Comparison between frequency control and linear quadratic control for a servo motor

This thesis investigates and compares the efficacy of frequency control and Linear Quadratic (LQ) control methodologies for servo motor systems, both in simulated environments and real-world setups. Servo motors are critical components in various industrial and robotic applications, demanding precise control to achieve desired performance metrics. Frequency control, a traditional approach, adjusts motor speed by manipulating the gains of some regulator developed in frequency domain, while LQ control utilizes feedback mechanisms to optimize motor behavior based on a predefined cost function. The study employs simulation models to explore the theoretical principles and performance characteristics of each control method. However, recognizing the inherent limitations of simulations in capturing the intricacies of real-world dynamics, the investigation extends into practical experimentation with physical servo motor setups. By interfacing with actual hardware and software, the thesis evaluates the discrepancies between simulation-based predictions and empirical observations, shedding light on the practical implications of utilizing frequency control versus LQ control in real-world scenarios. The comparison between frequency control and LQ control is conducted within the context of the current industry-standard control methodologies. By bench-marking against established industry practices, this study aims to assess the potential improvements offered by LQ control over traditional frequency-based approaches. The research aims to identify key performance metrics and efficiency gains achievable through the adoption of LQ control strategies in real-world servo motor applications.

Questa tesi investiga e confronta l'efficacia del controllo in frequenza e del controllo Lineare Quadratico (LQ) per sistemi di motori servo, sia in ambienti simulati che in configurazioni reali. I motori servo sono componenti critici in varie applicazioni industriali e robotiche, che richiedono un controllo preciso per raggiungere metriche di prestazione desiderate. Il controllo in frequenza, un approccio tradizionale, regola la velocità del motore manipolando i guadagni di qualche regolatore sviluppato nel dominio delle frequenze, mentre il controllo LQ utilizza meccanismi di feedback per ottimizzare il comportamento del motore in base a una funzione di costo predefinita. Lo studio impiega modelli di simulazione per esplorare i principi teorici e le caratteristiche di prestazione di ciascun metodo di controllo. Tuttavia, riconoscendo i limiti intrinseci delle simulazioni nel catturare le complessità delle dinamiche del mondo reale, l'indagine si estende anche alla sperimentazione pratica con configurazioni fisiche di motori servo. Interfacciandosi con hardware e software reali, la tesi valuta le discrepanze tra le previsioni basate sulla simulazione e le osservazioni empiriche, gettando luce sulle implicazioni pratiche dell'utilizzo del controllo in frequenza rispetto al controllo LQ in scenari reali. Il confronto tra controllo in frequenza e controllo LQ viene condotto nel contesto delle metodologie di controllo attualmente standard nell'azienda. Benché le pratiche dell'azienda siano di riferimento, questo studio mira a valutare i miglioramenti potenziali offerti dal controllo LQ rispetto agli approcci tradizionali basati sulla frequenza. La ricerca mira a identificare le principali metriche di prestazione e i guadagni di efficienza raggiungibili attraverso l'adozione di strategie di controllo LQ nelle applicazioni reali dei motori servo.