Analysis of linear motion systems with emphasis on positioning control of pneumatic linear drive using on/off electrovalves
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 55749
- Danışmanlar: PROF. DR. NEJAT TUNCAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1996
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 65
Özet
Hareket kontrolü en geniş anlamıyla bir kaynak robotundan, uçak simülatöründeki hidrolik sisteme kadar çok geniş bir alanı kapsamaktadır. Hareket kontrolünden bahsedilince, konum, hız, veya aynı anda her ikisinin kontrolü akla gelir. Bunların haricinde, moment ve ivme de kontrol edilmek istenen parametreler arasına girebilir. Hareket dönel ve doğrusal olarak iki gruba ayrılabilir. Günümüzde bilgisayarlarda çeşitli yazılımlar ile hareket kontrolü algoritmalarını gerçekleştirmek ve test etmek çok hızlı bir şekilde sağlanmaktadır. Hareket kontrolü birçok alanda karşımıza çıkmaktadır. Bunlar arasında fan, pompa, karıştırıcı, kırıcı, kompresör ve değirmen uygulamaları sayılabilir. Ayrıca bu uygulamaların yanında mikroskop sürücüleri, baskılı devre montaj makinaları, su jeti ile kesme, robot, konveyör, pnömatik, hidrolik aktüatör uygulamaları gibi hassas uygulamalar da bulunmaktadır. Hareket kontrolü konusundaki gelişmelerin büyük ölçüde aşağıda belirtilen konu ve/veya konuların üzerinde yoğunlaşılması sonucunda elde edilebileceği görülmektedir: -Görme yetenekli makineler -Bulanık kontrol ve yapay sinir ağları uygulamaları -Yeniden ayarlanan kontrol -Lineer olmayan kontrol -Güç elektroniği elemanlarının akım, gerilim sınırlarının ve anahtarlama frekansının artması -Titreşim ve gürültünün aktif kontrolü Genelde hareket kontrol tipleri direkt, dişli kutusu ile, karevida ile ve kayış-kasnak ile olmak üzere dört grupta toplanabilir. Günümüzde doğrusal hareket sistemleri gelişen otomatik kontrollü sistemlerde daha çok kullanılır hale gelmişlerdir. Bunun başlıca sebepleri arasında doğrusal hareketin direkt olarak olarak kullanıldığı uygulamalarda verimin daha yüksek olmasıdır. En çok kullanılan lineer tahrik elemanları arasında doğrusal elektrik motorları, pnömatik ve hidrolik lineer sürücü üniteleri ve silindirler bulunmaktadır. Bu projede 1/0 pnömatik yön valfler kullanılarak doğrusal pnömatik sürücü ünitenin konum kontrolü yapılmıştır. Bu projeyi detaylı bir şekilde anlatmadan önce pnömatik sistemlerin genel olarak incelenmesini yapalım. Pnömatik sistemlerde hava kaynaktan yüke aktarılarak istenilen iş yapılır. Bu iş kaldırma, döndürme, sıkıştırma ve kavrama hareketleri olabilir. Hava kompresörün tankında sıkıştırıldıktan sonra hortumlar ve yön valfleri ile istenilen yönde sisteme verilir. Ancak sisteme verilmeden hemen önce şartlandırılıp içindeki toz partiküllerinin elenmesi gerekmektedir. Bunun için şartlandırıcı kullanılır. VIBir gazın termodinamik özellikleri arasında gaz sabiti R, sabit basınçtaki özgül ısı, sabit hacimdeki özgül ısı ve izantropik katsayı bulunmaktadır. Gazlar sıkıştırılabilir olduğundan, hortum içindeki gaz akışı, sıvıların akışından çok daha karmaşık bir yapıya sahiptir. Endüstriyel pnömatik sistemlerde laminer akışa çok az rastlanır. Bunun sonucunda hortumlarda ve valflerin içerisinde türbülanslı akışı dikkate almak gerekir. Gerçek bir gazın herhangi bir lüle içinden akışı izantropik (tersinir adyabatik) akışla modellenebilir. Bu durumda sürtünme ve ısı transferi etkileri ihmal edilmiştir. Bir orifîs içindeki akış göz önüne alındığında 1. bölümdeki gazın durumu p1( v1r T-, ve 2. bölümdeki gazın durumu ise p2, v2> T2 ile verilebilir. 1. ve 2. bölümlerdeki hızlar ise sırasıyla wı ve w2'dir. p-ı ve p2 basınçları mutlak basınçlardır. izantropik durum değişimleri için, P1V1 = p2v2 = sabit Özgül hacim v yoğunluğun tersi olup, v = 1/p Böylece, Pi = Pi P2P2“ ideal akışkanın yuvarlak bir boruda tek-boyutlu sıkıştırılabilir akışı için Euler denklemi aşağıdaki gibi verilebilir, wdw+dp/p+gdz = 0 Yukarıdaki denklemde z terimi enerji denklemindeki diğer bileşenlere göre ihmal edilebildiğinden dikkate alınmayacaktır. Bu yüzden, wdw+dp/p = 0 Yukarıdaki denklemi pı 'e göre türetilip, p2p2”k = sabit alınırsa, dpi = kpı^dpıp^* 1. bölümdeki Euler denklemi vııWıdWı+dpı/pı = O w1dwı+p2p2“kkpık”2dpı = O p2p2“k= Pıpı”k = sabit kabul edersek ve son denklemin integralini alırsak, w12/2+(p2P2“kkpık”1)/(k-1) = sabit veya wt2/2+kpı/(k-1)pı = sabit Böylece, w^+kpi/Ck-l)^ = w22/2+kp2/(k-1)p2 Süreklilik denkleminden, P1W1A1 = p2w2A2 Buradan, Wı = P2A2W2/P1A1 = (P2/Pı)1/kA2w2/Aı w22/2 = (k/(k-1))(p1/p1-p2/p2)/(1-(P2/pı)2/k(A2/A1)2) (4.9) Eğer A2 alanı A1 alanından çok daha küçükse, p2/p-, < 1 alarak, -l-to/PıAAz/A!)2*! Bu kabul sayesinde, w22/2 = (k/(k-1))(pı/prP2/p2) elde edilir. P2 = (P2/Pı)1/kpı alınarak, w22/2 = (k/(k-1))(1-(P2/Pı)(k1)/k) vtuveya w2 = V((2k/(k-1))(1-(P2/Pı)(k"1)/k)) bulunur. Bu durumda kütle akış değeri G şu şekilde verilir, G = P2w2A2 = P2A2V((2k/(k-1))(1-(p2/p1)(k-1)/k)) p2 = (P2/Pı)1/kpı ve A2 = CcAo olduğundan, son denklem aşağıdaki gibi verilebilir, Bu denklem çıkarılırken sürtünme ve gaz viskozite etkileri göz önüne alınmamıştır. Bu etkileri de dahil etmek için c deşarj katsayısını denklemlerin içine katabiliriz. Bu durumda akış denklemi şöyle verilebilir, G = cAa^{2kpw/(MMp2lp^p2!p,f+m)) Pt = P1RT1 alınarak, G = cAoP^^(2mT,/(k-^)X(p2^p^)m^(P2fp^f+m)) = (cAopWTıW((2k/(k-1 )R)((p2/p1)2/k-(P2/Pı)Ck+1)*)) elde edilir. Pnömatik sistemlere genel bir giriş yaptıktan ve termodinamik özelliklerine baktıktan ve matematiksel modelini göz önüne aldıktan sonra PNEUMAX konum kontrolü sistemine girebiliriz. Daha önceleri elektromekanik yollarla çözülen otomasyon problemleri günümüzde pnömatik sistemlerle çözülür hale gelmiştir. Pnömatik sistemlerin aynı dinamik özelliklere sahip servoelektrik sistemlere göre aşağı yukarı %50 daha ucuz olması bu sonucu doğuran en önemli etkenlerden biridir. Bu projede buradan hareketle pnömatik doğrusal bir ünitenin konum kontrolü servovalflerden de daha ucuz olan 1/0 yön valfleri ile yapılmıştır. Sistemin kontrolü 486 PC ile yapılmaktadır. IXSistemin genel blok şeması aşağıdaki gibi verilebilir. R(s) + /-~\ E(s) O B(s) Darbe Üreteci & Yol Seçici Lineer Potansiyometre A(s) Pnömatik Doğrusal Sürücü X(s)
Özet (Çeviri)
Motion control, in its widest sense, could relate to anything from a welding robot to the hydraulic system in an airplane simulator. It consists of rotary and linear type motion. This may involve accurate control of position or speed, very often both, and sometimes other parameters such as torque and acceleration rate. In the industry, the percentage of using linear motion integrated systems is almost as much as the rotary motion systems, and they get more and more abundant with the increasing number of factory automation components, which almost all, need linear motion. Automation problems previously solved by electromechanical means, using servomotors, can now often be solved using pneumatics which offer cost-effective solutions compared to their electromechanical counterparts of the same dynamic properties. FESTO GmbH announced that relative investment costs of a pneumatic positioning system with 800 mm stroke are approximately the half of the electrical solution and with comparable dynamic properties. By introducing PNEUMAX, we aimed to decrease the cost of the servopneumatic positioning control system -of which the total cost is already the half of a comparable electrical system- using only conventional and low cost ON/OFF valves and get almost the same positioning accuracies as the cost of ON/OFF valve integrated system is 35 % cheaper than that of the proportional servovalve integrated one.
Benzer Tezler
- Dikey dairesel silindirik açık su havuzlarında hidrodinamik kuvvetler
Hydrodynamic forces for vertical axis circular cylinder containing a concertric cylindrical hole in finite depth
MÜKERREM ERTEN(İLKIŞIK)
- Seri ve paralel maniplatörlerin lineer graf teorisi yaklaşımı ile modellenmesi
A Systems approach to serial and parallel manipulators using graph-theoretic models
BAHAR AŞKIN(ÖNDEROL)
Yüksek Lisans
Türkçe
1991
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. ALİ NUR GÖNÜLEREN
- Lineer olamayan devreler ve sistemlerin frekans domeninde analizi
Analysis of nonlinear systems in frequency domain
İSMAİL HAKKI MARANGOZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. F. ACAR SAVACI
- Sismik titreşimler altında betonarme perde ve çerçeve sistemlerin doğrusal olmayan stokastik analizi
Non-linear stochastic analysis of 3D reinforced-concrete shear wall-frame structures under seismic excitation
BEYZA TAŞKIN
- Harmonic forced vibration analysis of assembled structures with nonlinear coupling
Doğrusal olmayan kavramalı bağlaşık yapıların harmonik tahrikli titreşim çözümlemesi
MUTLU DEVRİM CÖMERT
Yüksek Lisans
İngilizce
1994
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. H. NEVZAT ÖZGÜVEN