Electromechanical ballscrew force excitation system: Dynamic modeling and control

Bilyavidalar, dönme hareketini nispeten yüksek mekanik verimlilikle doğrusal harekete dönüştüren bileşenlerdir. Bu özellikleri, bilyavidaları kısıtlı hacim ve yüksek tork gerektiren füze kanatçık tahrik sistemleri için ideal bir seçim haline getirmektedir. Bu mekanizmaların yapısı gereği, belirtilen tork gereksinimi; bir somun, bir mil ve aralarındaki bilyalardan oluşan bilyavida üzerinde eksenel yük olarak ortaya çıkmaktadır. Özellikle yüksek dönme hızlarında, bilyavidaların dinamik yük taşıma kapasiteleri, tüm sistem başarımında önemli bir rol oynar. Bu sebeple, bilyavidaların bu niteliklerinin incelenmesi kritik bir öneme sahiptir. Bahsedilen uygulamaya özel bilyavidalar, somun ya da mili istenilen dönme hızına ulaştırmak için kısa bir kursa sahip olduklarından, bu kısıtlı zamanda istenen yükü somuna uygulamak zorlu olabilmektedir. Bu çalışmada, bilyavidaların dinamik yük taşıma kapasitelerini değişken dönme hızları ve yük faktörleri altında test etmek ve doğrulamak için bir test düzeneği tasarlanmıştır. Çalışmada ayrıca, bu elektromekanik sistemin dinamik modellenmesi yapılmış ve türetilen modeldeki parametrelerin deneysel veriler kullanılarak sistem tanımlama yöntemleri ile kestirimleri yapılmıştır. Buna ek olarak, bilyavidaya etki eden gürbüz bir kuvvet denetimcisi sentezlenmiş ve belirsizlikleri içeren matematiksel model denetleyici etkisi altında deneysel olarak ve benzetim ortamında çözümlenmiştir. Son olarak, bilyavidanın eksenel hareketinden dolayı oluşan fazla kuvvet etkisi, önerilen ileri beslemeli denetleyici ile azaltılmıştır. Benzetim ve deneysel sonuçlar, tasarlanan gürbüz denetleyici ve önerilen ileri beslemeli denetleyicinin etkinliğini göz önüne sermiştir.