Aerodynamická levitácia


  Miestnosť:
     Laboratórium výrobných liniek a rozpoznávania obrazov V145 (147)

  Správca modelu:
     Bc. Tomáš Tkáčik

  Výrobca:   Bc. Tomáš Tkáčik

 

Bezpečnosť

Model obsahuje laserové zariadenie triedy 1, ktoré za štandardných prevádzkových podmienok nepredstavuje zdravotné riziko ani pri dlhodobom priamom sledovaní zväzku. Laserový zväzok nie je viditeľný voľným okom.


Obr.1 Laser varovanie

Stručná charakteristika modelu

  • laboratórny model levitácie založený na princípe veterného tunela
  • podstatou je udržať guľôčku na stanovenej pozícií pomocou regulácie rýchlosti vzduchu v trubici
  • nestabilný SISO nelineárny model s jedným vstupom a jedným výstupom
  • vhodný na:
    • analytickú a experimentálnu identifikáciu
    • návrh a overenie klasických a moderných algoritmov riadenia
    • prezentáciu výskumnej skupiny CMMRaPI
    • model je možné riadiť aj bez potreby počítača
  • komunikačné rozhranie na počítači je implementované v jazyku Python

    • Obr.2 Štruktúra modelu




    Mechanické prevedenie

    • Model pozostáva z dvoch subsystémov: subsystém ventilátor a subsystém guľôčky v trubici.
    • Subsystém ventilátora je ovládaný napätím u. Výstupom tohto subsystému je ruhlová rýchlosť motora ω, ktorá je priamoúmerná rýchlosti vzduchu vv v trubici.
    • Subsystém guľôčky v trubici je závislý od rýchlosti vzduchu a jeho výstupom je poloha guľôčky x. Tá je snímaná laserovým senzorom vzdialenosti VL53L0X.
    • Model je riadený jednočipovým mikropočítačom ATmega328P, ktorý je s ostatnými komponentami zabezpečujúcimi riadenie jednotlivých periférií modelu umiestnený na základnej doske.

      Obr.3 Základná doska



      Obr.4 Schéma subsystému ventilátora


    Model subsystému ventilátora (originálny):

    Model subsystému ventilátora bol zjednodušený, nakoľko pôvodný matematický model obsahoval 6 parametrov a zjednodušený len 2.

    Model subsystému ventilátora (zjednodušený):


      Obr.5 Schéma subsystému guľôčky v trubici


    Model subsystému guľôčky v trubici:

    Celkový model:

    Parametre modelu:


      Tab.1 Tabuľka parametrov matematického modelu aerodynamickej levitácie

    Stavové veličiny:


      Tab.2 Tabuľka stavových veličín matematického modelu aerodynamickej levitácie

    Systémový opis modelu

        144 

    Profil

    Infraštruktúra

    Laboratóriá

    Členovia

    Predmety

    Modely



    Výskum

    CERN

    Galéria

    Partneri


    144