Page 65 - วิศวกรรมสาร ปีที่ 78 ฉบับที่ 4 ตุลาคม - ธันวาคม 2568
P. 65
แนวทางการลดการแกว่งระหว่างการท�างานของปั้นจั่นโดยวิธีควบคุมแบบ Feedforward และ Feedback
ในรูปที่ 5 เริ่มขยับปั้นจั่นด้วยการขับ หนึ่งในตัวอย่างของการประยุกต์ใช้ทฤษฎีการควบคุมเชิงเหมาะสม
ด้วยแรงแบบอิมพัลส์ครั้งที่หนึ่งเพื่อให้ เนื่องจากมีการออกแบบล�าดับสัญญาณควบคุมส�าหรับช่วงเวลา
ปั้นจั่นเริ่มเคลื่อนที่ โทรลเลย์จะเริ่ม ที่จะเกิดขึ้นในอนาคต ท�าให้เห็นได้ว่าหลักการของ Optimal
เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ค่าหนึ่ง ใน Control ไม่ได้จ�ากัดเฉพาะการควบคุมแบบ Feedforward เท่านั้น
ขณะเดียวกันจะท�าให้วัตถุแกว่งตาม ในหลายกรณี การออกแบบควบคุมเชิงเหมาะสมมักถูกจ�ากัด
รูปแบบ Impulse Response และเมื่อ ให้อยู่ในกรอบของสมการเชิงเส้น เนื่องจากความซับซ้อนในการ
เวลาผ่านไปครึ่งหนึ่งของคาบธรรมชาติ ค้นหาค�าตอบของ Cost Function ส�าหรับระบบที่ไม่เป็นเชิงเส้น
หรือวัตถุแกว่งไปครึ่งลูกคลื่น จะท�าการ อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์ปั้นจั่นในทางวิศวกรรมมักใช้แบบจ�าลอง
ออกแรงอิมพัลส์ครั้งที่สองในขนาดเท่ากัน เชิงเส้นเป็นพื้นฐาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งส�าหรับปั้นจั่นเหนือศีรษะซึ่ง
ซึ่งอิมพัลส์ครั้งที่สองนี้ นอกจากจะเพิ่ม มีพฤติกรรมที่ใกล้เคียงระบบเชิงเส้น ท�าให้หลักการควบคุม
ความเร็วของโทรลเลย์แล้ว ยังมีเป้าหมาย เชิงเหมาะสมเป็นอีกหนึ่งแนวทางที่สามารถน�ามาประยุกต์ใช้กับ
เพื่อสร้าง Impulse Response ของวัตถุ ปั้นจั่นได้อย่างเหมาะสม
ที่แกว่งด้วยเฟสตรงข้ามกับการแกว่ง
จากอิมพัลส์ครั้งแรก ส่งผลให้เกิดการ
หักล้างกันระหว่างรูปแบบการสั่น ซึ่งใน 5. สรุปการใช้การควบคุมแบบ
ทางคณิตศาสตร์จะสามารถขจัดการแกว่งได้ Feedforward และ Feedback
วิธี Input Shaping แบ่งเป็น 3 แบบ คือ Zero Vibration
(ZV), Zero Vibration Derivative (ZVD) และ Zero Vibration การควบคุมแบบ Feedback เป็นการน�าข้อมูลสถานะที่วัดได้
Derivative Derivative (ZVDD) ซึ่งความแตกต่างของทั้งสามแบบ จากการท�างานจริงของระบบมาวิเคราะห์และปรับสัญญาณควบคุม
คือจ�านวนครั้งในการให้อิมพัลส์ โดยเมื่อให้แรงอิมพัลส์เป็นล�าดับ ให้เหมาะสมกับสถานการณ์ ท�าให้มีประสิทธิภาพสูงในการรับมือ
ขั้นที่ละเอียดขึ้น เช่นใน ZVD หรือ ZVDD จะยิ่งช่วยลดการสั่นของ กับความไม่แน่นอนของระบบ เนื่องจากแบบจ�าลองคณิตศาสตร์
กลไกในระหว่างเคลื่อนที่ได้ดีขึ้น แต่อย่างไรก็ตาม ข้อจ�ากัดของ ที่ใช้เป็นตัวแทนกลไกมักมีความคลาดเคลื่อนจากกลไกจริง การ
Input Shaping คือจ�าเป็นต้องให้ระบบเคลื่อนที่ไปก่อนอย่างน้อย ควบคุมแบบ Feedback จึงช่วยชดเชยข้อผิดพลาดเหล่านี้ได้อย่าง
ครึ่งหนึ่งของคาบธรรมชาติ ก่อนจึงจะสามารถขจัดการสั่นได้สมบูรณ์ มีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม การควบคุมแบบ Feedback จ�าเป็น
และหากใช้วิธีที่มีจ�านวนอิมพัลส์มากขึ้น เช่น ZVD หรือ ZVDD ต้องมีการติดตั้งเซนเซอร์หรืออุปกรณ์วัดค่า และอุปกรณ์ส่งสัญญาณ
จะยิ่งต้องใช้เวลานานขึ้นก่อนที่การสั่นจะถูกขจัดได้อย่างสมบูรณ์ กลับไปยังชุดควบคุม ซึ่งเพิ่มต้นทุนและความซับซ้อนของระบบ
แม้ว่าจะมีข้อจ�ากัดในด้านความเร็วในการลดการแกว่ง แต่วิธี อีกทั้งความสามารถในการควบคุมยังขึ้นอยู่กับความแม่นย�าของ
Input Shaping เป็นเทคนิคที่ประยุกต์ใช้ได้ง่าย เนื่องจากอาศัย อุปกรณ์วัดด้วย นอกจากนี้ หากแรงบังคับเริ่มต้นมีความแตกต่าง
การให้แรงแบบอิมพัลส์ซึ่งไม่ซับซ้อน จึงเป็นหนึ่งในวิธีที่ได้รับความ จากแรงควบคุมในอุดมคติที่ต้องการมาก ระบบ Feedback จะใช้
นิยม และมีการน�าไปศึกษาและประยุกต์ใช้ในงานวิจัยด้านการ เวลานานกว่าจะปรับสัญญาณได้เหมาะสม ท�าให้ต้องใช้เวลามาก
ควบคุมการแกว่งของกลไกหลากหลาย ก่อนที่จะลดการสั่นหรือการแกว่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การควบคุมแบบ Feedforward เป็นการออกแบบสัญญาณ
4.2 การควบคุมด้วยหลักการ หรือแรงที่ใช้ควบคุมกลไกล่วงหน้า โดยค�านวณหาแรงบังคับที่
Optimal Control สามารถท�าให้กลไกเคลื่อนที่ได้โดยไม่เกิดการสั่น จากนั้น
ทฤษฎีการควบคุมเชิงเหมาะสม หรือ Optimal Control น�าสัญญาณดังกล่าวไปขับเคลื่อนระบบกลไกที่สนใจ ส�าหรับ
Theory เป็นหลักการออกแบบสัญญาณควบคุมเพื่อให้ระบบ บทความนี้คือ ปั้นจั่น ท�าให้ปั้นจั่นสามารถยกและเคลื่อนย้ายวัตถุ
พลศาสตร์ท�างานได้ “ดีที่สุด” ตามเกณฑ์ที่ผู้ออกแบบก�าหนด โดย ไปยังต�าแหน่งที่ก�าหนดได้โดยไม่มีการแกว่งเกิดขึ้น วิธีนี้ไม่จ�าเป็น
การออกแบบนี้ท�าผ่านการวิเคราะห์ Cost Function ซึ่งเป็นสมการ ต้องติดตั้งเซนเซอร์เพิ่มเติม จึงมีต้นทุนต�่ากว่า Feedback control
ที่ใช้แทนปัญหาที่ต้องการวิเคราะห์หาจุดหรือสถานะที่ดีที่สุด และ แต่ข้อจ�ากัดส�าคัญคือประสิทธิภาพนั้นจะขึ้นอยู่กับความแม่นย�า
ท�างานร่วมกับแบบจ�าลองพลศาสตร์ของระบบนั้น ๆ MPC เองเป็น ของแบบจ�าลองพลศาสตร์ ซึ่งมักมีความคลาดเคลื่อนจากระบบจริง
วิศวกรรมสาร l ปีที่ 78 ฉบับที่ 4 ตุลาคม - ธันวาคม 2568 65
