Mathematical modelling of the classic dynamical system of beam and sphere using pneumatic actuator

• Main Authors: María A Terán, Onexi L Mendoza, José G Díaz, Francisco J Arteaga
• Format: Article
• Language: English
• Published: Universidad del Zulia 2006-04-01
• Series: Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería
• Subjects: Sistema viga y esfera; cilindro neumático de doble efecto; válvula proporcional; modelo matemático dinámico; Beam and sphere system; pneumatic double effect cylinder; proportional valve; dynamic mathematical model
• Online Access: http://wwww.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0254-07702006000100005

Esta investigación presenta un modelo matemático dinámico del sistema clásico de viga y esfera utilizando un actuador neumático. En este trabajo se desarrollan modelos tanto para la planta como para el cilindro neumático de doble efecto y su válvula proporcional. Estos modelos son obtenidos a partir de las ecuaciones de Lagrange, cinemática de mecanismos, ley del gas ideal, ecuación de energía para un sistema abierto, ecuación de continuidad para el flujo másico y ecuación de la tobera. Para desarrollar las ecuaciones se toman en cuenta los efectos no lineales producidos por la dinámica del flujo de aire comprimido y la fricción existente entre el pistón y las paredes del cilindro. El modelo es validado mediante simulación en Matlab Simulink.<br>This research presents a mathematical model of the classic system of beam and sphere using pneumatic actuator. In the work, models are developed for the plant, a pneumatic double effect cylinder and its proportional valve. These models are obtained from the equations of Lagrange, kinematics of mechanisms, the law for the ideal gas, energy equation for an open system, equation of continuity for the mass flow rate, and equation of the nozzle. The non linear effects produced by the compressed air flow dynamics and the friction between the piston and the cylinder walls are considered to develop the model equations. The model is validated by means of simulation in Matlab Simulink.