مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بهبود بازده انرژی سیستم های هیدرولیک دیجیتال برای مساله ‏ی کنترل موقعیت با استفاده از شیر با سرعت سوئیچ بالا

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2 هیئت علمی پژوهشی / دانشگاه صنعتی امیرکبیر
چکیده
عملگرهای هیدرولیکی به طور گسترده‏ ای درصنایع مختلف بویژه در مواقعی که نیروهای اعمالی بسیار بزرگ هستند استفاده می‏ شوند. اما، این سیستم‏ ها در بسیاری از موارد بازده انرژی پایینی دارند. به این منظور حجم بالایی از مطالعات توسط پژوهشگران این حوزه برای بهبود بازده سیستم‏ های الکتروهیدرولیک سروو صورت گرفته‏ است. یکی از جدیدترین شیوه‏ های پیشنهادی جهت افزایش راندمان عملگرهای هیدرولیکی استفاده از سیستم‏ های هیدرولیکی دیجیتال است. قیمت پایین و راندمان انرژی بهتر دو مزیت عمده‏ ای هستند که موجب محبوبیت این سیستم‏ ها در میان پژوهشگران شده است. این مقاله امکان استفاده از یک شیر روشن/خاموش با سرعت سوئیچ بالا به شیوه‏ ای نوین به جای شیر هیدرولیکی سروو به منظور افزایش بازده را مورد بررسی قرار می‏ دهد. در این روش دبی عبوری از شیر روشن/خاموش با تنظیم مقدار مناسب برای زمان کاری PWM اعمالی به آن کنترل می‏ شود. در اینجا دبی اضافی پمپ به جای عبور از شیر اطمینان مستقیما در زمان خاموش بودن شیر به تانک تخلیه شده و در نتیجه اتلاف انرژی ناشی از تخلیه سیال با فشار بالا از طریق شیر اطمینان به طور قابل توجهی کاهش می‏ یابد. در این مساله برای کنترل زمان کاری شیر ، یک کنترلر غیرخطی از روش پسگام طراحی شده است. کارایی این روش با آزمایش آن روی تجهیزات هیدرولیکی و ارائه‏ ی نتایج عملی صحه‏ گذاری شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Energy-Efficient Position Tracking For Digital Hydraulic Systems Using Fast-Switching Valve

نویسندگان English

Ahsan Saeedzadeh 1
Seyed Mehdi Rezaei 1
Abdolreza Rahimi 1
Mohammad Zareinejad 2
1 Amirkabir university of technology
2 Assistant Professor at Amirkabir University of Technology
چکیده English

Hydraulic actuators are widely used where high-magnitude forces are exerted; however, they suffer from low energy-efficiency in many cases. To address this issue, there has been a surge in the volume of researches devoted to improving the efficiency of electro-hydraulic servo systems. Digital Hydraulics is the most recent method, proposed by many researchers to improve the efficiency of hydraulic actuators. Low cost and better energy efficiency are two major advantage of these systems that make them popular among researchers. This paper discusses the possibility of using a fast-switching on/off valve in a novel way, instead of servo valves to improve the efficiency of these systems. For this purpose the flow running through the fast-switching valve controlled, employing proper duty cycle. The excess pump flow is discharged to the tank directly instead of going through the relief valve when the valve is off. Thus the wasted energy, caused by the relief valve, is reduced significantly. A nonlinear backstepping controller is designed to control the duty cycle of the PWM signal of the on/off valve. The effectiveness of this method is tested after conducting experiments on a hydraulic test rig and presenting the experimental results.

کلیدواژه‌ها English

Digital Hydraulics
energy efficient
fast-switching valve
Position Control