Kết luận
Dựa vào các kết quả so sánh ở hai ví dụ trên chúng ta có thể thấy được rằng các biểu đồ động lực học được tạo ra từ các kết quả tính tốn của Module đợng lực học dựa trên nền tảng ngôn ngữ MATLAB so với phần mềm mơ phỏng Recurdyn có sự sai lệch rất thấp (sai số dưới 5%). Từ đó chúng ta có thể thấy được rằng các lý thuyết học viên đưa ra ở trên là hồn tồn chính xác, dựa vào các cơ sở đó, học viên có thể tiến hành cải thiện module tính tốn đợng lực học để đạt được mục tiêu tự động hố mợt cách hồn tồn mà không cần đến sự can thiệp quá nhiều của người sử dụng. Ngồi ra, việc xác định được chính xác các thông số động học, động lực học cũng là tiền đề quan trọng để bước đến chương 4 của đề tài, đó chính là tối ưu hố các thơng số để có thể tính tốn, thiết kế các cơ cấu chấp hành mợt cách nhanh nhất và hồn thiện nhất.
-300 -200 -100 0 100 200 300 0 100 200 300 400 Phản lự c (N) Góc quay (Đợ)
Đồ thị so sánh phản lực tại con trượt Htheo phương y
Recurdyn
TỐI ƯU HOÁ THIẾT KẾ CƠ CẤU NHỜ CÁC MODULES TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC
Trong thiết kế cơ khí, việc giải các bài tốn tối ưu hóa là vơ cùng quan trọng và phổ biến. Ở đó các mục tiêu tiết kiệm năng lượng, chi phí, thời gian bên cạnh đảm bảo chất lượng, năng śt, đợ bền, v.v.. cần phải được tối ưu hóa. Trong các bài tốn tối ưu đó, các hàm mục tiêu và ràng ḅc kỹ thuật chủ yếu là xoay quanh các lĩnh vực đợng lực học. Ví dụ để đảm bảo đợ bền thì các phản lực khớp đợng cần được tính tốn; để đảm bảo năng śt thì các thơng số đợng học như vận tốc, gia tốc cần được phân tích; để tiết kiệm năng lượng thì momen của động cơ trục quay cũng cần phải khảo sát, v.v... Và những thông số này trong các cơ cấu phức tạp là vơ cùng khó tính tốn ở dạng những biểu thức tường minh. Do đó việc áp dụng các modules tính tốn đợng học (Chương 2) và đợng lực học (Chương 3) là rất hiệu quả. Từ những vấn đề được đề cập ở trên, học viên đã đưa ra phương pháp để tối ưu hoá các thiết kế mợt cách nhanh chóng, tiết kiệm thời gian cũng như chi phí thực hiện. Phương pháp tối ưu hố sẽ được trình bày thơng qua trường hợp ví dụ sau đây.
Quy trình xây dựng mơ hình tốn thiết kế cho cơ cấu
Đối với bài toán tối ưu, điều quan trọng nhất là người dùng cần phải xác định được tồn bợ các tham biến thiết kế, bao gồm tham biến cố định và tham biến điều khiển. Điều này sẽ giúp cho người dùng hiểu được là để tối ưu được mục tiêu thì cần phải dựa vào đâu. Sau khi xác định được các tham biến thì cần phải xác định được hàm mục tiêu của bài tốn (mục tiêu cần tối ưu là gì), rồi tiếp đến sẽ là các điều kiện ràng ḅc để bài tốn tối ưu trở nên hợp lý. Sau khi xác định được các yếu tố chính ở trên, người dùng sẽ bắt đầu tạo các file chứa hàm ràng buộc, hàm mục tiêu dựa vào các module động học và động lực học đã được đề cập ở chương 2 và 3 để xây dựng chương trình tối ưu. Cuối cùng người dùng sẽ phải tạo một file script thực thi với bộ công cụ tối ưu trong MATLAB (fmincon, ga, GlobalSearch,…) để tối ưu dựa trên hàm mục tiêu và hàm ràng ḅc đã được liệt kê trước đó. Sau đây sẽ là lưu đồ trình
bày các bước thực hiện bài tốn.
Start
Xác định tồn bộ các tham biến thiết kế (Các tham biến cố định và các
tham biến điều khiển)
Xác định hàm mục tiêu dựa vào yêu cầu đề bài
Xác định các điều kiện ràng buộc Tạo file hàm ràng buộc với module động học/động lực học Tạo file hàm mục tiêu với module
động học/động lực học Tạo file solve để xử lý, chạy thuật toán tối ưu các tham biến điều khiển
End