فیزیک

همگام سازی سیستم های مکانیکی

Synchronization of Mechanical Systems

دانلود کتاب Synchronization of Mechanical Systems (به فارسی: همگام سازی سیستم های مکانیکی) نوشته شده توسط «Henk Nijmeije – Alejandro Rodriguez-Angeles»


اطلاعات کتاب همگام سازی سیستم های مکانیکی

موضوع اصلی: فیزیک

نوع: کتاب الکترونیکی

ناشر: World Scientific Publishing Company

نویسنده: Henk Nijmeije – Alejandro Rodriguez-Angeles

زبان: English

فرمت کتاب: pdf (قابل تبدیل به سایر فرمت ها)

سال انتشار: 2003

تعداد صفحه: 219

حجم کتاب: 8 مگابایت

کد کتاب: 9789812386052 , 981238605X

توضیحات کتاب همگام سازی سیستم های مکانیکی

همگام سازی همه جا هست! این احساسی است که ممکن است یک بار برای آن هشدار داده شود. همه با انواع ریتم های بیولوژیکی (‘ساعت های زیستی’) آشنا هستند که نوعی انطباق در زمان و طبیعت ایجاد می کنند. به عنوان مثال، این شامل فعالیت عصبی و فعالیت مغز، اما همچنین سیستم عروقی قلب است. بدیهی است که نمونه‌های متعدد دیگری نیز وجود دارد که می‌توان به آنها اشاره کرد، که گاه بسیار بحث برانگیزتر است، مانند همزمانی ادعایی دوره ماهانه راهبه‌ها در یک صومعه و غیره. حرکت همزمان احتمالاً برای اولین بار توسط هویگنس (1673) گزارش شد، جایی که او آزمایشی از دو ساعت آونگی (دریایی) آویزان بر یک پرتو سبک وزن را توصیف می‌کند و همگام‌سازی (ضد) فرکانس را پس از مدت کوتاهی نشان می‌دهد. صدای همگام شده در لوله های اندام مجاور توسط ریلی در سال 1877 گزارش شد که اثرات مشابهی را برای دو چنگال تنظیم الکتریکی یا مکانیکی متصل به هم مشاهده کرد. در قرن گذشته، همگام سازی در جامعه علمی روسیه مورد توجه زیادی قرار گرفت، زیرا در روتورها و روتورها و ارتعاش تحریک کننده ها مشاهده شد. شاید یک کاربرد جدید بالقوه روشنگر برای حرکت هماهنگ، استفاده از صدها محرک پیزو به منظور دستیابی به حرکت دلخواه از یک مجموعه مکانیکی بزرگ/سنگین مانند هواپیما یا اسکنر Mm، یا هماهنگی ریزمحرک ها باشد. برای دستکاری در مقیاس های بسیار کوچک. در نجوم از نظریه همگام سازی برای توضیح حرکت اجرام سماوی مانند مدارها و تشدید سیاره ها استفاده می شود، در زیست شناسی، بیوشیمی و پزشکی بسیاری از سیستم ها را می توان به عنوان سیستم های نوسانی یا ارتعاشی مدل کرد و آن سیستم ها تمایل به رفتار همزمان نشان می دهند. از جمله شواهد رفتار همزمان در دنیای طبیعی، می‌توان به همخوانی جیرجیرک‌ها، نور فلاش همزمان در گروهی از مگس‌های آتش‌نشانی و همزمانی متابولیک در سوسپانسیون سلول‌های مخمر اشاره کرد. موضوع همگام سازی در دهه های اخیر به ویژه توسط زیست شناسان و فیزیکدانان مورد توجه زیادی قرار گرفته است. این توجه احتمالاً حول یکی از موضوعات اساسی در علم، یعنی کنجکاوی متمرکز است: چگونه می‌توانیم حرکت همزمان را در مجموعه بزرگی از سیستم‌های یکسان پیدا کنیم؟ همچنین، راه‌های جدیدی برای استفاده بالقوه از همزمانی در حال بررسی است. همگام سازی مشترکات زیادی دارد – و از نظر معنایی معادل هماهنگی و همکاری است. در زمان های قدیم قبلاً درک شده بود که فعالیت مشترک ممکن است به انجام کارهای غیرقابل انجام برای یک فرد کمک کند. علاقه نویسندگان به موضوع همگام سازی به شدت تحت تأثیر تمایل به درک اجزای اساسی است که حرکت هماهنگ در یک سیستم مهندسی مورد نیاز است. بنابراین ما در این کتاب بر روی هماهنگ سازی یا هماهنگی سیستم های مکانیکی، مانند سیستم های روباتیک تمرکز کرده ایم. این اجازه می دهد تا از یک سو، در مبانی نظری حرکت سنکرون کاوش کنیم، اما، از سوی دیگر، ترکیب یافته های نظری را با تأیید تجربی در آزمایشگاه تحقیقاتی ما ممکن می سازد. بنابراین، این کتاب بر روی همگام سازی کنترل شده سیستم های مکانیکی که در صنعت استفاده می شوند تمرکز دارد. این کتاب به طور خاص به سیستم های رباتیک می پردازد که امروزه سیستم های رایج و مهمی در فرآیندهای تولید هستند. با این حال، ایده های کلی توسعه یافته در اینجا را می توان به سیستم های مکانیکی عمومی تر، مانند ربات های متحرک، کشتی ها، موتورها، میکرو محرک ها، روتورهای متعادل و نامتعادل، تحریک کننده های ارتعاشی تعمیم داد. این کتاب به شرح زیر تنظیم شده است: فصل 1 مقدمه ای کلی در مورد همگام سازی، تعریف آن و انواع مختلف همگام سازی ارائه می دهد. فصل 2 برخی از مطالب اساسی و نتایجی را که کتاب بر اساس آنها ساخته شده است ارائه می کند. در بخش 2.1 برخی از ابزارهای ریاضی و مفاهیم پایداری مورد استفاده در سراسر کتاب ارائه شده است. مدل‌های دینامیکی ربات‌های مفصلی صلب و انعطاف‌پذیر در بخش 2.2 معرفی شده‌اند که شامل مهمترین ویژگی‌های آنها می‌شود. مجموعه آزمایشی که در فصل های بعدی مورد استفاده قرار خواهد گرفت در بخش 2.3 معرفی شده است، جایی که شرح مختصری از ربات ها و مدل های دینامیکی آنها ارائه شده است. فصل 3 به مشکل همگام سازی خارجی ربات های مفصل صلب می پردازد. طرح همگام سازی تشکیل شده توسط یک کنترل کننده بازخورد و ناظران مبتنی بر مدل ارائه شده و یک اثبات پایداری توسعه داده شده است. شبیه سازی و نتایج تجربی بر روی سیستم های یک درجه آزادی برای نشان دادن کاربرد و عملکرد کنترل کننده پیشنهادی گنجانده شده است. سهم اصلی این فصل یک روش تنظیم بهره است که همگام سازی سیستم های ربات متصل به هم را تضمین می کند. مورد همگام سازی خارجی برای ربات های مفصل انعطاف پذیر در فصل 4 مورد بررسی قرار می گیرد. این فصل با توضیح تفاوت های بین ربات های مفصلی صلب و انعطاف پذیر و تأثیرات بر طراحی طرح همگام سازی آغاز می شود. طرح همگام سازی برای روبات های مفصلی انعطاف پذیر و تجزیه و تحلیل پایداری ارائه شده است. این فصل شامل یک روش تنظیم افزایش است


Synchronization is everywhere! This is the feeling one may get once alerted for it. Everyone is familiar with all kinds of biological rhythms (‘biological clocks’) that create some kind of conformity in time and in nature. This includes for instance neural activity and brain activity, but also the cardiac vascular system. Clearly, there are numerous other examples to be mentioned, sometimes much more controversial like the claimed synchronicity of the monthly period of nuns in a cloister, and so on. Synchronous motion was probably first reported by Huygens (1673), where he describes an experiment of two (marine) pendulum clocks hanging on a light weighted beam, and which exhibit (anti-)frequency synchronization after a short period of time. Synchronized sound in nearby organ tubes was reported by Rayleigh in 1877, who observed similar effects for two electrically or mechanically connected tuning forks. In the last century synchronization received a lot of attention in the Russian scientific community since it was observed in balanced and rotors and vibro-exciters. Perhaps an enlightening potential new application for coordinated motion is in the use of hundreds of piezo-actuators in order to obtain a desired motion of a large/heavy mechanical set-up like for instance an airplane or Mm-scanner, or the coordination of microactuators for manipulation at very small scales. In astronomy synchronization theory is used to explain the motion of celestial bodies, such as orbits and planetary resonances, In biology, biochemistry and medicine many systems can be modelled as oscillatory or vibratory systems and those systems show a tendency towards synchronous behavior. Among evidences of synchronous behavior in the natural world, one can consider the chorusing of crickets, synchronous flash light in a group of fire-flies, and the metabolic synchronicity in yeast cell suspension. The subject of synchronization has received huge attention in the last decades, in particular by biologists and physicists. This attention probably centers around one of the fundamental issues in science, namely curiosity: how come we find synchronous motion in a large ensemble of identical systems? Also, new avenues of potential use of synchronicity are now being explored. Synchronization has much in common – and is in sense equivalent to-coordination and cooperation. In ancient times it was already understood that joint activity may enable to carry out tasks that are undoable for an individual. The authors’ interest in the subject of synchronization is strongly influenced by a desire to understand what the basic ingredients are when coordinated motion is required in an engineering system. We therefore have concentrated in this book on synchronization or coordination of mechanical systems, like in robotic systems. This allows to delve, on the one hand, in the theoretic foundations of synchronous motion, but, on the other hand, made it possible to combine the theoretical findings with experimental verification in our research laboratorium. This book concentrates therefore on controlled synchronization of mechanical systems that are used in industry. In particular the book deals with robotic systems, which nowadays are common and important systems in production processes. However, the general ideas developed here can be extended to more general mechanical systems, such as mobile robots, ships, motors, microactuators, balanced and unbalanced rotors, vibro-exciters. The book is organized as follows: Chapter 1 gives a general introduction about synchronization, its definition and the different types of synchronization. Chapter 2 presents some basic material and results on which the book is based. In Section 2.1 some mathematical tools and stability concepts used throughout the book are presented. The dynamic models of rigid and flexible joint robots are introduced in Section 2.2, including their most important properties. The experimental set-up that will be used in later chapters is introduced in Section 2.3, where a brief description of the robots and their dynamic models is presented. Chapter 3 addresses the problem of external synchronization of rigid joint robots. The synchronization scheme formed by a feedback controller and model based observers is presented and a stability proof is developed. Simulation and experimental results on one degree of freedom systems are included to show the applicability and performance of the proposed controller. The main contribution of this chapter is a gain tuning procedure that ensures synchronization of the interconnected robot systems. The case of external synchronization for flexible joint robots is addressed in Chapter 4. The chapter starts by explaining the differences between rigid and flexible joint robots and the effects on the design of the synchronization scheme. The synchronization scheme for flexible joint robots and stability analysis is presented. The chapter includes a gain tuning procedure that guarantees synchronization of the interconnected robot systems. Simulation results on one degree of freedom systems are included to show the viability of the controller. The problem of internal (mutual) synchronization of rigid robots is treated in Chapter 5. This chapter presents a general synchronization scheme for the case of mutual synchronization of rigid robots. The chapter includes a general procedure to choose the interconnections between the robots to guarantee synchronization of the multi-composed robot system. Simulation and experimental results on one degree of freedom systems are included to show the properties of the controller. Chapter 6 presents a simulation and experimental study using two rigid robot manipulators and shows the applicability and performance of the synchronization schemes for rigid joint robots. Particular attention is given to practical problems that can be encountered at the moment of implementing the proposed synchronization schemes. The robots in the experimental setup have four degrees of freedom, such that the complexity in the implementation is higher than in the simulations and experiments included in Chapters 3 and 5. Further extensions of the synchronization schemes designed here are discussed in Chapter 7. Some conclusions related to synchronization in general and robot synchronization in particular are presented in Chapter 8.

دانلود کتاب «همگام سازی سیستم های مکانیکی»

مبلغی که بابت خرید کتاب می‌پردازیم به مراتب پایین‌تر از هزینه‌هایی است که در آینده بابت نخواندن آن خواهیم پرداخت.

برای دریافت کد تخفیف ۲۰ درصدی این کتاب، ابتدا صفحه اینستاگرام کازرون آنلاین (@kazerun.online ) را دنبال کنید. سپس، کلمه «بلیان» را در دایرکت ارسال کنید تا کد تخفیف به شما ارسال شود.