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Characterization and Identification of On-board Servo Motors Using IMUs

Joanna Greulich

出版	Universität, 2016
URL	http://books.google.com.hk/books?id=6XLPtAEACAAJ&hl=&source=gbs_api

註釋

Zusammenfassung: Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Identifikation und Charakterisierung von on-board Servomotoren unter der Verwendung von IMUs. Das Projekt HIGHWIND am \textsl{Lehrstuhl für Systemtheorie, Regelungstechnik und Optimierung} von Prof. Dr. Moritz Diehl an der Universität Freiburg hat einen Aufbau zur experimentellen Durchführung des Start- und Landeverhaltens eines Höhenwindenergiesystems entwickelt. Ein Flugzeug mit einem Flügel wird an mit einer Stange am Arm eines Karussels aufgehängt. Die Steuerung erfolgt über die vier Steuerflächen, namentlich Höhen-, Seiten- und Querruder, sowie Wölbklappe.Der Kern der Flugsteurung ist der Flight Controller, eine speziell zu diesem Zweck entwickelte Platine, welche die flugsteuerungsrelevanten Sensordaten ausliest und die Aktuatoren setzt. Damit komplexe Regelungsalgorithmen auf das System ausgeführt werden können, ist ein zuverlässiges Modell für das Verhalten der Aktuatoren, in unserem Fall Modellbau-Servomotoren, essentiell.Zu diesem Zweck wurden die Servomotoren in dieser Arbeit durch Frequenzbereichsanalyse identifiziert und charakterisiert. Servomotoren erhalten ihr Stellsignal in Form der Länge des High-Impulses eines PWM-Signals. Dies ist der Eingang des Systems. Der Ausgang hat die Form des Winkels, um welchen sich die jeweilige Tragfläche zu ihrer Neutralstellung gedreht hat. Die Orientierung im Raum wird mit Hilfe eines Komplementärfilters berechnet, der den Gravitationsvektor für langfristige Stabilität und das Gyroskop für kurzzeitige Genauigkeit verwendet.Für das Höhenruder wurde das Modell eines PT1-Gliedes als hinreichend genau befunden und entsprechend charakterisiert. Das Querruder, das Seitenruder und die Wölbklappe wiesen eine starke Verzögerung in der Phasenlage auf, was die Charakterisierung des PT1-Gliedes negativ beeinflusst. Es wird daher vorgeschlagen, nur die Amplitudenverstärkung mittels PT1 zu modellieren und für die Phase ein Totzeitglied anzunehmen, welches in weiteren Experimenten genauer charakterisiert werden muss