Assessment of a Thermal De-Icing Solution and Control Methods using Simulations

Abstract: Lastbilar körandes i nordiska vinterförhållanden riskerar att strålkastare, och andra lyktor blir täckta utav is. Detta hindrar ljuset från att skina på vägen, något som måste åtgärdas manuellt utav föraren. Tidigare har problemet varit löst genom den extra värme som strålas från glödlamporna i lyktorna men i och med övergången till LED har detta problem vuxit. Strålkastarna är nu i behov av en lösning som kan ta bort, samt förhindra att ny, snö och is från linserna. Detta examensarbete, som utfördes på Scania CV, Södertälje, undersöker kontrollmetoder för en termisk avisnings lösning. Projektets huvuduppgift har varit att utveckla och använda en simuleringsmodell för avisnings processen. Modellen används sedan för att jämföra två stycken kontrollmetoder för avisningen och för att förhindra att ny is bildas. För att hitta en lämplig termisk avisningslösning undersöktes de tre alternativen för värmetransport i material. En potentiell lösning för varje alternativ jämfördes sedan med varandra. Den bästa lösning var den som använder värmeledning i form utav värmeslingor i linsen. Denna lösning låter värmaren vara nära isen och använder sig av den effektivaste transportalternativet. Värmaren inkluderas i simuleringsmodellen om beskriver värmetransporten i en lins täckt med is. Två kontrollmetoder valdes sedan baserat på en litteraturstudie inom området. Studien resulterade i två hybrid controllers, en som använder sig utav gain-scheduling och en andra som använder sig utav en smith-prediktor. Både metoder implementerades i simuleringsmodellen och deras prestanda jämfördes. Hybrid controllern med smith-prediktorn fanns vara den metod som presterade bäst, då den var både snabbare samt hade mindre översläng. Metoden visade sig dock vara känsligare mot störningar på återkopplingen. Kontrollmetoden med smith prediktorn är den som rekommenderas för användning i vidare arbete med den avisnings lösning. Ett första steg innan implementering med hårdvara föreslås vara jobb på ett filter för återkopplingen.