การพัฒนาระบบต่อเชื่อมชุดขับเพื่อขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์ขับป้อมปืน เพื่อการดำรงสภาพยุทโธปกรณ์ปีนใหญ่ต่อสู่อากาศยานขนาด 40 มิลิเมตร แอล 70

บทคัดย่อ

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

คำสำคัญ