Förslag på examensarbete

Transkript

1 Förslag på examensarbete 2012

2 Allmän information - exjobb på Aros utvecklar och producerar kundanpassad industriell elektronik. Motorstyrningar, sensorer och fältbussteknologi är våra specialområden. Inom dessa pågår ständigt vidareutveckling av teknologier, kunskapsnivåer och produktionsmetoder. Som ett led i detta har vi för avsikt att kontinuerligt hålla något eller några examensarbeten igång. De förslag på examensarbeten som presenteras i detta häfte är endast exempel på uppgifter inom våra specialområden. Ni som har egna förslag är hjärtligt välkomna att diskutera dessa med oss. Vår policy när det gäller ekonomisk ersättning för examensarbeten är att betala ut en klumpsumma vid examensarbetets slut. Storleken på denna avtalas innan examensarbetets start. Då vi tycker att både vi som företag och ni som exjobbare tjänar på att vara 2 personer har vi detta som ett krav. Vi ser exjobb som en bra väg för rekrytering varför sökanden som är intresserade av Aros som en framtida arbetsplats prioriteras. Vi ser gärna kvinnliga sökanden. Ansökan skall innehålla: - Kort personlig presentation - Önskad tid för genomförande - Sökt exjobbsförslag, alternativt önskat tekniskt innehåll - av nuvarande studier och planerad tidpunkt för examen - Eventuella betygskopior För att ansöka om ev. examensarbete hos oss, kontakta vår utvecklingschef : Magnus Wide Telefon exjobb@aros.se

3 Utvärdering av 3:e partsverktyg för utveckling av avancerade motorstyrningar Ämnesområden: Elektriska drivsystem Reglerteknik Signalbehandling Att styra och reglera elektriska motorer har under mer än 30 års tid utgjort kärnverksamheten för. Vi har under denna tid byggt upp en bred kompetens och ett stort antal återanvändbara hård- och mjukvarulösningar för anpassning av drivsystem mot industriella tillämpningar. Med en robust och tillförlitlig motorstyrningsteknik som bas kan vi fokusera på anpassningen mot våra kunders tillämpningar. I takt med att speciella komponenter för motorstyrning utvecklas minskar kostnaderna för att ta steget upp till mer avancerade drivsystem. Dessa kräver stor teoretisk kunskap och tillgång till hög beräkningskapacitet. För att underlätta utvecklingen av dessa finns idag 3:e parts verktyg för motorstyrning att tillgå i allt högre utsträckning. Examensarbetet syftar till att kartlägga marknaden av 3:e parts verktyg för motorstyrning i form av specialkretsar, processorer med anpassade periferienheter, firmware, IP-kärnor för kretskonstruktion m.m. Det skall utredas hur dessa låter sig anpassas mot olika tillämpningskrav samt jämföras mot existerande lösningar på ett antal kritiska parametrar. Något 3:e parts verktyg skall dessutom väljas ut för ett praktiskt implementationsprov. Summary in English: Evaluation of third party tools aimed for development of advanced motor control solutions: The aim is to make a market overview of third party tools for motor control with regards to special circuits, processors with specialised peripherals, IP-cores for circuit designs etc. It should be investigated how these can be adapted to suit different application requirements. The work should also contain a comparison with existing solutions with special attention to critical parameters.

4 Audible noise reduction in sensorless drive systems Technology area: Embedded programming, Control Systems, Electronics Description develops and produces customer-specific industrial electronics. One of our key technologies is sensorless control of Permanent Magnet motors. Removing position sensors from the bill of material allows to significantly reduce costs, but can introduce some limitations, especially when the ambition is to target low-end microcontrollers. Aros continuously challenges these limitations by refining algorithms and control strategies to improve performances, but keeping the overall system cost in mind. One limitation of today's drive is the level of audible noise connected to the switching frequency of the converter, which can be considered not acceptable in some specific applications. The scope of the master thesis is to work within this context, by investigating algorithms and control techniques to reduce the audible noise level. The job should start with a research of papers describing existing techniques and continue with the development of a solution suitable to be introduced in AROS s motor controller. The candidate has to have good knowledge in Control techniques and embedded C programming. Hardware development skills are appreciated.

5 Onlineskatting av tröghetsmomentet i ett drivsystem Ämnesområden: Programmeringsteknik Modellbygge och simulering Elektriska drivsystem Reglerteknik Aros electronics gör ett stort antal servostyrningar per år och många applikationen ändras drivsystemets tröghetsmomentet under drift. Föra att upprätthålla en noggrann servostyrning krävs att hastighetsregulatorns motorparametrar matchar drivsystemets mekaniska dynamik och här spelar tröghetsmomentet en betydande roll. Vi vill utveckla oss mer genom att undersöka möjligheter för online skatting av tröghetsmomentet i våra drivsystem. Ni får jobba med hårdvara som vi tillhandahåller och ett programsystem som i stora delar är färdigutvecklat. Ert jobb blir att hitta och utvärdera bästa möjliga algoritmer för online skatting av tröghetsmomentet, samt i mån av tid C-koda någon algoritm och implementera den i existerande styrning. Ni bör ha läst någon av kurserna Modelling and Simulation, Electric Drives, Nonlinear and Adaptive Control samt ha ett intresse i kraftelektronik, reglering och programmering. Summary in English: In order to obtain high control performance of an industrial servo drive system it is important to have accurate knowledge about the mechanical motor dynamics. This thesis deals with online estimation of the inertia in an electrical drive systems.

6 Implementationsstudie, Parameteridentifiering av en PM-motor Ämnesområden: Programmeringsteknik Modellbygge och simulering Elektriska drivsystem Reglerteknik Att styra och reglera elektriska motorer har under mer än 30 års tid utgjort kärnverksamheten för. Vi har under denna tid byggt upp en bred kompetens och ett stort antal återanvändbara hård- och mjukvarulösningar för anpassning av drivsystem mot industriella tillämpningar. Vi vill utveckla oss mer genom att fortsätta undersöka möjligheter för parameteridentifiering. Att automatiskt kunna mäta upp motordata under drift är önskvärt då detta skulle förbättra noggrannheten vid styrning av elmotorer. En intressant aspekt är att dessutom, vid exempelvis ett motorhaveri vars orsak ej är relaterad till styrningen, kunna byta ut motorn utan att behöva programmera om styrningen med nya motordata. Ett tidigare examensarbete har tittat på möjligheten att med hjälp olika varianter av minstakvadratmetoden skatta elektriska motorparametrar i en PM-motor. Simuleringar har gjorts i Simulink, men inga identifieringsalgoritmer är implementerade i Aros existerande motorstyrningar. Examebsarbetet skall fortsätta utvärdera tänkbara metoder för parameteridentifiering för en PM-motor, samt i C-kod implementera någon algoritm i existerande motorstyrning. Ni får jobba med hårdvara som vi tillhandahåller och ett programsystem som i stora delar är färdigutvecklat Ni bör ha läst någon av kurserna Modelling and Simulation, Electric Drives, Nonlinear and Adaptive Control samt ha ett intresse i kraftelektronik, reglering och programmering. Summary in English: In a previous Master s thesis, two identification methods for electrical PM-motor parameters have been investigated. This thesis shall continue the work and in order of time implement one or more of the algorithms in existing hardware at Aros. Good knowledge in Matlab/Simulink and C-programming is required

7 Styrning av asynkronmaskin Ämnesområden: Programmering, Reglerteknik, Motorstyrning, Asynkronmaskin AROS Electronics gör ett stort antal motorstyrningar per år och en del av dem är för styrning av asynkronmaskiner. Dessa används i ett flertal industriella tillämpningar. Den reglering som används idag använder en strömbaserad motormodell vilken har en del brister vid hög fart och vid fältförsvagning. Ett tidigare examensarbete har tittat på en spänningsbaserad motormodell och implementerat det i en av våra motorstyrningar. Examensarbetet ska fortsätta att jobba med den spänningsbaserade modellen och utveckla algoritmerna för att gälla även vid fältförsvagning och för drift vid låg hastighet. Som verktyg använder vi Simulink för simulering och implementationen görs med C-kod. Praktiska prov och utvärdering kan ske med hjälp av befintlig hårdvara. Summary in English: The master thesis work aims at implementation of a sensor less control of induction machine. Earlier work have indicated that the SCVM-model is a good choice and this work will finalise it.

8 Styrning av reluktansmaskin Ämnesområden: Programmering, Reglerteknik, Motorstyrning, Reluktansmaskin AROS Electronics gör ett stort antal motorstyrningar per år för synkronmaskiner magnetiserade med permanenta magneter. Dessa används i ett flertal industriella tillämpningar. Fältvektorer (FOC) används vid reglering av maskinerna både då vi har rotorlägesgivare och vid sensorless drift. Den synkrona reluktansmaskinen är ganska lik andra synkrona maskiner och liknande metodik kan och har nyttjats då vi har positionssensor. Examensarbetet ska studera möjliga principer för att estimera rotorläget och på det viset möjliggöra sensorless drift av även dessa maskiner. Som verktyg använder vi Simulink för simulering och implementationen görs med C-kod. Praktiska prov och utvärdering kan ske med hjälp av befintlig hårdvara. Summary in English: Aros Electronics do a lot of sensorless drives for PMmachines, the work is intended for one or two that are interested in control of electric drives. The purpose is to study different ways to control the synchronous reluctance machine, without a sensor.

9 Överordnad systemobservation / Sensor fusion Ämnesområden: Signalbehandling, Inbyggda system, Elektronik utvecklar och producerar kundanpassad industriell elektronik. Motorstyrningar, sensorer och fältbussteknologi är våra specialområden. Inom samtliga områden övervakas/mäts en mängd signaler. Genom filtrering av existerande signaler kan okända signaler/storheter/tillstånd indirekt skattas. Med den nya informationen kan produkters nuvarande funktion förbättras eller utökas. Arbetet består av: 1. Undersöka och sammanställa problem/möjligheter för en utvald produkt. 2. Designa och implementera algoritmer. 3. Utvärdera resultat. Exempel på möjliga områden: Detektion av trasigt/slitet kullager. Detektion av kollision/mekaniskt hinder. Detektion av sensorfel (trasig/skadad enkoder mm.) Skattning av position, vikt, hastighet mm. Summary in English: Sensor fusion and change detection In our existing applications many signals like current, voltage, temperature, and speed are measured. By filtering measured signal new information can be extracted. The new information can be used to improve and/or add functionality to existing products. Work consists of: 1. Investigation and summary of problems and possibilities for a specific product. 2. Design and implementation of algorithm in Simulink. 3. Implementation in C. 4. Evaluation in product. Possible areas: Detection of worn out bearings. Detection of mechanical changes (clash, load change, motor parameters ) Detection of sensor errors, (damaged/loose encoder, ) Estimation of position, load, speed mm.

10 Induktivladdare Ämnesområden: Kraftelektronik, Programmering, Reglerteknik Aros husrobot Glenn behöver laddas med jämna mellanrum. En ide vore om Glenn kunde sköta detta själv genom att söka upp en laddare för att hämta krafter. Glenn skulle då kunna ställa sig över en platta som skötte detta genom induktion helt trådlöst. En primärspole i en platta på golvet för över energin till en sekundärspole i botten av roboten. En kommunikationskanal mellan primär och sekundär spole skall också upprättas för att övervaka och styra laddprocessen (kan vara överlagrad signal i själva induktionen). Arbetet består av: 1. Ge ett konstruktionsförslag för en induktivladdare. 2. Konstruera och implementera en laddare i hårdvara samt mjukvara. 3. Utvärdera resultat. Summary in English: The scope of the master thesis is to design an inductive charger for our selfbalancing robot. A primary coil on the floor shall be designed that charges a secondary coil in the robot. A communication channel that is used for monitoring the charge process is also established. The candidate should have knowledge in power electronics, programming and control techniques.

11 Inverterad pendel på självbalanserad robot Ämnesområden: Reglerteknik, robot balansering Modellering och Simulering C-programmering Aros har utvecklat en två-hjulig själv-balanserade robot. Nu vill vi bygga vidare på denna genom att göra nya funktioner för bl a demo syften. Målet är t ex att roboten, förutom att balansera sig själv, ska balansera en fritt stående stav, s.k. inverterad pendel. Ett ex-jobb skulle kunna innefatta något av följande: Modellera den befintliga robotens elektro-mekaniska dynamik, m h a analys och/eller system-identifiering Jämföra simuleringsresultat från modellen med verkliga test-körningar av roboten Sensor för mäta pendelns vinkel och hastighet. Flera varianter finns och vissa befintliga lösningar att utgå från. Implementera balanseringen av inverterade pendeln i en färdig demo-applikation i roboten. Summary in English: Aros have developed a two-wheeled self-balancing robot for demo purposes. A master thesis work can include to first model and simulate the robot dynamics, and then find and implement a control algorithm for balancing an inverted pendulum on top of the robot.