Search

Moniakselisen servokäytön järjestelmätopologialla tarkoitetaan tiettyä tapaa toteuttaa järjestelmän ohjauksen ja säädön jyvitys servovahvistimen ja servo-ohjaimen välillä sekä jyvittämisestä seuraavien vaatimusten vaikutusta koko järjestelmän suunnitteluun ja arkkitehtuuriin. Diplomityön tavoite on selvittää erilaisten vaihtoehtoisten topologioiden vahvuuksia ja heikkouksia moniakselisen servokäytön ja servojärjestelmän kannalta, määrittäen optimaaliset vaihtoehtoiset ratkaisut ulkoisten ja teknisten vaatimusten perusteella. Tutkimuksessa esitetään järjestelmän arkkitehtuuri ja yleiskuvaus, käsitellään moniakseliseen servokäyttöön liittyvää termistöä, sekä järjestelmään liittyvien komponenttien teknisiä ominaisuuksia ja tehtäviä osana järjestelmää. Työ käsittelee järjestelmän suunnittelun periaatteet prosessina sekä tarkastelee liikkeensuunnittelun fysiikkaa ja järjestelmän tyypillisimpiä säätömenetelmiä. Tutkimuksessa käsitellään myös järjestelmän suorituskykyyn ja dynamiikkaan liittyviä tekijöitä, servonopeussäätäjän suorituskykyä on simuloitu Matlabilla. Liikkeenohjauksen markkinoita on tutkittu tehden analyysia tehtaiden ilmoittamiin globaaleihin myyntivolyymeihin, hintoihin ja tuotteiden teknisiin ominaisuuksiin perustuen. Globaalista markkinadatasta on laskettu keskimääräiset järjestelmäkokoonpanot ja kustannustehokkaimmat ratkaisut. Globaalin jakauman lisäksi data on jaettu pienempiin maantieteellisiin markkina-alueisiin, joista jokaista on analysoitu erikseen teho- ja jännitejakautuman osalta. Teknisen tutkimuksen ja markkina-analyysin tulokset yhdistäen, erilaisia järjestelmätopologioita on vertailtu keskitetyistä hajautettuihin ratkaisuihin. Järjestelmätopologioiden määritys on tehty yhdistäen tekniset ja ulkoiset vaatimukset valitun topologian asettaman reunaehdon mukaan. Tutkimuksen tuloksena on määritetty järjestelmätopologioista riippumattomat yhtenevät ominaisuudet ja suunnitteluperiaatteet. Lisäksi on annettu suositukset järjestelmätopologian ja -ark

This master's thesis Design of Commissioning Tools for Multi-Axis Servo Drive Systems is an applied research with the aim of developing a commissioning process and making recommendations on how to realize a commissioning tool for multi-axis servo drive system. The theoretical part of the thesis covers the psychology of usability. The aim is to find out the psychological factors that influence the user experience and to put together design principles that make it possible to develop an easy-to-use commissioning tool. From the technical viewpoint servo drive systems are considered part of industrial automation, and their basic principles of implementation are introduced in this study. The operating situation is approached through considering the different roles of the tools. Also hardware and platform-specific questions are covered. In the empirical part of the study the commissioning process is observed from the perspectives introduced in the theoretical part. On the basis of observations and discussions with specialists, a plan and recommendations for the realization of commissioning tools are presented., Moniakselisten servojärjestelmien käyttöönottotyökalujen suunnittelu -diplomityö on soveltava tutkimus, jonka tarkoituksena on kehittää käyttöönottoprosessia ja antaa suosituksia käyttöönottotyökalun toteuttamiseksi moniakseliselle servojärjestelmälle. Teoriaosuudessa perehdytään moniakselisten servojärjestelmien käyttöönottotyökalujen suunnittelun lähtökohtiin. Käytettävyyttä lähestytään aluksi psykologiselta kannalta. Tarkoituksena on oppia ymmärtämään ihmisen käyttökokemuksen taustalla vaikuttavat psykologiset tekijät ja löytää tärkeimmät suunnitteluperiaatteet helppokäyttöisen käyttöönottotyökalun kehittämiselle. Seuraavaksi paneudutaan käyttöönottotyökalun suunnitteluun vaikuttaviin tärkeimpiin teknisiin näkökulmiin. Tarkastellaan servojärjestelmää osana teollisuusautomaatiota ja tutustutaan järjestelmän eri toteutustapoihin. Käyttötilanteeseen liittyviin seikkoihin syvennytään tarkastelemalla työkalun eri rooleja, lisäksi pohditaan käyttöliittymän toteutustekniikan, erityisesti alustan vaikutusta käyttöönottotyökalun suunnitteluun ja työkalun käytettävyyteen. Tutkimukseen kuuluu myös empiirinen osa, jossa käyttöönottoprosessia havainnoidaan teoriaosuudessa esitetyistä näkökulmista. Tehtyjen havaintojen ja näistä käytyjen keskusteluiden perusteella tehdään suunnitelma käyttöönottotyökalusta ja annetaan suosituksia sen toteuttamiseksi.

Tässä diplomityössä on analysoitu kolmea yksiasteista ratkaisua tehokertoimen korjaukseen. Yksiasteisessa ratkaisussa tehokertoimen korjaus ja teholähteen lähtöjännitteen regulointi pyritään aikaansaamaan yhdellä aktiivisella kytkimellä. Analysoidut topologiat ovat: BIFRED, BIBRED ja modifioitu Dither. Työssä johdetaan kyseisille topologioille pysyvän tilan yhtälöt ja toimintarajat. Yhtälöiden avulla pystytään määrittämään mm. topologian ensiöpuolella sijaitsevan energiavarastona toimivan ison kondensaattorin jännite kaikissa kuormitustilanteissa. Lisäksi tarkastellaan ratkaisuille sopivaa mielekästä tehoaluetta toimintarajojen puitteissa. Työssä esitellään myös suunnitteluohjeita korkeataajuisten ja epäjatkuvalla toiminta-alueella toimivien kuristimien ja muuntajien suunnitteluun. Työtä varten rakennettiin 200W BIFRED, jonka avulla laskettuja tuloksia, pysyvän tilan analyysin onnistumista ja ratkaisun soveltuvuutta tehokertoimen korjaukseen arvioidaan.