A LEARNING CONTROL TECHNIQUE TO INCREASE THE FREQUENCY OF SERVO-HYDRAULIC TESTING MACHINES

چکیده

برای مقاوت مواد و مقادیر سایر فشارها و متوسط فشارها، عمر فرسودگی الزاما به تعداد سیکل های بار اعمال شده بر مواد تحت آزمایش بستگی دارد. به این دلیل، کار با دستگاه تست مواد در فرکانس های بالا مزیتهای کاهش زمان و هزینه را بدون تغییر نتایج در بر دارد. برای دستیابی به چنین فرکانسهایی، استفاده از سیستم کنترل کارآمدی ضروری می باشد. تحقیق حاضر تکنیک های کنترل آموختن را نشان می دهد که در دستگاه تست مواد توسعه یافته اند و اجرا شده اند، که کاربرد بارهای با دامنه ثابت یا متغییر را در فرکانس های بالا مقدور می سازد. روش پیشنهاد شده شامل اجرای کنترل نوع بنگ بنگ برای محدود کردن سیستم سروو والو برای کارکرد دائمی در محدودیتهای شدید عملکردش می باشد، که همیشه به طور کامل در هر دو مسیر باز می باشند. از آنجا که سروو والو در محدوده های عملکردش کار می کند، الگوریتم آموختن سعی می کند بهترین لحظات را برای بازگشت های والو بدست آورد، که آنها را به متغییر بدون بعد (غیر بعدی) مرتبط می سازد، که در جدولی مخصوص ذخیره شده اند. قانون آموختن پیوسته مقادیر جدول را در طول اجرای تست به روز می کند، که پاسخ سیستم را بهبود می بخشد. تائید تجربی این روش در دستگاه تستینگ سروو هیدرولیک 100kN اجرا شده است. یک سیستم کنترلی که تخصصی برای راه اندازی این دستگاه توسعه یافته است، با نرم افزار کنترل زمان حقیقی که در سیستم محاسباتی CompactRIO اجرا شده است. نتایج آزمایش نشان می دهند که فرکانس تست می تواند به طور چشمگیری با تکنیک کنترل آموختن پیشنهادی افزایش یابد.

Abstract

For a given material resistance and magnitudes of alternate and mean stresses, the fatigue life depends essentially on the number of applied load cycles on the tested material. For this reason, working with a materials testing machine at high frequencies brings advantages of time and cost reduction, without altering the results. To achieve such frequencies, it is necessary to use an efficient control system. The present work shows learning control techniques developed and implemented in a materials testing machine, allowing the application of constant or variable amplitude loads at high frequencies. The proposed methodology consists of implementing a bang-bang type control to restrict the system servo-valve to permanently work at its extreme limits of operation, always completely opened in either direction. As the servo-valve works at its operating limits, the learning algorithm tries to obtain the optimal instants for the valve reversions, associating them to a non-dimensional variable, stored in a specific table. The learning law constantly updates the table values during the test execution, improving the system response. The experimental validation of this method is performed in a 100kN servo-hydraulic testing machine. A control system is especially developed to operate the machine, with a real time control software implemented in a CompactRIO computational system. The experimental results show that the test frequency can be significantly increased with the proposed learning control technique.

مقدمه

سیستم های هیدرولیکی به طور گسترده در سیستم های صنعتی استفاده می شوند در کاربردهایی نظیر دستگاههای اتوماتیک، روباتیک، شبیه سازهای متحرک، دستگاههای پردازش فلزات، اکتشاف معدن، پرس ها، دستگاههای سنگین و سیستم های تست فرسودگی مواد. به طور کلی، سیستم های هیدرولیکی در کاربردهایی استفاده می شوند که نیرو، گشتاور و شتابهای نسبتا بالا نیاز است. ساختار استفاده شده در تستینگ فرسودگی مواد بر اساس سیستم های سروو هیدرولیک است، برای ارائه اطلاعات مفید درباره عمر مواد مورد استفاده با اعمال سیکل های بار. بار اعمال شده ممکن است میلیون ها بار در فرکانس های رایج تا یک صد بار در ثانیه برای فلزات تکرار شود. برای دستیابی به این فرکانس ها، که در تست رایج فرسودگی نسبتا بالا هستند، داشتن سیستم کنترلی کارآمد الزامی است.