- •Xlabel(' d_п_д, мм '); 17
- •Задание
- •Введение
- •1. Общие положения и динамика пневмопривода.
- •2. Проведение эксперимента и статистическая обработка его результатов
- •Расчеты для нулевой точки:
- •Выходные данные по оптимизации двухстороннего пневмопривода
- •Выводы:
- •Заключение
- •Список использованной литературы
- •Приложение 1
- •%Whitebg
- •Приложение 5
- •Приложение 6
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Тульский государственный университет
Кафедра технологии полиграфического производства и защиты информации
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине
«Методы оптимального проектирования систем защиты информации»
Выполнил: студент гр. 632272
Кузьмин А.А.
______________
(подпись)
Проверил: д.т.н., профессор
Н.Е. Проскуряков
______________
(подпись)
Тула - 2011
Оглавление
Задание 4
Введение 5
1. Общие положения и динамика пневмопривода. 5
2. Проведение эксперимента и статистическая обработка его результатов 8
Выводы: 13
Заключение 14
Приложение 1 16
clf 16
%whitebg 16
a1=-40; 16
a2=40; 16
da=(a2-a1)/100; 16
b1=-40; 16
b2=40; 16
db=(b2-b1)/100; 16
% 16
% dp do 16
[x7,x8] = meshgrid(a1:da:a2,b1:db:b2); 16
% x1,x2 16
% dp - переход к безразмерным величинам 16
x1=(x7-30)/10 ; 16
% do - переход к безразмерным величинам 16
x2=(x8-30)/10; 16
% 16
F1=+0.61123+x1.*0.10507+x2.*0.29458+x1.*x2.*0.074175; 16
F2=-x1.*x1.*0.022045+x2.*x2.*0.0078721; 16
% 16
Z1=F1+F2; 16
% 16
[ymax]=max(max(Z1)) 16
[ymin]=min(min(Z1)) 16
% 16
% 16
% dp do 16
mesh(x7,x8,Z1); 16
% 16
set(gca,'FontName','Courier'); 16
set(gca,'FontSize',14); 16
set(gca,'FontWeight','bold'); 16
set(gca,'FontAngle','normal'); 16
%axis([a1 a2 b1 b2 0 1.1]); 16
title(' Пневмопривод '); 16
xlabel(' d_п_д, мм '); 16
ylabel(' d_о_т, мм '); 16
zlabel(' V '); 16
az = 75; 17
el = 5; 17
view([az,el]); 17
pause 17
[c,h] = contour(x7,x8,Z1,'k-'); 17
clabel(c,h,'fontsize',12,'fontweight','bold','color','k','rotation',0),grid; 17
set(h,'LineWidth',3); 17
%set(gca,'FontName','Times'); 17
set(gca,'FontName','Courier'); 17
set(gca,'FontSize',14); 17
set(gca,'FontWeight','bold'); 17
set(gca,'FontAngle','normal'); 17
title(' Пневмопривод '); 17
Xlabel(' d_п_д, мм '); 17
ylabel(' d_о_т, мм '); 17
Приложение 2 18
Приложение 3 18
Приложение 4 19
Задание
Провести оптимизацию двустороннего пневмопривода с использованием методов теории планирования эксперимента.
Исходные данные - основные размеры и параметры пневмопривода:
Диаметр поршня цилиндра, мм Dn = 63,
Диаметр штока цилиндра, мм dшт = 25,
Ход поршня, мм S = 200,
Масса подвижных частей, кг m = 15,
Технологическая нагрузка, Н Nтех = 400.
Введение
Цель исследования: подбор таких размеров dпд и dот, которые дали бы оптимальное время срабатывания пневмопривода - прямая задача.
Обратная задача: определение dпд и dот, когда задано время срабатывания пневмопривода.
В лабораторной работе все опыты, проводимые для изучения механизма явления и процессов, происходящих в двустороннем пневмоприводе, а также оптимизация его параметров носят характер машинного эксперимента, т.е. осуществляются: путем решения нелинейных дифференциальных уравнений движения поршня с помощью ЭВМ.
Получена и проанализирована вторичная математическая модель (ВММ) пневмопривода в виде полинома второго порядка.
Приводятся особенности пневмопривода, его схема и описывается принцип действия. Схема простейшего пневмопривода представлена на рис.1.
Расчеты по моделированию пневмопривода выполнены на ЭВМ, результаты представлены в распечатке.
1. Общие положения и динамика пневмопривода.
Рассмотрим схему простейшего пневмопривода (см. рис. 1).
Рис. 1. Схема двухстороннего пневмопривода
В исходном положении поршень 1 занимает крайнее левое положение. После срабатывания электромагнита происходит переключение распределителя 2, рабочая полость пневмоцилиндра сообщается с магистралью (Р0) и под давлением сжатого воздуха, поступающего в нее из магистрали через обратный клапан 5, поршень 1 перемещается вправо, сжимая пружину 4 и преодолевая технологическую нагрузку на штоке Nтех
После окончания рабочего хода и отключения распределителя 2 полость рабочего цилиндра соединяется с атмосферой через дроссель 3 и поршень 1 возвращается в исходное состояние под действием возвратной пружины 4. Дроссельное устройство 3 применяют для регулирования скорости обратного хода поршня 1.
Уравнение динамики поршневого привода при наполнении и опорожнении рабочей камеры выводят, исходя из следующих допущений:
•температура воздуха в процессе работы пневмопривода остается постоянной (Т = const) - процесс изотермический;
• термодинамический процесс изменения состояния воздуха при прохождении его через отверстия распределителя принимается адиабатическим (рV n = const), а характер течения воздуха - турбулентный, режим течения воздуха, проходящего через дроссели - квазистациоиарный;
•давление в магистрали атмосферное, давление и коэффициент расхода распределителя - постоянны;
•воздушная волна от распределителя в рабочую зону приходит мгновенно;
•демпфированием и изменением влажности воздуха пренебрегаем;
•время срабатывания золотникового распределителя учитываем отдельно;
•время наполнения и опорожнения полостей пневмоцилиндра определяем по зависимостям течения воздуха для глухих камер.
Схема на рис. 1 позволяет не только наглядно увидеть общее устройство привода, но и понять в целом принцип его работы.
Отсюда можно сделать вывод о том, что добиться необходимой нам плавной работы пневмопривода достаточно при неизменных размерах цилиндра, штока, и поршня, а также при фиксированных технологических параметрах подобрать необходимые размеры (диаметры) отверстий подвода (наполнения) dпд и отвода (опорожнения) dот.
Перечисленные параметры напрямую влияют на скорость заполнения и истечения воздуха из пневмоцилиндра, а значит и на время этих процессов, которое в свою очередь связано со средней скоростью движения поршня и в основном определяет время срабатывания привода.
Таким образом, цель исследования состоит в подборе таких размеров dпд и dот, которые обеспечили бы оптимальные среднюю скорость движения поршня и время срабатывания пневмопривода.
Достигнув этой цели при необходимости можно решить и обратную задачу, заключающуюся в определении dпд и dот, если задано время срабатывания.
В сущности, то, что мы называем здесь «... подбором размеров ...» является на самом деле оптимизацией пневмопривода, а сами размеры отверстий наполнения и опорожнения, как наиболее влияющие на процесс работы пневмопривода - основными факторами.
Необходимость оптимизации пневмопривода связана с проведением большого числа опытов. Так как проведение физического опыта влечет за собой значительные материальные затраты, поэтому целесообразнее, если это возможно, провести ряд машинных экспериментов, результатом которых будет математическая модель пневмопривода, отражающая влияние основных факторов (dпд и dот) на параметр оптимизации (средняя скорость движения поршня). Таким образом мы сможем при минимуме затрат добиться необходимого результата, сэкономив время и деньги.
Если требуется осуществить движение поршня, близкое к установившемуся, то определяют, выполняется ли неравенство (1):
(1)
м/с,
где Vср - средняя скорость движения привода;
т - масса подвижных частей, приведенная к поршню,
P - технологическая нагрузка, действующая на поршень,
s - полный ход поршня,
ts - время движения поршня.
В нашем случае
= 0,216
Если неравенство (1) не удовлетворяется, то при заданных параметрах невозможно получить установившийся режим или близкий к нему.
Неравенство (1) удовлетворяется.