Nelinearno vodenje laboratorijske naprave polhelikopterPORENTA, MARTIN (Avtor) Škrjanc, Igor (Mentor) Andonovski, Goran (Komentor) dinamični sistemidentifikacijaregulacijaprediktivni regulatornevronske mrežePri vodenju sistemov se v praksi dostikrat srečamo z nelinearnimi sistemi, za katere je značilno, da izkazujejo precej kompleksnejšo dinamiko kot linearni sistemi. To pomeni, da s klasičnimi regulatorji ne moremo zagotoviti dovolj dobrega delovanja zaprtozančnega vodenja čez celotno delovno območje. Zato smo se v tem magistrskem delu posvetili zaprtozančnemu vodenju nelinearnega dinamičnega sistema z naprednejšimi nelinearnimi regulatorji. Eksperimente smo izvajali na laboratorijski napravi polhelikopter in njenem matematičnem modelu. Napravo sestavlja nihalo, ki je v sredini vrtljivo vpeto. Na levi strani nihala imamo proti utež na desni strani pa elektro motor s propelerjem. Sistem kot vhod prejme napetost na elektromotorju in na izhodu vrne kot odmika. Naprava izkazuje nelinearno delovanje in precej ocsilatoren odziv, zato je še posebej primerna za testiranje razvitih nelinearnih regulatorjev. Cilj magistrske naloge je bil, da smo spoznali različne napredne regulatorje ter poiskati najboljšega za vodenje naprave polhelikopter. Celotno magistrsko delo je razdeljeno na šest glavnih poglavij. V prvem uvodnem poglavju na kratko predstavimo teoretične osnove vodenja sistemov. Ker se bomo v delu srečevali z naprednejšimi nelinearnimi regulatorji, ki temeljijo na nelinearnem modelu sistema, smo v uvodnem poglavju na kratko predstavili teorijo identifikacije nelinearnih modelov sistema. Kot smo že omenili, bomo za vodenje sistema uporabili naprednejše pristope. Zato smo v drugem poglavju podrobneje predstavili teorijo in izpeljali izraze vseh uporabljenih naprednejših regulatorjev. V magistrskem delu smo uporabili tri različne regulatorje: mehki prediktivno funkcijski regulator (FPFC), regulator na osnovi nevronskih mrež NARMA L2 in regulator PID z optimiziranimi parametri. Vse eksperimente smo izvajali na laboratorijski napravi polhelikopter in njenem matematičnem modelu, zato je četrto poglavje magistrske naloge posvečeno analizi statičnih in dinamičnih lastnosti laboratorijske naprave. Izkaže se, da je dobro poznavanje lastnosti sistemi, ki ga vodimo, ključno za uspešno načrtovanje eksperimentov in regulacijskih algoritmov. Vse regulacijske algoritme smo najprej razvili na modelu naprave, saj je zajemanje meritev in identifikacija modela veliko hitrejša in tudi iskanje napak v programski kodi veliko lažje. Nato smo regulatorje razvili še na realnem sistemu in opazovali kakšne spremembe moramo narediti, da nek kompleksnejši regulator uspešno zaživi na realnem sistemu. Po končani analizi laboratorijske naprave in njenega modela v četrtem poglavju predstavimo rezultate vodenja z razvitimi regulatorji. Najprej predstavimo rezultate vodenja za posamezni regulator, ki jih v zadnjem podpoglavju četrtega poglavja primerjamo med seboj, da določimo najboljšo vrsto regulatorja za obravnavani problem. Izkaže se, da najboljše rezultate vodenja dobimo z regulatorjem FPFC, ampak je razvijanje FPFC zamudnejše kot s PID. Regulator PID dobro deluje na začetku delovnega območja (manjši koti odmika naprave polhelikopter), pri večjih odmikih pa postane odziv sistema precej oscilatoren. FPFC izkazuje precej manjše oscilacije kot regulator PID, ampak v ustaljenem stanju slabše odpravlja motnje kot PID. NARMA L2-regulator se precej dobro izkaže pri vodenju na modelu sistema, ampak nam regulatorja ni uspelo usposobiti na realnem sistemu. Pri vodenju NARMA L2-regulatorja na realnem sistemu dobimo nestabilen odziv sistema in nikakor ne uspemo dobiti dobrega delovanja. V petem in šestem poglavju sledita še podrobnejša razprava rezultatov in zaključek magistrskega dela.20222022-07-13 08:15:00Magistrsko delo/naloga138237VisID: 60241COBISS_ID: 115207427sl