A Recursive Wheel Wear and Vehicle Dynamic Performance Evolution Computational Model for Rail Vehicles with Tread Brakes

The increased temperature of the rail wheels due to tread braking causes changes in the wheel material properties. This article considers the dynamic wheel material properties in a wheel wear evolution model by synergistically combining a multi-body dynamics vehicle model with a finite element heat transfer model. The brake power is estimated from the rail-wheel contact parameters obtained from vehicle model and used in a finite element model to estimate the average wheel temperature. The wheel temperature is then used for wheel wear computation and the worn wheel profile is fed to the vehicle model, thereby forming a recursive simulation chain. It is found that at a higher temperature, the softening of the rail-wheel material increases the rate of wheel wear. The most affected dynamic performance parameter of the vehicle is found to be the critical speed, which reduces sharply as the wheel wear exceeds a critical limit

Contribution de l'outil bond graph pour la conception de systèmes de supervision des processus industriels

Cette recherche présente une nouvelle approche pour la conception de systèmes de supervision appliqués aux processus industriels. L'idée principale est d'utiliser les propriétés de l'outil bond graph pour la génération automatique, à partir des plans des instruments détaillés, de modèles dynamiques et d'indicateurs de défaillances formels. La connaissance générée est utilisée hors ligne pour déterminer les conditions de surveillabilité du processus en fonction du cahier des charges, et. en ligne pour la détection et la localisation de défaillances. Ces procédures ont été automatisées à l'aide d'un outil logiciel développé dans le cadre de la thèse. Une bibliothèque de modèles bond graph des composants les plus utilisés en génie des procédés a été développée. Ensuite, une syntaxe de connexion des composants a été établie pour construire et valider les modèles architecturaux et comportementaux des processus. Ces modèles sont utilisés dans les procédures de génération d'algorithmes de surveillance. Les propriétés graphique et structurelle du bond graph nous ont permis d'implémenter toutes ces procédures sous forme d'une boite à outils logicielle appelée " ModelBuilder" Cette dernière est présentée avec une interface conviviale permettant la conception de systèmes d'aide à la décision pour la supervision en ligne et hors ligne des processus. Enfin, les résultats de recherche ont été validés par des applications sur deux processus industriels.Cette recherche présente une nouvelle approche pour la conception de systèmes de supervision appliqués aux processus industriels. L'idée principale est d'utiliser les propriétés de l'outil bond graph pour la génération automatique, à partir des plans des instruments détaillés, de modèles dynamiques et d'indicateurs de défaillances formels. La connaissance générée est utilisée hors ligne pour déterminer les conditions de surveillabilité du processus en fonction du cahier des charges, et. en ligne pour la détection et la localisation de défaillances. Ces procédures ont été automatisées à l'aide d'un outil logiciel développé dans le cadre de la thèse. Une bibliothèque de modèles bond graph des composants les plus utilisés en génie des procédés a été développée. Ensuite, une syntaxe de connexion des composants a été établie pour construire et valider les modèles architecturaux et comportementaux des processus. Ces modèles sont utilisés dans les procédures de génération d'algorithmes de surveillance. Les propriétés graphique et structurelle du bond graph nous ont permis d'implémenter toutes ces procédures sous forme d'une boite à outils logicielle appelée " ModelBuilder" Cette dernière est présentée avec une interface conviviale permettant la conception de systèmes d'aide à la décision pour la supervision en ligne et hors ligne des processus. Enfin, les résultats de recherche ont été validés par des applications sur deux processus industriels.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Bond graph modeling of a spatial multi-section soft bionic robot

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Intelligent Mechatronic Systems: Modeling, Control and Diagnosis

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Intelligent Mechatronic Systems: Modeling, Control and Diagnosis

Acting as a support resource for practitioners and professionals looking to advance their understanding of complex mechatronic systems, Intelligent Mechatronic Systems explains their design and recent developments from first principles to practical applications. Detailed descriptions of the mathematical models of complex mechatronic systems, developed from fundamental physical relationships, are built on to develop innovative solutions with particular emphasis on physical model-based control strategies. Following a concurrent engineering approach, supported by industrial case studies, and drawing on the practical experience of the authors, Intelligent Mechatronic Systems covers range of topic and includes:  • An explanation of a common graphical tool for integrated design and its uses from modeling and simulation to the control synthesis • Introductions to key concepts such as different means of achieving fault tolerance, robust overwhelming control and force and impedance control • Dedicated chapters for advanced topics such as multibody dynamics and micro-electromechanical systems, vehicle mechatronic systems, robot kinematics and dynamics, space robotics and intelligent transportation systems • Detailed discussion of cooperative environments and reconfigurable systems Intelligent Mechatronic Systems provides control, electrical and mechanical engineers and researchers in industrial automation with a means to design practical, functional and safe intelligent systems