Sincronização controlada por multifrequência de quatro motores indutores pelo método de razão de frequência fixa em um sistema vibratório

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 2467 (2023) Citar este artigo

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Neste artigo, é investigada a sincronização controlada por multifrequência de quatro motores indutores pelo método da razão de frequência fixa em um sistema vibratório. O modelo dinâmico do acoplamento eletromecânico do sistema vibratório é estabelecido. A condição síncrona do sistema vibratório é obtida com o método dos pequenos parâmetros. Através da derivação teórica e simulação numérica, a auto-sincronização multifrequencial de quatro motores de indução no sistema de vibração não pode ser realizada. Para atingir o objetivo do movimento de sincronização de multifrequência, o método de sincronização controlada por multifrequência é proposto e um método de controle PID difuso é introduzido. A estabilidade do sistema de controle é certificada pelo critério de Lyapunov. É apresentada uma arbitrariedade do método de controle proposto aplicado ao sistema vibratório. Para certificar a precisão da teoria e da simulação, uma bancada de testes vibratórios é construída. Alguns experimentos são realizados para validar a eficácia e o método de sincronização controlada proposto.

Com o desenvolvimento da economia, a busca de juros parece ser particularmente importante na produção da indústria. Para alcançar este objetivo, muitas tecnologias correspondentes a ele são apresentadas. Enquanto isso, as máquinas vibratórias como um ramo da indústria são investigadas para benefícios na agricultura, por exemplo, a peneira vibratória, o alimentador vibratório e assim por diante1,2,3,4. Esses tipos de máquinas vibratórias são geralmente estruturados por dois padrões na indústria. Um tipo como uma sincronização forçada é realizada por correias, engrenagens, etc. Eles podem implementar velocidades iguais ou diferentes entre motores de indução. O outro tipo é baseado na teoria da auto-sincronização proposta inicialmente por Blekhman5,6. Em suas pesquisas, o modelo dinâmico é combinado com o método multiescala, que é um método analítico assintótico baseado no método da média. Ao utilizar diferentes escalas de tempo, eles dividem o movimento vibratório em dois tipos de processos que são, respectivamente, processos rápidos e lentos. O rápido é relativo à velocidade do motor e o lento é relativo à fase. Assim, dois rotores excêntricos (ERs) acionados por motores de indução realizam a autosincronização em direções opostas. Obviamente, as máquinas vibratórias podem ser realizadas com estrutura mais simples e menor custo pela teoria da auto-sincronização. Com base nos resultados anteriores, muitos pesquisadores são atraídos para este campo e adquire um rápido desenvolvimento. Wen et al.7 analisam a característica do sistema vibratório com base em um modelo dinâmico de alto acoplamento. Além disso, derivaram condições síncronas e de estabilidade do sistema vibratório com o critério de Hamilton. Zhao et al.8,9 estabelecem o modelo dinâmico do acoplamento eletromecânico e convertem o problema da condição síncrona em uma existência do autovalor com o método da média de pequenos parâmetros. Eles não apenas realizam o movimento de auto-sincronização de dois motores em direções opostas, mas também nas mesmas direções. As pesquisas acima são estabelecidas em um único corpo rígido. Zhang et al.1,10,11,12,13 apresentam a teoria da auto-sincronização com multimotores (mais de dois motores). Em suas pesquisas, o modelo dinâmico é estabelecido com base em um corpo rígido. Com a condição de sincronização e os critérios de sincronização de auto-sincronização, é dada a análise característica do modelo dinâmico. Os resultados de suas pesquisas apresentam que a auto-sincronização do sistema vibratório com três motores não consegue obter uma amplitude superposta e este fenômeno não realiza as diferenças zero entre três motores. Os problemas de sincronização acima são todos baseados na mesma frequência de motores. O problema de sincronização com diferentes frequências é apresentado por Inoue Junki chi14. Em seu trabalho, quatro motores são instalados simetricamente em um vibrostand ao longo do eixo vertical em vez do eixo horizontal. E eles usam esse recurso assimétrico para realizar a sincronização multifrequência. No entanto, o traçado na Ref.14 só pode realizar um estado síncrono com o modelo dinâmico fixo. Este resultado não pode satisfazer as necessidades da indústria.