Введение к работе
Актуальность работы. Проблема снижения уровня вибраций и ударов возникает практически во всех областях современной техники. Качество и производительность, надежность и долговечность функционирования машин, приборов и оборудования существенным образом зависят от возникающих в процессе их эксплуатации вибраций и ударов. В частности особенно наглядно проявляется эта проблема при эксплуатации транспортных систем различного назначения. Необходимость создания средств защиты технических систем, различного назначения, от вибраций и ударов стимулировало проведение междисциплинарных исследований, которые привели к развитию теории виброзащитных систем, где под виброзащитной системой понимается комплекс устройств, объединенных в общую систему и служащих для защиты объекта виброзащиты от внешних и внутренних возмущений. В своем развитии теория виброзащиты использовала математический аппарат прикладных дисциплин таких как, например теория колебаний, теория автоматического управления, теоретическая механика, теория колебаний с ее различными приложениями. В целом можно утверждать, что в научной области динамики и прочности машин было развито и продолжает развиваться теория виброзащиты как междисциплинарное научное направление, использующее при этом математический аппарат современных методов синтеза и анализа систем.
Известность получили работы отечественных и зарубежных ученых: Фролова К.В., Коловского М.З., Вейца В.Л., Вульфсона И.И., Болотина В.В., Па-новка Я.Г., Елисеева СВ., Кононенко В.О., Черноусько Ф.А., Троицкого В.А., Kalman R.E., Grede Ch., Ружечки А., Кренделла С. и др.
Создание эффективных средств защиты от вибраций и ударов тесно связано с необходимостью совершенствования качества проектирования систем для защиты технических объектов. В связи с этим, важное значение имеет развитие теории виброзащитных систем в вопросах, связанных с разработкой методов и алгоритмов решения задач проектирования систем виброзащиты, к которым относятся в первую очередь относится задача синтеза.
Одна из важнейших сторон совершенствования качества проектирования виброзащитных систем связана с созданием автоматизированных систем проектирования. При этом актуальными представляются вопросы разработки объектно-ориентированных методов решения задач синтеза, реализующих концепцию автоматизации проектирования.
Цель работы и задачи исследования. Целью работы является развитие и разработка новых подходов построения алгоритмического обеспечения синтеза виброзащитных систем, реализующих идеологию машинного проектирования. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
Разработать алгоритмическое обеспечение решения задач синтеза вибро
защитной системы, реализующий метод аналитического конструирования виб
розащитных систем. ,
Разработать математическую модель пространственной виброзащитной
системы, содержащей наряду с упруго-демпфирующими подвесами и устройст-
.ва с преобразованием движения, для которой предложено алгоритмическое обеспечение синтеза параметров.
Разработать алгоритмическое обеспечение двухэтапного метода синтеза параметров виброзащитных систем, включающий в себя два этапа: первый этап - определение желаемого (эталонного) закона движения объекта защиты, второй этап- определение параметров виброзащитных систем, наиболее близко реализующих найденный на первом этапе желаемый закон движения.
Разработать методику решения задачи параметрической оптимизации системы виброизоляции твердого тела, которая может быть положена в основу диалоговой системы синтеза параметров.
Научная новизна связана с разработкой новых подходов к построению проблемно-ориентированного алгоритмического обеспечения синтеза виброзащитных систем. При этом разработаны алгоритмы синтеза основанные на реализации методики аналитического конструирования оптимальных регуляторов, а также алгоритмы реализующие концепцию машинного проектирования.
Методы исследований. В теоретических исследованиях использовались методы теоретической механики, теории механизмов и машин, теории колебаний, теории автоматического управления, прикладной и 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, на стадиях предшествующих конструкторским разработкам, в проектных отделах приборостроительных, машиностроительных предприятий, что подтверждается актом внедрения в ЗАО «Улан-Удэнский лопастной завод».
В настоящее время результаты диссертационной работы используются в спецкурсах для специальности «Прикладная математика и информатика» в ГОУ ВПО БГУ и ВСГТУ.
Достоверность результатов исследований подтверждается результатами численных расчетов, обсуждением полученных результатов на научных конференциях и при решении задач, связанных с внедрением разработок на ЗАО «Улан-Удэнский лопастной завод».
Работа выполнялась автором в рамках планов поисковых и научно-исследовательских работ:
плана НИР ГОУ ВПО ВСГТУ (1999-2006 гг.)
плана совместных работ Улан-Удэнского филиала ИДСТУ СО РАН и ГОУ ВПО ВСГТУ (2003-2006 гг.)
Исследования поддержаны Грантом РФФИ проект № 05-01-00659 «Автоматизация интеллектуального обеспечения методов решения задач оптимального управления».
По результатам диссертационной работы опубликовано 11 научных трудов.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции «ТиПСиб».-(Улан-Удэ, 1999), Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы математики и естествознания» (Нижний Новгород, 2002), Международной научной конференции «Математика, ее приложения и математическое образование » (Улан-Удэ, 2002), Международной конференции «International conference on optimization and optimal control» (Монголия, Улан-Батор, 2002), II Международной конференции «Идентификация систем и задачи управления» (Москва, 2003), Всероссийской конференции с международным участием «Математика, ее приложения и математическое образование» (Улан-Удэ, 2005), а также на ежегодных научно-технических конференциях Восточно-Сибирского государственного технологического университета и Бурятского государственного университета.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения. Общий объем работы 146 страниц, включая 2 таблицы и 30 рисунков, список использованной литературы - 153 наименований.
Похожие диссертации на Проблемно-ориентированные методы решения задач проектирования виброзащитных систем
