بکارگیری وصله­های پیزوالکتریک بصورت حسگر و عملگر به منظور دمپینگ ارتعاشی تیرتیموشنکو براساس طراحی کنترل­کننده Fuzzy-GA

1. ‫وصله‬ ‫بکارگیری‬
‫دمپینگ‬ ‫منظور‬ ‫به‬ ‫عملگر‬ ‫و‬ ‫حسگر‬ ‫بصورت‬ ‫پیزوالکتریک‬ ‫های‬
‫تیرتیموشنکو‬ ‫ارتعاشی‬
‫براساس‬
‫طراحی‬
‫کنترل‬
‫کننده‬
Fuzzy-GA
‫حسنلو‬ ‫مجتبی‬
1
‫سیاوشی‬ ‫مصطفی‬
2
‫باقری‬ ‫احمد‬
3
‫نجفی‬ ‫فرید‬
4
‫کد‬
‫مقاله‬
:
HN10107410372
1

2. 2
‫اولر‬ ‫تیر‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫تیموشنکو‬ ‫تیر‬
–
‫کند‬ ‫می‬ ‫ارائه‬ ‫خود‬ ‫از‬ ‫تری‬ ‫دقیق‬ ‫مدل‬،‫شکل‬ ‫تغییر‬ ‫درهنگام‬ ‫برشی‬ ‫اثر‬ ‫گرفتن‬ ‫نظر‬ ‫در‬ ‫بدلیل‬ ‫برنولی‬
.
‫شکل‬ ‫تغییر‬ ‫اثر‬ ‫در‬
‫باشد‬ ‫می‬ ‫دورانی‬ ‫حرکت‬ ‫و‬ ‫انتقالی‬ ‫حرکت‬ ‫شامل‬ ‫آزادی‬ ‫درجه‬ ‫دو‬ ‫دارای‬ ‫المان‬ ‫از‬ ‫گره‬ ‫هر‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫شده‬ ‫استفاده‬ ‫محدود‬ ‫اجزاء‬ ‫عددی‬ ‫روش‬ ‫از‬
.
Node 1
w2
𝜃2
w1
θ1
Element Node 2

3. 3
‫سازی‬ ‫بهینه‬ ‫الگوریتم‬
‫هدفه‬ ‫تک‬ ‫ژنتیک‬
‫باشد‬ ‫می‬ ‫گشتاور‬ ‫بصورت‬ ‫پیزوالکتریک‬ ‫المان‬ ‫دینامیکی‬ ‫رفتار‬
.
‫خارجی‬ ‫تحریکات‬ ‫اثر‬ ‫در‬ ‫تیر‬ ‫نوک‬ ‫جابجایی‬ ‫ماکزیمم‬ ‫کاهش‬
‫سازی‬ ‫بهینه‬ ‫از‬ ‫هدف‬

4. 4
1
-
‫مغناطیسی‬ ‫میدان‬ ‫وجود‬ ‫عدم‬
.
2
-
‫کلوین‬ ‫صفر‬ ‫زیر‬ ‫دمای‬ ‫تا‬ ‫کارایی‬
.
3
-
‫روانکاری‬ ‫به‬ ‫نیاز‬ ‫عدم‬ ‫و‬ ‫خال‬ ‫با‬ ‫سازگاری‬
.
4
-
‫حدود‬ ‫تا‬ ‫بزرگ‬ ‫نیروهای‬ ‫تولید‬
10
‫کیلونیوتن‬
.
5
-
‫حدود‬ ‫تا‬ ‫سیگنال‬ ‫انتفال‬ ‫شتاب‬ ‫آهنگ‬
g
10000
6
-
‫شوند‬ ‫نمی‬ ‫حرکت‬ ‫مانع‬ ‫اصطکاک‬ ‫و‬ ‫چسبندگی‬ ‫نیروهای‬
.
7
-
‫حرکت‬ ‫به‬ ‫الکتریکی‬ ‫انرژی‬ ‫مستقیم‬ ‫تبدیل‬ ‫و‬ ‫بودن‬ ‫مصرف‬ ‫کم‬
.
8
-
‫افتد‬ ‫نمی‬ ‫اتفاق‬ ‫پارگی‬ ،‫خوردگی‬ ،‫سایش‬ ،‫جامد‬ ‫حالت‬ ‫دینامیکی‬ ‫رفتار‬ ‫وجود‬
.
9
-
‫یافت‬ ‫دست‬ ‫نرمی‬ ‫و‬ ‫یکنواخت‬ ‫حرکت‬ ‫به‬ ‫توان‬ ‫می‬ ‫ولتاژ‬ ‫کمترین‬ ‫اعمال‬ ‫با‬ ‫و‬ ‫باشد‬ ‫می‬ ‫نانو‬ ‫درحد‬ ‫که‬ ‫پیزوالکتریک‬ ‫های‬ ‫محرک‬ ‫دقت‬
.
‫پیزوالکتریک‬ ‫المان‬ ‫مزایای‬

5. 5
‫تحقیق‬ ‫پیشینه‬
‫سال‬
2008
T.Koy
‫همکارش‬ ‫و‬
:
‫کامپوزیتی‬ ‫ورق‬ ‫و‬ ‫تیر‬ ، ‫پنل‬
-
‫روش‬ ‫با‬
GA-LQR
‫سال‬
2007
Z.C.Qiu
‫همکاران‬ ‫و‬
:
‫ورق‬
-
‫پذیری‬ ‫مشاهده‬ ‫و‬ ‫پذیری‬ ‫کنترل‬ ‫معیار‬
-
‫کنترلی‬ ‫رویکرد‬
PPF
‫و‬
PDC
‫سال‬
2003
S.T.Quek
‫همکاران‬ ‫و‬
:
‫کامپوزیتی‬ ‫ورق‬
-
‫پذیری‬ ‫کنترل‬ ‫معیار‬
-
‫سازی‬ ‫بهینه‬ ‫روش‬
.DPS
‫سال‬
2004
H.Y.Guo
‫وهمکاران‬
:
‫خرپا‬
-
‫پنال‬ ‫تابع‬ ‫از‬ ‫استفاده‬
‫ت‬
‫الگو‬ ‫در‬ ‫اجباری‬ ‫جهش‬ ‫و‬ ‫ی‬
‫ر‬
‫ژنتیک‬ ‫یتم‬
.
‫سال‬
2005
A.S.D.Oliveira
‫همکارش‬ ‫و‬
:
‫تیر‬
-
‫تکین‬ ‫مقادیر‬ ‫جداسازی‬ ‫معیار‬
-
‫کالسیک‬ ‫سازی‬ ‫بهینه‬ ‫روش‬
‫سال‬
2006
C.Swann
‫همکارش‬ ‫و‬
:
‫کامپوزیتی‬ ‫ورق‬
-
‫سازه‬ ‫در‬ ‫تورق‬ ‫پدیده‬ ‫بر‬ ‫منطبق‬ ‫معیار‬
-
‫کارلو‬ ‫مونت‬ ‫روش‬ ‫و‬ ‫ژنتیک‬ ‫الگوریتم‬

6. 6
‫سال‬
2013
1
-
S.L.Schulz
‫همکاران‬ ‫و‬
:
‫ورق‬ ‫و‬ ‫تیر‬
-
‫باینری‬ ‫ژنتیک‬ ‫الگوریتم‬
-
‫کنترلر‬
LQR
2
-
َ
A.L.Araujo
‫همکاران‬ ‫و‬
:
‫ساندویچی‬ ‫ورق‬
-
‫روش‬
DMM
3
-
َ
S.S.Wrona
‫همکارش‬ ‫و‬
:
‫ورق‬
-
‫پذیری‬ ‫کنترل‬ ‫معیار‬
-
‫ممتیک‬ ‫الگوریتم‬
‫سال‬
2012
1
-
F.Bachman
‫همکاران‬ ‫و‬
:
‫توربوماشین‬ ‫کامپوزیتی‬ ‫پره‬
-
‫سازه‬ ‫و‬ ‫پیزوالکتریک‬ ‫پتانسیل‬ ‫انرژی‬ ‫معیار‬
2
-
J.Zhang
‫همکاران‬ ‫و‬
:
‫برنولی‬ ‫اولر‬ ‫تیر‬
-
‫کنترلر‬
LQG
3
-
J.M.Hale
‫همکارش‬ ‫و‬
:
‫ورق‬
-
‫معیار‬
H2
‫شده‬ ‫اصالح‬
-
‫ژنتیک‬ ‫الگوریتم‬
4
-
N.D.Zoric
‫همکاران‬ ‫و‬
:
‫کامپوزیتی‬ ‫تیر‬
-
‫هدفه‬ ‫تک‬ ‫ذرات‬ ‫ازدحام‬ ‫الگوریتم‬ ‫و‬ ‫فازی‬ ‫منطق‬ ‫ترکیب‬
‫سال‬
2010
1
-
M.R.Safizade
‫همکاران‬ ‫و‬
:
‫ورق‬
-
‫پذیری‬ ‫معیارکنترل‬
-
‫ژنتیک‬ ‫الگوریتم‬
2
-
J.Yang
‫همکارش‬ ‫و‬
:
‫ورق‬
-
3
‫الگوریتم‬ ‫نوع‬
SATSP
،
HTTSP
‫و‬
GATSP

7. 7
𝑉
𝑠
𝑉
𝑎
F(t)
Fuzzy
𝑽𝐬
-
Structure
+
-
𝑽𝒂
Actuator
Sensor
3
1
+
‫هوشمند‬ ‫المان‬
‫تیرهوشمند‬ ‫الکترومکانیکی‬ ‫مدل‬

8. 8
Sensor
Actuator Fuzzy
Controller
‫حالت‬ ‫فضای‬ ‫مدل‬
𝑓𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑓𝑒 + 𝑓𝑝
𝑀𝑠𝑚𝑎𝑟𝑡 𝑞 + 𝐶𝑠𝑚𝑎𝑟𝑡𝑞 + 𝐾𝑠𝑚𝑎𝑟𝑡 𝑞 = 𝑓𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝐶 = [0 i(t)]
𝐵 =
0
𝑓𝑒
𝑀𝑠𝑚𝑎𝑟𝑡
𝐴 =
0 𝐼
−
𝐾𝑠𝑚𝑎𝑟𝑡
𝑀𝑠𝑚𝑎𝑟𝑡
−
𝐶𝑠𝑚𝑎𝑟𝑡
𝑀𝑠𝑚𝑎𝑟𝑡
𝑦 = 𝐶𝑥 𝑡 + 𝐷𝑢(𝑡)
𝑥 = 𝐴𝑥 𝑡 + 𝐵𝑢 𝑡 + 𝐸𝑟 𝑡
𝐷 = 0
𝐸 =
0
𝑓𝑝
𝑀𝑠𝑚𝑎𝑟𝑡

9. 9
-1 -0.5 0 0.5 1
0
0.5
1
e
Degree
of
membership
NVL Z PVL
-1 -0.5 0 0.5 1
0
0.5
1
de
Degree
of
membership
NVL Z PVL
-1 -0.5 0 0.5 1
0
0.5
1
U
Degree
of
membership
NVL Z PVL
‫تابع‬
‫شده‬ ‫نرمال‬ ‫موقعیت‬ ‫خطای‬ ‫عضویت‬
‫تابع‬
‫شده‬ ‫نرمال‬ ‫خطای‬ ‫مشتق‬ ‫عضویت‬
‫تابع‬
‫شده‬ ‫نرمال‬ ‫کنترلی‬ ‫فرمان‬ ‫عضویت‬

10. 10
‫قوانین‬
‫کنترلی‬
‫فازی‬ ‫قوانین‬ ‫جدول‬ ‫خطا‬ ‫مشتق‬
NVL NL NS Z PS PL PVL
‫خطا‬
NVL NVL NVL NVL NL NL NS Z
NL NVL NVL NL NL NS Z PS
NS NVL NL NL NS Z PS PL
Z NVL NL NS Z PS PL PVL
PS NL NS Z PS PL PL PVL
PL NS Z PS PL PL PVL PVL
PVL Z PS PL PL PVL PVL PVL
‫ابتدا‬ ‫در‬
‫نرمال‬ ‫با‬ ‫سپس‬ ‫و‬ ‫مشخص‬ ‫طراحی‬ ‫متغیرهای‬ ‫حدود‬
‫کنترل‬ ‫حدود‬ ‫این‬ ‫سازی‬
‫شده‬ ‫طراحی‬ ‫فازی‬ ‫کننده‬
‫است‬
.
‫موتور‬
‫روش‬ ‫بر‬ ‫مبتنی‬ ‫را‬ ‫کنترلی‬ ‫فرمان‬ ‫مقدار‬ ‫و‬ ‫کرده‬ ‫استفاده‬ ‫ورودی‬ ‫بعنوان‬ ‫آن‬ ‫اول‬ ‫مشتق‬ ‫و‬ ‫تعقیب‬ ‫خطای‬ ‫سیگنال‬ ‫از‬ ‫فازی‬ ‫استنتاج‬
‫ممدانی‬
‫نماید‬‫می‬ ‫محاسبه‬
.
‫اختصاص‬ ‫با‬ ‫شده‬ ‫طراحی‬ ‫فازی‬ ‫کنترلر‬
7
،‫خطا‬ ‫سیگنال‬ ‫به‬ ‫عضویت‬ ‫تابع‬
7
‫و‬ ‫خطا‬ ‫اول‬ ‫مشتق‬ ‫به‬ ‫عضویت‬ ‫تابع‬
49
‫کنترلی‬ ‫قانون‬
‫منجر‬
‫با‬ ‫کنترلی‬ ‫فرمان‬ ‫مورد‬ ‫در‬ ‫گیری‬‫تصمیم‬ ‫به‬
7
‫گردد‬‫می‬ ‫عضویت‬ ‫تابع‬
.
‫است‬ ‫شده‬ ‫داده‬ ‫نشان‬ ‫کنترلی‬ ‫سطح‬ ‫و‬ ‫قوانین‬ ‫جدول‬ ،‫عضویت‬ ‫توابع‬ ‫ادامه‬ ‫در‬
.

11. 11
‫پارامترهای‬ ‫گرفتن‬ ‫متغیر‬ ‫با‬
a
،
b
‫و‬
c
‫و‬ ‫سیستم‬ ‫هدف‬ ‫تابع‬ ‫عنوان‬ ‫به‬ ‫موقعیت‬ ‫خطای‬ ‫و‬ ‫مثلثی‬ ‫توابع‬ ‫در‬
‫است‬ ‫شده‬ ‫پرداخته‬ ‫کنترلی‬ ‫سطح‬ ‫سازی‬ ‫بهینه‬ ‫به‬ ‫هدفه‬ ‫تک‬ ‫ژنتیک‬ ‫الگوریتم‬ ‫از‬ ‫استفاده‬
.
-1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1
-1
-0.5
0
0.5
1
e
Surface Control
de
u
‫سطح‬
‫فازی‬ ‫کنترلی‬

12. 12
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
-1
-0.5
0
0.5
1
x 10
-7
Time-sec
Flexural
Displacement-m
Vibration Tip Timoshenko Beam
Structure
Smart Structure
‫پاسخ‬
‫سینوسی‬ ‫اغتشاشات‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫سیستم‬
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
-2
-1
0
1
2
3
x 10
-8 Vibration Suppression
Time-sec
Flexural
Displacement-m
‫جابجایی‬
‫سینوسی‬ ‫ورودی‬ ‫اثر‬ ‫در‬ ‫تیر‬ ‫نوک‬ ‫شده‬ ‫کنترل‬ ‫عرضی‬

13. 13
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
-1
-0.5
0
0.5
1
x 10
-7
Time-sec
Flexural
Displacement-m
Vibration Tip Timoshenko Beam
Structure
Smart Structure
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
-2
-1
0
1
2
3
x 10
-8 Vibration Suppression
Time-sec
Flexural
Displacement-m
‫پاسخ‬
‫مربعی‬ ‫پالس‬ ‫اغتشاشات‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫سیستم‬
‫جابجایی‬
‫مربعی‬ ‫پالس‬ ‫ورودی‬ ‫اثر‬ ‫در‬ ‫تیر‬ ‫نوک‬ ‫شده‬ ‫کنترل‬ ‫عرضی‬

14. 14
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
-10
-5
0
5
x 10
-8
Time-sec
Flexural
Displacement-m
Vibration Tip Timoshenko Beam
Structure
Smart Structure
‫پاسخ‬
‫واحد‬ ‫پله‬ ‫اغتشاشات‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫سیستم‬
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
-2
-1
0
1
2
x 10
-8 Vibration Suppression
Time-sec
Flexural
Displacement-m
‫جابجایی‬
‫واحد‬ ‫پله‬ ‫ورودی‬ ‫اثر‬ ‫در‬ ‫تیر‬ ‫نوک‬ ‫شده‬ ‫کنترل‬ ‫عرضی‬

15. 15
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
-10
-5
0
5
x 10
-8
Time-sec
Flexural
Displacement-m
Vibration Tip Timoshenko Beam
Structure
Smart Structure
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
x 10
-8 Vibration Suppression
Time-sec
Flexural
Displacement-m
‫پاسخ‬
‫ایمپالس‬ ‫اغتشاشات‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫سیستم‬
‫جابجایی‬
‫ایمپالس‬ ‫ورودی‬ ‫اثر‬ ‫در‬ ‫تیر‬ ‫نوک‬ ‫شده‬ ‫کنترل‬ ‫عرضی‬

16. 16
‫سپاس‬ ‫و‬ ‫احترام‬ ‫با‬
‫تهران‬
‫شهریور‬
94