Керування сумісним рухом резервуара із рідиною на основі компенсації силового відгуку рідини

Автор(и)

  • Вікторія Володимирівна Губська Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
  • Олег Степанович Лимарченко Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна
  • Олександр Олександрович Сіренко Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/0203-3771382019202960

Ключові слова:

силове навантаження, резервуар з рідиною, задача нелінійної динаміки, схема керування

Анотація

Розглядається сумісна задача нелінійної динаміки циліндричного резервуару з рідиною під дією неперіодичного силового навантаження у вигляді одного чи двох періодів синусоїди на дорезонансній частоті. Висока розмірність системи і її нелінійність не дозволяють застосувати загальноприйняті математичні методи дослідження задач керування рухом. В той же час задачі високоточного маневрування конструкцій з рідиною є важливими в сучасній техніці. Пропонується схема керування основана на використанні інформації про силову взаємодію рідини із стінками резервуара, яка одержується в рамках методу дослідження задачі, який ґрунтується на варіаційному принципі Гамільтона-Остроградського. При такому підході вдається побудувати математичну модель сумісного руху конструкції з рідиною, грунтуючись на аналітичних методах математичної фізики, варіаційних і асимптотичних методах механіки. Запропонована модель є моделлю мінімальної розмірності (її розмірність дорівнює кількості ступенів вільності системи), що створює передумови для її успішної чисельної реалізації. Ця модель пройшла перевірку для перехідних і усталених режимів руху конструкцій з рідиною при поступальному та кутовому русі конструкції. Тестування моделі показало добру якісну узгодженість результатів з відомими результатами експериментальних досліджень. Специфікою методів розв’язання задач при використанні варіаційного принципу Гамільтона-Остроградського є можливість одержання сил взаємодії рідини і резервуара (силового відгуку рідини) як наслідку техніки варіювання. Використовуючи цю інформацію про силову взаємодію конструкції з рідиною аналізується алгоритм керування рухом, оснований на принципі компенсації силового відгуку рідини. Запропонований алгоритм дозволив побудувати керування, яке виключає вплив рухомості рідини на рух твердого тіла, що є вкрай важливим для високоточного виконання програмних рухів конструкцій з рідиною. Таке керування не є оптимальним, проте дозволяє для нелінійної і відносно високо розмірної задачі ефективно одержати бажані результати. На прикладі збудження руху системи одним чи двома періодами дії гармонічних сил показано ефективність методики.

Біографії авторів

Вікторія Володимирівна Губська, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

старший викладач, к.ф.-м.н

Олег Степанович Лимарченко, Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Механіко-математичний факультет, професор

Олександр Олександрович Сіренко, Київський національний університет імені Тараса Шевченка

спошукач

Посилання

Микишев Г. Н. Динамика твердого тела с полостями, частично запол-ненными жидкостью / Г. Н. Микишев, Б. И. Рабинович // М.: Машиностроение, 1968. – 532 с.

Лимарченко О. С. Динамика вращающихся конструкций с жидкостью / О. С. Лимарченко, Дж. Матараццо, В. В. Ясинский // Киев: «Гнозис». – 2002. – 304 с.

Черноусько Ф. Л. Методы управления нелинейными механическими системами / Ф. Л. Черноусько, И. М. Ананьевский, С. А. Решмин // М.: Физматлит. – 2006. – 328 с.

Формальский А. М. Управление движением неустойчивых объектов / А. М. Формальский // М.: Физматлит, 2013. – 232 с.

Dickmanns E. D. Dynamic vision for perception and control of motion / E.D. Dickmanns // London: Springer-Verlag Limited, 2007. – 474 p.

Константинов А. В. Динамические приемы гашения колебаний в си-стеме «конструкция – жидкость со свободной поверхностью» / А. В. Константинов, О. С. Лимарченко, В. В. Лукьянчук, А. А. Нефедов // Прикладная механика, – 2018, – том. 55, – № 1, – С. 64–77.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-11-11

Номер

№ 38 (2019)

Розділ

Системи та процеси керування

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Механіка гіроскопічних систем

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).