava in razvoj robustnega vodenja avtomatskih drsnih vrat skupaj s tehnološko posodobitvijo krmilnega modula in z načrtovanjem cenovno ugodnega linearnega motorja. Jedro dela obravnava oblikovanje programske kode s končnimi avtomati stanj za zanesljivejše delovanje in učinkovitejše vzdrževanje. Vendar pa omenjena metoda ni primerna za obširne sisteme zaradi velikega števila tranzicij (povezav med stanji) . Taka metoda torej preprečuje, da bi bila programska koda zanesljiva, pregledna in ustrezna za vzdrževanje. Zaradi njene enostavnosti so se raziskali načini, kako jo vključiti v obširne sisteme brez negativnih posledic, kot so prepleti tranzicij, nepreglednosti in nezanesljivosti. Cilj raziskovalnega dela je izdelati modularno programsko kodo z dogodkovnim načinom izvajanja na krmilnem sistemu z mikrokrmilnikom ARMCortex M3. Predstavljeno je asinhronsko procesiranje več modularnih končnihavtomatov stanj s čakalno vrsto FIFO in sistemom s prekinitvenimi rutinami. Proces modularnih končnih avtomatov zajema sposobnost komuniciranja z drugimi napravami prek komunikacije CAN (Controller-Area-Network), upravljanja režimov, vodenja mehatronskega sistema (drsna vrata), generiranja referenčnega giba z S-obliko hitrosti ali mehko logiko, regulacije toka, hitrosti in položaja, upravljanja redundantnosti in varnosti na mehatronskem sistemu. Preučila se je implementacija programske kode po postopku končnih avtomatov stanj v programskem jeziku C. Cilj je doseči razumno in pregledno kodo v kateri bo vidno delovanje algoritma brez pomoči diagramov. Taki principzagotavlja neposredno kontrolo programske kode. V nasprotnem primeru kontrola delovanja algoritma temelji na programski dokumentaciji, ki je odvisna od človeškega faktorja. Dokumentacija in programska koda sta si lahko nasprotni saj se ti pogosteje ne usklajata v enakem času. Do večjih sprememb lahko prihaja pri vzdrževanju programske kode ali pri menjavi kolektiva. Raziskava vključuje izdelavo robustnega vodenja avtomatskih drsnih vrat. Trenutni objekt je zelo odvisen od človeškega faktorja, ki vpliva na kvalitetno vodenje vrat. Z robustnim sistemom pa bi se vodenje prilagajalo samostojno na zmogljivost samega sistema, oziroma bi se ta odvisnost zelo zmanjšala. Vključena je analiza obnašanja generatorja giba z S-obliko hitrostiin generatorja giba mehke logike. Oba načina sta proučena na odzivnosti in obnašanju regulacijskega sistema na objektu avtomatskih drsnih vrat. Proučil se je sistem vodenja, namenjen za spremenljivo breme, ter odzivnost in vplivi sunkov na pogonski mehanizem. Koncepti so potrjeni na prototipnem krmilniku in mehatronskem testnem objektu. Mehatronski sistem (avtomatska drsna vrata) je voden z DC-motorjem prek zobatega jermenskega pogona. Krmilna enota upravlja motor s pomočjo informacij iz senzorjev. Obstoječi pogonski mehanizem vrat zahteva velik volumen, ki vpliva na vgradne možnosti v gradbeni objekt in na dizajn izdelka. Vse skupaj pa vpliva na arhitekte in lastnike, ki zahtevajo, da se bo izdelek čim bolj prilegal v objekt. Za dober dizajn in večjo vgradno prilagodljivost pa mora biti volumen pogona čim manjši. Tehnična slabost takega pogona je vzdrževanje in odvisnost kvalitete vodenja glede na vpetost jermena. Tega je težje vzdrževati pri veliki medosni razdalji pogona zaradi njegove obrabe in elastičnosti. Pri ohlapnem jermenu se izraziteje pojavljajo vibracije na mehanizmu. V najslabšemprimeru zobati jermen preskoči zob na jermenici, kar privede do napačne položajne meritve. Ta je izvedena na pogonskem motorju.

07.08.2023