Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Automatic control of a dynamic system.: Positioning of a spherical object on a flat surface.
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.), Mechatronics.
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.), Mechatronics.
2016 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Controlling the value of a variable and compensating for external influences is

a fundamental problem in a wide range of applications. This thesis investigates

the issues of such control problems; it presents theory on control design and

system modeling as well as the development of a demonstrator in the form of

a ball-balancing platform to apply these concepts on. This project’s purpose is

to design a dynamic system and a state space controller that performs as well

as possible with respect to response time and precision.

The purpose of the project is achieved by analyzing the dynamic problem and

from it create a theoretical model. This is then used to design a state space

controller in order to continuously regulate the position of a ball on the platform.

The final step is to build a demonstrator which will be used to verify that

the designed controller fulfills the criteria that was assigned at the beginning

of the project.

The controller was tested by performing a step in the set-point with 15 millimeters.

This made it possible to analyze the step response in order to determine

the rise time, overshoot and the static error of the system. The result of the

tests was a rise time of 0.3 seconds, with a overshoot of 4%, which fulfills the

speed demands of the system. The static error had a peak of 3 millimeters

offset from the set-point. The main part of the error was caused by a hardware

issue in the form of the ball not moving even though the platform is tilting.

This due to irregularities on the ball’s surface as well as the resistive touch

screens cushioning effect. The static error was therefore deemed as acceptable.

Abstract [sv]

Att kontrollera värdet av en variabel och kompensera för extern påverkan är

ett grundläggande problem i en stor mängd tillämpningar. Detta examensarbete

undersöker problemen hos den sortens reglerproblem; den presenterar

teori för regulatordesign och systemmodellering tillsammans med dokumentation

över utvecklingen av en bollbalancerande plattform på vilken koncepten

tillämpas på. Syftet med detta projekt är att designa ett dynamiskt system och

en tillhörande regulator för att kontrollera systemet med, baserad på en tillståndsmodell

som presterar så bra som möjligt gällande snabbhet och precision.

Syftet med projektet uppnås genom att analysera the dynamiska problemet

och från detta ta fram en teoretisk modell. Den används för att skapa en regulator

baserad på tillståndsvariabler för att kontinuerligt kunna kontrollera

bollens position på plattformen. Sista steget är att bygga en demonstrator för

att verifiera att den färdigställda regulatorn uppnår de kriterier som sattes under

projektets början.

Regulatorn testades genom att ändra referenspunkten med 15 millimeter. Detta

gjorde det möjligt att analysera stegsvaret för systemet för att ta fram värden

för stegtid, översläng och statiskt fel. Testen visade att stegtiden blev 0.3 sekunder

med en 4% översläng, vilket uppfyllde de hastighetskrav som var satta.

Det statiska felet hade ett maxvärde av 3 millimeter från referensvärdet. Den

dominerade faktorn av felet bestod av att bollen inte rullar om vinkelutslagen

från servomotorn är för små. Detta beror på att bollen inte har en helt slät

yta och för att den resistiva tryckplattan som användes har en mjuk yta. Felet

ansågs vara acceptabelt.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 46 p.
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-190846OAI: oai:DiVA.org:kth-190846DiVA: diva2:953267
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-08-17 Created: 2016-08-17 Last updated: 2016-08-17Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1437 kB)3 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1437 kBChecksum SHA-512
4a5223bc8737b2e1c274b64ad561ef2d9b0671b94e565686b924963deec13d056cdbaf118780996a9bf3f4ea8a21a3117b2cdfc2167b02c370f217ccd80782c3
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Mechatronics
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 3 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 14 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link