Υλοποίηση ελεγκτή κλασματικής τάξης για τον έλεγχο συστημάτων μαγνητικής αιώρησης
Στη παρούσα Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασvία, σvχεδιάζεται ένας Proportional-Integral-Derivative (PID) ελεγκτής κλασματικής τάξης για σvυστήματα μαγνητικής αιώρησης. H προτεινόμενη ιδέα δίνει τη δυνατότητα χρήσης μίας μοναδικής τοπολογίας η οποία είναι ηλεκτρονικά ελεγχόμενη. Επιπρόσθετα, το τελικό...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | English |
| Έκδοση: |
2020
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/13228 |
| id |
nemertes-10889-13228 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nemertes-10889-132282022-09-05T11:16:54Z Υλοποίηση ελεγκτή κλασματικής τάξης για τον έλεγχο συστημάτων μαγνητικής αιώρησης Implementation of fractional-order controller for magnetic levitation systems Καμηλάρης, Θεμιστοκλής Ψυχαλίνος, Κωνσταντίνος Βλάσσης, Σπυριδων Οικονόμου, Γεώργιος Kamilaris, Themistoklis Μαγνητική αιώρηση Κλασματική τάξη Καθρέπτες ρεύματος Magnetic levitation Fractional order Current mirrors Στη παρούσα Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασvία, σvχεδιάζεται ένας Proportional-Integral-Derivative (PID) ελεγκτής κλασματικής τάξης για σvυστήματα μαγνητικής αιώρησης. H προτεινόμενη ιδέα δίνει τη δυνατότητα χρήσης μίας μοναδικής τοπολογίας η οποία είναι ηλεκτρονικά ελεγχόμενη. Επιπρόσθετα, το τελικό κύκλωμα έχει περιορισμένη κατανάλωση ισχύος και μειωμένο αριθμό ενεργών στοιχείων. Ο κύριος στόχος είναι η δημιουργία ενός ελεγκτή, του οποίου η συνάρτηση μεταφοράς που τον περιγράφει παραμένει σταθερή. Ο ελεγκτής αυτός αποτελείται από τρία σταθερά σκέλη: έναν ολοκληρωτή κλασματικής τάξης, ο οποίος απαρτίζεται από δύο σκελη ένα κλασματικό διαφοριστή και έναν ακέραιο ολοκληρωτή, έναν ακέραιο διαφοριστή και ένα στάδιο παραγωγής κέρδους. Η υλοποίηση αυτή, καθώς και το γεγονός ότι τα επιμέρους κυκλώματα του ελεγκτή περιέχουν καθρέπτες ρεύματος και τοπολογίες διαγραμμικότητας, οδηγούν σε ένα απλούστερο τελικό κύκλωμα με μειωμένο αριθμό στοιχείων. Οι τιμές των ρευμάτων, καθώς και οι πυκνωτές, είναι ηλεκτρονικά ρυθμιζόμενα, ενώ οι καθρέπτες ρεύματος μειώνουν τον αριθμό ενεργών στοιχείων. Επιπρόσθετα, τα τρανζίστορ των τοπολογιών λειτουργούν στην ασθενή αναστροφή, έτσι ώστε να μειωθεί η καταναλισκώμενη ισχύς, ενώ παράλληλα προσφέρουν γραμμική ρύθμιση. Η υλοποίηση και επαλήθευση της ορθής λειτουργίας του κυκλώματος, τόσο του σχη-ματικού όσο και του αντίσvτοιχου layout επαληθεύεται μέσω προσομοιώσvεων με τη βοήθεια του λογισμικού Cadence και Design Kit που προσφέρει η τεχνολογία Austria Mikro Systeme (AMS) 0.35μm CMOS. In this M.Sc. Thesis, a fractional-order Proportional-Integral-Derivative (PID) controller for magnetic levitation systems is designed. The proposed idea offers the capability of using a single topology which is electronically tunable. In addition, the terminal circuit has a limited power consumption and reduced number of active components. The main goal is to create a controller whose transfer function that describes it remains constant. This controller is consisted of three parts: a fractional-order integrator which consists of a fractional-order differentiator and an integer-order integrator, an integer-order differentiator and a part that produces gain. This embodiment, as well as the fact that the controller sub-circuits contain current-mirrors and trans-linear topologies, lead to a simpler final circuit with a reduce number of elements. Current values, as well as capacitors, are electronically adjustable, while current-mirrors reduce the number of active elements. Furthermore the topology transistors operate in weak inversion to reduce power consumption while providing linear αdjustment. Implementation and verification of the proper functioning of the circuit, both schematic and corresponding layout is verified through simulations using Cadence and the Design Kit software provided by the Austria Mikro Systeme (AMS) 0.35μm CMOS. 2020-02-27T20:35:59Z 2020-02-27T20:35:59Z 2020-02-20 Thesis http://hdl.handle.net/10889/13228 en 0 application/pdf |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
English |
| topic |
Μαγνητική αιώρηση Κλασματική τάξη Καθρέπτες ρεύματος Magnetic levitation Fractional order Current mirrors |
| spellingShingle |
Μαγνητική αιώρηση Κλασματική τάξη Καθρέπτες ρεύματος Magnetic levitation Fractional order Current mirrors Καμηλάρης, Θεμιστοκλής Υλοποίηση ελεγκτή κλασματικής τάξης για τον έλεγχο συστημάτων μαγνητικής αιώρησης |
| description |
Στη παρούσα Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασvία, σvχεδιάζεται ένας Proportional-Integral-Derivative (PID) ελεγκτής κλασματικής τάξης για σvυστήματα μαγνητικής αιώρησης. H προτεινόμενη ιδέα δίνει τη δυνατότητα χρήσης μίας μοναδικής τοπολογίας η οποία είναι ηλεκτρονικά ελεγχόμενη. Επιπρόσθετα, το τελικό κύκλωμα έχει περιορισμένη κατανάλωση ισχύος και μειωμένο αριθμό ενεργών στοιχείων. Ο κύριος στόχος είναι η δημιουργία ενός ελεγκτή, του οποίου η συνάρτηση μεταφοράς που τον περιγράφει παραμένει σταθερή. Ο ελεγκτής αυτός αποτελείται από τρία σταθερά σκέλη: έναν ολοκληρωτή κλασματικής τάξης, ο οποίος απαρτίζεται από δύο σκελη ένα κλασματικό διαφοριστή και έναν ακέραιο ολοκληρωτή, έναν ακέραιο διαφοριστή και ένα στάδιο παραγωγής κέρδους. Η υλοποίηση αυτή, καθώς και το γεγονός ότι τα επιμέρους κυκλώματα του ελεγκτή περιέχουν καθρέπτες ρεύματος και τοπολογίες διαγραμμικότητας, οδηγούν σε ένα απλούστερο τελικό κύκλωμα με μειωμένο αριθμό στοιχείων. Οι τιμές των ρευμάτων, καθώς και οι πυκνωτές, είναι ηλεκτρονικά ρυθμιζόμενα, ενώ οι καθρέπτες ρεύματος μειώνουν τον αριθμό ενεργών στοιχείων. Επιπρόσθετα, τα τρανζίστορ των τοπολογιών λειτουργούν στην ασθενή αναστροφή, έτσι ώστε να μειωθεί η καταναλισκώμενη ισχύς, ενώ παράλληλα προσφέρουν γραμμική ρύθμιση. Η υλοποίηση και επαλήθευση της ορθής λειτουργίας του κυκλώματος, τόσο του σχη-ματικού όσο και του αντίσvτοιχου layout επαληθεύεται μέσω προσομοιώσvεων με τη βοήθεια του λογισμικού Cadence και Design Kit που προσφέρει η τεχνολογία Austria Mikro Systeme (AMS) 0.35μm CMOS. |
| author2 |
Ψυχαλίνος, Κωνσταντίνος |
| author_facet |
Ψυχαλίνος, Κωνσταντίνος Καμηλάρης, Θεμιστοκλής |
| format |
Thesis |
| author |
Καμηλάρης, Θεμιστοκλής |
| author_sort |
Καμηλάρης, Θεμιστοκλής |
| title |
Υλοποίηση ελεγκτή κλασματικής τάξης για τον έλεγχο συστημάτων μαγνητικής αιώρησης |
| title_short |
Υλοποίηση ελεγκτή κλασματικής τάξης για τον έλεγχο συστημάτων μαγνητικής αιώρησης |
| title_full |
Υλοποίηση ελεγκτή κλασματικής τάξης για τον έλεγχο συστημάτων μαγνητικής αιώρησης |
| title_fullStr |
Υλοποίηση ελεγκτή κλασματικής τάξης για τον έλεγχο συστημάτων μαγνητικής αιώρησης |
| title_full_unstemmed |
Υλοποίηση ελεγκτή κλασματικής τάξης για τον έλεγχο συστημάτων μαγνητικής αιώρησης |
| title_sort |
υλοποίηση ελεγκτή κλασματικής τάξης για τον έλεγχο συστημάτων μαγνητικής αιώρησης |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/13228 |
| work_keys_str_mv |
AT kamēlarēsthemistoklēs ylopoiēsēelenktēklasmatikēstaxēsgiatonelenchosystēmatōnmagnētikēsaiōrēsēs AT kamēlarēsthemistoklēs implementationoffractionalordercontrollerformagneticlevitationsystems |
| _version_ |
1771297202779455488 |
