Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Investigation of and Compensation for Time-Delays in Driveline Control Systems
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Mathematics (Dept.), Optimization and Systems Theory.
2014 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Time-delays occur in all real-time control systems. The driveline control system considered in this thesis is such a system. It is of interest to know if it is possible to move the cruise control from the engine management system to another control unit that communicates with the engine using CAN (Communication Area Network). Since the amount of data sent over CAN is increasing, it is of concern how large time-delays a controller can handle and if there is any simple method to compensate for time-delays while maintaining good performance.

Measurements of time-delays between the control units of the engine and the gearbox have been done in a Scania heavy truck. The results show that the time-delays are very small and that a few percent of the sent messages are overwritten due to the time-delays varying in length and the clocks drifting in relation to each other.

Four different methods for compensation of time-delays have been studied and compared to a prototype cruise controller from Scania. Three of the alternative controllers are PID controllers and the fourth is a Smith predictor. All of them are more robust to time-delays than the prototype, but all except one also have the disadvantage of not eliminating the impact of a load disturbance in a reasonably short time, which the prototype does.

Since the time-delays on the concerned CAN bus are very small and the prototype controller is robust to time-delays of significantly larger magnitude, the conclusion is that it is probably safe to move the cruise control to another control unit that communicates with the engine using CAN, without compensating for time-delays. If compensation for time-delays were to be required in the future, there is no obvious choice out of the compensation methods evaluated in this work. They all have drawbacks but they might be applicable after some modifications to improve their performance.

Abstract [sv]

Tidsfördröjningar förekommer i alla realtidsstyrsystem. Drivlinestyrsystemet som behandlas i denna uppsats är ett sådant system. Det är av intresse att utreda om det är möjligt att flytta hastighetsregleringen från motorns styrenhet till en annan styrenhet som kommunicerar med motorn via CAN (Communication Area Network). Då mängden data som skickas över CAN ökar är det angeläget att ta reda på hur stora tidsfördröjningar en regulator klarar av och om det finns någon enkel metod att kompensera för tidsfördröjningar med som även ger god prestanda.

Mätningar av tidsfördröjningar mellan motorns och växellådans styrenheter har genomförts i en Scanialastbil och resultaten visar att tidsfördröjningarna är mycket små samt att par procent av de skickade meddelandena skrivs dock över på grund av att tidsfördröjningarnas längd varierar och att styrenheternas klockkristaller driver i förhållande till varandra.

Fyra olika metoder för kompensering av tidsfördröjningar har undersökts och jämförts med en prototyphastighetsregulator från Scania. Tre av de alternativa regulatorerna är PID-regulatorer och den fjärde är en Smithregulator. Samtliga är robustare mot tidsfördröjningar än prototypen men alla utom en dras med nackdelen att inte kunna eliminera en laststörning inom rimlig tid, vilket prototypen gör.

Eftersom tidsfördröjningarna på den aktuella CAN-bussen är mycket små och prototypregulatorn är robust mot betydligt större tidsfördröjningar, så är slutsatsen att det troligtvis är säkert att flytta hastighetsregleringen till en annan styrenhet som kommunicerar med motorn via CAN utan att kompensera för tidsfördröjningar. Om kompensation för tidsfördröjningar skulle behövas i framtiden så finns inget självklart val av de kompenseringsmetoder som utretts i detta arbete. Alla har brister men skulle eventuellt kunna användas efter vissa modifikationer för att förbättra deras prestanda.

Place, publisher, year, edition, pages
2014.
Series
TRITA-MAT-E, 2014:20
National Category
Mathematics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-143783OAI: oai:DiVA.org:kth-143783DiVA: diva2:708635
External cooperation
Scania CV, Sodertalje
Subject / course
Optimization and Systems Theory
Educational program
Master of Science - Mathematics
Supervisors
Examiners
Available from: 2014-03-28 Created: 2014-03-28 Last updated: 2014-03-28Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1453 kB)297 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1453 kBChecksum SHA-512
cd6028ff8114b6548a9312d4ce3e44ff1caa6fad1c6706577bc67c8a9c75d6debc4a543659c17730a6367d2934bba03c0306da605ef1457d2019fb9fd5778104
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Optimization and Systems Theory
Mathematics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 297 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 290 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf