Číslicové řízení laboratorního modelu CE 151 Kulička na ploše

Bc. Ľuboš Spaček

Master's thesis

Digital Control of CE 151 Ball & Plate Model

Abstract:

The digital control is an important aspect of today's technologies and industrial environment. This thesis presents the digital control of an unstable Ball & Plate system starting from the mathematical model to real-model control. There are many different controller design approaches and the one used here is based on the minimization of linear quadratic LQ criterion for 2DOF controller structure using spectral factorization, which results in almost optimal and relatively robust controller able to provide good reference tracking and disturbance rejection. To make the reference signal selection interesting and automatic, a simple 2D maze was constructed on top of the plate. The computer automatically and algorithmically solves the maze, thus obtaining the desired trajectory of the ball. A graphical user interface was also designed to encapsulate the model control. Results shown in this thesis are promising and prove that the LQ controller is a very suitable for this model.

Abstract:

Číslicové riadenie je dôležitým prvkom dnešných technológií a priemyselného prostredia. Táto práca prezentuje číslicové riadenie nestabilného systému guľôčky na plošine, počínajúc matematickým modelom a končiac riadením reálneho modelu. Existuje mnoho prístupov návrhu regulátorov, pričom postup použitý v tejto práci je založený na minimalizácii lineárneho kvadratického LQ kritéria pre 2DOF štruktúru regulátora s využitím spektrálnej faktorizácie, ktorého výsledkom je takmer optimálne nastavený a relatívne robustný regulátor schopný poskytnúť dobré sledovanie žiadanej hodnoty a potlačenie poruchy. Aby bola voľba žiadanej hodnoty zaujímavejšia a automatická, tak bolo na plošine zostrojené jednoduché 2D bludisko. Počítač automaticky a algoritmicky vyrieši toto bludisko, čím sa získa žiadaná dráha guľôčky. Pre zjednotenie celého riadiaceho procesu bolo tiež navrhnuté grafické užívateľské prostredie. Výsledky prezentované v tejto práci sú sľubné a dokazujú, že LQ regulátor je veľmi vhodný pre tento typ aplikácie.

Keywords

guľôčka na ploche, číslicové riadenie, CE 151, LQ metóda, spektrálna faktorizácia, riadenie v reálom čase, riešenie bludiska, watershed transformácia

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 5. 2016

Accessible from:: 17. 5. 2016

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Vladimír Bobál, CSc.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Applied Informatics

Master programme / field:
Engineering Informatics / Automatic Control and Informatics