Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Dynamic_System_Modeling_and_Control.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
23.03.2016
Размер:
5.61 Mб
Скачать

translation - 2.41

14. Write the differential equations for the system below.

Ks1

x1

 

M1

 

 

s, k

 

 

 

 

 

 

M2

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ks2

2.7 PRACTICE PROBLEM SOLUTIONS

1. Ks = 33.3 N/cm = 3333 N/m

2.

a) Keq = Kd1 + Kd2

b)

Kd1Kd2

 

Keq

= -----------------------

+ Kd2

 

 

Kd1

3.

·· ·

B

 

F

x + x

----

 

= –----

 

M

M

4.

··

+ x

Ks

+ x

Ks

=

F

x

 

------

--------

 

------

 

1

 

1 M

 

2 M

1

 

M

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

··

+ x

Ks

+ x

Ks

=

0

 

x

 

------

--------

 

 

 

2

 

2 M

 

1 M

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

translation - 2.42

5.

··

 

· Kd1

Ks1 + Ks2

 

 

Ks2

 

x1

+ x1 --------M

1

 

+ x1 ----------------------

 

M

1

+ x2

-----------M

1

 

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

 

· B

 

Ks2

 

 

Ks2

 

F

 

 

x2

+ x2 M------

+ x2 -------M

 

+ x1

-----------M

2

 

= M------

2

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

··

· Kd + B1

Ks

 

 

Ks

 

x1

+ x1 ------------------M

1

 

+ x1 M------

+ x2 --------M

1

 

= 0

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

··

· B2

 

 

Ks

 

Ks

 

 

F

x2

+ x2 M------

+ x2

M------

+ x1

--------M

2

 

=

M------

2

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

7.

··

 

· Kd1

 

Ks1

 

Ks2

 

 

 

 

x1

+ x1 --------M

1

 

+ x1 -------M

 

+ x2 -----------M

1

 

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

··

 

· B

 

··

· B

Ks

 

F

x1

+ x1 M------

 

+ x2

+ x2 M------

+ x2 M------

 

=

M------

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

translation - 2.43

8.

FBDs:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

d1

x·

 

 

M1x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

d2

( x·

x·

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

d3

x·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

M1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Ks1x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ks2( x1 x2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ks3x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M2x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

For M1:

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F = – Kd1x1 Ks1x1

Kd2( x1

x2)

Ks2( x1 x2)

= M1x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

 

 

 

 

 

 

 

 

·

( Kd1 + Kd2) + x1( Ks1 + Ks2)

 

 

 

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

( M1) + x1

+ x2( –Kd2) + x2( –Ks2) = 0

 

 

 

 

··

 

 

·

Kd1

+ Kd2

+ x

 

Ks1

+ Ks2

·

Kd2

+ x

 

Ks2

= 0

 

 

 

 

 

 

 

x

 

+ x

1

-----------------------

 

 

----------------------

 

 

+ x

 

 

-----------

 

 

-----------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

M

1

 

 

 

 

 

 

1

 

M

1

 

 

 

 

2

 

M

1

 

 

 

 

2

M

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

For M2:

 

 

 

F = Kd2( x·1 x·2) + Ks2( x1 x2) + F Kd3x·2 Ks3x2 = M2x·2

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

( M2)

 

 

·

 

( Kd2

+ Kd3) + x2( Ks2

+ Ks3)

 

 

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

+ x2

+ x1( –Kd2) + x1( –Ks2) = F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

+

·

 

Kd2

 

+ Kd3

+ x

Ks2

+ Ks3

 

·

 

Kd2

+

x

 

 

Ks2

= F

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

x

 

 

 

-----------------------

 

2

---------------------- + x

 

 

-----------

 

 

-----------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

M

2

 

 

 

 

 

 

M

2

 

 

 

 

 

1

M

2

 

 

 

 

1

M

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

··

( M1)

·

( Kd1

+ B) + x1(

Ks1)

 

·

 

 

 

x1

+ x1

 

+ x2( –B) = 0

··

·

Kd1

+ B

+ x

 

Ks1

·

B

 

= 0

x

 

+ x

 

 

------------------

 

 

 

-------

 

+ x

 

 

------

 

 

 

1

 

1

M

1

 

 

1

M

1

 

 

2

M

 

 

··

 

 

 

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

 

1

 

 

 

( M2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

+ x2

( B) + x2( Ks2) + x1( –B) = F

··

·

 

B

 

+ x

 

Ks2

 

 

·

B

=

 

F

x

 

+ x

 

 

------

 

 

-------

 

+ x

 

------

 

------

 

2

 

2

M

 

 

 

2

M

2

 

 

 

1

M

 

 

M

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

translation - 2.44

10.

 

··

 

 

 

·

( Kd1) + x1( Ks1) = FF

x1( M1) + x1

··

·

Kd1

+ x

 

Ks1

FF

 

 

x

 

+ x

 

--------

 

-------

= ------

 

 

 

1

 

1

M

1

 

 

1

M

1

 

M

1

 

 

··

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( M2) + x2( Ks2) = F FF

 

 

 

x2

 

 

 

··

+ x

 

Ks2

F FF

 

 

 

 

x

 

 

-------

= ---------------

 

 

 

 

 

2

 

2

M

2

 

 

 

M

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

where,

 

 

 

 

FF

 

 

sM2g

x·1 x·2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M g

------------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

k 2

x·1 x·2

 

if x·1 = x·2 if x·1 x·2

11.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(assuming no gravity

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

( M1)

 

·

 

 

 

 

 

 

·

 

( –Kd1) + x2( –Ks1) = F

 

 

x1

+ x1( Kd1) + x1( Ks1)

+ x2

 

 

··

· Kd1

 

Ks1

· Kd1

Ks1

F

 

 

x1

+ x1 --------M

1

+ x1 -------M

 

+ x2 -----------M

1

 

+ x2 -----------M

1

 

= M------

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

··

( M2)

 

·

 

 

+ Kd2)

 

 

 

 

 

 

·

 

 

 

 

 

 

 

x2

+ x2( Kd1

+ x2( Ks1 + Ks2) + x1( –Kd1) + x1( –K

··

· Kd1 + Kd2

 

Ks1 + Ks2

· Kd1

Ks1

x2

+ x2

-----------------------

 

M

2

+ x2

----------------------

M

2

 

 

 

+ x1 -----------M

2

 

+ x1 -----------M

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

if( x ≥ 0)

 

 

 

T = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

if( x < 0)

 

 

 

T = Ks2x

 

 

 

 

 

 

 

s1) = 0

= 0

·· ·

B

 

+ x

Ks1

=

T

x + x

------

 

-------

------

 

M

 

M

1

 

 

M

1

 

1

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]