I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   5 ,  Octo b e r   2 0 1 8 ,   p p .   3 6 3 6 ~ 3 6 4 6   I SS N:  2 0 8 8 - 87 08 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v8 i 5 . pp 3 6 3 6 - 3 646          3636       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   Si m ul in k  and  Si melectronics   b a sed  Pos ition Co ntrol  o f  a   Co upled Ma ss - Sp ring  Da m per Me c ha nica l Sys te m       O ku ba njo   A.   A . ,  O y et o l a   O.   K . ,   O la luwo y e  O.   O .   De p a rt m e n t  o f   Co m p u ter an d   E lec tri c a l  a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   Ola b isi  On a b a n j o   U n iv e rsity ,  Og u n ,   Nig e ria       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   2 2 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   A u g   2 0 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   A u g   2 6 ,   2 0 1 8     T h is  p a p e r  p re se n ts  th e   u se   o f   S im e le c tro n ics   P ro g ra m   f o r  m o d e li n g   a n d   c o n tro l  o f   a   t w o   d e g re e s - o f   f re e d o m   c o u p led   m a s s - sp rin g - d a m p e r  m e c h a n ica l  s y ste m . T h e   a i m s  o f   th is  p a p e r  a re   to   e sta b li s h   a   m a th e m a ti c a l  m o d e l  th a t  re p re se n ts  th e   d y n a m ic  b e h a v io u r  o f   a   c o u p led   m a ss - sp rin g   d a m p e r  sy ste m   a n d   e f f e c ti v e l y   c o n tro l   th e   m a ss   p o siti o n   u si n g   b o th   S i m u li n k   a n d   S im e le c tro n ics . T h e   m a th e m a ti c a l  m o d e l  is  d e riv e d   b a se d   o n   th e   a u g m e n ted   L a g ra n g e   e q u a ti o n   a n d   to   sim u late   th e   d y n a m ic  a c c u ra tel y   a   P D  c o n tro ll e r  i s   im p le m e n ted   to   c o m p e n sa te  f o r  th e   o sc il latio n   su sta in e d   b y   th e   sy ste m   a s  a   re su lt   o f   th e   c o m p lex   c o n ju g a te  p a ir  p o les   n e a r  to   t h e   im a g in a r y   a x is. T h e   in p u t  f o rc e   h a s  b e e n   su b jec ted   to   a n   o b sta c le  t o   m im i c   a c tu a l  c h a ll e n g e s   a n d   to   v a li d a te  th e   m a th e m a ti c a l  m o d e l  a   S i m u li n k   a n d   S im e le c tro n i c s  m o d e ls   w e r e   d e v e lo p e d ,   c o n se q u e n t ly ,   t h e   re su lt s  o f   th e   m o d e ls  w e re   c o m p a re d .   A c c o rd in g   to   th e   re su lt   a n a ly sis,  th e   c o n tr o ll e r  trac k e d   th e   p o siti o n   e rro rs  a n d   sta b il ize d   th e   p o siti o n s  to   z e ro   w it h in   a   se tt li n g   ti m e   o f  6 . 5 se c   a n d   sig n if ica n tl y   re d u c e d   th e   o v e rsh o o t  b y   9 9 . 5 %   a n d   9 9 .   7 %   in   S i m u li n k   a n d   S im e le c tro n ics   re sp e c ti v e l y .   F u r th e rm o re ,   it   is  f o u n d   t h a t  S ime lec tro n i c s  m o d e l  p ro v e d   to   b e   c a p a b le  h a v in g   a d v a n tag e s  o f   si m p li c it y ,   les s  ti m e - in ten se   a n d   re q u ires   n o   m a th e m a t ica l  m o d e l  o v e r  th e   S im u li n k   a p p r o a c h .   K ey w o r d :   L a g r an g e  eq u atio n   Ma s s   s p r in g   d a m p er   Ma th e m atica l  m o d el   P o s itio n   co n tr o l    Si m u li n k   an d   Si m elec tr o n ics     Co p y rig h t  ©   2 0 1 8   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   A . A . O k u b an j o ,     Dep ar t m en t o f   C o m p u ter   an d   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r in g ,   Olab is i O n ab a n j o   Un iv er s i t y ,   C o lleg e  o f   e n g in ee r i n g   an d   E n v in r o m en tal  St u d ies,    I b o g u n   C a m p u s ,   O g u n   State,   Nig er ia .   E m ail: o k u b an j o . a y o d ej i@ o o u ag o i w o y e. ed u . n g     No m e ncla t ures   Abbrev ia t io ns   m 1,   m 2   T r an s latin g   in er tial e le m e n ts   ( m ass e s )   DOF   Deg r ee   o f   f r ee d o m   k 1, k 2   S p r i n g   s t i f f n e s s   c o e f f i c i e n t s   E OM   E q u atio n s   o f   Mo ti on   b 1 ,b 2   Vis co u s   d a m p in g   co ef f icie n t s   MSD   Ma s s   Sp r in g   Da m p er   L   L a g r an g e’ s   f u n ctio n       T   K in e t i c   e n e r g y       U   P o ten tial e n er g y       D   R a y le ig h ’ s   d is s ip ativ e  f u n ct io n       x 1 ,x 2   Gen er alize d   co o r d in ates  d is p lace m e n t       Q i   Gen er alize d   f o r ce s           ̇       ̇   Velo cities o f   t h e  m a s s e s   m 1   a n d   m 2           ̈       ̈   A cc eler atio n s   o f   t h e  m as s es  m 1   an d   m 2       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S imu lin k  a n d   S imelec tr o n ics   b a s ed   P o s itio n   C o n tr o l o f a   C o u p led   Ma s s - S p r in g   Da mp er   …   ( Oku b a n jo   A.A)   3637   1.   I NT RO D UCT I O N     I n   a  m ec h a n ical  s y s te m s ,   ac c u r ate  co n tr o l  o f   m o tio n   ( s u c h   as  p o s itio n ,   v elo cit y )   is   a  f u n d a m e n tal   co n ce r n   to   co n tr o l  en g i n ee r s .   T h u s ,   t h e  p o s itio n   co n tr o l  tr ies  to   ad j u s t  t h e  d y n a m ic  o f   th e   m ass   w h ile   ac h iev in g   t h e  co n s tr ai n ts   i m p o s ed   b y   th e   f o r ce   p o s itio n in g   th e  m as s .   C o n s eq u en t l y ,   t h e   co n tr o l  p r o b lem s   in v o l v e  f i n d in g   s u itab le  m at h e m a tical  m o d el s   t h at  d escr i b e  th e  d y n a m ic  b eh a v i o u r   o f   th e  p h y s ical  m as s   s p r in g   d a m p er s   ( MSD)   m o d el   to   p er m it  s u itab le  co n tr o ller   d esig n   an d   allo w   co r r esp o n d in g   co n tr o l  s tr ateg ie s   to   r ea lize  th e  e x p ec ted   s y s te m   r esp o n s e  an d   p er f o r m an ce .   Ma s s - s p r i n g - d a m p er   s y s te m s   ( MSD)   ar e  w id el y   u s ed   i n   r o b o t  m a n ip u lat o r   co n tr o l   [ 1 ] ,   [ 2 ] , v eh icle  s u s p en s i o n   s y s te m s   f o r   s h o ck   ab s o r p t io n   i n   a u to m o b iles     [ 3 ] - [ 7 ] ,   Me ch atr o n ic  ap p licatio n   esp ec iall y   i n   p iezo elec tr ic  f o r   v ib r atio n   en er g y   h ar v ester   [ 8 ] - [ 1 0 ]   an d   m o tio n   co n tr o l a p p licatio n   [ 1 1 ] - [ 1 2 ] .   R ec en t l y ,   M SD s y s te m s   ar e  in   in cr ea s i n g   d e m a n d   f o r   h y b r id   v eh icle  s u s p e n s io n   to   in cr ea s e  p ass e n g er   r id e  co m f o r t a n d   v e h icle  s tab ili t y   o v er   cr ac k s   an d   u n e v en   p a v e m e n t.   T ar ik   et  a l   [ 1 ]   d ev elo p ed   a  m as s   s p r i n g   d a m p er   m o d el  w it h   M A T L A B   g r ap h ical   u s er   in ter f ac e   w h ic h   p er m i ts   f le x ib ilit y   in   th e  c h o ice  o f   co n tr o l  s tr at eg ies   o n   t h e  m o d el  t h r o u g h   m o d el  p ar a m eter s   ad j u s t m e n t.   Siv á k   an d   Hr o n co v á  [ 1 3 ]   p r esen ted   eq u atio n s   o f   m o tio n   ( E OM )   o f   a  m ec h a n ic al  s y s te m   w it h   t w o   d eg r ee s   o f   f r ee d o m   in   M A T L A B /Si m u li n k   u s i n g   s ta te  s p ac e  an d   tr a n s f er   f u n ctio n .   T h e  co n clu s io n   o f   t h eir   w o r k   i s   th at  Ne w to n ’ s   la w   a n d   L ag r an g e ’ s   eq u a tio n   r es u lte d   in   th e  s a m e  s o l u tio n .   F u r t h e r m o r e,   in   [ 1 4 ] ,   th e   au th o r   p r esen ted   Si m m ec h an ics  an d   Si m u li n k   m o d el s   f o r   ca r   au to m o b ile  s u s p e n s io n   an d   i m p le m en ted   p r o p o r tio n al - i n teg r al - d er iv at i v e  ( P I D)   co n tr o l  s tr ateg y   to   m i n i m ize  b o d y   ac ce ler atio n .   I n   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ]   ,   th e  au th o r s   e s tab lis h ed   m as s   s p r i n g   d a m p er   m o d els  b ased   o n   Ne w to n ’ s   la w   o f   m o tio n   to   d er iv e  a  s ta te - s p ac e  m o d el  f o r   n u m er ical  co m p u ta tio n   w ith   t h e  aid s   o f   M A T L AB   an d   Si m u li n k .   An   au th o r   in   [ 1 7 ]   ex a m in ed   t h e  ef f ec t o f   t h e  p o s itio n   o f   t h e  d a m p er   i n   s y s te m s   w i th   m u lti - d e g r ee   o f   f r ee d o m .   T h eir   r esear ch   w o r k s   co n cl u d ed   th at  d i s p lace m e n t   o f   a n   o s c illato r   th at   a f f ec ted   b y   th e   f o r ce   s h o w   m o r e  e n er g y   ab s o r p tio n   f o r   lo w  d is p lace m e n t.  I n   [ 1 8 ] - [ 2 0 ] ,   th e  au th o r s   p r ese n ted   m at h e m at ical  m o d elin g   o f   a  m as s   s p r in g   d a m p er   s y s te m   in   MA T L A B   an d   Si m u li n k .   T h e  au th o r   in   [ 2 1 ] ,   p r esen ted   co n tr o l  o f   co u p led   m as s   s p r in g   d a m p er   s y s te m   u s i n g   p o ly n o m ia l  s tr u ct u r es  ap p r o a ch .   Ma las  an d   co - w o r k er   [ 2 2 ]   p r esen ted   a  n o v e l  co n tr o l  s t r ateg y   f o r   in d u cin g   s if - s u s tai n ed   o s cillatio n   o f   a  s in g le  d eg r ee - of - f r ee d o m   MD S   m ec h a n ical  s y s te m s .   T h e  r esear ch er s   co n clu d ed   in   th eir   w o r k   th at  t h e  p r o p o s ed   co n tr o l  m o d el  is   ca p ab le  o f   g e n er atin g   s tab le  s el f - ex ci te d   o s cillatio n   at  th e  n atu r al  f r eq u e n c y   r e g ar d less   o f   th e  v al u e  o f   t h e  co n tr o l g ai n .   T h e   o b je c t i v e s   o f   th is   p a p e r   a r e   t o   e s t a b li s h   a   m a th em a t i c a l   m o d e l   th at   r e p r e s en t   t h e   d y n am i c  b e h av i o u r   o f   a   c o u p le d   m as s   s p r i n g   d am p e r   s y s t em s   an d   e f f e ct iv e ly   c o n t r o l   th e   m a s s   p o s i t i o n   u s in g   b o th   S im u l in k   an d   Sim e l e ct r o n i c s   as   s im u l a t i o n   t o o ls       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   W e  d er iv ed   th e  eq u atio n s   o f   m o tio n   ( E OM )   o f   a  co u p led   m ass   s p r i n g   d a m p er   s y s te m s   u s i n g   s ec o n d - o r d er ,   o r d in ar y   d i f f er e n tial  eq u atio n s   an d   to   s i m u late  d y n a m ic  ac c u r atel y   [ 2 3 ]   th e  L a g r an g e ’ s   eq u atio n   w a s   ad o p ted .   T h e  m o tiv a tio n   f o r   c h o s en   L ag r a n g e ’ s   eq u at io n   o v er   Ne w to n ’ s   la w   o r   D ’ A le m b er t  p r in cip le  is   t h at  it  allo w s   s ig n i f ica n t  s i m p li f ic atio n   o f   th e  g eo m etr y   o f   t h e  s y s te m   m o tio n   f o r   s o lv i n g   lar g e  co m p le x   s y s te m s   an d   also   eli m i n ate s   ex p lic it  r e w r iti n g   all  f o r ce s   ac t in g   o n   t h e  b o d y .   T h e  m at h e m atica l   m o d el   is   f o r m u lated   b ased   o n   en er g y   p r o p er ty   o f   L a g r an g e  ap p r o ac h   an d   th e   co n tr o l  s tr ateg y   a n d   Si m u li n k   s i m u latio n   ar e   ex p an d ed   o n   th e  d er iv ed   m a th e m atica l  m o d el.   Ho w ev er ,   th e  lan g r ag e ’ s   eq u atio n   d o es   n o t  i m p r o v is e  f o r   d is s ip ativ e   ( d a m p in g )   f o r ce   in   t h e  m ec h a n ical  s y s te m ,   h e n ce ,   R a y le ig h ’ s   d is s ip atio n   f u n ctio n   is   in tr o d u ce d   in to   L a g r an g e’ s   eq u atio n   to   a cc o u n t   f o r   d is s ip ati v e  f o r ce   i n   t h e  m o d el  a n d   w e   r ef er   to   th is   as   au g m e n ted   L a g r an g e’ s   eq u atio n .   I n   o r d er   to   d escr ib e  th e  p h y s ical  m o ti o n   o f   a  co u p led   m a s s   s p r i n g   d a m p er   s y s te m s ,   w e   n ee d   to   ch o o s e  a  s et  o f   v ar iab les  o r   co o r d in ates  w h ic h   ar e  o f te n   r ef er r ed   to   as  g en er alize d   co o r d in ates.  T h u s ,   th e  d is p lace m en t o f   th e  m as s e s   is   ch o s e n   as t h e  g en er alize d   co o r d i n ates.     2 . 1 .   M a t he m a t ica l  m o delin g     T h e  d y n a m ic  o f   t h e  m a s s   s p r in g   d a m p er   s y s te m s   w it h   t w o   d eg r ee s   o f   f r ee d o m   ( DOF)   m o v e m e n t  i s   ex p licitl y   d er iv ed   b ased   o n   L ag r an g e’ s   eq u atio n   to   ex p o u n d   th e  p r o b le m s   in v o lv ed   in   d y n a m ic   m o d eli n g .   Fig u r e  1   d ep icts   a  co u p led   m a s s   s p r in g   d a m p er   s y s te m s ,   w h er e  t w o   m a s s e s   m 1   a n d   m 2   ar e   lin k ed   to   a   p ar allel   s p r in g - d a m p er   co n f i g u r atio n   w it h   s p r i n g   s t if f n es s   co ef f icie n ts   k 1  a n d   k 2   an d   v i s co u s   d a m p in g   co ef f icie n t s   b 1   an d   b 2  f o r   m as s   m 1   a n d   m 2   r esp ec tiv el y .   T h e  f o r ce ,   F ( t )   ,   ac ts   o n   m as s   1   an d   th e   en er g y   is   tr an s m itted   to     m as s   2   v ia  th e  s p r i n g s   an d   s o m e  p ar t o f   en er g y   is   ab s o r b ed   b y   t h e  d a m p er s   T h e  s y s te m s   p er f o r m s   li n ea r   m o tio n   alo n g   t h e  a x es  o f   t h e  s p r in g s   an d   d a m p er s .   Fo r   s i m p licit y ,   w e   ass u m e  t h e  f o llo w in g   as s u m p t io n s   i n   th e  m o d e l:   a.   T h e  s p r in g s   ar e  li n ea r   b.   T h e  d am p er s   ar e  lin ea r   an d     c.   T h e  w eig h t o f   t h e  s p r i n g s   ar e  ass u m ed   to   b e  n eg l ig ib le.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 ,  Octo b er   2 0 1 8   :   3 6 3 6   –   3 6 4 6   3638       Fig u r e   1 .   A   co u p led   m a s s   s p r i n g   d a m p er   s y s te m s   ad ap ted   f r o m   [ 8 ]       T h e  eq u atio n s   o f   m o tio n   ( E OM )   f o r   a  m ec h a n ical  s y s te m   w it h   2 - DOF  ca n   b e  d er iv ed   b y   a n   au g m e n ted .   L a g r an g e’ s   eq u atio n   in   t h e  f o r m                         i i i i Q q D q L q L dt d . .             ( 1 )     2 1 , x x q i                   ( 2 )     W h er e,   i q   is   th e  g e n er alize d   co o r d in ates to   d escr ib e  th e  d is p la ce m en t o f   t h e  m a s s es.   First  w e  ca lcu late  t h e  k in etic  en er g y ,   T ,   an d   th e  ( au g m e n te d )   p o ten tial  en er g y ,   U,   o f   th e  s y s te m ,   t h e   k in e tic  en er g y   o f   a  co u p led   m ass   s p r in g   d a m p er   s y s te m s   a s   f u n ctio n   m a s s   v elo cit y   is   ex p r ess ed   as:     . 2 2 2 . 2 1 1 2 1 2 1 x m x m T                 ( 3 )     T h e  au g m en ted   p o ten tial e n er g y   i s   ex p r e s s ed   as:     2 2 1 2 2 1 1 2 1 2 1 x x k x k U               ( 4 )     2 2 2 2 1 2 2 1 2 2 1 1 2 1 2 1 2 1 x k x x k x k x k U             ( 5 )     R a y le ig h   d is s ip ativ e  f u n ctio n   ac co u n t  f o r   d am p i n g   f o r ce   in   t h e  m ec h a n ical  s y s te m   a n d   it is   ex p r ess ed   as:     2 2 . . 1 2 . 2 1 1 2 1 2 1 x x b x b D               ( 6 )     . 2 1 2 2 . 1 . 2 . 2 1 2 . 2 1 1 2 1 2 1 2 1 x b x x b x b x b D           ( 7 )     Gen er al ized   f o r ce s :     0 , 2 1 Q F Q                   ( 8 )     T h e  L ag r an g e  f o r m u latio n   d ef in es  t h e  b eh av io u r   o f   a  d y n a m ic  s y s te m s   i n   ter m s   o f   w o r k   an d   en er g y   s to r ed   in   th e  s y s te m   [ 2 4 ] .      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S imu lin k  a n d   S imelec tr o n ics   b a s ed   P o s itio n   C o n tr o l o f a   C o u p led   Ma s s - S p r in g   Da mp er   …   ( Oku b a n jo   A.A)   3639   T h e  au g m en ted   L ag r a n g e  f u n c tio n   L   i s   d en o ted   as:     U T L                   ( 9 )     2 2 2 2 1 2 2 1 2 2 1 1 . 2 2 2 . 2 1 1 2 1 2 1 2 1 2 1 x k x x k x k x k x m x m L       ( 1 0 )     W e  ev alu ate  t h e  f o llo w i n g   d er iv ati v es b ased   o n   eq u atio n   E q u atio n   ( 7 )   an d   E q u atio n   ( 1 0 ) :     1 .. 1 . 1 x m x L dt d                 ( 1 1 )     2 .. 2 . 2 x m x L dt d                 ( 1 2 )     2 2 1 2 1 1 1 x k x k x k x L               ( 1 3 )     1 2 2 2 2 x k x k x L                 ( 1 4 )     2 . 2 . 1 2 1 . 1 . 1 x b x b x b x D               ( 15 )     2 . 2 1 . 2 . 2 x b x b x D                 ( 16 )     Fo r   g en er alize d   co o r d in ate 1 x ,   th e  L ag r a n g e ’ s   eq u atio n   i s :      1 . 1 1 . 1 Q x D x L x L dt d             ( 1 7 )     Af ter   s u b s tit u tio n   o f   t h e  d er iv ed   d er iv ativ es  in   E q u atio n   ( 1 1 ) ,   E q u atio n   ( 1 3 ) ,   an d   E q u atio n   ( 1 5 )   in   E q u atio n   ( 1 7 ) ,   w e  o b tai n   eq u a tio n   o f   m o t io n   f o r   m ass   1   i n   th is   f o r m :     F x k x k k x b x b b x m 2 2 1 2 1 2 . 2 1 . 2 1 .. 1 1         ( 1 8 )     Si m i lar l y ,   f o r   th e  g e n er alize d   co o r d in ate 2 x ,   th e  L a g r an g e’ s   eq u atio n   i s :     2 . 2 2 . 2 Q x D x L x L dt d             ( 1 9 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 ,  Octo b er   2 0 1 8   :   3 6 3 6   –   3 6 4 6   3640   I n   th e  s a m e  v ei n ,   s u b s tit u tio n   o f   t h e  d er iv ed   d er iv ati v es   in   E q u atio n   ( 1 2 ) ,   E q u atio n   ( 1 4 ) ,   an d   E q u atio n   ( 1 6 )   in   E q u atio n   ( 1 9 ) ,   w e  o b tain   eq u atio n   o f   m o tio n   f o r   m a s s   2   in   t h i s   f o r m     0 2 2 1 2 . 2 2 . 1 2 2 .. 2 x k x k x b x b x m             ( 2 0 )     T h e  E OM   in   E q u atio n   ( 1 8 )   a n d  E q u atio n   ( 2 0 )   ar e  r e - ar r an g e  to   f ac ilit ate  t h e  i m p le m e n t atio n   o f   th e   eq u atio n s   i n   Si m u li n k   as:     1 2 1 2 1 1 2 1 . 2 2 2 1 . 1 2 1 1 .. m F x m k x m k k x m b x m b b x         ( 2 1 )     2 2 1 2 2 2 . 2 2 . 1 2 2 2 .. m k x m k x m b x m b x             ( 2 2 )     T h e  d er iv ed   E OM   is   f u r t h er   w r itte n   i n   ter m s   o f   m as s ,   d a m p in g ,   s ti f f n e s s   m atr ices   an d   F ,   x,   x ,   x   ar e  f o r ce ,   d is p lace m en t,  v elo cit y   a n d   ac ce ler atio n   v ec to r s   r esp ec tiv el y   an d   t h e y   ar e  p r esen ted   a s :     0 0 0 2 2 2 2 1 2 2 2 2 1 .. 2 .. 1 F k k k k k b b b b b x x m m 2 1       ( 2 3 )     I n   t h e  l ig h t   o f   E q u atio n   ( 2 3 ) ,   th e   E OM   o b tai n ed   b y   u s i n g   L a g r an g e’ s   eq u atio n   f o r   lin ea r   s y s te m s   r ev ea led   th at   i n er tial,  s tiff n es s   m atr ices  a s   w el l  as   d a m p i n g   m atr i x   i f   m o d eled   b y   R a y l eig h ’ s   f u n ctio n   ar e   s y m m etr ic       2 . 2 .   Sta t e  s pa ce   re presenta t io n o f   t he  m o del   A   s tate  s p ac e  r ep r esen tatio n   i s   a  ti m e  d o m a in   ap p r o ac h   o f   m o d eli n g   m u i ltip le  in p u t  m u l t ip le  o u tp u t  s y s te m .   Ho w e v er ,   c o m p lex   s y s te m   w i th   m a n y   d e g r ee - of - f r ee d o m ,   d escr ip tio n   o f   s u c h   s y s te m s   w it h   d if f er e n tial   eq u atio n s   ar e  o f te n   ti m e   i n ten s e  a n d   b u r d e n s o m e.   So ,   s tate   s p ac e  r ep r ese n t atio n   o f   t h e  s y s te m s   s er v es  a s   an   al ter n ati v e  ap p r o ac h   to   allev ia te  th e  c h alle n g es .   A l s o ,   th e   s ta te  s p ac e  r ep r esen tatio n   o f   a  s y s te m   r ep lace s   th e  h i g h er - o r d er   d if f e r en tial  eq u atio n s   w it h   a  s i n g le   f ir s t - o r d er   m atr i x   d if f er e n tial  eq u atio n   t h at  g i v es   an   ex p ed ien t  a n d   co n cise  w a y   to   m o d el  an d   an al y ze   s y s t e m s   w it h   m u ltip le  in p u ts   a n d   o u tp u ts .   T h e  s tate   m o d el  is   n o tab l y   ad v an ta g eo u s   w h e n   ap p lied   to   s i m u latio n .   Hen ce ,   t h e  s ta te  an d   o u tp u t e q u atio n s   ar e  g iv e n   i n   [ 2 5 ]   as:     t u D t x C t y t u B t x A t x . . . .. .                 ( 2 4 )     W h er e,   x ,   y ,   u ,   A ,   B ,   C ,   D  a r e  th e  s tate  v ec to r ,   o u tp u t  v e cto r ,   in p u t  v ec to r ,   s y s te m   m a tr ix ,   in p u t   m atr i x ,   o u tp u t  m atr i x   an d   f ee d b ac k   m atr i x   r esp ec tiv el y .   L et  d ef i n e,       dt dv dt x d dt dv dt x d 2 2 2 2 1 2 1 2 ,     2 2 1 1 , v dt dv v dt dx     So   th at  2 1 2 1 , , , v v x x   ar e  s elec ted   a s   s tate  v ar iab les  a n d   eq u atio n   E q u ati o n   ( 2 1 )   an d   E q u atio n   ( 2 2 )       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S imu lin k  a n d   S imelec tr o n ics   b a s ed   P o s itio n   C o n tr o l o f a   C o u p led   Ma s s - S p r in g   Da mp er   …   ( Oku b a n jo   A.A)   3641   ar e  p r esen ted   in   s tate  s p ac e  eq u atio n   i n   v ec to r   m atr ix   f o r m   a s :       0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 2 2 1 2 1 2 2 1 1 2 2 2 2 1 2 1 2 1 1 2 2 2 1 . 2 . 2 . 1 , 1 t F m v v x x m b m b m k m k m b m b b m k m k k v x v x     ( 2 5 )     An d   th e  o u tp u t a r e  th e  d is p lac e m en t x 1   a n d   x 2   o f   m as s es  m 1   an d   m 2  r esp ec tiv e l y .   He n ce ,     0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 2 1 x x t y             ( 2 6 )       3.   M O DE L I N G   O F   A  CO UP L E D  M ASS  SPR I NG   DAM P E R  SYS T E M S  USI NG   SI M E L E C T R O N I CS  AN D  SI M UL I NK   A   co u p led   m a s s   s p r in g   d a m p er   s y s te m   is   m o d eled   an d   s i m u lated   u s i n g   Si m E lectr o n ic s   to o lb o x   in   MA T L A B   s o f t w ar e  as   s h o w n   in   Fi g u r e  2 .   I n   M A T L A B   s o f t w ar e,   S i m E lectr o n ics   is   a  c o m p o n en t s   l ib r ar ies   an d   s p ec ial  s i m u latio n   f ea t u r e s   f o r   m o d eli n g   a n d   s ti m u lati n g   p h y s ical  s y s te m   i n   th e  Si m u li n k   e n v ir o n m en t.  T h e  d is tin ct   f ea tu r e  o f   Si m E lectr o n ics  is   t h e   u s e  o f   p h y s ical  n e t w o r k   ap p r o ac h   to   m o d el  elec tr o n ic  a n d   m ec h a tr o n ic  s y s te m s   w h ic h   m i m ic  t h e  p h y s ical  s y s te m .   T h er ef o r e,   th e  u s e  o f   p h y s ical  co n n ec ti o n   p er m its   a   b id ir ec tio n al  f lo w   o f   en er g y   b et w ee n   co m p o n e n ts .   T h e  Si m E lectr o n ics  p er m it  t h e  u s e  o f   Si m u li n k   lib r ar y   i n   m o d eli n g   i n   w h ic h   Si m u lin k - PS - co n v er ter   b lo c k   co n v er ts   t h e  S i m u li n k   s ig n al  to   p h y s ica l  s y s te m   s i g n al   an d   PS - Si m u lin k   co n v er ter   b lo ck   d o es   th e  r ev er s e   [ 2 6 ] .   Ho w ev er ,   Si m u li n k   is   a  b lo ck   d iag r a m   e n v ir o n m e n t   e m b ed d ed   in   th e  M A T L A B   th at  allo w s   m o d eli n g   a n d   s i m u la tio n   o f   m u l ti - d o m ain   d y n a m ic s   s y s te m s .           Fig u r e  2 .   Si m elec tr o n ics  m o d e l f o r   a  co u p led   m a s s   s p r i n g   d a m p er   s y s te m       Fu r t h er m o r e,   it  p r o v id es  th e  d etailed   f u n ctio n   o f   ea ch   b lo ck   th at  r ep r esen ts   th e  m ath e m ati ca l  m o d e l   o f   th e  d y n a m ic  s y s te m   a n d   s u ch   m o d el  is   o f te n   r ed u ce d   to   f ir s t  o r d er   d if f er en tia l  eq u atio n   to   s i m u late  th e   d y n a m ic  ac cu r atel y .   I t  is   d o m i n an t  a m o n g   o th er   s o f t w ar e   in   th e  e n g i n ee r i n g   f ield   b ec au s e  it  e n ab les  r ap id   d esig n ,   s i m u lat io n ,   v er i f icatio n ,   test i n g   a n d   d eb u g g i n g   o f   v ir tu a l  p r o to ty p es  o f   a  m o d el  p r io r   to   r ea l - ti m e   i m p le m en ta tio n .   A s   a  r esu lt  o f   f le x ib ilit y   a n d   ef f icie n t  in   u s e,   it  p er m its   co n v er s io n   o f   MA T L A B   co d e  to   o th er   s o u r ce   co d es   s u ch   as   C ,   C ++   f o r   r ea l - t i m e   i m p le m e n tat io n   esp ec iall y   in   e m b ed d ed   s y s te m s   a n d   r o b o tic.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 ,  Octo b er   2 0 1 8   :   3 6 3 6   –   3 6 4 6   3642   Si m u li n k   m o d el  o f   a  co u p led   m as s   s p r i n g   d a m p er   s y s te m   i s   p r ep ar ed   w it h   t h e  m at h e m atic al  m o d el  p r esen ted   th r o u g h   E q u atio n s   ( 2 1 )   an d   ( 2 2 ) .   P D   c o n t r o l l e r   i s   im p l em e n t e d   t o   t r a c k   t h e   m a s s e s   p o s i t i o n   a n d   F i g u r e   3  r e p r e s e n t s   a   s c h e m a t i c   o f   t h e   S i m u l i n k   m o d e l .           Fig u r e  3 .   Si m u li n k   m o d el  f o r   a  co u p led   m a s s   s p r i n g   d a m p er   s y s te m       4.   P D  CO NT RO L L E R  I M P L E M E NT AT I O N   T h e  co n tr o l g o al  is   to   s tab ilize   th e   p o s itio n   o f   t h e   m ass e s   b y   m i n i m izi n g   t h e   er r o r   an d   to   ac h iev e   t h i s   s tated   o b j ec tiv e  a  p r o p o r tio n al - Der i v ati v e  co n tr o ller   is   i m p le m e n ted   i n   s u ch   a  w a y   t h at  t h e  g ai n   o f   t h e   p r o p o r tio n al  co n tr o ller ,   k ,  i s   h ig h   to   p r o d u ce   a  f ast  s y s te m   a n d   th e  d er i v ati v e  g ai n   k d ,   is   s e lect   in   a  m a n n e r   to   d ec r ea s e  th e  o s cillatio n .   T h e  P D  co n tr o ller   alg o r ith m   co m b in e s   th e  P - ac tio n   a n d   D - a ctio n   to   ad j u s t  th e   s y s te m .   I t  i s   a  t w o - ter m   co n tr o ller   th at  is   co i n ed   f r o m   t h e  P I D  co n tr o ller   b y   s etti n g   t h e  i n t eg r al  ac tio n   to   ze r o .   T h e  ter m   d o m ai n   ex p r es s io n   f o r   P D  c o n tr o ller   is   g iv e n   as:     dt t de t k t e k t u D p c               ( 2 6 )     I n   th e  Si m u lin k   an d   Si m elec t r o n ics  m o d els,  a  P D  co n tr o lle r   is   i m p le m e n ted   f r o m   t h e  P D  b lo ck   in   th e  Si m u li n k   to o lb o x   lib r ar y   an d   co n v er ted   to   a  p h y s ic al  s y s te m   w it h   Si m u li n k - P S   co n v er te r   f o r   t h e   Si m elec tr o n ics.  T h e  tu n i n g   o f   co n tr o l  p ar am eter s   is   d o n e  u s in g   P I D  tu n er   an d   t h e  b est  p er f o r m an ce   o f   t h e   co n tr o ller   p ar am eter   v a lu e s   ar e  s elec ted .       5.   RE SU L T S  A ND  AN AL Y SI S   T h is   p ap er   p r o p o s ed   a  n o v el  ap p r o ac h   o f   s i m u lati n g   t h e  s y s t e m   d y n a m ics o f   a  co u p le  m as s   s p r in g   d am p er   s y s te m   a n d   co m p ar ed   th e  p er f o r m a n ce   w it h   th e  Si m u li n k   ap p r o ac h .     T h e  Si m u lin k   m o d el  w a s   esta b lis h ed   b ased   o n   th e  d er iv ed   m at h e m a tical  m o d el  a n d   th e  f o r ce   th at   m i m ic  a n   o b s tacle   co m m o n l y   ex p er ien ce d   ar e  b u i ld   w it h   a  s i g n al   b u ild er   b lo ck .   P ar a m e ter s   u s ed   in   th e   m o d el   w er e  m 1   =   2 5 0 k g ,   m 2   =   3 0 0 k g ,   k 1   =   8 0 , 0 0 0 N/m ,   k 2   =   5 0 0 0 N/ m ,   b 1   =   200N - s / m ,   b 2   =   1 5 , 0 0 0 N - s / m   a n d   to   v alid ate  th e  m at h e m atica l  m o d el  a  Si m elec tr o n ic s   an d   S i m u li n k   m o d els  w er e  co m p ar ed   an d   th e  s i m u latio n   w a s   t h en   test ed   w it h   a n d   w it h o u t  a  co n tr o ller .   T h e  r esp o n s e   o f   t h e  m a s s   p o s i tio n s   ar e  ill u s tr ated   in   Fig u r e  4   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S imu lin k  a n d   S imelec tr o n ics   b a s ed   P o s itio n   C o n tr o l o f a   C o u p led   Ma s s - S p r in g   Da mp er   …   ( Oku b a n jo   A.A)   3643   an d   Fi g u r e  5   . T h e  cu r v e  r ev ea ls   t h at,   w i th o u t  t h e  i m p le m e n t atio n   o f   t h e  co n tr o ller   t h e  p o s i tio n s   o f   t h e  m a s s e s   o v er s h o o t s h ar p l y   an d   t h en   s u s tain ed   a n   o s cillatio n   f o r   ab o u t 7 . 6   s ec s   b ef o r e  s ettlin g   to   ze r o   at  1 0 s ec .     Fig u r e  6   s h o w s   t h e  p er f o r m an ce   o f   b o th   m o d el s   i n   t h e  ab s e n ce   o f   co n tr o l  s tr ate g y ,   h e n ce ,   th e   cu r v e   s h o w s   t h at  th e   s y s te m   h a s   co m p lex   co n j u g ate  p o les   n ea r   th e  i m a g i n ar y   a x is   an d   th i s   d o m i n ates   t h e  tr a n s i e n t   r esp o n s e  o f   t h e  m as s - s p r in g - d am p er   s y s te m   w h ich   e v e n t u all y   r es u lted   i n   o s cil latio n   a n d   th is   led   to   s y s te m   in s tab il it y .   Ho w e v er ,   it  is   c h alle n g in g   to   s tab ilize  o r   co n tr o l  th e  m o d el  w ith   th e  p r o p o r tio n al  co n tr o ller   alo n e   ir r esp ec tiv e  o f   t h e  v a lu e  o f   g a in   K  c h o s en ,   h en ce ,   a  co m b i n atio n   o f   p r o p o r tio n al  an d   th e  d er iv ativ e  co n tr o ller   is   i m p le m e n ted   to   co m p en s ate   f o r   f ast  r esp o n s e  a n d   s t ea d y   er r o r   r esp ec tiv el y .   Fi g u r e  7   an d   Fig u r e  8   s h o w   t h e   r esp o n s es  o f   t h e  d is p lace m e n ts   o f   th e  m as s es  w it h   th e  i m p le m en ta tio n   o f   P D  co n tr o ller .   A cc o r d in g   to   th e   F ig u r e  7 ,  Fig u r e  8 ,   th e  P D - ac tio n   d a m p ed   th e  o s cillatio n   an d   s tab ilized   th e  p o s itio n s   b y   co m p e n s at in g   f o r   th e   s tead y   er r o r .   I n   Fig u r e  9 ,   b o th   m o d els  w er e  co m p ar ed   u n d er   th e  in f l u e n ce   o f   P D  co n tr o lle r   an d   th e  co n tr o ller   co m p e n s ate s   f o r   t h e  er r o r   in   th e  p o s itio n   a n d   s tab ilized   th e  p o s itio n s   to   ze r o   w it h i n   a  s ett lin g   ti m e  o f   6 . 5 s ec   an d   s i g n i f ica n tl y   r ed u ce d   t h e  o v er s h o o t  b y   9 9 . 5 %  an d   9 9 . 7 %  in   Si m u l in k   a n d   Si m elec tr o n ics  r esp ec ti v el y .   I t   ca n   also   b e  n o ted   f r o m   t h e  g r ap h   th at,   th e   r esp o n s e s   o f   b o t h   m o d el  s h o w   a  s i m ilar   r e s u l t .   Fu r t h er m o r e,   th e   r esu lt s   r ev ea led   t h at,   m o d eli n g   o f   th e   m ath e m atica l  eq u ati o n   in   Si m u li n k   an d   a s s e m b li n g   o f   t h e  p h y s ical   s y s te m   i n   Si m elec tr o n ic s   g i v e  a  s i m ilar   r esu lt.  I n   m u c h   r elate d   r esear ch   w o r k   [ 2 7 ] ,  th e  d y n a m ic s   ar e  tr an s f o r m ed   i n to   tr a n s f er   f u n ctio n   m o d el  u s in g   L ap lace   tr an s f o r m at io n   to   aid s   s y s t e m   a n al y ze   i n   t h e   f r eq u en c y   d o m ai n   as  w ell  a s   allo w s   m o tio n   co n tr o ller   i m p l e m en tatio n .   T h u s ,   th i s   is   q u it e  co m p licated   an d   ted io u s   f o r   a  co m p lex   s y s te m   w i th   s ev er al  d e g r ee - of - f r ee d o m .   Ho w e v er ,   t h e  n o v el  Si m e lectr o n ics  ap p r o ac h   p r o v id es a   q u ick   an d   f ast ap p r o ac h   to   m o d el,   in te g r ate  co m p lex   s y s te m s   a n d   co n tr o l  m u lt i - d o m ai n   s y s te m s   b y   eli m i n ati n g   r ig o r o u s   m at h e m atica l  f o r m u latio n   o f   t h e  s y s te m ’ s   d y n a m ic s .   I t  is   a ls o   s u itab le  f o r   f r es h   en g i n ee r i n g   s tu d e n ts ’   w h o   n e ed   to   p er f o r m   lab o r ato r y   w o r k s   o n   s y s te m s   co n tr o l  an d   r elate d   en g i n ee r in g   co u r s es t h at  r eq u ir e  m o d elli n g   an d   s i m u lat io n .             Fig u r e  4 .   Dis p lece m e n ts   w i th o u t c o n tr o ller   in   s i m e lectr o n ics  m o d el     Fig u r e  5 .   P o s tio n s   w i th o u t c o n tr o ller   in   s i m u l in k   m o d el           Fig u r e  6 .  P o s tio n s   in   b o th   s i m elec tr o n ics an d   s i m u li n k   m o d e ls   w it h o u t c o n tr o ller   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 ,  Octo b er   2 0 1 8   :   3 6 3 6   –   3 6 4 6   3644         Fig u r e  7 .   P o s itio n s   r esp o n s e  with   P D  co n tr o ller   in   Si m elec tr o n ics  m o d el     Fig u r e  8 .   P o s itio n s   r esp o n s e  with   P D  co n tr o ller   in   Si m u li n k   m o d el           Fig u r e  9 .  P o s itio n   r esp o n s es o f   b o th   Si m elec tr o n ic s   an d   Si m u li n k   m o d el       6.   CO NCLU SI O N     I n   t h is   p ap er ,   Si m u li n k   a n d   Si m elec tr o n ics   m o d el  f o r   p o s itio n   co n tr o l  o f   a   co u p led   m ass - s p r in g - d am p er   s y s te m   w er e  d e v elo p ed   an d   p r esen ted .   T h e  m at h e m atica l   m o d el  w a s   f o r m u late d   b ased   o n   e n er g y   p r o p er ty   o f   L ag r a n g e   ap p r o ac h   a n d   R a y lei g h ’ s   d i s s ip atio n   f u n ctio n   to   ac co u n t   f o r   d is s i p ativ e  f o r ce   i n   t h e  m o d el,   h e n ce ,   t h e  co n tr o l  s tr ateg y   a n d   Si m u li n k   s i m u lati o n   w er e  e x p an d ed   o n   th e   d er iv ed   m a th e m atica l   m o d el  w h ile  t h e  p h y s ical  s y s t e m   w as  s et  u p   in   th e  Si m elec t r o n ics  to   s ti m u late  t h e  d y n a m ic.   A   p r o p o r tio n al - Der iv ati v e  ( P D)   co n tr o ller   w as  i m p le m e n ted   f o r   b o th   th e  m o d el s .   I t  ca n   b e  co n clu d ed   f r o m   t h e  s t u d y   t h at   b o th   m o d els  p r o d u ce d   th e  s a m e  r es u lts ,   b u t  th e  r e s p o n s e  ti m e  o f   th e  p o s itio n s   w a s   s lig h tl y   s h o r ter   in   Si m u li n k   t h an   t h at  o f   th e   Si m elec tr o n ic s .   I t  ca n   al s o   b e  d ed u ce d   th at  it  w as  s i m p le,   ea s y ,   le s s   ti m e - i n te n s e   an d   r eq u ir es  n o   m a th e m atica l  m o d el  to   m o d el  in   th e  Si m elec tr o n ic s   t h an   Si m u li n k ,   alt h o u g h ,   Si m u li n k   p r o v id ed   th e  ad v an tag e  o f   a  s d etailed   r ep r esen tatio n   o f   th e  m a th e m atica l  m o d el.   I n   o u r   f u t u r e  w o r k ,   w e   w o u ld   lik e  to   ( 1 )   tak e  i n to   ac co u n t  t h e  i m p ac t  o f   n o n li n ea r it y   o f   t h e  s p r in g   a n d   d a m p er   i n   o u r   m o d el;  ( 2 )   to   i m p le m en t  s tate  f ee d b ac k   co n tr o ller   an d   L QR   a n d   co m p a r e  th e  p er f o r m a n ce ;  ( 3 )   an al y ze   th e  ef f ec t  o f   th e   s p r in g   s ti f f n e s s   an d   d a m p i n g   co ef f icie n t p ar a m eter s   b y   v ar y i n g   t h ese  p ar a m e ter s .   T h e  co n tr ib u tio n   o f   t h is   w o r k   is   s ig n i f ica n tl y   e x p ed ien t  i n   th e  f ield   o f   m ec h a tr o n ics  a n d   C o n tr o l   sy s te m s   an d   also   p r o v id es  a  n o v el  ap p r o ac h   to   s i m u la tio n   o f   th e  m ec h an ical  s y s te m   i n   a  co n cise  an d   p r ec is e   m et h o d .       ACK NO WL E D G E M E NT S    T h e  au th o u r s   ar e  in d eb ted   to   HAN  Un i v er s it y   o f   A p p lied   Scien ce s   an d   Olab is i  O n ab an j o   Un i v er s it y   f o r   p r o v id in g   f ac ilit ie s   an d   s u p p o r t.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S imu lin k  a n d   S imelec tr o n ics   b a s ed   P o s itio n   C o n tr o l o f a   C o u p led   Ma s s - S p r in g   Da mp er   …   ( Oku b a n jo   A.A)   36 45   RE F E R E NC E S    [1 ]   S. - M .   S .   A n a ly sis,  H.  A h m a d ,   M .   T a ri k ,   H.  A .   Bh u tt a ,   a n d   M .   T a riq ,   “ A n   In tera c ti v e   Ed u c a ti o n a l  To o l  f o r  Do u b l e   Co n tr o l  A n   In tera c ti v e   Ed u c a ti o n a l  T o o l   f o r  Do u b le  S p rin g -   M a ss - D a m p e r  S y ste m   A n a l y sis   &   Co n tr o l ” ,   i n   Pro c e e d in g s  o f  th e   3 rd   I n ter n a t i o n a l  Co n fer e n c e   o n   En g in e e rin g   &   Eme rg in g   T e c h n o lo g ies   ( IC EE T ),   S u p e rio r   Un ive rs it y ,   L a h o re ,   2 0 1 6 ,   n o .   De c e m b e r.   [2 ]   S .   S .   G e ,   L .   Hu a n g ,   a n d   T .   H.   L e e ,   “ P o siti o n   Co n tro l  o f   Ch a in e d   M u lt ip le  M a ss - S p rin g - Da m p e r  S y st e m s  –   A d a p ti v e   Ou tp u t  F e e d b a c k   Co n tr o l  A p p ro a c h e s ” ,   In t.   J .   C o n tr o l.   A u to m.  S y st.  V o l. ,   v o l.   2 ,   n o .   2 ,   p p .   1 4 4 - 1 5 5 ,   2 0 0 4 .   [3 ]   K.  V .   A ll a m ra ju ,   “ D y n a m ic   A n a ly sis  o f   a n   A u to m o b il e   S u sp e n si o n   S y ste m ” ,   IPA S J   In t.   J .   M e c h .   En g . ,   v o l.   4 ,     n o .   7 ,   p p .   1 5 - 2 1 ,   2 0 1 6 .   [4 ]   N.  Ka tal  a n d   S .   K.  S in g h ,   “ Op ti m iz a ti o n   o f   P ID  Co n tro ll e r  f o r  Qu a rter - Ca r  S u sp e n sio n   S y ste m   u sin g   Ge n e ti c   A l g o rit h m ” ,   In t.   J .   A d v .   Res .   C o mp u t.   En g .   T e c h n o l. ,   v o l.   1 ,   n o .   7 ,   p p .   3 0 - 3 2 ,   2 0 1 2 .   [5 ]   A .   El - Na ss e r,   S .   A h m e d ,   A .   S .   Ali,   N.  M .   G h a z a l y ,   a n d   G .   T .   A b d   El - Ja b e r,   “ P id   Co n tro ll e r  o f   A c ti v e   S u sp e n si o n   S y st e m   f o r  a   Qu a rter Car M o d e l ” ,   In t.   J .   Ad v .   En g .   T e c h n o l. ,   v o l .   8 ,   n o .   6 ,   p p .   8 9 9 - 9 0 9 ,   2 0 1 5 .   [6 ]   M .   Ak p a k p a v i,   “ M o d e li n g   a n d   Co n tr o l  o f   a   Ca r   S u sp e n sio n   S y ste m   Us in g   P   ,   P I  ,   P I D  ,   GA - P ID  a n d   A u to -   T u n e d   P ID C o n tro ll e r  i n   M a tl a b /S im u li n k ” ,   J .   M u lt id isc ip .   En g .   S c i.   S tu d . ,   v o l.   3 ,   n o .   3 ,   p p .   1 5 0 6 - 1 5 1 3 ,   2 0 1 7 .   [7 ]   G .   S rin iv a sa n ,   M .   S .   Ku m a r,   a n d   A .   M .   J.  Ba sh a ,   “ M a th e m a ti c a l  M o d e li n g   a n d   P ID  Co n tr o ll e r   De sig n   Us in g   T ra n s f e r  F u n c ti o n   a n d   Ro o t  L o c u s  M e th o d   f o r  A c ti v e   S u sp e n sio n   S y st e m ” ,   M id d le - Ea st  J .   S c i.   Res . ,   v o l.   2 4 ,   n o .   3 ,   p p .   6 2 2 - 6 2 7 ,   2 0 1 6 .   [8 ]   N.  Ba h iah ,   M .   No o r,   a n d   M .   R.   A h m a d ,   “ M o d e li n g   th e   V i b ra ti o n a l  D y n a m ics   o f   P iez o e lec tri c   A c t u a to r  b y   S y ste m   Id e n ti f ica ti o n   T e c h n iq u e ” ,   v o l.   7 ,   n o .   3 ,   p p .   1 5 0 6 - 1 5 1 2 ,   2 0 1 7 .   [9 ]   S .   Ku n d u   a n d   H.  B.   Ne m a d e ,   “ M o d e li n g   a n d   S im u latio n   o f   a   P iez o e lec tri c   V ib ra ti o n   E n e rg y   Ha r v e ste r ” ,   Pro c e d ia   En g . ,   v o l.   1 4 4 ,   p p .   5 6 8 - 5 7 5 ,   2 0 1 6 .   [1 0 ]   R.   Ca li ò   e t  a l. ,   “ P iez o e lec t ric E n e rg y   Ha r v e stin g   S o lu ti o n s ” ,   S e n so rs ,   v o l.   1 4 ,   n o .   1 2 ,   p p .   4 7 5 5 - 4 7 9 0 ,   M a r.   2 0 1 4 .   [1 1 ]   S .   F .   S u laim a n   e t  a l. ,   “ En h a n c e d   P o siti o n   C o n t ro l  f o r  P n e u m a ti c   S y ste m   b y   A p p l y i n g   Co n st ra in ts  in   M P C   A l g o rit h m ” ,   In t.   J .   El e c tr.   C o mp u t.   En g . ,   v o l.   7 ,   n o .   3 ,   p .   1 6 3 3 ,   J u n .   2 0 1 7 .   [1 2 ]   R.   M e i  a n d   M .   Ch e n ,   “ R o b u st   P o siti o n   C o n tr o l  o f   El e c tro - m e c h a n ica l   S y ste m s ” ,   T EL KOM NIKA   ( T e lec o mm u n ica ti o n ,   Co m p u t in g ,   El e c tro n ics   a n d   Co n tro l) ,   v o l.   1 1 ,   n o .   3 ,   p p .   1 6 7 4 - 1 6 8 1 ,   2 0 1 3 .   [1 3 ]   P .   S iv á k   a n d   D.  Hro n c o v á ,   “ S tate - S p a c e   M o d e l  o f   a   M e c h a n ica l  S y st e m   in   M ATLA B/S i m u li n k ” ,   Pr o c e d ia   E n g . ,  v o l.   4 8 ,   p p .   6 2 9 - 6 3 5 ,   2 0 1 2 .   [1 4 ]   A .   T a n d e l,   A .   R.   De sh p a n d e ,   S .   P .   De sh m u k h ,   a n d   K .   R.   Ja g tap ,   “ M o d e li n g ,   A n a l y sis  a n d   P ID  C o n tr o ll e r   Im p le m e n tatio n   o n   Do u b le  W ish b o n e   S u s p e n sio n   Us in g   S im M e c h a n ics   a n d   S im u li n k ” ,   Pro c e d ia   En g . ,   v o l.   9 7 ,     p p .   1 2 7 4 - 1 2 8 1 ,   2 0 1 4 .   [1 5 ]   M .   M o ra v ič,  O.  Os terta g ,   a n d   D.  Hro n c o v á ,   “ S im u latio n   o f   Th re e - m a ss   M e c h a n ica l  S y ste m   u sin g   M ATLA B   S o f tw a r e ” ,   J .   Au to m.  C o n tr o l ,   v o l .   3 ,   n o .   3 ,   p p .   1 1 4 - 1 1 7 ,   2 0 1 5 .   [1 6 ]   E.   K.  Or h o r h o r o ,   D.   S .   P o ly tec h n ic,  M .   E.   On o g b o tse re ,   D.   S .   P o ly tec h n ic,  A .   E.   Ik p e ,   a n d   U.  Ki n g d o m ,   “ S im u latio n   o f   a   m a ss   sp rin g   d a m p e r  m o d e l  in   p h a se   v a riab le ” ,   E L K  Asia   Pa c if ic  J .   M e c h .   En g .   Res . ,   v o l.   2 ,   n o .   2 ,   2 0 1 6 .   [1 7 ]   J.  O.  Kira n   a n d   D.  S h iv a li n g a p p a ,   “ S tu d y   o n   th e   Ef fe c t  o f   P o siti o n   o f   th e   Da m p e rs  in   S y ste m s  w it h   3   De g re e s  o f  F re e d o m ” ,   In t.   J .   E n g .   T e c h n o l.   A d v .   En g . ,   v o l.   3 ,   n o .   4 ,   p p .   1 5 5 - 1 6 3 ,   2 0 1 3 .   [1 8 ]   R.   S h a rm a ,   D.  K.  P a th a k ,   a n d   V.  K.  Dw iv e d i,   “ M o d e li n g   &   S im u latio n   o f   S p ri n g   M a ss   Da m p e r  S y ste m   in   S im u li n k   En v iro n m e n t ” ,   in   X VII I  An n u a l   In ter n a t io n a l  C o n fer e n c e   o f  th e   S o c ie ty  o f  Op e ra ti o n s  M a n a g e me n t  T h e me :   Op e ra ti o n s M a n a g e me n t  in   Di g it a l  Eco n o my ,   2 0 1 4 ,   n o .   M a y   2 0 1 6 ,   p p .   2 0 5 - 2 1 0 .   [1 9 ]   P .   F ra n k o v sk ý ,   D.  Hro n c o v á ,   I.   De ly o v á ,   a n d   I.   V irg a la,  “ M o d e li n g   o f   Dy n a m ic  S y ste m s   in   S im u latio n   En v iro n m e n t   M A TL A B/S i m u li n k   –   S im M e c h a n ics ” ,   Am.   J .   M e c h .   En g . ,   v o l.   1 ,   n o .   7 ,   p p .   2 8 2 - 2 8 8 ,   2 0 1 3 .   [2 0 ]   S .   N.  J.Ra h m a n ,   M . M u s h taq ,   A . A li ,   Y.N. A n ja m ,   “ Jo u rn a l  o f   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g   &   T e c h n o l o g y ” ,   J .   Fa c .   En g .   T e c h n o l .   J .   h o me p a g e ,   v o l .   1 8 ,   n o .   9 2 ,   p p .   4 7 - 5 7 ,   2 0 1 1 .   [2 1 ]   S .   Ra n n e n ,   C.   G h o rb e l,   a n d   N.   B.   Bra iek ,   “ No n li n e a r  I d e n ti f ica ti o n   a n d   Co n tro l   o f   Co u p led   M a ss - S p rin g - Da m p e r  S y s t e m   u sin g   P o ly n o m ial  S tru c tu re s ” ,   In t.   J .   A d v .   Co m p u t .   S c i .   A p p l. ,   v o l.   8 ,   n o .   5 ,   2 0 1 7 .   [2 2 ]   A .   M a la s  a n d   S .   Ch a tt e rjee ,   “ Am p li tu d e   Co n tr o ll e d   A d a p ti v e   F e e d b a c k   Re so n a n c e   in   a   S in g le  De g r e e - of - F re e d o m  M a ss - S p rin g   M e c h a n ica l  S y ste m ” ,   Pro c e d ia   En g . ,   v o l.   1 4 4 ,   p p .   6 9 7 - 7 0 4 ,   2 0 1 6 .   [2 3 ]   A .   A .   Ok u b a n jo   a n d   O.  K.   Oy e to la,  Amit y   J .   En g .   T e c h n o l. ,   v o l.   2 ,   n o .   1 ,   p p .   1 - 1 8 ,   2 0 1 7 .   [2 4 ]   C.   U rre a   a n d   J.  P a sc a l,   “ P a ra m e ter  Id e n ti f ica ti o n   M e th o d s  f o r  Re a l  Re d u n d a n t  M a n i p u lat o rs ” ,   J .   Ap p l.   Res .   T e c h n o l . ,   v o l .   1 5 ,   p p .   3 2 0 - 3 3 1 ,   2 0 1 7 .   [2 5 ]   N.  No rm a n   S ,   Co n tro l   S y ste m s E n g in e e rin g ,   S ix th .   Riv e r  S tree t  H o b o k e n :   S o n s,  Jo h n   W il e y   &   S o n s,  2 0 1 1 .   [2 6 ]   J.  M .   Ka n e ,   “ A   u se r’  g u id e   t o   S i m sc a p e ” ,   Acta   Psy c h ia tr.   S c a n d . ,   v o l.   1 2 3 ,   n o .   6 ,   p p .   4 0 7 - 40 8 ,   Ju n .   2 0 1 1 .   [2 7 ]   S .   G .   Zh a n g   a n d   X .   P .   Da n g ,   “ M o d e li n g   o f   M a ss - S p ri n g - Da m p e r  S y s te m   b y   Co m p lex   S ti ff n e ss   M e th o d ” ,   A d v .   M a ter .   Res . ,   v o l.   9 8 3 ,   n o .   Oc to b e r   2 0 1 4 ,   p p .   4 2 0 - 4 2 3 ,   2 0 1 4 .                   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.