Control lineal de rechazo de perturbaciones activas para un proceso de fabricación aditiva de fusión de lecho de polvo láser
Autores: Hussain, S. Zahid; Kausar, Zareena; Koreshi, Zafar Ullah; Shah, Muhammad Faizan; Abdullah, Ahmd; Farooq, Muhammad Umer
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Control lineal de rechazo de perturbaciones activas para un proceso de fabricación aditiva de fusión de lecho de polvo láser
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Piezas de metal
Fusión de lecho de polvo láser
Fabricación aditiva
Fusión selectiva por láser
Estrategia de control
área de piscina de fusión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 42
Citaciones: Sin citaciones
Las piezas metálicas funcionales con geometría complicada y características internas para las industrias aeroespacial y automotriz pueden crearse utilizando la técnica de fabricación aditiva de fusión de polvo láser en lecho de polvo. Sin embargo, la falta de calidad uniforme de las piezas producidas en términos de resistencia limita su enorme potencial para su adopción generalizada en las industrias. La mayoría de los defectos en las piezas de fusión láser selectiva (SLM) están asociados con un tamaño no uniforme del charco de fusión. El área del charco de fusión puede fluctuar a pesar de los parámetros de procesamiento de SLM constantes, como la potencia láser, la velocidad láser, la distancia de trama y el grosor de capa. Esto se debe a la acumulación de calor en la pista actual de los escaneos previos en la capa actual. La estrategia de control de retroalimentación es una herramienta prometedora para mantener las dimensiones del charco de fusión. En este estudio, se considera un modelo dinámico del área de la sección transversal del charco de fusión. El modelo se basa en el balance de energía de los parámetros del charco de fusión agrupados. La energía proveniente de las pistas escaneadas previamente se considera una fuente de perturbación para el área de la sección transversal del charco de fusión actual en el algoritmo de control. Para seguir el área de referencia del charco de fusión y gestionar las perturbaciones e incertidumbres, se considera una estrategia de control de rechazo de perturbaciones activas lineal (LADRC). La técnica de control LADRC es más exitosa en términos de seguimiento de referencia rápido y rechazo de perturbaciones en comparación con el controlador PID convencional. El estudio de simulación muestra que una estrategia de control LADRC presenta una respuesta temporal un 65% más rápida que el PID, una reducción del 97% en el error en estado estacionario y una reducción del 98% en el sobrepaso. El índice de rendimiento de error absoluto de tiempo integral (ITAE) muestra una mejora del 95% para el seguimiento de referencia del área del charco de fusión en SLM. En términos de seguimiento de referencia y robustez, LADRC supera al controlador PID y garantiza que el tamaño del charco de fusión permanezca constante.
Descripción
Las piezas metálicas funcionales con geometría complicada y características internas para las industrias aeroespacial y automotriz pueden crearse utilizando la técnica de fabricación aditiva de fusión de polvo láser en lecho de polvo. Sin embargo, la falta de calidad uniforme de las piezas producidas en términos de resistencia limita su enorme potencial para su adopción generalizada en las industrias. La mayoría de los defectos en las piezas de fusión láser selectiva (SLM) están asociados con un tamaño no uniforme del charco de fusión. El área del charco de fusión puede fluctuar a pesar de los parámetros de procesamiento de SLM constantes, como la potencia láser, la velocidad láser, la distancia de trama y el grosor de capa. Esto se debe a la acumulación de calor en la pista actual de los escaneos previos en la capa actual. La estrategia de control de retroalimentación es una herramienta prometedora para mantener las dimensiones del charco de fusión. En este estudio, se considera un modelo dinámico del área de la sección transversal del charco de fusión. El modelo se basa en el balance de energía de los parámetros del charco de fusión agrupados. La energía proveniente de las pistas escaneadas previamente se considera una fuente de perturbación para el área de la sección transversal del charco de fusión actual en el algoritmo de control. Para seguir el área de referencia del charco de fusión y gestionar las perturbaciones e incertidumbres, se considera una estrategia de control de rechazo de perturbaciones activas lineal (LADRC). La técnica de control LADRC es más exitosa en términos de seguimiento de referencia rápido y rechazo de perturbaciones en comparación con el controlador PID convencional. El estudio de simulación muestra que una estrategia de control LADRC presenta una respuesta temporal un 65% más rápida que el PID, una reducción del 97% en el error en estado estacionario y una reducción del 98% en el sobrepaso. El índice de rendimiento de error absoluto de tiempo integral (ITAE) muestra una mejora del 95% para el seguimiento de referencia del área del charco de fusión en SLM. En términos de seguimiento de referencia y robustez, LADRC supera al controlador PID y garantiza que el tamaño del charco de fusión permanezca constante.