В. Д. Бертяев, Л. А. Булатов, В. В. Глаголев, В. И. Латышев, А. Г. Митяев. ЭВМ в курсе теоретической

λ

λ

z

ν

ν

λ

z	ν

z

c = const mпр = const

Рис. 2.3.42 Амплитудно-частотная характеристика механической системы

Для определения условий оптимального функционирования механической системы построим амплитудно-частотную характеристику и найдем на ней область допустимых значений внутренних параметров (рис. 2.3.42).

Анализ поверхности на рис. 2.3.42 показывает, что наиболее предпочтительными, с точки зрения минимума амплитуд сил натяжения в канатах T12 и T23 , являются кривые c = const . Уменьшение жесткости упругого элемента при постоянном значении приведенной массы приводит к резкому увеличению указанных амплитуд.

141

Результаты оптимизации

Выбирая в качестве технологического допуска погрешность в 5%, получим оптимальный интервал ограниченный пределами:

1900 Н / м≤ c ≤ 2000 Н / м, m3min (c)(1+ε )≤ m3 ≤100 кг,

m1min (m3, c)(1+ε )≤ m1 ≤ m1max (m3, c)(1−ε ),

где ε = 0.05 — погрешность вычислений.

В качестве примера рассмотрим механическую систему с параметрами

c = 2000 Н / м	m1 = 2 кг		m2 = 2 кг		m3 = 25 кг
	fст = −0.027		м		′	H
					FСЦ = 63.718
mnp = 5.233 кг	k = 4.888	с−1	n = 0.212	с−1	k = 4.883 с−1
					1
	A0 = 0.038	м			α0 = 2.097
	B0 = 0.089	м			β0 = 0.031
Кинематические характеристики ведущего звена и графики изменения
сил сцепления FСЦ	и натяжения канатов T12 , T23			представлены на рис. 2.3.43 —
рис. 2.3.45.

t

Рис. 2.3.43 Перемещение S (t ) и скорость V (t ) груза 1.

142

t

Рис. 2.3.44 Силы сцепления FСЦ (t ) и FСЦ′ .

t

Рис. 2.3.45 Силы натяжения в канатах T12 (t ) и T23 (t ).

Для выбранных значений масс тел механической системы и жесткости упругого элемента определяем предельные величины внутренних параметров

(рис. 2.3.40, рис. 2.3.41)

m1 min =1.33 кг ≤ m1 ≤ m1 max =1.33 кг, m3 min = 23 кг ≤ m3 ≤100 кг.

Изменение максимальных значений сил натяжения канатов T12 , T23 и раз-

ницы FСЦ изображены на Рис. 2.3.46 — Рис. 2.3.51.

143

t

m	1min	m	1max	m1

Рис. 2.3.46 Зависимость T12 (m1, t ) при c = 2 кН/м, m2 = 2 кг, m3 = 25 кг.

t

m	1min	m	1max	m1

Рис. 2.3.47 Зависимость T23 (m1, t ) при c = 2 кН/м, m2 = 2 кг, m3 = 25 кг.

144

t

m	1min	m	m1
		1max
Рис. 2.3.48 Зависимость			FСЦ (m1, t ) при c = 2 кН/м, m2 = 2 кг, m3 = 25 кг.

t

m3

Рис. 2.3.49 Распределение максимальных значений силы натяжения

T12 (m3, t ) при c = 2 кН/м, m2 = 2 кг, m1 = 2 кг.

145

t

m3

Рис. 2.3.50 Распределение максимальных значений силы натяжения

T23 (m3 , t ) при c = 2 кН/м, m2 = 2 кг, m1 = 2 кг.

t

m3min

m3

Рис. 2.3.51 Распределение максимальных значений силы натяжения

FСЦ (m3, t ) при c = 2 кН/м, m2 = 2 кг, m1 = 2 кг.

146

Анализ результатов оптимизации

В результате решения полученного дифференциального уравнения движения механической системы были определены: закон движения первого груза, его скорость и ускорение как функции времени t. На основании этих результатов по разработанному алгоритму вычисляются значения реакций связей механической системы в зависимости от времени t. Так как значения параметров системы выбирались случайным образом, то получили, что в некоторые моменты времени натяжение нитей становятся отрицательными, а сила сцепления превышает свое предельное значение и, следовательно, математическая модель не соответствует поведению механической системы. Для устранения этой ситуации была определена область допустимых значений внутренних параметров механической системы

700	Н / м = c* ≤ c ≤ 2000					Н / м,
m3 min (c)≤ m3 ≤100					кг,	(m , c), ,
m		(m , c)		≤ m ≤ m
1 min			3	1	1 max	3
m2 = 2			кг.

удовлетворяющих условиям

T12 ≥ 0 , T23 ≥ 0 и FСЦ ≤ FСЦ′ = fСЦ N3

В этой области предложены предельные интервалы указанных параметров, обеспечивающих минимум амплитуд сил натяжения канатов.

Результаты расчетов скорректированной механической системы представленыввидеграфиковизмененияхарактерныхпараметроввзависимостиотвремени.

147

ГЛАВА 3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ В СИСТЕМЕ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

3.1. СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

3.1.1. НАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ

Система дистанционного обучения Тульского государственного университета может использоваться в рамках загруженных в неё курсов:

1)при дистанционном обучении;

2)для поддержки и контроля самостоятельной работы студентов дневного обучения.

Курс — это совокупность учебных и методических документов по от-

дельной дисциплине: учебники, сборники задач, методические указания по выполнению курсовых работ, рабочие программы и т. п. в формате HTML.

В качестве хранилища данных системы используется Oracle SQL Server 8.1.5, а для удаленного авторизированного доступа к данным и процедурам — Oracle Web Server 4. На клиентской станции для полноправной работы необходимо иметь Netscape Navigator версии 4. XX и выше, а для использования обо-

лочки без специальных административных функций достаточно использова-

ние Microsoft Explorer 5. XX.

3.1.2. КАК ОРГАНИЗОВАН ДИАЛОГ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ С СИСТЕМОЙ

Взаимодействие пользователя с системой дистанционного обучения происходит через посредство программ Netscape Navigator или Internet Explorer. Вся информация, появляющаяся при взаимодействии пользователя с системой, размещается в рабочей области упомянутых программ.

На рис. 3.1 приведены левая верхняя часть рабочего окна программы Netscape Navigator и названия некоторых элементов. Работа с системой дистанционного обучения не требует навыков работы с упомянутыми программами.

148

Меню	Поле адреса	Панель	Заголовок
		инструментов	окна
	Рабочая область

Рис. 3.1

Для организации взаимодействия пользователя с системой дистанционного обучения использованы базовые элементы Windows, одинаковые для различных приложений как с точки зрения представления данных, так и способов управления ими. Основным из них является окно. Путь пользователя по системе зависит от его статуса, т. е. от тех функций, которые ему отведены в системе, а также от того, в каких курсах, загруженных в систему, он зарегистрирован. Основные функции пользователя осуществляются с рабочего стола пользователя. Система формирует рабочий стол пользователя, как правило, после входа его в курс, в котором он зарегистрирован.

		Заголовок и меню
Меню рабочего стола	Рабочее поле стола	Netscape Navigator
		Заголовок рабочего стола

Рис. 3.2

На рис. 3.2 приведены основные элементы рабочего стола пользователя. В заголовке рабочего стола, в зависимости от статуса пользователя, указывают-

149

ся имя курса и имя пользователя. Состав меню (элементы меню будем называть пунктами) также зависит от статуса пользователя. Щелчок на каком-либо пункте вызывает появление на рабочем поле соответствующего диалога, общий вид которого представлен на рис. 3.3.

Чтобы закрыть рабочий стол, нужно щелкнуть на пункте Выход: при этом пользователь, в зависимости от его категории, попадает или на титульную страницу кафедры (администратор кафедры), или на титульную страницу курса (администратор курса, студент и преподаватель).

Взаимодействие пользователя с системой представляет собой последовательность сменяющих друг друга диалогов и окон, в которых пользователь выполняет некоторые действия. Окна располагаются поверх рабочего стола.

Для продолжения диалога с системой, щелкните на имени одного из элементов списка

Чтобы закрыть диалог, щелкните на одной из кнопок 7.

Рис. 3.3

Остановимся на основных действиях с окном, которыми должен владеть пользователь. Он может, используя элементы управления окном:

o прокручивать содержания окна; o перемещать окно;

o изменять размеры окна;

o открывать и закрывать окно с помощью мыши. Основные операции с окном приведены в таблице.

150