مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی مسیر سیگنال ورودی به دستگاه بارگذاری هارمونیک، توسط مولد الگوی مرکزی

نویسندگان
1 دانشجوی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
2 هیئت علمی گروه مکانیک، دانشکده‌ی مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
3 هیئت علمی گروه برق (کنترل)، دانشکده‌ی مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران مدیریت گروه برق پژوهشکده هواخورشید
چکیده
روش کنترل تطبیقی جدید معرفی شده در این مقاله مناسب برای سیستم‌های خطی تغییرپذیر با زمان است که در آن‌ها سیگنال مرجع، یک تابع هارمونیک با دامنه، میانگین و یا فرکانس متغیر است. نتایج آزمایش‌های عملی بر روی دستگاه آزمون خستگی سیم پیچ صدا نشان می‌دهد که این روش نسبت به نویز و اغتشاش مقاوم است. همچنین روش کنترلی می‌تواند تاخیر نامعلوم متغییر با زمان را جبران نماید. این مسئله باعث افزایش پهنای باند دستگاه شده‌است. در این مقاله برای طراحی سیگنال ورودی به دستگاه اصلی از مولد الگوی مرکزی (CPG) استفاده شده‌است. CPG به دلیل اعمال نرم تغییرات بارگذاری، علاوه بر افزایش قابلیت‌ اطمینان صحت آزمون‌‌ها، مانع از تحریک دینامیک‌های فرکانس بالای دستگاه شده‌است. به منظور پیاده‌سازی روش پیشنهادی، هر کدام از مشخصات سیگنال هارمونیک، اعم از دامنه و میانگین، در حلقه‌های کنترلی جداگانه به روش کنترل تطبیقی مدل مرجع، کنترل می‌شود. میزان جفت بودن حلقه‌های کنترلی به یکدیگر با محاسبه‌ی ماتریس آرایه‌های بهره‌ی نسبی دینامیکی (DRGA) بررسی شده‌است. کنترلر نسبت به تغییرات دینامیک سیستم اعم از تغییرات وابسته به زمان و تغییرات ناشی از تنوع جنس نمونه‌های مختلف، تطبیق‌پذیر است. به علاوه نتایج آزمون‌های نشان می‌هد، در حضور عدم قطعیت‌های مختلفی از قبیل غیرخطی‌ها، دینامیک‌های مدل نشده و پارامترهای متغیر با زمان، دامنه و میانگین بارگذاری با دقت بالایی کنترل می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Trajectory design of harmonic loading machine input by central pattern generator

نویسندگان English

Javad Safehian 1
Ali Akbar AKBARI 2
Sayyed Kamal Hosseini Sani 3
1 PhD. Candidate at Mechanical Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Associate professor in Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
3 Associate professor in control engineering, Engineering faculty, Ferdowsi university of Mashhad, Mashhad, Iran The head of electrical air and sun institute
چکیده English

A new method was provided to control linear time-varying systems in which the reference signal is a harmonic function with variable amplitude, mean or frequency, such as block loading. The results of practical tests on the voice coil actuator fatigue test machine indicate that this method is robust to noise and disturbance. Also proposed control method compensates unknown time-varying time-delay which leads to bandwidth increase in harmonic loading. On the other hand in this paper the central pattern generator (CPG) was used to design the trajectory of input signal to the main plant. Because of soft applying of changes by CPG, it prevents excitation of high frequency dynamics. To implement the proposed method main plant, which can be estimated with a fourth-order single-input single-output (SISO) model was considered as a two-input two-output (TITO) decoupled system that each relevant input-output is first-order. The level of control loop pairs to each other is investigated by calculation of dynamic relative gain array (DRGA) matrix. The test results also show that loading control was properly carried out in the presence of various uncertainties such as nonlinearities, unmodeled dynamics and time-varying parameters.

کلیدواژه‌ها English

Voice coil actuator fatigue test machine (VCAFTM)
Central pattern generator (CPG)
Unknown time-varying time-delay
Noise and disturbance
Model reference adaptive control (MRAC)