Kiểm soát dao động chất lỏng bằng phương pháp input shaping

##plugins.themes.academic_pro.article.main##

Author

  • Nghiệm Chánh Nguyễn*; Trần Vĩnh Phúc; Nguyễn Chí Ngôn

Từ khóa:

tạo dạng tín hiệu ngõ vào
điều khiển hở
dao động chất lỏng

Tóm tắt

Các kỹ thuật kiểm soát dao động thường yêu cầu thông tin phản hồi. Tuy nhiên, phương pháp input shaping (phương pháp tạo dạng tín hiệu ngõ vào) có thể kiểm soát dao động bằng cách đưa ra các lệnh chuyển động sao cho dao động được triệt tiêu mà không cần tín hiệu hồi tiếp. Nghiên cứu này mô phỏng và đánh giá thực nghiệm hiệu quả áp dụng phương pháp input shaping ZV và ZVD để kiểm soát dao động chất lỏng khi vật chứa có dạng hình hộp chữ nhật. Nhằm đánh giá tính bền vững của phương pháp input shaping, nghiên cứu cũng khảo sát đáp ứng của hệ thống có tần số dao động tự nhiên tăng 20% so với thiết kế. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy phương pháp input shaping giúp giảm đáng kể biên độ dao động của chất lỏng (trên 50% đối với ZV và trên 70% đối với ZVD). Cả hai phương pháp đều giúp triệt tiêu dao động nhanh đáng kể so với trường hợp không kiểm soát dao động. Đặc biệt, ZVD bền vững hơn khi có sự thay đổi thông số của hệ.

Tài liệu tham khảo

    [1] O.R. Jaiswal, S. Kulkarni, and P. Pathak, “A study on sloshing frequencies of fluid-tank system”, In the 14th World Conference on Earthquake Engineering, 2008, pp. 12–17.
    [2] S. Kurode, B. Bandyopadhyay, and P.S. Gandhi, “Sliding mode control for slosh-free motion of a container using partial feedback linearization”, In International Workshop on variable Structure Systems, 2008, pp. 367–372.
    [3] M. Grundelius and B. Bernhardsson, “Constrained iterative learning control of liquid slosh in an industrial packaging machine”, IEEE Conference on Decision and Control, volume 5, 2000, pp. 4544–4549.
    [4] S.J. Chen, B. Hein, and H. Worn, “Using acceleration compensation to reduce liquid surface oscillation during a high speed transfer”, In IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2007, pp. 2951–2956.
    [5] P.S. Gandhi, K.B. Joshi, and N. Ananthkrishnan, “Design and development of a novel 2DOF actuation slosh rig”, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 2009, 131(1):011006–1– 011006–9.
    [6] A. Hassan, M. Arafa, and A. Nassef, “Design and Optimization of Input Shapers for Liquid Slosh Suppression”, Journal of Sound and Vibration, 320(1-2), 2009, pp. 1–15.
    [7] K. Yano and K. Terashima. “Robust liquid container transfer control for complete sloshing suppression”, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 9(3), 2001, pp. 483–493.
    [8] H. Sira-Ramirez and M. Fliess, “A flatness based generalized PI control approach to liquid sloshing regulation in a moving container”, In American Control Conference, volume 4, 2002, pp. 2909–2914.
    [9] M. Grundelius, “Methods for Control of Liquid Slosh”, Doctoral dissertation, Lund Institute of Technology, 2001.
    [10] J.R. Huey, “The intelligent combination of input shaping and PID feedback control”, Doctoral dissertation, School of Mechanical Engineering Theses and Dissertations - Georgia Institute of Technology, 2006.
    [11] J.R. Hervas and M. Reyhanoglu, “Observer-based nonlinear control of space vehicles with multi-mass fuel slosh dynamics”, 2014 IEEE 23rd International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), Istanbul, 2014, pp. 178–182.
    [12] B. Pridgen, K. Bai and W. Singhose, “Shaping container motion for multimode and robust slosh suppression”, Journal of Spacecraft and Rockets, 50(2), 2013, pp. 440–448.
    [13] B. Pridgen, K. Bai and W. Singhose, “Slosh suppression by robust input shaping”, 49th IEEE Conference on Decision and Control (CDC), Atlanta, GA, 2010, pp. 2316–2321.
    [14] T. Singh and W. Singhose, “Tutorial on Input shaping/time delay control of maneuvering flexible structures”, Proceedings of the 2002 American Control Conference (IEEE Cat. No.CH37301), Anchorage, AK, USA, 3,2002, pp. 1717–1731.
    [15] Z.N. Masoud and K.A. Alhazza, “Frequency-Modulation Input Shaping Control of Double-Pendulum Overhead Cranes”, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 136(2), 2013.
Xem thêm

##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##

Đã Xuất bản

Sep 30, 2019
Download
PDF
Cách trích dẫn
Nghiem Chanh Nguyen*; Tran Vinh Phuc; Nguyen Chi Ngon. “Kiểm soát Dao động chất lỏng bằng phương pháp Input Shaping”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 17, số p.h 9, Tháng Chín 2019, tr 1-5, https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/2489.

##plugins.themes.academic_pro.article.details##