Řízené mechanické systémy - KME/RMS

Garant

Rozvrhové akce

Cíle předmětu

Znalost tvorby matematických modelů diskrétních i spojitých elektromechanických a elektrohydraulických systémů s přímovazebním a zpětnovazebním řízením včetně návrhu zákona řízení. Seznámení s možnostmi realizace řízení pohybu a zejména potlačení vibrací mechanických soustav pomocí vhodných senzorů a aktuátorů.


Přehled látky

Přednášky
1. Probémy dynamické stability lineárních diskrétních soustav s jedním a více stupni volnosti.
2. Analytické řešení odezvy diskrétních lineárních mechanických soustav s n stupni volnosti na obecné buzení. Využití modální metody pro soustavy se slabým tlumením a s komutativní maticí tlumení
3. Využití modální metody pro soustavy s obecnou maticí tlumení.
4. Numerické metody integrace matematického modelu mechatronického systému.
5. a 6. Řešení volného a vynuceného kmitání lineárních kontinuí.
7. Řiditelnost, pozorovatelnost a z toho vyplývající návrh na umístění snímačů a aktuátorů na základě citlivostní analýzy odezvy na jejich umístění
8. Soustavy se zpětnovazebním řízením. Sestavování modelu, návrh řízení a vyhodnocení jeho robustnosti
9. Soustavy s přímovazebním řízením
10. Matematické modelování aktuátorů realizovaných pomocí piezoelektrických záplat.
11. Matematické modelování senzorů realizovaných pomocí piezoelektrických záplat. Analýza a návrh tvaru záplaty s ohledem na frekvenční rozsah snímaného buzení mechanického systému
12. Aktivní tlumení vibrací periodicky a náhodně buzených systémů pomocí zpětnovazebního řízení
13. Aktivní tlumení vibrací soustav s vnějším náhodným buzením využitím strategie přímovazebního rízení

Cvičení

1. Příklady na dynamickou stabilitní analýzu rotorů a potrubních systémů .
2. a 3. Příklady řešení odezvy diskrétních lineárních mechanických soustav s n stupni volnosti na impulsní, skokové a obecné buzení pomocí modální metody a pomocí přímé numerické integrace
4. a 5. Příklady na řešení volného a vynuceného kmitání strun, nosníků, desek a skořepin.
6. Příklady navržení umístění aktuátoru pro optimální tlumení vibrací nosníku a desky
7. Příklady řešení diskrétních mechanických soustav se zpětnovazebním řízením. Návrh zpětné vazby.
8. Aktivní tlumení dopravních prostředků s ohledem na komfort cestujících a na sílu přenášenou do základu
9. a 10. Analytické modelování nosníků a desek a aktuátorů realizovaných pomocí piezoelektrických záplat.
11. Využití MKP pro modelování nosníků, desek a skořepin řízených pomocí piezoelektrických záplat.
12. Navrhování tvaru piezoelektrického senzoru pro aktivní tlumení nosníku buzeného ve frekvenční oblasti zahrnující první dvě vlastní frekvence. Řešení příslušné odezvy.
13. Aktivní tlumení vyzařovaného akustického výkonu skořepinových konstrukcí

Získané způsobilosti

Studenti
- navrhnou matematický model mechanického systému
- navrhnou s ohledem na charakter, rozměry a velikost buzení mechanického systému vhodný typ aktivních prvků a snímačů
- určí vhodná místa k umístění senzorů a aktuátorů pro potlačení vibrací výsledného mechatronického systému pomocí dynamické citlivosti
- navrhnou vhodný zákon řízení z hlediska robustnosti a limitované spotřeby energie pro redukci nebo úplné potlačení vibrací mechatronického systému na základě znalostí statistického nebo deterministického popisu buzení

Doporučená literatura