پياده سازي الگوريتم‌هاي تطبيقي و تناسبي- انتگرالي در دستگاه آزمايش خستگي سروهيدروليك

Implementation of Adaptive and Proportional-Integral Algorithms in Servo Hydraulic Fatigue Testing Machines

به فرآيند خرابي ناشي از نيروي نوساني، خستگي اطلاق مي‌شود و حداقل نيمي از خرابي‌هاي مكانيكي، ناشي از اين فرآيند است. پژوهش تجربي در اين زمينه و صحه‌گذاري نتايج تيوري، نيازمند دستگاه‌هاي آزمايش خستگي كششي- فشاري با قابليت‌هاي ويژه مي‌باشد. كنترل ساختاريافته نيرو تاثير زيادي بر روي صحت نتايج آزمون‌ها داشته و از مهم‌ترين قمست‌هاي دستگاه آزمايش خستگي مي‌باشد. هدف اصلي اين مقاله، ارتقاي واحد كنترل دستگاه آزمايش خستگي كششي– فشاري از نوع سروهيدروليك به منظور كاهش زمان نشست مي‌باشد. مهم ترين مساله پيش رو، عدم قطعيت در اندازه سختي قطعه كار مورد آزمايش مي‌باشد. در اين پژوهش پارامترهاي مدل رياضي دستگاه آزمايش خستگي شناسايي و كنترل گر تناسبي- انتگرالي طراحي و پياده سازي شده است. بررسي نتايج تجربي به دست آمده از پياده سازي اين كنترل گر بر روي نمونه‌هاي مختلف نشان مي‌دهد كه زمان نشست در هنگام آزمون خستگي قطعات با سختي كم، بيش از حد انتظار است. لذا براي حل اين مساله، الگوريتم كنترل تطبيقي پيشنهاد و پياده سازي شده است. جهت تامين پاسخ مناسب سامانه به اغتشاشات، الگوريتم كنترل تطبيقي پيشنهادي با كنترل گر تناسبي- انتگرالي تركيب شد. نتايج پياده سازي اين كنترل گر جديد بر روي دستگاه آزمايش خستگي، نشان دهنده كاهش 25 درصدي زمان نشست و پاسخ مناسب سامانه به نويز اندازه گيري و اغتشاشات سامانه مي‌باشد.

The process of failure due to oscillating forces is referred as fatigue, which is the main cause of mechanical failures. Experimental research in this area for validation of theoretical results requires a tension-compression fatigue testing machine equipped with special capabilities. The organized control of force plays an important role in the validity of test results and is an essential part of fatigue testing machines. The main aim of this paper is to enhance the control unit of servo-hydraulic fatigue testing machines in order to reduce settling time. The most important issue is uncertainties in the measurement of the specimen’s stiffness. In this study, the parameters related to mathematical model of fatigue testing machines are detected and the proportional-integral controller is designed and implemented. The obtained results of implementation of this controller shows that the settling time related to the fatigue testing of parts with low stiffness is more than what is expected. Thus, an adaptive controller is proposed and implemented in order to reduce the settling time. So as to obtain more appropriate response to disturbance, the proposed algorithm is combined with the proportional-integral controller. Using this novel controller decreases settling time by 25 % and makes the system response to measurement noise and disturbance more desirable.