مدل‌سازی دینامیکی و تحلیل مکانیزم جدید کنترل خودکار سرعت زاویه‌ای محورهای دوّار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• خدیجه فرجی مهیاری
• علی جعفری
• سید سعید محتسبی
• علی حاجی احمد

دانشگاه تهران

10.22067/fum-mech.v26i2.31384

چکیده

مکانیزم جدید کنترل خودکار سرعت زاویه‌ای محورهای دوّار، در واقع طرح یک سامانۀ انتقال توان کامل می‌باشد. این سامانه می‌تواند برای مقادیر مختلف سرعت‌های زاویه‌ای ورودی به آن، سرعت خروجی تقریباً ثابت تولید نماید و به‌عنوان رابطی مناسب، بین محور توان‌دهی تراکتور و ماشین‌های کشاورزی به‌کار گرفته شود. این سامانه کاملاً مکانیکی می‌باشد. در این پژوهش، با استخراج معادلات نیرو، گشتاور و توان، عملکرد مکانیزم مدل‌سازی می‌شود. معادلات حاکم بر حرکت این مکانیزم از نوع معادلات دینامیکی غیرهولونومیک و به‌صورت معادلات دیفرانسیل- جبری با اندیس سه می‌باشد. نتایج مدل‌سازی نشان می‌دهد که با تغییر سرعت ورودی به سامانه در بازۀ 30-% الی 50% ، میزان خطا در سرعت خروجی کمتر از 10% می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

• سرعت زاویه‌ای
• مجموعه چرخدنده سیاره‌ای
• سیستم غیرهولونومیک
• کنترل خودکار
• معادلات دیفرانسیل- جبری

---

عنوان مقاله [English]

Dynamics Modeling and Analysis a New Mechanism for Automatic Control of Angular Velocity of a Rotary Axis

نویسندگان [English]

• Khadijeh Faraji Mahyari
• Ali Jafari
• Seyed Saeid Mohtasebi
• Ali Hajiahmad

University of Tehran

چکیده [English]

Actually a new mechanism presented for automatic control of angular velocity of a rotary axis is a complete power transmission system. This system can produce an almost constant output speed for different values of the angular velocity input, and can be employed as a suitable coupling between tractor P.T.O. shaft and agricultural machineries. This system is quite mechanical. In this study, equations of force, torque and power of the mechanism were extracted and mechanism performance were modeled. The equations of motion of mechanism are non-holonomic dynamical and differential algebraic equations with an index of three. Modeling results showed that changing the input velocity in the range of -30% to 50%, variations of output velocity would less than 10%.

کلیدواژه‌ها [English]

• Angular Velocity
• Planetary Gear Set
• Nonholonomic System
• Automatic Control
• Differential-Algebric Equation

مراجع

1. ASABE Standards, ASAE S207.12 MAR1994 (R2009): "Operating Requirements for Tractors and Power Take-Off Driven Implements", St. Joseph, MI: American Society of Agricultural and Biological Engineers, (2013).

2. بهروزی لار، منصور، «شناخت و کاربرد تراکتور»، انتشارات نشر آموزش کشاورزی، ص. 123-111، (1384).

3. Nise, N.S., "Control Systems Engineering", Sixth Edition, Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc., pp. 1-31, (2011).

4. Pfiffner, R. and Guzella, L., "Optimal operation of cvt-based powertrains", International Journal of Robust and Nonlinear Control, Vol. 11, pp. 1003–1021, (2001).

5. Aladagli, I., Hofman, T., Steinbuch, M. and Vroemen, B., "Modeling and Control of a Continuously Variable Transmission in a Constant Speed Power Take-Off Application", in The 12th International Conference on Control, Automation and Systems, Jeju Island, Korea, (2012).

6. Cook, J.F., "Continuously Variable Gear Ratio Automatic Transmission", US Patent No.3899941, (1975).

7. Hsieh, W.H., "Kinematic synthesis of cam-controlled planetary gear trains", Mechanism and Machine Theory, Vol. 44, pp. 873–895, (2009).

8. Norton, R.L., "Design of Machinery: an Introduction to the Synthesis and Analysis of Mechanisms and Machines", third Editon, New York: McGraw-Hill Companies, pp. 462-522, (2004).

9. Soltakhanov, Sh. Kh., Yushkov, M. P. and Zegzhda, S. A., "Mechanics of non-holonomic systems-A New Class of control systems", in: V.I. Babitsky, J. Wittenburg (Eds.), Foundations of Engineering Mechanics, Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, pp. 25-75, (2009).

10. Mucino, V. H., Lu, Z., Smith, J. E., Kimcikiewicz, M. and Cowan, B., "Design of continuously variable power split transmission systems for automotive applications", Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, Vol. 215, No. 4, pp. 469-478, (2001).

11. Parrish, B.E., "Continuously variable transmission", US Patent No.6387004B1, (2002).

12. Hwang, G.S., Lin, J.C., Tsay, D.M., Kuang, J.H. and Chern, T.L., "An Innovative Transmission Mechanism Applicable to Variable Speed Wind Turbines", in The 10th International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ’10), Granada, Spain, (2010).

13. Budynas−Nisbett, "Shigley’s Mechanical Engineering Design", eighth Edition, United States of America: McGraw-Hill Companies, pp. 652-710, (2008)