مرکز ماشینکاری CNC لوازم جانبی ماشین ابزار CNC: راه حل هایی برای نویز موتور سروو
نویز معمولاً به عنوان اجزای بی فایده در سیگنال تعریف می شود و در همه جا وجود دارد. در ماشین ابزارهای CNC و محیط اطراف آنها، اختلال نویز اجتناب ناپذیر است، از جمله رانش ناشی از تغییرات دما و سیگنال های مختلف اختلال الکتریکی. سیگنال های مختلف اختلال نویز به طور اجتناب ناپذیری دقت ردیابی سیستم های سروو را کاهش می دهد. در کابینت کنترل ماشین ابزار CNC، فناوری زمین، فناوری محافظ و فناوری جداسازی به طور کلی برای از بین بردن تأثیر سیگنال های اختلال نویز استفاده می شود.
طراحی ناظر اغتشاش برای سیگنال های اغتشاش مختلف و جبران آن ها در سیستم های سروو کنترل راهی برای کاهش تاثیر اغتشاشات و بهبود استحکام سیستم است. بسیاری از محققان در داخل و خارج از کشور تحقیقاتی را در مورد روش های کنترل جبران برای سیگنال های اختلال در کنترل سروو انجام داده اند. KIM و همکاران یک ناظر اغتشاش فازی برای کنترل ردیابی بازخورد سیستمهای چند ورودی چند خروجی طراحی کرد و از مشاهدهگر اختلال فازی برای کنترل سرعت موتورهای سنکرون آهنربای دائمی استفاده کرد.
RYOO و همکاران یک ناظر اغتشاش قوی طراحی کرد و آزمایش هایی را روی کنترل ردیابی مسیر در سیستم های درایو دیسک نوری انجام داد. LU و همکاران ناظران سیگنال اختلال را با استفاده از تئوری کنترل مکرر حالت لغزشی مطالعه کرد. Dong Mingxiao و دیگران روش طراحی حساسیت مختلط را برای طراحی یک کنترلر قوی H∞ برای سروو ماشین ابزار CNC ترکیب کردند.
این مقاله تاثیر اختلال نویز را بر دقت ردیابی سیستمهای سروو تحلیل میکند و یک روش کنترلی برای مشاهده و جبران سیگنالهای اختلال نویز پیشنهاد میکند: با تشخیص ولتاژ اعمال شده به درایور سروو و جابجایی زاویهای چرخشی سروو موتور، اختلال نویز. مشاهده می شود، و مقدار جبران اختلال به خروجی کنترل کننده موقعیت اضافه می شود تا جبران شود. آزمایشهای شبیهسازی روی سیگنالهای اختلال نویز دندانارهای معمولی انجام شد.
مدل سروو سیستم کنترل عددی و اثرات اغتشاش الکتریکی
بلوک دیاگرام یک سیستم سروو تغذیه حلقه نیمه بسته با اختلال نویز. سیگنال فرمان موقعیت از درون یاب بر روی X (s) و سیگنال خروجی جابجایی زاویه ای سروو موتور روی Y (s) تنظیم شده است. حلقه کنترل موقعیت برای اتخاذ کنترل متناسب تنظیم شده است و تابع انتقال سیگنال اختلال نویز است. خطای حالت پایدار تولید شده توسط سیگنال اغتشاش مربوط به خود سیگنال اختلال و همچنین قسمت قبل از نقطه عمل N (s) در سیستم سروو تغذیه است.
روش های مشاهده و جبران اختلالات نویز
در سیستم سروو تغذیه، یک لینک مشاهده و جبران اختلال نویز اضافه شده است. همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، با تشخیص سیگنال ولتاژ اعمال شده به سروو درایور و جابجایی زاویه ای سروو موتور، سیگنال اختلال N(s) مشاهده می شود و مقدار جبران اختلال به خروجی کنترل کننده موقعیت اضافه می شود. دستیابی به غرامت
از معادلات (3) تا (5) تابع انتقال حلقه بسته G (s) سیستم با اضافه شدن اختلال نویز و مشاهده و جبران کننده بدست می آید که کاملاً با رابطه (2) مطابقت دارد. این نشان می دهد که روش مشاهده و جبران برای اغتشاش نویز نشان داده شده در شکل 2 می تواند تأثیر اغتشاش را جبران کرده و توانایی ضد تداخل سیستم را بهبود بخشد.
شبیه سازی روش های مشاهده و جبران اختلالات نویز
کنترل کننده موقعیت کنترل PID را با ضریب تناسبی 8.1، ضریب انتگرال 0.002 و ضریب دیفرانسیل 0.032 اتخاذ می کند. هنگام انجام تحقیقات شبیه سازی جبران مشاهده در مورد اختلالات نویز، سیگنال ورودی فرمان موقعیت را به صورت 2sin (0.4 π t) تنظیم کنید. اختلال نویز یک سیگنال موج دندان اره ای با دامنه 0.5 و دوره 2 ثانیه است.
هنگامی که سیگنال های اختلال نویز در نظر گرفته نمی شوند، خطای ردیابی سیستم تغذیه سروو در شکل 4 نشان داده شده است و خطای ردیابی سیستم در محدوده ± 0 است.006 میلی متر است. ; هنگامی که سیگنال های اغتشاش نویز بدون مشاهده و جبران اختلال اضافه می شوند، خطای ردیابی در شکل 5 نشان داده شده است و خطای ردیابی سیستم در محدوده ± 0.02 میلی متر است. پس از استفاده از روش مشاهده و جبران اختلال نویز ذکر شده در مقاله، خطای ردیابی در شکل 6 نشان داده شده است و خطای ردیابی سیستم در محدوده 0.007 ± میلی متر است. مقایسه نشان میدهد که مشاهده اختلال نویز و روشهای جبران مورد مطالعه میتواند به طور موثری توانایی ضد تداخل سیستم تغذیه سروو را بهبود بخشد.
نتیجه
سیگنال های نویز همه جا هستند و در رابط درایور سیستم سروو در ماشین ابزارهای CNC، اختلالات نویز شامل رانش ناشی از تغییرات دما و سیگنال های مختلف اختلال الکتریکی است. سیگنال های مختلف اختلال نویز به طور اجتناب ناپذیری دقت ردیابی سیستم های سروو را کاهش می دهد. در مقاله روشی برای مشاهده و جبران اختلالات نویز نه از منظر سخت افزار، بلکه از منظر جبران نرم افزاری طراحی شده است: با تشخیص ولتاژ اعمال شده به درایور سروو و جابجایی زاویه ای چرخشی سروو موتور، نویز اختلال مشاهده می شود و مقدار جبران اختلال به خروجی کنترل کننده موقعیت اضافه می شود تا جبران شود. شبیهسازی سیگنالهای اختلال موج دندان ارهای معمولی نشان میدهد که روش مشاهده و جبران پیشنهادی میتواند به طور موثر دقت ردیابی را بهبود بخشد و توانایی ضد تداخل سیستم را افزایش دهد. این روش مکمل مفیدی برای فناوری ضد تداخل سخت افزاری است.