การพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของความเสียดทานที่แสดงผลของบสัญญาณความถี่สูง

Development of a mathematical model of friction to represent dither effects

Name: สิรณัฐ ขันธจีรวัฒน์

ThaSH: แบบจำลองทางคณิตศาสตร์

ThaSH: แรงเสียดทาน

Abstract: วิทยานิพนธ์นี้ เสนองานวิจัยเกี่ยวกับการศึกษา พัฒนาระเบียบวิธีหาแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในระบบทางกล และทำการพัฒนาแบบจำลองความเสียดทานที่แสดงผลของสัญญาณความถี่สูงที่มีต่อระบบทางกล การศึกษาและวิเคราะห์หาแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในระบบทางกล ได้นำหุ่นยนต์ CRS Robotics มา ใช้ในการศึกษาพฤติกรรมของแรงเสียดทาน และเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบที่เกิดจากเปลี่ยนแปลงแรงโน้มถ่วง จึงศึกษาพฤติกรรมของแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในแกนหมุนที่ 1 เนื่องจากสัญญาณตำแหน่งที่วัดได้จาก Encoder เป็นข้อมูลที่มีความไม่ต่อเนื่อง การหาค่าความเร็วและความเร่งจากสัญญาณตำแหน่งใช้ระเบียบวิธี เชิงตัวเลขที่พัฒนาขึ้นมาเพื่อหาค่าอนุพันธ์จากข้อมูลที่มีความไม่ต่อเนื่อง และนำไปใช้ในการหาค่าแรงเสียดทานของระบบพร้อมๆ กับการหาค่าโมเมนต์ความเฉื่อย จากการศึกษาโดยใช้สัญญาณอ้างอิงแบบขั้นบันได สัญญาณอ้างอิงรูปชายน์ ในระบบควบคุมแบบปิด พบว่าสัญญาณความถี่สูงสามารถทำให้ค่าความผิดพลาดสุดท้ายลดลง และเมื่อทำการจำลองระบบโดย ใช้แบบจำลองความเสียดทานแบบ Coulomb, Dahl, Lugre, Seven Parameter and State variable พบว่า ผลที่ได้จากการจำลองสอดคล้องกับผลที่ได้จากการทดลองจึงกล่าวได้ว่าแบบจำลองความเสียดทานที่ กล่าวถึงสามารถแสดงผลของสัญญาณความถี่สูง ผลการศึกษาพฤติกรรมของแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในระบบหุ่นยนต์ CRS Robotics พบว่าพฤติกรรม มีลักษณะ Coulomb Viscous Friction และมีค่าโมเมนต์ความเฉื่อย 27.68 Nm s² เมื่อเพิ่มสัญญาณ ความถี่สูงเข้าสู่ระบบจะทำให้พฤติกรรมของแรงเสียดทานในหุ่นยนต์ CRS Robotics ซึ่งมีลักษณะเป็นค่าไม่ต่อเนื่องที่ความเร็วเป็นศูนย์ เปลี่ยนแปลงเป็นรูปแบบที่ต่อเนื่อง และได้พัฒนาแบบจำลองความเสียดที่สามารถแสดงผลของสัญญาณความถี่สูงเพื่อใช้ในการศึกษาต่อไป

Abstract: This thesis aims to develop a technique to determine friction characteristic in real mechanical plants and also develop a friction model that can effectively demonstrate the effect of dither. The waist joint of the CRS Robotics is used in the study since the motion of this joint is free to the gravity. The joint position, sensed by an incremental encoder, is a discrete signal. Thus, a practical differentiation technique is proposed to determine joint velocity and acceleration which are first and second derivative of the position respectively. The friction characteristic should be determined in conjunction with joint inertia since both are unknown. This study also proposed a practical technique to determine both friction and plant inertia simultaneously based on the sinusoidal input, joint position, velocity and acceleration In the study, it is shown that the dither can reduce the steady state error in the feedback system when the command references are step and sinusoidal. All friction models, including Coulomb, Dahl, Lugre, Seven Parameter and State variable models show their response to the dither and the responses from the simulation with any of these friction models agree with the result from the experiment .Thus, these friction models can be used to study the effect of dither. The friction in the CRS Robotics, determined by the proposed technique, is closed to the Coulomb viscous friction, and the joint inertia is found to be 27.68 Nm S². When the dither is applied to the systems, the friction characteristic changes, especially at zero velocity. The discontinuous friction at the zero velocity is transformed to a continuous function. Thus, the mathematical model that can effectively display the effect of dither is proposed

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: รัชทิน จันทร์เจริญ

Role: ที่ปรึกษา

Name: ฐิติมา จินตนาวัน

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2546

Modified: 2560-05-08

Issued: 2560-05-07

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9741738773

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเครื่องกล

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Sianat_ka_front.pdf	4.52 MB	7	2024-08-14 15:19:36
2	Sianat_ka_ch1.pdf	1.94 MB	3	2018-08-25 11:31:51
3	Sianat_ka_ch2.pdf	5.26 MB	4	2022-07-14 21:01:01
4	Sianat_ka_ch3.pdf	1.59 MB	4	2022-07-14 20:59:58
5	Sianat_ka_ch4.pdf	11.49 MB	4	2022-07-14 21:03:37
6	Sianat_ka_ch5.pdf	4.56 MB	3	2018-08-25 11:35:21
7	Sianat_ka_ch6.pdf	1.02 MB	3	2018-08-25 11:35:56
8	Sianat_ka_back.pdf	9.17 MB	4	2022-07-18 21:53:02

ใช้เวลา

0.036204 วินาที