Особливостi комп'ютерного i фiзичного моделювання екскаваторів

Abstract

UK: Постановка проблеми. Створення сучасних автоматизованих екскаваторів вимагає використання новітніх підходів до їх моделювання та проєктування. Використання різних програмних продуктів для комп'ютерного моделювання дозволяє спростити процес дослідження динамічних процесів, що протікають в механічній системі. Застосування програмного продукту MATLAB із встановленим розширенням Simscape і що має можливість щодо простої, взаємодії з фізичним світом, дозволяє створювати моделі системи так само як збирається реальна фізична система. Для перевірки адекватності отриманих рішень необхідно провести відповідні експериментальні дослідження. Ціль. В рамках даної публікації будуть представлені результати досліджень екскаватора з робочим обладнанням зворотна лопата, виконаних на стек фізичного моделювання та на комп'ютерній моделі.Висновки. При розробці імітаційно-фізичної моделі розглянуто основні принципи побудови математичної моделі робочого обладнання екскаватора в середовищі MATLAB з використанням бібліотек SimMechaпics. Розглянуто вирішене перше завдання динаміки, отримано режими перехідних процесів зміни значення узагальнено координат характерних точок, швидкості їх зміни, силові характеристики виконавчих механізмів Отримані результати використані при розробці системи автоматичного управління робочим процесом екскаватора. В результаті проведення експериментальних досліджень на стенді екскаватор Е02621 встановлено, що запропонована система автоматичного управління забезпечує стеження ковша заданою траєкторією в умовах невизначеності з високою точністю, яка добре узгоджується з результатами моделювання і відповідає заявленій точності світових розробок, що існують.

RU: Постановка проблемы. Создание современных автоматизированных экскаваторов требует использования новейших подходов к их моделированию и проектированию. Использование различных программных продуктов для компьютерного моделирования позволяет значительно упростить процесс исследования динамических процессов, протекающих в механической системе. Применение программного продукта MATLAB с установленным расширением Simscape и имеюшего возможность относительно прост, взаимодействия с физическим миром, позволяет создавать модели системы так же, как собирается реалыная физическая система. Для проверки адекватности полученных решений необходимо проведею соответствующих экспериментальных исследований. Цель. В рамках данной публикации будут представ результаты исследований экскаватора с рабочим оборудованием обратная лопата, выполненных на стек физического моделирования и на компьютерной модели. Выводы. При разработке имитационно-физически модели рассмотрены основные принципы построения математической модели рабочего оборудования экскаватора в среде MATLAB с использованием библиотек SimMechaпics. Рассмотрены решение первой задачи динамики, полученные режимы переходных процессов изменения значения обобщённо координат характерных точек, скорости их изменения, силовые характеристики исполнительных механизмов. Полученные результаты использованы при разработке системы автоматического управления рабочих процессом экскаватора. В результате проведения экспериментальных исследований на стенде экскаватор Э02621 установлено, что предложенная система автоматического управления обеспечивает слежение ковша заданной траекторией в условиях неопределенности с высокой точностью, которая хорошо согласуется результатами моделирования и соответствует заявленной точности существующих мировых разработок.

EN: Problem statement. The up-to-date automated excavator creation requires the use of novel methods c their modelling and developing. Using of various software products for computer simulation can greatly simplify the investigation of the dynamic processes occurring in the system. The use of the MATLAB, which includes the Simscap Toolbox and can relatively easy communicate with the physical world, allows creating systems models the way like the real physical systems are developed and which are close enough to these physical systems. To verify the adequacy o the obtained solutions, the appropriate experimental research is required. The aim of the paper is to present the resui1 of the backhoe research that have been carried out with the physical simulator and the computer model are presentel Conclusion. While developing the simulation-physical model, the basic principles of simulation of backhoe worki~ equipment in the MATLAB I Simulink environment with the use of the SimMechanics libraries have been considere4 The solution of the first problem of dynamics is found, the modes of transient processes when the generaliz~ coordinates values of the characteristic points changing as well as their velocities are obtained, the actuators powe characteristics are received. The results have been used for a backhoe work.flow control system development. Tb experiments results with the backhoe EO2621A simulator proved the feasibility and efficiency of the proposed conm system which provides the high accuracy on the bucket tracking control under uncertainties. The accuracy agreed to tli simulation results and corresponds to the declared accuracy of existing control systems.