در مقاله حاضر، تاثیر نویزهای آکوستیکی پرتوان فرکانس بالا بر پاسخ دینامیکی و صحت سیگنال حسگری ژیروسکوپ های ارتعاشی MEMS مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، با در نظر گرفتن چارچوب محافظ معادلات دیفرانسیل دینامیک سیستم با چهار درجه آزادی استخراج شده و به صورت معادلات حالت بازنویسی شده اند. در این معادلات، اندرکنش امواج نویز آکوستیکی به شکل نیروی مکانیکی وارد شده به چارچوب محافظ ژیروسکوپ در نظر گرفته شده است. در ادامه، یک مدل سیمولینک از دینامیک ژیروسکوپ ارتعاشی MEMS پیاده سازی شده و سپس، اثر نویزهای پرتوان فرکانس بالای آکوستیکی هارمونیک و تصادفی بر عملکرد ژیروسکوپ مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین، تاثیر تغییرات پارامترهای مختلفی مانند فرکانس نویز هارمونیک، سطح فشار صوتی و ضریب کیفیت ژیروسکوپ بررسی شده اند.

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.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.

ژیروسکوپ های ارتعاشی کوریولیسی، یکی از انواع مدرن ترین ژیروسکوپ های موجود است که با بیشترین تفاوت در طراحی جرم آزمون مرتعش و تعلیق الاستیک، جایگزین ژیروسکوپ های معمول شده است. با توجه به ویژگیهای مهمی که در تکنولوژی های تحریک خازنی نسبت به تحریک پیزو الکتریک در تعیین نوع ارتعاش سنسورها دیده می شود، اصول عملکرد و فرمول بندی آنها کاملا تغییر می کند که نیازمند تحلیل دوبعدی و المان محدود، برای ارزیابی عملکرد بهینه آنها خواهد بود. به دلیل اینکه معمولا محیط سنسورها به طور مداوم در حال ارتعاش هستند، در این مقاله یک فرمول بندی کلی ارایه می شود تا بتواند به طور کامل تاثیر پارمترهای موثر بر فرکانس مودهای کاری مختلف را تشریح کند. ایده اصلی ژیروسکوپ های ارتعاشی با جایگزینی چرخش مداوم روتور با ساختار ارتعاشی و استفاده از اثر کوریولیس است که باعث می شود حرکت ثانویه جرم حساس منطبق با سرعت زاویه ای خارجی تولید شود. در این مقاله آنالیز حساسیت ژیروسکوپ های ارتعاشی نیم کروی مورد بحث قرار می گیرد و تغییرات مکان الکترودها، ولتاژ حس شده در اطراف فرکانس رزونانس و جنس پیک آف و فورسرها نیز مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در نهایت نتایج فرکانس رزونانس شبیه سازی شده با نتایج تیوری مقایسه و اعتبار سنجی می شوند.

در این مقاله، یک کنترل کننده مد لغزشی ترمینال تطبیقی بدون تکینگی مبتنی بر رؤیتگر اغتشاش برای فرایند تشخیص و کنترل فرایند تحریک سیستم ژیروسکوپ ارتعاشی میکروالکترومکانیک پیشنهاد می شود. بدین منظور در ابتدا معادلات دینامیکی سیستم ژیروسکوپ ارتعاشی بیان می گردد. در ادامه معادلات دینامیکی این سیستم به حوزه معادلات حالت و سپس به حوزه خطای ردگیری انتقال داده می شود. پس از آن ساختار دینامیکی رؤیتگر اغتشاش زمان محدود ارائه می گردد. سپس روش طراحی کنترل مد لغزشی ترمینال تطبیقی بدون تکینگی و مبتنی بر رؤیتگر اغتشاش زمان محدود بیان می شود. راهکار پیشنهادی کنترل فرایند تحریک را در حضور عدم قطعیت های ساختاری و غیر ساختاری موجود در معادلات دینامیکی سیستم ژیروسکوپ ارتعاشی میکروالکترومکانیکی انجام می دهد و فرایند تشخیص از طریق تنها یک قانون تطبیقی انجام می گردد. اثبات ریاضی نشان می دهد که سیستم حلقه بسته با کنترل پیشنهادی و در حضور عدم قطعیت های موجود، دارای پایداری مجانبی سراسری زمان محدود است. حضور رؤیتگر اغتشاش در ساختار کنترل پیشنهادی باعث می شود تا نقش عدم قطعیت های غیر ساختاری در فرایند کنترل سیستم ژیروسکوپ را تضعیف نماید و دامنه ورودی کنترل را نیز کاهش دهد. برای بررسی عملکرد کنترل پیشنهادی، شبیه سازی هایی در 3 مرحله بر روی سیستم ژیروسکوپ ارتعاشی الکترومکانیک پیاده سازی می گردد. نتایج شبیه سازی ها، عملکرد مطلوب راهکار پیشنهادی را تأیید می نمایند.

در حال حاضر مطالعات اندکی به عیب یابی لوله ها و پوسته های استوانه ای جدارنازک اختصاص یافته است. در سا ل های اخیر انحنای شکل مودها به علت حساسیت بالا به عیب، مورد توجه محققان قرار گرفته است ولی این روش ها نیازمند داده برداری متراکم و اسکن ارتعاشی کل سطح می باشند که این موضوع استفاده صنعتی از این روش ها را بسیار محدود کرده است. در این پژوهش روش جدیدی برای عیب یابی پوسته های استوانه ای معرفی گردیده است که نیازمند داده سازه سالم نمی باشد و داده برداری صرفا در سه راستای طولی پوسته انجام می شود. با انتقال اطلاعات آنالیز ارتعاشی سازه به شبکه عصبی، خروجی شبکه مکان دقیق عیب در سطح سازه خواهد بود و به تکنسین ماهر برای تفسیر داده ها نیاز ندارد. عملکرد روش پیشنهادی بااستفاده از ورودی های جدید و غیر آشنا برای شبکه، صحت سنجی گردید و میزان رگرسیون 97/0 به دست آمد.