تحلیل دینامیک آشوبناک و کنترل آشوب سیستم انتقال چرخ‏ دنده با استفاده از الگوریتم مود لغزشی پیش بین

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران

چکیده

در این مقاله به تحلیل دینامیک غیرخطی و کنترل ارتعاشات آشوبناک در یک سیستم انتقال قدرت چرخ ‏دنده­ به منظور حذف کامل نویزها پرداخته شده است. به منظور بررسی دینامیک آشوبناک سیستم، از ابزارهای عددی شامل مسیرهای صفحه فاز، مقاطع پوانکاره و نمودارهای دوشاخگی بهره برده شد که منجر به اثبات رفتار آشوبناک در سیستم غیرخطی شده است. سپس سیستم کنترلی نوین مبتنی بر نگرش مود لغزشی پیش­بین ارائه شد به نحوی­که با پیش ­بینی سطح لغزش مناسب در الگوریتم کنترلی تلفیقی مود لغزشی پیش ‏بین، اصلاح رفتار آشوبناک را در پی دارد. نتایج حاصل از شبیه ‏سازی سیستم مدار بسته کارآمدی سیستم کنترلی پیشنهادی را از منظر بهبود رفتار دینامیکی و کاهش مصرف انرژی در کنار حذف ارتعاشات آشوبناک نشان می ‏دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] S. L. de Souza, I. L. Caldas, R. L. Viana, A. M. Batista, and T. Kapitaniak, "Noise-induced Basin Hopping in a Gearbox Model," Chaos, Solitons & Fractals, Vol. 26, No. 5, pp. 1523-1531, 2005, doi: https://doi.org/10.1016/j.chaos.2005.04.033.
 
[2] X. Gou, L. Zhu, and C. Qi, "Nonlinear Dynamic Model of a Gear-rotor-bearing System Considering the Flash Temperature," Journal of Sound and Vibration, Vol. 410, pp. 187-208, 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2017.08.014.
 
[3] M. Bozca, "Transmission Error Model-based Optimisation of the Geometric Design Parameters of an Automotive Transmission Gearbox to Reduce Gear-rattle Noise," Applied Acoustics, Vol. 130, pp. 247-259, 2018, doi: https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2017.10.005.
 
[4] A. Farshidianfar and A. Saghafi, "Identification and Control of Chaos in Nonlinear Gear Dynamic Systems using Melnikov Analysis," Physics Letters A, Vol. 378, No. 46, pp. 3457-3463, 2014, doi: https://doi.org/10.1016/j.physleta.2014.09.060.
 
[5] H. Delavari and M. Mohadeszade, "Chaos Control in a Gear Transmission System via a Novel Adaptive Terminal Sliding Mode Control Approach with Nonlinearity in the Control Input," Journal of Control, Vol. 10, No. 4, pp. 45-53, 2017, doi: http://dorl.net/dor/20.1001.1.20088345.1395.10.4.3.9.
[6] Y. Wang, W. Chen, M. Tomizuka, and B. N. Alsuwaidan, "Model Predictive Sliding Mode Control: for Constraint Satisfaction and Robustness," in Dynamic Systems and Control Conference, 2013, Vol. 56147: American Society of Mechanical Engineers, p. V003T44A005, doi: https://doi.org/10.1115/DSCC2013-4067.
 
[7] G. P. Incremona, A. Ferrara, and L. Magni, "Hierarchical Model Predictive/Sliding Mode Control of Nonlinear Constrained Uncertain Systems," IFAC-PapersOnLine, Vol. 48, No. 23, pp. 102-109, 2015, doi: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.11.268.
 
[8] T. Temel, H. Ashrafiuon, C. Nataraj, and S. Yildirim, "A New Sliding-mode Model Predictive Controller for Output Tracking of Nonlinear Systems with Online Optimization," International Journal of Advanced Research, Vol. 3, No. 9, pp. 660-664, 2015, doi: 10.1109/TIE.2016.2618867.
 
[9] M. Spasic, M. Hovd, D. Mitic, and D. Antic, "Tube Model Predictive Control with an Auxiliary Sliding Mode Controller," Modeling, Identification and Control, Vol. 37, No. 3, pp. 181-193, 2016, doi: 10.4173/mic.2016.3.4.
 
[10] I. M.-B. Hassine, M. W. Naouar, and N. Mrabet-Bellaaj, "Model Predictive-sliding Mode Control for Three-phase Grid-connected Converters," IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 64, No. 2, pp. 1341-1349, 2016.
 
[11] S. M. Abtahi, "Suppression of Chaotic Vibrations in Suspension System of Vehicle Dynamics using Chattering-free Optimal Sliding Mode Control," Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Vol. 41, No. 5, p. 210, 2019, doi: https://doi.org/10.1007/s40430-019-1711-1.
 
[12] S. M. Abtahi, "Melnikov-based Analysis for Chaotic Dynamics of Spin-orbit Motion of a Gyrostat Satellite," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-body Dynamics, Vol. 233, No. 4, pp. 931-941, 2019, doi: https://doi.org/10.1177/1464419319842024.
 
[13] C.-W. Chang-Jian and S.-M. Chang, "Bifurcation and Chaos Analysis of Spur Gear Pair with and without Nonlinear Suspension," Nonlinear Analysis: Real World Applications, Vol. 12, No. 2, pp. 979-989, 2011, doi: https://doi.org/10.1016/j.nonrwa.2010.08.021.
 
[14] S. Abtahi, S. Sadati, and A. Ghaffari, "Design of Sliding Mode and lQR Controllers for an HVAC System," Aerospace Mech. J, Vol. 9, No. 2, pp. 1-10, 2013.
 
[15] X. Cheng, P. Wang, L. Liu, and G. Tang, "Predictive Sliding Mode Control using Feedback Linearization for Hypersonic Vehicle," Procedia Engineering, Vol. 99, pp. 1076-1081, 2015, doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.12.642.
 
[16] M. H. Gharagozloo and A. Shahmansoorian, "Chaos Control in Gear Transmission System using GPC and SMC‎ Controllers," Journal of Applied and Computational Mechanics, Vol. 8, no. 2, pp. 545-556, 2022, doi: 10.22055/JACM.2020.32499.2028
 
[17] P. C. Müller, "Popov and Circle Criterion," In Control System, Robotics and Automation-Volume III: System Analysis and Control: Classical Approaches-III, Encyclopedia of Life Support System, Vol. 3, H. Unbehauen, Ed., ed. Oxford, United Kingdom: EOLSS Publishers Co. Ltd., 2009, p. 154.