ÿþM o d e l o w a n i e U k Ba d ó w M e c h a t r o n i c z n y c h
d l a k i e r u n k u M e c h a t r o n i k a ( s e m . 5 )
I n s t r u k c j a d o w i c z e D l a b o r a t o r y j n y c h A M E S i m
O p r a c o w a n i e : d r i n |. M a r e k G a l e w s k i
U w a g a : N i n i e j s z e m a t e r i a By p r z e z n a c z o n e s d l a s t u d e n t ó w j a k o p o m o c d o z a j d y d a k t y c z n y c h p r o w a d z o n y c h
p r z e z p r a c o w n i k ó w i d o k t o r a n t ó w K a t e d r y M e c h a n i k i i M e c h a t r o n i k i W y d z i a Bu M e c h a n i c z n e g o P o l i t e c h n i k i
G d a Ds k i e j . J a k i e k o l w i e k i c h w y k o r z y s t y w a n i e p r z e z o s o b y t r z e c i e d o c e l ó w n a u k o w y c h , d y d a k t y c z n y c h o r a z
k o m e r c y j n y c h j e s t z a b r o n i o n e z m o c y U s t a w y o p r a w i e a u t o r s k i m i p r a w a c h p o k r e w n y c h .
1 W s t p
P o d c z a s z a j l a b o r a t o r y j n y c h w y k o r z y s t y w a n e b d z i e [r o d o w i s k o d o m o d e l o w a n i a
i s y m u l a c j i L M S A M E S i m w w e r s j i 8 . 1 o r a z , d o d a t k o w o , [r o d o w i s k o d o o b l i c z e D
i n |y n i e r s k i c h M a t l a b 6 . 5 .
P r a c e n a l e |y z a p i s y w a w f o l d e r z e C : \ P r a c e \ X Y Z \ g d z i e z a X Y Z w y b r a d o w o l n n a z w
w Ba s n e g o m o d e l u l u b z e s t a w u p l i k ó w . P l i k i r o b o c z e u m i e s z c z o n e w i n n y c h f o l d e r a c h b d
u s u w a n e ! P o z a k o Dc z e n i u p o s z c z e g ó l n y c h z a j z a l e c a n e j e s t k o p i o w a n i e w y k o n a n y c h
p l i k ó w / m o d e l i n i e m a g w a r a n c j i , z e k t o [ i n n y i c h n i e s k a s u j e l u b z m o d y f i k u j e . W y k o n a n e
w i c z e n i a b d p r z y d a t n e p r z y w y k o n y w a n i u p r a c z a l i c z a j c y c h z a j c i a z t e g o i i n n y c h
p r z e d m i o t ó w d o t y c z c y c h m o d e l o w a n i a i p r o j e k t o w a n i a m e c h a t r o n i c z n e g o .
D o w y k o n a n i a w i c z e D m o g b y p o t r z e b n e m a t e r i a By z w i c z e D i w y k Ba d ó w z p r z e d m i o t ó w :
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h , P r o j e k t o w a n i a m e c h a t r o n i c z n e , P o d s t a w y
a u t o m a t y k i , T e o r i a s t e r o w a n i a , M e c h a n i k a , E l e m e n t y u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h , H y d r a u l i k a
i p n e u m a t y k a .
1 . 1 C z y m j e s t A M E S i m ?
A d v a n c e d M o d e l i n g E n v i r o n m e n t f o r p e r f o r m i n g S i m u l a t i o n s o f e n g i n e e r i n g s y s t e m s =
Z a a w a n s o w a n e [r o d o w i s k o m o d e l o w a n i a d l a p r o w a d z e n i a s y m u l a c j i s y s t e m ó w i n |y n i e r s k i c h .
Zr o d o w i s k o t o p o z w a l a t w o r z y m o d e l e u k Ba d ó w Bc z c e w s o b i e m . i n . e l e m e n t y
m e c h a n i c z n e , h y d r a u l i c z n e , e l e k t r y c z n e , c z Bo n y s t e r o w a n i a i t p . M o d e l e t w o r z y s i p o p r z e z
r y s o w a n i e s c h e m a t ó w z u |y c i e m s y m b o l i p o b i e r a n y c h z b o g a t y c h b i b l i o t e k e l e m e n t ó w . P o
u t w o r z e n i u m o d e l u m o |n a p r z e j [ d o s y m u l a c j i i a n a l i z j e g o z a c h o w a n i a . P r z y k Ba d o w y m o d e l
z b u d o w a n y z e l e m e n t ó w h y d r a u l i c z n y c h i m e c h a n i c z n y c h o r a z s t e r u j c y c h p o k a z a n y j e s t n a
R y s . 1 .
R y s . 1
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
S t o s o w a n e w A M E S i m s y m b o l e s z g o d n e z e s t a n d a r d a m i I S O , a j e [l i d a n y e l e m e n t n i e m a
s t a n d a r d o w e g o s y m b o l u , p r z y j m o w a n y j e s t s y m b o l , k t ó r y p o z w a l a n a Ba t w i d e n t y f i k a c j
e l e m e n t u n a s c h e m a c i e .
2 M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h w p r o g r a m i e A M E S i m
2 . 1 G Bó w n e o k n o p r o g r a m u
G Bó w n e o k n o p r o g r a m u p o k a z a n e j e s t n a R y s . 2 .
P a s k i n a r z d z i
K a t a l o g b i b l i o t e k
P a s e k t r y b u p r a c y
e l e m e n t ó w
P a s e k t y p u a n a l i z
B i b l i o t e k a
P a s e k u s t a w i e D
e l e m e n t ó w
S c h e m a t m o d e l u
s y m u l a c j i
R y s . 2
2 . 2 w i c z e n i e 1 p o s t p o w a n i e z t y p o w y m p r o j e k t e m
T y p o w a s e k w e n c j a c z y n n o [c i p o d c z a s p r z y g o t o w a n i a , s y m u l a c j i i a n a l i z y p r o j e k t u u k Ba d u
s k Ba d a s i z n a s t p u j c y c h k r o k ó w :
" N a r y s o w a n i e s c h e m a t u u k Ba d u z u |y c i e m i k o n e l e m e n t ó w o r a z l i n i i j e Bc z c y c h
" O k r e [l e n i e f i z y c z n e j i n t e r p r e t a c j i p o s z c z e g ó l n y c h e l e m e n t ó w
" P o d a n i e w a r t o [c i p o c z t k o w y c h p a r a m e t r ó w f i z y c z n y c h p o s z c z e g ó l n y c h e l e m e n t ó w
" P o d a n i e p a r a m e t r ó w s y m u l a c j i
" W y k o n a n i e s y m u l a c j i
" A n a l i z a w y n i k ó w ( n p . o b e j r z e n i e w y k r e s ó w w y b r a n y c h p r z e b i e g ó w )
W c z a s i e w y k o n y w a n i a k o l e j n y c h k r o k ó w z w y k l e k o n i e c z n e j e s t w i e l o k r o t n e w r a c a n i e d o
k r o k ó w w c z e [n i e j s z y c h n p . w c e l u p o p r a w i e n i a p a r a m e t r ó w e l e m e n t ó w m o d e l u , g d y w y n i k i
s y m u l a c j i n i e s z a d o w a l a j c e .
P o s z c z e g ó l n e k r o k i z o s t a n p o k a z a n e n a p r z y k Ba d z i e p r o s t e g o u k Ba d u m e c h a n i c z n e g o
d w ó c h m a s p o Bc z o n y c h e l e m e n t a m i s p r |y s t y m i .
2
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
2 . 2 . 1 T w o r z e n i e s c h e m a t u
P o s z c z e g ó l n e e l e m e n t y u m i e s z c z a s i n a s c h e m a c i e w t r y b i e
r y s o w a n i e ( S k e t c h m o d e , ) p r z e c i g a j c j e z o k n a b i b l i o t e k i n a
o b s z a r r y s u n k u . Z e s t a w i e n i e d o s t p n y c h b i b l i o t e k p o k a z a n e j e s t
n a R y s . 3 . P o d c z a s z a j k o r z y s t a b d z i e m y p r z e d e w s z y s t k i c h
z b i b l i o t e k :
" S i g n a l , C o n t r o l a n d O b s e r v e r s s y g n a By i e l e m e n t y
u k Ba d ó w s t e r o w a n i a ( n p . g e n e r a t o r s k o k u j e d n o s t k o w e g o ,
s u m a t o r , c z Bo n t r a n s m i t a n c j i , s t e r o w n i k P I D )
" M e c h a n i c a l e l e m e n t y m e c h a n i c z n e ( n p . m a s a , t Bu m i e n i e ,
s z t y w n o [, zr ó d Bo s i By )
" H y d r a u l i c e l e m e n t y h y d r a u l i c z n e ( n p . zr ó d Bo c i [n i e n i a ,
z a w ó r b e z p i e c z e Ds t w a , s i Bo w n i k h y d r a u l i c z n y )
" P n e u m a t i c e l e m e n t y p n e u m a t y c z n e ( j a k h y d r a u l i c z n e )
" E l e c t r i c a l B a s i c s e l e m e n t y e l e k t r y c z n e ( n p . r e z y s t a n c j a ,
p o j e m n o [, i n d u k c y j n o [, zr ó d Bo n a p i c i a )
" P l a n a r M e c h a n i c a l m e c h a n i k a u k Ba d ó w p Ba s k i c h ( 2 -
w y m i a r o w c h )
J e [l i e l e m e n t n a s c h e m a c i e m a b y o b r ó c o n y l u b o d b i t y
s y m e t r y c z n i e u |y w a m y d o t e g o k o m b i n a c j i k l a w i s z y ,
o d p o w i e d n i o : C t r l + R l u b C t r l + M . E l e m e n t y m o |n a t a k |e
o b r a c a k l i k a j c [r o d k o w y k l a w i s z m y s z y ( z w y k l e j e g o f u n k c j
s p e Bn i a k ó Bk o d o p r z e w i j a n i a n a l e |y j e n a c i s n , a n i e
o b r a c a ) . U w a g a : o r i e n t a c j a e l e m e n t u m o |e m i e z n a c z e n i e , n p .
R y s . 3
k i e r u n e k s t r z a Bk i n a s y m b o l u m a s y j e s t w a |n y !
U t w o r z y m y t e r a z p i e r w s z y , p r o s t y u k Ba d m e c h a n i c z n y s k Ba d a j c y s i z 2 m a s i 2 s p r |y n .
Z b u d u j u k Ba d j a k n a R y s . 4 .
R y s . 4
U k Ba d z b u d o w a n y j e s t z n a s t p u j c y c h e l e m e n t ó w z b i b l i o t e k i e l e m e n t ó w m e c h a n i c z n y c h
( M e c h a n i c a l ) :
" Z e r o l i n e a r s p e e d s o u r c e O s t o j a o z e r o w e j p r d k o [c i
" L i n e a r s p r i n g w i t h 2 p o r t s , c a p a b l e o f l i n e a r m o t i o n L i n i o w a s p r |y n a z 2 - m a
p o r a t m i ( k o Dc ó w k a m i ) i l i n i o w y m i p r z e m i e s z c z e n i a m i
" L i n e a r m a s s w i t h 1 p o r t L i n i o w a m a s a z 1 - y m p o r t e m
" L i n e a r m a s s w i t h 2 p o r t s L i n i o w a m a s a z 2 - m a p o r t a m i
P o d c z a s Bc z e n i a e l e m e n t ó w z i e l o n y k w a d r a c i k o z n a c z a , |e d a n e e l e m e n t y m o |n a
p o Bc z y . Ac z y m o |n a z e s o b t y l k o t a k i e e l e m e n t y , k t ó r y c h p o r t y s z g o d n e t z n . p r z e n o s z
w y m a g a n e w i e l k o [c i f i z y c z n e . N p . : m a s a i e l e m e n t s p r |y s t y m a j 3 z g o d n e w i e l k o [c i
f i z y c z n e ( R y s . 5 ) . L i s t p r z e k a z y w a n y c h w i e l k o [c i ( z m i e n n y c h ) m o |n a w y [w i e t l i k l i k a j c
n a e l e m e n c i e p r a w y m k l a w i s z e m m y s z y i w y b i e r a j c E x t e r n a l v a r i a b l e s . W i e l k o [c i
z a z n a c z o n e n a c z e r w o n o s k o n i e c z n e d l a d a n e g o e l e m e n t u , z a [ t e z a z n a c z o n e n a z i e l o n o s
o p c j o n a l n e . W p o k a z a n y m p r z y p a d k u , m o d e l m a s y o z n a c z o n y M A S 0 0 1 w y m a g a p o d a n i a n a
w e j [c i u s i By , z a [ p r z e m i e s z c z e n i e , p r d k o [ i p r z y [p i e s z e n i e n i e m u s z b y p r z e k a z y w a n e d o
/ z s s i e d n i e g o e l e m e n t u . Z k o l e i s p r |y n a o m o d e l u S P R 0 0 0 A w y m a g a p o Bc z e n i a
3
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
z e l e m e n t e m p o d a j c y m i n f o r m a c j o p r z e m i e s z c z e n i u i p r d k o [c i , z a [ i n f o r m a c j a o s i l e j e s t
o p c j o n a l n a .
R y s . 5
W p r z y p a d k u m a s y z n a k + w s k a z u j e z w r o t w e k t o r ó w t y c h w i e l k o [c i , d l a k t ó r y c h
i n f o r m a c j a o z w r o c i e j e s t i s t o t n a .
J e |e l i e l e m e n t n a s c h e m a c i e j e s t p o d [w i e t l o n y ( m a o d w r ó c o n e k o l o r y ) o z n a c z a t o , |e
p r z y n a j m n i e j j e d e n z j e g o p o r t ó w j e s t n a d a l n i e p o d Bc z o n y .
E l e m e n t y n i e m u s z b y p o Bc z o n e z e s o b b e z p o [r e d n i o . M o |n a j e p o Bc z y Bc z n i k i e m
( R y s . 6 ) . N i e m a o n |a d n e j i n t e r p r e t a c j i f i z y c z n e j p o p r o s t u Bc z y d w a e l e m e n t y . {e b y
n a r y s o w a Bc z n i k n a l e |y k l i k n p o r t , z k t ó r e g o m a o n w y c h o d z i , a n a s t p n i e p r z e s u n
w s k a zn i k m y s z y n a d p o r t d o c e l o w y i p o n o w n i e k l i k n .
R y s . 6
J e [l i c h c e m y d o d a d o d a t k o w e o p i s y t e k s t o w e m o |n a u |y n a r z d z i a I n s e r t t e x t ( i k o n k a ) .
P o k l i k n i c i u t e j i k o n k i n a l e |y k l i k n w p o l u e d y c j i s c h e m a t u , w m i e j s c u , w k t ó r y m c h c e m y
w s t a w i t e k s t . P o j a w i s i p o l e e d y c j i t e k s t u . K o r z y s t a j c z p o w y |s z e j m o |l i w o [c i d o d a j
p o d p i s p o d m a s 1 i 2 .
P o z a k o Dc z e n i u r y s o w a n i a s c h e m a t u z a p i s z g o ( m e n u F i l e > S a v e a s ) . U t w ó r z n o w y
p o d k a t a l o g w f o l d e r z e C : / P r a c e / i t a m z a p i s z s w ó j m o d e l . U w a g a : w n a z w i e m o d e l u n i e m o |e
b y s p a c j i , k r o p k i a n i p o l s k i c h z n a k ó w ! P o l s k i e z n a k i n i e m o g r ó w n i e | w y s t p i w n a z w a c h
f o l d e r ó w ! N a r u s z e n i e t e j z a s a d y p o w o d u j e p r o b l e m y p r z y d a l s z e j p r a c y z m o d e l e m o r a z
z o t w a r c i e m z a p i s a n e g o p l i k u .
2 . 2 . 2 O k r e [l a n i e f i z y c z n e j i n t e r p r e t a c j i e l e m e n t ó w
P o s z c z e g ó l n e b l o k i n a s c h e m a c i e m o g b y z w y k l e r ó |n i e i n t e r p r e t o w a n e . N p . s p r |y n a m a 5
r ó |n y c h i n t e r p r e t a c j i . Z t e g o p o w o d u , p o z b u d o w a n i u s c h e m a t u n a l e |y w e j [ d o t r y b u
o k r e [l a n i a f i z y c z n e j i n t e r p r e t a c j i e l e m e n t ó w ( S u b m o d e l m o d e , ) . P o p r z e j [c i u d o t e g o t r y b u
n a s c h e m a c i e z a z n a c z a n e s e l e m e n t y , d l a k t ó r y c h k o n i e c z n y j e s t w y b ó r ( R y s . 7 ) .
R y s . 7
K l i k n i c i e n a e l e m e n t p o w o d u j e p o j a w i e n i e s i o k i e n k a , w k t ó r y m m o |e m y d o k o n a
o d p o w i e d n i e g o w y b o r u m o d e l u ( c z y l i f i z y c z n e j i n t e r p r e t a c j i ) d a n e g o e l e m e n t u . W n i n i e j s z y m
4
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
p r z y k Ba d z i e , d l a w s z y s t k i c h e l e m e n t ó w n a l e |y w y b r a p i e r w s z i n t e r p r e t a c j z l i s t y .
W n a j c z s t s z y m p r z y p a d k u , j e [l i z g ó r y w i e m y , |e w e w s z y s t k i c h e l e m e n t a c h b d z i e m y
w y b i e r a p i e r w s z i n t e r p r e t a c j , m o |n a u |y i k o n k i .
A b y s z y b k o s p r a w d z i , k t ó r e i n t e r p r e t a c j e z o s t a By w y b r a n e , m o |n a w y [w i e t l i e t y k i e t y
e l e m e n t ó w . W t y m c e l u n a l e |y k l i k n p r a w y m k l a w i s z e m m y s z y n a o b s z a r z e r y s o w a n i a ( a l e
p o z a r y s u n k i e m ) i w y b r a L a b e l s > S h o w c o m p o n e n t l a b e l s l u b w y b r a z m e n u p o l e c e n i e
V i e w > L a b e l s > S h o w .
2 . 2 . 3 O k r e [l a n i e p a r a m e t r ó w e l e m e n t ó w
P o u s t a l e n i u i n t e r p r e t a c j i f i z y c z n e j n a l e |y o k r e [l i w a r t o [c i p a r a m e t r ó w p o s z c z e g ó l n y c h
e l e m e n t ó w u k Ba d u . W t y m c e l u n a l e |y p r z e j [ d o t r y b u p a r a m e t r ó w ( P a r a m e t e r m o d e , ) . P o
k l i k n i c i u i k o n y , n a s t p u j e m o n i t o z a p i s a n i e m o d e l u ( j e [l i j e s z c z e n i e b y B z a p i s a n y ) ,
a n a s t p n i e j e g o k o m p i l a c j a , p o d c z a s k t ó r e j s p r a w d z a n a j e s t p o p r a w n o [ m o d e l u . J e [l i
k o m p i l a c j a z a k o Dc z y Ba s i p o w o d z e n i e m , o s t a t n i m k o m u n i k a t e m w o k i e n k u k o m p i l a c j i
b d z i e S y s t e m b i u l d c o m p l e t e d ! .
N a s t p n y m k r o k i e m j e s t p o d a n i e w a r t o [c i p o s z c z e g ó l n y c h w i e l k o [c i f i z y c z n y c h
w y s t p u j c y c h w m o d e l u . J e |e l i w i e l k o [ j e s t z m i e n n a , p o d a n e w a r t o [c i b d w a r u n k a m i
p o c z t k o w y m i d l a s y m u l a c j i . P o d w u k r o t n y m k l i k n i c i u n a e l e m e n t s c h e m a t u p o j a w i a s i
o k i e n k o z j e g o p a r a m e t r a m i ( R y s . 8 ) . W k o l u m n i e V a l u e w p i s u j e m y o d p o w i e d n i e w a r t o [c i .
W a r t o z a u w a |y , |e k a |d y e l e m e n t m a p e w n e w a r t o [c i d o m y [l n e , w z w i z k u z c z y m t r z e b a
z m i e n i t y l k o c z [ w a r t o [c i . W a d j e s t j e d n a k t o , |e j e [l i z a p o m n i m y w k t ó r y m [ b l o k u
u s t a w i w Ba s n w a r t o [, n i e j e s t t o w |a d e n s p o s ó b s y g n a l i z o w a n e .
R y s . 8
W a r t o [c i p a r a m e t r ó w m o |n a w p i s y w a b e z p o [r e d n i o w p o l u e d y c j i l u b , p o k l i k n i c i u i k o n k i
o z n a c z o n e j & , w o k n i e e d y t o r a w y r a |e D ( E x p r e s s i o n e d i t o r ) , w k t ó r y m m o |e m y p o d a
w a r t o [ j a k o w y n i k o b l i c z e D. M o |l i w e j e s t t a k |e u z a l e |n i e n i e w a r t o [c i o d z m i e n n y c h ( b d z i e
o t y m m o w a p ó zn i e j , p r z y d a l s z y c h w i c z e n i a c h ) .
I n n , b a r d z i e j w y g o d n , m e t o d w p r o w a d z a n i a w a r t o [c i j e s t u |y c i e o k n a k o n t e k s t o w e g o
( C o n t e x t u a l v i e w ) ( R y s . 9 ) . O k n o t o m o |n a w Bc z y w y b i e r a j c z m e n u V i e w > C o n t e x t u a l
v i e w . W a r t o [c i p o d a j e m y w k o l u m n i e V a l u e . N a l e |y z w r ó c i s z c z e g ó l n u w a g n a j e d n o s t k i ,
w k t ó r y c h w a r t o [c i s p o d a w a n e , a k t ó r e w i d n i e j w k o l u m n i e U n i t .
5
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 9
W r o z p a t r y w a n y m p r z y k Ba d z i e p o z o s t a w i m y s t a n d a r d o w e , d o m y [l n e w a r t o [c i p a r a m e t r ó w ,
z w y j t k i e m p r d k o [c i n a p o r c i e 1 m a s y 1 . J a k o w a r u n e k p o c z t k o w y z a d a m y p r d k o [
1 m / s .
2 . 2 . 4 S y m u l a c j a
S y m u l a c j e w y k o n y w a n e s w t z w . t r y b i e s y m u l a c j i ( S i m u l a t i o n m o d e , ) . A M E S i m
u d o s t p n i a m o |l i w o [ w y k o n y w a n i a d w ó c h r o d z a j ó w s y m u l a c j i : p r z e b i e g ó w c z a s o w y c h
( T e m p o r a l a n a l y s i s m o d e , ) i c z s t o t l i w o [c i o w y c h d l a u k Ba d u z l i n e a r y z o w a n e g o w p u n k c i e
p r a c y ( L i n e a r a n a l y s i s m o d e , ) . W w i k s z o [c i p r z y p a d k ó w u |y w a b d z i e m y p i e r w s z e g o
r o d z a j u a n a l i z .
P i e r w s z y m k r o k i e m j e s t u s t a l e n i e p a r a m e t r ó w s y m u l a c j i , c o m o |e m y u c z y n i p o w y b r a n i u
i k o n k i ( S e t t h e r u n p a r a m e t e r s ) . P o j a w i s i o k i e n k o j a k n a R y s . 1 0 .
R y s . 1 0
O p r ó c z w p i s a n i a p o d s t a w o w y c h p a r a m e t r ó w s y m u l a c j i , m o |n a w n i m w y b r a t a k |e r o d z a j
f u n k c j i c a Bk u j c e j ( s t a n d a r d o w a , z e z m i e n n y m k r o k i e m c a Bk o w a n i a l u b z k r o k i e m s t a By m )
o r a z r o d z a j s y m u l a c j i ( j e d e n p r z e b i e g l u b z e s t a w p r z e b i e g ó w ) . P o z o s t a Be o p c j e t o :
" S t a r t t i m e c z a s p o c z t k o w y s y m u l a c j i u s t a w 0 s
" F i n a l t i m e c z a s k o Dc o w y s y m u l a c j i u s t a w 1 s
" C o m m u n i c a t i o n i n t e r v a l i n t e r w a B k o m u n i k a c j i , c z y l i o d s t p c z a s u , c o j a k i b d z i e
g e n e r o w a n a p r ó b k a w a r t o [c i w y j [c i o w y c h ( n i e j e s t t o k r o k s y m u l a c j i , g d y | t e n j e s t
z m i e n n y i d o b i e r a n y a u t o m a t y c z n i e p r z e z A M E S i m ) u s t a w 0 . 0 1 s
P o o k r e [l e n i u p a r a m e t r ó w m o |n a w y k o n a s y m u l a c j i k o n k a . W c z a s i e t r w a n i a
s y m u l a c j i w i d o c z n e j e s t o k i e n k o p o k a z u j c e j e j s t a n , z a [ p o j e j z a k o Dc z e n i u p o j a w i a s i
w n i m k o m u n i k a t A M E S i m m o d e l & & & & . . . T e r m i n a t e d n o r m a l y .
2 . 2 . 5 A n a l i z a w y n i k ó w
P o z a k o Dc z e n i u s y m u l a c j i p o z o s t a j e m y w t r y b i e s y m u l a c j i . A b y w y k r e [l i p r z e b i e g i
i n t e r e s u j c y c h n a s w i e l k o [c i f i z y c z n y c h w y s t p u j c y c h w s y m u l o w a n y m s y s t e m i e n a l e |y
d w u k r o t n i e k l i k n n a i n t e r e s u j c y n a s e l e m e n t s c h e m a t u . W y [w i e t l i s i o k n o z l i s t
d o s t p n y c h z m i e n n y c h ( V a r i a b l e l i s t , R y s . 1 1 ) . K l i k a m y n a n a z w z m i e n n e j ( n p . v e l o c i t y a t
6
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
p o r t 1 p r d k o [ p o r t u 1 ) i w c i s k a m y p r z y c i s k P l o t . N a r y s o w a n y z o s t a B w y k r e s p r d k o [c i
m a s y 1 n a j e j p o r c i e 1 ( R y s . 1 2 ) .
R y s . 1 1 R y s . 1 2
J e |e l i c h c e m y d o d a k o l e j n y w y k r e s ( w o s o b n y m o k n i e ) p o w t a r z a m y p r o c e d u r d l a n a s t p n e j
z m i e n n e j . J e |e l i c h c e m y d o d a w y k r e s d o j u | i s t n i e j c e g o ( w t y m s a m y m o k n i e ) , w y b i e r a m y
z m i e n n i p r z e c i g a m y j n a o b s z a r w y k r e s u . U z u p e Bn i j w y k r e s z R y s . 1 2 o p r d k o [ m a s y 2
n a j e j p o r c i e 1 ( R y s . 1 3 ) .
R y s . 1 3
W y k r e s y m o |n a t w o r z y t a k |e w s z y b s z y s p o s ó b , z u |y c i e m o k n a c o n t e x t u a l v i e w . W t r y b i e
s y m u l a c j i , w o k n i e t y m p o k a z a n e s z m i e n n e d l a p o s z c z e g ó l n y c h e l e m e n t ó w m o d e l u .
P r z e c i g n i c i e z m i e n n e j n a o b s z a r r y s o w a n i a s c h e m a t u s p o w o d u j e n a r y s o w a n i e w y k r e s u , z a [
p r z e c i g n i c i e j e j n a j u | n a r y s o w a n y w y k r e s s p o w o d u j e d o d a n i e j e j d o t e g o w y k r e s u .
2 . 3 w i c z e n i e 2 p r o s t y m o d e l u k Ba d u z a w i e s z e n i a s a m o c h o d u
W n a j p r o s t s z y m p r z y p a d k u , z a w i e s z e n i e s a m o c h o d u m o d e l u j e s i w b a r d z o u p r o s z c z o n y
s p o s ó b j a k o m a s n a d w o z i a p o d p a r t n a j e d n y m k o l e . U k Ba d t a k i w l i t e r a t u r z e w y s t p u j e p o d
n a z w Q u a r t e r c a r .
Z b u d u j s c h e m a t u k Ba d u z a w i e s z e n i a j a k n a R y s . 1 4 . P a m i t a j , b y s t r z a Bk i n a o b u m a s a c h b y By
s k i e r o w a n e d o g ó r y o r a z o d o d a n i u o p i s ó w t e k s t o w y c h .
7
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
D o b u d o w y s c h e m a t u p o t r z e b n e b d n a s t p u j c e e l e m e n t y :
z b i b l i o t e k i M e c h a n i c a l :
" Z e r o f o r c e s o u r c e
" L i n e a r m a s s w i t h 2 p o r t s
" L i n e a r m e c h a n i c a l n o d e
" L i n e a r s p r i n g w i t h 2 p o r t s c a p a b l e o f l i n e a r m o t i o n
" L i n e a r d a m p e r w i t h 2 p o r t s c a p a b l e o f l i n e a r m o t i o n
" N u l l t o l i n e a r d i s p l a c e m e n t w i t h c a l c u l a t i o n o f v e l o c i t y
z b i b l i o t e k i S i g n a l , C o n t r o l a n d O b s e r v e r s :
" S t e p s i g n a l s o u r c e
R y s . 1 4
D o d a j o p i s y t e k s t o w e ( n a r z d z i a I n s e r t t e x t , ) . A b y z m i e n i c z c i o n k , r o z m i a r , s t y l , k o l o r
l u b p o Bo |e n i e j u | w s t a w i o n e g o t e k s t u , n a l e |y k l i k n n a n i m p r a w y m k l a w i s z e m m y s z y
i w y b r a T e x t a c t i o n s .
P o n a r y s o w a n i u s c h e m a t u z a p i s z g o w n o w y m f o l d e r z e i p r z e j d z t o t r y b u o k r e [l a n i a
i n t e r p r e t a c j i e l e m e n t ó w . W t r y b i e t y m w y b i e r z d l a w s z y s t k i c h e l e m e n t ó w p i e r w s z
d o s t p n i n t e r p r e t a c j f i z y c z n .
K o l e j n y m k r o k i e m j e s t p r z e j [c i e d o t r y b u d e f i n i c j i p a r a m e t r ó w m o d e l u . W t r y b i e t y m
k l i k n i j d w u k r o t n i e n a m a s 1 ( m a s n a d w o z i a ) . P o j a w i s i o k n o p a r a m e t r ó w t e g o e l e m e n t u .
P o k l i k n i c i u p r z y c i s k u O p t i o n s p o j a w i s i d o d a t k o w e i n f o r m a c j e o p a r a m e t r a c h e l e m e n t u ,
n p . d o p u s z c z a l n y c h w a r t o [c i a c h m i n i m a l n y c h i m a k s y m a l n y c h . P o p r z y j r z e n i u s i
w a r t o [c i o m , z a m k n i j t o o k n o .
N a z w y p o s z c z e g ó l n y c h e l e m e n t ó w s c h e m a t u s n a d a w a n e p r z e z A M E S i m a u t o m a t y c z n i e .
W p r z y p a d k u d u |e g o s c h e m a t u , p ó zn i e j s z e o d n a l e z i e n i e i n t e r e s u j c y c h n a s p a r a m e t r ó w
k o n k r e t n e g o e l e m e n t u m o |e b y w z w i z k u z t y m u t r u d n i o n e . A b y t o u Ba t w i w a r t o n a d a
e l e m e n t o m ( p r z y n a j m n i e j t y m n a j w a |n i e j s z y m ) w Ba s n e n a z w y t z w . a l i a s y . W t y m c e l u
k l i k a m y p r a w y m k l a w i s z e m n a m a s 1 , w y b i e r a m y p o l e c e n i e A l i a s i w p i s u j e m y w o k i e n k u
n a z w M a s a _ n a d z w o z i a . W t y m s a m y m o k n i e m o |e m y t a k |e z o b a c z y l i s t n a z w / a l i a s ó w
w s z y s t k i c h e l e m e n t ó w , k t ó r a o t w o r z y s i p o w c i [n i c i u p r z y c i s k u A l i a s l i s t & . B a r d z o
p o m o c n f u n k c j t e g o o k i e n k a j e s t w s k a z y w a n i e n a s c h e m a c i e p o s z c z e g ó l n y c h e l e m e n t ó w p o
k l i k n i c i u n a i c h n a z w . P o n a d t o , p o d w u k r o t n y m k l i k n i c i u n a n a z w m o |n a o d r a z u w p i s a
n o w y a l i a s , d z i k i c z e m u m o |n a s z y b k o d o d a a l i a s y d l a w s z y s t k i c h e l e m e n t ó w .
Z m i e D a l i a s y e l e m e n t ó w m o d e l u n a t a k i e j a k n a R y s . 1 5 . Z w r ó u w a g , |e k o l e j n o [
e l e m e n t ó w m o |e b y r ó |n a , d l a t e g o s p r a w d z a j , c z y w p i s u j e s z a l i a s d o o d p o w i e d n i e g o
e l e m e n t u ( p a t r z , k t ó r y e l e m e n t n a s c h e m a c i e o p i s u j e s z , o r a z k t ó r y t o s u b m o d e l n a l i [c i e )
8
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 1 5
P o d o b n o p e r a c j m o |n a w y k o n a n i e t y l k o w o d n i e s i e n i u d o n a z w e l e m e n t ó w , a l e t a k |e d o
i c h p a r a m e t r ó w . K l i k n i j d w u k r o t n i e n a m a s i e n a d w o z i a . N a s t p n i e , w o k i e n k u , k t ó r e s i
p o j a w i , k l i k n i j d w u k r o t n i e n a z w v e l o c i t y a t p o r t 1 i z a m i a s t n i e j w p i s z P r e d k o s c m a s y
n a d w o z i a ( b e z p o l s k i c h z n a k ó w ) . P o d o b n i e z a m i e D d i s p l a c e m e n t p o r t 1 n a P r z e m i e s z c z e n i e
m a s y n a d w o z i a . W t e n s a m s p o s ó b z m i e D d l a m a s y o p o n y : v e l o c i t y a t p o r t 1 n a P r e d k o s c
m a s y o p o n y , d i s p l a c e m e n t p o r t 1 n a P r z e m i e s z c z e n i e m a s y o p o n y . D z i k i t e m u b d z i e
p ó zn i e j Ba t w i e j z i d e n t y f i k o w a p a r a m e t r y , k t ó r e n a s n a j b a r d z i e j i n t e r e s u j w b a d a n y m
m o d e l u .
K o l e j n y m k r o k i e m b d z i e n a d a n i e w a r t o [c i p a r a m e t r o m m o d e l u . D l a p o d a n y c h e l e m e n t ó w
u s t a w w a r t o [c i j a k w p o n i |s z e j t a b e l i :
E l e m e n t N a z w a p a r a m e t r u W a r t o [
M A S 0 0 2 1 M a s a n a d w o z i a m a s s [ k g ] 4 0 0
i n c l i n a t i o n [ d e g r e e ] - 9 0
S P R 0 0 0 A 2 Z a w i e s z e n i e - s p r |y n a s p r i n g r a t e [ N / m ] 1 5 0 0 0
M A S 0 0 2 3 M a s a o p o n y m a s s [ k g ] 5 0
i n c l i n a t i o n [ d e g r e e ] - 9 0
S P R 0 0 0 A 4 S z t y w n o [ o p o n y s p r i n g r a t e [ N / m ] 2 0 0 0 0 0
S T E P 0 5 P o b u d z e n i e v a l u e a f t e r s t e p [ n u l l ] 0 . 1
s t e p t i m e [ s ] 1
U w a g i :
" W a r t o [c i d z i e s i t n e n a l e |y p i s a z k r o p k ( a n i e p r z e c i n k i e m )
" P a r a m e t r i n c l i n a t i o n o k r e [l a o r i e n t a c j p r z e s t r z e n n e l e m e n t u . W a r t o [ - 9 0 ° o z n a c z a ,
|e p o r t 1 z n a j d u j e s i u g ó r y , c z y l i t a k j a k n a r y s u n k u .
P o u s t a l e n i u p a r a m e t r ó w , p r z e c h o d z i m y d o t r y b u s y m u l a c j i . N a j p i e r w n a l e |y u s t a w i
p a r a m e t r y s y m u l a c j i ( i k o n k a R u n p a r a m e t e r s ) . U s t a w F i n a l t i m e = 5 s i C o m m u n i c a t i o n
i n t e r v a l = 0 . 0 0 2 s . N a s t p n i e w y k o n a j s y m u l a c j ( i k o n k a S t a r t a s i m u l a t i o n ) .
K o l e j n y m k r o k i e m b d z i e w y k o n a n i e w y k r e s ó w n a s t p u j c y c h p a r a m e t r ó w :
" S k o k u ( p o b u d z e n i a )
" P r z e m i e s z c z e D m a s y n a d w o z i a
" P r z e m i e s z c z e D m a s y o p o n y
P a m i t a j , |e p o s z c z e g ó l n e p a r a m e t r y w y s t a r c z y p r z e c i g n n a o b s z a r r y s o w a n i a s c h e m a t u
( n o w y w y k r e s ) l u b n a j u | o t w a r t y w y k r e s ( d o d a n i e w y k r e s u ) . O p i s y p o s z c z e g ó l n y c h
w y k r e s ó w m o |n a p r z e s u w a . G o t o w y w y k r e s p o w i n i e n w y g l d a j a k n a R y s . 1 6 .
9
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 1 6
J e |e l i c h c e m y u s u n k t ó r y [ z w y k r e s ó w , n a l e |y k l i k n p r a w y m k l a w i s z e m j e g o s y m b o l
u m i e s z c z o n y p o p r a w e j s t r o n i e w y k r e s u i w y b r a z m e n u p o d r c z n e g o p o l e c e n i e R e m o v e .
J e |e l i c h c e m y z m i e n i f o r m a t o w a n i e w y k r e s u ( k o l o r l i n i i , s y m b o l e p u n k t ó w ) z t e g o s a m e g o
m e n u w y b i e r a m y p o l e c e n i e C u r v e f o r m a t & .
D o d a j d o w y k r e s u d o w o l n y i n n y p a r a m e t r u k Ba d u ( n p . p r d k o [ m a s y o p o n y ) , n a s t p n i e
z m i e D j e g o f o r m a t o w a n i e , a n a k o Dc u u s u D g o z w y k r e s u . D o z a r z d z a n i a w y k r e s a m i m o |e
b y t a k |e p r z y d a t n e o k n o P l o t m e n a g e r ( i k o n k a ) .
W y k r e s y z R y s . 1 6 p o k a z u j o d p o w i e d z u k Ba d u n a z a d a n e w y m u s z e n i e . Z o b a c z y m y t e r a z , j a k
w y g l d a o d p o w i e d z w Ba s n a ( s w o b o d n a ) u k Ba d u .
N i e z a m y k a j c w y k r e s u p r z e j d z d o u s t a w i e D p a r a m e t r ó w s y m u l a c j i ( i k o n k a S e t t h e r u n
p a r a m e t e r s ) . W z a k Ba d c e S t a n d a r d o p t i o n s z a z n a c z o p c j H o l d i n p u t s c o n s t a n t , k t ó r a
s p o w o d u j e , |e s y g n a By w e j [c i o w e ( w y m u s z e n i a ) m o d e l u b d m i a By s t a Be w a r t o [c i . Z a m k n i j
o k n o , a n a s t p n i e w y k o n a j s y m u l a c j . {e b y z o b a c z y w y n i k i t e j s y m u l a c j i ( R y s . 1 7 ) n i e
t r z e b a t w o r z y w y k r e s u n a n o w o . W y s t a r c z y o d [w i e |y j u | w c z e [n i e j u t w o r z o n y w y k r e s .
W t y m c e l u k l i k n i j w o k n i e w y k r e s u i k o n k U p d a t e . J e |e l i w y k r e s b d z i e c z s t o
z m i e n i a n y , m o |n a w Bc z y j e g o a u t o m a t y c z n a k t u a l i z a c j w y b i e r a j c z m e n u w y k r e s u
p o l e c e n i e T o o l s > A u t o m a t i c u p d a t e . P o n a d t o m o |n a t a k |e z a p i s a k o n f i g u r a c j u s t a w i e D
w y k r e s u w y b i e r a j c z m e n u w y k r e s u p o l e c e n i e F i l e > S a v e c o n f i g u r a t i o n . P o z w a l a t o p ó zn i e j
Ba t w o p r z y w r ó c i w y g l d w y k r e s u n p . p o z a m k n i c i u j e g o o k n a l u b p r z y n a s t p n y m
u r u c h o m i e n i u A M E S i m .
D o d o k Ba d n e g o o d c z y t u w a r t o [c i z w y k r e s u m o |n a u |y j e d n e g o z k u r s o r ó w ( i k o n k i ) .
W a r t o [c i m o |n a t e | z a p i s a d o p l i k u t e k s t o w e g o . W t y m c e l u n a l e |y w y b r a p o l e c e n i e F i l e >
E x p o r t v a l u e s & . U t w o r z o n y z o s t a n i e p l i k t e k s t o w y , w k t ó r y m p i e r w s z a k o l u m n a z a w i e r a
c h w i l e c z a s u , d l a k t ó r y c h w y l i c z o n e s w a r t o [c i w y k r e s u , a k o l e j n e k o l u m n y z a w i e r a j d a n e
z p o s z c z e g ó l n y c h w y k r e s ó w . P l i k t a k i m o |n a Ba t w o z a i m p o r t o w a d o E x c e l a , M a t l a b a
i i n n y c h p r o g r a m ó w w c e l u d a l s z e j a n a l i z y i o b r ó b k i w y n i k ó w .
W y k r e s m o |n a z a p i s a t a k |e j a k o r y s u n e k z u |y c i e m p o l e c e n i a F i l e > E x p o r t p l o t p i c t u r e & .
J e s t t o p r z y d a t n e , g d y c h c e m y n p . w s t a w i r y s u n e k d o o p r a c o w a n i a c z y s p r a w o z d a n i a
z p r z e p r o w a d z o n y c h b a d a D i s y m u l a c j i .
1 0
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 1 7
Z a p i s z s w ó j o b e c n y m o d e l p o d n o w n a z w ( F i l e > S a v e a s & ) b d z i e o n j e s z c z e p o t r z e b n y
w i n n y c h w i c z e n i a c h .
A n a l i z u j c R y s . 1 6 i R y s . 1 7 m o |n a Ba t w o z a u w a |y , |e w p i e r w s z y m p r z y p a d k u p o b u d z e n i e
z a d z i a Ba Bo n a u k Ba d j e s z c z e z a n i m u s t a l i B s i j e g o s t a n . N a l e |a Bo b y t a k p r z e p r o w a d z i
s y m u l a c j e , b y n a j p i e r w u k Ba d z n a l a z B s i w s t a n i e u s t a l o n y m w y n i k a j c y m z o d p o w i e d z i
s w o b o d n e j , a d o p i e r o p o t e m z a d z i a Ba Bo n a n i e g o p o b u d z e n i e . W t y m c e l u w y k o r z y s t a m y
m o |l i w o [ k o n t y n u a c j i s y m u l a c j i o d w a r u n k ó w w y z n a c z o n y c h n a z a k o Dc z e n i e p o p r z e d n i e j
s y m u l a c j i .
W y k o n a j r a z j e s z c z e s y m u l a c j o d p o w i e d z i s w o b o d n e j . N a s t p n i e o t w ó r z o k n o p a r a m e t r ó w
s y m u l a c j i i w z a k Ba d c e G e n e r a l z a z n a c z o p c j U s e o l d f i n a l v a l u e s , z a [ w z a k Ba d c e S t a n d a r d
p a r a m e t e r s w y Bc z z a z n a c z e n i e o p c j i H o l d i n p u t s c o n s t a n t . W y k o n a j n a s t p n s y m u l a c j
i o d [w i e | w y k r e s y .
R y s . 1 8
R y s . 1 8 p o k a z u j e o d p o w i e d z n a p o b u d z e n i e u k Ba d u , k t ó r e g o s t a n p o c z t k o w y z o s t a B u s t a l o n y
w c z e [n i e j , w w y n i k u z a s y m u l o w a n i a o d p o w i e d z i s w o b o d n e j .
1 1
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
2 . 4 w i c z e n i e 3 k o n t y n u a c j a w 2 , s y m u l a c j e w i e l o k r o t n e , z e z m i e n n y m i
p a r a m e t r a m i
D o t y c h c z a s w y k o n y w a l i [m y s y m u l a c j e d l a p e w n e g o o k r e [l o n e g o z e s t a w u p a r a m e t r ó w
m o d e l u . C z s t o z a c h o d z i j e d n a k k o n i e c z n o [ w y k o n a n i a w i e l u s y m u l a c j i d l a r ó |n y c h
p a r a m e t r ó w , n p . w c e l u p o r ó w n a n i a r ó |n y c h r o z w i z a D. W [r o d o w i s k u A M E S i m m o |l i w e
j e s t a u t o m a t y c z n e w y k o n a n i e w i e l u s y m u l a c j i d l a o k r e [l o n y c h w c z e [n i e j z e s t a w ó w
p a r a m e t r ó w m o d e l u . J e s t t o t a k z w a n e p r z e t w a r z a n i e w s a d o w e ( B a t c h p r o c e s s i n g ) .
O t w ó r z z a p i s a n y w c z e [n i e j o r y g i n a l n y m o d e l Q u a r t e r c a r z w i c z e n i a 2 .
P r z e j d z d o t r y b u o k r e [l a n i a p a r a m e t r ó w e l e m e n t ó w m o d e l u ( P a r a m e t e r m o d e ) . Z m e n u
w y b i e r z S e t t i n g s > B a t c h p a r e m e t e r s & . N a s t p n i e , n i e z a m y k a j c o t w a r t e g o o k n a , k l i k n i j n a
s c h e m a c i e e l e m e n t t Bu m i c y z a w i e s z e n i a i z o k n a C o n t e x t u a l v i e w p r z e c i g n i j d o o k n a B a t c h
c o n t r o l p a r a m e t e r s e t u p p a r a m e t r o n a z w i e d a m p e r r a t i n g ( t Bu m i e n i e ) ( R y s . 1 9 ) .
R y s . 1 9
Z a k r e s z m i a n w y b r a n e g o p a r a m e t r u m o |n a u s t a l i n a d w a s p o s o b y .
S p o s ó b 1
W S e t u p m e t h o d w y b i e r a m y v a r y i n g b e e t w e e n 2 l i m i t s w a r t o [ z m i e n n a l i n i o w o ,
z z a d a n y m s k o k i e m , p o m i d z y d w i e m a w a r t o [c i a m i g r a n i c z n y m i . W p r a w e j c z [c i o k n a
w p i s u j e m y w a r t o [ p o c z t k o w ( k o l u m n a V a l u e ) , k r o k z m i a n w a r t o [c i ( S t e p s i z e ) , l i c z b
k r o k ó w w d ó B ( N u m b e l o w ) i l i c z b k r o k ó w w g ó r ( N u m a b o v e ) ( R y s . 2 0 ) .
R y s . 2 0
S p o s ó b 2
W S e t u p m e t h o d w y b i e r a m y u s e r d e f i n e d d a t a s e t s j a w n e w y s p e c y f i k o w a n i e w y b r a n y c h
w a r t o [c i p a r a m e t r u . W p r a w e j c z [c i o k n a w p i s u j e m y k o l e j n e w a r t o [c i ( S e t 1 , S e t 2 , i t d . )
( R y s . 2 1 ) . A b y d o d a n o w w a r t o [ n a l e |y w c i s n p r z y c i s k N e w s e t ( R y s . 2 2 ) .
R y s . 2 1
R y s . 2 2
1 2
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
W y b i e r z j e d e n z p o w y |s z y c h s p o s o b ó w i w p i s z w a r t o [c i j a k n a R y s . 2 0 l u b R y s . 2 1 .
Z a a k c e p t u j w a r t o [c i i p r z e j d z d o t r y b u s y m u l a c j i . O t w ó r z o k n o p a r a m e t r ó w s y m u l a c j i i u s t a w
F i n a l t i m e = 5 s i C o m m u n i c a t i o n i n t e r v a l = 0 . 0 0 2 s . W p o l u R u n t y p e z a z n a c z B a t c h . J e |e l i
c h c e s z z o b a c z y , w j a k i e j k o l e j n o [c i b d w y k o n y w a n e s y m u l a c j e l u b w y Bc z y k t ó r y [
z z e s t a w ó w p a r a m e t r ó w m o |e s z t o z r o b i k l i k a j c p r z y c i s k B a t c h o p t i o n s . P o w p r o w a d z e n i u
p a r a m e t r ó w s y m u l a c j i z a t w i e r d z j e i u r u c h o m s y m u l a c j e . W o k n i e p o s t p u s y m u l a c j i b d z i e
w i d a w y k o n y w a n i e s y m u l a c j i d l a k o l e j n y c h z e s t a w ó w p a r a m e t r ó w . P o j e j z a k o Dc z e n i u
w y k o n a j w y k r e s p r z e m i e s z c z e D m a s y n a d w o z i a ( R y s . 2 3 ) .
R y s . 2 3
W y k r e s t e n p o k a z u j e t y l k o w y n i k p i e r w s z e j s y m u l a c j i , k t ó r a b y Ba w y k o n a n a d l a p i e r w s z e j
w z e s t a w i e w a r t o [c i p a r a m e t r u . A b y w y [w i e t l i w y n i k i w s z y s t k i c h s y m u l a c j i n a l e |y k l i k n
i k o n k C o n v e r t s t a n d a r d t o b a t c h p l o t , a n a s t p n i e k l i k n n a j u | n a r y s o w a n y w y k r e s .
O t w o r z y s i o k n o , w k t ó r y m m o |e m y w y b r a , k t ó r e z w y n i k ó w c h c e m y n a r y s o w a i d l a
j a k i c h p a r a m e t r ó w b y By w y k o n a n e . P o z a t w i e r d z e n i u w y b o r u p o j a w i a s i w y k r e s w s z y s t k i c h
w y b r a n y c h p r z e b i e g ó w c z a s o w y c h ( R y s . 2 4 ) .
R y s . 2 4
Z w y k r e s u w y n i k a , |e w r a z z e w z r o s t e m t Bu m i e n i a , a m p l i t u d a d r g a D m a s y n a d w o z i a j e s t
m n i e j s z a , c z e g o n a l e |a Bo s i s p o d z i e w a .
1 3
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
2 . 5 w i c z e n i e 4 z a d a w a n i e c y k l u p r a c y
W m o d e l o w a n i u u k Ba d ó w c z s t o z a d a w a n i e s y g n a Bó w t y p o w y c h i p o d s t a w o w y c h ( s t a Ba , s k o k ,
r a m p a , p r o s t o k t , s i n u s ) j e s t n i e w y s t a r c z a j c e g d y | z a c h o d z i k o n i e c z n o [ z a d a n i a w a r t o [c i
z m i e n n y c h w g . z a d a n e g o c i g u , t z w . c y k l u p r a c y . J e |e l i w a r t o [c i s y g n a Bó w
w p o s z c z e g ó l n y c h f a z a c h c y k l u z m i e n i a j s i l i n i o w o , m o |n a u |y e l e m e n t u L i n e a r p i e c e w i s e
s i g n a l s o u r c e ( ) . P r z e b i e g m o |e s k Ba d a s i z m a k s y m a l n i e 8 f a z .
W p r z y p a d k u , g d y z a d a w a n y c y k l j e s t z b y t z Bo |o n y , b y d a Bo s i t o z r o b i u |y w a j c g o t o w y c h
e l e m e n t ó w z b i b l i o t e k A M E S i m , m o |n a g o z d e f i n i o w a w p l i k u t e k s t o w y m . D o w c z y t a n i a
w a r t o [c i u |y n a l e |y w ó w c z a s b l o k u d a t a f r o m A S C I I f i l e s i g n a l s o u r c e ( ) . P l i k p o w i n i e n
z a w i e r a d w i e k o l u m n y : w p i e r w s z e j c h w i l e c z a s u , w d r u g i e j w a r t o [c i s y g n a Bu
w p o d a n y c h c h w i l a c h .
N a r y s u j s c h e m a t u k Ba d j a k n a R y s . 2 5 .
R y s . 2 5
U w a g i :
" P o p r z e j [c i u d o t r y b u w y b o r u i n t e r p r e t a c j i f i z y c z n e j d l a w s z y s t k i c h e l e m e n t ó w
p r z y j m i j p i e r w s z i n t e r p r e t a c j .
" W y b r a n e zr ó d Ba s y g n a Bu p o z w a l a j d e f i n i o w a s y g n a B o d o w o l n y m p r z e b i e g u .
D e f i n i o w a n i e k s z t a Bt u t a k i e g o p r z e b i e g u p o l e g a n a d o d a w a n i u k o l e j n y c h s t a n ó w
( s t a g e 1 , 2 , & ) . D l a k a |d e g o s t a n u m o |n a z d e f i n i o w a j e g o w a r t o [ p o c z t k o w
i k o Dc o w , c z a s r o z p o c z c i a o r a z c z a s t r w a n i a . W a r t o [c i p o [r e d n i e z o s t a n l i n i o w o
i n t e r p o l o w a n e w c z a s i e s y m u l a c j i . P o z a k o Dc z e n i u j e d n e g o s t a n u r o z p o c z n i e s i
k o l e j n y s t a n .
o W l e w y m zr ó d l e s y g n a Bu u s t a w
l i c z b s t a n ó w ( n u m b e r o f s t a g e s ) = 3
w a r t o [ p o c z t k o w s t a n u 1 ( o u t p u t a t s t a r t o f s t a g e 1 ) = 0
w a r t o [ k o Dc o w s t a n u 1 ( o u t p u t a t e n d o f s t a g e 1 ) = 3 0
c z a s t r w a n i a s t a n u 1 ( d u r a t i o n o f s t a g e 1 ) = 5 s
w a r t o [ p o c z t k o w s t a n u 2 ( o u t p u t a t s t a r t o f s t a g e 2 ) = 3 0
w a r t o [ k o Dc o w s t a n u 2 ( o u t p u t a t e n d o f s t a g e 2 ) = 3 0
c z a s t r w a n i a s t a n u 2 ( d u r a t i o n o f s t a g e 2 ) = 2 s
w a r t o [ p o c z t k o w s t a n u 3 ( o u t p u t a t s t a r t o f s t a g e 3 ) = 3 0
w a r t o [ k o Dc o w s t a n u 3 ( o u t p u t a t e n d o f s t a g e 3 ) = - 1 0
c z a s t r w a n i a s t a n u 3 ( d u r a t i o n o f s t a g e 3 ) = 3 s
o W p r a w y m zr ó d l e s y g n a Bu u s t a w
l i c z b s t a n ó w ( n u m b e r o f s t a g e s ) = 1
w a r t o [ k o Dc o w s t a n u 1 ( o u t p u t a t e n d o f s t a g e 1 ) = 9 0 0 0 0 0
c z a s t r w a n i a s t a n u 1 ( d u r a t i o n o f s t a g e 1 ) = 1 0 s
" U s t a w m a s = 5 k g
1 4
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
P r z e j d z d o t r y b u s y m u l a c j i . U s t a w c z a s j e j t r w a n i a n a 1 0 s i C o m u n i c a t i o n i n t e r v a l n a 0 . 0 1 s .
W y k o n a j s y m u l a c j , a n a s t p n i e w y k r e s p r z e m i e s z c z e D, p r d k o [c i i p r z y [p i e s z e n i a n a p o r c i e
1 m a s y . N a w y k r e s i e w i d a , |e w m o m e n c i e z m i a n y p r d k o [c i p r z y [p i e s z e n i e w y k a z u j e
p e w n e o s c y l a c j e . P o n i e w a | j e d n a k w i e l k o [c i n a w y k r e s i e m a j r ó |n e j e d n o s t k i i z a k r e s y
w a r t o [c i l e p i e j o g l d a j e n i e w j e d n o l i t e j s k a l i , a l e w o s o b n y c h . W t y m c e l u k l i k n i j p r a w y m
k l a w i s z e m m y s z y n a o [ r z d n y c h ( o [ Y ) i w y b i e r z p o l e c e n i e A x i s f o r m a t & . N a s t p n i e
w z a k Ba d c e S c a l e w y b i e r z S e p a r a t e a x i s . D z i k i t e m u k a |d y z p r z e b i e g ó w b d z i e m i a B w Ba s n
s k a l . P o d w ó j n e k l i k n i c i e n a s k a l w y k r e s u p o z w a l a m . i n . u s t a w i j e j z a k r e s .
R y s . 2 6
2 . 6 w i c z e n i e 5 p r o s t y p o s t p r o c e s s i n g w y n i k ó w
Z b u d u j u k Ba d j a k n a R y s . 2 7 .
R y s . 2 7
U w a g i :
" W y [w i e t l o p i s y
" D o d a j p o d p i s y p o d zr ó d Ba m i s y g n a Bu i m a s a m i
" D o d a j a l i a s y d l a m a s : M a s a 1 i M a s a 2
" P o p r z e j [c i u d o t r y b u w y b o r u i n t e r p r e t a c j i f i z y c z n e j d l a w s z y s t k i c h e l e m e n t ó w
p r z y j m i j p i e r w s z i n t e r p r e t a c j . Z a u w a |, |e p o w y b r a n i u i n t e r p r e t a c j i e t y k i e t y
e l e m e n t ó w z o s t a By u z u p e Bn i o n e o n a z w w y b r a n e j i n t e r p r e t a c j i ( R y s . 2 8 ) .
1 5
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 2 8
W a r t o z a u w a |y , |e w p r z y p a d k u s p r |y n z e w n t r z n y c h , z a m i a s t s t o s o w a n e g o
w p o p r z e d n i c h p r z y k Ba d a c h m o d e l u o o z n a c z e n i u S P R 0 0 0 A A M E S i m w y b r a B i n t e r p r e t a c j
S P R 0 0 0 . P o p r z e d n i o , w m o d e l u z a w i e s z e n i a , s p r |y n a w s p ó Bp r a c o w a Ba z p r z e t w o r n i k i e m
p r z e m i e s z c z e n i a X V L C 0 1 , k t ó r y d o d a t k o w o w y z n a c z a B p r d k o [ p o r t u , a w i c z m i e n n e ,
k t ó r e b y By w y m a g a n e p r z e z m o d e l S P R 0 0 0 A ( R y s . 2 9 ) .
R y s . 2 9
W o b e c n i e r o z p a t r y w a n y m m o d e l u s p r |y n y z e w n t r z n e w s p ó Bp r a c u j z p r o s t y m zr ó d Be m
p r d k o [c i ( V E L C ) , k t ó r e n a w y j [c i u p o d a j e t y l k o i n f o r m a c j o p r d k o [c i . B y z a c h o w a
z g o d n o [ m o d e l i p o s z c z e g ó l n y c h e l e m e n t ó w , A M E S i m p r z y j B a u t o m a t y c z n i e i n n y m o d e l
s p r |y n ( S P R 0 0 0 ) , k t ó r y n i e w y m a g a n a w e j [c i u i n f o r m a c j i o p r z e m i e s z c z e n i u ( R y s . 3 0 ) .
P r z y o k a z j i w a r t o t e | w s p o m n i e , |e j e d n o s t k a N U L L , k t ó r p r z y j m u j e e l e m e n t o m o d e l u
V E L C j e s t z g o d n a z d o w o l n i n n a j e d n o s t k f i z y c z n .
R y s . 3 0
P r z e j d z d o t r y b u d e f i n i o w a n i a w a r t o [c i w i e l k o [c i f i z y c z n y c h .
" D l a l e w e g o zr ó d Ba s y g n a Bu u s t a w c z s t o t l i w o [ = 0 . 5 H z
" D l a [r o d k o w e j s p r |y n y u s t a w w s p ó Bc z y n n i k s p r |y s t o [c i = 5 0 0 0 0 N / m
" D l a p r a w e j s p r |y n y u s t a w w s p ó Bc z y n n i k s p r |y s t o [c i = 2 0 0 0 0 0 N / m
" D l a m a s y 2 u s t a w m a s = 7 5 k g
P r z e j d z d o t r y b u s y m u l a c j i . U s t a w C o m m u n i c a t i o n i n t e r v a l = 0 . 0 1 s i w y k o n a j s y m u l a c j .
N a s t p n i e w y k o n a j w y k r e s p r z e m i e s z c z e D o b u m a s ( R y s . 3 1 ) .
1 6
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 3 1
Z a Bó |m y , |e w i e l k o [c i , k t ó r a t a k n a p r a w d n a s i n t e r e s u j e w t y m m o d e l u j e s t o d l e g Bo [
m i d z y o b i e m a m a s a m i . P r z e b i e g z m i a n t e j w a r t o [c i t r u d n o j e s t o d c z y t a z p o w y |s z e g o
w y k r e s u . M o |n a j e d n a k w Ba t w y s p o s ó b w y k o n a d o d a t k o w e o b l i c z e n i a n a w y n i k a c h
s y m u l a c j i . T e g o t y p u o p e r a c j e n o s z n a z w p o s t p r o c e s s i n g .
Z a z n a c z n a s c h e m a c i e M a s 2 i w z a k Ba d c e v a r i a b l e s , w o k n i e c o n t e x t u a l v i e w , k l i k n i j n a
p r z e m i e s z c z e n i e n a p o r c i e 1 ( d i s p l a c e m e n t a t p o r t 1 ) . N a s t p n i e k l i k n i j j p o n o w n i e p r a w y m
k l a w i s z e m m y s z y i s k o p i u j [c i e |k d o t e j z m i e n n e j ( p o l e c e n i e c o p y v a r i a b l e p a t h ) . P r z e j d z d o
o k n a w a t c h v i e w ( n a p r a w o o d c o n t e x t u a l v i e w , j e [l i n i e j e s t w Bc z o n e , w Bc z j e z m e n u V i e w
> W a t c h v i e w ) i w y b i e r z z a k Ba d k P o s t p r o c e s s i n g . W e w n t r z o k n a k l i k n i j p r a w y m
k l a w i s z e m m y s z y . Z m e n u k o n t e k s t o w e g o w y b i e r z p o l e c e n i e A d d . N a s t p n i e , d l a n o w o
d o d a n e j z m i e n n e j k l i k n i j d w u k r o t n i e p o l e w k o l u m n i e E x p r e s s i o n . W p o l e e d y c j i w k l e j
z a w a r t o [ s c h o w k a . P o w r ó d o s c h e m a t u u k Ba d u i z a z n a c z M a s 1 i w o k n i e c o n t e x t u a l v i e w
z a z n a c z p r z e m i e s z c z e n i e n a p o r c i e 1 , p o c z y m , k o r z y s t a j c z m e n u k o n t e k s t o w e g o p o d
p r a w y m k l a w i s z e m m y s z y s k o p i u j [c i e |k d o t e j z m i e n n e j . P o n o w n i e p r z e j d z d o o k n a w a t c h
v i e w i w d w u k r o t n i e k l i k n i j p o l e E x p r e s s i o n . D o j u | z a w a r t e g o t a m t e k s t u d o p i s z - i w k l e j
z a w a r t o [ s c h o w k a . P o w y k o n a n i u p o w y |s z y c h o p e r a c j i p o w i n i e n z n a j d o w a s i t a m t e k s t
x @ M a s a 2 - x @ M a s a 1 ( l u b p o d o b n y , j e [l i n i e u s t a w i o n o w c z e [n i e j a l i a s ó w d l a m a s ) . D z i k i
w y k o n a n y m c z y n n o [c i o m p o w s t a Ba n o w a z m i e n n a o p i s u j c a r ó |n i c p r z e m i e s z c z e D o b u m a s .
K l i k n i j d w u k r o t n i e p o l e w k o l u m n i e n a z w y z m i e n n e j ( N a m e ) i z a m i e D A 1 n a R _ p r z e m ,
p o d o b n i e z m i e D t y t u B ( k o l u m n a T i t l e ) z A 1 n a R o z n i c a p r z e m i e s z c z e n .
W y k o n a j w y k r e s t e j z m i e n n e j ( R y s . 3 2 ) .
R y s . 3 2
D z i k i o k n u p o s t p r o c e s o r a m o |l i w a j e s t o b r ó b k a d a n y c h p o m i a r o w y c h j u | p o z a k o Dc z e n i u
s y m u l a c j i . W a r t o p a m i t a , |e k o r z y s t a j c z E x p r e s s i o n e d i t o r m o |n a w y k o n a o b l i c z e n i a
z n a c z n i e b a r d z i e j z Bo |o n e n i | t y l k o d o d a w a n i e c z y o d e j m o w a n i e d w ó c h s y g n a Bó w . P o n a d t o ,
w o k n i e t y m , w z a k Ba d c e D e c l a r e d o p e r a n d s a n d c o n s t a n t s z n a j d u j e s i l i s t a w s z y s t k i c h
z m i e n n y c h i s t a By c h w y s t p u j c y c h w m o d e l u .
1 7
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
C i e k a w m o |l i w o [c i o b s e r w a c j i w y n i k ó w j e s t f u n k c j a o d t w o r z e n i a p r z e b i e g ó w c z a s o w y c h
d o s t p n a z m e n u A n a l y s i s > R e p l a y . P o j e j w y b r a n i u p o j a w i a s i o k n o j a k n a R y s . 3 3 .
R y s . 3 3
W o k n i e t y m n a l e |y k l i k n p r z y c i s k O p t i o n s > > a n a s t p n i e S y m b o l s > > . W p r a w e j c z [c i
o k n a m o |n a o k r e [l i , j a k i e g o r o d z a j u z m i e n n e b d z i e m y c h c i e l i o g l d a p o d c z a s
o d t w a r z a n i a . S t a n d a r d o w o j e s t t o s i Ba , c z y l i z m i e n n e o j e d n o s t c e N . Z a z n a c z t j e d n o s t k
w p r a w y m o k n i e i u s u D j k l i k a j c p r z y c i s k < < . N a s t p n i e d o d a j j e d n o s t k m ( z a z n a c z a j
i k l i k n i j p r z y c i s k > > ) . D z i k i t e m u p o d c z a s o d t w a r z a n i a w i d o c z n e b d p r z e m i e s z c z e n i a
e l e m e n t ó w m o d e l u . W n a s z y m p r z y p a d k u b d t o p r z e m i e s z c z e n i a o b u m a s . P o d o d a n i u t e j
j e d n o s t k i , w k o l u m n i e S y m b o l s w y b i e r z A r r o w . K l i k n i j p r z y s i e k R e b u i l d s e l e c t i o n b y
w y m u s i u m i e s z c z e n i e s y m b o l i n a s c h e m a c i e , a n a s t p n i e k l i k n i j p r z y c i s k o d t w a r z a n i a .
S t r z a Bk a n a s c h e m a c i e b d z i e p o k a z y w a s t o p i e D o d c h y l e n i a m a s y o d p o Bo |e n i a z e r o w e g o . P o
z a k o Dc z e n i u s y m u l a c j i z a m k n i j o k n o o d t w a r z a n i a .
2 . 7 w i c z e n i e 6 k o n t y n u a c j a w i c z e n i a 5 , a n a l i z y c z s t o t l i w o [c i o w e
2 . 7 . 1 A n a l i z a w i d m o w a
A n a l i z y w i d m o w e d o t y c z p r z e b i e g ó w c z a s o w y c h , d l a t e g o w y k o n y w a n e s w t r y b i e
s y m u l a c j i , p o z a k o Dc z e n i u s y m u l a c j i .
W y k r e [l i m y w i d m o a m p l i t u d o w e s y g n a Bu r ó |n i c o w e g o z w i c z e n i a 5 . P o n o w n i e w y k o n a j
j e g o w y k r e s i w o k n i e w y k r e s u k l i k n i j i k o n C o m p u t e F F T o f c u r v e s ( i k o n k a ) . N a s t p n i e
k l i k n i j w y k r e s , d l a k t ó r e g o F F T m a z o s t a w y z n a c z o n e . P o j a w i s i o k n o , w k t ó r y m m o |n a
w y b r a o k n o c z a s o w e ( W i n d o w t y p e ) ( p o z o s t a w B o x c a r ) , w Bc z y u s u w a n i e t r e n d u z d a n y c h
( R e m o v e t r e n d ) ( p o z o s t a w N o n e ) o r a z o k r e [l i , c z y n o w y w y k r e s m a b y p o k a z a n y w n o w y m
o k n i e , c z y t e | d o d a n y d o o k n a z p r z e b i e g i e m c z a s o w y m . P o z a t w i e r d z e n i u w y b o r u p o w i n i e n
p o j a w i s i w y k r e s j a k n a R y s . 3 4 a . Z m i e D z a k r e s s k a l i n a o s i c z s t o t l i w o [c i n a 0 ~ 1 0 H z .
a ) b )
R y s . 3 4
W y r a zn e s 3 s z c z y t y w i d m a a m p l i t u d o w e g o d l a c z s t o t l i w o [c i 0 ( w a r t o [ [r e d n i a r ó |n i c y
p r z e m i e s z c z e D) , 0 . 5 i 1 H z ( w y n i k a j c e z c z s t o t l i w o [c i d z i a Ba j c y c h p o b u d z e D) .
1 8
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
2 . 7 . 2 A n a l i z a m o d a l n a
A n a l i z a m o d a l n a p o z w a l a o k r e [l i c z s t o [c i i p o s t a c i e d r g a D w Ba s n y c h ( d r g a D s w o b o d n y c h )
u k Ba d u . A b y w y k o n a a n a l i z y c z s t o t l i w o [c i o w e d l a u k Ba d u z l i n e a r y z o w a n e g o w p u n k c i e
p r a c y n a l e |y p r z e j [ w t r y b i e s y m u l a c j i d o L i n e a r a n a l y s i s m o d e ( i k o n k a ) . N a s t p n i e
n a l e |y w s k a z a , k t ó r y z e l e m e n t ó w s c h e m a t u j e s t s y g n a Be m s t e r u j c y m , o r a z s t a n k t ó r y c h
e l e m e n t ó w b d z i e o b s e r w o w a n y .
D l a r o z p a t r y w a n e g o p r z y k Ba d u p r z e j d z d o t r y b u a n a l i z l i n i o w y c h . K l i k n i j n a l e w y m zr ó d l e
s y g n a Bu . W k o l u m n i e S t a t u s z m i e D s t a t u s e l e m e n t u n a c o n t r o l . P o d o b n i e z r ó b z p r a w y m
zr ó d Be m s y g n a Bu . N a s t p n i e d l a p r z e m i e s z c z e D m a s y 1 i m a s y 2 , z m i e D s t a t u s n a s t a t e
o b s e r v e r . K o l e j n y k r o k t o o k r e [l e n i e c h w i l i c z a s u , d l a k t ó r e j m a b y w y k o n a n a l i n e a r y z a c j a
u k Ba d u . P o n i e w a | r o z p a t r y w a n y u k Ba d j e s t l i n i o w y , n i e b d z i e t o m i a Bo w n a s z y m p r z y p a d k u
w p By w u n a w y n i k i , t r z e b a j e d n a k t c h w i l o k r e [l i . W c e l u z d e f i n i o w a n i a c h w i l i c z a s o w e j ,
w k t ó r e j u k Ba d m a b y l i n e a r y z o w a n y n a l e |y w y b r a z m e n u p o l e c e n i e S i m u l a t i o n >
L i n e a r i z a t i o n p a r a m e t e r s > L A T i m e s l u b k l i k n i k o n k . W o k n i e , k t ó r e s i p o j a w i
w c i s n p r z y c i s k A d d . W t a b e l i , w k o l u m n i e T i m e z m i e n i 0 n a 1 0 .
W y k o n a j s y m u l a c j .
P o z a k o Dc z e n i u s y m u l a c j i m o |l i w e s 3 r o d z a j e a n a l i z y u k Ba d u .
- A n a l i z a c z s t o [c i i p o s t a c i w Ba s n y c h ( E i g e n v a l u e s m o d a l s h a p e s , )
- A n a l i z a p r z e j [c i o w e j c h a r a k t e r y s t y k i B o d e g o , N i c o l s a l u b N y q u i s t a ( F r e q u e n c y
r e s p o n s e , )
- A n a l i z a r o z m i e s z c z e n i a z e r i b i e g u n ó w o b i e k t u ( R o o t l o c u s , )
W n i n i e j s z y m p r z y k Ba d z i e w y k o n a m y d w i e p i e r w s z e a n a l i z y .
A n a l i z a c z s t o [c i i p o s t a c i w Ba s n y c h p o z w a l a o k r e [l i p o s z c z e g ó l n e c z s t o [c i d r g a D
w Ba s n y c h , i c h p o s t a c i e o r a z t Bu m i e n i e . P o w y b r a n i u z m e n u p o l e c e n i a A n a l y s i s >
L i n e a r i z a t i o n > E i g e n v a l u e s m o d a l s h a p e s ( ) p o j a w i a s i o k i e n k o j a k n a R y s . 4 2 .
R y s . 3 5
P o l e w y b o r u J a c o b i a n f i l e p o z w a l a w y b r a , d l a k t ó r e g o z w y z n a c z o n y c h J a k o b i a n ó w b d
w y k o n y w a n e a n a l i z y . P o d c z a s s y m u l a c j i w y z n a c z a n y c h j e s t t y l e J a k o b i a n ó w i l e
z d e f i n i o w a n o p u n k t ó w l i n e a r y z a c j i . P o w y b r a n i u J a k o b i a n u , w [r o d k o w e j c z [c i o k n a
p o j a w i a j s i i n f o r m a c j e o c z s t o [c i a c h d r g a D w Ba s n y c h u k Ba d u . P i e r w s z a k o l u m n a t o
c z s t o t l i w o [ d r g a D w Ba s n y c h , d r u g a w s p ó Bc z y n n i k i t Bu m i e n i a k o l e j n y c h p o s t a c i , t r z e c i a
i c z w a r t a c z [ r z e c z y w i s t a i u r o j o n a b i e g u n a z w i z a n e g o z d a n p o s t a c i .
W r o z p a t r y w a n y m p r z y k Ba d z i e c z s t o [ 0 z w i z a n a j e s t z e s w o b o d n y m p r z e m i e s z c z e n i e m s i
u k Ba d u ( w u k Ba d z i e n i e m a |a d n e j o s t o i ) . C z s t o [ 5 . 9 H z z w i z a n a j e s t z d r g a n i a m i m a s y 1 ,
1 9
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
z a [ 9 . 2 H z z d r g a n i a m i m a s y 2 . P o d w ó j n e w y s t p o w a n i e p o s z c z e g ó l n y c h p o s t a c i z w i z a n e
j e s t z t y m , |e b i e g u n y u k Ba d u s z e s p o l o n e , s p r z |o n e .
P o w y b r a n i u i n t e r e s u j c e j n a s c z s t o [c i ( n p . 5 . 9 H z ) i w y b r a n i u p r z y c i s k u M o d a l s h a p e s
p o j a w i s i k o l e j n e o k n o j a k n a R y s . 3 6 .
R y s . 3 6
W o k n i e t y m m o |n a w y b r a , k t ó r e z o b s e r w o w a n y c h z m i e n n y c h b d z i e m y c h c i e l i w y k r e [l i .
W n a s z y m p r z y p a d k u n a l e |y z a z n a c z y p r z e m i e s z c z e n i a o b u m a s , a n a s t p n i e w y b r a
p r z y c i s k P l o t . P o j a w i s i w y k r e s j a k n a R y s . 3 7 .
R y s . 3 7 R y s . 3 8
G ó r n y w y k r e s p o k a z u j e s t o s u n e k m a k s y m a l n y c h a m p l i t u d p r z e m i e s z c z e D o b u m a s p r z y
c z s t o [c i d r g a D w Ba s n y c h 5 . 9 2 H z . J a k w i d a , p r z y t e j c z s t o [c i d o m i n u j d r g a n i a p i e r w s z e j
m a s y . D o l n y w y k r e s p o k a z u j e j a k s z y b k o d r g a n i a t e s t Bu m i o n e .
W p o d o b n y s p o s ó b m o |n a w y k o n a w y k r e s d r u g i e j p o s t a c i d r g a D w Ba s n y c h ( 9 . 2 5 H z , R y s .
3 8 ) . W t y m p r z y p a d k u d o m i n u j d r g a n i a d r u g i e j m a s y . P o s t a t a j e s t t a k |e s i l n i e j t Bu m i o n a
n i | p i e r w s z a . W a r t o t a k |e z a u w a |y , |e w p r z y p a d k u p i e r w s z e j c z s t o [c i m a s y d r g a j w t y c h
s a m y c h k i e r u n k u z n i e w i e l k i m p r z e s u n i c i e m f a z o w y m , n a t o m i a s t w p r z y p a d k u d r u g i e j
w p r z e c i w n y c h ( w f a z a c h z b l i |o n y c h d o p r z e c i w n y c h ) .
P o d o b n e w n i o s k i m o |n a w y c i g n n a p o d s t a w i e a n a l i z y p r z e j [c i o w e j c h a r a k t e r y s t y k i
B o d e g o . P o w y b r a n i u z m e n u p o l e c e n i a A n a l y s i s > L i n e a r i z a t i o n > F r e q u e n c y r e s p o n s e ( )
p o j a w i a s i o k i e n k o j a k n a R y s . 3 9 .
2 0
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 3 9
P o l e w y b o r u J a c o b i a n f i l e p o z w a l a w y b r a , d l a k t ó r e g o z w y z n a c z o n y c h J a k o b i a n ó w b d
w y k o n y w a n e a n a l i z y . A n a l i z a B o d e g o w y k o n y w a n a j e s t d l a p e w n e j r e l a c j i w e j [c i e - w y j [c i e .
D l a k a |d e j p a r y w e j [c i a ( z m i e n n a s t e r u j c a , w y b ó r w p o l u C o n t r o l v a r i a b l e s ) i w y j [c i a
( z m i e n n a o b s e r w o w a n a , w y b ó r w p o l u O b s e r v e r v a r i a b l e s ) m o |n a w y k r e [l i o s o b n
c h a r a k t e r y s t y k . W y b i e r a m y o d p o w i e d n i e e l e m e n t y , a n a s t p n i e w y b i e r a m y t y p w y k r e s u .
W o k n i e P a r a m e t e r s m o |e m y o k r e [l i z a k r e s c z s t o t l i w o [c i , d l a k t ó r y c h r y s o w a n a b d z i e
c h a r a k t e r y s t y k a . P o d o k o n a n i u w s z y s t k i c h w y b o r ó w n a l e |y w c i s n p r z y c i s k O K .
D l a r o z p a t r y w a n e g o p r z y k Ba d u , c h a r a k t e r y s t y k a d l a p a r y l e w e w e j [c i e s y g n a Bu M a s a 1
p o k a z a n a j e s t n a R y s . 4 4 a , z a [ d l a p a r y l e w e w e j [c i e s y g n a Bu M a s a 2 n a R y s . 4 4 b .
a )
b )
R y s . 4 0
W p i e r w s z y m p r z y p a d k u w i d o c z n y j e s t w y r a zn y s z c z y t d l a 5 . 9 H z . W d r u g i m p r z y p a d k u
t a k |e d o m i n u j e c z s t o [ 5 . 9 H z j e d n a k w i d a r ó w n i e | z a f a l o w a n i e c h a r a k t e r y s t y k i
w o k o l i c a c h c z s t o [c i 9 . 2 H z .
D l a p o r ó w n a n i a , w p o d o b n y s p o s ó b w y k r e [l c h a r a k t e r y s t y k i d l a p a r z a w i e r a j c y c h p r a w e
w e j [c i e s y g n a Bu .
C h a r a k t e r y s t y k i N i c o l s a i N y q u i s t a d l a p r z y p a d k u z R y s . 4 4 a p o k a z a n e s n a R y s . 4 1 a i b .
2 1
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
a ) b )
R y s . 4 1
2 . 8 w i c z e n i e 7 m o d e l o w a n i e u k Ba d u w M a t l a b ( C o n t r o l t o o l b o x )
D a n y j e s t u k Ba d j a k n a R y s . 4 2 .
R y s . 4 2
D a n e l i c z b o w e :
M a s y :
m 1 = 5 k g
m 2 = 4 k g
W s p ó Bc z y n n i k i s p r |y s t o [c i e l e m e n t ó w s p r |y s t y c h :
k 1 = 7 5 0 0 N / m
k 2 = 2 0 0 0 0 N / m
k 3 = 5 0 0 0 N / m
W s p ó Bc z y n n i k i t Bu m i e n i a e l e m e n t ó w t Bu m i c y c h :
c 2 = 4 0 0 N / ( m / s )
c 3 = 1 0 0 N / ( m / s )
U k Ba d w y m u s z a n y j e s t p o p r z e z z m i a n p r z e m i e s z c z e n i a x 0 ( w i e l k o [ z a d a w a n a ) . W y j [c i e m
u k Ba d u j e s t p r z e m i e s z c z e n i e x 2 m a s y m 2 ( w i e l k o [ s t e r o w a n a ) .
W p r z y p a d k u m o d e l o w a n i a u k Ba d u w [r o d o w i s k u M a t l a b n a j p i e r w k o n i e c z n e j e s t
w y z n a c z e n i e j e g o m o d e l u a n a l i t y c z n e g o . P o n i e w a | u k Ba d j e s t l i n i o w y n a j w y g o d n i e j b d z i e
o p i s a g o t r a n s m i t a n c j .
x 2 ( s ) s c 2 k 1 + k 1 k 2
G ( s ) = =
x 0 ( s ) s 4 m 1 m 2 + s 3 ( m 1 c 2 + m 2 c 2 + m 1 c 3 ) + s 2 ( m 1 k 2 + m 1 k 3 + m 2 k 1 + m 2 k 2 + c 2 c 3 ) + K
K + s ( k 1 c 2 + k 3 c 2 + k 1 c 3 + k 2 c 3 ) + k 1 k 2 + k 2 k 3 + k 1 k 3
P o p o d s t a w i e n i u d a n y c h l i c z b o w y c h t r a n s m i t a n c j a t a m a p o s t a :
x 2 ( s ) 3 0 0 0 0 0 0 s + 1 5 0 0 0 0 0 0 0
G ( s ) = =
x 0 ( s ) 2 0 s 4 + 4 1 0 0 s 3 + 2 7 5 0 0 0 s 2 + 7 7 5 0 0 0 0 s + 2 8 7 5 0 0 0 0 0
O p e r a c j e n a t r a n s m i t a n c j a c h o r a z w i e l e f u n k c j i z w i z a n y c h z a n a l i z a m i u k Ba d ó w a u t o m a t y k i
z a w a r t y c h j e s t w C o n t r o l T o o l b o x .
2 2
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
U w a g a : w y n i k i u z y s k a n e w n i n i e j s z y m w i c z e n i u b d p o r ó w n y w a n e z w y n i k a m i
z n a s t p n e g o w i c z e n i a . Z a l e c a n e j e s t r y s o w a n i e k o l e j n y c h w y k r e s ó w w n o w y c h o k n a c h .
W c e l u o t w a r c i a n o w e g o , p u s t e g o o k n a w y k r e s u p r z e d n a r y s o w a n i e m k o l e j n e g o w y k r e s u
w M a t l a b u |y j p o l e c e n i a f i g u r e . P o n a r y s o w a n i u w a r t o k o p i o w a w y k r e s y d o p l i k u O p e n
O f f i c e W r i t e r l u b M S W o r d , c o u Ba t w i i c h p ó zn i e j s z e p o r ó w n y w a n i e z w y n i k a m i z A M E S i m .
2 . 8 . 1 W p r o w a d z a n i e t r a n s m i t a n c j i
W s z e l k i e o p e r a c j e n a t r a n s m i t a n c j a c h n a j w y g o d n i e j j e s t z a c z o d z d e f i n i o w a n i a z m i e n n e j
o p e r a t o r o w e j s . S Bu |y d o t e g o f u n k c j a t f ( ) . P o l e c e n i e :
s = t f ( s ) ;
u t w o r z y z m i e n n s , k t ó r M a t l a b i n t e r p r e t o w a b d z i e j a k o z m i e n n o p e r a t o r o w .
G d y z m i e n n a s j e s t j u | z d e f i n i o w a n a , d a l s z e o p e r a c j e n a t r a n s m i t a n c j a c h ( w s z c z e g ó l n o [c i i c h
w p r o w a d z a n i e ) m o |n a w y k o n y w a t a k , j a k d o t e g o p r z y z w y c z a i l i [m y s i w y k o n u j c
o b l i c z e n i a w Ba s n o r c z n i e , n a k a r t c e .
W p r o w a d z r o z p a t r y w a n t r a n s m i t a n c j :
G = ( 3 0 0 0 0 0 0 * s + 1 5 0 0 0 0 0 0 0 ) / ( 2 0 * s ^ 4 + 4 1 0 0 * s ^ 3 + 2 7 5 0 0 0 * s ^ 2 + 7 7 5 0 0 0 0 * s + 2 8 7 5 0 0 0 0 0 )
I n n y s p o s ó b w p r o w a d z e n i a t e j s a m e j t r a n s m i t a n c j i t o u |y c i e f u n k c j i t f ( ) w p o s t a c i
t f ( [ w s p _ l i c z n i k a ] , [ w s p _ m i a n o w n i k a ] ) , t z n :
G = t f ( [ 3 0 0 0 0 0 0 1 5 0 0 0 0 0 0 0 ] , [ 2 0 4 1 0 0 2 7 5 0 0 0 7 7 5 0 0 0 0 2 8 7 5 0 0 0 0 0 ] )
2 . 8 . 2 I n n e r e p r e z e n t a c j e t r a n s m i t a n c j i
2 . 8 . 2 . 1 M o d e l z e r o - p o l e - g a i n
O p r ó c z r e p r e z e n t a c j i j a k p o w y |e j , w M a t l a b i e m o |n a Ba t w o z m i e n i z a p i s n a r ó w n o w a |n y ,
a l e n i e k i e d y w y g o d n i e j s z y d o a n a l i z y .
N p . f u n k c j a z p k ( ) p r z e k s z t a Bc a t r a n s m i t a n c j d o p o s t a c i z e r o - p o l e - g a i n c z y l i j a w n i e p o d a j e
w a r t o [c i z e r , b i e g u n ó w i w z m o c n i e n i a o b i e k t u .
P o l e c e n i e
G 1 z p k = z p k ( G )
p r z e k s z t a Bc i m o d e l d o p o s t a c i :
1 5 0 0 0 0 ( s + 5 0 )
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
( s ^ 2 + 1 9 3 . 8 s + 1 . 0 1 7 e 0 0 4 ) ( s ^ 2 + 1 1 . 1 7 s + 1 4 1 3 )
Z p o w y |s z e g o z a p i s u w y n i k a , |e u k Ba d m a w z m o c n i e n i e 1 5 0 0 0 0 , j e d n o z e r o o w a r t o [c i - 5 0
o r a z d w i e p a r y b i e g u n ó w z e s p o l o n y c h .
F u n k c j a z p k ( ) p o z w a l a t a k |e w p r o w a d z a t r a n s m i t a n c j w p o s t a c i z e r , b i e g u n ó w
i w z m o c n i e n i a n p .
G 2 = z p k ( [ 1 2 ] , [ 3 4 5 ] , 1 0 )
d a w r e z u l t a c i e t r a n s m i t a n c j o p o s t a c i :
1 0 ( s - 1 ) ( s - 2 )
- - - - - - - - - - - - - - - - -
( s - 3 ) ( s - 4 ) ( s - 5 )
2 . 8 . 2 . 2 M o d e l s t a n o w y
x = A x + B u
ñø&
A b y p r z e k s z t a Bc i m o d e l t r a n s m i t a n c y j n y d o m o d e l u s t a n o w e g o o p o s t a c i :
òø
óøy = C x + D u
N a l e |y u |y f u n k c j i s s ( ) .
P o l e c e n i e
G 1 s s = s s ( G )
p r z e k s z t a Bc i m o d e l d o p o s t a c i k a n o n i c z n e j
2 3
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
a =
x 1 x 2 x 3 x 4
x 1 - 2 0 5 - 5 3 . 7 1 - 1 1 . 8 3 - 6 . 8 5 5
x 2 2 5 6 0 0 0
x 3 0 1 2 8 0 0
x 4 0 0 6 4 0
b =
u 1
x 1 4
x 2 0
x 3 0
x 4 0
c =
x 1 x 2 x 3 x 4
y 1 0 0 1 . 1 4 4 0 . 8 9 4 1
d =
u 1
y 1 0
2 . 8 . 3 R y s o w a n i e z e r i b i e g u n ó w ( l i n i e p i e r w i a s t k o w e )
A b y g r a f i c z n i e p r z e d s t a w i w a r t o [c i z e r i b i e g u n ó w m o |n a u |y f u n k c j i p z m a p ( ) .
P o l e c e n i e
p z m a p ( G )
u t w o r z y w r e z u l t a c i e w y k r e s j a k n a R y s . 4 4
P o l e - Z e r o M a p
4 0
3 0
2 0
1 0
0
- 1 0
- 2 0
- 3 0
- 4 0
- 1 0 0 - 9 0 - 8 0 - 7 0 - 6 0 - 5 0 - 4 0 - 3 0 - 2 0 - 1 0 0
R e a l A x i s
R y s . 4 3
T a k i e p r z e d s t a w i e n i e j e s t b a r d z i e j o b r a z o w e n i | w y n i k f u n k c j i z p k ( ) g d y | n a p i e r w s z y r z u t
o k a m o |n a o c e n i , k t ó r e b i e g u n y s n i e s t a b i l n e ( t e w p r a w e j p ó Bp Ba s z c z y zn i e ) , k t ó r e
d o m i n u j c e ( t e n a j b l i |s z e o s i u r o j o n e j ) , a k t ó r e m a j a z n i k o m y w p By w n a z a c h o w a n i e s i
o b i e k t u ( t e , p o Bo |o n e d a l e k o w l e w e j p ó Bp Ba s z c z y zn i e ) .
I n n y m n a r z d z i e m p r z y d a t n y m p r z y a n a l i z i e p o Bo |e n i a z e r i b i e g u n ó w j e s t m e t o d a l i n i i
p i e r w i a s t k o w y c h . J e s t o n a j e d n z k l a s y c z n y c h m e t o d p r o j e k t o w a n i a r e g u l a t o r ó w w u k Ba d a c h
z a m k n i t y c h . S z c z e g ó By t e j m e t o d y n i e s t e m a t e m n i n i e j s z e g o l a b o r a t o r i u m . W a r t o j e d n a k
w i e d z i e , |e l i n i e p i e r w i a s t k o w e p o k a z u j j a k p r z e m i e s z c z a s i b d b i e g u n y i z e r a u k Ba d u
o z a d a n e j t r a n s m i t a n c j i p o z a m k n i c i u p t l i u j e m n e g o s p r z |e n i a z w r o t n e g o , w k t ó r y m
z n a j d u j e s i z m i e n n e w z m o c n i e n i e k ( R y s . 4 4 ) .
2 4
I m a g i n a r y A x i s
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 4 4
D o r y s o w a n i e l i n i i p i e r w i a s t k o w y c h s Bu |y p o l e c e n i e r l o c u s ( ) .
P o l e c e n i e :
r l o c u s ( G )
u t w o r z y w r e z u l t a c i e w y k r e s j a k n a R y s . 4 5
R o o t L o c u s
2 0 0
1 5 0
1 0 0
5 0
0
- 5 0
- 1 0 0
- 1 5 0
- 2 0 0
- 3 0 0 - 2 5 0 - 2 0 0 - 1 5 0 - 1 0 0 - 5 0 0 5 0 1 0 0
R e a l A x i s
R y s . 4 5
Z w y k r e s u w n i k a , |e w r o z p a t r y w a n y m u k Ba d z i e , g d y w z m o c n i e n i e k w z r o [n i e p o w y |e j
p e w n e j w a r t o [c i u k Ba d s t a n i e s i n i e s t a b i l n y ( b i e g u n y p r z e j d d o p r a w e j p ó Bp Ba s z c z y z n y ) .
W a r t o [ t e g o w z m o c n i e n i a m o |n a Ba t w o o d c z y t a k l i k a j c n a l i n i p i e r w i a s t k o w
i p r z e s u w a j c z n a c z n i k , k t ó r y s i w ó w c z a s p o j a w i . O k i e n k o ( R y s . 4 6 ) , k t ó r e w y [w i e t l o n e j e s t
o b o k z n a c z n i k a z a w i e r a n a s t p u j c e i n f o r m a c j e :
G a i n w z m o c n i e n i e k d l a w s k a z a n e g o p u n k t u
P o l e w a r t o [ b i e g u n a t r a n s m i t a n c j i
D a m p i n g b e z w y m i a r o w y w s p ó Bc z y n n i k t Bu m i e n i a o s c y l a c j i u k Ba d u
O v e r s h o o t p r z e r e g u l o w a n i e
F r e q u e n c y c z s t o t l i w o [ o s c y l a c j i u k Ba d u ( w r a d / s )
R o o t L o c u s
2 0 0
1 5 0
1 0 0
5 0 S y s t e m : G
G a i n : 3 . 7 5
P o l e : 0 . 1 5 2 + 6 8 . 1 i
0
D a m p i n g : - 0 . 0 0 2 2 3
O v e r s h o o t ( % ) : 1 0 1
F r e q u e n c y ( r a d / s e c ) : 6 8 . 1
- 5 0
- 1 0 0
- 1 5 0
- 2 0 0
- 3 0 0 - 2 5 0 - 2 0 0 - 1 5 0 - 1 0 0 - 5 0 0 5 0 1 0 0
R e a l A x i s
R y s . 4 6
2 5
I m a g i n a r y A x i s
I m a g i n a r y A x i s
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
J a k w i d a n a R y s . 4 6 , w p r z y p a d k u , g d y b y z a m k n p t l s p r z |e n i a z w r o t n e g o ( j a k n a R y s .
4 4 ) u k Ba d b d z i e s t a b i l n y , o i l e w z m o c n i e n i e k b d z i e m n i e j s z e o d 3 . 7 5 .
2 . 8 . 4 O d p o w i e d z i m p u l s o w a i s k o k o w a u k Ba d u
J e d n z p o d s t a w o w y c h c h a r a k t e r y s t y k c z a s o w y c h k a |d e g o u k Ba d u s j e g o o d p o w i e d z i
i m p u l s o w a i s k o k o w a . W M a t l a b i e d o i c h w y z n a c z a n i a s Bu | f u n k c j e i m p u l s e ( ) i s t e p ( ) .
P o l e c e n i e
i m p u l s e ( G )
u t w o r z y w r e z u l t a c i e w y k r e s j a k n a R y s . 4 7 .
I m p u l s e R e s p o n s e
2 0
1 5
1 0
5
0
- 5
- 1 0
- 1 5
0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1
T i m e ( s e c )
R y s . 4 7
P o l e c e n i e
s t e p ( G )
u t w o r z y w r e z u l t a c i e w y k r e s j a k n a R y s . 4 8
S t e p R e s p o n s e
0 . 9
0 . 8
0 . 7
0 . 6
0 . 5
0 . 4
0 . 3
0 . 2
0 . 1
0
0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1
T i m e ( s e c )
R y s . 4 8
W a r t o [ u s t a l o n o d p o w i e d z i s k o k o w e j m o |n a w y z n a c z y u |y w a j c f u n k c j i d c g a i n ( ) .
P o l e c e n i e :
d c g a i n ( G )
d a w w y n i k u :
a n s =
0 . 5 2 1 7
2 6
A m p l i t u d e
A m p l i t u d e
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
2 . 8 . 5 C h a r a k t e r y s t y k i c z s t o t l i w o [c i o w e u k Ba d u
D o r y s o w a n i a c h a r a k t e r y s t y k c z s t o t l i w o [c i o w y c h u k Ba d u s Bu | f u n k c j e b o d e ( ) , b o d e m a g ( )
o r a z n y q u i s t ( ) . F u n k c j a b o d e ( ) w y z n a c z a c h a r a k t e r y s t y k a m p l i t u d o w i f a z o w , b o d e m a g ( )
t y l k o a m p l i t u d o w , z a [ n y q u i s t ( ) c h a r a k t e r y s t y k n y q u i s t a .
P o l e c e n i e :
b o d e ( G )
u t w o r z y w r e z u l t a c i e w y k r e s j a k n a R y s . 4 9 .
B o d e D i a g r a m
5 0
0
- 5 0
- 1 0 0
- 1 5 0
0
- 4 5
- 9 0
- 1 3 5
- 1 8 0
- 2 2 5
- 2 7 0
1 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 3 1 0 4
F r e q u e n c y ( r a d / s e c )
R y s . 4 9
Z w y k r e s u w y n i k a , |e s z c z y t r e z o n a n s o w y d l a r o z p a t r y w a n e g o u k Ba d u p r z y p a d a n a
c z s t o t l i w o [ o k o Bo 3 6 r a d / s , c z y l i 5 . 7 H z , z a [ p a s m o p r z e n o s z e n i a u k Ba d u t o o k o Bo 1 4 4 r a d / s
( 2 3 H z ) . D o d o k Ba d n e g o w y z n a c z e n i a p a s m a m o |n a u |y f u n k c j i b a n d w i d t h ( ) .
W s y n t e z i e u k Ba d ó w s t e r o w a n i a d u |e z n a c z e n i a m a j z a p a s f a z y i z a p a s w z m o c n i e n i a u k Ba d u .
D o i c h w y z n a c z e n i a s Bu |y f u n k c j a m a r g i n ( )
P o l e c e n i e :
m a r g i n ( G )
u t w o r z y w r e z u l t a c i e w y k r e s j a k n a R y s . 5 0 .
B o d e D i a g r a m
G m = 1 1 . 3 d B ( a t 6 7 . 8 r a d / s e c ) , P m = 3 1 . 8 d e g ( a t 4 5 . 7 r a d / s e c )
5 0
0
- 5 0
- 1 0 0
- 1 5 0
0
- 4 5
- 9 0
- 1 3 5
- 1 8 0
- 2 2 5
- 2 7 0
1 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 3 1 0 4
F r e q u e n c y ( r a d / s e c )
R y s . 5 0
D l a r o z p a t r y w a n e g o u k Ba d u z a p a s w z m o c n i e n i a t o 1 1 . 3 d B , z a [ z a p a s f a z y t o 3 1 . 8 ° .
2 7
M a g n i t u d e ( d B )
P h a s e ( d e g )
M a g n i t u d e ( d B )
P h a s e ( d e g )
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
2 . 9 w i c z e n i e 8 m o d e l o w a n i e u k Ba d u z w 7 w A M E S i m
U k Ba d z R y s . 4 2 z a m o d e l u j w A M E S i m . P o w i n i e n o n w y g l d a t a k j a k n a R y s . 5 1 . Z a u w a |,
|e k o n i e c z n e j e s t u z u p e Bn i e n i e u k Ba d u o p r z e t w o r n i k b e z w y m i a r o w e g o s y g n a Bu
p o b u d z a j c e g o n a p r z e m i e s z c z e n i e a w i c t a k , j a k t o m u s i b y z r e a l i z o w a n e w u k Ba d z i e
r z e c z y w i s t y m . P a m i t a j u s t a w i o d p o w i e d n i e w a r t o [c i w i e l k o [c i f i z y c z n y c h w u k Ba d z i e .
R y s . 5 1
N a p o t r z e b y s y m u l a c j i u s t a w c z a s j e j t r w a n i a = 5 s o r a z C o m m u n i c a t i o n i n t e r v a l = 0 . 0 0 1 s .
W y k o n a j s y m u l a c j e p r z e m i e s z c z e n i a m a s y 2 n a p o b u d z e n i e u k Ba d u s k o k i e m j e d n o s t k o w y m
i i m p u l s e m ( m o |e s z g o w y g e n e r o w a u |y w a j c e l e m e n t u L i n e a r p i e c e w i s e s i g n a l s o u r c e
z o d p o w i e d n i o u s t a w i o n y m i w a r t o [c i a m i k o l e j n y c h p r z e d z i a Bó w c y k l u p r a c y ) . P o r ó w n a j
w y n i k i z u z y s k a n y m i w M a t l a b . P a m i t a j o u s t a w i e n i u o d p o w i e d n i c h z a k r e s ó w n a o s i c z a s u
t a k , b y b y By j e d n a k o w e n a w y k r e s a c h z A M E S i m i M a t l a b . D o d a t k o w o p o r ó w n a j t a k |e z e
s o b p r z e b i e g i c z a s o w e p r z e m i e s z c z e D, p r d k o [c i i p r z y [p i e s z e D d l a o b u m a s .
N a s t p n i e z m i e D ( w t r y b i e s y m u l a c j i ) s t a t u s zr ó d Ba n a c o n t r o l , o r a z s t a t u s m a s y 2 n a s t a t e
o b s e r v e r . D o d a j c h w i l l i n e a r y z a c j i u k Ba d u ( L i n e a r i z a t i o n t i m e ) = 5 s i p r z e p r o w a d z a n a l i z y
c z s t o t l i w o [c i o w e . P o n o w n i e p o r ó w n a j o t r z y m a n e w y n i k i z w y n i k a m i u z y s k a n y m i
w M a t l a b i e . J e |e l i w y k r e s o d p o w i e d z i s k o k o w e j l u b w i d m a r ó |n i s i p o m i d z y A M E S i m
i M a t l a b e m , o z n a c z a t o , |e w k t ó r y m [ z m o d e l i p o p e Bn i o n o b Bd ( n p . zl e w p r o w a d z o n o
t r a n s m i t a n c j w M a t a l b i e l u b b Bd n i e w p i s a n o k t ó r y [ z p a r a m e t r ó w m o d e l u A M E S i m )
2 . 1 0 w i c z e n i e 9 u k Ba d n i e l i n i o w y
D o t y c h c z a s r o z p a t r y w a n e p r z y k Ba d y b y By m o d e l a m i l i n i o w y m i . U k Ba d y r z e c z y w i s t e s j e d n a k
a l b o l i n i o w e t y l k o w p e w n y m z a k r e s i e , a l b o c a Bk o w i c i e n i e l i n i o w e . A b y z a m o d e l o w a
w A M E S i m n i e l i n i o w o [ u k Ba d u w y s t a r c z y z a s t o s o w a e l e m e n t y j u w z g l d n i a j c e , n p . m a s
z o g r a n i c z e n i e m p r z e m i e s z c z e D ( e n d s t o p ) l u b e l e m e n t u w z g l d n i a j c y t a r c i e ( f r i c t i o n ) .
Z b u d u j u k Ba d j a k n a R y s . 5 2 .
R y s . 5 2
D l a w s z y s t k i c h e l e m e n t ó w p r z y j m i j p i e r w s z i n t e r p r e t a c j f i z y c z n . P r z e j d z d o t r y b u
d e f i n i o w a n i a w a r t o [c i w i e l k o [c i f i z y c z n y c h .
" D l a zr ó d Ba s y g n a Bu u s t a w c z s t o t l i w o [ = 0 . 2 5 H z
" D l a w z m a c n i a c z a k u s t a w w z m o c n i e n i e = 2 0 0 0
" D l a s p r |y n y u s t a w w s p ó Bc z y n n i k s p r |y s t o [c i = 1 0 0 0 0 N / m
" D l a t Bu m i k a u s t a w w s p ó Bc z y n n i k t Bu m i e n i a = 1 0 0 0 N / m / s
" D l a m a s y u s t a w :
o m a s = 1 0 k g
2 8
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
o l e w e o g r a n i c z e n i e p r z e m i e s z c z e D ( l o w e r d i s p l a c e m e n t l i m i t ) = - 0 . 1 m
o p r a w e o g r a n i c z e n i e p r z e m i e s z c z e D ( h i g h e r d i s p l a c e m e n t l i m i t ) = 1 m
o s i B t a r c i a c o u l o m b o w s k i e g o ( t a r c i a r u c h u ) ( C o u l o m b f r i c t i o n f o r c e ) = 2 0 0 N
o s i B t a r c i a s t a t y c z n e g o ( s t r i c t i o n f o r c e ) = 3 0 0 N
p a m i t a j , |e s i Ba t a r c i a s t a t y c z n e g o m u s i z a w s z e b y w i k s z a l u b r ó w n a
t a r c i u c o u l o m b o w s k i e m u
P r z e j d z d o t r y b u s y m u l a c j i . U s t a w C o m m u n i c a t i o n i n t e r v a l = 0 . 0 1 s i w y k o n a j s y m u l a c j .
N a s t p n i e w y k o n a j w y k r e s j a k n a R y s . 5 3 . Z a w i e r a o n s i B z a d a w a n ( s i B n a w y j [c i u
w z b u d n i k a s i By ) , s i B n a p o r c i e 1 m a s y , p r z e m i e s z c z e n i e m a s y o r a z r ó |n i c s i B m i d z y p o r t a m i
m a s y ( k o n i e c z n e b d z i e j e j w y z n a c z e n i e w p o s t p r o c e s o r z e ) . U s t a w o p i s y i z a k r e s y o s i j a k n a
R y s . 5 3 .
R y s . 5 3
Z w y k r e s u w y n i k a , |e m a s a z a c z y n a s i p r z e m i e s z c z a d o p i e r o , g d y s i Ba z a d a w a n a
p r z e k r o c z y 3 0 0 N , c z y l i p o k o n a s i B t a r c i a s t a t y c z n e g o . W c z a s i e r u c h u r ó |n i c a s i B w y n o s i
2 0 0 N , c o w y n i k a z o p o r ó w r u c h u . G d y r ó |n i c a s i B s p a d n i e p o n i |e j 2 0 0 N m a s a z a t r z y m u j e
s i . D o d a t k o w o , p o d c z a s r u c h u w l e w o ( n a w y k r e s i e k i e r u n e k u j e m n y ) n a p o t y k a n a
o g r a n i c z n i k r u c h u p r z y p r z e m i e s z c z e n i u - 0 . 1 m . N a s t p u j e w ó w c z a s s k o k s i By ( z a c z y n a
d z i a Ba s i Ba t a r c i a s t a t y c z n e g o g d y | m a s a n i e p r z e m i e s z c z a s i ) . W d a l s z y m p r z e d z i a l e c z a s u ,
r ó |n i c a s i B d z i a Ba j c y c h n a m a s r o [n i e m a s a n i e m o |e s i p r z e m i e s z c z a , a j e d n o c z e [n i e
j e s t c i g n i t a p r z e z n a r a s t a j c s i B z a d a w a n . P o n o w n y r u c h m a s y m o |l i w y j e s t d o p i e r o ,
g d y s i Ba z n ó w b d z i e p o p y c h a m a s , a r ó |n i c a m i d z y t s i B, a s i B t a r c i a s t a t y c z n e g o
p r z e k r o c z y 3 0 0 N .
W t e n s p o s ó b z a m o d e l o w a n e z o s t a By z j a w i s k a n i e l i n i o w e p o d c z a s r u c h u m a s y .
2 . 1 1 w i c z e n i e 1 0 n i e c i g Bo [ m o d e l u
Z a m o d e l u j o d b i j a n i e s i o d p o d Bo g i p i Bk i p u s z c z o n e j s w o b o d n i e z p e w n e j w y s o k o [c i ( R y s .
5 4 ) . W m o m e n c i e o d b i c i a p r d k o [ p i Bk i g w a Bt o w n i e z m i e n i a z w r o t . O z n a c z a t o , |e
w m i e j s c a c h t y c h s y g n a B n i e j e s t c i g By . Z p u n k t u w i d z e n i a m e t o d n u m e r y c z n y c h ( c z y l i m e t o d
s t o s o w a n y c h d o o b l i c z e D i s y m u l a c j i k o m p u t e r o w y c h ) t e g o t y p u z a c h o w a n i e s y s t e m u
p o w o d u j e p e w n e k o m p l i k a c j e , k t ó r y c h n a s t p s t w e m j e s t a l b o z n a c z n e w y d Bu |e n i e c z a s u
o b l i c z e D, a l b o z m n i e j s z e n i e i c h d o k Ba d n o [c i , z w Ba s z c z a w o b s z a r a c h n i e c i g Bo [c i .
2 9
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 5 4
W n i n i e j s z y m p r z y k Ba d z i e p o k a z a n e z o s t a n i e j a k w A M E S i e m p o p r a w i d o k Ba d n o [ i s k r ó c i
c z a s o b l i c z e D p r z y a n a l i z i e t e g o t y p u z a g a d n i e D.
W c h w i l i p o c z t k o w e j , p i Bk a s t a n o w i c a p e w n m a s , u m i e s z c z o n a j e s t n a w y s o k o [c i h 0 .
W c z a s i e s w o b o d n e g o s p a d a n i a n a p i Bk d z i a Ba s i Ba g r a w i t a c j i . P i Bk a n i e j e s t t e | p o Bc z o n a
z p o d Bo |e m . K o n t a k t z p o d Bo |e m n a s t p u j e d o p i e r o w m o m e n c i e u d e r z e n i a . P o n i e w a | p i Bk a
o d b i j a s i , o z n a c z a t o , |e p o Bc z e n i e t o j e s t p o Bc z e n i e m s p r |y s t y m . P o o d b i c i u n a s t p u j e
p o n o w n i e u t r a t a k o n t a k t u z p o d Bo |e m . P o n a d t o , p o k o l e j n y c h o d b i c i a c h , p i Bk a o s i g a c o r a z
m n i e j s z e w y s o k o [c i m a k s y m a l n e . O z n a c z a t o z k o l e i , |e w u k Ba d z i e w y s t p u j e t Bu m i e n i e .
U w z g l d n i a j c p o w y |s z e z a Bo |e n i a i r o z w a |a n i a n a l e |y t e r a z z b u d o w a m o d e l w A M E S i m
( R y s . 5 5 ) .
R y s . 5 5
D l a w s z y s t k i c h e l e m e n t ó w p r z y j m i j p i e r w s z i n t e r p r e t a c j f i z y c z n .
U s t a w n a s t p u j c e p a r a m e t r y e l e m e n t ó w m o d e l u :
" M a s a p i Bk i = 1 k g
" O r i e n t a c j a p i Bk i ( i n c l i n a t i o n ) = 9 0 ( w a r t o [ + 9 0 o z n a c z a , |e p o r t 1 m a s y b d z i e
s k i e r o w a n y w d ó B)
" S z t y w n o [ k o n t a k t u = 1 0 0 0 0 0 0 N / m
" T Bu m i e k o n t a k t u = 1 5 0 N / m / s
" G Bb o k o [ z a g Bb i e n i a p i Bk i , p o w y |e j k t ó r e g o t Bu m i e n i e o s i g a p e Bn w a r t o [
( p e n e t r a t i o n f o r f u l l d a m p i n g ) = 0 . 0 0 1 m m
" P o c z t k o w a o d l e g Bo [ m i d z y p i Bk a p o d Bo |e m ( g a p o r c l e a r a n c e w i t h b o t h
d i s p l a c e m e n t s z e r o ) = 1 0 0 0 m m
P o p r z e j [c i u d o t r y b u s y m u l a c j i z m i e D w e l e m e n c i e m o d e l u j c y m k o n t a k t n a z w z m i e n n e j
g a p o r c l e a r a n c e n a W y s o k o [ p i Bk i . W y k o n a j s y m u l a c j d l a c z a s u k o Dc o w e g o = 4 s
i C o m m u n i c a t i o n i n t e r v a l = 0 . 0 5 s .
N a r y s u j w y k r e s w y s o k o [c i p i Bk i n a d p o d Bo g ( R y s . 5 6 ) .
3 0
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 5 6
J a k w i d a , p r z y t a k u s t a w i o n y c h p a r a m e t r a c h s y m u l a c j i , w c h w i l a c h o d b i c i a ( p u n k t a c h
n i e c i g Bo [c i ) w a r t o [c i n i e s w y l i c z a n e c o p o w o d u j e , |e w y n i k i n i e s d o k Ba d n e . A b y c h w i l e
o d b i b y By w y z n a c z o n e d o k Ba d n i e j m o |l i w e s d w a r o z w i z a n i a .
- Z m n i e j s z e n i e k r o k u s y m u l a c j i p o c i g n i e t o z a s o b w y d Bu |e n i e c z a s u r e a l i z a c j i
o b l i c z e D i n i e d a j e g w a r a n c j i , |e p r z y g s t s z y c h , k r ó t s z y c h k r o k a c h u d a s i t r a f i
w p u n k t y n i e c i g Bo [c i
- U |y c i e d o d a t k o w e j o p c j i s y m u l a c j i p r z e z n a c z o n e j d o w y k r y w a n i a n i e c i g Bo [c i
m o d e l i .
B y w y k o r z y s t a t d r u g m o |l i w o [ n a l e |y o t w o r z y o k n o p a r a m e t r ó w s y m u l a c j i
i w z a k Ba d c e S t a n d a r d o p t i o n s z a z n a c z y o p c j D i s c o n t i n u i t i e s p r i n t o u t . P o w y k o n a n i u
s y m u l a c j i n a w y k r e s i e w y r a zn i e w i d a m o m e n t y o d b i c i a p i Bk i ( R y s . 5 7 ) .
R y s . 5 7
P o n a d t o , w o k n i e p o k a z u j c y m p o s t p s y m u l a c j i ( S i m u l a t i o n r u n ) p o d a n e s w y l i c z o n e
c h w i l e c z a s u k o l e j n y c h o d b i :
L S T P 0 0 A i n s t a n c e 1 d i s c o n t i n u i t y a t T i m e = 0 . 4 5 4 7 5 6
L S T P 0 0 A i n s t a n c e 1 d i s c o n t i n u i t y a t T i m e = 0 . 5
L S T P 0 0 A i n s t a n c e 1 d i s c o n t i n u i t y a t T i m e = 1 . 1 6 7 3 9
L S T P 0 0 A i n s t a n c e 1 d i s c o n t i n u i t y a t T i m e = 1 . 1 7 0 5 5
L S T P 0 0 A i n s t a n c e 1 d i s c o n t i n u i t y a t T i m e = 1 . 7 3 2 7 4
L S T P 0 0 A i n s t a n c e 1 d i s c o n t i n u i t y a t T i m e = 1 . 7 5
L S T P 0 0 A i n s t a n c e 1 d i s c o n t i n u i t y a t T i m e = 2 . 1 7 9 2 9
&
N a z a k o Dc z e n i e p r z y k Ba d u d o d a j d o w y k r e s u p r z e b i e g p r d k o [c i m a s y 1 . Z o b a c z , w k t ó r y c h
m i e j s c a c h j e s t d o d a t n i a , a k i e d y u j e m n a , o r a z k i e d y i w j a k i s p o s ó b z m i e n i a s i j e j z n a k .
3 1
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
2 . 1 2 w i c z e n i e 1 1 a k t y w n e z a w i e s z e n i e s a m o c h o d u
W w i c z e n i u 2 s y m u l o w a n y b y B p r o s t y m o d e l z a w i e s z e n i a s a m o c h o d u , t z w . m o d e l q u a r t e r
c a r . W o b e c n y m w i c z e n i u z a w i e s z e n i e p a s y w n e z o s t a n i e p r z e k s z t a Bc o n e w z a w i e s z e n i e
a k t y w n e a k t y w n e .
O t w ó r z m o d e l z a p i s a n y w w i c z e n i u 2 ( l u b z b u d u j n o w y , p a m i t a j o o d p o w i e d n i c h
w a r t o [c i a c h p a r a m e t r ó w , a l i a s a c h e l e m e n t ó w i n a z w a c h z m i e n n y c h ) . W p r o w a d z n a s t p u j c e
m o d y f i k a c j e d o u k Ba d u :
E l e m e n t N a z w a p a r a m e t r u W a r t o [
M A S 0 0 2 1 M a s a n a d w o z i a m a s s [ k g ] 4 0 0
i n c l i n a t i o n [ d e g r e e ] - 9 0
S P R 0 0 0 A 2 Z a w i e s z e n i e - s p r |y n a s p r i n g r a t e [ N / m ] 1 5 0 0 0
s p r i n g f o r c e w i t h b o t h d i s p l a c e m e n t s 4 0 0 * 9 . 8 1
z e r o [ N ]
D A M 0 0 0 0 2 Z a w i e s z e n i e - t Bu m i k d a m p i n g r a t e [ N / m / s ] 1 0 0 0
M A S 0 0 2 3 M a s a o p o n y m a s s [ k g ] 5 0
i n c l i n a t i o n [ d e g r e e ] - 9 0
S P R 0 0 0 A 4 S z t y w n o [ o p o n y s p r i n g r a t e [ N / m ] 2 0 0 0 0 0
s p r i n g f o r c e w i t h b o t h d i s p l a c e m e n t s 4 0 0 * 9 . 8 1
z e r o [ N ]
S T E P 0 5 P o b u d z e n i e v a l u e a f t e r s t e p [ n u l l ] 0 . 1
s t e p t i m e [ s ] 0 . 5
P o m i d z y zr ó d Bo s y g n a Bu w y m u s z a j c e g o , a e l e m e n t w y m u s z a j c y , w s t a w d y n a m i c z n y b l o k
d u p l i k u j c y s y g n a B w e j [c i o w y . Z n a j d u j e s i o n w b i b l i o t e c e e l e m e n t ó w S i g n a l , C o n t r o l &
O b s e r v e r s i n o s i n a z w D y n a m i c d u p l i c a t o r b l o c k ( i k o n a ) . P r z y j e g o w s t a w i a n i u d o
s c h e m a t u , A M E S i m p y t a , i l e w e j [ i w y j [ m a m i e t e n b l o k . W y b i e r z 1 w e j [c i e i 3 w y j [c i a .
D o p i e r w s z e g o w y j [c i a p o d Bc z m o d e l z a w i e s z e n i a , p o z o s t a Be z a k o Dc z t e r m i n a l a m i . P ó zn i e j
p o d Bc z y m y d o n i c h k o l e j n e m o d e l e .
U w a g a : j e |e l i n i e b u d o w a Be [ n o w e g o m o d e l u , a o t w o r z y Be [ m o d e l z w . 2 , p r z e d w y k o n a n i e m
s y m u l a c j i u p e w n i j s i , |e w p a r a m e t r a c h s y m u l a c j i w y Bc z o n e s : s y m u l a c j e w s a d o w e ( B a t c h
r u n ) , u s t a l a n i e p o b u d z e D ( H o l d i n p u t s c o n s t a n t ) o r a z u |y c i e w y n i k ó w o s t a t n i e j s y m u l a c j i j a k o
w a r u n k ó w p o c z t k o w y c h ( U s e o l d f i n a l v a l u e s )
Z m o d y f i k o w a n y m o d e l p o w i n i e n w y g l d a j a k n a R y s . 5 8 .
3 2
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 5 8
W y k o n a j s y m u l a c j d l a c z a s u k o Dc o w e g o = 6 s i c o m m u n i c a t i o n i n t e r v a l = 0 . 0 1 s .
W y k o n a j w y k r e s p r z e m i e s z c z e D m a s y n a d w o z i a ( R y s . 5 9 ) o r a z s i B w s p r |y n i e i t Bu m i e n i u
z a w i e s z e n i a ( R y s . 6 0 ) .
R y s . 5 9 R y s . 6 0
J a k w y n i k a z R y s . 5 9 , p o n a j e c h a n i u n a p r z e s z k o d n a d w o z i e s a m o c h o d u s i l n i e d r g a . W c e l u
z m n i e j s z e n i a d r g a D, m o |n a d o d a d o u k Ba d u e l e m e n t t Bu m i c y . M u s i a Bb y o n Bc z y n a d w o z i e
z p e w n y m w y i d e a l i z o w a n y m , s t a By m p u n k t e m . I d e a t a k a n o s i n a z w s k y h o o k c z y l i h a k
w n i e b i e . O c z y w i [c i e , w p r a k t y c e j e s t t o n i e m o |l i w e d o z r e a l i z o w a n i a , j e d n a k n a p o t r z e b y
m o d e l o w a n i a t a k i e p o d e j [c i e j e s t s t o s o w a n e . S k o p i u j m o d e l z a w i e s z e n i a p a s y w n e g o
i u z u p e Bn i j g o o e l e m e n t t Bu m i c y j a k n a R y s . 6 1 .
3 3
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 6 1
W s p ó Bc z y n n i k t Bu m i e n i a w d o d a t k o w y m e l e m e n c i e t Bu m i c y m = 2 5 0 0 N / ( m / s ) .
P o n o w n i e w y k o n a j s y m u l a c j i n a r y s u j w y k r e s p o r ó w n u j c y p r z e m i e s z c z e n i e m a s y n a d w o z i a
w p i e r w s z e j i d r u g i e j w e r s j i m o d e l u . J a k w i d a , w d r u g i m m o d e l u d r g a n i a z o s t a By p r a w i e
c a Bk o w i c i e z n i w e l o w a n e . P o r ó w n a j t a k |e p r z e b i e g i s i B w s p r |y n i e i t Bu m i e n i u z a w i e s z e n i a .
W y n i k i o t r z y m a n e d l a z w i e s z e n i a s k y - h o o k s t a n o w i p e w i e n c e l , d o k t ó r e g o c h c e m y d |y .
C h c e m y a b y n a d w o z i e p o j a z d u z a c h o w y w a Bo s i t a k , j a k g d y b y b y Bo d o d a t k o w o t Bu m i o n e
t Bu m i k i e m u m o c o w a n y m w n i e b i e . S p r ó b u j e m y t e r a z o d t w o r z y t a k i e z a c h o w a n i e
m o d y f i k u j c z a w i e s z e n i e s a m o c h o d u . W t y m c e l u u s u n i e m y z z a w i e s z e n i a e l e m e n t t Bu m i c y ,
a z a m i a s t n i e g o w s t a w i m y d w a w z b u d n i k i g e n e r u j c e s i B. A b y z a w i e s z e n i e o d t w a r z a Bo
z a c h o w a n i e m o d e l u s k y h o o k s i By g e n e r o w a n e p r z e z w z b u d n i k i m u s z m i e p r z e b i e g t a k i ,
j a k s i Ba w y t w a r z a n a p r z e z e l e m e n t t Bu m i c y w t y m |e m o d e l u .
W p i e r w s z y m k r o k u z a s t p i m y e l e m e n t t Bu m i c y w z a w i e s z e n i u w z b u d n i k a m i s i By
i p o s t a r a m y s i o d t w o r z y z a c h o w a n i e z a w i e s z e n i a p a s y w n e g o . W d r u g i m k r o k u
u z u p e Bn i m y m o d e l t a k , b y o d t w a r z a B t a k |e z a c h o w a n i e e l e m e n t u t Bu m i c e g o s k y - h o o k .
S i Ba w e l e m e n c i e t Bu m i c y m j e s t p r o p o r c j o n a l n a d o r ó |n i c y p r d k o [c i j e g o k o Dc ó w . J e |e l i
c h c e m y u s u n e l e m e n t t Bu m i c y , u m i e s z c z o n e z a m i a s t n i e g o w z b u d n i k i m u s z g e n e r o w a
t a k s a m s i B j a k o n . W p r z y p a d k u e l e m e n t u t Bu m i c e g o w z a w i e s z e n i u j e g o s i Ba z a l e |y o d
r ó |n i c y p r d k o [c i m a s y o p o n y i p r d k o [c i m a s y z a w i e s z e n i a . A b y z m i e r z y w a r t o [ t y c h
w i e l k o [c i n a l e |y d o u k Ba d u d o d a p r z e t w o r n i k i p r d k o [c i , a n a s t p n i e u z a l e |n i g e n e r o w a n
s i B o d r ó |n i c y z m i e r z o n y c h p r d k o [c i . W s p ó Bc z y n n i k t Bu m i e n i a e l e m e n t u t Bu m i c e g o
w p i e r w o t n y m m o d e l u b y B r ó w n y 1 0 0 0 N / ( m / s ) . O z n a c z a t o , |e w a r t o [ s i By m u s i b y 1 0 0 0
r a z y w i k s z a n i | r ó |n i c a p r d k o [c i . S t d w y n i k a w i c w z m o c n i e n i e w p t l i s p r z |e n i a
z w r o t n e g o r ó w n e 1 0 0 0 . W y k o n a j m o d e l z a w i e s z e n i a a k t y w n e g o j a k n a R y s . 6 2 .
3 4
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 6 2
W y k o n a j s y m u l a c j e i p o r ó w n a j p r z e b i e g p r z e m i e s z c z e D m a s y n a d w o z i a w z a w i e s z a n i u
p a s y w n y m i a k t y w n y m w o b e c n e j w e r s j i . P o w i n n y b y i d e n t y c z n e .
W y k o n a m y t e r a z d r u g i k r o k , t z n . u z u p e Bn i m y m o d e l t a k , b y o d w z o r o w y w a B t a k |e d z i a Ba n i e
e l e m e n t u t Bu m i c e g o s k y - h o o k . S i Ba w t y m e l e m e n c i e j e s t p r o p o r c j o n a l n a d o r ó |n i c y
p r d k o [c i m a s y n a d w o z i a o r a z p r d k o [c i n i e b a , k t ó r e p o r u s z a s i z p r d k o [c i 0 m / s . S i Ba
g e n e r o w a n a p r z e z t e n e l e m e n t j e s t s k i e r o w a n a p r z e c i w n i e d o s i By g e n e r o w a n e j p r z e z
e l e m e n t y z w i e s z e n i a , a w i c s i Ba g e n e r o w a n a p r z e z w z b u d n i k i m u s i b y p o m n i e j s z a n a
o w a r t o [ s i By e l e m e n t u s k y - h o o k . Z m o d y f i k u j m o d e l a k t y w n e g o z a w i e s z a n i e t a k j a k n a
R y s . 6 3 . Z a s t a n ó w s i , j a k p o w i n n a b y w a r t o [ w z m o c n i e n i a w g ó r n e j p t l i s p r z |e n i a
z w r o t n e g o o d p o w i e d z i a l n e g o z a r e a l i z a c j e l e m e n t u t Bu m i c e g o s k y - h o o k .
W y k o n a j s y m u l a c j e , a n a s t p n i e w y k r e s y p o r ó w n u j c e p r z e b i e g i d l a 3 - c h m o d e l i :
- p r z e m i e s z c z e D m a s y n a d w o z i a
- s i B w s p r |y n i e z a w i e s z e n i a
- s i B w e l e m e n c i e t Bu m i c y m z a w i e s z e n i a
- i n n y c h , w y b r a n y c h p r z e z s i e b i e w i e l k o [c i ( n p . p r z y [p i e s z e D)
Z o b a c z , j a k b d z m i e n i a By s i w y n i k i p r z y z m i a n i e w z m o c n i e n i a w p t l i o d p o w i e d z i a l n e j z a
r e a l i z a c j t Bu m i e n i a e l e m e n t u s k y - h o o k . Z a s t a n ó w s i t a k |e s k d b i o r s i n i e w i e l k i e
r o z b i e |n o [c i m i d z y w y i d e a l i z o w a n y m m o d e l e m s k y - h o o k , a z r e a l i z o w a n y m z a w i e s z e n i e m
a k t y w n y m . N a z a k o Dc z e n i e z m i e D t a k |e s y g n a B p o b u d z a j c y n a d o w o l n y i n n y ( n p . o d c i n k a m i
l i n i o w y ) i z a s y m u l u j z a c h o w a n i e z a w i e s z e n i a n a w y m y [l o n y m p r z e z s i e b i e p r o f i l u d r o g i .
3 5
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 6 3
P r z e d s t a w i o n y m o d e l a k t y w n e g o z a w i e s z e n i a j e s t b a r d z o u p r o s z c z o n y . P o p i e r w s z e ,
p o m i n i t o p r o b l e m j a k w y g e n e r o w a s i B. M o |n a n p . z a s t o s o w a s i Bo w n i k i h y d r a u l i c z n e ,
n a p d y e l e k t r o m a g n e t y c z n e l u b e l e m e n t y t Bu m i c e o z m i e n n y c h c h a r a k t e r y s t y k a c h
( t z w . z a w i e s z e n i e s a m i - a k t y w n e ) . P o n a d t o , w r z e c z y w i s t o [c i , e l e m e n t y w y z n a c z a j c e w a r t o [
s i By t o n i e t y l k o p r o s t e w z m a c n i a c z e , a l e b a r d z i e j z a a w a n s o w a n e s t e r o w n i k i , k t ó r e n p .
p o t r a f i u w z g l d n i w y b r a n y t r y b p r a c y z a w i e s z e n i a ( n p . k o m f o r t o w y , s p o r t o w y ) c z y r o d z a j
n a w i e r z c h n i , p o k t ó r e j p o r u s z a s i s a m o c h ó d . P o n a d t o w s p ó Bp r a c u j o n e z i n n y m i s y s t e m a m i
s t e r o w a n i a w s a m o c h o d z i e n p . k o n t r o l t r a k c j i i s t a b i l i z a c j t o r u j a z d y ( E S P ) . P o m i j a j c f a k t ,
i | r o z p a t r y w a n y m o d e l j e s t m o d e l e m u p r o s z c z o n y m , s a m a i d e a s k y - h o o k j e s t p o w s z e c h n i e
s t o s o w a n a w m o d e l o w a n i u t e g o t y p u z a g a d n i e D.
2 . 1 3 w i c z e n i e 1 2 s t e r o w a n i e s i Bo w n i k i e m p r z e m i e s z c z a j c y m m a s
N a s z y m z a d a n i e m b d z i e z a p r o j e k t o w a u k Ba d p o z w a l a j c y p r z e s u n o 1 0 c m
i u s t a b i l i z o w a w z a d a n e j p o z y c j i m a s 2 0 k g . Z a d a n a p o z y c j a m a b y o s i g a n a
z d o k Ba d n o [c i 5 % w c z a s i e k r ó t s z y m n i | 0 . 2 5 s . B Bd w s t a n i e u s t a l o n y m m a b y r ó w n y 0 .
A b y p r z e s u n m a s k o n i e c z n y b d z i e c z Bo n w y k o n a w c z y . P r z y j m i j m y , |e b d z i e t o s i Bo w n i k
h y d r a u l i c z n y o m a k s y m a l n y m s k o k u t Bo k a 3 0 c m , k t ó r y s t e r o w a n y b d z i e p r z e z s e r w o z a w ó r .
D l a u Ba t w i e n i a z a s t o s u j e m y s y m e t r y c z n y s i Bo w n i k z d w u s t r o n n y m t Bo k i e m . D o d a t k o w o ,
m i d z y m a s a s i Bo w n i k i e m z n a j d u j e s i e l e m e n t t Bu m i c y ( n p . g u m o w a p o d k Ba d k a )
o w s p ó Bc z y n n i k u t Bu m i e n i a 1 0 0 0 N / m / s . O g ó l n y s c h e m a t u k Ba d u p o k a z a n y j e s t n a R y s . 6 4 .
3 6
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 6 4
U t w ó r z s c h e m a t r o z p a t r y w a n e g o u k Ba d w A M E S i m .
P o n i e w a | w u k Ba d z i e w y s t p u j e l e m e n t y h y d r a u l i c z n e k o n i e c z n e j e s t z d e f i n i o w a n i e
p a r a m e t r ó w c i e c z y . D o t e g o c e l u s Bu |y e l e m e n t G e n e r a l h y d r a u l i c p r o p e r t i e s , . N a l e |y
u m i e [c i g o n a s c h e m a c i e . W n a s z y m p r z y p a d k u n i e b d z i e m y z m i e n i a |a d n y c h p a r a m e t r ó w
c i e c z y ( p r z y j m i e m y p a r a m e t r y s t a n d a r d o w e ) . W o g ó l n o [c i , w u k Ba d z i e z k i l k o m a c i e c z a m i ,
n a s c h e m a c i e m o |e w y s t p i k i l k a t a k i c h e l e m e n t ó w . N a l e |y w ó w c z a s p a m i t a o u s t a w i e n i u
w p o s z c z e g ó l n y e l e m e n t a c h n u m e r y c i e c z y ( i n d e x o f h y d r a u l i c f l u i d ) d l a k a |d e j z c i e c z y .
P a r a m e t r t e n s Bu |y p ó zn i e j d o o k r e [l e n i a , k t ó r a c i e c z p By n i e w p o s z c z e g ó l n y c h e l e m e n t a c h
u k Ba d u ( k a |d y e l e m e n t h y d r a u l i c z n y t a k |e m a p a r a m e t r i n d e x o f h y d r a u l i c f l u i d ) .
P o n a r y s o w a n i u s c h e m a t u ( R y s . 6 5 ) , d l a k a |d e g o e l e m e n t u p r z y j m i j p i e r w s z i n t e r p r e t a c j
f i z y c z n .
R y s . 6 5
Z a n i m z a c z n i e m y o k r e [l a w a r t o [c i p a r a m e t r ó w p o s z c z e g ó l n y c h e l e m e n t ó w z d e f i n i u j e m y
p a r a m e t r g l o b a l n y . Z m e n u w y b i e r z S e t t i n g s > G l o b a l p a r a m e t r s . W y b i e r z p r z y c i s k A d d n e w .
N o w e m u p a r a m e t r o w i n a d a j n a z w Q , t y t u B N a t |e n i e p r z e p By w u i w a r t o [ 2 . M o |e s z t a k |e
u s t a w i j e d n o s t k ( k o l u m n a U n i t ) n a L / m i n ( R y s . 6 6 ) .
P a r a m e t r y g l o b a l n e u Ba t w i a j w p r o w a d z a n i e z m i a n i z a r z d z a n i e p a r a m e t r a m i w b a r d z i e j
r o z b u d o w a n y c h m o d e l a c h . P o n a d t o , p o z w a l a j o k r e [l i d o d a t k o w e z a l e |n o [c i p o m i d z y
i n n y m i p a r a m e t r a m i w y s t p u j c y m i w m o d e l u .
3 7
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 6 6
Z a a k c e p t u j n o w y p a r a m e t r i p o w r ó d o s c h e m a t u . U s t a w n a s t p u j c e p a r a m e t r y e l e m e n t ó w
m o d e l u :
" W y s o k o [ s k o k u ( s y g n a B z a d a w a n y ) = 0 . 1
" M a s a = 2 0 k g
" E l e m e n t y t Bu m i c y
o W s p ó Bc z y n n i k t Bu m i e n i a ( d a m p e r r a t i n g ) = 1 0 0 0 N / m / s
" W zr ó d l e c i [n i e n i a
o p r e s s u r e a t s t a r t o f s t a g e 1 = 1 5 0 b a r
o p r e s s u r e a t e n d o f s t a g e 1 = 1 5 0 b a r
W a r t o z a u w a |y , |e i d e a l n e zr ó d Bo c i [n i e n i a p o z w a l a z d e f i n i o w a c y k l r o b o c z y ,
t a k , j a k t o b y Bo w e l e m e n c i e P i e c e w i s e l i n e a r s i g n a l s o u r c e .
" W s e r w o z a w o r z e
o P r z e p By w P - A ( p o r t s P t o A f l o w r a t e ) = Q
o P r z e p By w B - T ( p o r t s B t o T f l o w r a t e ) = Q
o P r z e p By w P - B ( p o r t s P t o B f l o w r a t e ) = Q
o P r z e p By w A - T ( p o r t s A t o T f l o w r a t e ) = Q
o C z s t o [ d r g a D w Ba s n y c h ( v a l v e n a t u r a l f r e q u e n c y ) = 2 0 0 H z
W a r t o [ t a o g r a n i c z a m a k s y m a l n c z s t o t l i w o [ z m i a n p o Bo |e n i a
s e r w o z a w o r u . J e |e l i s y g n a B s t e r u j c y b d z i e z m i e n i a B s i z b y t s z y b k o
z a w ó r n i e b d z i e w s t a n i e n a d |y z a t y m i z m i a n a m i .
P o z o s t a B d o o k r e [l e n i a j e s z c z e j e d e n p a r a m e t r w z m o c n i e n i e w c z Bo n i e o p i s a n y m j a k o
s k a l o w a n i e . S y g n a B z a d a w a n y p r z e z o p e r a t o r a m u s i b y p r z e d p o d a n i e m n a s e r w o z a w ó r
p r z e s k a l o w a n y . {e b y o k r e [l i w s p ó Bc z y n n i k s k a l o w a n i a ( w z m o c n i e n i e s y g n a Bu ) n a l e |y
n a j p i e r w s p r a w d z i , j a k i j e s t m a k s y m a l n y s y g n a B s t e r u j c y d l a s e r w o z a w o r u . O k r e [l o n y j e s t
o n p r z e z p r d s t e r u j c y ( p a r a m e t r v a l v e r a t e d c u r r e n t w e l e m e n c i e m o d e l u j c y m z a w ó r ) .
J e d n o c z e [n i e w i e m y , |e m a k s y m a l n e p r z e s u n i c i e t Bo k a t o 0 . 3 m . S t d m o |n a w y z n a c z y
w z m o c n i e n i e s y g n a Bu k = 4 0 / 0 . 3 . T a k w a r t o [ w p i s z j a k o v a l u e o f g a i n w e l e m e n c i e
w z m a c n i a j c y m . D z i k i t e m u , z a d a j c n p . s k o k 0 . 1 m s e r w o z a w ó r z o s t a n i e w y s t e r o w a n y
p r d e m 1 3 . 3 3 3 m A c z y l i 1 / 3 w a r t o [c i m a k s y m a l n e j o d p o w i a d a j c e j p r z e m i e s z c z e n i u t Bo k a
o 0 . 3 m .
W y k o n a j s y m u l a c j d z i a Ba n i a u k Ba d u , p r z y j m u j c p a r a m e t r y s y m u l a c j i : c z a s k o Dc o w y = 1 s ,
C o m m u n i c a t i o n i n t e r v a l = 0 . 0 0 1 s .
W y k o n a j w y k r e s p r z e m i e s z c z e D m a s y ( R y s . 6 7 ) .
3 8
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 6 7
J a k w y n i k a z w y k r e s u , p o z a d a n i u w a r t o [c i s k o k o w e j m a s a p r z e m i e s z c z a s i a | d o m o m e n t u ,
g d y n a p o t k a n a n i e l i n i o w e o g r a n i c z e n i e z w i z a n e z o g r a n i c z o n d Bu g o [c i t Bo k a . W z a k r e s i e
o d 0 d o p e Bn e g o w y s u n i c i a t Bo k a u k Ba d m o |n a u w a |a z a l i n i o w y .
W c e l u z a p e w n i e n i a s t a b i l i z a c j i p o z y c j i m a s y , a t a k |e b y m o |l i w e b y Bo s p e Bn i e n i e w y m a g a n i a
d o t y c z c e g o c z a s u u s t a l a n i a p o z y c j i , k o n i e c z n e b d z i e z a s t o s o w a n i e u k Ba d u z z a m k n i t p t l a
s p r z |e n i a z w r o t n e g o o r a z s t e r o w n i k a . B y m ó c o k r e [l i p a r a m e t r y s t e r o w n i k a k o n i e c z n e j e s t
o p i s a n i e n a j p i e r w m o d e l u u k Ba d u . W z a k r e s i e p r z e m i e s z c z e D 0 ~ 0 . 3 m u k Ba d h y d r a u l i c z n y
a k t u a t o r a z a c h o w u j e s i j a k c z Bo n c a Bk u j c y o p e w n y m w z m o c n i e n i u . W e j [c i e m t e g o c z Bo n u
j e s t s y g n a B x , z a [ w y j [c i e m x 1 ( R y s . 6 4 ) . M o |n a t o o p i s a z a l e |n o [c i :
x 1 = x d x .
x x 1
+"k
K o l e j n y m c z Bo n e m m o d e l u j e s t m a s a z t Bu m i k i e m . C z Bo n t e n o p i s a n y j e s t r ó w n a n i e m :
& y ) c = y m .
( x 1 - & & &
T r a n s m i t a n c j e p o s z c z e g ó l n y c h c z Bo n ó w t o :
k x x
X ( s )
1 1
G 1 ( s ) = =
X ( s ) s
Y ( s ) c 1 0 0 0 1 k o b
G 2 ( s ) = = = = =
2
X 1 ( s ) m s + c 2 0 s + 1 0 0 0 1 + Äs
1 + s
1 0 0
P o z o s t a j e j e s z c z e o k r e [l i w a r t o [ w z m o c n i e n i a k x x 1 . W t y m c e l u w y k o n a j w y k r e s
p r z e m i e s z c z e D t Bo k a ( R y s . 6 8 ) .
R y s . 6 8
W c h w i l i t = 0 . 5 s t Bo k w y s u n i t y j e s t n a o d l e g Bo [ 0 . 1 6 8 5 6 m . N a t e j p o d s t a w i e m o |n a
o b l i c z y w z m o c n i e n i e p o m i d z y w a r t o [c i z a d a n ( x = 0 . 1 m ) , a p r z e m i e s z c z e n i e m t Bo k a
( x 1 = 0 . 1 6 8 5 6 m ) . W y n o s i o n o :
3 9
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
x 1
k x x = = 3 , 3 7 1 2
1
x Å" 0 , 5
P r z y t w o r z e n i u m o d e l u n a j w y g o d n i e j b d z i e z a c h o w a w s t p n e w z m o c n i e n i e ( s k a l o w a n i e )
w a r t o [c i w e j [c i o w e j j a k o o s o b n y b l o k . W z w i z k u z t y m , n a l e |y w y z n a c z y w z m o c n i e n i e
s a m e g o b l o k u c a Bk u j c e g o k i n t . W z m o c n i e n i e t o j e s t u k r y t e w w a r t o [c i k x x 1 :
k x x = k Å" k i n t = 3 , 3 7 1 2
1
s t d :
k x x 3 , 3 7 1 2
1
k i n t = = = 0 , 0 2 5 2 8 4
4 0
k
0 , 3
R o z p a t r y w a n y u k Ba d m o |n a o p i s a s c h e m a t e m b l o k o w y m j a k n a R y s . 6 9 . O d p o w i a d a o n a
d o l n e m u u k Ba d o w i z R y s . 7 0 .
R y s . 6 9
P o s z c z e g ó l n e b l o k i t r a n s m i t a n c j i m o d e l u j e l e m e n t y o b i e k t u : w z m a c n i a c z s k a l u j c y s y g n a B
w e j [c i o w y , u k Ba d h y d r a u l i c z n y o r a z u k Ba d m e c h a n i c z n y . P o n i e w a | o b i e k t m a s t a Be p a r a m e t r y ,
p a r a m e t r y t y c h b l o k ó w b d n i e z m i e n n e p r z e z c a Be z a d a n i e . T r a n s m i t a n c j a ( c a Be g o ) u k Ba d u
k i n t k o b 4 0 0 , 0 2 5 2 8 4 1 3 , 3 7 1 2
o t w a r t e g o G ( s ) = k Å" Å" = Å" Å" = .
s 1 + Äs 0 , 3 s 1 + 0 , 0 2 s s ( 1 + 0 , 0 2 s )
Z m o d y f i k u j s w ó j m o d e l t a k , b y w y g l d a B j a k n a r y s u n k u R y s . 7 0 . U s t a w w a r t o [c i p a r a m e t r ó w
c z Bo n ó w t r a n s m i t a n c y j n y c h ( k , k i n t , k o b , Ä) z g o d n i e z w y z n a c z o n y m i w a r t o [c i a m i .
k i n t k o b
k
M o d e l t r a n s m i t a n c y j n y
u k Ba d u o t w a r t e g o
R y s . 7 0
U w a g a : w s z y s t k i e k o l e j n e u k Ba d y i i c h m o d y f i k a c j e w n i n i e j s z y m w i c z e n i u n a l e |y
w y k o n y w a w t y m s a m y m p l i k u , p o p r z e z j e g o u z u p e Bn i e n i e . N i e n a l e |y t w o r z y
n o w y c h p l i k ó w d l a k o l e j n y c h s c h e m a t ó w a n i u s u w a s c h e m a t ó w j u | n a r y s o w a n y c h
g d y | b d p o t r z e b n e d o p o r ó w n a D w y n i k ó w .
W y k o n a j s y m u l a c j , a n a s t p n i e w y k r e s p o k a z u j c y p r z e m i e s z c z e n i e t Bo k a ( d i s p l a c e m e n t o f
p i s t o n ) o r a z w y j [c i e z c z Bo n u c a Bk u j c e g o ( o u t p u t f r o m i n t e g r a t o r ) . S p r a w d z, c z y w z a k r e s i e
l i n i o w o [c i m o d e l u o b a s y g n a By p o k r y w a j s i . N a s t p n i e w y k o n a j w y k r e s p o k a z u j c y
4 0
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
p r z e m i e s z c z e n i e m a s y 1 ( d i s p l a c e m e n t p o r t 1 ) o r a z w y j [c i e m o d e l u t r a n s m i t a n c y j n e g o
( o u t p u t f r o m f i r s t o r d e r l a g ) . P o n o w n i e p o r ó w n a j p r z e b i e g i o b u w y k r e s ó w . Z g o d n o [
w y k r e s ó w o z n a c z a , |e s t r u k t u r a i p a r a m e t r y m o d e l u z o s t a By o k r e [l o n e i w p r o w a d z o n e
p o p r a w n i e .
K o l e j n y m e t a p e m r o z w i z y w a n i a p r o b l e m u b d z i e z a m k n i c i e p t l i s p r z |e n i a z w r o t n e g o .
S k o p i u j m o d e l t r a n s m i t a n c y j n y u k Ba d u o t w a r t e g o i z m o d y f i k u j g o j a k n a R y s . 7 1 .
M o d e l t r a n s m i t a n c y j n y
u k Ba d u o t w a r t e g o
M o d e l t r a n s m i t a n c y j n y
u k Ba d u z a m k n i t e g o
R y s . 7 1
J e s t t o u k Ba d z j e d n o s t k o w y m s p r z |e n i e m z w r o t n y m , b e z s t e r o w n i k a . W y k o n a j w y k r e s
w y j [c i a t e g o m o d e l u ( R y s . 7 2 ) .
R y s . 7 2
Z a m k n i c i e p t l i s p o w o d o w a Bo , |e w y j [c i e u k Ba d u d |y d o z a d a n e j w a r t o [c i ( 0 . 1 ) . N i e s t e t y ,
c z a s u s t a l a n i a t s 5 % = 0 . 8 4 7 s . K o n i e c z n e b d z i e z a s t o s o w a n i e s t e r o w n i k a , k t ó r y p r z y s p i e s z y
u k Ba d . N a j p r o s t s z y m r o z w i z a n i e m b d z i e s t e r o w n i k p r o p o r c j o n a l n y G c ( s ) o w z m o c n i e n i u k c .
T r a n s m i t a n c j a u k Ba d u z a m k n i t e g o :
k c Å"3 , 3 7 1 2
G c ( s ) Å"G ( s ) k c Å"1 6 8 , 5 6
s Å"( 1 + 0 , 0 2 Å" s )
G z ( s ) = = =
k c Å"3 , 3 7 1 2
1 + G c ( s ) Å"G ( s ) s 2 + 5 0 s + k c Å"1 6 8 , 5 6
1 +
s Å"( 1 + 0 , 0 2 Å" s )
K o r z y s t a j c n p . z k r y t e r i u m H u r w i t z a m o |n a w y k a z a , z e u k Ba d j e s t s t a b i l n y d l a k c > 0 .
P o n a d t o G z ( s ) = 1 c o o z n a c z a , z e w s t a n i e u s t a l o n y m u c h y b = 0 .
s = 0
S k o p i u j m o d e l t r a n s m i t a n c y j n y u k Ba d u z a m k n i t e g o i z m o d y f i k u j g o j a k n a R y s . 7 3 .
S t e r o w n i k
M o d e l t r a n s m i t a n c y j n y
u k Ba d u z a m k n i t e g o z e
s t e r o w n i k i e m
R y s . 7 3
4 1
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
Z m i e n i a j c w a r t o [ w z m o c n i e n i a w s t e r o w n i k u i o b s e r w u j c w y k r e s s y g n a Bu w y j [c i o w e g o
z m o d e l u d o b i e r z n a j m n i e j s z w a r t o [ w z m o c n i e n i a , d l a k t ó r e g o c z a s u s t a l a n i a t s 5 % < 0 . 2 5 s .
M o |e s z s k o r z y s t a z s y m u l a c j i w t r y b i e w s a d o w y m . P o d p o w i e d z: p o s z u k i w a n a w a r t o [ l e |y
w p r z e d z i a l e [ 0 ; 1 0 ] .
P o z n a l e z i e n i u o d p o w i e d n i c h n a s t a w r e g u l a t o r a n a l e |y j e s z c z e s p r a w d z i , c z y
w r z e c z y w i s t y m u k Ba d z i e b d z i e o n s p e Bn i a B s w o j a r o l . A b y z a s y m u l o w a u k Ba d
r z e c z y w i s t y z d o d a n p t l s p r z |e n i a z w r o t n e g o u t w ó r z s c h e m a t j a k n a R y s . 7 4 . N a j l e p i e j
b d z i e t o z r o b i k o p i u j c u k Ba d p i e r w o t n y ( R y s . 6 5 ) , a n a s t p n i e w p r o w a d z a j c m o d y f i k a c j e .
R y s . 7 4
I d e a l n e zr ó d Bo c i [n i e n i a z a m i e D n a p o m p n a p d z a n s i l n i k i e m i u z u p e Bn i o n o r e g u l a t o r
c i [n i e n i a . P r z y j m i j s t a n d a r d o w e d l a t y c h e l e m e n t ó w p a r a m e t r y p r o p o n o w a n e p r z e z A M E S i m .
M a s z a m i e D n a m a s z t a r c i e m . U s t a w a m a s = 2 0 k g i w s p ó Bc z y n n i k t a r c i a w i s k o t y c z n e g o
( c o e f f i c i e n t o f v i s c o u s f r i c t i o n ) n a 1 0 N / ( m / s ) . D o d a j e l e m e n t y z w i z a n e z p t l s p r z |e n i a
z w r o t n e g o ( w z e B s u m a c y j n y , d w a w z m a c n i a c z e ) . Z a u w a |, |e k o n i e c z n e j e s t t a k |e d o d a n i e
d o u k Ba d u p r z e t w o r n i k a , k t ó r y p o z w o l i z m i e r z y w a r t o [ p r z e m i e s z c z e n i a m a s y t a k j a k b y
t o b y Bo k o n i e c z n e w u k Ba d z i e r z e c z y w i s t y m .
W y k o n a j s y m u l a c j d z i a Ba n i a u k Ba d u . N a r y s u j w y k r e s ( R y s . 7 5 ) , n a k t ó r y m b d z i e w i d o c z n e
p r z e m i e s z c z e n i e m a s y w m o d e l u r z e c z y w i s t y m o r a z w y j [c i e z m o d e l u t r a n s m i t a n c y j n e g o
( j a k R y s . 7 3 ) . P o n a d t o w y k o n a j w y k r e s s y g n a Bu s t e r u j c e g o ( w y j [c i e z c z Bo n u s k a l u j c e g o )
o r a z p o Bo |e n i a s e r w o z a w o r u ( f r a c t i o n s p o o l p o s i t i o n ) ( R y s . 7 6 ) .
K o r z y s t a j c z p o s t p r o c e s o r a w y k o n a j t a k |e w y k r e s r ó |n i c y p r z e b i e g ó w z R y s . 7 5 . N i e w i e l k i e
r ó |n i c e w y n i k a j z f a k t u , |e m o d e l t r a n s m i t a n c y j n y b y B u p r o s z c z o n y i n i e u w z g l d n i a B t a k i c h
z j a w i s k j a k t a r c i e c z y [c i [l i w o [ p By n u h y d r a u l i c z n e g o , a k t ó r e s u w z g l d n i a n e p r z e z
A M E S i m .
4 2
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 7 5 R y s . 7 6
N a R y s . 7 6 m o |n a z a u w a |y , |e w c h w i l i p o c z t k o w e j s y g n a B s t e r u j c y o s i g a w a r t o [
4 0 m A . O z n a c z a t o , |e o s i g a o n m a k s y m a l n d o p u s z c z a l n w a r t o [. Z o b a c z , c o s i s t a n i e ,
g d y b y z w i k s z y w z m o c n i e n i e s t e r o w n i k a d o w a r t o [c i 1 0 , n a s t p n i e 2 5 i 5 0 . Z m i e D
w z m o c n i e n i e s t e r o w n i a w u k Ba d z i e r z e c z y w i s t y m o r a z w m o d e l u z R y s . 7 3 . W y k o n a j
s y m u l a c j e d l a t y c h p r z y p a d k ó w i p o k a |d e j z n i c h o d [w i e | o k n a o b u w y k r e s ó w .
J u | d l a p i e r w s z e j z w a r t o [c i w i d a z n a c z n e r o z b i e |n o [c i m i d z y w y j [c i e m m o d e l u ,
a w y j [c i e m u k Ba d u , k t ó r e g o o d p o w i e d z j e s t z n a c z n i e w o l n i e j s z a n i | t o w y n i k a z m o d e l u .
R o z b i e |n o [ w y n i k a z p r z e k r o c z e n i a z a k r e s ó w l i n i o w y c h , d l a k t ó r y c h o b o w i z y w a B m o d e l
t r a n s m i t a n c y j n y . N a w y k r e s i e s y g n a Bu s t e r u j c e g o w i d a , |e j e g o w a r t o [ n a p o c z t k u
z n a c z n i e p r z e k r a c z a 4 0 m A . P o d a n i e w a r t o [c i > 4 0 m A n i e p o w o d u j e p r o p o r c j o n a l n i e
w i k s z e g o p r z e s u n i c i a t Bo c z k a w s e r w o z a w o r z e . W y c h y l a s i o n d o p o z y c j i g r a n i c z n e j
i p o z o s t a j e t a m t a k d Bu g o , j a k d Bu g o s y g n a B s t e r u j c y p r z e k r a c z a 4 0 m A . J e s t t o o g r a n i c z e n i e
n i e l i n i o w e . W o b e c p o w y |s z e g o s p r ó b u j e m y u w z g l d n i n i e l i n i o w o [c i w u k Ba d z i e
z e l e m e n t a m i t r a n s m i t a n c y j n y m i .
S k o p i u j u k Ba d z R y s . 7 3 i u z u p e Bn i j g o o e l e m e n t y n i e l i n i o w e j a k n a R y s . 7 7 .
R y s . 7 7
N a s y c e n i e z a e l e m e n t e m s k a l u j c y m u s t a w n a - 4 0 , + 4 0 b d z i e o n o m o d e l o w a m a k s y m a l n e
w a r t o [c i p r d u s t e r u j c e g o s e r w o z a w o r e m . N a s y c e n i e z a c z Bo n e m c a Bk u j c y m u s t a w n a
z a k r e s 0 , + 0 . 3 b d z i e o n o m o d e l o w a m a k s y m a l n e p r z e m i e s z c z e n i a t Bo k a .
W y k o n a j s y m u l a c j i w y k r e s , n a k t ó r y m b d z i e w i d o c z n e p r z e m i e s z c z e n i e m a s y w m o d e l u
r z e c z y w i s t y m , w y j [c i e z m o d e l u t r a n s m i t a n c y j n e g o b e z e l e m e n t ó w n i e l i n i o w y c h o r a z
w y j [c i e z m o d e l u t r a n s m i t a n c y j n e g o z d o d a n y m i e l e m e n t a m i n i e l i n i o w y m i ( R y s . 7 8 ) .
4 3
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 7 8
Z w y k r e s u w y n i k a , z e d o d a n i e d o m o d e l u c z Bo n ó w n i e l i n i o w y c h z n a c z n i e p o p r a w i Bo
z g o d n o [ w y n i k ó w .
P o d c z a s b a d a n i a s t a b i l n o [c i u k Ba d u z a m k n i t e g o w y k a z a n o , |e u k Ba d j e s t s t a b i l n y d l a
d o w o l n e g o w z m o c n i e n i a k c > 0 . W y k o n a j s y m u l a c j d l a k c = 2 5 0 . Z r ó b w y k r e s
p r z e d s t a w i a j c y p r z e m i e s z c z e n i e m a s y o r a z d r u g i ( w o s o b n y m o k n i e ) p r z e s t a w i a j c y s y g n a B
s t e r u j c y o r a z p o z y c j t Bo k a . M o |n a z a u w a |y , |e m a s a o s c y l u j e w o k ó B p o Bo |e n i a
r ó w n o w a g i . C z y w t a k i m r a z i e u k Ba d j e s t s t a b i l n y ?
O s c y l a c j e w y n i k a j z t e g o , |e s e r w o z a w ó r n a z m i a n p r z e s k a k u j e z j e d n e g o p o Bo |e n i a
s k r a j n e g o w d r u g i e . O z n a c z a t o , |e w r o z p a t r y w a n y m p r z y p a d k u z b y t d u |e w z m o c n i e n i e
w s t e r o w n i k u w y w o Ba Bo o s c y l a c j e w i e l k o [c i s t e r o w a n e j z w i z a n e z n i e l i n i o w o [c i
( n a s y c e n i e m ) w y s t p u j c w u k Ba d z i e . T a k i e z a c h o w a n i e n o s i n a z w c y k l u g r a n i c z n e g o i j e s t
c h a r a k t e r y s t y c z n e d l a u k Ba d ó w n i e l i n i o w y c h .
D l a c h t n y c h :
Z a m i e D s t e r o w n i k p r o p o r c j o n a l n y n a s t e r o w n i k P I D . D o b i e r z j e g o n a s t a w y ( d o w o l n
m e t o d ) t a k , b y z a p e w n i a B: c z a s u s t a l a n i a 5 % < 0 . 1 s , p r z e r e g u l o w a n i e Ç< 5 % . W m i a r
m o |l i w o [c i p o s t a r a j s i , b y s y g n a B s t e r u j c y n i e p r z e k r a c z a B 4 0 m A p r z e z c z a s d Bu |s z y n i |
0 . 0 2 s .
2 . 1 4 w i c z e n i e 1 3 a n a l o g i e p o m i d z y u k Ba d e m m e c h a n i c z n y m i e l e k t r y c z n y m
N a r y s u j s c h e m a t y j a k n a R y s . 7 9 . D o b u d o w y s c h e m a t ó w e l e k t r y c z n y c h p o t r z e b n e b d
n a s t p u j c e e l e m e n t y z n a j d u j c e s i w b i b l i o t e c e E l e c t r i c a l B a s i c s ( o s t a t n i a n a l i [c i e
b i b l i o t e k ) :
" R e g u l o w a n e zr ó d Bo n a p i c i a V a r i a b l e v o l t a g e s o u r c e
" R e g u l o w a n e zr ó d Bo p r d u V a r i a b l e c u r r e n t s o u r c e
" R e z y s t o r R e s i s t a n c e
" K o n d e n s a t o r C a p a c i t o r
" C e w k a i n d u k c y j n a I n d u c t o r
" U z i e m i e n i e Z e r o p o t e n t a i l s o u r c e
" 3 p o r t o w y r o z d z i e l a c z s y g n a Bu E l e c t r i c j u n c t i o n 3 p o r t s
4 4
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 7 9
P o n a r y s o w a n i u p r z e j d z d o t r y b u o k r e [l a n i a i n t e r p r e t a c j i f i z y c z n e j m o d e l u . U w a g a : n i e
w y b i e r a j o d r a z u p i e r w s z e j i n t e r p r e t a c j i f i z y c z n e j . D l a p o d u k Ba d u z e zr ó d Be m p r d o w y m
A M E S i m n i e j e s t w s t a n i e w y b r a o d p o w i e d n i c h i n t e r p r e t a c j i a u t o m a t y c z n i e . N a l e |y t o
z r o b i s a m o d z i e l n i e , r c z n i e . W t y m c e l u n a l e |y k l i k n n a e l e m e n t s c h e m a t u , z a z n a c z y
w y b r a n i n t e r p r e t a c j f i z y c z n i w c i s n p r z y c i s k O K . I n t e r p r e t a c j e w y b i e r z w e d Bu g R y s . 8 0 ,
n a k t ó r y m s o n e p o d a n e w n a w i a s a c h k w a d r a t o w y c h . D o p i e r o p o w y b r a n i u i n t e r p r e t a c j i d l a
e l e m e n t ó w z t e g o f r a g m e n t u s c h e m a t u m o |n a d l a p o z o s t a By c h e l e m e n t ó w w y b r a p i e r w s z
i n t e r p r e t a c j f i z y c z n .
R y s . 8 0
J e |e l i s i p o m y l i Be [ l u b z b y t s z y b k o w y b r a Be [ a u t o m a t y c z n e d o b i e r a n i e i n t e r p r e t a c j i
f i z y c z n y c h m u s i s z p o w r ó c i d o t r y b u r y s o w a n i a s c h e m a t u . N a s t p n i e t r z e b a z a z n a c z y c a By
s c h e m a t ( z a z n a c z y o b s z a r m y s z l u b C t r l + A ) l u b j e g o p o j e d y n c z e e l e m e n t y , k l i k n p r a w y m
k l a w i s z e m m y s z y i w y b r a p o l e c e n i e R e m o v e c o m p o n e n t s u b m o d e l s , k t ó r e u s u n i e j u |
p r z y p i s a n e i n t e r p r e t a c j e . P o i c h u s u n i c i u m o |n a p o w r ó c i d o t r y b u o k r e [l a n i a i n t e r p r e t a c j i
i n a d a j e n a n o w o .
D l a k a |d e g o u k Ba d u w y p r o w a d z t r a n s m i t a n c j :
v m ( s )
- d l a u k Ba d u m e c h a n i c z n e g o : G m e c h ( s ) = ,
v ( s )
g d z i e v j e s t w y m u s z e n i e m p r d k o [c i o w y m , z a [ v m j e s t p r d k o [c i m a s y ,
u C ( s )
- d l a u k Ba d u e l e k t r y c z n e g o 1 : G e l 1 ( s ) = ,
u ( s )
4 5
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
g d z i e u j e s t n a p i c i e m w e j [c i o w y m , z a [ u C j e s t n a p i c i e m w y j [c i o w y m n a
k o n d e n s a t o r z e ,
i L ( s )
- d l a u k Ba d u e l e k t r y c z n e g o 2 : G e l 2 ( s ) = ,
i ( s )
g d z i e i j e s t p r d e m w e j [c i o w y m , z a [ i L j e s t p r d e m p By n c y m p r z e z c e w k ,
d i L d u c
D l a p r z y p o m n i e n i a : u R = R Å"i R , u L = L , i C = C
d t d t
M a j c w y p r o w a d z o n e o g ó l n e t r a n s m i t a n c j e u k Ba d ó w o r a z w i e d z c , |e d l a u k Ba d u
m e c h a n i c z n e g o :
- M a s a = 1 k g ( 1 0 0 0 g )
- W s p ó Bc z y n n i k s p r |y s t o [c i = 1 0 0 0 N / m
- W s p ó Bc z y n n i k t Bu m i e n i a = 1 0 N / ( m / s )
t a k d o b i e r z p a r a m e t r y u k Ba d ó w e l e k t r y c z n y c h , b y w s z y s t k i e 3 u k Ba d y b y By s o b i e r ó w n o w a |n e .
P o t w i e r d z e n i e m p r a w i d Bo w e g o d o b o r u b d w y n i k i s y m u l a c j i d l a p o b u d z e n i a s y g n a Be m
p r o s t o k t n y m o c z s t o t l i w o [c i 1 H z . J e |e l i w y k r e s p r d k o [c i m a s y w u k Ba d z i e
m e c h a n i c z n y m , w y k r e s n a p i c i a n a k o n d e n s a t o r z e w u k Ba d z i e e l e k t r y c z n y m 1 i o d w r ó c o n y
w y k r e s p r d u w c e w c e w u k Ba d z i e e l e k t r y c z n y m 2 p o k r y j s i d o b ó r b y B p r a w i d Bo w y ( R y s .
8 1 ) . U s t a w n a s t p u j c e p a r a m e t r y s y m u l a c j i : c z a s k o Dc o w y = 2 s , C o m m u n i c a t i o n i n t e r v a l =
0 . 0 1 s . B y w y k o n a w y k r e s o d w r ó c o n e g o p r d u n a c e w c e k o n i e c z n e b d z i e s k o r z y s t a n i e
z p o s t p r o c e s o r a .
R y s . 8 1
2 . 1 5 w i c z e n i e 1 4 z a w ó r z w r o t n y , r ó |n e p o z i o m y s z c z e g ó Bo w o [c i m o d e l u
A M E S i m p o z w a l a w y k o r z y s t y w a i b u d o w a m o d e l e n a r ó |n y m p o z i o m i e s z c z e g ó Bo w o [c i .
Z o s t a n i e t o p o k a z a n e n a p r z y k Ba d z i e h y d r a u l i c z n e g o , k u l o w e g o z a w o r u z w r o t n e g o .
Z a w ó r z w r o t n y ( R y s . 8 2 ) s Bu |y d o z a p e w n i e n i a p r z e p By w u p By n u t y l k o w j e d n y m k i e r u n k u .
J e s t t o z a w ó r s a m o c z y n n y . Z a w ó r i d e a l n y o t w i e r a s i i z a m y k a w z a l e |n o [c i o d z n a k u r ó |n i c y
c i [n i e D p o o b u s t r o n a c h z a w o r u . W p r a k t y c e w i k s z o [ z a w o r ó w o t w i e r a s i d o p i e r o p o
p r z e k r o c z e n i u p e w n e j p r o g o w e j w a r t o [c i r ó |n i c y c i [n i e D, n a z y w a n e j c i [n i e n i e m o t w a r c i a ,
W a r t o [ p r o g o w a z a l e |y o d s i By s p r |y n y d o c i s k a j c e j k u l k .
R y s . 8 2
N a j p i e r w z o b a c z m y j a k z a c h o w u j e s i s t a n d a r d o w y e l e m e n t m o d e l u j c y z a w ó r z w r o t n y ( R y s .
8 3 ) .
4 6
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 8 3
U s t a w p a r a m e t r y z a w o r u j a k n a R y s . 8 4
R y s . 8 4
W zr ó d l e c i [n i e n i a u s t a w c i [n i e n i e n a r a s t a j c e o d 0 d o 5 b a r w c z a s i e 1 0 s .
W y k o n a j s y m u l a c j d l a c z a s u k o Dc o w e g o = 1 0 s i c o m m u n i c a t i o n i n t e r v a l = 0 . 0 1 s . P o
z a k o Dc z e n i u s y m u l a c j i w y k o n a j w y k r e s j a k n a R y s . 8 5 . P o w i n i e n o n z a w i e r a : p r z e b i e g
c i [n i e n i a p o d a w a n e g o z e zr ó d Ba c i [n i e n i a , p r z e p By w p r z e z z a w ó r o r a z s t o p i e D o t w a r c i a
z a w o r u . W c e l u u m i e s z c z e n i a d w ó c h w y k r e s ó w j e d e n p o d d r u g i m , n a l e |y , p o u t w o r z e n i u
p i e r w s z e g o w y k r e s u , k l i k n n a n i m p r a w y m k l a w i s z e m m y s z y , a n a s t p n i e w y b r a
p o l e c e n i e A d d > R o w . P o d w y k r e s e m z o s t a n i e d o d a n e p u s t e p o l e , w k t ó r y m m o |n a u t w o r z y
n a s t p n y w y k r e s .
R y s . 8 5
Z w y k r e s u w y n i k a , |e z a w ó r o t w i e r a s i p o p r z e k r o c z e n i u p r z e z c i [n i e n i e w a r t o [c i 2 b a r ó w .
N a s t p n i e , w r a z z e w z r o s t e m c i [n i e n i a , s t o p n i o w o o t w i e r a s i c o r a z b a r d z i e j , d z i k i c z e m u
r o [n i e t a k |e p r z e p By w . P e Bn e o t w a r c i e z a w o r u n a s t p u j e p r z y p r z e p By w i e 1 5 . 3 L / m i n c o
4 7
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
o d p o w i a d a c i [n i e n i u 3 . 4 4 b a r a . S t o w a r t o [c i n i e c o n i |s z e o d z a d a n y c h j a k o p a r a m e t r y
z a w o r u .
Z b u d u j e m y t e r a z m o d e l t e c h n o l o g i c z n y z a w o r u .
Z b u d u j u k Ba d j a k n a R y s . 8 6 . P o t r z e b n e b d d o t e g o n a s t p u j c e e l e m e n t y z b i b l i o t e k i
H y d r a u l i c c o m p o n e n t d e s i g n : b a l l p o p p e t w i t h s h a r p e d g e s e a t ( k u l k a n a p r o w a d n i c y
z p o s a d o w i e n i e m o o s t r y c h b r z e g a c h ) o r a z p i s t o n w i t h s p r i n g ( t Bo c z e k z e s p r |y n ) .
R y s . 8 6
W zr ó d l e c i [n i e n i a u s t a w c i [n i e n i e n a r a s t a j c e o d 0 d o 5 b a r w c z a s i e 1 0 s .
W e l e m e n c i e m o d e l u j c y m p o s a d o w i e n i e k u l k i o r a z p r z e p By w c i e c z y w o k ó B n i e j u s t a w
p a r a m e t r y j a k n a R y s . 8 7 . D l a e l e m e n t u m o d e l u j c e g o m a s k u l k i i j e j m a k s y m a l n e
p r z e m i e s z c z e n i a u s t a w p a r a m e t r y j a k R y s . 8 8 . D l a e l e m e n t u m o d e l u j c e g o s p r |y n u s t a w
p a r a m e t r y j a k n a R y s . 8 9
R y s . 8 7 R y s . 8 8
R y s . 8 9
W y k o n a j s y m u l a c j d l a c z a s u k o Dc o w e g o = 1 0 s i C o m m u n i c a t i o n i n t e r v a l = 0 . 0 1 s .
N a s t p n i e n a r y s u j w y k r e s y :
- P r z e p By w p r z e z z a w ó r z p i e r w s z e g o m o d e l u i p r z e p By w n a p o r c i e 1 e l e m e n t u
m o d e l u j c y k u l k i j e j k o n t a k t z d r u g i e g o m o d e l u
4 8
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
- S t o p i e D o t w a r c i a z a w o r u z p i e r w s z e g o m o d e l u i p r z e m i e s z c z e n i e k u l k i w d r u g i m
m o d e l u
- P r d k o [ m a s y w m o d e l u 2
P r z y j r z y j s i w y k o n a n y m w y k r e s o m . Z a u w a | m i d z y i n n y m i , |e k u l k a w m o d e l u 2 d r g a
( w i d a t o n a j l e p i e j n a w y k r e s i e p r d k o [c i ) .
W y k o n a j s y m u l a c j e z m i e n i a j c n i e c o p a r a m e t r y e l e m e n t ó w m o d e l u . Z a o b s e r w u j j a k
z m i e n i a j s i w y n i k i o t r z y m y w a n e z o b u m o d e l i .
D z i k i z a i m p l e m e n t o w a n i u w A M E S i m e l e m e n t ó w o r ó |n y m p o z i o m i e s z c z e g ó Bo w o [c i
m o |n a p o d c z a s t w o r z e n i a m o d e l u z d e c y d o w a s i , c z y w y s t a r c z n a m e l e m e n t y o m o d e l u
o g ó l n y m , f u n k c j o n a l n y m , c z y k o n i e c z n e j e s t d o k Ba d n i e j s z e z a m o d e l o w a n i e d z i a Ba n i a u k Ba d u .
2 . 1 6 w i c z e n i e 1 5 m e c h a n i k a m e c h a n i z m u p Ba s k i e g o
B i b l i o t e k a P l a n a r M e c h a n i c a l p o z w a l a z a s y m u l o w a 2 - w y m i a r o w e ( p Ba s k i e ) u k Ba d y
m e c h a n i c z n e . O p r ó c z s t a n d a r d o w y c h s y m u l a c j i , k t ó r e j u | z n a m y , j e d e n z e l e m e n t ó w
b i b l i o t e k i p o z w a l a t a k |e n a a n i m a c j r u c h u e l e m e n t ó w u k Ba d u . Z a s a d y b u d o w a n i a m o d e l i
z u |y c i e m e l e m e n t ó w z b i b l i o t e k i P l a n a r M e c h a n i c a l z o s t a n p o k a z a n e n a p r z y k Ba d z i e
w a h a d Ba z a w i e s z o n e g o n a s i Bo w n i k u ( R y s . 9 0 ) . W t y m c e l u z b u d u j u k Ba d j a k n a R y s . 9 1 .
R y s . 9 0 R y s . 9 1
W c e l u z a m o d e l o w a n i a s i Bo w n i k a u |y t y z o s t a B e l e m e n t P i l o t e d t r a n s l a t i o n j u n c t i o n
( ) . W e l e m e n c i e t y m u s t a w w s p ó Bc z y n n i k t Bu m i e n i a n a 1 0 0 0 0 N / ( m / s ) . W n a s z y m
p r z y p a d k u e l e m e n t t e n b d z i e m o d e l o w a s i Bo w n i k h y d r a u l i c z n y , w o g ó l n o [c i n a l e |y g o
j e d n a k t r a k t o w a j a k d o w o l n y e l e m e n t w y m u s z a j c y z a d a n s i B. M o |e t o w i c b y d o w o l n y
a k t u a t o r l u b i n n y e l e m e n t o d d z i a Bu j c y s i Bo w o ( n p . e l e m e n t s p r |y s t o - t Bu m i c y ) . J a k o s y g n a B
w y m u s z a j c y z o s t a n i e u |y t y s y g n a B s i n u s o i d a l n y o c z s t o t l i w o [c i 1 H z i a m p l i t u d z i e 5 0 0 0 N .
K o l e j n y m e l e m e n t e m u k Ba d u j e s t m a s a m 1 . Z o s t a n i e o n a z a m o d e l o w a n a e l e m e n t e m 2 p o r t
b o d y ( ) . W p r z y p a d k u m o d e l o w a n i a u k Ba d ó w p Ba s k i c h b a r d z o i s t o t n a r o l o d g r y w a
o k r e [l e n i e w z a j e m n y c h r e l a c j i g e o m e t r y c z n y c h p o m i d z y p o s z c z e g ó l n y m i c i a Ba m i /
e l e m e n t a m i , z k t ó r y c h s k Ba d a s i u k Ba d . Z t e g o p o w o d u , k a |d y z e l e m e n t ó w m o d e l u j c y c h
m a s y ( c i a Ba ) p o s i a d a w i e l e p a r a m e t r ó w d e f i n i u j c y c h n i e t y l k o p o Bo |e n i e d a n e j m a s y , a l e
t a k |e p o Bo |e n i e i o r i e n t a c j p o s z c z e g ó l n y c h p o r t ó w . P u n k t y c h a r a k t e r y s t y c z n e o z n a c z a n e s
w n a s t p u j c y s p o s ó b : O [r o d e k l o k a l n e g o u k Ba d u w s p ó Br z d n y c h e l e m e n t u , G [r o d e k
c i |k o [c i , p o r t X p o r t X Bc z c y c i a Bo z i n n y m e l e m e n t e m . W a r t o [c i m o |n a p o d a w a w e
w s p ó Br z d n y c h a b s o l u t n y c h l u b w z g l d n y c h ( r e l a t i v e ) , w z g l d e m p u n k t u O e l e m e n t u , c o
z w y k l e j e s t w y g o d n i e j s z e . D l a c i a Ba m 1 n a l e |y u s t a w i :
4 9
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
- O : i n i t i a l a b s o l u t e x p o s i t i o n ( p o c z t k o w a , a b s o l u t n a p o z y c j a x [r o d k a l o k a l n e g o
u k Ba d u w s p ó Br z d n y c h e l e m e n t u ) = 0 . 3 5 m
- x p o s i t i o n a t p o r t 1 ( w z g l d n a p o z y c j a p o r t u 1 w o s i x ) = - 0 . 2 5 m
- x p o s i t i o n a t p o r t 2 ( w z g l d n a p o z y c j a p o r t u 2 w o s i x ) = 0 . 2 5 m
- j o i n t r e l a t i v e a n g u l a r p o s i t i o n a t p o r t 2
( w z g l d n y k t p o d j a k i m u s t a w i o n y j e s t p o r t 2 ) = - 9 0 °
- m a s s = 2 k g
- m o m e n t o f i n e r t i a a r o u n d G z a x i s ( m o m e n t b e z w Ba d n o [c i w z g l d e m o s i Z
p r z e c h o d z c e j p r z e z [r o d e k c i |k o [c i c i a Ba ) = 0 . 0 4 k g m 2
T a k i e u s t a w i e n i a o z n a c z a j , |e c i a Bo m 1 m a 0 . 5 m d Bu g o [c i i n a j e d n y m k o Dc u ( p o r t 1
o d d a l o n y o d [r o d k a o 2 5 c m ) p o Bc z o n e j e s t z s i Bo w n i k i e m , z a [ n a d r u g i m ( p o r t 2 , r ó w n i e |
o d d a l o n y m o d [r o d k a o 2 5 c m ) z n a j d u j e s i p o Bc z e n i e z d a l s z y m e l e m e n t e m .
K o l e j n y m e l e m e n t e m u k Ba d u j e s t p o Bc z e n i e o b r o t o w e . U s t a w w s p ó Bc z y n n i k t Bu m i e n i a
= 1 N / ( m / s ) .
Z a e l e m e n t e m o b r o t o w y m z n a j d u j e s i k o l e j n e c i a Bo . D l a c i a Ba m 2 n a l e |y u s t a w i :
- i n i t i a l a b s o l u t e a n g u l a r p o s i t i o n ( p o c z t k o w y , a b s o l u t n y k t p o Bo |e n i a c i a Ba ) = 9 0 °
- O : i n i t i a l a b s o l u t e x p o s i t i o n ( p o c z t k o w a , a b s o l u t n a p o z y c j a x [r o d k a l o k a l n e g o
u k Ba d u w s p ó Br z d n y c h e l e m e n t u ) = 0 . 6 m
- O : i n i t i a l a b s o l u t e y p o s i t i o n ( p o c z t k o w a , a b s o l u t n a p o z y c j a y [r o d k a l o k a l n e g o
u k Ba d u w s p ó Br z d n y c h e l e m e n t u ) = - 0 . 2 5 m
- x p o s i t i o n a t p o r t 1 ( w z g l d n a p o z y c j a p o r t u 1 w o s i x ) = - 0 . 2 5 m
- x p o s i t i o n a t p o r t 2 ( w z g l d n a p o z y c j a p o r t u 2 w o s i x ) = 0 . 2 5 m
- m a s s = 1 k g
- m o m e n t o f i n e r t i a a r o u n d G z a x i s ( m o m e n t b e z w Ba d n o [c i w z g l d e m o s i Z
p r z e c h o d z c e j p r z e z [r o d e k c i |k o [c i c i a Ba ) = 0 . 0 2 k g m 2
T a k i e u s t a w i e n i a o z n a c z a j , |e c i a Bo m 2 m a 0 . 5 m d Bu g o [c i . P o r t 1 o d d a l o n y o d [r o d k a o 2 5
c m , p o d o b n i e p o r t 2 . C i a Bo o b r ó c o n e j e s t o 9 0 ° ( w k i e r u n k u p r z e c i w n y m d o r u c h u w s k a z ó w e k
z e g a r a ) . Zr o d e k c i a Ba p r z e s u n i t y j e s t o 6 0 c m w p r a w o i 2 5 c m w d ó B w z g l d e m [r o d k a
g l o b a l n e g o u k Ba d u w s p ó Br z d n y c h .
N a s t p n y e l e m e n t u k Ba d u t o k o l e j n e p o Bc z e n i e o b r o t o w e , z a k t ó r y m z n a j d u j e s i c i a Bo m 3 .
D l a c i a Ba m 3 n a l e |y u s t a w i :
- i n i t i a l a b s o l u t e a n g u l a r p o s i t i o n ( p o c z t k o w y , a b s o l u t n y k t p o Bo |e n i a c i a Ba ) = - 9 0 °
- O : i n i t i a l a b s o l u t e x p o s i t i o n ( p o c z t k o w a , a b s o l u t n a p o z y c j a x [r o d k a l o k a l n e g o
u k Ba d u w s p ó Br z d n y c h e l e m e n t u ) = 0 . 6 m
- O : i n i t i a l a b s o l u t e y p o s i t i o n ( p o c z t k o w a , a b s o l u t n a p o z y c j a y [r o d k a l o k a l n e g o
u k Ba d u w s p ó Br z d n y c h e l e m e n t u ) = - 0 . 6 m
- x p o s i t i o n a t p o r t 1 ( w z g l d n a p o z y c j a p o r t u 1 w o s i x ) = - 0 . 1 m
- m a s s = 1 0 k g
- m o m e n t o f i n e r t i a a r o u n d G z a x i s ( m o m e n t b e z w Ba d n o [c i w z g l d e m o s i Z
p r z e c h o d z c e j p r z e z [r o d e k c i |k o [c i c i a Ba ) = 0 . 0 3 k g m 2
T a k i e u s t a w i e n i a o z n a c z a j , |e c i a Bo m 2 m a 0 . 1 m d Bu g o [c i . P o r t 1 o d d a l o n y j e s t o d [r o d k a
o 1 0 c m , a c i a Bo o b r ó c o n e j e s t o - 9 0 ° ( w k i e r u n k u z g o d n y m z r u c h e m w s k a z ó w e k z e g a r a ) .
W n a s z y m p r z y p a d k u k o n i e c z n e j e s t u s t a w i e n i e w a r t o [c i - 9 0 ° p o n i e w a | p o r t 1 m u s i z n a l e z
s i u g ó r y e l e m e n t u .
N a s c h e m a c i e z n a j d u j e s i t a k |e e l e m e n t A s s e m b l y ( ) . J e g o u m i e s z c z e n i e p o w o d u j e , |e
p r z e d k a |d s y m u l a c j u k Ba d j e s t s k Ba d a n y , t z n . s p r a w d z a n e , i w r a z i e p o t r z e b y p o p r a w i a n e
s w s p ó Br z d n e p o s z c z e g ó l n y c h e l e m e n t ó w t a k , b y u k Ba d t w o r z y B p o p r a w n c a Bo [. P o n a d t o ,
d z i k i t e m u e l e m e n t o w i u z y s k u j e m y d o s t p d o m o d u Bu a n i m a c j i r u c h u m o d e l o w a n e g o
u k Ba d u . M i m o , |e u |y c i e e l e m e n t u A s s e m b l y p o w o d u j e z Bo |e n i e u k Ba d u t o n a l e |y z a c h o w a
o s t r o |n o [. J e |e l i j a k i e [ w s p ó Br z d n e w m o d e l u s b Bd n e ( n p . n i e j e s t z a c h o w a n a c i g Bo [
5 0
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
m o d e l u ) , p o Bo |e n i a e l e m e n t ó w s k o r y g o w a n e a u t o m a t y c z n i e . N i e z a w s z e j e d n a k w t a k i
s p o s ó b , w j a k i s o b i e w y o b r a |a l i [m y m o d e l o w a n y u k Ba d . O i l e t y l k o A M E S i m j e s t w s t a n i e
u k Ba d p o s k Ba d a , w y k o n y w a n a j e s t s y m u l a c j a i o t r z y m u j e m y w y n i k i . M o |e s i j e d n a k
o k a z a , |e z a s y m u l o w a n y z o s t a B u k Ba d o z u p e Bn i e i n n e j k o n f i g u r a c j i n i | t e g o o c z e k i w a l i [m y .
W y n i k a s t d z a l e c e n i e , b y s a m o d z i e l n i e u s t a w i p o p r a w n i e w s z y s t k i e w a r t o [c i p a r a m e t r ó w
g e o m e t r y c z n y c h u k Ba d u , t a k , b y a u t o m a t y c z n e p o p r a w i a n i e n i e z m i e n i a Bo j e g o k o n f i g u r a c j i .
W a r t o t a k |e , p o z a k o Dc z e n i u s y m u l a c j i o b e j r z e a n i m a c j r u c h u m o d e l u , k t ó r a p o z w a l a
b a r d z o s z y b k o z a u w a |y w s z e l k i e b Bd y w y n i k a j c e z e zl e o p i s a n e j g e o m e t r i i m o d e l u .
W y k o n a j s y m u l a c j r o z p a t r y w a n e g o m o d e l u d l a c z a s u k o Dc o w e g o = 5 s , C o m m u n i c a t i o n
i n t e r v a l = 0 . 0 1 s . N a r y s u j w y k r e s p r z e m i e s z c z e D b e z w z g l d n y c h p o r t u 2 m a s y m 1 i p o r t u 1
m a s y m 3 w o s i x ( a b s o l u t e x p o s i t i o n a t p o r t & ) ( R y s . 9 2 ) .
R y s . 9 2
W a r t o z a u w a |y , |e d o l n g r a n i c p r z e m i e s z c z e D j e s t 0 . 6 m o d p o w i a d a t o f a k t y c z n e m u ,
p o c z t k o w e m u p o Bo |e n i u x o b u m a s .
N a r y s u j w y b r a n e p r z e z s i e b i e w y k r e s y i n n y c h p a r a m e t r ó w ( n p . k t a o b r o t u g ó r n e g o i d o l n e g o
p o Bc z e n i a , p o Bo |e n i a y m a s y m 1 i t p . ) .
P o n o w n i e w y k o n a j s y m u l a c j , t y m r a z e m d l a c z a s u k o Dc o w e g o = 2 0 s .
J a k t o z o s t a Bo w s p o m n i a n e w c z e [n i e j , p o w y k o n a n i u s y m u l a c j i i s t n i e j e m o |l i w o [ w y k o n a n i a
a n i m a c j i r u c h u u k Ba d u . W t y m c e l u n a l e |y d w u k r o t n i e k l i k n u m i e s z c z o n n a s c h e m a c i e
i k o n A s s e m b l y . O t w o r z y s i n o w e o k n o j a k n a R y s . 9 3 .
5 1
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 9 3
W o k n i e p o k a z a n y j e s t z a m o d e l o w a n y u k Ba d . P r z e d r o z p o c z c i e m a n i m a c j i n a j l e p i e j j e s t g o
z a k t u a l i z o w a k l i k a j c i k o n U p d a t e ( ) , d z i k i c z e m u m a m y p e w n o [, |e a n i m a c j a b d z i e
w y k o n y w a n a d l a w y n i k ó w u z y s k a n y c h p o d c z a s o s t a t n i e j w y k o n a n e j s y m u l a c j i . P o w c z y t a n i u
w y n i k ó w n a l e |y k l i k n i k o n o d t w a r z a n i a a n i m a c j i ( P l a y a n i m a t i o n , ) . I k o n y
p o z w a l a j z m i e n i a k t w i d z e n i a u k Ba d u .
A b y p o w r ó c i d o o k n a s c h e m a t u m o |n a a l b o z a m k n o k n o a n i m a c j i , a l b o w y b r a z m e n u
W i n d o w o d p o w i e d n i n a z w o k n a .
O k n o a n i m a c j i d o s t p n e j e s t n i e t y l k o w t r y b i e s y m u l a c j i , a l e t a k |e w t r y b i e e d y c j i
p a r a m e t r ó w m o d e l u . P r e z e n t u j e w t e d y r y s u n e k z Bo |e n i o w y u k Ba d u . J e |e l i w e j d z i e m y d o
n i e g o p o d c z a s e d y c j i p a r a m e t r ó w b d z i e m o |n a Ba t w o z o r i e n t o w a s i w p o Bo |e n i u
p o s z c z e g ó l n y c h e l e m e n t ó w i p o Bc z e n i a c h m i e d z y n i m i . W s z c z e g ó l n o [c i , c z e r w o n e l i n i e
p o m i d z y e l e m e n t a m i p o k a z u j j a k e l e m e n t y s p o Bc z o n e n a s c h e m a c i e . J e |e l i l i n i a j e s t
w i d o c z n a , o z n a c z a t o , |e p u n k t z n a j d u j c e s i n a j e j k o Dc a c h n i e z n a j d u j s i w t e j s a m e j
p o z y c j i , c h o p o w i n n y . D z i k i t e m u Ba t w o z a u w a |y , c z y w a r t o [c i p a r a m e t r ó w d o t y c z c y c h
p o Bo |e D w p o s z c z e g ó l n y c h o s i a c h i k t ó w o b r o t ó w s p r a w i d Bo w e ( n p . e l e m e n t j e s t o b r ó c o n y
o 9 0 ° l u b p r z e s u n i t y ) .
P r z e j d z d o t r y b u e d y c j i p a r a m e t r ó w , a n a s t p n i e d o o k n a z Bo |e n i a i a n i m a c j i . Z a z n a c z e l e m e n t
o d p o w i a d a j c y m a s i e m 2 i z m i e n i a j j e g o p a r a m e t r y z w i z a n e z p o Bo |e n i e m p r z e s t r z e n n y m .
O b s e r w u j j a k z m i e n i a s i r y s u n e k z Bo |e n i o w y .
5 2
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
2 . 1 7 w i c z e n i e 1 6 r ó |n e r e p r e z e n t a c j e i s p o s o b y Bc z e n i a m o d e l i 1 . i 2 .
w y m i a r o w y c h
E l e m e n t y b i b l i o t e k i P l a n a r M e c h a n i c a l p o z w a l a j o d t w o r z y t y l k o u k Ba d y m e c h a n i c z n e .
W p r z y p a d k u b a r d z i e j z Bo |o n y c h p r z y k Ba d ó w z a c h o d z i c z s t o k o n i e c z n o [ Bc z e n i a
m o d e l o w a n e g o u k Ba d u p Ba s k i e g o z e l e m e n t a m i z i n n y c h b i b l i o t e k . N a p r z y k Ba d z i e p r o s t e g o
u k Ba d u d w ó c h m a s p o k a z a n e z o s t a n i e j a k Bc z y e l e m e n t y d w u w y m i a r o w e z e l e m e n t a m i
j e d n o w y m i a r o w y m i .
N a p o c z t k u , z b u d u j e m y u k Ba d p Ba s k i o d p o w i a d a j c y u k Ba d o w i p o k a z a n e m u n a R y s . 9 4 .
P o d a n e n a r y s u n k u w y m i a r y o k r e [l a j r o z m i a r y m a s o r a z i c h p r z e m i e s z c z e n i a p o c z t k o w e .
Z a Bo |y m y t a k |e , |e w m o d e l u n i e b d z i e u w z g l d n i a n a s i Ba g r a w i t a c j i .
R y s . 9 4 ( w y m i a r y w m e t r a c h )
P a r a m e t r y e l e m e n t ó w :
- W s p ó Bc z y n n i k s z t y w n o [c i k 1 = 2 0 0 0 0 N / m
- W s p ó Bc z y n n i k t Bu m i e n i a c 1 = 5 0 N / ( m / s )
- M a s a m 1 = 1 0 0 k g
- W s p ó Bc z y n n i k s z t y w n o [c i k 2 = 2 0 0 N / m
- W s p ó Bc z y n n i k t Bu m i e n i a c 2 = 3 0 0 N / ( m / s )
- M a s a m 2 = 5 0 k g
- B r a k g r a w i t a c j i g = 0 m / s 2
Z b u d u j m o d e l j a k n a R y s . 9 5 . Z w r ó s z c z e g ó l n a u w a g n a o r i e n t a c j s y m b o l i .
R y s . 9 5
U s t a w n a s t p u j c e w a r t o [c i p a r a m e t r ó w g e o m e t r y c z n y c h e l e m e n t ó w m o d e l u :
" M a s a 1
o O : i n i t i a l a b s o l u t e x p o s i t i o n = 0 . 3 m
o x p o s i t i o n a t p o r t 1 = - 0 . 1 m
o x p o s i t i o n a t p o r t 2 = 0 . 1 m
" M a s a 1
o O : i n i t i a l a b s o l u t e x p o s i t i o n = 0 . 8 m
o x p o s i t i o n a t p o r t 1 = - 0 . 1 m
o x p o s i t i o n a t p o r t 2 = 0 . 1 m
P o z o s t a Be p a r a m e t r y ( m a s y , s z t y w n o [c i , t Bu m i e n i a , g r a w i t a c j ( i k o n k a ) ) u s t a w z g o d n i e
z w a r t o [c i a m i p o d a n y m i w c z e [n i e j d l a r o z p a t r y w a n e g o m o d e l u .
5 3
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
W y k o n a j s y m u l a c j d l a c z a s u k o Dc o w e g o = 5 s , C o m m u n i c a t i o n i n t e r v a l = 0 . 0 1 s . N a r y s u j
w y k r e s p r z e m i e s z c z e D b e z w z g l d n y c h [r o d k ó w c i |k o [c i m a s m 1 i m 2 w o s i x ( G : a b s o l u t e x
p o s i t i o n ) ( R y s . 9 6 ) , a n a s t p n i e w y k o n a j a n i m a c j t e g o r u c h u .
R y s . 9 6
Z b u d u j e m y t e r a z r ó w n o w a |n y m o d e l u k Ba d u , a l e z w y k o r z y s t a n i e m e l e m e n t ó w
z p o d s t a w o w e j b i b l i o t e k i M e c h a n i c a l , c z y l i z e l e m e n t ó w j e d n o w y m i a r o w y c h
i b e z w y m i a r o w y c h m a s . P o n i e w a | m a s y m u s z b y e l e m e n t a m i s k u p i o n y m i ( p u n k t o w y m i ) ,
n i e m a j o n e w y m i a r ó w . N a l e |y w i c o d p o w i e d n i o p r z e k s z t a Bc i m o d e l , t a k , b y p o m i n
r o z m i a r m a s i z a c h o w a p o z o s t a Be z a l e |n o [c i g e o m e t r y c z n e . P r z e k s z t a Bc o n y m o d e l p o k a z a n y
j e s t n a R y s . 9 7 .
R y s . 9 7 ( w y m i a r y w m e t r a c h )
U z u p e Bn i j s c h e m a t j a k n a R y s . 9 8 . U s t a w o d p o w i e d n i e w a r t o [c i p a r a m e t r ó w m o d e l u .
W a r t o [c i p r z e m i e s z c z e D p o c z t k o w y c h u s t a w z g o d n i e z R y s . 9 7 .
R y s . 9 8
P o n o w n i e w y k o n a j s y m u l a c j o r a z w y k r e s p r z e m i e s z c z e D m a s m 1 i m 2 . P o r ó w n a j g o
z w y k r e s e m w y k o n a n y m d l a p i e r w s z e g o m o d e l u . M i m o , |e w y k r e s y s i r ó |n i t o
p r z e d s t a w i a j t e n s a m w y n i k . B y t o w y k a z a , n a l e |y p o n o w n i e u w z g l d n i w w y n i k a c h
i n f o r m a c j e o g e o m e t r i i u k Ba d u , k t ó r e z o s t a By u s u n i t e z m o d e l u p o d c z a s j e g o p r z e k s z t a Bc a n i a
5 4
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
d o m o d e l u 1 - w y m i a r o w e g o . K o r z y s t a j c z p o s t p r o c e s o r a w y k o n a j w y k r e s , n a k t ó r y m
p r z e m i e s z c z e n i e m a s m 1 i m 2 b d o d p o w i e d n i o p r z e s u n i t e . W p r z y p a d k u m a s y 1 b d z i e t o
p r z e s u n i c i e o o d l e g Bo [ m i d z y [r o d k i e m m a s y , a j e j l e w k r a w d z i ( + 0 . 1 m ) . P r z y p a d k u
m a s y 2 , p r z e s u n i c i e m u s i u w z g l d n i a o d l e g Bo [ m i d z y [r o d k i e m m a s y , a j e j l e w
k r a w d z i ( + 0 . 1 m ) o r a z r o z m i a r m a s y 1 ( 0 . 2 m ) . W y k o n a j w y k r e s o b u s k o r y g o w a n y c h
z m i e n n y c h . P r z e b i e g i p o w i n n y b y i d e n t y c z n e z p r z e b i e g a m i o t r z y m a n y m i w c z e [n i e j d l a
m o d e l u u k Ba d u p Ba s k i e g o ( R y s . 9 6 ) .
P o w y |e j w y k a z a n e z o s t a Bo , |e m o |l i w e j e s t z a m o d e l o w a n i e r o z p a t r y w a n e g o u k Ba d u z a r ó w n o
z u |y c i e m e l e m e n t ó w z b i b l i o t e k e l e m e n t ó w j e d n o - i d w u w y m i a r o w y c h . N a s t p n y m k r o k i e m
b d z i e p o Bc z e n i e o b u r o d z a j ó w e l e m e n t ó w w j e d n y m m o d e l u .
U z u p e Bn i j s c h e m a t o u k Ba d j a k n a R y s . 9 9 . N a j p r o [c i e j b d z i e t o z r o b i k o p i u j c m o d e l 1 ,
a n a s t p n i e m o d y f i k u j c g o .
R y s . 9 9
U w a g a : B y p o d c z a s a n i m a c j i r u c h u u k Ba d u m o d e l 3 n i e n a k Ba d a B s i n a m o d e l 1 , d l a o b u m a s
u s t a w w s p ó Br z d n y [r o d k a u k Ba d u w s p ó Br z d n y c h ( O : i n i t i a l a b s o l u t e y p o s i t i o n ) = - 0 . 2 m .
U s t a w t a k |e o d p o w i e d n i e w a r t o [c i p a r a m e t r ó w d o d a n e g o e l e m e n t u s p r |y s t o - t Bu m i c e g o .
Z n a j d u j c y s i n a s c h e m a c i e e l e m e n t ( c o n v e r s i o n b e t w e e n 1 D t o 2 D ) u m o |l i w i a
r o z d z i e l e n i e z m i e n n y c h ( s i Ba F x , s i Ba F y i m o m e n t T ) p r z e k a z y w a n y c h d o / z u k Ba d u p Ba s k i e g o
n a 3 n i e z a l e |n e z m i e n n e j e d n o w y m i a r o w e . W n a s z y m p r z y p a d k u w y k o r z y s t a n a z o s t a n i e
t y l k o s i Ba F x .
W y k o n a j s y m u l a c j o r a z w y k r e s p r z e m i e s z c z e D m a s m 1 i m 2 . P o r ó w n a j g o z w y k r e s a m i
w y k o n a n y m d l a p i e r w s z e g o i d r u g i e g o m o d e l u . W y k o n a j a n i m a c j r u c h u m a s .
U z u p e Bn i j s c h e m a t o u k Ba d j a k n a R y s . 1 0 0 .
R y s . 1 0 0
T y m r a z e m d o z a m o d e l o w a n i a e l e m e n t u s p r |y s t o - t Bu m i c e g o w y k o r z y s t a m y e l e m e n t j a c k
b d c y o g ó l n y m m o d e l e m a k t u a t o r a . S i Ba , z j a k m a o d d z i a By w a a k t u a t o r b d z i e w y z n a c z a n a
p r z e z 1 - w y m i a r o w y e l e m e n t s p r |y s t o - t Bu m i c y .
U w a g a : A b y p o d c z a s a n i m a c j i r u c h u u k Ba d u m o d e l 4 n i e n a k Ba d a B s i n a m o d e l 1 i 3 d l a o b u
m a s u s t a w w s p ó Br z d n y [r o d k a u k Ba d u w s p ó Br z d n y c h ( O : i n i t i a l a b s o l u t e y p o s i t i o n ) =
- 0 . 4 m . P o d o b n i e , d l a u t w i e r d z e n i a u s t a w a b s o l u t e y p o s i t i o n a t p o r t 1 = - 0 . 4 m . U s t a w t a k |e
o d p o w i e d n i e w a r t o [c i p a r a m e t r ó w d o d a n e g o e l e m e n t u s p r |y s t o - t Bu m i c e g o .
W y k o n a j s y m u l a c j o r a z w y k r e s p r z e m i e s z c z e D [r o d k ó w c i |k o [c i m a s m 1 i m 2 . P o r ó w n a j g o
w w y k r e s a m i w y k o n a n y m i d l a p o p r z e d n i c h m o d e l i . W y k o n a j a n i m a c j r u c h u m a s .
O s t a t n i s p o s ó b Bc z e n i a m o d e l u p Ba s k i e g o z 1 - w y m i a r o w y m m a i s t o t n z a l e t . J e s t t o
m o |l i w o [ Ba t w e g o w p r o w a d z e n i a d o m o d e l u 2 - w y m i a r o w e g o p o b u d z e n i a s i Bo w e g o
5 5
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
w y z n a c z o n e g o p r z e z u k Ba d 1 - w y m i a r o w y . M o |e t o b y e l e m e n t s p r |y s t o - t Bu m i c y , a l e t a k |e
n p . s i Bo w n i k h y d r a u l i c z n y l u b p n e u m a t y c z n y , w z b u d n i k p i e z o e l e k t r y c z n y i t p . W y s t a r c z y s i B
w y z n a c z o n w i n n y m f r a g m e n c i e s c h e m a t u p o d a j a k o w i e l k o [ s t e r u j c e l e m e n t u
m o d e l u j c e g o a k t u a t o r .
N a z a k o Dc z e n i e z b a d a m y j e s z c z e j e d e n a s p e k t d o t y c z c y m o d e l i p Ba s k i c h . W r o z p a t r y w a n y m
m o d e l u z a Bo |o n o n a p o c z t k u , |e n i e d z i a Ba n a n i e g o s i Ba g r a w i t a c j i . C o s i s t a n i e , g d y j
u w z g l d n i m y ? Z m i e D s t a B g r a w i t a c j i n a 9 . 8 1 m / s 2 i w y k o n a j s y m u l a c j . C z y w y k r e s y
p r z e m i e s z c z e D m a s w o s i x z m i e n i By s i ? K t ó r e s i z m i e n i By i j a k ? Z c z e g o t o w y n i k a ?
W y k o n a j a n i m a c j r u c h u u k Ba d u i z o b a c z , c o d z i e j e s i z u k Ba d e m 3 i 4 .
2 . 1 8 w i c z e n i e 1 7 s t e r o w a n i e m e c h a n i z m e m p Ba s k i m
Z b u d u j e m y m o d e l n i e w i e l k i e g o |u r a w i a o n a p d z i e h y d r a u l i c z n y m . A k t u a t o r e m b d z i e
s i Bo w n i k h y d r a u l i c z n y , z a [ c a By u k Ba d b d z i e d z i a Ba B w p t l i s p r z |e n i a z w r o t n e g o
p o z w a l a j c e j o s i g n z a d a n y k t p o d n i e s i e n i a r a m i e n i a |u r a w i a n i e z a l e |n i e o d p r z y Bo |o n e g o
o b c i |e n i a . T e z a Bo |e n i a o z n a c z a j , |e k o n i e c z n e b d z i e p o Bc z e n i e e l e m e n t ó w z b i b l i o t e k i
P l a n a r m e c h a n i c a l z e l e m e n t a m i z b i b l i o t e k H y d r a u l i c s , S i g n a l C o n t r o l & O b s e r v e r s o r a z
M e c h a n i c a l . S t r u k t u r a u k Ba d u i w y m i a r y p o s z c z e g ó l n y c h e l e m e n t ó w p o d a n e s n a R y s . 1 0 1 .
R y s . 1 0 1
Z b u d u j u k Ba d j a k n a R y s . 1 0 2 .
R y s . 1 0 2
5 6
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
U s t a w o d p o w i e d n i e w a r t o [c i p a r a m e t r ó w p o s z c z e g ó l n y c h e l e m e n t ó w :
" W y s i g n i k |u r a w i a
o O : i n i t i a l a b s o l u t e x p o s i t i o n = 1 m
o j o i n t r e l a t i v e a n g u l a r p o s i t i o n a t p o r t 1 = 9 0 °
o x p o s i t i o n a t p o r t 1 = 1 m
o x p o s i t i o n a t p o r t 2 = - 0 . 5 m
o y p o s i t i o n a t p o r t 2 = - 0 . 1 m
o x p o s i t i o n a t p o r t 3 = - 1 m
o m a s s = 4 0 k g
o m o m e n t o f i n e r t i a a r o u n d G z a x i s = 1 3 . 3 k g m 2
" l i n a
o i n i t i a l a b s o l u t e a n g u l a r p o s i t i o n = 9 0 °
o O : i n i t i a l a b s o l u t e x p o s i t i o n = 2 m
o O : i n i t i a l a b s o l u t e y p o s i t i o n = - 0 . 2 m
o x p o s i t i o n a t p o r t 1 = - 0 . 2 m
o x p o s i t i o n a t p o r t 2 = 0 . 2 m
o m a s s = 0 . 5 k g
o m o m e n t o f i n e r t i a a r o u n d G z a x i s = 0 . 0 0 7 k g m 2
" o [ Bc z c a w y s i g n i k z l i n
o d a m p i n g c o e f f i c i e n t = 0 . 0 0 4 N m / o b r / m i n
" a k t u a t o r ( e l e m e n t p l a n a r n y )
o f r e e l e n g t h o f t h e a c t u a t o r = 0 . 5 m
o p i s t o n d i a m e t e r = 0 . 0 7 m
o r o d d i a m e t e r = 0 . 0 5 m
" s i Bo w n i k h y d r a u l i c z n y
o p i s t o n d i a m e t e r = 7 0 m m
o r o d d i a m e t e r = 5 0 m m
" s e r w o z a w ó r
o p o r t s P t o A f l o w r a t e , p o r t s P t o B f l o w r a t e , p o r t s P t o T f l o w r a t e , , p o r t s A t o
T f l o w r a t e = 5 L / m i n
" zr ó d Bo c i [n i e n i a
o s t a Be c i [n i e n i e = 1 5 0 b a r
" w y m u s z e n i a d z i a Ba j c e n a l i n
o w s z y s t k i e = 0
o s k o k z a d a w a n y j a k o s i Ba F y u s t a w i n a c h w i l c z a s u = 1 1 s , a l e w a r t o [
p o c z t k o w i k o Dc o w u s t a w i n a 0 . P ó zn i e j z o s t a n i e t o z m i e n i o n e .
J e |e l i g e o m e t r i a u k Ba d u z o s t a Ba p o p r a w n i e z d e f i n i o w a n a , w o k n i e r y s u n k u z Bo |e n i o w e g o
p o w i n i e n o n w y g l d a j a k n a R y s . 1 0 3 .
R y s . 1 0 3
P o z o s t a B j e s z c z e d o o k r e [l e n i a c y k l p r a c y . P r z y j m i j m y , |e b d z i e t o c y k l o n a s t p u j c y m
p r z e b i e g u : p o d n i e s i e n i e r a m i e n i a o k t 4 5 ° , o p u s z c z e n i e o 3 0 ° , p o n o w n e p o d n i e s i e n i e d o 4 5 °
5 7
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
i o p u s z c z e n i e d o 0 ° . P r z e j [c i a p o m i d z y k o l e j n y m i w a r t o [c i a m i n i e c h b d l i n i o w e ( a n i e
s k o k o w e ) ( R y s . 1 0 4 ) .
R y s . 1 0 4
E l e m e n t L i n e a r p i e c e w i s e s i g n a l s o u r c e b d z i e w t y m w y p a d k u n i e w y s t a r c z a j c y . Z t e g o
p o w o d u w y k o r z y s t a m y e l e m e n t p o z w a l a j c y w c z y t a w a r t o [c i z p l i k u t e k s t o w e g o : d a t a f r o m
A S C I I f i l e s i g n a l s o u r c e ( ) . W c e l u u t w o r z e n i a o d p o w i e d n i e g o p l i k u d a n y c h
w y k o r z y s t a m y o k n o e d y t o r a t a b e l ( T a b l e e d i t o r , i k o n k a ) ( R y s . 1 0 5 ) .
R y s . 1 0 5
W p i e r w s z k o l u m n w p i s z c h w i l e c z a s u , a w d r u g z a d a w a n e w a r t o [c i k t a . W a r t o [c i
p o w i n n e b y z g o d n e z R y s . 1 0 4 i R y s . 1 0 5 . P o i c h w p r o w a d z e n i u w y b i e r z z m e n u p o l e c e n i e
F i l e > S a v e i z a p i s z t a b e l d o p l i k u , n p . P o b u d z e n i a _ k a t . t x t . Z a m k n i j o k n o e d y t o r a t a b e l
i p o w r ó d o s c h e m a t u . W e l e m e n c i e d a t a f r o m A S C I I f i l e s i g n a l s o u r c e w y b i e r z n a m e o f
A S C I I f i l e i w s k a | u t w o r z o n y p r z e d c h w i l p l i k d a n y c h .
W y k o n a j s y m u l a c j d l a c z a s u k o Dc o w e g o = 2 5 s , C o m m u n i c a t i o n i n t e r v a l = 0 . 0 1 s . N a s t p n i e
w y k o n a j n a s t p u j c e w y k r e s y :
- S y g n a B z a d a w a n y + s y g n a B w y j [c i o w y z p r z e t w o r n i k a k t a p o Bo |e n i a b e l k i w y s i g n i k a
- A b s o l u t n a p o z y c j a k t o w a l i n y
- P r z e m i e s z c z e n i e d r |k a s i Bo w n i k a
- P o z y c j i s e r w o z a w o r u ( f r a c t i o n a l s p o o l p o s i t i o n )
P r z e j d z d o o k n a a n i m a c j i i o d t w ó r z r u c h u k Ba d u .
Z r y s u n k ó w w y n i k a , |e u k Ba d o s i g a z a d a n e k t y . Z o b a c z m y j e d n a k c z y j e s t m o |l i w o [ j e g o
p r z y [p i e s z e n i a . Z w y k r e s u p o z y c j i s e r w o z a w o r u w y n i k a , |e z a w ó r n i g d y n i e z n a j d u j e s i
p o Bo |e n i u s k r a j n y m . S t d m o |n a w y s n u w n i o s e k , |e j e g o m o |l i w o [c i n i e s w p e Bn i
w y k o r z y s t a n e . Z w i k s z w z m o c n i e n i e k d o w a r t o [c i 2 , p o n o w n i e w y k o n a j s y m u l a c j
5 8
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
i o d [w i e | w y k r e s y . J a k i e n a s t p i B z m i a n y ? P o s z u k a j w a r t o [c i w z m o c n i e n i a , p r z y k t ó r e j
b d z i e w y k o r z y s t y w a n y p e Bn y z a k r e s p o z y c j i s e r w o z a w o r u , a j e d n o c z e [n i e n i e b d z i e
n a s t p o w a Bo n a s y c e n i e s y g n a Bu s t e r u j c e g o o b j a w i a j c e s i p r z e b y w a n i e m p r z e z z a w ó r p r z e z
d Bu |s z y c z a s w p o z y c j i s k r a j n e j . P o n o w n i e o d t w ó r z a n i m a c j r u c h u u k Ba d u ,
Z m i e D w z m o c n i e n i e p o n o w n i e n a w a r t o [ 2 . W s k o k o w y m s y g n a l e p o b u d z a j c y m
d z i a Ba j c y m n a l i n u s t a w c h w i l s k o k u = 1 1 s i w a r t o [ s k o k u = - 5 0 0 N . Z n a k -
o z n a c z a , |e s i Ba b d z i e d z i a Ba w d ó B. W t e n s p o s ó b z a s y m u l u j e m y d z i a Ba n i e n a u k Ba d
p e w n e g o o b c i |e n i a , n p . z w i z a n e g o z z a c z e p i e n i e m d o l i n y m a s y , k t ó r |u r a w m a p o d n i e [.
W y k o n a j s y m u l a c j , o d [w i e | w y k r e s y i o b e j r z y j a n i m a c j r u c h u |u r a w i a . Z a o b s e r w u j
w s z c z e g ó l n o [c i j a k z m i e n i a j s i w a h a n i a l i n y g d y n i e j e s t i g d y j e s t o b c i |o n a .
W y k o n a j w y k r e s y i n n y c h w i e l k o [c i w y s t p u j c y c h w u k Ba d z i e n p . c i [n i e n i a w d o l n e j
k o m o r z e s i Bo w n i k a , p r d k o [c i i p r z y s p i e s z e D k t o w y c h w y s i g n i k a , s i B n a p o r c i e 1 a k t u a t o r a ,
i t p .
N a z a k o Dc z e n i e z a s t a n ó w s i , d l a c z e g o w r o z p a t r y w a n y m u k Ba d z i e z a s t o s o w a n y z o s t a B
s e r w o z a w ó r P B - A T | | P A T | | P A - B T ? J e |e l i n i e w i e s z , z a m i e D s e r w o z a w ó r n a i n n y i z o b a c z
j a k s i b d z i e z a c h o w y w a u k Ba d . C z y z a d a n e w a r t o [c i s o s i g a n e i u t r z y m y w a n e ? ( U w a g a ,
p r z y z m i a n i e s e r w o z a w o r u m o |e b y t e | k o n i e c z n a z m i a n a z n a k u w e w z m o c n i e n i u k n a
u j e m n y . )
2 . 1 9 w i c z e n i e 1 8 u k Ba d p Ba s k i w k o n w e n c j i m e t o d y S E S
D a n a j e s t b e l k a o p r z e k r o j u p r o s t o k t n y m . B e l k a m a d Bu g o [ 1 . 2 m , w y s o k o [ 0 . 1 m , m a s
3 k g i j e s t s z t y w n o o s a d z o n a w u t w i e r d z e n i u ( R y s . 1 0 6 ) . N a s z y m z a d a n i e m b d z i e
z a s y m u l o w a d r g a n i a b e l k i p o u d e r z e n i u j e j i m p u l s e m s i By o w a r t o [c i 1 0 0 0 N . P o n a d t o ,
b d z i e m y c h c i e l i o b e j r z e p i e r w s z i d r u g p o s t a j e j d r g a D w Ba s n y c h .
R y s . 1 0 6
D o r o z w i z a n i a z a d a n i a z a s t o s u j e m y M e t o d S z t y w n y c h E l e m e n t ó w S k o Dc z o n y c h . Z g o d n i e
z t m e t o d , c i a Bo m o |n a p o d z i e l i n a s k o Dc z o n l i c z b m n i e j s z y c h e l e m e n t ó w ( p r o c e s
d y s k r e t y z a c j i ) . W Ba s n o [c i s p r |y s t e s e g m e n t ó w k o n c e n t r o w a n e s w i c h [r o d k a c h . S e g m e n t y
t e n a s t p n i e r o z c i n a s i , a w r o z c i c i a c h u m i e s z c z a E l e m e n t y S p r |y s t o - T Bu m i c e ( E S T ) .
S t y k a j c e s i r o z c i t e p o Bó w k i s s i e d n i c h e l e m e n t ó w s n a s t p n i e Bc z o n e . P o w s t a j w t e n
s p o s ó b S z t y w n e E l e m e n t y S k o Dc z o n e ( S E S ) . I c h p a r a m e t r y b e z w Ba d n o [c i o w e w y z n a c z a n e s
z g e o m e t r i i b e l k i c i g Be j .
R o z p a t r y w a n b e l k p o d z i e l i m y n a 6 e l e m e n t ó w s k o Dc z o n y c h ( R y s . 1 0 7 ) .
R y s . 1 0 7
5 9
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
K o r z y s t a j c z b i b l i o t e k i P l a n a r M e c h a n i c a l z b u d u j m o d e l w k o n w e n c j i M E S j a k n a R y s . 1 0 8 .
R y s . 1 0 8
P o s z c z e g ó l n e S E S m a j m a s 3 k g / 6 = 0 . 5 k g i d Bu g o [ 1 . 2 m / 6 = 0 . 2 m . J e |e l i c h c e m y
Ba t w o u s t a w i i d e n t y c z n w a r t o [ p a r a m e t r u w w i e l u e l e m e n t a c h j e d n o c z e [n i e n a l e |y
n a j p i e r w p o z a z n a c z a j e k l i k a j c n a k o l e j n e e l e m e n t y z w c i [n i t y m k l a w i s z e m S h i f t .
N a s t p n i e n a l e |y w p i s a w a r t o [ w y b r a n e g o p a r a m e t r u . Z o s t a n i e o n a a u t o m a t y c z n i e
u s t a w i o n a w e w s z y s t k i c h z a z n a c z o n y c h e l e m e n t a c h .
U s t a w w a r t o [c i p a r a m e t r ó w p o s z c z e g ó l n y c h e l e m e n t ó w :
- S p r |y s t o [ w e l e m e n t a c h s p r |y s t o - t Bu m i c y c h = 1 5 N m / °
- T Bu m i e n i e w e l e m e n t a c h s p r |y s t o - t Bu m i c y c h = 1 N m / ( o b r / m i n )
- W z g l d n a p o z y c j a p o r t u 1 w o s i x = - 0 . 1 m
- W z g l d n a p o z y c j a p o r t u 2 w o s i x = 0 . 1 m
- M a s a = 0 . 5 k g
- M o m e n t b e z w Ba d n o [c i = 0 . 0 0 2 k g m 2
- P o c z t k o w a , a b s o l u t n a p o z y c j a x [r o d k a l o k a l n e g o u k Ba d u w s p ó Br z d n y c h e l e m e n t u
= 0 . 1 m ; 0 . 3 m ; 0 . 5 m i t d . d l a k o l e j n y c h e l e m e n t ó w
P o n i e w a | b e l k a m a b y p o b u d z o n a i m p u l s e m s i By , n a l e |y w y g e n e r o w a s y g n a B z b l i |o n y d o
i m p u l s u . U s t a w p a r a m e t r y s y g n a Bu p o b u d z a j c e g o w t e n s p o s ó b , |e p r z e z p i e r w s z e 2 s e k u n d y
s i Ba F y = 0 N , n a s t p n i e p r z e z 0 . 0 1 s F y = - 1 0 0 0 N , a p o i m p u l s i e z n ó w F y = 0 N ( u s t a w c z a s
t r w a n i a s t a g e 3 n a 2 0 s ) . U j e m n y z n a k s i By w m o m e n c i e p o b u d z e n i a w y n i k a s t d , |e n a
s c h e m a c i e p o b u d z e n i e d z i a Ba n a p o r t 2 S E S 6 . P o r t t e n j e s t s k i e r o w a n y d o d o Bu n a t o m i a s t
w y m u s z e n i e m a z a d z i a Ba o d g ó r y b e l k i ( j a n a R y s . 1 0 7 ) .
W y k o n a j s y m u l a c j d l a c z a s u k o Dc o w e g o = 1 0 s , C o m m u n i c a t i o n i n t e r v a l = 0 . 0 0 1 s . N a r y s u j
w y k r e s p r z e m i e s z c z e D b e z w z g l d n y c h k o Dc a b e l k i w o s i y ( a b s o l u t e y p o s i t i o n a t p o r t 2 )
( R y s . 1 0 9 ) .
R y s . 1 0 9
J a k w y n i k a z r y s u n k u , n a p o c z t k u b e l k a l e k k o o d g i n a s i w d ó B p o d d z i a Ba n i e m s i By
c i |k o [c i . J e s t t o z w i z a n e z j e j n i e w i e l k s z t y w n o [c i . P o w y m u s z e n i u i m p u l s o w y m m o |n a
z a o b s e r w o w a d r g a n i a s w o b o d n e b e l k i .
6 0
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
W y k o n a j F F T d l a w y k r e s u z R y s . 1 0 9 i s p r a w d z j a k a j e s t d o m i n u j c a c z s t o t l i w o [ d r g a D.
J e |e l i p a r a m e t r y m o d e l u z o s t a By u s t a w i o n e z g o d n i e z w y t y c z n y m i z i n s t r u k c j i p o w i n n o t o b y
o k o Bo 2 . 7 H z , c o o z n a c z a , |e r o z p a t r y w a n a b e l k a j e s t o b i e k t e m n i e z b y t s z t y w n y m .
P r z e j d z d o t r y b u a n i m a c j i i w y k o n a j a n i m a c j d r g a D b e l k i . P o j e j o b e j r z e n i u p o w r ó d o o k n a
s c h e m a t u .
W y k o n a j a n a l i z m o d a l n b e l k i ( s z c z e g ó By b y By p o d a n e w w i c z e n i u 5 ) . Z m i e D t r y b
s y m u l a c j i n a a n a l i z y l i n i o w e . U s t a w c h w i l l i n e a r y z a c j i = 1 0 s . D l a k a |d e j m a s y u s t a w s t a t u s
z m i e n n e j G : a b s o l u t e y p o s i t i o n n a s t a t e o b s e r v e r z a [ s y g n a Bu w y m u s z a j c e g o n a c o n t r o l .
P o w t ó r z s y m u l a c j . W y k o n a j w y k r e s c h a r a k t e r y s t y k b o d e g o d l a 3 r ó |n y c h m a s i s p r a w d z, d l a
j a k i e j c z s t o t l i w o [c i m a j o n e w a r t o [ s z c z y t o w . N a s t p n i e o t w ó r z o k n o w a r t o [c i w Ba s n y c h
( E i g e n v a l u e s m o d a l s h a p e s , , R y s . 1 1 0 ) . Z a u w a |, |e w y z n a c z o n y c h z o s t a Bo b a r d z o d u |o
c z s t o [c i d r g a D w Ba s n y c h . W i k s z o [ z n i c h t o t z w . p o s t a c i e o b l i c z e n i o w e , k t ó r e
w r z e c z y w i s t y m u k Ba d z i e n i e w y s t p u j . W y n i k a j o n e z b Bd ó w n u m e r y c z n y c h
i n i e d o s k o n a Bo [c i m o d e l u . P o w s t a j e p r o b l e m j a k r o z p o z n a , k t ó r e p o s t a c i e s o b l i c z e n i o w e ,
a k t ó r e n i e . N i e s t e t y , n i e m a t u r e g u B. N a l e |y k i e r o w a s i d o [w i a d c z e n i e m i w i e d z z z a k r e s u
m e c h a n i k i , M E S i m e t o d n u m e r y c z n y c h . W n a s z y m p r z y p a d k u m o |n a z a u w a |y , |e
k i l k a n a [c i e p i e r w s z y c h c z s t o [c i t o c z s t o [c i z e r o w e o r a z 0 . 8 H z . P o n a d t o i c h t Bu m i e n i e t o 1
l u b - 1 . S t o p r z e s Ba n k i m ó w i c e o t y m , |e s t o p o s t a c i e o b l i c z e n i o w e . Z o b s e r w a c j i w i d m a
F F T w y n i k a Bo , |e d o m i n u j c a c z s t o t l i w o [ d r g a D w y n o s i o k o Bo 2 . 7 H z . N a l i [c i e p o s t a c i ,
k o l e j n a p o s t a w y s t p u j e d l a c z s t o t l i w o [c i 2 . 7 6 H z i m a t Bu m i e n i e 0 . 0 9 6 . J e s t t o p i e r w s z a
p o s t a d r g a D w Ba s n y c h . Z a z n a c z j i w y b i e r z p r z y c i s k M o d a l s h a p e s . W o k n i e , k t ó r e s i
o t w o r z y z a z n a c z n a l i [c i e w s z y s t k i e m a s y i w y k o n a j w y k r e s ( R y s . 1 1 1 ) .
R y s . 1 1 0 R y s . 1 1 1
N a g ó r n y m w y k r e s i e w i d a w y r a zn i e , |e e l e m e n t z n a j d u j c y s i n a k o Dc u b e l k i d r g a
n a j s i l n i e j .
W p o d o b n y s p o s ó b ( n p . n a p o d s t a w i e o b s e r w a c j i w s p ó Bc z y n n i k ó w t Bu m i e n i a , F F T d r g a D
w y b r a n y c h e l e m e n t ó w ) z i d e n t y f i k u j d r u g c z s t o [ d r g a D w Ba s n y c h b a d a n e j b e l k i i w y k o n a j
w y k r e s p o s t a c i d r g a D d l a t e j c z s t o [c i ( R y s . 1 1 2 ) .
6 1
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 1 1 2
3 w i c z e n i a s a m o d z i e l n e
3 . 1 w i c z e n i e 1 9 s t e r o w a n i e k t e m o b r o t u w a Bu
Z a p r o j e k t u j u k Ba d , k t ó r y p o z w o l i s i l n i k o w i e l e k t r y c z n e m u o s t e r o w a n e j p r d k o [c i o b r o t o w e j
o b r ó c i s i o z a d a n y k t . S i l n i k p o d Bc z o n y j e s t d o w a Bu o s z t y w n o [c i 1 0 0 0 N m / s t o p i e D,
t Bu m i e n i u 1 0 0 N m / ( o b r / m i n ) . M o m e n t b e z w Ba d n o [c i o b c i |e n i a J = 1 0 0 k g m 2 .
S p r a w d z, d l a j a k i e g o w z m o c n i e n i a s t e r o w n i k a p r o p o r c j o n a l n e g o u k Ba d s t a n i e s i n i e s t a b i l n y .
S p r ó b u j d o b r a s t e r o w n i k ( P , P D , P I , P I D ) w t a k i s p o s ó b b y :
- s k r ó c i c z a s u s t a l a n i a ,
- w y e l i m i n o w a p r z e r e g u l o w a n i e ,
- w y e l i m i n o w a n i e m o n o t o n i c z n o [ o d p o w i e d z i s k o k o w e j .
3 . 2 w i c z e n i e 2 0 t Bo k p n e u m a t y c z n y s t e r o w a n y d w u p o Bo |e n i o w o
Z a p r o j e k t u j u k Ba d , w k t ó r y m t Bo k p n e u m a t y c z n y b d z i e p r z e m i e s z c z a m a s 5 k g n a
o d l e g Bo [ 0 . 5 m . R u c h m a o d b y w a s i n a z m i a n w l e w o i w p r a w o w t e n s p o s ó b , |e p o
o s i g n i c i u p o z y c j i s k r a j n e j , r o z p o c z y n a s i r u c h w p r z e c i w n y m k i e r u n k u ( R y s . 1 1 3 ) .
D o b i e r z p a r a m e t r y u k Ba d u t a k , b y c z s t o t l i w o [ p r z e m i e s z c z e D t Bo k a w y n o s i Ba o k o Bo 2 H z .
R y s . 1 1 3
D o z a m o d e l o w a n i a t Bo k a u |y j e l e m e n t u p n e u m a t i c j a c k / m a s s w i t h d o u b l e c h a m b e r a n d s i n g l e
r o d ( R y s . 1 1 4 ) . U k Ba d z a s i l a n i a z b u d u j j a k n a R y s . 1 1 5 .
6 2
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
R y s . 1 1 4 R y s . 1 1 5
P o z o s t a Be e l e m e n t y u k Ba d u w y b i e r z s a m o d z i e l n i e . S a m o d z i e l n i e d o b i e r z t a k |e w a r t o [c i i c h
p a r a m e t r ó w .
3 . 3 w i c z e n i e 2 1 p o d n o [n i k h y d r a u l i c z n y
Z b u d o w a m o d e l p o d n o [n i k a h y d r a u l i c z n e g o p r z e d s t a w i o n e g o n a R y s . 1 1 6 .
R y s . 1 1 6
P o m p a n a p d z a n a j e s t r c z n i e l u b n o |n i e s t d s i Ba F n i e m o |e p r z e k r a c z a 1 2 0 N p o d c z a s
r u c h u d zw i g n i w d ó B. P o d c z a s r u c h u p o w r o t n e g o d zw i g n i F = 0 N , a d zw i g n i a p o r u s z a s i
p o d w p By w e m s i By w y w i e r a n e j p r z e z s p r |y n k . C y k l i c z n e z a d a w a n i e s i By F z a m o d e l u j j a k o
s y g n a B p r o s t o k t n y o c z s t o t l i w o [c i 0 . 5 H z .
M n i e j s z y t Bo k m a [r e d n i c n i e w i k s z n i | 8 c m i m a k s y m a l n y s k o k 1 0 c m . M a s a t Bo k a t o 2
k g . S i Ba p r z e n o s z o n a j e s t n a t Bo k p r z e z d zw i g n i o d Bu g o [c i 8 0 c m . T Bo k z a m o c o w a n y j e s t d o
d zw i g n i 2 0 c m o d o s i o b r o t u . W i k s z y t Bo k m a [r e d n i c r ó w n 1 5 c m i m a k s y m a l n y s k o k
2 0 c m . T Bo k t e n m u s i p o d n i e [ m a s 3 0 0 k g n a w y s o k o [ 2 0 c m w c z a s i e k r ó t s z y m n i | 1 2 0 s .
P o 1 2 0 s o t w a r t y z o s t a j e z a w ó r Z o [r e d n i c y o t w o r u = 4 m m .
D o b i e r z p a r a m e t r y u k Ba d u . Z a u w a |, |e w t r e [c i z a d a n i a n i e k t ó r e p a r a m e t r y s p o d a n e j a k o
w a r t o [c i g r a n i c z n e , n p . [r e d n i c a m a Be g o t Bo k a m o |e b y m n i e j s z a n i | 8 c m . P a m i t a j u s t a w i
o d p o w i e d n i e w a r u n k i p o c z t k o w e d l a p o s z c z e g ó l n y c h e l e m e n t ó w u k Ba d u .
P r z y k Ba d o w y w y k r e s z m i a n w y s o k o [c i x o r a z p i e r w s z e 5 s e k u n d w y k r e s u p o z y c j i k t o w e j
d zw i g n i p o k a z a n e j e s t n a R y s . 1 1 7 .
6 3
M o d e l o w a n i e u k Ba d ó w m e c h a t r o n i c z n y c h d l a k i e r . M e c h a t r o n i k a L a b o r a t o r i u m - I n s t r u k c j a
a ) b ) - 3 0 ° - d zw i g n i a w g ó r z e , 0 ° - d zw i g n i a w p o z i o m i e
R y s . 1 1 7
3 . 4 w i c z e n i e 2 2 m o d e l i a n i m a c j a r u c h u d o w o l n e j m a s z y n y
W y b i e r z d o w o l n m a s z y n , w k t ó r e j u k Ba d z i e n o [n y m l u b n a p d o w y m w y s t p u j
- c o n a j m n i e j 2 a k t u a t o r y i c o n a j m n i e j 2 m a s y
l u b
- c o n a j m n i e j 1 a k t u a t o r i c o n a j m n i e j 4 m a s y .
Z b u d u j j e j m o d e l k o r z y s t a j c z e l e m e n t ó w b i b l i o t e k i P l a n a r m e c h a n i c a l i i n n y c h .
P r z y k Ba d o w e u k Ba d y : w y s i g n i k k o p a r k i , w y s i g n i k Ba d o w a r k i , s p y c h a c z , p o d n o [n i k , g o l e D
p o d w o z i a s a m o l o t u , i i n n e . S z u k a j i n s p i r a c j i n p . w [r ó d m a s z y n b u d o w l a n y c h , r o l n i c z y c h ,
w y p o s a |e n i u w a r s z t a t ó w m e c h a n i c z n y c h , i t p . P r z e d r o z p o c z c i e m p r a c y z g Bo [ p r o w a d z c e m u
z a j c i a , j a k i e u r z d z e n i e / m a s z y n b d z i e s z m o d e l o w a .
P a m i t a j o d o Bc z e n i u d o u k Ba d u e l e m e n t ó w s t e r u j c y c h . D o b i e r a j c p a r a m e t r y p o s t a r a j s i ,
b y u k Ba d z a c h o w y w a B s i w m i a r m o |l i w o [c i z g o d n i e z u k Ba d e m r z e c z y w i s t y m .
W s z c z e g ó l n o [c i z w r ó u w a g n a c z a s t r w a n i a p o s z c z e g ó l n y c h f a z r u c h u , w y s t p u j c e
w u k Ba d z i e z a k r e s y p r z e m i e s z c z e D i k t ó w , p r d k o [c i e l e m e n t ó w i t p .
W y k o n a j m o d e l , z a p r e z e n t u j w y k r e s y i a n i m a c j e .
6 4
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Chemia analityczna laboratorium Instrukcje do ćwiczeńInstrukcja do cwiczenia 4 Pomiary oscyloskopoweChromatografia kolumnowa Instrukcja do cwiczeniaInstrukcja do ćwiczenia nr 3Instrukcje do ćwiczeń 2013Instrukcja do ćwiczenia nr 2Instrukcja do ćwiczenia nr 4instrukcja do cwiczenInstrukcja do cwiczen terenowych GPiAGinstrukcja do cwiczenia t2 2 3Instrukcja do cwiczenia 3instrukcje do cwiczen materialy budowlanInstrukcja do ćwiczeniaInstrukcja do ćwiczenia(2)Przewodnik do cwiczen laboratoryjnychwięcej podobnych podstron