Автоматизация исследования динамики 3D-моделей оптико-механических систем с использованием среды MATLAB

  • Valeriy Mariafovich Ponyatsky Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А. Г. Шипунова" http://orcid.org/0000-0001-8326-165X
  • Alexey Vyacheslavovich Romanov Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А. Г. Шипунова" http://orcid.org/0000-0002-9715-4836

Аннотация

При разработке сложной оптической техники трудоемкой задачей является выбор шагового двигателя. Разработана методика по оценке мощности шагового двигателя, основанная на использовании САПР SOLIDWORKS и Matlab/Simulink. Для механизма панкратического объектива разработана динамическая модель, позволяющая определить необходимый крутящий момент, развиваемый двигателем, с учетом воздействия пружин, сложного профиля и программного изменения угла поворота кулачкового механизма.
Данная методика включает в себя несколько этапов. Сутью первого этапа является получение из 3D-модели САПР SolidWorks модели в среде MatLab. Сначала 3D-модель экспортируется в xml-файл данных с помощью транслятора Simscape Multibody Link. После того как произведен экспорт в xml-файл, модель импортируется непосредственно в Simscape Multibody Model.
При трансляции, телам модели Simulink передаются соответствующие массо-инерционные характеристики компонентов сборки SolidWorks, а также сопряжения между телами 3D-модели SolidWorks, которые преобразуются в степени свободы динамических тел Simulink. Фактически при трансляции осуществляется построение динамической модели механизма.
Для обеспечения визуализации модели Simulink геометрия элементов сборки SolidWorks передается с помощью транслируемых stl-файлов.
Вторым этапом является доработка полученной динамической модели.

Сведения об авторах

Valeriy Mariafovich Ponyatsky, Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А. Г. Шипунова"

начальник отдела, кандидат технических наук

Alexey Vyacheslavovich Romanov, Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А. Г. Шипунова"

инженер-программист 2 категории

Литература

[1] PervitskyYu.D. Raschet i konstruirovanie tochnyh mekhanizmov [Calculation anddesigning of exact mechanisms]. 2nd ed. Leningrad, Mechanical engineering;1976. (In Russ.)
[2] NarodetskayaM.E., Torban B.A., Arkusha A.I. Tekhnicheskaya mekhanika i detali mashinpriborov [Technical mechanics and parts of machines of devices]. Moscow,Mechanical engineering; 1982. (In Russ.)
[3] DyakonovV.P. MATLAB R2006/2007/2008 + Simulink 5/6/7. Application Bases. 2nd ed.Moscow, SOLON-PRESS; 2008. (In Russ.)
[4] Anderson G.N., Hocking A.B.,Knight J.C. Visualizing properties of Simulink models. In: 11thInternational Conference on System Safety and Cyber-Security (SSCS 2016).London; 2016. p. 1-6. (In Eng.) DOI:https://doi.org/10.1049/cp.2016.0854
[5] KnyazevA.N., Matveev E.L., Dmitriyev A.V., Ponyatsky V.M., Romanov A.V. Assessment ofPower of Drives of the Pancratic Mechanism of the Lens. Izvestiya Tula StateUniversity. Tekhnicheskie nauki = News of the Tula State University.Technical sciences. 2019; (4):307-316. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38187540(accessed 21.11.2019). (In Russ., abstract in En g.)
[6] BelyakovYu.M., Karpov A.I., Krenev V.A., Molin D.A. Technique for DevelopingMathematical models of Automatic on-board Optoelectronic Systems. Journal ofOptical Technology. 2009; 76(3):142-146. (In Eng.) DOI:https://doi.org/10.1364/JOT.76.000142
[7] Karpov A.I.,Strezhnev V.A. The construction of dynamic models and identification inproblems of the study of the dynamics of complex systems. In: Stability Theoryand Its Applications. Nauka Publ., Novosibirsk; 1979. p. 264-277. (In Russ.)
[8] StrezhnevV.A., Mubarakzyanov G.M., Khairullin I.Kh. The dynamics of optomechanicalsystems taking into account the elasticity of the structure. In: Problems ofAnalytical Mechanics, Stability, and Control of Motion. Nauka Publ.,Novosibirsk; 1991. p. 264-271. (In Russ.)
[9] Shannon R.E.Systems Simulation: The Art and Science. Prentice Hall; 1975. (In Eng.)
[10] Illner S., Pohl A.,Krumm H., Luck I., Manka D., Sparenberg T. Automated runtime management ofembedded service systems based on design-time modeling and modeltransformation. In: INDIN '05. 2005 3rd IEEE International Conference onIndustrial Informatics, 2005. Perth, WA, Australia; 2005. p. 134-139. (InEng.) DOI: https://doi.org/10.1109/INDIN.2005.1560365
[11] Müller-Schloer C.,Tomforde S. Design-Time to Runtime. In: Organic Computing – Technical Systemsfor Survival in the Real World. Autonomic Systems. Birkhäuser, Cham; 2017.p. 259-284. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-68477-2_6
[12] Boehm B. A spiral modelof software development and enhancement. ACM SIGSOFT Software EngineeringNotes. 1986; 11(4):14-24. (In Eng.) DOI:https://doi.org/10.1145/12944.12948
[13] Tomforde S.,Hähner J., Müller-Schloer C. Incremental design of organic computingsystems – moving design from design-time to runtime. In: Proceedings of the10th International Conference on Informatics in Control, Automation andRobotics, Held in Rejkjavik, Iceland. INSTICC, Milan, 2013. p. 185-192. (InEng.)
[14] Kuzin S.I., NikolskyV.V. Software Package for Modeling Dynamics of Cyclic Automation Mechanisms. Meždunarodnyjnaučno-issledovatel’skij žurnal = International Research Journal. 2020;(3-1):37-42. (In Russ., abstract in Eng.) DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2020.93.3.004
[15] Nikolsky V.V. Matematicheskoemodelirovanie dinamiki mexanizmov i mexanicheskix podsistem ciklicheskoyavtomatiki [Mathematical modeling of dynamics of mechanisms and mechanicalsubsystems of cyclic automation]. Tula, TulSU Publ.; 2008. (In Russ.)
[16] Nikolsky V.V., SmirnovYu.P. On Some General Forms of Movement Equations of Systems with Friction. IzvestiyaTula State University. Estestvennye nauki = News of the Tula StateUniversity. Natural sciences. 2014; (3):103-115. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=22540206 (accessed 21.11.2019).(In Russ., abstract in Eng.)
Опубликована
2020-05-25
Как цитировать
PONYATSKY, Valeriy Mariafovich; ROMANOV, Alexey Vyacheslavovich. Автоматизация исследования динамики 3D-моделей оптико-механических систем с использованием среды MATLAB. Современные информационные технологии и ИТ-образование, [S.l.], v. 16, n. 1, p. 139-151, may 2020. ISSN 2411-1473. Доступно на: <http://sitito.cs.msu.ru/index.php/SITITO/article/view/526>. Дата доступа: 29 sep. 2022 doi: https://doi.org/10.25559/SITITO.16.202001.139-151.
Раздел
Научное программное обеспечение в образовании и науке