شناسایی پارامترهای موتور خطی الکترومغناطیسی به منظور تولید نیروی اینرسی با استفاده از میکروکنترلر ARM

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مهران مظفری جوین ¹
• سید علیرضا داودی ناوخ ²
• بهنام معتکف ایمانی ²

¹ گروه مکانیک،دانشکده مهندسی،دانشگاه فردوسی مشهد،مشهد، ایران.

² گروه مکانیک،دانشکده مهندسی،دانشگاه فردوسی مشهد،مشهد،ایران.

10.22067/jacsm.2022.74559.1084

چکیده

یکی از زمینه­های پژوهشی مهمی که امروزه ضرورت آن بیش از پیش در صنایع مختلف حس می­شود، فرایند کنترل نیروی عملگرها به‌صورت بلادرنگ است که برای تحقق بخشیدن به این مهم و دستیابی به بهترین عملکرد عملگر نیاز است ابتدا پارامترهای مدل دینامیکی آن شناسایی شوند. در این پژوهش به‌منظور شناسایی پارامترهای عملگر الکترومغناطیسی، بستر آزمایشی طراحی و ساخته شده‌است که در این سیستم، فرایند تولید سیگنال مرجع برای شناسایی به‌صورت بلادرنگ توسط کارت STM32F746ZG انجام می­پذیرد. میکروکنترلر ARM-Cortex M7 کارت مذکور امکان تولید هر نوع سیگنال با فرکانس، دامنه و میانگین مورد نظر را فراهم کرده‌است. در این بستر آزمایشگاهی برای شناسایی سیستم یک سیگنال هارمونیک فرکانس متغیر چیرپ تولید شده‌است تا رفتار عملگر را در بازه­های فرکانسی مختلف بررسی نماید. مقدار نیروی اینرسی خروجی از عملگر توسط دینامومتر Kistler مدل 9255B اندازه­گیری می­گردد. در نهایت با تحلیل پاسخ سیستم، مدل دینامیکی مناسب برای بستر آزمایشی با موفقیت تخمین زده می­شود.

کلیدواژه‌ها

• شناسایی سیستم
• عملگر الکترومغناطیسی
• کارت STM32
• سیگنال چیرپ

20.1001.1.2008918.1401.34.2.6.9

موضوعات

• طراحی و ساخت

---

عنوان مقاله [English]

Identification of electromagnetic linear motor parameters in order to generate inertial force using ARM microcontroller

نویسندگان [English]

• Mehran Mozaffari-Jovein ¹
• Seyyed Alireza Davodi Navokh ²
• Behnam Moetakef-Imani ²

¹ Mechanical Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.

² Mechanical department, Engineering Faculty, Ferdowsi university of Mashhad, Mashhad, Iran.

چکیده [English]

Currently, real-time force control of actuators is one of the most important issues found in different branches of industry. In order to achieve the best performance of a given electromagnetic actuator, first of all, the parameters of the dynamic model of the actuator should be identified. In this research, an experimental platform is designed and manufactured to conduct experiments and identify the parameters of the electromagnetic actuator. The process of generating a reference signal for identification is performed in a real-time manner by the STM32F746ZG board. The ARM-Cortex M7 microcontroller on the board has provided us with the ability to produce any type of signal with the desired frequency, amplitude and bias. In this research, a harmonic chirp signal is generated to study the behavior of the actuator at different frequency intervals. The amplitude of inertial force generated by the actuator is measured by a Kistler Type 9255B dynamometer. Finally, by analyzing the system response, the accurate dynamic model for the system is successfully estimated.

کلیدواژه‌ها [English]

• System identification
• Electromagnetic actuator
• STM32 board
• Chirp signal

مراجع

1. Alegria, F., "Sensors and Actuators ", IST Press, (2021).
2. Ghoreshi, H., Moetakef Imani, B., Ghandaharion, A.M., "Design and implementation of digital control unit of fatigue test machine", ICME10, Babol, Iran, (2010), (In Persian).
3. Chavoshian, S.M., Taghizadeh, M., "Adaptive control for position control of a pneumatic actuator under variable loads", Modares Mechanical Engineering, 16, No.6, Pp.181-188, (2016), (In Persian).
4. Rupitsch, S.J., "Piezoelectric Sensors and Actuators", Springer Verlag, (2019).
5. Safehian J, Akbari A A, Hosseini Sani S K. "The Novel Control Method for Voice Coil Actuator Fatigue Testing Machine". Modares Mechanical Engineering.Vol.17, No.7, Pp.79-90, (2017), (In Persian).
6. Kim, S.H., Park, U.H., Kim, J.H., "Voice Coil Actuated (VCA) Engine Mount for Vibration Reduction in Automobile", International Journal of Automotive Technology, Vol. 21, No. 3, Pp. 771-777, (2020).
7. McMahan, W., Kuchenbecker, K.J. "Dynamic Modeling and Control of Voice-Coil Actuators for High-Fidelity Display of Haptic Vibrations", IEEE Haptics Symposium, Houston, TX, USA. ,)2014(.
8. Ao, W.K., Reynolds, P., "Evaluation of Optimal Analysis, Design, and Testing of Electromagnetic Shunt Damper for Vibration Control of a Civil Structure", Structural Control and Health Monitoring, 27, No.3, (2019).
9. Fallah, M., Moetakef Imani, B., "Dynamic model identification of an active damped boring bar",". Modares Mechanical Engineering, Vol.19, No.8, Pp.1917-1928, (2019), (In Persian).
10. Fallah, M., Mozaffari, M., Davodi, A., "STM32 DAC TUTORIAL: with application to system identification", (2021).
11. Ljung L., "Experiments with Identification of Continuous Time Models", Linköpings university, 15^th IFAC Symposium on System Identification, Saint-Malo, France, (2009).