Controller Design for a Gearbox Oil ConditioningTestbed Through Data-Driven Modeling

Autor: Brinkley IV, Charles, Wu, Chieh-Ju
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Druh dokumentu: Text
Popis: With the exponential development of more sustainable automotive powertrains, new gearbox technologies must also be created and tested extensively. Scania employs dynamometer testbeds to conduct such tests, but this plethora of new and rapidly developed gearboxes pose many problems for testbed technicians. Regulating oil temperature during tests is vital and controllers must be developed for each gearbox configuration; this is difficult given system complexity, nonlinear dynamics, and time limitations. Therefore, technicians currently resort to a manually tuned controller based on real-time observations; a time-intensive process with sub-par performance. This master thesis breaks down this predicament into two research questions. The first employs a replicate study to investigate whether linear system identification methods can model the oil conditioning system adequately. A test procedure is developed and executed on one gearbox setup to capture system behavior around a reference point and the resulting models are compared for best fitment. Results from this study show that such data-driven modeling methods can sufficiently represent the system. The second research question investigates whether the derived model can then be used to create a better-performing model-based controller through pole placement design. To draw a comparison between old and new controllers, both are implemented on the testbed PLC while conducting a nominal test procedure varying torque and oil flow. Results from this study show that the developed controller does regulate temperature sufficiently, but the original controller is more robust in this specific test case.
Med den exponentiella utvecklingen av mer hållbara drivlinor i fordonsindustrin måste nya växellådsteknologier skapas och testas på en omfattande skala. Scania använder sig utav dynamometer testbäddar för att utföra sådana tester, men denna uppsjö av nya och snabbt utvecklade växellådor skapar utmaningar för testbäddsteknikerna. Reglering av oljetemperaturen under testerna är avgörande och därmed måste nya regulatorer utvecklas för varje växellådskonfiguration; detta är problematiskt med tanke på systemkomplexitet, olinjär dynamik samt tidsbegränsning. På grund av detta använder sig testbäddsteknikerna för tillfället av en manuell metod för att ta fram parametrarna till regulatorerna baserat på realtidsobservationer vilket är en tidskrävande process som ofta leder till en underpresterande regulator. Det här masterarbetet bryter ner den nämnda problematiken i två forskningsfrågor. Den första behandlar en replikationsstudie för att undersöka om linjära systemidentifikations metoder kan modellera oljekonditioneringssytemet på ett adekvat sätt. En testprocedur utvecklas och utförs på en växellådskonfiguration för att ta fram en modell för systemet kring en referenspunkt. De resulterande modellerna jämförs för att fastställa vilken metod som bäst beskriver systemet. Resultatet från denna studie visar att sådana data-drivna modelleringsmetoder kan beskriva systemet på ett tillfredsställande sätt. Den andra forskningsfrågan undersöker om den härledda modellen kan användas för att skapa en bättre presterande modellbaserad regulator med hjälp av polplaceringsmetoden. För att kunna göra en jämförelse mellan gamla samt nya regulatorer implementeras båda på testbäddens PLC varvid en nominell testprocedur utförs som varierar vridmoment och oljeflöde. Resultatet från denna studie visar att den framtagna regulatorn kan reglera oljetemperaturen på ett tillfredsställande sätt, däremot är den ursprungliga regulatorn mer robust i det behandlade testfallet.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: