В лаборатории «Цифровизация, анализ и синтез сложных механических систем, сетей и сред» Института проблем машиностроения РАН (Санкт-Петербург) разработали алгоритм управления вибрацией для универсальной вибрационной машины. Результаты исследования опубликованы в Electronics.

Вибрационная машина — приспособление, используемое в горнодобывающей и перерабатывающей промышленности. Такие машины перемешивают различные сыпучие материалы под действием колебаний рабочей поверхности. Вибрационные машины работают по принципу часов Гюйгенса. Основная идея часов Гюйгенса заключается в использовании маятника для обеспечения равномерного хода. Маятник подвешен к рамке, которая позволяет ему свободно качаться взад и вперед.

Вибрационная машина же имеет дебаланс, жёстко связанный с двигателем, а вместо деревянной стены — металлическое основание, к которому крепятся двигатели. Дебалансы машины при вращении передают вибрационные колебания на рабочий стол, на котором размещают обрабатываемый материал. Отличительной чертой вибрационной машины, разрабатываемой в ИПМаш РАН является её универсальность. Она может перемешивать различные сыпучие смеси, транспортировать материал в режиме конвейера, и генерировать асимметричную форму колебаний для «уплотнения» и «выталкивания» материала. Другие установки могут делать только что-то одно.

В настоящее время учёные работают над совершенствованием программного обеспечения для данной машины. Так, недавно они создали алгоритмы для автоматизации оборудования для смешивания сыпучих материалов.

«Идея такого алгоритма уже использовалась в нашей предыдущей работе, но только с другим задатчиком фазы. В данной работе также описан процесс обработки сильно зашумлённых измеренных данных. При измерении датчиками какой-либо величины всегда присутствует погрешность — шум измерений, но в нашем случае к этому ещё добавляется погрешность от вибрации. Поэтому данные содержат существенные помехи», — рассказала научный сотрудник ИПМаш РАН Юлия Зайцева.

По её словам, поскольку машина не имеет датчиков вибрации, управлять колебаниями можно через регулятор фазы дебалансов. Как показано в работе, форма вибрационных полей зависит от величины сдвига фазы между дебалансами. Используя это, можно конструктивно улучшить саму машину и увеличить её эффективность.

Лаборатория «Цифровизация, анализ и синтез сложных механических систем, сетей и сред», где проводятся эти исследования, создана в ИПМаш РАН в рамках мегагранта правительства РФ.

Направления работы лаборатории: цифровое интеллектуальное управление многороторными вибрационными установками, автономная навигация и управление многоагентными робототехническими и мехатронными комплексами, адаптивное управление и оценивание для летательных аппаратов при больших задержках и ограничениях на каналы связи, разработка методов цифрового управления нелинейными пространственно-распределенными системами и прочностными свойствами нелинейных акустических метаматериалов и разработка новых методов и алгоритмов цифрового адаптивного управления непрерывными распределенными системами в условиях значительных возмущений.

В исследовании принимали участие сотрудники Санкт-Петербургского государственного университета и Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета.

Источник: ИПМаш РАН.