Una estrategia de control PID en el dominio de la frecuencia para un banco de pruebas de fricción y desgaste de fabricación propia
Autores: Li, Di; Wang, Jing; Li, Hongguang; Meng, Guang; Li, Anlue
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Una estrategia de control PID en el dominio de la frecuencia para un banco de pruebas de fricción y desgaste de fabricación propia
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Comportamiento de contacto
Rendimiento de amortiguación
Interfaces de fricción
Bucles de histéresis
Controlador PID en el dominio de la frecuencia
Experimentos de fricción
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
El comportamiento del contacto influye en gran medida en el rendimiento de amortiguamiento de las interfaces de fricción. Numerosos estudios experimentales sobre fricción y desgaste por roce han investigado la evolución de los parámetros de contacto. Se ha desarrollado un banco de pruebas de fricción y desgaste interno para obtener bucles de histéresis a ciertas fuerzas normales. Sin embargo, el banco de pruebas carece de control de carga y, por lo tanto, no puede garantizar una estabilización precisa en una fuerza normal preestablecida, lo que afectó el comportamiento de histéresis. En este artículo, desarrollamos un controlador PID en el dominio de la frecuencia para garantizar la aplicación estable de una fuerza normal objetivo con componentes constantes (0-300 N) y armónicos (0-50 N). En comparación con la estrategia comúnmente utilizada en el dominio del tiempo, el error de la señal de control se reduce del 6.30% al 0.54% a 50 Hz. Con un error del 3% como estándar, el controlador permite un control estabilizado de señales con frecuencias de hasta 300 Hz. Se realizan experimentos de fricción en varios materiales típicos utilizando este banco de pruebas mejorado. Los resultados indican una tendencia general a que la rigidez de contacto aumente con una fuerza normal creciente, mientras que la relación entre el coeficiente de fricción y la fuerza normal no exhibe un patrón claro. La rigidez de contacto no es sensible al desplazamiento relativo o a la frecuencia de vibración.
Descripción
El comportamiento del contacto influye en gran medida en el rendimiento de amortiguamiento de las interfaces de fricción. Numerosos estudios experimentales sobre fricción y desgaste por roce han investigado la evolución de los parámetros de contacto. Se ha desarrollado un banco de pruebas de fricción y desgaste interno para obtener bucles de histéresis a ciertas fuerzas normales. Sin embargo, el banco de pruebas carece de control de carga y, por lo tanto, no puede garantizar una estabilización precisa en una fuerza normal preestablecida, lo que afectó el comportamiento de histéresis. En este artículo, desarrollamos un controlador PID en el dominio de la frecuencia para garantizar la aplicación estable de una fuerza normal objetivo con componentes constantes (0-300 N) y armónicos (0-50 N). En comparación con la estrategia comúnmente utilizada en el dominio del tiempo, el error de la señal de control se reduce del 6.30% al 0.54% a 50 Hz. Con un error del 3% como estándar, el controlador permite un control estabilizado de señales con frecuencias de hasta 300 Hz. Se realizan experimentos de fricción en varios materiales típicos utilizando este banco de pruebas mejorado. Los resultados indican una tendencia general a que la rigidez de contacto aumente con una fuerza normal creciente, mientras que la relación entre el coeficiente de fricción y la fuerza normal no exhibe un patrón claro. La rigidez de contacto no es sensible al desplazamiento relativo o a la frecuencia de vibración.