کاربرد فیلتر تطبیقی حداقل میانگین مربعات نرمال‌شده برای کنترل ارتعاش لرزه

در این مقاله یک سیستم کنترل فعال ارتعاشات برای حذف لرزه ابزار داخل‌تراش در فرآیند تراشکاری داخلی ارایه شده است. این سیستم شامل ابزار داخل‌تراش مجهز به عملگر الکترومغناطیس و سنسور شتاب‌سنج به‌همراه یک الگوریتم کنترل تطبیقی بدیع است که معمولاً در حوزه کنترل فعال نویز صوتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. الگوریتم کنترل پیشنهادی با نام fxnlms پس‌خور شناخته شده و شامل دو فیلتر تطبیقی با پاسخ ضربه محدود است. یکی از این فیلترها با عنوان فیلتر مدل نامیده شده و تخمینی از مدل دینامیکی مجموعه عملگر ابزار ارایه می‌دهد. فیلتر تطبیقی دیگر به عنوان فیلتر کنترل بوده و معکوس دینامیک مسیر پیشرو را تخمین می‌زند. ضرایب وزنی این فیلتر تطبیقی با بهره‌گیری از الگوریتم حداقل میانگین مربعات نرمال‌شده تنظیم می‌شود. ابتدا در آزمون کنترل ضربه نشان داده است که با بهره‌گیری از این کنترلر تطبیقی، دامنه منحنی پاسخ فرکانسی مسیر پیشرو در مجاورت مود اصلی آن تا میزان 36دسی‌بل کاهش می‌یابد. سپس با اجرای تراشکاری داخلی روی قطعاتی از جنس آلومینیوم آلیاژی رده 6063-t6 کارآیی کنترلر پیشنهادی برای حذف ناپایداری لرزه ارزیابی شده است. در اثر عملکرد بهینه کنترلر تطبیقی، دامنه منحنی چگالی طیفی توان سیگنال شتاب نوک ابزار به‌میزان 68دسی‌بل کاهش یافته و عمق برش متناظر با آستانه پایداری در فرآیند برش به میزان 10 برابر افزایش یافته است. همچنین مقدار زبری سطح قطعه‌کار در حالت دارای کنترل، تا 8 برابر نسبت به حالت بدون کنترل بهبود یافته است. به علاوه هزینه عملگر نیز تا 3 برابر نسبت به کنترلر انتگرال‌گیر بهینه با ضریب بهره ثابت کاهش داشته است.

Application of Normalized Least Mean Square Adaptive Filter for Chatter Vibration Control

In this paper, a new active vibration control system has been proposed for the elimination of boring bar chatter in the internal turning process. The system is composed of a boring bar equipped with electromagnetic actuator and accelerometer, as well as a novel adaptive control algorithm that is widely used in the field of active noise control. The controller is known as feedback FxNLMS and is composed of two finite impulse response adaptive filters. One of the filters is known as a model filter, which predicts the dynamic model of actuatorboring bar assembly. The other is known as the control filter and anticipates the inverse model of forwarding path dynamics. The weight vector of the adaptive filter is adjusted by using the normalized least mean square algorithm. Firstly, the impact test is conducted in the presence of an adaptive controller. It is observed that the magnitude of the dominant mode on the forward path rsquo;s frequency response function is drastically suppressed by 36 dBs. Secondly, the internal turning tests are conducted on Aluminum alloy 6063T6, to investigate the performance of the adaptive controller for the purpose of chatter mitigation. Due to the optimal performance of the adaptive controller, the dominant magnitude of the boring bar rsquo;s power spectral density is successfully attenuated up to 68 dBs, and the critical limiting depth of cut is increased by 10 folds. Also, the roughness of the machined surface is remarkably improved by 8 folds compared to the controloff cutting test. Moreover, the actuator cost is considerably reduced by 3 folds in comparison to the optimal constantgain integral controller.