Bachelor's Thesis

Digital control design of a linear micromotor

Final Thesis 8.58 MB Appendix 12.64 MB

Author of thesis: Martin Štyndl

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: prof. Ing. Pavel Fiala, Ph.D.

Reviewer: Ing. Zoltán Szabó, Ph.D.

Abstract:

This bachelor’s thesis deals with the design of a control system for a linear
electromagnetic micromotor used in the construction of a component feeder
intended for robotic manipulation. The theoretical section describes possible
principles for sensors measuring the position of the moving part of the linear motor,
microcontrollers considered for implementing the control system, and variants of
solutions for “preparing” components of the feeder or sorter for robotic processing.
In the practical section, methods for measuring the position of the moving part are
tested, described, and proposed with the aim of improving measurement accuracy
and achieving position control. Furthermore, a controller for motor position control
is designed and implemented.

Keywords:

Linear electromagnetic micromotor, control, position sensing, vibrating plate, component
rotation

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

Process of defence

Student obhájil diplomovou/bakalářskou práci s výhradami. V rámci obhajoby dokázal přesvědčit komisi o správnosti svých postupů a navrženého řešení. V průběhu odborné rozpravy reagoval na dotazy oponenta, které komise rozšířila dále, kupříkladu proč nebylo dosaženo požadovaných parametrů přesnosti nastavení polohy, jakým způsobem měřil časové parametry tohoto nastavení. Dále byl dotázán na zapojení a návrh PID regulátoru, který navrhnul experimentálně, na lineární pohony a jejich nasazení v praxi. Práce obsahovala další nepřesnosti, které student musel dovysvětlit.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Automation and Measurement (BPC-AMT)

Composition of Committee

prof. Ing. Roman Prokop, CSc. (předseda)
prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Peter Honec, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Václav Jirsík, CSc. (člen)
doc. Ing. Václav Kaczmarczyk, Ph.D. (člen)
Ing. Stanislav Klusáček, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
prof. Ing. Pavel Fiala, Ph.D.

Bakalářská práce se věnuje návrhu řízení experimentální konstrukce lineárního mikromotoru. Parametry řízení a ustálení pohybu, polohy , rychlost změny byly zadány podle požadavků cílového využití. Tím je robotické pracoviště s modulem podavače komponentů. Předložená práce se zaměřuje na rozbor parametrů, přehled metod řízení a zpracování napájení lineárního motoru modulu podavače. Pozornost a hlavní cíl práce byly splněny, v mnoha částech i nad rámec požadavků bakalářské práce. Byly nalezeny, navrženy a testovány zařízení pro detekci snímání polohy pohyblivé části, byl navržen vhodný řídicí systém motoru a realizován program obsluhy elektroniky ovládání motoru s využitím dostupných HW modulů. Byla provedena řada testů celkového experimentálního provedení modulu. Student pracoval velmi samostatně a iniciativně. Seznámil se s metodami měření vzdálenosti s vysokou přesností v částečně rušeném prostředí. Navrhl a testoval kombinovanou metodu snímání vzdálenosti s požadovanými parametry rychlosti a přesnosti nastavení pohyblivé části zařízení. 
Návrh, odladil a otestoval algoritmus řízení mikrokontroleru. Podílel se na oživení HW a nastavení parametrů vyvíjeného experimentálního lineárního motoru. Prokázal dobrou prezentační schopnost předání odborných infromací.  Text práce je logicky seřazen, odpovídá nárokům na stupeň bakaláškého stupně studia. Obsahuje obvyklé typografické nedostatky nebo překlepy v rozsahu přijatelném pro tento typ práce, po grafické stránce je práce na dobré úrovni. Je doplněna jak matematickými formulacemi, tak obrazovým schématickým doprovodem včetně dokumentace realizovaných částí. V úvodní části prokázal vyhovující orientaci v publikovaných  pracech, využíval vhodně a korektně literární zdroje. Lze konstatovat, že zadání práce splnil a v některých částech dokonce přesáhl požadavek zadání. Přínosem práce je její následná využitelnost  sestaveného zařízení k dalšímu vývoji podavače komponentů. Dostupným programem pro kontrolu plagiarismu nebyla nalezena v originalitě textu žádná shoda. Points proposed by supervisor: 90

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Zoltán Szabó, Ph.D.

Předložená bakalářská práce se zabývá návrhem a realizací digitálního řízení lineárního elektromagnetického mikromotoru se zpětnou vazbou. Autor v práci zpracoval základní teoretické poznatky týkající se konstrukce lineárních mikromotorů, metod snímání polohy a možností jejich řízení pomocí mikrokontrolérů. Na základě provedené analýzy navrhl a realizoval experimentální pracoviště pro řízení motoru a provedl řadu měření zaměřených na ověření navrženého řešení. Součástí práce je také návrh a implementace programového vybavení a vyhodnocení získaných experimentálních dat.

Po odborné stránce práce prokazuje, že se autor seznámil s řešenou problematikou a dokázal navrhnout a realizovat funkční experimentální systém. Pozitivně hodnotím zejména praktickou část práce, ve které student vytvořil vlastní řešení řízení lineárního mikromotoru a provedl experimentální ověření jeho vlastností. Rozsah práce odpovídá požadavkům kladeným na bakalářskou práci a použitá literatura je pro řešené téma dostačující.
Práce však vykazuje řadu formálních i obsahových nedostatků. Po formální stránce lze vytknout nejednotnou úpravu dokumentu, nevhodné rozložení některých obrázků a tabulek, několik chyb ve formátování textu a ne zcela přehledné členění do podkapitol. Některé obrázky jsou zbytečně velké, jiné mají naopak nedostatečnou kvalitu. U některých grafů nejsou popsány osy, což ztěžuje interpretaci výsledků. V textu se rovněž vyskytují dílčí věcné nepřesnosti, například v popisu ukončení SPI komunikace.

Za významnější nedostatek považuji skutečnost, že v práci není jednoznačně vyhodnoceno splnění některých klíčových požadavků zadání. Zejména není dostatečně jasně uvedeno, zda bylo dosaženo požadované doby ustavení polohy 10 ms a požadované přesnosti polohy v rozsahu 100–500 μm. Přestože autor realizoval funkční přípravek, postrádám jednoznačné shrnutí dosažených parametrů a jejich porovnání s požadavky zadání. Současně by bylo vhodné doplnit blokové schéma výsledného testovacího přípravku a podrobnější popis jeho jednotlivých částí.

Přes uvedené nedostatky práce splňuje základní požadavky kladené na bakalářskou práci. Student prokázal schopnost samostatně řešit technický problém a realizovat funkční experimentální zařízení. Kvalitu práce však snižuje především nedostatečné vyhodnocení dosažených parametrů vzhledem k zadání a větší množství formálních nedostatků. Topics for thesis defence:
  1. Bylo dosaženo požadovaného časového parametru nastavení polohy t = 10 ms a cílové přesnosti d = 100–500 μm? Pokud ano, uveďte naměřené hodnoty. Pokud ne, jaké jsou reálně dosažené parametry?
  2. Jaká je výsledná opakovatelnost nastavení polohy celého systému při opakovaných měřeních?
Points proposed by reviewer: 76

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová