Учебник - КШО - Живов (1031225), страница 93
Текст из файла (страница 93)
Для электрических систем фазовая переменная типапотока представляет собой электрический ток. Аналогом первого закона Кирхгофа в механических системах является закон равновесия сил (включая силыД'Аламбера), приложенных к какому-либо телу.Таблица 23.2. Фазовые переменные физических системФазовые переменныеФизическая систематипа потокатипа потенциалаЭлектрическаяТокНапряжениеМеханическаяСила, момент силСкорость, угловаяскоростьОбъемный расход,производительностьДавлениеТепловой потокТемператураГидравлическая,пневматическаяТепловаяСогласно узловому методу, вычислительное ядро ПК назначает для каждого узла топологии значение фазовой переменной типа потенциала из условияравенства нулю невязки в каждом узле.
Невязка равна сумме фазовых переменных типа потока во всех полюсах моделей, соединение которых образовалоузел топологии. Равенство нулю невязки является выражением первого закона500Глава23. Принципы и содерэюание автоматизированного проектирования КШМКирхгофа или его аналога в системе иной физической природы.
В механических системах равенство нулю невязки является выражением условия равновесия сил, в гидравлических и пневматических системах - условия неразрывности среды.Результатом синтеза ММ объекта проектирования является система обыкновенных дифференциальных уравнений, получаемая без непосредственногоучастия пользователя и скрытая от него. Порядок системы уравнений определяется числом узлов топологии. Методы синтеза ММ и ее решения инвариантныпо отношению к физической природе объекта.
Поэтому в ММ объекта проектирования могут быть представлены входящие в состав объекта механические,электрические, гидравлические, пневматические, информационные подсистемы,а также их совокупность.Система дифференциальных уравнений решается одним из методов интегрирования по выбору пользователя.
Библиотека методов интегрирования ПКПА9 в состоянии поставки содержит неявный метод Эйлера (1-го порядка)и метод трапеций. Библиотека открыта для включения в нее иных методов интегрирования.ПК ПА9 имеет библиотеку методов одномерной и многомерной оптимизации. В состоянии поставки ПК ПА9 библиотека содержит методы полного перебора, половинного деления, золотого сечения, квадратичной интерполяции, случайного поиска, метод Нелдера-Мида.Схемный графический редактор. С помощью схемного графического редактора создают исходное описание объекта проектирования и задание на расчет, указывают объем вывода результатов. Окно схемного графического редактора открывается при загрузке комплекса и содержит поле схемы с сеткойи главное меню («Файл», «Вид/Правка», «Окно», «Команды»).Топологию ММ создают размещением на поле схемы графических образовММЭ и назначением связей между ними.
Для этого выбирают команды «Окно»(главное меню) и «Образцы компонентов», физическую природу элемента(«Механика», «Гидравлика», «Пневматика», «Логика» и др.) или его функциональное назначение («Оператор», «Базовый компонент», «Математика», «Оптимизация» и др.) и сам элемент (см. табл. 23.1). Размещение элементов осуществляют с привязкой к сетке поля схемы. Связи между элементами создаютсоединением полюсов моделей.Каждый полюс ММЭ механической природы соответствует одной из координат одно-, двух- или трехмерного геометрического пространства. В соединении полюсов участвуют полюса одной и той же координаты.
Образующийся при этом узел соответствует той же координате геометрическогопространства. Полюса ММЭ электрической, гидравлической, пневматическойприроды, а также логических соответствуют входам и выходам самих элементов. Для элементов пневматической природы каждому входу (выходу)элемента соответствует пара полюсов: «гидравлический» и тепловой. Степень501РазделVLАВТОМАТИЗЛЦИЯПРОЕКТИРОВАНИЯКШМподробности представления структуры объекта в его ММ определяется характером решаемой расчетной задачи.Количественная определенность объекта проектирования задается значениями параметров элементов.
Окно параметров открывается, если щелкнуть пографическому образу ММЭ. Созданное таким образом описание ММЭ объектапроектирования достаточно для ее реализации.Задание на расчет состоит из одного или нескольких операторов, чаще всего динамического анализа. Оператор устанавливают на свободной части полясхемы командами «Окно», «Образцы компонентов», «Базовые компоненты»самого оператора. В последнем задают метод интегрирования и параметрыуправления вычислительными процессами: модельное время; минимальный,максимальный и стартовый шаги интегрирования; точность интегрированияи др.
Окно параметров управления открывается, если щелкнуть по изображению оператора.Результаты расчета представляются в виде графиков и массивов числовыхзначений переменных. Для вывода переменных служат индикаторы. Индикаторы фазовых переменных типа потенциала и интеграла фазовой переменной типапотенциала присоединяют к соответствующему узлу топологии. Индикаторыфазовых переменных типа потока включают в разрывы связей топологии.ПК ПА9 предусматривает возможность определения так называемых расчетных переменных, которые по своей природе не являются фазовыми (например, энергетические показатели, напряжения в деталях и др.), но представляютинтерес для проектировщика.
Вывод расчетных переменных осуществляютс помощью универсальных индикаторов, свободно размещаемых на поле схемыбез привязки к другим элементам. Индикатор устанавливают командами «Окно», «Образцы компонентов», «Базовые компоненты». Для индикатора задаютцвет кривой на графике, значения переменной на верхней и нижней осях графика или включают режим автокорректировки пределов и другие атрибуты. Дляуниверсального индикатора указывают расчетную переменную, которую необходимо определить.
Окно атрибутов индикатора открывается, если щелкнуть поизображению оператора.ПК ПА9 имеет встроенные средства вычисления других величин, получаемых путем математических преобразований значений фазовых и расчетных переменных, определяемых в моделировании. Для этого используют элементы,выполняющие основные математические операции: сложение, умножение, возведение в степень, извлечение корня, вычисление алгебраических и тригонометрических функций, дифференцирование, интегрирование и др. Для математических преобразований величин на поле схемы размещают графические образыэлементов соответствующих математических операций и соединяют их входыи выходы.Графический образ устанавливают командами «Окно», «Образцы компонентов», «Математика».
Математические преобразования значений фазовых502Глава23. Принципы и содерэюание автоматизированного проектирования КШМи расчетных переменных при моделировании выполняются параллельно процессу интегрирования.На получаемых графиках для каждой переменной указываются ее название,выбранное пользователем, а также значения на верхней и нижней осях графика.Сама кривая, ее название и значения на осях графика имеют одинаковый цвет,установленный пользователем. Числовые значения переменных могут быть определены для любой точки любого графика с помощью курсора.На графиках, непосредственно полученных в результате моделирования, переменные выведены в функции времени. ПК ПА9 позволяет представить переменные в функции любой другой переменной, имеющейся на графике. Это даетвозможность практически без дополнительных затрат труда и времени получатьинтересующие проектировщика графики, например индикаторные диаграммыработы молотов.23.7.
Особенности проектирования кузнечно-штамповочныхмашин с использованием программных комплексованализа динамических системВ соответствии со сложившейся практикой проектирования КШМ сначалапринимаются проектные решения конструктивного характера, что неизбежносопровождается назначением внутренних параметров X, а затем расчетным путем проверяется соответствие принятых проектных решений техническим требованиям (см. (23.1)).
Это соответствует решению уравнения (23.2) относительновектора выходных параметров Y. Такой расчет носит проверочный характер.Проектный расчет используют ограниченно, например при предварительном определении основных размеров коленчатых валов кривошипных прессов по номинальному усилию.
В этом случае зависимость (23.2) решается относительно векторавнутренних параметров X. Однако и при использовании проектного расчета качество принятых решений обязательно оценивается проверочным расчетом.Таким образом, проверочный расчет является основным средством количественного обоснования принимаемых проектных решений. В этой части математическое моделирование не вносит в практику проектирования КШМ какихлибо изменений, потому что анализ является по существу проверочным расчетом.
Основной смысл применения моделирования заключается в повышениикачества проектных решений на основе высокой достоверности результатов расчета, возможности их получения в любом объеме, необходимом и достаточномдля принятия проектных решений.Возможности современных ПК анализа динамических систем, в частностиПА9, позволяют выполнять исчерпывающий динамический анализ проектируемого, а потому еще реально не существующего устройства, улучшать его до получения работоспособного или оптимального варианта проектного решения или503РазделVL АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КШМубеждаться в его невозможности при имеющемся ТЗ.
ПК успешно преодолеваютпроблемы многомассовости и нелинейности динамических систем. Число степеней свободы, при котором с помощью ПК может быть получено решение анализируемой задачи, достигает нескольких тысяч. Решение получается при наличиив динамической системе проектируемого объекта элементов как с мягкой, так ис жесткой нелинейностью, например типа Кулонова трения или зазоров в кинематических парах, когда характеристики элементов представляют собой недифференцируемые функции. При решении задачи анализа автоматически раскрывается статическая неопределимость, учитывается изменение числа степенейсвободы механических систем. Опыт решения практических задач подтверждаетдостоверность получаемой с помощью ММ информации о процессах, протекающих в проектируемом объекте.Современные ПК предоставляют большие возможности и удобства для получения проектировщиком самой разнообразной информации о проектируемомобъекте без больших затрат труда и времени. Поэтому ПК анализа динамических систем в настоящее время можно рассматривать как основное средство проектирования КШМ.Глава 24.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
