Tcm12 Ch03 Oscil Tors Backlash Std
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rev: 12.01
TPICO 03: OSCILACIONES TORSIONALES Y BACKLASHProf. M. Anbal Valenzuela L.INTRODUCCIN
Tach
MotorReducer
JackshaftRoll
SISTEMA 2M
1
2
Tm
J1K
J2
TL
M. Anbal Valenzuela L.
Tpicos en Control de Movimiento
Oscilaciones Torsionales y Backlash
2
EJEMPLO DE EVALUACIN: PRENSA ENCOLADORA (CASO: Modelo 2M, sin friccin)- DIAGRAMA BODE
150
100
50
Magnitude (dB)
0
-50
-100
-150
-200 0 10
10
1
10
2
Frequency (rad/sec)
- FRECUENCIA ANTI-RESONANTE ar = 10.0281 [rad/s]- FRECUENCIA RESONANTE
r = 39.6906 [rad/s]
M. Anbal Valenzuela L.
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Oscilaciones Torsionales y Backlash
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EJEMPLO DE EVALUACIN: PRENSA ENCOLADORA (CASO: Modelo 2M, incluyendo friccin)- DIAGRAMA BODE
40
20
0
Magnitude [dB]
-20
-40
-60
-80
-100
-120 0 10
10
1
10 Frequency [rad/sec]
2
10
3
- FRECUENCIA ANTI-RESONANTE Y AMPLITUD ar = 10.0295 [rad/s] Mag_ar = -112.6026 [db]
- FRECUENCIA RESONANTE Y AMPLITUD r = 39.6917 [rad/s] Mag_r = 21.0093 [db]
M. Anbal Valenzuela L.
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Oscilaciones Torsionales y Backlash
4
SISTEMA 3M
1
2
3
Tm
J1 K1
J2
J3
TL
K2
EJEMPLO DE EVALUACIN: PRENSA ENCOLADORA (CASO: Modelo 3M, sin friccin)- DIAGRAMA BODE
150
100
50
Magnitude (dB)
0
-50
-100
-150
-200 0 10
10
1
10
2
10
3
10
4
Frequency (rad/sec)
- PAR ANTI-RESONANTE / RESONANTE DE ALTA FRECUENCIA ar1 = 9.9912 [rad/s] r1 = 39.5969 [rad/s]
- PAR ANTI-RESONANTE / RESONANTE DE BAJA FRECUENCIA ar2 = 1.0021e+003 [rad/s] r2 = 1.1190e+003 [rad/s]
M. Anbal Valenzuela L.
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BACKLASH - Modelo reductor considerando el efecto backlashTg
Kg
Backlash
- Motor C.C. con sistema 2M y reductor con backlashTL1 J 2s + b L
L1 s
KC
1 R a + La s
KTKa
1 J1s + b m
m
- Accionamiento C.C. con sistema 2M, backlash y lazos de controlTL+ + + b1 J 2s + b L
L1 s
+
R
+ -
Ks
1 + Ts s Ts s
+ -
Ki
1 + Ti s Ti s
KC
+ -
1 R a + La s
KTKa
+
1 J1s + b m
m
KrK tach
M. Anbal Valenzuela L.
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TCNICAS DE MITIGACIN: EFECTO DIMETRO Y LARGO DEL EJE CASO: PRENSA ENCOLADORA (Modelo 2M, con reductor y friccin)I. SIZE PRESS (File: size_2mB_fr_rspDL_f.m)
D - 20% - far [Hz] - Mag_far [db] - fr [Hz] - Mag_fr [db]1.0215 -104.9492 4.0434 21.0123
D - 10%1.2930 -108.9784 5.1169 21.0158
D1.5962 -112.6696 6.3170 20.9854
D + 10%1.9314 -115.9003 7.6437 20.9933
D + 20%2.2983 -118.6640 9.0970 21.0269
L - 20% - far [Hz] - Mag_far [db] - fr [Hz] - Mag_fr [db]1.7846 -114.5548 7.0627 20.9948
L - 10%1.6824 -113.4997 6.6592 21.0228
L1.5962 -112.6696 6.3170 20.9854
L + 10%1.5218 -111.7842 6.0235 21.0229
L + 20%1.4571 -111.1061 5.7672 21.0030
M. Anbal Valenzuela L.
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TCNICAS DE MITIGACIN: EFECTO DIMETRO Y LARGO DEL EJE CASO: PRENSA ENCOLADORA (Modelo 3M, con reductor y friccin)II. SIZE PRESS (File: size_3m_bodeDD_f.m)
D1 - 20% - far1_D1 - fr1_D1 - far2_D1 - fr2_D11.5818 6.2807 102.6170 114.3642
D1 - 10%1.5871 6.2942 129.4410 144.4296
D11.5902 6.3020 159.4970 178.0877
D1 + 10%1.5920 6.3068 192.7666 215.3248
D1 + 20%1.5932 6.3097 229.2386 256.1327
D2 - 20% - far1_D2 - fr1_D2 - far2_D2 - fr2_D21.0199 4.0389 159.1509 177.8394
D2 - 10%1.2897 5.1088 159.2955 177.9431
D21.5902 6.3020 159.4970 178.0877
D2 + 10%1.9208 7.6171 159.7686 178.2829
D2 + 20%2.2808 9.0520 160.1246 178.5393
M. Anbal Valenzuela L.
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TCNICAS DE MITIGACIN: EFECTO EJE HUECO CASO: GRUPO SECADOR (Modelo 2M, con reductor y friccin)III. GRUPO SECADOR (File: dryer_2mdh_fr_rspDL.m) (D_jshf_mm=125; Do_jshf_mm=200; Di_jshf_mm=156.125)
1.1.1. Solid shaft- far_D - Mag_far_D - fr_D - Mag_fr_D0.4521 -136.6869 5.5936 17.2238
Hollow shaft0.9176 -148.4088 11.3528 17.1958
K_sh =6.1313e+005
Kh_sh = 2.5261e+006
Kh_sh/K_sh = 4.1200
M. Anbal Valenzuela L.
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TCNICAS DE MITIGACIN: AJUSTE DE CONTROLADORCASO: Cambio escaln Calandria, respuesta con sobrepaso (modelo 2M)(ref. file: tor04-conf-fgs-mtlb01.doc) (Matlab file: cal_12mc_st01b5f.m)
M. Anbal Valenzuela L.
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TCNICAS DE MITIGACIN: AJUSTE DE CONTROLADORCASO: Cambio escaln Calandria, respuesta sin sobrepaso (modelo 2M)(ref. file: tor04-conf-fgs-mtlb01.doc)(Matlab file: cal_12mc_st01c5f.m)
M. Anbal Valenzuela L.
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TCNICAS DE MITIGACIN: AJUSTE DE CONTROLADORCASO: Cambio escaln Calandria, respuesta con sobrepaso (modelo 2M con backlash)(ref. file: tor04-conf-fgs-mtlb01.doc)(Matlab file: cal_bk_st01b5t4f.m)
M. Anbal Valenzuela L.
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M. Anbal Valenzuela L.
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TCNICAS DE MITIGACIN: AJUSTE DE CONTROLADORCASO: Cambio escaln Calandria, respuesta sin sobrepaso (modelo 2M con backlash)(ref. file: tor04-conf-fgs-mtlb01.doc)(Matlab file: cal_bk_st01c5t4f.m)
M. Anbal Valenzuela L.
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TCNICAS DE MITIGACIN: AJUSTE DE CONTROLADORCASO: Cambio rampa Calandria, respuesta con sobrepaso (modelo 2M con backlash)(ref. file: tor04-conf-fgs-mtlb01.doc)(Matlab file: cal_bk_rmp01b5t4f.m)
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COMPENSACIN DE OSCILACIONES TORSIONALES USANDO FILTRO NOTCH
ACCIONAMIENTO C.C. CON FILTRO NOTCH La figura muestra un accionamiento C.C. con sistema 2M, sus lazos de regulacin y filtro Notch para compensar las oscilaciones torsionales.1 J2s + bL
L
R
1 s
Ks *
1+Tss Tss
2 s 2 + 2 zn s + n 2 s 2 + 2 pn s + n
Ki *
1 + Ti s Ti s
KC
1 Ra + Las
KT
1 J1s + bm
Kr
Ktach
- RESPUESTA EN FRECUENCIA ACCIONAMIENTO CALANDRIA CON FILTRO NOTCH
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ROBUSTEZ DEL FILTRO NOTCH COMO COMPENSADOR DE LA RESONANCIA- VARIACIN EN LA RIGIDEZ DEL EJE K
M. Anbal Valenzuela L.
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VARIACIN EN LA INERCIA J1
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VARIACIN EN LA INERCIA J2
RESPUESTA EN EL TIEMPO ACCIONAMIENTO CALANDRIA REGULADO CON COMPENSADOR FILTRO NOTCH
M. Anbal Valenzuela L.
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M. Anbal Valenzuela L.
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COMPENSACIN DE OSCILACIONES TORSIONALES USANDO REALIMENTACIN DE ACELERACINREALIMENTACIN DE ACELERACIN
Tm
+
1 J1s + bm
m
1 s
m
Ka s2
Desarrollando la funcin de transferencia con la realimentacin de aceleracin queda:
m 1 1 = Tm (J1 + K a )s + b m sACCIONAMIENTO C.C. CON REALIMENTACIN DE ACELERACIN USANDO OBSERVADOR1 J2s + bL
1 s
L
RKs * 1+Tss Tss1 + Ti s Ti s1 J1s + bm
Ki *
KC
1 Ra + La s
KT
1 s
KrK tach
Ka *
Jm KT
+ +
K od ( s + K op + K oi / s )KT Jm
+
1 s2
Observer
M. Anbal Valenzuela L.
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EJEMPLO: COMPENSACIN DE OSCILACIONES TORSIONALES A TRAVS DE LA REALIMENTACIN DE ACELERACIN BASADA EN OBSERVADOR CUERPO RGIDO PARA SECCIN CALANDRIABODE CALANDRIA CON REALIMENTACIN DE ACELERACIN BASADA EN OBSERVADOR
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ROBUSTEZ DE LA REALIMENTACIN DE ACELERACIN VA OBSERVADOR COMO COMPENSADOR DE LA RESONANCIA - VARIACIN EN LA RIGIDEZ DEL EJE K
VARIACIN EN LA INERCIA J1
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VARIACIN EN LA INERCIA J2
RESPUESTA EN EL TIEMPO ACCIONAMIENTO CALANDRIA REGULADO CON REALIMENTACIN DE ACELERACIN BASADA EN OBSERVADOR CUERPO RGIDO
M. Anbal Valenzuela L.
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M. Anbal Valenzuela L.
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