Tadqiqot magnit maydon qoʻllanganda qattiqlik va soʻndirish xususiyatlarini oʻzgartirish mumkin boʻlgan magnetoreologik elastomerlardan (MRE) foydalanib sozlanadigan oʻrindiq tebranish izolyatorini ishlab chiqishni maqsad qiladi. Ish faqat boshqaruv algoritmini taklif etmaydi; MRE materialini eksperimental tavsiflashdan boshlab viskoelastik modellashtirish, elektromagnit zanjir dizayni, chekli elementlar yordamida tekshirish, koʻp yoʻnalishli geometrik optimallashtirish va yarim faol tebranish boshqaruvini yagona muhandislik zanjirida birlashtiradi.

Tadqiqotchilar hajm boʻyicha %25 karbonil temir zarrachalarini oʻz ichiga olgan izotrop MRE namunalarini tayyorlab, ularni siljish rejimida magneto-reometr yordamida sinovdan oʻtkazgan. Magnit oqim zichligi 0–0,6 T oraligʻida oʻzgartirilgan; saqlash va yoʻqotish modullarining chastota hamda magnit maydonga bogʻliq xatti-harakati oʻrganilgan. Uchta Maxwell tarmogʻi va jami yettita parametrga ega Generalized Maxwell modeli (GM3) tajriba natijalarini ifodalash uchun tanlangan. Modelning saqlash moduli uchun tekshirish xatosi %0,25–1,73, yoʻqotish moduli uchun esa %0,70–8,11 oraligʻida qolgan.

Ushbu material modeli keyin elektromagnitli oʻrindiq tebranish izolyatori dizayniga koʻchirilgan. Izolyatorda MRE qatlami siljish rejimida ishlaydi, elektromagnit orqali berilgan tok esa MREning samarali qattiqligi va soʻndirishini oʻzgartiradi. Analitik magnit zanjir modeli FEMM chekli element natijalari bilan taqqoslangan; 1–3 A tok oraligʻida analitik va sonli magnit oqim zichligi orasidagi eng katta farq %6,23 boʻlgan.

Oʻnta geometrik loyiha oʻzgaruvchisini oʻz ichiga olgan optimallashtirish masalasi tabiiy chastotani sozlash oraligʻini kengaytirish bilan birga umumiy massa, MRE magnit toʻyinishi, fizik oʻlchamlar, MRE qalinligi va elektromagnit toki kabi cheklovlarni saqlaydigan tarzda tuzilgan. Faqat SQP turli boshlangʻich nuqtalarda lokal optimumlarga yaqinlashgani ko‘rilgani uchun genetik algoritm bilan SQPni birlashtirgan gibrid GA–SQP usuli qoʻllangan. Optimal dizayn taxminan 53 kg umumiy massada va 3 A gʻaltak tokida MRE hududida taxminan 790 mT magnit oqim zichligini hosil qiladi.

Optimal tuzilma uchun maydon oʻchirilganda tabiiy chastota 5,40 Hz, maydon yoqilganda esa 17,03 Hz deb hisoblangan. Shunday qilib tabiiy chastotada 11,63 Hz mutlaq va manbada %215 deb berilgan nisbiy oshish olingan. Pastroq 0,6 T maydon uchun ochiq kontur transmissivlik tahlilida rezonans chastotasi 5,40 Hz dan 12,43 Hz ga siljigan.

Yarim faol boshqaruv simulyatsiyalarida passiv tizim, ON–OFF skyhook va PID taqqoslangan. 3–9 Hz diapazondagi tasodifiy bazaviy tebranishda RMS siljish passiv tizimda 1,844 mm, ON–OFF boshqaruvda 1,138 mm va PID boshqaruvda 0,739 mm boʻlgan. 5 mm amplitudali va 0,1 soniya davom etadigan yarim sinus zarba qoʻzgʻatishida mos qiymatlar 1,757 mm, 1,161 mm va 0,555 mm boʻlgan. Tadqiqotda ishlatilgan PID sozlamalari sharoitida PID har ikkala simulyatsiya ssenariysida ham eng past RMS siljish va tezlanish qiymatlarini bergan.

Bu natijalarning muhim cheklovi bor: MRE materialining tavsiflanishi laboratoriyada haqiqiy namunalar ustida bajarilgan boʻlsa-da, taklif etilgan toʻliq oʻlchamli optimallashtirilgan oʻrindiq izolyatori fizik prototip sifatida ishlab chiqilib, haqiqiy avtomobil yoki oʻrindiq tizimida sinovdan oʻtkazilmagan. Elektromagnit dizayn FEMM bilan, yopiq kontur tebranish boshqaruvi esa matematik model va simulyatsiya orqali baholangan.

Turkiya nuqtai nazaridan baholash: Tadqiqot usuli Turkiyadagi yer usti transport vositalari, ish mashinalari, traktorlar, ogʻir tijorat transporti, harbiy platformalar va tebranish taʼsiridagi operator oʻrindiqlari uchun olib borilayotgan aqlli osma tadqiqotlariga moslashtirilishi mumkin boʻlgan tadqiqot doirasini taklif etadi. Ayniqsa passiv tizimlarning bitta loyiha chastotasiga bogʻlanib qolishi oʻrniga magnit maydon yordamida tabiiy chastotani oʻzgartira oladigan yarim faol tuzilma gʻoyasi eʼtiborga loyiq. Biroq haqiqiy yoʻl profillari, Turkiyadagi avtomobil platformalari, uzoq muddatli gʻaltak qizishi, elektr energiyasi sarfi, mexanik charchoq, inson qulayligi standartlari va ishlab chiqarish tannarxi bu tadqiqotda sinovdan oʻtkazilmagan. Shu sababli tadqiqotning sonli ishlash qiymatlari bevosita mahalliy avtomobil oʻrindigʻiga koʻchirilgan dala samaradorligi sifatida talqin qilinmasligi kerak.

Magnetoreologik elastomer nima?

Magnetoreologik elastomerlar magnit zarrachalarni elastomer matritsa ichida taqsimlash orqali hosil qilinadigan aqlli materiallardir. Ushbu tadqiqotda elastomer matritsa sifatida Ecoflex 00-20 silikon kauchuk, magnit faza sifatida esa oʻrtacha 3,9–5 µm oʻlchamdagi karbonil temir zarrachalari ishlatilgan. Zarrachalarning hajm ulushi %25 ni tashkil etadi.

MRElarning asosiy afzalligi shundaki, tashqaridan berilgan magnit maydon oʻzgartirilganda materialning mexanik xususiyatlari ham oʻzgarishi mumkin. Magnit zarrachalar maydon taʼsirida bir-biri bilan kuchliroq magnit oʻzaro taʼsir hosil qiladi; natijada materialning saqlash moduli, yoʻqotish moduli, ekvivalent qattiqligi va soʻndirish tavsiflari oʻzgarishi mumkin.

Bu xususiyat doimiy qattiqlikka ega klassik rezina izolyatorlardan farqli ravishda tizimning tabiiy chastotasini ish jarayonida sozlash imkonini beradi.

Nega MRE magnetoreologik suyuqlikka muqobil boʻlishi mumkin?

Magnetoreologik suyuqliklar juda tez javob bera olsa-da, zarrachalarning choʻkishi, sizib chiqish va zarrachalarni qayta bir jinsli taqsimlash kabi amaliy muammolarga ega. MREda zarrachalar qattiq elastomer matritsa ichida ushlab turilgani uchun bu muammolarning katta qismi bartaraf etiladi.

Tadqiqotning maqsadi MREning ushbu afzalligini kam energiya talab qiladigan yarim faol oʻrindiq tebranish izolyatsiyasi tizimiga aylantirishdir.

MRE namunalari qanday tayyorlangan?

Tayyorlangan izotrop MRE namunalari:

• 20 mm diametrli,
• 2,0 mm qalinlikdagi,
• hajm boʻyicha %25 ferromagnit zarrachani oʻz ichiga olgan

doira shaklidagi namunalar.

Karbonil temir zarrachalari Ecoflex 00-20 bilan aralashtirilgan, aralashma qorilib gazsizlantirilgan, 3B bosilgan qolipga quyilgan va xona haroratida 24 soat qotirilgan.

Material tavsiflash qanday amalga oshirilgan?

Namunalar Discovery HR-3 magneto-reometrida tebranuvchi siljish harakati ostida sinovdan oʻtkazilgan. Tajribalar 20 °C haroratda bajarilgan va magnit oqim zichligi 600 mT gacha oshirilgan.

Tadqiqotda kichik deformatsiya sohasida qolish uchun %0,1 dan past deformatsiya amplitudasi qabul qilingan. Buning sababi yuqoriroq deformatsiyalarda toʻldirgich–toʻldirgich va toʻldirgich–polimer tarmoqlarining buzilishiga bogʻliq Payne effekti yuzaga kelishi va materialning chiziqli viskoelastik farazdan uzoqlashishidir.

Tadqiqotchilar bir nechta izotrop MRE namunalaridan foydalanganini, har bir oʻlchovni har bir namuna uchun uch marta takrorlaganini va hisobotdagi natijalar oʻrtacha qiymatlar ekanini bildiradi. Namunalar orasidagi oʻzgarish eʼtiborsiz darajada deb topilgan. Biroq umumiy namuna soni manbada ko‘rsatilmagan.

Generalized Maxwell modeli nega tanlangan?

Kelvin–Voigt, Maxwell, Standard Linear Solid va Generalized Maxwell kabi klassik fenomenologik modellar baholangan. Tadqiqotchilar keng chastota va magnit maydon diapazonida aniqlik bilan hisoblash xarajati oʻrtasidagi eng mos muvozanatni uch tarmoqli Generalized Maxwell modeli taʼminlashini taʼkidlaydi.

Uch tarmoqli modelda saqlash moduli umumiy holda:

\[ G' = a_1+ \sum \frac{a_{k+1}^{2}a_k\omega^2} {a_k^2+\omega^2a_{k+1}^2} \]

yoʻqotish moduli esa:

\[ G'' = \sum \frac{a_{k+1}a_k^2\omega} {a_k^2+\omega^2a_{k+1}^2} \]

koʻrinishidagi chastotaga bogʻliq munosabatlar bilan ifodalanadi.

GM3 modeli jami yettita parametrni oʻz ichiga oladi va saqlash hamda yoʻqotish modullari uchun \(R^2>0,93\) qiymatini taʼminlagan.

Model tajriba maʼlumotlarini qanchalik yaxshi bashorat qildi?

Tekshirishda ishlatilgan maʼlumotlar toʻplamlari model parametrlarini aniqlashda foydalanilmagan sharoitlardan tanlangan. Tadqiqotning 1-jadval natijalariga koʻra saqlash moduli xatosi %0,25–1,73, yoʻqotish moduli xatosi esa %0,70–8,11 oraligʻida oʻzgargan.

1 Hz, 0,2 T va %0,01 deformatsiya amplitudasi sharoitidagi kuchlanish–deformatsiya gisterezis halqasi ham GM3 modeli eksperimental halqani yaqindan kuzatishini koʻrsatadi.

Taklif etilgan oʻrindiq tebranish izolyatori qanday ishlaydi?

Izolyator oʻq boʻyicha simmetrik va silindrsimon elektromagnit tuzilma sifatida loyihalangan. Ichi boʻsh silindrik MREning ichki aylana yuzasi harakatlanuvchi oʻrindiq ramkasiga, tashqi yuzasi esa qoʻzgʻalmas elektromagnit korpusiga ulanadi.

Oʻrindiq ramkasi yuqoriga–pastga harakat qilganda MRE qatlami siljish deformatsiyasiga uchraydi. Elektromagnitga beriladigan tok oʻzgartirilganda MRE ichidagi magnit oqim zichligi oʻzgaradi; shu tariqa MREning samarali qattiqligi va soʻndirish xususiyati sozlanadi.

Manbaning 8-sahifasidagi kesim sxemasi MRE qatlami oʻrindiq ramkasi, gʻaltaklar, elektromagnit asosi va harakat cheklagichi orasida qanday joylashganini koʻrsatadi. 9-sahifadagi uch oʻlchamli kesim va portlatilgan koʻrinish esa tuzilmaning oʻrindiq ramkasi, MRE, stroke stopper, bobbin, winding coils va base komponentlarini alohida koʻrsatadi.

Qaysi materiallar ishlatilgan?

Oʻrindiq ramkasining yuqori qismi va gʻaltak tashuvchisi magnitlanmaydigan Aluminiy 6061-T6 sifatida tanlangan. Bu material magnit oqimning istalmagan hududlarda aylanishini kamaytirish maqsadida ishlatiladi.

Magnit oqimni tashuvchi asos va oʻrindiq ramkasining quyi qismi esa kam uglerodli 1020 poʻlat sifatida modellashtirilgan.

Gʻaltaklarda taxminan 1,0237 mm diametrli 18 AWG sim ishlatilgan va ortiqcha qizishni oldini olish uchun maksimal tok 3 A bilan cheklangan.

Magnit zanjir qanday modellashtirilgan?

Analitik yondashuv Ampère qonuni va magnit oqimning saqlanishiga asoslanadi:

\[ NI=\sum H_i l_i \]

va:

\[ \Phi=B_i A_i \]

Magnit toʻyinishdan oldin:

\[ B_i=\mu_0\mu_rH_i \]

munosabatidan foydalaniladi.

Magnit yoʻl sakkizta alohida ulanishga boʻlingan va har bir ulanishning samarali uzunligi hamda kesim yuzasi geometriya parametrlari asosida hisoblangan.

Analitik magnit model FEMM bilan qanchalik mos keldi?

Analitik model oqim sizishi, chekka yoyilish va fazoviy maydon notekisligi kabi taʼsirlarni eʼtiborga olmagani sabab magnit maydonni biroz yuqori baholaydi. Shu sabab natijalar FEMM 4.2 da yaratilgan 2B oʻq boʻyicha simmetrik magnetostatik model bilan taqqoslangan.

FEMM toʻri 12.015 tugun va 23.521 uchburchak elementdan iborat.

Eng katta farq 1 A da %6,23 boʻlib, tok oshgani sari ikki model bir-biriga yaqinlashadi.

MREning qattiqligi va soʻndirish xususiyati izolyator modeliga qanday oʻtkaziladi?

MREning ekvivalent siljish qattiqligi:

\[ k_{\mathrm{MRE}}= \frac{G'A_{\mathrm{MRE}}}{h_{\mathrm{MRE}}} \]

ekvivalent soʻndirish koeffitsienti esa:

\[ c_{\mathrm{MRE}}= \frac{G''A_{\mathrm{MRE}}} {\omega h_{\mathrm{MRE}}} \]

deb aniqlangan.

MRE bilan birga doimiy 10 kN/m qattiqlikka ega chiziqli prujina ham mavjud. Ushbu prujina 80 kg yuk ostida MREning ortiqcha statik siljish deformatsiyasini kamaytirish uchun ishlatilgan.

Umumiy ekvivalent qattiqlik:

\[ k_{\mathrm{eqv}}=k_{\mathrm{MRE}}+k_c \]

va tabiiy chastota:

\[ \omega_n=\sqrt{\frac{k_{\mathrm{eqv}}}{m}} \]

deb hisoblangan.

Optimallashtirishning maqsadi nima edi?

Optimallashtirishning asosiy maqsadi magnit maydon oʻchirilgan va yoqilgan holatlar orasidagi tabiiy chastota farqini imkon qadar kattalashtirishdir. Tadqiqotning maqsad funksiyasi:

\[ f= \frac{\omega_{n,\mathrm{field-off}}} {\omega_{n,\mathrm{field-on}}} \]

koʻrinishida aniqlangan va minimallashtirilgan. Shu bilan maxrajdagi, yaʼni maydon yoqilgan holatdagi tabiiy chastotaning maydon oʻchirilgan holatga nisbatan imkon qadar oshishi maqsad qilingan.

Optimallashtirishda oʻnta geometrik oʻzgaruvchi ishlatilgan:

\[ X=[F,H',G,E,M,Z,Q,W,J,T] \]

va quyidagi asosiy cheklovlar qoʻllangan:

• Izolyatorning umumiy massasi ≤ 55 kg,
• MRE ichidagi magnit oqim zichligi ≤ 0,8 T,
• Radius ≤ 130 mm,
• Umumiy balandlik ≤ 205 mm,
• MRE qalinligi ≥ 10 mm,
• Mexanik harakat uchun kamida 15 mm boʻsh joy,
• Maksimal gʻaltak toki = 3 A.

Nega faqat SQP ishlatilmadi?

Ketma-ket kvadratik dasturlash (SQP) uch xil boshlangʻich nuqtadan ishga tushirilganda turli yechimlarga yaqinlashgan. Tadqiqotning 17-sahifasidagi 15-rasm quyi chegara, yuqori chegara va oʻrtacha boshlangʻich vektorlar turli maqsad funksiya qiymatlarida toʻxtaganini koʻrsatadi.

Tadqiqotchilar buni masalaning chiziqli boʻlmagan va bir nechta lokal optimumlarga ega tuzilishining belgisi sifatida baholagan. Shu sabab genetik algoritm avval global optimum hududini qidirgan, soʻng GA topgan yaqin-optimal yechim SQPga boshlangʻich nuqta sifatida berilib, lokal yaxshilash amalga oshirilgan.

GA–SQP qanday geometriyani topdi?

Optimallashtirilgan maqsad funksiyasi taxminan 0,31 deb berilgan.

Optimal dizaynning fizik xususiyatlari qanday bo‘ldi?

• MRE samarali siljish maydoni: 72 cm²,
• MRE qalinligi: 10 mm,
• \(A_{\mathrm{MRE}}/h_{\mathrm{MRE}}\): 72 cm,
• Umumiy massa: taxminan 53 kg,
• Balandlik: 196,9 mm,
• Radius: 126,9 mm,
• Gʻaltak o‘ramlari soni: 1977,
• 3 A da MRE magnit oqim zichligi: taxminan 790 mT.

MRE qalinligi optimal yechimda ruxsat etilgan quyi chegara bo‘lgan 10 mm ga yaqinlashgan. Tadqiqotchilar kattaroq MRE havo oraligʻi MRE ichidagi magnit oqim zichligini kamaytirib, maydon yoqilgan holatdagi tabiiy chastotaga salbiy taʼsir qilishini taʼkidlaydi.

Tabiiy chastota qanchalik o‘zgartirildi?

Optimal dizaynda:

Manba bu o‘zgarishni 11,63 Hz mutlaq va %215 nisbiy tabiiy chastota oshishi sifatida xabar qiladi.

Izolyator massasi nega muhim?

Post-optimal tahlilda umumiy massa cheklovi 40, 45, 50 va 55 kg kabi turli darajalarda qayta optimallashtirilgan.

40 kg yuqori chegarada maydon yoqilgan/o‘chirilgan chastota nisbati taxminan 2,35 bo‘lsa, 55 kg chegarada taxminan 3,17 gacha oshadi. Tadqiqotchilar bu chastota nisbatida taxminan %34 yaxshilanish va nisbiy chastota siljishida taxminan %59 oshishga mos kelishini bildiradi.

Biroq 60 kg gacha oshirilganda chastota nisbatida sezilarli qo‘shimcha yutuq kuzatilmaydi. Kattaroq tuzilma ko‘proq g‘altak o‘ramlarini talab qiladi va po‘lat yadroda erta magnit to‘yinishi loyiha foydasini cheklashi mumkin.

Ochiq kontur transmissivlik tahlili nimani ko‘rsatdi?

80 kg faol yuk va 10 kN/m parallel prujina uchun baza qo‘zg‘atilishi ostida tebranish transmissivligi:

\[ TR= \sqrt{ \frac{k_{\mathrm{isolator}}^2+\omega^2c_{\mathrm{isolator}}^2} {(k_{\mathrm{isolator}}-m\omega^2)^2+ (\omega c_{\mathrm{isolator}})^2} } \]

deb hisoblangan.

Tadqiqotning 20-sahifasidagi 20-rasm magnit maydon oshgan sari rezonans cho‘qqisi o‘ngga, yaʼni yuqori chastotalarga siljishini aniq ko‘rsatadi.

0–0,6 T oralig‘ida rezonans chastotasi 5,40 Hz dan 12,43 Hz gacha, yaʼni taxminan %130 ga oshgan.

Taxminan 7 Hz nega muhim nuqta?

0 T va 0,6 T transmissivlik egri chiziqlari taxminan 7 Hz atrofida kesishadi. Tadqiqotga ko‘ra 7 Hz dan past qo‘zg‘atishlarda yuqori magnit maydondan foydalanish tebranish transmissivligini kamaytirishi mumkin, 7 Hz dan yuqori sharoitlarda esa maydonni o‘chirish yaxshiroq izolyatsiyani taʼminlashi mumkin.

Bu xususiyat magnit maydonni uzluksiz o‘zgartirish bilangina emas, juda sodda ON–OFF boshqaruv mantiqlari bilan ham moslashuvchan xatti-harakatga erishish mumkinligini ko‘rsatadi.

ON–OFF skyhook boshqaruvi qanday ishlaydi?

Skyhook yondashuvida boshqaruv qarori faol massaning mutlaq tezligi va bazaga nisbatan nisbiy tezligiga qarab beriladi:

\[ B_{\mathrm{MRE}}= \begin{cases} B_{\max}, & (\dot{x}-\dot{y})\dot{x}\geq0\\ B_{\min}, & (\dot{x}-\dot{y})\dot{x}<0 \end{cases} \]

Tadqiqotda:

• \(B_{\min}=0\) T,
• \(B_{\max}=0,6\) T

ishlatilgan.

Bu qiymatlar sozlanadigan boshqaruv koeffitsientlari emas, MRE tizimining fizik OFF va ON chegaralaridir.

PID boshqaruvi faol kuch hosil qiladimi?

Yo‘q. Tadqiqotdagi PID boshqaruvi klassik to‘liq faol osma kabi istalgan kuchni bevosita hosil qiladigan aktuatorga buyruq bermaydi. PID chiqishi MREga qo‘llanadigan magnit oqim zichligiga aylantiriladi.

Shuning uchun PID passiv mexanik elementning qattiqlik va so‘ndirish xususiyatlarini fizik chegaralar doirasida o‘zgartiruvchi yarim faol boshqaruvchi sifatida ishlaydi.

PID koeffitsientlari qanday tanlangan?

Tadqiqotda ishlatilgan yakuniy qiymatlar:

• \(K_P = 86\,447\) T/mm,
• \(K_I = 347\,894\) T/(mm·s),
• \(K_D = 3923\) (T·s)/mm,
• hosila filtri koeffitsienti \(N = 22\) rad/s

deb xabar qilingan.

Mualliflar bu koeffitsientlar tebranish javobini yaxshilash uchun bosqichma-bosqich va evristik tarzda sozlanganini, yakuniy taqqoslash faqat shu aniq tuning uchun amal qilishini alohida taʼkidlaydi.

Tasodifiy tebranish ostida qaysi boshqaruvchi muvaffaqiyatliroq edi?

Tasodifiy bazaviy tebranish 3–9 Hz oralig‘ida diapazon bilan cheklangan oq shovqin sifatida qo‘llangan va baza siljishi taxminan −2,5 dan +2,5 mm gacha ushlab turilgan.

Passiv tizimga nisbatan ON–OFF boshqaruvi RMS siljishni taxminan %38,3, PID esa taxminan %59,9 ga kamaytirgan. PIDning RMS siljishi ON–OFF boshqaruvinikidan taxminan %35,1 past bo‘lgan.

Boshqaruv kuchlari qancha edi?

Tasodifiy tebranish ssenariysida mutlaq maksimal yarim faol kuch:

• ON–OFF skyhook: 480 N,
• PID: 340 N

deb hisoblangan.

RMS boshqaruv kuchi ON–OFF usulida 301 N, PIDda 190,5 N. Manba PID RMS boshqaruv harakatini taxminan %36 ga kamaytirganini bildiradi.

Zarba qo‘zg‘atishi qanday modellashtirilgan?

Ikkinchi ssenariyda bazaga:

• 5 mm amplitudali,
• 0,1 soniya davom etadigan,
• yarim sinus shaklidagi

bump/zarba qo‘llangan.

PID koeffitsientlari o‘zgartirilmagan; tasodifiy tebranish tajribasida ishlatilgan ayni qiymatlar saqlangan.

Zarba ostidagi natijalar qanday edi?

Passiv tizimga nisbatan ON–OFF boshqaruvi RMS siljishni %33,9, PID esa %68,4 ga kamaytirgan. PID, shuningdek, ON–OFF usuliga nisbatan taxminan %52,2 qo‘shimcha kamayish taʼminlagan.

Zarba ortidan PID javobi tebranishlarni tezroq so‘ndirganligi sabab joylashish vaqti ham qisqaroq ko‘rinadi.

Zarba paytida talab qilingan kuch qancha edi?

Zarba ssenariysida hisoblangan mutlaq maksimal boshqaruv kuchlari:

• ON–OFF skyhook: 1970 N,
• PID: 440 N

deb berilgan.

RMS boshqaruv kuchi ON–OFF boshqaruvida 345 N, PIDda 88,4 N. Shunday qilib PIDning RMS boshqaruv harakatidagi kamayish manbada taxminan %74 deb xabar qilingan.

ON–OFF boshqaruvining asosiy muammosi nima edi?

ON–OFF skyhook tuzilmasi 0 va 0,6 T orasida tez-tez almashadi. Mualliflar bunday yuqori tezlikdagi almashish energiya yo‘qotilishi va issiqlik hosil bo‘lishi jihatidan, ayniqsa yuqori chastotalarda, muammo tug‘dirishi mumkinligini taʼkidlaydi.

Biroq tadqiqotda g‘altak harorati yoki elektr sarfi bevosita o‘lchanmagani uchun bu nuqta eksperimental termal tekshiruv natijasi emas, balki boshqaruv tuzilmasining amaliy qo‘llanishiga doir muhandislik bahosidir.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan xulosalar

• %25 karbonil temirli izotrop MREning saqlash va yo‘qotish modullari qo‘llanadigan magnit maydon va chastotaga bog‘liq ravishda o‘zgaradi.
• Uch tarmoqli Generalized Maxwell modeli ko‘rib chiqilgan kichik deformatsiya rejimida eksperimental MRE xatti-harakatini past xato bilan ifodalay olgan.
• Analitik magnit zanjir modeli 1–3 A oralig‘ida FEMM natijalaridan ko‘pi bilan %6,23 og‘ish ko‘rsatgan.
• GA–SQP optimallashtirishi belgilangan massa, o‘lcham, magnit to‘yinishi va tok cheklovlari doirasida sozlanadigan izolyator geometriyasini yaratgan.
• Optimal modelda magnit maydonni o‘zgartirish orqali tabiiy chastota 5,40 Hz dan 17,03 Hz gacha ko‘tarilgan.
• 0–0,6 T ochiq kontur tahlilida rezonans chastotasi 5,40 Hz dan 12,43 Hz gacha siljigan.
• Qo‘llangan PID sozlamalari sharoitida PID boshqaruvi tasodifiy va zarba qo‘zg‘atishlarida passiv hamda ON–OFF usullaridan pastroq RMS siljish va tezlanish hosil qilgan.
• PIDning hisoblangan RMS boshqaruv kuchi har ikki qo‘zg‘atishda ham ON–OFF skyhook usulidan past bo‘lgan.

Tadqiqot isbotlamagan yoki sinovdan o‘tkazmagan xulosalar

• Optimallashtirilgan to‘liq o‘lchamli o‘rindiq izolyatorining fizik prototipda ayni tabiiy chastota diapazonini taʼminlashi eksperimental tasdiqlanmagan.
• Haqiqiy avtomobil, yuk mashinasi, traktor, ish mashinasi yoki yo‘ltanlamas transport vositasida yo‘l sinovi o‘tkazilmagan.
• Inson ishtirokchida qulaylik, charchoq yoki whole-body vibration ko‘rsatkichlari o‘lchanmagan.
• Uzoq muddatli MRE charchashi va mexanik mustahkamligi baholanmagan.
• G‘altak harorati va uzoq muddatli termal barqarorlik fizik prototipda o‘lchanmagan.
• Haqiqiy elektr energiyasi sarfi eksperimental taqqoslanmagan.
• PID barcha mumkin bo‘lgan koeffitsientlar va barcha tashqi qo‘zg‘atishlar ostida ON–OFF boshqaruvidan ustun ekani ko‘rsatilmagan.
• Siljish deformatsiyasi oshadigan nochiziqli Payne-effekti sohasida GM3 aniqligi tasdiqlanmagan.
• Anizotrop MRE tuzilmalari ushbu dizayndan yaxshiroq yoki yomonroq ishlashi aniqlanmagan.
• Seriyali ishlab chiqarish tannarxi, xizmat muddati va sanoat ishonchliligi baholanmagan.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Tadqiqot zanjiri

Eksperimental material tavsiflash

GM3 tekshirish xulosasi

Magnit modelni tekshirish xulosasi

Analitik modelning FEMMga nisbatan farqi tok oshgan sari kamaygan. Barcha analitik natijalar FEMM qiymatlaridan yuqori; bu tendensiya analitik model oqim sizishi va fringing taʼsirini eʼtiborga olmasligi bilan mos keladi.

Optimallashtirish natijasi xulosasi

Tasodifiy tebranish boshqaruvi natijalari

PID tadqiqot sharoitida ham RMS siljish, ham RMS tezlanish bo‘yicha eng past qiymatni bergan.

Zarba boshqaruvi natijalari

Zarba qo‘zg‘atishda PIDning passiv tizimga nisbatan RMS siljish kamayishi manbada %68,4 deb xabar qilingan.

Boshqaruv harakatini taqqoslash

Manbada ishlatilgan PID tuning sharoitida PID nafaqat tebranish javobini, balki hisoblangan boshqaruv kuchi talabini ham ON–OFF skyhook usuliga nisbatan kamaytirgan.

Tadqiqotning asosiy uslubiy cheklovlari

• MRE materiali eksperimental tavsiflangan; to‘liq optimallashtirilgan izolyator prototipi ishlab chiqarilmagan.
• Magnit zanjir tekshiruvi fizik magnit o‘lchovi emas, FEMM taqqoslashidir.
• Boshqaruv natijalari matematik simulyatsiyaga asoslangan.
• Haqiqiy yo‘l profili va avtomobil tebranish maʼlumotlari ishlatilmagan.
• Inson ishtirokidagi o‘rindiq tajribasi o‘tkazilmagan.
• MRE modeli kichik deformatsiyali chiziqli viskoelastik sohada amal qiladi.
• Yuqori deformatsiyadagi Payne effekti va boshqa nochiziqli xatti-harakatlar doiradan tashqarida.
• Eksperimental MRE namunalarining umumiy soni xabar qilinmagan.
• PID koeffitsientlari evristik sozlangan.
• G‘altak qizishi va elektr sarfi fizik qurilmada o‘lchanmagan.
• Uzoq muddatli charchoq, sikl umri va materialning qarishi o‘rganilmagan.
• Mualliflar prototiplash, elektromagnit korpus ishlab chiqarish, aniq g‘altak o‘rash va anizotrop MRE tadqiqotlarini kelajakdagi ish sifatida ko‘rsatadi.

Manba va Usul Haqida Izoh

To‘liq original tadqiqot nomi: Modeling, Design Optimization and Control of a Practical Seat Vibration Isolator Featuring Magnetorheological Elastomer

Mualliflar: Sina Tavassoli Naini, Alireza Moezi va Ramin Sedaghati.

Masʼul mualliflar: Sina Tavassoli Naini va Ramin Sedaghati.

Teng hissa/teng birinchi mualliflik: Manbada bunday bayonot yo‘q.

Muassasalar:

1. Department of Mechanical, Industrial and Aerospace Engineering, Concordia University, Montreal, Quebec, Canada.
2. Department of Bioresource Engineering, McGill University, Ste-Anne-de-Bellevue, Quebec, Canada.

Jurnal: Actuators.

Nashriyot: MDPI, Basel, Switzerland.

Bibliografik maʼlumot: Actuators 2026, 15, 275.

DOI:10.3390/act15050275

Nashr sanasi: 18 may 2026. Tadqiqot 23 mart 2026 da qabul qilingan, 11 may 2026 da qayta ko‘rib chiqilgan va 12 may 2026 da qabul qilingan.

Manba turi va taqriz holati: Actuators jurnalida chop etilgan tadqiqot maqolasidir. Manbada qabul qilinish, qayta ko‘rib chiqish, qabul va nashr sanalari aniq ko‘rsatilgan.

Litsenziya: Creative Commons Attribution (CC BY).

Oldingi ish bilan aloqasi: Maqola “Mechanical characterization and dynamic modeling of magnetorheological elastomers under shear mode” nomli va 25–28 mart 2024 kunlari Long Beach, California dagi SPIE Smart Structures + Nondestructive Evaluation tadbirida taqdim etilgan ishning sezilarli darajada qayta ko‘rib chiqilgan va kengaytirilgan versiyasidir.

Moliyalashtirish: Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) va Concordia University Faculty Research Support (FRS) ko‘magi ko‘rsatilgan.

Etika qo‘mitasi: Qo‘llanilmaydi.

Axborotli rozilik: Qo‘llanilmaydi.

Maʼlumotlar mavjudligi: Mualliflar ishning original hissalari maqolada ekanini va qo‘shimcha savollar masʼul muallifga yo‘naltirilishi mumkinligini bildiradi.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar manfaatlar to‘qnashuvi yo‘qligini eʼlon qiladi.

Muallif hissalari: Konseptualizatsiya Sina Tavassoli Naini va Ramin Sedaghati; metodologiya Sina Tavassoli Naini, Alireza Moezi va Ramin Sedaghati; dasturiy taʼminot Sina Tavassoli Naini; tekshirish Sina Tavassoli Naini va Alireza Moezi; formal tahlil Sina Tavassoli Naini; tadqiqot va tajribalar Sina Tavassoli Naini hamda tegishli hammualliflar; rahbarlik, loyiha boshqaruvi va moliyalashtirishni jalb qilish Ramin Sedaghati tomonidan amalga oshirilgan.

Eksperimental doira: MRE material namunalari fizik ravishda ishlab chiqarilgan va magneto-reometrda sinovdan o‘tkazilgan. Biroq taklif etilgan to‘liq o‘rindiq tebranish izolyatorining geometriyasi, elektromagnit xatti-harakati va boshqaruv samaradorligi analitik, chekli element va simulyatsiya usullari bilan baholangan.

Modellashtirish cheklovi: GM3 modeli kichik deformatsiyali chiziqli viskoelastik sohada ishlatiladi. Katta deformatsiyalarda kuzatiladigan Payne effekti va boshqa nochiziqli xatti-harakatlar asosiy boshqaruv modeliga kiritilmagan.

Chastota diapazoni izohi: Material tajribalari bo‘limida chastota skaneri 1–20 Hz deb berilgan bo‘lsa, model parametrlarini aniqlash bo‘limida 0,1–20 Hz diapazoni ko‘rsatiladi. Manba bu farq uchun alohida izoh bermaydi.

Tabiiy chastota va rezonans izohi: Optimal 3 A ish nuqtasida taxminan 0,79 T bilan tabiiy chastota 5,40 → 17,03 Hz deb xabar qilinadi. Ochiq kontur transmissivlik tadqiqoti esa 0–0,6 T diapazoni bilan cheklangan va bu oralig‘da rezonans 5,40 → 12,43 Hz o‘zgaradi. Bu ikki natija turli magnit maydon darajalaridan olingan va bir-birining o‘rnida ishlatilmasligi kerak.

Boshqaruv cheklovi: PID koeffitsientlari evristik tuning bilan tanlangan va barcha xabar qilingan simulyatsiyalarda o‘zgarmas saqlangan. Shu sabab PIDning xabar qilingan ustunligi aynan shu model, qo‘zg‘atish va koeffitsient sozlamalariga tegishli.

Sanoat qo‘llanmasi cheklovi: Tadqiqot haqiqiy avtomobil o‘rindig‘i, inson ishtirokchisi, yo‘l sinovi, uzoq muddatli mexanik charchoq, g‘altak harorati yoki dala ishonchliligi o‘lchovlarini o‘z ichiga olmaydi. Mualliflar prototiplash va ishlab chiqarishni kelajakdagi ish sifatida ko‘rsatadi.

Ushbu Verianla kontentidagi ilmiy natijalar faqat ko‘rib chiqilgan tadqiqotga asoslanadi. Manbada bo‘lmagan eksperimental samaradorlik, dala muvaffaqiyati yoki tijoriy qo‘llash natijasi qo‘shilmagan.