Tulosignaalin muokkaus : algoritmit trukin maston huojunnan hallintaan
Huuskonen, Tuomas (2020)
Diplomityö
Huuskonen, Tuomas
2020
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020083164684
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020083164684
Tiivistelmä
Tämän työn tavoitteena on tutkia ja simuloida erilaisten tulosignaalin muokkausmenetelmien soveltuvuutta ja tehokkuutta automaattisen työntömastotrukin työntöliikkeeseen hallitsemaan värähtelyjä. Tarvetta edellä mainitulle teknologialle on, sillä korkeissa nostoissa joudutaan tällä hetkellä jopa odottamaan, että huojuminen vähenee, ennen kuin taakka voidaan laittaa hyllyyn tai ottaa sieltä pois.
Työssä tutkitaan kuutta eri matemaattista algoritmia Matlabin ja Simulinkin avulla simuloiden. Värähtelyn vaimennustehokkuus, algoritmin nopeus ja mallinnusvirheiden sietokyky ovat keskeisiä kriteerejä ja lopulta päädyttiin Zero Vibration –algoritmiin, joka jakaa liikekäskyn kahteen impulssiin. Sopivasti ajoitettuna impulssit vaimentavat ohjausliikkeestä johtuvat jäännösvärähtelyt täysin. Tämän tekniikan soveltuvuutta myös manuaalikäyttöön pohditaan. Lopuksi simuloidaan kaksi identtistä kuormankäsittelysykliä useilla eri nostokorkeuksilla ja massoilla. Simulaatiot ajetaan signaalinmuokkausalgoritmi päällä ja pois päältä, jotta saadaan vertailukelpoisia tuloksia tarkempaa analyysiä varten.
Alle yhdeksän metrin nostokorkeuksissa lähes kaikki odottaminen saatiin simulaatioissa eliminoitua ja korkeampien nostojen värähtelyä vaimennettua jopa 69 %. Kuormankäsittelysykliä, joka on kuormankäsittelyyn kuluva ajamisesta pois oleva aika, saatiin lyhennettyä simuloidussa testitapauksessa lähes 30 %, kun työntöliikkeen signaali muokattiin korkeassa ja suuri massaisessa nostossa. The aim of this thesis is to research and simulate different kinds of input shaping algorithms and their applicability and effectiveness for automatic reach truck mast sway control. This technology is definitely needed, since while doing high lifts a waiting period becomes necessary due to the inaccuracy of pallet placement if the mast is swaying.
This thesis evaluates six different mathematical algorithms by simulating with Matlab and Simulink. Residual vibration level, level of delay and robustness of the algorithms are evaluated against each other and Zero Vibration –shaper was chosen with the fore mentioned criteria. ZV-shaper divides the given impulse into two impulses latter of which is delayed. If this is done according to the correct natural frequency and damping ratios, the residual vibration is reduced ideally to zero. The applicability of this technique is also assessed for the manual reach truck. In the end, two identical load handling cycles are simulated at different heights and masses. One with shaping and one without shaping. The results of these simulations are analyzed and compared.
At lift heights below nine meters almost all waiting time was eliminated in the simulations. Even at the higher lifts, the waiting time was reduced by over 69 %. Load handling cycle, which is the time the load is handled between stopping and accelerating again, was shortened by almost 30 % in the high lift height and high mass - simulation case by using input shaping.
Työssä tutkitaan kuutta eri matemaattista algoritmia Matlabin ja Simulinkin avulla simuloiden. Värähtelyn vaimennustehokkuus, algoritmin nopeus ja mallinnusvirheiden sietokyky ovat keskeisiä kriteerejä ja lopulta päädyttiin Zero Vibration –algoritmiin, joka jakaa liikekäskyn kahteen impulssiin. Sopivasti ajoitettuna impulssit vaimentavat ohjausliikkeestä johtuvat jäännösvärähtelyt täysin. Tämän tekniikan soveltuvuutta myös manuaalikäyttöön pohditaan. Lopuksi simuloidaan kaksi identtistä kuormankäsittelysykliä useilla eri nostokorkeuksilla ja massoilla. Simulaatiot ajetaan signaalinmuokkausalgoritmi päällä ja pois päältä, jotta saadaan vertailukelpoisia tuloksia tarkempaa analyysiä varten.
Alle yhdeksän metrin nostokorkeuksissa lähes kaikki odottaminen saatiin simulaatioissa eliminoitua ja korkeampien nostojen värähtelyä vaimennettua jopa 69 %. Kuormankäsittelysykliä, joka on kuormankäsittelyyn kuluva ajamisesta pois oleva aika, saatiin lyhennettyä simuloidussa testitapauksessa lähes 30 %, kun työntöliikkeen signaali muokattiin korkeassa ja suuri massaisessa nostossa.
This thesis evaluates six different mathematical algorithms by simulating with Matlab and Simulink. Residual vibration level, level of delay and robustness of the algorithms are evaluated against each other and Zero Vibration –shaper was chosen with the fore mentioned criteria. ZV-shaper divides the given impulse into two impulses latter of which is delayed. If this is done according to the correct natural frequency and damping ratios, the residual vibration is reduced ideally to zero. The applicability of this technique is also assessed for the manual reach truck. In the end, two identical load handling cycles are simulated at different heights and masses. One with shaping and one without shaping. The results of these simulations are analyzed and compared.
At lift heights below nine meters almost all waiting time was eliminated in the simulations. Even at the higher lifts, the waiting time was reduced by over 69 %. Load handling cycle, which is the time the load is handled between stopping and accelerating again, was shortened by almost 30 % in the high lift height and high mass - simulation case by using input shaping.