Published September 3, 2022 | Version v1
Publication Open

Nonlinear suppression using time-delayed controller to excited Van der Pol–Duffing oscillator: analytical solution techniques

  • 1. Ain Shams University
  • 2. Tanta University

Description

Abstract To suppress the nonlinearity of an excited Van der Pol–Duffing oscillator (VdPD), time-delayed position and velocity are used throughout this study. The time delay is supplemental to prevent the nonlinear vibration of the considered system. The topic of this work is extremely current because technologies with a time delay have been the subject of several studies in the latest days. The classical homotopy perturbation method (HPM) is utilized to extract an approximate systematic explanation for the system at hand. Furthermore, a modification of the HPM reveals a more accurate approximate solution. This accuracy is tested through a comparison with the numerical solution. The practical approximate analytical methodology makes the work possible to qualitatively evaluate the results. The time histories of the obtained solutions are drawn for various values of the natural frequency and the time delay parameters. Discussion of the results is presented in light of the plotted curves. On the other hand, the multiple scale procedure examines the organized nonlinear prototypical approach. The influence of the diverse regulatory restrictions on the organization's vibration performances is explored. Two important cases of resonance, the sub-harmonic and super-harmonic, are examined according to the cubic nonlinearity. The modulation equations achieved for these cases are examined graphically according to the impact of the used parameters.

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

Translated Description (Arabic)

الملخص لقمع عدم الخطية لمذبذب فان دير بول دافينغ المتحمس (VdPD)، يتم استخدام الموضع المتأخر زمنيًا والسرعة طوال هذه الدراسة. التأخير الزمني تكميلي لمنع الاهتزاز غير الخطي للنظام المدروس. موضوع هذا العمل معاصر للغاية لأن التقنيات ذات التأخير الزمني كانت موضوع العديد من الدراسات في الأيام الأخيرة. يتم استخدام طريقة اضطراب التماثل الكلاسيكي (HPM) لاستخراج شرح منهجي تقريبي للنظام المطروح. علاوة على ذلك، يكشف تعديل HPM عن حل تقريبي أكثر دقة. يتم اختبار هذه الدقة من خلال المقارنة مع الحل العددي. تجعل المنهجية التحليلية التقريبية العملية العمل ممكنًا لتقييم النتائج نوعيًا. يتم رسم التواريخ الزمنية للحلول التي تم الحصول عليها لقيم مختلفة من التردد الطبيعي ومعلمات التأخير الزمني. يتم عرض مناقشة النتائج في ضوء المنحنيات المرسومة. من ناحية أخرى، يفحص إجراء المقياس المتعدد النهج الأولي غير الخطي المنظم. يتم استكشاف تأثير القيود التنظيمية المتنوعة على أداء الاهتزاز في المؤسسة. يتم فحص حالتين مهمتين من الرنين، دون التوافقي وفائق التوافقي، وفقًا للخطية التكعيبية. يتم فحص معادلات التضمين المحققة لهذه الحالات بيانيًا وفقًا لتأثير المعلمات المستخدمة.

Translated Description (French)

Résumé Pour supprimer la non-linéarité d'un oscillateur Van der Pol-Duffing excité (VdPD), la position et la vitesse temporisées sont utilisées tout au long de cette étude. La temporisation est supplémentaire pour éviter la vibration non linéaire du système considéré. Le sujet de ce travail est extrêmement actuel car les technologies à retardement ont fait l'objet de plusieurs études ces derniers jours. La méthode classique de perturbation de l'homotopie (HPM) est utilisée pour extraire une explication systématique approximative du système en question. De plus, une modification de l'HPM révèle une solution approximative plus précise. Cette précision est testée par comparaison avec la solution numérique. La méthodologie analytique approximative pratique rend le travail possible pour évaluer qualitativement les résultats. Les historiques temporels des solutions obtenues sont tracés pour diverses valeurs de la fréquence naturelle et des paramètres de temporisation. La discussion des résultats est présentée à la lumière des courbes tracées. D'autre part, la procédure multi-échelle examine l'approche prototypique non-linéaire organisée. L'influence des diverses restrictions réglementaires sur les performances vibratoires de l'organisation est explorée. Deux cas importants de résonance, la sous-harmonique et la super-harmonique, sont examinés selon la non-linéarité cubique. Les équations de modulation réalisées pour ces cas sont examinées graphiquement en fonction de l'impact des paramètres utilisés.

Translated Description (Spanish)

Resumen Para suprimir la no linealidad de un oscilador Van der Pol-Duffing excitado (VdPD), se utilizan la posición y la velocidad retardadas en el tiempo a lo largo de este estudio. El retardo de tiempo es suplementario para evitar la vibración no lineal del sistema considerado. El tema de este trabajo es extremadamente actual porque las tecnologías con un retraso de tiempo han sido objeto de varios estudios en los últimos días. El método clásico de perturbación por homotopía (HPM) se utiliza para extraer una explicación sistemática aproximada del sistema en cuestión. Además, una modificación del HPM revela una solución aproximada más precisa. Esta precisión se prueba mediante una comparación con la solución numérica. La metodología analítica aproximada práctica hace posible el trabajo para evaluar cualitativamente los resultados. Las historias de tiempo de las soluciones obtenidas se dibujan para varios valores de la frecuencia natural y los parámetros de retardo de tiempo. La discusión de los resultados se presenta a la luz de las curvas trazadas. Por otro lado, el procedimiento de escala múltiple examina el enfoque prototípico no lineal organizado. Se explora la influencia de las diversas restricciones regulatorias en los rendimientos de vibración de la organización. Dos casos importantes de resonancia, el subarmónico y el superarmónico, se examinan de acuerdo con la no linealidad cúbica. Las ecuaciones de modulación logradas para estos casos se examinan gráficamente de acuerdo con el impacto de los parámetros utilizados.

Files

s00419-022-02246-7.pdf.pdf

Files (2.6 MB)

⚠️ 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
md5:7a07ab41cc301b2d42a790c53e7f3df6
2.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
قمع غير خطي باستخدام وحدة تحكم متأخرة زمنيًا لإثارة مذبذب فان دير بول دافينج: تقنيات الحل التحليلي
Translated title (French)
Suppression non linéaire à l'aide d'un contrôleur temporisé pour exciter l'oscillateur Van der Pol-Duffing : techniques de solution analytique
Translated title (Spanish)
Supresión no lineal utilizando un controlador con retardo de tiempo para excitar el oscilador Van der Pol-Duffing: técnicas de solución analítica

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4294368465
DOI
10.1007/s00419-022-02246-7

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1531715726
  • https://openalex.org/W1770908527
  • https://openalex.org/W1990273215
  • https://openalex.org/W1995715179
  • https://openalex.org/W2001176445
  • https://openalex.org/W2024459096
  • https://openalex.org/W2072811249
  • https://openalex.org/W2130801292
  • https://openalex.org/W2133196710
  • https://openalex.org/W2165917005
  • https://openalex.org/W2560993744
  • https://openalex.org/W3009831026
  • https://openalex.org/W3049581225
  • https://openalex.org/W3082822688
  • https://openalex.org/W3091512728
  • https://openalex.org/W3097665321
  • https://openalex.org/W3111709807
  • https://openalex.org/W3163223716
  • https://openalex.org/W3175751893
  • https://openalex.org/W3194280684
  • https://openalex.org/W3194796593
  • https://openalex.org/W3197139719
  • https://openalex.org/W3200869408
  • https://openalex.org/W4200330646
  • https://openalex.org/W4200386597
  • https://openalex.org/W4214531121
  • https://openalex.org/W4231409469
  • https://openalex.org/W4286817231
  • https://openalex.org/W626573052