مورد إلكتروني
Construction and Control of a 3-axisAutomated Liquid Sampling UnitUtilizing Hybrid Stepper Motors
| العنوان: | Construction and Control of a 3-axisAutomated Liquid Sampling UnitUtilizing Hybrid Stepper Motors |
|---|---|
| عناروين إضافية: | Konstruktion och styrning av en 3-axlig automatiserad vätskeprovtagningsenhet styrd av stegmotorer |
| بيانات النشر: | KTH, Mekatronik och inbyggda styrsystem 2023 |
| تفاصيل مُضافة: | Bergvall, Arvid Lundman, Pontus |
| نوع الوثيقة: | Electronic Resource |
| مستخلص: | High accuracy autonomous positioning systems are becoming increasingly important in today’s chemical industry because they can obtain precise experiment results automatically and hence allow lab technicians to focus on other tasks concurrently. One time consuming process is the process of sampling chemical test results into the correct container, especially when the tests are many and infrequent. This is where an automated sampling machine, or an autosampler, comes into play. If this sampling process is automated, the accurate sampling is achievable without the full time attendance of a lab technician. This thesis explores how to construct a small footprint autosampler in the form of a gantry, complete with electronics, actuation of all axes and relevant embedded software needed for implementation in a lab setting. This thesis also explores how to optimally control the stepper motors in charge of axis actuation, by comparing classic open loop control, PD control and an adaptive LQI controller. This is done by developing a mathematical model of the system using MATLAB Simulink, followed by developing and optimizing the controllers on the model and then implementing and verifying the controllers on the physical system. The conclusion of this thesis is that the PD controller performs best for controlling a stepper motor. It performs slightly better than open loop control and has the additional advantage of reference following. The adaptive LQI performed the worst on the model and additionally, it could not be implemented on the physical system due to how the system was constructed in hardware. Autonoma positioneringssystem blir en alltmer central del i dagens kemiska industri, eftersom processer som blir automatiserade tillåter mer precisa experiment samtidigt som labbtekniker kan fokusera på andra uppgifter. En process som är mycket tidsödande är provtagning av kemiska test i specifik behållare, speciellt när testen är många och det är lång tid emellan dem. I dessa scenarion kan en automatiserad maskin specialiserad för provtagning lösa detta problem. Att ha denna process automatiserad möjliggör provtagning utan en närvarande labbtekniker när det är lång och ojämn tid mellan test. Denna avhandling undersöker hur en sådan maskin av liten formfaktor och i form av en 3-axlig ställning kan tillverkas. Den ska tillverkas komplett med elektronik, linjär förflyttning av varje axel och relevant mjukvara för implementering i labbmiljö. Denna avhandling undersöker också olika kontrollstrategier för optimal kontroll av stegmotorerna som styr var sin axel. Algoritmerna som kommer undersökas är stegmotorer styrda genom open loop, PD styrning och med en adaptiv LQI regulator. Detta kommer göras genom att en matematisk modell av en stegmotor kommer utvecklas med hjälp av MATLAB/Simulink. Efter detta kommer varje kontrollalgoritm utvecklas baserat på denna modell, för att sedan implementeras på den verkliga maskinen för att verifiera deras funktion. Slutsatsen med denna avhandling är att PD regulatorn presterar bäst av de tre algoritmerna förstyrning av en stegmotor. Den presterade lite bättre än open loop i form av snabbhet och har även fördelen med referensföljande som open loop inte har. LQI algoritmen var den långsammaste av de tre styrningsmetoderna på den simulerade modellen och utöver det kunde den inte implementeras på den fysiska maskinen. Detta var på grund av att hur systemet var konstruerat inte var kompatibelt med algoritmen. |
| مصطلحات الفهرس: | Mechatronics, Gantry, Stepper motor, Control, Linear Quadratic Regulator, Adaptive LQI, PID, Mekatronik, Stegmotor, Reglerteknik, LQR, Adaptiv LQI, Mechanical Engineering, Maskinteknik, Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| URL: | TRITA-ITM-EX ; 2022:513 |
| الإتاحة: | Open access content. Open access content info:eu-repo/semantics/openAccess |
| ملاحظة: | application/pdf English |
| أرقام أخرى: | UPE oai:DiVA.org:kth-324381 1387572293 |
| المصدر المساهم: | UPPSALA UNIV LIBR From OAIster®, provided by the OCLC Cooperative. |
| رقم الأكسشن: | edsoai.on1387572293 |
| قاعدة البيانات: | OAIster |
| الوصف غير متاح. |