۲۰ نتیجه برای درجه آزادی
سید جلال الدین سید علیان، سعید محجوب مقدس،
دوره ۱۲، شماره ۵ - ( ۱۰-۱۳۹۱ )
چکیده
میل لنگ یکی از قطعات مهم موتور می باشد که با حرکت دورانی خود در معرض گشتاورهای پیچشی ناشی از حرکت پریودیک سیلندر قرار دارد. نیروهای داخلی که سبب گشتاورهای تناوبی در میل لنگ می گردد، ایجاد ارتعاشات و نویز در موتور می نماید که می تواند مضر باشد. بنابراین بررسی رفتار دینامیکی میل لنگ ضروری است. همچنین، اگرچه اکثر سازه های فیزیکی مانند میل لنگ خودرو به صورت پیوسته هستند، اما می توان آنها را به صورت مجزا مدل کرده و مورد تحلیل قرارداد. در این مقاله به ارتعاشات پیچشی میل لنگ دو نوع خودروی رنو و پژو با سه روش تئوری، عددی و تجربی پرداخته شده است. در تحلیل تئوری از فرمول B.I.C.E.R.A استفاده شده و فرکانس های طبیعی بدست آمده از این روش و فرکانسهای طبیعی تحلیل عددی که با نرم افزار ANSYS صورت گرفته، با تست تجربی مقایسه شده و با انتخاب بهترین مدل، اثر دور موتور در ارتعاشات پیچشی میل لنگ بررسی شده است.
داود نادری، مهدی طالع ماسوله، پیام ورشوی جاغرق،
دوره ۱۳، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۲ )
چکیده
در این مقاله، به بررسی مسئله ی سینماتیک مستقیم سه ربات موازی ۴ درجه آزادی ۴-PRUR۱ ، ۴-PRUR۲ و ۴-PUU با الگوی حرکتی ۳ درجه انتقالی و ۱ درجه دورانی، موسوم به شونفلیز، پرداخته می شود. این ربات ها، به ترتیب حالت خاصی از سه مکانیزم موازی ۴-PR′R′R″R″، ۴-PR″R″R′R′ و ۴-PR″R′R′R″ بوده که حاصل سنتز نوعی انجام شده بر روی ربات های موازی با آرایش سینماتیکی یکسان می باشند. هر یک از این ربات ها، دارای چهار زنجیره ی سینماتیکی یکسان و هر زنجیره شامل یک عملگر کشویی فعال و ۴ مفصل لولایی غیر فعال می باشند. راستای مفاصل لولایی در این سه ربات با یکدیگر متفاوت بوده و نتیجتاً باعث ایجاد سه مکانیزم متفاوت گردیده است. تحلیل مسئله ی سینماتیک مستقیم این ربات ها، بر اساس جبر هندسی در فضای سینماتیک هفت بعدی و با استفاده از پارامترهای استودی و الگوریتم LIA صورت گرفته است و نهایتاً نشان داده شده است که یک عبارت جبری از درجه ۴ بیانگر عبارت سینماتیک مستقیم هر زنجیره ی سینماتیکی از ربات موازی می باشد. همچنین با استفاده از روش هوموتوپی و همچنین مقایسه نتایج با روش برآیند، نشان داده شد که مسئله ی سینماتیک مستقیم این ربات ها، به ترتیب دارای حداکثر ۲۳۶، ۲۳۶ و ۲ جواب حقیقی می باشد.
مرتضی فتحی، فرید نجفی،
دوره ۱۳، شماره ۱۳ - ( ۱۲-۱۳۹۲ )
چکیده
تعیین رفتار دینامیکی و خواص امپدانسی پا برای تعامل بیماران با دستگاه¬های توانبخشی امری ضروری است. در مدل های ساده پیشنهادی در پژوهش های پیشین، اثرات زوایای مفاصل پا بر خواص امپدانسی آن لحاظ نشده و شناسایی پارامترها با روش های غیر پارامتری صورت گرفته است که نتایج آن ها برای تحلیل¬های توانبخشی چندان مناسب نیستند. بنابراین، در این مقاله، مدل ۳ درجه آزادی غیرخطی مبتنی بر مکانیزم حرکتی پا با در نظر گرفتن سفتی¬ها و میرایی¬های زاویه¬ای در مفاصل و ممان اینرسی اعضای ران، ساق و کف معرفی می شود و برای شناسایی پارامترها با روش خطای پیش بین، مدل خطی از آن ارائه می گردد. دقت خطی سازی و شناسایی جداگانه مورد بررسی قرار می¬گیرند. برای سه نمونه با اعداد توده جرمی متفاوت، مقادیر پارامترهای بخش های پا برای چهار چیدمان مختلف که در آن پا به هنگام راه رفتن با زمین اعمال نیرو می¬کند، شناسایی می گردند. صحت نتایج از مقایسه مقادیر ممان اینرسی شناسایی شده و ممان اینرسی تخمین زده شده با مدل سازی هندسی، مورد ارزیابی قرار می¬گیرد. در نهایت، نحوه تعامل دستگاه توانبخشی با بیماران در چیدمان¬های چهارگانه با ملاحظه اثر صلیبت پا و اضافه وزن افراد بررسی می شود. نتایج حاصله، حاکی از دقت بالا و کارآیی مناسب مدل خطی شده در شناسایی می باشد.
مهران محبوب خواه، نیما جعفرزاده،
دوره ۱۴، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۳ )
چکیده
مکانیزم‌های موازی در بسیاری از زمینه‌های مهندسی و کاربردهای صنعتی نظیر ماشین ابزار، مترولوژی، شبیه ساز پرواز، شبیه ساز زلزله، تجهیزات پزشکی و غیره به صورت چشمگیری مورد استفاده قرار می‌گیرند. مکانیزم‌های موازی دارای محدودیت‌هایی نظیر نامنظم بودن فضای کاری و وجود نقاط تکین در آن فضا و سیستم کنترلی پیچیده می‌باشند که برای استفاده مناسب از این نوع مکانیزم ها بایستی مورد مطالعه و تحلیل قرار بگیرند. در این تحقیق نوعی ماشین‌ابزار جدید با مکانیزم موازی و با چهار درجه آزادی (سه درجه خطی و یک درجه دورانی) مورد مطالعه قرار گرفته است و فضای کاری و نقاط تکین این مکانیزم با استخراج روابط تحلیلی و سپس نوشتن برنامه محاسباتی در نرم افزار متلب بدست آمده است. به این منظور ابتدا روابط سینماتیک مستقیم و معکوس مکانیزم بدست آمد و با استفاده از یک الگوریتم جستجو، فضای کاری و نقاط تکین مکانیزم محاسبه شد. سپس برای بررسی صحت نتایج بدست آمده برای تحلیل فضای کاری، مکانیزم پیشنهادی در نرم‌افزار سالیدورکس شبیهسازی شد و روابط سینماتیک معکوس و فضای کاری بدست آمده در این تحقیق صحه گذاری شد. همچنین برای بررسی کیفیت عملکردی ربات و چالاکی مکانیزم در فضای کاری، شاخص شرط کلی ربات با استفاده از ماتریس ژاکوبین برای جهت گیریهای مختلف سکوی متحرک محاسبه شد.
میرامین حسینی،
دوره ۱۴، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۳ )
چکیده
شاخصهای¬ عملکرد ¬سینماتیکی به طور قابل ملاحظه¬ای در تشخیص کارآمدی ربات در اهداف خاص به¬کار می¬روند. از جمله زمینه¬های قابل استفاده می¬توان به طراحی بهینه، برنامه¬ریزی مسیر، برنامه¬نویسی، تحلیل¬رفتار و بررسی چالاکی و تفکیک¬پذیری ربات اشاره نمود. در بیشتر موارد، این شاخص¬ها زمانی قابل استفاده خواهند بود که ربات تنها دارای یک نوع درجه¬آزادی از نوع انتقالی یا دورانی باشد. در شرایطی که ربات هر دو درجه¬آزادی انتقالی و دورانی را داشته باشد، شاخص¬های عملکرد مانند عدد شرط ماتریس ژاکوبین و مقادیر تکین مربوط به آن به دلیل غیرهم¬بعدبودن عناصر تشکیل¬دهنده، کاربردی نمی¬باشند. در این مقاله، مشکل ناهم¬بعدی ماتریس ژاکوبین و عدم امکان استفاده از شاخص¬های وابسته، با معرفی ماتریس ژاکوبین جدیدی به نام ماتریس ژاکوبین کارتزینی، که ارتباط سرعت پنجه را در دستگاه کارتزینی با بردار سرعت مفاصل محرک نشان می¬دهد، حل شده است. روش معرفی شده در قالب مطالعه موردی، برای ربات موازی تری¬سپت به¬کار گرفته شده است. همچنین، پس از بررسی تغییرات شاخص¬های عملکرد درون فضای¬کاری، با استفاده از الگوریتم ژنتیک، عملیات بهینه¬سازی ساختار ربات جهت دستیابی به فضای¬کاری کارتزینی حداکثر با بیشترین قدرت سرعت¬پذیری پنجه، انجام شده است. همچنین ساختار ربات چنان بهینه¬سازی شده است که دارای بزرگترین حجم فضای کارتزینی مکعبی شکل به عنوان زیرفضای کاربردی با سرعت¬پذیری زیاد باشد. بهینه¬سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک در نرم¬افزار متلب با ویرایش ۲۰۱۲ انجام شده است.
سجاد رشیدنژاد، کامبیز قائمی اسکویی، علی مقداری،
دوره ۱۴، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۳ )
چکیده
دراین مقاله بهینه سازی سینماتیکی مسیر، در فضای مفصلی روبات دو بازویۀ موازی در پیکر بندی های مختلف قفل شدن انجام شده است. برای هر یک از حالت های پیکر بندی یک مسیر در نظر گرفته شده است. پاسخ بهینه مسیر هر یک از مفاصل، با مینیمم کردن یک تابع هدف در کل مسیر محاسبه شده است. با توجه به تعداد افزونگی درجه آزادی در حالتهای مختلف پیکر بندی، حدس اولیه ای از متغیر ها در نظر گرفته شده و با استفاده از اصل مینیمم سازی پونتریگن و تعیین نوع شرایط اولیه حاکم بر سیستم، حدس اولیه اصلاح شده و جواب بهینه به دست آمده است. با توجه به جواب بهینه ی به دست آمده، برای هر یک از مفاصل مسیر بهینه نیز به دست آمده است. همچنین در هر یک از حالت های پیکر بندی، اندیس عملکرد بهینه به دست آمده است. همچنین معادلات سینماتیک مستقیم به عنوان قید های مسئله در نظر گرفته شده است.
امیر مسعود بخشی، علیرضا آریایی،
دوره ۱۴، شماره ۱۴ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
روشی تحلیلی برای تعیین اثر شکستگی روی رفتار ارتعاشی تیرهای تیموشنکوی چند تکه دارای قیود انعطاف‌پذیر میانی تحت عبور سیستم دو درجه آزادی بسط داده شده است. در تیرهای چند تکه دارای قیود انعطاف‌پذیر میانی علاوه بر ناپیوستگی‌ها در محل قیود انعطاف‌پذیر ناپیوستگی‌هایی هم در محل زاویه شکستگی وجود دارد. با بررسی شرایط سازگاری در محل هر شکستگی و ترک، روابط بین ضرایب شکل مود هر دو تکه به¬دست می¬آید. در ادامه با استفاده از روش تحلیلی ماتریس انتقال، حل¬های ویژه سیستم چند تکه به طور صریح قابل محاسبه است. پاسخ اجباری را می¬توان با استفاده از توابع ویژه تئوری بسط مودال به¬دست آورد. برای تعیین پاسخ اجباری از تعامد مودها استفاده میشود. از این¬رو با بررسی روابط، رابطه‌ای جدید در حالت وجود شکستگی برای تعامد مودها اثبات میشود. مشاهده می‌گردد که با افزایش زاویه شکستگی بر مقدار فرکانسهای طبیعی افزوده میشود و بیشینه جابجایی تیر کاهش می‌یابد. همچنین وجود ترک باعث کاهش فرکانسهای طبیعی و افزایش جابجایی بیشینه در تیر میشود. اعتبار تکنیک بیان شده با مقایسه نتایج با دیگر مقالات و نتایج بدست آمده از حل‌های عددی فراهم گردیده است.
سید حسن قرشی خلیل آبادی، بهنام معتکف ایمانی،
دوره ۱۴، شماره ۱۵ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
سیستم‌های سروهیدرولیک به علت دقت بالا و نسبت پایین وزن به نیرو کاربرد گسترده‌ای در شاخه های مختلف صنعت دارند. بهبود همزمان دقت و پاسخ زمانی از نیازهای روز افزون این سیستم‌ها می‌باشد. فرمان‌های حرکت سریع عملگر سروهیدرولیک، باعث تحریک اجزای مکانیکی متصل به آن و ایجاد ارتعاشات نامطلوب می‌گردد. راه حل توصیه شده برای رفع این مشکل، استفاده از کنترلگر پیشرفته با در نظر گرفتن عدم قطعیت‌های فرکانس بالای سیستم می‌باشد. در این پژوهش، کنترلگر مقاوم دو درجه آزادی موقعیت با هدف جلوگیری از ارتعاشات نامطلوب و تامین کارایی مقاوم برای میز سروهیدرولیک طراحی و پیاده سازی شده است. در این راستا اجزای مختلف این سیستم مدلسازی شده و سیستم نامی و عدم قطعیت میز سروهیدرولیک با استفاده از روش جعبه خاکستری شناسائی شده است. کنترلگر مقاوم دو درجه آزادی با روش عمومی نرم بینهایت (∞H) و استفاده از تحلیل μ طراحی شده است. این کنترلگر دارای بلوک پسخور جهت کاهش اثرات عدم قطعیت و نویز و دفع اغتشاش بوده، در حالی که بلوک کنترلگر پیشرو با اصلاح سیگنال فرمان،کارایی را بهبود می‌بخشد. سیستم کنترلی طراحی شده جهت ردیابی سیگنال‌های موقعیت سینوسی و ذوزنقه‌ای بر بستر آزمایش سروهیدرولیک پیاده سازی شده است. مشاهده شد که این سیستم در مقایسه با کنترلگر مقاوم رایج که فقط دارای بلوک پسخور می‌باشد، عملکرد دقیق‌تر و پاسخ سریع‌تری داشته است. نتایج آزمون‌های گسترده نشان دهنده پاسخ مناسب به اغتشاش، کاهش اثرات نویز و عملکرد مقاوم کنترلگر توسعه یافته در محدوده عدم قطعیت تعریف شده، می‌باشد.
جواد فخرایی، حشمت اله محمدخانلو، مصطفی غیور،
دوره ۱۵، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۴ )
چکیده
هدف این مقاله تحلیل و بررسی اثر حضور سرنشین بر روی ارتعاشات آشوبناک خودرو می‌باشد. مدل در نظر گرفته شده برای خودرو به‌صورت غیرخطی کامل بوده که دارای هفت درجه آزادی است و به ازای هر سرنشین یک درجه آزادی به آن اضافه میشود. چهار سرنشین به‌صورت متوالی به خودرو اضافه شده و مدل‌های خودرو هشت، نه، ده و یازده درجه آزادی را به ترتیب ایجاد می‌کنند و سپس در هر مرحله اثر حضور سرنشینان بر روی ارتعاشات آشوبناک خودرو مورد مطالعه قرار می‌گیرد. غیرخطی بودن سیستم به دلیل فنرها و دمپرهای غیرخطی به کار رفته در سیستم تعلیق و لاستیک‌هاست. ناهمواری سطح جاده به شکل موج‌های سینوسی همراه با تأخیر زمانی برای لاستیک‌ها فرض شده است. معادلات حاکم بر مسئله با استفاده از قوانین نیوتن- اویلر استخراج شده و به روش عددی رانگ- کوتای مرتبه چهار حل میشوند. با مشخص شدن نواحی ناپایداری فرکانسی سیستم در یک فرکانس مشخص از نیروی تحریک سطح جاده که امکان وقوع آشوب در آن وجود دارد، رفتار دینامیکی سیستم توسط تکنیک‌هایی مانند: نمودار دو شاخه‌ای شدن، نمودار طیف توان، مقطع پوانکاره و ماکزیمم نماهایی لیاپانوف که ابزارهای شناسایی حرکت آشوبناک می‌باشند مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج به‌دست آمده نشان دهنده متفاوت بودن نوع جاذب‌های دینامیکی غیرخطی در خودروی با حضور سرنشین نسبت به خودروی بدون سرنشین است. همچنین با اضافه شدن سرنشین و افزایش لختی سیستم تغییرات قابل توجه در رفتار دینامیکی خودرو حاصل میشود.
سید علیرضا معزی، منصور رفیعیان سیچانی، سعید ابراهیمی،
دوره ۱۵، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۴ )
چکیده
در این تحقیق روشی جهت کنترل ربات موازی ۳-RPR بر روی مسیری با وجود موانع متعدد در فضای کاری ربات موازی، ارائه می‌گردد. در ابتدای تحقیق مسیری هموار و با کمترین طول که برخوردی با موانع موجود در فضای کاری ربات ۳-RPR نداشته باشد با استفاده از منحنی اسپلاین و الگوریتم بهینه‌سازی فاخته ایجاد و به عنوان مسیر مرجع تعقیب ربات مورد استفاده قرار می‌گیرد. سطح مقطع موانع دایره‌ای و مستطیلی فرض میشود. سپس برای مقایسه سرعت و دقت همگرایی الگوریتم فوق، نتایج همگرایی این الگوریتم با الگوریتم مشهور ژنتیک مقایسه میشود. همچنین نتایج همگرایی این الگوریتم توسط روشی صحه‌گذاری خواهد شد. در ادامه از روش کنترل مود لغزشی به عنوان سیاست کنترلی برای تعقیب مسیر این ربات موازی استفاده میشود. کنترلکننده مود لغزشی یکی از روش‌های کنترل مقاوم است و در این تحقیق تعدادی از پارامترهای دینامیکی سیستم ربات به صورت نامعین در نظر گرفته میشوند. نتایج بدست آمده از قسمت طراحی مسیر بهینه، عملکرد مناسب الگوریتم بهینه‌سازی فاخته را به خوبی نشان میدهد زیرا این الگوریتم توانسته با سرعت و دقت بالا به همگرایی برسد. همچنین مسیر طراحی شده با منحنی اسپلاین بدون برخورد با موانع تعریف شده تا حد امکان کوتاه شده است. علاوه بر این، با توجه به نتایج شیبه سازی‌های انجام شده مشخص میشود با وجود نامعینی‌های در نظر گرفته شده، روش کنترل مود لغزشی توانسته است فرامین مناسب برای کنترل سیستم را فراهم کند زیرا ربات موازی مورد نظر توانسته است با وجود نامعینی‌های تعریف شده، مسیر مرجع تولید شده را تعقیب کند.
احسان مرادی، مهدی طالع ماسوله، محمد جواد نجاری،
دوره ۱۶، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۵ )
چکیده
در این پژوهش مسئله‌‌ی پیدا کردن جهت‌گیری زاویه‌ای جسم حول سه‌زاویه‌ی φ، 𝜃 و ψ به شیوه‌ای نوین و دقتی بالا بررسی و حل شده است. لذا با استفاده از تنها یک دوربین و سه نقطه متمایز متصل به یک جسم‌صلب ساختهشده، جهت‌گیری زاویه‌ای جسم‌صلب با بینایی‌ماشین به صورت بلادرنگ محاسبه میشود. وجود همچین سامانه‌ای در روش‌های کنترلی حلقه‌باز برای رباتهای دورانی دارای اهمیت به‌سزایی است. بدین منظور سه‌نقطه متمایز از یک جسم‌صلب انتخاب شده است. برای کاهش اثر مخرب نور محیط بر تشخیص اشیاء رنگی و همچنین کاهش حجم استفاده از فیلترهای نرم‌افزاری از فرستنده‌های مادون‌قرمز به عنوان نشانگر استفاده گردید. به جهت غیرخطی بودن معادلات جهت‌گیری زاویه‌ای و عدم امکان حل آنها به صورت بلادرنگ از شبکه‌عصبی برای حل این موضوع استفاده شده است. شبکه‌عصبی استفاده شده از نوع پس‌انتشار خطا با یک لایه مخفی با تعداد ۲۱ گره درآن و به ترتیب در لایه‌های ورودی و خروجی دارای ۶ و ۳ گره می‌باشد. در شبکه‌عصبی اطلاعات خروجی شبکه، ابتدا با سنسور شتاب-سنج۹محوره، با دقت بسیار بالا دریافت شده و سپس نتایج آموزش شبکه‌عصبی با خروجی این سنسور مقایسه گردیده است. در مجموع ۷۳۴۳ داده‌ی مستقل در دو زاویه‌ی φ و ψ، و همچنین ۷۵۱ داده در زاویه 𝜃، از سنسور شتاب‌سنج ۹ محوره، و ربات‌موازی دو درجه آزادی‌دورانی، به عنوان یک پلتفرم آماده بدست آمد که از ۴۶۷ داده‌ی آن، برای آموزش شبکه استفاده نشده است. نتایج آموزش شبکه با داده‌های استفاده نشده برای آموزش، مقایسه شده و نتایج مطلوبی با حداکثر خطای ۰,۰۳۸ رادیان حاصل گردید.
حسن قوشچی، محمدرضا انصاری، رضا آزادی،
دوره ۱۷، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۶ )
چکیده
در پژوهش حاضر رفتارهای هیدرودینامیکی و ایرودینامیکی یک شناور تندرو با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مورد مطالعه قرار گرفته است. شبیهسازی‌ها به صورت کاملاً سه بعدی، با در نظر گرفتن جریان دوفازی و توربولانس انجام شده اند. جهت به دست آوردن مقدار سینکیج و تریم شناور، دو درجه آزادی برای آن فرض شده است. به کمک حلگر شش درجه آزادی و با استفاده از مش‌های دینامیکی، معادلات دینامیک جسم صلب با معادلات حاکم بر سیال کوپل شدهاند. با توجه به نتایج آزمایشگاهی موجود، شبیه سازی شناور تندروی هدف در محدوده سرعت خطی m/s ۰,۹-۸.۳۱ انجام شده است. مقایسه نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی موجود، نشان میدهد که بیشینه خطای میانگین حاصل برای مقدار مقاومت، تریم و سینکیج در هر سرعت از ۱۰% تجاوز نمی کند که نشان از دقت و کارایی مدل حاضر دارد. برای تمامی سرعت‌ها استقلال حل از مش بررسی شده است و نتایج برای مناسبترین مش ارائه شده است. در ادامه، تأثیر اعمال پله بر روی شناور، جهت کاهش درگ و افزایش پایداری برای چند حالت مختلف یک و دو پله مورد بررسی قرار گرفته‌اند که در نهایت بهینه‌ترین حالت معرفی و نتایج مربوط به آن ارائه شده اند. نتایج نشان می‌دهند که با اعمال پله به قایق تندوری مورد نظر میتوان تا ۱۱% مقاومت بدنه را کاهش داد.
مرتضی خوشرو، مجتبی افتخاری، مهدی افتخاری،
دوره ۱۸، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۷ )
چکیده
در این مقاله کنترلر خطی درجه دوم (LQR) مقاوم با استفاده از روش یادگیری تقویتی برای پاندول معکوس چهار درجه آزادی طراحی شده است. سیستم ارائه شده متشکل از یک پاندول معکوس چهار درجه آزادی و یک جرم متمرکز در انتهای آن می باشد. ابتدای پاندول در صفحه x-y توانایی حرکت در جهت های x و y را دارد. برای کنترل دو زاویه پاندول معکوس، دو نیروی صفحه ای در جهت های x و y به پایین پاندول وارد می شود. معادلات مدل حاکم بر سیستم با استفاده از روش لاگرانژ استخراج شده اند و سپس یک کنترلر LQR مقاوم بر اساس روش یادگیری تقویتی برای این مسئله طراحی شده است. پاندول برای بازه ای از زاویه ها مختلف ، طول ها و جرم های مختلف آموزش داده شده است. نامعینی های پارامتری به صورت طول و جرم های مختلف پاندول معکوس و اغتشاشات به صورت نیرو های ضربه ای و متغیر با زمان اعمال شده به پاندول تعریف شده است. پس از یادگیری کنترلر، کنترلر یادگیر می تواند به صورت آنلاین برای بازه ای متفاوت از طول و جرم که قبلا آموزش نیافته و در برابر اغتشاشات پیوسته و ضربه ای که به سیستم اعمال می شود سیستم را کنترل کند. نتایج عددی نشان دهنده عملکرد خوب کنترلر یادگیر در حضور نامعینی های ساختاری و پارامتری، اغتشاشات ضربه ای و پیوسته و نویز سنسورها می باشد.
محمد جوان بخت، محمد جواد محمودآبادی،
دوره ۱۸، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۷ )
چکیده
در این مقاله، روش درون‌یابی حداقل مربعات متحرک برای تقریب پارامترهای کنترلکننده فازی تطبیقی در یک سیستم تعلیق دو درجه آزادی با پارامتر متغیر جرم بدنه پیشنهاد شده است. در طراحی روش کنترلی پیشنهادی، دو سیستم فازی که هر کدام دو ورودی و یک خروجی به همراه بیست و پنج قانون اگر-آنگاه فازی می‌باشد، در نظر گرفته شده است. با استفاده از پنج تابع عضویت گاووسی برای هر ورودی، فازی‌ساز منفرد، موتور استنتاج حاصلضرب و غیر‌فازی‌ساز میانگین مراکز، سیستم‌های فازی طراحی شدهاند. سیستم‌های فازی ساخته شده با قوانین انطباق ترکیب میشوند. برای این منظور، تئوری لیاپانوف برای پایداری قوانین انطباق اعمال شده است. برای بدست آوردن پارامترهای بهینه‌ی کنترلکننده، الگوریتم بهینه‌سازی جستجوی گرانشی بکار برده شده است. در این الگوریتم مجموع وزن‌دار دو هدف جابجایی نسبی بین جرم فنر‌بندی شده و تایر و همچنین شتاب بدنه به عنوان تابع هدف مورد استفاده قرار گرفته است. از آنجا که انتخاب ضرایب مناسب کنترلکننده حائز اهمیت است و همچنین هنگامی که پارامتر سیستم تغییر پیدا کند، ضرایب بهینه کنترلکننده نیز تغییر میابند. برای حل این مشکل، مدل پیشگوی حداقل مربعات متحرک پیشنهاد شده است که نوعی روش درون‌یابی بر اساس شعاع همسایگی، تابع پایه و تابع وزن برای نقاط مورد نظر مسأله است. در نهایت مدل برخط حاصل، بر سیستم تعلیق دو درجه آزادی اعمال شده و نتایج با سیستم‌های بهینه بدون تقریبگر مقایسه شده است.
شقایق یحیایی، محمدرضا ذاکرزاده، آرش بهرامی،
دوره ۱۹، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۷ )
چکیده
پاسخ دینامیکی سیستم‌های متصل به آلیاژهای حافظه‌دار در اغلب موارد رفتار پیچیده‌ای است که ناشی از خصوصیات ذاتی غیرخطی آنها است. ویژگی‌های اساسی آلیاژهای حافظه‌دار مرتبط با رفتار مستهلک‌شونده و تغییر گسترده در خواص مکانیکی آنها است که به‌ترتیب ناشی از حلقه‌های هیسترزیس و استحاله فاز مارتنزیتی است. این خصوصیات منحصربه‌فرد موجب جلب توجه محققان بسیاری در زمینه‌های مختلف مهندسی از پزشکی تا هوافضا شده است. یکی از پاسخهای دریافتی از سیستم‌های متصل به آلیاژهای حافظه‌دار، رفتار آشوبناک است که منجر به تغییرات گسترده‌ای در رفتار سیستم میشود. علاوه بر آن، این گونه سیستم‌ها دارای حساسیت بالایی نسبت به شرایط اولیه هستند، لذا تحلیل آنها با هدف طراحی مناسب بسیار حایز اهمیت است. این مقاله به بررسی رفتار دینامیک غیرخطی و آشوبناک نوسانگر یک درجه آزادی، متصل به آلیاژ حافظه‌دار، در دمای کاری ثابت و حوزه سوپرالاستیک می‌پردازد. نیروی اعمالی توسط آلیاژ حافظه‌دار به‌وسیله مدل ساختاری برینسون استخراج میشود. از ترکیب معادلات ساختاری آلیاژ حافظه‌دار و روابط دینامیکی و سینماتیکی حاکم بر سامانه معادله حرکت به‌دست‌آمده و با استفاده از روش رانگ- کوتای مرتبه چهار حل میشود. ارتعاشات آزاد و اجباری سامانه تحت تاثیر نیروی تحریک هارمونیک و در گستره وسیعی از فرکانسهای تحریک بررسی و در قالب مثال‌های عددی متنوع ارایه میشوند. ابزارهای شناخت آشوب همچون نمودارهای صفحه فاز، پاسخ زمانی، پاسخ فرکانسی، نمای لیاپانوف و نگاشت پوانکاره برای تعیین نوع حرکت به کار گرفته میشوند. شبیه‌سازی‌های عددی انواع گسترده‌ای از پاسخهای تناوبی، شبه‌تناوبی و آشوبناک را به‌ازای مقادیر مشخصی از فرکانسهای تحریک نشان می‌دهند که دلیلی بر اهمیت درک مناسب رفتار این گونه سیستم‌ها است.
حامد چلنگری جویباری، مهدی طالع ماسوله، بهنام داداش‌زاده،
دوره ۱۹، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۸ )
چکیده
رباتهای با مکانیزم موازی در مقایسه با رباتهای سری، دارای مزیت‌هایی از جمله دقت بالا، نسبت بالای بار اعمالی به وزن ربات و همچنین سختی بالاتر هستند که موجب استفاده از این مکانیزم‌ها در کاربردهای دقیق میشود. درنظرگرفتن رفتار سختی مکانیزم، یکی از جنبه‌های مهم در حین طراحی است که باعث میشود دقت مطلوب با توجه به کاربرد مورد نظر حاصل شود. هدف از این مقاله، ارزیابی سختی و خطاهای ناشی از نرمی مکانیزم یک ربات موازی سه‌درجه آزادی است. به همین منظور میزان جابه‌جایی مجری نهایی به‌ازای بار اعمالی به‌صورت شبیهسازی و عملی مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا مکانیزم موازی مورد مطالعه در این مقاله معرفی و ویژگی‌های آن بیان شده است. سپس، سختی مکانیزم با استفاده از روش آنالیز المان محدود مدل میشود و با اعمال شرایط مرزی مورد نظر، رفتار سختی مکانیزم ربات در موقعیت‌های معین مجری نهایی مورد بررسی قرار می‌گیرد. در ادامه، به‌منظور راستی‌آزمایی نتایج به‌دست‌آمده از مدلسازی سختی، دستگاهی نوین به منظور اندازه‌گیری سختی مکانیزم، معرفی و نحوه کار با آن دستگاه نیز شرح داده شده است. با استفاده از این دستگاه، رفتار سختی مکانیزم ربات در موقعیت‌های مشابه اندازه‌گیری شده است. در انتها، جواب مدلسازی سختی و نتایج به‌دست‌آمده از اندازه‌گیری عملی، گزارش و با هم مقایسه میشوند که نشان میدهد ربات با مکانیزم موازی مورد مطالعه در این مقاله، دارای رفتار سختی مناسب بوده و در کاربردهای دقیق مورد اطمینان و قابل به‌کارگیری است.
علیرضا با صحبت نوین زاده، زهرا عرب تلگرد،
دوره ۲۱، شماره ۹ - ( ۶-۱۴۰۰ )
چکیده
در این مقاله، به مدلسازی ریاضی، ساخت، کنترل و پیادهسازی سیستم دینامیکی مکعب یک درجه آزادی با عملگر چرخ عکسالعملی، پرداخته شدهاست. نوآوری این مقاله پیادهسازی کنترلکننده تناسبی- انتگرالی- مشتقی روی سیستم تجربی مکعب یک درجه آزادی با چرخ عکسالعملی است. ابتدا معادلات مربوط به سیستم بیان میشوند، سپس سیستم در حوزه زمان و فرکانس تحلیل میشود. پس از آن به طراحی کنترلکننده تناسبی- انتگرالی- مشتقی و پیادهسازی آن روی سیستم ساختهشده پرداخته خواهد شد. پاسخ سیستم در شش مرحله به ازای بهرههای کنترلی مختلف مقایسه میشود. بهرههای بهترین پاسخ یعنی بهره تناسبی ۲۰-، بهره انتگرالی ۳۰- و بهره مشتقی ۳- در پاسخهای تئوری سیستم دارای ۱ درجه فراجهش و در پاسخ تجربی ۷ درجه فراجهش است. خطای ماندگار سیستم برای هر دو حالت تجربی و تئوری صفر است. زمان برخاست شبیهسازی تئوری ۱۰ گام زمانی، که هر گام زمانی برابر با ۰,۰۰۱ ثانیه، و پاسخ تجربی سیستم ۱۰ گام زمانی است. زمان نشست شبیهسازی نیز ۱۸۰ گام زمانی و پاسخ تجربی ۱۰۰ گام زمانی است. در مرحله بعد، پایداری کنترل طراحیشده با بهرههای انتخابی از مرحله پیشین از طریق وارد کردن اغتشاش مورد آزمایش قرار گرفتهاست و سیستم بعد از یک فراجهش ۴ درجهای پایدار شدهاست. با تغییر زاویه صفحه زیرین فراجهش پاسخ ۳ درجه خواهد بود ولی سیستم همچنان پایدار باقی میماند.نتایج کنترل نشان میدهد که سیستم ساختهشده به خوبی پایدار شده و پاسخهای زمانی مناسب به دست آمدهاست.
مهران محبوب‌خواه، احمد دوملو، فرهاد خبازی براب، کاغان کورای آیتن،
دوره ۲۲، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۴۰۱ )
چکیده
فرآیند ساخت افزودنی (FDM) به دلیل هزینه پایین وهمچنین قابلیت تولید با محدوده وسیعی از مواد ترموپلاستیک، برای نمونهسازی سریع بسیار مناسب است. برای ساخت برخی قطعات پیچیده وافزایش کیفیت، میتوان با افزایش درجات آزادی پرینتر امکان چاپ مدل پیچیده در جهات مختلف را بوجود آورد. برای این منظور در این مقاله یک پرینتر سهبعدی پنج درجه آزادی معرفی و طراحی و ساخت آن مورد بررسی قرار گرفته و قابلیتهایی که این پرینتر نسبت به سایر پرینترهای سنتی دارد مورد بحث قرار گرفته است. پرینتر معرفی شده در مقاله یک مکانیزم موازی چهار درجه آزادی است که با اضافه شدن یک درجه آزادی دورانی به سکوی متحرک مجموعاً دارای پنج درجه آزادی حرکتی می‌باشد. به منظور ایجاد مسیر حرکت پرینتر سهبعدی با پنج درجه آزادی، نرم افزار CAM با زبان برنامه نویسی پایتون توسعه داده شده است که برنامه حرکتی مسیر مورد نیاز برای پرینت قطعه را تولید میکند. برای کنترل حرکتی پرینتر، از یک میکروکنترلر آردینو با قابلیت کنترل حداقل شش موتور حرکتی بهره گرفته شده و نرم افزاری بر پایه مارلین نوشته شده است که با استفاده از این نرم افزار امکان پرینت قطعه با استفاده از پنج محور حرکتی وجود دارد.
محمد علی‌اکبری، مهران محبوب‌خواه، قادر کریمیان خسروشاهی،
دوره ۲۲، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۴۰۱ )
چکیده
معرفی رباتهای موازی، که نسبت به رباتهای سری دارای مزایای متعددی می‌باشند، یکی از تحولات مهم صنعتی برای افزایش کارایی دستگاههای کنترلپذیر بوده است. ساختارهای موازی دارای ویژگی‌های مناسبتری چون صلبیت بالای سیستم، سرعت حرکت بالا، خطاهای غیرانباشه و انعطافپذیری موقعیت عملگر نهایی می‌باشند. با این وجود، فضای کاری رباتهای موازی، نسبت به رباتهای سری، به دلیل وجود زنجیرههای متعدد سینماتیکی و همچنین پیچیدگیهای مربوط به کنترل ربات، با محدودیت‌هایی مواجه می‌باشد. کوچک بودن فضای کاری یکی از چالشهای اصلی رباتهای موازی می‌باشد. طراحی سکوی متحرک ربات موازی، یکی از عوامل موثر بر فضای کاری می‌باشد. ربات C۴، یک ربات موازی چهار درجه آزادی می‌باشد که بر پایه ربات سه درجه آزادی دلتا طراحی شده است. در این مقاله، به بررسی تاثیر طراحی سکوی متحرک بر فضای کاری و کارآیی ربات C۴ پرداخته شده است. پس از طراحی کلی اولیه ربات و سکوی متحرک، به بررسی چند حالت پیشنهادی برای سکوی متحرک با در نظر گرفتن پارامترهای سینماتیکی ربات و تحلیل خطای ربات پرداخته شده و با توجه به نتایج حاصل از بررسی پارامترهای سینماتیکی مربوط به فضای کاری و کارآیی ربات، یک طرح به عنوان طرح برتر انتخاب شده است.
مهران محبوب خواه، فرهاد خبازی براب، علی فتحی، محمد حسین علی نقی پور،
دوره ۲۳، شماره ۵ - ( ۲-۱۴۰۲ )
چکیده
فرآیند لایه نشانی ذوبی (FDM) به دلیل هزینه پایین و همچنین قابلیت تولید با محدوده وسیعی از مواد پلیمری گرمانرم، برای نمونهسازی سریع بسیار مناسب است. برای ساخت برخی قطعات پیچیده و افزایش کیفیت، میتوان با افزایش درجات آزادی حرکتی پرینتر بیش از سه محور، امکان چاپ مدل پیچیده در جهات مختلف را بوجود آورد. برای این منظور در این مقاله یک پرینتر سهبعدی پنج درجه آزادی معرفی و طراحی و ساخت آن مورد بررسی قرار گرفته و قابلیتهایی که این پرینتر نسبت به سایر پرینترهای سنتی دارد مورد بحث قرار گرفته است. پرینتر معرفی شده در مقاله یک مکانیزم موازی چهار درجه آزادی است که با اضافه شدن یک درجه آزادی دورانی به سکوی متحرک مجموعاً دارای پنج درجه آزادی حرکتی می باشد. به منظور ایجاد مسیر حرکت پرینتر سهبعدی با پنج درجه آزادی، نرم افزار کَم با زبان برنامه نویسی پایتون توسعه داده شده است که برنامه حرکتی مسیر مورد نیاز برای پرینت قطعه را تولید میکند. برای کنترل سخت افزاری پرینتر، یک نرم افزار بر پایه چارچوب نرم افزار منبع باز رپیتایر طراحی شده است. نرم افزار اصلی رپیتایر تنها سه محور حرکتی را کنترل می کند، در حالیکه با تغییرات ایجاد شده در این نرم افزار، امکان کنترل پنج محور و همچنین اضافه کردن سینماتیک معکوس به آن فراهم گردیده است. با استفاده از این نرم افزار امکان پرینت قطعه با استفاده از پنج محور حرکتی و بدون نیاز به تکیه گاه وجود دارد.
