<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing with OASIS Tables v3.0 20080202//EN" "journalpub-oasis3.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:oasis="http://docs.oasis-open.org/ns/oasis-exchange/table" dtd-version="3.0">
  <front>
    <journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher">MS</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Mechanical Sciences</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="publisher">MS</abbrev-journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="nlm-ta">Mech. Sci.</abbrev-journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">2191-916X</issn>
<publisher><publisher-name>Copernicus GmbH</publisher-name>
<publisher-loc>Göttingen, Germany</publisher-loc>
</publisher>
</journal-meta>

    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.5194/ms-6-35-2015</article-id><title-group><article-title>Dynamic synthesis of machine with slider-crank mechanism</article-title>
      </title-group><?xmltex \runningtitle{Dynamic synthesis of machine with slider-crank mechanism}?><?xmltex \runningauthor{A.~A.~Jomartov~et al.}?>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes" rid="aff1">
          <name><surname>Jomartov</surname><given-names>A. A. </given-names></name>
          
        <ext-link>https://orcid.org/0000-0002-7262-5267</ext-link></contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="no" rid="aff1">
          <name><surname>Joldasbekov</surname><given-names>S. U.</given-names></name>
          
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="no" rid="aff2">
          <name><surname>Drakunov</surname><given-names>Yu. M.</given-names></name>
          
        </contrib>
        <aff id="aff1"><label>1</label><institution>Institute Mechanics and Mechanical Engineering, Almaty, Kazakhstan</institution>
        </aff>
        <aff id="aff2"><label>2</label><institution>al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan</institution>
        </aff>
      </contrib-group>
      <author-notes><corresp id="corr1">A. A. Jomartov (legsert@mail.ru)</corresp></author-notes><pub-date><day>2</day><month>April</month><year>2015</year></pub-date>
      
      <volume>6</volume>
      <issue>1</issue>
      <fpage>35</fpage><lpage>40</lpage>
      <history>
        <date date-type="received"><day>1</day><month>November</month><year>2014</year></date>
           <date date-type="rev-recd"><day>12</day><month>March</month><year>2015</year></date>
           <date date-type="accepted"><day>21</day><month>March</month><year>2015</year></date>
      </history>
      <permissions>
<license license-type="open-access">
<license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported License. To view a copy of this license, visit <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/">http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/</ext-link></license-p>
</license>
</permissions><self-uri xlink:href="https://ms.copernicus.org/articles/6/35/2015/ms-6-35-2015.html">This article is available from https://ms.copernicus.org/articles/6/35/2015/ms-6-35-2015.html</self-uri>
<self-uri xlink:href="https://ms.copernicus.org/articles/6/35/2015/ms-6-35-2015.pdf">The full text article is available as a PDF file from https://ms.copernicus.org/articles/6/35/2015/ms-6-35-2015.pdf</self-uri>


      <abstract>
    <p>In this paper we consider the formulation and solution of the task of a
dynamic synthesis machine with an asynchronous electric motor and a
slider-crank mechanism. The constant parameters of the slider-crank
mechanism (mass and moments of inertia and centers of gravity of links) and
the parameters of the electrical motor are defined. The laws of motion of
the machine and kinematic parameters of the mechanism are considered as
given. We have developed the method of optimal dynamic synthesis of the
machine, which consists of an asynchronous electric motor and a slider-crank
mechanism. The criterion of optimization of the dynamic synthesis of a
machine is the root mean square sum of the moments of driving forces, the
forces of resistance and inertia forces which are reduced to the axis of
rotation of the crank. The method of optimal dynamic synthesis of a machine
can be used in the design of new and the improvement of known mechanisms and
machines.</p>
  </abstract>
    </article-meta>
  </front>
<body>
      

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F1" specific-use="star"><caption><p>Diagram of the machine.</p></caption>
      <?xmltex \igopts{width=352.814173pt}?><graphic xlink:href="https://ms.copernicus.org/articles/6/35/2015/ms-6-35-2015-f01.png"/>

    </fig>

<sec id="Ch1.S1" sec-type="intro">
  <title>Introduction</title>
      <p>The dynamic synthesis of mechanisms is among the most important and
difficult problems encountered in the design of machines (Dresig and
Vulfson, 1990; Dresig and Holzweißig, 2010; Wittenbauer, 1923; Homer and
Eckhardt, 1998; Browne, 1965; Helmi and Hassan, 2008; Shabana, 1998; Erdman
and Sandor, 1984). The main task of the dynamic synthesis of mechanisms is to
determine the optimal values of the parameters and their combinations. The
simplest task of the dynamic synthesis in the field of mechanics of machines
is the Wittenbauer method (Wittenbauer, 1923) for determining the moment of
inertia of the flywheel and the constant drive torque on the motor shaft.
This method is a graph-analytical method and is based on plotting the
energy-mass. Kolovsky et al. (2000) shows the method of dynamic analysis
and synthesis of the machine. Shchepetilnikov (1975) has researched the
static and dynamic balancing of different mechanisms. The solution of
problems in the dynamics synthesis of machines depends significantly on the
correct representation of the allowable levels of dynamic errors and dynamic
forces. In many cases it is possible to allow significant dynamic errors in
systems by introducing the necessary adjustment units during design. This is
particularly obvious for cyclic machines working under steady state
conditions; in such machines dynamic errors in the equations of motion of
the working components can be compensated by adjustment mechanisms within
defined limits (Astashev, Babitsky, and Kolovsky, 2000). The general tasks
of dynamic synthesis have been set by various criteria: the minimization of
reactions in the bearings, minimum deviation of the angular acceleration of
the driving link, etc. (Penun uri, et al., 2011; Guangping and Zhiyong,
2011; Volkert and Herder, 2012; Wunderlich, 1968; Kim and Hee, 2012). While
solving the dynamic problems, the analysis and synthesis are usually closely
connected. In particular, many of the problems of synthesis, which establish
the rational values of the system's parameters, often base on preliminarily
solved problem of analysis. One of the most important and urgent tasks, for
consideration, is the development of the optimization criteria. These
criteria should be based on the most significant factors of the considered
problem and at the same time have the foreseeable shape, to retain the role
of active tool for the dynamics synthesis, when developing variants of a
machine. When taking into account the elasticity of links, the question of
criteria, without losing its importance, is further complicated. In this
case, in addition to geometric and kinematic characteristics, other factors,
characterizing the frequency features of the system, level of proximity of
working models to the dynamically unstable modes, level of additional
dynamic load, caused by oscillations and many other factors appear as
dynamic criteria (Vulfson, 2015). The aim of this paper is to develop the
method of optimal dynamic synthesis of the machine, which consists of a
motor and a mechanism, using the methods of synthesis and choosing the
optimization criteria which were proposed in the work (Vulfson, 2015).</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S2">
  <title>Dynamic synthesis of a machine</title>
      <p><italic>Problem statement</italic>. Machine motion with rigid links is described by the following equations:

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="Ch1.E1"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E2"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mtext>at</mml:mtext><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mo>≅</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          Where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – generalized coordinate, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – the reduced moment
of inertia, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:math></inline-formula> – the generalized force, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – the torque of
asynchronous electric motor, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>)
– the resistance moment, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>A</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>B</mml:mi></mml:math></inline-formula> – the parameters of the static characteristics
of asynchronous electric motor, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi></mml:math></inline-formula> – the electrical time constant of the
asynchronous electric motor.</p>
      <p>Let's solve the problem of dynamic synthesis of machine, which is to
determine the parameters of its mechanisms (mass and moments of inertia and
the centre of gravity of links) and motor parameters, the law of motion of
the machine set <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>∗</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>∗</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>∗</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>∗</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the kinematic parameters of the
mechanism are considered as given. As the objective function for the dynamic
synthesis of machine, we construct a functional on the basis of Eq. (1),
with taking into account the characteristics of the motor (Eq. 2).
          <disp-formula id="Ch1.E3" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mfenced close="]" open="["><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        The required parameters of the machine are determined by minimizing the root
mean square sum of the moments of driving forces, the forces of resistance
and inertia forces which are reduced to the axis of rotation of the crank,
for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> positions of the mechanism.</p>
      <p>Let us consider the optimal dynamic synthesis of a machine, which consists
of an asynchronous electric motor and a slider-crank mechanism. As a
criterion for the optimization of the dynamic synthesis machine we choose
the root mean square sum of the moments of driving forces, the forces of
resistance and inertia forces which are reduced to the axis of rotation of
the crank, for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> positions of the slider-crank mechanism. A diagram of
the machine is shown in Fig. 1.</p>
      <p>By solving the task of kinematic analysis of the slider-crank mechanism
(see. Fig. 1), taking into account, we have the formulas
          <disp-formula id="Ch1.E4" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="array" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>arcsin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        After differentiation of Eq. (4) by the generalized coordinates, we obtain the
first transfer functions and second transfer functions
          <disp-formula id="Ch1.E5" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="array" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msubsup><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msubsup><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        The input parameters of the dynamic synthesis of a machine are: <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> –
the force of technological resistance; <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – the generalized coordinates and the velocities and
accelerations of the crank 1; <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – the geometric
dimensions of the coupler and crank; <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – the
transmission ratio; <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – the average angular velocity of the
crank in a steady motion, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi></mml:math></inline-formula> – the coefficient of unevenness of
movement.</p>
      <p>The output parameters of dynamic synthesis are: <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – the
mass of the crank, coupler and slider; <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – the coordinates of the centers of
mass of the crank and coupler; <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – the moment of inertia of the rotor
of the electric motor; <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – the moment of inertia of the flywheel;
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> – the moments of inertia of the crank and coupler.</p>
      <p>The parameters of the machine are determined from the condition of the
minimum root mean square sum of the moments of driving forces, the forces of
resistance and inertia forces which are reduced to the axis of rotation of
the crank, for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> positions of the slider-crank mechanism.</p>
      <p>This optimization criterion is given by
          <disp-formula id="Ch1.E6" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        In Eq. (6) the reduced moment of inertia of the machine is given by
          <disp-formula id="Ch1.E7" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        and the remaining parameters are determined by the expressions:

              <disp-formula specific-use="align"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          Let us write the expression <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> through the parameters <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>A</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>B</mml:mi></mml:math></inline-formula> the
static characteristics of the asynchronous electric motor.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F2"><caption><p>Dynamic model of machine with slider-crank mechanism on
SimulationX.</p></caption>
        <?xmltex \igopts{width=241.848425pt}?><graphic xlink:href="https://ms.copernicus.org/articles/6/35/2015/ms-6-35-2015-f02.png"/>

      </fig>

      <p>Then

              <disp-formula specific-use="align"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          We substitute the expressions of first transfer functions (Eq. 5) in
Eq. (7)
<?xmltex \hack{\newpage}?>

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E8"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          In Eq. (8) we introduce the notation

              <disp-formula id="Ch1.Ex6"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        The partial derivative of the reduced moment of inertia is

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E9"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          The final expression for the generalized force can be written

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E10"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
      <p>The expression enclosed in square brackets of Eq. (6) is called a function of
deviation <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi></mml:math></inline-formula>. It is based on the relations (Eqs. 8–10) and is the form</p>
      <p><disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E11"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
      <p>Let us simplify and group the expression Eq. (11)

              <disp-formula specific-use="align"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo mathvariant="italic">{</mml:mo><mml:msup><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo mathvariant="italic">}</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo mathvariant="italic">{</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo mathvariant="italic">}</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo mathvariant="italic">{</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo mathvariant="italic">}</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
      <p><?xmltex \hack{\newpage}?>The function of deviation <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi></mml:math></inline-formula> is represented as a generalized
polynomial

              <disp-formula id="Ch1.Ex30"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Δ</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">9</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">9</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mo>]</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
      <p>Then the optimality criterion (Eq. 6) of the machine takes the form

              <disp-formula id="Ch1.E12" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><?xmltex \hack{\hbox\bgroup\fontsize{9.0}{9.0}\selectfont$\displaystyle}?><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:mo>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">9</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">9</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msup><mml:mo>]</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo><?xmltex \hack{$\egroup}?></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
      <p>Here, the following notation

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E13"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">6</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">7</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">8</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">9</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
      <p><disp-formula specific-use="align"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">6</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">7</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">8</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">9</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F3"><caption><p>A graph of the longitudinal force acting on the slider for a
typical machine.</p></caption>
        <?xmltex \igopts{width=241.848425pt}?><graphic xlink:href="https://ms.copernicus.org/articles/6/35/2015/ms-6-35-2015-f03.png"/>

      </fig>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F4"><caption><p>A graph of the longitudinal force acting on the slider for the
synthesized machine with a slider-crank mechanism.</p></caption>
        <?xmltex \igopts{width=241.848425pt}?><graphic xlink:href="https://ms.copernicus.org/articles/6/35/2015/ms-6-35-2015-f04.png"/>

      </fig>

      <p>From the minimum of Eq. (12), we obtain a system of equations from
which coefficients <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,…,<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are determined

              <disp-formula id="Ch1.Ex47"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">9</mml:mn></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        This system of equations in expanded form is:
          <disp-formula id="Ch1.E14" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:mfenced open="{" close=""><mml:mtable class="array" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>11</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>12</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>19</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">9</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>21</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>22</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>29</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">9</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">⋯</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>91</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>92</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>99</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">9</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        where

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E15"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">9</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          After finding the coefficients <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, …, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">9</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we
define the physical parameters of the relations (Eq. 13).</p>
      <p>An algorithm for solving the above task is as follows:
<list list-type="order"><list-item>
      <p>The segment <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>∈</mml:mo><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is split into <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> equal parts.</p></list-item><list-item>
      <p>Let us take as a first approximation for the angular velocity of the following
law.<disp-formula id="Ch1.Ex49"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub><mml:mi>cos⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item><list-item>
      <p>Then, the crank angular acceleration is determined by the formula<disp-formula id="Ch1.Ex50"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">φ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></list-item><list-item>
      <p>The coefficients <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are defined by Eq. (15);</p></list-item><list-item>
      <p>We solve the system of linear equations (Eq. 14) and define the parameters <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item></list>
The required physical parameters are determined from Eq. (13)</p>
      <p>Typically, the mass <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the slider is set on the basis of
technological requirements. In this case, the order of the system of linear
equations is reduced by 1, i.e. <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">8</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the final
system becomes

              <disp-formula id="Ch1.Ex51"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">8</mml:mn></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="2em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">8</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        where

              <disp-formula specific-use="align"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">8</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          Expression for the function <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> will be in the form

              <disp-formula specific-use="align"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo mathvariant="italic">{</mml:mo><mml:msup><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:msup><mml:mo>)</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">¨</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>sin⁡</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mo>′</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">˙</mml:mo></mml:mover><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo mathvariant="italic">}</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          The formation of the coefficients <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the solution
of (<?unresolvedLink LABEL:eq13?>) were carried out in the computing software Maple.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S3">
  <title>Example</title>
      <p>Synthesis of the machine was carried out for the following initial data:

              <disp-formula specific-use="align"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.4</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">kg</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.04</mml:mn><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>l</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.16</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>160</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>20</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mtext>s</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          The coefficients of the polynomial (Eq. 10), are: <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2.1022</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.2619</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.02478</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.1263</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.2023</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">6</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1522.8</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">7</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>50.627</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">8</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>8.1963</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
The physical parameters of the machine are:
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2.1022</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">kg</mml:mi></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>J</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.02478</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">kg</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3.1263</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> kg, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2.2023</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> kg, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>304.56</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> Nm,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2.015</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> Nms.</p>
      <p>The angular velocity of the electric motor idling is <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1500</mml:mn><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>30</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>151.15</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> rad s<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi/><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, the number of revolutions of the
electric motor is <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1443</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> rpm. Let us accept <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1500</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> rpm,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1500</mml:mn><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>30</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>157</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> rad s<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi/><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. The nominal
angular velocity electric motor shaft is <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>145.5</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> rad s<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi/><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. The nominal
torque of the electric motor is <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.38 Nm. The nominal power of the electric motor is 1.655 kW.</p>
      <p>For dynamic analysis of the machine with a slider-crank mechanism let us use
the software package SimulationX. Figure 2 shows the dynamic model of the
machine with a slider-crank mechanism on SimulationX.</p>
      <p>The calculation model was carried out for a typical machine with a
slider-crank mechanism and an electric motor of 3 kW power, and for a
synthesized machine with slider-crank mechanism and an electric motor of
1.655 kW power. Fig. 3 shows a graph of the longitudinal force acting on the
slider for a typical machine with a slider-crank mechanism. Fig. 4 shows a
graph of the longitudinal force acting on the slider for the synthesized
machine with a slider-crank mechanism.</p>
      <p>As can be seen from a comparison of Fig. 3 and Fig. 4 the synthesized machine
unit with a crankshaft-slide mechanism provides the required technological
loading, with less power from the electric motor.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S4" sec-type="conclusions">
  <title>Conclusions</title>
      <p>The method of optimal dynamic synthesis of a machine, which consists of an
asynchronous electric motor and a slider-crank mechanism, has been developed.
The criterion of optimization of the dynamic synthesis of the machine is
built on the basis of the equations of the machine motion with rigid links.
The criterion of optimization of the dynamic synthesis of the machine is the
root mean square sum of the moments of driving forces, the forces of
resistance and inertia forces which are reduced to the axis of rotation of
the crank.</p>
      <p>The program in Maple for solving this task of the dynamic synthesis of a
machine with an asynchronous electric motor and a slider-crank mechanism has
been compiled.</p>
      <p>The method of optimal dynamic synthesis of a machine, which consists of an
asynchronous electric motor and a slider-crank mechanism, has been validated
using a numerical simulation of the synthesized machine with a slider-crank
mechanism.</p>
      <p>In future work, to validate of the new method of optimal dynamic synthesis of
a machine, which consists of an asynchronous electric motor and a
slider-crank mechanism, we expected to conduct of experimental tests of the
synthesized machine.
<?xmltex \hack{\\\\}?>Edited by: B. Azarhoushang <?xmltex \hack{\\}?>Reviewed by: two anonymous
referees</p>
</sec>

      
      </body>
    <back><ref-list>
    <title>References</title>

      <ref id="bib1.bib1"><label>1</label><mixed-citation>
Astashev, V. K., Babitsky, V. I., and Kolovsky, M. Z.: Dynamics and control
of machines, Springer Berlin Heidelberg,  235 pp., 2000.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib2"><label>2</label><mixed-citation>
Browne, J. W.: The Theory of Machine Tools, Cassell and Co. Ltd., 374 pp., 1965.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib3"><label>3</label><mixed-citation>
Dresig, H. and Holzweißig, F.: Dynamics of Machinery, Springer Berlin
Heidelberg, 328 pp., 2010.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib4"><label>4</label><mixed-citation>
Dresig, H. and Vulfson, I. I.: Dynamik der Mechanismen, Wien, New York,
Springer-Verlag, 621 pp., 1990.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib5"><label>5</label><mixed-citation>
Homer, D. E.: Design of machines and mechanisms, 621 pp., 1998.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib6"><label>6</label><mixed-citation>
Erdman, A. G. and Sandor, G. N.: Mechanism Design: Analysis and Synthesis,
Prentice Hall, New Jersey, 688 pp., 1984.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib7"><label>7</label><mixed-citation>
Guangping, H. and Zhiyong, G.: Dynamics synthesis and control for a hopping
robot with articulated leg, Mech. Mach. Theory, 46, 1669–1688, 2011.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib8"><label>8</label><mixed-citation>
Helmi, A. Y. and Hassan, E.-H.: Machining technology: machine tools and
operations, Taylor &amp; Francis Group, LLC, 672 pp., 2008.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib9"><label>9</label><mixed-citation>
Kim, B. S. and Yoo, H. H.: Unified synthesis of a planar four-bar mechanism
for function generation using a spring-connected arbitrarily sized block
model, Mechanism and Machine Theory, 49, 141–156, 2012.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib10"><label>10</label><mixed-citation>
Kolovsky, M. Z., Evgrafov, A. N., Semenov, Yu. A., and Slousch, A. V.:
Advanced theory of mechanisms and machines, Springer Berlin Heidelberg,
396 pp., 2000.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib11"><label>11</label><mixed-citation>
Penunuri, F., Peon-Escalante, R., Villanueva, C., and Pech-Oy, D.: Synthesis
of mechanisms for single and hybrid tasks using differential evolution,
Mechanism and Machine Theory, 46, 1335–1349, 2011.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib12"><label>12</label><mixed-citation>Shabana, A. A.: Dynamic of Multibody Systems, Cambridge University Press,
2nd ed., 384 pp., 1998.
 </mixed-citation></ref><?xmltex \hack{\newpage}?>
      <ref id="bib1.bib13"><label>13</label><mixed-citation>
Shchepetil'nikov, V. A.: The balancing of bar mechanisms with unsymmetrical
links, Mechanism and Machine Theory, 10, 461–466, 1975.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib14"><label>14</label><mixed-citation>
Van der Wijk, V. and Herder, J. L.: Synthesis method for linkages with center of mass at
invariant link point – Pantograph based mechanisms, Mech. Mach.
Theory, 48, 15–28, 2012.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib15"><label>15</label><mixed-citation>
Vulfson, I. I.: Dynamics of cyclic machines, Springer Berlin Heidelberg.
2015.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib16"><label>16</label><mixed-citation>
Wittenbauer, F.: Graphische Dynamik, Julius Springer, Berlin, 1923.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib17"><label>17</label><mixed-citation>
Wunderlich, W.: Concerning the trajectory of the center of mass of the
four-bar linkage and the slider-crank mechanism, J. Mech., 3,
391–396, 1968.</mixed-citation></ref>

  </ref-list><app-group content-type="float"><app><title/>

    </app></app-group></back>
    </article>
