Název: Dynamika kombinovaných soustav Zkratka: DKS Typ: povinně volitelný Rozsah: 14 týdnů, týdně 2 hodiny přednášek + 2 hodiny seminárních cvičení Způsob ukončení: zkouška Katedra: katedra mechaniky, pružnosti a pevnosti FS TUL Přednášející: Doc. Ing. Josef Mevald, CSc.
Stručná anotace předmětu:Dynamické vyšetřování kombinovaných soustav. Systémy mechanické, hydraulické, pneumatické, elektromechanické a jejich kombinace. Základy analýzy. Rovnováha. Stabilita rovnovážného stavu. Linearizace. Odezva na vstupy. Modální analýza. Regulované kombinované dynamické systémy lineární. Nelineární systémy. Typy nelinearit a jejich aproximace v počítačovém modelu. Simulace kombinovaných dynamických soustav.
Témata přednášek:Úvod do modelování a do analýzy kombinovaných dynamických systémů (KDS). Obecný přístup k modelování a k analýze. Řízení dynamických systémů. Modely KDS ve tvaru obyčejných diferenciálních rovnic. Klasifikace modelů. Řád soustavy. Systémy lineární a nelineární. Autonomní a neautonomní.
Modelování mechanických systémů. Konstitutivní modely prvků mechanických systémů. Síla, resp. moment je funkcí polohy, rychlosti, resp. explicitní funkcí času. Příklady modelů mechanických systémů.
Systémy hydraulické a jejich dynamické modely. Základní zákony. Průtok škrticím kanálem. Příklady hydraulických systémů.
Systémy pneumatické. Základní zákony a konstitutivní relace. Průtok plynu dýzou. Příklady pneumatických systémů.
Elektrické systémy. Základní zákony. Elektrické obvody. Elementy obvodů a konstitutivní relace. Kirchhoffovy zákony. Příklady elektrických obvodů.
Elektromechanické systémy. Zákony magnetické indukce. Stejnosměrný elektromotor s řízením obvodu kotvy. Asynchronní motor s kotvou na krátko. Shrnutí zákonů a konstitutivních vztahů.
Základy analýzy KDS. Výchozí soustava stavových rovnic. Fázový prostor. Rovnováha KDS a stabilita rovnovážného stavu. Linearizace.
Analýza autonomních lineárních KDS. Problém vlastních hodnot. Modální matice a modální transformace. Reálné a komplexní vlastní hodnoty. Zobrazení ve fázové rovině.
Odezva KDS na vstupní budicí funkci. Typy vstupních funkcí a odezva lineárního systému. Komplexní frekvenční odezva. Logaritmická frekvenční charakteristika.
Nelineární KDS. Nelineární tlumení a jeho popis v modelech KDS. Limitní cykly ve fázové rovině. Autooscilace. Nelineární tuhost . Přibližné metody analytického řešení.
Simulační metody u nelineárních KDS. Simulační software. Možnosti využití integrovaného prostředí.
Příklady počítačové analýzy a simulace KDS v úlohách technické praxe. Simulační řešení řízeného systému podvozku vozidla (ABS).
Experimentální metody. Měření dynamických veličin na vozidle a počítačové zpracování výsledků.
Exkurze do dynamické zkušebny. Hydropulsní zařízení a jeho možnosti v experimentálním výzkumu KDS.
Náplň cvičení:Zadání semestrálních prací ( první soubor ) a pokyny pro jejich vypracování. Příklad analytického řešení lineárních a linearizovaných modelů KDS. Implementace na PC.
Zadání semestrálních prací (druhý soubor). Příklad simulačního řešení KDS. Implementace na PC.
Typy tlumicích silových účinků a jejich popis v počítačovém modelu KDS. Aproximace experimentálně vyšetřených charakteristik. Příklad řešení modelu torzní soustavy.
Vyšetřování dynamických vlastností vypružení podvozku na čtvrtinovém modelu vozidla. Řízený tlumič podle Karnoppova algoritmu.
Čtvrtinový model vozidla se vzduchovou pružinou. Vypružení pasivní a aktivní. Stabilita.
Půlový model vozidla. Linearizovaný model. Vlastní frekvence a malé kmity kolem rovnovážné polohy. Buzení silové a kinematické.
Vzduchové pružiny. Tuhost vzduchových pružin. Statická rovnováha pružně uloženého stroje na vzduchových pružinách.
Model základu hydropulsního zařízení uloženého na vzduchových pružinách v dvojčinném uspořádání s regulací tuhosti vypružení.
Příklad simulačního řešení interakce elektromotoru budiče s pružně uloženým rámem transportního zařízení.
Simulace nestacionárních dynamických účinků při přechodu přes rezonance u systému pohonu testeru tlumičů podle metodiky EUSAMA.
Příklad simulačního výzkumu dynamické stability hlavního brzdiče.
Simulační řešení kombinovaného dynamického systému modelu vozidla s ABS a s řízenými tlumiči.
Obhajoby semestrálních prací. Zápočty.
Literatura:JULIŠ,K.-BREBTA,R. a kol.: Mechanika II.díl. Dynamika. SNTL, Praha 1987
ZÍTEK, P.: Simulace dynamických systémů. SNTL, Praha 1990
APETAUER, M.: Motorová vozidla II. až V. Skriptum ČVUT , Praha 1982
BREBTA,R.-PÚST,L.-TUREK,F.: Kmitání ve strojnictví. Sabotales. Praha 1995
MANN, H.: Automatizace projektování dynamických soustav. DT ČSVTS, Praha 1986
Prerekvizity: -Navazující: Pružnost a pevnost I. a II., Dynamika, Nauka o kmitání
Datum poslední změny: 15.1.2002