شناسايي مدل ديناميكي يك ابزار داخل تراش ميراشده فعال

Identification of Dynamic Model for an Active Boring Bar

در اين مقاله، يك مدل ديناميكي كارآمد براي ابزار داخل تراش ميراشده مجهز به عملگر الكترومغناطيس ارايه شده است. مدل هاي ديناميكي عملگر و ابزار با بهره گيري از فرآيند شناسايي نظام مند ارايه شده در اين مقاله به دست آمده اند، كه مبتني بر بهره گيري از ابزارها و روش هاي بنيادين مبحث شناسايي سيستم است. سيستم الكترومكانيكي يا مسير پيشرو، از سه بخش اصلي تشكيل شده كه شامل تقويت كننده توان خطي، شيكر الكتروديناميك و سازه ابزار داخل تراش است. در اين مقاله، ابتدا مدل ديناميكي هر يك از زيرسيستم هاي تشكيل دهنده مسير پيشرو شناسايي شده اند. بهره گيري از روش شناسايي جزء به جزء، باعث دستيابي به درك قابل توجهي پيرامون منشا رفتار غيرخطي در مدل ديناميكي مسير پيشرو مي شود. براساس مشاهدات تجربي ارايه شده، مي توان نتيجه گرفت كه عملگر الكترومغناطيس به صورت يك سيستم ديناميكي خطي رفتار مي كند، اما در مقابل سازه ابزار داخل تراش رفتار غيرخطي از خود بروز مي دهد؛ زيرا با تغيير دامنه تحريك ورودي، دقت تخمين مدل ديناميكي شناسايي شده براي ابزار داخل تراش به ميزان قابل توجهي كاهش مي يابد. در نتيجه براي توصيف رفتار ديناميكي مسير پيشرو برحسب فركانس و شدت تحريك ورودي، در اين مقاله يك مدل ديناميكي پارامتر متغير ارايه شده است. اين مدل داراي ساختار معلوم و پايين ترين مرتبه رياضي ممكن است. مدل ديناميكي ارايه شده مي تواند پاسخ حوزه زمان مسير پيشرو به تحريك ورودي چرپ را با 88% دقت تخمين بزند. همچنين اين مدل در مرحله اعتبارسنجي پاسخ حوزه زمان سيستم به تحريك نويز سفيد گوسي را با دقت قابل قبولي پيش بيني مي نمايد. به علاوه مدل ديناميكي عملگر الكترومغناطيس، مي تواند سيگنال نيروي ديناميكي عملگر را با دقت بسيار خوب 85% تخمين بزند.

In this paper, a novel dynamic model is proposed for an actively damped boring bar equipped with electromagnetic actuator. The dynamic models of actuator and boring bar are obtained by using the suggested systematic identification approach, which is based upon the fundamental tools and techniques of system identification theory. The electro-mechanical system or the forward path is consisted of 3 basic components, i.e. linear power amplifier, electrodynamic shaker, and boring bar structure. In this paper, the dynamic models of forward path’s sub-systems are simultaneously identified. The component-based identification approach has led to a remarkable finding about the source of nonlinearity in the dynamic model of forward path. According to the presented experimental observations, it has been concluded that electromagnetic actuator can be modeled as a linear dynamic system, while the boring bar structure exhibits nonlinear behavior, since the prediction accuracy of boring bar dynamic model is drastically reduced by changing the amplitude of excitation. As a result, a new parameter varying dynamic model is presented for describing the dynamic behavior of forward path in terms of both frequency and excitation level. The proposed dynamic model has a predefined representation with the least possible mathematical order. It can anticipate the time domain response of forward path due to chirp excitation with 88% accuracy. In addition, during the validation stage, the proposed model forecasts the dynamic response of system due to Gaussian white noise excitation with remarkable accuracy. Moreover, the dynamic model of electromagnetic actuator can predict the dynamic force signature of actuator with 85% accuracy.