Elektrotechnické listy

ISSN 2453-8981

ročník I, číslo 1 - júl 2016

Ján Bačík

Triediaci mobilný robot - platforma pre súťaž Robot Challenge

Mobile sorting robot – the platform for Robot Challenge competition

Článok predstavuje mobilnú robotickú platformu určenú pre súťažnú kategóriu zameranú na zbieranie a triedenie farebných pukov, ktorá je súčasťou medzinárodnej robotickej súťaže Robot Challenge. Robotická platforma pozostáva z diferenciálne riadeného podvozku vybaveného mechanickým zariadením pre triedenie pukov a vizuálnym systémom pre ich detekciu v rámci hracej plochy.

The article describes a mobile robotic platform intended for one of competition categories of international robotic competition Robot Challenge. The main goal of this category is collecting and sorting coloured pucks. The robotic platform consists from differentially controlled chassis, mechanical equipment for puck sorting and visual system for puck detection on playground space.

[celý článok]

Daniel Magura - Viliam Fedák - Karol Kyslan

Jednoduchý regulátor polohy s prepínaním nelineárnych funkcií pre polohovanie konca pásu z odvíjačky

A Simple Position Controller with Swiching of Non-linear Functions for Positioning of the Web End on Uncoiler

Princíp navrhovaného polohového regulátora spočíva v prepínaní vhodne zvolených nelineárnych algebraických funkcií, čím regulovaný systém získava na robustnosti. V prípade pohonárskych systémov hlavný vplyv na dynamiku systému má premenlivý moment zotrvačnosti pracovného mechanizmu. Predložený návrh regulátora polohy vychádza z praktických skúseností pri riadení polohy vozíkov, nožníc alebo iných mechanizmov, ale aj konca pásu na vstupe kontinuálnej upravárenskej linky. V tomto prípade sa požaduje prepínanie riadiaceho systému z rýchlostne regulovaného na polohovo regulovaný. Navrhnutý regulátor umožňuje jednoduché prepínanie, pričom navyše nie je potrebné riešiť počiatočné podmienky regulátora pri zmene režimu riadenia. Po objasnení vplyvu jednotlivých parametrov na dynamiku systému je v príspevku uvedené porovnanie vlastností navrhovaného regulátora polohy s klasickým riešením polohovej regulácie v kaskádnej štruktúre. Simulačné výsledky sú overené implementáciou regulátora v reálnej linke na odvíjačke kovových pásov.

The designed position controller is based on switching between suitably selected algebraic nonlinear functions. The control system with the implemented position controller is robust enough against the changes of plant parameters. In case of drive systems the variable moment of inertia of the load mechanism considerably influences the drive dynamics. Design of the position controller is based on practical experiences got from positioning of trolleys, shears and other mechanisms but also from positioning of a metallic web in the input section of a continuous web processing line. From technological point of view, the control system requires switching from speed controlled mode to the position one. The proposed controller makes it easy to switch among both control modes, while, moreover, there is not necessary to solve the controller initial conditions. In the paper, after explaining the impact of parameters of non-linear controller functions on system dynamics, there are compared properties of the proposed position controller solution with a classic position control in cascade structures. Simulation results are verified by implementing the controller on a real system in the control circuit of a metal strip uncoiler.

[celý článok]

Peter Girovský

Riadenie synchrónneho motora s permanentnými magnetmi pomocou fuzzy regulátora

Control of the Permanent Magnet Synchronous Motor Using Fuzzy Controller

V tomto príspevku sa zaoberáme vplyvom roz-miestnenia funkcií príslušností na kvalitu regulácie pre fuzzy riadenie synchrónneho motora s permanentnými magnetmi (PMSM). V práci bol zostavený matematický model synchrónne-ho motora s permanentnými magnetmi a navrhnuté riadenie pomocou fuzzy logiky. Fuzzy regulátor pre synchrónny motor bol navrhnutý pre 3, 5 a 7 funkcií príslušnosti. Návrh a simulácia fuzzy riadenia boli realizované v programe MATLAB/Simulink.

In this paper we describe the proposal of the fuzzy control of permanent magnet synchronous machine (PMSM) and impact of deployment of membership functions of the controller on motor control performance. Mathematical model of the per-manent magnet synchronous motor has been built and then fuzzy logic controller has been proposed. Fuzzy controller for a synchronous motor has been designed and compared for 3, 5 and 7 membership functions. Design and simulation of fuzzy control were done in Matlab/Simulink.

[celý článok]

Peter Girovský

Ovládanie pohybu robotického ramena pomocou rukavice so snímačmi

Control movement of the robotic arm using a glove with sensors

Tento článok sa zoberá návrhom ovládania robotického ramena pomocou dátovej rukavice. Zostrojená dátová rukavica slúžila pre snímanie polohy ruky človeka, pričom k snímaniu týchto pohybov boli použité snímače ohybu a snímač zrýchlenia. Pre pohon robotického ramena boli použité servopohony Dynamixel zo stavebnice Bioloid. Riadiaci program pre ovládanie robotického ramena pomocou dátovej rukavice bol zostavený v prostredí MATLAB.

In this article is presented design a robotic arm controlled by data glove. Constructed data gloves was used for detecting the position of people hand, with the sensing these movements were used bending sensor and acceleration sensor. For moving the robotic arm was used Dynamixel actuators from Bioloid kit. Control program to control a robotic arm using a data glove was made in MATLAB.

[celý článok]

Ján Kaňuch - Andrej Dučay

Konštrukčné riešenie špeciálneho motora s permanentnými magnetmi

Design of a Special Motor with Permanent Magnets

V tomto príspevku je prezentovaná nová kon-štrukcia motora s permanentnými magnetmi pre aplikácie s nízkym výkonom. Detailné konštrukčné usporiadanie a fungovanie magnetického motora nie sú tu popísané, pretože je to predmetom žiadosti o udelenie patentu. V súčasnej dobe pre elektrické motory, ktoré používajú magnetické a elektromagnetické polia sú známe rôzne technické riešenia. Prezentovaný magnetický motor pracuje len na základe odpudzovania sa permanentných magnetov. Dôležitým prvkom technického riešenia je použitie pomocných magnetov. Pomocné magnety axiálne pohybujú hlavnými hnacími magnetmi tak, že rotor sa môže plynulo otáčať v definovanom smere.

Presented in this paper is a novel design of the permanent magnet motor for easy low power applications. Neither in-detail arrangement nor functioning of the magnetic motor are described herein for the device will be subject to patenting process. Currently, known are different technical solutions for electric motors that use magnetic and electromagnetic fields. The magnetic motor works only on the basis of repulsion of permanent magnets. The basis of the technical solution dwells is use of auxiliary magnets. Auxiliary magnets axially move the main drive magnets so that the rotor can be continuously rotated in defined direction.

[celý článok]

Milan Lacko - Ján Bačík

Malý mobilný revízny robot pre nútené vetranie

Small mobile inspection robot for forced ventilation

Tento článok opisuje návrh a realizáciu malého mobilného robota určeného na revíziu konkrétnych vzduchotechnických rozvodov pre nútené vetranie. Ovládací panel robota a samotný robot sú riadené dvoma mikrokontrolérmi ATmega32. Vzájomná komunikácia mikrokontrolérov je realizovaná pomocou TWI komunikácie, čo je vo všeobecnosti I2C komunikácia. Vizuálna revízia vzduchotechnických rozvodov sa vykonáva pomocou dvojice kamier umiestnených na robotovi vpredu a vzadu. Pohyb robota realizuje dvojica servomotorov.

The Paper describes design and realization of a small inspection mobile robot for inspection of the air duck for forced ventilation. Control panel and robot are control by two microcontrollers ATmega32. Mutual communication of the microcontrollers is realized as TWI interface, what is in general I2C communication. Visual inspection is being done via two video cameras, spaced in front and rear of the robot. Motion of the robot is made by two servomotors.

[celý článok]

Martin Lešo - Jaroslava Žilková - Marek Pástor

Štandardné metódy riadenia DC-DC meničov

Control Methods of DC-DC converters

Spínané DC-DC meniče patria medzi najčastejšie používané výkonové elektronické zariadenia, ktoré sú používané v priemysle aj v komerčných zariadeniach. Riadenie výstupného napätia, prípadne prúdu týchto meničov predstavuje zložitý alebo neľahký problém vzhľadom k ich nelineárnosti. Z toho dôvodu bolo vyvinutých mnoho rôznych riadiacich stratégií meničov a tento príspevok predstavuje prehľad najpoužívanejších riadiacich metód DC-DC meničov, ktorých funkčnosť a spoľahlivosť je overená praxou. V rámci opisu jednotlivých metód je kladený dôraz na princíp ich činnosti a na hlavné prednosti a nedostatky jednotlivých metód.

The switched dc-dc converters are commonly used in different electronics devices, which are included in both industrial and commercial devices. The control of output voltage or output current is complex task, due to their inherit nonlinearity. There were developed many different control strategies of switching dc-dc converters and in this paper is a review of most common control strategies, which functionality and reliability are verified by practical applications. The paper describes a principle of operation and a major advantages and disadvantages of pro-posed control strategies.

[celý článok]

Daniela Perduková - Pavol Fedor

Fuzzy prístup pre zostavenie modelu jednosmerného pohonu

A Fuzzy Approach for DC Dive Fuzzy Model Design

Článok sa zaoberá metodikou návrhu fuzzy modelu jednosmerného pohonu, ktorý je popísaný iba vstupno-výstupnými reláciami, bez znalostí štruktúry modelovaného systému a jeho parametrov. Na báze nameraných vstupno/výstupných údajov o sústave je zostavený jej fuzzy model, ktorý pokrýva celý priestor možných vstupov pohonu, pričom je zabezpečená principiálna konzistencia nameranej databázy údajov. Vlastnosti navrhnutého fuzzy modelu boli overené číslicovou simuláciou v programe Matlab. Dosiahnuté výsledky potvrdzujú správnosť navrhnutej metódy a jej aplikovateľnosť aj na iné typy elektrických pohonov.

The paper deals with the methodology of designing a complete fuzzy model of a DC drive which is described only with a suitable database of measured input – output values, without the knowledge of the structure of the modelled system and its parameters. On the basis of measured input/output data of the system is constructed its fuzzy model, which covers the entire range of possible drive inputs, while it is ensured the consistency of the measured database. Properties of the proposed fuzzy model have been verified by simulation by means of the MATLAB programming package. The achieved results confirm the correctness of the proposed method and its applicability to other types of electric drives.

[celý článok]

Peter Talian - Daniela Perduková - Pavol Fedor

Koncepcia hardware-in-the-loop pracovisko na báze PLC pre verifikáciu riadenia DC motora

Conception of hardware-in-the-loop workplace for verification control of DC motor

V tomto príspevku je popísané univerzálne har-dware-in-the-loop pracovisko (HIL), ktoré je určené ako nástroj pre vzdelávanie a výskum v oblasti modelovania a riadenia dynamických a kontrolných systémov. Koncepcia vytvoreného pracoviska je postavená na bežne dostupných a používaných hardwarových (Programable Logic Controller) a softwarových prostriedkoch (MATLAB) konfigurovaných tak, aby bolo možné pracovať s prakticky akýmkoľvek typom spojitým aj diskrétnym dynamickým systémom. Takisto podľa potreby je možné ďalej rozšíriť technické prostriedky pracoviska aj na prácu s rozsiahlejšími MIMO systémami z reálnej technologickej praxe. Toto pracovisko je predovšetkým určené pre riešenie úloh súvisiacich s elektrickými pohonmi, mechatronikou, robotikou a riadením technologických zariadení. Prípadová štúdia zahŕňajúca riadenie motorového pohonu DC je zahrnutá v tomto príspevku.

This paper focuses on developing a universal Hardware-in-the-loop simulation workplace which is used in education and research in the field of technological dynamic systems modelling and control. The workplace concept is based on generally available and employed hardware (Programmable Logic Controller) and software means (MATLAB), configured to enable work on practically any type of both continuous and discrete system. The workplace is mainly being used for solving tasks related to electric drives, mechatronics, robotics and technological plant control. A case study involving a DC motor drive control is included in the paper.

[celý článok]

Marek Pástor - Gergő Lénárt

Trojfázový striedač s LCL filtrom pripojený do siete

Grid-Connected Three-Phase Inverter With LCL Filter

Článok sa zaoberá návrhom trojfázového striedača s LCL filtrom pripojeného do siete. Návrh je riešený na úrovni dimenzovania výkonovej časti meniča, LCL filtra a realizácií riadenia prúdu dodávaného do siete v točivých súradniciach s PI regulátorom. LCL filter obsahuje pasívne tlmenie. Článok opisuje výsledky merania na laboratórnom modeli meniča.

The paper deals with design of a grid-connected three-phase inverter with LCL filter. The design is at the level of power part and LCL filter selection and realization of grid supplied current control in rotating reference frame with the PI controller. The LCL filter contains passive damping. The paper describes measurement results from laboratory model.

[celý článok]

Jan Čejka

Řešení inverzní kinematické úlohy pomocí nové heuristické metody relaxace délky

Inverse Kinematic Problem Solved By New Heuristic Algorithm Length Relaxation Metod

Tento článek popisuje novou iterační heuristickou metodu pro řešení inverzní kinematické úlohy. Metoda relaxace délky je založena na cyklickém procházení kinematického řetězce a systematickém přizpůsobení vzdálenosti mezi kloubovými spoji. Metoda relaxace délky je velmi jednoduše implementovatelná a v konečné instanci extrémně rychlá. Metoda také nabízí numericky stabilní řešení. Tento článek diskutuje implementaci algoritmu s ukázkou vzorového řešení na jednoduchém kinematickém řetězci. Dále jsou v článku porovnány vlastnosti algoritmu s nejpopulárnější heuristickou metodou pro řešení inverzní kinematické úlohy CCD (Cyclic Coordinate Descent).

This paper presents new iterative heuristic algorithm for a inverse kinematic problem. The length relaxation metod is based on cycle through the kinematic chain and systematic adjustment of length. The length relaxation metod is very simple to implement and is extremely fast. It provides also a numerically stable solution. This article discusses implementation of algorithm and shows sample solution on simple chain kinematic problem. Furthermore there is compared properties of the algorithm with the most poupular heuristic technique CCD (Cyclic Coordinate Descent).

[celý článok]