BazTech - Yadda

Ograniczanie wyników

2 2002

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: machine driving system

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Optymalizacja własności dynamicznych układów napędowych maszyn

Mężyk A.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Śląska

2002

z. 139

1-130

W pracy przedstawiono algorytmy modelowania, analizy wrażliwości i optymalizacji własności dynamicznych w zastosowaniu do wspomagania procesu konstrukcyjnego elektromechanicznych układów napędowych dużej mocy. Celem pracy było przygotowanie algorytmów doboru cech konstrukcyjnych układów fizycznych, umożliwiających optymalne kształtowanie charakterystyk dynamicznych, opisanych zarówno w dziedzinie czasu, jak i częstotliwości. Zamieszczono ogólne wprowadzenie do omawianych zagadnień, poparte analizą publikowanych wyników badań z zakresu tematyki pracy. Omówiono podstawy modelowania elektromechanicznych układów napędowych z silnikami asynchronicznymi i przekładniami zębatymi. Rozpatrzono modele obwodowe dwuklatkowych i jednoklatkowych silników elektrycznych. Szczególną uwagę zwrócono na przestrzenne modele dynamiczne przekładni zębatych oraz przekładni planetarnych, uwzględniające nieliniowe charakterystyki sztywności zazębień. Omówione modele stanowiły podstawę opracowania algorytmów analizy wrażliwości charakterystyk dynamicznych układów, których konfiguracje opisano za pomocą macierzy bezwładności, sztywności i tłumienia. Opracowane algorytmy kształtowania charakterystyk dynamicznych umożliwiają sformułowanie zadania optymalizacji wykorzystując funkcje celu i ograniczeń opisane w przestrzeni zmiennych decyzyjnych, dziedzinie czasu lub częstotliwości. Zastosowane funkcje celu umożliwiają badanie wrażliwości wartości i wektorów własnych oraz charakterystyk dynamicznych. Analiza wrażliwości traktowana jest jako wstęp do dalszych badań optymalizacyjnych. Przedstawiono i porównano metody optymalizacji przydatne do rozpatrywanych funkcji celu, zarówno z zakresu metod programowania matematycznego, jak i algorytmy ewolucyjne. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem dyskretnych i dyskretno-ciągłych modeli dynamicznych elektromechanicznych układów maszynowych. Dla wybranych zagadnień optymalizacji zbiór zmiennych decyzyjnych zawierał zarówno wielkości opisujące model układu mechanicznego, jak również parametry elektryczne silnika napędowego. Tak postawione zadanie optymalizacji umożliwiło dostrojenie części mechanicznej i elektrycznej napędu poprzez dobór parametrów modelu. W procesie optymalizacji zastosowano metody gradientowe. Dla zagadnień optymalizacji charakterystyk dynamicznych w dziedzinie częstotliwości sprawdzono również przydatność metod ewolucyjnych. Algorytmy obliczeń numerycznych posłużyły do przygotowania programów komputerowych. Programy optymalizacji własności dynamicznych układów drgających zastosowano do kształtowania charakterystyk dynamicznych dwóch, prototypowych, elektromechanicznych układów napędowych dużej mocy. Zjawiska dynamiczne badano z wykorzystaniem modeli drgań skrętnych i giętno-skrętnych. Przeprowadzono również optymalizację charakterystyk rezonansowych układów dyskretno-ciągłego i ciągłego na przykładzie belek wspornikowych z dynamicznymi tłumikami drgań o różnej postaci konstrukcyjnej. Opracowana metodyka badań oraz programy komputerowe zostały zweryfikowane przez doświadczalne pomiary charakterystyk dynamicznych na obiektach rzeczywistych. Otrzymane wyniki badań symulacyjnych i doświadczalnych potwierdzają słuszność przyjętej tezy, co zawarto w podsumowaniu pracy.

The paper presents algorithms of modeling, sensitivity analysis and optimization of dynamic characteristics applicable for aiding the process of designing of high-power electromechanical driving systems. The objective of the paper was to develop algorithms for selecting of design features of physical systems so that dynamic characteristics described both in the time domain and in the frequency domain might be shaped in the best possible manner. A general introductory presentation of problems under consideration, backed by an analysis of the published results of investigations involved in the subject matter of the paper is also contained there. Essentials of modelling of electromechanical driving systems provided with asynchronous motors and toothed gears are dealt with. The investigations cover circuit models of double squirrel-cage motors and single squirrel-cage ones. A special attention is paid to spatial dynamic models of toothed gears and planetary gears, with nonlinear characteristics of the mesh stiffness being taken into account. The described models served as the basic for evolving the algorithms of the analysis of sensitivity of dynamic systems, the configurations of which are expressed by means of matrices of inertia, stiffness and damping. The developed algorithms of shaping of the dynamic characteristics make it possible to formulate the problems of optimization when making use of the objective functions and constraints described in the space of decision variables. The applied objective functions allow the sensitivity of eigenvalues and eigenvectors as well as of dynamic characteristics to be examined. The analysis of sensitivity is regarded as an introduction to further optimization oriented investigations. Methods for optimization applicable for the objective functions under consideration, covering both methods of the mathematical programming and evolution algorithms, are presented and compared. Discrete as well as discrete and continuous dynamic models of electromechanical systems of the machines have been utilized in the course of investigations. For the selected problems of optimization, the set of decision variables contained both quantities describing a model of a mechanical system and electric parameters of a driving motor. The so formulated task of optimization made it possible to tune the mechanical part and the electrical one of a drive by selecting of parameters of the model. The applicability of evolution methods for optimization of dynamic characteristic in the field or frequency has been proved as well. Computer programs have been developed with the aid of algorithms of numerical calculations. Programs aimed at the optimization of dynamic characteristics of vibrating systems allowed dynamic characteristics of two prototypes of high-power electromechanical driving systems to be shaped. Investigations of dynamic phenomena were carried out when using models of torsional and of transverse-torsional vibrations. The optimization of resonance characteristics of a discrete and continuous system as well as of a continuous system was also performed. Cantilever beams with dynamic dampers of vibration of different design form served as an example. The developed methodology of investigations and computer programs have been verified by experimental measurement of dynamic characteristics as taken on real object. From the results obtained during simulations and experiments it is evident, that the assumption made is proper and this is indicated in the conclusions of the dissertation.

Ocena cech dynamicznych układów napędowych maszyn roboczych

Świtoński E., Mężyk A.

Mechanics and Mechanical Engineering

2002

Vol. 6, nr 3

263-270