Deze maand, Samsung riep 2,8 miljoen wasmachines met bovenlader terug vanwege overmatige trillingen waardoor de bovenkant zou kunnen afbreken - een probleem dat leidde tot ten minste negen gemelde verwondingen. De trillingen treden op wanneer de normale trillingen van de wasmachine vast komen te zitten in resonantie, waardoor het steeds harder schudt op de resonantiefrequentie.

Het is een probleem dat niet alleen wasmachines treft. Het kan een probleem zijn met allerlei machines die afhankelijk zijn van trillingen en trillingen, zoals industriële schudapparaten die worden gebruikt om grind van verschillende grootte en andere grondstoffen te scheiden, of zeefmachines die het bezinksel aan de binnenkant van een champagnefles losmaken en het vuil gemakkelijker te verwijderen maken.

Maar nu hebben onderzoekers een algoritme ontwikkeld waarmee machines kunnen voorkomen dat ze vast komen te zitten in deze resonerende beweging. Met behulp van een combinatie van computersimulaties en experimenten, de onderzoekers ontdekten dat door de snelheid van een rotor voorzichtig te verhogen en te verlagen, ze zouden het voorbij zijn resonantiefrequentie kunnen duwen. De rotor loopt niet vast in resonantie zoals de defecte wasmachine.

"Onze methode is analoog aan het heen en weer duwen van een auto om hem uit een greppel te krijgen, " zei Alexander Fradkov van het Institute of Problems in Mechanical Engineering, Russische Academie van Wetenschappen. Hij en zijn collega's beschrijven hun nieuwe onderzoek deze week in Chaos .

Hun werkwijze is vooral van toepassing bij het aanzetten van een machine en de rotor versnelt. Terwijl het versnelt, afhankelijk van het ontwerp van de rest van de machine, het kan een resonantiefrequentie bereiken. De rotor kan dan bekneld raken bij deze frequentie, die schade kunnen veroorzaken of simpelweg betekenen dat de machine niet werkt zoals ontworpen.

Door de kracht van de rotor te vergroten, kan deze over de bult worden geduwd, maar dat vereist meer energie en een grotere, onhandige motor.

In plaats daarvan, de onderzoekers ontdekten dat door de snelheid van de rotor met kleine hoeveelheden te verhogen of te verlagen, ze konden de frequentie regelen en het voorbij resonantie krijgen. Ze gebruikten een computer om een ​​systeem te modelleren waarin twee trillingsrotoren aan elkaar gekoppeld zijn. Hun modelresultaten kwamen overeen met die van een machine met twee rotoren die voor dit soort experimenten was ontworpen.

De onderzoekers gebruikten ook specifieke wiskundige analyse om aan te tonen dat door een systeem met willekeurig kleine intensiteiten te besturen, ze konden het van de ene staat van beweging naar een andere staat brengen. Dit theoretische scenario, waarbij sprake is van een systeem met slechts één vrijheidsgraad en uitgaande van geen wrijving, is belangrijk voor een beter begrip van cybernetische fysica - de studie van hoe een fysiek systeem te besturen, Fradkov legde het uit.

"Dit resultaat stelt ons in staat om optimistischer te zijn in praktische toepassingen, omdat het een algoritme biedt om met weinig moeite van de ene positie naar de andere te gaan, " hij zei.

De volgende stap, zeggen de onderzoekers, is om te zien hoe je een systeem zou kunnen besturen in de buurt van resonanties bij hogere frequenties (en dus energieën) en om de effecten van verschillende beginvoorwaarden te onderzoeken.