سعید بیات، حسین نجات پیشکناری، حسن سالاریه،
دوره ۱۸، شماره ۶ - ( ۷-۱۳۹۷ )
چکیده
امروزه سکوهای موقعیت‌دهنده با دقت نانو از جایگاه خاصی برخوردار بوده و در کاربردهای مختلفی مانند عکس برداری و برداشت از سطح، استفاده می‌شوند. در این مقاله، مشاهده‌گرهایی برای یک سکوی موقعیت‌دهنده با دقت نانو، بر پایه‌ی سه نوع شبکه عصبی مختلف، طراحی شده‌اند. سکوی مدل‌سازی شده در دانشگاه صنعتی شریف طراحی شده و با توجه به نیاز نهایی سیستم به سیگنال پس‌خورد برای استفاده در قانون کنترلی، در این مرحله مشاهده‌گرهایی بر پایه‌ی شبکه عصبی طراحی شده اند. در پژوهش‌های قبلی، مدل کامسول سیستم موقعیت‌دهنده به دست آمده است. در این مرحله، برای آموزش شبکه عصبی از مدل کامسول استفاده کرده و به ازای جمع تعدادی از توابع سینوسی، سیستم آموزش داده شده و در ادامه به ازای ورودی شیب، قابلیت تعمیم‌پذیری آن بررسی شده است. شبکه‌های عصبی مورد استفاده، به ترتیب شامل شبکه پرسپترون چند لایه، شبکه مبتنی بر توابع شعاعی و شبکه مبتنی بر رگرسیون بردارهای پشتیبان می‌باشد. با انجام شبیه‌سازی، دیده شده که شبکه پرسپترون چند لایه و شبکه مبتنی بر توابع شعاعی به پاسخ مناسبی با خطای کم منجر شده اما شبکه مبتنی بر رگرسیون توابع پشتیبان خطای نسبتاً زیادی دارد.
مهرداد نوری‌خاجوی، غلامرضا بیات،
دوره ۱۹، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۷ )
چکیده
تخمین دقیق حالت شارژ یک باتری نه‌تنها برای مدیریت بهینه انرژی در خودروهای الکتریکی و شبکه‌های هوشمند قدرت، بلکه برای حفاظت باتری از رفتن به شرایط تخلیه عمیق یا شارژ بیش از اندازه و در نتیجه کاهش عمر باتری ضروری است. این شرایط حتی ممکن است شرایط بالقوه خطرناکی به لحاظ انفجار باتری ایجاد کند. با وجود اهمیت بسیار زیاد پارامتر حالت شارژ، این پارامتر به‌طور مستقیم از پایانه‌های باتری قابل اندازهگیری نیست. در این پژوهش ابتدا مدل مدار معادل الکتریکی در محیط سیمولینک متلب با دو شبکه RC شبیه‌سازی شده است. این مدل دارای این مزیت است که یک آزمون سریع برای استخراج پارامترها و مشخصات دینامیکی مدل باتری را ارایه می‌کند ولی برای کاربرد برخط در خودرو مناسب نیست. به همین دلیل است که الگوریتم‌های شبکه عصبی و استنتاج فازی عصبی سازگار برای تخمین حالت شارژ بسته باتری و سلول منفرد براساس داده‌های اندازه‌گیری‌شده برای هر سلول به‌طور مجزا مورد نیاز است. در این پژوهش به‌منظور اعتبارسنجی شبکه عصبی از نرخ جریان ۰/۶آمپر و در شبکه انفیس از نرخ تخلیه ۰/۸، ۰/۱ و ۰/۴۵ استفاده شده است. مقایسه روش انفیس با روش عصبی در این تحقیق نشان داد که روش انفیس در تخمین حالت شارژ از شبکه عصبی دقیق‌تر است و دارای همبستگی نقاط تجربی و خروجی شبکه است، به طوری که خطای شبکه انفیس در برخی حالت‌های شارژ به مقدار کمتر از ۲% می‌رسد.
محمدمراد شیخی، علیرضا هادی، محسن قاسمی‌ورزنه،
دوره ۱۹، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۷ )
چکیده
مفاصل کروی کاربرد ویژه‌ای در بسیاری از سیستم‌های رباتیک از جمله کاربردهای مختلف صنعتی و پزشکی به‌ویژه در محیط‌های بدون ساختار دارند. سیستم‌های رباتیک ماژولار راه حل‌های مناسبی برای به‌کارگیری در این محیط‌ها هستند؛ به‌گونه‌ای که پیکربندی ربات‌ها می‌تواند سریع و آسان با اتصال‌دادن یا جداکردن ماژول‌های مختلف تغییر کند. انعطاف‌پذیری ماژول‌ها، درجات آزادی کافی، امکان تثبیت موقعیت ماژول و سفتی آن برای حفظ استحکام و سفتی ربات ماژولار هنگام انجام ماموریت از مهم‌ترین مشخصه‌های یک ربات مفصلی ماژولار است. آلیاژهای حافظه‌دار، محرک‌های مطلوبی برای به‌کارگیری در ماژول‌های رباتیک هستند که می‌توان با به‌کارگیری آنها به سیستمی سبک، کم‌حجم و بدون نویز دسترسی پیدا کرد. در این مقاله با جای‌گذاری سه جفت فنر آلیاژ حافظه‌دار در ساختار یک ماژول مفصلی انعطاف‌پذیر مکانیزمی با ۲درجه آزادی ایجاد شده است. همچنین با تعبیه یک سیستم الکترومغناطیسی در مفصل امکان تثبیت موقعیت آن در موقع لزوم فراهم شده است. ماژول توسعه‌یافته، علاوه بر انعطاف‌پذیری زیاد می‌تواند در مواقع لزوم موقعیت خود را ثابت نگه داشته و استحکام بازوی رباتیک را افزایش دهد. در این پژوهش، طراحی ماژول ارایه شده و تحلیل سینماتیکی و نیرویی آن مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین اثربخشی سیستم تثبیت موقعیت در کنترل مناسب‌تر موقعیت ماژول با آزمایش تجربی صحه‌گذاری شده است.
سیدحمیدرضا حیدری، جعفرالصادق فرحات، برهان بیگ‌زاده،
دوره ۱۹، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۷ )
چکیده
با گسترش تکنولوژی‌های سبک، قابل حمل و ارزان‌قیمت، گروه جدیدی از کاربران مانند عابران پیاده به استفاده‌کنندگان سیستم‌های ناوبری اضافه شده‌اند. سیستم‌های ناوبری عابر پیاده امروزه در زمینه‌های پزشکی، ورزشی، نظامی، پویانمایی و غیره گسترش زیادی پیدا کرده‌اند. این حجم از استفاده نگاه پژوهشگران زیادی را در چند دهه اخیر به خود متمرکز کرده است. در این پروژه با استفاده از سنسورهای اینرسی و شتاب‌سنج مسیر حرکت یک آتش‌نشان تخمین زده شد و هدف استفاده از روش صفرکننده سرعت در هر گام، در ناوبری عابر پیاده برای کاهش خطا و نویز موجود با استفاده از فیلتر کالمن بود. به‌دلیل آنکه خطا در ناوبری کور در صورت عدم استفاده از فیلتر ذکر شده به مرور زمان واگرا می‌شود استفاده از سنسورهای معمولی شتاب‌سنج نمی‌تواند نتیجه مطلوبی را حاصل کند.
با استفاده از ماژول ترکیبی یک سنسور اندازهگیری اینرسی که شامل شتاب‌سنج و ژیروسکوپ است توانسته شد ردگیری از موقعیت فرد در هر لحظه در حالی که این سنسور روی کفش نصب شده است، دنبال شود. با اندازهگیری مسیر پیموده‌شده با استفاده از سنسور نصب‌شده روی کفش یک انسان و مقایسه نتایج با مسیر مطلوب ازپیش‌تعیین‌شده توانایی روش صفرکننده سرعت در هر گام در ناوبری، بحث و تفسیر شده است.
سعید نظامیوندچگینی، احمد باقری، فرید نجفی،
دوره ۱۹، شماره ۴ - ( ۱-۱۳۹۸ )
چکیده
در این مقاله، یک روش جدید برای عیب‌یابی یاتاقان‌ها در سرعت دورانی‌های مختلف ارایه شده است. سیگنال‌های ارتعاشی در چهار حالت سالم، رینگ داخلی معیوب، رینگ خارجی معیوب و المان ساچمه معیوب جمع‌آوری شده‌اند. ابتدا ۲۲ ویژگی آماری در حوزه زمان و ۴ ویژگی در حوزه فرکانس از سیگنال اصلی، ۳ سطح تجزیه حاصل از تبدیل بسته‌ای موجک (WPD) و ۵ مولفه اول حاصل از تجزیه مود تجربی (EMD) استخراج شده‌اند و در نهایت، بردار ویژگی برای هر نمونه سیگنال دارای ۴۲۴ ویژگی است. ماتریس ویژگی با ابعاد بزرگ ممکن است شامل ویژگی‌های غیرحساس به عیب باشد. از این رو در این مطالعه از روش انتخاب ویژگی ارزیابی جبران فاصله (CDET) برای انتخاب ویژگی‌های بهینه استفاده شده است. سپس، از ویژگی‌های منتخب به‌عنوان ورودی طبقه‌بندی‌کننده ماشین بردار پشتیبان (SVM) برای پیش‌بینی وضعیت یاتاقان استفاده شده است. در روش CDET، شاخص آستانه‌ای وجود دارد که نقش تعیین‌کننده‌ای در انتخاب ویژگی‌های مطلوب ایفا می‌نماید. همچنین، روش SVM دارای پارامترهایی است که لازم است حین عیب‌یابی تنظیم شوند. از این رو در این مطالعه از الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات (PSO) برای تعیین مقادیر بهینه شاخص آستانه در روش CDET و پارامترهای بهینه SVM استفاده شده است، به‌طوری که خطای پیش‌بینی شرایط یاتاقان و تعداد ویژگی‌های منتخب کمینه شوند. نتایج به‌دست‌آمده در این مقاله نشان می‌دهد که ویژگی‌های انتخاب‌شده به‌خوبی قادر به تفکیک شرایط مختلف یاتاقان در سرعت‌های مختلف هستند. مقایسه نتایج این مقاله با دیگر روش‌های عیب‌یابی، دلالت بر توانمندی روش پیشنهادی می‌کند.
حامد غفاری‌راد، سیدمهدی رضاعی، محمد زارعی‌نژاد،
دوره ۱۹، شماره ۵ - ( ۲-۱۳۹۸ )
چکیده
عملگرهای خمشی پیزوالکتریک به‌طور گسترده‌ای در سال‌های اخیر مورد استفاده قرار گرفته است. به‌طور کلی، دو روش اصلی مدل‌سازی گسسته و پیوسته در تحقیقات پیشین برای این عملگرها پیشنهاد شده است. مدل‌سازی گسسته تنها می‌تواند ارتعاشات عرضی یک نقطه خاص روی عملگر را بیان نماید. به‌علاوه از اثر مودهای ارتعاشی فرکانس بالا در رفتار دینامیک صرف نظر می‌شود. بنابراین مدل‌های دینامیک پیوسته برای حل مشکلات مذکور ارایه شده است. در این نوع مدل‌سازی، معمولاً از معادلات اساسی خطی معتبر در ولتاژهای کاری پایین استفاده می‌شود. اما چالش اصلی در مدل‌سازی دینامیک پیوسته این عملگرها، پدیده غیرخطی هیسترزیس ناشی از تحریک ولتاژ بالا است. در این مقاله، معادلات اساسی غیرخطی هیسترتیک پیزوالکتریک ارایه و معادلات دینامیک پیوسته برای دو نوع متداول عملگرهای عرضی بایمورف، سری و موازی استخراج شده است. به‌علاوه، تحلیل دینامیک صفر برای سیستم‌های غیرخطی برای نمایان‌نمودن اثر مودهای ارتعاشی بالاتر بر رفتار دینامیک عملگر براساس مکان نقطه کاری به کار گرفته شده است. نتایج تجربی حداکثر خطای ۱,۴۴ و ۱.۲% در شناسایی مود ارتعاشی اول و دوم در نقاط کاری مختلف و خطای ۲.۸۹% در مدل‌سازی رفتار غیرخطی عملگر با دو مود ارتعاشی را نشان می‌دهد. این نتایج کارآیی مدل دینامیک پیشنهادی را برای بیان رفتار غیرخطی عملگر، تحلیل رفتار و برتری آن بر مدل‌های مبتنی بر یک مود ارتعاشی را تایید می‌نماید.
محمد موسی زاده، کمال جهانی، محمد عبدالهی،
دوره ۱۹، شماره ۵ - ( ۲-۱۳۹۸ )
چکیده
هدف این مقاله شناسایی پارامترهای مدل پارامتریک اسپنسر برای یک دمپر مگنتورئولوژیک دوسرمتحرک با قطرهای مختلف پودر آهن-کربونیل معلق در سیال مگنتورئوژیک است. تاکنون در ادبیات فن، مطالعه‌ای روی شناسایی پارامترهای مدل اسپنسر برای ذرات کروی‌شکل آهن با قطرهای متفاوت در سیال مگنتورئولوژیک گزارش نشده است. بنابراین در این تحقیق ابتدا دو نوع سیال مگنتورئولوژیک با قطرهای مختلف پودر آهن- کربونیل در درصد حجمی یکسان متناسب با حجم دمپر ساخته می‌شود. سپس با به‌کارگیری یک دمپر مگنتورئولوژیکال دوسرمتحرک، آزمون‌های دینامیک با تحریک هارمونیک در جریان‌ها و فرکانس‌های مختلف انجام می‌شود. مدل پارامتری اسپنسر برای مدل‌سازی دمپر مورد بررسی و شناسایی پارامترها انتخاب می‌شود. ده پارامتر این مدل از طریق حلگر غیرخطی حداقل مربعات غیرخطی و استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی درجه دوم متوالی برای جریان‌ها و فرکانس‌های مختلف در دو سیال مگنتورئولوژیک شناسایی می‌شوند. پارامترهایی از مدل که نسبت به افزایش جریان الکتریکی به‌صورت سیستماتیک و معنی‌دار تغییر می‌کنند، برای حالت‌های مختلف آزمون از طریق برازش منحنی به صورت چندجمله‌ای‌هایی از جریان استخراج می‌شوند. سپس با ترسیم منحنی‌های هیسترزیس تئوری و تجربی، در جریان‌ها، فرکانس‌ها و سیال‌های متفاوت سعی می‌شود که میزان توانایی مدل پارامتری اسپنسر در انطباق با منحنی‌های تجربی بررسی شود. مقایسه نتایج حاصل از مدل اسپنسر با پارامترهای شناسایی‌شده با منحنی‌های تجربی حاکی از آن است که این مدل در پیش‌بینی رابطه نیرو- سرعت انطباق مناسبی با منحنی‌های تجربی دارد، ولی برای نیرو- جابه‌جایی، در شناسایی اثر تاخیر نیرو و نقاط تیز منحنی ناموفق است.
بهمن شریفی، سیدحسن هاشم‌آبادی،
دوره ۱۹، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۸ )
چکیده
در پژوهش حاضر، شبیه‌سازی CFD عملکرد فلومتر اولتراسونیک زمان‌گذر با سنسور پیزوالکتریک PZT-۵J برای نفت خام سبک، سنگین و متوسط با استفاده از معادله موج در مسیر انتشار موج آکوستیک و روش حل المان محدود در شرایط ناپایا مدل‌سازی و با نرم‌افزار COMSOL Multiphysics ۵,۳ انجام شد. نمونه‌های مختلف نفت خام سبک، سنگین و متوسط در دماهای متفاوت تحت فشار ثابت با استفاده از ابزارهای CFD مدل‌سازی و شبیه‌سازی شدند. ماکزیمم ولتاژ دریافتی و سرعت صوت در نمونه‌ها توسط مدل ارایهشده محاسبه شد. برای ارزیابی دقت مدل ارایهشده، نتایج شبیه‌سازی با داده‌های تجربی به‌دست‌آمده از کار تجربی پژوهشگران، مورد مقایسه قرار گرفت. میانگین ماکزیمم ولتاژ سیگنال‌های دریافتی برای فلومتر اولتراسونیک حاوی نمونه‌های نفت خام سبک، سنگین و متوسط به‌ترتیب برابر با ۹۴۹۱/۰، ۰۱۱۵/۱ و ۹۷۴۳/۰ولت هستند. اختلاف بین نتایج حاصل از شبیه‌سازی و داده‌های تجربی برای سرعت صوت در نمونه‌های نفت خام سبک، سنگین و متوسط حداکثر حدود ۲۳۳۶/۰%، ۴۳۳۹/۰% و ۱۳۷۸/۰% بود. بنابراین می‌توان با استفاده از مدل ارایهشده، هزینه‌های سنگین طراحی و بهینه‌سازی کنتور اولتراسونیک زمان‌گذر را برای نفت خام کاهش داد.
طه فلاحتی نوده، مهدی میرزایی، ابراهیم بابازاده مهربانی، محمدجواد خسروجردی،
دوره ۱۹، شماره ۷ - ( ۴-۱۳۹۸ )
چکیده
در این مقاله به بررسی تاثیر انتخاب سنسورهای مختلف بر عملکرد مشاهده‌گر در سیستم تعلیق خودرو پرداخته شده است. برای این منظور از مفهوم درجه مشاهده‌پذیری برای توصیف کمی شدت و ضعف مشاهده‌پذیری استفاده شده و در این راستا روش جدیدی برای تعیین درجه مشاهده‌پذیری سیستم‌های خطی ثابت با زمان، توسعه داده شده است. در روش پیشنهادی، درجه مشاهده‌پذیری بر مبنای فاصله سیستم از مجموعه سیستم‌های هم‌مرتبه و مشاهده‌ناپذیر تعریف می‌شود. بزرگ‌بودن فاصله به‌معنی مشاهده‌پذیری قوی، کوچک‌بودن فاصله به‌معنی مشاهده‌پذیری ضعیف و صفربودن فاصله نشان‌دهنده مشاهده‌ناپذیری سیستم است. با توجه به اینکه فاصله سیستم از حالت‌های مختلف مشاهده‌ناپذیری به‌صورت جداگانه تعیین می‌شود، امکان بررسی همه جانبه مشاهده‌پذیری و تاثیر انتخاب خروجی بر عملکرد مشاهده‌گر فراهم می‌شود. در ادامه، تحلیل مشاهده‌پذیری سیستم تعلیق براساس روش پیشنهادی، انجام شده و تاثیر خروجی‌های مختلف بر عملکرد مشاهده‌گر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش درجه مشاهده‌پذیری برای دستیابی به سرعت یکسان در مشاهده‌گر، بهره مشاهده‌گر کاهش می‌یابد و کاهش بهره مشاهده‌گر باعث کاهش حساسیت تخمین به نویز و خطای اندازهگیری سنسورها می‌شود که به‌تبع آن دقت تخمین در حضور خطای اندازهگیری سنسورها افزایش می‌یابد. همچنین با یک بررسی مقایسه‌ای نشان داده شد که برخلاف معیارهای قبلی که فقط جنبه خاصی از مشاهده‌پذیری را مد نظر قرار می‌دادند، روش پیشنهادی جامع‌تر و واقع‌بینانه‌تر است و نتایج به‌دست‌آمده از معیارهای قبلی به‌راحتی از روش پیشنهادی قابل دستیابی هستند.
مازیار ابراهیمی دهشالی، محمدباقر منهاج، مهدی کرّاری،
دوره ۱۹، شماره ۷ - ( ۴-۱۳۹۸ )
چکیده
در این مقاله، تولید میکروقطره در حجم مناسب الگوریتم کنترلی حلقه- بسته پیشنهاد شده است. در الگوریتم پیشنهادی از افزونگی موجود در ساختار شبکه کانال میکروفلویدیک تولید قطره به‌منظور تنظیم و تعیین بهینه دبی حجمی سیال هر کدام از کانال‌های ورودی استفاده شده است، به‌طوری که براساس یک مساله بهینه‌سازی با هدف کمینه‌سازی دبی حجمی ورودی هر کانال قطره تشکیل‌شده در کانال خروجی در اندازه مطلوب تولید شود. از آنجا که دسترسی به تمامی متغیر‌های حالت سیستم تولید میکروقطره امکان‌پذیر نیست، در بخشی از ساختار الگوریتم پیشنهادی به طراحی رویت‌گر لیونبرگر (رویت‌گر مرتبه کاهش‌یافته) پرداخته شده است. سپس کنترل‌کننده‌ای بهینه LQR برای همگرایی اندازه حجم قطره تولیدی به‌مقدار مطلوب مورد بحث قرار گرفته است. در طراحی‌های صورت‌گرفته برای بخش‌های رویت‌گر و کنترل‌کننده، مساله تاخیر در اندازهگیری فیدبک خروجی لحاظ شده است و تحلیل پایداری برای هر کدام از بخش‌های نام‌برده با توجه به تاخیر ثابت در فیدبک خروجی انجام گرفته است. فیدبک خروجی در طراحی‌های صورت‌گرفته متغیر قابل اندازهگیری دبی حجمی ورودی هر کانال است. در نهایت، الگوریتم کنترلی تولید قطره با اندازه‌های مطلوب برای یک میکروفلویدیک با ساختار Tشکل پیاده‌سازی رایانه‌ای شده است.
سیدعلی سجادی، سعید امینی،
دوره ۱۹، شماره ۸ - ( ۵-۱۳۹۸ )
چکیده
از زمان ابداع فرآیند تراشکاری به کمک ارتعاشات التراسونیک، این فرآیند به‌صورت گسترده مورد توجه و بررسی قرار گرفته است. دلیل این توجه ویژگی‌های منحصر به فرد این فرآیند شامل کاهش نیروهای ماشین‌کاری، کاهش سایش و اصطکاک، افزایش عمر ابزار، ایجاد شرایط برشی متناوب، افزایش قابلیت ماشین‌کاری مواد سخت‌برش، افزایش کیفیت سطح، ایجاد ساختار سلسله‌مراتبی (میکرونی- نانویی) روی سطوح و غیره است. تاکنون روش‌های مختلفی برای اعمال ارتعاشات التراسونیک به نوک ابزار حین فرآیند تراشکاری به‌کار گرفته شده است. در این پژوهش یک هورن منحصر به فرد به‌منظور تبدیل ارتعاش خطی پیزوالکتریک‌ها به ارتعاش سه‌بعدی (ارتعاش طولی در راستای محور z، ارتعاش خمشی حول محور x و ارتعاش خمشی حول محور y) طراحی و ساخته شده است. امتیاز این ابزار ماشین‌کاری التراسونیک نسبت به ابزارهای مشابه، آن است که در اکثر ابزارهای دیگر تنها امکان اعمال ارتعاشات یک‌بعدی (خطی) و دوبعدی (بیضوی) وجود دارد؛ در حالی که در این ابزار ارتعاشات سه‌بُعدی تولید می‌شود. به علاوه از آنجا که ماهیت منحصر به فرد هورن طراحی‌شده باعث ایجاد ارتعاشات سه‌بعدی می‌شود، دیگر نیازی به نیم‌حلقه‌های پیزوالکتریک (که با اختلاف فاز ۱۸۰ تحریک می‌شوند)، برای ایجاد ارتعاشات خمشی حول محورهای x و y نیست. کاهش هزینه‌ها و همچنین سادگی اعمال ارتعاشات سه‌بعدی در این روش جدید می‌تواند نقش مهمی را در جهت صنعتی‌شدن فرآیند تراشکاری به‌کمک ارتعاشات التراسونیک سه‌بعدی ایفا کند.
کاوه کیانفر، ابوالفضل رنجبرنوعی، بهروز رضایی،
دوره ۱۹، شماره ۸ - ( ۵-۱۳۹۸ )
چکیده
پیشرفت‌های علمی در زمینه مبانی ناوبری و همچنین دستیابی به تکنولوژی ساخت حسگرهای مغناطیسی در ابعاد کوچک با توان مصرفی پایین و دقت بالا، طی سال‌های اخیر، محققان را به فکر استفاده از میدان مغناطیسی زمین برای مکان‌یابی انداخت. در روش ناوبری با استفاده از میدان مغناطیسی زمین از حسگرهای دقیق مغناطیسی، داده‌های میدان مغناطیسی زمین قرائت می‌شود و با مقایسه این اطلاعات با نقشه‌های مرجع از طریق الگوریتم‌های تطبیق یا فیلترینگ، امکان تعیین موقعیت فراهم می‌شود. در این روش تعیین موقعیت، عموماً از سامانه اینرسی برای تعیین سرعت و وضعیت استفاده می‌شود و سامانه ناوبری مغناطیسی، نقش کمک‌ناوبری را ایفا می‌کند. در گام نخست برای دستیابی به سیستم تعیین موقعیت مغناطیسی، نیاز به تولید نقشه مرجع مغناطیسی است، لذا نیاز به تحلیل دقیق از میدان مغناطیسی زمین، کمیت و کیفیت تغییرات میدان در طول زمان‌های مختلف و در نقاط مختلف وجود دارد. در این مقاله از طریق استخراج داده‌های مغناطیسی یک رصدخانه مغناطیسی، امکان دستیابی به موقعیت جغرافیایی رصدخانه با استفاده از این داده‌ها مورد بررسی قرار گرفت و سپس با انجام آزمایش عملی به بررسی میزان تأثیر جابه‌جایی موقعیت جغرافیایی بر مقدار میدان مغناطیسی زمین پرداخته شد. نتایج استخراج‌شده در بخش‌های شبیه‌سازی و داده‌برداری بر این واقعیت دلالت دارد که دستیابی به موقعیت جغرافیایی برای انواع وسایل نقلیه، تنها با استفاده از اطلاعات میدان مغناطیسی زمین و بدون نیاز به سایر حسگرهای ناوبری امکان‌پذیر است.
محسن فلاح، بهنام معتکف ایمانی،
دوره ۱۹، شماره ۸ - ( ۵-۱۳۹۸ )
چکیده
در این مقاله، یک مدل دینامیکی کارآمد برای ابزار داخل‌تراش میراشده مجهز به عملگر الکترومغناطیس ارایه شده است. مدل‌های دینامیکی عملگر و ابزار با بهره‌گیری از فرآیند شناسایی نظام‌مند ارایهشده در این مقاله به دست آمده‌اند، که مبتنی‌بر بهره‌گیری از ابزارها و روش‌های بنیادین مبحث شناسایی سیستم است. سیستم الکترومکانیکی یا مسیر پیشرو، از سه بخش اصلی تشکیل شده که شامل تقویت‌کننده توان خطی، شیکر الکترودینامیک و سازه ابزار داخل‌تراش است. در این مقاله، ابتدا مدل دینامیکی هر یک از زیرسیستم‌های تشکیل‌دهنده مسیر پیشرو شناسایی شده‌اند. بهره‌گیری از روش شناسایی جزء‌به‌جزء، باعث دستیابی به درک قابل‌توجهی پیرامون منشا رفتار غیرخطی در مدل دینامیکی مسیر پیشرو می‌شود. براساس مشاهدات تجربی ارایهشده، می‌توان نتیجه گرفت که عملگر الکترومغناطیس به‌صورت یک سیستم دینامیکی خطی رفتار می‌کند، اما در مقابل سازه ابزار داخل‌تراش رفتار غیرخطی از خود بروز می‌دهد؛ زیرا با تغییر دامنه تحریک ورودی، دقت تخمین مدل دینامیکی شناسایی‌شده برای ابزار داخل‌تراش به‌میزان قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. در نتیجه برای توصیف رفتار دینامیکی مسیر پیشرو برحسب فرکانس و شدت تحریک ورودی، در این مقاله یک مدل دینامیکی پارامتر متغیر ارایه شده است. این مدل دارای ساختار معلوم و پایین‌ترین مرتبه ریاضی ممکن است. مدل دینامیکی ارایهشده می‌تواند پاسخ حوزه زمان مسیر پیشرو به تحریک ورودی چِرپ را با ۸۸% دقت تخمین بزند. همچنین این مدل در مرحله اعتبارسنجی پاسخ حوزه زمان سیستم به تحریک نویز سفید گوسی را با دقت قابل قبولی پیش‌بینی می‌نماید. به‌علاوه مدل دینامیکی عملگر الکترومغناطیس، می‌تواند سیگنال نیروی دینامیکی عملگر را با دقت بسیار خوب ۸۵% تخمین بزند.
حامد فداء، علی سلیمانی، حامد صادقیان،
دوره ۱۹، شماره ۸ - ( ۵-۱۳۹۸ )
چکیده
میکروسکوپ نیروی اتمی پرسرعت (HS-AFM) به‌دلیل دقت بالا و قابلیت تصویربرداری سه‌بعدی یکی از پرکاربردترین تکنیک‌های مورد استفاده در فناوری نانو است. علیرغم مزیت‌ها و غیرمخرب شناخته‌شدن این تکنیک، اگر ماکزیمم نیروی دافعه برهمکنش بیشتر از تنش شکست نمونه یا سوزن باشد آسیب نمونه یا سوزن محتمل خواهد بود. تاکنون مطالعات زیادی در مورد نیروهای دافعه در حالت ضربه‌ای انجام شده اما اکثراً در حالت پایدار بوده است. برای مواد نرم و در حالت گذرا هنگامی که سوزن ناگهان با یک پله رو به بالا مواجه می‌شود نیروی دافعه می‌تواند از حالت پایدار بیشتر بوده و در نتیجه باعث ایجاد آسیب به نمونه شود. بنابراین اگر مقادیر پارامترها به‌طور مناسب انتخاب نشود تنش نمونه- سوزن ممکن است از تنش تسلیم نمونه تجاوز کند. در این مقاله ماکزیمم نیروی برهمکنش گذرا در دو بازه زمانی جاذبه و دافعه با یکدیگر مقایسه و تحلیل اثر پارامترهای مهم اسکن روی ماکزیمم تنش گذرای مواد نرم در میکروسکوپ نیروی اتمی پرسرعت در شرایط گذرا به صورت تئوری انجام‌شده و نمودارهای دقت جانبی و سرعت اسکن نیز ارایه شده که از نوآوری‌های این تحقیق است به‌طوری که در میکروسکوپ پرسرعت نمونه‌های نرم با مدول الاستیسیته در محدوده ۲گیگاپاسکال به منظور پیشگیری از آسیب نمونه، استفاده از سفتی فنر در رنج ۱-۰/۱نیوتون بر متر، دامنه آزاد ۱۰۰-۶۰نانومتر، نسبت دامنه ۰/۹-۰/۸، فاکتور کیفیت ۱۰۰-۵۰، شعاع سوزن ۴۰-۱۰نانومتر و سرعت اسکن ۰/۳-۰/۱میلی‌متر بر ثانیه نسبت به رزولوشن مورد نظر توصیه می‌شود تا فرآیند اسکن به‌صورت ایمن و با نتایج دقیق انجام شود.
هوشنگ عراقی، یاسر نعمتی اصل،
دوره ۱۹، شماره ۹ - ( ۶-۱۳۹۸ )
چکیده
سرب تیتانات به عنوان یک پروسکایت یونی در پایین‌تر از دمای ۷۶۶کلوین که موسوم به دمای گذار است در فاز فروالکتریک و در بالای این دما در فاز پاراالکتریک است. بررسی تاثیر پارامترهای مکانیکی بر خواص فروالکتریک این ماده اهمیت بسزایی در کاربرد صنعتی آن در قطعات الکترونیکی ذخیره اطلاعات دارد. در این مطالعه با استفاده از روش شبیه‌سازی دینامیک مولکولی اثر تنش- کرنش بر قطبش‌پذیری سرب تیتانات در فاز فروالکتریکِ بررسی شده است. برای مدل‌سازی پتانسیل بین اتمی، برهم کنش بین یون‌ها در فاز پاراالکتریک پتانسیل‌های باکینگهام کوتاه‌برد و کولنی بلندبرد و در فاز فروالکتریک علاوه بر پتانسیل‌های فوق، پتانسیل فنر نیز با استفاده از مدل پوسته‌ای در نظر گرفته شده است. در این مقاله اثرات ناشی از اعمال تنش- کرنش مکانیکی در فاز فروالکتریک و در دو حالت تنش- کرنش تک‌محوری کششی و تراکمی مورد بررسی قرار گرفت. در حالت تنش- کرنش کششی اعمال تنش خارجی منجر به افزایش قطبش PbTiO۳ شد در حالی که با اعمال تنش تراکمی قطبش PbTiO۳ کاهش می یابد، تاجایی که با اعمال تنش- کرنش بحرانی قطبش PbTiO۳ به صفر می‌رسد.
مهیار اکبری، عبدالمجید خشنود، سعید ایرانی،
دوره ۱۹، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۳۹۸ )
چکیده
توربین‌های گازی در صنایع مختلف کاربردهای وسیعی دارند. به همین منظور برای شناسایی و تحلیل آنها از مدل‌های متفاوتی برای اهداف متناظر با آنها استفاده می‌شود. مدل درنظرگرفته شده در این مقاله یک مدل هیبریدی است که با ترکیب روابط ترمودینامیکی و داده‌محور موجب حذف حلقه‌های دینامیکی روابط ترمودینامیکی شده و همچنین با توجه به درنظرگرفتن منحنی عملکردی کمپرسور، فیزیک و هندسه توربین گاز نیز درنظرگرفته شده است. غیر خطی بودن مدل نیز موجب حفظ دقت مدل‌سازی و تطبیق با شرایط مختلف شده است. مدل درنظرگرفته با توجه به سادگی، دقت مناسب و فرم فضای حالت غیرخطی آن می‌تواند به‌خوبی برای بررسی کنترلرها و مشاهده‌گرها مناسب باشد. کنترلر درنظرگرفته شده برای این مدل، کنترلر نوین مد لغزشی است که بر پایه ویژگی‌های نُرم ۱ و تحلیل فرکانسی حاصل شده است. این کنترلر با توجه به خاصیت مقاوم بودن مد لغزشی و بهینه بودن نُرم ۱ نسبت به نُرم ۲ توانسته است با دقت مناسب و با حداقل‌کردن نوسانات کنترلی، فرمان سوخت را به‌خوبی دنبال کند. همچنین در این مقاله از داده‌های توربین گاز صنعتی (IGT۲۵) توربین ملی ایران که در شرایط مختلف محیطی و کارکردی داده‌برداری شده‌اند، استفاده شده است.
یوسف حجت، بهزاد قوامی‌نمین،
دوره ۱۹، شماره ۱۱ - ( ۸-۱۳۹۸ )
چکیده
هدف از پژوهش حاضر، طراحی و ساخت عملگری است که با استفاده از نیروهای عکس‌العمل میان سیم‌پیچ‌های حامل جریان در استاتور و چیدمانی از آهن‌ربای دائمی (چیدمان هالباخ) متصل به متحرک، جابه‌جایی یک پایه متحرک و موقعیت‌دهی اجسام انجام گیرد. به این ترتیب با توجه به موقعیت اولیه و موقعیت مطلوب توزیع جریان در سیم‌پیچ‌های استاتور به گونه‌ای تغییر می کند تا نیروی لازم برای انتقال متحرک به موقعیت مطلوب فراهم شود. در این پژوهش از ترکیب موتورهای سنکرون خطی با آهن‌رباهای دائمی برای ایجاد حرکت در دو بعد استفاده می‌شود. استاتور شامل دو دسته سیم‌پیچ مستطیلی است که به صورت عمود برهم نصب شده‌اند. متحرک شامل چهار چیدمان آهن‌ربا هالباخ تخت است. دو چیدمان برای ایجاد حرکت در راستای x و دو چیدمان دیگر به منظور ایجاد حرکت در راستای y مورد استفاده قرار می‌گیرد. ابتدا رابطه بین نیرو و کاموتاسیون جریان به شکل تحلیلی ارائه شد، سپس پارامترهای طراحی از قبیل ابعاد متحرک و فضای کاری انتخاب شده و متناسب با آنها، ابعاد آهن‌رباهای مورد نیاز برای ساخت چیدمان تعیین شد و با توجه به ابعاد چیدمان، ابعاد و تعداد دور سیم‌پیچ‌ها نیز مشخص شد. با استفاده از پارامترهای طراحی به روابط کاموتاسیون، شبیه‌سازی حرکت صفحه‌ای عملگر انجام گرفت. نتایج به دست آمده مطابقت زیادی با روابط تحلیلی داشت. آزمایش‌های تجربی برای بررسی قابلیت موقعیت‌دهی و حرکت دو‌بُعدی متحرک انجام گرفت. دقت عملگر ساخته شده ۵میلی‌متر و حداقل زمان پاسخ برای عملگر ۵/۰ثانیه است. کمترین مقدار خطا در موقعیت ۲۵میلی‌متری اتفاق می‌افتد. علت آن می‌تواند در نزدیک بودن این موقعیت به دوره‌ی تناوب مغناطیسی موتور باشد.
حامد وطن‌جو، یوسف حجت، محمدرضا کرفی،
دوره ۱۹، شماره ۱۱ - ( ۸-۱۳۹۸ )
چکیده
در این مقاله رفتار دینامیکی عملگر خمشی الاستومر دی‌الکتریک یا همان سازه مینیمم انرژی دی‌الکتریک مورد مطالعه قرار گرفته و تأثیر خاصیت ویسکوالاستیسیته فیلم دی‌الکتریک بر پاسخ سیستم بررسی می‌شود. ابتدا با استفاده از روش اویلر-لاگرانژ و با درنظرگرفتن خواص هایپرالاستیسیته و ویسکوالاستیسیته فیلم دی‌الکتریک، معادله حرکت عملگر استخراج می‌شود، سپس با خطی‌سازی این معادله حول نقطه تعادل، فرکانس طبیعی سیستم استخراج شده و اثر پیش‌کشش فیلم دی‌الکتریک و ولتاژ تحریک بر این فرکانس مطالعه می‌شود. با استفاده از حل عددی معادله حرکت غیرخطی، نشان داده می‌شود که عملگر علاوه بر رزونانس هارمونیک دارای رزونانس سوپرهارمونیک و ساب‌هارمونیک نیز هست. با افزایش ضریب میرایی فیلم دی‌الکتریک، فرکانس‌های رزونانس افزایش یافته و دامنه ارتعاشات کاهش می‌یابد. نتایج تحلیلی همچنین نشان‌دهنده این واقعیت است که با افزایش ضریب میرایی، ارتعاشات رزونانس هارمونیک از مود آشوبناک به شبه‌متناوب و سپس متناوب تغییر می‌کند.
سیداحمد خلیل‌پورسیدی، روح‌الله خرم‌بخت، علیرضا بوربور، حمیدرضا تقی‌راد،
دوره ۱۹، شماره ۱۱ - ( ۸-۱۳۹۸ )
چکیده
علیرغم آن که ربات‌های کابلی در دهه‌های اخیر توسعه زیادی پیدا کرده‌اند اما به لحاظ ساده‌نبودن فرآیند نصب و راه‌اندازی آنها کاربرد چندانی پیدا نکرده‌اند. موضوع اصلی این پژوهش ارائه روش کنترلی مناسبی است که امکان استفاده از ربات کابلی معلق را بدون نیاز به دقت زیاد در فرآیند نصب پدید آورد. توجه به حضور نامعینی‌های سینماتیکی و دینامیکی در این ربات و ارائه کنترل‌کننده‌ای مقاوم با توجه به کران نامعینی‌ها، از جمله اهداف پژوهشی این مقاله به شمار می‌آید. نوآوری اصلی این مقاله ارائه روش کنترلی جدیدی است که با اعمال آن، بدون استفاده از تجهیزات دقیق و گران اندازهگیری نظیر دوربین، بتوان موقعیت مجری نهایی را به گونه‌ای مطلوب کنترل کرد. چنین رویکردی، هدف اصلی ساخت ربات آسان یعنی کاهش هزینه‌ها در ساخت ربات و افزایش سرعت در نصب و کالیبراسیون را محقق می‌سازد. علیرغم مزایای فراوان استفاده از ساختارهای کنترلی در فضای مفصلی به منظور کنترل ربات‌های صلب، اغلب در ربات‌های کابلی به دلیل پدیده شل کابل‌ها از این ساختارهای کنترلی استفاده نمی‌شود. در این مقاله سعی شده است با تصحیح الگوریتم‌های کنترلی در فضای مفصلی و بهره‌گیری همزمان از حسگرهای نیرو، این الگوریتم‌ها به‌منظور استفاده در ربات‌های کابلی توسعه داده شود. در نهایت، در این مقاله الگوریتم‌های پیشنهادی روی ربات کابلی معلق ارس مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت و نشان داده خواهد شد که پاسخ‌های در دسترس برای پایداری ربات وجود خواهد داشت.
مجید مختاری، مصطفی تقی‌زاده، محمود مزارع،
دوره ۱۹، شماره ۱۲ - ( ۹-۱۳۹۸ )
چکیده
مقابله با اغتشاشات و عدم قطعیت‌های سیستم و همچنین تعقیب مسیرهای مرجع از اساسی‌ترین مسائل در کنترل ربات‌های اسکلت خارجی پایین‌تنه است. از کنترل‌کننده‌های مقاومی که در کنترل ربات‌های اسکلت خارجی می‌توان از آن استفاده کرد، کنترل‌کننده PID مد لغزشی (PIDSMC) است. این کنترل‌کننده با تعریف سطح لغزش کنترل‌کننده مد لغزشی بر مبنای کنترل‌کننده PID حاصل شده و از مهم‌ترین مشکل ات کنترل‌کننده PIDSM وجود پدیده چترینگ است. برای حذف پدیده چترینگ در کنترل‌کننده PIDSM از یک لایه مرزی در اطراف سطح لغزش استفاده می‌شود. در این حالت نه‌تنها پدیده چترینگ به‌طور کامل حدف نمی‌شود بلکه میزان مقاومت کنترل‌کننده نیز کاهش می‌یابد. در این مقاله برای حذف پدیده چترینگ و افزایش مقاومت سیستم از کنترل‌کننده PID مد لغزشی فراپیچشی (STPIDSM) استفاده شده است. در این حالت کنترل‌کننده ذاتاً و بدون تعریف لایه مرزی، پدیده چترینگ را با حفظ مقاومت سیستم کاهش می‌دهد. همچنین به منظور مقابله با اغتشاشات و عدم قطعیت‌های با دامنه نامعلوم سیستم، روش تطبیقی کنترل فعال نیرو به عنوان حلقه اصلاحی ورودی کنترلی با کنترل‌کننده STPIDSM ترکیب شده است. در روش کنترل فعال نیرو، ورودی کنترلی در هر لحظه بر مبنای تخمین ممان اینرسی لینک‌های ربات اصلاح می‌شود. برای دستیابی به حداکثر کارآیی، پارامترهای کنترل‌کننده پیشنهادی به کمک روش بهینه‌سازی جستجوی هارمونی به صورت بهینه تعیین شده‌اند. عملکرد روش کنترلی ارائه‌شده با کنترل‌کننده STPIDSM بهینه مقایسه شده است. نتایج حاصل، بیانگر کاهش سه معیار خطای ITAE، ITASE و IASE برای روش کنترلی پیشنهادی به ترتیب به میزان ۳۹، ۴۸ و ۶۶% نسبت به کنترل‌کننده STPIDSM است.
