Kiểm soát dao động chất lỏng bằng phương pháp input shaping

Bài viết Kiểm soát dao động chất lỏng bằng phương pháp input shaping trình bày 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.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kiểm soát dao động chất lỏng bằng phương pháp input shaping6 Nguyễn Chánh Nghiệm, Trần Vĩnh Phúc, Nguyễn Chí NgônKIỂM SOÁT DAO ĐỘNG CHẤT LỎNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP INPUT SHAPING LIQUID SLOSH SUPPRESSION BY INPUT SHAPING Nguyễn Chánh Nghiệm1, Trần Vĩnh Phúc2, Nguyễn Chí Ngôn1 1 Trường Đại học Cần Thơ; ncnghiem@ctu.edu.vn; ncngon@ctu.edu.vn 2 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long; phuctv@vlute.edu.vnTóm tắt - Các kỹ thuật kiểm soát dao động thường yêu cầu thông Abstract - Most vibration control methods require feedback signals.tin phản hồi. Tuy nhiên, phương pháp input shaping (phương pháp However, input shaping control technique is capable of controllingtạo dạng tín hiệu ngõ vào) có thể kiểm soát dao động bằng cách đưa the oscillations by giving movement commands so that thera các lệnh chuyển động sao cho dao động được triệt tiêu mà không oscillations are suppressed without a feedback signal. In this study,cần tín hiệu hồi tiếp. Nghiên cứu này mô phỏng và đánh giá thực simulation and experiment with a rectangular container are carriednghiệm hiệu quả áp dụng phương pháp input shaping ZV và ZVD để out to evaluate the effectiveness of applying input shaping for liquidkiểm soát dao động chất lỏng khi vật chứa có dạng hình hộp chữ slosh suppression. To evaluate the robustness of input shapingnhật. Nhằm đánh giá tính bền vững của phương pháp input shaping, technique, this study also analyzes the slosh suppression responsenghiên cứu cũng khảo sát đáp ứng của hệ thống có tần số dao động of the system with a 20% increase in natural frequency comparedtự nhiên tăng 20% so với thiết kế. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm with that of the pre-designed system. Simulation and experimentalcho thấy phương pháp input shaping giúp giảm đáng kể biên độ dao results show that input shaping method could significantly reduce theđộng của chất lỏng (trên 50% đối với ZV và trên 70% đối với ZVD). slosh amplitude (above 50% with ZV and above 70% with ZVDCả hai phương pháp đều giúp triệt tiêu dao động nhanh đáng kể so solution). Both ZV and ZVD could also suppress the liquid sloshvới trường hợp không kiểm soát dao động. Đặc biệt, ZVD bền vững quickly compared with non-suppression control. Especially, ZVD ishơn khi có sự thay đổi thông số của hệ. more robust to small changes in system parameters.Từ khóa - tạo dạng tín hiệu ngõ vào; điều khiển hở; dao động chất lỏng Key words - Input shaping; open-loop control; sloshing of liquid1. Đặt vấn đề pháp khả thi trong việc kiểm soát dao động nhờ việc tạo ra Đối với các nhà máy sản xuất cần vận chuyển các nguyên kịch bản điều khiển dự đoán để có thể vận chuyển nhanhvật liệu dạng chất lỏng, việc vận chuyển nhanh các vật chứa vật chứa chất lỏng với biên độ dao động trên bề mặt khốichất lỏng giữa các khâu trong dây chuyền sản xuất sẽ giúp chất lỏng thấp [10, 11].tăng năng suất, từ đó giảm chi phí sản xuất và tăng khả năng Mỗi phương pháp kiểm soát dao động đều có những ưucạnh tranh của doanh nghiệp. Tuy nhiên, chuyển động của thế riêng, nhưng phương pháp input shaping tỏ ra hiệu quả,vật chứa càng nhanh, dao động của chất lỏng bên trong các thuận lợi cho việc áp dụng vào thực tế nhờ tính đơn giảnvật chứa càng lớn, dẫn tới đổ ngã và tác động xấu đến môi khi không cần tín hiệu hồi tiếp. Bên cạnh đó, phương pháptrường sản xuất, chất lượng sản phẩm. Điều này đặc biệt input shaping có nhiều lời giải khác nhau để áp dụng chonguy hiểm hơn khi chất lỏng là nguyên, nhiên liệu dễ cháy từng tình huống cụ thể về tối ưu vận tốc hay tối ưu daonổ hay kim loại nóng chảy. Vì vậy, việc kiểm soát được dao động. Vì vậy, nghiên cứu này khảo sát phương pháp tạođộng của chất lỏng bên trong vật chứa trong khi vật chứa dạng tín hiệu ngõ vào “Zero Vibration” (hay ZV) và “Zerođược vận chuyển với tốc độ cao là vấn đề thật sự cần thiết. Vibration and Derivative” (hay ZVD) trong việc kiểm soát Để kiểm soát dao động của chất lỏng, nhiều công trình dao động của chất lỏng thông qua kết quả mô phỏng vànghiên cứu đã được thực hiện từ mô phỏng đến thực thực nghiệm kiểm chứng.nghiệm. Một vài nghiên cứu đã đặt thêm phần tử thụ động, 2. Cơ sở lý thuyếthay dựa vào các cơ cấu chấp hành gần bề mặt chất lỏng để ...