Környezetszimuláció alkalmazási lehetőségei akadozó csúszás dinamikai vizsgálatára
Környezetszimuláció alkalmazási lehetőségei akadozó csúszás dinamikai vizsgálatára
Horváth Dániel BSc III. évf., Verasztó Zsolt BSc III. évf.
e-mail: horvathdanielmarton@gmail.com, zsoltveraszto@gmail.com
Konzulens: Dr. Stépán Gábor, Műszaki Mechanika Tanszék
e-mail: stepan@mm.bme.hu
A vizsgált feladat egy vegyes száraz-folyadékos súrlódású mozgó felület által gerjesztett egy szabadsági fokú lengőrendszer vizsgálata. A részlegesen kent felületeken jelentkező akadozó csúszás számos műszaki rendszerben kritikus lehet. A vegyesen súrlódó felületeken fokozott kopás és zaj léphet fel, ami okozhatja például siklócsapágyak kopását, fékek csikorgó zaját, egyenetlen kopását, és ez a jelenség okozza az ajtók jellegzetes nyikorgó hangját is.
Az egyik gyakran felhasznált súrlódási modell a Stribeck-féle karakterisztika [1], melyben az erő a felületek relatív sebességének olyan nemlineáris függvénye, melynek minimuma nem a zérus sebességértéknél található. A relatív sebességet nulláról növelve a súrlódó erő a minimumig csökken, így ezen a szakaszon a vizsgált rendszerben negatív csillapítású lengések figyelhetők meg. A rendszer egyensúlyi viszonyainak vizsgálatánál a linearizált modell analitikusan megállapítható tulajdonságaiból indultunk ki, ezután következett a nemlineáris rendszer numerikus vizsgálata MATLAB környezetben. A szimulációkban jól megfigyelhetők olyan, a nemlineáris rendszerekre jellemző tulajdonságok, mint a kezdeti feltételektől függő dinamikai viselkedés és az ezt kísérő instabil határciklus, melynek kimutatása sem numerikus szimulációval, sem kísérletekkel nem egyszerű feladat.
A dolgozat célja annak megállapítása, hogy az úgynevezett környezetszimulációs (hardware-in-the-loop, HIL) módszer [2] használható-e egy ilyen rendszer vizsgálatára. Az elképzelt elrendezésben a valóban meglévő elem egy rugó-tömeg rezgőrendszer, míg a virtuális elem a súrlódó felületek hatása, amit egy aktuátor. Az aktuátor egy digitális irányítástól kapott beavatkozó jellel dolgozik, ezzel szemben a valóságos rendszer folytonos. Ezért a kísérletben a diszkretizációból és a számítógép késéséből adódó hibák lépnek fel [3], melyek hatásának mértékét a létrehozott szoftveres környezetben vizsgálhatjuk.
A vizsgálatban a fent leírt tagoknak egy-egy programrészt feleltetünk meg. Az egyik program a rendszer állapota alapján kiszámolja az erőt, amivel az aktuátornak hatnia kell a rendszerre, míg a másik adott ideig ezzel az értékkel számolva meghatározza a következő állapotot. Az eredmények alapján következtetni lehet egy mérnöki szempontból kielégítő HIL tesztelés erőforrásigényére.
Szakirodalom:
[1] W. Ding, Self-Excited Vibration, Chapter 6: pp. 140-166 (2012)
[2] Jim. A. Ledin, Embedded Systems Programming, Hardware-in-the-Loop pp. 42-60 (1999)
[3] G. Haller, G. Stépán, Micro-Chaos in Digital Control, J. Nonlinear Sci. Vol. 6: pp. 415–448 (1996)
szerzők
-
Verasztó Zsolt
mechatronikai mérnöki
nappali alapszak -
Horváth Dániel
mechatronikai mérnöki
nappali alapszak
konzulens
-
Dr. Stépán Gábor
egyetemi tanár, Műszaki Mechanikai Tanszék
