شبیه سازی چند حوزهای به منظور کنترل نیمه فعال و برداشت همزمان انرژی از ارتعاشات ناشی از جریان بر روی یک استوانه بیضوی

یکی از زیرمجموعههای حایز اهمیت مهندسی ساخت و تولید، حوزه مکاترونیک میباشد. هر سیستم مکاترونیکی از زیر بخش های مختلف مکانیکی، الکتریکی و کامپیوتر تشکیل شده است که تحت فرمان و راهبری سیستم کنترل، مدیریت میشوند. لازم است قبل از ساخت نهایی سامانه های صنعتی، یک مدل جامع از مجموعه سیستم به منظور انجام شبیه سازیهای چند حوزهای1 (چند رشتهای) برای بررسی عملکرد کل سیستم، فراهم گردد. در این مقاله یک شبیه سازی مشترک که شامل بخش های مختلف مکانیکی، الکتریکی و کنترلی میباشد، به منظور توسعه یک سیستم برداشت انرژی نیمه فعال، انجام گرفته است. هدف از بکارگیری سیستم مورد نظر، کاهش دامنه ارتعاشات ناشی از جدایش گردابه ها (VIV) در جریان عدد رینولدز پایین از روی یک استوانه بیضوی دو درجه آزادی با تکیه گاه الاستیک با قابلیت برداشت همزمان انرژی توسط ابزار کنترلی دومنظوره الکترومغناطیسی (EM) میباشد. در این سیستم، ابتدا کنترل کننده فازی- لغزشی- تطبیقی (AFSMC) نیروی کنترلی مناسب برای کاهش ارتعاشات عرضی استوانه را محاسبه میکند. سپس میراگر EM، ارتعاشات عرضی را با وارد نمودن نیروی میرایی هوشمند قابل تنظیم کاهش داده و همزمان بخشی از انرژی جریان سیال را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. این عمل با تغییر جریان الکتریکی مدار برداشت کننده انرژی مجهز به مقاومت متغیر بگونهای انجام میشود که نیروی خروجی میراگر نیروی محاسبه شده توسط الگوریتم کنترلی را تعقیب نماید.

کلیدواژه ها:

کنترل نیمه فعال VIV ، برداشت کننده انرژی ، ارتعاشات ناشی از جریان ، تعامل جریان- سازه ، شبیه سازی مشترک