Tam je názor, že mechatronické technologie zahrnují technologie nových materiálů a kompozitů, mikroelektroniky, fotoniky, mikrobionik, laser a další technologie.
Současně však nahrazení pojmů a namísto mechatronických technologií, které jsou realizovány na základě používání mechatronických objektů, jsou tyto práce diskutovány o výrobní a montážní technologii těchto objektů.
Většina vědců v současné době zvažuje, že mechatronické technologie tvoří pouze a implementují nezbytné zákony ovládacích pohybů počítačových mechanismů počítačových řízení, jakož i shromáždění založené na nich, nebo analyzovat tyto pohyby k řešení diagnostických a prognostických problémů.
V mechanickém zpracování jsou tyto technologie zaměřeny na zajištění přesnosti a výkonu, které nelze dosáhnout bez použití mechatronických předmětů, jejichž prototypy jsou kovové řezací stroje s otevřenými CNC systémy. Zejména takové technologie vám umožní kompenzovat chyby, které se vyskytují v důsledku oscilace nástroje vzhledem k obrobku.
Mělo by však být nejprve uvedeno, že mechatronické technologie zahrnují následující kroky:
Technologická formulace problému;
Vytvoření modelu modelu za účelem získání práva výkonného hnutí;
Vývoj softwaru a informační podpory pro realizaci;
Přidání informační správy a konstrukční základny standardního mechatronického objektu, který implementuje navrhovanou technologii, pokud je potřeba.
Adaptivní způsob, jak zvýšit odolnost soustruhu vibrací.
Za podmínek používání různých řezných nástrojů, detaily složitého tvaru a široká nomenklatura jak zpracovaných a instrumentálních materiálů prudce zvyšují pravděpodobnost samosvětlení a ztrátou odolnosti vibrací stroje technologického systému.
To znamená snížení, intenzitu zpracování nebo další kapitálové investice do technologického procesu. Slibným způsobem, jak snížit úroveň auto-oscilace, je změnit rychlost řezání ve zpracovatelském procesu.
Tato metoda je jednoduše jednoduše realizována technicky a má účinný dopad na řezný proces. Tato metoda byla dříve realizována jako priori nařízení založená na předběžných výpočtech, které omezuje její žádost, neboť neumožňuje vzít v úvahu rozmanitost důvodů a variability podmínek pro výskyt vibrací.
Adaptivní systém pro regulaci řezných rychlostí s provozní kontrolou řezné síly a jeho dynamickou složkou je podstatně účinnější.
Mechanismus pro čtení úrovně auto-oscilací při zpracování s proměnnou řeznou rychlostí může být reprezentován následovně.
Předpokládejme, že při zpracování části s řeznou rychlostí V1 je technologický systém pod auto-oscilací. Současně se frekvence a fáze oscilací na ošetřeném povrchu shodují s frekvencí a fází oscilací řezné síly a samotným odtokem (tyto oscilace jsou vyjádřeny ve formě drcení, vlnitosti a drsnosti).
Při pohybu do rychlosti V2, oscilace na ošetřeném povrchu části vzhledem k řezačce během následného obratu (při zpracování "podél stezky") vyskytuje s jinou frekvencí a synchronizmu oscilací, to znamená, že jejich fázová náhoda je zlomený. Díky tomu v podmínkách zpracování "na stezce" se intenzita sebekocentace snižuje a v jejich spektru se objeví vysokofrekvenční harmonika.
Postupem času se spektrum začíná převažovat jejich vlastní rezonanční frekvence a proces auto-oscilace je opět zesílen, což vyžaduje změnu rychlosti řezání.
Z výše uvedeného vyplývá, že základní parametry popsané metody je hodnota změny řezné rychlosti V, stejně jako znamení a četnost této změny. Účinnost účinku změny rychlosti řezání na ukazatele zpracování by měla být hodnocena trváním obnovy doby samosvětlení. To, co je více, tím déle se zachovala snížená úroveň samosvětlení.
Vývoj adaptivní regulační rychlosti řezné rychlosti znamená imitaci modelování tohoto procesu založeného na matematickém modelu samosvětlování, který by měl:
Bere v úvahu dynamiku řezného procesu;
Vzít v úvahu zpracování "na stezce";
Přiměřeně popsat proces řezání v automatických oscilacích.
Mechatronické moduly se stále více používají v různých dopravních systémech.
Moderní auto jako celek je mechatronický systém, který zahrnuje mechanici, elektroniku, různé senzory, palubní počítač, který sleduje a reguluje aktivity všech systémů automobilů, informuje uživatele a komunikuje od uživatele do všech systémů. Automobilový průmysl v současné fázi svého vývoje je jedním z nejslibnějších oblastí pro zavedení mechatronických systémů v důsledku zvýšené poptávky a zvyšující se motorizace obyvatelstva, jakož i díky dostupnosti konkurence mezi jednotlivými výrobci.
Pokud klasifikujete moderní auto na principu řízení, odkazuje na antropomorfní zařízení, protože Jeho pohyb je řízen osobou. Již nyní můžeme říci, že v dohledné budoucnosti musí automobilový průmysl očekávat vznik automobilů s možností autonomní kontroly, tj. S inteligentním systémem řízení pohybu.
Tvrdá soutěž v automobilovém trhu síly specialistů v této oblasti najít nové pokročilé technologie. Dnes je jedním z hlavních problémů pro vývojáře vytvářet "inteligentní" elektronická zařízení schopná snížit počet silničních nehod (nehody). Výsledkem práce v této oblasti byl vytvoření auto komplexní bezpečnostní systém (SKB), který je schopen automaticky udržovat určitou vzdálenost, zastavit stroj během signálu červeného semaforu, varovat řidič, který překonává rotaci na Rychlosti, vyšší než to je přípustné zákonům fyziky. Dokonce i senzory s rádiovým signálem, který při řízení překážky nebo kolize způsobuje ambulanční stroj.
Všechna tato elektronická zařízení zabraňují nehodám, jsou rozděleny do dvou kategorií. První zahrnuje spotřebiče v autě, které pracují nezávisle na jakékoliv signály externích informačních zdrojů (jiných automobilů, infrastruktury). Zpracovávají informace přicházejí z palubního radaru (radar). Druhou kategorií je systém, jehož jednání je založena na údajích získaných ze zdrojů informací, které se nacházejí v blízkosti silnice, zejména z majáků, které shromažďují informace o situaci na silnici a přenášejí je prostřednictvím infračervených paprsků do projíždění automobilů.
SKB kombinovala novou generaci výše uvedených zařízení. To trvá jak radarové signály a infračervené paprsky "myšlení" majáků, a kromě hlavních funkcí poskytuje nepřetržitý a klidný pohyb pro řidiče na neregulované přechody silnic a ulic, omezuje rychlost pohybu na otočení a V obytných prostorách v mezích instalovaných rychlostních limitů. Stejně jako všechny autonomní systémy, SKB vyžaduje, aby bylo auto vybaveno protiblokovacím brzdovým systémem (ABS) a automatickou převodovkou.
SKB obsahuje laserový pohyb, neustále měří vzdálenost mezi vozem a překážkou v pohybu nebo stacionární. Pokud je zásah pravděpodobný, a ovladač nezpomaluje rychlost, mikroprocesor dává příkaz resetovat tlak na pedál akcelerátoru, zapněte brzdy. Malá obrazovka na přístrojové desce bliká varování nebezpečí. Na žádost řidiče může palubní počítač vytvořit bezpečnou vzdálenost v závislosti na povrchu vozovky - mokré nebo suché.
SKB (obr. 5.22) je schopen řídit auto, se zaměřením na bílé čáry značení povrchu vozovky. Ale pro to je nutné, aby byly jasné, protože jsou neustále "číst" na palubě videokamery. Zpracování obrazu pak určuje polohu stroje vzhledem k řádkům a elektronickým systémem podle tohoto ovlivňuje řízení.
Palubní přijímače infračervených paprsků SKB působí v přítomnosti vysílačů umístěných prostřednictvím určitých intervalů podél vozovky. Paprsky se rozložily přímočarně a na krátkou vzdálenost (asi 120 m) a data přenášená kódovaným signálem nelze opít nebo zkreslené.
Obr. 5.22. Auto komplexní bezpečnostní systém: 1 - Přijímač infračervených paprsků; 2 - Snímač počasí (déšť, vlhkost); 3 - pohon systému škrticí klapky; 4 - Počítač; 5 - Pomocný elektrický ventil v brzdovém pohonu; 6 - ABS; 7 - RangeFinder; 8 - Automatická převodovka; 9 - Snímač rychlosti automobilu; 10 - pomocný elektrický ventil řízení; 11 - Snímač akcelerátoru; 12 - Snímač řízení; 13 - signální tabulka; 14 - Počítačová elektronická vize; 15 - televizní komora; 16 - Obrazovka.
Na Obr. 5.23 představuje senzor povětrnostních podmínek BOCH. V závislosti na modelu je infračervená LED umístěna dovnitř a jedna - tři fotodetektory. LED dioda vyzařuje neviditelný nosník za akutního úhlu k povrchu čelního skla. Pokud je na ulici suchý, celé světlo se odráží zpět a vstupuje do fotodetektoru (optický systém je tak vypočítán). Protože paprsek je modulován impulsy, pak senzor nereaguje na cizí světlo. Ale pokud jsou na sklo kapky nebo vrstva vody, změna refrakčních podmínek a část světa jde do vesmíru. To je upevněn senzorem a regulátor vypočítá příslušný provozní režim stěrače. Podél cesty může toto zařízení zavřít elektrickou pásku ve střeše, zvednout sklo. Snímač má další 2 fotodetektory, které jsou integrovány do běžného pouzdra s snímačem počasí. První je navržen tak, aby se automaticky zapne světlomety, když je plsti nebo auto vstupuje do tunelu. Druhý, přepne "daleko" a "střední" světlo. Zda jsou tyto funkce zapojeny, závisí na konkrétním modelu automobilu.
Obr.5.23. Princip snímače počasí
Protiskluzové brzdové systémy (ABS), jeho nezbytné komponenty - snímače otáček kol, elektronický procesor (řídicí jednotka), servolice, hydraulické čerpadlo s elektrickým pohonem a tlakovou baterií. Některé časné ABS byly "tříkanálové", tj. Ovládání předních brzdových mechanismů individuálně, ale všechny zadní brzdové mechanismy byly odlišeny na začátku blokování některého z zadních kol. Ušetřilo některé náklady a komplikace designu, ale poskytlo nižší účinnost ve srovnání s kompletním čtyřkanálovým systémem, ve kterém je každý brzdový mechanismus řízen individuálně.
ABS má hodně společného s anti-passovým systémem (PBS), jehož jednání by mohlo být považováno za "ABS naopak", protože PBS pracuje na principu detekce okamžiku spuštění rychlé rotace jednoho z kola ve srovnání s jiným (začátek start zdvihu) a napájení signálu pro slypování tohoto kola. Snímače otáček kol mohou být obecně, a proto nejefektivnější způsob, jak zabránit posuvnému kolovému kole snížením jeho rychlosti, je aplikovat okamžité (a v případě potřeby opakované) brzdové účinky, brzdové pulsy lze získat z Blok ABS ventilu. Ve skutečnosti, pokud existuje ABS, je to vše, co je potřeba k poskytnutí a PBS - plus některé další software a další řídicí jednotka pro snížení momentu motoru nebo snížit množství vstupu paliva nebo přímo interferovat s řídicím systémem plynového pedálu .
Na Obr. 5.24 ukazuje schéma elektronického systému vozu: 1 - Zapalovací relé; 2 - Centrální spínač; 3 - dobíjecí baterie; 4 - Neutralizátor výfukových plynů; 5 - Snímač kyslíku; 6 - vzduchový filtr; 7 - Snímač průtoku vzduchu; 8 - Diagnostická bota; 9 - volnoběžný regulátor; 10 - Snímač polohy škrticí klapky; 11 - tryska škrticí klapky; 12 - Zapalovací modul; 13 - Snímač fází; 14 - tryska; 15 - regulátor tlaku paliva; 16 - OH snímač teploty; 17 - svíčka; 18 - Snímač polohy klikového hřídele; 19 - Detonační senzor; 20 - palivový filtr; 21 - regulátor; 22 - Snímač rychlosti; 23 - palivové čerpadlo; 24 - zapnutí palivového čerpadla; 25 - Plynová nádrž.
Obr. 5.24. Zjednodušený injekční systém
Jeden ze složek SKB je airbag (viz obr. 5.25), jejichž prvky jsou umístěny v různých částech automobilu. Inerciální senzory v nárazníku, štít motoru, ve stojanech nebo v oblasti loketní opěrky (v závislosti na modelu automobilu), v případě nehody vyslat signál k elektronické řídicí jednotce. Ve většině moderních SKB se čelní senzory vypočítávají pro pevnost rychlosti rychlostí 50 km / h. Boční práce je spuštěna s slabšími údery. Z elektronické řídicí jednotky by měl být signál na hlavním modulu, který sestává z kompaktně položeného polštáře připojeného k generátoru plynu. Ten je tablet s průměrem asi 10 cm a tloušťkou asi 1 cm s krystalickou azotgeningovou látkou. Elektrický impuls se zapálí v "tabletu" pykologa nebo roztavení drátu a krystaly při rychlosti výbuchu přejdou na plyn. Celý proces popsaný dochází velmi rychle. Polštář "Střední" je vyplněn do 25 ms. Povrch evropského standardního polštáře spěchá směrem k hrudi a osobě rychlostí asi 200 km / h, a Američan je cca 300. Proto, ve strojích vybavených bezpečnostním polštářem, výrobci silně informují upevnění a necítí blízko volant nebo torpédo. Ve většině "pokročilých" systémů existují zařízení, která identifikují přítomnost cestujícího nebo dětského křesla, a proto buď odpojují nebo seřizuje stupeň inflace.
Obr.5.25 Automobilový airbag:
1 - Stretten bezpečnostní pásové zařízení; 2 - Nafukovací airbag; 3 - Nafukovací airbag; pro řidiče; 4 - řídicí jednotka a centrální senzor; 5 - Výkonný modul; 6 - Inerciální senzory
Podrobněji s moderním automobilovým MS, můžete se seznámit v příručce.
Kromě běžných automobilů je velká pozornost věnována tvorbě lehkých vozidel (LTS) s elektrickým pohonem (někdy se nazývají nekonvenční). Skupina vozidla zahrnuje elektrická jízdní kola, válečky, invalidní vozíky, elektrická vozidla s autonomními zdroji energie. Vývoj těchto mechatronických systémů je udržován středem strojírenského střediska "mechatroniky" ve spolupráci s řadou organizací. LTS je alternativou k přepravě se spalovacími motory a v současné době se používají při ekologicky šetrných zónách (lékařské a wellness, turistické, výstavy, komplexy parku), stejně jako v obchodních a skladovacích zařízeních. Technické vlastnosti prototypu elektrického kola:
Maximální rychlost 20 km / h,
Jmenovitá výkonová síla 160 W,
Jmenovitá rychlost otáčení 160 ot / rpm,
Maximální točivý moment 18 nm,
Hmotnost motoru 4,7 kg,
Baterie 36V, 6 A * h,
Offline hnutí 20 km.
Základem pro vytvoření LTS jsou mechatronické moduly typu "Motor-kolo" na základě pravidla, jako pravidlo, vysoce generovatelné elektromotory.
Mořská doprava. MS se stávají stále více a širší pro zesílení práce posádek námořních a říčních plavidel spojených s automatizací a mechanizací základních technických prostředků, ke kterým je hlavní energetická instalace s obslužnými systémy a pomocnými mechanismy, elektrickým energetickým systémem a systémy Společenství Zahrnuty jsou zařízení a motory řízení.
Komplexní automatické systémy retenční nádoby na dané trajektorii (SZU) nebo plavidlo určené pro práci světového oceánu, na určeném profilovém řádku (SUZP) odkazují na systémy, které poskytují třetí úroveň automatizace řízení. Použití těchto systémů umožňuje:
Zvýšit ekonomickou účinnost mořské dopravy implementací nejlepší trajektorie, pohybu plavidla, s přihlédnutím k navigačním a hydrometeorologickým podmínkám navigace;
Zvýšit ekonomickou účinnost oceánografického, hydrografického a mořského průzkumu v důsledku zvýšení přesnosti odpočtu nádoby na určeném profilovém vedení, rozšiřování rozsahu poruch větrů, pod kterým je zajištěna požadovaná kvalita řízení, a zvyšování pracovní míry plavidla;
Vyřešit úkoly realizace optimální trajektorie pohybu plavidla při nesrovnalosti s nebezpečnými předměty; Zlepšit bezpečnost navigace v blízkosti navigačních rizik v důsledku přesnějšího řízení pohybu lodí.
Komplexní automatické řídicí systémy pohybu pro daný program geofyzikálních studií (ACUD) jsou navrženy tak, aby automaticky eliminovaly nádobu na daném profilovém vedení, automatickému retenci geologicky geofyzikální nádoby na studovaném profilu, manévrování při pohybu z jednoho profilového vedení další. Zohledněný systém umožňuje zlepšit účinnost a kvalitu mořských geofyzikálních studií.
V námořních podmínkách není možné použít konvenční metody předběžného průzkumu (vyhledávací dávkové nebo podrobná letecká fotografie), proto se seismická metoda geofyzikálních studií obdržel nejrozšířenější (obr. 5.26). Geofyzikální nádoba 1 vlečení na kabelové kabelové 2 pneumatické pistole 3, který je zdrojem seismických oscilací, seismic copu 4, na kterém jsou umístěny přijímače odražených seismických oscilací, a terminálový bóje 5. Spodní profily jsou určeny registrací intenzity seismických oscilací odráží od hraničních vrstev 6 různých plemene.
Obr.5.26. Schéma geofyzikálních studií.
Pro získání spolehlivých geofyzikálních informací musí být nádoba udržována na dané poloze vzhledem ke spodní části (profilové vedení) s vysokou přesností, navzdory nízké rychlosti pohybu (3-5 UZ) a přítomnost tažených zařízení značné délky (nahoru) na 3 km) s omezenou mechanickou pevností.
Anzhutyts vyvinula komplexní MC, což zajišťuje držení nádoby na dané trajektorii. Na Obr. 5.27 představuje strukturální schéma tohoto systému, který zahrnuje: Gyrocompass 1; LAG 2; Zařízení navigačních komplexů, které určují polohu nádoby (dva nebo více) 3; krádeže 4; Mini-počítač 5 (5A - rozhraní, 5b - centrální úložné zařízení, 5b - centrální procesorový blok); čtenáři perflu 6; Grafopostroiler 7; Zobrazení 8; Klávesnice 9; Stroj na řízení 10.
Pomocí zváženého systému můžete automaticky zobrazit plavidlo na naprogramovanou trajektorii, která je nastavena operátorem pomocí klávesnice, která určuje geografické souřadnice otočných bodů. V tomto systému bez ohledu na informace pocházející z jakékoli skupiny nástrojů tradičních radiových navigačních komplexních nebo satelitních komunikačních zařízení, která určuje polohu nádoby, souřadnice pravděpodobné polohy nádoby podle údajů vydaných podle údajů Vypočítávají se Gyrocompace a zpoždění.
Obr.5.27. Strukturní schéma komplexních MS drží nádobu na danou trajektorii
Správa kurzu s pomocí zváženého systému je prováděn automatickým pravidlem, jehož vstup obdrží informace o hodnotě stanoveného kurzu ψZAD, tvořené Mini-počítačem, s přihlédnutím k chybě na adrese polohy plavidla. Systém se shromažďuje v ovládacím panelu. V horní části je umístěn displej s optimálními konfiguračními úřady obrazu. Níže, na nakloněném poli konzoly, je volant s ovládacími rukojetí. Na horizontálním poli konzoly je klávesnice, se kterou jsou programy v mini-počítačech vstup. Spínač je zde umístěn, se kterým je zvolen režim řízení. V základní části konzole je mini-počítač a rozhraní. Všechny periferní zařízení je umístěno na speciálních stojanech nebo jiných konzolí. Uvažovaný systém může pracovat ve třech režimech: "Course", "Monitor" a "Program". V režimu "Course" je zadaný kurz uchováván pomocí automatického napájení podle svědectví Gyrocompass. Režim "monitoru" je vybrán při přechodu do režimu "Program", když je tento režim přerušen, nebo když je přechod k tomuto režimu dokončen. Režim "Course" Jít při poruše mini-počítače, zdroje napájení nebo komplex rádiového navigace. V tomto režimu funguje Autoruleva nezávisle na mini-počítače. V režimu programu je kurz řízen radiovými navigačními přístroji (senzory polohy) nebo Gyrocompass.
Údržba dedukučního systému plavidla na ZT provádí provozovatel z konzoly. Výběr skupiny senzorů k určení polohy nádoby je vyroben operátorem na doporučení uvedených na obrazovce displeje. V dolní části obrazovky lze zadat seznam všech povolených příkazů pro tento režim pomocí klávesnice. Náhodné stisknutí jakéhokoli zakázaného klíče je blokován počítačem.
Technika letectví. Úspěchy dosažené ve vývoji letectví a vesmírné technologie na jedné straně a potřeba snížit náklady na cílové operace na straně druhé, stimulovány vývoj nového typu zařízení - dálkově posádkových letadel (DPL).
Na Obr. 5.28 Předložil blokové schéma systému DPL-HIMAT dálkového ovládání. Hlavní složkou systému dálkového ovladače Himat je základním dálkovým ovládáním. Parametry letu DPL se přicházejí do pozemního bodu přes rádiovou komunikační linku z letadla, jsou přijímány a dekódovány pomocí stanice pro zpracování telemetrie a jsou přenášeny na zemní část počítačového systému, jakož i na nástrojích informačních indikačních přístrojů v zemi stanice. Kromě toho, ze strany DPL se zobrazí obraz externího přehledu pomocí televizní komory. Televizní obraz, zvýrazněný na obrazovce pozemního pracoviště lidského operátora, se používá k řízení letadel během vzduchových manévrů, sedí na přistání a na přistání. Kabina z pozemního dálkového ovládání (pracoviště operátora) je vybavena zařízeními, která poskytují indikaci letových informací a stav zařízení DPL komplexu, stejně jako prostředky pro řízení letadla. Zejména personál operátora má rukojeti a pedály pro ovládání letadla na role a rozteči, stejně jako knoflík ovládání motoru. Když selže hlavní řídicí systém, příkazy řídicího systému vyskytují pomocí speciálního diskrétního příkazu operátora DPL.
Obr.5.28. Dálkový pilotní systém HIMAT:
nosič B-52; 2 - Systém řízení zálohování na letadlech TF-104G; 3 - linie telemetrie se zemí; 4 - DPL HIMAT; 5 - Telemetrické vazby s DPL; 5 - Pozemní bod pilotování vzdálenosti
Jako autonomní navigační systém, který poskytuje číslování cesty, použijí se rychlost dubleru a úhel demolice (DPS). Takový navigační systém se používá ve spojení s systémem kurzu, který měří průběh vertikálního senzoru, který tvoří role a rozteče signály a palubní počítač, který implementuje algoritmus číslování cesty. V agregátu tyto zařízení tvoří Dopplerový navigační systém (viz obr. 5.29). Pro zvýšení spolehlivosti a přesnosti měření současných souřadnic letadla lze kombinovat s rychlostí rychlosti
Obr.5.29. Dopplerový navigační systém schéma
Miniaturizace elektronických prvků, vytváření a sériového uvolnění speciálních typů senzorů a indikátorových zařízení, která spolehlivě pracují v obtížných podmínkách, jakož i ostré zlevnění mikroprocesorů (včetně speciálně určených pro automobily) vytvořené podmínky pro transformaci vozidel v MS poměrně vysoké úrovně.
Vysokorychlostní pozemní přeprava na magnetické suspenzi je vizuálním příkladem moderního mechatronického systému. Zatímco jediný komerční dopravní systém tohoto druhu byl uveden do provozu v Číně v září 2002 a spojuje mezinárodní letiště Pudong s centrem Šanghaji. Systém byl vyvinut, vyroben a testován v Německu, po kterém byly vlakové vozy dodávány do Číny. Vodící cesta umístěná na vysokém nadjezdu byla vyrobena v Číně. Vlak se akcuje rychlostí 430 km / h a letí dráhu 34 km dlouhé za 7 minut (maximální rychlost může dosáhnout 600 km / h). Vlak se vaří přes vodicí dráhu, tření kolem cesty chybí a hlavní odolnost vůči pohybu má vzduch. Proto vlak je připojen aerodynamickou formu, spojky mezi vozy jsou uzavřeny (obr. 5.30).
V případě, že v případě nouze vypnutí vlak nespadl do vodící cesty, poskytuje silné baterie, jejichž energii jsou dostatečné pro hladké zastavení vlaku.
S pomocí elektromagnetů je vzdálenost mezi vlakem a vodicí dráhou (15 mm) udržována s přesností 2 mm, což umožňuje zcela eliminovat vibrace vozů i při maximální rychlosti. Číslo a parametry podpůrných magnetů je komerční tajemství.
Obr. 5.30. Magnetický závěsný vlak
Magnetický suspenzní dopravní systém je plně řízen počítačem, protože při takové vysoké rychlosti člověk nemá čas reagovat na rozvíjející se situace. Počítač řídí jak zrychlení brzdové vlaky, s přihlédnutím k obratu cesty, takže cestující necítí nepohodlí při zrychlení vznikající.
Popsaný dopravní systém je charakterizován vysokou spolehlivostí a bezprecedentní jasností harmonogramu pohybu. Během prvních tří let provozu bylo přepravováno přes 8 milionů cestujících.
Dnes, vůdci v Maglevově technologii (používané na západním snížení ze slov "magnetická levitace") jsou Japonsko a Německo. V Japonsku, Maglev dal světový záznam rychlosti kolejnice - 581 km / h. Ale na zřízení záznamů Japonsko ještě nedošlo pokročilé, vlaky provozují pouze na experimentálních liniích v prefektuře Yamanasi, s celkovou délkou asi 19 km. V Německu se transrapid zabývá vývojem technologie Maglev. Ačkoli v samotném Německu, komerční verze Maglava nehodila, vlaky jsou provozovány na zkušebním skládkování v Emsland Transrapid, který poprvé na světě úspěšně realizoval obchodní verzi Maglev v Číně.
Jako příklad již existujících dopravních mechatronických systémů (TMS) s autonomní kontrolou můžete přinést auto-robotickou společnost a laboratoř vidění motoru a intelektuální systém Parma University.
Čtyři robotické stroje udělaly bezprecedentní cestu 13 000 kilometrů od italské parmy do Šanghaji pro autonomní vozidla. Tento experiment byl vyvolán, aby se stal tvrdým testem intelektuálního autonomního hnacího systému TMS. Jeho test se konal v městském provozu, například v Moskvě.
Roboty byly postaveny na základě minibusů (obr. 5.31). Oni se lišili od běžných strojů nejen autonomní kontrolou, ale také s čistou elektroterapií.
Obr. 5.31. Auto autonomní správa vislab
Na střeše TMS byly solární panely umístěny pro výživu kritického vybavení: robotický systém, otáčení volantu a kropení na pedálu plynu a brzd a počítačových komponent stroje. Zbytek energie byl v průběhu cesty dodáván elektrickými zásuvkami.
Každý auto robot byl vybaven čtyřmi laserovými skenery vpředu, dvěma páry stereofonní komory, kteří se těší a dozadu, tři kamery pokrývající odvětví sledování 180 stupňů na přední "polokouli" a satelitní navigační systém, stejně jako sada počítačů a programy, které umožňují strojům v určitých situacích provádět řešení.
Dalším příkladem dopravního mechatronického systému s autonomní kontrolou je robotický elektrický vůz Robocar MEV-C japonského podniku ZMP (obr. 5.32).
Obr.5.32. Robotizovaný elektrický mobilní mobilní robocar MEV-C
Výrobce umístí tuto TMS jako auto pro další pokročilý vývoj. Struktura autonomního řídicího zařízení zahrnuje následující komponenty: stereofonní komory, senzor 9-osý bezdrátový pohybový pohyb, modul GPS, teplotní čidlo a vlhkost, laserové frézy, Bluetooth, Wi-Fi a 3G čipy, jakož i protokol CAN Společný provoz všech komponent. Velikost RoboCar MEV-C je 2,3 x 1,0 x 1,6 m, váží 310 kg.
Moderní zástupce dopravního mechatronického systému je transport patřící do třídy lehkých vozidel s elektrickým pohonem.
Transcurfy jsou novým druhem transformovatelných multifunkčních pozemních vozidel individuálního použití s \u200b\u200belektrickým pohonem, zejména pro osoby s omezenými fyzickými schopnostmi (obr. 5.33). Hlavním rozlišovacím znakem transcourte z jiných pozemních vozidel je možnost průchodnosti na pochodech letu a realizaci principu multifunkčnosti, a proto transformovatelnost v širokém rozsahu.
Obr. 5.33. Vzhled jednoho ze vzorků rodiny Kangaroo Transcour
Správné transcourt je založeno na modulu mechanického kola. Funkce a tedy konfigurace poskytované transcurty rodiny klokanů, následující (obr.5.34):
- "Scooter" - pohyb při vysoké rychlosti na dlouhé bázi;
- "židle" - manévrování na krátké základně;
- "rovnováha" - pohyb stojící v režimu gyrostabilizace na dvou kolech;
- "Kompaktní vertikální" - pohyb stojící na třech kolech v režimu gyrostabilizace;
- "rozmazané" - překonání wubber shromáždění, stojící nebo sedění (samostatné modely mají další funkci "šikmé drážky" - překonání probuzení pod úhlem až 8 stupňů);
- "schodiště nahoru" - zvýšení kroků schodů do předního běhu, sedí nebo stojící;
- "schodiště dolů" - sestup na kroky žebříku v předním běhu, sedí;
- "U stolu" - nízké přistání, nohy na podlaze.
Obr. 5.34. Hlavní konfigurace transcraku na příkladu jedné z možností jeho provedení
Ve složení transcoutu, průměrně 10 kompaktních vysoce generovatelných elektrických pohonů s mikroprocesorem. Všechny pohony jsou jednotné - DC ventilové motory řízené signály ze senzorů Hall.
Pro ovládání takových zařízení se používá multifunkční mikroprocesorový řídicí systém (SU) s palubním počítačem. Architektura řídicího systému transcuteru je dvě úrovni. Nižší úroveň - údržba samotného pohonu, nejvyšší úroveň - konzistentní provoz pohonů pro daný program (algoritmus), testovací a řídicí systém a senzory; Externí rozhraní - vzdálený přístup. Advantech PCM-3350 se používá jako regulátor nejvyšší úrovně (palubní počítač), prováděný v PC / 104 formátu. Jako regulátor nízké úrovně - specializovaný mikrokontrolér TMS320F2406 Texas nástrojů pro řízení elektromotorů. Celkový počet řadičů nižší úrovně odpovědných za provoz jednotlivých bloků - 13: Dese řadiče pohonu; Řídicí jednotka řízení je také zodpovědný za indikaci zobrazených informací na displeji; regulátor pro stanovení zbytkové kapacity baterie; Regulátor náboje akumulátoru. Výměna dat mezi palubním počítačem transcourt a periferními regulátory je podporována společným autobusem s rozhraním CAN, která umožňuje minimalizovat počet vodičů a dosáhnout skutečné rychlosti dat 1 Mbps.
Otevření počítačových úkolů: Správa elektrických pohonů, údržba příkazů od hlavy řízení; Výpočet a výstup na indikaci zbytkového náboje baterie; Rozhodnutí problému trajektorie pro pohyb po schodech; Schopnost vzdáleného přístupu. Prostřednictvím palubního počítače jsou implementovány následující jednotlivé programy:
Zrychlení a brzdy skútru s řízeným zrychlením / zpomalením, které je osobně přizpůsobeno uživateli;
Program implementující otevírací algoritmus zadních kol při otáčení;
Podélná a příčná gyrostabilizace;
Překonání mokrého nahoru a dolů;
Pohyb na schodech nahoru a dolů
Přizpůsobení k rozměrům kroků;
Identifikace parametrů žebříku;
Změny rozvorové látky (od 450 do 850 mm);
Sledování snímačů skútru, řídicí jednotky pohonu, baterie;
Emulace založené na svědectví senzorů parkovacího radaru;
Vzdálený přístup k manažerům, změna nastavení přes internet.
Transcour má v kompozici 54 senzor, což umožňuje přizpůsobit se životnímu prostředí. Mezi nimi: senzory haly vložené do elektromotorů ventilu; Absolutní snímače úhlů, které určují polohu součásti součásti transcurtu; Odolný senzor otáčení řízení; Snímač infračerveného vzdálenosti pro parkovací radar; inklinometr, který vám umožní určit sklon skútru při pohybu; senzor akcelerometru a úhlového rychlosti, který slouží k řízení gyrostabilizace; Rádiový kmitočtový přijímač pro dálkové ovládání; Odolný lineární snímač posunutí pro stanovení polohy židle vzhledem k rámu; Křídlo pro měření proudu motorů a zbytkovou kapacitu baterie; potenciometrický otáček pohybu; Tenzometrický snímač hmotnosti pro monitorování zařízení.
Celkové blokové schéma SU je uvedeno na obr. 5.35.
Obr. 5.35. Su blokové schéma rodiny klokanů
Legenda:
RMC - absolutní rohové senzory, senzory DX - Hall; Řídící jednotka; LCD - indikátor kapalného krystalu; Μl - motorové kolo vlevo; MKP - doprava motorového kola; BMS - systém řízení výkonu; LAN - port pro externí palubní počítačové připojení pro programování, nastavení atd.; T - brzda je elektromagnetická.
Hlavní výhody mechatronických zařízení ve srovnání s tradičními automatizačními nástroji zahrnují:
Relativně nízké náklady díky vysokému stupni integrace, sjednocení a standardizace všech prvků a rozhraní;
Vysoce kvalitní implementace komplexních a přesných pohybů v důsledku použití inteligentních řídicích metod;
Vysoká spolehlivost, trvanlivost a hluková imunita;
Konstruktivní kompaktnost modulů (až po miniaturizaci a mikrotvířiny),
Vylepšený hmotnostní kotle a dynamické charakteristiky strojů v důsledku zjednodušení kinematických řetězců;
Možnost komplexování funkčních modulů do složitých mechatronických systémů a komplexů pro konkrétní úkoly zákazníků.
Objem světové produkce mechatronických zařízení se každoročně zvyšuje, pokrývá všechny nové sféry. Dnes jsou mechatronické moduly a systémy široce používány v následujících oblastech:
Obráběcí stroje a zařízení pro automatizaci technologických procesů;
Robotika (průmyslová a speciální);
Letectví, prostor a vojenská technika;
Automobilový průmysl (například protiblokovací brzdové systémy, systémy stabilizace automobilů a automatické parkování);
Netradiční vozidla (elektrická jízdní kola, nákladní vozíky, elektromotory, invalidní vozíky);
Kancelářské vybavení (například kopírování a faxová zařízení);
Prvky výpočetní techniky (například tiskárny, plotry, pohony);
Lékařské vybavení (rehabilitace, klinická, služba);
Domácí spotřebiče (mytí, šití, myčky nádobí a jiná auta);
MicroMachines (pro medicínu, biotechnologie, komunikace a telekomunikace);
Řídicí a měřicí přístroje a stroje;
Fotografie a video zařízení;
Simulátory pro přípravu pilotů a operátorů;
Zobrazit průmysl (zvukové a světelné systémy).
Tento seznam lze samozřejmě rozšířit.
Rychlý vývoj mechatroniky v 90. letech jako nový vědecký a technický směr je způsoben třemi hlavními faktory:
Nové trendy ve světovém průmyslovém rozvoji;
Vývoj základních základů a metodik mechatroniky (základní vědecké nápady, zásadně nová technická a technologická řešení);
Činnost odborníků ve výzkumných a vzdělávacích oblastech.
Moderní fáze vývoje automatizovaného inženýrství v naší zemi se vyskytuje v nové ekonomické realitě, kdy existuje otázka týkající se technologické životaschopnosti země a konkurenceschopnosti výrobků.
Následující trendy v klíčových požadavcích globálního trhu v oblasti území lze identifikovat.
Potřeba uvolnění a servisu zařízení v souladu s mezinárodním systémem standardů kvality formulovanými v normách ISO.série 9000 ;
Internacionalizace trhu vědeckých a technických produktů a v důsledku toho potřeba aktivního zavedení do praxe forem a metod
Mezinárodní inženýrství a transfer technologie;
Zvýšení úlohy malých a středních průmyslových podniků v ekonomice v důsledku jejich schopnosti rychle a flexibilní reakce na měnící se požadavky trhu;
Rychlý vývoj počítačových systémů a technologií, telekomunikačních zařízení (v zemích UES v roce 2000, 60% růstu kumulativního národního výrobku došlo právě prostřednictvím těchto odvětví); Přímý důsledek tohoto obecného trendu je intelektualizace mechanických systémů řízení pohybu a technologických funkcí moderních strojů.
Jako hlavní klasifikační prvek v mechatronice je vhodné přijmout úroveň integrace složek prvků. V souladu s touto funkcí je možné oddělit meatrovské systémy v úrovních nebo pro generace, pokud zvažujeme jejich vzhled na trhu s vysokými měněmi produkty, historicky mechatronické moduly první úrovně jsou sdružení pouze dvou zdrojových prvků. Typickým příkladem modulu prvního generace může sloužit jako "převodovka", kde jsou mechanická převodovka a řízený motor vyráběny jako jeden funkční prvek. Mechatronické systémy založené na těchto modulech byly široce používány při vytváření různých způsobů komplexní automatizace výroby (dopravníky, dopravníky, rotační stoly, pomocné manipulátory).
Moduly Mechatronic druhé úrovně se objevily v 80. letech v důsledku vývoje nových elektronických technologií, které umožnily vytvářet miniaturní senzory a elektronické bloky pro zpracování jejich signálů. Kombinace pohonných modulů s uvedenými prvky vedly k vzhledu mechatronických pohybových modulů, jejichž složení plně splňuje výše uvedenou definici, kdy byla dosažena integrace tří zařízení různých fyzických povahy: 1) mechanické, 2) elektrické a 3 ) Elektronické. Na základě mechatronických modulů této třídy, 1) spravovaných energetických strojů (turbíny a generátory), 2) stroje a průmyslové roboty s číselným řízením softwaru.
Vývoj třetí generace mechatronických systémů je vzhledem ke vzniku poměrně levných mikroprocesorů a regulátorů na trhu na jejich bázi a je zaměřen na inteligentraci všech procesů vyskytujících se v mechatronickém systému, především procesu řízení funkčních pohybů strojů a agregáty. Zároveň existuje rozvoj nových principů a technologií pro výrobu vysoce přesných a kompaktních mechanických uzlů, jakož i nové typy elektromotorů (především vysoce generovatelné neclector a lineární), senzory zpětné vazby a informace. Syntéza nového 1) Precision, 2) Informace a 3) Měření high-tech technologie udává základ pro návrh a výrobu inteligentních mechatronických modulů a systémů.
V budoucnu budou mechatronické stroje a systémy kombinovány do mechatronických komplexů založených na jednotných integračních platformách. Cílem vytváření takových komplexů je dosáhnout kombinace vysoké produktivity a zároveň flexibilitu technického a technologického prostředí v důsledku možnosti jeho rekonfigurace, která zajistí, konkurenceschopnost a vysoce kvalitní produkty.
Moderní podniky, které začínají vyvíjet a produkují mechatronické produkty, by v tomto ohledu měly vyřešit následující hlavní úkoly:
Strukturální integrace jednotek mechanických, elektronických a informačních profilů (které jsou zpravidla provozovány autonomně a zamítnuty) do jednotných konstrukčních a výrobních skupin;
Příprava "mechatronic orientovaných" inženýrů a manažerů schopných systémové integrace a řízení práce úzkých specialistů různých kvalifikací;
Integrace informačních technologií z různých vědeckých a technických oblastí (mechanika, elektronika, řízení počítače) do jediného sady nástrojů pro počítačovou podporu pro mechatronické úkoly;
Standardizace a sjednocení všech prvků používaných a procesů při konstrukci a výrobě MS.
Rozhodnutí těchto problémů často vyžaduje překonání tradic tradic v řízení a ambicích středních manažerů, kteří jsou zvyklí na vyřešení pouze jejich úzkých profilových úkolů. To je důvod, proč střední a malé podniky, které mohou snadno a pružně měnit jejich strukturu, se ukáže, aby byly připraveny pro přechod na výrobu mechatronických produktů.
Podobné informace.
Objem světové produkce mechatronických zařízení se každoročně zvyšuje, pokrývá všechny nové sféry. Dnes jsou mechatronické moduly a systémy široce používány v následujících oblastech:
Samostatný a vybavení pro automatizaci technologií
procesy;
Robotika (průmyslová a speciální);
Letectví, prostor a vojenská technika;
Automobilová konstrukce (například protiblokovací brzdové systémy,
stabilizace systému pohybu automobilu a automatického parkování);
Nekonvenční vozidla (elektrická kola, náklad
vozíky, elektrické řemesla, invalidní vozíky);
Kancelářské vybavení (například kopírování a faxová zařízení);
Prvky výpočetní techniky (například tiskárny, plottery,
pohony);
Lékařské vybavení (rehabilitace, klinická, služba);
Domácí spotřebiče (mytí, šití, myčky nádobí a jiná auta);
Mikromestiny (pro medicínu, biotechnologie, fondy
telekomunikace);
Řídicí a měřicí přístroje a stroje;
Fotografie a video zařízení;
Simulátory pro přípravu pilotů a operátorů;
Zobrazit průmysl (zvukové a světelné systémy).
Seznam odkazů
1.
Yu. V. Parajev "Základy mechatroniky" tutorial. Moskva. - 2000. 104 p.
2.
http://ru.wikipedia.org/wiki/mehathronics.
3.
http://mau.ejournal.ru/
4.
http://mechatronica-journal.stankin.ru/
Analýza struktury mechatronických systémů membránových modulů
Tutorial
Pod disciplínou "design mechatronických systémů"
speciální 220401.65.
"Mechatronika"
jÍT. Tolyatti 2010.
Krasnov S.V., Lysenko I.v. Návrh mechatronických systémů. Část 2. Projektování elektromechanických modulů mechatronických systémů
Anotace. Výcvikový manuál obsahuje informace o složení mechatronického systému, umístění elektromechanických modulů v mechatronických systémech, struktura elektromechanických modulů, jejich typy a vlastnosti, zahrnuje fáze a způsoby navrhování mechatronických systémů. Kritéria pro výpočet charakteristik zátěže modulů, kritéria pro výběr disků atd.
1 Analýza struktury mechatronických systémů mechatronických modulů 5
1.1 Analýza rámce mechatronického systému 5
1.2 Analýza pohání zařízení mechatronických modulů 12
1.3 Analýza a klasifikace elektrických motorů 15
1.4 Analýza struktury řídicích systémů pohonů 20
1.5 Technologie pro generování řídicího signálu. Modulace PWM a regulace PID 28
1.6 Analýza pohonů a systémů numerické kontroly strojů 33
1.7 Energie a výstupní mechanické převodníky mechanické mechaniky 39
1.8 Snímače zpětné vazby pohony mechatronických modulů 44
2 Základní pojmy a metodiky pro navrhování mechatronických systémů (MS) 48
2.1 Základní principy návrhu mechatronických systémů 48
2.2 Popis konstrukčních fází MS 60
2.3 Výroba (implementace) MS 79
2.4 Testování MS 79
2.5 Posouzení kvality MS 83
2.6 Dokumentace k MS 86
2.7 Ekonomická účinnost MS 87
2.8 Rozvoj opatření k zajištění bezpečných pracovních podmínek s elektromechanickými moduly 88
3. Metody výpočtu parametrů a konstrukce mechatronických modulů 91
3.1 Funkční modelování procesu návrhu mechatronického modulu 91
3.2 Fáze návrhu mechatronického modulu 91
3.3 Analýza kritérií pro výběr mechaniky motoru 91
3.4 Analýza hlavního matematického aparátu výpočtu pohonů 98
3.5 Výpočet požadovaného výkonu a volby ED Feed 101
3.6 DC Správa motorového řízení nařízení 110
3.7 Popis moderního hardwaru a softwarových řešení Řešení ovládacích prvků strojů 121
Seznam zdrojů a literatury 135
Mechatronika studuje synergický sjednocení přesných mechaniků s elektronickými, elektrickými a počítačovými komponenty, aby navrhly a vytvářely kvalitativně nové moduly, systémy, strojní a strojní komplex s inteligentními kontrolami jejich funkčními pohyby.
Mechatronický systém je sada mechatronických modulů (počítačové jádro, informační zařízení senzorů, elektromechanické (motorové pohony), mechanické (ovládací prvky - frézy, robotové ruce atd.), Software (speciálně řídicí programy, systémové - operační systémy a středy, Řidiči).
Modul Mechatronic je samostatná jednotka mechatronického systému, soubor hardwaru a softwaru, který provádí pohyb jedné nebo více výkonných orgánů.
Integrované mechatronické prvky jsou vybrány vývojáři v konstrukční fázi, a pak je poskytnuta nezbytná inženýrská a technologická podpora.
Metodologický základ pro vývoj MS je způsoby paralelního provedení, tj. Simultánní a propojené při syntéze všech složek systému. Základní objekty jsou mechatronické moduly, které provádějí pohyb, zpravidla jedním souřadnicem. V mechatronických systémech pro zajištění vysoké kvality provádění komplexních a přesných pohybů se používají metody intelektuální kontroly (nové myšlenky v teorii managementu, zařízení moderních počítačů).
Tradiční mechatronický stroj obsahuje následující hlavní komponenty:
Mechanická zařízení, z nichž konečná vazba je pracovník;
Blok pohonů, včetně převodníků a výkonových motorů;
Zařízení pro řízení počítače, úroveň, pro které je osoba operátora nebo jiný počítač v počítačové síti;
Senzorická zařízení určená k přenosu informací o aktuálním stavu stroje a způsobu mechanického systému.
Přítomnost tří povinných částí: elektromechanické, elektronické, počítačové, související energetické a informační toky je tedy primárním rysem význačného mechatronického systému.
Pro fyzikální implementaci mechatronického systému jsou tedy teoreticky nezbytné 4 hlavní funkční bloky, které jsou znázorněny na obrázku 1.1.
Obrázek 1.1 - Vývojový diagram mechatronického systému
Pokud je práce založena na hydraulických, pneumatických nebo kombinovaných procesech, jsou nezbytné vhodné měniče a senzory zpětné vazby.
Mechatronika je vědecká a technická disciplína, která studuje výstavbu elektromechanických systémů nové generace, které mají zásadně nové vlastnosti a často, parametry zaznamenávání. Mechatronický systém je obvykle spojením skutečných elektromechanických složek s nejnovější výkonovou elektronikou, která jsou řízena různými mikrokontroléry, ks nebo jinými výpočetními zařízeními. Současně je systém ve skutečně mechatronickém přístupu, navzdory použití standardních komponent, konstruktéři se budují co nejvíce, konstruktéři se snaží kombinovat všechny části systému společně bez použití zbytečných rozhraní mezi moduly. Zejména nanesení ADC postaveného přímo do mikrokontrolérů, inteligentních převodníků výkonu atd. To poskytuje snížení ukazatelů hromadné velikosti, zlepšování spolehlivosti systému a dalších výhod. Jakýkoliv systém, který řídí skupinu pohonu, lze považovat za mechatroniku. Zejména pokud ovládá systém proudových motorů kosmické lodi.
Obrázek 1.2 - Složení mechatronického systému
Někdy systém obsahuje zásadně nový na konstrukčním pohledu uzlů, jako jsou elektromagnetické suspenze, které nahradí konvenční ložiskové uzly.
Zvažte generalizovanou strukturu strojů s počítačovou kontrolou orientovanou na automatizované inženýrské úkoly.
Externí prostředí pro sledovanou třídní stroje je technologický prostředek, který obsahuje různé hlavní a pomocné zařízení, technologické vybavení a pracovní předměty. Při provádění mechatronického systému specifikovaného funkčního pohybu mají pracovní objekty narušující účinky na pracovní část. Příklady takových dopadů mohou sloužit jako síly pro operace obrábění, kontaktních sil a momentů montáže, pevnost reakce tekutinové paprsky s hydraulickým řezacím provozem.
Externí prostředí může být rozšířena tak, aby rozdělena do dvou hlavních tříd: deterministické a nedeterministické. Deterministická je média, pro které mohou být parametry rušivých účinků a vlastnosti předmětů práce předurčeny stupněm přesnosti nezbytné pro návrh MS. Některé prostředí jsou nedodrženy přírodou (například extrémní prostředí: pod vodou, podzemí atd.). Charakteristika technologických médií jsou obvykle určeny pomocí analytických a experimentálních studií a metod počítačové simulace. Například série experimentů na speciálních výzkumných rostlinách se provádí pro vyhodnocení řezných sil během mechanického zpracování, parametry vibračních účinků se měří na vibračních stupních, následovanou tvorbou matematických a počítačových modelů rušivých efektů založených na experimentálních datech.
Příliš komplikované a drahé vybavení a měřicí technologie jsou však často vyžadovány pro organizaci a provádění těchto studií. Takže pro předběžný odhad energetických vlivů na pracovním těle, s provozem robotického odstranění přívodu s litými produkty, je nutné měřit skutečný tvar a rozměry každého obrobku.
Obrázek 1.3 - Zobecněný schéma mechatronického systému s pohybem řízení počítače
V takových případech je vhodné aplikovat metody adaptivního řízení, které umožňují automaticky upravit zákon pohybu MS přímo během operace.
Složení tradičního stroje zahrnuje následující hlavní komponenty: mechanické zařízení, z nichž finální spojení je pracovník; Blok pohonů, včetně převodníků a pohonů; Ovládací zařízení počítače, horní úroveň, pro které je osoba operátora nebo jiný počítač, který je součástí počítačové sítě; Snímače určené k přenosu do zařízení pro ovládání informací o skutečném stavu bloků stroje a pohybu MC.
Přítomnost tří povinných částí je tedy mechanická (přesněji elektromechanická), elektronika a počítač propojený energetickými a informačními toky, je primárním znakem, který odlišuje mechatronické systémy.
Elektromechanická část obsahuje mechanické vazby a převodovky, pracovní těleso, elektromotory, snímače a další elektrické prvky (brzdy, spojky). Mechanické zařízení je navrženo tak, aby převedlo odkazy na požadovaný pohyb pracovního tělesa. Elektronická část se skládá z mikroelektronických zařízení, výkonových měničů a elektroniky měřicích řetězců. Snímače jsou navrženy tak, aby shromažďovaly údaje o skutečném stavu vnějšího prostředí a pracovních předmětů, mechanického zařízení a bloku pohonů, následované primárním zpracováním a přenosem těchto informací do řídicího zařízení počítače (CU). Proces mechatronického systému obvykle obsahuje špičkové počítačové a regulační regulace pohybu.
Ovládací zařízení počítače provádí následující hlavní funkce:
Řízení procesu mechanického pohybu mechatronického modulu nebo multidimenzionálního systému v reálném čase se zpracováním smyslových informací;
Organizace funkčních pohybů MS, která zahrnuje koordinaci mechanického pohybu členských států a souvisejících externích procesů. Pro realizaci funkce řízení externích procesů se zpravidla používají diskrétní vstupy / výstupy zařízení;
Interakce s osobním operátorem prostřednictvím rozhraní MAN-Machine v autonomních režimech programování (off-line) a přímo během pohybu MS (on-line režim);
Organizace výměny dat s periferními zařízeními, senzory a dalšími systémovými zařízeními.
Úkolem mechatronického systému je převést vstupní informace přicházející z horní úrovně řízení na cílený mechanický pohyb s kontrolou na základě principu zpětné vazby. Je charakteristická, že elektrická energie (méně než hydraulická nebo pneumatická) se používá v moderních systémech jako mezilehlá energie.
Podstatou mechatronického přístupu k návrhu je integrace do jediného funkčního modulu dvou nebo více prvků možné i jiné fyzické povahy. Jinými slovy, v konstrukční fázi tradiční struktury stroje, je vyloučena jako oddělené zařízení alespoň jednoho rozhraní při zachování fyzické konverzní podstaty provedené tímto modulem.
V ideální verzi verze mechatronického modulu, přijímání informací o gólu managementu, bude provádět požadované indikátory kvality daným funkčním pohybem. Sdružení prvků hardwaru do jednotných konstrukčních modulů musí být doprovázeno vývojem integrovaného softwaru. Software MS by měl poskytnout přímý přechod z plánu systému prostřednictvím svého matematického modelování do funkčního pohybu v reálném čase.
Použití mechatronického přístupu při vytváření počítačových řídicích strojů určuje jejich hlavní výhody ve srovnání s tradičními automatizačními nástroji:
Relativně nízké náklady díky vysokému stupni integrace, sjednocení a standardizace všech prvků a rozhraní;
Vysoce kvalitní implementace komplexních a přesných pohybů v důsledku použití inteligentních řídicích metod;
Vysoká spolehlivost, trvanlivost a hluková imunita;
Konstruktivní kompaktnost modulů (až po miniaturizaci v mikrotrubičkách),
Vylepšený hmotnostní kotle a dynamické charakteristiky strojů v důsledku zjednodušení kinematických řetězců;
Možnost komplexování funkčních modulů do komplexních systémů a komplexů pro konkrétní úkoly zákazníků.
Klasifikace pohonů mechanismů mechatronického systému je znázorněna na obrázku 1.4.
Obrázek 1.4 - Klasifikace mechanických systémů
Obrázek 1.5 ukazuje obvod uzlu elektroměrnosti na základě pohonu.
Obrázek 1.5 - Schéma elektrického uzlu
V různých oblastech technologie jsou ovladače provádějící napájení v různých systémech pro správu objektů široce distribuovány. Automatizace technologických procesů a průmyslových odvětví, zejména v strojírenství je nemožné bez použití různých pohonů, které zahrnují: pohony definované technologickým procesem, motorem a řídicím systémem motoru. V pohonech řídicích systémů MS (technologické stroje, strojové stroje atd.), Ovládací motory se používají ve fyzikálních účincích. Realizace takových fyzikálních účinků jako magnetismu (elektromotory), gravitace ve formě přeměny hydraulického a proudění vzduchu do mechanického pohybu, expanze média (vnitřní spalovací motory, proud, páry atd.); Elektrolýza (kapacitní motory) spolu s nejnovějšími úspěchy v oblasti mikroprocesorových zařízení umožňuje vytvářet moderní pohonné systémy (PS) se zlepšenými technickými vlastnostmi. Připojení výkonových parametrů pohonu (točivého momentu, síla) s kinematickými parametry (úhlová rychlost výstupního hřídele, rychlost lineárního pohybu tyče) je stanovena mechanickými vlastnostmi elektro-, hydro, pneumatické a Jiné pohony, v souhrnném nebo samostatně rozhodujícím problematice pohybu (pracovník, volnoběhu) mechanická část MS (technologických zařízení). Zároveň, pokud regulace výstupních parametrů stroje (výkon, vysokorychlostní, energie), pak mechanické vlastnosti motorů (pohonů) by měly být vhodně upraveny v důsledku řízení řídicích zařízení, například Úroveň napájecího napětí, proudové, tlakové, tekutiny nebo průtok plynu.
Snadné vytvářet mechanické pohyby přímo z elektrické energie v pohonných systémech s elektromotorem, tj. V EMC elektromechanických systémech předurčuje řadu výhod takového pohonu před hydraulickými a pneumatickými pohony. V současné době jsou elektromotory přímého a střídavého proudu vyráběny výrobci z desetin watt do desítek megawattů, což umožňuje zajistit poptávku po nich (na požadované moci) jak pro použití v průmyslu a v mnoha typech dopravy, v každodenním životě.
MS Hydraulické pohony (technologické vybavení atd.) Ve srovnání s elektrickými pohony jsou velmi široce používány v dopravě, hornaté, konstrukce, silničních, silničních, pozemních, pozemních a zemědělských strojů, zvedání a dopravních mechanismech, letadlových a podvodních vozidlech. Mají významnou výhodu nad elektromechanickým pohonem, kde jsou vyžadovány významné pracovní zátěže s malými rozměry, například v brzdových systémech nebo automatickém přenosu automobilů, raketových a vesmírných technik. Široká použitelnost hydraulických pohonů je způsobena skutečností, že intenzita pracovního média v nich je podstatně větší než pevnost pracovního média v elektromotorech a v průmyslových pneumatických pohonech. V reálných hydraulických pohonech je pracovní médium pevnost ve směru přenosu 6-100 MPa s pružným řízením regulací průtoku tekutiny hydraulickými zařízeními, které mají různé kontroly, včetně elektronických. Kompaktnost a malá setrvačnost hydraulického pohonu poskytují mírnou a rychlou změnu ve směru pohybu, a použití elektronických řídicích zařízení zajišťuje přijatelné přechodové procesy a dané stabilizaci výstupních parametrů.
Pro automatizaci ovládání MS (různé technologické vybavení, kulomety atd., Pneumatické pohony na bázi pneumatických motorů pro implementaci obou translačních a rotačních pohybů jsou široce používány. Vzhledem k významnému rozdílu ve vlastnostech pracovního média pneumatických a hydraulických řidičů se však jejich technické vlastnosti liší v závislosti na významné stlačitelnosti plynů ve srovnání s stlačitelností odkapávací kapaliny. Snadnost návrhu, dobré ekonomické ukazatele a dostatečná spolehlivost, ale nízké úpravy vlastností, pneumatické pohony nemohou být použity v polohových a konturních režimech provozu, což poněkud snižuje atraktivitu jejich použití v MS (technické systémy vozidla).
Určete nejvyspělejší typ energie v pohonu s možnou dosažitelnou účinností použití v procesu provozu technologického nebo vybavení jiného úkolu přiřazení poměrně komplikovanou a může mít několik řešení. Za prvé, každá pohon musí splňovat svůj úřední účel, nezbytnou energii a kinematické vlastnosti. Určení faktorů při dosažení požadovaného výkonu a kinematických charakteristik, ergonomické ukazatele vyvinutého pohonu mohou být: rychlost pohonu, přesnost polohy a řízení kvality, hmotnostní limity a celkové rozměry, umístění pohonu v celkovém uspořádání zařízení. Konečné rozhodnutí ve srovnatelnosti stanovujících faktorů se provádí podle výsledků ekonomického srovnání různých možností pro vybraný typ ACTUAT na počáteční a provozní náklady pro jeho konstrukci, výrobu a provoz.
Tabulka 1.1 - Klasifikace elektromotorů
Poslat svou dobrou práci ve znalostní bázi je jednoduchá. Použijte níže uvedený formulář
Studenti, absolventi studenti, mladí vědci, kteří používají znalostní základnu ve studiu a práce, budou vám velmi vděční.
Vysláno http://www.allbest.ru/
Ministerstvo vyšší a sekundární speciální pedagogická republika Uzbkistánu
Bukhara Inženýrský institut technologie
Nezávislá práce
MECHATRONIC AUTOMOBILNÍ SYSTÉMY
Plán
Úvod
1. Cíl a nastavení problému
2. Řídící zákony převodovky (programy)
3. Moderní auto
4. Nováže novinek
Bibliografie
Úvod
Mechatronika vznikla jako složitá věda z fúze jednotlivých částí mechaniky a mikroelektroniky. Lze jej definovat jako věda zahrnující analýzu a syntézu komplexních systémů, ve kterých jsou stejně použity mechanická a elektronická řídicí zařízení.
Všechny mechanické systémy automobilů ve funkčním účelu jsou rozděleny do tří hlavních skupin:
Systémy řízení motoru;
Systémy a podvozek převodovky;
Systémy řídicího systému.
Řídicí systém motoru je rozdělen do systémů řízení benzínu a dieselového motoru. Jmenováním jsou monofunkční a komplexní.
V monofunkčních systémech poskytuje ECU signalizuje pouze injekční systém. Injekce může být prováděna neustále a impulsy. S konstantním přívodem paliva se jeho počet změní změnou tlaku v palivové lince a pulsem - vzhledem k trvání pulsu a jeho frekvence. Pro dnešek je jedním z nejslibnějších směrech aplikace mechanických systémů auta. Pokud budeme v úvahu automobilový průmysl, zavedení takových systémů umožní dosáhnout dostatečné flexibility výroby, je lepší zachytit módní trendy, rychleji představit pokročilý vývoj vědců, návrhářů, a tím získávat novou kvalitu kupujících automobilů. Auto samotné, zejména moderní auto je předmětem úzkého přezkumu z pohledu na design. Moderní využití vozu vyžaduje vysoké požadavky na bezpečnost poptávky, vzhledem ke všem zvyšujícím se motorizováním zemí a utahovacích předpisů o čistotě životního prostředí. Zvláště to je relevantní pro megalopolis. Odpověď na dnešní výzvy urbanismu a navrženo pro návrhy mobilních sledovacích systémů, řízení a korekčních charakteristik díla komponentů a agregátů, dosažení optimálních ukazatelů pro ekologii, bezpečnost, provozní komfort vozu. Naléhavá potřeba nastavit automobilové motory s komplexnějšími a drahými palivovými systémy je do značné míry způsobena zavedením stále přísnějších požadavků na obsah škodlivých látek ve výfukových plynech, což je bohužel jen vystupovat.
Ve složitých systémech, jedna elektronická jednotka řídí několik subsystémů: vstřikování paliva, zapalování, fáze distribuce plynu, vlastní diagnostiku atd. Elektronický řídicí systém dieselového motoru monitoruje množství vstřikovaného paliva, okamžik zahájení injekce, pochodně světské svíčky atd. V elektronickém řídicím systému přenosu je řídicí objekt převážně automatickou převodovkou. Na základě signálů senzorů signálu je zvolen otevření škrtící klapky a rychlosti vozu, optimální převodový poměr převodovky, což zvyšuje účinnost paliva a manipulace. Řízení podvozku zahrnuje řízení pohybových procesů, změny v trajektorii a brzdění vozu. Ovlivňuje systém suspenze, řízení a brzdy, zajišťují udržování specifikované rychlosti pohybu. Kontrola salonového zařízení je navrženo tak, aby zvýšilo pohodlí a spotřebitelskou hodnotu vozu. Pro tento účel, klimatizace, elektronický přístrojový panel, multifuncio-NATA informační systém, kompas, světlomety, stěrač s přerušovaným provozním režimem, indikátorem spálených svítilen, zařízení pro detekci překážek při pohybu reverzními zařízeními proti krádeži, Komunikační zařízení, centrální zamykání dveří zámky, skleněné výtahy, sedadla s proměnnou polohou, bezpečnostní režim atd.
1. A nastavení úkolu
Jedná se o stanovení hodnoty, která patří do elektronického systému v autě, se zaměřuje na problémy spojené s jejich údržbou. Řešením těchto problémů je zahrnout vlastní diagnostické funkce do elektronického systému. Provádění těchto funkcí je založeno na možnostech elektronických systémů, které jsou již používány autem pro nepřetržitou kontrolu a definici chyb, aby bylo možné ukládat tyto informace a diagnostiku. Samo-diagnostika mechatronických automobilů. Vývoj elektronických systémů řízení motoru a přenosu vedl ke zlepšení provozních vlastností vozu.
Na základě signálů ECU senzorů vytváří příkazy pro zapnutí a vypnutí spojky. Tyto příkazy jsou přiváděny do elektromagnetického ventilu, který umožňuje a vypínání pohonu spojky. Pro přepínání zařízení se používají dva solenoidní ventily. Kombinace stavů "otevřených" těchto dvou ventilů Hydraulický systém nastavuje čtyři polohy ozubeného kola (1, 2, 3 a jak zvyšovat). Při spínání převodovku se spojka vypne, čímž se eliminuje důsledky změny momentu souvisejícího s přenosem.
2.
Zákony pro kontrolu programu (programy) V automatickém převodovce je motor optimální přenos motoru s koly auta, s přihlédnutím k požadované trakci a palivové a palivové spotřebě. Zároveň program pro dosažení optimálních trakčních a vysokorychlostních vlastností a minimální spotřeby paliva se od sebe liší, protože simultánní dosažení těchto účelů není vždy možné. Proto v závislosti na podmínkách pohybu a touhy řidiče si můžete vybrat pomocí speciálního spínače "spínače" pro snížení spotřeby paliva, napájení. Jaké byly parametry vaší pracovní plochy před pěti lety? Systémové bloky konce 20. století se dnes zdají být atavism a nárok na úlohu tiskového stroje. Podobná postavení s automobilovou elektronikou.
3. Moderní auto
Moderní auto je nyní nemožné představit bez kompaktních řídicích bloků a pohonů - pohonů. I přes nějaký skepticismus, jejich úvod jde se sedmiměsíčními kroky: nebudeme překvapeni elektronickým vstřikováním paliv, servy zrcadel, poklopy a sklenic, elektrické posilovače řízení a multimediální zábavní systémy. A jak si uvědomit, že zavedení elektroniky do auta je v podstatě začíná z nejdůležitějších orgánů - brzdy. Nyní v roce 1970, společný vývoj Bosch a Mercedes-Benz pod mírnou zkratkou ABS provedl převrat při zajišťování aktivní bezpečnosti. Systém proti zamykání nejen zajistil regulaci stroje s pedálem "na podlahu", ale také tlačil na vytvoření více sousedních zařízení - například systém řízení trakce (TCS). Tato myšlenka byla nejprve implementována v roce 1987 v roce 1987 jedním z předních inženýrských vývojářů elektroniky - Bosch. V podstatě, kontrola trakce - Antipode ABS: Ten nedává kola k posouvání při brzdění, TCS - při přetaktování. Jednotka elektroniky sleduje tah na kolečkách pomocí několika rychlostních senzorů. Stojí za to řidič silnější než obvyklý "hloupý" na akcelerátorovém pedálu, vytváří hrozbu pro skluzu kola, zařízení jednoduše "bude také zdánlivě" motor. Design "chuť k jídlu" vzrostl z roku na rok. Za pár let byl vytvořen ESP - elektronický stabilizační program (elektronický stabilizační program). Vybavením snímačů úhlu otáčení, rychlost otáčení kol a příčných zrychlení, brzdy začaly pomáhat řidiči v nejtěžších situacích. Zpomalení nebo jiné kolo, elektronika snižuje minimální riziko demolice automobilu s vysokorychlostním průchodem komplexních otáček. Dalším krokem: Palubní počítač učil zpomalit ... ve stejnou dobu 3 kola. Za určitých okolností, na silnici je tak možné, že je možné být zakázáno auto, že odstředivé síly pohybu se budou snažit vést z bezpečné trajektorie. Ale tak daleko elektronika důvěřovala pouze funkci "dohledu". Tlak v hydraulickém pohonu byl stále pedálem. Tradice rozbila elektrohydraulické SBC (Sensotronic Control brzda), od roku 2006, sériově instalován na některých modelech Mercedes-Benz. Hydraulická část systému je reprezentována tlakovou baterií, hlavní brzdový válec a dálnice. Elektrické čerpací čerpadlo, které vytváří tlak 140-160 ATM. , Snímače tlaku, rychlosti kola a tahu brzdového pedálu. Stiskem druhé, ovladač nepohybuje známou tyč vakuového zesilovače, a stiskne se "tlačítko" na tlačítko ", napájecí signál do počítače, jako by řídil určitý spotřebič pro domácnost. Stejný počítač vypočítává optimální tlak pro každý obrys a čerpadlo přes regulační ventily dodává tekutinu na pracovní válce.
4. Výhody novinek
Výhody novinek - Rychlost, kombinace funkcí ABS a stabilizačního systému v jednom zařízení. Existují i \u200b\u200bdalší výhody. Například, pokud jste ostře resetovali nohu z plynového pedálu, brzdové válce přinesou podložky na disk, připravte se na nouzové brzdění. Systém je dokonce spojen s ... stěrače. Intenzitou práce "janitorů", počítač dosáhne závěru o hnutí v dešti. Reakce - krátká a nepostřehnutelná na dotykové polštářky řidiče o discích pro sušení. No, pokud "Lucky" stojí do zástrčky na vzestupu, neměli byste se starat: Auto se nevrátí zpět, dokud není řidič přenesen do nohy z brzdy na plynu. A konečně, rychlostí menší než 15 km / h, můžete aktivovat funkci takzvaného klidného zpomalení: když je plyn vypuštěn, auto se zastaví tak jemně, že řidič nebude ani cítit poslední "neúvěru" . MECHATRONICS MICROLECTRONICS ENGE ENGE Engine
A pokud se elektronika selhává? Nic strašné: Speciální ventily budou zcela otevřeny a systém bude fungovat jako tradiční, i když bez vakuového zesilovače. Dosud nejsou návrháři vyřešeni zcela opustit hydraulické zařízení brzdy, i když slavné firmy již vyvíjejí "ošklivé" systémy. Například Delfai oznámil řešení nejvíce technických problémů, které se v poslední době zdálo být bezplatně: Výkonné elektrické motory - náhražky brzdových válců jsou navrženy a elektrické pohony se podařilo udělat ještě kompaktnější než hydraulické.
Seznam L. iterastruktury
1. Butilin V.G., Ivanov V.G., Lepesko I.I. et al. Analýza a vyhlídky na vývoj mechatronických brzdových systémů brzdění // mechatroniky. Mechanika. Automatizace. Elektronika. Počítačová věda. - 2000. - №2. - P. 33 - 38.
2. Danov B.A., Titov E.I. Elektronická zařízení zahraničních vozidel: řídicí systémy převodovky, systém suspenze a brzdy. - M.: Doprava, 1998. - 78 p.
3. Danov B. A. Elektronické řídicí systémy pro zahraniční automobily. - M.: Hotline - Telecom, 2002. - 224 p.
4. SIGA H., Mizutani S. Úvod do automobilové elektroniky: za. s japonsky. - M.: Mir, 1989. - 232 p.
Publikováno na allbest.ru.
Podobné dokumenty
Seznámení se zvláštností diagnostiky a údržby moderních elektronických a mikroprocesorových systémů vozu. Analýza hlavních kritérií pro klasifikaci elektronických součástek automobilu. Celkové vlastnosti řídicích systémů motoru.
abstrakt, přidáno 09/10/2014
Koncepty snímače a senzorového zařízení. Diagnostika systému řízení elektronického motoru. Popis principu škrticí klapky senzoru spalovacího motoru. Výběr a odůvodnění typu zařízení, hledání patentu produktů.
práce kurzu, přidáno 13.10.2014
Architektura mikroprocesorů a automobilových mikrokontrolérů. Konvertory analogových a diskrétních zařízení. Elektronický injekce a zapalovací systém. Elektronický systém zásobování palivem. Informační podpůrné řídicí systémy motoru.
zkušební práce, přidaná 04/17/2016
Studium zařízení Quadcopter. Přehled ventilových motorů a principy provozu elektronických kontrol mrtvice. Popis základů řízení motoru. Výpočet všech sil a momentů připojených k quadcopteru. Tvorba řídicího obvodu a stabilizace.
práce kurzu, přidáno 12/19/2015
Celkové auto zařízení a účel jejích hlavních částí. Provozní cyklus motoru, parametry jeho provozu a mechanismů zařízení a systémů. Soubor agregáty, podvozek a zavěšení, elektrické zařízení, řízení, brzdový systém.
abstrakt, přidáno 11/17/2009
Vznik nových druhů dopravy. V dopravním systému světa a Ruska. Technologie, logistika, koordinace v automobilové dopravě. Inovativní strategie Spojených států a Ruska. Investiční atraktivita silniční dopravy.
abstrakt, přidáno 04/26/2009
Analýza vývoje silniční dopravy jako prvek dopravního systému, jeho místo a role v moderní ekonomice Ruska. Technické a ekonomické rysy vozidel, vlastnosti hlavních faktorů určujících cesty jeho vývoje a umístění.
vyšetření, přidané 15.11.2010
Blok motoru a klikové spojovací kolébkové mechanismus Nissan. Mechanismus distribuce plynu, mazací systémy, chlazení a výživa. Komplexní systém řízení motoru. Subsystém řízení injekce paliva a úhel dopředu zapalování.
vyšetření, přidáno 08.06.2009
Doprava a její role v sociálně-ekonomickém rozvoji Ruské federace. Charakteristika dopravního systému. Rozvoj programů a činností pro jeho nařízení. Principy a směry strategického rozvoje silniční dopravy.
diplomová práce, přidána 03/08/2014
Federální zákon "na automobilové dopravě v Ruské federaci". Federální zákon "Listina automobilové dopravy Ruské federace". Právní, organizační a ekonomické podmínky pro fungování silniční dopravy Ruské federace.
