مکانیک هوا فضا
سال:1396 | دوره:13 | شماره:4 (پیاپی 50) |تعداد مقالات:8

در این مقاله برای به کارگیری ناوبری تناسبی افزوده در فاز نهایی رهگیرهای آشیانه یاب، از رویتگر مد لغزشی توسعه یافته برای تخمین مانور هدف استفاده می گردد. پیاده سازی ناوبری تناسبی افزوده نیازمند تخمین مانور و یا شتاب جانبی هدف است. با توجه به غیرخطی بودن مسئله درگیری رهگیر و هدف مانوردار در فاز نهایی، بهتر است این تخمین از روش های غیرخطی انجام شود. برای این منظور در این مقاله رویتگر مد لغزشی مورد استفاده قرار می گیرد. این رویتگر با توجه به غیرخطی بودن معادلات درگیری و در حضور نامعینی ها قادر به تخمین مانور هدف در راستای عمود بر خط دید می باشد. نتایج شبیه سازی عملکرد خوب رویتگر مد لغزشی در تخمین انواع مختلف مانور هدف و کارایی مناسب ناوبری تناسبی افزوده به همراه این رویتگر را نشان می دهند. ناوبری تناسبی افزوده با استفاده از تخمین دقیق مانورهای هدف، دستور شتاب کوچک تری را نسبت به روش های مقاوم در مقابل مانورهای هدف از جمله قانون هدایت مد لغزشی که به صورت محافظه کارانه از کران بالای مانورهای هدف استفاده می کنند، صادر می کند.

در این مقاله، به کنترل ردیابی شناورهای سطحی بدون سرنشین با استفاده از روش کنترل مقاوم مُد لغزشی در حضور موانع ثابت و متحرک پرداخته شده است. مدل ریاضیاتی شناورها به صورت سه درجه آزادی بوده و تنها شامل سینماتیک و دینامیک مربوط به راستاهای طولی، عرضی و دوران حول محور قائم است. این شناورها به صورت زیر– تحریک کنترل می شوند؛ یعنی با آن که سه درجه آزادی دارند؛ اما تنها به دو محرک در راستاهای طولی و دوران حول قائم مجهزند. ما از روش کنترل مُد لغزشی استفاده کرده ایم و دو سطح لغزش مرتبه اول و دوم که توابعی از خطاهای ردیابی هستند، برای راستاهای طولی و دوران حول قائم تعریف کرده ایم و با روش پایداری لیاپانوف، پایداری دینامیک خطا را اثبات کرده ایم. سپس، موانع ثابت و متحرکی را در مسیر شناور قرار داده ایم تا توانمندی شناور را در عبور ایمن از آن ها محک بزنیم. در پایان، شبیه سازی های عددی پیاده سازی شده اند تا صحت عملکرد کنترل کننده ها را نشان دهند.

در مقاله حاضر، رفتار دینامیکی تیر ویسکوالاستیک تحت تاثیر نیروی متحرک هارمونیک و جریان جرمی بررسی شده است. معادله حاکم بر حرکت، به صورت نیمه تحلیلی و با استفاده از روش گالرکین و رانگ کوتای مرتبه چهار تحلیل شده است. نتایج این بررسی برای چهار شرایط مرزی مختلف، دوسرمفصل، دوسرگیردار، گیردار-مفصل و گیردار-آزاد به دست آمده است. نیروی متحرک به صورت سرعت یکنواخت، شتاب تندشونده و کندشونده و جریان جرمی با سرعت یکنواخت در نظر گرفته شده است. در این بررسی ابتدا تیر مستقیم بوده و در یک زمان خاص به یک باره جریان جرمی و همچنین نیرو به طور همزمان و غیرهمزمان بر تیر اثر می گذارند و بعد از عبور نیرو از انتهای آن، تاثیر نیرو خارجی بر تیر حذف می شود. در این بررسی تاثیر تغییرات پارامترهای مختلف از جمله نسبت جرمی، حالت های مختلف حرکت، تاثیر زمان اعمال نیرو و جریان جرمی و تاثیر شرایط مرزی مختلف بر تغییر مکان تیر مورد مطالعه قرار می گیرد. برای اعتبارسنجی مسئله از مقایسه پاسخ به دست آمده در غیاب جریان جرمی با پژوهش های قبلی استفاده شده است. همچنین، به عنوان مقایسه ای دیگر، نتایج تغییر مکان به دست آمده در اینجا با نتایج حاصل از روش تربیع دیفرانسیلی تعمیم یافته (GDQ)، مقایسه شده و انطباق خوب جواب ها مشاهده گردید.

در این مقاله تحلیل استاتیکی ورق ضخیم هدفمند پیزوالکتریک با استفاده از تئوری جدید مرتبه بالاتر تغییر شکل برشی و عمودی باترا و ویدولی، صورت گرفته است. مزیت این تئوری نسبت به تئوری های برشی این است که اثرات تغییر شکل برشی و عمودی در راستای ضخامت درنظر گرفته می شوند و خیز ورق در امتداد ضخامت ثابت فرض نمی شود. برای بیان خواص مکانیکی و الکتریکی ورق، از تابع نمایی در امتداد ضخامت استفاده شده است. سه مولفه میدان جابجایی در امتداد ضخامت با استفاده از چندجمله ای های لژاندر بسط داده می شوند و با استفاده از اصل کار مجازی معادلات حاکم بر ورق به دست می آیند. در نهایت تاثیر شرایط مرزی الکتریکی متفاوت (مداربسته، مدارباز و بسته و بارگذاری الکتریکی) روی دو سطح بالا و پایین ورق بررسی شده است.

در این مقاله، امکان تعیین همزمان موقعیت و وضعیت ماهواره به کمک حسگر ردیاب ستاره بررسی شده است. در ابتدا معادلات 6 درجه آزادی حرکت ماهواره به کمک قوانین نیوتن و اویلر استخراج و با درنظرگرفتن نیروی جاذبه زمین و گشتاور گرادیان جاذبه، حرکت ماهواره در مدار زمین شبیه سازی شده است. سپس با استفاده از کاتالوگ ستارگان و مسیر حرکت، خروجی حس گر تولید می شود. در این پژوهش از فیلتر UKF استفاده می شود. در هر گام با کمک معادلات حاکم، متغیرهای حالت در گام قبل و خروجی حس گر، سرعت زاویه ای ماهواره نسبت به دستگاه اینرسی و جهت گیری دستگاه بدنه نسبت به ناوبری تخمین زده شده و به عنوان ورودی فیلتر در گام جدید مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به شبیه سازی ها، تقریباً پس از یک گردش ماهواره حول زمین، فیلتر همگرا شده و نسبت خطای فیلتر به خطای حل دینامیک برای زوایای رول و یاو در حد 2 درصد و برای زاویه پیچ و سرعت های زاویه ای در حدود 33 درصد می باشد. برای کاهش خطای تخمین متغیرهای حالت مرتبط با سرعت و موقعیت، نیاز به زمان بیش تری بوده و در پایان سیکل ششم، عملکرد فیلتر در تخمین این پارامترها به طور متوسط 40 درصد بهتر می باشد.

در این مقاله، الگوریتم کنترلی جدیدی برای تشکیل آرایش هندسی مطلوب توسط گروهی از بالگردهای کوچک بدون سرنشین ارائه شده است. ابتدا با استفاده از روش نیوتن-اویلر، معادلات دینامیکی حاکم بر هر پرنده استخراج شده است. نیروی محوری روتور دم، نیروی محوری روتور اصلی، زاویه انحراف طولی و زاویه انحراف عرضی روتور اصلی ورودی های کنترلی هر بالگرد است. به منظور کنترل آرایش بندی از روش مبتنی بر مدل رهبر-پیرو استفاده شده است، برای این منظور معادلات حرکتی پیرو نسبت به رهبر به دست آمده است. سپس با استفاده از روش کنترل مود لغزشی، کنترلر سطح پایین طراحی گردیده است. هر روبات متناسب با اطلاعاتی که از بقیه روبات ها به دست می آید، عکس العمل مناسبی از خود نشان می دهد و در موقعیت و جهت گیری مناسب نسبت به سایر پرنده ها قرار می گیرد. برای سنجش دقت الگوریتم کنترلی ارائه شده، در انتها نتایج شبیه سازی آورده شده است.

در این مقاله، تحلیل ارتعاشات اجباری حالت ماندگار ورق های مستطیلی ساخته شده از مواد هدفمند همسانگرد و همسانگرد عرضی بررسی شده است. بر پایه تئوری جدید مرتبه بالاتر تغییر شکل برشی و قائم که توسط باترا و ویدولی ارائه شده است، معادلات حاکم با استفاده از اصل کار مجازی به دست می آیند. در این تئوری هر دو اثر تغییر شکل برشی و قائم در راستای ضخامت لحاظ می شود. همچنین، خیز ورق در امتداد ضخامت ثابت درنظر گرفته نمی شود. برای بیان خواص مکانیکی مواد هدفمند در راستای ضخامت از تابع توانی، استفاده شده است. نتایج عددی براساس تئوری مرتبه اول تا پنجم تغییر شکل برشی و قائم در قالب جدول ها و نمودارها بیان شده اند. اثر خواص مواد هدفمند و پارامترهای هندسی ورق روی خیز و تنش ها مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی نشان می دهد که این تئوری نه تنها برای ورق های نازک و نیمه ضخیم، بلکه برای ورق های ضخیم نیز نتایج بسیار دقیقی می دهد.

این مقاله به مدل سازی، شبیه سازی و کنترل یک ربات ردیاب هدف مجهز به بینایی ماشین با قابلیت کنترل فعال نیرو اختصاص دارد. ابتدا سینماتیک مستقیم و معکوس ربات ردیاب هدف بررسی شده و سپس معادلات دینامیکی حاکم با استفاده از روش اویلر-لاگرانژ استخراج می گردند. در ادامه مدل ریاضی ربات شبیه سازی شده است و عملکرد سه روش کنترلی مختلف شامل کنترل تناسبی – انتگرالی – مشتقی، کنترل گشتاور محاسبه شده و کنترل فعال نیرو در کنترل ربات بررسی می گردد. با فرض حرکت هدف بر روی مسیر دایره ای از دید دوربین، مسیر دایره ای شکل به عنوان مسیر مرجع برای ربات ردیاب هدف درنظر گرفته شده است. یکی از چالش های مهم در این ربات ها وجود اغتشاش در شرایط نظامی است. به طور مثال در ربات های مجهز به تیربار، در هنگام شلیک یک اغتشاش متناوب بر ربات وارد شده که عملکرد و دقت سامانه هدف گیری را مختل می نماید. در این تحقیق روش کنترل فعال نیرو به عنوان روشی کارآمد در حذف اغتشاش و افزایش دقت این ربات ها پیشنهاد شده و عملکرد آن در شرایط وجود اغتشاش سینوسی شبیه سازی می گردد. همچنین، عملکرد روش کنترل فعال نیرو در مقایسه با روش های متداول کنترل ربات شامل روش کنترل تناسبی-انتگرالی-مشتقی و روش کنترل گشتاور محاسبه شده بررسی شده است. نتایج به دست آمده از این تحقیق بیانگر برتری روش کنترل فعال نیرو نسبت به روش های رایج در کنترل ربات در شرایط پر اغتشاش می باشد.