Published January 1, 2022
| Version v1
Publication
Open
Electric Circuit-Based Modeling and Analysis of the Translational, Rotational Mechanical and Electromechanical Systems Dynamics
- 1. Çankaya University
- 2. University of Kara
- 3. Hongik University
- 4. Avrasya University
- 5. Northern University of Malaysia
Description
To cope with the rapid development in technology, engineers are dealing with complex and heterogenous systems which composed of blocks that belong to different engineering fields such as electrical, mechanical, chemical, electromechanical, fluid, thermal etc. Mechanical and electrical systems are more often go hand to hand in many industrial systems. For system analyzing and designing purpose, engineers must model and simulate the systems to investigate problems and aim for the best performance before proceeding to the manufacturing stage. In the presence of complex mechanical system blocks, electrical and electronics engineers are often facing difficulties in modeling the mechanical blocks. Although similarity between individual mechanical and electrical elements is recognized since long time, but it has not drawn deserved attention for the use in the system level. In this paper, we investigate in great details how enabling electrical and electronics engineers to easily model and analyze complex mechanical and electromechanical systems through systematic approach. For this objective, thirteen rules are set, established, and elaborated on how to find the electrical circuit equivalent of a given mechanical or electromechanical system in order to be modelled and analyzed. The proposed approach is tested on both complex translational mechanical and electromechanical systems which includes a rotational mechanical system. Findings demonstrate that models generated by the equivalent of electric circuits are matching the models of existing mechanical and electromechanical system by 100%. The proposed systematic approach is promising and can be widely implemented in several industrial fields.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
للتعامل مع التطور السريع في التكنولوجيا، يتعامل المهندسون مع أنظمة معقدة وغير متجانسة تتكون من كتل تنتمي إلى مجالات هندسية مختلفة مثل الكهربائية والميكانيكية والكيميائية والكهروميكانيكية والسوائل والحرارية وما إلى ذلك. غالبًا ما تسير الأنظمة الميكانيكية والكهربائية جنبًا إلى جنب في العديد من الأنظمة الصناعية. لتحليل النظام وتصميم الغرض، يجب على المهندسين نمذجة ومحاكاة الأنظمة للتحقيق في المشكلات والسعي لتحقيق أفضل أداء قبل الانتقال إلى مرحلة التصنيع. في وجود كتل النظام الميكانيكي المعقدة، غالبًا ما يواجه مهندسو الكهرباء والإلكترونيات صعوبات في نمذجة الكتل الميكانيكية. على الرغم من أن التشابه بين العناصر الميكانيكية والكهربائية الفردية معترف به منذ فترة طويلة، إلا أنه لم يلفت الانتباه المستحق لاستخدامه على مستوى النظام. في هذه الورقة، نحقق بتفصيل كبير في كيفية تمكين مهندسي الكهرباء والإلكترونيات من نمذجة وتحليل الأنظمة الميكانيكية والكهروميكانيكية المعقدة بسهولة من خلال نهج منهجي. لهذا الهدف، يتم تعيين ثلاث عشرة قاعدة ووضعها وتفصيلها حول كيفية العثور على الدائرة الكهربائية المكافئة لنظام ميكانيكي أو كهروميكانيكي معين من أجل نمذجتها وتحليلها. يتم اختبار النهج المقترح على كل من الأنظمة الميكانيكية والكهروميكانيكية الانتقالية المعقدة التي تتضمن نظامًا ميكانيكيًا دورانيًا. تظهر النتائج أن النماذج التي تم إنشاؤها بواسطة ما يعادل الدوائر الكهربائية تتطابق مع نماذج النظام الميكانيكي والكهروميكانيكي الحالي بنسبة 100 ٪. النهج المنهجي المقترح واعد ويمكن تنفيذه على نطاق واسع في العديد من المجالات الصناعية.Translated Description (French)
Pour faire face au développement rapide de la technologie, les ingénieurs ont affaire à des systèmes complexes et hétérogènes composés de blocs appartenant à différents domaines d'ingénierie tels que l'électricité, la mécanique, la chimie, l'électromécanique, le fluide, la thermique, etc. Les systèmes mécaniques et électriques vont plus souvent de pair dans de nombreux systèmes industriels. Pour l'analyse et la conception du système, les ingénieurs doivent modéliser et simuler les systèmes pour enquêter sur les problèmes et viser les meilleures performances avant de passer à l'étape de fabrication. En présence de blocs de systèmes mécaniques complexes, les ingénieurs électriciens et électroniciens sont souvent confrontés à des difficultés pour modéliser les blocs mécaniques. Bien que la similitude entre les éléments mécaniques et électriques individuels soit reconnue depuis longtemps, elle n'a pas attiré l'attention méritée pour l'utilisation au niveau du système. Dans cet article, nous étudions en détail comment permettre aux ingénieurs électriciens et électroniciens de modéliser et d'analyser facilement des systèmes mécaniques et électromécaniques complexes grâce à une approche systématique. Pour cet objectif, treize règles sont fixées, établies et élaborées sur la façon de trouver l'équivalent de circuit électrique d'un système mécanique ou électromécanique donné afin d'être modélisé et analysé. L'approche proposée est testée sur des systèmes mécaniques et électromécaniques de translation complexes qui comprennent un système mécanique rotatif. Les résultats démontrent que les modèles générés par l'équivalent de circuits électriques correspondent à 100 % aux modèles des systèmes mécaniques et électromécaniques existants. L'approche systématique proposée est prometteuse et peut être largement mise en œuvre dans plusieurs domaines industriels.Translated Description (Spanish)
Para hacer frente al rápido desarrollo de la tecnología, los ingenieros se ocupan de sistemas complejos y heterogéneos compuestos por bloques que pertenecen a diferentes campos de la ingeniería, como el eléctrico, mecánico, químico, electromecánico, de fluidos, térmico, etc. Los sistemas mecánicos y eléctricos suelen ir de la mano en muchos sistemas industriales. Para el propósito de análisis y diseño del sistema, los ingenieros deben modelar y simular los sistemas para investigar problemas y apuntar al mejor rendimiento antes de pasar a la etapa de fabricación. En presencia de complejos bloques de sistemas mecánicos, los ingenieros eléctricos y electrónicos a menudo enfrentan dificultades para modelar los bloques mecánicos. Aunque la similitud entre los elementos mecánicos y eléctricos individuales se reconoce desde hace mucho tiempo, no ha llamado la atención merecida por el uso en el nivel del sistema. En este artículo, investigamos en gran detalle cómo permitir a los ingenieros eléctricos y electrónicos modelar y analizar fácilmente sistemas mecánicos y electromecánicos complejos a través de un enfoque sistemático. Para este objetivo, se establecen, establecen y elaboran trece reglas sobre cómo encontrar el circuito eléctrico equivalente de un sistema mecánico o electromecánico determinado para ser modelado y analizado. El enfoque propuesto se prueba en sistemas mecánicos y electromecánicos de traslación complejos que incluyen un sistema mecánico de rotación. Los hallazgos demuestran que los modelos generados por el equivalente de los circuitos eléctricos coinciden con los modelos de los sistemas mecánicos y electromecánicos existentes en un 100%. El enfoque sistemático propuesto es prometedor y puede implementarse ampliamente en varios campos industriales.Files
09803041.pdf.pdf
Files
(245 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:798504d576c1b623dcd47871ffc18a8c
|
245 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- النمذجة القائمة على الدوائر الكهربائية وتحليل ديناميكيات الأنظمة الميكانيكية والكهروميكانيكية الانتقالية والدورانية
- Translated title (French)
- Modélisation et analyse à base de circuits électriques de la dynamique des systèmes translationnels, mécaniques rotationnels et électromécaniques
- Translated title (Spanish)
- Modelado y análisis basado en circuitos eléctricos de la dinámica de sistemas traslacionales, mecánicos rotacionales y electromecánicos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4285267172
- DOI
- 10.1109/access.2022.3185422
References
- https://openalex.org/W369580930
- https://openalex.org/W411098402
- https://openalex.org/W622999807
- https://openalex.org/W1446648422
- https://openalex.org/W1568694916
- https://openalex.org/W1966248800
- https://openalex.org/W1980468792
- https://openalex.org/W2005595010
- https://openalex.org/W2025399128
- https://openalex.org/W2034265313
- https://openalex.org/W2039720209
- https://openalex.org/W2045389355
- https://openalex.org/W2050449655
- https://openalex.org/W2058106395
- https://openalex.org/W2060962965
- https://openalex.org/W2064585413
- https://openalex.org/W2067117852
- https://openalex.org/W2112754204
- https://openalex.org/W2121278383
- https://openalex.org/W2129548572
- https://openalex.org/W2132656205
- https://openalex.org/W2138924416
- https://openalex.org/W2142358435
- https://openalex.org/W2145069124
- https://openalex.org/W2152282361
- https://openalex.org/W2320280295
- https://openalex.org/W2500096465
- https://openalex.org/W2543783213
- https://openalex.org/W2591353354
- https://openalex.org/W2735142970
- https://openalex.org/W2902584475
- https://openalex.org/W2913717351
- https://openalex.org/W2928143347
- https://openalex.org/W2947709763
- https://openalex.org/W2968256635
- https://openalex.org/W3007343496
- https://openalex.org/W3012236545
- https://openalex.org/W3014930051
- https://openalex.org/W3113552088
- https://openalex.org/W3157344353
- https://openalex.org/W3197372622
- https://openalex.org/W3198554306
- https://openalex.org/W4241705395