رويكرد كنترل فعال ضد اغتشاش براي كنترل ارتعاشات ابزار داخل تراش

Active Damping of a Boring Bar Using Active Disturbance Rejection Control

يكي از مهمترين محدوديت هاي بهره‌ وري در توليد، ارتعاشات ماشين كاري است. اين ارتعاشات منجر به افزايش هزينه‌هاي ماشين كاري، كاهش دقت قطعات و كاهش عمر ابزار برشي مي‌گردد. مؤثرترين راه‌حل براي افزايش پايداري فرآيند برش و حذف ارتعاشات ، افزايش صلبيت ديناميكي سازه مي‌باشد. شيوه‌هاي مختلفي براي افزايش صلبيت ديناميكي سازه‌ها با استفاده از روش هاي كنترل ارتعاشات غيرفعال و فعال ارائه شده است. اگرچه روش هاي غيرفعال كنترل ارتعاشات هميشه پايدار هستند ولي داراي عملكرد محدودي مي‌باشند. روش هاي فعال كنترل ارتعاشات اين قابليت را دارا مي‌باشند كه ارتعاشات را به نحو مطلوبي در شرايط مختلف ميرا كنند. هدف اين پژوهش افزايش صلبيت ديناميكي يك ابزار داخل‌تراش در مقياس صنعتي با استفاده از ميرايي فعال مي‌باشد. فرآيند برش عمدتاً در معرض تغييرات پارامترها و اغتشاشات ناشناخته خارجي است، بنابراين طراحي يك سيستم كنترل ارتعاش فعال براي فرآيند برش يك مشكل چالش برانگيز است. در اين پژوهش روش كنترلي بر اساس مفهوم مشاهده‌گر حالت گسترش يافته براي غلبه بر اين عدم قطعيت ها ارائه شده است. اين استراتژي در سيستم كنترل ارتعاشات ابزار داخل‌تراش بكار گرفته شده است. همچنين الگوريتم پسخور مستقيم سرعت نيز در كنترل حلقه بسته ارتعاشات پياده‌سازي شده است. نتايج آزمون‌هاي كنترل ضربه نشان مي‌دهد كه الگوريتم‌هاي كنترلي در كاهش ارتعاشات و افزايش صلبيت ديناميكي سازه داراي عملكرد خوبي مي‌باشند. نتايج آزمون ضربه ولتاژي نيز نشان مي‌دهد كنترلر ADRC نسبت به كنترلر پسخور مستقيم سرعت از تلاش كنترلي كمتري برخوردار است.

One of the most important constraints on manufacturing productivity is the machining vibrations. This vibrations may cause increase in machining costs, lower accuracy of products and decrease tool life. The effective solution for increasing cutting process stability and vibration suppression is to improve structural dynamic stiffness. There has been presented different techniques for enhancing dynamic stiffness of structures using passive and active vibration control methods. Although passive vibration control methods are always stable, they exhibit limited performance. In active control methods, vibrations can be effectively damped over a various conditions. The aim of this research is to enhance the dynamic stiffness of an industrial boring bar by using active damping. Cutting process mainly exposed to parameter perturbations and unknown external disturbances, therefore, designing an active vibration control system for cutting process is a challenging problem. In this research an extended state observer based control strategy was proposed that can overcome these uncertainties. The proposed strategy was implemented into an active vibration control system for a boring bar. Moreover, the direct velocity feedback is successfully implemented in the vibration control loop. The results of impact tests indicate that the control algorithms have a great performance in suppressing vibrations and increasing the structural dynamic stiffness. Voltage impact results show that ADRC controller spends less control effort than direct velocity feedback controller.