30 november 2000

Vingfladder måste regleras

En regulator är en enhet som ser till att önskade egenskaper hos ett system kan upprätthållas. Exempel på regulatorer är farthållare i bilar, termostater i värmesystem och autopiloter i flygplan.I en ny doktorsavhandling beskriver Torbjörn Norlander, Avdelningen för reglerteknik vid Luleå tekniska universitet, metoder för att ta fram regulatorer som möter krav på struktur – och komplexitetsbegränsningar – krav som i dag är vanliga inom industrin.

Regulatorer, eller reglerande funktioner, finns överallt i dagens tekniksamhälle. En modern regulator är oftast ett datorprogram som – baserat på kontinuerligt uppmätt information från ett system – beskriver hur systemet ska påverkas. När t.ex. temperaturen i ett rum sjunker, ska elementets effekt ökas.

För att konstruera en regulator, använder man sig av matematiska beskrivningar av det som ska regleras, s.k. modellbaserad regulatordesign. Dessa “modeller” av verkligheten bygger oftast på fysikaliska relationer eller på samband som man finner utifrån uppmätt information från in- och utsignaler från systemet.

En populär modellbaserad metod för regulatordesign är den s.k. linjärkvadratiska designmetoden (LQ). Denna används framför allt för att optimera reglerande funktioner, t.ex. för att minimera bränsleförbrukning när farthållaren är påslagen, eller för att hålla jämn temperatur men minimera energiförbrukningen.

Ett problem är dock att LQ-metoden resulterar i komplexa lösningar om “modellen” är komplex. Dessutom ges lösningen ofta i en olämplig form. De metoder som beskrivs i avhandlingen hanterar båda dessa problem. Med de presenterade metoderna kan även PID-regulatorer tas fram med LQ-metoder. Detta medför att dessa regulatorer, som är dominerande inom processindustrin, kan optimeras på ett mer metodiskt sätt än vad som annars är möjligt.

Inom flyg- och bilindustrin är kraven på enkla regulatorer vanliga. Sådana krav kan också relativt enkelt mötas med de presenterade metoderna. LQ-metoderna som presenteras kan också hantera problem som uppstår när regleringen sker över datornätverk. Då kan fördröjningar uppstå som varierar i längd. Sådana tidsvarierande fördröjningar kan få förödande effekter om de inte hanteras av regulatorn. Vidare presenteras LQ-metoder som garanterar bra reglerfunktion även då avrundningar eller andra avvikelser måste göras när regulatorn skrivs om som ett datorprogram.

Avhandlingen beskriver även två applikationer där de presenterade LQ-metoderna provats med gott resultat. Det är nivåreglering av flotationstankar vid Bolidens anrikningsverk i Aitik. Dessutom är det aktiv dämpning av vingfladder, ett samarbetsprojekt mellan Saab Aerospace och Volvo Aero, där fladder hos en flygplansvinge undertrycks med hjälp av reglering.

Torbjörn Norlander är född i Motala och uppväxt i Fränsta, Medelpad. Efter gymnasieexamen i Sundsvall tog han civilingenjörsexamen 1995 vid Luleå tekniska universitet och tekn. lic. 1997.

Torbjörn Norlander är anställd vid Volvo Aero (Trollhättan) sedan 1998 och har sedan dess bedrivit forskarstudier parallellt. Han arbetar bl.a. med utveckling reglersystemet till RM12 (JAS-motorn).

Upplysningar: Torbjörn Norlander, tel 0520-940 73 eller Jan Nyberg, pressansvarig, tel 0920-916 21

Nyhetsbrev med aktuell forskning

Visste du att robotar som ser en i ögonen är lättare att snacka med? Missa ingen ny forskning, prenumerera på vårt nyhetsbrev!

Jag vill prenumerera