مکانیک هوا فضا
سال:1390 | دوره:7 | شماره:1 ( پیاپی 23) (دینامیک، ارتعاشات و کنترل) |تعداد مقالات:8

در این مقاله، مدل سازی دینامیکی و برنامه ریزی مسیر حرکت بهینه یک ربات کروی مورد بررسی قرار گرفته است. ربات کروی گونه ای از ربات های متحرک است که بیشتر برای کاوش در مناطق ناشناخته استفاده می شود. ربات کروی مورد مطالعه، پنج درجه آزادی داشته و مکانیزم محرک آن یک پاندول دو درجه آزادی است که توسط دو موتور حرکت می کند. این ربات یک سیستم غیرهولونومیک و غیرخطی می باشد. در این مقاله، ابتدا سینماتیک ربات تحلیل شده و پس از آن معادلات حرکت آن با استفاده از روش کین استخراج شده است. برای برنامه ریزی مسیر، حل دینامیک معکوس ربات در حرکت روی خط راست و حرکت روی مسیر دایره ای انجام شده و از یک روش جدید تکراری با استفاده از الگوریتم ژنتیک برای طراحی مسیر در حرکت روی مسیر استفاده شده است. در انتها، مسیر حرکت بهینه برای دستیابی به توان مصرفی و زمان حرکت کمینه با استفاده از یک الگوریتم ژنتیک چندهدفه بدست آمده است. نتایج حاصل از به کارگیری این روش با دقت بالایی بر نتایج حاصل از شبیه سازی کامپیوتری منطبق است.

در این مقاله پایداری دینامیکی یک تیر دو سر آزاد تحت نیروی ناپایستار محوری مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا، با استفاده از تحلیل مودال و روش المان محدود ارتعاشات عرضی تیر در حالت آزاد (بدون نیروی انتهایی) مورد بررسی قرار گرفته و شکل مودها و فرکانس های طبیعی آن با استفاده از روش المان محدود به دست آمده است. در مرحله بعد، با استفاده از شکل مودها و فرکانس ها و تعامد مودهای ارتعاشی نسبت به جرم و سختی، معادله حاکم بر مساله با روش گالرکین حل شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که در تیر یکنواخت دو سر آزاد با افزایش نیروی محوری فرکانس ارتعاشات عرضی تیر همواره کاهش می یابد و پدیده فلاتر در نیروهای چندین برابر نیروی کمانش تیر مشاهده می شود. در حالی که برای تیر غیریکنواخت دو سر آزاد هر دو پدیده فلاتر و واگرایی ممکن است در تیر اتفاق افتد. دیگر اینکه، اثر فلاتر در سازه تیر به دلیل کوچک بودن نسبت نیروی تراست به وزن نسبتا ناچیز بوده، ولی اثر اتصال مفصلی به مقدار قابل توجهی نیروی بحرانی فلاتر را کاهش می دهد. لذا، می توان به این نتیجه رسید که بررسی پایداری سازه برای پرنده های هدایت شونده به دلیل تاثیر ارتعاشات سازه تیر روی سیستم هدایت و کنترل آن بسیار مهم می باشد.

در این مقاله، به مساله تخمین به صورت یک مساله بهینه سازی مقید توجه شده و سپس با استفاده از روش های تکامل تفاضلی (DE) و اجتماع ذرات (PSO) حل شده است. فیلتر پیشنهادی به طور تصادفی در فضای حالت های سیستم شروع به جستجو می کند و بهترین تخمین را در هر لحظه به دست می آورد. عملکرد فیلتر پیشنهادی مبتنی بر تکامل تفاضلی و اجتماع ذرات با فیلتر کالمن توسعه یافته (EKF) و فیلتر ذره ای، برای یک سیستم غیرخطی در شرایط مختلف با هم مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که عملکرد فیلترهای تکاملی در شرایط مختلف به مراتب بهتر از فیلتر کالمن توسعه یافته و فیلتر ذره ای است.

در این مقاله، دیدگاه جدیدی برای مدل سازی دینامیک مداری معرفی می شود که بر اساس چگونگی تغییرات مولفه های مداری در حضور اغتشاشات است. دینامیک مدار ماهواره اغلب توسط روش های کول و انکه مطرح می شوند. این روش ها شامل حل معادلات دیفرانسیل مرتبه دوم غیرخطی مدار، به همراه تاثیر انحرافی تمامی نیروهای اغتشاشی، در فضای کارتزین هستند. این فرم های دینامیکی نیازمند تبدیل مختصات دکارتی به مولفه های مداری است تا از آن طریق تغییرات این مولفه ها به دست آیند. در این تحقیق، از روش گوسی برای تبدیل معادلات دیفرانسیل غیرخطی مدل های قبل به شش معادله دیفرانسیل مرتبه اول غیرخطی استفاده شده تا قادر به استخراج تغییرات مولفه های مداری به طور مستقیم از آن ها بود. سپس، "دیدگاه اغتشاشی اصلاح شده" برای مدارهای با ارتفاع کم معرفی شده است. در این دیدگاه، اثر تکرارشونده J2 جزء دینامیک مدار فرض شده و تاثیرات دیگر همچون اثر ترم های بالاتر عدم کرویت(J6-J3) ، نیروی آیرودینامیکی جو، جرم سوم، فشارهای تشعشعی و تاثیرات طولانی مدت J2 به عنوان عوامل اغتشاشی در نظر گرفته شده اند. مزایای اصلی این دیدگاه نسبت به روش های قبلی شامل: الف) قابلیت جداسازی تاثیرات تکرارشونده و طولانی مدت اغتشاشات بر مولفه های مداری، ب) محاسبات کم حجم تر و دقیق تر، ج) کاهش مصرف سوخت در فرآیند کنترلی اصلاح مدار و د) ساده و عملی بودن روش های کنترلی هستند. نتایج بدست آمده شبیه سازی، مزایای فوق الذکر را تصدیق می کند.

در این مقاله مسیر پرواز بهینه برای هدایت هواپیمای بدون سرنشین که از موقعیت شروع تا موقعیت هدف در فضای سه بعدی با ارتفاع پایین پرواز می کند، طراحی شده است. با تعریف تابع هزینه ای مرکب از زمان پرواز، ارتفاع عوارض و مدل مناطق تهدید و استفاده از روش های حل مبتنی بر کنترل بهینه، مسیری بهینه طراحی می شود، که با عدم برخورد با عوارض زمینی و عدم عبور از مناطق تهدید، پروازی ایمن را فراهم می نماید. این مسیر پرواز در قالب مجموعه معادلات دیفرانسیلی ارائه می شوند که حل زمان واقعی آن ها منجر به ارتفاع و زاویه سمت فرمان برای خلبان خودکار خواهد شد. علاوه بر این، با استفاده از سطوح اسپیلاین، داده های گسسته عوارض زمین میان یابی شده که منجر به کاهش حجم داده های مورد نیاز از ارتفاع عوارض زمین و هم چنین همواری مسیر پرواز می شود. برای ارزیابی الگوریتم ارائه شده، از نقشه های عوارض زمین در بخشی از ارتفاعات زاگرس استفاده شده و نتایج شبیه سازی برای دو حالت سرعت ثابت و انرژی ثابت ارائه شده است. این نتایج، کارامدی الگوریتم را در مواجه با یک ماموریت واقعی نمایش می دهند. در حالت سرعت ثابت می توان قید حداکثر نرخ زوایای سمت و مسیر پرواز را به طور ضمنی تنظیم کرد. در حالی که، در حالت انرژی ثابت علاوه بر تنظیم این قیدها، می توان قید سرعت و حداکثر ارتفاع پرواز را نیز به راحتی برآورده کرد.

در این مقاله، یک قانون هدایت تناسبی- انتگرالی با همگرایی زمان محدود با استفاده از ایده ناوبری موازی و به منظور صفر کردن نرخ چرخش خط دید در زمان محدود ارائه شده است. در قانون جدید، نرخ چرخش خط دید پیش از پایان زمان محدود هدایت فاز نهایی به سمت صفر و یا همسایگی کوچکی از صفر میل می کند. همچنین، قانون هدایت تناسبی-انتگرالی مذکور برای حالت دینامیک مرتبه اول رهگیر و به منظور برقراری پایداری حلقه هدایت و همگرایی زمان محدود نرخ چرخش خط دید توسعه داده شده است. در این حالت، از مشتقات مرتبه بالاتر نرخ چرخش خط دید برای جبران اثر دینامیک رهگیر استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان دهنده آن است که قانون هدایت جدید نسبت به قانون هدایت تناسبی با همگرایی زمان محدود و هدایت تناسبی حقیقی دارای قوام بیشتری نسبت به مانور هدف بوده و عملکرد بهتری از خود نشان می دهد.

در این پژوهش به تحلیل ارتعاشات آزاد پوسته استوانه FGM جدار نازک تحت فشار داخلی پرداخته شده و تاثیرات فشار داخلی بر رفتار فرکانسی این پوسته ها مورد مطالعه قرار گرفته است. تحلیل بر اساس روابط کرنش- جابه جایی تئوری پوسته لاو انجام می شود. سپس، به محاسبه انرژی کرنشی و پتانسیل پوسته استوانه ای تحت فشار داخلی پرداخته و معادلات ماتریسی با استفاده از لاگرانژین و تعریف یک فانکشنال انرژی و استفاده از روش رایلی-ریتز حاصل شده است. در نهایت، اقدام به استخراج فرکانس های طبیعی نموده و تاثیرات فشار داخلی بر رفتار فرکانسی این پوسته ها مورد مطالعه قرار گرفته و در نهایت انطباق نتایج با دیگر مراجع و نیز نرم افزار ABAQUS بررسی شده است.