Una metodología integrada de interpolación por splines y optimización global sin restricciones aplicada al diseño de movimiento de levas de alta velocidad
Autores: Liu, Jianan; Xi, Zhong; Luo, Hong; Yu, Jianwu; Yang, Zhifeng; Chen, Haifei; Huang, Kaifeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Una metodología integrada de interpolación por splines y optimización global sin restricciones aplicada al diseño de movimiento de levas de alta velocidad
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Ajuste óptimo
Parámetros de movimiento de alto orden
Mecanismos de leva de alta velocidad
Interpolante C4SI
Optimización de cinemática global
Características dinámicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
La sintonización óptima de parámetros de movimiento de alto orden ha surgido como una estrategia prometedora para controlar activamente la cinemática/dinámica de mecanismos de leva de alta velocidad. Sin embargo, llevar a cabo esta tarea sigue siendo un desafío con los actuales métodos de interpolación o sintonización de bajo orden. Este estudio propone una metodología integrada de interpolación y sintonización de alto orden para la construcción óptima de curvas de movimiento de alta velocidad. Inicialmente, se desarrolla un interpolante explícito de spline de cuarto orden (C4SI). Este interpolante utiliza splines continuos de cuarto orden para sintetizar una curva de movimiento de alta fidelidad que satisface las restricciones de movimiento predefinidas hasta el cuarto orden, incluyendo desplazamiento adimensional, velocidad, aceleración, sacudida y peculiaridad. En cuanto a la reducción de picos de movimiento, se diseña una estrategia única de optimización cinemática global basada en C4SI, utilizando la integral definida de la curva de movimiento (libre de la variable tiempo) como función objetivo. Esta estrategia de optimización fácil y libre de tiempo podría lograr una reducción simultánea en múltiples picos de movimiento (hasta cinco), lo que actualmente no es accesible con las estrategias de sintonización de movimiento convencionales. En cuanto a la mejora de las características dinámicas, se realiza además la optimización dinámica global libre de tiempo de parámetros de movimiento variables basada en C4SI. Los resultados indican que la curva de movimiento optimizada de cuarto orden ofrece un error de transmisión de alta velocidad y vibración residual mínimos durante todo el ciclo de subida-estancia-retorno-estancia, superando las curvas de movimiento estándar y otros equivalentes de bajo orden.
Descripción
La sintonización óptima de parámetros de movimiento de alto orden ha surgido como una estrategia prometedora para controlar activamente la cinemática/dinámica de mecanismos de leva de alta velocidad. Sin embargo, llevar a cabo esta tarea sigue siendo un desafío con los actuales métodos de interpolación o sintonización de bajo orden. Este estudio propone una metodología integrada de interpolación y sintonización de alto orden para la construcción óptima de curvas de movimiento de alta velocidad. Inicialmente, se desarrolla un interpolante explícito de spline de cuarto orden (C4SI). Este interpolante utiliza splines continuos de cuarto orden para sintetizar una curva de movimiento de alta fidelidad que satisface las restricciones de movimiento predefinidas hasta el cuarto orden, incluyendo desplazamiento adimensional, velocidad, aceleración, sacudida y peculiaridad. En cuanto a la reducción de picos de movimiento, se diseña una estrategia única de optimización cinemática global basada en C4SI, utilizando la integral definida de la curva de movimiento (libre de la variable tiempo) como función objetivo. Esta estrategia de optimización fácil y libre de tiempo podría lograr una reducción simultánea en múltiples picos de movimiento (hasta cinco), lo que actualmente no es accesible con las estrategias de sintonización de movimiento convencionales. En cuanto a la mejora de las características dinámicas, se realiza además la optimización dinámica global libre de tiempo de parámetros de movimiento variables basada en C4SI. Los resultados indican que la curva de movimiento optimizada de cuarto orden ofrece un error de transmisión de alta velocidad y vibración residual mínimos durante todo el ciclo de subida-estancia-retorno-estancia, superando las curvas de movimiento estándar y otros equivalentes de bajo orden.