طراحي كنترل كننده مدل پيش بين مقيد براي يك سيستم سخت كاري ليزري

كارشناسي ارشد

در اغلب اجزا ساختاري در مهندسي مكانيك، سطح بخصوص در معرض تنش و استرس قرار مي گيرد. بنابراين سخت كردن اين سطوح در كاربردهاي صنعتي اهميتي دوچندان دارد. از آنجايي كه در بسياري از كاربردها فقط نياز به سخت كاري قسمتي از سطوح مي باشد، سخت كاري با ليزر انتخاب بسيار مناسبي براي اين امر مي باشد. از آنجايي كه كيفيت سخت كاري به شدت به دماي سطح مرتبط مي باشد، بنابراين مهمترين و در واقع چالش بر انگيز ترين پارامتر كنترلي در اين فرآيند كنترل دماي سطح در حضور اغتشاشاتي نظير تغيير سرعت اسكن ليزر و يا تغيير ضخامت و يا شكل قطعه كار، مي باشد. نكته مهم ديگر كه در طراحي كنترل كننده بايد لحاظ گردد آن است كه به دليل حساسيت بالاي ديود ليزرها، سيگنال كنترلي و تغييرات آن نمي توانند هر مقدار دلخواهي داشته، و به عبارت ديگر بايد مقيد باشند. همچنين در مورد دماي اندازه گيري شده از سطح بايد دقت نمود كه دما از مقدار مشخصي تجاوز ننمايد. مقدار بالاتر از حد مجاز سبب ذوب شدن قطعه كار و پايين تر از محدوده مجاز سبب مختل كردن عملكرد سخت كاري مي گردد. بنابراين خروجي سيستم نيز بايد مقيد باشد. همان طور كه در ادامه نشان داده خواهد شد كنترل حلقه باز با اعمال يك جريان ثابت براي اين هدف، كارايي نخواهد داشت. بنابراين بايد به سراغ طراحي حلقه بسته برويم. با بررسي مقالات و كارهاي انجام شده تا به حال توسط محققان و مهندسان در اين زمينه مشخص گرديد كه عمده تلاش محققان در زمينه كنترل دماي سطح با تغيير پارامترهايي همانند توان ليزر و يا سرعت حركت اسكن ليزر بوده و عامل بسيار مهم و حياتي يعني رعايت قيود مساله كه پيشتر بدان اشاره گرديد چندان مورد توجه قرار نگرفته است. همچنين نتايج حاصل از كنترل كننده هاي طراحي شده در اين مقالات عمدتا به صورت شبيه سازي بوده و به صورت عملي پياده سازي نشده است. با در نظر گرفتن قيود حاكم بر سيستم و ملاحظات مطرح شده، روش پيشنهادي اين پايان نامه استفاده از كنترل كننده مدل پيش بين خطي مقيد مي باشد. همچنين جهت مقايسه بهتر، به موازات طراحي اين كنترل كننده، كنترل كننده مشهور PID نيز با دو روش طراحي گرديد. نتايج حاصل از شبيه سازي و پياده سازي عملي نشان داد كنترل كننده مدل پيش بين مقيد در مقايسه با كنترل كننده PID در دو حوزه رديابي سيگنال مرجع و نيز حذف اغتشاش ، عملكرد به مراتب بهتر و قابل قبول تري دارد.

196472

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي يرق

دكتر سيد مجيد اسماعيل زاده