Hydrauliservojärjestelmän käyttöönoton tehostaminen
Heikkinen, Tuomas (2023)
Diplomityö
2023
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023052447417
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023052447417
Tiivistelmä
Hydrauliset servojärjestelmät ovat erittäin yleisiä mekaanisessa puunjalostusteollisuudessa. Servojen viritys tapahtuu hyvin usein yrityksen ja erehdyksen kautta. Ziegler-Nicholsin värähtelyrajamenetelmä on yksi tapa virittää servojärjestelmän PID-säätö. Värähtelyrajamenetelmä on toimiva menetelmä myös käytännössä.
Hydraulisen sylinterin ja toimilaitteen yhdistelmän kiihtyvyyttä rajoittaa käytettävissä oleva voima, mutta myös järjestelmän jäykkyys. Järjestelmän jäykkyyttä kuvaa hydraulisen järjestelmän ominaiskulmanopeus tai sen ominaistaajuus. Ominaiskulmanopeus määrittää myös, kuinka nopeasti toimilaite voidaan kiihdyttää tavoitenopeuteen. Kirjallisuudessa esitetyt kiihtyvyydet minimikiihdytysajat hydrauliselle järjestelmälle ovat hyvin konservatiivisia. Nykyaikainen digitaalinen servosäädin suoriutuu kiihdytyksestä nopeammin.
Tässä työssä testattiin Ziegler-Nicholsin värähtelyrajamenetelmää hydrauliservojen viritykseen oikealla laitteistolla. Lisäksi testattiin hydrauliservojärjestelmän kiihtyvyyksiä neljällä eri kiihtyvyydellä. Hydraulic servosystems are very common in wood industries. Tuning of hydraulic servo systems is completed usually with trial and run method. Ziegler-Nichols method is a heurestic method to tune PID-controller on a servo system and it is method which can be used in real hydraulic servo systems.
Acceleration of hydraulic cylinder is not limited only by force but also by stiffness of hydraulic system. Stiffness of the hydraulic system can be determined by system’s natural angular speed or natural frequency. Natural angular speed also determines shortest acceleration time to the target speed. In literal acceleration times are way too conservative for modern digital servo controller.
Ziegler-Nichols method were tested in practice with real equipment. Acceleration of the hydraulic servosystem were tested with four different acceleration values.
Hydraulisen sylinterin ja toimilaitteen yhdistelmän kiihtyvyyttä rajoittaa käytettävissä oleva voima, mutta myös järjestelmän jäykkyys. Järjestelmän jäykkyyttä kuvaa hydraulisen järjestelmän ominaiskulmanopeus tai sen ominaistaajuus. Ominaiskulmanopeus määrittää myös, kuinka nopeasti toimilaite voidaan kiihdyttää tavoitenopeuteen. Kirjallisuudessa esitetyt kiihtyvyydet minimikiihdytysajat hydrauliselle järjestelmälle ovat hyvin konservatiivisia. Nykyaikainen digitaalinen servosäädin suoriutuu kiihdytyksestä nopeammin.
Tässä työssä testattiin Ziegler-Nicholsin värähtelyrajamenetelmää hydrauliservojen viritykseen oikealla laitteistolla. Lisäksi testattiin hydrauliservojärjestelmän kiihtyvyyksiä neljällä eri kiihtyvyydellä.
Acceleration of hydraulic cylinder is not limited only by force but also by stiffness of hydraulic system. Stiffness of the hydraulic system can be determined by system’s natural angular speed or natural frequency. Natural angular speed also determines shortest acceleration time to the target speed. In literal acceleration times are way too conservative for modern digital servo controller.
Ziegler-Nichols method were tested in practice with real equipment. Acceleration of the hydraulic servosystem were tested with four different acceleration values.