مركز تصنيع الآلات باستخدام الحاسب الآلي ملحقات أدوات الآلات باستخدام الحاسب الآلي: حلول لضوضاء محرك السيرفو
يتم تعريف الضوضاء عادةً على أنها مكونات غير مفيدة في الإشارة، وهي موجودة في كل مكان. في أدوات الآلة CNC والبيئة المحيطة بها، يعد اضطراب الضوضاء أمرًا لا مفر منه، بما في ذلك الانجراف الناجم عن تغيرات درجة الحرارة وإشارات الاضطراب الكهربائي المختلفة. ستقلل إشارات اضطراب الضوضاء المختلفة حتمًا من دقة تتبع أنظمة المؤازرة. في خزانة التحكم في أدوات الآلة CNC، تُستخدم عمومًا تقنية التأريض وتقنية الحماية وتقنية العزل للقضاء على تأثير إشارات اضطراب الضوضاء.
إن تصميم مراقبي الاضطرابات لإشارات الاضطرابات المختلفة وتعويضها في أنظمة التحكم في السيرفو هو وسيلة لتقليل تأثير الاضطرابات وتحسين متانة النظام. وقد أجرى العديد من العلماء في الداخل والخارج أبحاثًا حول طرق التحكم في التعويض لإشارات الاضطرابات في التحكم في السيرفو. وقد صمم كيم وآخرون مراقبًا غامضًا للاضطراب للتحكم في تتبع ردود الفعل لأنظمة متعددة المدخلات ومتعددة المخرجات، واستخدموا مراقب الاضطرابات الغامض للتحكم في سرعة المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم
قام RYOO وآخرون بتصميم مراقب اضطراب قوي وأجروا تجارب على التحكم في تتبع المسار في أنظمة محرك الأقراص الضوئية؛ قام LU وآخرون بدراسة مراقبي إشارة الاضطراب باستخدام نظرية التحكم المتكرر في وضع الانزلاق؛ قام Dong Mingxiao وآخرون بدمج طريقة تصميم الحساسية المختلطة لتصميم وحدة تحكم قوية H ∞ لمحرك سيرفو أداة آلة CNC.
تحلل المقالة تأثير اضطراب الضوضاء على دقة تتبع أنظمة المؤازرة وتقترح طريقة تحكم لمراقبة وتعويض إشارات اضطراب الضوضاء: من خلال اكتشاف الجهد المطبق على محرك المؤازرة والإزاحة الزاوية الدورانية لمحرك المؤازرة، يتم ملاحظة اضطراب الضوضاء، ويتم إضافة مقدار تعويض الاضطراب إلى خرج وحدة التحكم في الموضع لتحقيق التعويض. أجريت تجارب محاكاة على إشارات اضطراب الضوضاء المنشارية النموذجية.
نموذج نظام التحكم الرقمي المؤازر وتأثيرات الاضطراب الكهربائي
مخطط كتلة لنظام سيرفو تغذية بحلقة شبه مغلقة مع اضطراب ضوضاء. يتم ضبط إشارة أمر الموضع من المتدخل على X (ثانية)، ويتم ضبط إشارة خرج الإزاحة الزاوية لمحرك السيرفو على Y (ثانية). يتم ضبط حلقة التحكم في الموضع لتبني التحكم النسبي، ودالة النقل هي إشارة اضطراب ضوضاء. يرتبط خطأ الحالة المستقر الناتج عن إشارة الاضطراب بإشارة الاضطراب نفسها، وكذلك الجزء قبل نقطة عمل N (ثانية) في نظام سيرفو التغذية.
طرق رصد وتعويض الإضطرابات الضوضائية
في نظام سيرفو التغذية، يتم إضافة رابط مراقبة اضطراب الضوضاء والتعويض. كما هو موضح في الشكل 2، من خلال اكتشاف إشارة الجهد المطبقة على محرك السيرفو والإزاحة الزاوية لمحرك السيرفو، يتم ملاحظة إشارة الاضطراب N (s)، ويتم إضافة مقدار تعويض الاضطراب إلى خرج وحدة التحكم في الموضع لتحقيق التعويض.
من المعادلات (3) إلى (5)، يمكن الحصول على دالة نقل الحلقة المغلقة G (s) للنظام مع إضافة اضطراب الضوضاء والملاحظة والمعوض، وهو ما يتوافق تمامًا مع المعادلة (2). يشير هذا إلى أن طريقة الملاحظة والتعويض لاضطراب الضوضاء الموضحة في الشكل 2 يمكن أن تعوض عن تأثير الاضطراب وتحسن قدرة النظام على مكافحة التداخل.
محاكاة أساليب مراقبة وتعويض اضطرابات الضوضاء
يعتمد متحكم الموضع على التحكم PID، مع معامل تناسبي 8.1، ومعامل تكاملي 2.4.7.2، ومعامل تفاضلي 9.032. عند إجراء بحث محاكاة تعويض الملاحظة على اضطرابات الضوضاء، اضبط إشارة إدخال أمر الموضع على 2sin (0.4 π t)؛ اضطراب الضوضاء هو إشارة موجة منشارية بسعة 0.5 وفترة 2 ثانية.
عندما لا يتم أخذ إشارات اضطراب الضوضاء في الاعتبار، يظهر خطأ التتبع لنظام تغذية المؤازرة في الشكل 4، ويكون خطأ تتبع النظام ضمن نطاق ± 0.006 مم؛ عندما تتم إضافة إشارات اضطراب الضوضاء دون ملاحظة الاضطراب والتعويض، يظهر خطأ التتبع في الشكل 5، ويكون خطأ تتبع النظام ضمن نطاق ± 0.02 مم؛ بعد استخدام طريقة ملاحظة اضطراب الضوضاء والتعويض المذكورة في المقالة، يظهر خطأ التتبع في الشكل 6، ويكون خطأ تتبع النظام ضمن نطاق ± 0.007 مم. تُظهر المقارنة أن طرق ملاحظة اضطراب الضوضاء والتعويض المدروسة يمكن أن تعمل بشكل فعال على تحسين قدرة نظام تغذية المؤازرة على مكافحة التداخل.
خاتمة
توجد إشارات الضوضاء في كل مكان، وفي واجهة برنامج تشغيل نظام المؤازرة في أدوات الآلات ذات التحكم الرقمي بالكمبيوتر، تشمل اضطرابات الضوضاء الانجراف الناجم عن تغيرات درجة الحرارة وإشارات الاضطراب الكهربائي المختلفة. ستعمل إشارات اضطراب الضوضاء المختلفة حتمًا على تقليل دقة تتبع أنظمة المؤازرة. في المقالة، تم تصميم طريقة لمراقبة وتعويض اضطرابات الضوضاء ليس من منظور الأجهزة، ولكن من منظور تعويض البرنامج: من خلال اكتشاف الجهد المطبق على برنامج تشغيل المؤازرة والنزوح الزاوي الدوراني لمحرك المؤازرة، يتم ملاحظة اضطراب الضوضاء، ويتم إضافة مقدار تعويض الاضطراب إلى خرج وحدة التحكم في الموضع لتحقيق التعويض. يوضح محاكاة إشارات اضطراب موجة المنشار النموذجية أن طريقة المراقبة والتعويض المقترحة يمكن أن تحسن بشكل فعال دقة التتبع وتعزز قدرة النظام على مكافحة التداخل. هذه الطريقة هي مكمل مفيد لتكنولوجيا مكافحة التداخل في الأجهزة.