МОДЕЛЮВАННЯ ПОВІТРЯНОГО ПОТОКУ ТА МОРСЬКОГО ХВИЛЮВАННЯ ПЛАТФОРМОЮ СТЮАРТА
DOI:
https://doi.org/10.32782/mathematical-modelling/2024-7-1-6Ключові слова:
спектральна щільність, повітряний потік, морське хвилювання, модель Драйдена, платформа СтюартаАнотація
У статті розглянуто можливості моделювання різного роду збурень авіаційних, морських та наземних для формування керуючих або збурюючих впливів системи керування переміщенням центру обертання робочої поверхні платформи Стюарта. Показано вплив чинників навколишнього середовища на різні види технологічних завдань, що виконують механізми на основі платформи Стюарта. Зроблено огляд існуючих ідеалізованих моделей атмосферної турбулентності та морського хвилювання. Для математичного опису спектра морського хвилювання запропоновано декілька спектрів Ю.М. Крилова, А.І. Вознесенского – Ю.А. Нецветаева, Г.А. Фірсова, Пірсона – Московіц, Неймана, Бретшнайдера та Хассельмана (спектр JONSWAP), для опису атмосферної турбулентності запропоновано спектри на основі функції Давенпорта, Кармана і Кеймала. Обидва ці явища за певних припущень можна розглядати у вигляді однорідного та випадкового ізотропного векторного поля з гаусовим розподілом компонентів та нульовим математичним очікуванням. Показано можливість їх використання у дробово-раціональній формі під час створення формуючого фільтру, та побудовано їх спектральні щільності. Наведено приклади спектральних щільностей випадкових збурень, що діють на гелікоптер або морське судно, які отримані під час проведення натурного експерименту. Аналіз цих спектральних щільностей дає підстави стверджувати: щоб сформувати вимоги до розроблення системи автоматичного керування рухом робочої поверхні платформи Стюарта, необхідно мати апріорну інформацію про те, які коливання вона повинна відтворювати. Приведено умови розроблення багатовимірного формуючого фільтра для формування керуючих або збурюючих впливів системи керування переміщенням центру обертання робочої поверхні платформи Стюарта. Для цієї задачі обґрунтовано використання формуючого фільтра на основі стандартної моделі Драйдена. Спектральні щільності сигналів моделі Драйдена мають діапазон пропускання порівняно з іншими спектральними щільностями не менше, а в деяких випадках на порядок більше, що дає змогу повністю без пошкоджень відтворити сигнал.
Посилання
Зозуля В.А., Осадчий С.І. Огляд методів побудови систем керування механізмом паралельної кінематичної структури на основі платформи Стюарта (гексапод). Автоматизація технологічних і бізнес-процесів. 2019. Т. 11. № 3. С. 23–31.
Зозуля В.А., Осадчий С.І., Бєляєв Ю., Pawłowski P. Класифікація завдань і принципів управління механізмом паралельної кінематичної структури для вирішення різних завдань. Автоматизація технологічних і бізнес-процесів. 2018. Т. 10. № 2. С. 18–29.
Блохин Л.Н., Буриченко М.Ю. Статистична динаміка систем управління : підручник. Київ : НАУ, 2003. 208 с.
Alexandre Campos, Jacqueline Quintero, Roque Saltar´en, Manuel Ferre and Rafael Aracil. An Active Helideck Testbed for Floating Structures based on a Stewart-Gough Platform: Proceedings of the 2008 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Acropolis Convention Center Nice, France, 22–26 Sept, 2008. Р. 3705–3710.
Cai Y., Zheng S., Liu W., Qu Z., Han J. Model Analysis and Modified Control Method of Ship-Mounted Stewart Platforms for Wave Compensation. in IEEE Access, 2021. Vol. 9. Р. 4505–4517.
Albus, J., Bostelman, R., Dagalakis, N. The NIST robocrane. Journal of Robotic Systems. 1993. № 10(5). Р. 709–724.
Palamar M., Pasternak Yu., Pasternak V., Mashtalyar S., Shevchuk S. Analysis of accuracy control improvement methods of antenna system mechanisms based on stewart platform. Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, Ternopil, Ukraine. 2020. Vol. 100. № 4. Р. 55–61.
Saudi Pilot Simulator Training Center Holds Airbus A320 Full Flight Simulator Acceptance, URL: https://afm.aero/saudi-pilot-simulator-training-center-holds-airbus-a320-full-flightsimulator-acceptance/ (дата звернення: 16.02.2024).
Комплексні пілотажні тренажери вертольотів Мі-8МТВ, Мі-171. URL: http://avia-ts.ua/production/8-kompleksnyy-trenazher-vertoletov-mi-8mtv-i-mi-171.html (дата звернення: 02.05.2023).
Зозуля В.А., Осадчий С.І., Мельніченко М.М. Аналіз характеристики точності відтворення еталонної траєкторії платформою Гауфа – Стюарта із системою управління для різних видів завдань. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2019. Вип. 1(32). С. 19–27.
Hauser D., et al (eds). Measuring and analysing the directional spectra of ocean waves. Luxembourg, Office for Official Publications of the European Communities. 2005. 485 p.
IEC 61400-1: 2005 Wind Turbines – Part 1: Design requirements.
Durbin P.A., Reif B.A.P. Statical theory and modeling for turbulent flows. – John Wiley and Sons. West Sussex. United Kingdom. 2011. 357 p.
Kopasakis George. Atmospheric turbulence modeling for aero vehicles: fractional order fits. No. GRC-E-DAA-TN23727. 2015. URL: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20110002734/downloads/20110002734.pdf (дата звернення: 16.02.2024).
Antonova A., Kulyk M., Lastivka I. Modeling of an Airplane Wing Moments Induced by Atmospheric Turbulence. Proceedings of National Aviation University. 2014. № 59(2). Р. 68–72.
Блохін Л.М., Вовк В.Г., Безкоровайний Ю.М. Завдання ідентифікації параметрів руху гелікоптера Мі-8 із вантажною підвіскою в режимі висіння. Проблеми інформатизації та управління. 2004. Вип. 10. С. 127–131.
Yu Y., Pei H., Xu C. Parameter identification of JONSWAP spectrum acquired by airborne LIDAR. J. Ocean Univ. China. 2017, pp. 998–1002.
Вовк В.Г., Страшко В.А., Тимошенко Н.А. Тривимірна модель динаміки стохастичних кутових рухів корабля в крейсерському русі. VI міжнародна науково-технічна конференція гіротехнології, навігації, керування рухом та конструювання авіаційно-космічної техніки : збірник доповідей. Ч. ІІ. Київ, 2007. С. 14–19.
