OPUS 14

Tytuł:  Modelowanie i dynamika nieliniowa układów magneto-elektro-mechanicznych

Kierownik grantu:  prof. dr hab. inż. Jan Awrejcewicz

Nr decyzji:  UMO-2017/27/B/ST8/01330

Okres realizacji:  2018-08-31– 2021-08-30

Przyznane środki:  1 899 270 PLN

Streszczeniehttps://www.ncn.gov.pl/sites/default/files/listy-rankingowe/2017-09-15/streszczenia/391574-pl.pdf

Plan badań:

  1.  (A) Pojedyncze wahadło fizyczne z oddziaływaniami magnetycznymi
  2.  (B) Magnetycznie wymuszane wahadła sprzężone
  3.  (C) Magnetycznie wzbudzane wahadła sprzężone poddane wymuszeniu w postaci zmiennego kąta nachylenia platformy wahadeł
  4.  (D) Płaskie podwójne wahadło z oddziaływaniami magnetycznymi
  5.  (E) Wahadło napędzane silnikiem prądu stałego za pośrednictwem mechanizmu korbowo-wodzikowego poddane oddziaływaniom magnetycznym
  6.  (F) Wieloparametryczny oscylator oparty na trójfazowym bezrdzeniowym silniku liniowym
  7.  (G) Konstrukcja i modelowanie matematyczne sprężyn magnetycznych
  8.  (H) Badanie stabilności silnika krokowego
  9.  (I) Dynamika nieliniowa układów wahadeł sprężystych umieszczonych w polach grawitacyjnym, elektrostatycznym i magnetycznym
  10.  (J) Parametryczne wahadło magnetyczne

Podsumowanie grantu:

Projekt dotyczy matematycznego modelowania, badań numerycznych, analitycznych i doświadczalnych dynamiki nieliniowej układów mechanicznych poddanych działaniu pól magnetycznych i elektrycznych. Opierając się na już zbudowanych stanowiskach eksperymentalnych i doświadczeniu wnioskodawców w obszarze metod dynamiki nieliniowej i sterowania, planuje się wypełnić niektóre luki w wiedzy z pogranicza takich obszarów nauki jaki mechanika, elektrotechnika, elektronika, automatyka i sterowanie.

Projekt składa się z kilku problemów reprezentowanych przez różne stanowiska doświadczalne: (A) pojedyncze wahadło fizyczne z oddziaływaniami magnetycznymi (budowa i testowanie zredukowanych modeli oddziaływań magnetycznych odpowiednich do szybkich i realistycznych symulacji oraz sterowania); (B) magnetycznie wymuszane wahadła sprzężone (dalsze rozwijanie matematycznych modeli oddziaływań magnetycznych i ich wykorzystanie w badaniu dynamiki nieliniowej wahadeł sprzężonych); (C) magnetycznie wzbudzane wahadła sprzężone poddane wymuszeniu w postaci zmiennego kąta nachylenia platformy wahadeł (problematyka sterowania układem wahadeł za pomocą tłumienia parametrycznego, kątem przechylenia platformy lub oddziaływaniami magnetycznymi); (D) płaskie podwójne wahadło z oddziaływaniami magnetycznymi (dalsza rozbudowa modeli matematycznych sił magnetycznych uogólnionych do układu o 2 stopniach swobody i jego wykorzystanie w badaniu i sterowaniu dynamiki nieliniowej podwójnego wahadła poprzez oddziaływania magnetyczne); (E) wahadło napędzane silnikiem prądu stałego za pośrednictwem mechanizmu korbowo-wodzikowego poddane oddziaływaniom magnetycznym (analiza wzajemnego oddziaływania dynamiki wahadła i silnika DC jako nieidealnego źródła energii oraz sterowanie dynamiką bifurkacyjną układu poprzez dodatkowe oddziaływania magnetyczne); (F) wieloparametryczny oscylator oparty na trójfazowym bezrdzeniowym silniku liniowym (budowa zredukowanych modeli matematycznych pola magnetycznego maszyn elektrycznych i innych urządzeń, gdzie oddziaływania magnetyczne ogrywają istotną rolę); (G) konstrukcja i modelowanie matematyczne sprężyn magnetycznych (budowa i badanie eksperymentalne i symulacyjne sprężyn magnetycznych oraz układu szeregowego oscylatora o wielu stopniach swobody z wykorzystaniem sprężyn z cewkami magnetycznymi do sterowania dynamiką bifurkacyjną i przepływem energii); (H) badanie stabilności silnika krokowego (modelowanie i analiza dynamiki nieliniowej silników krokowych); (I) dynamika nieliniowa układów wahadeł sprężystych umieszczonych w polach grawitacyjnym, elektrostatycznym i magnetycznym (badanie wielokrotnych rezonansów, antyrezonansów, synchronizacji, przepływów energii pomiędzy oscylatorami, przejść od ruchu regularnego do chaotycznego, analiza asymptotyczna rozwiązań nieustalonych rożnych konfiguracji oscylatorów, w tym zawierających wzbudzenie „sklejenie-poślizg”); (J) parametryczne wahadło magnetyczne (detekcja rezonansów metodami numerycznymi i analitycznymi).

Współczesny rozwój nauki i technologii wymaga interdyscyplinarnego podejścia zarówno podczas badań o charakterze czysto naukowym jak i prac nad rozwojem nowych technologii. Złożoność świata rzeczywistego i systemów rzeczywistych powoduje konieczność nowych metodologii i podejść opartych na interdyscyplinarnej wymianie idei, pomysłów i konfrontacji różnych gałęzi nauki (mechaniki, fizyki, matematyki stosowanej, elektromechaniki i elektrotechniki, automatyki i teorii sterowania) podczas tworzenia modeli matematycznych procesów i ich sterowania.

Dokonany przegląd literatury dowodzi, że podjęty w projekcie temat jest aktualny i o dużym znaczeniu zarówno z punktu widzenia czystej nauki, jak i potencjalnych zastosowań. Proponowana tematyka badawcza obejmuje grupę powiązanych ze sobą problemów ilustrujących oryginalne podejście metodologiczne mające na celu wypełnienie luk i usunięcie niepewności w wiedzy dotyczącej nieliniowej dynamiki układów magnetoelektro-mechanicznych. Należy podkreślić, że projekt ma na celu badania podstawowe dotyczące dynamiki nieliniowej z wykorzystaniem koncepcji pochodzących z mechaniki, mechatroniki i fizyki.

Artykuły:

Artykuły konferencyjne:

Rozdziały w książkach:

 

Rozstrzygnięte konkursy: lista konkursów