Academic literature on the topic 'Automatisk styrning'

The purpose of this project is to get a fully functional, automatic steering system and a variable breaking system with an emergency breaking function to an off road vehicle. This off road vehicle is supposed to work as an aid in military situations. A team of two, Sebastian Attervall and Nichlas Gustafsson, got an order from Jonas Nyårds and the PreeRunners Project to construct a steering system that could manoeuvre an off road vehicle without any human involvement. To make this possible the vehicle would be guided by onboard sensors, cameras and computers. The team where also assigned to construct an automatic breaking system, there also no human would be involved. The breaking system should as well contain an emergency stop function to prevent any accidents. The team has solved the problems assigned by using theories by David G. Ullman. The system that was eventually chosen was a steering system containing a 48V, 250W DC motor. A planetary gear where chosen to increase the torque from the engine. To translate the torque from the planetary gear to the steering bar a chain with chainwheel where chosen, this because the chain and chainwheel could withstand the immense forces acting on the chain. Between the planetary gear and the chainwheel a skid clutch is placed to prevent destruction on the planetary gear due to overload. The whole steering system is monitored by two rotary encoders, one placed on the engine and one placed on the steering bar. The breaking system eventually chosen where a system build on the existing drum brakes, placed in the front. To make the system independent from any human interference a system containing a linear motor, an electromagnet and a spring where chosen. The system works by letting the spring act on the wire from the existing drum breaks. The spring is always compressed so a force will always act on the wire when the system is at rest. By compressing the spring further the force acting on the wire will decrease and by compressing it enough the breaks will be released. The force compressing the spring will come from the linear motor. And to make the system failsafe in case of an emergency an electromagnet will be placed between the linear motor and the spring. When the power is cut to the electromagnet the compressed spring will be released and the drum breaks will break. The breaking system as well will be supervised by encoders and in this case linear encoders.

Syftet med detta projekt är att få ett fungerande automatiskt styrsystem och en variabel broms med nödbromsfunktion till en fyrhjuling som ska bli ett hjälpmedel i militära situationer. En projektgrupp bestående av Sebastian Attervall och Nichlas Gustafsson fick i uppgift av beställare Jonas Nygårds att ta fram ett system som ska kunna manövrera en fyrhjuling utan att en människa är inblandad. På detta vis ska den fungera helt automatiskt med hjälp av sensorer, kameror och datorer. Projektgruppen fick även i uppgift att ta fram en broms som ska kunna fungera utan inblandning av en människa. Den ska även kunna fungera som en nödbroms om systemet skulle strejka. Projektgruppen har löst de uppgifter som de har blivit tilldelade med hjälp av David G. Ullmans konstruktionsmetodik. Det system som tillslut valdes åt styrenheten blev ett system där momentet som vrider styrstången skapas med hjälp av en DC motor på 48 V och 250 W. Efter motorn sätts en planetväxel för att öka momentet. Som överföring av momentet från planetväxeln till styrstången används kedjedrift, detta på grund av att kedjan klarar av att ta upp de krafter som uppstår. En slirkoppling finns även med mellan planetväxeln och kedjedriften för att inte motorn och planetväxeln ska ta stryk vid överbelastning. Hela detta system övervakas med rotationsgivare vid motorn och styrstången så att inget fel uppstår. Konstruktionen för bromsen blev tillslut en lösning där de befintliga trumbromsarna på framhjulen används. För att bromsen ska kunna fungera utan inblandning av en människa har projektgruppen valt ett system bestående av ett linjärt ställdon, en elektromagnet och en fjäder. Systemet fungerar på så sätt att fjädern trycks ihop och en kraft uppstår. Denna kraft kommer att spänna bromsvajern så trumbromsen låser sig. Men för att inte trumbromsen ska ligga i hela tiden valde projektgruppen att använda sig av ett ställdon för att trycka ihop fjädern ytterligare så att vajern slaknar och bromskraften försvinner. För att nödbromsfunktionen ska fungera sattes en elektromagnet mellan ställdonet och fjädern. Om fyrhjulingen skulle bli strömlös släpper elektromagneten och fjädern drar åt bromsvajern. Även detta system kommer att övervakas av givare och i detta fall av en linjärgivare.

Denna rapport beskriver ett examensarbete för högskoleingenjörsexamen i elektroteknik vid Växjö Universitet. Syftet är att konstruera ett styrsystem till en robotbil, ett program som hindrar bilen från att krocka med omgivningen. Roboten ska även kunna styras från en dator via ett grafiskt gränssnitt implementerat i Labview. Nödvändig hårdvara för styrning och kommunikation har konstruerats.

Det har behövts tre olika programmeringsspråk för att nå de krav som har ställts på uppgiften, C, Perl och Labview. Microprocessorn i robotbilen har programmerats i C och gör bilen helt autonom, endast beroende av signaler från avståndssensorer. Avlusningsprogrammet skrevs i Perl och styrningen från datorn har implementerats i Labview. Avlusningsprogrammet togs fram på grund av att det blev svårt att hålla koll på allt som skedde med värden och beräkningar i den automatiska styrningen av robotbilen.

This thesis describes a project for the bachelor degree in electrical engineering at Växjö University. The purpose with this project is to construct a guidance system for a robot car, a program that prevents the car from colliding with objects when moving without external control. The robot could also be controlled from the computer through a virtual instrument implemented in Labview. The necessary hardware for steering and communicating has been constructed. The software is implemented using three different programming languages, C, Perl and Labview.

Increased use of variable energy and integration of electricity markets in the European Union have led to new challenges when balancing supply and demand in the grid. Load management is a possible way to manage these challenges by adjusting electricity consumption in order to balance the power system. Household appliances can be used for this purpose, for example by providing automatic frequency control. The aim of this master thesis is to investigate the potential of load management from private households and to examine how the power system is affected by a more flexible electricity consumption. The thesis focuses on fridges as automatic frequency control reserves and the ability of fridges to balance the power system. Attributes such as capacity, activation time, persistence and the effect of load reconnection has been modelled in Simulink, Matlab. Complementary interviews with actors from the electricity industry have been done to summarize their insights on demand response. The results indicate that fridges can be used as a part of the automatic frequency controlled reserve FCR-N, based on assumptions made in this study. However, current requirements imposed on balancing resources are not fully met by the fridges. In order for household appliances to provide the needed flexibility, some requirements might need to be rephrased. The results also show that the capacity for providing balancing services differs for positive and negative imbalances, as consumption can be reduced with 30 MW and increased with 66 MW. When controlling the fridges by moving the reference temperature, there is a risk that the appliances will synchronize with each other, i.e. reconnect or disconnect at the same time, resulting in frequency oscillations. It is therefore important that load management is designed to avoid this kind of behavior.

As more and more renewable energy sources like wind and solar power are added to the electricgrid, reliable sources of power like hydropower become more important. Hydropower isabundant in Scandinavia, and helps to maintain a stable and reliable grid with added irregularitiesfrom wind and solar power, as well as more fluctuations in demand. Aside from the reliabilityaspect of hydropower, power producers want to maximize their profit from sold electricity. InSweden, power is bid to the spot market at Nord Pool every day, and a final spot price is decidedwithin the electricity market. There is a different electricity price each hour of the day, so it ismore profitable to generate power during some hours than others.There are many other factors that can change when it is most profitable for a hydropower plant tooperate, like how much local inflow of water there is. Hydropower production is an ideal case forusing optimisation models, and they are widely used throughout industry already. Though theoptimisation calculations are done by a computer, there is a lot of manual work from the spottraders that goes into specifying the inputs to the model, such as local inflow, price forecasts, andperhaps most importantly, market strategy. Due to the large amount of work that needs to be donefor each hydropower plant, many of the smaller power plants are not optimised at all, but are leftto run on an automatic control that typically tries to maintain a constant water level. In Fortum,this is called, VNR, or vattennivåreglering (water level regulation).The purpose of this thesis is to develop an optimisation algorithm for a small hydropower plant,using Fortum owned and operated Båthusströmmen as a test case. An optimisation model is builtin Fortum’s current modelling system and is tested for 2016. In addition, a mathematical model isalso built and tested using GAMS. It is found that by optimising the plant instead of running it onVNR, an increase of about 15-16% in profit could be seen for the year 2016. This is a significantimprovement, and is a strong motivator to being optimising the small hydropower plants.Since the main reason many small hydropower plants are not optimised is because it takes toomuch of employees time, a second phase of this thesis was conducted in conjunction with twoother students, Jenny Möller and Johan Wiklund. The focus of this portion was to develop acentralized controller to automatically optimise the production schedule and communicate withthe central database. This would completely remove the workload from the spot traders, as wellas increase the overall profit of the plant. This thesis describes the results from both the Fortummodel and the GAMS model, as well as the mathematical formulation of the GAMS model. Thebasic structure of the automatic controller is also presented, and more can be read in the thesis byMöller and Wiklund (Möller & Wiklund, 2018).
Tillförlitliga energikällor som vattenkraft blir allt viktigare vart eftersom elkraftsystemet utökasmed fler förnybara energikällor som vindkraft och solenergi. I Norden finns det rikligt medvattenkraft, vilket bidrar till att upprätthålla ett stabilt och pålitligt elnät även med ökadeoregelbundenheter från vindkraft och solkraft samt större variationer i efterfrågan. Bortsett frånvattenkraftens tillförlitlighetsaspekter vill kraftproducenter maximera sin vinst från såld el. ISverige läggs dagligen bud på effektvolym till spotmarknaden Nord Pool och ett slutgiltigtmarknadspris bestäms därefter av elmarknaden. Varje timme under dygnet motsvarar ett enskiltelpris, därmed är det mer lönsamt att generera effekt under de timmar där priset är som högst.Det finns många andra faktorer som påverkar när det är mest lönsamt för ett vattenkraftverk attproducera el, exempelvis hur stort det lokala inflödet av vatten är. Vattenkraftproduktion är idealtför tillämpning av optimeringsmodeller, vilka är vanligt förekommande inom verksamhetsområdet.Även om optimeringsberäkningarna utförs av en dator innebär optimeringen mycket manuelltarbete för Fortums elhandlare som specificerar indata till modellen. Exempel på indata är lokaltinflöde, prisprognoser och kanske viktigast av allt marknadsstrategi. På grund av den storamängden arbete som fordras för varje vattenkraftverk, optimeras inte produktionen för många avde småskaliga kraftverken utan de regleras automatiskt med mål att upprätthålla en konstantvattennivå. Denna typ av reglering kallas vattennivåreglering, VNR.Syftet med examensarbetet var att utveckla en optimeringsalgoritm för ett småskaligtvattenkraftverk, där Fortumägda vattenkraftverket Båthusströmmen används som testobjekt. Enoptimeringsmodell utvecklades i Fortums befintliga system och testades för 2016. Dessutom haren matematisk modell utvecklats och testades med GAMS. Det konstaterades att genom attoptimera produktionen från vattenkraftverket istället för att reglera den via VNR kan envinstökning med cirka 15-16 % för noteras år 2016. Detta är en väsentlig förbättring och är ettstarkt argument för att optimera produktionen från småskaliga vattenkraftverk.Eftersom den främsta orsaken till att många småskaliga vattenkraftverk inte optimeras är denutökade arbetsbelastningen det skulle innebära för de anställda, genomfördes en andra fas iexamensarbetet i samverkan med två andra studenter, Jenny Möller och Johan Wiklund. Fokus fördenna del var att utveckla en centraliserad styrenhet för att automatiskt optimera produktionsplaneroch kommunicera med det befintliga centrala systemet. Detta innebär att utökad arbetsbelastningenfrån elhandlarna undviks, samt öka vattenkraftverkets totala vinst. Denna rapport beskriverresultaten från både Fortum-modellen och GAMS-modellen, liksom den matematiskaformuleringen av GAMS-modellen. Även grundstrukturen för det självreglerandeoptimeringsverktyget presenteras, mer kan läsas i rapporten av Möller och Wiklund (Möller &Wiklund, 2018).Nyckelord: Optimering, vattenkraftplanering, självreglerande, automatisk styrning, optimalplanering

The electricity system will go through massive changes in the coming years. Smartgrids are becoming more popular. The phasing out of fossil fuels in electricity production in favour of renewable power sources will entail challenges. To handle these challenges, the Swedish Energy Markets Inspectorate (Ei) has identified demand side flexibility as a partial solution. Ei has presented new functionality demands on electricity meters, which aim at working for an increase of demand side flexibility. The aim of this report is to investigate how smart meters and the new functionality demands contribute in making customers become more active, along with how customers can be motivated to change their behaviour. The findings from this report show that the new demands do not directly lead to more demand side flexibility. Instead they enable other actors to develop services that could lead to customers contributing with demand side flexibility. In the energy sector, it is assumed that customers need to see an economic benefit in order to contribute with flexibility. This report finds that this is not entirely the case. Customers can be motivated by other things, such as protecting the environment. Important factors for customers are that they experience the same comfort as before, along with simplicity. Therefore, automatic steering is the preferable option which might entail the need for economic subsidies since investing in automatic systems will be economically notable. Once a considerable amount of customers are contributing with flexibility, social pressure might motivate remaining customers to do the same.

Dynamiken för en starkt accelerande robot har modellerats. Modellen linjäriseras så att roboten beskrivs som ett linjärt tidsvariabelt system. Denna representation beskriver roboten väl då robotens anblåsningsvinkel, vilket är vinkeln mellan robotkroppen och robotens hastighet, är liten. Eftersom det ej är möjligt att mäta alla robotens tillstånd har en observatör tagits fram i form av ett Kalmanfilter. Problematik vid framtagandet av observatören diskuteras i rapporten. Den linjära tidsvariabla modellen har använts till att ta fram två regulatorer. En LQ-regulator och en H_∞-regulator. Hur dessa tas fram och vilka problem som finns diskuteras i rapporten. För att kunna se fördelar och nackdelar beträffande prestanda och robusthet har en mängd tester gjort. Testerna visar på olika fördelar hos de olika reglersystemen. Till exempel är det lättare att få bra prestanda med LQ-regulatorn än H_∞-regulatorn om systemet som styrs stämmer bra överens med systemet som använts vid reglerdesignen. H_∞-regulatorn har bättre förmåga att anpassa sig till modellförändringar givet att observatören gör bra skattningar. Det är dock svårt att utnämna en generell vinnare.

En stor del av Sveriges energianvändning går till bostäder och lokaler. Ur en nationell synvinkel är energieffektiviseringar i befintliga byggnader därför en potentiellt viktig del för att kunna nå de satta klimatmålen till år 2020. I ett traditionellt styr- och reglersystem styrs framledningstemperaturen i ett vätskeburet värmesystem efter en kurva som beror på utomhustemperaturen. En del nya styr- och reglersystem tar även hänsyn till andra parametrar, såsom byggnaders värmetröghet och lokala väderprognoser. Ett exempel på ett sådant system är Ecopilot, utvecklat av Kabona. Nuvarande kunskap angående hur stor energibesparing som styr- och reglersystem med prognosstyrning och styrning som utnyttjar byggnadens värmetröghet ger upphov till består till största del av referensfall som jämför byggnaders energianvändning före och efter installationen. I detta examensarbete undersöktes hur energianvändning och inomhusklimat påverkades av prognosstyrning och styrning som utnyttjar byggnaders värmetröghet. Mätningar utfördes på två kontorsbyggnader vid namn Fräsaren 10 och Fräsaren 11. Båda byggnaderna är belägna i Sundbyberg och har Kabona Ecopilot installerat. Mätdata loggades genom redan utsatta givare och en enklare form av validering av dessa gjordes. I Fräsaren 10 och Fräsaren 11 jämfördes Ecopilot i normal drift med driftfallet då prognosstyrningsfunktionen stängdes av i Ecopilot. Även ett tredje driftfall undersöktes i Fräsaren 10. Under detta driftfall stängdes Ecopilot av och framledningstemperaturen styrdes med hjälp av reglerkurvor. I luftbehandlingsaggregaten sattes tilluftstemperaturens börvärde, till 19-20 °C. Varje driftfall hade en mätperiod på minst 14 dagar. Energisignaturer användes för att jämföra energianvändningen och en osäkerhetsanalys av de anpassade linjerna gjordes. En egen modell för att undersöka toppbelastningar i radiatorsystemet, VS1, i Fräsaren 10 togs fram. Även en modell för att undersöka hur temperaturen varierat inomhus mellan de olika mätperioderna togs fram. Energisignaturer för radiatorsystemen VS1 och VS2 i Fräsaren 10 visade på att likvärdiga energisignaturer kunde fås för samtliga av de undersökta driftfallen under det temperaturintervall som undersöktes. Energisignaturer för värmeanvändning i luftbehandlingsaggregatet, LB2601, visade på att en konstant tillufttemperatur på 19 °C som användes då Ecopilot var avstängd, kunde ge en högre värmeanvändning jämfört med fallen då Ecopilot var i normal drift och då Ecopilot hade sin prognosstyrning avstängd. Från jämförelse mellan fallen då Ecopilot var i normal drift och då Ecopilots prognosstyrning var avstängd kunde inga substantiella skillnader hittas mellan energisignaturerna. Det betyder dock inte att prognosstyrningen inte ger upphov till energibesparingar, utan att eventuella energibesparingarna var för små relativt mätningarnas osäkerhet vid en konfidensnivå på 65 % eller 95 %. Osäkerheten kan minskas om mätningar utförs över en längre tidsperiod än som var möjligt under detta examensarbete. Värmetoppbelastningar som undersöktes i radiatorsystemet i VS1 Fräsaren 10 visade inte på att några signifikanta skillnader mellan antalet uppmätta värmeeffekttoppar under de olika mätperioderna. Det förekom dock en viss indikation att det kan leda till fler värmeeffekttoppar om prognosstyrningen stängs av i Ecopilot. För att få ett mer tillförlitligt resultat behöver mätningar göras under en längre tidsperiod. Inomhustemperaturen undersöktes i Fräsaren 10 och Fräsaren 11. I Fräsaren 10 uppgick medeltemperatur till 21,5 °C för fallen då Ecopilot var i normal drift och då prognosstyrningen var avstängd. Då Ecopilot var avstängd var medeltemperaturen 22,1 °C. Under mätperioderna uppmättes en variation som understeg ± 1 °C från medelvärdet för respektive mätperiod. Baserat på resultaten presenterade i detta examensarbete antaganden angående hur stor besparing av värme som Ecopilot ger upphov till revideras. Att jämföra energianvändning före och efter installation av styrsystem såsom Ecopilot kan ge en dålig bild av hur stor del av energibesparingen som orsakats av Ecopilot, speciellt om reglerkurvorna i det gamla systemet var dåligt intrimmade.

Målen med denna undersökning har varit att studera vilka tekniker som idag finns för att möjliggöra mobil styrning av hemmet och därigenom underlätta elanvändarens roll i en uppgradering av det befintliga elnätet, vilken/vilka tekniker som bör få störst betydelse för framtidens smarta hem, samt hur en implementering av en mobil applikation för fjärrstyrning av hemmet skulle kunna tas fram. Undersökningen har i första hand genomförts genom en omfattande förstudie och informationsinhämtning, genom jämförelser av för- och nackdelar mellan olika nätverkstekniker, samt genom utredande av lämplig utvecklingsmiljö baserat på tillgång till öppet utvecklar API, produkttillgänglighet och support, samt initialkostnad för utvecklingsverktyg och system för testning. Undersökningen har visat att det idag inte finns någon klar vinnare bland nätverksteknikerna på området, även om Zigbee, Z-Wave och Wi-Fi är de starkaste kandidaterna till att vinna stora marknadsandelar. Det är således inte uppenbart att någon teknik kommer att få mycket större utbredning än de övriga då teknikerna istället kan komma att komplettera varandra då de är starka på olika områden. Undersökningen har också visat att som utvecklingsmiljö är det svenska företaget Telldus produktlösning (Tellstick) en relativt billig och enkel produkt att använda för att komma igång med styrning av hemmet, samt att de tillhandahåller två öppna APIer och uppmuntrar tredjepartsutveckling av applikationer för deras system.
The objectives of this study has been to examine the techniques available for enabling home automation via mobile control (for instance via a smartphone) in order to facilitate the user's role in contributing to the upgrade of the present power-grid, but also to treat the matter of which of the techniques that will probably be of most importance for the future of the smart home, and how an implementation of a mobile application for remote home controlling could be developed. The investigation was primarily conducted through a comprehensive feasibility study of information gathering, comparison of the pros and cons of different networking techniques, and investigation of suitable development environments based on the availability of open developer APIs, availability of product solutions and support, and the cost of development tools for both development and system testing. The investigation has shown that there is currently no clear winner among the networking techniques in this area, although Zigbee, Z-Wave and Wi-Fi are the strongest candidates to gain large market shares. There is also no certainty that any technology will play a much greater role than the others since the techniques may complement each other because of their strength in different areas. The investigation also showed that as for a development environment the product solution developed by the Swedish company Telldus (called Tellstick) is relatively cheap and simple to use to get started with home automation, and that they encourage third party development by offering two open APIs for application development.

I detta examensarbete har ett system för navigering och styrning av ett autonomt fordon implementerats. Syftet med detta arbete är att vidareutveckla fordonet som ska användas vid utvärdering av banplaneringsalgoritmer och studier av andra autonomifunktioner. Med hjälp av olika sensormodeller och sensorkonfigurationer går det även att utvärdera olika strategier för navigering. Arbetet har utförts utgående från en given plattform där fordonet endast använder sig av enkla ultraljudssensorer samt pulsgivare på hjulen för att mäta förflyttningar. Fordonet kan även autonomt navigera samt följa en enklare given bana i en känd omgivning. Systemet använder ett partikelfilter för att skatta fordonets tillstånd med hjälp av modeller för fordon och sensorer.

Arbetet är en fortsättning på projektet Collision Avoidance för autonomt fordon som genomfördes vid Linköpings universitet våren 2005.

In this thesis a system for navigation and control of an autonomous ground vehicle has been implemented. The purpose of this thesis is to further develop the vehicle that is to be used in studies and evaluations of path planning algorithms as well as studies of other autonomy functions. With different sensor configurations and sensor models it is also possible to evaluate different strategies for navigation. The work has been performed using a given platform which measures the vehicle’s movement using only simple ultrasonic sensors and pulse encoders. The vehicle is able to navigate autonomously and follow a simple path in a known environment. The state estimation is performed using a particle filter.

The work is a continuation of a previous project, Collision Avoidance för autonomt fordon, at Linköpings University in the spring of 2005.

Syftet med detta examinationsarbete är att utveckla ett kontrollsystem för en inversmarkberedningsprototyp.En simuleringsmodell har skapats för att utveckla ett kontrollsystem med syftet att validera och verifiera prototypens effektivitet. Simuleringsuppställningen är skapad i Simulink, där en del av prototypen är importerad som en solidmodell vilken sammankopplas med en modell av ett hydraulsystem som styr solidmodellens rörelse. I Simuleringsmiljön utvecklades reglering samt styrlogik för prototypen. När regleringen var färdig att testas kontrollerades det att mjukvaran läsa av aktuella sensorer och att utsignaler från kontrollsystemet når hårdvaran, samt att den avsedda rörelsen utförs i verkligheten. Detta projekt har därmed resulterat i en simuleringsmodell, ett kontrollsystem, samt förutsättningar för att kunna verifiera resultaten i verkligheten.
This thesis treats the development of a control system for an inverse soil conditioner prototype. A simulation model was created to develop a control system with the purpose of validation and verification of the prototypes efficacy. The simulation model is created in Simulink, where a part of the soil conditioner is imported as a solid model, which then is coupled to a model of a hydraulic system. In the simulation a control system and regulator were implemented and tuned. when the software was test-ready the hardware-interface was tested to validate that the current software could receive inputs and send meaningful outputs, and then real movements were logged to validate the software function for the machine. The results of this project can then be summarized as a simulation model, a control system, and a solid basis for real world verification are completed.