Введение к работе
Актуальность работы. Одной из проблем современной динамики машин, приборов и оборудования является защита от ударных и вибрационных воздействий с целью повышения качества и надежности их функционирования.
Создание эффективных средств виброзащиты тесно связано с необходимостью совершенствования качества проектирования. В связи с этим большое значение имеет развитие теории виброзащитных систем (ВЗС) в вопросах, связанных с разработкой методов и алгоритмов решения задач проектирования систем виброзащиты. К одной из них относится задача о предельных возможностях системы виброизоляции. Требования, предъявляемые к проектируемым системам виброзащиты, могут быть сформулированы в виде некоторых ограничений. При проектировании ВЗС необходимо удовлетворить всей совокупности предъявляемых к ней требований, являющихся весьма противоречивыми. С одной стороны, ВЗС должна обеспечивать заданное снижение уровня динамических воздействий, а с другой - иметь ограниченные габаритные размеры. В условиях, когда заданы количественные характеристики этих требований, представляет интерес оценка предельных возможностей виброзащиты, причем эта оценка не должна зависеть от структуры ВЗС. Знание этой оценки имеет особенно большое значение на начальных этапах проектирования при решении следующих вопросов: реализуемости требований, предъявляемых к ВЗС; определения возможности повышения качества ВЗС; целесообразности использования той или иной конструкции амортизаторов; проведения сравнительного анализа конкурирующих структур ВЗС.
Задачам о предельных возможностях виброзащиты посвящены многочисленные работы, в которых, в основном, рассматривались системы с одной степенью свободы либо частные задачи с несколькими степенями свободы. Решение задач оценки предельных возможностей производилось с позиций теории оптимального управления. При рассмотрении соответствующих задач оптимального управления в случае многомерных систем при сложных возмущениях, действующих на достаточно длинном интервале времени, их решение практически не представляется возможным. В связи с этим представляются актуальными исследования, связанные с необходимостью формализации понятия о предельных возможностях виброзащиты и разработкой методов нахождения оценки предельных свойств ВЗС, которые позволяют обойти трудности решения соответствующих задач оптимального управления.
Работа выполнялась согласно:
плану НИР Восточно-Сибирского государственного технологического университета (2002-2011 гг.);
плану совместных работ Улан-Удэнского филиала Института динамики систем управления СО РАН и Восточно-Сибирского государственного технологического университета (2003-2006 гг.).
Исследования поддержаны грантом РФФИ проект № 05-01-00659 «Автоматизация интеллектуального обеспечения методов решения задач оптимального управления», грантом «Молодые ученые ВСГТУ» (2006 г.).
Целью работы является разработка методики оценки предельных возможностей виброизоляции при проектировании систем защиты от вибраций и ударов технических объектов на стадиях, предшествующих конструкторским разработкам.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи.
Формализация понятия предельных возможностей ВЗС, построение математических моделей оценки предельных возможностей многомерной ВЗС технических объектов.
Разработка методов и алгоритмов для оценки предельных возможностей систем виброзащиты.
Приложение разработанной методики к оценке предельных возможностей виброзащиты технических объектов.
Научная новизна работы заключается в следующем.
Построены математические модели оценки предельных возможностей виброзащиты.
Разработаны проблемно-ориентированные методы нахождения оценок предельного значения критерия выполнимости требований, предъявляемых к качеству виброзащиты пространственных ВЗС технических объектов, которые учитывают специфику конкретных возмущений: полигармонических, гармонических и ударных.
Разработаны методы оценки предельных возможностей виброзащиты многомерных ВЗС, основанные на решениях вспомогательной задачи оптимального управления со среднеквадратическим функционалом.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
Математические модели оценки предельных возможностей систем защиты от вибраций и ударов технических объектов.
Методы получения оценок оптимальных значений критерия выполнимости требований, предъявляемых к ВЗС на стадиях предварительного проектирования.
Методы исследований. При выполнении исследований использованы методы теоретической механики, теории колебаний, теории управления и оптимизации, вычислительной математики.
Практическая значимость работы заключается в развитии научных основ построения методик проектирования виброзащитных систем. Результаты диссертационной работы могут быть использованы при проектировании систем виброзащиты в проектных отделах приборостроительных, машиностроительных предприятий на стадиях, предшествующих конструкторским разработкам. Результаты использованы для оценки предельных возможностей виброзащиты вибростендов при гашении низкочастотных вибрационных воздействий, что подтверждается актом внедрения в ООО «Малое инновационное предприятие» «Байкальский научный центр прочности».
Полученные в диссертационной работе результаты используются при чтении спецкурсов для специальности «Прикладная математика» ФГБОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления».
Достоверность результатов исследований основывается на строгости математических доказательств и подтверждается сравнением численных экспериментов с известными ранее результатами.
Публикации. По тематике диссертации опубликовано 14 научных работ, включая статьи в журналах, трудах конференций и школ, из них 6 в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ для опубликования результатов диссертационных работ.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на всероссийских конференциях с международным участием: «Математика, информатика, управление» (Иркутск, 2005), «Инфокоммуникационные и вычислительные технологии и системы» (Улан-Удэ, 2006, 2010); школах-семинарах молодых ученых «Математическое моделирование и информационные технологии: управление, искусственный интеллект, прикладное программное обеспечение, технологии программирования» (Иркутск, 2005, 2006); международных конференциях: «Математика, ее приложения и математическое образование» (Улан-Удэ, 2005, 2011), International conference on optimization, simulation and control (Улан-Батор, 2010), а также на ежегодных научно-практических конференциях Восточно-Сибирского государственного технологического университета (2003-2006, 2009-2011 гг.) и Бурятского государственного университета (2003-2006 гг.).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения. Общий объем работы 158 страниц, включая 4 таблицы и 22 рисунка, список использованной литературы - 149 наименований.
Похожие диссертации на Оценка предельных возможностей систем виброзащиты машин, приборов и оборудования
