Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Aktiv dämpning av en skotarhytt
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2016 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
ACTIVE DAMPING OF A FORWARDER CABIN (English)
Abstract [sv]

Skogsindustrin har en viktig roll inom den svenska ekonomin genom att skapa många jobbtillfällen samt att den gör Sverige till en av världens största exportörer av träprodukter. För att behålla den här positionen på en tuff marknad tvingas företagen att kontinuerligt förbättra sin produktivitet. Skogsindustrin förlitar sig i huvudsak på två maskiner; en skördare som fäller och kapar träden samt skotaren som transporterar träden från avverkningsplatsen. Ett sätt att öka effektiviteten i denna process är att köra fortare med skotaren utan att försämra komforten för föraren när fordonet kör genom den tuffa terrängen i skogen.

Det här examensarbetet undersöker design och implementation av en robust kontrollstrategi för att aktivt dämpa vibrationer i kabinen på en skotare för att förbättra komforten för operatören. Arbetet har begränsats till att använda en befintlig kabinram och hårdvara som tillhandahålls av Komatsu Forest samt tester i labmiljö.

Initiala tester gjordes på en cylinder med syftet att bygga upp en förståelse för den avancerade ventilens funktion samt att bestämma de nödvändiga parametrarna hos cylindern. Resultaten från dessa tester gav information om hur ventilen beter sig vid för vissa specifika insignaler samt gjorde det möjligt att modellera friktionen hos cylindern.

Efter de initiala testerna användes en kabinram för aktiv dämpning bestående av två platformar länkade med fyra hudrauliska cylindrar. En ventilmodell togs fram med hjälp av tester speciellt avsedda för att identifiera parameterna. Baserat på denna modell togs en linjär hastighetskontroller fram för cylindrarna. Referenssignalen till styrningen togs fram genom att invertera den uppmätta störningen på system. Denna referensignal räknades sedan om till individuella hastighetsreferenser för de enskilda cylindrarna. Ett hårdvarufel i slutet av projektet gjorde att tester inte kunde genomföras med alla fyra cylindrar. På grund av detta gjordes tester enbart på två av cylindrarna och sedan simulerades beteendet för den övre platformen utifrån dessa tester. Systemet testades med roll-rörelser i området 0,5-2 Hz. Testerna visade lovande resultat vad gäller att minska vibrationer särskilt för låga frekvenser. För 0,5 Hz kunde systemet minska störningens amplitud med 63 % och för 1 Hz med 48 %.

Abstract [en]

Forest industry has an important role in Sweden’s economy by creating employment within the country and making it one of the world’s biggest exporters of wood products. Keeping this place in such a competitive market forces companies to increase productivity continuously. The forest industry mainly relies on two machines; a harvester that fells and cuts the trees and a forwarder that carries logs from forest to processing facilities. One way of making this process more efficient is to increase the speed of the forwarder without deteriorating the operator’s comfort while driving over the rough forestry terrain.

This thesis investigates the design and implementation of a robust control strategy to actively dampen out vibrations on a forwarder cabin frame and provide better ride comfort for the operators. The scope is limited to using the existing mechanical structure and hardware provided by Komatsu Forest and performing the tests in a lab environment.

Initial tests were done using a single cylinder test rig with the purpose of understanding valve’s working principle as well as identifying hydraulic cylinder parameters. The results from these tests provided information about the valve response for a specific set of inputs and also cylinder friction forces were modelled.

After that an active damping test rig consisting of a lower and an upper platform together with four hydraulic cylinders was used for testing. Valve model was obtained with parameter identification tests. Based on the model, a linear velocity controller was designed for cylinders. The disturbance introduced to the system was inversed to be given as a reference to the rig and then this reference was mapped to cylinder reference velocities using geometrical relations. Due to a hardware problem encountered towards the end of the project, whole test rig couldn’t be used. Instead two cylinders were tested and the data collected from these were used for the other two, therefore it became possible to simulate the upper platform motion. Only disturbances in the roll direction between 0.5 Hz to 2 Hz were given to the system. The tests on the active damping rig showed promising results in terms of vibration reduction especially for relatively low frequencies. For 0.5 Hz, the rig managed to reduce the disturbance amplitude by 63% whereas for 1 Hz, the damping ratio decreased to 48%.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 82 p.
Series
, MMK 2016:13 MDA 514
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-192583OAI: oai:DiVA.org:kth-192583DiVA: diva2:971206
External cooperation
Komatsu Forest
Educational program
Master of Science - Engineering Design
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-09-15 Created: 2016-09-15 Last updated: 2016-09-15Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(9564 kB)5 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 9564 kBChecksum SHA-512
9f75f72fadd17c1f5c6e8d748ac6af1c7c8af8867536947880eac2ac8784faef5c2c6f17c8511627e3b583b95d75e22845c27d76db5c227a3e26d251edf684d8
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 5 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: 11 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link