مکانیک هوا فضا
سال:1398 | دوره:15 | شماره:3 |تعداد مقالات:10

در این مقاله، کنترل مد لغزشی ترمینال تطبیقی برای سامانه ژیروسکوپ ارتعاشی میکروالکترومکانیکی (MEMS) ارائه می شود. برای این کار در ابتدا با استفاده از روش دینامیک وارون، دینامیک های معلوم سامانه ژیروسکوپ ارتعاشی حذف می شوند تا کران عدم قطعیت های موجود کاهش یابد. سپس با طراحی بردار کنترل مد لغزشی ترمینال، سامانه حلقه بسته با حضور عدم قطعیت های موجود، دارای پایداری مجانبی سراسری می گردد. در این مقاله برای جلوگیری از بروز مشکل لرزش در ورودی کنترل، تخمین گر تطبیقی ارائه می شود که تنها دارای یک قانون تطبیقی است. اثبات ریاضی نشان می دهد که سامانه حلقه بسته با کنترل کننده مد لغزشی ترمینال تطبیقی پیشنهادی و در حضور عدم قطعیت های موجود، دارای پایداری مجانبی زمان محدود سراسری است. برای نمایش عملکرد کنترل کننده پیشنهادی و مقایسه آن با کنترل کننده های مشابه، شبیه سازی هایی در چهار مرحله بر روی سامانه ژیروسکوپ ارتعاشی میکروالکترومکانیکی پیاده سازی می شود. نتایج شبیه سازی ها، عملکرد مطلوب کنترل مد لغزشی ترمینال تطبیقی را نشان می دهند.

سامانه های ناوبری اینرسی تلفیقی، به منظور استفاده هم زمان از مزایای ناوبری اینرسی و یک سامانه کمک ناوبری نظیر سامانه موقعیت یابی جهانی توسعه داده می شود. در صورت قطع سیگنال ناوبری کمکی در حین عملکرد چنین سامانه تلفیقی، راه حل معمول استفاده از اطلاعات ناوبری اینرسی در ادامه مسیر خواهد بود. اما در مواردی که حسگرهای سامانه ناوبری اینرسی به دلیل مقرون به صرفه بودن دارای دقت بالا نباشد، خطای ناوبری به صورت تصاعدی با زمان و با نرخ بالا رشد خواهد کرد. جهت رفع این مشکل در اغلب مقالات ارائه شده از شبکه های عصبی و یا ماشین بردار پشتیبان جهت یادگیری خطای ناوبری در زمان دریافت سیگنال کمک ناوبری بهره گرفته شده و سپس در زمان قطع این سیگنال از شبکه عصبی به عنوان تخمین گر خطای ناوبری استفاده شده است به طوری که با افزودن مستقیم خروجی شبکه به نتیجه ناوبری اینرسی سعی در جبران خطای ناوبری اینرسی داشته اند. در این مقاله هدف ارائه روشی به منظور کاهش نرخ رشد خطای ناوبری اینرسی در زمان قطع سیگنال سامانه موقعیت یابی جهانی می باشد. به این منظور از شبکه های عصبی با ساختار و ورودی های مناسب جهت یادگیری خطای مسیر در زمان دریافت سیگنال کمک ناوبری استفاده شده است تا در زمان قطع سیگنال، از خروجی آن به عنوان جایگزین المان کمک ناوبری برای تامین ورودی مورد نیاز فیلتر کالمن جهت تخمین خطای ناوبری در حضور نویز پروسه استفاده شود. شبیه سازی این الگوریتم که بر روی سه مسیر مختلف با 6 درجه آزادی انجام گرفته، نشان می دهد روش ارائه شده مستقل از مسیر پرواز وسیله بوده و منجر به کاهش موثرتر نرخ رشد خطای ناوبری در مقایسه با روش های موجود، در زمان قطع سیگنال کمک ناوبری می شود.

در این مقاله اثرات مدول الاستیسیته ساختارهای مختلف (زیگزاگ، کایرال، آرمچیر) بر پاسخ ارتعاشی نانو لوله برن نیترید تحت تاثیر تنش اولیه به صورت تحلیلی بررسی شده است. با استفاده از فرضیات تئوری های تیر اویلر برنولی و تیر تیموشنکو و تئوری الاستیسیته غیرمحلی، معادلات حاکم بر حرکت و شرایط مرزی با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده است. شرایط مرزی بررسی شده، دوسر مفصل، دوسر گیردار، یکسر مفصل– یکسر گیردار و یکسر گیردار-یکسر آزاد است. همچنین مدول الاستیسیته ساختارهای مختلف مورد مطالعه و تاثیر آنها بر روی مقادیر فرکانس طبیعی سامانه بررسی شده است. در نهایت، تاثیر پارامترهای مختلف از جمله قطر نانولوله، اثر تنش اولیه، پارامتر غیرمحلی و پارامتر های هندسی نانو لوله برن نیترید بر روی فرکانس طبیعی انواع ساختار ها بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که افزایش پارامتر غیرمحلی و اثرات تنش اولیه منجر به کاهش فرکانس طبیعی می شود. از سویی دیگر مشاهده شد که افزایش قطر نانو لوله موجب افزایش فرکانس سامانه شده و با افزایش قطر بیشتر از 6/0 نانومتر، تغییری در نتایج مشاهده نمی شود.

در این مقاله بهبود هم زمان مانورپذیری و پایداری جانبی یک خودروی چهارچرخ با استفاده از یک سیستم کنترلی فعال مقاوم پیشنهاد شده است. سیستم کنترلی بر مبنای یک مدل ساده دینامیکی و بر اساس روش کنترل مود لغزش طراحی گردید. سیستم کنترلی فرمان فعال برای کاهش خطای بین پاسخ های واقعی و مطلوب به کار می رود. در این سیستم کنترلی، متغیرهای حالت تحت کنترل سرعت زاویه ای چرخشی و سرعت جانبی هستند که به وسیله سیستم فرمان فعال کنترل می شوند. همچنین یک مدل دینامیکی غیرخطی چهارده درجه آزادی خودروی چهارچرخ توسعه یافت و با استفاده از نرم افزار کارسیم در مانور استاندارد صحه گذاری گردید. عملکرد سیستم دینامیکی در حالت کنترل شده و بدون سیستم کنترلی در مانورهای مختلف ارزیابی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که سیستم کنترلی فرمان فعال نه تنها مانورپذیری خودرو را بهبود می دهد بلکه پایداری جانبی خودرو را در مانورهای بحرانی که ناپایداری شدیدی اتفاق می افتد، افزایش می دهد.

شبیه سازهای پروازی هواپیما دارای سامانه حرکتی نقش مهمی در بهبود کیفیت آموزشی، افزایش ایمنی پرواز و کاهش هزینه های آموزشی را دارند. مکانیزم استوارت، یکی از سامانه های حرکتی در شبیه سازها می باشد. این مکانیزم شش درجه آزادی به دلیل مستقل نبودن درجات آزادی حرکتی سازه، از لحاظ تحلیل دینامیکی و کنترلی دارای پیچیدگی های خاص خود می باشد. در این مقاله یک سامانه حرکتی الکترومکانیکی شش درجه آزادی، به صورت کامل طراحی و تحلیل شده است. با در نظر گرفتن سرعت ها و شتاب های خطی و دورانی، وزن مجموعه کابین و روابط سینماتیکی دستگاه، حرکت های فضای کاری سکو آنالیز شده و موقعیت، سرعت و شتاب در هر لحظه محاسبه می شود. اثر پارامترهای مختلف مانند زوایای رول، یاو، پیچ، سرعت و شتاب خطی و زاویه ای سکوی بالایی بر روی نیرو و سرعت عملگرها به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس با استفاده از نیروهای وزن و شتاب های دینامیکی به دست آمده، توان الکتروموتور، طول و قطر بال اسکرو، تغییر طول پایه ها، سکوی پایینی و پایه های رابط تحلیل و طراحی شده اند.

در این مقاله، یک روش نوین برای طراحی کنترل کننده بهینه مقید اجسام پرنده ارائه و برای یک جسم پرنده با نقاط کار خیلی زیاد، شبیه سازی شده است. از آنجا که روش کنترل پیش بین تفاضلی مقاومت بالایی در برابر نامعینی های مدل نشده دارد، نقاط کار زیادی را پوشش می دهد. در روش ارائه شده با ترکیب کنترل گر PID و کنترل پیش بین مقید از مزایای هر دو روش استفاده شده و در عین حال معایب آن ها رفع گردیده است. در روش جدید، سیگنال کنترل بهینه مقید از یک الگوریتم ساده و بدون نیاز به تولید ماتریس های بزرگ به دست آمده است. در این مقاله، با انجام این ترکیب سیگنال کنترل بهینه مقید محاسبه و به دلیل کوچک شدن ابعاد ماتریس های تولید شده، روش ارائه شده در یک جسم پرنده که نقاط کار زیادی دارد، قابل پیاده سازی است. روش ارائه شده در آزمایشگاه سخت افزار در حلقه در هر سه کانال برای یک جسم پرنده با موفقیت تست و با روش معمول PIDمقایسه شده است. نتایج شبیه سازی، عملکرد عالی این روش را با دارا بودن مقاومت بالا و با قابلیت پیاده سازی ساده را نشان می دهد.

یکی از اجزای اصلی به کار رفته در خرج گود، آستری می باشد که جنس آن تاثیر بسیار زیادی در عملکرد تشکیل جت و نفوذ دارد. در سال های اخیر پژوهش در زمینه اثر دوجنسی نمودن آستری ها در رفتار خرج گود اهمیت پیدا کرده است. در این مقاله، ابتدا فرآیند تشکیل جت و نفوذ در هدف فولادی، برای یک خرج گود مسی با استفاده از نرم افزار انسیس-اتوداین شبیه سازی عددی شده است. با استفاده از تئوری های پر تعمیم یافته برای تشکیل جت، و تئوری هیدرودینامیک برای نفوذ، حل تحلیلی صورت گرفته و آزمون عملی نیز برای خرج گود مسی انجام شده است. نفوذ حاصل از سه روش عددی، تجربی و تحلیلی تطابق خوبی را نمایش می دهند. سپس فرآیند شبیه سازی عددی فوق که صحت سنجی شده است برای دو خرج گود تک جنسی با آستری های نیکلی و آلومینیومی، و دو خرج گود با آستری دو جنسی مس-نیکل و مس-آلومینیوم ادامه یافته است. سرعت نوک جت، عمق نفوذ و قطر دهانه نفوذ از جمله مواردی هستند که میان آستری های تک جنسی و دوجنسی مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج حاصل از مقایسه بین عملکرد خرج گودهای تک جنسی و دوجنسی، در شکل گیری جت و نفوذ در هدف فولادی نشان می دهد که دوجنسی نمودن آستری ها قطر حفره و عمق نفوذ را به طور هم زمان بهبود می دهد.

در این تحقیق، خواص مکانیکی شامل استحکام ضربه، مدول الاستیسیته و ازدیاد طول تا شکست نانوکامپوزیت های سه تایی پلی پروپیلن/ لاستیک نیتریل کربوکسیل شده/ نانوپودر سیلیکا به کمک طرح Box-Behnken روش رویه پاسخ (RSM) بهینه سازی شده اند. بر اساس این طرح آزمایش 15 نمونه شامل 0، 2 و 4 درصد وزنی نانو ذرات سیلیکا 0، 3 و 6 درصد وزنی عامل سازگارکننده پلی پروپیلن مالئیکه (PP-gMA) و نیز 0، 5 و 10 درصد وزنی لاستیک نیتریل کربوکسیل شده توسط یک اکسترودر همسوگرد تهیه شدند. آزمون های مکانیکی کشش و ضربه برای تعیین مدول الاستیسیته، ازدیاد طول تا شکست و استحکام ضربه ترکیبات انجام شدند. نتایج حاصل از آنالیز واریانس نشان دادند که هر سه فاکتور اصلی نانوذرات سیلیکا، لاستیک نیتریل کربوکسیل شده و عامل سازگار کننده پلی پروپیلن مالئیکه با احتمال بالای 90 درصد بر خواص مکانیکی مورد بررسی تاثیرگذار هستند. همچنین مقادیر کمیت احتمالی فیشر نشان می دهد که نانوپودر سیلیکا بیشترین تاثیر را بر مدول الاستیک و لاستیک نیتریل بیشترین تاثیر را بر استحکام ضربه و ازدیاد طول تا شکست دارند. از طرفی برای هر خاصیت مکانیکی یک مدل رگرسیون با مطلوبیت بالای 85 درصد به دست آمد. سرانجام مقادیر بهینه به ازای 6162/1 درصد وزنی از نانوپودر سیلیکا، 10 درصد وزنی لاستیک نیتریل و 9697/4 درصد وزنی عامل سازگار کننده پلی پروپیلن مالئیکه پیش بینی شدند.

آینه های مسی، پرکاربردترین آینه ها در صنایع لیزر به خصوص لیزرهای با توان بالا است. یکی از روش های تولید این آینه ها فرآیند صیقل کاری شیمیایی-مکانیکی است که پارامتر های آن ارتباط مستقیم با کیفیت سطح آینه دارد. هدف از این تحقیق، بهینه سازی پارامترهای مهم در فرآیند صیقل کاری آینه مسی می باشد. در این راستا از روش طراحی آزمایشات با رویکرد تاگوچی جهت جمع آوری داده های تجربی استفاده شده است. سپس به کمک نتایج آنالیز واریانس، و تحلیل نسبت سیگنال به نویز، سطوح بهینه پارامترها تعیین گردید. نتایج حاصل از بهینه سازی نشان دهنده بهبود ده درصدی نسبت به بهترین حالت آزمایشات طراحی شده، می باشد.

در این مقاله، تحلیل ارتعاشات غیرخطی پوسته استوانه ای از جنس ماده مرکب لایه ای متقارن بر روی بستر ویسکوالاستیک که جریان هوا با سرعت زیر صوت از روی آن عبور می کند مورد بررسی قرار می گیرد. شرایط مرزی دو انتهای پوسته استوانه ای، گیردار فرض شده است. معادلات حاکم بر ارتعاشات پوسته در راستاهای طولی، محیطی و شعاعی با استفاده از نظریه پوسته غیرخطی دانل به دست آمده است. با بهره گیری از روش گالرکین، سه معادله دیفرانسیل با مشتقات جزیی حاکم بر حرکت به یک معادله دیفرانسیل معمولی غیرخطی حاکم بر ارتعاشات جانبی (شعاعی) تبدیل می گردد. سپس، روابط فرکانس طبیعی خطی و غیرخطی و رابطه دامنه ارتعاشات برحسب فرکانس طبیعی بی بعد پوسته محاسبه گردیده است. تاثیر تغییر پارامترهای مختلف شامل زاویه لایه های ماده مرکب در لایه چینی، سفتی و میرایی بستر ویسکوالاستیک و بار تحریک خارجی بر روی رفتار ارتعاشات آزاد و اجباری پوسته در تحلیل ها مطالعه می گردد. همچنین، منحنی های جابجایی شعاعی پوسته برحسب زمان در حالت خطی و غیرخطی ارائه شده است.