Continuous Motion Control of a Single-Joint Isokinetic Dynamometer
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Kontinuerlig Rörelsekontroll av en Enkelleds Isokinetisk Dynamometer (English)
Abstract [sv]
Denna avhandling syftar till att designa en isokinetisk vristdynamometer och styra den exakt med hjälp av två olika kontrollmetodologier: Proportional Integral Derivat (PID) och Modellprediktiv styrning (MPC). Studien genomför en jämförande analys av dessa styrstrategier, med fokus på deras effektivitet i att hantera vinkelposition och hastighet inom en simulerad miljö. Det inledande skedet innefattar fysisk och matematisk modellering av systemet, där Solid Edge används för det första och MATLABs Simulink för det andra, med betoning på användarsäkerhet under drift. Den matematiska modellen använder en DC-motor och inkluderar PID-styrning för vinkelhastighet och PI-styrning för vinkelposition. I kontrast använder MPC-strategin ett stegsvarsförhållningssätt för att hantera båda parametrarna.
För en kvantitativ utvärdering används metriker såsom uppgångstid, översvängning, stadigt tillståndsfel och Rotmedelkvadratfelet (RMSE) som beroende variabler för en omfattande statistisk analys för att bedöma varje kontrollmetods prestanda. En avgörande del av denna analys innefattar tillämpningen av t-testet för att jämföra medelvärdena och standardavvikelserna för dessa prestandametriker under varje kontrollstrategi.
Sammanfattningsvis föreslår T-testets dataanalys att även om MPC har fördelar när det gäller svarstid, visar PID-regulatorer överlägsen noggrannhet och robusthet mot störningar i de testade scenarierna. PID-regulatorn är det föredragna alternativet för denna tillämpning, på grund av sin överlägsna balans av noggrannhet, robusthet och svarstid, vilket är i linje med systemets driftskrav.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 53
Series
TRITA-ITM-EX ; 2024:392
Keywords [en]
Isokinetic Ankle Dynamometer, Proportional Integral Derivative (PID), Model Predictive Control (MPC)
Keywords [sv]
Isokinetisk Vristdynamometer, Proportionell Integrerande Deriverande (PID), Modellprediktiv styrning (MPC)
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-353670OAI: oai:DiVA.org:kth-353670DiVA, id: diva2:1899684
External cooperation
MoveAbility LAB
Supervisors
Examiners
2024-09-202024-09-202024-09-20Bibliographically approved