Monocikli dinamikája
Monocikli dinamikája
Borda Péter MSc I.
e-mail: borda.peter@gmail.com
Konzulensek: Stépán Gábor, Műszaki Mechanikai Tanszék
e-mail: stepan@mm.bme.hu
Zelei Ambrus, Műszaki Mechanikai Tanszék
e-mail: zelei@mm.bme.hu
Az utóbbi évek dinamikai szakirodalmában sokan foglalkoznak a közismert Segway® működési elvével, és megjelentek a hozzá hasonló szerkezetek is, mint az egykerekű bicikli, illetve ennek motorral hajtott változatai. A kutatók érdeklődése is mutatja, hogy az ilyen rendszerek működésének, stabilitásának még számos nyitott kérdése van, ami egyúttal a mérnökök számára új konstrukciós lehetőségeket nyit meg.
Instabil rendszerek stabilizálása gyakori mérnöki feladat, és bár jól használható és egzakt módszerek állnak rendelkezésre a lineáris elméletekben a tervező munka számára, még akár egy egyszerű rendszer kezelése is komoly kihívást okozhat. Különösen igaz ez az alulaktuált rendszerekre, ahol a rendszer szabadsági fokainak száma nagyobb, mint az arra ható beavatkozó erők és nyomatékok együttes száma. Az informatika és elektronika fejlődésének köszönhetően, az ilyen rendszerek irányítása ma már korántsem lehetetlen feladat, ugyanakkor komoly szaktudást igényel.
Dolgozatomban egy monocikli – egykerekű jármű – síkbeli mechanikai modelljét állítom össze és elemzem annak viselkedését. Először belső csillapítás nélküli, ideális esetben vizsgálom a stabilitás feltételeit analóg és mintavételes szabályozás alkalmazásával, majd belső csillapítással rendelkező motor hozzáadásával pontosítom a modellt és vizsgálom a csillapítás hatásait. Megfelelően hangolt nyomaték-szabályozó szervvel stabilizálom a rendszert.
Kimutatom a kapcsolatot az így kialakult rendszer és az inverz inga stabilitási kritériumai között. A monocikli esetében az jelenti a többletfeladatot, hogy azzal előírt sebességű haladást is meg kell tudni valósítani, sőt esetleges terepakadályokon is át kell jutni.
Irodalom:
1. Lantos B., Irányítási rendszerek elmélete és tervezése 1., Akadémiai kiadó, Budapest, 2001.
2. Martynenko, Yu G., Formal’skii, A. M., The theory of the control of a monocycle, Journal of Applied Mathematics and Mechanics 69 (2005) 516-528
3. Stépán, G., Enikov E., Microchaotic Motion of Digitally Controlled Machines, Journal of Vibration and Control 4 (1998) 427-443
szerző
-
Borda Péter
mechatronikai mérnöki
nappali alapszak
konzulensek
-
Dr. Stépán Gábor
egyetemi tanár, Műszaki Mechanikai Tanszék -
Zelei Ambrus
tudományos segédmunkatárs, (külső)
