دانلود ترجمه مقاله کنترل بهینه راه اندازهای سروو با بار انعطاف پذیر و اصطکاک کولمبی

1. مقدمه 2. مدل کنترل دینامیک راه انداز سروو 3. طرح کنترل فیدبک 4. مدل کنترل بهینه یک راه انداز سروو 5. کنترل زمان بهینه 6. کنترل بهینه انرژی 7. نتیجه گیری

چکیده – کنترل فیدبک و تکنیک های کنترل بهینه برای راه اندازهای سروو که بطور گسترده ای در سیستم های میکروالکترومکانیکی (MEMS) مورد استفاده قرار می گیرند، در این مقاله مورد بحث قرار گرفته اند. یک راه انداز سروو معمول یک موتور سیم پیچی صدایی استفاده شده برای راه اندازی محورهای میکروماشین ابزارها، ماشین های چسب کاری و درایوهای سوپاپ هیدرولیک/پنوماتیک می باشند. تکنیک های کنترل فیدبک نوین از این نظر که نیاز به موقعیت یابی و مدت فرآیند زیاد دارند، دچار مشکل هستند. جهت بهبود این نواقص، تکنیک های کنترل بهینه برای یک مدل درایوهای سروو دینامیک بکار گرفته شده اند. از آنجایی که اصطکاک کولمبی به صورت یک تابع علامت وابسته به علامت سرعت مدل می شود، مسئله کنترل بهینه به دسته مسائل بهینه سازی غیرمسطح تعلق دارد. کنترل های بهینه زمانی برای یک سری ترکیبات کنترلی محاسبه می شوند. نشان داده شد که کنترل های بهینه زمانی از نوع بنگ بنگ هستند و زمان انتقال را به میزان قابل ملاحظه ای کاهش می دهند. زمان کلیدزنی مستقیماً با روش های برنامه ریزی غیرخطی مناسب بهینه سازی می شوند. کنترل های بهینه تحت قیدهای حالت که انحراف مکان ها و سرعت های لغزاننده و جرم بار را محدود می کنند، مورد مطالعه قرار گرفتند. هدف کاهش چنین انحراف هایی با کنترل های انرژی-بهینه با زمان های انتقال بزرگتر نیز حاصل می شوند. کاربردهای بلادرنگ سیگنال های کنترل بهینه محاسبه شده یک همخوانی عالی بین مسیرهای پیش بینی شده و نتایج تجربی را بیان می کنند.

Feedback control and optimal control techniques are discussed for servo actuators that are widely used in micro-electro-mechanical systems (MEMS) technology of manufacturing. A typical servo actuator is the voice-coil motor used for actuating micro machine tool axes, bonding machines and hydraulic/pneumatic valve drives. State-of-the-art feedback control techniques are deficient with regard to high precision positioning and process duration. To improve on this deficiency, optimal control techniques are applied to a dynamical model of servo drives. Since Coulombic friction is modeled as sign function depending on the sign of the velocity, the optimal control problem belongs to the class of nonsmooth optimization problems. Time-optimal controls are computed for a variety of control bounds. It is shown that time-optimal controls are of bang-bang type and reduce transfer times considerably. Switching times are optimized directly by appropriate nonlinear programming methods. Optimal controls are studied under state constraints that limit deviations in positions and velocities of the slider and load mass. The goal of reducing such deviations can also be achieved by energy-optimal controls with larger transfer times. Realtime implementations of the computed optimal control signals indicate an excellent agreement between predicted trajectories and experimental results.