MODELOWANIE I SYMULACJE SYSTEMÓW ELEKTROMECHATRONICZNYCH. dr inż. Michał MICHNA

Transkrypt

1 MODELOWANIE I SYMULACJE SYSTEMÓW ELEKTROMECHATRONICZNYCH dr inż. Michał MICHNA

2 Harmonogram wykład, ćwiczenia E1 data kto temat 8 lut 15 lut MM Mechatronika/Systemy EM w 22 lut MM Modelowanie/Symulacja/Analiza w 29 lut GK Modelowanie metodą Lagrange'a w 7 mar GK Model SYN ABC - wyprowadzenie c 14 mar GK Model SYN ABC - wyprowadzenie c 21 mar MM Model SYN QD0 - wyprowadzenie c 28 mar MM Model SYN - symulacja Mathcad c 4 kwi MM Model SYN - symulacja SABER/MAST/SPICE c 11 kwi MM Układ napędowy SPS w 18 kwi MR Parametry SPS/SYN - dane katalogowe c 25 kwi MR Parametry SPS/SYN - metody doświadczalne c 2 maj 9 maj MM Parametry SPS/SYN metody numeryczne w 16 maj PM Modelowanie układów energoelektronicznych w 23 maj MM Prezentacja specjlaności w 2 dr inż. Michał Michna

3 Harmonogram laboratorium EM02 laboratorium EM02 lp GR1 GR2 GR3 PT 9-11 PT 9-11 ŚR kto temat 1 10 lut 15 lut MM wstęp/saber 2 17 lut MM wstęp/saber 3 24 lut 29 lut MM saber 4 2 mar MM saber 5 9 mar 14 mar MM mast 6 16 mar MM mast 7 23 mar 28 mar MM mast/labo 8 30 mar MM mast/labo 6 kwi 9 13 kwi 18 kwi MR Dymola/20Sim kwi MR Dymola/20Sim kwi PM Saber - prostownik 12 4 maj 9 maj PM Saber - prostownik maj 16 maj PM Saber - prostownik maj PM Saber - prostownik 3 dr inż. Michał Michna

4 MODELOWANIE I SYMULACJE SYSTEMÓW ELEKTROMECHATRONICZNYCH Mechatronika 4 dr inż. Michał Michna

5 GENEZA MECHATRONIKI Mechatronika jest nową zintegrowaną techniką, której celem jest doskonalenie układów mechanicznych za pomocą mikroelektroniki i techniki komputerowej (Yamazaki i Miyazawa) Mechatronika jest nową dyscypliną w zakresie inżynierii związaną z projektowaniem, wytwarzaniem i eksploatacją maszyn zdolnych do inteligentnych zachowań (Rzevski) 5 dr inż. Michał Michna

6 GENEZA MECHATRONIKI Mechatronika jest synergiczną kombinacją mechaniki precyzyjnej, sterowania elektronicznego i myślenia systemowego w projektowaniu wyrobów i w technologii wytwarzania Komitet Mechatroniki, Międzynarodowej Federacji Teorii Maszyn i Mechanizmów, Comerford 6 dr inż. Michał Michna

7 GENEZA MECHATRONIKI Mechanika i budowa maszyn Sterowanie Systemy mechatroniki Energoelektronika silniki elektryczne Informatyka Definicja formalna mechaniczna (Yamazaki) 7 dr inż. Michał Michna

8 GENEZA MECHATRONIKI Mechanika i budowa maszyn Elektrodynamika techniczna Informatyka i sterowanie Mechatronika Energoelektronika silniki elektryczne Materiały Definicja wszechstronna elektromagnetyczna (J. Turowski) 8 dr inż. Michał Michna

9 GENEZA MECHATRONIKI Globalna gospodarka konkurencja w wymiarze globalnym, jakość wyrobów, poziom techniczny produkcji (maszyn, urządzeń, metod) Poszukiwanie metod zmniejszania kosztów i zwiększenia wydajności produkcji Rozwój technologii, maszyn, urządzeń, metod i narzędzi wspomagających projektowanie i produkcję W latach 80-tych jakość i doskonałość produkcyjna były kluczem do konkurencyjności, podczas gdy przy wkraczaniu do wieku XXI najważniejszą rzeczą jest interdyscyplinarna umiejętność rozwoju nowych wyrobów 9 dr inż. Michał Michna

10 GENEZA MECHATRONIKI Cykl życia produktu Samochody 5 do 7 lat AGD do 5 lat Elektronika domowa 3 od 5 lat Komputery do 2 lat Cykl życia produktu W pełni sprawny technicznie, funkcjonalny, cechy niezmienione od czasu wyprodukowania Zmiana oceny przydatności według aktualnego stanu techniki, specyfiki kulturowej, cywilizacyjnej 10 dr inż. Michał Michna

11 GENEZA MECHATRONIKI czas cyklu produkcyjnego Aktualny stan i kierunki rozwoju przedsiębiorstwa jakość koszty Teraźniejszość Przyszłość człowiek ekologia źródła zaopatrzenia elastyczność 11 dr inż. Michał Michna

12 GENEZA MECHATRONIKI czas realizacji zleceń czas przygotowania produkcji terminowość stopień kooperacji krótki czas reagowania na zmiany jakość produktu przepływ informacji koszt zarządzania Priorytety działań przedsiębiorstwa wydajność produkcji stany magazynowe koszty osobowe 25,0 35,0 45,0 55,0 65,0 75,0 85,0 95,0 12 dr inż. Michał Michna

13 MECHATRONIKA TECHNOLOGIA MECHATRONIKI WNIOSKI Rok 2000 a) b) 1. Maszyny na miarę" 2. Tańsze Know-How 3. Tajemnice firmy WYTWARZANIE RZECZY Kryterium: RYNEK KONKURENCYJNOŚĆ INNOWACYJNOŚĆ 1950 Sprzedaż $ Sprzedaż mln szt SZYBKIE PROJEKTOWANIE RAPID DESIGN Wpływ mechatroniki na: a) Czas do rynku "Time to Market" b) Sprzedaż małych maszyn katalogowych w W. Brytanii (W.S. Wood ) 13 dr inż. Michał Michna

14 MECHATRONIKA Mechatronika jest synergiczną techniką projektowania i wytwarzania maszyn zdolnych do inteligentnych zachowań, o nierozłącznym, powiązaniu mechaniki, elektroniki, informatyki, elektrodynamiki technicznej, myślenia systemowego i ekonomii 14 dr inż. Michał Michna

15 MASZYNA ELEKTRYCZNA GŁÓWNY AKTOR MECHATRONIKI ulepszenia ciągłe są największym wrogiem innowacyjności zł b a czas Rys. 4. Zyski przedsiębiorstwa: a) ulepszenia ciągłe, b) ulepszenie skokowe w wyniku innowacji 15 dr inż. Michał Michna

16 GENEZA MECHATRONIKI szybka reakcja na potrzeby rynku stymulowana silną konkurencją, wzmaganą przez powszechną dostępność wiedzy i informacji innowacja i kreatywność jako podstawy konkurencji we wszystkich obszarach działalności przemysłowej; wymagający klient oczekujący spersonalizowanego produktu; innowacje procesowe zmieniające skalę i zakres przemysłu; bezwzględny wymóg ochrony środowiska; globalna dystrybucja wysoce konkurencyjnych zasobów produkcyjnych; włączając wykwalifikowaną siłę roboczą jako czynnik o decydującym znaczeniu dla organizacji procesu produkcji; 16 dr inż. Michał Michna

17 TECHNOLOGIE MECHATRONIKI elastyczne, zintegrowane wyposażenie, procesy i systemy łatwo poddające się rekonfiguracji energooszczędność i zero-odpadowość rozwój nowych materiałów i komponentów wykorzystanie biotechnologii w procesie produkcji modelowanie i symulacje dla każdej operacji produkcyjnej 17 dr inż. Michał Michna

18 TECHNOLOGIE MECHATRONIKI Podejście systemowe Praca zespołowa (bezpośredni wkład ekspertów do wspólnego programu docelowego) Proste, tanie i łatwo zrozumiałe metody oparte na głębokiej teorii Zamożność w tym nowym reżymie wypływa wprost z innowacji, a nie z optymalizacji Prosto uczyć i budować programy może tylko doskonały znawca przedmiotu 18 dr inż. Michał Michna

19 TECHNOLOGIE MECHATRONIKI różnorodność metod projektowania procesów i produktów odpowiadających na szerokie spektrum wymagań rozszerzoną komunikację człowiek maszyna nowe metody kształcenia i szkolenia umożliwiające szybkie przyswajanie wiedzy oprogramowanie dla inteligentnych systemów współpracy 19 dr inż. Michał Michna

20 TECHNOLOGIA MECHATRONIKI Upraszczanie metod modelowania i obliczeń Optymalizacja mechanizmów i układów ważniejsza niż elementów, np. dobór maszyn elektrycznych Optymalizacja strukturalna 20 dr inż. Michał Michna

21 TECHNOLOGIA MECHATRONIKI Proste maszyny, a skomplikowane sterowanie (Boeing) Proste narzędzia projektowania i budowy oparte na skomplikowanych, wyczerpujących badaniach podstawowych Outsourcing - przenoszenie części produkcji do wyspecjalizowanych poddostawców 21 dr inż. Michał Michna

22 PERSPEKTYWY Jeżeli zatem do znanego od dawna silnika elektronicznego bezszczotkowego lub SRM dodamy mikroprocesor z odpowiednimi kartami z procesorem i interfejsami, sprzęgniemy z napędzanym układem (samochód, samolot, obrabiarka, linia produkcyjna) to będzie to nadal maszyna, ale już inteligentna, o takim czy innym stopniu zaawansowania, przy którym wiele robotów jawi się jako maszyny o najniższym szczeblu sztucznej inteligencji MASZYNY INTELIGENTNE 22 dr inż. Michał Michna

23 Literatura Czemplik A.: Modele dynamiki układów fizycznych dla inżynierów. Zasady i przykłady konstrukcji modeli dynamicznych obiektów automatyki. WNT 2008 Turowski J.: Podstawy mechatroniki. WSHE 2008 Szczęsny R.: Komputerowa symulacja układów enegoelektronicznych. WPG dr inż. Michał Michna