Mintavételes nemlineáris rendszerek stabilitásvizsgálata
A pozíciószabályozás a mechatronika egyik alapvető feladata, ugyanis a műszaki gyakorlatban (robotika, automatizálás, telemanipuláció) gyakran egy előírt pozíció elérése vagy egy meghatározott pálya követése a cél. A szabályozók napjainkban szinte kizárólag számítógép segítségével kerülnek megvalósításra, melyek jellegükből eredően mintavételes rendszerek. Tervezésük során kulcsfontosságú szerepet kap a stabilitás kérdése, amely témával a szakirodalom a szabályozástechnika kezdete óta foglalkozik. A stabilitási kritériumok felállításához használt modellek bizonyos fizikai jelenségekre csak becslést adnak, vagy teljesen elhanyagolják azokat. Például a száraz súrlódás hatását stabilizáló jellege miatt a stabilitásvizsgálat során legtöbbször elhanyagolják. Ezen dolgozat célja a mintavételezés és a súrlódás hatásainak vizsgálata.
A mechatronika egyik széles körben elterjedt beavatkozó szerve az egyenáramú villamos motor, így célszerűnek bizonyult egy ilyen eszköz segítségével vizsgálni az effajta mintavételes, nemlineáris rendszereket. A stabilitásvizsgálat analitikus módszerekkel történő elvégzéséhez egy matematikai modell állítható fel a kísérleti eszközre. A modell paraméterei különböző paraméteridentifikációs módszerekkel optimalizálhatók, ezen felül külön vizsgálatra került a rendszer súrlódási karakterisztikája is. Sikerült kellően pontosan illeszteni a modellt a motoron végzett mérési adatokhoz, így ebből kiindulva a stabilitásvizsgálatot a matematikai modellen is el lehetett végezni a stabilitási kritérium felállításával.
A számítási eredmények validálásához egy speciálisan erre a célra tervezett mérőrendszer készült el. A mérőrendszer képes hard real-time jelfeldolgozásra és szabályozásra, mindemellett a különböző szabályozási paraméterek (arányos tag, mintavételi idő stb.) dinamikusan változtathatók működés közben Simulink Desktop Real-Time környezetből. A cél egy olyan stabilitási térkép felállítása volt, ahol a mintavételezési idő és az arányos tag függvényében kereshető a stabil paramétertartomány. A hatékonyság növelésének érdekében a feltérképezés teljesen automatizálva történt, így több száz kísérlet futott le. A stabilitási határ keresése során az intervallumfelezési algoritmus többdimenziós kiterjesztése segítségével kevesebb mérés elvégzésével lehetett kellően pontos eredményt elérni.
