Notifications

You are here

อีบุ๊ค

การพัฒนาระบบต่อเชื่อมชุดขับเพื่อขับเคลื่อนเซอร์โวม...

TNRR

Description
งานวิจัยนี้นำเสนอการการพัฒนาระบบต่อเชื่อมชุดขับเพื่อขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์ขับป้อมปืนเพื่อการดำรงสภาพยุทโธปกรณ์ปืนใหญ่ต่อสู้อากาศยานขนาด 40 มิลิเมตร แอล 70 โดยมีวัตถุประสงค์ของการวิจัยนี้เพื่อศึกษาพัฒนาระบบขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์สำหรับขับเคลื่อนป้อมปืนต่อต้านอากาศยานขนาด 40 มิลลิเมตร แอล 70 เพื่อสร้างองค์ความรู้ในการขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์ที่สามารถประยุกต์ใช้กับอาวุธยุทโธปกรณ์รูปแบบอื่นที่มีการพัฒนาในอนาคต และเพื่อให้ได้เทคโนโลยีของยุทโธปกรณ์ที่พัฒนาภายในประเทศลดการนำเข้าเพื่อเสภียรภาพในการทำงานของอาวุธยุทโธปกรณ์การดำเนินการออกแบบและสร้างระบบฮาร์ดแวร์ที่ประกอบด้วย ระบบอินเวอร์เตอร์ 3 เฟสสำหรับขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์, วงจรเซ็นเซอร์ตรวจวัดมุมของโรเตอร์ด้วยรีโซล์เวอร์, วงจรวัดแรงดันกระแสตรง vBUS, วงจรวัดกระแสเฟส iA, iB, และ iC วงจรขับเกท ฯลฯ วงจรทั้งหมดรวมเป็นระบบขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์ที่ถูกออกแบบให้ได้ตามพิกัดของเซอร์โวมอเตอร์ของ ปตอ. FAK 40EL/70 LVS และระบบซอฟต์แวร์ที่ทำหน้าที่ประมวลผลและสั่งงานระบบอินเวอร์เตอร์ 3 เฟส ได้ถูกกล่าวถึงในงานวิจัยนี้ นอกจากนี้การสร้างแบบจำลองคณิตศาสตร์ของเซอร์โวมอเตอร์และแบบจำลองคณิตศาสตร์ของระบบอินเวอร์เตอร์ถูกดำเนินการวิเคราะห์และสังเคราะห์เพื่อใช้ในการออกแบบตัวควบคุมแบบพีไอสำหรับระบบควบคุมกระแส/แรงบิด ระบบควบคุมความเร็ว และระบบควบคุมตำแหน่งของระบบขับเคลื่อนเวอร์โวมอเตอร์มีการนำเสนออย่างละเอียดตามหลักวิชาการและทฤษฎีในงานวิจัยนี้ ระบบควบคุมแบบเชิงเส้นที่นำเสนอคือระบบควบคุมแบบเวกเตอร์หรือ Field oriented control (FOC) ระบบควบคุมแบบไม่เป็นเชิงเส้นถูกนำเสนอในงานวิจัยนี้เพื่อที่จะเปรียบเทียบประสิทธิภาพการทำงานกับระบบแบบเชิงเส้น ระบบควบคุมแบบไม่เป็นเชิงเส้นที่นำเสนอคือ Differential flatness based หรือ Model based control (MBC) และ Model free control หลักการที่ได้วิศวกรและผู้ออกแบบสามารถใช้เป็นหลักการในการดำเนินการเพื่อที่จะบรรลุถึงระบบควบคุมที่เหมาะสมสำหรับระบบควบคุมการขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์ การตรวจสอบระบบควบคุมที่นำเสนอและการหาค่าพารามิเตอร์ของมอตอร์ถูกดำเนินการโดยระบบฮาร์ดแวร์ในวงลูปการทำลองการทำงาน (Hardware-in-the-loop) ระบบ HIL นี้ช่วยให้วิศวกรและผู้ดูแลระบบสามารถใช้ในการตรวจสอบซ่อมบำรุงและดำรงสภาพของระบบเซอร์โวมอเตอร์สำหรับขับเคลื่อนป้อมปืน FAK 40EL/70 LVS ได้อย่างรวดเร็ว และลดขั้นตอนการทำงาน นอกจากนี้ในงานวิจัยนี้ได้นำเสนอความเป็นไปได้ในการออกแบบและสร้างเซอร์โวมอเตอร์ในประเทศไทยเพื่อทดแทนเซอร์โวมอเตอร์แบบเดิม รวมถึงระบบตรวจวัดมุมของโรเตอร์ด้วยรีโซล์เวอร์ถูกศึกษาความเป็นไปได้ในการทดแทนด้วยรีโซล์-เวอร์ที่มีในประเทศเพื่อลดการพึ่งพาเทคโนโลยีต่างประเทศผลการดำเนินงานและการวิจัยได้แสดงให้เห็นว่ากระบวนการออกแบบระบบควบคุมการขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์ทั้งกระบวนการและขั้นตอนการออกแบบตลอดจนสร้างระบบอินเวอร์เตอร์ 3 เฟสสำหรับระบบการขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์สามารถใช้ขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์อย่างมีประสิทธิภาพ การทดลองด้วยการนำเซอร์โวมอเตอร์ที่มีพิกัดและรูปแบบต่างกันมาทดสอบกับอินเวอร์เตอร์ที่สร้างขึ้น ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าระบบอินเวอร์เตอร์ที่สร้างขึ้นสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสามารถควบคุมการทำงานของเซอร์โวมอเตอร์ได้ทั้งหมด ด้วยระบบ HIL ทำให้การควบคุมการทำงานของเซอร์โวมอเตอร์ง่ายและสะดวกอย่างมาก ระบบ HIL ดังกล่าวสามารถใช้ทดสอบหาค่าพารามิเตอร์ของเซอร์โวมอเตอร์และระบบอินเวอร์เตอร์และนำพารามิเตอร์เหล่านั้นมาออกแบบตัวควบคุมแบบพีไอสำหรับการควบคุมกระแส/แรงบิด การควบคุมความเร็ว ตลอดจนการควบคุมตำแหน่งของเซอร์โวมอเตอร์ได้อย่างรวดเร็วและได้ค่าสัมประสิทธิตัวควบคุมอย่างเหมาะสมอย่างถูกต้อง ระบบควบคุมแบบเชิงเส้นที่นำเสนอสามารถควบคุมกระแส/แรงบิด ความเร็ว และตำแหน่งโรเตอร์ของเซอร์โวมอเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องด้วยค่าพารามิเตอร์ของเซอร์โวมอเตอร์ที่ได้จากการทดสอบมีความถูกต้อง และเมื่อนำระบบควบคุมแบบไม่เป็นเชิงเส้นอาทิเช่น Differential flatness based control หรือ Model based control และ Model free control มาควบคุมการขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์ด้วยเงื่อนไขเดียวกับการควบคุมแบบเชิงเส้น ระบบควบคุมดังกล่าวก็สามารถควบคุมเซอร์โวมอเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า Model based control ให้ผลตอบสนองที่ดีที่สุดสำหรับระบบควบคุมกระแส/แรงบิดของเซอร์โวมอเตอร์ Model free control เป็นระบบที่ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของค่าพารามิเตอร์ของระบบเซอร์โวมอเตอร์เมื่อทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณภูมิสูง การยืนยันหลักการการออกแบบตามหลักวิชาการและทฤษฎีงานวิจัยนี้มีการนำเสนอวารสารตีพิมพ์ในวารสารนานาชาติที่มี Impact factor สูง นอกจากนี้งานวิจัยนี้มีการนำเสนอในการประชุมวิชาการระดับนานาชาติและระดับชาติ ขั้นตอนสุดท้ายคือนำเสนอแผนการทดสอบระบบ HIL กับ ปตอ 40EL/70 LVS ตามคู่มือการปฏิบัติงานซึ่งตอนนี้ระบบปืนชำรุดในส่วนของระบบไฟฟ้าลัดวงจรทั้งระบบ ดังนั้นจำเป็นต้องย้ายปืนไปยังหน่วยซ่อมบำรุงเพื่อถอดฝาครอบและทดสอบเซอร์โวมอเตอร์ สรุปผลการวิจัยนี้สามารถบรรลุวัตถุประสงค์ของการวิจัยและได้ผลิตทั้งระบบ HIL สำหรับอำนวยความสะดวกในการตรวจสอบซ่อมบำรุงและดำรงสภาพ ปตอ 40EL/70 LVS และงานตีพิมพ์ในวารสารนานาชาติและระดับชาติเพื่อสร้างองความรู้แก่วิศวกรและนักศึกษาระดับ ปริญญาตรี ปริญญาโท และปริญญาเอก<br><br>This research presents developing a coupling and drives unit system to drive a servo motor driving a turret to maintain 40mm L70 anti-aircraft artillery equipment. This research aims to study and develop a servo motor drive system for driving 40 mm L70 anti-aircraft turrets to build a knowledge of servo motor driving that can be applied to other types of munitions and to obtain the technology of the armament developed in the country, reduce the import for the safety of the armament. Carrying out the design and construction of a hardware system that consists of a three-phase inverter system for driving servo motor, rotor angle measurement with resolver circuit, DC voltage circuit vBUS, iA, iB, iC phase current measurement circuit, gate drive circuits, etc. All circuit boards are integrated into a servo motor drive system that was designed to be rated according to the servo motor of the FAK 40EL/70 LVS, and the software which processes and operates the three-phase inverter system was discussed in this research. In addition, servo motor mathematical modeling and inverter system mathematical modeling were analyzed and synthesized and used to design the PI controller for current/torque, speed and position control systems of the servo motor drive system, presented in detail according to the academic and theoretical principles in this research. The proposed linear control system is a vector or Field oriented control (FOC) control system. Furthermore, this study presented two nonlinear control systems to compare their performance with linear systems. The nonlinear control systems are Differential flatness-based or Model-based control (MBC) and Model-free control. Using the given principles that engineers and designers can use as operating principles in order to achieve a suitable control system for a servo motor drive control system. The HIL system performs verification of the proposed control system and the determination of motor parameters in a test loop. This HIL allows engineers and system administrators to inspect, service quickly, and maintain servo motor systems to drive the FAK 40EL/70 LVS turret and reduce the work process. In addition, this research presents the possibility of designing and manufacturing servo motors in Thailand to replace conventional servo motors. Including the rotor angle measurement system with a resolver was studied for the possibility of replacing it with a local resolver to reduce dependence on foreign technology.Performance and research have shown that the servo motor drive control system design and procedure, as well as the manufactured process of a 3-phase inverter for servo motor drive system, can be used to drive servo motors effectively. An experiment with servo motors of different ratings and configurations was tested on the built-in inverter. The experimental results show that the built-in inverter system can effectively control the whole servo motor operation. With the HIL system, controlling the servo motor is easy and convenient. The HIL system can identify the parameters of servo motors and inverter systems and use those paramotors to design PI controllers for current/torque control, speed control, and the position of the servo motor quickly and get the appropriate control coefficient accurately. The proposed linear control system can effectively control the current/torque, speed and rotor position of the servo motor due to the accuracy of the servo motor parameters obtained from the HIL system. And when using a nonlinear control system such as Differential flatness-based control or Model-based control and Model-free control to control the servo motor drive under the same conditions as linear control, the control systems can effectively control the servo motor. The results showed that model-based control provides the best response for servo motor current/torque control systems, while the model-free control is robust to variations in servo motor system parameters when working in a high-temperature environment. This affirmation of academic design principles and research theory is presented in high-impact international journals. Additionally, this research is presented at international and national symposiums. The final step was to present a test plan for the HIL system with the 40EL/70 LVS AA according to the operating manual, where the gun system is now defective in the systems short-circuited part. Therefore, the researcher must move the gun to cooperate with the Thai army to the maintenance unit to remove the cover and test the servo motor. In conclusion, the results of this research can achieve the research objectives consisting of studying and developing a servo motor drive system for driving a 40 mm L 70 AA FAK 40EL/70 LVS anti-aircraft turret and building pieces of knowledge of servo motor driving system, they can be applied to conventional artillery and will be developed for the other in the future as well as obtaining the technology of domestically developed equipment and reduce imports for the operational stability of the cannon system. A HIL system has also been produced for facilitating the inspection, maintenance and maintenance of the 40EL/70 LVS and publications in international and national journals to educate engineers and undergraduate students as well as Masters degree and Ph.D.

Date of Publication :

02/2023

Publisher :

สำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.)

Category :

รายงานการวิจัย

Total page :

77012 pages


เว็บไซต์นี้ใช้คุกกี้

เราใช้คุกกี้ (Cookie) เพื่อใช้ในการปรับปรุงประสิทธิภาพเว็บไซต์ ท่านสามารถศึกษารายละเอียดการใช้คุกกี้ได้ที่ นโยบายคุกกี้
ยอมรับ