Väitös sähkötekniikan alalta, DI Seppo Saarakkala
Diplomi-insinööri Seppo Saarakkala väittelee Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa perjantaina 3.10. klo 12. Väitöskirjan otsikko on Identification and Speed Control Design of Resonating Mechanical Systems in Electric Drives (suomeksi: Sähkökäytön joustavan mekaniikan identifiointi ja nopeussäädön suunnittelu).
Sähkökäytön värähtelevän mekaniikan ongelmat ja säädinsuunnittelu niiden ratkaisemiseksi
Tehoelektroniikan nopea kehitys on mahdollistanut yleiskäyttöisten taajuusmuuttajien valinnan vaativaan liikkeenohjaukseen soveltuvien vaihtosähkömoottoreiden syöttölaitteeksi. Liikkeenohjaussovelluksissa on yleensä useita liikkuvia massoja, jotka kytketään toisiinsa käyttäen mekaanisia välityksiä.Tämä aiheuttaa järjestelmään resonanssi-ilmiöitä ja etenkin jos nopeustakaisinkytkentä on viiveellinen, voi huonosti suunniteltu nopeussäätöjärjestelmä ajautua epästabiiliin tilaan.
Kirjallisuudessa on esitetty lukuisia nopeussäätörakenteita ja säätäjien viritystapoja
resonanssi-ilmiön aiheuttamien ongelmien välttämiseksi. Yksinkertaisimmillaan voidaan klassisen PI-säätäjän vahvistuksia pienentää, mutta tämä tarkoittaa säätöjärjestelmän suorituskyvyn heikkenemistä. Heikkoa suorituskykyä paikkaamaan on kirjallisuudessa ehdotettu lukuisia monimutkaisia ja epälineaarisia säädinrakenteita. Epälineaaristen säätäjien valinta kuitenkin perustellaan lähes poikkeuksetta virheellisesti, vertaamalla niitä ainoastaan huonosti suunniteltujen klassisten säätäjien kanssa. Tässä työssä havaittiin, että kuorman mekaanisen mallin avulla suunniteltu klassinen säädin (PI-säädin tai tilasäädin) saadaan viritettyä suorituskykyiseksi ja se soveltuu hyvin sähkökäytön nopeussäätimeksi. Tämä edellyttää, että kuorman mekaaninen malli parametreineen tunnetaan kohtalaisella tarkkuudella. Jotta kuorman mekaaninen malli parametriarvoineen
saataisiin määriteltyä, tässä työssä ehdotetaan analyyttistä menetelmää sen identifioimiseen.
Tässä työssä esitettyjä tuloksia voidaan soveltaa sähkökäytön nopeussäätimen
automaattiseen viritykseen useissa eri sovelluksissa, koska työssä esitetyt menetelmät ovat suunniteltu käyttäen yleisimpiä kuorman mekaanisia malleja.
Vastaväittäjänä toimii tekniikan tohtori Luca Peretti, (ABB AB, tutkimuskeskus, Ruotsi) ja valvojana professori Marko Hinkkanen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan ja automaation laitos.
Lisätietoja:
Väitöstiedote (pdf)
Väitöskirjan verkko-osoite (otalib.aalto.fi)