ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ: МЕХАНИКА
Техническая диагностика прочности машин, приборов и аппаратуры
DOI.org/10.5281/zenodo.1119155
УДК 681.326
А.Н. Жирабок, Н.А. Яценко, А.Л. Филатов, С.В. Павлов
ЖИРАБОК АЛЕКСЕЙ НИЛОВИЧ – д.т.н., профессор, e-mail: zhirabok@mail.ru
ЯЦЕНКО НИКОЛАЙ АНДРЕЕВИЧ – магистрант, e-mail: n.iatcenko@gmail.com
ФИЛАТОВ АРТУР ЛЕОНИДОВИЧ – инженер-исследователь, e-mail: gryphon1@bk.ru
ПАВЛОВ СЕРГЕЙ ВИКТОРОВИЧ – аспирант, e-mail: egoist@vladivostok.com
Кафедры автоматизации и управления Инженерной школы
Дальневосточный федеральный университет
Суханова ул., 8, Владивосток, 690091
Диагностирование мехатронных систем непараметрическим методом на основе логико-динамического подхода
Аннотация: Рассмотрена задача функционального диагностирования мехатронных систем (описываемых нелинейными динамическими моделями) непараметрическим методом на основе логико-динамического подхода. Характерной чертой мехатронных систем является наличие в составе описывающих их математических моделей таких негладких нелинейностей, как люфт, насыщение, сухое трение, которые отражают реальные физические процессы, происходящие в таких системах. Особенность непараметрических методов состоит в том, что при реализации процедуры их диагностирования значения некоторых, а в линейном случае – всех параметров системы могут быть неизвестными, но их отклонения от текущих значений будут зафиксированы системой диагностирования. Логико-динамический подход, на основе которого реализован этот метод, был предложен авторами для диагностирования нелинейных систем, которые содержат негладкие нелинейности. Решение задачи диагностирования на основе этого подхода производится в два этапа: первый – поиск линейного решения задачи, которое затем дополняется преобразованным нелинейным членом. Особенность логико-динамического подхода состоит в том, что он оперирует только методами линейной алгебры, что позволяет избежать использования сложных методов дифференциальной геометрии и пакетов прикладных программ, реализующих сложные аналитические вычисления. В работе получены расчетные соотношения, позволяющие реализовать построение средств диагностирования простыми инженерными методами. Для проверки полученных теоретических результатов рассмотрен практический пример диагностирования важного элемента мехатронных систем – электропривода (при отсутствии в нем внешнего нагрузочного момента). Проведена процедура моделирования, по результатам которой получены графики, показывающие работоспособность предложенных алгоритмов.
Ключевые слова: мехатронные системы, негладкие нелинейности, дефекты, диагностирование, непараметрические методы.
Zhirabok A., Yatcenko N., Filatov A., Pavlov S.
ALEXEY ZHIRABOK, Doctor of Engineering Sciences, Professor, e-mail: zhirabok@mail.ru
NIKOLAI YATCENKO, Master’s Degree Student, e-mail: n.iatcenko@gmail.com
ARTUR FILATOV, Engineer, e-mail: gryphon1@bk.ru
SERGEI PAVLOV, Graduate Student, e-mail: egoist@vladivostok.com
Department of Automation and Control, School of Engineering
Far Eastern Federal University
8 Sukhanova St., Vladivostok, Russia, 690091
Diagnosis in mechatronic systems by nonparametric method based on logic‑dynamic approach
Abstract: The article is concerned with the mechatronic systems described by nonlinear dynamic models to be functionally diagnosed by non-parametric methods based on the logic-dynamic approach. The peculiarity of the mechatronic systems is that their mathematical models contain such non-smooth nonlinearities as backlash, saturation, and Coulomb friction reflecting real physical processes in these systems. The feature of the non-parametric methods is that, in the course of diagnostic process, the values of some parameters (in the linear case, all of them) may be unknown, but deviations from their values are registered by the diagnostic system. The logic-dynamic approach has been developed to diagnose nonlinear systems which contain non-smooth nonlinearities. The diagnosis based on this approach is carried out in two phases. The first one is the linear solution of the problem which is then supplemented by the nonlinear term. The peculiarity of the logic-dynamic approach is that it uses the methods of linear algebra only thus avoiding the use of the methods of differential geometry and complex analytical mathematical packages. The article presents the obtained theoretical relevances enabling one to create diagnostic devices by simple engineering methods. To check the obtained theoretical results, there has been considered a practical example of diagnosing an important element of the mechatronic systems: the electric servo actuator. A simulation procedure was performed from which diagrams have been obtained demonstrating the efficiency of the proposed algorithms.
Key words: mechatronic systems, non-smooth nonlinearities, faults, diagnosis, non-parametric methods.
