Problemy mechatronicznego
podejścia
do projektowania
Podnośniki z odmiennymi
sposobami realizacji ruchu
RozwiÄ…zanie a:
RozwiÄ…zanie b:
" konstrukcja zwarta
" konstrukcja duża
" duży zasięg
" mały zasięg
" współrzędne zadania  xy
" współrzędne zadania  xy
" współrzędne sterowania
" współrzędne sterowania
(napÄ™dów)  r ¸
¸
¸
¸
(napędów)  xy
Podnośniki  współrzędne
zadania i sterowania
RozwiÄ…zanie a:
RozwiÄ…zanie b:
" współrzędne zadania  xy
" współrzędne zadania  xy
" współrzędne sterowania
" współrzędne sterowania
(napÄ™dów)  r ¸
¸
¸
¸
(napędów)  xy
" A
atwe sterowanie
" Trudne sterowanie
Zależność pomiędzy współrzędnymi
napÄ™dów (r, ¸
¸), a współrzÄ™dnymi
¸
¸
procesu (x, y) można przedstawić
zwiÄ…zkami
x x(r,Åš)
Å„Å‚ üÅ‚ Å„Å‚ üÅ‚
a"
òÅ‚yżł òÅ‚y(r,Åš)żł
ół þÅ‚ ół þÅ‚
Po zróżniczkowaniu powyższego otrzymamy:
"x "x
Å„Å‚ üÅ‚
" "
Å„Å‚xüÅ‚ üÅ‚
ôÅ‚"r
ôÅ‚ ôÅ‚ ôÅ‚ ôÅ‚
r
=
" "
òÅ‚ żł òÅ‚"y "ÅšôÅ‚Å„Å‚ żł
żłòÅ‚
"x
ôÅ‚
ôÅ‚ ôÅ‚ôÅ‚ÅšôÅ‚
ółyôÅ‚ ół þÅ‚
þÅ‚
ół"r "ÅšþÅ‚
" "
Å„Å‚xüÅ‚ Å„Å‚ üÅ‚
ôÅ‚ ôÅ‚
= J (Åš)ôÅ‚ r ôÅ‚
"
òÅ‚ " żł òÅ‚ żł
ôÅ‚ ôÅ‚
ółyôÅ‚ ółŚôÅ‚
þÅ‚ þÅ‚
gdzie: J(Åš
Åš) jest tzw. jakobianem.
Åš
Åš
Odwracając powyższe równanie
otrzymamy:
" "
Å„Å‚ üÅ‚ Å„Å‚ üÅ‚
ôÅ‚ ôÅ‚
r -1
= J (Åš)ôÅ‚xôÅ‚
"
òÅ‚ żł òÅ‚ " żł
ôÅ‚ ôÅ‚
ółŚôÅ‚ ółyôÅ‚
þÅ‚ þÅ‚
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
sterowania
Współrzędne zadania (procesu)  pozycjonowanie i orientowanie
lemiesza w przestrzeni:
- kartezjańskie - xyz, ąx ąy ąz
Współrzędne sterowania napędów:
- długości siłowników: l1, l2, l3, l4, l5, ą6
Związki pomiędzy ruchami maszyny, a przestrzenią zadania można
sformułować w postaci:
x x(l1,l2,l3,l4 ,l5,Ä…6 )
Å„Å‚ üÅ‚ Å„Å‚ üÅ‚
ôÅ‚ ôÅ‚ ôÅ‚ ôÅ‚
y y(l1,l2 ,l3,l4,l5,Ä…6 )
ôÅ‚ ôÅ‚ ôÅ‚ ôÅ‚
z z(l1,l2,l3,l4 ,l5,Ä…6 )
ôÅ‚ ôÅ‚ ôÅ‚ ôÅ‚
=
òÅ‚Ä… żł òÅ‚Ä… (l1,l2 ,l3,l4,l5,Ä…6 )żł
x x
ôÅ‚ ôÅ‚ ôÅ‚ ôÅ‚
ôÅ‚Ä… y ôÅ‚ ôÅ‚Ä… y (l1,l2 ,l3,l4,l5,Ä…6 )ôÅ‚
ôÅ‚ ôÅ‚ ôÅ‚ ôÅ‚
(l1,l2 ,l3,l4 ,l5,Ä…6 )þÅ‚
ółąz þÅ‚ ółąz
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 Projektowanie Mechatroniczne
1. Wtrysk elektroniczny
1. Mechaniczny podwójny gaz
nik
2. Pompa wysokociśnieniowa i magnetyczne
2. Mechanicznie sterowana pompa
zawory wtryskowe (common rail)
wtryskowa zawory wtryskowe
3. Magistrala kablowa
3. Wiele kabli
4. Zdecentralizowany napęd urządzeń
4. Napęd pasowy urządzeń pomocniczych
pomocniczych
pomocniczych
5. Elektroniczne, nieliniowe sterowanie
5. Mechaniczny pedał gazu
przepustnicÄ…
6. Sprzężeniowo zwrotne sterowanie kątem
6. Ręczne (nożne) sterowanie samochodem
podczas poślizgu kół przez
podczas poślizgu kół
obserwatora stanu poślizgu i
zróżnicowane hamowanie (ABS)
7. Monitorowanie gazów wydechowych
7. Natychmiastowe wykrywanie złego spalania
podczas przeglÄ…du w warsztacie
przez pomiar szybkości wału
korbowego (sonda lambda)
8. Stałe programy dla automatycznej skrzyni
8. Adaptacja automatycznej skrzyni biegów do
biegów konkretnego kierowcy
Ogólny schemat urządzenia
mechatronicznego
Poziomy autonomii urzÄ…dzenia
mechatronicznego:
Urządzenie w pełni autonomiczne
(niezależne od człowieka):
 potrafi podejmować decyzje
 potrafi zapobiegać błędom człowieka
 potrafi zapobiegać błędom człowieka
 kontroluje działania człowieka
 podejmuje ostatecznÄ… decyzjÄ™
UrzÄ…dzenie automatyczne:
 człowiek podejmuje ostateczną decyzję