Моделювання динаміки систем змінної структури на прикладі руху інерційного збудника на пружних опорах

2022;
: cc. 39 - 47
1
Національний університет "Львівська політехніка"
2
Національний університет «Львівська політехніка»
3
Національний університет "Львівська політехніка"

Мета роботи полягає у розробленні математичної моделі поведінки систем змінної структури, що піддається впливу коливань. Динаміка систем змінної структури розглядається на прикладі руху інерційного збудника на пружних опорах. Актуальність. Велика кількість математичних моделей задач динаміки пружних систем під дією рухомого інерційного навантаження переважно висвітлює або лише загальний підхід для розв’язку даних задач, або описує конкретний тип обладнання, що “вузько” використовується у певних галузях промисловості. Запропонована математична модель коливної системи пропонує набагато більші можливості. Вона дозволяє видозмінювати розроблений підхід до моделювання динаміки систем змінної структури залежно від їх параметрів. Методика. Використовуючи рівняння Лагранжа 2-го роду, змоделювано динаміку руху інерційного віброзбудника на пружних опорах та надано детальний аналіз факторів та параметрів системи, що впивають на його поведінку. Результати. Представлена математична модель поведінки масивного тіла на пружних опорах із жорстко встановленим валом дозволяє обґрунтувати інерційно-жорсткісні та силові параметри коливальної системи. Наукова новизна. Розроблено математичну модель поведінки масивного тіла на пружних опорах із жорстко встановленим валом, який через пружний зв’язок передає обертальний рух двом дебалансам. Практична значущість. Запропонована методика розрахунків дозволить згодом досліджувати способи стабілізації системи змінної структури та зменшення інерційного навантаження на елементи конструкції, що дасть змогу обґрунтовувати необхідні параметри технічних систем.

  1. Дем’яненко А. Г. Механічні і математичні моделі деяких задач динаміки пружних систем  з рухомим інерційним навантаженням та їх досліддження // Вібрації в техніці та технологіях. 2018. № 2(74). С. 12-22.
  2. Ramli L., Mohamed Z. et al Control strategies for crane systems: A comprehensive review // Mechanical Systems and Signal Processing. 2017. Vol. 95. P. 1-23.
  3. E. Pap, M. Georgijevic´ et al. Pseudo-analysis application in complex mechanical systems modelling of container quay cranes // Int. Symp. Intell. Syst. Informatics. – Subotica: SIISY 2010-8th IEEE. 2010. P. 493-496.
  4. N. D. Zrnic´, K. Hoffmann, S. M. Bošnjak. Modelling of dynamic interaction between structure and trolley for mega container cranes // Math. Comput. Model. Dyn. Syst. 2009. Vol. 15. P. 295-311.
  5. W. Singhose, L. Porter et al. Effects of hoisting on the input shaping control of gantry cranes // Control Eng. Pract. 2000. Vol. 8. P.1159-1165.
  6. R. M. T. Raja Ismail, M. A. Ahmad et al. Nonlinear dynamic modelling and analysis of a 3-D overhead gantry crane system with system parameters variation // Int. J. Simul. Syst. Sci. Technol. 2010. Vol. 11. P. 9-16.
  7. V. S. Renuka, A. T. Mathew. Precise modelling of a gantry crane system including friction, 3D angular swing and hoisting cable flexibility // Int. J. Theor. Appl. Res. Mech. Eng. 2013. Vol. 2. P. 119-125.
  8. M. H. Fatehi, M. Eghtesad, R. Amjadifard. Modelling and control of an overhead crane system with a flexible cable and large swing angle // J. Low Freq. Noise Vib. Act. Control. 2014. Vol. 33. P. 395-410.
  9. A. Aksjonov, V. Vodovozov, E. Petlenkov. Three-dimensional crane modelling and control using Euler- Lagrange state-space approach and anti-swing fuzzy logic // J. Electr. Control Commun. Eng. 2015. Vol. 9. P. 5-13.
  10. L. Anh Tuan, A. Janchiv et al. Feedback linearization control of overhead cranes with varying cable length // Int. Conf. Control. Autom. Syst. Gyeonggi-Do. – South Kore. 2011. P. 906-911.
  11. D. Qian, Yi J. Hierarchical. Sliding Mode Control for Under-Actuated Cranes. Berlin : Springer, 2015.
  12. Y. Y. Hereha, Y. S Lozovoi. Uravnenye dvyzhenyia ynertsyonnykh эlementov obobshchennoi skhemy vybratsyonnykh mashyn // Інститут прикладних проблем механіки і математики. 1988. Vol. 5595-В 88. Р. 29.