Raccolta casi Working Model, visualNastran & SimWise - Simulazione numerica di attuatori meccanici


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SIMULAZIONE NUMERICA DI ATTUATORI MECCANICI

Ambiente CAE per la simulazione numerica di attuatori pneumatici

Il Dipartimento di Ingegneria dell’Innovazione della Facoltà di Ingegneria di Lecce ha proposto grazie al visualNastran un raffinato ambiente CAE per la simulazione numerica di attuatori pneumatici.

L'ambiente di simulazione si basa su un modello gas dinamico risolto tramite metodi di integrazione numerici.

Gli algoritmi di simulazione sono stati sviluppati utilizzando linguaggi di programmazione general - purpose.
Il codice implementato si interfaccia con un simulatore cineto-dinamico (MSC.visualNastran), il quale fornisce accurate informazioni sulla cinematica e dinamica dell'attuatore.
L'ambiente software ha una interfaccia grafica sviluppata in Visual Basic: la geometria, i parametri di controllo e le condizioni di simulazione al contorno possono essere definite arbitrariamente da questa interfaccia.

Il sistema simulato, ossia un attuatore pneumatico controllato in posizione, consiste in un semplice cilindro pneumatico a doppio effetto movimentato da due valvole monostabili 3 vie on/off. La posizione del pistone è misurata con un potenziometro.





Rappresentazione schematica del sistema simulato


L'idea proposta è quella di usare un linguaggio di programmazione general-purpose per risolvere le equazioni differenziali per la dinamica delle valvole e un simulatore cineto dinamico per la simulazione del moto dell'attuatore controllato dal software di controllo con particolari tecniche chiamate PWM: l'attuatore viene controllato in posizione movimentandolo con semplici, e poco costose, valvole on/off 3/2.

Il visualNastran offre la possibilità di un completo controllo di un sistema e di interfacciarlo nello stesso tempo con linguaggi general-purpose tipo il Visual Basic. Il nostro ambiente di simulazione prevede, oltre al risolutore cineto-dinamico (visualNastran), un software di controllo implementato in Visual Basic per implementare le equazioni gas-dinamiche, il PID di controllo e le strategie (algoritmi) PWM per avere un controllo in posizione del cilindro pneumatico.





Modello di simulazione proposto


Di seguito viene riportata l'interfaccia grafica del software e alcuni risultati di una simulazione.





Interfaccia di simulazione in Visual NASTRAN






Interfaccia di simulazione in Visual Basic


Per una esposizione dettagliata, si rimanda alla pubblicazione tecnica: A CAD environment for the numerical simulation of servo pneumatic actuator system, by A. Anglani, D. Gnoni, A. Grieco, M. Pacella, Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione, Università degli studi di Lecce. Atti dell'International Workshop on Advanced Motion Control AMC02 - Maribor, Slovenia, July 3-5 ,2002




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