DINAMICA MECANISMELOR I CONTROLUL MICRII

Dinamica mecanismelor i controlul micrii

1. SINTEZA AGREGATULUI

Un agregat este constituit din maini motoare i maini antoare. n continuare vom studia, pentru nceput, agregatul cu o singur main motoare i o main antoare. Datorit progresului tehnologic, n prezent se folosesc frecvent mecanisme cu mai multe grade de mobilitate i ca urmare, cu mai multe maini motoare; un astfel de exemplu sunt roboii paraleli, mainile unelte cu comand numeric etc.

Proiectarea, sinteza agregatului impune rezolvarea a dou probleme eseniale [1] :

1) Sinteza structural a agregatului, prin care se asociaz procesului tehnologic deservit un agregat constituit optimal din:

sursa energetic (motorul), care primete la intrare o alt form de energie, iar la ieire d energie mecanic;

un antor, care are la intrare energie mecanic i la ieire o alt form de energie, reversibil pentru generatoare (electrice, hidraulice, pneumatice) sau ireversibil, pentru mainile de lucru, care efectueaz un proces tehnologic ce transform energia mecanic n energie de deformaie, cldur etc..

un variator, prin care se cupleaz maina motoare la maina antoare.

2) Sinteza sistemului de comand a agregatului are ca scop reglarea sursei de energie, a variatorului i a forelor sau cuplurilor de rezisten tehnologic, pentru a realiza un rentabilitate maxim. Pentru aceasta se recomand utilizarea programrii dinamice, bazat pe principiul optimalitii al lui R. B ellman:

Eficiena maxim a unui proces este asigurat dac n fiecare secven a sa se asigur eficiena maxim. Ca urmare este necesar s se ia n considerare i lucrrile de ntreinere, de mentenan.

Modelarea operaional a funcionrii agregatului folosete urmtorii vectori:

Vectorul de stare a elementelor mecanismului, n spaiul fazelor Rn, definit de micarea lor, de schimbarea poziiilor lor n timp:

;

(1.1)

unde n este numrul de faze considerate n micarea elementelor mecanismului, agregatului.

Vectorul de stare a surselor energetice n spaiul conducerii motoarelor Rp, definit de parametrii comandai ai surselor de energie sj:

;

(1.2)

unde p este numrul de parametri comandai.

Vectorul surselor de energie variaz n timp

,

(1.3)

dup legi:

aleatoare, necontrolate, care impun o micare necontrolat a mecanismului;

controlate, comandate automat sau manual.

Vectorul de stare a rezistenelor tehnologice n spaiul conducerii elementelor de execuie Rr, definit de parametrii comandai ai rezistenelor tehnologice rk:

;

(1.4)

unde m este numrul de parametri comandai ai rezistenelor tehnologice.

Vectorul rezistenelor tehnologice variaz n timp

,

(1.5)

dup legi:

aleatoare, necontrolate, care impun o micare necontrolat a mecanismului;

controlate, comandate automat sau manual.

Vectorul mecanismului este funcie de vectorii surselor de energie i ai rezistenelor tehnologice:

(1.6)

Pentru a realiza i a menine extrem n timp o funcie scop:

(1.7)

este necesar realizarea extremului funcionalei:

,

(1.8)

cu condiia:

Aceste este modelul operaional al programrii dinamice pentru sinteza agregatului. Rezolvarea modelului operaional al programrii dinamice pentru sinteza agregatului de maini, face obiectul tiinei mainilor.

2. TIINA MAINILOR

2.1. Sursa de energie. Puterea sursei

Sursa de energie este sistemul fizic capabil s conserve i s distribuie energie ntr-un lan de transformri energetice [1]. Energia vehiculat de .surs este activ (EA), spre deosebire de energia pasiv, rezidual (ER) a sistemului fizic; energia intern (Ei) este egal cu suma acestora. In timp, energia activ se transform n energie rezidual, deoarece procesul este ireversibil.

(2.1)

Densitatea energiei active sau potenialul sursei la un moment dat, se definete astfel:

;

(2.2)

unde EA este energia activ, iar q masa sursei. Considernd ca sursa energetica dispune de mai multe domenii omogene izolate intre ele, conform principiului echipartitiei, densitatea are expresia:

(2.3)

unde j indica domeniul caracterizat de densitatea energetica ej, (fig. 2.1).

Masa sursei de energie poate fi transferat, printr-un orificiu reglabil, cu o clapet obturatoare nclinat cu un unghi :

(2.4)

.Fig. 2.1

La maina electric:

reprezint tensiunea electric;

q() reprezint cantitatea de electricitate; q=I t.

La maina hidraulic:

reprezint presiunea;

q() reprezint cantitatea fluid;

q=d t.

Unde d debitul de fluid.

La maina termic:

reprezint puterea caloric a combustibilului;

q() reprezint cantitatea de combustibil;

q() = d t.Unde d debitul de combustibil.

La autoturism se poate considera:

- poziia pedalei de acceleraie;

- reprezint poziia pedalei ambreiajului.

Fig.2.2

n fig. 2.2 se reprezint caracteristica de putere P(n) pentru motor cu pornire proprie (de exemplu, motoare electrice).

Fig. 2.3

n fig. 2.3 se reprezint caracteristica de putere P(n) pentru motoare cu pornire auxiliar (de exemplu, motoare cu ardere intern cu demaror).

Fig. 2.4

n fig. 2.4 se reprezint caracteristici de exploatare, caracteristica de putere P(n) i caracteristica randamentului, pentru motoare cu pornire auxiliar (de exemplu, motoare cu ardere intern cu demaror).

Fig. 2.5

n fig. 2.5 se reprezint pe caracteristica de putere domeniile de funionare, curbele sil punctele relevante.

Fig. 2.6

n fig. 2.6 se reprezint caracteristicile de exploatare a unui agregat monoax (fr variator ntre axul motorului i axul antorului). Motopompa acionat electric este un astfel de agregat.

Integronica este aplicat performant n realizarea mainilor inteligente.

Integronica este tiina proceselor de integrare i a sistemelor hiperintegrate; un exemplu de sistem hiperintegrat este organismul uman. Valoarea social a unui om depinde n msur mai mare de modul n care utilizeaz (organizeaz, integreaz) cunotinele sale, dect de volumul cunotinelor sale; integrarea cunotinelor n deprinderile, este mai important dect volumul cunotinelor; datorit acestui fapt intersubiectiv testabil, se impune adaptarea obiectivelor n procesul educaional la integronic; este necesar s se pun accentul pe formarea deprinderii de a utiliza informaia, din baze de date (baze cunotine), actualizate ca urmare a verificrii n practic n scop integrator n societate. Integronica studiaz modul n care sistemele se constituie i se dezvolt, spre deosebire de teoria sistemelor sau cu cibernetica (care studiaza sistemele gata formate).

Sistemul reprezint o mulime de elemente aflate n interaciune, care comport unitar n relaiile sale cu mediul. Orice obiect sau fenomen poate fi considerat ca un sistem, dac ndeplinete urmtoarele condiii:

Poate fi separat de celelalte obiecte i fenomene; ntre elementele sale componente exist legturi mai puternice, mai stabile i mai necesare dact ntre celelalte elemente din mediu; dac nu ar exista legturi, restricii, conexiuni ntre elementele sale, ar fi o colecie, nu un sistem.

Poate fi definit riguros i univoc

Sistemul devine o unitate cu proprieti noi prin organizare, prin legturile, restriciile, conexiunile impuse, relaiile care se stabilesc ntre elementele sale; cu ct este mai organizat difer mai mult de suma prilor sale.

n sistemele cu control, exist i o coordonare a prilor de ctre ntreg i a ntregului de ctre pri; cu ct sistemul este mai organizat, cu att el influeneaz mai mult prile din care este format i cu ct este mai puin organizat, cu att prile influeneaz mai mult ntregul.

Toate sistemele sunt organizate pe mai multe niveluri, pentru c elementele lor sunt formate, la rndul lor, din alte elemente.

Exist o mare varietate de sisteme: sisteme biologice, sociale, economice, tehnice etc.

Integronica studiaz noi soluii de integrare ca:

integrarea prin dependen,

integrarea prin alegere,

integrarea genetic etc.

Maina inteligent este considerat [3] un obiect manufacturat care interacioneaz cu mediul i are capacitatea de atinge un anumit scop, de a avea o comportare dorit n condiii de incertitudine; cele mai frecvente domenii de aplicabilitate ale mainilor inteligente sunt:

ingineria nuclear;

tehnica aero spaial;

aplicaii militare;

stingerea incendiilor;

intervenii subacvatice;

exploatarea minereurilor, gazelor, petrolului;

industrie alimentar;

construcii;

transport.

Sursele de incertitudine sunt evenimente neprevzute, din mediul intern (de exemplu, defectarea unei componente)sau din mediul extern; iau decizii n condiii de incertitudine, datorat informaiilor insuficiente, incomplete; au capacitatea de a nva din interaciunea cu mediu (de a se adapta mediului); o alt calitate a mainilor inteligente este capacitatea de a formula noi obiective. Mainile inteligente pot aciona individual sau n reea, integrate ntr-un sistem de nivel mai mare, astfel ca performanele n urma integrrii n sistem sunt superioare mainilor componente. Maina inteligent are n compunerea sa module componente, care au n structura lor:

senzori, traductori;

actuatori;

efectori finali;

microprocesoare;

reele de comunicaii;

dispozitive de intrare sau ieire;

surse de energie etc.

Modulele componente ale unei maini inteligente sunt urmtoarele:

Modulul de percepie, care colecteaz, stocheaz, proceseaz i distribuie informaii despre:

- starea actual a mainii i

- starea actual a mediului n care opereaz.

Modulul de cunoatere, care evalueaz informaiile primite de la modulul de percepie i planific aciunile mainii;

Modulul de execuie, care execut aciunile planificate de modulul de cunoatere

Modulul de autontreinere, care menine maina n starea de bun funcionare; pentru aceasta ndeplinete urmtoarele funcii:

autontreinerea preventiv, monitorizeaz intermitent comportarea mainii pentru a preveni defectarea mainii;

autodiagnoza, sesizeaz apariia defectrii;

autorepararea, repar defectarea sau ntrerupe funcionarea i semnalizeaz nivelului superior defectarea.

Modulul de conversie a energiei, asigur celelalte module cu energie n forma i cantitatea necesar pentru buna funcionare.

Bibliografie

1. Radulescu, O., Sinteze optimale n construcia de maini, Editura Tehnic, 1984

_1461004659.unknown

_1461014238.unknown

_1461014519.unknown

_1461016181.unknown

_1461018867.bin

_1461017772.bin

_1461014367.unknown

_1461005467.unknown

_1461014057.unknown

_1461014153.unknown

_1461005491.unknown

_1461005314.unknown

_1461004534.unknown

_1461004609.unknown

_1461004624.unknown

_1461004595.unknown

_1461003428.unknown

_1461004204.unknown

_1461004314.unknown

_1461003807.unknown

_1461002988.unknown