ارائه‌ي روش كنترلي جديد براي دستگاه آزمون خستگي با عملگر سيم‌ پيچ صدا

The Novel Control Method for Voice Coil Actuator Fatigue Testing Machine

كنترلر تطبيقي جديد توسعه يافته، مناسب براي سيستم‌هاي خطي تغييرپذير با زمان است كه در آن‌ها سيگنال مرجع، يك تابع هارمونيك با دامنه و ميانگين متغير است. اين كنترلر بر روي دستگاه آزمون خستگي با عملگر سيم‌پيچ صدا، كه داراي ديناميك متغير با زمان است، در فركانس‌هاي بالا به صورت موفق آزموده شده‌است. در اين روش كاربردي سيستم حول نقاط‌كاري مختلف، خطي و تغييرات آن با زمان، آهسته فرض شده‌است. سپس كنترل دنبال‌روندگي سيگنال هارمونيك، به كنترل تنظيمي دامنه و ميانگين سيگنال هارمونيك، تبديل شده‌است. در روش پيشنهادي، دستگاه آزمون خستگي كه با يك مدلِ مرتبه‌چهارِ تك‌ورودي-تك‌خروجي قابل تخمين مي‌باشد، به صورت يك مدلِ دو وروي-دو خروجيِ جداسازي شده در نظر گرفته شده‌است. هر ورودي-خروجيِ مرتبط، مرتبه يك هستند. اين مسئله علاوه بر كاهش حجم محاسبات و عدم نياز به سخت‌افزار پيچيده، امكان تغيير سريع دامنه و ميانگين نيرو را، در بارگذاري‌هاي بلوكي فراهم مي‌آورد. براي تكميل اهداف كنترل، سه بخش: كنترل مقدماتي توسط كنترلر PI، بلوك اشباع ديناميكي و بلوك خطي‌ساز، در نرم‌افزار دستگاه لحاظ شده‌است. با استفاده از سازوكار كنترل كليد‌زني، بارگذاري ابتدا توسط كنترل مقدماتي PI، به صورت نرم آغاز مي‌شود. اين مسئله با ايجاد زمان كافي براي شناسايي در كنترلر تطبيقي و همچنين ممانعت از بروز ضربه، تضمين‌كننده‌ي سلامتِ آزمونِ خستگي مي‌باشد. به علاوه استفاده از بلوك خطي‌ساز و بلوك اشباع ديناميكي، علاوه بر مهار فراجهش‌ها، مانع از تحريك ديناميك‌هاي مختلف سيستم مي‌شوند. در انتها، نمونه‌هاي مختلف، تحت فركانس‌هاي متفاوت، توسط دستگاه با موفقيت بارگذاري شده‌اند.

Developed novel adaptive controller is suitable for time-varying linear system subject to harmonic reference signal with variable average and amplitude. This controller is experienced successfully at high frequencies on voice coil actuator (VCA) fatigue testing machine which has variable time-varying dynamic. In this applicable approach, assuming a linear system around operation point and slow rate time-variation, tracking control of harmonic reference signal is replaced with regulation control of average and amplitude of harmonic reference signal. In the proposed method, a Single-Input Single-Output (SISO) system estimated by a fourth-order model is considered as the simplest decoupled Multi-Input Multi-Output (MIMO). This causes reduction in the amount of computations and no need for complicated hardware. Consequently, the proposed method provides a real-time control for implementation of random harmonic loading with rapid changes in average and amplitude. To complete control objectives, primary control by the PI controller, dynamic saturation blocks and linearization blocks are employed. Soft start of loading due to PI controller provides enough time for system identification of adaptive controller and guarantees avoidance of impact on specimen and credibility of fatigue test. In addition, the use of linearization blocks for trajectory planning of command signal and using dynamic saturation blocks restrains the overshoot of loading and prevents excitation of unmodeled dynamics. Finally, different materials under different frequency loading are successfully tested.