Utafiti wa kitaaluma, lugha inayoeleweka

Verianla | Akademik Araştırmalardan Türkçe Ekonomi ve Bilim İçerikleri

27 Septemba 2026, Jumapili
VERİANLAUchapishaji huru wa sayansi
Fungua au funga menyu
...
Home / Sayansi Tumizi / Uhandisi / Udhibiti wa Nafasi wa Injini Mbili unaotegemea Kichunguzi cha Hali Kilichosawazishwa
Uhandisi

Udhibiti wa Nafasi wa Injini Mbili unaotegemea Kichunguzi cha Hali Kilichosawazishwa

Utafiti huu unachunguza tatizo la kudumisha ulandanishi wa nafasi huku pia ukipunguza momenti ya ndani inayopingana inayojitokeza kati ya injini mbili za direct-drive zilizounganishwa kimakanika kwa ugumu wa juu zinapoendesha mhimili mmoja wa mashine ya CNC yenye mihimili mitano.

11/08/2026  Veri Anla Imetazamwa mara 14
Udhibiti wa Nafasi wa Injini Mbili unaotegemea Kichunguzi cha Hali Kilichosawazishwa

Utafiti huu unachunguza tatizo la kudumisha ulandanishi wa nafasi huku pia ukipunguza momenti ya ndani inayopingana inayojitokeza kati ya injini mbili za direct-drive zilizounganishwa kimakanika kwa ugumu wa juu zinapoendesha mhimili mmoja wa mashine ya CNC yenye mihimili mitano. Watafiti wanatengeneza Kichunguzi cha Hali Kilichosawazishwa (Synchronous State Observer, SSO) kinachotumia kwa pamoja hitilafu ya ulandanishi wa nafasi na tofauti kati ya mikondo inayozalisha momenti ya injini hizo mbili. Baada ya uigaji wa MATLAB/Simulink, mbinu hiyo inathibitishwa kwenye kituo halisi cha uchakataji cha wima cha mihimili mitano VMC630. Katika majaribio, katika hali zote tatu tofauti za mwendo, hitilafu ya juu zaidi ya ulandanishi wa nafasi ya mihimili miwili ilibaki chini ya 6,3 × 10−4°, huku SSO ikiweka tofauti ya mkondo kati ya injini hizo mbili ndani ya ±0,25 A. Hata hivyo, utafiti umethibitishwa kwa majaribio kwenye mhimili maalumu wa A wenye injini mbili na ugumu wa juu pekee; matokeo hayawezi kujumlishwa moja kwa moja kwa unyumbufu tofauti wa viunganishi vya kimekanika au usanifu mwingine wa injini mbili.

Jambo linalovutia katika utafiti huu ni kwamba haulengi tu kuleta nafasi za injini mbili karibu zaidi. Watafiti wanaonyesha kwamba hata kama nafasi za injini mbili ni karibu sawa, tofauti ndogo katika ugumu wa kimekanika au uzalishaji wa momenti zinaweza kuunda momenti zinazopingana ndani ya mfumo. Kwa hiyo, SSO haitumii tofauti ya nafasi pekee bali pia tofauti kati ya mikondo inayozalisha momenti ya injini kama kigezo cha uchunguzi. Kichunguzi hukadiria usumbufu huu uliounganishwa kwa wakati halisi na kutumia marekebisho ya feedforward yenye ishara kinzani kwenye amri za kasi za injini mbili.

Katika majaribio ya mashine halisi, usahihi wa ulandanishi wa nafasi wa udhibiti wa kawaida uliounganishwa kwa msalaba (Cross-Coupled Control, CCC) na SSO unabaki katika kiwango kinachofanana, lakini katika hali ya mwendo wa kasi ya 0° ↔ 90° tofauti ya mkondo kati ya injini katika CCC hufikia takribani 1,9 A. Katika SSO, tofauti hii huwekwa ndani ya mpaka wa ±0,25 A katika kipindi chote cha jaribio. Matokeo haya yanaonyesha kwamba faida kuu ya mbinu si tu kupunguza hitilafu ya nafasi, bali pia kusawazisha zaidi mgawanyo wa mzigo kati ya injini mbili.

Kwa mtazamo wa Uturuki, utafiti huu si jaribio la mashine lililofanywa moja kwa moja nchini Uturuki. Ili matokeo yahamishiwe kwenye mifumo ya CNC ya mihimili mitano nchini Uturuki, muundo wa servo drive uliotumiwa, ugumu wa mhimili, vigezo vya injini, sifa za encoder, resonansi za kimekanika na upana wa bendi za vitanzi vya udhibiti lazima zithibitishwe tofauti kwenye mashine husika. Utafiti hautoi dhamana ya utendaji wa jumla kwa chapa maalumu au muundo wa mashine wa eneo fulani.

Tatizo kuu la utafiti ni nini?

Katika vituo vya uchakataji vya wima vya mihimili mitano vyenye utendaji wa juu, hitaji la mhimili wa A wa aina ya cradle kuwa na momenti kubwa na mwitikio wa haraka wa kidinamiki hufanya kuendesha mhimili huo kwa wakati mmoja kwa injini mbili za momenti za direct-drive kuwa chaguo linalovutia. Katika mfumo unaochunguzwa, injini mbili zinazoitwa A1 na A2 zinaendesha mzigo uleule kupitia muundo wa kimekanika wenye ugumu wa juu.

Ingawa muundo huu hutoa uunganisho wa kimekanika wenye nguvu kwa upande wa nafasi, ikiwa vigezo vya sumakuumeme vya injini mbili, usakinishaji wa kimekanika au ugumu wa transmission si sawa kabisa, injini moja inaweza kuzalisha momenti dhidi ya nyingine. Watafiti wanafafanua tofauti hii ya momenti ya ndani kama counteracting torque, yaani momenti inayopingana.

Momenti hii inayopingana haibadiliki moja kwa moja kuwa momenti yenye manufaa inayosogeza mzigo wa nje. Kulingana na modeli ya utafiti, inaweza kuchangia matumizi ya nishati ndani ya mfumo, kuongezeka kwa mzigo wa joto, mabadiliko ya momenti na mitetemo ya kimekanika katika mienendo ya mpito. Kwa hiyo, haitoshi kuleta tofauti ya nafasi ya injini mbili karibu na sifuri; mgawanyo wa momenti pia lazima uwe na uwiano.

Kwa nini ulandanishi wa nafasi pekee hautoshi?

Katika utafiti, momenti inayopingana inafafanuliwa kama:

\[ T_c = T_{s1} - T_{s2} \]

Hapa \(T_{s1}\) na \(T_{s2}\) ni momenti zinazopitishwa kupitia minyororo ya transmission upande wa injini mbili. Katika modeli iliyorahisishwa:

\[ T_c(s)=K_{s1}\bigl(\theta_1-\theta_L\bigr) -K_{s2}\bigl(\theta_2-\theta_L\bigr) \]

\(\theta_1\) na \(\theta_2\) zinawakilisha nafasi za angular za injini mbili, \(\theta_L\) nafasi ya mzigo; \(K_{s1}\) na \(K_{s2}\) ni ugumu sawia wa torsion wa minyororo miwili ya transmission.

Usemi huu unaonyesha hitimisho muhimu: hata kama \(\theta_1=\theta_2\), ikiwa \(K_{s1}\neq K_{s2}\), momenti inayopingana inaweza kubaki ndani ya mfumo. Kwa maneno mengine, injini kuonekana kuwa katika nafasi ileile hakumaanishi kwamba zinashiriki mzigo kwa usawa.

Asimetri ya kimekanika huundaje hitilafu ya ulandanishi?

Katika utafiti, hitilafu ya ulandanishi wa nafasi kati ya mihimili miwili inafafanuliwa kama:

\[ \theta_{\mathrm{sync}} = \theta_1-\theta_2 \]

Kwa kudhani kwamba inertia za injini mbili ni sawa, uchanganuzi wa hali thabiti unatoa uhusiano ufuatao kwa hitilafu inayosababishwa na asimetri ya ugumu wa transmission:

\[ \theta_{\mathrm{ess}} = \left( \frac{1}{K_{s1}}-\frac{1}{K_{s2}} \right)T_a \]

Hapa \(T_a\) inawakilisha momenti ya sumakuumeme inayochukuliwa kuwa sawa. Mlinganyo unaonyesha kwamba hata kama momenti za injini na usumbufu wa nje ni sawa, tofauti katika ugumu wa minyororo miwili ya transmission inaweza kusababisha hitilafu ya kudumu ya ulandanishi wa nafasi.

Kwa tabia ya kidinamiki ya masafa ya juu, watafiti wanarahisisha zaidi modeli na kutumia uhusiano:

\[ \theta_{\mathrm{sync}}(s) = \frac{ \bigl(T_{e1}-T_{e2}\bigr) - \bigl(T_{d1}-T_{d2}\bigr) }{ J_m s^2 } \]

\(T_{e1}-T_{e2}\) ni tofauti ya momenti ya sumakuumeme, \(T_{d1}-T_{d2}\) ni tofauti ya momenti za usumbufu wa nje, na \(J_m\) ni inertia sawia ya injini moja. Modeli hii iliyorahisishwa ndiyo msingi wa muundo wa SSO.

Kichunguzi cha Hali Kilichosawazishwa kinafanyaje kazi?

SSO hutumia kwa pamoja pembejeo mbili kuu za kimwili:

  • Hitilafu ya ulandanishi wa nafasi: \(\theta_{\mathrm{sync}}\)
  • Tofauti ya momenti-mkondo: \(i_{\mathrm{sync}}=i_{qf1}-i_{qf2}\)

Kwa kuwa momenti za sumakuumeme za injini zinahusiana na mkondo wa q-axis unaozalisha momenti, tofauti kati ya mikondo ya injini hutumika kama kiashiria kinachoonekana cha kutokuwa na uwiano wa momenti kati ya mihimili.

Hali tatu za kichunguzi zinawakilisha hitilafu iliyokadiriwa ya ulandanishi wa nafasi, hitilafu ya ulandanishi wa kasi na usumbufu wa jumla sawia. Marekebisho ya kasi kwenye pato la kichunguzi ni:

\[ \hat v_{\mathrm{comp}} = \hat x_2 + K_1\tilde{\theta}_{\mathrm{sync}} \]

Hapa \(\tilde{\theta}_{\mathrm{sync}}\) ni tofauti kati ya hitilafu halisi na iliyokadiriwa ya ulandanishi.

Marekebisho haya hutumika kwa ishara kinzani kwenye vitanzi vya kasi vya injini mbili. Kwa hiyo, injini moja inapobeba momenti zaidi, badala ya kidhibiti kusubiri hitilafu itokee na kisha kufanya marekebisho ya feedback, kinajaribu kusawazisha usumbufu wa kati ya mihimili uliogunduliwa kwa njia ya feedforward.

Verianla Live: Mlolongo wa marekebisho ya ulandanishi wa SSO

Mchakato huu ni uonyeshaji wa kufafanua mpangilio wa utendaji wa SSO na usanifu wa udhibiti wa vitanzi vitatu kama ulivyoelezwa katika chanzo. Hakuna hatua ya kati au hesabu isiyopatikana katika chanzo iliyoongezwa.

HatuaMaelezoChanzo
1. UpimajiNafasi za injini A1 na A2 pamoja na mikondo ya momenti ya q-axis hupimwa.Kielelezo 3 na Kielelezo 4
2. Kuunda tofautiHitilafu ya ulandanishi wa nafasi na tofauti ya momenti-mkondo kati ya injini mbili huhesabiwa.Sehemu 3.1
3. Uchunguzi wa SSOKichunguzi hujenga upya hali za nafasi, kasi na usumbufu wa jumla wa ulandanishi.Milinganyo 15–20
4. FeedforwardFidia ya kasi ya ulandanishi hutumika kwenye vitanzi vya kasi vya injini mbili kwa ishara kinzani.Kielelezo 4
5. Lengo la pamojaUlandanishi wa nafasi hudumishwa huku kutokuwa na uwiano wa momenti-mkondo kati ya injini kunapunguzwa.Sehemu 3.2 na matokeo ya majaribio
 

Verianla Live: Uonyeshaji huu ni mchoro wa mchakato wa kufafanua uliotayarishwa kwa kutegemea mbinu na matokeo ya utafiti. Scientific source-of-truth ni jedwali la HTML linaloonekana hapo juu.

Vigezo vya kichunguzi huamuliwaje?

Polinomu bainifu ya SSO katika utafiti inafafanuliwa kama:

\[ s^3 + K_1s^2 + K_2\frac{K_t}{J_m}s +K_3\frac{K_t}{J_m} \]

Pole tatu za kichunguzi zinawekwa katika nafasi \(-\omega_c\), na polinomu lengwa huchaguliwa kuwa:

\[ (s+\omega_c)^3 = s^3+3\omega_cs^2+3\omega_c^2s+\omega_c^3 \]

Kwa kulinganisha coefficients:

\[ K_1=3\omega_c \]

\[ K_2=\frac{3J_m\omega_c^2}{K_t} \]

\[ K_3=\frac{J_m\omega_c^3}{K_t} \]

hupatikana. Utafiti unaonyesha kwa mbinu ya Lyapunov kwamba mienendo ya hitilafu ya kichunguzi ni Hurwitz-stable, na unasisitiza kwamba upana wa bendi wa kichunguzi unapaswa kuwekwa chini ya resonansi ya kimekanika.

Jukwaa la majaribio lilikuwa nini?

Uthibitishaji ulifanywa kwenye kituo halisi cha uchakataji cha wima cha mihimili mitano VMC630. Picha za utafiti zinaonyesha wazi mashine, injini za momenti A1 na A2 zilizowekwa pande mbili za mhimili wa A wa aina ya cradle, na kabati la udhibiti wa servo.

Vigezo vikuu vya mfumo ni kama ifuatavyo:

KigezoThamani ya chanzo
Mkondo uliokadiriwa wa injini59 A
Momenti iliyokadiriwa ya injini1880 N·m
Kasi iliyokadiriwa ya injini30 r/min
Upinzani wa stator0,715 Ω
Inductance ya stator6,25 mH
Idadi ya jozi za pole44
Inertia ya injini0,8 kg·m²
Inertia ya mzigo36 kg·m²
Ugumu wa mnyororo wa drive1,0 × 109 N·m/rad

Mfumo wa udhibiti hutumia servo drive ya kidijitali kikamilifu inayotegemea DSP ya TMS320F28335. Mawasiliano ya 5 Mbps RS-485 na usimbaji wa Manchester yametumika kati ya drive za master na slave. Uigaji umejengwa katika MATLAB/Simulink R2023b kwa modeli ya discrete na mbinu ya vector control ya \(i_d=0\).

Ni hali gani za mwendo zilijaribiwa?

  1. Mwendo wa 0° ↔ 10°, 1000°/min
  2. Mwendo wa 0° ↔ 50°, 5000°/min
  3. Mwendo wa 0° ↔ 90°, 10.000°/min

Mbinu kuu ya rejea iliyolinganishwa na SSO ni mbinu ya kawaida ya Cross-Coupled Control (CCC).

Ni nini kilipatikana katika uigaji?

Katika uigaji, ugumu wa transmission wa A1 ulipunguzwa kutoka thamani nominal ya 1,0 × 109 N·m/rad hadi 0,9 × 109 N·m/rad, na hivyo kuunda asimetri ya ugumu ya %10.

Kwa SSO, hitilafu ya ulandanishi wa nafasi iliyosimuliwa ilidumishwa ndani ya 8 × 10−6° katika hali zote za mwendo. Tofauti ya mkondo wa injini katika SSO ilibaki ndani ya ±0,02 A, wakati katika CCC, katika hali ya kasi ya 10.000°/min, tofauti hii ilifikia kiwango cha 2 A.

Watafiti wanaeleza kwamba SSO huunda offset ndogo sana ya nafasi inayodhibitiwa wakati wa mwendo ili kusawazisha momenti inayopingana. Mfumo unaposimama, offset hii hupotea na hitilafu ya ulandanishi hurudi karibu na sifuri.

Ustahimilivu dhidi ya kutokuwa na uhakika wa vigezo

Kwa kutolingana kwa ugumu, upande wa A1 ulipunguzwa hadi %90, %80 na %70 ya ugumu nominal. Katika jaribio kali zaidi, yaani kupungua kwa ugumu kwa %30, tofauti ya mkondo wa injini ilifikia takribani −0,04 A na hitilafu ya ulandanishi ikafikia kiwango cha 2,8 × 10−5°, lakini ilibaki imewekewa kikomo.

Katika kutolingana kwa inertia, inertia ya injini A1 ilibadilishwa ndani ya %80–%120 ya thamani nominal. Hali hii ilizalisha hasa mitetemo ya mpito wakati wa kuongeza na kupunguza kasi. Tofauti ya mkondo ilibaki ndani ya ±3 × 10−4 A katika majaribio yote, na hitilafu ya ulandanishi ikabaki katika kiwango cha 1,6 × 10−4° katika hali za mwisho.

Jaribio la msuguano usio wa mstari

Katika utafiti, modeli ya msuguano ya Stribeck yenye vigezo vilivyoamuliwa kutoka vipimo halisi vya VMC630 pia iliongezwa kwenye uigaji:

\[ T_f = \left[ F_c+(F_s-F_c) \exp\left( -\left|\frac{V}{V_s}\right|^\delta \right) \right]\operatorname{sign}(V) \]

Thamani zilizotumiwa ni \(F_c=34,3\) N·m, \(F_s=58,3\) N·m, \(V_s=3\times10^{-6}\) m/s na \(\delta=2\).

Msuguano ulipotumika kwa ulinganifu kwenye mihimili yote miwili, tofauti ya mkondo ilibaki ±0,011 A na hitilafu ya ulandanishi chini ya 7 × 10−6°. Msuguano ulipotumika upande wa A2 pekee, tofauti ya mkondo ilikuwa ±0,015 A na hitilafu ya ulandanishi takribani ±9 × 10−6°.

Matokeo ya CCC–SSO kwenye mashine halisi

Katika majaribio halisi ya VMC630, mbinu zote mbili za udhibiti zilizalisha hitilafu ndogo sana za ulandanishi wa nafasi. Tofauti kuu ya SSO ni uwezo wake wa kukandamiza kwa nguvu zaidi tofauti ya mkondo kati ya injini na kwa hiyo kiashiria cha momenti inayopingana.

Verianla Live: Hitilafu ya ulandanishi ya CCC na SSO kwenye mashine halisi

Thamani katika jedwali ni data za majaribio kutoka Jedwali 3 la utafiti. Thamani ziko katika kitengo cha digrii 10−3. Thamani ndogo ya RMS inaonyesha hitilafu ndogo ya jumla ya ulandanishi; hata hivyo, jedwali hili pekee halionyeshi usawa wa momenti.

Hali ya mwendoCCC Emax (10⁻³°)SSO Emax (10⁻³°)CCC Erms (10⁻³°)SSO Erms (10⁻³°)Chanzo
0° ↔ 10°0,1210,1200,0460,045Jedwali 3
0° ↔ 50°0,5260,5510,2000,205Jedwali 3
0° ↔ 90°0,6130,6300,2440,248Jedwali 3
 

Verianla Live: Uonyeshaji huundwa kwenye kivinjari kutoka kwenye jedwali hili la data za kisayansi linaloonekana. Jedwali linahifadhiwa kama scientific source-of-truth.

Jedwali hili linaonyesha tofauti muhimu: SSO haikutoa hitilafu ndogo ya nafasi kuliko CCC katika kila hali. Hasa katika mienendo ya 50° na 90°, thamani za Emax na Erms za SSO ni juu kidogo kuliko za CCC. Kwa hiyo, matokeo ya utafiti hayapaswi kufasiriwa kuwa “SSO iliboresha ulandanishi wa nafasi katika kila hali”.

Ubora dhahiri wa SSO unaonekana katika kiashiria cha usawa wa momenti. Katika majaribio halisi, SSO iliweka tofauti ya mkondo wa injini ndani ya ±0,25 A, wakati tofauti ya CCC ilifikia takribani 1,9 A kwa kasi ya juu. Hivyo, mbinu iliyopendekezwa inalenga kupunguza momenti inayopingana kati ya injini huku ikidumisha usahihi wa nafasi unaokaribia ule wa CCC.

Jaribio halisi la uchakataji wa umbo la S

Mbinu haikujaribiwa tu kwa mwendo wa mhimili bila mzigo; kipande cha umbo la S kilichotengenezwa kwa aloi ya alumini 7075 kilichakatwa kwenye mashine halisi. Kina cha kukata cha pasi ya mwisho kilikuwa 0,1 mm, kasi ya spindle 3600 r/min na feed 1050 mm/min.

Mikondo minne ya contour ya kipande kilichochakatwa ilikaguliwa kwa mashine ya kupimia koordinati ya Hexagon:

ContourMkengeuko wa chini (mm)Mkengeuko wa juu (mm)Tolerance (mm)
ACNO1−0,0390,048±0,060
ACNO2−0,0410,053±0,060
ACNO3−0,0430,047±0,060
ACNO4−0,0460,045±0,060

Contour zote nne zilibaki ndani ya bendi ya tolerance ya ±0,060 mm iliyowekwa katika utafiti. Hata hivyo, jaribio la uchakataji la kulinganisha moja kwa moja na CCC chini ya hali zilezile za kukata halikufanywa. Watafiti wanaeleza sababu kuwa momenti inayopingana isiyo na uwiano katika CCC inaweza kusababisha hatari ya mtetemo wa kimekanika na kuvunjika kwa zana chini ya mzigo wa kukata. Kwa hiyo, jaribio la umbo la S linaonyesha kwamba SSO inaweza kufanya uchakataji ndani ya tolerance; si ulinganisho wa moja kwa moja wa A/B unaothibitisha kwamba SSO ni bora kwa kiwango cha nambari kuliko CCC katika uso uliokatwa.

Maudhui ya masafa wakati wa kukata

Katika uchanganuzi wa FFT uliotumika kwa tofauti ya mkondo wa injini mbili wakati wa kuchakata kipande cha umbo la S, sehemu kubwa ya usumbufu ilijikita chini ya 100 Hz. Kilele kikuu kiko karibu na 60 Hz; watafiti wanahusisha hili na masafa ya mzunguko wa spindle ya 3600 r/min na harmoniki zake. Hakuna kilele kipya cha spectral kilichoonekana kwa kiasi kikubwa juu ya 150 Hz, ambayo ni upana wa bendi wa kichunguzi.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

  • Utafiti unaonyesha kwamba katika mhimili wa A wenye injini mbili na ugumu wa juu, hitilafu ya ulandanishi wa nafasi na momenti inayopingana zinaweza kushughulikiwa kwa pamoja.
  • SSO ilipunguza kwa kiasi kikubwa tofauti ya mkondo wa injini katika mfumo wa majaribio wa VMC630 huku ikidumisha usahihi wa ulandanishi wa nafasi unaofanana na CCC.
  • Mbinu ilionyesha tabia iliyowekewa kikomo na inayokaribia katika kiwango cha uigaji chini ya kutolingana kwa ugumu na inertia pamoja na msuguano wa Stribeck ambao haukuwekwa kwenye modeli.
  • Sampuli ya umbo la S iliyochakatwa kwa SSO ilibaki ndani ya tolerance ya contour ya ±0,060 mm iliyowekwa katika utafiti.

Matokeo ambayo utafiti hauungi mkono

  • Haiwezi kusemwa kwamba SSO hutoa hitilafu ndogo ya ulandanishi wa nafasi kuliko CCC katika kila hali.
  • Kwa kuwa katika jaribio la kukata la umbo la S hakuna uchakataji wa moja kwa moja na CCC uliolinganishwa chini ya hali zilezile, ubora wa nambari wa SSO dhidi ya CCC kwa uso au contour haujathibitishwa.
  • Haijaonyeshwa kwamba mbinu hutoa utendaji uleule katika mifumo ya injini mbili yenye ugumu mdogo au unyumbufu mkubwa.
  • Ujumlishaji kwa gantry yenye injini mbili za linear, spindle mbili au usanifu tofauti wa servo bado haujathibitishwa kwa majaribio.
  • Utafiti hautoi uthabiti wa uzalishaji wa muda mrefu, uzee wa joto au jaribio kubwa la uwanjani la viwandani.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Modeli ya kidinamiki

Modeli inajumuisha injini mbili za momenti, mzigo wa pamoja, minyororo miwili ya transmission, inertia za injini na mzigo, damping ya viscous, ugumu wa transmission na momenti za usumbufu wa nje. Katika utoaji wa uchanganuzi, vipengele vya transmission na viscous damping vimechukuliwa kuwa vidogo ikilinganishwa na vipengele vya inertia na ugumu na hivyo kurahisishwa.

Masafa asilia upande wa mzigo:

\[ \omega_n= \sqrt{ \frac{K_{s1}+K_{s2}}{J_L} } \]

yamefafanuliwa. Resonansi hii ya kimekanika hutumiwa kama kizuizi kikuu cha kimwili kinachoamua mpaka wa juu wa upana wa bendi wa kichunguzi na udhibiti.

Usanifu wa udhibiti

Mfumo una vitanzi vitatu vya servo vilivyopangwa kwa hatua:

  1. Kitanzi cha mkondo
  2. Kitanzi cha kasi
  3. Kitanzi cha nafasi

SSO hushughulikia coupling kati ya mihimili miwili kama safu ya fidia ya ulandanishi inayoongezwa juu ya muundo huu wa hatua uliopo. Pato la SSO hutumika kwenye vitanzi viwili vya kasi kwa ishara kinzani.

Vigezo vya udhibiti na uigaji

KigezoThamaniJukumu
Gain ya kitanzi cha nafasi80 HzUdhibiti wa nafasi
Upana wa bendi wa kitanzi cha kasi100 HzUdhibiti wa kasi ya injini
Upana wa bendi wa kitanzi cha mkondo1000 HzUdhibiti wa mkondo/momenti
CCC coupling gain4000Gain ya ulandanishi ya mbinu ya rejea
Upana wa bendi wa kichunguzi cha SSO150 HzKasi ya kukadiria usumbufu
Resonansi ya kimekanika iliyokokotolewatakribani 1186 HzKikomo cha upana wa bendi wa kimekanika

Dokezo la nambari ndani ya chanzo: Utafiti unasema kwamba sharti \(1.5\omega_v<\omega_c<0.3\omega_n\) limetimizwa kwa uchaguzi huu. Hata hivyo, kwa thamani zilizotolewa \(\omega_v=100\) Hz na \(\omega_c=150\) Hz, \(1.5\omega_v=150\) Hz. Kwa hiyo, mpaka wa chini unapoandikwa kwa “<” kali, kutokuwa sawa kwa 150 < 150 hakutimizwi. Hoja hii imeripotiwa jinsi ilivyo katika maandishi ya chanzo na haijasahihishwa kimya kimya.

Matokeo ya majaribio halisi

MwendoMbinuEmin (10⁻³°)Emax (10⁻³°)Erms (10⁻³°)
0° ↔ 10°CCC−0,0810,1210,046
0° ↔ 10°SSO−0,0800,1200,045
0° ↔ 50°CCC−0,2680,5260,200
0° ↔ 50°SSO−0,2130,5510,205
0° ↔ 90°CCC−0,4170,6130,244
0° ↔ 90°SSO−0,3520,6300,248

Katika mbinu zote mbili, hitilafu ya juu zaidi ya majaribio ya ulandanishi wa nafasi ilibaki chini ya 6,3 × 10−4°. SSO iliweka tofauti ya mkondo wa injini ndani ya ±0,25 A, wakati tofauti ya CCC katika hali ya kasi ya juu ilifikia takribani 1,9 A.

Uthibitishaji wa uchakataji

Pointi zote katika contour nne za kipimo za kipande cha umbo la S cha aloi ya alumini 7075 zilibaki ndani ya bendi ya tolerance ya ±0,060 mm. Mkengeuko chanya wa juu zaidi uliorekodiwa kwa contour nne ulikuwa 0,053 mm, na mkengeuko hasi wa chini zaidi ulikuwa −0,046 mm.

FFT ya tofauti ya mkondo wa injini wakati wa kukata ilionyesha kwamba usumbufu mkuu ulibaki chini ya 100 Hz na sehemu kuu ilikuwa karibu na 60 Hz.

Mapungufu makuu

  • Uthibitishaji wa majaribio ulifanywa kwenye mhimili mmoja tu wa A wa VMC630 wenye injini mbili na ugumu wa juu.
  • Mifumo yenye mechanical coupling yenye unyumbufu haikujaribiwa moja kwa moja.
  • Athari ya kinadharia ya encoder quantization noise katika eneo karibu na upana wa bendi wa kichunguzi haijaainishwa kikamilifu.
  • Ujumlishaji kwa usanifu tofauti wa injini mbili haujathibitishwa kwa majaribio.
  • Hakuna jaribio la uchakataji la A/B lenye hali sawa lililofanywa na CCC chini ya kukata halisi kwa umbo la S.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Jina kamili la asili la utafiti: Dual-Motor Position Control Based on a Synchronous State Observer

Waandishi: Li Lei; Qingyang Wang; Yesong Li.

Mpangilio wa waandishi: Mpangilio wa asili katika chanzo umehifadhiwa.

Mchango sawa/mwandishi wa kwanza sawa: Chanzo hakijataja tamko la mwandishi wa kwanza sawa au mchango sawa.

Mwandishi anayewasiliana: Yesong Li.

Taasisi: School of Artificial Intelligence and Automation, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, China; Li Lei pia ana ushirika na School of Intelligent Manufacturing, Wuhan Technical University, Wuhan, China.

Jarida: Machines.

Mchapishaji: MDPI, Basel, Switzerland.

Juzuu / toleo / nambari ya makala: 14(6), 681.

DOI: 10.3390/machines14060681.

Tarehe ya uchapishaji: 11 Juni 2026.

Aina ya chanzo: Makala ya utafiti iliyopitiwa na wataalamu; inajumuisha uundaji wa modeli ya kidinamiki, maendeleo ya mbinu ya udhibiti, uigaji, jaribio la mashine halisi na uthibitishaji wa uchakataji.

Kiungo rasmi cha uchapishaji:Ukurasa rasmi wa makala wa MDPI.

Leseni: Creative Commons Attribution (CC BY).

Ufadhili: Department of Science and Technology of Hubei Province, grant 2023BAA010-1. Imeripotiwa kwamba gharama ya uchakataji wa makala pia ilifadhiliwa na taasisi hiyo hiyo.

Upatikanaji wa data: Imeripotiwa kwamba data zilizowasilishwa katika utafiti zinaweza kupatikana kutoka kwa mwandishi anayewasiliana kwa ombi.

Mgongano wa maslahi: Waandishi wanatangaza kwamba hakuna mgongano wa maslahi.

Michango ya waandishi: Uundaji wa dhana Li Lei na Yesong Li; mbinu Li Lei na Yesong Li; programu Li Lei; uthibitishaji Li Lei na Qingyang Wang; uchanganuzi rasmi Li Lei na Yesong Li; utafiti Li Lei; rasilimali Yesong Li; usimamizi wa data Li Lei; rasimu ya kwanza Li Lei; mapitio na uhariri Yesong Li na Qingyang Wang; uonyeshaji Li Lei; usimamizi, usimamizi wa mradi na upatikanaji wa ufadhili Yesong Li, kama ilivyoripotiwa.

Kikomo cha maudhui ya kisayansi: Mbinu, fomula, matokeo ya nambari na tafsiri za kisayansi katika maandishi haya ya Verianla zinategemea utafiti uliokaguliwa. Hakuna matokeo mapya ya majaribio au ya kisayansi yaliyoingizwa kutoka vyanzo vya nje. Uthibitishaji wa nje umetumiwa tu kwa kukagua utambulisho wa bibliografia wa uchapishaji.

Dokezo la kutolingana ndani ya chanzo: Katika Sehemu 3.2, baada ya Mlinganyo (23), maelezo yanatumia kauli “Mlinganyo (24)”; Mlinganyo (24) unaopewa nambari baadaye katika chanzo ni modeli ya msuguano ya Stribeck. Pia, ingawa thamani \(\omega_v=100\) Hz na \(\omega_c=150\) Hz zimetolewa, maandishi yanasema mpaka wa chini wa \(1.5\omega_v<\omega_c\) umetimizwa; nambari zilizotolewa huunda usawa kwenye mpaka wa kutokuwa sawa huku. Hoja hizi mbili hazijasahihishwa kimya kimya.

Kikomo kikuu cha tafsiri: Matokeo ya majaribio yanatoa uthibitishaji mkubwa kwa mhimili wa A wa VMC630 wenye ugumu wa juu; hata hivyo, mifumo yenye viunganishi vyenye unyumbufu zaidi, mifumo tofauti ya injini/servo na usanifu tofauti wa injini mbili zinahitaji uthibitishaji wa majaribio tofauti. Jaribio la uchakataji wa umbo la S kwa SSO linaonyesha kufuata tolerance; kwa kuwa hakuna ulinganisho wa moja kwa moja wa uchakataji na CCC chini ya hali zilezile za kukata, ubora wa nambari wa SSO dhidi ya CCC katika usahihi wa kipande kilichochakatwa hauwezi kuhitimishwa kutoka katika utafiti huu.


Shiriki:

Maoni huchapishwa baada ya kukaguliwa.Maoni yako yatapitia mchakato wa idhini na yataonekana yakikubaliwa.

Acha maoni

Anwani yako ya barua pepe haitachapishwa. Sehemu za lazima zimewekewa alama ya *

Your experience on this site will be improved by allowing cookies Cookie Policy