Nonlinear anticipative dynamical systems in mechanics  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
81531
Type K
Principal investigator Béda, Péter
Title in Hungarian Nemlineáris anticipatív dinamikai rendszerek a mechanikában
Title in English Nonlinear anticipative dynamical systems in mechanics
Keywords in Hungarian mechanika, dinamika, anticipáció
Keywords in English mechanics, dynamical systems, anticipatory systems
Discipline
Technical Mechanics (Council of Physical Sciences)100 %
Panel Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent Vasúti Járművek és Járműrendszeranalízis Tanszék (Budapest University of Technology and Economics)
Starting date 2010-04-01
Closing date 2014-09-30
Funding (in million HUF) 3.260
FTE (full time equivalent) 2.72
state closed project
Summary in Hungarian
A szakirodalomból és korábbi, a témában lefolytatott, kutatásainkból megállapítható, hogy az anticipatív hatások fontosak
- dinamikai rendszerek numerikus vizsgálata, valamint
- digitálisan szabályozott járművek, gépek, illetve egyéb gépészeti rendszerek
esetén.
Két szempontot találtunk nagy jelentőségűnek, ezek
- a kaotikus viselkedés megjelenése, és
- a korrekt modellezés a paraméterek kritikus értékeinek közelében, illetve azoktól távol.
A tervezett kutatás célja
- együttműködő diszkrét és folytonos idejű nemlineáris dinamikai rendszerek vizsgálata,
- Explicit vagy rejtett anticipatív hatásokra koncentrálunk, melyeket a mechanikai modellezés, a numerikus diszkretizáció vagy az alkalmazott szabályozás okozhat.
- Az érdeklődésünk főleg bifurkációs pontok és különös attraktorok környezetére koncentrálódik.
A kutatás módszereit
- a nemlineáris analízis,
- a bifurkációelmélet,
- numerikus szimuláció
területéről vesszük.
Tervezzük továbbá az „erős” és a „gyenge” anticipáció különbségének vizsgálatát a mechanika nemlineáris dinamikai rendszereinek esetén.
Az eredmények segítik a kapcsolt diszkrét és folytonos idejű nemlineáris dinamikai rendszerek viselkedésének jobb megértését. Számos konkrét gyakorlati eredmény is várható korrekt modellezési és diszkretizációs stratégiák kidolgozásában.
Summary
From the literature and our previous studies we find that anticipatory effects are important for
- numerical analysis of nonlinear dynamical systems of mechanics,
- the analysis of digitally controlled vehicles, machines or other mechanical engineering systems.
Two aspects are found to be of great importance:
- the appearance of chaotic behavior
- the correct modeling near or far from a singular set of system parameters.
Our proposal aims
- to study coupled continuous and discrete time systems of nonlinear dynamics.
- We concentrate on explicit or hidden anticipatory effect due to mechanical modeling, numerical discretization or due to the applied control strategy.
- Our main interest is focused on systems in the vicinity of bifurcation points or strange attractors.
The methods of the research are from
- nonlinear analysis,
- bifurcation theory and
- numerical simulation methods.
We also plan to study the difference of weak and strong anticipatory effects in nonlinear dynamical systems of mechanics.
The results could give a better understanding of the behavior of nonlinear coupled continuous and discrete time systems. There are also numerous practical results expected in correct modeling or discretization strategies




 

Final report

  
Results in Hungarian
A rendszerelméletben bevezetett anticipatív rendszer fogalom megjelenik a mechanikában is. Egy speciális anticipatív rendszer az inkurzív rendszer. Általában mechanikábam az inkurzív hatások rejtetten jelentkeznek. Ilyen eset lép fel, amikor egy szabályozott rendszer numerikus analízisét végezzük. Erre példát adtunk egy véges szabadságfok esetén. A példa az instabil helyzetek szabályozással való stabilizálása, széles körben jelentkezik a mérnöki alkalmazásokban. Inkurzív hatás felismerhető kontinuumok dinamikájában is akkor, amikor numerikus vizsgálatot végezve diszkrét időlépéseket kell bevezetni. A legegyszerűbb anyagtörvények anticipatív algoritmusra vezetnek a megoldás során, és ez gondot okoz a rendszer, de akár a numerikus módszer stabilitásában. Sőt, mivel sok esetben e kettő nem könnyen különíthető el, bizonytalanná teszi a stabilitásvizsgálatok eredményeit. Arra a következtetésre jutottunk, hogy az anyagtörvényeket célszerű anticipatív - inkurzív szempontból is megvizsgálni. A kutatás során célszerűvé vált egy új fogalom az aszimptotikus anticipáció bevezetése. Ez a definíció hasznos eleme lehet a dinamikus folyamatokra vonatkozó vizsgálatokban alkalmazott anyagtörvények meghatározásának. Az anyagtörvények anticipatív tulajdonságait vizsgálva megfigyeltük, hogy a fémes anyagok nagy alakváltozása során megfigyelt dinamikus instabilitási jelenség (Portevin - Le Chatelier hatás) éppen akkor lép fel, amikor az alakváltozás során az anyagtörvény inkurzívvá válik.
Results in English
The concept of anticipatory systems from systems sciences appears also in mechanics. A special form of such system is called incursive system. Generally incursive effects are hidden in mechanics. Such case can be observed in numerical analysis of controlled mechanical systems. An example was presented for that for finite degrees-of-freedom. Here an unstable position is stabilized by using control, which is a key problem in engineering applications. Incursive effects can also be find in dynamics of continua, when time discretization is necessary to perform numerical analysis. The simplest constitutive equations result an anticipatory algorithm in solving the problem and serious difficulties can be found in stability of the mechanical system and of the numerical method. Moreover, one cannot distinguish between the stability of the continuum and of the method of investigation, thus the results of such analysis are useless. Thus we have the conclusion: the constitutive equations should be studied whether they are anticipatory or not. To perform such task a new concept of asymptotic anticipation is introduced being an important new element of constitutive theory. By studying anticipatory properties of constitutive equations we found that the Portevin - Le Chatelier effect (being a dynamic instability observed at finite displacement of metals) happens when the constitutive equation turns to be an anticipatory one.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=81531
Decision
Yes





 

List of publications

  
Béda, PB: On delayed and anticipatory systems in applied mechanics, In D.M. Dubois. editor, Computing Anticipatory Systems: CASYS’2009, AIP Conference Proceedings 1303, pages 363—370 The American Institute of Physics, New York, 2010
Béda, P.B.: On stability and bifurcation at low altitude spaceflight, Proceedings of the 11th VSDIA Conference 2008, (Ed.: I. Zobory), Budapest Univ. Tech. Economics, Budapest, pp. 45-53., 2010
Béda, P.B.: Anticipatory and delay effects in digitally controlled dynamical systems, 12th VSDIA Conference 2010, Budapest Univ. Tech. Economics, Budapest, 2010, 2010
Béda P.B.: On modeling of Portevin - Le Chatelier effect., Materials Science Forum 659, pp. 367-371, 2010
Béda P.B:: Dynamical systems in modeling of Portevin – Le Chatelier effect, ANZIAM 2011 Glenelg, 2011
Béda, P.B.: Material instability in the Portevin - Le Chatelier effect, SOLMECH2010 Book of Abstracts, IPPT PAN, Warsaw, p. 126-127., 2010
Béda PB: Stability and Discretisation in Delayed and Anticipatory Systems of Applied Mechanics, Engineering Mathematics and Application Conference, Book of Abstracts, Sydney, 2011
Béda PB: IDŐKÉSLELTETÉS ÉS ANTICIPATÍV HATÁSOK DINAMIKAI RENDSZEREK MODELLEZÉSÉBEN., Baksa Attila, Bertóti Edgár, Szirbik Sándor (szerk.) XI. Magyar Mechanika Konferencia. Miskolc, Magyarország, Miskolc: Paper 40. (ISBN:978-963-661-975-6), 2011
Béda PB: Anticipatory Systems in Solid Mechanics, 60 éves a Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Jubileumi Kiadvány, Rohács J (szerk.) ISBN 978-963-313-040-7, 2011
Béda PB: On Anticipatory Systems at Continua,, CASYS 2011 Abstract Book, Ed. DM Dubois, CHAOS asbl, Liege, 2012 (ISBN 2-930396-14-8) S9. p3., 2011
Béda PB: Stability in Delayed and Anticipatory Systems of Applied Mechanics, CASYS 2011 Abstract Book, Ed. DM Dubois, CHAOS asbl, Liege, 2012 (ISBN 2-930396-14-8) S9. p9., 2011
PB Béda: Fenomenológia és a diszlokációk szerepe a Portevin - Le Chatelier hatás modellezésében, 8.OATK Balatokenese, 2011
Béda PB: Time delay and anticipatory effects in modeling dynamical systems, PERIODICA POLYTECHNICA-MECHANICAL ENGINEERING 56:(2) pp. 87-90, 2012
Béda PB: Stability and discretisation in delayed and anticipatory systems of applied mechanics, ANZIAM JOURNAL 53: pp. C340-C353, 2012
Béda PB: Anticipatory and delay effects in digitally controlled dynamical systems, Proc. of the 12th mini conference on VSDIA, Zobory I (szerk.) Budapest: Budapest University of Technology and Economics, 2012. pp. 43-49., 2012
Béda PB: On the Role of Phenomenology and Dislocations in Modelling of Portevin-Le Chatelier Effect, Materials Science Forum 729, 138-143, 2013
Béda PB: Stability and discretisation in delayed and anticipatory systems of applied mechanics, ANZIAM JOURNAL 53: pp. C340-C353, 2012
Béda Péter: Dynamical systems and incursive effects in continuum mechanics, International Journal of Dynamics and Control, 2014
Béda P.B.: Generic Bifurcation and Anticipatory Constitutive Equations in Mechanics of Continua, The 4th Canadian Conference on Nonlinear Solid Mechanics, Montreal, Kanada, 2013.07.23-2013.07.26. Paper 797., 2013
Béda P.B.: Constitutive Equations as Anticipatory Systems at Continua, GAMM Tagung. Novi Sad, Szerbia, 2013.03.18-2013.03.22. Paper 25829., 2013
Béda Gy. Béda P.B.: Mechanical modeling of granular materials, Materials Science Forum (megjelenés alatt), 2014
Béda P.B.: Gradiens anyagok mechanikai viselkedésének modellezése, 9.OATK Balatokenese, 2013
Béda PB: On anticipatory dynamical systems in continuum mechanics, 12th Conference on Dynamical Systems Theory and Applications, Lodz,, 2013
Béda P.B.: On effects of discretizaton and the selection of constitutive equtions on stability of continua, GAMM Tagung, 2014
Béda P.B.: Delay and anticipatory effects in finite and infinite degrees of freedom, ENOC 2014 2014.07.06-2014.07.11. Bécs, 2014
Béda P.B.: Stability and bifurcations in delayed and anticipatory systems of applied mechanics, Finno-Ugric Days of Mechanics 2013.08.11-2013.08.15., 2013




 

Events of the project

  
2022-05-02 14:10:00
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Járműelemek és Jármű-szerkezetanalízis Tanszék (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem), Új kutatóhely: Vasúti Járművek és Járműrendszeranalízis Tanszék (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem).
2013-02-19 13:08:44
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Járműváz- és Könnyűszerkezetek Tanszék (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem), Új kutatóhely: Járműelemek és Jármű-szerkezetanalízis Tanszék (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem).



Back »