( LEVEL 2 něco málo o matematickém popisu, tvorbě simulačního modelu a práci s ním. )

Podobné dokumenty
Odpružená sedačka. Petr Školník, Michal Menkina. TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

( LEVEL 3 Laplaceova transformace jako nástroj řešení lineárních diferenciálních rovnic. )

Vozíky Graf Toku Výkonu

pracovní list studenta Kmitání Studium kmitavého pohybu a určení setrvačné hmotnosti tělesa

Tuhost mechanických částí. Předepnuté a nepředepnuté spojení. Celková tuhosti kinematické vazby motor-šroub-suport.

Modelování a simulace Lukáš Otte

MODIFIKOVANÝ KLIKOVÝ MECHANISMUS

Nelineární obvody. V nelineárních obvodech však platí Kirchhoffovy zákony.

JEDNOTKY. E. Thöndel, Ing. Katedra mechaniky a materiálů, FEL ČVUT v Praze. Abstrakt

3.1. Newtonovy zákony jsou základní zákony klasické (Newtonovy) mechaniky

Zadání semestrální práce z předmětu Mechanika 2

České vysoké učení technické v Praze Fakulta biomedicínského inženýrství

9.7. Vybrané aplikace

ROVNOMĚRNĚ ZRYCHLENÝ POHYB

KMITÁNÍ PRUŽINY. Pomůcky: Postup: Jaroslav Reichl, LabQuest, sonda siloměr, těleso kmitající na pružině

Elektromechanický oscilátor

Obrábění robotem se zpětnovazební tuhostí

Návrh a simulace zkušební stolice olejového čerpadla. Martin Krajíček

GRAVITAČNÍ SÍLA A HMOTNOST TĚLESA

Rozšíření modelů technologických procesů

Fyzikální praktikum I

1 Modelování systémů 2. řádu

KNIHOVNA MODELŮ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ

Laboratorní úloha č. 4 - Kmity II

Dynamika soustav hmotných bodů

U Úvod do modelování a simulace systémů

Měření tíhového zrychlení reverzním kyvadlem

Mechanické kmitání - určení tíhového zrychlení kyvadlem

Řízení modelu letadla pomocí PLC Mitsubishi

ÚLOHY DIFERENCIÁLNÍHO A INTEGRÁLNÍHO POČTU S FYZIKÁLNÍM NÁMĚTEM

Mechanika s Inventorem

Necht na hmotný bod působí pouze pružinová síla F 1 = ky, k > 0. Podle druhého Newtonova zákona je pohyb bodu popsán diferenciální rovnicí

NESTABILITY VYBRANÝCH SYSTÉMŮ. Úvod. Vzpěr prutu. Petr Frantík 1

Automatizace je proces při němž je řídicí funkce člověka nahrazována činností

Analýza lineárních regulačních systémů v časové doméně. V Modelice (ale i v Simulinku) máme blok TransfeFunction

Úvod do analytické mechaniky

SEMI-AKTIVNĚ ŘÍZENÉ TLUMENÍ PODVOZKU VYSOKORYCHLOSTNÍHO VLAKU

Testovací příklady MEC2

Nejjednodušší, tzv. bang-bang regulace

Numerické modelování interakce proudění a pružného tělesa v lidském vokálním traktu

Hmotný bod - model (modelové těleso), který je na dané rozlišovací úrovni přiřazen reálnému objektu (součástce, části stroje);

Téma: Dynamiky - Základní vztahy kmitání

Modelování polohových servomechanismů v prostředí Matlab / Simulink

Obsah 11_Síla _Znázornění síly _Gravitační síla _Gravitační síla - příklady _Skládání sil _PL:

Návrh parametrů inertoru pro zlepšení vypružení vozidla

Návod k použití programu pro výpočet dynamické odezvy spojitého nosníku

7. ODE a SIMULINK. Nejprve velmi jednoduchý příklad s numerických řešením. Řešme rovnici

Propojení matematiky, fyziky a počítačů

6 Algebra blokových schémat

Název: Studium kmitů na pružině

12 DYNAMIKA SOUSTAVY HMOTNÝCH BODŮ

Ing. Václav Losík. Dynamický výpočet otočného sloupového jeřábu OS 5/5 MD TECHNICKÁ ZPRÁVA

α = 210 A x =... kn A y =... kn A M =... knm

Spolupracovník/ci: Téma: Měření setrvačné hmotnosti Úkoly:

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ TĚŽIŠTĚ

Měření modulů pružnosti G a E z periody kmitů pružiny

Stručný návod na evidenci záznamů publikační činnosti v OBD 2.5

Obvodové prvky a jejich

Experimentální realizace Buquoyovy úlohy

Vetknutý nosník zatížený momentem. Robert Zemčík

Téma 9: Vícenásobná regrese

ZATÍŽENÍ KŘÍDLA - I. Rozdělení zatížení. Aerodynamické zatížení vztlakových ploch

Digitální učební materiál

[GRAVITAČNÍ POLE] Gravitace Gravitace je všeobecná vlastnost těles.

A x A y. α = 30. B y. A x =... kn A y =... kn B y =... kn. Vykreslení N, V, M. q = 2kN/m M = 5kNm. F = 10 kn A c a b d ,5 2,5 L = 10

Statika. fn,n+1 F = N n,n+1

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

I. část - úvod. Iva Petríková

TEPLO PŘIJATÉ A ODEVZDANÉ TĚLESEM PŘI TEPELNÉ VÝMĚNĚ

Autor: Vladimír Švehla

Martin NESLÁDEK. 14. listopadu 2017

TÍHOVÉ ZRYCHLENÍ TEORETICKÝ ÚVOD. 9, m s.

Experimentální dynamika (motivace, poslání, cíle)

5. Stanovení tíhového zrychlení reverzním kyvadlem a studium gravitačního pole

Obsah. Kmitavý pohyb. 2 Kinematika kmitavého pohybu 2. 4 Dynamika kmitavého pohybu 7. 5 Přeměny energie v mechanickém oscilátoru 9

Nastavení parametrů PID a PSD regulátorů

9.5. Soustavy diferenciálních rovnic

Téma 13, Úvod do dynamiky stavebních konstrukcí dynamiky

Reologické modely technických materiálů při prostém tahu a tlaku

ZAPOJENÍ REZISTORŮ ZA SEBOU

HUSTOTA PEVNÝCH LÁTEK

Téma: Dynamika - Úvod do stavební dynamiky

BIOMECHANIKA. 3,Geometrie lidského těla, těžiště, stabilita, moment síly

MANUÁL administrátora elektronické spisové služby

Rovnice rovnováhy: ++ =0 x : =0 y : =0 =0,83

Číslo šablony III/2 Číslo materiálu VY_32_INOVACE_F.5.20 Autor Mgr. Jiří Neuman Vytvořeno Základy relativistické dynamiky

Digitální učební materiál

Určení hlavních geometrických, hmotnostních a tuhostních parametrů železničního vozu, přejezd vozu přes klíny

Fyzikální praktikum 1

SERIOVÉ A PARALELNÍ ZAPOJENÍ PRUŽIN

Pružnost a plasticita II CD03

Hlavní parametry mající zásadní vliv na přesnost řízení a kvalitu pohonu

Dynamika. Dynamis = řecké slovo síla

CW01 - Teorie měření a regulace

MS OFFICE POWER POINT 2010

Práce, energie a další mechanické veličiny

Dynamika vázaných soustav těles

Nelineární analýza materiálů a konstrukcí (V-132YNAK) Přednáška 2 Princip metody konečných prvků

SOUTĚŽNÍ PŘEHLÍDKA STUDENTSKÝCH PRACÍ FST 2007 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ KINEMATIKY VÝMĚNÍKU NÁSTROJŮ PRO VERTIKÁLNÍ OBRÁBĚCÍ CENTRO ŘADY MCV.

Vytvoření modelu dvojitého kyvadla

Transkript:

( LEVEL 2 něco málo o matematickém popisu, tvorbě simulačního modelu a práci s ním. ) GRATULUJI! Pokud jste se rozhodli pro čtení této části proto, abyste se dostali trochu více na kloub věci, jste zvídaví a na dobré cestě rozvíjet svůj talent :o). V příloze tohoto textu naleznete soubor Model_sedacky_1a.mdl. Otevřete ho z prostředí Simulinku a klikněte 2x na modrý obdélník symbolizující model pracovní sedačky řidiče, otevře se vám struktura subsystému vlastního simulačního modelu. Soubor Model_sedacky_1a.mdl viz příloha textu Tato struktura může být (ale také nemusí) uživateli, kterého nezajímají podrobnosti modelu skrytá. Realizuje v grafickém prostředí jednu z možností simulačního modelu reálného systému, jehož pohyb je popsán diferenciální rovnicí. Zabývejme se nejprve diferenciálním popisem dynamického systému, rozuměj onou diferenciální rovnicí ( = matematickým modelem ), která popisuje chování reálného fyzikálního systému. Získáme ji jednoduchou aplikací d Alembertova principu vyrovnání sil působících na hmotu m. ( Předpokládáme v pracovním rozsahu lineární chování tlumiče i pružiny. ) y F m F1 F2 F3 F = m 2. g rychlost váha řidiče F 1 = c. y reakce pružiny F 2 = k. y = k. dy/dt reakce tlumiče F 3 = m. y = m. d 2 y/dt 2 setrvačný odpor m = m 1 + m 2 m 1 zrychlení hmotnost sedačky m 2 hmotnost řidiče g gravitační zrychlení c koeficient tuhosti pružiny k koeficient tlumení tlumiče V tomto případě se jedná o rovnováhu čtyř sil, pro všechny uvažujeme společné působiště v těžišti tělesa.

F 3 + F 2 + F 1 = F Pro konkrétní hodnoty : m. y + k. y + c. y = F m 1 = 20 kg m 2 = 80 kg g = 10 m/s 2 c = 8. 10 3 N/m k = 2,4. 10 3 Ns/m nabývá diferenciální popis tvaru : 100. y + 2400. y + 8000. y = F m = m 1 + m 2 = 20 + 80 = 100 kg F = m 2. g = 80. 10 = 800 N y c F m k Poloha sedačky y je vztažena k ustálenému stavu, odpovídajícímu deformaci pružiny vyvolané samotnou její váhou bez vnějšího zatížení. Váhu řidiče lze považovat za vnější sílu F [N] působící na sedačku. Poznamenejme, že kladnou výchylku y simulované reakce je nutné chápat tak, jak je naznačeno na obrázku, tedy prosednutí směrem dolů. Statická úvaha ( Souvislost mezi buzením F a reakcí y v ustáleném stavu po odeznění přechodového děje. ) Z fyzikální podstaty je zřejmé, že se jedná o stabilní systém v tom smyslu, že po dosednutí řidiče na sedačku dojde k přechodovému ději, který se za konečný čas prakticky ustálí. Po dostatečně dlouhé době t proto platí : F F( ) = 800, y y ( ) = 0, y y ( ) = 0, y y( ) 0. Diferenciální popis tak přechází do tvaru : 100. y ( ) + 2400. y ( ) + 8000. y( ) = F( ) 0 0 8000. y( ) = 800 y( ) = 0,1 m = 10 cm 800 Srovnej s výsledkem simulací v předcházející části i na konci tohoto textu! Konstrukce simulačního modelu Vycházíme z dynamického popisu systému 100. y + 2400. y + 8000. y = F Nejprve vyjádříme nejvyšší derivaci y jako lineární kombinaci derivací nižších a buzení F y = 24. y 80. y + 0,01. F

Sériové zapojení dvou integrátorů a jejich propojení nám realizaci této závislosti snadno umožňuje. Nastavení parametrů jednotlivých bloků Kliknutím na symbol příslušného bloku v programovém oknu Simulinku se otevře dialogové okno, ve kterém nastavíme příslušné parametry. Velikost skoku Nastavení počátečních podmínek Zesílení

Nastavení parametrů simulace V programovém oknu Simulinku klikem na položku Simulation / Configuration Parameters rozbalíme dialogové okno pro nastavení parametrů simulace. Rozumné hodnoty jsou přednastaveny, chceme-li je však změnit, lze to udělat standardním způsobem. Doba simulace: rychlé nastavení přímo v programovém okně Doba simulace Nastavení pevného kroku simulace: používáme, chceme-li zvýšit přesnost simulace, jinak automatické nastavení Start simulace Výpočet simulace spustíme klikem na položku Start v nabídce Simulation programového okna nebo přímo na odpovídající ikonku v liště okna.

Zobrazení řešení Po ukončení výpočtu, dvojitým kliknutím na ikonku zobrazovače ve schématu (v našem případě je zelená) otevřeme okno s grafickým záznamem řešení diferenciální rovnice. Připomeňme, že kladná hodnota reakce modelu odpovídá prosednutí sedačky, tedy pohyb směrem dolů. Povšimněme si také ustálené hodnoty řešení y( ) = 0,1, která potvrzuje správnost úvahy o statickém chování systému (viz výše). Pohyb pracovní sedačky řidiče Pokud by nás zajímala reakce systému vybuzeného jinou než skokovou budící funkcí, jednoduše nahradíme blok skokové změny (zde je označen oranžovou barvou) jiným blokem z bohaté nabídky Simulinku. Model sedačky řidiče uvedený v úvodu této kapitoly je jen variantou pro obecné parametry systému ( soubor Model_sedacky_2a.mdl viz příloha textu ). Vlastní model byl skryt do jediného bloku jako tzv. subsystém. Dosáhneme toho tak, že označíme část simulačního schématu a následně z nabídky Edit vybereme funkci Create Subsystem. Vypracoval : Janeček J., KŘT TU Liberec