Nemlineáris mechatronikai rendszerek viselkedésének vizsgálata

XXXI. OTDK, Műszaki Tudományi Szekció, 15A_Mechatronika tagozat
Nevező intézmény: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar

A pályamunka szerzője: Lőrincz András
Szak: Mechatronikai mérnöki alapszak, Képzés típusa: BSc, Intézmény: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Kar: Gépészmérnöki Kar


Témavezető:
Stumpf Péter Pál - doktorjelölt, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar


A nemlineáris dinamika és azon belül is a káoszelmélet fiatalkora ellenére futótűzként terjed a tudományos élet különböző ágazataiban. Newton és Laplace azon klasszikus nézeteit fogalmazta át, mely szerint a világunkat egyszerű törvények irányítják és mely illúziót a számítástechnika lélegzetelállító fejlődése is erősített. Azonban napjainkban a természettudományos élet vezető kutatói azt vallják, hogy ez a nézet nem igazolható, mert számtalan, a természetben előforduló ismert egyszerű törvényszerűségek által leírt jelenségek kaotikusak, vagy kaotikusak lehetnek.

A TDK munka célja a mechatronikai mérnöki munkában előforduló nemlineáris jelenségek bemutatása és vizsgálata analitikusan módszerekkel, számítógépes szimulációkkal és mérésekkel. A dolgozat három fő részből áll. Az első rész egy rövid bevezetőt ad a nemlineáris dinamikába és a káoszelméletbe bemutatva a lényeges különbségeket a lineáris és nemlineáris rendszerek között.

A második rész a nemlineáris van der Pol egyenletet helyezi a középpontba bemutatva annak analitikus és numerikus módszerekkel történő vizsgálatát. A második rész továbbá leírja az egyenletet megvalósító analóg áramkör tervezését PSpice környezetben és megvalósítását a laboratóriumban, majd az analitikus és numerikus eredményeket alátámasztását mérési eredményekkel.

A harmadik rész egy áramcsúcs-vezérelt egyenáramú hajtás sebességszabályozásával foglalkozik. Bemutatásra kerül az egyenáramú hajtás modellezése MATLAB Simulink környezetben és megvalósítása a laboratóriumban. A harmadik fejezet részletesen leírja az egyenáramú hajtás teljesítményelektronikai részének megtervezését és elkészítését illetve a szabályozási algoritmus dsPIC mikrovezérlőben való implementálását. A hajtás főbb paramétereit nyomógombok segítségével egy LCD kijelzőn megjelenő felhasználói felületen állíthatóak. Mind szimulációkkal mind mérésekkel bemutatásra kerül a szakaszonként lineáris nemlineáris egyenáramú hajtás színes viselkedése, ahogy a paraméterek változtatásával a hajtás a stabil periodikus állapotból bifurkációs kaszkádon keresztül kaotikussá válik.