Hassas hareket sistemlerinde sürtünme etkisinin modellenmesi ve kompanzasyonu

Abstract

Hassas hareket kontrol sistemlerindeki amaç, verilen yörüngenin büyük bir doğruluk üe izlenmesidir. Ancak makina elemanlarının birbiriyle temas eden yüzeylerinde her zaman harekete ters yönde oluşan bir sürtünme etkisi vardır, bu fiziksel olay istenen hareket yörüngesinin hassas bir şekilde takip edilmesinde başlıca engeldir. Yapılan çalışmada, bu olayın fiziksel olarak açıklanması ve sürtünmenin altında yer alan (topolojik) gerçekler üzerinde durularak, sürtünme etkisinin özellikle hızın sıfır olduğu bölgelerde ki çok dinamik bir özellik gösteren nonlineer karakteristiğinin matematiksel modellenmesi üzerinde durulmuştur. Sürtünmeyi en iyi tanımlayan modeller olarak bilinen (Lugre ve Bliman-Sorine) modeller üzerinde performans incelenmesi simülasyon ortamında gerçekleştirilmiştir. Matlab ortamında geliştirilen simülasyon sonuçlarından sürtünmeyi en iyi tanımlayan dinamik modelin LuGre olduğu gözlenmiştir. Fakat konu üzerinde yapılan başka bir doktora araştırmasında modelin önemli bir eksikliği tesbit edilmiştir, bu eksiklik deneysel olarak ve modelleme kullanılarak elde edilen hız geridönüş noktaları sonuçlarının tam olarak uyuşmamasıdır. Günümüzde LuGre nin yetersizliğinden dolayı yeni modelleme yapıları presach operatörü kullanılarak düşünülmektedir. Tezde ayrıca Lugre modeli için tasarlanan bir gözleyici üzerinden sürtünme izlenerek kompanze edilmiştir. Oluşan lineermiş sistem bir PH> üzerinden kontrol edilerek istenen performans sağlanmıştır. Gelişen donanım elemanları sayesinde, simülasyon ortamında elde edilen sonuçlar pratiktede geçerli olabileceği düşünülmüş ve yeni sistemler üzerinde uygulama tasarımlarına gidilmiştir.

The aim of precise motion control system is to follow a desired motion trajectory precisely. However, reacted force or torque, which resist to given motion trajectory, are always exist due to friction effect in contacting surfaces of mechanical parts in motion control system. This disturbs the precision considerably in cases of slow motion rates and velocity reversal. In this study, first, the physical effect of friction is defined and dynamic effects having highly non-linear characteristic around stick-slip region are modelled. Well known friction models such as Bliman-Sorin and Lugre models are used in order to observe model performance in simulation. We observe that the best description of the friction between these dynamic models is LuGre in Matlab/Simulink toolbox, but other successive works in the literature say LuGre model has a mistake structure, which is velocity reversal point Experimental results do not verify modelling results. Today Lugre model is tried to modify by using Presiach hysterisiz operator. An observer is designed for LuGre unmeasurable state is used to estimate friction effects. This estimation rejects the real friction in mechanical system and it becomes linear system and so we success precise motion control by using a PED controller. We think that we will get same results in real time application and tried to implement it EMPS. We observe that there is a considerably error due to big friction value.