modelowanie i symulacja numeryczna ruchomych obiektów
Transkrypt
modelowanie i symulacja numeryczna ruchomych obiektów
P R A C E N A U K O W E P O L I T E C H N I K I WA R S Z AW S K I E J z. 237 Mechanika 2010 Edyta Ładyżyńska-Kozdraś Instytut Mikromechaniki i Fotoniki MODELOWANIE I SYMULACJA NUMERYCZNA RUCHOMYCH OBIEKTÓW MECHANICZNYCH SKRĘPOWANYCH WIĘZAMI NIEHOLONOMICZNYMI W POSTACI PRAW STEROWANIA Rękopis dostarczono 9.11.2010 r. W pracy przedstawiono proces modelowania i badania właściwości dynamicznych obiektów ruchomych. Opracowano uogólniony model matematyczny zawierający sprzężenie dynamiki sterowanych automatycznie, ruchomych obiektów mechanicznych z nałożonymi więzami nieholonomicznymi, traktowanymi jako prawa sterowania. Obiekty ruchome – lotnicze, morskie, pojazdy sterowane automatycznie, roboty przemysłowe – mają ograniczenie stopni swobody poprzez sterowanie. Nałożone więzy ograniczające ruch swobodny, będące więzami nieholonomicznymi, potraktowano jako prawa sterowania. Prawa te zostały wprowadzone w ten sposób, że stanowią geometryczne i kinematyczne związki uchybów między parametrami zadanymi i realizowanymi w czasie ruchu obiektu. Do opisu dynamiki układów zastosowano równania Boltzmanna-Hamela we względnych układach odniesienia związanych z poruszającym się obiektem lub równania Maggiego dla obiektów opisanych w układzie inercyjnym. W ten sposób, przez sterowanie, uzyskano ścisły związek dynamicznych równań ruchu z prawami sterowania. Opracowany uogólniony model matematyczny stanowi uniwersalne narzędzie, mające zastosowanie w technicznych zagadnieniach związanych ze sterowanymi obiektami wojskowymi i przemysłowymi oraz w komunikacji lądowej, morskiej i powietrznej. Słowa kluczowe: dynamika układów mechanicznych, sterowanie automatyczne, więzy nieholonomiczne WYKAZ OZNACZEŃ aH – prędkość dźwięku Ca – średnia cięciwa aerodynamiczna płata (wymiar charakterystyczny) Cxa, Cya, Cza – współczynniki sił aerodynamicznych w układzie aerodynamicznym laboratoryjnym dla siły: oporu, bocznej i nośnej