مطالعه تحلیلی و تجربی برداشت انرژی الکتریکی حاصل از ارتعاشات غیرخطی ناشی از تحریک پایه هارمونیک تیر یکسر گیردار

مطالعه تحلیلی و تجربی برداشت انرژی الکتریکی حاصل از ارتعاشات غیرخطی ناشی از تحریک پایه هارمونیک تیر یکسر گیردار


مطالعه تحلیلی و تجربی برداشت انرژی الکتریکی حاصل از ارتعاشات غیرخطی ناشی از تحریک پایه هارمونیک تیر یکسر گیردار

نوع: Type: رساله

مقطع: Segment: دکتری

عنوان: Title: مطالعه تحلیلی و تجربی برداشت انرژی الکتریکی حاصل از ارتعاشات غیرخطی ناشی از تحریک پایه هارمونیک تیر یکسر گیردار

ارائه دهنده: Provider: علی اویسی سرابی - رشته مهندسی مکانیک

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر علیرضا شوشتری

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر مهدی کریمی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 1402/11/08

مکان ارائه: Place of presentation: سمینار 2، مکانیک

چکیده: Abstract: یکی از مسائل امروزه بشری، تأمین منابع انرژی بدون استفاده از ذخایر طبیعی می‌باشد. کاهش سوخت‌های فسیلی باعث شده است تا علوم و فن‌آوری‌های نوینی در برداشت انرژی‌های سبز ظهور کنند. از جمله این علوم، برداشت و ذخیره‌سازی انرژی از نوسانات و ارتعاشات محیط پیرامون است. در این رساله، یک مکانیزم ارتعاشی متشکل از یک تیر یک‌سرگیردار عمودی و فنرهایی با مکان متغیر پیشنهاد و مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، یک برداشت‌کننده الکترومغناطیسی متشکل از تعدادی آهن‌ربا و سیم‌پیچ در این مکانیزم تعبیه شده است. آهن‌رباها در انتهای آزاد تیر نصب شده‌اند و سیم‌پیچ‌ها نیز در مسیر حرکت رفت و برگشتی انتهای آزاد تیر قرار گرفته‌اند. با تحریک پایه تیر و متعاقبا نوسان تیر، انتهای آزاد آن به درون سیم‌پیچ حرکت کرده و سبب القای جریان الکتریکی در سیم‌پیچ می‌شود. به کمک یک مدار الکتریکی ساده که به دو سر سیم‌پیچ متصل شده است، انرژی الکتریکی از مکانیزم پیشنهادی قابل برداشت است. در ادامه‌ی تحقیقات این رساله، یک کنترل‌کننده تطبیقی پیشنهاد شده است که به کمک آن، مکان فنرها دائماً تغییر کرده و به این ترتیب به ازای هر تحریک پایه، تیر دائماً نوسان می‌کند. همچنین استفاده از کنترل‌کننده پیشنهادی این امکان را فراهم می‌کند که علی‌رغم وجود نامعینی در پارامترهای سیستم و نیز اغتشاشات خارجی ناشناخته مانند انرژی باد، همواره انرژی از مکانیزم پیشنهادی برداشت گردد. معادلات توصیف کننده رفتار الکترومکانیکی مکانیزم پیشنهادی از معادلات لاگرانژ استخراج شده‌است. به منظور برداشت بیشینه انرژی، پارامترهای موثر در برداشت انرژی، به کمک الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات، استخراج شده‌اند. از سوی دیگر، از روش کنترل سطح دینامیکی برای طراحی قوانین تطبیقی و کنترلی استفاده شده و پایداری سیستم حلقه بسته با استفاده از تئوری پایداری لیاپانوف مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور نشان دادن اثربخشی مکانیزم و کنترل‌کننده پیشنهادی، شبیه‌سازی عددی برای تیر ارائه شده و پس از مدل‌سازی تحلیلی، نمونه‌ای از مکانیزم پیشنهادی ساخته شده است. مطابق بررسی‌های به‌عمل آمده، ضمن این‌که نتایج تجربی و تحلیلی تطابق خوبی دارند، می‌توان به میزان 9/1 میلی‌وات انرژی الکتریکی از سیستم برداشت نمود. این انرژی، برای کاربردهای کم‌توان و تجهیزات الکترونیکی کم‌مصرف نظیر حسگرها قابل استفاده است.

فایل: ّFile: