Modelování dynamických vlastností a chování technických soustav

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá analýzou potenciálu dostupných výpočetních nástrojů pro převedení komplexních modelů technických soustav v modely jednodušší a jejich integrací s experimentálními modely. Nalezení metod pro časově méně náročné sestavení výpočtových modelů a následné provedení klíčových simulací je zásadní po potřeby dnes navrhovaných technických soustav. V první části práce je shrnuta teorie nutná k pochopení a aplikaci prezentovaných metod. Metody jsou rozděleny do dvou skupin, jedna založená na experimentu, druhá na simulacích. Do první skupiny spadá experimentální měření odezvy a její následné využití pro identifikaci systému. Do druhé skupiny spadá tvorba výpočtových modelů pomocí metody konečných prvků, s využitím běžných strukturních prvků a pomocí Component Mode Synthesis, přičemž jsou tyto modely zredukovány do podoby stavových modelů. Všechny zmíněné metody jsou aplikovány na jednoduchou experimentální soustavu. Výsledky simulací jsou v závěru práce srovnány nejen z hlediska kvantitativního, ale pro potřeby praxe i z hlediska časové náročnosti, realizovatelnosti, univerzálnosti a přesnosti, přičemž metoda identifikace dynamických systémů a metoda založená na tvorbě stavového prostoru se na základě simulací ukázaly jako velice vhodné. Výsledky této práce umožňují volbou vhodné metody tvorby výpočtových modelů zjednodušit proces určování dynamických vlastností technických soustav.The aim of this diploma thesis is to evaluate the potential of available methods for simplification and reduction of complex models of technical systems and their integration with experimental models. Finding methods, which would allow us to create models and run simulations in shorter periods of time, is key in design process of modern technical systems. In the beginning of this thesis, a theory necessary for understanding and application of presented methods is given. These methods can be separated into two groups, first as experiment related, second as simulation related. The first group contains methods for experimental evaluation of response and its use for dynamic system identification. The second group contains methods of finite element model creation, with the usage of standard structural elements as well as Component Mode Synthesis substructures, and these models are in the following step reduced into state space models. In the next step, all presented methods are applied on simple experimental structure. In conclusion, the results of simulations are the subject for comparison not only from quantitative point of view, but also, for the purpose of practical application, in terms of time, feasibility, versatility and accuracy. The system identification method along with state space method proved to be very suitable. The results presented in this thesis might help, by selecting the appropriate method, in simpler evaluation of dynamic properties of technical structures.