مهندسی مکانیک امیرکبیر (امیرکبیر)
سال:1403 | دوره:56 | شماره:4 |تعداد مقالات:6

در این مقاله، یک کنترل کننده غیر خطی مبتنی بر استفاده از مشاهده گر حالت برای تنظیم غلظت قند خون در بیماران دیابت نوع 1 ارائه شده است. مدل استفاده شده برای بیماری، مدل حداقلی برگمان توسعه یافته است که اختلالات ناشی از وعده غذایی سازگار با هموستاز انسولین-گلوکز در دیابت نوع 1 را در نظر می گیرد. برای طراحی کنترل پس خورد، از روش پس گام استفاده شده است. کنترل کننده پیشنهادی نیازی به اندازه گیری انسولین و غلظت پلاسما ندارد، درحالی که عملکرد و مقاومت آن در برابر عدم قطعیت بهبود یافته است. در شرایط واقعی، فقط غلظت قند خون قابل اندازه گیری است و غلظت انسولین و سطح پلاسما توسط مشاهده گر حالت تخمین زده می شوند و این تخمین ها به عنوان پس خورد در قانون کنترلی استفاده می شوند. پایداری مجانبی کنترل کننده با استفاده از قضیه لیاپانوف اثبات شده است و همچنین اثبات شده است که سیستم در حضور عدم قطعیت در پارامتر های سیستم و اختلالات خارجی به صورت محدود بودن ورودی-خروجی پایدار است. نتایج تایید می کنند که کنترل کننده پیشنهادی می تواند در حضوراختلالات ناشی از وعده غذایی و نا معینی در پارامتر های سیستم به صورت مجانبی غلظت قند خون را با تزریق مناسب انسولین کنترل کند.

در حوزه کنترل حرکت ربات های دوپا، مطالعه پارامتری روش های کنترل دینامیک مبنا از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این پژوهش به بررسی دقیق و پارامتری روش های کنترل دینامیک مبنا، به طور خاص روش دینامیک صفر ترکیبی و روش پسخوراند تناسبی-مشتقی، برای بهبود راه رفتن ربات های دوپای زیرفعال می پردازد. در اینجا از یک مدل ربات دوپای زیرفعال سه لینکی بدون زانو با سه درجه آزادی به عنوان مطالعه موردی استفاده شده و معادلات دینامیکی در دو فاز پیوسته و ضربه برای این مدل استخراج می گردد. با مقایسه و تحلیل پارامترهای کنترلی در دو روش مذکور، شبیه سازی ربات در نرم افزار متلب  اجرا شده و نتایج مقایسه و بحث شده اند. همچنین، تأثیر تغییرات پارامترهای کنترلی در روش پسخوراند تناسبی-مشتقی مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که روش دینامیک صفر ترکیبی نسبت به روش پسخوراند تناسبی-مشتقی، حرکت متقارن تر و با سرعت یکنواخت تری ایجاد می کند و تلاش کنترلی آن نیز کمتر است. با افزایش پارامترهای کنترلی در روش پسخوراند تناسبی-مشتقی، نتایج آن به نتایج روش دینامیک صفر ترکیبی نزدیکتر می شود و تلاش کنترلی آن نیز کاهش می یابد. در این مطالعه، علاوه بر بررسی نتایج، پارامترهای کنترلی نیز به دقت مورد مطالعه و تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند، که می تواند به بهبود عملکرد ربات های دوپا کمک کند.

راکتورهای بستر سیال گاز-جامد یکی از روش های متداول برای تولید پلی اتیلن سبک خطی است. کیفیت تماس دو فاز و اختلاط ذرات جامد در این گونه راکتورها تاثیر قابل ملاحضه ای بر روی واکنش پلیمریزاسیون دارد. در این پژوهش رفتار هیدرودینامیکی دو راکتور تحت لیسانس شرکت های بازل و میتسویی، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از مدل دو فازی با تئوری جنبشی جریان گرانولی استفاده شد. مدل ابتدا با استفاده از داده های آزمایشگاهی به صورت جامع اعتبار بخشی شد و سپس تحلیل دو راکتور صنعتی میتسویی و بازل صورت گرفت. نتایج نشان داد یکنواختی کسر حجمی فاز گاز که نشانگر کیفیت تماس دو فاز گاز و جامد است، در هر دو راکتور با فاصله گرفتن از کف بستر روند افزایشی داشته به طوری که در ارتفاع نرمال 0/96، همگنی فازها به بیشترین مقدار می رسد. در این ارتفاع ضریب تغییر راکتورهای بازل و میتسویی به ترتیب برابر  4/0و 3/1 درصد بوده و همچنین همگنی فازها در ارتفاعات مختلف در راکتور میتسویی همواره بیشتر از راکتور بازل است که این نشان از کیفیت تماس بالاتر دو فاز در این راکتور می باشد. علاوه بر این، میانگین زمانی سرعت محوری ذرات جامد نیز در ارتفاعات مختلف نشان داد که شدت حرکت ذرات جامد در راکتور بازل بالاتر است به طوری که در ارتفاع نرمال 0/72 سرعت محوری ذرات جامد در راکتور بازل تقریبا 2 متر بر ثانیه و در راکتور میتسویی تقریبا 1 متر بر ثانیه می باشد. با توجه به پارامتر سرعت محوری می توان گفت که کیفیت اختلاط ذرات جامد در راکتور بازل بیشتر از راکتور میتسویی است.

مکانیزم های منعطف به دلیل ساختار یکپارچه ای که دارند، برای موقعیت دهی دقیق و تقویت دامنه عملگرهای پیزوالکتریک طراحی و استفاده می شوند. مدل سازی رفتار سینماتیکی این مکانیزم ها به دلیل ساختار پیوسته و تغییر شکل الاستیک دارای چالش هایی می باشد. در این مقاله ابتدا روشی بر مبنای ماتریس ساختاری به نام روش الاستواستاتیک برای مدل سازی استاتیکی مکانیزم های منعطف ارائه می گردد. نوآوری این مدل، در کاهش محاسبات، با به کارگیری تقریب چرخش و جابه جایی کوچک می باشد. به دلیل ساختار یکپارچه و ساده، مکانیزم لوزی برای موقعیت دهی میکرونی و تقویت دامنه عملگرهای پیزوالکتریک مورد استفاده قرار می گیرد. هدف اصلی، طراحی و بهینه سازی ابعادی مکانیزم منعطف لوزی با استفاده از مدل سازی الاستواستاتیک می باشد. هدف از بهینه سازی ابعادی، دستیابی به بزرگ نمایی بالا و سختی ورودی کم می باشد تا استفاده از مکانیزم منجر به کاهش دامنه مؤثر پیزوالکتریک نگردد. برای این مکانیزم مدل المان محدود و همچنین مدل تجربی ساخته شده، و در نهایت، خطای مدل سازی الاستواستاتیک با شبیه سازی در نرم افزار المان محدود و نتایج تجربی مقایسه می شود. نتایج گرفته شده از آزمون­های تجربی نشان می دهد که مدل سازی انجام شده برای مکانیزم لوزی حدود 1.5درصد خطا دارد.

هدف اﯾﻦ مقاله، مطالعه رﻓﺘﺎر ﺧﺴﺘﮕﯽ ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖﻫﺎی پایه لاستیکی با استفاده از روش آنتروپی-خرابی توسعه یافته تحت بارگذاری متناوب تک محوره کشش-کشش می باشد. دلیل استفاده از روش آنتروپی-خرابی برای کامپوزیت های پایه لاستیکی، قابلیت منحصر به فرد این روش در لحاظ کردن تغییرات دمایی حین فرآیند خستگی و همچنین در نظر گرفتن اثر ویسکوالاستیک ماده در پیش بینی عمر خستگی می باشد، زیرا لاستیک ها به دلیل دارا بودن خاصیت ویسکوالاستیک، افزایش قابل توجه دما در حین بارگذاری را تجربه می کنند. رفتار تنش-کرنش ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖﻫﺎی پایه لاستیکی دارای تغییرات غیرخطی هستند که بدلیل ماتریس لاستیکی موجود در آنها می باشد، در این تحقیق برای تجزیه و تحلیل دقیق رفتار غیرخطی ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖﻫﺎی پایه لاستیکی، روش نیوتن-رافسون استفاده می شود. آﻧﺘﺮوﭘﯽ ﺷـﮑﺴـﺖ ﺧﺴﺘﮕﯽ، ﮐﻞ آﻧﺘﺮوﭘﯽ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺷـﺪه ﺗﺎ ﻟﺤﻈﻪ ﺷﮑﺴﺖ، به عنوان معیار واماندگی نهایی سازه در مدل آنتروپی-خرابی مورد استفاده قرار می گیرد. پارامترهای مادی مورد نیاز با استفاده از آزمایش های استاتیکی و خستگی بر روی نمونه های کامپوزیتی پایه لاستیکی تحت لایه چینی های مختلف مشخصه یابی می شوند. سپس انرژی اتلافی ناشی از رشد خرابی حین فرایند خستگی، انرژی اتلافی به دلیل رفتار ویسکوالاستیک ساختار ماده و تبادل حرارتی از نمونه به محیط محاسبه می شوند. در ادامه، نتایج تجربی لایه چینی 4[45] برای اعتبارسنجی مدل آنتروپی-خرابی توسعه یافته شده برای ﮐﺎﻣﭙﻮزﯾﺖﻫﺎی پایه لاستیکی خارج از محور تک جهته، استفاده می شود. در نهایت، نتایج تجربی و مدلسازی انرژی هیسترزیس، تغییرات دما و عمر خستگی، برای لایه چینی 4[45] در سطوح مختلف تنش و نسبت تنش 0/1 تحت فرکانس 1 هرتز ارائه می شود، مشاهده می شود که تطابق خوبی بین نتایج برقرار می باشد.

رانندگی خودکار یک فناوری جدید برای کاهش تصادفات رانندگی و بهبود راندمان رانندگی می باشد. در این پژوهش، یک سیاست تصمیم گیری مبتنی بر یادگیری تقویتی عمیق برای خودروهای خودران جهت سناریو سبقت گیری در بزرگراه ارائه شده است. برای این منظور ابتدا یک محیط ترافیکی بزرگراهی ایجاد می شود که هدف در آن عبور عامل از وسایل نقلیه اطراف با یک مانور کارآمد و ایمن می باشد. همچنین یک چارچوب کنترل سلسله مراتبی برای کنترل این وسایل نقلیه ارائه شده است که دستورات سطح بالا تصمیمات رانندگی را مدیریت می کند و دستورات سطح پایین به نظارت بر سرعت و شتاب وسیله نقلیه می پردازد. سپس، روش خاص مبتنی بر یادگیری تقویتی عمیق  به نام الگوریتم گرادیان سیاست قطعی عمیق  برای استخراج سیاست تصمیم گیری در بزرگراه استفاده می شود. سپس عملکرد الگوریتم گرادیان سیاست قطعی عمیق با الگوریتم شبکه عمیق کیو مورد مقایسه قرار گرفته است و نتایج استخراج شده از دو الگوریتم مورد ارزیابی و بررسی قرار خواهند گرفت. همچنین در این پژوهش برای شبیه سازی مسئله ذکرشده یعنی سبقت گیری در محیط بزرگراه از نرم افزار متلب نسخه 2022 استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که سیاست سبقت گیری مبتنی بر الگوریتم گرادیان سیاست قطعی عمیق می تواند وظایف رانندگی در بزرگراه را به طور اثربخش و ایمن انجام دهد.