بهبود عملکرد کنترل فعال ارتعاش در ماشین کاری با استفاده از کنترلر PID غیرخطی کسری

ارتعاش در ماشین کاری یکی از مهم ترین محدودیت های تولید است. این ارتعاش منجر به افزایش هزینه های ماشین کاری، کاهش دقت قطعات و کاهش عمر ابزار برشی می شود. کنترل فعال یکی از روش های مرسوم برای مقابله با ارتعاش در ماشین کاری است ولی طراحی یک کنترلر بهینه برای فرآیند ماشین کاری به دلیل عوامل ناشناخته در سیستم یک مشکل چالش برانگیز است. روش کنترلی DVF با حجم محاسباتی پایین و قابلیت بالا در افزایش عملکرد ابزار برشی، روش موثری است ولی به دلیل افزایش توان کنترلی می تواند موجب اشباع عملگر شود، بنابراین یک روش بهینه کنترلی نیست. هدف این پژوهش پیاده سازی کنترل PID غیرخطی برای افزایش کارآیی و بهبود عملکرد کنترل فعال ارتعاش روی یک ابزار داخل تراش است. نتایج آزمون های کنترل ضربه نشان می دهد که الگوریتم کنترلی PID غیرخطی کسری در کاهش ارتعاش و افزایش میرایی سازه دارای عملکرد مطلوبی است. با استفاده از معیارهای عملکرد کنترلر می توان توان کسری بهینه برای کنترلر PID غیرخطی را به نحوی انتخاب کرد که علاوه بر افزایش میرایی ابزار، منجر به کاهش توان مصرفی شده و در نتیجه از اشباع عملگر جلوگیری شود. نتایج آزمون های برشی نیز نشان می دهد که کنترلر PID غیرخطی با کاهش ولتاژ کنترلی و توان مصرفی عملگر نسبت به کنترلر DVF، منجر به افزایش محدوده ماشین کاری پایدار می شود. همچنین کنترلر پیشنهادی در هنگام وقوع اغتشاش های ضربه ای در فرآیند ماشین کاری از جمله درگیری اولیه ابزار منجر به کاهش قابل توجه قله ولتاژ کنترلی می شود.

Keywords:

Active Vibration Control , Chatter , Internal Turning , Nonlinear Fractional Controller , Actuator Saturation , کنترل فعال ارتعاش , لرزش , ابزار داخل تراش , کنترل گر غیرخطی کسری , اشباع عملگر