طراحي مسير سيگنال ورودي به دستگاه بارگذاري هارمونيك، توسط مولد الگوي مركزي

Trajectory design of harmonic loading machine input by central pattern generator

روش كنترل تطبيقي جديد معرفي شده در اين مقاله مناسب براي سيستم‌هاي خطي تغييرپذير با زمان است كه در آن‌ها سيگنال مرجع، يك تابع هارمونيك با دامنه، ميانگين و يا فركانس متغير است. نتايج آزمايش‌هاي عملي بر روي دستگاه آزمون خستگي سيم پيچ صدا نشان مي‌دهد كه اين روش نسبت به نويز و اغتشاش مقاوم است. همچنين روش كنترلي مي‌تواند تاخير نامعلوم متغيير با زمان را جبران نمايد. اين مسئله باعث افزايش پهناي باند دستگاه شده‌است. در اين مقاله براي طراحي سيگنال ورودي به دستگاه اصلي از مولد الگوي مركزي (CPG) استفاده شده‌است. CPG به دليل اعمال نرم تغييرات بارگذاري، علاوه بر افزايش قابليت‌ اطمينان صحت آزمون‌‌ها، مانع از تحريك ديناميك‌هاي فركانس بالاي دستگاه شده‌است. به منظور پياده‌سازي روش پيشنهادي، هر كدام از مشخصات سيگنال هارمونيك، اعم از دامنه و ميانگين، در حلقه‌هاي كنترلي جداگانه به روش كنترل تطبيقي مدل مرجع، كنترل مي‌شود. ميزان جفت بودن حلقه‌هاي كنترلي به يكديگر با محاسبه‌ي ماتريس آرايه‌هاي بهره‌ي نسبي ديناميكي (DRGA) بررسي شده‌است. كنترلر نسبت به تغييرات ديناميك سيستم اعم از تغييرات وابسته به زمان و تغييرات ناشي از تنوع جنس نمونه‌هاي مختلف، تطبيق‌پذير است. به علاوه نتايج آزمون‌هاي نشان مي‌هد، در حضور عدم قطعيت‌هاي مختلفي از قبيل غيرخطي‌ها، ديناميك‌هاي مدل نشده و پارامترهاي متغير با زمان، دامنه و ميانگين بارگذاري با دقت بالايي كنترل مي‌شود.

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.