مواد پیزوالکتریک یکی از پرکاربردترین ابزارها در صنعت هستند که به عنوان حسگر و عملگر در کنترل ارتعاش سازه¬ها به کار می¬روند. هندسه و مکان عملگر¬ها و حسگرهای پیزوالکتریک تاثیر بسیار زیادی بر انرژی مصرفی و عملکرد سیستم کنترلی دارد، بنابراین در این تحقیق با تعریف تابع هزینه مناسب به بهینه¬سازی طول و مکان عملگر پیزوالکتریک برای کاهش مطلوب ارتعاشات تیر یکسرگیردار با انرژی کنترلی مناسب پرداخته می¬شود. برای بهینه¬سازی از الگوریتم ژنتیک استفاده می¬گردد و تابع هزینه، تابع درجه دوم برحسب جابه¬جایی و انرژی کنترلی درنظر گرفته شده¬است. مدل¬سازی سیستم بر پایه تئوری تیر اویلر برنولی انجام گرفته و از اصل هامیلتون برای بدست آوردن معادلات حرکت استفاده شده¬است. در این روش، ولتاژ کنترلی لایه عملگر در معادلات شرایط مرزی سیستم ظاهر می¬شود که مسئله را تبدیل به مسئله مقدار ویژه با شرایط مرزی متغیر با زمان می¬کند. با تعریف توابع جابجایی خاص و همگن¬سازی شرایط مرزی، ولتاژ کنترلی عملگر به صورت نیروی تحریک خارجی در معادلات حرکت سیستم ظاهر می¬گردد. در این تحقیق کنترل¬کننده¬های بهینه رگلاتور خطی مرتبه دو و خطی مرتبه دو گاوسی در کنترل سیستم ارتعاشی مورد بررسی قرار¬گرفت و برای تخمین متغیر¬های حالت در روش خطی مرتبه دو گاوسی از تئوری فیلتر کالمن استفاده شد. در این تحقیق در کنار بررسی تاثیر ترک بر سیستم، روشی بر اساس فرکانس برای تعمیر ترک ارائه شده است که در آن با استفاده از وصله پیزوالکتریک رفتار تیر ترک¬دار به رفتار تیر سالم نزدیک می¬شود. در شبیه¬سازی عددی این تحقیق، با بهینه¬سازی طول و مکان یک وصله پیزوالکتریک در حالت طول محدود و نامحدود عملکرد این وصله¬ها در ارتعاش آزاد و اجباری مورد ارزیابی و مقایسه قرار¬گرفت و اثر نویز و ترک بر کنترل انجام شده نیز بررسی شده¬است. در بررسی ترک، تعمیر و کنترل همزمان تیر در ارتعاش آزاد و اجباری انجام گرفته¬است. در نهایت با بهینه¬سازی طول و مکان دو وصله پیزوالکتریک روی تیر به کنترل ارتعاش آن پرداخته شده و در کنار بررسی اثر نویز و ترک در این حالت، عملکرد آن با حالت قرارگیری یک وصله پیزوالکتریک روی تیر مورد مقایسه قرار¬گرفت.

راحتی سفر (ride comfort) در خودرو ها بستگی به احساس سرنشیان داخل وسیله نقلیه نسبت به ارتعاشات وارد شده بر خودرو دارد. ارتعاشات بدنه خودرو ناشی از عوامل گوناگونی مثل ناهمواری های سطح جاده، نیروهای آیرودینامیکی، ارتعاشات موتور و نابالانسی چرخ ها می تواند باشد[1].عموما ناهمواری های سطح جاده منبع اصلی ارتعاشات ایجاد شده بر روی وسیله نقلیه بوده و ضربه های اتفاقی ناشی از ناهمواری های جاده، خودرو را در معرض شتاب های قائمی قرار می د هد که سبب ناراحتی و خستگی سرنشینان می شود. با محدود سازی این شتاب ها می توان راحتی سفر خودرو را بهبود داد .[2]سیستم تعلیق به عنوان رابط بین بدنه اصلی خودرو و چرخ ها عامل کاهش ارتعاشات وارد بر وسیله نقلیه می باشد. می دانیم پارامترهای سیستم تعلیق مثل سفتی فنر و ضریب دمپرهای ویسکوز که ساختار اصلی سیستم تعلیق را تشکیل می دهند، می توان با مینیمم کردن ریشه متوسط مجذور شتاب ((rmsar برای انواع فرکانس ها که در استاندارد iso 2631 مشخص است به منظور کاهش ارتعاشات تعیین شود.[3] کنترل دینامیکی خودرو (handling) به معنای هماهنگی یک خودرو با داده های راننده یا راحتی کنترل آن می باشد. کنترل یک خودرو در هنگام پیچ ها و عدم واژگونی آن به عوامل متعددی از جمله هندسه ی اتومبیل، ارتفاع مرکز جرم و سیستم تعلیق آن وابسته است. عدم طراحی درست عوامل ذکر شده برای فرمان دهی هایی با زاویه ی بالا یا در هنگام پیچ های تند باعث افزایش حرکت رول و نزدیک شدن به آستانه واژگونی در مانور های نه چندان بحرانی دارد.[4] در بسیاری از تحقیقات انجام شده در ارتباط با سیستم تعلیق خودرو، راحتی سفر را به عنوان موضوع اصلی طراحی در نظر گرفته اند، ولی مدنظر قرار دادن تنها این موضوع سبب ایجاد مشکلاتی در کنترل دینامیکی خودرو و حتی واژگونی آن در حالت دور زدن در پیچ های نه چندان تند می گردد. هدف از این تحقیق، مرحله اول تهیه مدل ارتعاشی کامل خودرو و کدنویسی این معادلات می باشد. در مرحله ی بعد به فرمول بندی مسأله برای اهداف راحتی سفر و جلوگیری از چپ شدن در هنگام پیچ های تند پرداخته و در نهایت با استفاده از الگوریتم های فرااکتشافی به بهینه سازی پارامتر های سیستم تعلیق در دو حوزه ی مذکور می پردازیم. مراجع. [1] hongbiao yu, nan yu, application of genetic algorithms to vehicle suspension design, mechanical engineering dep. the pennsylvania state university, university park, pa 168 [2] m. mirzaei, r. hassannejad, application of genetic algorithms to optimum design of elasto-damping elements of a half-car model under random road excitation, j. multi-body dynamics , vol.221, part k, 2007 [3] tamboli, j. a. and joshi, s. g. optimum design of passive suspension system of vehicle subjected to actual random road excitation. j. sound viber., 1999, 219(2), 193-205 [4] s. takano, m. nagai, t. taniguchi, t. hatano, study on vehicle dynamics model for improving roll stability, jsae review 24 (2003) 149-156

در سال های اخیر استفاده از سازه های هوشمند متشکل از مواد کامپوزیتی یا ساندویچی به دلیل استحکام و سختی بالا به شکل چشم گیری افزایش یافته است. یکی از دلایل عمده استفاده از این سازه های چند لایه کامپوزیتی یا ساندویچی، امکان بکارگیری لایه های پیزوالکتریکی می باشد. از جمله پارامتر های مهمی که در طراحی یک سازه باید مد نظر قرار گیرد کنترل ارتعاشات آن است. در روش های جدید برای کاهش ارتعاشات و صدا از کنترل فعال استفاده می شود. در این روش سیستم های کنترل و مواد هوشمند برای میرایی ارتعاشات به کار برده می شود. به این ترتیب که پاسخ سازه به وسیله سنسور اندازه گیری شده و پس از انجام بررسی های لازم توسط کنترلر پیام ها به محرک ارسال می گردد که در نهایت منجر به استهلاک ارتعاشات می گردد. در میان مواد هوشمند مختلف مواد پیزوالکتریک به علت حجم کم، وزن ناچیز، پهنای باند زیاد، آسانی نصب روی سازه و توانایی بالا در کاهش ارتعاشات بسیار مورد توجه قرار گرفته است. تیر ساندویچی استحکام و صلبیت خمشی بالایی دارد و از سه قسمت رویه بالا، هسته و رویه پایین تشکیل شده است که از هسته به منظور فاصله انداختن بین رویه بالایی و پایینی استفاده می شود و برای جلوگیری از زیاد شدن وزن، از فوم های پلیمری که دارای صلبیت جانبی پایینی هستند به عنوان هسته استفاده می شود و این هسته قابلیت ارتعاش بین رویه بالا و پایین را به وجود می آورد. هدف از این پایان نامه، مطالعه تحلیلی ارتعاشات خطی تیر ساندویچی با هسته انعطاف پذیر که مجهز به لایه پیزوالکتریک است، می باشد. با طراحی کنترلر مناسب می توان اثرات اغتشاشات را به حداقل رساند و ولتاژ کنترلی را تنظیم نمود و ارتعاش تیر را کنترل کرد. برای مدل کردن تیر ساندویچی با هسته انعطاف پذیر از تئوری سه لایه معادل و کنترلر با استفاده از روش lqrطراحی می شود.

این پایان نامه الگوریتم نوینی از مود لغزشی مرتبه دوم برای کنترل سیستم غیر خطی نامعین ارائه می گردد تا با کنترل زاویه دریچه گاز، گشتاور تولید شده از موتور طوری تنظیم گردد تا بتوان لغزش طولی ایجاد شده در چرخ محرک را بر روی مقدار مطلوب قرار داد. این الگوریتم تنها به متغیر لغزش نیاز داشته و به مشتقات بالاتر آن وابسته نیست. در نهایت نتایج حاصل از روش کنترلی مود لغزشی مرتبه بالا با روش کنترلی مود لغزشی مرتبه اول با صفحه لغزش تناسبی و کنترل کننده مرتبه اول سطح سوئیچینگ انتگرالی مقایسه خواهد شد تا کارآیی این روش پیشنهادی مشخص شود.