Sposoby realizacji projektów mechatronicznych

.

Układ otwarty

Układ zamknięty (ze sprzężeniem zwrotnym)

Funkcja celu: optymalizacja statyczna

F(X

1

, X

2

, ... , X

n

)=min

optymalizacja dynamiczna F(X

1

, X

2

, ... , X

n

,t)=min

X

i

, i=1,...,n – zmienne decyzyjne, t – czas

SYSTEM

MECHATRONICZNY

PROCES

ROBOCZY

SYSTEM

MECHATRONICZNY

PROCES ROBOCZY

Projekt mechatroniczny można realizować na bazie informacji:

–

o systemie mechatronicznym i procesie roboczym

dobra znajomość metod modelowania systemów mechatronicznych

–

tylko o systemie mechatronicznym

bardzo dobra znajomość metod modelowania i identyfikacji systemów

mechatronicznych
aparatura pomiarowa bardzo dobrej jakości
Zalecenia: niedostateczna wiedza o procesie roboczym

–

tylko o procesie roboczym

wiedza na temat procesu roboczego
aparatura pomiarowa bardzo dobrej jakości
Zalecenia:
brak informacji o systemie mechatronicznym
duża niepewność modelu obliczeniowego

SCHEMAT FUNKCJONALNY UKŁADU MECHATRONICZNEGO

(2-KOŁOWA PLATFORMA MOBILNA)

Funkcja celu: minimalizacja błędu położenia punktu A w trakcie ruchu

płaskiego robota po zadanym torze

Informacja o

systemie mechatronicznym

i

procesie roboczym

KOŁA

ROBOTA

SILNIKI

PRĄDU

STAŁEGO

PRZEKŁADNIE

PLANETARNE

ENKODERY

MIKROSTEROWNIK

STEROWNIK

MOCY

AKUMULATOR

α

1

α

2

M

1

M

2

Równanie zadanego

toru robota f(x,y)

ZASILANIE

U

1

U

2

MODELOWANIE

SYMULACJA

Ocena zgodności

modelu

(walidacja)

α

1S

α

2S

SCHEMAT FUNKCJONALNY UKŁADU MECHATRONICZNEGO

(2-KOŁOWA PLATFORMA MOBILNA)

Tylko informacja o

systemie mechatronicznym

KOŁA

ROBOTA

SILNIKI

PRĄDU

STAŁEGO

PRZEKŁADNIE

PLANETARNE

MIKROSTEROWNIK

STEROWNIK

MOCY

AKUMULATOR

M

1

M

2

Równanie zadanego

toru robota f(x,y)

ZASILANIE

U

1

U

2

MODELOWANIE

SYMULACJA

Ocena zgodności

modelu

(walidacja)

α

1S

α

2S

Identyfikacja modelu
obliczeniowego:
– przed rozpoczęciem procesu

(off-line)

– w trakcie procesu (on-line)

Optymalna prędkość obrotowa wrzeciona n z warunku

,...

2

,

1

,

0

,

25

,

0

60

=

+

=

k

k

f

zn

d

,

f

d

– częstotliwość dominującego rezonansu w widmie

z – liczba ostrzy freza

Tylko wiedza o systemie mechatronicznym (tryb off-line)

SCHEMAT FUNKCJONALNY UKŁADU MECHATRONICZNEGO

(2-KOŁOWA PLATFORMA MOBILNA)

Tylko informacja o

procesie roboczym

Mikrosterownik tak zaprogramowany, aby w kolejnych chwilach czasu minimalizował

błąd położenia

KOŁA

ROBOTA

SILNIKI

PRĄDU

STAŁEGO

PRZEKŁADNIE

PLANETARNE

ENKODERY

MIKROSTEROWNIK

STEROWNIK

MOCY

AKUMULATOR

α

1

α

2

M

1

M

2

Równanie zadanego

toru robota f(x,y)

ZASILANIE

U

1

U

2

Ocena zgodności

modelu

(walidacja)

Przykład. Regulacja dwupołożeniowa w układzie sterowania poziomem cieczy w zbiorniku

W układzie występuje przekaźnik dwustanowy, posiadający charakterystykę statyczną
przy czym

PRZEKAŹNIK

DWUSTANOWY

H

Q

Q

1

H

0

Q

2

∆

H











<

∆

+

<

<

∆

−

>

∆

+

<

<

∆

−

=

0

2

2

0

2

2

0

0

2

0

0

1

dt

dH

i

H

H

H

H

H

dla

Q

dt

dH

i

H

H

H

H

H

dla

Q

Q

Schemat funkcjonalny układu mechatronicznego

W rezultacie, gdy

2

H

h

∆

±

=

obserwujemy zmianę sygnału nastawczego z Q

1

na Q

2

i odwrotnie.

2

1