Design of fractional‐order compensator for the car suspension system

The subject of this M.Sc. Thesis deals with the design of a fractional - order compensator. An innovative way of design is presented having the multiple benefits of fractional calculus, such as the easier tuning of the system. In particular, the design of a compensator for the car suspension is pr...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Μεμλίκαϊ, Εβίσα
Άλλοι συγγραφείς: Memlikai, Evisa
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2021
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/14601
id nemertes-10889-14601
record_format dspace
spelling nemertes-10889-146012022-09-05T11:16:25Z Design of fractional‐order compensator for the car suspension system Σχεδίαση αντισταθμιστή κλασματικής τάξης για το σύστημα ανάρτησης αυτοκινήτου Μεμλίκαϊ, Εβίσα Memlikai, Evisa Compensators CMOS analog integrated circuits Fractional calculus Fractional-order circuits Fractional-order elements Car suspension Fractional-order filters Κλασματικός λογισμός Κυκλώματα κλασματικής τάξης Αντισταθμιστές Ανάρτηση αυτοκινήτου The subject of this M.Sc. Thesis deals with the design of a fractional - order compensator. An innovative way of design is presented having the multiple benefits of fractional calculus, such as the easier tuning of the system. In particular, the design of a compensator for the car suspension is presented, in order to control the vertical oscillation of the wheels, implying an oscillation of their distance from the main suspended body of the vehicle with main purpose, reducing the oscillations that reach the body. The compensator circuit is initially approached with various MATLAB command set methods that aim to create integer class polynomials equivalent to the fractional transfer function. Fractional - order elements are not yet commercially available, so these approaches are necessary. Then, after presenting and comparing the results of these methods and selecting the case with the the lowest error, the implementation of the circuit is supervened. The implementation of the control system has been carried out using MOS transistors that operate in the sub threshold region and allow operation with low voltage and power consumption. The last part is the simulation of the system at layout level and the presentation of the fully integrated, and fully electronically controlled circuit and its response. The performance of the proposed system is verified through post-layout simulations using Cadence and the Design Kit provided by the Austria Mikro Systeme (AMS) 0.35µm CMOS process. Το αντικείμενο της παρούσvας Μεταπτυχιακής Διπλωματικής Εργασvίας πραγματεύεται τη σvχεδίασvη ενός αντισvταθμισvτή κλασvματικής τάξης. ΄Ενας καινοτόμος τρόπος σvχεδιασv- μού παρουσvιάζεται έχοντας τα πολλαπλά οφέλη του κλασvματικού λογισvμού, όπως για παράδειγμα τον ευκολότερο σvυντονισvμό (tuning) του σvυσvτήματος. Πιο σvυγκεκριμένα, παρουσvιάζεται η σvχεδίασvη ενός αντισvταθμισvτή για την ανάρτησvη αυτοκινήτου, ώσvτε να ελεγθεί η κατακόρυφη ταλάντωσvη των τροχών σvυνεπάγοντας αυξ- ομείωσvη της απόσvτασvής τους από το αναρτημένο κυρίως σvώμα του οχήματος, με κύριο σvκοπό την μείωσvη των ταλαντώσvεων που φτάνουν σvτο αμάξωμα. Το κύκλωμα του αντι- σvταθμισvτή προσvεγγίζεται αρχικά με διάφορες μεθόδους-σvύνολα εντολών του MATLAB, που σvκοπό έχουν τη δημιουργία πολυωνύμων ακέραιας τάξης που ισvοδυναμούν με την κλασvματική σvυνάρτησvη μεταφοράς. Τα σvτοιχεία κλασvματικής τάξης δεν είναι ακόμη εμ- πορικά διαθέσvιμα, για αυτό και είναι απαραίτητες οι προσvεγγίσvεις αυτές. Αφού παρουσvι- ασvτούν και σvυγκριθούν τα αποτελέσvματα των μεθόδων αυτών και επιλεχθεί η περίπτωσvη με την μεγαλύτερη ταύτισvη (δηλαδή το μικρότερο σvφάλμα), προχωράμε σvτην υλοποίησvη του κυκλώματος. Η υλοποίησvη των σvυσvτημάτων έχει πραγματοποιηθεί με χρήσvη MOS τρανζίσvτορ που λειτουργούν σvτην περιοχή υποκατωφλίου και επιτρέπουν λειτουργία με χαμηλή τάσvη τρο- φοδοσvίας και κατανάλωσvη ισvχύος. Τελευταίο σvτάδιο, αποτελεί η εξομοίωσvη σvε επίπεδο layout του σvυσvτήματος και η παρουσvίασvη του πλήρως ολοκληρωμένου, άρα και πλήρως ηλεκτρονικά ελεγχόμενου κυκ- λώματος και της απόκρισvής του. Η σvυμπεριφορά των παρουσvιαζόμενων δομών αξιολογείται μέσvω αποτελεσvμάτων προσvο- μοίωσvης που έχουν προκύψει, χρησvιμοποιώντας το λογισvμικό Cadence και το Design Kit που παρέχεται από την τεχνολογία Austria Mikro Systeme (AMS) CMOS 0.35μm. 2021-03-05T07:22:12Z 2021-03-05T07:22:12Z 2021-02-11 http://hdl.handle.net/10889/14601 en application/pdf
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Compensators
CMOS analog integrated circuits
Fractional calculus
Fractional-order circuits
Fractional-order elements
Car suspension
Fractional-order filters
Κλασματικός λογισμός
Κυκλώματα κλασματικής τάξης
Αντισταθμιστές
Ανάρτηση αυτοκινήτου
spellingShingle Compensators
CMOS analog integrated circuits
Fractional calculus
Fractional-order circuits
Fractional-order elements
Car suspension
Fractional-order filters
Κλασματικός λογισμός
Κυκλώματα κλασματικής τάξης
Αντισταθμιστές
Ανάρτηση αυτοκινήτου
Μεμλίκαϊ, Εβίσα
Design of fractional‐order compensator for the car suspension system
description The subject of this M.Sc. Thesis deals with the design of a fractional - order compensator. An innovative way of design is presented having the multiple benefits of fractional calculus, such as the easier tuning of the system. In particular, the design of a compensator for the car suspension is presented, in order to control the vertical oscillation of the wheels, implying an oscillation of their distance from the main suspended body of the vehicle with main purpose, reducing the oscillations that reach the body. The compensator circuit is initially approached with various MATLAB command set methods that aim to create integer class polynomials equivalent to the fractional transfer function. Fractional - order elements are not yet commercially available, so these approaches are necessary. Then, after presenting and comparing the results of these methods and selecting the case with the the lowest error, the implementation of the circuit is supervened. The implementation of the control system has been carried out using MOS transistors that operate in the sub threshold region and allow operation with low voltage and power consumption. The last part is the simulation of the system at layout level and the presentation of the fully integrated, and fully electronically controlled circuit and its response. The performance of the proposed system is verified through post-layout simulations using Cadence and the Design Kit provided by the Austria Mikro Systeme (AMS) 0.35µm CMOS process.
author2 Memlikai, Evisa
author_facet Memlikai, Evisa
Μεμλίκαϊ, Εβίσα
author Μεμλίκαϊ, Εβίσα
author_sort Μεμλίκαϊ, Εβίσα
title Design of fractional‐order compensator for the car suspension system
title_short Design of fractional‐order compensator for the car suspension system
title_full Design of fractional‐order compensator for the car suspension system
title_fullStr Design of fractional‐order compensator for the car suspension system
title_full_unstemmed Design of fractional‐order compensator for the car suspension system
title_sort design of fractional‐order compensator for the car suspension system
publishDate 2021
url http://hdl.handle.net/10889/14601
work_keys_str_mv AT memlikaïebisa designoffractionalordercompensatorforthecarsuspensionsystem
AT memlikaïebisa schediasēantistathmistēklasmatikēstaxēsgiatosystēmaanartēsēsautokinētou
_version_ 1771297201435181056