Real-time sinusoidal vibration cancellation using embedded systems

Aktif titreşim sönümleme çeşitli mekanik sistemlerde, titreşimin sistem performansını etkileme, hasar veya gereksiz enerji üretme, kullanıcıya veya çevreye rahatsızlık verme gibi istenmeyen etkilerini önlemek için kullanılmaktadır. Aktif titreşim sönümleme kullanan bu sistemlerden biri de araba motorları için aktif takoz sistemleridir. Bu sistemler araba motorunun oluşturduğu titreşimi sönümlemek ve arabanın şasesini etkilemesini önlemek için kullanılır. Bu özel sistem için literatürde önerilen birçok yöntem vardır. Bunlar adaptif, klasik ve gürbüz kontrol yöntemleri olarak gruplandırılabilirler. Adaptif kontrol yöntemleri düşük seviye belirsizlikler altında daha iyi sonuçlar sağlar. Ancak performansları yüksek belirsizlikler altında düşer ve hatta kararsız hale gelebilirler. Öte yandan, klasik kontrol yöntemleri belirsizliklere karşı daha dayanıklıdır ancak daha kötü tepki sürelerine sahiptirler. Son olarak, gürbüz kontrol yöntemleri, yüksek belirsizlikler altında en iyi kararlılığa sahiptir, ancak bunu elde etmek için ortalama performanslarından kaybederler. Bu çalışmada, yüksek belirsizlikler altında daha iyi performansla çalışabilen yeni bir yöntem önermekteyiz. Önerilen yöntem, Kay'in yüksek gürültü seviyelerinde kullanılabilen sinüzoidal parametre tahmin algoritmasına dayanmaktadır. Ancak, bu yöntem gömülü uygulamalarda kullanabilmek için farklı iyileştirme adımları kullanılarak geliştirilmiştir. İlk olarak, hızlı Fourier dönüşümü kullanılarak kabaca bir frekans değeri bulunur. Daha sonra, Kay'in frekans kestiricisi bu kaba frekans etrafında seçilen bir arama algoritması ile kullanılır ve kesin frekans tahmin edilir. Bu adım, iki aşamalı bir arama yaklaşımı, önceden tanımlanmış arama tabloları ve yinelemeli hesaplamalar kullanılarak daha da geliştirilmiştir. Daha sonra gerçek zamanlı uygulama için kısmi giriş örneklemesi ve özel gerçek zamanlı faz gecikmesi hesaplamaları uygulanır. Frekans ve faz/genlik hesaplama bölümleri de faz tahmin doğruluğunu artırmak için farklı hızlarda ayrı olarak hesaplanır. Son olarak, önerilen yöntem bir Arm Cortex-M4 mikrodenetleyici üzerinde çalıştırılmıştır. Geri döngü simülasyonları, elektriksel deneyler ve mekanik deneyler gerçekleştirilmiş ve önerilen yöntem literatürdeki yöntemler ile karşılaştırılmıştır.