Optimeret slæderegulering

Transkript

1 Forord Denne rapport dokuenterer arbejdet ed projektet Optieret læderegulering på 6. eeter. Projektet er udført i perioden februar 003 til aj 003 på Aalborg univeritet, Intitut for Elektronike yteer, Afdeling for Procekontrol. Projektet er udført i aarbejde ed Bang & Olufen, ed Henrik Fløe Mikkelen o kontaktperon. Målgruppen for denne rapport er peroner, der er intereerede i regulering af Cdafpillere. Det forudætte at læeren har et kendkab til regulering varende til tuderende på 6. eeter procekontrol. Bagert i rapporten finde bilag og appendik. Her finde ogå en Cd ed alt oftware brugt i projektet, at rapporten på elektronik for. Bagert i rapporten er deuden noenklaturlite og litteraturlite. Kildehenvininger krive i tekten o f.ek. [Boden, 995], o henvier til punktet i litteraturliten af ae navn. Vi vil gerne takke Carten Poulen og Enrique Vidal Sanchez for dere velvillige aitance under projektforløbet. Agnar Kenneth Nygaard Fleing Olufen Jakob Krogh Laren Jakob Marolin Toke Koutrup Toy Mikkelen Side

2 Side

3 TITEL: Optieret Slæderegulering TEMA: Reguleringteknik PROJEKTPERIODE: 3. februar - 7. aj, 003 PROJEKTGRUPPE: 03gr633, Aalborg Univeritet GRUPPEMEDLEMMER: Agnar Nygaard Fleing Olufen Jakob Krogh Laren Jakob Marolin Toke Koutrup Toy Mikkelen VEJLEDER: Palle Anderen, Lektor KONTAKTPERSON B&O: Henrik Fløe Mikkelen Oplag: 9 ANTAL SIDER: 30 APPENDIX/BILAG: 4 (7 ider SIDER IALT: 47 Aalborg Univeritet Afdeling for procekontrol Frederik Bajervej 7c DK-90 Aalborg SØ Denark Tlf: Fax: Eail: ekr@control.auc.dk Bang og Olufen Audio Viual A/S Peter Bangvej 5 DK-7600 Struer Denark Tlf: Eail: beoinfo@bang-olufen.dk Billeder på foride: Beoound 3000 Beolab 4000 SYNOPSIS: Dette projekt ohandler kontruktion af en regulator til læden i en Cd-afpiller, at bygning af et PSD-Syte og ipleentering af et allerede færdigt Cd-yte 00, til at udvikle og tete reguleringen på. Udgangpunktet er taget i Procekontrollinien tudie-ordning for 6. eeter, hvor der er lagt vægt på odellering og regulering. Ideen ed lædereguleringen er at forbedre en allerede ekiterende regulering, ved at gøre reguleringen til lædeotoren dæpet og kontinuert, for herigenne at iniere fortyrrelen af radialactuatoren. Den færdige regulering er blevet optieret i forhold til den nuværende og er blevet tetet ved iulering og ipleentering i PSD-yteet. Side 3

4 Side 4

5 TITLE: Optieret Slæderegulering THEME: Feedback Control PROJECT PERIOD: February 3. May 7., 003 PROJECT GROUP: 03gr633, Aalborg Univerity GROUPMEMBERS: Agnar Nygaard Fleing Olufen Jakob Krogh Laren Jakob Marolin Toke Koutrup Toy Mikkelen SUPERVISOR: Palle Anderen, Lektor CONTACT B&O: Henrik Fløe Mikkelen NUMBER OF COPIES: 9 PAGES: 30 ENCLOSURES: 4 (7 page TOTAL NUMBER OF PAGES: 47 Aalborg Univerity Departent of Control Engineering Frederik Bajervej 7c DK-90 Aalborg SØ Denark Tlf: Fax: Eail: ekr@control.auc.dk Bang og Olufen Audio Viual A/S Peter Bangvej 5 DK-7600 Struer Denark Tlf: Eail: beoinfo@bang-olufen.dk Front-page picture: Beoound 3000 Beolab 4000 ABSTRACT: Thi project deal with the contruction of a controller for the ledge in a CD player and contruction of a PSD-yte and ipleentation of an already built CDyte 00, ued for deigning and teting the controller. The bai of the project i the Control branch curriculu for the 6 th eeter. Ephai lie upon odelling and controlling. The idea of the yte i to iprove an already exiting controller by deigning a daped and continuou controller for the ledge otor and hereby iniie the diturbance of the radial actuator. The coplete controller i optiied copared with the exiting and i teted by iulation and ipleentation in the PSDyte. Side 5

6 Indholdfortegnele INDLEDNING CD-SYSTEMETS OPBYGNING Cd en opbygning Cd-otor Slæde Optik Pickup Radial actuator Foku actuator DET INITIERENDE PROBLEM REGULERING AF SLÆDEMOTOR I LØBEVÆRK Hardware Software Cd-yte I/O-kort Lyenor DELKONKLUSION Løningforlag Afgrænning Probleforulering Kravpecifikationer... 9 HARDWARE DET SAMLEDE CD-SYSTEM I/O-KORTET MED DRIVER-SOFTWARE Analye af oftwaren Realtid Det ekiterende oftware Afvikling af ekiterende oftware Sapling Anvendele af oftware CD-SYSTEM Inputoduler Driveroftware til inputoduler Outputoduler Driveroftware til outputoduler Strøoduler PSD-SYSTEM Laer aktivering Laer foku Signal kopiering PSD Driveroftware til PSD-odul TILPASNINGSHARDWARE DATA-BEHANDLING VHA. MATLAB DELKONKLUSION MODELLERING DC-MOTOREN DC-otoren elektrike del DC-otoren ekanike del Beteele af ukendte paraetre for DC-otoren Motoren belatning MODELLERING AF GEAR Gearforhold MODELLERING AF RADIAL ACTUATOR Elektrik yte Side 6

7 3.3. Mekanik yte Salet odel Paraeter beteele SAMLING AF DEL-MODELLER Saenætning af otor, gear og læde Saenætning af otor-gear-læde og radial actuator ANDRE PÅVIRKNINGER PÅ MODELLEN Gear og læde Motor Radial actuator MODEL VERIFICERING Verificering af radial actuator Verificering af otorlædeodel DIVERSE MODELLERINGER Cd-yte PSD-yteet KONKLUSION REGULERING SAMLET REGULERINGSSLØJFE MÅLING OG SIMULERING AF DEN OPRINDELIGE REGULERING Siulering REGULERING AF SLÆDEMOTOR Tiddoæne pecifikationer Regulator valg Dienionering af regulator paraetre Stabilitet Digital ytebekrivele og z-tranforation Faedelay for det digitale yte Stabilitet for det digitale yte REGULERING AF RADIALACTUATOR IMPLEMENTERING I SOFTWARE SIMULERING AF OPTIMERET REGULERING SAMMENLIGNING AF PULS- OG KONTINUERT REGULERING DELKONKLUSION TEST TEST AF PSD-SYSTEMET Forål Tetoptilling Modultet af driveroftwaren Modultet af tilpaninghardwaren Sytetet af PSD-yteet Tetreultater MODULTEST AF SLÆDEREGULATOR OG RADIALACTUATOR Forål Tetoptilling Tet Tetreultater SYSTEMTEST AF REGULATORERNE Forål Tetoptilling Tet Tetreultater TEST AF CD-SYSTEM Forål Tetoptilling Modultet af hardwaren... Side 7

8 5.4.4 Modultet af driver-oftwaren Sytetet af Cd-yte Accepttet Tetreultater DELKONKLUSION KONKLUSION STUDIEORDNINGEN OG PROJEKTFORSLAGET Studieordning Projektforlaget OPNÅEDE RESULTATER I FORHOLD TIL KRAVSPECIFIKATIONEN Mekanik Hardware Software Regulatorerne OPSUMMERING AF DELKONKLUSIONER På baggrund heraf kan det for projektet konkludere at: ÆNDRINGER OG PRODUKTMODNING LITTERATUR BØGER PROJEKTRAPPORTER MANUALER INTERNETSIDER DATABLADE KILDEKRITIK BOGLIG MATERIALE INTERNET MATERIALE NOTER FRA UNDERVISNING PROJEKTRAPPORTER Side 8

9 Indledning Dette kapitel indeholder probleanalyen, og delkonkluionen på kapitlet indeholder ålede elve probleforuleringen. Ført gennegå Cd-løbeværket opbygning og virkeåde, ed henblik på at kunne optille det efterfølgende initierende proble. Herpå følger en analye af de ekiterende hardware- og oftwarekoponenter, for til idt at optille de afluttende kravpecifikationer. Kapitlet opdele i følgende afnit: Cd-yteet opbygning Det initierende proble Regulering af lædeotor i løbeværk, herunder: Hardware Software Cd yte 00 I/O-kort Lyenor Dette gøre ed henblik på at kunne: Afgræne enet, Optille en probleforulering Frekoe ed de indledende kravpecifikationer til reguleringen af løbeværket.. Cd-yteet opbygning Dette afnit ohandler den grundlæggende opbygning af en Cd og et Cd løbeværk, herunder: Lagring af data på en Cd, opbygning af en optik laerpickup, poitionering af laertrålen på en Cd og rotationtyring af en Cd kive. So det kan e på Figur, betår et typik Cd løbeværk af en læde, hvorpå en optik laerpickup er påonteret. Slæden bevæger ig i radialretning under Cd'en og følger her dataporet på denne. Laerpickuppen betår af fire dele: En halvlederlaer, et fotodiode array, en foku actuator og en radial actuator. Side 9

10 Figur Et typik Cd-løbeværk (Lånt fra [Ewing, 003].. Cd en opbygning Sporet på en Cd ligger o på en LP, det vil ige at der er et langt por, der trækker ig o en piral fra okring hullet i idten til yderkanten. I poret ligger den ønkede data i digital for, ved hjælp af pit, der tår på en plan overflade, land. I odætning til en LP tarte læningen af Cd en indefra. Laeren kal køre over poret ed en kontant hatighed, da det ikke er en pit eller land der angiver henholdvi 0 og. Det er deriod elve kiftet fra land til pit eller ovendt, der giver et, en en ekven uden kift giver et 0. Standarden for den uik, der ligger på en alindelig Cd er 6 bit aplet ved 44, khz. Da der er to kanaler i tereo, giver dette 3 bit ved 44, khz. For at opnå et ulig data på en Cd, kunne det være henigtæigt at lægge denne data Side 0

11 direkte ned på Cd en, en dette ville give et uhenigtæigt reultat, idet fejl ville optå for ofte [Boden, 995]. Derfor er data lagt i det åkaldte EFM A forat. EFM foratet er et forat, der kal ørge for at undgå vie typer af fejl. Dette opnå ved at de 3 bit dele op i 4 byte, o derefter behandle hver for ig. byte lave, via en lookup-table, o til 4 bit. En byte giver 56 uligheder og er derfor det indte antal uligheder EFM foratet kal give. 4 bit giver 6384 uligheder, en for at udelukke fejl er f.ek. bit kobinationen ikke tilladt i EFM foratet. Efter at alle regler er opfyldte er der 67 kobinationer tilbage [Boden, 995]... Cd-otor Cd-otoren er en otor af typen peranent agnetieret DC-otor. Motoren opgave er at pinde Cd en rundt ed en varierende hatighed fra 4 rp til 9 rp. Dette gøre for at ikre at Cd en bliver læt ed en kontant hatighed, når det piralforede por kal følge...3 Slæde Denne del af Cd-løbeværket betår af tre hoveddele. En DC-otor, en gearing og elve læden. DC-otor og gearing bruge til flytte læden hen over overfladen af Cd'en. På elve læden finde den optike pickup. I fællekab ed de actuatorer, der tyrer foku og radial poringen, kal læden kunne flytte pickuppen jævnt hen over Cd-overfladen, ålede at alle data bliver læt...4 Optik Pickup Grundprincippet for den optike pickup er, at den virker ved at ende en laer tråle ned på Cd-pladen, detektere det reflekterede ly og okode denne til digitale ignaler. Selve laertrålen, der generere af en laerdiode, ende igenne forkellige filtre og optik inden trålen raer Cd-kiven. Optikken i den optike pickup, e Figur, ørger for at plitte laertrålen op i tre tråler: En hovedtråle, o bruge til fokuering og til aflæning af data på Cd-pladen, at to idetråler o anvende til poring af laertrålen. A Eight-to-Fourteen Modulation Side

12 Figur Optikken i Cd-løbeværket (Lånt fra [Poulen, 003] De tre laertråler ende herefter igenne et filter, o betår af et polarierende prie, der filtrerer de returnerede laertråler fra de afendte. En kolliation line parallelierer de tre laertråler og et ¼-bølge filter ørger for at faeforkyde laertrålerne ed 45º. Endelig aler den idte line laertrålerne, å de raer Cd-pladen ed en alet trålebredde på 800 µ. Strålen raer dog data laget ed en trålebredde på µ, da det er dette lag der fokuere på. Deuden afbøje laertrålen ogå på grund af forkel i brydningindeket ielle luft og elve pladen. Figur 3 Fotodioderne (Lånt fra [Poulen, 003] Når trålen reflektere fra Cd-pladen og returnere igenne optikken, vil trålen igen blive faeforkudt 45º igenne ¼-bølge filteret, ålede at de returnerede tråler nu er faeforkudt ed i alt 90º. Dette gør det uligt at filtrere de reflekterede tråler fra de afendte i genne det polarierende prie, o reflekterer de odtagne tråler hen på Side

13 detektorerne, e Figur 3. Hovedtrålen raer en detektor, kaldet hovedpletdetektoren, o betår af i alt tre fotodioder, e Figur 4. Er laertrålen i foku rae de to øverte fotodioder af lige eget ly og genererer derfor den ae trø. Figur 4 Hovedpletdetektoren (Lånt fra [Poulen, 003] Er laertrålen deriod ikke i foku, vil den ene fotodiode odtage ere ly og dered generere ere trø. Forkellen ielle de to fotodioder genererede trø anvende til at tyre actuatoren, der tiller den optike pickup foku. Sidetrålerne, o raer to ideplet fotodioder, ørger for poringen af laertrålen, e Figur 5. Returnere der forkellige ignaler fra de to fotodioder, er hovedlaertrålen placeret ved iden af dataporet, og da laertrålen ogå kan være placeret lige i idten elle to datapor, hvorved differencen på fotodioderne ignaler ogå er lig nul, tjekke uen af ignalerne ogå. Suen vil her være tørt hvi laertrålen er placeret i idten, og indt hvi denne er placeret korrekt i dataporet. Ud fra die inforationer generere herefter tyreignaler til radial actuatoren. Figur 5 Radialporing, B er optial (Lånt fra [Poulen, 003] Den nederte fotodiode anvende til at opale data fra Cd-pladen, hvilket igen gøre ved at fotodioden genererer en trø ud fra den odtagne ly ængde. Alt efter o laertrålen raer en land eller en pit på Cd-pladen, returnere der ikke den ae ængde ly. Lyængden beteer ålede o de odtagne data kal læe o et 0 eller. Alle fe lydioder ignaler ale i en ervo proceor, o dered regulerer foku actuatoren, radial actuatoren og læde-otoren. Hatigheden på Cd-otoren regulere ved at åle på antal odtagne bit/ i bufferen i ervo proceoren. Side 3

14 ..5 Radial actuator Til fin-poitioneringen af laeroptikken benytte den åkaldte radial actuator, der flytter fokulinen i ae retning, o læde poitioneringen, dog ed en bedre opløning. Radial actuatoren er opbygget o en voice-coil otor, o ogå kende fra højttalere, og ed denne er en bevægele på ± 0,6 i radialretningen af Cd'en ulig. Selve voice-coil otoren betår, o det kan e på Figur 6, af tre dele: En peranent agnet, to poler og et fjedreophæng. Selve fokulinen er påonteret ed polerne på en holder, der er ophængt i det førnævnte fjedreophæng på læden. Spolerne er placeret tæt op af den peranente agnet, o ogå er onteret på læden. Alt efter o polerne herefter påtrykke en pænding ed en polariering på enten den ene eller den anden åde, flytter hele ophænget ig tilvarende i enten den ene eller den anden retning. Inden radial actuatoren begynder in egentlige regulering af poringen, initialiere reguleringen å denne tilpae den aktuelle Cd reflekterede lyængde. Figur 6 Laerpickuppen..6 Foku actuator Til jutering af laeroptikken fokuering på Cd-kiven, anvende en foku-actuator. Foku-actuatoren er ligeo radial-actuatoren opbygget o en voice-coil otor ved hjælp af en peranent agnet, en pole og et fjedreophæng. Dette kan e på Figur 6. Ved at påtrykke en pænding kan pickuppen poitionere, å der opnå optial fokuering. Beregningen af den optiale poition ker ud fra ålte trøforkelle i hovedpletdetektoren, e afnit..4. På ae åde o radial actuatoren initialiere reguleringen til foku actuatoren ved optart.. Det initierende proble Ud fra teaet på 6. eeter: Reguleringteknik, vælge det at opbygge en reguleringprototype til tyring af læden i et VAU 53 løbeværk. Dette gøre i et aarbejde ed Bang & Olufen (B&O, o bl.a. anvender VAU 53 i Cd afpilleren BeoSound 3000 (BS Af projektoplægget fregår det, at den ekiterende tyring af læden har vie vagheder, idet tyringen næret er en åbenløjfe regulering. Når læden ønke flyttet, påtrykke lædeotoren en række puler ed tigende aplitude, indtil otoren og læden flytter ig. Regitreringen af flytningen, ker dog ført helt ude i laeroptikken, og en egentlig åling af otoren odrejning og lædeforkydning have derfor ikke. Grunden til denne pultyring kal finde i, at det ekanike yte er underlagt ukendte faktorer o f.ek. friktion, lip og lør, der uuliggør at forudige Side 4

15 hvorlede otor og læde vil bevæge ig ved et givet inputignal. Sagt ed andre ord betyder det, at der kal regulere på et ulineært yte. Et andet proble er riikoen for at laerhovedet iter et por ved afpilningen af Cd en. Ved at give otoren nogle kub af tigende aplitude, overvinde de førnævnte faktorer på et tidpunkt og læden flytter ig herefter. Titlen for projektet er derfor valgt o: Optieret læderegulering. Herudfra er det initierende proble, o probleanalyen i dette kapitel vil behandle, blevet foruleret o: Kan den ekiterende regulering af læden i VAU 53 løbeværket optiere, ved en kontinuert regulering af lædeotoren?.3 Regulering af lædeotor i løbeværk So udgangpunkt for optillingen af en ny regulering til lædeotoren, tage produkterne fra to tidligere projekter i brug, herunder: Lyenor fra Modellering af lædeyteet i et CdM løbeværk [Dzanovic et al., 003] og Cd yte 00 fra Cd-regulering [Poulen, 003], der henholdvi uliggør at åle den abolutte poition på laeren i løbeværket og at åle og tyre paraetre i løbeværket elektronik. Nedenfor er de væentligte dele af de overvejeler, der er gjort i forbindele ed analyen af anvendeligheden af delkoponenterne til reguleringforålet angivet. For overkueligheden kyld er der kun angivet de tyrende paraetre for den endelige afgrænning, probleforuleringen og de optillede kravpecifikationer, o de fregår af delkonkluionen til kapitlet..3. Hardware Den ekiterende hardware, til løbeværket, tår ikke til at ændre på, idet dette er udlagt på print. Uiddelbart er der heller ikke ulighed for at overtage tyringen af delkoponenter på tyreelektronikken, uden at dette vil kræve et tørre indgreb. Under afnit.3.3, Cd yte 00, er løningen på dette proble dog bekrevet, hvorfor det ikke yne koteffektiv at arbejde videre på elv at ændre på hardwaren. Herudover kan der naturligvi optå behov for at lave forkellige hardwaredrivere, for at tilpae yteerne..3. Software Den ekiterende oftware til tyreelektronikken til løbeværket, er ikke tilgængelig o kildekode, hvorfor oftwaredrivere. ikke kan genbruge herfra. Grundprincipperne er dog bekrevet i datablade. og die grundprincipper kal naturligvi følge. Den nye oftwaredel vil betå af de prograer, der kal lave til at regulere lædeyteet. Der kal ålede kontruere drivere til interfacet til otorer, actuatorer og enorer at elve reguleringoftwaren. Softwaren kontruere i prograeringproget C/C og en evt. brugerflade kan kontruere ved hjælp af Borland Builder, hvilket begge er værktøjer o er til rådig og o gruppeedleerne alle har kendkab til..3.3 Cd-yte 00 Cd-yte 00 er udviklet og bygget af elever ved Aalborg Univeritet og enet bekrevet i Carten Poulen afgangprojekt: Cd-REGULERING. Syteet giver ulighed for at onitere de forkellige enorer, otorer og actuatorer og ed en indre tilpaning Side 5

16 at iulere input til yteet og overtage tyringen af output fra yteet. Dette åbner en ulighed for at betee det ekiterende yte karakteritik. Ved kontruktion af en ny regulering, er der ålede åbnet ulighed for, at kunne aenligne de to reguleringer og dered øge at eliinere en del af de kendte uleper ved det oprindelige yte. Cd-yte 00 giver ligelede ulighed for at kifte ielle den oprindelige regulering og den optierede regulering, en en Cd afpille. På den åde er det uligt at lade det oprindelige yte tå for initialieringen af reguleringerne til foku og radial actuatorerne..3.4 I/O-kort I/O-kortet, Nudaq PCI-98, kan ed de uligheder, o kortet har jf. databladet uiddelbart tillutte en PC og kan køre i Window eller DOS. So en del af Cd Syte 00 er der udviklet oftware til I/O-kortet, hvoraf dele kan bruge i projektet..3.5 Lyenor Der er kontrueret en lyenor i et tidligere afgangprojekt af gruppe 737D [Dzanovic et al., 003]. Senoren benytte til at kunne betee placeringen af laertrålen fra pickuppen. Denne lyenor virker ålede, at den leverer to trøignaler, der varierer i tørrele i forhold til hinanden, alt efter hvor laertrålen befinder ig på lyenoren. Selve det lyføloe eleent i lyenoren kalde en PSD, og den leverer to trøignaler der konvertere til en pænding. Spændingen benytte å til at betee/beregne laerlyet placering. Med en indre tilpaning af hardwaren kulle det være uligt at koble lyenoren til I/Okortet, e afnit.3.4. Det er hered uligt at e hvorlede den oprindelige og den optierede regulering opfører ig i forhold til hinanden, ved at onitere laerprikken ed lyenoren. Herudover kan lyenoren anvende i udviklingfaen af reguleringen, ved at lade PSD en være enor i tilbagekoblingen (herefter benævnt PSD-yteet, å en iplificeret regulering ført kan tete herpå, inden denne ipleentere i det fulde yte (Cd-yte Delkonkluion Delkonkluionen er opdelt i tre afnit: Løningforlag Afgrænning Probleforulering Kravpecifikationer.4. Løningforlag Målet ed dette projekt er at kontruere en optieret løning på reguleringen af lædeotoren i et løbeværk. Dette kunne tænke gjort ved at lave en kontinuert regulering af lædeotoren, ed indre fortyrreler af radialreguleringen end den oprindelige regulering til følge. Tidligere i rapporten i afnit.; Det initierende proble, blev det nævnt at nogle af probleerne ed løbeværket er uleper i den ekanike del, åo lør og friktion. Det er die uleper, o det i dette projekt øge at eliinere ved bl.a. at gøre tyreignalet til Side 6

17 otoren overdæpet og kontinuert, egenkaber der kan opnå ed en enkelt løjfe regulering. Til at tete dette kan det ekiterende Cd-yte 00 anvende ved evt. at koble et PSDyte hertil å laerpickuppen abolutte poition kan betee..4. Afgrænning Der kal udvikle en optieret regulering af læden til VAU 53, hvorfor prioritet kal give til odeldannele, kontruktion af regulator og tet. Groft vil dette ige at der tidæigt prioritere ålede: åned til probleanalye, åned til odeldannele, optilling af PSD-yte og enere Cd yte 00. åned til udvikling af regulering og iulering oftware, åned til tet. Projektgruppen betår af ek peroner hvilket giver ulighed for opplitning i indre arbejdgrupper af en til fire and og dered ideløbende udvikling af flere oduler. Saenholdt er opdelingen i tid og peronel reourcer ud o på Figur 7. Ud over tid og peroner er det noralt ogå nødvendig ed en økonoik prioritering af projektet. Da det i projektet øge, ikke at ændre på den ekanike eller hardware opbygningen, ligeo det forudætte at PSD-yteet kan bygge og Cd yte 00 kan anvende ed iniale tilpaninger, vil de økonoike udgifter være begrænede, hvorfor dette er udeladt. Figur 7 Reourcefordeling i projektperioden.4.3 Probleforulering På baggrund af en analye af den nuværende læderegulering virkeåde, øge kontrueret en prototype til en optieret regulering, ved at gøre tyreignalet til lædeotoren dæpet og kontinuert. Herigenne øge virkningen fra lør, friktion og lip i det ekanike yte inieret. Til analye af den ekiterende regulering at til kontruktion og tet af den optierede regulering; bygge og anvende et PSD-yte aen ed det ekiterende Cd-yte 00, koblet via et I/O-kort, Nudaq PCI-98 til Side 7

18 en PC. Reguleringen vil blive genneført på PC en og oftwaren kontruere i prograeringproget C. Herudover ønke ogå det ekiterende yte håndtering af de førnævnte uligheder bekrevet, hvortil en Cd-kive ætte til afpilning på et løbeværk koblet til Cd-yte 00(herefter benævnt ater, og derudover koble et ektra løbeværk (herefter benævnt lave til Cd-yte 00, dered kopiere tyreignalerne fra ater løbeværket til lave løbeværket, ålede at lyenoren kan onitere laerpickuppen bevægeler under afpilning, kaldet PSD-yteet. PSD en indgår ålede i to konfigurationer. I kontruktion faen af et iplificeret reguleringyte, hvor PSD en indgår o enor i tilbagekoblingen. Og enere i tetfaen, når reguleringyteet kal ipleentere i Cd-yte 00, hvor PSD en indgår o en del af lave løbeværket til onitering. Figur 8 Blokdiagra af Cd-yte 00 plu PSD-yte Dette gøre ed henblik på enere hen, at kunne aenligne de opnåede reultater fra den optierede regulering ed den oprindelige regulering. Tet optillingen kan e på Figur 8 og kontruktion optillingen kan e på Figur 9. Figur 9 Blokdiagra af PSD indat o tilbagekobling På Figur 0 e hvordan oftwaren hertil opbygge. So det e dele oftwaren i to dele: Regulering-oftwaren, o indeholder beregninger af reguleringen. Driver-oftwaren ørger for kounikationen elle I/O-kortet og Regulering-oftwaren. Side 8

19 Regulering-oftware Funktionkald Returværdier Driver-oftware Figur 0 Organiering af oftwaren. Kapitel Hardware behandler Driver-oftwaren og Regulering-oftwaren bliver behandlet i 4. Kapitel Regulering..4.4 Kravpecifikationer So det ligelede e af Figur 8, og probleforuleringen, afnit.4.3, å vil det ikke uiddelbart være uligt at ipleentere løningen i det oprindelige yte, uden vidtgående odifikationer, hvorfor der ikke tille krav hero. Det alede yte kal være odulopbygget og i grundprincippet, følge de oprindelige funktionprincipper for at lette en evt. enere ipleentering. Reguleringen kontruere indledningvi til at indgå ed PSD en o tilbagekobling og enere øge reguleringen ipleenteret i Cd-yte 00. Syteet udvikle ed følgende oduler og krav hertil: Mekanik Den ekanike opbygning af VAU 53 å ikke ændre. Motor. gear: Den anvendte otor er en peranent agnetieret DC otor. Modellen hedder FF- 030PK Krav til I/O-kortet: analog udgang, -6 V og ax 0,43 A. Actuator: Den anvendte actuator er opbygget o voice-coil otor. Krav til I/O-kortet: analog udgang, 0-3 V og 96 A. Hardware Den givne hardware opbygning af VAU 53 å ikke ændre, bortet fra de ændringer o allerede er foretaget ved opkoblingen ed Cd-yte 00 og de uligheder dette giver for forkellige konfigurationer. Hardwaren kal generelt kunne aenkoble o vit på Figur 8. PC: PC'en er givet fra univeritet ide og følgende data kal her frehæve: Styreyte: DOS/Window 98, CPU: P3 I/O-kort: Det anvendte I/O-kort, Nudaq PCI-98, er givet fra univeritet ide og opætte i en konfiguration, o varer til de krav der tille af Cd-yte 00, PSD, otor, at actuator. Kortet tiller krav o at PC en kan køre i Linux, Window eller DOS. Cd-yte 00: Side 9

20 Krav til I/O-kortet: 4 TTL input og 4 TTL output. Lyenor: Hardwaren kal ændre ålede at outputtet bliver kopatibel ed det givne I/Okort. Krav til I/O-kortet: analoge input ±5 V. Software Modulerne kal kunne fungere uafhængigt af hinanden, fortået ålede, at det kal tiltræbe, at et odul kan udtage og ertatte ed et andet tilvarende odul, ved kun at ændre på nogle få drivere i oftwaren og at die paraetre er alet i en fil i oftwaren, e Figur. Lyenor R R D D Regulering Motor Aktuator Figur Goaa diagra af den optierede regulering Driveroftware til Cd yte 00: Skal kontruere ålede at oniteringdata kan aflæe og logge via I/O-kortet. Driveroftware til Lyenor: Skal kontruere å poitionen på lyenoren kan aflæe, via I/O-kortet. Regulator: Skal kontruere ålede at der opnå en bedre regulering end den ekiterende. Driveroftware til Motoren: Kontruere ålede at der krive til en af I/O-kortet analoge udgange. Driveroftware til Actuatoren: Kontruere å der krive til en af I/O-kortet analoge udgange. Regulatorerne Kontinuert læderegulering. Side 0

21 Følgende fortyrreler tænke her indlagt B : o Koncentriitet op til 40 µ. o Freedlegeer/rider i den genneigtige overflade op til 300 µ i diaeter. o Bobler i den genneigtige overflade op til 00 µ i diaeter. Med Miniu 0 ielle fejlene i punkt og 3. Fortyrrelerne tænke indlagt oftwareæigt eller ved afpilning af tet Cd. De her optillede kravpecifikationer er indledende og vil enere i kapitel, 3 og 4 blive uppleret, uddybet og konkretieret. Senere vil de alede krav indgå o tet paraetrene i 5. Kapitel Tet. B Jf. Eca-30 Side

22 Side

23 Hardware Kapitlet ohandler en gennegang af hardwaren bag Cd-yte 00 og PSD-yteet og det dertil tilhørende driver-oftware. Med andre ord yteet, o gør det uligt at onitere og overtage reguleringen af løbeværket. Derudover ohandler kapitlet en bekrivele af I/O kortet, der kal bruge til at opale inforationerne fra lyenoren og Cd-yteet, at behandlingen af die inforationer, der bl.a. kan anvende til at betee laerpickup en poition. I forlængele af gennegangen af hvert tykke hardware, bekrive det tilhørende tykke driver-oftware.. Det alede Cd-yte Det alede Cd-yte betår af flere dele, hvor den priære del er tereoanlægget BeoSound 3000 (BS3000 fra B&O. Video Audio Unit 53 (VAU er her udtaget af tereoanlægget, opat på en lodret plade og tilføjet hardware, for at gøre det uligt at onitere og evt. tyre denne. Hardwaren er igen tilluttet et I/O-kort (Nudaq PCI-98 ålede at oniteringen og regulering foretage fra en PC. Dette kalde alet for Cdyte 00. Figur Cd-yte 00 ed PSD-yte Foruden Cd-yte 00 har gruppen tilføjet hardware og en Slave VAU, hvor hardwaren kopierer tyreignalerne til Radial-actuatoren (Ra, Slæde-otoren (SL, B&O V ref og B&O V ref. Herudover er der tilluttet en PSD o aflæer Slave VAU laeren poition, ved ignalerne V dif og V u, o herefter opale af PC en. Det oprindelige yte Cd-yte 00 er Mater, Cd-yte, I/O-kort og det af gruppen tilføjede er Kopiering Hardware, PSD og benævne alet o Cd-yte 00 ed PSD-yte (eller bare Cd-yte, e Figur. Dette alede Cd-yte anvende til at tete det optierede yte og holde reultatet op iod det oprindelige yte. Følgende ignaler kal opale ved brug af Cd-yteet: x radialdiodeignal (idepletdetektorer (reg x focudiodeignal (hovedpletdetektor Side 3

24 Radial actuator trø Slædeotor trø Slæde tyreignal Radial tyreignal PSD u (reg PSD differen (reg Altå i alt 0 ignaler, o kal benytte til at analyere Cd-løbeværket virkeåde. Af die ignaler benytte nogle i regulering øjeed. Ud for die er krevet (reg. I forbindele ed regulering, kal følgende ignaler ende til Cd-yte 00: Slædeotor tyreignal Radial actuator tyreignal. I/O-kortet ed driver-oftware I dette afnit bekrive det oftware der behøve, for at få hardwaren i Cd-yte 00 ed PSD-yte til at kounikere ed PC en. Afnittet opdele i en analye af hvad oftwaren forål er, det ekiterende oftware og denne virkeåde, at overvejeler vedrørende anvendele af dette... Analye af oftwaren Softwaren til det alede yte har to forål: Indaling af data der koer ind til I/O-kortet ved afpilning. Indaling af data, at afvikling af gruppen egen regulering på yteet. I begge tilfælde kal den indalede data kunne ale i en logfil til videre analye i f.ek. Matlab. Forålet ed at have die to tiltande er, at give ulighed for at aenligne B&O' regulering ed den regulering, o gruppen laver. Softwaren aen ed det alede yte C kal give ulighed for at koncentrere ig næten udelukkende o elve reguleringen. Reguleringen kan ipleentere i PC'en oftware og kan derefter holde direkte op iod en reference, o i dette tilfælde er B&O' regulering. Det er ålede uligt ed det færdige yte, at afprøve nye reguleringer og på relativ kort tid få output fra die... Realtid For at ikre tiltrækkeligt hurtige aplinger, er det nødvendigt at afvikle oftwaren på en platfor, der tilbyder en for for realtid. Der kal ed andre ord ekitere et kendt forløb for applikationafviklingen. På yteer ed ulighed for at afvikle flere proceer ad gangen, vil det her være eentielt at kunne give vie proceer højere prioritet. Det kunne for ekepel være en proce, der kal aple ed et I/O-kort. Her kunne RTLinux D, o giver ulighed for at afvikle en proce i realtid, være en oplagt ulighed. En iplere og ere tilgængelig løning er dog at anvende operativyteet DOS. Da der o tandard ikke er ulighed for flertrådet afvikling i DOS, har den ene tråd an kører, altå ulighed for at bruge al tilgængelig beregningkraft fra CPU en. Dette edfører dog en vi grad af uflekibilitet, i og ed at der under kounikationen ed I/O-kortet ikke er ulighed for BIOS-kald, f.ek. at krive til kæren, eller odtage input fra tatatur. Kounikationen C Betående af PC, I/O-kort, Cd-Syte 00 ed PSD og BS 3000 D Real Tie Linux Side 4