МЕТОДИКА ПОБУДОВИ СТРУКТУРНО-ІМІТАЦІЙНИХ МАТЕМАТИЧНИХ МОДЕЛЕЙ КОМПОНЕНТІВ СИСТЕМ ГІДРОПРИВОДУ
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
Аналіз відомих підходів до побудови математичних моделей дозволив виявити їх схожість на загальному рівні і основну проблему їх розробки. Проблема полягає у значних втратах часу і фахових ресурсів внаслідок великої кількості ітеративних циклів забезпечення адекватності моделі. В роботі наведено методику побудови математичних моделей робочих процесів компонентів систем гідроприводу. Особливістю методики є використання у якості основи моделі змістовної структури процесу функціонування об'єкту моделювання. Для виявлення в процесі дій об'єкту такої структури і перевірки її відповідності реальним процесам використано ряд критеріїв. Таким критеріями є – досяжність запланованого результату (продуктивність); циклічна повторюваність процесу (замкненість); логічна визначеність процесу (достатність). Відповідність структури моделі вказаним критеріям забезпечує, на понятійному рівні, її адекватність структурі процесу функціонування реального об'єкту. Математичний опис моделі будується шляхом наповнення імітаційної структури описами елементарних процесів та їх логічних взаємозв'язків. Імітація процесу функціонування виконується у вигляді нескінченого циклу відповідно до структури та математичного опису у формі програмного коду в операційному середовищі комп'ютера. Використання методики дозволяє скоротити терміни розробки математичних моделей за рахунок зменшення часу отримання її коректної версії. Працездатність розробленої методики перевірено на прикладі її застосування для побудови моделі функціонування гідравлічного демпферу. Побудовану модель
перевірено на коректність та стійкість за допомогою серії експериментів. Серед яких є: визначення реакції демпферу на дію зовнішньої сили, яка змінювалась за ступінчатим законом, перевірка стійкості роботи моделі при зміні величини такту циклічного процесу моделювання та різних параметрах демпферу, перевірка стійкості роботи моделі в жорстких експлуатаційних умовах, та інші. Результати експериментів підтвердили працездатність методики і коректність математичної моделі.
Блок інформації про статтю
Посилання
Principles of Mathematical Modeling. Available at: https://application.wiley-vch.de/books/sample/3527407588_c01.pdf (accessed: 07.04.2021).
Mathematical Modelling. A guidebook for teachers and teams. Available at: https://www.immchallenge.org.au/files/IM2C-Teacher and-student-guide-to-mathematical-modelling.pdf (accessed: 01.04.2021).
Catherine Muthuri. Mathematical Models. 2009. P. 231–241. Available at: https://www.researchgate.net/publication/264219739_ Mathematical_Models (accessed: 07.04.2021). doi: 10.13140/2.1.2005.0569
Murthy D. N., Rodin E. Y. A comparative evaluation of books on mathematical modelling. Mathematical Modelling. 1987, vol. 9, iss. 1, pp. 17–28. doi: 10.1016/0270-0255(87)90070-4
Dindorf R., Wos P. Force and position control of the integrated electro-hydraulic servo-drive. 20th International Carpathian Control Conference (26–29 May 2019, Krakow-Wieliczka). IEEE Publ., 2019, pp. 1–6. doi: 10.1109/CarpathianCC.2019.8765986
Orošnjak M., Jocanović M., Karanović V. Simulation and modeling of a hydraulic system in FluidSim. 17th International Scientific Conference on Industrial Systems (4–6 October 2017, Novi Sad). University of Novi Sad Publ., 2017, pp. 1–4.
Bauchau O. A., Liu H. On the Modeling of Hydraulic Components in Rotorcraft Systems. Journal of the American Helicopter Society. 2006, vol. 51, no. 2, pp. 175–184. doi: 10.4050/JAHS.51.175
Köster M. A. Dissertation. On Modeling, Analysis and Nonlinear Control of Hydraulic Systems. Karlsruhe Institute of Technology Publ., 2017. 227 p.
Sokol Ye. I., Cherkashenko M. V., Drankovs'kyy V. E. Upravlinnya i enerhetychni modeli oborotnykh hidromashyn [Control and Energy Models of Reversible Hydraulic Machines]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv: NTU "KhPI" Publ., 2019, no. 2, pp. 4–11. doi: 10.20998/2411-3441.2019.2.01
Karnopp D. C., Margolis D. L., Rosenberg R. C. System dynamic: a Unified Approach. Wiley-Interscience Publ., 1990. 528 p.
Damic V., Cohodar M., Kulenovic M. Modeling and simulation of hydraulic systems by bond graphs. Annals of DAAAM for 2012 & Proceedings of the 23rd International DAAAM Symposium. Vol. 23, no. 1. Vienna, DAAAM International Publ., 2012, pp. 0591–0594.
Nikitin O., Xuan Z. H. Review of two-line hydraulic drive research. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 779. IOP Publ., 2020. doi: 10.1088/1757-899X/779/1/012022
Medvedev V. S., Romanova T. A. Synthesis of control algorithms providing independence of multidimensional plant subsystems. Izvestiya Akademii Nauk. Teoriyai Sistemy Upravleniya. 1995, vol. 1, pp. 54–71.
Bychkov M., Krasovsky A. Taking into Account Nonlinear Properties of Switched Reluctance Machines in Electric Drive Control Algorithms. 10th International Conference on Electrical Power Drive Systems (3–6 October 2018, Novocherkassk). IEEE Publ., 2018. doi: 10.1109/ICEPDS.2018.8571868
Kleer J., Brown J. S. A Qualitative Physics Based on Confluences. Artificial intelligence. 1984, vol. 24, iss. 1–3, pp. 7–83. doi: 10.1016/0004-3702(84)90037-7
Rodenacker W. G. Methodisches Konstruieren. Berlin, Springer Publ., 1971. 233 p. doi: 10.1007/978-3-662-22159-4
Umeda Y., Takeda H., Tomiyama T., Yoshikawa H. Function, Behavior, and Structure. Applications of artificial intelligence in engineering V. 1990, vol. 1, pp. 177–193.
Pahl G., Beitz W. Engineering Design: A Systematic Approach. Berlin, Springer Publ., 1996.
Pahl G., Beitz W., Feldhusen J., Grote K. Engineering Design: A Systematic Approach. Berlin, Springer Publ., 2007. 617 p.
Stone R. B., Wood K. Development of a Functional Basis for Design. ASME Journal of Mechanical Design. 2000, vol. 122, pp. 359–370.
Ulrich K., Eppinger S. D. Product Design and Development. McGraw-Hill Higher Education Publ., 2008.
Eisenbart B., Gericke K., Blessing L. An Analysis of Functional Modeling Approaches Across Disciplines. AI EDAM. 2013, vol. 27, iss. 3, pp. 281–289. doi: 10.1017/S0890060413000280
Hirtz J., Stone R. B., McAdams D. A., Szykman S., Wood K. L. A Functional Basis for Engineering Design: Reconciling and Evolving Previous Efforts. Research in Engineering Design. 2002, vol. 13, no. 2, pp. 65–82. doi: 10.1007/s00163-001-0008-3
Abramov Yu. A., Gubarev A. P., Uzunov A. V., Derevyanko A. A., Karlash S. P. Upravlenie v tekhnicheskikh sistemakh s gazovymi i zhidkimi komponentami [Control in technical systems with gas and liquid components]. Kiev, ISMO Publ, 1997. 288 p.