Akadozó csúszás környezetszimulációja: modellezés, analízis, kísérlet

A feladat egy vegyes száraz-folyadékos súrlódási karakterisztikával jellemezhető mozgó felület által

gerjesztett egy szabadsági fokú rezgőrendszer globális dinamikai vizsgálata. Az ilyen esetekben

megjelenő öngerjesztett rezgések számos műszaki rendszerben kritikusak lehetnek [1]. A vegyesen

súrlódó felületeken fokozott kopás és zaj léphet fel, ami okozhatja például siklócsapágyak kopását,

fékek csikorgó zaját és egyenetlen kopását, továbbá ez a jelenség okozza az ajtók jellegzetes nyikorgó

hangját is. A dolgozatban a mozgó elem egy egyenletesen forgó korong, így az elrendezés a

fékrezgések egy lehetséges modellje.

A dolgozat célja, hogy megmutassa, milyen elméleti megfontolások szükségesek az

úgynevezett környezetszimulációs (hardware-in-the-loop, HIL [2]) módszer használatához, majd

bemutasson egy lehetséges kísérleti megvalósítást. Az elrendezésben a vizsgált elem (device under

test, DUT [3]) egy rugó-tömeg-csillapítás rezgőrendszer, míg a virtuális elem (rest of the system, ROS

[3]) a súrlódó felületek hatása, ami egy digitálisan szabályozott elektromágneses gerjesztőként jelenik

meg.

A dolgozat első felében az eredeti mechanikai rendszerrel foglalkozunk, mert ennek

megértése feltétlenül szükséges a későbbiekben a digitális hatások elemzéséhez. A mechanikai

modell meghatározása után felírjuk a rendszer mozgását leíró differenciálegyenleteket. A lokális

stabilitási analízis és a globális dinamikai vizsgálatok eredményeit összevetjük a MATLAB

környezetben elkészített program numerikus eredményeivel. Később összeállítjuk egy HIL kísérlet [4]

mint digitálisan szabályozott rendszer matematikai modelljét, mely idealizált szabályzót tartalmaz,

azonban a mintavételezésből adódó időkésést [5] figyelembe veszi. A diszkrét modell analitikus és

numerikus vizsgálata után bemutatjuk a megépített kísérleti elrendezést, közöljük a mérések

eredményeit és ebből következtetéseket vonunk le a környezetszimuláció alkalmazására és

valósághűségére vonatkozóan.

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] S. Ayasun , A. Monti , R. Dougal , R. Fischl and S. Vallieu On the stability of hardware in the loop

simulation, Proc. 7th Int. Conf. Model. Simul. Elect. Mach., Convert. Syst., pp.185 -191 2002

[4] D. Jung and P. Tsiotras, Modeling and hardware-in-the-loop simulation for a small unmanned

aerial vehicle, AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibit, no. 2007-2768, 2007.

[5] G. Haller, G. Stépán, Micro-Chaos in Digital Control, J. NonlinearSci. Vol. 6: pp. 415–448 (1996)

szerző

I. helyezett