Modelación matemática y simulación de un sistema mecánico dinámico mediante la técnica de Bond-Graph

Carlos Oswaldo Serrano-Aguiar, Marcelo Esteban Calispa-Aguilar, Edwin Rodolfo Pozo-Safla

Resumen


El trabajo tiene como objetivo introducir nuevos métodos de modelación matemática de sistemas mecánicos en el medio local ecuatoriano. Si bien es cierto existe una gran variedad de técnicas como Newton – Euler, Navier – Stokes, Lagrange, principio del trabajo virtual, etc., pero no se ha visto explotada la técnica descriptiva y multi-dominio como Bond – Graph a fin de modelar sistemas en general. En el presente documento se detalla una modelación matemática (mediante Bond-Graph) con su respectiva simulación de un sistema articulado en uno de sus extremos, compuesto por una barra y un sistema de sustentación muelle amortiguador al otro extremo. Partiendo del reposo se ha obtenido el esquema general que representa el modelo Bond-Graph, una reducción de este y a su vez las ecuaciones del modelo a partir del esquema final. Con ello se puede introducir datos geométricos (medidas del modelo) y parámetros físicos (masa, momentos de inercia, constantes de resorte y amortiguación) para evidenciar el comportamiento del sistema mediante la simulación en Matlab del desplazamiento y ángulo versus el tiempo. Llegando a determinar su punto de estabilización del sistema.


Palabras clave


Bond-Graph simulación; sistemas mecánicos dinámicos; muelle-amortiguador; modelo matemático.

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Referencias


Borutzky, W. (2016). Gráficos de enlaces para modelado, control y diagnóstico de fallas de sistemas de ingeniería. Springer International Publishing.

Borutzky, Wolfgang. (2010) Metodología del gráfico de bonos: Desarrollo y análisis de modelos de sistemas dinámicos multidisciplinarios. Metodología del gráfico de bonos: desarrollo y análisis de modelos de sistemas dinámicos multidisciplinarios. https://doi.org/10.1007/978-1-84882-882-7

Couenne, F., Jallut, C., Maschke, B., Tayakout, M. y Breedveld, P. (2008). Gráfico de enlace para modelado dinámico en ingeniería química. Ingeniería química y procesamiento: intensificación de procesos, 47 (11), 1994–2003. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.cep.2007.09.006

Hroncová, D., Šarga, P. y Gmiterko, A. (2012). Simulación de sistema mecánico con dos grados de libertad con gráficos de enlace y MATLAB / Simulink. Procedia Engineering, 48, 223–232. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.09.508

Huang, L., Cheng, G., Zhu, G. y Li, D. (2018). Desarrollo de una biblioteca de modelos basada en gráficos de bonos para motores diesel turboalimentados. Energy, 148, 728–743. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.02.002

Mir-Haidari, S. E. y Behdinan, K. (2019). En el análisis de la ruta de transferencia de vibración de los motores aerodinámicos utilizando la teoría del gráfico de enlace Aerospace Science and Technology, 95, 105516. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ast.2019.105516

Olivier, P., Bourasseau, C. y Bouamama, B. (2017). Modelado dinámico y multifísico del sistema de electrólisis PEM: un enfoque de gráfico de enlace. Revista Internacional de Energía de Hidrógeno, 42 (22), 14872–14904. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.03.002

Romero Rey, G. (2005). Procedimientos optimizados utilizando métodos simbólicos para la simulación de sistemas dinámicos mediante Bond-Graph. Recuperado de https://www.researchgate.net/publication/39424675_TESIS_-_Procedimientos_optimizados_utilizando_metodos_simbolicos_para_la_simulacion_de_sistemas_dinamicos_mediante_Bond-Graph

Sagawa, J. K. y Nagano, M. S. (2015). Aplicación de gráficos de bonos para modelar la dinámica de fabricación. IFAC-PapersOnLine, 48 (3), 2047-2052. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.06.390

Šarga, P., Hroncová, D., Čurilla, M. y Gmiterko, A. (2012). Simulación de un sistema eléctrico usando Bond Graphs y MATLAB / Simulink. Procedia Engineering, 48, 656–664. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.09.567

Torsvik, J. y Pedersen, E. (2020). En el modelado de rotores con rodamientos de elementos rodantes utilizando gráficos de unión. Journal of Sound and Vibration, 473, 115205. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jsv.2020.115205

Vera, C. y F. J. (2014). Introducción a la técnica de Bond-Graph. Potencia, 1–15.




DOI: https://doi.org/10.23857/pc.v5i6.1476

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