Автоматизация исследования динамики 3D-моделей оптико-механических систем с использованием среды MATLAB
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.
Литература
[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.)
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Редакционная политика журнала основывается на традиционных этических принципах российской научной периодики и строится с учетом этических норм работы редакторов и издателей, закрепленных в Кодексе поведения и руководящих принципах наилучшей практики для редактора журнала (Code of Conduct and Best Practice Guidelines for Journal Editors) и Кодексе поведения для издателя журнала (Code of Conduct for Journal Publishers), разработанных Комитетом по публикационной этике - Committee on Publication Ethics (COPE). В процессе издательской деятельности редколлегия журнала руководствуется международными правилами охраны авторского права, нормами действующего законодательства РФ, международными издательскими стандартами и обязательной ссылке на первоисточник.
Журнал позволяет авторам сохранять авторское право без ограничений. Журнал позволяет авторам сохранить права на публикацию без ограничений.
Издательская политика в области авторского права и архивирования определяются «зеленым цветом» в базе данных SHERPA/RoMEO.
Все статьи распространяются на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная, которая позволяет другим использовать, распространять, дополнять эту работу с обязательной ссылкой на оригинальную работу и публикацию в этом журналe.
