Category: наука

Category was added automatically. Read all entries about "наука".

Дрезден

О чём этот блог

Всем привет! Меня зовут Максим Андреев.
Родился и вырос в Москве. В 2011-м году окончил кафедру "Гидромеханика, гидромашины и гидропневмоавтоматика" МГТУ им. Н. Э. Баумана, где проработал после выпуска инженером (и немного преподавателем) 4,5 года.
В 2014-м году защитил кандидатскую диссертацию на тему "Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характеристикой" в МГТУ им. Н. Э. Баумана.
С 2016-го года работаю инженером в фирме ITI GmbH в Дрездене, которая выпускает софт для моделирования физико-технических объектов под названием SimulationX.
Сфера моих научных интересов — математическое моделирование физических процессов в гидро- и пневмоприводе (в частности — волновые процессы в трубопроводах), системы автоматического управления и регулирования.

В этом блоге я описываю истории из своей жизни и размышления на свободные темы. Стараюсь также развивать техническую часть блога, где описываю процесс создания математических моделей гидропривода.
Collapse )
Дрезден

Математическое моделирование гидропривода

Этот пост — навигация по теме «Математическое моделирование гидропривода».

2015-10-23 13-34-11 Основы мат моделирования_рисунки -  Visio профессиональный.png

Каждый человек хоть раз в жизни задавался вопросами: "Как мне написать математическую модель гидропривода? С чего начать? Что почитать?". Ответов на эти вопросы, как правило, нет. В советсткое время было написано достаточно много литературы, посвящённой расчёту гидропривода и в том числе описанию физических процессов и математическому моделированию, но основная проблема заключается в том, что для того, чтобы эти книги принесли пользу, необходимо уже уметь писать математические модели.

По крайней мере мне нигде не удалось найти описания пошагового процесса создания математической модели гидропривода. В лучшем случае автор подробно расписывает откуда берётся каждое уравнение огромной системы, но что с ними делать дальше на начальном этапе освоения, не очень понятно. На практике сакральное знание математического моделирования (по крайней мере, у нас на кафедре) передаётся из уст в уста, от поколения к поколению.
Конечно, это никуда не годится. Пора сделать знание о математическом моделировании гидропривода доступным миллионам читателей ЖЖ, и я беру эту задачу на себя!

Часть 1. Запись уравнений математической модели и основы численного решения.

Часть 2. Переход от уравнений к структурным схемам. Продвинутые методы численного решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений.

Часть 3. К вопросу о выборе допущений в математических моделях гидропривода.

Часть 4. Математическая модель объёмного гидропривода поступательного движения.

Дрезден

Математическое моделирование гидропривода в PDF скачать бесплатно без регистрации и СМС

Публикую все мои посты по математическому моделированию в одном pdf-файле:
2015-11-16 09-05-51 Основы мат моделирования_рисунки -  Visio профессиональный.png
Андреев М.А. Математическое моделирование гидропривода (PDF). —2017. — 61 с.

[Если не открывается]Зеркало

Пара слов от меня:
Моё увлечение математическим моделированием гидропривода началось в 2009-м году, когда я устроился на кафедру гидравлической техники (IFD) Дрезденского технического университета, в котором я учился по стипендиальной программе в течение первого семестра 4-го курса. Там я написал модель гидропривода термопластоавтомата и пытался рассчитать по ней управляющий сигнал так, чтобы уменьшить время рабочего цикла хотя бы на одну десятую секунды. Ничего тогда не вышло, но остановиться было уже трудно, и я продолжил писать математические модели уже в МГТУ им. Н. Э. Баумана... да так увлёкся, что занимался этим на кафедре гидравлики ещё 4,5 года после выпуска.
И вот, когда в конце 2015-го года я решил некоторое время поработать в Германии, меня поймал за рукав инженер нашей кафедры Павел Щербачёв и сказал, что не отпустит, пока я внятно не изложу все премудрости этого ремесла в доступном для студентов виде. Сам он умел писать мат. модели не хуже, чем я, но в отличие от меня, постоянно был занят нормальными делами в лаборатории, а у меня как раз была ломка от отсутствия необходимости писать очередной отчёт на пару сотен страниц, и поэтому я с удовольствием отдался этой графоманской затее.
Как раз тогда я и написал в своём блоге четыре поста по математическому моделированию гидропривода, где постарался изложить основы этого ремесла. Изначально предполагалось, что я успею охватить не только общие вопросы моделирования с простыми примерами, но и более глубокие темы, касающиеся гидродинамики, микрогеометрии, трения и теории автоматического регулирования. В процессе работы, однако, как это часто бывает, я столкнулся с тем, что те вопросы, которые казались элементарными, потребовали куда более детальной проработки. На многие вопросы (к примеру, касающиеся формализации процесса выбора допущений в моделях) у меня так и не появилось чёткого ответа, хотя потребность в этом то и дело возникает в работе.
Надеюсь, в обозримом будущем я доберусь до озвученных выше вопросов (тем более необходимость в учебных материалах на эту тему имеется и на моей новой работе), ну а пока свободного времени за год после написания той серии у меня хватило только на то, чтобы немного переписать старые посты и сверстать их в единый материал. Попутно пришлось разобраться с отличиями «дефиса» от «тире», разрывными и неразрывными пробелами, правильным написанием формул и прочими интересными вещами, на которые раньше я никогда не обращал внимания и с которыми давно хотел разобраться.
Приятного чтения!
Дрезден

Один год работы инженером в Германии


В январе будет год как я начал работать инженером в небольшой фирме ESI ITI в Дрездене. Когда меня спрашивают чем занимается фирма, я обычно отвечаю, что она разрабатывает софт для инженеров под названием SimulationX. Конечно, мало кому это что-то говорит, да и невозможно описать это в двух словах. Сейчас, когда я стал более-менее понимать что происходит вокруг, я решил попробовать описать подробнее чем занимается наша фирма и в чём заключается моя работа здесь.
Collapse )
Крупно

Как написать математическую модель гидропривода. Часть 4.

Читая мои предыдущие посты про математические модели гидропривода, наверняка, многие задавались справедливым вопросом — где же здесь, собственно, гидропривод? Какой-то непонятный сферический плунжер в вакууме, перемещающий непонятно откуда взявшуюся нагрузку, непонятно зачем. Признаюсь, мне самому надоела эта примитивная абстрактная задача, поэтому сегодня мы замоделируем полноценный гидропривод!

В качестве примера возьмём вот такую схему:
2015-10-23 13-34-11 Основы мат моделирования_рисунки -  Visio профессиональный.png
В нашем распоряжении имеется гидроцилиндр ГЦ1 с диаметром поршня 50 мм и диаметром штока 25 мм, который перемещает груз массой 500 кг и преодолевает силу F. Гидроцилиндр управляется распределителем Р1 с электрическим управлением. Центральная секция распределителя выполнена таким образом, чтобы обе полости в нейтральном положении распределителя были соединены со сливом. Площадь проходного сечения сечения распределителя в полностью открытом положении — 7 кв. мм. В качестве источника энергии используется нерегулируемый объёмный насос Н1 постоянной подачи 30 л/мин с переливным клапаном ПК1, настроенным на давление открытия 200 бар. Максимальное давление (при максимальном расходе через клапан) — 205 бар.
Нашей сегодняшней задачей будет смоделировать эту систему, подёргать распределитель и посмотреть что будет происходить.
Приступим!
Collapse )

Крупно

Как написать математическую модель гидропривода. Часть 3.

Что самое интересное в процессе написания математической модели гидропривода? Уравнения? Составление блок-схем? Поиск ошибкок? Нет! Самое интересное это когда ты только садишься за схему и пытаешься представить, что же это будет в конечном итоге за модель. В этот момент решается для чего эта модель будет использоваться, насколько подробно будет описан каждый элемент, где придётся копнуть в теорию, где удастся использовать экспериментальные данные. Именно эту стадию можно действительно назвать творческой. Всё остальное — так себе, рутина. О творческой составляющей математического моделирования в этом посте и поговорим.

Упражняться, конечно же, будем на нашей элементарной модели плунжера:
2015-10-02 13-33-33 Особенности обучения студентов основам математического моделирования технических систем на примере гидр.png
Где же здесь творчество, спросите вы? Вместо плунжера замоделируем поршень, а вместо пружины — упругий элемент? Ничего подобного.
Collapse )


Крупно

Как написать математическую модель гидропривода. Часть 2.

Как вы помните из предыдущей части, нет ничего интереснее процесса написания математической модели гидропривода. Заниматься этим можно бесконечно, по степени затягивания специалисты-наркологи давно должны были бы поместить это занятие в один ряд с Дотой, WoW и танчиками... но до сих пор не сделали этого. Почему? Ответ прост - заговор.
2015-10-08 17-43-22 Скриншот экрана.png
Корпорации распространяют миф о том, что для того, чтобы писать мат. модели нужно быть как минимум программистом, а ещё лучше - защитить диссертацию по высшей математике. Преподаватели ВУЗов, обслуживающие интересы этих корпораций, охотно поддерживают этот миф. Работает это обычно так: сначала записываются элементарные уравнения, студенту кажется, что не всё так безнадёжно и он близок к пониманию. Затем довольно быстро наносится первый удар - произвольные уравнения раскладываются в ряд Тейлора, затем от этого ряда отбрасываются некоторые члены и декларируется, что теперь мы будем иметь дело с этими новыми уравнением. После этого главное - не допустить промедления и нанести следующий удар - преобразовать получившиеся уравнения по Лапласу, перегруппировать их чудным образом и убедившись, что студенты окончательно запутались, начать рассказывать про построение блок-диаграмм. В результате студент убеждается, что математическое моделирование не для него и спокойно делает ДЗ, переписывая пример из методички, меняя цифры на свои, даже не пытаясь написать свою модель.
Пришло время раскрыть глаза миллионам обманутых людей и научить их делать свои собственные модели при помощи современного софта.
Collapse )

Крупно

Как написать математическую модель гидропривода. Часть 1.

Сегодняшний пост будет интереснее всех предыдущих, потому что посвящён он будет самому увлекательному занятию - написанию математических моделей. Естественно, никому не интересны математические модели Вселенной, болида формулы-1 или лопастного насоса, поэтому писать я буду про моделирование гидропривода! О том, зачем вообще нужно писать математические модели я писал в посте "О математическом моделировании и переворотах в сознании", а теперь настало время описать этот процесс более подробно...

Каждый человек хоть раз в жизни задавался вопросами: "Как мне написать математическую модель гидропривода? С чего начать? Что почитать?". Ответов на эти вопросы, как правило, нет. В советсткое время было написано достаточно много литературы, посвящённой расчёту гидропривода и в том числе описанию физических процессов и математическому моделированию, но основная проблема заключается в том, что для того, чтобы эти книги принесли пользу, необходимо уже уметь писать математические модели.
2015-10-02 13-33-33 Особенности обучения студентов основам математического моделирования технических систем на примере гидр.png
В этих книгах я находил практически всё, что мне было нужно в части математического моделирования гидроприводов


По крайней мере мне нигде не удалось найти описания пошагового процесса создания математической модели гидропривода. В лучшем случае автор подробно расписывает откуда берётся каждое уравнение огромной системы, но что с ними делать дальше на начальном этапе освоения, не очень понятно. На практике сакральное знание математического моделирования (по крайней мере, у нас на кафедре) передаётся из уст в уста, от поколения к поколению.

Конечно, это никуда не годится. Пора сделать знание о математическом моделировании гидропривода доступным миллионам читателей ЖЖ, и я беру эту задачу на себя!
Collapse )
Крупно

О математическом моделировании и переворотах в сознании

В прошлом посте я писал про перевороты в сознании, которые продолжают меня преследовать в процессе работы. Для начала придётся рассказать немного о моей работе. То, чем я в основном занимаюсь, называется динамикой и регулированием гидропривода. Т.к. при проектировании гидропривода мусоровоза или самосвала редко возникает потребность в изучении динамических процессов, я занимаюсь преимущественно высокоточными следящими гидроприводами, т.е. предназначением которых является быстрое и точное перемещение в заданное положение под действием больших нагрузок.
Такие приводы применяются во многих отраслях промышленности (начиная станкостроением и заканчивая авиацией). Мне больше всего довелось работать с гидравликой мобильных машин, поэтому за пример для иллюстрации я возьму оттуда. Самый простой пример следящего гидропривода - это электрогидравлический усилитель руля. У меня в машине стоит электроусилитель руля (чему я очень рад), но на тех машинах, которыми я занимаюсь (с нагрузкой на ось больше 10 тонн) электроусилитель сложно себе представить из-за огромных размеров, поэтому там стоит именно гидроусилитель. Основная задача гидроусилителя - переложить работу по повороту огромного неповоротливого колеса с хилых мышц водителя на маленькие (в сравнении с размером колеса) гидроцилиндры. Водителю остаётся сообщить следящему гидроприводу требуемый угол поворота колеса посредством поворота "баранки", а всё остальное сделает система регулирования.
Проблема заключается в том, что прийти в заданное водителем положение колесо может множеством способов: может тащиться пол часа, может рвануть так, что оторвётся от машины, а может плавно и быстро повернуться. Для того, чтобы наверняка предсказать как же колесо будет поворачиваться, как раз и нужно изучить динамику и разработать систему автоматического регулирования этого гидропривода.


Collapse )
Крупно

МГТУ им. Н.Э. Баумана. Продолжение.

После провала во втором семестре я осознал, что теперь я троечник. Теперь у меня было два пути - взять себя в руки и в следующем семестре во что бы то ни стало закрыться на стипендию, либо смириться и особо не напрягаться по поводу оценок. Конечно же, я выбрал второй вариант. Но при этом я, как и прежде, хотел стать хорошим (а не удовлетворительным) инженером.
Collapse )