Problemy mechatronicznego podejścia do projektowania
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Problemy mechatronicznego
podejścia
do projektowania
Podnośniki z odmiennymi
sposobami realizacji ruchu
Rozwiązanie a:
• konstrukcja zwarta
• duży zasięg
• współrzędne zadania – xy
• współrzędne sterowania (napędów) – r q
Rozwiązanie b:
• konstrukcja duża
• mały zasięg
• współrzędne zadania – xy
• współrzędne sterowania
(napędów) – xy
Podnośniki – współrzędne
zadania i sterowania
Rozwiązanie a:
• współrzędne zadania – xy
• współrzędne sterowania (napędów) – r q
• Trudne sterowanie
Rozwiązanie b:
• współrzędne zadania – xy
• współrzędne sterowania
(napędów) – xy
• Łatwe sterowanie
Po zróżniczkowaniu powyższego otrzymamy:
),(
),(
ry
rx
y
x
rx
r
y
x
r
x
y
x
Zależność pomiędzy współrzędnymi napędów (r, q), a współrzędnymi
procesu (x, y) można przedstawić związkami
gdzie: J(F) jest tzw. jakobianem.
Odwracając powyższe równanie
otrzymamy:
F
rJy
x )(
F
y
xJr )(1
Mechatroniczne sterowanie ruchem
podnośnika
Mechatroniczne sterowanie
centralne
Porównanie układu
mechatronicznego z tradycyjnym
Równiarka - maszyna do
niwelacji gruntu
Równiarka - maszyna do
niwelacji gruntu
Równiarka - maszyna do
niwelacji gruntu
Równiarka – współrzędne procesu i
sterowaniaWspółrzędne zadania (procesu) – pozycjonowanie i orientowanie
lemiesza w przestrzeni:
- kartezjańskie - xyz, ax ay az
Współrzędne sterowania napędów:
- długości siłowników: l1, l2, l3, l4, l5, a6
Związki pomiędzy ruchami maszyny, a przestrzenią zadania można
sformułować w postaci:
),,,,,(
),,,,,(
),,,,,(
),,,,,(
),,,,,(
),,,,,(
654321
654321
654321
654321
654321
654321
aa
aa
aa
a
a
a
a
a
a
lllll
lllll
lllll
lllllz
llllly
lllllx
z
y
x
z
y
x
z
y
x
Równiarka – rozwiązanie
kompletne
Maszyna do równania zwisów
skalnych w kopalniach
Nawijarka przędzy
Nawijarka przędzy
Pułapka na myszy - czy
mechatronizacja ma zawsze sens?
Pułapka na myszy –
mechatroniczno - ekologiczna
Cechy systemów projektowanych
konwencjonalnie i mechatronicznie
Cechy systemów projektowanych
konwencjonalnie i mechatronicznie
Przykład realizacji systemu konwencjonalnie
i mechatronicznie – samochód osobowy
Projektowanie Konwencjonalne
1. Mechaniczny podwójny gaźnik
2. Mechanicznie sterowana pompa
wtryskowa zawory wtryskowe
3. Wiele kabli
4. Napęd pasowy urządzeń pomocniczych
5. Mechaniczny pedał gazu
6. Ręczne (nożne) sterowanie samochodem
podczas poślizgu kół
7. Monitorowanie gazów wydechowych
podczas przeglądu w warsztacie
8. Stałe programy dla automatycznej skrzyni
Projektowanie Mechatroniczne
1. Wtrysk elektroniczny
2. Pompa wysokociśnieniowa i magnetyczne
zawory wtryskowe (common rail)
3. Magistrala kablowa
4. Zdecentralizowany napęd urządzeń
pomocniczych
5. Elektroniczne, nieliniowe sterowanie
przepustnicą
6. Sprzężeniowo zwrotne sterowanie kątem
podczas poślizgu kół przez
obserwatora stanu poślizgu i
zróżnicowane hamowanie (ABS)
7. Natychmiastowe wykrywanie złego spalania
przez pomiar szybkości wału
korbowego (sonda lambda)
8. Adaptacja automatycznej skrzyni biegów do
biegów konkretnego kierowcy
Ogólny schemat urządzenia
mechatronicznego
Projektowanie mechatroniczne
• pokazuje jak integrować urządzenia
mechaniczne ze sterowanie komputerowym
• zajmuje się badaniem i rozwojem nowych
systemów mechaniczno-elektronicznych
cechujących się pewnym stopniem inteligencji –
możliwość rozstrzygania
• uczy projektowanie zespołowego.
Zastosowania urządzeń
mechatronicznych
- zastępowanie konwencjonalnych urządzeń
mechanicznych,
- dołączanie elektronicznych urządzeń
sterowniczych do maszyn
konwencjonalnych,
- tworzenie nowych rozwiązań układów
mechatronicznych,
Projektowanie urządzeń
mechatronicznych
Klasyczny sposób projektowania – szeregowy.
Projektowanie w ujęciu mechatronicznym –
zespołowe, równoległe.
Projektowanie mechatroniczne –
obszar zastosowania
• produkty techniczne (zegarki, komputery, telefony, agd, rtv, samochody, samoloty, ...)
• urządzenie wytwórcze (obrabiarki numeryczne, roboty, systemy wytwórcze, systemy magazynowe,...)
• zespoły i elementy maszyn (sensory, silniki, elektryczne, elementy pomiarowe, wyświetlacze,...)
Powody stosowania Mechatroniki w
maszynach
1) Poszerzenie charakterystyk (konstrukcja mech. bez zmian – nowe sterowanie – lepsza wydajność dokładność, szybkość, elastyczność, niezawodność – np. silnik samochodowy)
2) Uproszczenie złożonych mechanizmów (modułowy układ mechatron. zastępuje kilka złożonych mechanizmów - np. obrabiarka numeryczna, maszyny offsetowe drukarskie,...)
3) Inowacyjność (możliwość tworzenia układów, które bez elektroniki byłyby niemożliwe –układy analizy wizji, sztuczna inteligencja ...)
Pozatechniczna rola Mechatroniki
• Moda – jako przyczyna rozwoju mechatroniki
• Rozwój potrzeb konsumenckich – wideo, kamery, pralki
automatyczne, ...
• Konkurencja na rynku – potrzeba ciągle nowych
produktów
Related Documents
