Elektro-pneumatikus tengelykapcsoló rendszerek megfigyelő alapú előrecsatolt/visszacsatolt irányítása Tézisek
Szimandl Barna
Témavezető: Németh Huba
Kandó Kálmán Doktori Iskola Közlekedés- és járműtudományok
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Gépjárművek és Járműgyártás Tanszék
2015
1.
A kitűzött kutatási feladat összefoglalása
Napjainkban egyre fokozódik az igény a haszongépjármű tengelykapcsoló rendszerek dinamikájának növelésére. Emellett a rendszer költségének csökkentése is nagyon fontos szerepet játszik. Ennélfogva a tengelykapcsoló irányító rendszerek fontos részét képzik a haszongépjárművek fejlesztendő területének. A tengelykapcsolók irányító rendszerével szemben támasztott követelményeket elsősorban a tengelykapcsoló által átvitt nyomaték szabályozhatósága határozza meg. A tányérrugó által megvalósított nyomaték a tengelykapcsoló beavatkozójának dugattyú pozíciójának függvénye, ezért a pozíció szabályozással nyomaték szabályozás valósítható meg. Az elmúlt évtizedben, számos publikáció foglalkozott elektro-pneumatikus tengelykapcsoló beavatkozók dugattyú pozíciójának irányításával. A publikációkban szereplő beavatkozókban arányos illetve kapcsoló mágnesszelepeket alkalmaztak, mely azt eredményezi, hogy az irányító jel folytonos illetve a második esetben kvantált jelleggel kell rendelkezzen. Az egyik alkalmazott irányító metódus a PID típusú szabályozások, mely egy esetben egy párhuzamos előrecsatolt kompenzátor, egy másik esetben neurális hálózat és egy harmadik esetben fuzzy PSD metódus segítségével önhangolást valósít meg [1, 2, 3]. Ezek a szabályzó algoritmusok arányos szeleppel ellátott tengelykapcsoló beavatkozókhoz kerültek kifejlesztésre. További publikált metódusuk a kapcsoló irányítások, melyekben egy kontroll Lyapunov függvény került meghatározásra a működési tartományon belüli exponenciális stabilitás biztosítása érdekében. Ezek az algoritmusok kvantált irányító bemenetet adnak, ahol a qvantáltságot az alkalmazott kapcsoló mágnesszelepek indokolják [4, 5, 6, 7]. Végül explicit modell prediktív szabályozókat dolgoztak ki, ahol a költségfüggvény minimalizálását egy véges horizonton off-line hajtották végre [8, 9, 10]. Az elmúlt években a tengelykapcsolókban alkalmazott kapcsoló mágnesszelepek áramlási keresztmetszetét megnövelték, hogy a kívánt teljesítmény elérhető legyen. Nyilvánvalóan ezt a megnövekedett igényt a különböző tengelykapcsoló funkciók kívánták meg, hogy javítani lehessen a biztonságot, a tüzelőanyag fogyasztást és a szervízperiódust. Az áramlási keresztmetszet megnövelése biztosítja a gyors dinamikát, de problémát okoz a tengelykapcsolók irányításában, mivel az áramlási keresztmetszet megnövelése megváltoztatja a szelepek nyitási és zárási dinamikáját, következésképpen lerontja a sűrített levegő irányíthatóságát és ezen keresztül a tengelykapcsoló által csatolt nyomaték jó adagolhatóságát. Ezáltal egy egyértelmű fejlesztési lehetőség adódik az elektro-pneumatikus beavatkozóval ellátott tengelykapcsolók irányítása területén. Ez volt a szerző kezdeti motivációja a kutatások elvégzésére. A felsorolt okok alapján a disszertációban leírt kutatómunka fő célja egy
2
megfelelő irányító algoritmus kidolgozása és hangolása elektro-pneumatikus beavatkozóval ellátott tengelykapcsoló rendszerekhez, mely kielégíti az előírt követelményeket. E célok elérése érdekében szükséges a vizsgált elektro-pneumatikus beavatkozóval ellátott tengelykapcsoló rendszer [11, 12] dinamikus modelljének felállítása. Ez a disszertáció első részének tárgya. A dinamikus modell a mérlegelési térfogatokra felírt termodinamikai-, mechanikai- és elektro-mágneses dinamikus megmaradási egyenletekből áll, amelyek további algebrai egyenletekkel egészüknek ki. A vizsgált elektro-pneumatikus beavatkozóval ellátott tengelykapcsoló rendszert az 1. ábrán láthatjuk (2. fejezet).
1. ábra. Electro-pneumatikus tengelykapcsoló (EPC) rendszer sematikus ábrája A megmaradási- és kiegészítő egyenletekből felépített dinamikus mérnöki modellek gyakran túl részletesek és bonyolultak szabályozástervezési célokra, így ilyen esetekben a modellépítést követő modellegyszerűsítésre is szükség van. Az elektro-pneumatikus beavatkozóval ellátott tengelykapcsoló rendszerekhez kifejlesztett dinamikus modell bonyolult alakja és magas rendje miatt szükség volt modellegyszerűsítésre, annak érdekében, hogy a szabályozás megtervezéséhez egy alacsony rendű modell álljon rendelkezésre. Ehhez egy modellegyszerűsítési módszert használtam, amely koncentrált paraméterű dinamikus modellekre alkalmazható (3. fejezet). 3
Az irányítástervezés céljára egyszerűsített modell állapotvektora: T
xM2 = [ pch vpst xpst ] ,
(1)
ahol pch a kamra nyomás, vpst a dugattyú sebesség és xpst a dugattyú pozíció. Az irányító bemenet vektora a szelepek teljes légtömegáramát tartalmazza: (2)
u M2 = σ v . A zavarásvektor a következőképpen írható: T
dM2 = [ pamb Tamb ] ,
(3)
ahol pamb és Tamb a környezeti nyomás és levegő hőmérséklet, ebben a sorrendben. A kimeneti vektor: T (4) yM2 = [ pch xpst ] . Az irányítástervezés céljára egyszerűsített modell állapottér alakban következőképpen írható: dxM2 dt
=
fM2 (xM2 , dM2 ) + gM2 (xM2 , dM2 )u.
(5)
A koordinátafüggvények: pch vpst Apst , d +x Vch pst Apst (pch − pamb )Apst − vpst kpst − Fl (xpst ) , = mpst
f1,M2 = −
(6)
f2,M2
(7) (8)
f3,M2 = vpst , R Tamb g1,M2 = d , Vch + xpst Apst
(9) (10) (11)
g2,M2 = 0, g3,M2 = 0. A mért kimenetek a következő lineáris egyenlettel írhatók föl:
(12)
y M2 = C M2 x M2 , ahol C M2 =
1 0 0 0
0 1
.
(13)
A teljesítmény kimenet a mért kimenetekből állítható elő az alábbi egyenlettel: zM2 = [ 0 1 ]yM2 . 4
(14)
1. táblázat. Paraméterek listája Paraméter Fajlagos gázállandó Dugattyú felülete Kamra holt térfogata Koncentrált tömeg Csillapítási tényező
Szimb. R Apst d Vch mpst kpst
Érték 287.14 0.0227 5.5982 · 10−4 9.3922 2251.3825
Mért.egys. J/kgK m2 m3 kg N s/m
1
Konfidencia K PK PK PK UK
Az egyenletekben szereplő paraméterek jelentése az 1. táblázatban találhatók. A dinamikus modellanalízist a szabályozás-tervezés céljára alkalmas modell esetén elvégeztem és a modell irányítás tervezés szempontjából fontos tulajdonságait meghatároztam (4. fejezet). Az irányítási célok és a bemeneti kényszerek alapján megterveztem egy megfigyelő alapú előrecsatolt/visszacsatolt irányító algoritmust. Az előrecsatolt és visszacsatolt irányítások esetén különböző megoldásokat vettem figyelembe, úgy mint statikus és dinamikus légtömeg áram dekompozíció, lineáris kvadratikus (LQ), robusztus H∞ és csúszó mód irányítás (SMC). A kidolgozott zárt hurkú szabályzó rendszerek tulajdonságait kiterjedt szimulációs- tesztpadi- és járműves tesztekkel vizsgáltam meg és az elért eredmények alapján hasonlítottam össze (5. fejezet).
2.
A felhasznált eszközök és módszerek
Az elektro-pneumatikus beavatkozóval ellátott tengelykapcsoló rendszerek modelljének felállítása egy irodalomból ismert, 7 lépésből álló szisztematikus Ehhez a modellezés modellezési módszer felhasználásával történt [13]. célját kell pontosan meghatározni, amely jelentősen befolyásolja a modell végleges alakját, felépítését. Koncentrált paraméterű dinamikus modellek felépítéséhez megmaradási elvekből származó differenciálegyenletekre van szükség, amelyek algebrai egyenletekkel kiegészítve különböző eljárásokkal megoldhatók. A modellezés kezdetén már bizonyos egyszerűsítő feltételezésekkel élhetünk, amelyek segítségével a modellezés célja szempontjából nem lényeges modell elemek elhagyhatók. Mivel a modellezett rendszer önmagában is diszkrét-folytonos viselkedést mutat, a kifejlesztett modell is hasonló tulajdonságokkal bír. A szabályozástervezés céljára készített modellnek a valós rendszer minden jelentős dinamikai tulajdonságával rendelkeznie kell (ilyenek például a stabilitási tulajdonságok, vagy a rendszer fő időállandói), azonban ne tartalmazzon olyan 1 K:
ismert, PK: részlegesen ismert, UK: ismeretlen
5
viselkedést, amely az állapotváltozókban elhanyagolható hatású, vagy nem kapcsolódik a szabályozási célokhoz. A modell állapottér alakban való felírásához az algebrai egyenletek differenciálegyenletekbe való behelyettesíthetőségét kell megvizsgálni. Ha azok mindegyike behelyettesíthető, akkor a modellezés végeredménye közönséges differenciálegyenletek formájában kapható meg, amelyek nemlineáris állapottér modellé alakíthatók. A modellvalidációhoz szükséges információk laboratóriumi mérések felhasználásával megkaphatók. Erre a célra egy ZF SACHS típusú központi kinyomós elektro-pneumatikus tengelykapcsoló beavatkozót tartalmazó mérőpadot alkalmaztam, melyt a Knorr-Bremse R&D Center Budapest biztosított számomra. A rendszer dinamikus vezérlését és az eredmények rögzítését mérőszámítógép segítségével végeztem. A rögzített jeleket a mágnes szelepek elektromos árama és kapocsfeszültsége, a kamra nyomása, a dugattyú pozíciója, a tápfeszültség és a sűrített levegő nyomása alkotta. A nemlineáris dinamikus modell validációját a nyílt hurkú rendszeren mért eredmények alapján végeztem. Az irodalomban többféle módszer található dinamikus modellek egyszerűsítése céljára, amelyek segítségével megfelelő méretű és komplexitású modell levezethető. E módszerek alapvetően az egyszerűsítés során alkalmazott mérnöki ismeretek alapján csoportosíthatók. Az úgy nevezett modellegyszerűsítés a rendszer üzemeltetése során szerzett, fizikai jelentéssel bíró változóinak ismeretére, változási sebességére vonatkozó tapasztalataira alapozva egyszerűsíti, vagy elhagyja az állapotváltozók dinamikáját [14, 15]. A modell dinamikus tulajdonságai vizsgálatának a szabályozás tervezése során nagy jelentősége van. A dinamikus analízis során vizsgált alapvető rendszer-tulajdonságok: állapot-irányíthatóság, állapot-megfigyelhetőség és a nyílt hurkú modellstabilitás. A zérus dinamika stabilitásának bizonyítása szintén fontos kimeneti jel követő irányítások esetén. Továbbá az állapotok érzékenysége a bizonytalan paraméterek megváltozására szintén fontos szerepet játszik az irányító algoritmusok tervezésénél. Az állapot-irányíthatóságot és állapot-megfigyelhetőséget differenciál geometriai módszerek segítségével vizsgáltam meg [16]. Az aszimptotikus stabilitás meghatározását a Lyapunov módszer és az invariáns halmazok tételének felhasználásával végeztem [17, 18, 19]. A zérus dinamika stabilitását a relatív fokszám segítségével határoztam meg. Az érzékenységet a koordináta függvények modell paraméterek szerinti parciális deriváltjainak felhasználásával számítottam ki [20]. Az irányítási célok és a bemeneti kényszerek alapján megfigyelő alapú előrecsatolt/visszacsatolt irányítórendszer struktúrát határoztam meg (a struktúra a 2. képen látható).
6
d xref
Position control
σv
Flow rate control
x ˆ
uv
EPC
y
Observer
2. ábra. Megfigyelő alapú előrecsatolt/visszacsatolt irányítórendszer struktúrája A struktúra tartalmaz három blokkot. Az állapotmegfigyelő blokk állítja elő a nem mért állapotot. Az előrecsatolt blokk biztosítja a mágnes szelepek légtömegáram vezérlését. A harmadik blokk egy modell alapú visszacsatoló egység, amely a dugattyú pozíció-szabályzását valósítja meg. Az irányítás tervezés fő célja az említett három blokk meghatározása. A három blokkra különböző megoldásokat dolgoztam ki és hasonlítottam össze egymással. A teljes modellezés és irányítás tervezés MATLAB/Simulink környezetben került kidolgozásra. Mérési és irányító hardver egységként egy dSpace Autobox szolgált, amely DS1005 alaplappal és DS2211 multi I/O mérőkártyával volt ellátva.
3.
Új tudományos eredmények
1. Tézis Elkészítettem az elektro-pneumatikus tengelykapcsolók nemlineáris dinamikus hibrid modelljét (2. fejezet) ([P1]) Megmutattam, hogy az elektro-pneumatikus tengelykapcsolók dinamikus matematikai modellje vegyes termodinamikai, mechanikai és elektro-mágneses rendszerként írható fel, valamint, hogy a modell a következő speciális tulajdonságokkal rendelkezik: i. Az elektro-pneumatikus tengelykapcsolók modellje nemlineáris differenciál-algebrai egyenletekkel adott. A differenciálegyenleteket a gáz tömeg- és energia mérlegei, a mozgó alkatrészek impulzus mérlegei és a mágneses körre felírt tekercsfluxus megmaradási egyenletei alkotják. ii. Megmutattam, hogy a 16 állapotváltozóval rendelkező dinamikus modell
7
felírható hibrid nemlineáris állapottér alakban. (k)
dxM0 (k) (k) (k) (k) = f M0 x M0 , u M0 , d M0 dt ahol k : Rn → N egy tartományonként konstans kapcsoló függvény, amely az állapotteret a következő véges egész halmazra N = {1, 2, . . . 746496} képezi. A koordináta függvény továbbá függ az állapot-vektortól xM0 , az irányító bemeneti-vektortól uM0 és a zavaró bemeneti vektortól dM0 . iii. A modell kimenete lineáris az állapot és a zavarás vektorokra nézve: y M0 = C M0 x M0 + E M 0 d M0 ahol CM0 és EM0 konstans mátrixok. iv. Megmutattam hogy a kifejlesztett modellstruktúra egyaránt érvényes koncentrikus- és villás kialakítású elektro-pneumatikus tengelykapcsoló beavatkozókra, csak a modell paraméterek értékében térnek el egymástól. 2. Tézis Eljárást mutattam be az elektro-pneumatikus modelljének egyszerűsítésére (3. fejezet)([P2])
tengelykapcsoló
Megállapítottam, hogy az általam alkalmazott szisztematikus modellegyszerűsítési eljárás segítségével az elektro-pneumatikus tengelykapcsoló modellje szabályozás-tervezés céljára alacsonyabb rendűvé alakítható, s az így kapott modell (M2 ) az alábbiakkal jellemezhető: i. Az állapotvektor dimenziója 16-ról 3-ra, az irányító bemenetek száma 4-ről 1-re, a zavaró bemenetek száma 5-ről 2-re és a mért kimenetek száma 8-ról 2-re redukálódik. A modell paramétereinek száma 83-ról 8-ra csökken. ii. A modell minden visszamaradt változója megtartja fizikai jelentését. iii. Az összes diszkrét kapcsoló komponens eltűnik a modellegyenletekből. iv. Az egyszerűsített modell felírható standard input-affin állapottér alakban: dxM2 = fM2 (xM2 , dM2 ) + gM2 (xM2 , dM2 )u dt A koordináta függvények továbbra is függenek az állapot vektoroktól xM2 és a zavaró bemenet vektoroktól dM2 .
8
v. A visszamaradt zavaró bemenetek nem mért mennyiségek, így a kimeneti egyenlet a következő alakban írható föl: y M2 = C M2 x M2 ahol CM2 konstans mátrix. 3. Tézis A szabályozás-tervezés céljára egyszerűsített elektro-pneumatikus tengelykapcsoló modell dinamikus tulajdonságai (4. fejezet)([P3]) A szabályozás-tervezés céljára egyszerűsített elektro-pneumatikus tengelykapcsoló modellt megvizsgáltam és a vizsgálat során az alábbi modell tulajdonságokat mutattam ki: i. A szabályozás-tervezés céljára egyszerűsített modell együttesen irányítható és megfigyelhető a kiválasztott bemenettel és kimenettel, így a modell minimális reprezentációjú. ii. A zérus dinamika aszimptotikusan stabil, mert a modell maximális relatív fokszámmal rendelkezik r = n. iii. A szabályozás-tervezés céljára egyszerűsített modell egyenletesen, globálisan, aszimptotikusan stabil. A globális, aszimptotikus stabilitás függ a modell paraméterektől. A stabilitás kritériuma a következő: p∗ A2pst d > 0. Fl (x∗pst ) + d ch dxpst Vch + Apst x∗pst iv. A modell paraméterei és zavaró bemenetei a következő sorrendbe állíthatók az állapotváltozók érzékenysége szerint az adott d modell-komponens változására vonatkozóan: Apst , Vch , pmab , Tamb , mpst és kpst . 4. Tézis Meghatároztam a tengelykapcsoló irányítási feladatot és egy megfigyelő alapú kaszkád előrecsatolt/visszacsatolt irányító-algoritmust terveztem elektro-pneumatikus tengelykapcsoló rendszerekhez. (5. fejezet)([P4],[P5],[P6],[P7],[P8],[P9],[Pa],[Pb]) Az irányítási követelményeket és a beavatkozó jelre vonatkozó korlátozásokat meghatároztam a tengelykapcsoló rendszerekre. A rendszermodell alapján meghatároztam az irányítás struktúráját, amely egy megfigyelő alapú kaszkád légtömegáram vezérlés / dugattyú pozíció szabályozás, ahol a légtömegáram vezérlés a mágnes szelepek bemenet/kimenet linearizálást valósítja meg, a dugattyú pozíció szabályozás biztosítja a pozíció követést, a stabilizálást és a zavaró jel elnyomását. A nem mért állapot előállítására egy nagy-erősítésű megfigyelőt terveztem, hogy biztosítsa a megfelelő bemenetet a légtömegáram vezérlés valamint a dugattyú pozíció szabályozás számára. 9
i. Megterveztem és az előírt szabályozási céloknak megfelelően behangoltam egy nemlineáris csúszó mód típusú szabályozást az elektro-pneumatikus tengelykapcsoló rendszerek irányítási célokra tervezett dinamikus nemlineáris modelljére. A számítási igény csökkentése érdekében az ekvivalens irányítási részt zérusra redukáltam (ueq = 0). A szimulációs eredmények alapján arra a következtetésre jutottam, hogy ez a típusú szabályozás teljesíti az elektro-pneumatikus tengelykapcsoló rendszerek irányításával szemben támasztott követelményeket. ii. A kaszkád dinamikus légtömegáram vezérlés / csúszó mód pozíció szabályozás teljesíti az előírt követelményeket a részletes nemlineáris dinamikus hibrid tengelykapcsoló modellel felépített szimulációs környezetben is. iii. A tesztpadi vizsgálatokhoz a kaszkád dinamikus légtömegáram vezérlés / csúszó mód pozíció szabályozás algoritmust kiegészítettem a megtervezett nagy-erősítésű megfigyelővel és kimutattam, hogy a zárt szabályozási rendszer teljesíti a követelményeket valós rendszer esetén is. iv. A megtervezett nagy-erősítésű megfigyelő alapú kaszkád dinamikus légtömegáram vezérlés / csúszó mód pozíció szabályozás algoritmussal elvégeztem a járműves teszteket és megállapítottam, hogy a zárt rendszer teljesíti a követelményeket és jó vezetői kényelmet biztosít.
4.
Az értekezés témakörében készült publikációk
[P1] B. Szimandl, H. Németh, Dynamic hybrid model of an electro-pneumatic clutch system, Mechatronics 23 (1) (2013) 21 – 36. doi:10.1016/j.mechatronics.2012.10.006. (1. Tézis) [P2] B. Szimandl, H. Németh, Systematic model simplification procedure applied to an electro-pneumatic clutch model, Periodica Polytechnica Transportation Engineering 43 (1) (2014) 35–47. doi:10.3311/PPtr.7467. (2. Tézis) [P3] B. Szimandl, H. Németh, Analysis of an electro-pneumatic clutch model, VSDIA 2014 14th Mini Conf. On Vehicle System Dynamics, Identification and Anomalies (3. Tézis) [P4] B. Szimandl, H. Németh, Pneumatikus mágnesszelepek I/O linearizálása, A Jövő Járműve - Járműipari Innováció 5 (3,4) (2013) 14 – 22. (4. Tézis) [P5] B. Szimandl, H. Németh, Optimal position control of an electro-pneumatic clutch system, in: Proceedings of the 11th International Symposium on 10
Advanced Vehicle Control (AVEC’12), Seoul, Korea, 2012, pp. 1 – 6. (4. Tézis) [P6] B. Szimandl, H. Németh, Robust servo control design for an electro-pneumatic clutch system using the H∞ method, in: Mechatronic and Embedded Systems and Applications (MESA), 2014 IEEE/ASME 10th International Conference on, 2014, pp. 1–6. doi:10.1109/MESA.2014.6935526. (4. Tézis) [P7] B. Szimandl, H. Németh, Sliding Mode Position Control of an Electro-Pneumatic Clutch System, in: IFAC conf. System, Structure and Control, Vol. 5, Part 1, Grenoble, France, 2013, pp. 707–712. doi:10.3182/20130204-3-FR-2033.00019. (4. Tézis) [P8] B. Szimandl, H. Németh, Observer development for an electro-pneumatic clutch actuator, A Jövő Járműve - Járműipari Innováció 5 (1,2) (2014) 5 – 10. (4. Tézis) [P9] B. Szimandl, H. Németh, Observer based feedforward/feedback control of an electro-pneumatic clutch system submitted to Control Engineering Practice. (4. Tézis)
5.
Benyújtott szabadalmak
[Pa] B. Trencséni, L. Balogh, H. Németh, B. Szimandl, Method for controlling a clutch. (4. Tézis) [Pb] B. Trencséni, L. Balogh, H. Németh, B. Szimandl, System and method for controlling a clutch. (4. Tézis)
6.
Az értekezés témaköréhez részben kapcsolódó publikációk
[O1] B. Szimandl, H. Németh, Closed loop control of electro-pneumatic gearbox actuator, In: European Control Conference. Budapest, Hungary, 23.08.2009-26.08.2009. pp. 2554-2559. [O2] B. Szimandl, H. Németh, Observer based closed loop control of electro-pneumatic gearbox actuator, In: FISITA World Automotive Congress 2010. Budapest, Hungary, 30.05.2010-04.06.2010. pp. 3051-3061.
11
[O3] B. Szimandl, L. Balogh, H. Németh, Electro-Mechanical Brake System Modelling In: I. Zobory (szerk.) VSDIA 2008 11th Mini Conference On Vehicle System Dynamics, Identification and Anomalies. Budapest, Hungary, 10.11.2008-12.11.2008. pp. 435-442. [O4] B. Szimandl, H. Németh, Parameter sensitivity analysis of energy swing based wheel brake system, In: I. Zobory (szerk.) VSDIA 2010 12th Mini Conference On Vehicle System Dynamics, Identification and Anomalies. Budapest, Hungary, 08.11.2010-10.11.2010. pp. 493-500. [O5] Á. Bárdos, B. Szimandl, H. Németh, Feedforward LQ servo backpressure controller for engine exhaust throttles In: I. Zobory (szerk.) VSDIA 2014 15th Mini Conference On Vehicle System Dynamics, Identification and Anomalies. Budapest, Hungary, 10.11.2014-12.11.2014.
7.
Az eredmények hasznosítása
Az elektro-pneumatikus tengelykapcsoló rendszerek modellezésénél és irányításánál alkalmazott módszerek alkalmazhatók más elektro-pneumatikus rendszerek esetén is. Mindezeken túl a bemutatott módszerek lehetőséget adnak már meglévő elektro-pneumatikus rendszerek szabályozási tulajdonságai javítási lehetőségeinek vizsgálatára. A elektro-pneumatikus tengelykapcsoló dinamikus hibrid modellje hatékony eszközt nyújt a rendszer mechanikai kialakításának javításához is, amellyel a szabályozás dinamikus viselkedése tovább optimalizálható. A kifejlesztésre került megfigyelő alapú előrecsatolt visszacsatolt irányítási struktúra, a légtömeg áram vezérlés, a dugattyú pozíció szabályozás és a nagy-erősítésű megfigyelő más rendszerek esetén is alkalmazásra kerültek például elektro-pneumatikus sebesség váltó-beavatkozó irányítása esetén [21, 22].
Hivatkozások [1] G.-O. Kaasa, M. Takahashi, Adaptive Tracking Control of an ElectroPneumatic Clutch Actuator, Modeling, Identification and Control 24 (4) (2003) 217–229. doi:10.4173/mic.2003.4.3. [2] L. X. Jun, Z. C. Rui, L. H. Bin, Electronic Pneumatic Clutch Control of the Heavy Truck based on Neural Network PID, in: Vehicular Electronics and Safety, 2006. ICVES 2006. IEEE International Conference on, 2006, pp. 232–235. doi:10.1109/ICVES.2006.371589.
12
[3] H. Li, L. Chen, A Fuzzy Immune PSD Control Approach to Pneumatic Clutch of Heavy Trucks, in: Fuzzy Systems and Knowledge Discovery, 2007. FSKD 2007. Fourth International Conference on, Vol. 2, 2007, pp. 534–539. doi:10.1109/FSKD.2007.35. [4] H. Sande, T. Johansen, G.-O. Kaasa, S. Snare, C. Bratli, Switched backstepping control of an electropneumatic clutch actuator using on/off valves, in: American Control Conference, 2007. ACC ’07, 2007, pp. 76–81. doi:10.1109/ACC.2007.4282614. [5] H. Langjord, T. Johansen, J. Hespanha, Switched control of an electropneumatic clutch actuator using on/off valves, in: American Control Conference, 2008, 2008, pp. 1513–1518. doi:10.1109/ACC.2008.4586706. [6] H. Langjord, T. Johansen, C. Bratli, Dual-mode switched control of an electropneumatic clutch actuator with input restrictions, in: European Control Conference, 2009, 2009, pp. 2085–2090. [7] H. Langjord, T. Johansen, Dual-Mode Switched Control of an Electropneumatic Clutch Actuator, Mechatronics, IEEE/ASME Transactions on 15 (6) (2010) 969–981. doi:10.1109/TMECH.2009.2036172. [8] A. Grancharova, T. Johansen, Explicit approximate model predictive control of constrained nonlinear systems with quantized input, in: L. Magni, D. Raimondo, F. Allgöwer (Eds.), Nonlinear Model Predictive Control, Vol. 384 of Lecture Notes in Control and Information Sciences, Springer Berlin Heidelberg, 2009, pp. 371–380. doi:10.1007/978-3-642-01094-1_30. [9] A. Grancharova, T. Johansen, Explicit Model Predictive Control of an Electropneumatic Clutch Actuator Using On-Off Valves and Pulse-width Modulation, in: European Control Conference, 2009, 2009, pp. 4278–4283. [10] A. Grancharova, T. Johansen, Design and Comparison of Explicit Model Predictive Controllers for an Electropneumatic Clutch Actuator Using On/Off Valves, Mechatronics, IEEE/ASME Transactions on 16 (4) (2011) 665–673. doi:10.1109/TMECH.2010.2049365. [11] B. Förster, J. Lindner, K. Steinel, W. Stürmer, Kupplungssysteme für schwere Nutzfahrzeuge, ATZ - Automobiltechnische Zeitschrift 106 (10) (2004) 878–887. doi:10.1007/BF03221661. [12] B. Förster, K. Steinel, Kupplungsbetätigungssystem ConAct für Nutzfahrzeuge mit automatisierten Schaltgetrieben, ATZ - Automobiltechnische Zeitschrift 109 (2) (2007) 140–146. doi:10.1007/BF03221866.
13
[13] K. Hangos, I. Cameron, Process modelling and model analysis / K.M. Hangos, I.T. Cameron, Academic Press, San Diego, 2001. [14] A. Leitold, K. M. Hangos, Z. Tuza, Structure simplification of dynamic process models, Journal of Process Control 12 (1) (2002) 69 – 83. doi:10.1016/S0959-1524(00)00062-7. [15] H. Németh, L. Palkovics, K. M. Hangos, Unified model simplification procedure applied to a single protection valve, Control Engineering Practice 13 (3) (2005) 315 – 326, aerospace IFAC 2002. doi:10.1016/j.conengprac.2004.03.013. [16] A. Isidori, Nonlinear Control Systems, 3rd Edition, Springer-Verlag New York, Inc., Secaucus, NJ, USA, 1995. [17] E. Barbashin, N. Krasovskii, On the stability of motion in the large, Dokl. Akad. Nauk. S.S.S.R. 86 (3) (1952) 453–456. [18] N. N. Krasovskii, Problems of the theory of stability of motion, English translation: Stanford University Press, Stanford, CA, 1963., 1959. [19] J. LaSalle, Some extensions of Liapunov’s second method, IRE Transactions on Circuit Theory 86 (3) (1960) 520–527. [20] H. K. Khalil, Nonlinear Systems, 3rd Edition, Prentice Hall, 2002. [21] B. Szimandl, H. Németh, Closed loop control of electro-pneumatic gearbox actuator, in: European Control Conference, Budapest, 2009, pp. 2554–2559. [22] B. Szimandl, H. Németh, Observer based closed loop control of electropneumatic gearbox actuator, in: FISITA, 2010, 2010, pp. 1–10.
14
