Published January 1, 2020 | Version v1
Publication Open

Nonlinear Vibrations Analysis and Dynamic Responses of a Vertical Conveyor System Controlled by a Proportional Derivative Controller

Creators

  • 1. Menoufia University
  • 2. Taif University
  • 3. Prince Sattam Bin Abdulaziz University

Description

In this paper, we introduce a nonlinear vibrations analysis and dynamic responses of a vertical conveyor system under multi excitation forces. By adding the nonlinear proportional derivative controller (NPD) to the vibrating motion of the vertical vibration conveyor, the energy was transferred between uncontrolled and controlled system. We calculate the approximate solutions of the vibrating system utilizing the method of multiple scales. In addition, we investigate the stability at worst resonance cases using phase plane technique, equations of frequency response, and averaging method. The vertical vibration conveyor behavior was studied numerically at the values of its different parameters. The results exhibit the efficiency of NPD control unit to avoid the oscillations of the vertical conveyor system. Numerical simulations have been carried out using MAPLE and MATLAB software's to ensure the fidelity of our results. Comparisons are made between analytical and numerical results. Also, findings of the present work are discussed in details and compared with published works.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذه الورقة، نقدم تحليل الاهتزازات غير الخطية والاستجابات الديناميكية لنظام ناقل عمودي تحت قوى الإثارة المتعددة. من خلال إضافة وحدة التحكم الاشتقاقية النسبية غير الخطية (NPD) إلى الحركة الاهتزازية لناقل الاهتزاز العمودي، تم نقل الطاقة بين النظام غير المتحكم فيه والمتحكم فيه. نحسب الحلول التقريبية لنظام الاهتزاز باستخدام طريقة المقاييس المتعددة. بالإضافة إلى ذلك، نقوم بالتحقيق في الاستقرار في أسوأ حالات الرنين باستخدام تقنية مستوى الطور، ومعادلات استجابة التردد، وطريقة المتوسط. تمت دراسة سلوك ناقل الاهتزاز العمودي عدديًا بقيم معلماته المختلفة. تُظهر النتائج كفاءة وحدة التحكم NPD لتجنب تذبذبات نظام الناقل الرأسي. تم إجراء عمليات محاكاة رقمية باستخدام برامج Maple و MATLAB لضمان دقة نتائجنا. تتم المقارنات بين النتائج التحليلية والعددية. كما تتم مناقشة نتائج العمل الحالي بالتفصيل ومقارنتها بالأعمال المنشورة.

Translated Description (French)

Dans cet article, nous introduisons une analyse des vibrations non linéaires et des réponses dynamiques d'un système de convoyeur vertical sous des forces d'excitation multiples. En ajoutant le contrôleur de dérivée proportionnelle non linéaire (NPD) au mouvement vibratoire du convoyeur à vibrations vertical, l'énergie a été transférée entre le système non contrôlé et le système contrôlé. Nous calculons les solutions approximatives du système vibrant en utilisant la méthode des échelles multiples. En outre, nous étudions la stabilité dans les pires cas de résonance à l'aide de la technique du plan de phase, des équations de la réponse en fréquence et de la méthode de la moyenne. Le comportement du convoyeur à vibrations verticales a été étudié numériquement aux valeurs de ses différents paramètres. Les résultats montrent l'efficacité de l'unité de contrôle NPD pour éviter les oscillations du système de convoyeur vertical. Des simulations numériques ont été réalisées à l'aide des logiciels MAPLE et Matlab pour assurer la fidélité de nos résultats. Des comparaisons sont faites entre les résultats analytiques et numériques. En outre, les conclusions du présent travail sont discutées en détail et comparées avec les travaux publiés.

Translated Description (Spanish)

En este artículo, presentamos un análisis de vibraciones no lineales y respuestas dinámicas de un sistema de transportador vertical bajo fuerzas de excitación múltiple. Al añadir el controlador derivado proporcional no lineal (NPD) al movimiento vibratorio del transportador de vibración vertical, la energía se transfirió entre el sistema no controlado y el controlado. Calculamos las soluciones aproximadas del sistema vibratorio utilizando el método de escalas múltiples. Además, investigamos la estabilidad en los peores casos de resonancia utilizando la técnica del plano de fase, las ecuaciones de respuesta de frecuencia y el método de promediado. El comportamiento del transportador de vibración vertical se estudió numéricamente en los valores de sus diferentes parámetros. Los resultados muestran la eficiencia de la unidad de control NPD para evitar las oscilaciones del sistema de transporte vertical. Se han realizado simulaciones numéricas utilizando software MAPLE y MATLAB para garantizar la fidelidad de nuestros resultados. Se realizan comparaciones entre resultados analíticos y numéricos. Además, los hallazgos del presente trabajo se discuten en detalle y se comparan con los trabajos publicados.

Files

09127456.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:52e01044b5edd02b2140c61dff6b4749
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحليل الاهتزازات غير الخطية والاستجابات الديناميكية لنظام ناقل رأسي يتم التحكم فيه بواسطة وحدة تحكم مشتقة متناسبة
Translated title (French)
Analyse des vibrations non linéaires et réponses dynamiques d'un système de convoyeur vertical contrôlé par un contrôleur dérivé proportionnel
Translated title (Spanish)
Análisis de vibraciones no lineales y respuestas dinámicas de un sistema de transportador vertical controlado por un controlador derivado proporcional

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3038289362
DOI
10.1109/access.2020.3005377

Is supplement to
https://openalex.org/W3098928304 (Other)
https://openalex.org/W2969936005 (Other)
https://openalex.org/W2922503265 (Other)
https://openalex.org/W2394883510 (Other)
https://openalex.org/W2384287576 (Other)
https://openalex.org/W2352900953 (Other)
https://openalex.org/W2150958483 (Other)
https://openalex.org/W2023324176 (Other)
https://openalex.org/W2013954322 (Other)
https://openalex.org/W2002388147 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W141675693
  • https://openalex.org/W1662091431
  • https://openalex.org/W1663877822
  • https://openalex.org/W1866994747
  • https://openalex.org/W1964308499
  • https://openalex.org/W1965572348
  • https://openalex.org/W1976086724
  • https://openalex.org/W1981092753
  • https://openalex.org/W1984808406
  • https://openalex.org/W1990889093
  • https://openalex.org/W2037060424
  • https://openalex.org/W2051606258
  • https://openalex.org/W2054521827
  • https://openalex.org/W2055236006
  • https://openalex.org/W2086798076
  • https://openalex.org/W2139666025
  • https://openalex.org/W2141175887
  • https://openalex.org/W2187946849
  • https://openalex.org/W2477244626
  • https://openalex.org/W2528482864
  • https://openalex.org/W2766462837
  • https://openalex.org/W2772690606
  • https://openalex.org/W2801319238
  • https://openalex.org/W2898202383
  • https://openalex.org/W2899382630
  • https://openalex.org/W2907654309
  • https://openalex.org/W2921942079
  • https://openalex.org/W2996138921
  • https://openalex.org/W3011152546
  • https://openalex.org/W4253424795