Ин таҳқиқот, махсусан дар системаҳои буриши ларзишии ултрасадоӣ ки барои коркарди маводи сахт ва шикананда истифода мешаванд, ду равиши гуногуни идоракуниро барои дар наздикии шароити резонанс нигоҳ доштани амплитуда ва басомади ларзиши асбоби буранда таҳия мекунад. Муҳаққиқон системаи вибратор–консентратор–қисмро (vibrator–concentrator–part, VCP) бо модели механикии ларзиши дараҷаи дуюм ифода намуда, генератори хаттӣ ва генератори навъи реле-ро, ки басомади табиии системаро тавассути сохтори бозхурди худ барангезанд, дар муҳити MATLAB/Simulink модел мекунанд.

Масъалаи асосии муҳандисии таҳқиқот ҷойивазшавии басомади резонанс дар натиҷаи тағйир ёфтани хусусиятҳои масса, соиш/хомӯшшавӣ ва чандирии системаи VCP ҳангоми коркард мебошад. Агар генератор бо басомади собит кор карданро идома диҳад, амплитудаи ларзиши асбоби буранда метавонад бо дур шудан аз қуллаи резонанс коҳиш ёбад. Равиши муҳаққиқон ба он равона шудааст, ки басомади генератор ба ларзиши табиии системаи механикӣ пайваст карда шавад, то ҳангоми тағйир ёфтани система басомади корӣ низ нуқтаи нави резонансро пайгирӣ кунад.

Дар модели генератори хаттӣ, вақте ки амплитудаи ҳадаф 6.2 µm интихоб шуд, амплитудаи устувор дар симулятсия 6.35 µm ва басомади гузоришшуда тақрибан 22.5 kHz буд. Вақте ки амплитудаи ҳадаф ба 12 µm зиёд карда шуд, амплитудаи устувор 11.8 µm ва басомад тақрибан 22.7 kHz гузориш шуд. Муҳаққиқон аз ин натиҷа хулоса мекунанд, ки дар шароити модели онҳо тағйир додани истиноди амплитуда басомади резонансро ба таври назаррас тағйир намедиҳад.

Дар мисоли таъсири халалдоркунанда, ки коэффисиенти модели вобаста ба чандирӣ аз 487.8 ба 400 кам карда шуд, ҳангоми амплитудаи ҳадафи 10 µm симулятсия тақрибан 9.8 µm амплитудаи устувор ва басомади 20 kHz дод. Ин натиҷа барои дастгирии андешаи он оварда мешавад, ки системаи идоракунӣ метавонад амплитударо ба ҳадаф наздик нигоҳ дошта, ҳамзамон басомади табиии тағйирёбандаи системаи механикиро пайгирӣ кунад.

Муҳаққиқон, ки қайд мекунанд сохтори хаттӣ метавонад ҳангоми тағйироти параметри соиш/хомӯшшавӣ шарти консервативиро аз даст диҳад, дар марҳилаи дуюм қонуни идоракунии релегӣ-и ивазкунандаи аломатро пешниҳод мекунанд. Дар модели релегӣ, барои амплитудаи ҳадафи \(g_A=10\) µm ва коэффисиенти идоракунии \(k_p=1.8\), амплитудаи воқеӣ 10.2 µm ва басомади гузоришшуда 22.5 kHz ба даст омад. Масири пӯшида дар ҳамвории фазавӣ аз ҷониби муҳаққиқон ҳамчун нишонаи худларзиши доимӣ ва рафтори консервативӣ тафсир шудааст.

Маҳдудияти муҳими таҳқиқот дар он аст, ки натиҷаҳо бо моделсозии MATLAB/Simulink маҳдуданд. Равиши нави идоракунӣ дар дастгоҳи воқеии ултрасадоӣ санҷида нашудааст; ноҳамвории сатҳ, қувваи буриш, умри асбоб, ҳарорат, масрафи энергия ё дақиқии андозавии қисми коркардшуда таҷрибавӣ чен нашудаанд. Аз ин рӯ, таҳқиқот ба таври миқдорӣ исбот намекунад, ки системаи идоракунӣ сифати сатҳро дар истеҳсолоти воқеӣ то чӣ андоза беҳтар мекунад; танҳо бар асоси натиҷаҳои модел пешниҳод мекунад, ки чунин беҳбудӣ мумкин аст.

Ин барои Туркия чӣ маъно дорад?

Аз нигоҳи Туркия, таҳқиқот идеяи идоракуниеро пешниҳод мекунад, ки метавонад барои пажӯҳишҳои истеҳсолӣ дар соҳаҳои мудофиа, авиатсия, истеҳсоли дақиқ, дастгоҳсозӣ ва маводи душворкоркард татбиқ шавад. Хусусан дар системаҳои буриши бо ултрасадо ёрирасон, меъмории гардонандае, ки ба ҷойи басомади собити генератор резонанси тағйирёбандаи системаи механикиро пайгирӣ мекунад, барои таҳқиқоти лабораторӣ ва таҳияи прототип қобили омӯзиш аст. Бо вуҷуди ин, азбаски дар хатти истеҳсолӣ ё маводи Туркия озмоиш гузаронида нашудааст, барои арзёбии кори воқеии система тасдиқи таҷрибавии маҳаллӣ ё байналмилалӣ зарур аст.

Масъалаи асосии таҳқиқот чист?

Барои кори самаранок дар буриши ларзишии ултрасадоӣ басомади ларзиши асбоби буранда ва басомади резонанси системаи механикии вибратор–консентратор–қисм бояд ба ҳам наздик нигоҳ дошта шаванд. Ифодаи истифодашуда дар таҳқиқот:

\[ f_g \approx f_R \]

мебошад. Дар ин ҷо \(f_g\) басомади генератор ва \(f_R\) басомади резонанси системаи механикиро нишон медиҳад.

Тағйир ёфтани масса, чандирӣ ва хусусиятҳои соиш/хомӯшшавӣ дар системаи VCP метавонад басомади резонансро ҷойиваз кунад. Ин тағйир метавонад бо шароити коркард, аз қабили чуқурии буриш, пешравӣ, суръати буриш, хусусиятҳои механикии қисми корӣ, ҳарорат ва қувваҳои буриш вобаста бошад. Агар генератори ултрасадоии басомадаш собит чунин ҷойивазшавиро пайгирӣ карда натавонад, амплитудаи ларзиши асбоби буранда метавонад коҳиш ёбад.

Параметрҳои ҳадафии буриши ларзишии ултрасадоӣ кадомҳоянд?

Таҳқиқот аз нуқтаи назари идоракунӣ ба се баромади асосӣ диққат медиҳад:

• Амплитудаи ларзиши асбоби буранда \(A\), µm.
• Басомади ларзиши асбоби буранда \(f\), kHz.
• Нисбати суръати буриш ба суръати критикӣ \(V/V_c\).

Дар манбаъ амплитудаи ларзиш барои як қисми муайян:

\[ A=g_A=\mathrm{const} \]

ҳамчун ҳадаф муайян шудааст.

Муносибати суръати оптималӣ, ки таҳқиқот аз адабиёт меорад:

\[ \frac{V}{V_c}\approx\frac13 \]

мебошад. Ин нисбати \(1/3\) аз озмоиши нави бурише, ки дар ҳамин мақола анҷом дода шудааст, ба даст наомада, ҳамчун принсипи тарроҳӣ бар асоси манбаъҳои қаблӣ истифода шудааст.

Системаи номиналии ултрасадоӣ дар кадом басомадҳо кор мекунад?

Тибқи тавсифи система дар мақола, диапазони кори гармоникии генератори ултрасадоӣ тақрибан 20–30 kHz аст. Барои консентратор басомади номиналии 22 kHz дода шудааст ва дар ин басомад амплитудаи максималии ларзиш дар нӯги консентратор 12 µm нишон дода шудааст.

Ин арзишҳо минтақаи номиналии кори модели идоракуниро ташкил медиҳанд. Ҳадафи муҳаққиқон он аст, ки ҳатто агар нуқтаи резонанс ҳангоми коркард тағйир ёбад, генератор ба басомади нави табиии системаи механикӣ наздик шавад.

Системаи VCP чӣ гуна модел шудааст?

Системаи механикии вибратор–консентратор–қисм бо муодилаи дифференсиалии хаттии дараҷаи дуюм ифода шудааст:

\[ m\frac{d^2x}{dt^2} + c\frac{dx}{dt} + kx = F(t) \]

Дар ин ҷо \(m\) массаи овардашудаи системаи ларзиш, \(x\) ҷойивазкунии хаттӣ нисбат ба ҳолати мувозинат, \(c\) коэффисиенти соиш/хомӯшшавӣ, \(k\) коэффисиенти чандирӣ ва \(F(t)\) қувваи идоракуниро барои нигоҳ доштани режими резонанс нишон медиҳад.

Дар Расми 1 вибратор, консентратор, асбоби буранда, сенсор ва қисми корӣ дар як занҷири ягонаи механикии ларзиш нишон дода шудаанд. Рафтори эквивалентии механикӣ дар тарафи қисми корӣ бо массаи \(m\), коэффисиенти пружина \(k\) ва коэффисиенти хомӯшшавӣ/соиш \(c\) модел шудааст.

Модели нормализатсияшуда чӣ гуна сохта мешавад?

Ҳангоми тақсим кардани муодила ба массаи овардашуда таҳқиқот шакли зеринро истифода мебарад:

\[ \frac{d^2x}{dt^2} + B\frac{dx}{dt} + A_0x = DF(t). \]

Шакли стандартии ларзиши дараҷаи дуюм бошад:

\[ \frac{d^2x}{dt^2} + 2\xi\omega_0\frac{dx}{dt} + \omega_0^2x = DF(t) \]

дода мешавад.

Дар ин ҷо \(\xi\) нисбати хомӯшшавӣ ва \(\omega_0\) басомади кунҷии табиӣ/резонансии системаро ифода мекунад.

Басомади табиии хомӯшшудае, ки манбаъ медиҳад:

\[ \omega = \omega_0\sqrt{1-\xi^2} \]

ва ба таври эквивалентӣ:

\[ \omega = \sqrt{ A_0- \left(\frac{B}{2}\right)^2 } = \sqrt{ \frac{k}{m} - \frac{c^2}{4m^2} }. \]

Басомади табиӣ тавассути бозхурд чӣ гуна барангехта мешавад?

Муҳаққиқон бозхурди суръатро истифода мебаранд, ки ҳадафаш ба тақрибан сифр расонидани хомӯшшавии самараноки система мебошад:

\[ F(t) = K_sK_eK \frac{dx(t)}{dt}. \]

Дар ин ҷо \(K_s\) коэффисиенти сенсор, \(K_e\) коэффисиенти барангезанда ва \(K\) коэффисиенти пайваст/идоракунӣ мебошанд.

Вақте ин бозхурд ба модели асосӣ илова мешавад:

\[ \frac{d^2x}{dt^2} + \left( B-DK_sK_eK \right) \frac{dx}{dt} + Ax = 0 \]

ба даст меояд.

Муҳаққиқон:

\[ \delta= B-DK_sK_eK \]

ифодаро ҳамчун параметре истифода мебаранд, ки рафтори хомӯшшавии самаранокро муайян мекунад.

Режими консервативӣ чӣ маъно дорад?

Дар модел:

\[ \delta=0 \]

агар иҷро шавад, система ба:

\[ \frac{d^2x}{dt^2} + A_0x = 0 \]

осиллятори идеалии бе хомӯшшавӣ табдил меёбад.

Тибқи таснифи таҳқиқот:

Тарҳи идоракунии таҳқиқот ба он асос ёфтааст, ки қимати самараноки \(\delta\) ба сифр наздик нигоҳ дошта шуда, амплитуда тавассути канали ҷудогонаи идоракунӣ ба қимати ҳадаф расонида шавад.

Идоракунии амплитуда чӣ гуна таъмин мешавад?

Барои системаи хаттӣ қонуни идоракунии мутаносиб:

\[ u=k_p\varepsilon(t) \]

муайян шудааст.

Хатои амплитуда:

\[ \varepsilon(t)=g_A-x(t) \]

мебошад. Дар ин ҷо \(g_A\) амплитудаи дилхоҳро ва \(x(t)\) амплитудаи ченшудаи ларзишро, ки бо сенсори пьезоэлектрикӣ алоқаманд аст, ифода мекунад.

Дар сохтори идоракунии Расми 2 регулятор, унсури пайваст, барангезанда, системаи механикии ларзиш, сенсор ва системаи ченкунии амплитуда ҳалқаи пӯшидаи бозхурдро ташкил медиҳанд. Илова бар ин, барои бозхурди суръат пайванди ҳосилавии \(dx/dt\) мавҷуд аст.

Функсияи интиқоли истифодашуда дар таҳқиқот

Функсияи интиқол барои системаи механикии VCP:

\[ W(p) = \frac{0.2} {0.00204p^2+0.0181p+1} \]

мебошад.

Мақола мегӯяд, ки ин моделро барои системаи механикии тақрибан 22 kHz истифода кардааст. Дар Расми 3 ҷавоби гузарои система бо ларзиши хомӯшшаванда ба қимати устувор наздик мешавад.

Масъалаи миқёси басомад дар функсияи интиқол

Ёддошти техникии назорати дохилии манбаъ: Агар дар функсияи интиқоли боло тағйирёбандаи \(p\) ба таври стандартӣ ҳамчун s⁻¹ ва меҳвари вақти графикҳо бо сонияҳо тафсир шавад, аз коэффисиентҳои махраҷ басомади кунҷии табиии бе хомӯшшавӣ тақрибан:

\[ \omega_n = \sqrt{\frac{1}{0.00204}} \approx22.14\ \mathrm{rad\,s^{-1}} \]

мешавад. Ин қимат ба:

\[ f_n = \frac{\omega_n}{2\pi} \approx3.52\ \mathrm{Hz} \]

мувофиқ меояд; 22 kHz нест. Ба ҳамин монанд, коэффисиенти 487.8 дар муодилаи фазои ҳолати мақола:

\[ \sqrt{487.8} \approx22.09\ \mathrm{rad\,s^{-1}} \]

миқёсро медиҳад.

Аз ин рӯ, байни қиматҳои 20–22.7 kHz дар матн ва коэффисиентҳои модели математикӣ мушкили равшани воҳид ё миқёсбандӣ мавҷуд аст. Азбаски манбаъ шарҳ намедиҳад, ки вақт ё тағйирёбандаи \(p\) бо миқёси дигари нормализатсияшуда истифода шудааст, Verianla ин фарқро бо тахмин ислоҳ намекунад.

Модели фазои ҳолат

Муодилаҳои ҳолате, ки мақола барои модели MATLAB медиҳад:

\[ \dot{x}_1=x_2 \]

\[ \dot{x}_2 = -487.8x_1 -8.8195x_2 + 97.56F(t) \]

\[ x_1=y \]

мебошанд.

Ёддошти иловагии назорати манбаъ: Тақсими мустақими коэффисиентҳои функсияи интиқол ба 0.00204 тақрибан коэффисиентҳои 490.20, 8.8725 ва 98.04-ро медиҳад. Сабаби каме фарқ кардани қиматҳои 487.8, 8.8195 ва 97.56, ки дар мақола истифода шудаанд, шарҳ дода нашудааст. Гарчанде фарқ хурд аст, агар модел бозсозӣ шавад, интихоби ин параметрҳо бояд алоҳида тасдиқ гардад.

Танзимоти Simulink-и генератори хаттӣ

Дар Расми 5 модели MATLAB/Simulink-и генератори хаттӣ нишон дода шудааст. Параметрҳои истифодашуда дар манбаъ:

Дар амплитудаи ҳадафи 6.2 µm натиҷа чӣ буд?

Дар Расми 6 ҳадаф:

\[ g_A=6.2\ \mu\mathrm{m} \]

интихоб шудааст. Натиҷаи гузоришшуда дар манбаъ:

\[ A(\infty)=6.35\ \mu\mathrm{m} \]

ва басомади тақрибӣ:

\[ f\approx22.5\ \mathrm{kHz} \]

мебошад. Пас аз боло рафтани амплитуда дар режими гузаро, он ба минтақаи устуворе мерасад, ки каме болотар аз қимати ҳадаф аст.

Оё дар амплитудаи ҳадафи 12 µm басомад тағйир ёфт?

Дар Расми 7 амплитудаи ҳадаф ба:

\[ g_A=12\ \mu\mathrm{m} \]

афзоиш дода шудааст. Амплитудаи устувор:

\[ A(\infty)=11.8\ \mu\mathrm{m} \]

ва басомади гузоришшуда:

\[ f\approx22.7\ \mathrm{kHz} \]

будааст.

Муҳаққиқон таҷрибаҳои 6.2 ва 12 µm-ро муқоиса карда, изҳор мекунанд, ки басомад аз тағйироти истиноди амплитуда ба таври назаррас таъсир намегирад ва ба басомади табиии системаи механикӣ вобаста мемонад.

Ҳангоми тағйир додани коэффисиенти чандирӣ чӣ рӯй дод?

Барои ифода кардани таъсири халалдоркунанда коэффисиенти вобаста ба чандирӣ дар модели ҳолат:

\[ 487.8\rightarrow400 \]

тағйир дода шудааст.

Манбаъ инро тағйироти “%30” меномад. Аммо коҳиши байни ду рақам:

\[ \frac{487.8-400}{487.8}\times100 \approx18.0\% \]

аст, бинобар ин ифодаи %30 дар матни манбаъ бо рақамҳои додашуда мувофиқат намекунад.

Дар ин ҳолат, барои ҳадафи \(g_A=10\) µm натиҷаи гузоришшуда дар Расми 8:

\[ A(\infty)\approx9.8\ \mu\mathrm{m} \]

ва:

\[ f_0=20\ \mathrm{kHz} \]

будааст.

Муҳаққиқон инро ҳамчун нишонаи он тафсир мекунанд, ки ҳангоми тағйир ёфтани параметри системаи механикӣ генератор басомади нави резонансро пайгирӣ мекунад ва ҳамзамон амплитуда ба қимати истинод наздик нигоҳ дошта мешавад.

Чаро генератори хаттӣ кофӣ ҳисобида нашуд?

Тибқи шарҳи мақола, консервативӣ дар генератори хаттӣ ба иҷро шудани:

\[ B-DK_sK_eK=0 \]

вобаста аст. Ҳангоми тағйир ёфтани коэффисиенти соиш/хомӯшшавӣ ин мувозинат метавонад вайрон шавад ва дар идоракунии амплитуда хатои устувор ба вуҷуд ояд.

Аз ин рӯ, муҳаққиқон ҳамчун ҳалли дуюм идоракунии худларзиши навъи релеро пешниҳод мекунанд.

Қонуни идоракунии навъи реле чӣ гуна кор мекунад?

Алгоритми пешниҳодшудаи идоракунӣ аломати қувваро вобаста ба аломати суръат иваз мекунад:

\[ F(t)= \begin{cases} -G_A, & \dfrac{dx}{dt}<0,\\[6pt] +G_A, & \dfrac{dx}{dt}>0. \end{cases} \]

Ин усул ҳадаф дорад, ки бидуни маҷбур кардани система ба табдил ёфтан ба як муодилаи ягонаи идеалии дифференсиалии бе хомӯшшавӣ, аз пайвасти ду қисми ҳаракати маҷбурии устувор масири пӯшидаи фазавӣ эҷод кунад.

Портретҳои фазавӣ чиро нишон медиҳанд?

Дар Расми 10 барои ҳаракатҳои маҷбурии \(g_A=-10\) ва \(g_A=+10\) ду портрети ҷудогонаи спиралии фазавӣ дода шудаанд. Дар равиши муҳаққиқон идоракунии релегӣ байни ин ду минтақаи ҳаракат гузариш карда, дар ниҳоят масири пӯшида ба вуҷуд меорад.

Дар таҳқиқот нишон дода мешавад, ки портрети ниҳоии фазавӣ ба хати пӯшидаи ба эллипс монанд наздик мешавад. Муҳаққиқон ин масири пӯшидаро ҳамчун нишонаи идомаи худларзиш ва иҷро шудани ҳаракати самараноки консервативии система тафсир мекунанд.

Номувофиқии тартиби дохилии манбаъ дар Расмҳои 11 ва 12

Дар матн шарҳе мавҷуд аст, ки маънояш «Расми 11 схемаи симулятсияи MATLAB-и системаи идоракунии навъи реле ва Расми 12 портрети ниҳоии фазавиро нишон медиҳад». Аммо дар зернависҳои расмҳои нашршуда баръакс дида мешавад: Расми 11 “Final phase portrait”, Расми 12 бошад схемаи моделсозии MATLAB номгузорӣ шудааст.

Аз ин рӯ, дар баёни Verianla мазмуни намоёни зернависҳои расмҳо асос гирифта шуда, номувофиқии тартиби матн алоҳида сабт шудааст.

Натиҷаи ниҳоии генератори навъи реле

Дар Расми 13:

\[ g_A=10\ \mu\mathrm{m}, \qquad k_p=1.8 \]

амплитудаи устувори гузоришшуда барои ин ҳолат:

\[ A=10.2\ \mu\mathrm{m} \]

ва басомад:

\[ f=22.5\ \mathrm{kHz} \]

дода шудааст.

Оё натиҷаҳо сифати сатҳро воқеан тасдиқ мекунанд?

Не; таҳқиқот сифати сатҳро мустақиман чен намекунад. Муҳаққиқон мегӯянд, ки устувортар нигоҳ доштани рафтори амплитуда ва резонанс аз ҷониби системаи идоракунӣ метавонад имкони беҳтар кардани сифати сатҳи коркардро фароҳам оварад.

Аммо дар таҳқиқот барои қисмҳои коркардшуда қиматҳои Ra, Rz ё дигар нишондиҳандаҳои ноҳамвории сатҳ, фарсудашавии асбоб, қувваи буриш, ҳарорат, таҳаммулпазирии геометрӣ, микросохтор ё пайдоиши тарқиш чен карда нашудаанд. Аз ин рӯ, ибораи «сифати сатҳ беҳтар шуд» натиҷаи мустақими таҷрибавии ин таҳқиқот нест.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Системаи VCP-ро метавон бо модели механикии ларзиши дараҷаи дуюм ва сохтори бозхурд дар MATLAB/Simulink модел кард.
• Модели бозхурди хаттӣ метавонад дар шароити интихобшудаи симулятсия барои истинодҳои гуногуни амплитуда басомадҳои резонансии гузоришшударо дар минтақаҳои монанд нигоҳ дорад.
• Ҳангоми тағйир додани коэффисиенти модели вобаста ба чандирӣ басомади кори гузоришшудаи система аз тақрибан 22 kHz ба 20 kHz мегузарад, дар ҳоле ки амплитуда ба истиноди 10 µm наздик мемонад.
• Симулятсияи идоракунии навъи реле рафтори ларзиши доимиро нишон медиҳад, ки дар ҳамвории фазавӣ ба масири пӯшида наздик мешавад.
• Дар модели реле барои \(g_A=10\) µm ва \(k_p=1.8\) амплитудаи 10.2 µm ва басомади 22.5 kHz гузориш шудааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот ҳанӯз нишон надодааст

• Системаи идоракунӣ дар дастгоҳи воқеии буриши ултрасадоӣ тасдиқ нашудааст.
• Дар қисми воқеии коркардшуда баланд шудани сифати сатҳ чен нашудааст.
• Коҳиши қувваи буриш натиҷаи нави таҷрибавии ин таҳқиқот нест.
• Умри асбоб, масрафи энергия ё тағйири маҳсулнокӣ чен нашудааст.
• Дар маводи гуногуни сахт ва шикананда озмоиши муқоисавии физикӣ гузаронида нашудааст.
• Таҳлили систематикии ҳассосият ба номуайянии параметрҳои модел ё садо дода нашудааст.
• Номувофиқии миқёс байни коэффисиентҳои басомад ва натиҷаҳои бо kHz гузоришшуда шарҳ дода нашудааст.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Тарҳи таҳқиқот

Ин таҳқиқот системаи механикии ларзиши раванди буриши ларзишии ултрасадоиро ба таври математикӣ модел мекунад ва ду равиши идоракуниро дар муҳити MATLAB/Simulink арзёбӣ менамояд; яъне таҳқиқоти моделсозӣ ва симулятсия мебошад.

Дар доираи таҳқиқоти асосӣ намунаи воқеии мавод, гурӯҳи назоратии таҷрибавӣ ё озмоиши физикии буриш вуҷуд надорад. Афзалиятҳои буриши ултрасадоӣ ва натиҷаҳои марбут ба маводи гуногун, ки дар муқаддимаи манбаъ оварда шудаанд, аз адабиёти қаблӣ гирифта шудаанд.

Тағйирёбандаҳои идорашаванда

Параметрҳои модели механикӣ

Параметрҳои асосии механикӣ:

• \(m\): массаи эквивалентии ларзиш,
• \(c\): коэффисиенти соиш/хомӯшшавӣ,
• \(k\): коэффисиенти чандирӣ,
• \(F(t)\): қувваи идоракуние, ки генератор ба системаи механикӣ татбиқ мекунад,
• \(x(t)\): ҷойивазкунии система нисбат ба ҳолати мувозинат.

Натиҷаҳои генератори хаттӣ

Дар ду шароити модел, бо вуҷуди тақрибан ду баробар тағйир додани амплитудаи ҳадаф, басомади гузоришшуда танҳо аз 22.5 ба 22.7 kHz тағйир меёбад. Ин яке аз натиҷаҳои асосист, ки муаллифон барои дастгирии ҳадафи тарроҳии худ — халал нарасонидани танзими амплитуда ба пайгирии резонанси табиӣ — истифода мебаранд.

Натиҷаи халалдори параметр

Гарчанде мақола тағйирро %30 меномад, коҳиш дар рақамҳои додашуда тақрибан %18 аст. Verianla дар ҷадвал коэффисиентҳои хоми манбаъро нишон медиҳад ва фоизи ба назар хаторо ҳамчун маълумоти нав истифода намекунад.

Системаи идоракунии навъи реле

Системаи реле вобаста ба аломати суръат байни \(+G_A\) ва \(-G_A\) мегузарад. Сохтори идоракунӣ ҳадаф дорад вобастагиро аз доимо иҷро шудани муодилаи муайяни \(B-DK_sK_eK=0\) кам кунад.

Дар манбаъ барои модели ниҳоӣ:

Фарқгузорӣ байни халалдори соиш ва чандирӣ дар манбаъ

Дар мисоли таъсири халалдоркунандае, ки дар бахши генератори хаттӣ равшан нишон дода шудааст, коэффисиенти вобаста ба чандирӣ аз 487.8 ба 400 тағйир дода мешавад. Аммо дар бахши натиҷаҳо гуфта мешавад, ки симулятсияи компютерӣ ҳангоми «тағйир ёфтани коэффисиенти соиш» консервативиро нигоҳ медорад.

Азбаски дар манбаъ озмоиши ҷудогонаи рақамӣ, ки нишон диҳад коэффисиенти соиш аз кадом қимати ибтидоӣ ба кадом қимати ниҳоӣ тағйир дода шудааст, равшан пешниҳод нашудааст, Verianla ин изҳороти бахши натиҷаҳоро ҳамчун натиҷаи алоҳидаи симулятсияи мустақим тасдиқшуда васеъ намекунад.

Натиҷаи портрети фазавӣ

Дар зери идоракунии релегӣ масири фазавии модел аз рафтори спиралии гузаро ба масири пӯшидаи эллиптикӣ наздик мешавад. Манбаъ инро нишонаи худларзиши амплитудааш доимӣ ва ҳаракати консервативӣ медонад.

Аммо портрети пӯшидаи фазавӣ худ аз худ тасдиқи устувории механикӣ, сифати сатҳ ё устувории асбоб дар буриши воқеӣ нест; он танҳо рафтори динамикии модели математикӣ дар фазои ҳолатро нишон медиҳад.

Таҳлили оморӣ

Дар таҳқиқот такрори озмоишҳо, хатҳои хато, инҳирофҳои стандартӣ, фосилаҳои эътимод, санҷишҳои гипотеза ё таҳлили аҳамияти оморӣ гузориш нашудаанд. Натиҷаҳо аз рӯи баромадҳои детерминистии модели MATLAB/Simulink пешниҳод мешаванд.

Маҳдудияти тасдиқи таҷрибавӣ

Дар таҳқиқот озмоише вуҷуд надорад, ки натиҷаи симулятсияро бо прототипи физикӣ муқоиса кунад. Чен кардани баромади генератор бо оссилоскоп ё таҳлилгари спектр, пайгирии воқеии басомад/амплитуда дар табдилдиҳандаи пьезоэлектрикӣ, сканкунии резонанс зери бор ва таҳлили сатҳи қисмҳои коркардшуда гузориш нашудаанд.

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

Муассисаҳои муаллифон

1. Imran Yolchuyev: Department of Mechatronics, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Azerbaijan Technical University, Baku 1073, Azerbaijan.
2. Toghrul Karimli: Department of Avionics, Faculty of Air Transport, National Aviation Academy, Baku 1045, Azerbaijan.
3. Aftandil Mammadov: Department of Avionics, Faculty of Air Transport, National Aviation Academy, Baku 1045, Azerbaijan.

Саҳмҳои муаллифон

Тибқи баёнияи манбаъ, консептуализатсия ва назорат — Imran Yolchuyev ва Toghrul Karimli; нармафзор ва захираҳо — Aftandil Mammadov; тасдиқ — ҳар се муаллиф; таҳлили формалӣ ва таҳрир — Aftandil Mammadov; таҳқиқот ва тартибдиҳии маълумот — Imran Yolchuyev ва Toghrul Karimli; тарҳи аввалия — Imran Yolchuyev; визуализатсия — Aftandil Mammadov анҷом додаанд.

Маблағгузорӣ ва бархӯрди манфиатҳо

Муаллифон гузориш додаанд, ки таҳқиқот маблағгузории беруна нагирифтааст. Набудани бархӯрди манфиатҳо эълом шудааст.

Дастрасии маълумот

Дар баёнияи дастрасии маълумоти манбаъ гуфта мешавад, ки маълумоти пуштибонандаи натиҷаҳои таҳқиқот дар худи мақола мавҷуд аст. Пайванди анбори ҷудогонаи кушодаи маълумот ё файли модели MATLAB/Simulink дода нашудааст.

Баёнияи истифодаи зеҳни сунъӣ

Муаллифон изҳор кардаанд, ки ҳангоми омода кардани мақола аз воситаҳои зеҳни сунъӣ истифода нашудааст.

Ёддошти литсензия ва истифодаи тасвирҳо

Таҳқиқот бо литсензияи CC BY 4.0 нашр шудааст. Ин литсензия бо шарти иқтибоси дуруст ва нишон додани тағйироти воридшуда мубодила ва мутобиқсозии маводро иҷозат медиҳад. Дар ин версияи Verianla расмҳои манбаъ ҳатман айнан такрор нашудаанд; сохторҳои математикӣ ва натиҷаҳои рақамии ошкоро бо баёни аслии HTML расонида шудаанд.

Ёддоштҳои назорати илмӣ ва таҳририи дохилии манбаъ

Миқёси басомад: Вақте функсияи интиқол ва коэффисиентҳои фазои ҳолати манбаъ бо миқёси стандартии вақти SI хонда мешаванд, онҳо ба басомади кунҷии табиии тақрибан 22 rad/s мувофиқат мекунанд, дар ҳоле ки дар графикҳои натиҷа 20–22.7 kHz гузориш шудааст. Манбаъ нормализатсия ё табдили вақтро, ки ин фарқи тақрибан се тартиби миқёсро шарҳ диҳад, пешниҳод намекунад.

Коэффисиентҳои фазои ҳолат: Коэффисиентҳое, ки аз нормализатсияи мустақими функсияи интиқол ба даст меоянд, бо коэффисиентҳои 487.8, 8.8195 ва 97.56 дар мақола комилан яксон нестанд. Манбаи фарқҳо шарҳ дода нашудааст.

Тағйири фоизӣ: Манбаъ тағйир аз 487.8 ба 400-ро %30 меномад; тибқи рақамҳои додашуда коҳиш тақрибан %18 мебошад.

Рақамҳои расм: Тартиби шарҳи Расмҳои 11 ва 12 дар матни асосӣ бо тартиби зернависҳои расмҳои нашршуда баръакс аст.

Параметри халалдоркунанда: Дар озмоиши рақамии намоёни халалдоркунанда коэффисиенти вобаста ба чандирӣ тағйир дода шудааст, дар ҳоле ки дар бахши натиҷаҳо хулосаи умумӣ дар бораи тағйир додани коэффисиенти соиш баён мешавад. Маҷмӯи ҷудогона ва равшани параметрҳои симулятсия барои коэффисиенти соиш дода нашудааст.

Ҳудуди тафсири илмӣ

Саҳми асосии таҳқиқот сохтани математикӣ ва нишон додани натиҷаҳои намунавии динамикии меъмориҳои идоракунии генератори хаттӣ ва навъи реле барои пайгирии резонанси механикӣ дар буриши ларзишии ултрасадоӣ дар муҳити MATLAB/Simulink мебошад.

Таҳқиқот тавсифи таҷрибавии прототипи физикии генератор, табдилдиҳандаи пьезоэлектрикӣ ё дастгоҳи воқеиро дар бар намегирад. Аз ин рӯ, ҳанӯз нишон дода нашудааст, ки рафтори амплитуда ва басомад, ки дар симулятсия дида мешавад, дар зери бори воқеӣ, ҳарорат, фарсудашавии асбоб, сершавии электронӣ, садои сенсор, ғайрихаттии пьезоэлектрикӣ ва тағйирёбии қисми корӣ ба ҳамин шакл нигоҳ дошта шавад.

Хусусан беҳтар шудани сифати коркарди сатҳ натиҷаи эҳтимолии татбиқест, ки таҳқиқот пешбинӣ мекунад; азбаски ноҳамвории сатҳ ё нишондиҳандаи сифат чен нашудааст, он набояд ҳамчун нишондиҳандаи мустақиман тасдиқшудаи истеҳсолӣ пешниҳод шавад.

Баёни илмии ин муҳтавои Verianla ба муодилаҳо, моделҳои MATLAB/Simulink, натиҷаҳои Расмҳои 1–13 ва тафсирҳои худи муаллифони таҳқиқоти боршуда асос ёфтааст. Ғайр аз тасдиқи библиографӣ, маълумоти нави таҷрибавие, ки дар манбаъ нест, илова нашудааст; номувофиқиҳои намоёни рақамӣ ё математикӣ ба ҷойи хомӯшона ислоҳ шудан, ошкоро зикр шудаанд.