СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СРЕД РАЗРАБОТКИ MATLAB И COMSOL ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИМ ПОЛЕМ ЛЕВИТАЦИИ С ПОМОЩЬЮ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ПЬЕЗОИЗЛУЧАТЕЛЕЙ

К. В. Абрамкина, Н. Н. Марковкина, Н. П. Сметюх

Аннотация


Актуальность
В данной работе рассмотрены проблемы моделирования акустического поля левитации,
формирования данного поля. Показаны расчеты возмущений и моделирование «провально-
го» элемента для фазированных решеток с датчиками ультразвука размером 16 x 16 в среде
Matlab.
Цели исследования
Рассмотреть и смоделировать примеры измерения расстояния и распознавание объектов,
измерения уровня или скорости, сварку или склеивание, тестирование с высоким разреше-
нием. Электрокерамика, материалы, которые изменяют свою форму при приложении элек-
трического поля и вырабатывают электричество при приложении силы, отлично подходят
для этих целей. Обычно используется класс пьезокерамики. Экономия затрат — это один из
ключевых факторов.
Методы исследования
В статье представлены фрагментарная разработка и оценка интегрированной среды моде-
лирования тепла, воздуха и влажности для моделирования и моделирования динамических
процессов акустической среды. Все модели реализованы в вычислительном программном
комплексе MatLab с использованием SimuLink и Comsol. В эту работу включено более 3 раз-
личных моделей, связанных с акустическими свойствами для реализации управления аку-
стическим полем левитации с помощью ультразвуковых пьезоизлучателей. Большинство
моделей успешно проверены (с помощью аналитических решений или путем сравнения с
другими результатами моделирования). Использование среды моделирования для решения
проблем проектирования демонстрируется на тематическом анализе литературных источни-
ков. В целом можно сделать вывод, что среда моделирования способна решать широкий
спектр комплексных задач, связанных с теплом, воздухом и влажностью. Кроме того, это
многообещающе для решения текущих проблем моделирования, вызванных либо разницей
в постоянных времени между компонентами вентиляции отопления и кондиционирования
воздуха и реакцией здания, либо проблемами, вызванными отсутствием инструментов моде-
лирования зданий, которые включают возможности моделирования деталей в 2D и 3D.

Результаты
В пакете Comsol выполнены расчеты полного акустического давления и также рассмо-
трен график зависимости давления от расстояния для модели датчика ультразвука. Кроме
того, проведен анализ обоих программных пакетов и показаны результаты по их примене-
нию для задачи моделирования акустического поля левитации для фазированной решетки
с пьезоизлучателями. Создание компоновочной системы управления можно реализовать
непосредственно в среде Matlab, однако она ограничена в базовых системах расчета.
Интеграция двух пакетов позволит создать основу для реализации системы управления
акустическим полем левитации.


Литература


King L.V. On the Acoustic Radiation

Pressure on Spheres // Proc. R. Soc. Lond. A147,

P. 212-240.

Vandaele V., Lambert P., Delchambre A.

Non-Contact Handling in Microassembly:

Acoustical Levitation // Precision Engineering.

No. 29. P. 491-505.

Zhao S. Investigation of Non-Contact

Bearing Systems Based on Ultrasonic Levitation:

Ph. D. Thesis. University of Paderborn,

Germany. 2010. 107 p.

Жиленков А.А., Черный С.Г. Применение

технологий искусственного интел-

лекта в автоматизации контроля и управле-

ния в системах активных фазированных

решеток для геоинформационного комплекса

// Оборонный комплекс — научно-техниче-

скому прогрессу России. 2020. № 2 (146).

С. 57-63.

Castro A. Manipulation of Biomimetic

Objects in Acoustic Levitation. University

Pierre et Marie Curie, France. 2013. 187 p.

Binh Dang, Zhilenkov A. Finite Precision

Modeling of Radar Digital Chaotic Systems

with Dynamical Properties Analysis // AIP

Conference Proceedings, 2018, 2034, 020007.

https://doi.org/10.1063/1.5067350.

Zhilenkov A.A. High Productivity

Numerical Computations for Gas Dynamics

Modelling Based on DFT and Approximation //

IEEE Conference of Russian Young

Researchers in Electrical and Electronic

Engineering (EIConRus). Moscow, 2018.

P. 400-403. DOI: 10.1109/EIConRus.

8317117.

Lisitsa D., Zhilenkov A.A. Comparative

Analysis of the Classical and Nonclassical

Artificial Neural Networks // 2017 IEEE Conference

of Russian Young Researchers in Electrical

and Electronic Engineering (EIConRus).

Saint-Petersburg, 2017. P. 922-925. DOI:

1109/EIConRus.2017.7910707.

Chernyi S.G., Vyngra A.V., Erofeev P.,

Novak B.P. Analysis of the Starting Characteristics

of the complex Maritime Systems //

Procedia Computer Science. International

Conference on Computational Intelligence and

Data Science, ICCIDS 2019. 2020. P. 2164-

Zhilenkov A.A., Chernyi S.G. Automatic

Estimation of Defects in Composite Structures

as Disturbances Based on Machine Learning

Classifiers Oriented Mathematical Models with

Uncertainties // Journal of Information Technologies

and Computing Systems. 2020. № 3.

P. 13-29.

Ивановский А.Н., Марковкина Н.Н.,

Черный С.Г. Выделение марки углубления на

изображении с использованием алгоритмов

компьютерного зрения // Морские интеллек-

туальные технологии. 2021. № 1-2 (51).

С. 102-107.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.