شبیه سازی و کنترل ارتعاشات چرخشی تیرک سمپاش با یک مدل سیستم تعلیق جدید

Subject Areas : Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering

رضا  ابراهیمی ¹ (دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان)
مصطفی  غیور ² (استاد، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان)

Received: 2015-12-30 Accepted : 2015-12-30 Published : 2015-08-01

Keywords: ارتعاشات, تیرک سمپاش, تنظیم کننده خطی مرتبه دوم,

Abstract :

سمپاش­ها وسایل مهمی در کشاورزی هستند که معمولاً به وسیله تراکتور در مزرعه حرکت داده می­شوند. سمپاش­ها باید در شرایط مختلفی که در مزرعه با آن مواجه می­شوند، نرخ ثابتی از مواد شیمیایی را توزیع کنند. ارتعاشات ناخواسته تیرک سمپاش، باعث کاهش عمر آن و توزیع غیر یکنواخت مواد شیمیایی پاشیده شده در زمین می­شود. بنابراین در این مطالعه، یک مدل سیستم تعلیق برای ارتعاشات چرخشی تیرک سمپاش با استفاده از المان­های فنر و میراگر افقی و قائم ارائه شده است. سپس فضای حالت سیستم دینامیکی استخراج شده است. در این فضای حالت، چرخش مطلق قاب متصل شده به تراکتور حول محور افقی (غلت طولی تراکتور) ورودی است و چرخش مطلق تیرک سمپاش حول محور افقی خروجی است. همچنین ماتریس بهره بهینه برای فضای حالت سیستم، با استفاده از تنظیم کننده خطی مرتبه دوم (LQR) طراحی گردیده است. نهایتاً پاسخ تیرک سمپاش به ورودی­های ضربه، پله، شیب و نویز سفید محاسبه و با پاسخ ضربه، پله، شیب و نویز سفید سیستم بدون کنترلر مقایسه شده است. نتایج نشان می­دهد که کنترلر طراحی شده به طور قابل ملاحظه­ای ارتعاشات چرخشی تیرک سمپاش را کاهش داده و عملکرد سمپاش را بهبود می­بخشد.

References:

[1] Srivastava A.K., Goering C.E., Rohrbach R.P., Engineering principles of agricultural machines, American society of agricultural engineers, Michigan, 1993.

[2] Ramon H., Anthonis J., Baerdemaeker J.D., Implementation of an active horizontal suspension on a spray boom, Transactions of the ASAE, vol. 43, 2000, pp. 213-220.

[3] Ramon H., Langenakens J.J., Baerdemaeker J.D., A model for measuring the effect of tire pressure and driving speed on horizontal sprayer boom movements and spray pattern, Transactions of the ASAE, vol. 38, 1995, pp. 65-72.

[4] Ramon H., Baerdemaeker J.D., Spray boom motions and spray distribution: Part 1, derivation of the mathematical relation, Journal of Agricultural Engineering Research, vol. 66, 1997, pp. 23-29.

[5] Abd Rahman R., Tahmasebi M., Gohari M., Design and Simulation of a Passive Vertical Suspension System for Spray Boom Structure, Journal of Mechanics Engineering and Automation, vol. 1, 2011, pp. 420-424.

[6] Harms J.S., Modelling and analysis of spray boom motions, Wageningen University, 2004.

[7] Osullivan J.A., Simulation of the Behaviour of a Spray Boom with an Active and Passive Pendulum Suspension, Journal of Agriculture Engineering Research, vol. 35, 1986, pp. 157-173.

[8] Anthonis J., Audenaert J., Ramon H., Design Optimization for the Vertical Suspension of a Crop Sprayer Boom, Biosystems Engineering, vol. 90, 2005, pp. 153.160.

[9] Meirovitch L., Fundamentals of vibration, McGraw-Hill, Singapore, 2001.

[10] Chen Ch.T., Linear system theory and design, Oxford University press, New York, 1999.

[11] Ogata K., Modern control engineering, Prentice Hall, New York, 2010.