Runko-ohjatun autonomisen työkoneen keskinivelen säädön suunnittelu

Abstract

Suomen Akatemian GIM-huippuyksikköön kuuluvaan Älykkäät koneet -tutkimukseen liittyvässä projektissa suunnitellaan runko-ohjatusta pienkuormaajasta etäohjattu ja myöhemmin autonomisesti liikkuva. Diplomityössä käytiin läpi koneen ohjaukseen liittyviä ongelmia ja mahdollisuuksia. Etäohjauksen ja autonomisuuden saavuttamiseksi pitää keskinivelen kulmalle suunnitella säätöratkaisu, jota käytetään etäohjauksessa sekä autonomisessa käytössä. Säädön ja ohjauksen suunnittelussa käytetään apuna kuormaajasta tehtyä simulaattoria, jonka avulla säädön ja muun ohjausjärjestelmän testaaminen on nopeaa ja turvallista. Keskinivelsylinterin ohjausventtiilin mittauksella selvitetään venttiilin tärkeitä ominaisarvoja. Mittaustuloksia käytetään simulaattorimallin parametrisointiin ja säädön suunnitteluun. Työn tutkimusosuudessa vertailtiin P-, P1- ja tilasäätäjiä keskenään ottaen huomioon niiden realisoinnin sekä stabiiliusongelmat. P-säätäjällä testattiin muuttuvan ajonopeuden, työpaineen sekä maasto-olosuhteen vaikutusta säätövasteeseen. Mainituilla tekijöillä todettiin olevan vaikutusta, mutta riittävän korkea työpaine kumoaa niiden vaikutuksen koneen ohjattavuuteen muuttuvissa olosuhteissa. Työn tärkein tavoite oli valita säätäjä ja realisoida se osaksi koneen EPEC-ohjausjärjestelmää. P-säätö tuottaa riittävän hyvän vasteen ja ohjelmoinnin helppouden ja lyhyen suoritusajan vuoksi se valittiin keskinivelen asemasäätäjäksi. Järjestelmän suoritusvaatimusten kasvaessa voidaan muita säätäjiä ottaa käyttöön kulman säädön tarvittaessa. Simulaattorilla tehdyt testit koneen ohjattavuudesta sekä säätäjän toiminnasta tuottivat hyviä tuloksia. Työn lopussa esitetään lopulliselle säätäjälle tehtyjä vastekokeita.