شماره راهنما :
342 گلپايگان
پديد آورنده :
جاويد، سپهر
عنوان :
بررسي اثر هيسترزيس و لقي عملگر هيدروليكي در شبيه سازي هيبريد زمان واقعي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
72ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
شبيه سازي هيبريدي زمان واقعي , عملگر هيدروليكي , هيسترزيس , لقي , تابع توصيف كننده , پايداري سيستم , تحليل نايكويست , چرخه حدي
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/04/31
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
دانشكده :
فني مهندسي گلپايگان
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/04/31
چكيده فارسي :
چكيده
شبيهسازي هيبريدي زمان واقعي (RTHS) يكي از ابزارهاي نوين و دقيق در بررسي پاسخ ديناميكي سازهها در شرايط آزمايشگاهي است كه در آن، يك مدل عددي از ساختار با يك زيرسامانهي فيزيكي واقعي در يك حلقه كنترلي بسته تركيب ميشود. در اين ميان، وجود رفتارهاي غيرخطي در عناصر فيزيكي از جمله عملگرهاي هيدروليكي، بهويژه هيسترزيس و لَقي ، ميتواند منجر به كاهش دقت، بروز ناپايداري و پيدايش چرخههاي حدي شود. در اين پژوهش، تأثير اين دو پديدهي غيرخطي بر عملكرد سيستم RTHS مورد تحليل قرار گرفته است.
مدل مورد بررسي شامل يك زيرسامانه كنترلشونده متشكل از شير كنترل سروو و عملگر هيدروليكي و همچنين يك سازه مدلشده با سيستم جرم، فنر و دمپر يك درجه آزادي است. براي مدلسازي رفتارهاي غيرخطي، از روش تابع توصيفكننده استفاده شد و اثرات هيسترزيس و لقي بهصورت جداگانه و سپس تركيبي، در قالب توابع غيرخطي ترسيم گرديد. تحليل پايداري بر اساس مكان هندسي تقاطع اين توابع با پاسخ فركانسي سيستم عددي در فضاي نايكويست انجام گرفت.
نتايج حاصل از شبيهسازي عددي و تحليلهاي هندسي نشان داد كه هر دو پديدهي هيسترزيس و لقي ميتوانند با كاهش دامنهي بحراني تحريك ورودي، موجب تسريع در شكلگيري چرخههاي حدي ناپايدار گردند. همچنين مشخص شد كه پارامترهايي نظير نسبت ميرايي سازه، بر محل و نحوهي تلاقي توابع غيرخطي با نايكويست تاثير دارند؛ بهطوريكه افزايش اين نسبت، موجب تغيير مكان نقاط تعادل و افزايش حساسيت سيستم به تحريكهاي ضعيف ميشود. در پايان، اين پژوهش نشان ميدهد كه در نظر گرفتن مدلهاي دقيق از اثرات غيرخطي لقي و هيسترزيس و بهرهگيري از روشهاي تحليلي چون تابع توصيفكننده، ميتواند نقشي كليدي در طراحي پايدارتر و دقيقتر حلقههاي كنترلي در سامانههاي RTHS ايفا كند.
چكيده انگليسي :
Abstract
Real-Time Hybrid Simulation (RTHS) is a modern and precise method for evaluating the dynamic response of structural systems under experimental conditions. In this technique, a numerical model of the structure is coupled with a physical subsystem through a real-time closed-loop control framework. However, the presence of nonlinear behaviors in physical components—particularly hysteresis and mechanical backlash—can significantly reduce simulation accuracy, introduce instability, and lead to the emergence of limit cycles. This study investigates the influence of these two nonlinear phenomena on the performance and stability of RTHS systems.
The test system consists of a servo valve–controlled hydraulic actuator as the physical component and a numerically simulated single-degree-of-freedom mass–spring–damper structure. To model the nonlinearities, the Describing Function (DF) method was employed, and the effects of hysteresis and backlash were analyzed both independently and in combination. System stability was assessed based on the geometric intersection between the nonlinear describing functions and the frequency response of the numerical model in the Nyquist domain.
Numerical simulations and graphical analyses revealed that both hysteresis and backlash reduce the critical input amplitude required to trigger instability, thus accelerating the onset of limit cycles. Furthermore, parametric studies demonstrated that structural damping ratio significantly affects the location and nature of equilibrium points; an increase in damping tends to shift the intersection points and heighten the system’s sensitivity to low-level excitations. Overall, the findings underscore the importance of accurately modeling hysteresis and backlash effects and utilizing analytical tools such as the Describing Function method to improve the robustness and reliability of RTHS control strategies.
استاد راهنما :
مصطفي نصيري
استاد داور :
مصطفي منيري , ايمان فخاري گلپايگاني