مدلسازی دینامیکی یک ربات بالزن با استفاده از روش باندگراف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، پردیس بین‌الملل دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی و علوم

2 استادیار، پردیس بین‌الملل دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی و علوم

3 استاد، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی مکانیک

4 استادیار، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی هوافضا

چکیده

هدف از این تحقیق ارائه یک مدل دینامیکی کارآمد برای شبیه‌سازی عملکرد یک ربات بالزن با استفاده از روش باندگراف[1] می‌باشد. در این راستا یک سامانه بالزن با کلیه اجزا تشکیل دهنده آن شامل بدنه اصلی و متعلقات، مکانیزم بال زدن، بال‌های انعطاف پذیر و سیستم پیشران شامل باطری، موتورهای جریان مستقیم و گیربکس ها در نظر گرفته می شود. در مقاله حاضر، مدل دینامیکی کامل سامانه مورد مطالعه با تعیین نقطه اتصال مناسب بین مدل دینامیکی اجزاء تشکیل دهنده آن از طریق درگاههای سعی و جریان تدوین شده و مدل کامپیوتری مورد نیاز برای شبیه‌سازی با استفاده از ساختار بلوک دیاگرامی Simulink در نرم افزار MATLAB ارائه می شود. مقایسه نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی ارائه شده برای سامانه مورد مطالعه بیانگر صحت و دقت مدل باند گراف ارائه شده می‌باشد. نتایج ارائه شده در این مقاله نشان میدهد که مدل باندگراف پیشنهادی برای سامانه مورد مطالعه مدل جامعی برای شبیه‌سازی رفتار دینامیکی سیستم بوده و علاوه بر کارآمدی می‌تواند اطلاعات مفیدی را برای طراحان در اختیار قرار دهد.



[1] Bond Graph

کلیدواژه‌ها


[1] Karimian, S., "Specification and Analysis of Cybird Flapping Wing Applications", PhD theses, Sharif University of Technology, Iran, 2011. [2] Kim, D.K. et al., "Experimental Investigation on the Aerodynamic Characteristics of a Bio-mimetic Flapping Wing with Macro-Fiber Composites", Intelligent Material Systems and Structures, , 19 (3): pp. 423-431, 2008. [3] Liu, H., "Computational Mechanical Modeling of Biological Fluid Dynamics", Advances in Biomechanics, 5 (8): pp. 200–213, 2001. [4] Daniel, T. et al., "Flexing Wings and Fins: Bending by Inertial or Fluid Dynamic Forces", Int. Comp. Biol., 42: pp. 1044–1049, 2002. [5] Maglasang, J. et al., "Aerodynamic Study and Mechanization Concept for Flapping-Wing Micro Aerial Vehicles", Memoirs of the Faculty of Engineering, Kyushu University, 66 (1): pp. 26-31, 2006. [6] Isogai, K. et al., 'Optimum Aeorelastic Design of a Flapping Wing", Aircraft, 44 (6): pp.344-351, 2007. [7] Delaurier, J.D., "An Aerodynamic Model for Flapping-Wing Flight', Aeronautical, 97 (964): pp. 125-130, 1993. [8] Orlowski, C., Girard, A., Shyy, W., "Derivation and simulation of the nonlinear dynamics of a flapping wing micro-air vehicle", The European Micro Aerial Vehicle Conference and Flight Competition, 2009. [9] Mazaheri, K. et al., "Experimental Investigation of the Effect of Chord Wise Flexibility on the Aerodynamics of Flapping Wings in Hovering Flight", Fluids and Structures, 26(4): pp. 544–558, 2010. [10] Feiffer, A.T.P., "Ornithopter Flight Simulation Based on Flexible Multi-Body Dynamics", Bionic Engineering, (7): pp. 1-10, 2010. [11] Zhu, C. et al., "Real Time Animation of Bird Fight Based on Aerodynamics", Society for Art and Science, 5(1): pp. 1-10, 2006. [12]Ferreira, N. M., "Modeling and Control of a Dragonfly-Like Robot", Control Science and Engineering, 2010. [13] Han J. H., "Ornithopter Modeling for Flight Simulation", IEEE International Conference on Control, Automation and Systems, pp.1773-1777, 2008. [14] Ho, S. et al., "Unsteady Aerodynamics and Flow Control for Flapping Wing Flyers", Progress in Aerospace Sciences, 39 (8): pp. 635–681, 2003. [15] Heathcote, S. et al., "Flexible Flapping Airfoil Propulsion at Zero Free Stream Velocity", AIAA 42: pp. 2196–2204, 2004. [16] Barut, A. et al., "Nonlinear Deformations of Flapping Wings on a Micro Air Vehicle", AIAA pp. 2006-1662. [17] Sibilski, K. et al., "The Comparative Evaluation of Power Requirements for Fixed, Rotary and Flapping Wings Micro Air Vehicles", AIAA 2007-6498. [18] Ebrahimi, A. et al., "Primarily Design of TADBIR Ornithopter, Aerospace Research Centre", Sharif University of Technology, TR-01, 2005, A1-10. [19] Karnopp, D.C. et al., "System Dynamics Modeling and Simulation of Mechatronic Systems", A Wiley-Inter-science Publication John Wiely and Sons, Canada, 2000. [20] Fritz, T. et al., "Object-Oriented Unsteady Vortex Lattice Method for Flapping Flight", Aircraft, 41 (6): pp.1275–1290, 2004. [21] Beheshtkar, N., "Dynamic Simulation of the Propulsion System of the Mechanical Birds", M.Sc thesis, Sharif University of Technology, Iran, 2011.