Hydraulisen kuristinmallin ja liikealustan ohjauksen kehittäminen reaaliaikasimulointiin

Abstract

Diplomityön ensimmäisessä vaiheessa tutkittiin hydraulisen kuristimen ominaisuuksia ja esiteltiin numeerisesti tehokas kuristinmalli käyttäenpolynomifunktiota virtauksen laminaarisen ja transitioalueen kuvaukseen. Puoliempiirisen mallin paremmuus tulee esille siinä, että kuristimen geometriatietoja ei tarvita laskettaessa virtausta paine-eron perusteella. Reaaliaikasimuloinnissa esiintyy kompromisseja tarkkuuden ja laskentanopeuden välillä. Tätä asiaa tutkittiin kahden virtausalueen kuristinmallilla. Transition paine-eron ja integrointiaika-askelen valinnan vaikutus tarkkuuteen ja laskentanopeuteen tutkittiin.

Toisessa vaiheessa tutkittiin mahdollisimman hyvän liiketuntuman tuottamista liikealustalla ohjaussignaalia kehittämällä. Liikealustan liikeradan rajallisuudesta johtuen ohjauksessa on perinteisesti käytetty washout-suodatusta, joka erottelee simuloitavan järjestelmän kiihtyvyyssignaalista vain nopeatkiihtyvyydet. Tässä työssä tutkittiin hitaiden kiihtyvyyksien ottamista mukaan liikealustan ohjaukseen liikealustan liikeradan puitteissa. Tämä toteutettiin kuvaamalla hitaat kiihtyvyydet kallistamalla liikealustaa, jolloin käyttäjään kohdistuva voima saatiin kuvattua gravitaatiota hyväksi käyttäen.

In the first stage of thesis characteristics of hydraulic orifice is studied. In this study a numerically efficient model for the orifice flow is proposed by using a cubic spline function for describing the flow in the laminar and transition areas. The superiority of this model comes from the fact that no geometrical data is needed in calculation of flow from the pressure drop. In real-time simulation of fluid power circuits there exists a trade-off between accuracy and calculation speed. This investigation is made for the two-regimeflow orifice model. The effect of selection of transition pressure drop and integration time step on the accuracy and speed of solution is investigated.

In the second stage of thesis generating the authentic feeling of motion by using motion platform is studied. For this aim the control signal is evolved. Due to restraints of trajec-tory of motion platform the washout filteringis commonly used in platform control. Washout filter separates only the fast accelerations from acceleration signal of real-life system. In this study the entry of slow accelerations in motion platform control within the limits of trajectory is studied. Slow accelerations are described by tilting the platform. Hence the force effecting to user can be described by using the gravitational force.