Integrating topology optimization in precision motion system design for optimal closed-loop control performance

در راستای دقت بهتر، سرعت بالاتری و مقیاس بزرگتر، تولید کنندگان دستگاه های با کارایی بالا به طور فزاینده بر اجزایی که از ابتدا با رویکرد چند رشته ای طراحی شده اند، تکیه می کنند. در زمینه سیستم های حرکتی، این به این معنی است که برای مثال مکانیک ساختمانی، مهندسی کنترل و تجزیه و تحلیل حرارتی در ابتدا در طراحی در نظر گرفته شده است. علاوه بر این، چشم انداز تولید اجزای سازنده دستگاه با استفاده از تولید افزایشی در مقیاس کامل، طراحان را قادر می سازد تا اجزای بیشتری را به یک هدف مشخص تر و یا حتی یکپارچه سازی چندین توابع را به یک مولفه واحد تبدیل کنند. آزادی طراحی ارائه شده توسط تولید افزودنی بسیار بیشتر از آنچه که توسط تکنیک های سنتی ارائه شده است. برای بهره برداری از این آزادی، یک چارچوب بهینه سازی توپولوژی پیشنهاد شده است که اجازه می دهد مقدار کم و توزیع مواد بهینه را در یک حجم طراحی تعیین کنیم. به طور خاص، این مقاله بر روی عملکرد کنترل حلقه بسته یک مولفه سیستم حرکت می کند، در حالی که به طور همزمان اطمینان حاصل می شود که نیازهای مکانیکی برآورده شده است. بر اساس مثال، نشان داده شده است که این منجر به طرح های غیر ترسیم و غیر شهودی می شود که عملکرد بهتر را در توده ساختاری پایین تر نسبت به طرح های اختصاصی ارائه می دهند. این چارچوب به سرعت در حال توسعه طرح های نمونه اولیه می باشد، که ممکن است برخی از تکرارهای طراحی هزینه ای را که در حال حاضر در عملیات صنعتی انجام می شود را از بین ببرد.