per
دانشگاه جامع امام حسین(ع)
مکانیک هوافضا
2645-5323
2980-8103
2020-03-20
16
1
1
13
205044
Dynamics, Vibrations, and Control
ارتعاشات آزاد و اجباری تیر چرخان از جنس FGMبا لایه پیزوالکتریک با استفاده از تئوری برشی مرتبه اول
Free and forced vibration of rotating FGM beam with piezoelectric layer
علی اصغر جعفری
ajafari@kntu.ac.ir
1
محمد سعید جعفری
msjafari110@yahoo.com
2
دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
آزمایشگاه تحقیقاتی ارتعاشات دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
در این مقاله، ارتعاشات آزاد و اجباری تیر چرخان از جنس FGM با لایه پیزوالکتریک با شرایط مرزی یکسرگیردار و بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول مورد بررسی قرار گرفته است. با محاسبه انرژیهای جنبشی و پتانسیل سازه و به کار بردن روش ریلی- ریتز و به کمک سریهای چبیشف، فرکانسهای طبیعی محاسبه شده است. نتایج نشان داده است که با حضور سرعت زاویهای و یا اضافه شدن یک لایه پیزوالکتریک فرکانس طبیعی تیر افزایش مییابد. همچنین ملاحظه شد که ازدیاد ولتاژ اعمالی به لایه پیزوالکتریک و نیز افزایش شعاع هاب باعث افزایش فرکانس طبیعی گردیده است. از طرف دیگر پاسخ دینامیکی تیر در اثر شرایط اولیه جابجایی و سرعت بررسی شده است. نتایج حاصل تطابق خوبی با نتایج حاصل از مرجع معتبر و نرمافزار Abaqus داشته است. در بخش ارتعاش اجباری اثر نیروهای هارمونیک، پلهای و شبه ضربه روی خیز تیر بررسی شده است. نتایج نشان داده است که با افزایش سرعت زاویهای تیر و همچنین افزایش ولتاژ لایه پیزوالکتریک، دامنه ارتعاشات تیر FGM با لایه پیزوالکتریک کاهش مییابد.
The free and forced vibration of rotating FGM beam with piezoelectric layer using first order shear deformation theory and fixed-free boundary condition have been studied in this article. Rayleigh-Ritz method with Chebyshev series are applied to find the natural frequencies. The results showed the natural frequencies are increased as a result of increasing angular velocity or adding piezoelectric layer. More increasing the natural frequencies are caused by applying the voltage on piezoelectric layer or by increasing hub radius. Moreover, the dynamic response of the beam cause by initial conditions is studied. The frequency of the dynamic response was very near to the first natural frequency of the beam. The results had a good agreement with known reference and Abaqus software results. Also, the influence of harmonic, step and impulse force on forced vibration of the beam has been studied. Decreasing the vibration amplitude of the beam is caused by applying angular velocity and piezoelectric voltage.
https://maj.ihu.ac.ir/article_205044_3cd2045ccc3a1b960a164532cabaa544.pdf
ارتعاشات آزاد و اجباری
تیر چرخان
FGM
لایه پیزوالکتریک
تئوری برشی مرتبه اول
فرکانس طبیعی
: Free and forced vibration
Rotating beam
FGM
Piezoelectric layer
FSDT
Natural frequency
per
دانشگاه جامع امام حسین(ع)
مکانیک هوافضا
2645-5323
2980-8103
2020-03-20
16
1
15
30
205045
Dynamics, Vibrations, and Control
تلفیق اطلاعات ژیروسکوپ و مغناطیسسنج برای تخمین وضعیت پرتابههای با سرعت بالا بر مبنای ترکیب فیلتر ذرهای و PSO
Data Fusion of Gyroscope and Magnetometer to Estimate the Attitude of High-Speed Projectiles Based on Particle Filter and PSO
علی اصغری
alias1371@yahoo.com
1
سعید نصرالهی بروجنی
nasrollahi@mut.ac.ir
2
نعمت الله قهرمانی
ghahremani@mut.ac.ir
3
مجتمع برق و کامپیوتر ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران،ایران
مجتمع برق و کامپیوتر، دانشگاه مالک اشتر، تهران ایران
مجتمع برق و کامپیوتر ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران،ایران
در این پژوهش، با استفاده از تلفیق خروجی مغناطیسسنجها و ژیروسکوپهای ارزان قیمت میکرو الکترومکانیکی، وضعیت پرتابههای با سرعت بالا با استفاده از فیلتر ذرهای ترکیبشده با الگوریتم بهینهسازی انبوه ذرات تخمینزده میشود. در سرعتهای بالا ژیروسکوپهای ارزان قیمت سامانههای میکرو الکترومکانیکی دارای خطای زیادی هستند و مغناطیسسنجها نیز بهدلیل وجود میدانهای مغناطیسی غیر از زمین دقت پایینی دارند. برای حل این مشکلات، تلفیق اطلاعات این دو حسگر برای تخمین وضعیت پیشنهاد میشود. به دلیل غیرخطی بودن معادلات دینامیکی و مشاهده باید از تخمینگر غیرخطی استفاده شود. فیلتر کالمن توسعهیافته با صرفنظر نمودن از جملات مرتبه بالای بسط تیلور خطایی را وارد محاسبات مینماید که این خطا در سامانههای غیرخطی سریع قابل صرفنظر نیست. فیلتر ذرهای برخلاف فیلتر کالمن، برای سامانههای غیرخطی نتایج خوبی دارد. بزرگترین ضعف این فیلتر، بار محاسباتی بالای آن است که باعث محدودیت کاربردش گشته است. برای کاهش مدتزمان انجام محاسبات فیلتر ذرهای از الگوریتم ترکیبشده فیلتر ذرهای با الگوریتم بهینهسازی انبوه ذرات استفاده شده است. نتایج شبیهسازی با استفاده از 100 نمونه آزمایش مورد بررسی قرار گرفته است که نشاندهنده عملکرد مطلوب این الگوریتم در مسئله تلفیق اطلاعات ژیروسکوپ و مغناطیسسنج در تخمین زوایا است.
In this paper, the attitude of high-speed projectiles has been estimated usingdata fusion of magnetometer and Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) gyroscope. MEMS gyroscopes have the high error for high speed. Also, magnetometers have low accuracy due to the presence of Non-Earth magnetic fields. For this reason, data fusion of magnetometer and MEMS gyroscope have been suggested. Due to the nonlinearity of the system equations and observation, a nonlinear estimator must be used. The developed Kalman filter inserts an error by ignoring the high order sentences of Taylor's expansion, which cannot be ignored in fast nonlinear systems. Unlike the Kalman filter, the particle filter has good results for nonlinear systems. The biggest weakness of this filter is its high computational time, which limits its applicability. To reduce the computational time of particle filter, a particle swarm optimization algorithm has been used. The simulation results were evaluated using 100 samples of the test, which illustrates the desirable performance of the combined particle filter with the particle swarm optimization algorithm in the data fusion of gyroscope and magnetometer information in the estimation of angles.
https://maj.ihu.ac.ir/article_205045_73c672ab98dc12986e0ec5f6303d5332.pdf
الگوریتم بهینهسازی انبوه ذرات
تخمین وضعیت
ژیروسکوپ
فیلتر ذرهای
مغناطیسسنج
particle swarm optimization algorithm
Attitude estimation
Gyroscope
Particle Filter
Magnetometer
per
دانشگاه جامع امام حسین(ع)
مکانیک هوافضا
2645-5323
2980-8103
2020-03-20
16
1
31
38
205046
Dynamics, Vibrations, and Control
طراحی کنترلکننده مود لغزشی با پارامترهای بهینه برای هدایت سهبعدی موشک با استفاده از الگوریتم جستجوی هارمونی
Design of a Sliding Mode Controller with Optimal Parameters for Three-Dimensional Guidance Law Using Harmony Search Algorithm
حسن نصیری سلوکلو
hasannasirisoloklo@edu.ikiu.ac.ir
1
امیر فرهاد احیائی
f.ehyaei@eng.ikiu.ac.ir
2
جواد احیائی
jehyaei@eng.ikiu.ac.ir
3
گروه مهندسی برق-کنترل، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی، قزوین، ایران
گروه مهندسی برق-کنترل، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی، قزوین، ایران
گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی، قزوین، ایران
در این مقاله به طراحی قانون هدایت ناوبری مبتنی بر کنترل مود لغزشی با استفاده از الگوریتم جستجوی هارمونی برای ردیابی هدف دارای مانور در فضای سهبعدی پرداخته شده است. علیرغم کارایی بالای قوانین هدایت کلاسیک در ردیابی هدف بدون مانور، برای مواردی که نامعینی و اغتشاش، غیرخطی بودن فرایند دینامیکی و مانور هدف وجود داشت، نیاز به قانون هدایت ناوبری مقاوم احساس گردید. از همین رو از روش کنترل مود لغزشی بهعنوان کنترلکنندهای مقاوم برای طراحی قانون هدایت موشک در فضای سهبعدی استفاده شده است. با کمینهسازی تابع برازش چند هدفه مجموع وزنی فاصله نسبی میان موشک و هدف و زاویه یاو خط دید توسط الگوریتم جستجوی هارمونی، پارامترهای مود لغزشی بهطور بهینه تعیین شدهاند. بهمنظور نشان دادن کارایی و توانایی روش پیشنهادی، نتایج بهدستآمده با برخی روشهای هدایت و ناوبری از قبیل هدایت ناوبری تناسبی (PNG) و هدایت ناوبری تناسبی الحاقی (APNG) مقایسه شده است. نتایج بهدستآمده نشاندهنده بهبود عملکرد و کارایی قانون هدایت مبتنیبر مود لغزشی تنظیم شده نسبت به این روشهای طراحی قانون هدایت میباشد.
In this paper, a navigation guidance law is designed based on a sliding mode control and harmony search algorithm to track a maneuvering target in three-dimensional space. Despite the high efficiency of classical guidance laws in target tracking without any maneuvering, in the presence of uncertainty, disturbance, the nonlinearity of dynamic systems and target maneuvering, robust navigation guidance is required. Hence, a sliding mode control method is used for designing three-dimensional robust navigation guidance laws. Besides, parameters of sliding mode control are determined by minimizing multi-objective fitness function, which is the summation of the relative distance between missile-target and yaw angle of the line of sight. To show the effectiveness of the optimal sliding mode method, the simulation results are compared with some other techniques such as Proportional Navigation Guidance (PNG) and Augmented Proportional Navigation Guidance (APNG). It is proved that both the performance and efficiency of the proposed regulated-sliding-mode-based guidance scheme have significantly improved in comparison with these methods.
https://maj.ihu.ac.ir/article_205046_ab006160c7a8169b819beecab4387bcf.pdf
قانون هدایت ناوبری
کنترل مود لغزشی
الگوریتم جستجوی هارمونی
هدایت مقاوم
Navigation-Guidance law
Sliding Mode Control
Harmony search algorithm
Robust Guidance
per
دانشگاه جامع امام حسین(ع)
مکانیک هوافضا
2645-5323
2980-8103
2020-03-20
16
1
39
52
205047
Propulsion and Heat Transfer
تحلیل و مطالعه تجربی نوسانات فشار در محفظه احتراق یک موتور سوخت جامد آزمایشگاهی
Analysis and Experimental Investigation of Pressure Oscillation in the Combustion Chamber of a Subscale Solid Rocket Motor
محمد فراهانی
mfarahani@sharif.edu
1
فرهاد کریمی
mfaraha@sharif.edu
2
علیرضا محمدی
mfarahan@sharif.edu
3
استادیار مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران
دانشجوی مقطع کارشناسی ارشد، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران و پژوهشگر، پژوهشکده سامانههای حملونقل فضایی، تهران * تهران، خیابان آزادی، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی هوافضا
پژوهشگر، دکتری، پژوهشکده سامانههای حملونقل فضایی، پژوهشگاه فضایی، تهران
هدف این پژوهش شناسایی فشار نوسانی در یک موتور سوخت جامد در مقیاس واقعی میباشد. به اینمنظور ابتدا اندازهگیری فشار نوسانی در یک موتور سوخت جامد در ابعاد آزمایشگاهی انجام شده و دستگاه دادهبرداری در این موتور آزمایش شده است. اهمیت نوسانات فشار به جهت تولید ارتعاشات در سازه موتور و محموله میباشد. بسامد نوسانات فشار در یک موتور سوخت جامد حول بسامد مد صوتی تغییر میکند و بسامد مد صوتی نیز با طول محفظه موتور سوخت جامد رابطه عکس دارد. بنابراین، در موتورهای طول کوتاه، این بسامدِ نوسانات شدیدتر خواهد بود. بهعبارت دیگر می توان از یک دستگاه اندازهگیری فشار نوسانی در یک موتور سوخت جامد کوچک و مقیاس شده، با اطمینان بیشتری در یک موتور با ابعاد واقعی و بزرگ استفاده نمود. در این پژوهش از یک حسگر فشار پیزوالکتریک و دستگاه داده برداری با نرخ داده برداری بالا استفاده شده است. نوسانات فشار در این موتور حول بسامد 10 kHz شدید میشود که نشاندهنده تطبیق بسامد مد صوتی و تولید گردابه است و با آنچه که با استفاده از روابط تحلیلی موجود محاسبهشده، تطابق قابل ملاحظهای دارد. در انتها با استفاده از تحلیل بسامد سیگنال نوسانی، عملیاتهای مورد نیاز روی آن انجام شده است.
This study aims to predict pressure oscillation in a full scale solid rocket motor from the measured data of a subscale one. Therefore, the oscillatory pressure in a subscale solid engine was measured using accurate and high resolution sensors and data acquisition system. The importance of this study is due to the roll of pressure fluctuations into the motor on generating vibrations in structure of the motor and its payload. The frequency of pressure oscillation in a solid rocket motor changes around the acoustic mode frequency which has inverse relation with the length of the motor combustor. Therefore, in the short-length motors the high frequency oscillations occur. In other words, a data acquisition equipment for a subscale solid rocket motor must be have high accuracy and resolution. In the present work, a piezoelectric pressure transducer and an accurate data acquisition system have been used. The frequency of pressure oscillation of the subscale motor was measured around 10 kHz that indicating coincidence of the acoustic mode frequency of vortex shedding and shows a good agreement with calculation using the existing analytical relation. In the end, the analysis of data was performed using proper signal processing tools such as FFT of oscillatory signals
https://maj.ihu.ac.ir/article_205047_5cd87ad7ed8dfa0b1546ea37257245ae.pdf
نوسانات فشار
مد صوتی
تولید گردابه
فشارسنج پیزوالکتریک
موتور سوخت جامد مقیاس شده
: Pressure oscillation
Acoustic mode
Vortex shedding
piezoelectric pressure transducer
scale solid rocket motor
per
دانشگاه جامع امام حسین(ع)
مکانیک هوافضا
2645-5323
2980-8103
2020-03-20
16
1
53
66
205048
Propulsion and Heat Transfer
مطالعه عددی تاثیر اندازه ذرات و طول بستر کاتالیستی بر نیروی پیشران و ضربه ویژه یک رانشگر تکپیشرانه
Numerical Study of Catalyst Bed Length and Particle Size Effect on the
Monopropellant Thruster Specific Impulse and Thrust
محمدرضا سلیمی
salimi1362@gmail.com
1
شریف
رانشگرهای تکپیشرانه با توجه به سادگی ساختمان و قابلیت اطمینان بالایی که دارند، بهطور گسترده در ماهوارهها مورد استفاده قرار میگیرند. یک رانشگر تکپیشرانه از سه بخش انژکتور، محفظه تجزیه و نازل تشکیل شده است. پیشرانه از طریق انژکتور روی بستر کاتالیستی متشکل از ذرات کاتالیست پاشیده شده و بلافاصله تجزیه میشود. گاز ناشی از تجزیه پیشرانه در نازل شتاب گرفته و نیروی پیشران تولید میکند. در این تحقیق، یک رانشگر تکپیشرانه هیدرازینی با بستر کاتالیستی از جنس فلز فعال ایریدیم بهصورت عددی تحلیل میشود. معادلات حاکم بر انتقال جرم و حرارت داخل بستر کاتالیستی به صورت یکبعدی مدلسازی میشوند. لازم بهذکر است که به دلیل عدم وجود تعادل شیمیایی و ترمودینامیکی بین دو فاز، معادلات انتقال جرم و حرارت جداگانهای مطابق تحقیق شنکار و همکارانش برای فازهای جامد و گاز نوشته شده است. همچنین، برای محاسبه نیروی پیشران و ضربه ویژه مجموعه رانشگر، نازل همگرا-واگرا بهصورت صفربعدی تحلیل میشود. با استفاده از این روش، تاثیر قطر ذرات بستر کاتالیستی و طول محفظه تجزیه بهعنوان دو فاکتور مهم روی عملکرد یک رانشگر نمونه بررسی میشود. نتایج حاصل نشان میدهند که با کاهش قطر ذرات تشکیل دهنده بستر کاتالیستی، طول بهینه محفظه تجزیه کاهش یافته و ضربه ویژه بیشینه تا حدودی افزایش مییابد.
Monopropellant thrusters are very popular in satellite propulsion systems due to their simplicity and reliability. A monopropellant thruster commonly consists of three major components: injector, decomposition chamber and nozzle. Fuel is injected over catalyst bed through an injector and decomposed there instantaneously. The resulting hot gases are expanded through the nozzle section and produce thrust. In this study a Hydrazine monopropellant thruster with Iridium based catalyst bed is analyzed numerically. To this end, one dimensional heat and mass transfer equations are simulated numerically inside the catalyst bed. Since, decomposed gases are not in thermal and chemical equilibrium with catalyst solid particles, two sets of equations are solved for solid and fluid phases (based on the Shankar et al. research). Additionally, a zero-dimension analysis is performed for convergence-divergence nozzle to compute thrust and specific impulse. Using this method, effects of particles size and decomposition chamber length on thruster performance are investigated. The related results indicate that, decreasing the catalyst particles, decreases optimum decomposition chamber length and increases specific impulse.
https://maj.ihu.ac.ir/article_205048_11ff2d5337dbca5a9fe3028912fa34d0.pdf
رانشگر تکپیشرانه
تجزیه کاتالیستی
عدم تعادل ترمودینامیکی و شیمیایی
قطر ذرات کاتالیست
طول محفظه تجزیه
Monopropellant Thrusters
Catalytic Decomposition
Thermal and Chemical Non-equilibrium
Catalyst particles Size
Decomposition Chamber Length
per
دانشگاه جامع امام حسین(ع)
مکانیک هوافضا
2645-5323
2980-8103
2020-03-20
16
1
67
82
205049
Propulsion and Heat Transfer
مطالعه پارامترهای عملکردی موتور پرخورانی شده هوایی در ارتفاع با استفاده از مدل یک بعدی
Parametric study on the performance of a gasoline turbocharged aircraft engine at high altitudes using a one-dimensional model
حسین منصوری
h-mansouri@modares.ac.ir
1
فتح اله امی
fommi@modares.ac.ir
2
سید علیرضا شریفی آل هاشم
kpmirzali@ihu.ac.ir
3
دانشگاه تربیت مدرس
دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس
مرکز تحقیقات پیشرانش نهاب دانشگاه جامع امام حسین (ع)
مدلسازی یک بعدی موتورهای پیستونی هوایی، یکی از روش های مطالعه رفتار و عملکرد آنها در شرایط محیطی مختلف میباشد. در این تحقیق به موضوع مدلسازی یک بعدی موتور روتکس 914 بهعنوان یک موتور توربوشارژدار بنزینی هوایی و نیز پیشبینی رفتار آن در ارتفاعات مختلف پرداخته میشود. برای این منظور مدل یک بعدی کلیه اجزاء موتور همچون؛ فیلتر هوا، کاربراتور، منیفولد هوا، سوپاپهای ورودی و خروجی، سیلندر و پیستون، میللنگ، منیفولد دود و توربوشارژر در نرمافزار GT-Power ایجاد میشود. سپس با اعتبارسنجی مدل با دادههای ارائهشده توسط شرکت سازنده و حصول اطمینان از دقت مناسب مدل، به مطالعه پارامترهای عملکردی مهم موتور و خطوط عملکردی توربوشارژر تا ارتفاع 30 هزارپایی از جنبههای مختلف پروازی پرداخته میشود. با مطالعه انجام شده مشاهده شد که تا ارتفاع 18 هزارپایی، توربوشارژر مانع از افت شدید پارامترهای عملکردی موتور میشود و از آن به بعد به دلیل رسیدن کمپرسور به ناحیه سرعت بیشینه، شارژ هوای مورد نیاز و جلوگیری از افت عملکرد شدید موتور امکانپذیر نیست. همچنین با مطالعه اثر تغییرات دمای محیط بر عملکرد موتور مشاهده شد که افزایش 40 درجهای دمای محیط، سبب افت 10 درصدی توان ترمزی و در نتیجه آن افت عملکرد پرنده در هنگام اوجگیری خواهد شد. تاثیرگذاری تغییرات دمای محیط و ارتفاع بر عملکرد موتور، متفاوت است به صورتیکه تا رسیدن موتور به ناحیه سرعت بیشینه کمپرسور، اثر گذاری تغییرات دمای محیط محسوستر بوده و پس از آن، فاکتور ارتفاع مهمتر از دمای محیط خواهد بود.
One-dimensional modeling of aircraft piston engines is one of the methods for studying their behavior and performance in different environmental conditions. In this research, the Rotax 914, an aerial Spark Ignition (SI) turbocharged engine, was modeled one-dimensionally to predict its behavior at different altitudes. To address this issue, the one-dimensional model of all engine components including air filter, carburetor, air manifold, inlet and outlet valves, cylinder and piston along with crankshaft, exhaust manifold and turbocharger were created in GT-Power software.Then by validating the model with the data provided by the manufacturer and ensuring the accuracy, the significant performance parameters of engine and turbocharger performance curves were evaluated for different flight conditions up to 30,000 feet. According to the results, the turbocharger prevented a dramatic decline in engine performance parameters up to 18,000 feet. However above that altitude, due to the compressor reaching the choking region, it is not possible to charge the required air and avoid severe engine performance loss. It was also observed, by studying the effect of ambient temperature changes on engine performance, an increase of 40°C in the ambient temperature caused a 10% reduction in the braking horse power, and consequently, performance loss during climb period. The effect of changes in ambient temperature and altitude on engine performance varies so that, until the engine reaches the compressor's choking region, the impact of the ambient temperature variations is more perceptible, after that, the height factor will have a greater influence on the engine performance.
https://maj.ihu.ac.ir/article_205049_039a188dffb2350d20a27aee2f772328.pdf
مدل GT-Power
روتکس 914
مدل سازی یک بعدی
توربوشارژر
ارتفاع بالا
GT-Power Model
Rotax 914
One-dimensional Modeling
Turbocharger
High Altitude
per
دانشگاه جامع امام حسین(ع)
مکانیک هوافضا
2645-5323
2980-8103
2020-03-20
16
1
83
98
205050
Manufacturing and Production
ردیابی مسیر زمانی ربات چرخدار با استفاده از روشهای غیرخطی پسگام و مد لغزشی
Trajectory tracking of a wheeled mobile robot using Backstepping and Sliding mode approaches
محمدرضا سلطانپور
m_r_soltanpour@yahoo.com
1
دانشکده برق دانشگاه هوایی شهید ستاری
ربات پایه متحرک چرخدار با رانش تفاضلی، متشکل از دو چرخ فعال مستقل و یک چرخ کروی غیرفعال است. این ربات با فرض غلتش خالص چرخها و عدم لغزش، سامانهی غیرخطی و مقید به قیود غیرهولونومیک است. همچنین این سامانه در دسته سامانههای با کمبود عملگر قرار میگیرد. تعقیب مسیرهای حرکت زمانی، یکی از دشوارترین مسائل در حوزه رباتهای چرخدار است که در این مقاله به آن میپردازیم. در این راستا، ابتدا مدل سینماتیکی سامانه بیان میشود که در آن سرعت خطی و سرعت زاویهای ربات، ورودیهای سامانه در نظر گرفته میشوند. پس از تعیین مسیر مرجعی قابل حصول، برای اولین بار کنترلکننده پسگامی در دو مرحله طراحی شده است که پایداری تمام متغیرهای حالت سامانه را به صورت سراسری تضمین میکند. پس از آن کنترلکننده مد لغزشی برای حل مسئله تعقیب مسیرهای حرکت زمانی بر مبنای کنترل ورودی-خروجی طراحی شده است. پایداری این کنترلکننده نیز به صورت سراسری اثبات میشود. سپس بهمنظور ارزیابی و اعتبارسنجی کنترلکنندههای پیشنهادی، مقایسهای با کنترلکننده خطیسازی پسخور، که روشی قدرتمند است، صورت گرفته است. در پایان صحت و قوام کنترلکنندههای طراحی شده نسبت به اغتشاش با شبیهسازی در نرمافزار متلب تصدیق میشود.
Differential wheeled mobile robot is constructed from two independent active wheels and a spherical passive wheel. This robot as a result of pure rolling and nonslip conditions of wheels is a nonlinear system subjected to nonholonomic constraints. In addition, this system is classified as an underactuated system. Trajectory tracking we have concentrated on is one of the most complicated problems in control of wheeled mobile robots. In the first step a kinematic model in which linear and angular velocity are supposed as system inputs has been presented. Then using a feasible reference trajectory for the first time a novel full state backstepping controller has been designed and unlike previous approaches the stability has been provided fully stated and globally. Next, a sliding mode controller which is based on input-output control theory has been suggested. The proof of stability of this controller has been presented as well. Then a feedback linearization controller as an efficient approach has been proposed with the aim of comparing the performance of the controllers. Finally, integrity and robustness of designed controllers against disturbances have been approved using MATLAB simulation and the obtained results are discussed.
https://maj.ihu.ac.ir/article_205050_f2cf15304c4c4b946a5e9f555e460827.pdf
ربات چرخدار
تعقیب مسیرهای حرکت زمانی
قیود غیرهولونومیک
کنترل پسگام
کنترل مد لغزشی
Wheeled Mobile Robot
Trajectory Tracking
Nonholonomic Constraints
Backstepping Control
Sliding Mode Control
per
دانشگاه جامع امام حسین(ع)
مکانیک هوافضا
2645-5323
2980-8103
2020-03-20
16
1
99
107
205051
Manufacturing and Production
یک شیر بازشونده سریع جدید برای لوله شوک بدون دیافراگم
Investigation of a new rapid opening valve for a non-Diaphragm Shock Tube
جمال زمانی
zamani@kntu.ac.ir
1
محمدعلی صمیمی
m.a.samimi313@gmail.com
2
دانشگاه خواجه صنعتی خواجه نصیرالدنی طوسی/ دانشکده مهندسی مکانیک
دانشگاه خواجه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی/ دانشکده مهندسی مکانیک
در این مقاله به بررسی یک نوع لوله شوک بدون دیافراگم که مجهز به شیری با طراحی ابتکاری و جدید میباشد، پرداخته شده است. این لوله شوک قادر است، موج شوک مسطح در دریون خود که نسبت طول به قطر آن 6/41 میباشد، تولید کند. لوله شوکهای دیافراگمی دارای نقاط قوتی مانند ساخت آسان و پارگی آنی آن میباشد. اما با این وجود، محدودیتهای این لوله شوکها دلیل طراحی لوله شوکهای بدون دیافراگم میباشد. مهمترین این محدودیتها: 1- عدم قابلیت تکرار تولید موج شوک بدون باز کردن لوله. 2- عدم قابلیت تنظیم نسبت فشار در یک بازه مشخص 3- عدم امکام خودکار کردن لوله شوک؛ میباشد. در شیرهای جایگزین بهجای دیافراگم، مهمترین فاکتور، سرعت باز شدن شیر میباشد. که در ایجاد و یکنواختی موج شوک تشکیل شده در دریون تاثیر مستقیم دارد. در این مقاله یک مکانیزم ابداعی برای رسیدن به سرعت بالای شیر، پیشنهاد شده است که زمان باز شدن 8ms میباشد. این شیر خودکار دو قابلیت منحصربهفرد دارد: اول اینکه درایور و درایون هم راستا بوده و اغتشاش ناشی از تغییر مسیر یا چرخش گاز را نداریم که این به بهینه شدن لوله شوک کمک میکند و دوم اینکه این شیر از مرکز لوله بهسمت گوشهها مانند دیافراگم دوربین باز میشود و این بهترین حالت برای باز شدن شیر و یکنواختی موج حاصل میباشد. این مقاله نحوه عملکرد یک شیر پرسرعت با عملگر پنوماتیکی را توضیح داده و به مقایسه دادههای تجربی و تئوری آن پرداخته است.
This paper investigates a kind of non-diaphragm shock tube equipped with an innovative and new design valve that is capable of generating well-formed shock waves within a driven tube. Diaphragm shock tubes have the advantage of easy building and instantaneous opening. However, some limitations of this kind of shock tube such as the lack of repeatability without opening, the inability to adjust pressure ratio at a specified interval and the inability to automate the shock tube, caused a development on an automated shock tube. In the non-diaphragm shock tubes, the most important factor is the opening time of the shock tube inlet, which directly influence on the formation and uniformity of the shock wave formed in the driven. In this study, an innovative mechanism to achieve high-speed opening valve with an opening time of eight milliseconds (8ms) is proposed. Absence of any disturbances caused by a change in direction or rotation of gas and the opening from the center to the sides are two unique features of this automated non-diaphragm shock tube. Finally, in this investigation, the functional parameters of this non-diaphragm valve are calculated theoretically and compared with measured experimental data.
https://maj.ihu.ac.ir/article_205051_fe334e40784445cbb472a35bc9d1cb54.pdf
لوله شوک بدون دیافراگم
شیرهای با سرعت بالا
Non-Diaphragm shock tube
Rapid opening valve