Mathematical models of a pneumatic cascade and pneumatic membrane actuator described with a fractional calculus

• Autorzy: Luft M. , Łukasik Z. , Pietruszczak D.

Identyfikatory

DOI

10.12716/1001.14.03.16

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the analysis of dynamic properties of pneumatic systems such as: cascade connection of membrane pressure transmitters and a pneumatic membrane actuator by means of differential equations of integer and non-integer order. The analyzed systems were described from the time perspective by means of step response, and in terms of frequency with the help of the Bode plot, i.e. logarithmic magnitude and phase responses. Each response was determined using differential equations of non-integer order. To determine the responses, the interactive Simulink package was an irreplaceable programming tool built on the basis of the MATLAB program, which enables the analysis and synthesis of continuous dynamic systems.

Słowa kluczowe

EN

pneumatic cascade; pneumatic membrane actuator; fractional calculus; mathematical model; Matlab; bode plot; Matlab-Simulink; industrial automation

• Wydawca: Faculty of Navigation, Gdynia Maritime University
• Czasopismo: TransNav : International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 14. no. 3
• Strony: 643--648
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Luft M.

• Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom, Radom, Poland

autor

Łukasik Z.

• Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom, Radom, Poland

autor

Pietruszczak D.

• Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom, Radom, Poland

Bibliografia

• [1] Busłowicz M., Wybrane zagadnienia z zakresu liniowych ciągłych układów niecałkowitego rzędu, Pomiary Automatyka Robotyka nr 2/2010. (in Polish)
• [2] Busłowicz M., Nartowicz T., Projektowanie regulatora ułamkowego rzędu dla określonej klasy obiektów z opóźnieniem, Pomiary Automatyka Robotyka, nr 2, s. 398-405, 2009. (in Polish)
• [3] Kaczorek T., Wybrane zagadnienia teorii układów niecałkowitego rzędu, Oficyna Wydawnicza Politechniki Białostockiej, stron 271, ISSN 0867-096X, Białystok 2009. (in Polish)
• [4] Chwaleba A., Luft M., Właściwości i projektowanie wybranych przetworników mechano–elektrycznych, Zakład Poligraficzny Politechniki Radomskiej, Wyd. II popr. i uzup., ISBN 83-88001-00-0, Radom 1998. (in Polish)
• [5] Luft M., Nowocień A., Cioć R., Pietruszczak D., Charakterystyki częstotliwościowe modelu przetwornika ciśnienia opisanego równaniem różniczkowym niecałkowitego rzędu, Logistyka nr 3/2015, ISSN 1231-5478, Poznań 2015. (in Polish)
• [6] Luft M., Nowocień A., Pietruszczak D., Analiza właściwości dynamicznych wybranych układów pneumatycznych za pomocą rachunku różniczkowego niecałkowitych rzędów. Część 1. Badania symulacyjne, AUTOBUSY - Technika, Eksploatacja, Systemy Transportowe; Eksploatacja i testy; ISSN 1509-5878, eISSN 2450-7725, str. 1050-1055, Instytut NaukowoWydawniczy "SPATIUM", AUTOBUSY 12(2017), Radom 2017. (in Polish)
• [7] Luft M., Nowocień A., Pietruszczak D., Właściwości dynamiczne wybranych podstawowych członów automatyki niecałkowitych rzędów, AUTOBUSY - Technika, Eksploatacja, Systemy Transportowe; Eksploatacja i testy; ISSN 1509-5878, e-ISSN 2450-7725, str. 1056-1060, Instytut Naukowo-Wydawniczy "SPATIUM", AUTOBUSY 12(2018), Radom 2018. (in Polish)
• [8] Luft M., Nowocień A., Pietruszczak D., Analiza właściwości dynamicznych wybranych układów pneumatycznych za pomocą rachunku różniczkowego niecałkowitych rzędów. Część 2. Badania laboratoryjne, AUTOBUSY - Technika, Eksploatacja, Systemy Transportowe; Eksploatacja i testy; ISSN 1509-5878, eISSN 2450-7725, str. 1056-1060, Instytut NaukowoWydawniczy "SPATIUM", AUTOBUSY 12(2017), Radom 2017. (in Polish)
• [9] Luft M., Pietruszczak D., Nowocień A., Frequency response of the pressure transducer model described by the fractional order differential equation, TTS 12 (2016), ISSN 1232-3829, Radom 2016.
• [10] Luft M., Szychta E., Nowocień A., Pietruszczak D., Zastosowanie rachunku różniczkowo – całkowego niecałkowitych rzędów w matematycznym modelowaniu przetwornika ciśnienia, Autobusy nr 6/2016, ISSN 1509-5878, Instytut NaukowoWydawniczy SPATIUM, Radom 2016 (in Polish)
• [11] Nowocień A., Analiza właściwości dynamicznych układów pneumatycznych za pomocą rachunku różniczkowego niecałkowitych rzędów, Rozprawa doktorska, Biblioteka Główna Uniwersytetu Technologiczno- Humanistycznego im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Radom 2017, (Promotor: Prof. dr hab. Inż. Mirosław Luft; Promotor pomocniczy: dr inż. Daniel Pietruszczak (in Polish)
• [12] Nowocień A., Luft M., Pietruszczak D., Zastosowanie rachunku różniczkowo – całkowego niecałkowitych rzędów w nauce i technice. Logistyka nr 3/2014. (in Polish)
• [13] Ostalczyk P., Zarys rachunku różniczkowo-całkowego ułamkowych rzędów. Teoria i zastosowanie w automatyce, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, stron 430, ISBN 978-83-7283-245-0, Łódź 2008. (in Polish)
• [14] Pietruszczak D., Analiza właściwości układów pomiarowych wielkości dynamicznych z wykorzystaniem rachunku różniczkowo – całkowego ułamkowych rzędów, Rozprawa doktorska, Biblioteka Główna Uniwersytetu Technologiczno- Humanistycznego im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Radom 2013. (in Polish)
• [15] Podlubny I., Fractional Differential Equations. An Introduction to Fractional Derivatives, Fractional Differential Equations, Some Methods of Their Solution and Some of Their Applications, Academic Press, 368 pages, ISBN 0125588402, San Diego-BostonNew York-London-Tokyo-Toronto 1999.
• [16] Mościński J., Ogonowski Z. (red.), Advanced Control with MATLAB and SIMULINK, Pearson Higher Education, 272 pages, ISBN 013309667X, 1995.
• [17] Rudra P., (tłumacz: Korbecki M.), Matalb 7 dla naukowców i inżynierów, Wydawnictwo Naukowe PWN, stron 280, ISBN 9788301160579, Warszawa 2010.
• [18] http://www.mathworks.com – strona internetowa producenta programu MATLAB

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020)