بهبود عملکرد کنترل مود لغزشی در جاذب ارتعاش فعال با استفاده از رویکرد تطبیقی

پذیرفته شده برای پوستر
کد مقاله : 1133-ISAV2025 (R2)
نویسندگان
1دانشجو دانشگاه شیراز
2دانشیار دانشگاه شیراز
چکیده
ارتعاشات ناخواسته در سازه‌ها و سامانه‌های مکانیکی یکی از عوامل اصلی کاهش عمر مفید قطعات، افت عملکرد و ایجاد نویز و ناپایداری به شمار می‌آیند. کنترل فعال ارتعاشات با استفاده از جاذب‌های ارتعاشی فعال، روشی مؤثر برای کاهش این ارتعاشات است. در این روش، نیروی کنترلی متناسب با ارتعاش پایه یا جرم اصلی تولید شده و به‌گونه‌ای اعمال می‌شود که پاسخ ارتعاشی سیستم توسط جسم جاذب تضعیف گردد. از میان روش‌های مختلف کنترل فعال، کنترل مود لغزشی به دلیل پایداری بالا و مقاومت در برابر تغییر پارامترهای سیستم و اغتشاشات خارجی، از جایگاه ویژه‌ای برخوردار است. با این حال، عبور مکرر مسیر حالت از سطح لغزش در این روش موجب بروز پدیده‌ای به نام چترینگ می‌شود که باعث نوسانات فرکانس بالا در سیگنال کنترلی، افزایش توان مصرفی، ایجاد نوفه و در نهایت آسیب به عملگرهای الکترومکانیکی می‌گردد. در این پژوهش، با هدف کاهش اثرات نامطلوب چترینگ، یک رویکرد تطبیقی برای تنظیم بهره‌ی کنترل مود لغزشی ارائه شده است. در این روش، مقدار بهره بر اساس فاصله‌ی لحظه‌ای از سطح لغزش به‌صورت پویا تغییر می‌کند؛ به‌گونه‌ای که در نواحی نزدیک به سطح لغزش، بهره کاهش یافته تا چترینگ و توان مصرفی کمینه شود و در صورت افزایش دامنه‌ی تحریک یا اغتشاش، بهره به‌صورت خودکار افزایش می‌یابد تا پایداری سیستم حفظ گردد. برای ارزیابی عملکرد این رویکرد، یک مدل شامل جرم اصلی، فنر، دمپر و جاذب ارتعاش فعال پیاده‌سازی شده است که نیروی کنترل آن توسط یک موتور خطی الکترودینامیکی تأمین می‌شود. معادلات حاکم استخراج و شبیه‌سازی شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که کنترل‌کننده‌ی تطبیقی پیشنهادی ضمن حفظ ویژگی‌های کنترل مود لغزشی، ارتعاش جرم اصلی را در بازه‌ی وسیعی از فرکانس‌ها مؤثرتر کاهش داده و توان مصرفی و نوسانات چترینگ را نسبت به حالت کلاسیک به میزان قابل توجهی کم می‌کند.
کلیدواژه ها
 
Title
Performance Improvement of Sliding Mode Control in an Active Vibration Absorber Using an Adaptive Approach
Authors
Hossein Mohammadi
Abstract
Unwanted vibrations in mechanical systems are among the main factors that reduce the service life of components, degrade performance accuracy, and generate noise and instability. To actively suppress the vibration of a structure subjected to base excitation, an active vibration absorber (AVA) can be effectively employed, in which the control force is generated based on the motion of the main mass or the base to mitigate the system’s vibrational response. Among various active control strategies, Sliding Mode Control (SMC) has gained wide attention due to its high robustness against parameter variations and external disturbances. However, frequent switching of the control signal during the reaching phase causes a phenomenon known as *chattering*, which leads to high-frequency oscillations in the control force, increased power consumption, and potential damage to the actuator. To address this limitation, an adaptive approach is proposed in this study to adjust the control gain of the SMC law dynamically based on the instantaneous distance of the system state from the sliding surface. When the state is near the sliding surface, the control gain decreases to minimize chattering and power usage, whereas under strong excitation or disturbance, it increases automatically to maintain system stability. To evaluate the proposed method, an active vibration absorber consisting of a spring–damper–mass system controlled by an electrodynamic linear actuator is considered. The results indicate that the proposed adaptive SMC preserves the robustness of the classical sliding mode while effectively reducing the main mass vibration, power consumption, and chattering amplitude compared to the conventional approach.
Keywords
Active vibration absorber, Sliding Mode Control, Adaptive Control, Base excitation, Chattering reduction