[article] in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 4 (Décembre 2004) . - 824-833 p. | Titre : | Estimation, Control and Optimization of Curing in Thick-Sectioned Composite Parts | | Titre original : | Évaluation, Commande et Optimisation de Traiter dans les Pièces Composées pPofondément en Coupe | | Type de document : | texte imprimé | | Auteurs : | Parthasarathy, Sanjay, Auteur ; Mantell, Susan C., Auteur ; Stelson, Kim A. | | Article en page(s) : | 824-833 p. | | Note générale : | Génie Mécanique | | Langues : | Anglais (eng) | | Mots-clés : | Modèle de contrôle non-linéaire Réaction exothermique Traitement non-uniforme Observateur non-linéaire | | Index. décimale : | 629.8 | | Résumé : | A nonlinear model-based control method is proposed and validated for controlling, estimating and optimizing the cure in composite parts. During the cure, the exothermic reaction causes temperature gradients through the thickness that can lead to a nonuniform cure and high residual stress. A predictive control and optimization approach is proposed to ensure that temperature gradients are kept within acceptable limits and the cure state is fairly uniform, regardless of the part thickness. A reduced order process model is derived and used to formulate a dynamic inversion controller. A nonlinear observer is constructed to estimate the unknown temperature and cure states within the composite. An on-line optimizer determines the maximum allowable heating rate. The optimizer is run at discrete intervals throughout the process to account for process and part variability. The control, estimation and optimization algorithms were validated through a series of simulations and experiments of composite parts cured in a press. Parts that were cured with the proposed control method were compared with parts cured following a manufacturer's recommended cure cycle. The results demonstrate the success of the proposed control method in achieving uniform temperature and cure, and in decreasing the residual stress, without increasing cycle time.
Une méthode de contrôle basée modèle non-linéaire est proposée et validée pour commander, estimer et optimiser le traitement dans les pièces composées. Pendant le traitement, la réaction exothermique cause des gradients de la température par l'épaisseur qui peut mener à un traitement non-uniforme et à un effort haut résiduel. On propose une commande et une approche prédictives d'optimisation pour s'assurer que des gradients de la température sont gardés dans des limites acceptables et l'état de traitement est assez uniforme, indépendamment de l'épaisseur de pièce. Un modèle réduit de processus d'ordre est dérivé et employé pour formuler un contrôleur dynamique d'inversion. Un observateur non-linéaire est construit pour estimer la température inconnue et pour traiter des états dans le composé. Dessus une ligne optimiseur détermine le taux de chauffage maximal permis. L'optimiseur est trouvé à intervalles discrets dans tout le processus pour expliquer la variabilité de processus et de partie. La commande, l'évaluation et les algorithmes d'optimisation ont été validés par une série de simulations et des expériences des pièces composées traitées dans une pression. Des pièces qui ont été traitées avec la méthode de contrôle proposée ont été comparées aux pièces traitées après le cycle recommandé du traitement d'un fabricant. Les résultats démontrent le succès de la méthode de contrôle proposée en réalisant la température et le traitement uniformes, et en diminuant l'effort résiduel, sans durée de cycle croissante. |
[article] Estimation, Control and Optimization of Curing in Thick-Sectioned Composite Parts = Évaluation, Commande et Optimisation de Traiter dans les Pièces Composées pPofondément en Coupe [texte imprimé] / Parthasarathy, Sanjay, Auteur ; Mantell, Susan C., Auteur ; Stelson, Kim A. . - 824-833 p. Génie Mécanique Langues : Anglais ( eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 4 (Décembre 2004) . - 824-833 p. | Mots-clés : | Modèle de contrôle non-linéaire Réaction exothermique Traitement non-uniforme Observateur non-linéaire | | Index. décimale : | 629.8 | | Résumé : | A nonlinear model-based control method is proposed and validated for controlling, estimating and optimizing the cure in composite parts. During the cure, the exothermic reaction causes temperature gradients through the thickness that can lead to a nonuniform cure and high residual stress. A predictive control and optimization approach is proposed to ensure that temperature gradients are kept within acceptable limits and the cure state is fairly uniform, regardless of the part thickness. A reduced order process model is derived and used to formulate a dynamic inversion controller. A nonlinear observer is constructed to estimate the unknown temperature and cure states within the composite. An on-line optimizer determines the maximum allowable heating rate. The optimizer is run at discrete intervals throughout the process to account for process and part variability. The control, estimation and optimization algorithms were validated through a series of simulations and experiments of composite parts cured in a press. Parts that were cured with the proposed control method were compared with parts cured following a manufacturer's recommended cure cycle. The results demonstrate the success of the proposed control method in achieving uniform temperature and cure, and in decreasing the residual stress, without increasing cycle time.
Une méthode de contrôle basée modèle non-linéaire est proposée et validée pour commander, estimer et optimiser le traitement dans les pièces composées. Pendant le traitement, la réaction exothermique cause des gradients de la température par l'épaisseur qui peut mener à un traitement non-uniforme et à un effort haut résiduel. On propose une commande et une approche prédictives d'optimisation pour s'assurer que des gradients de la température sont gardés dans des limites acceptables et l'état de traitement est assez uniforme, indépendamment de l'épaisseur de pièce. Un modèle réduit de processus d'ordre est dérivé et employé pour formuler un contrôleur dynamique d'inversion. Un observateur non-linéaire est construit pour estimer la température inconnue et pour traiter des états dans le composé. Dessus une ligne optimiseur détermine le taux de chauffage maximal permis. L'optimiseur est trouvé à intervalles discrets dans tout le processus pour expliquer la variabilité de processus et de partie. La commande, l'évaluation et les algorithmes d'optimisation ont été validés par une série de simulations et des expériences des pièces composées traitées dans une pression. Des pièces qui ont été traitées avec la méthode de contrôle proposée ont été comparées aux pièces traitées après le cycle recommandé du traitement d'un fabricant. Les résultats démontrent le succès de la méthode de contrôle proposée en réalisant la température et le traitement uniformes, et en diminuant l'effort résiduel, sans durée de cycle croissante. |
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