Szybkie prototypowanie w projektowaniu mechatronicznym

Podobne dokumenty
Systemy Czasu Rzeczywistego (SCR)

Projektowanie bazujące na modelach

Mechatronika i szybkie prototypowanie układów sterowania

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Modelowanie systemów mechatronicznych Platformy przetwarzania danych

Stanisław SZABŁOWSKI

POLITECHNIKA POZNAŃSKA. Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania MECHATRONIKA. Profile dyplomowania Konstrukcje Mechatroniczne

Autoreferat Rozprawy Doktorskiej

Opracował: Jan Front

Zagadnienia egzaminacyjne AUTOMATYKA I ROBOTYKA. Stacjonarne I-go stopnia TYP STUDIÓW STOPIEŃ STUDIÓW SPECJALNOŚĆ

Analiza i projektowanie oprogramowania. Analiza i projektowanie oprogramowania 1/32

Spis treúci. 1. Wprowadzenie... 13

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

PROGRAMOWALNE STEROWNIKI LOGICZNE

Systemy wbudowane. Paweł Pełczyński

Systemy Czasu Rzeczywistego (SCR)

Sterowniki Programowalne (SP)

ECTS - program studiów kierunku Automatyka i robotyka, Studia I stopnia, rok akademicki 2015/2016

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania KOMPUTEROWE SYSTEMY STEROWANIA (KSS)

1 Spotkanie Użytkowników Systemów B&R, 9 10 października Hotel Ossa Congress & SPA, Ossa, Rawa Mazowiecka - -

Systemy Czasu Rzeczywistego (SCR)

Katedra Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych. Profil dyplomowania i Specjalność Komputerowe Systemy Elektroniczne

NOWOCZESNE METODY KSZTAŁTOWANIA UMIEJĘTNOŚCI ZAWODOWYCH STANOWISKA TECHNODYDAKTYCZNE

METODY ZINTEGROWANEGO PROJEKTOWANIA SPRZĘTU I OPROGRAMOWANIA Z WYKORZYSTANIEM NOWOCZESNYCH UKŁADÓW PROGRAMOWALNYCH

Systemy Wbudowane. Założenia i cele przedmiotu: Określenie przedmiotów wprowadzających wraz z wymaganiami wstępnymi: Opis form zajęć

Tematy prac dyplomowych w Katedrze Awioniki i Sterowania. Studia: I stopnia (inżynierskie)

PROGRAM KSZTAŁCENIA dla kierunku automatyka i robotyka studiów pierwszego stopnia o profilu ogólnoakademickim

NOWOCZESNE METODY KSZTAŁTOWANIA UMIEJĘTNOŚCI ZAWODOWYCH STANOWISKA TECHNODYDAKTYCZNE

2.2 Opis części programowej

PLAN STUDIÓW - STUDIA STACJONARNE I STOPNIA kierunek: automatyka i robotyka

ROZPROSZONY SYSTEM STEROWANIA CZASU RZECZYWISTEGO DO SERWONAPĘDÓW PŁYNOWYCH DISTRIBUTED REAL-TIME CONTROL SYSTEM FOR FLUID POWER SERVO-DRIVES

Specjalność: Komputerowe systemy sterowania i diagnostyki

Metodyka projektowania komputerowych systemów sterowania

Etapy życia oprogramowania

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

WPROWADZENIE Mikrosterownik mikrokontrolery

UKŁAD AUTOMATYCZNEJ REGULACJI SILNIKA SZEREGOWEGO PRĄDU STAŁEGO KONFIGUROWANY GRAFICZNIE

MODELE I MODELOWANIE

Tematy prac dyplomowych w Katedrze Awioniki i Sterowania Studia I stopnia (inżynierskie)

Etapy życia oprogramowania. Modele cyklu życia projektu. Etapy życia oprogramowania. Etapy życia oprogramowania

Większe możliwości dzięki LabVIEW 2009: programowanie równoległe, technologie bezprzewodowe i funkcje matematyczne w systemach czasu rzeczywistego

Model symulacyjny robota Explorer 6WD z uwzględnieniem uszkodzeń

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Technika mikroprocesorowa. Struktura programu użytkownika w systemie mikroprocesorowym

Simulink MATLAB Przegląd obiektów i przykłady zastosowań

Projektowanie Graficznych Interfejsów Użytkownika Robert Szmurło

Technologie informacyjne - wykład 12 -

Automatyka i Robotyka studia stacjonarne drugiego stopnia

S Y L A B U S P R Z E D M I O T U

Laboratorium demonstrator bazowych technologii Przemysłu 4.0 przykład projektu utworzenia laboratorium przez KSSE i Politechnikę Śląską

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

RAPORT. Gryfów Śląski

Opracowanie systemu sterowania wybranej linii technologicznej z uwzględnieniem zagadnień inżynierii oprogramowania

Modelowanie jako sposób opisu rzeczywistości. Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych Politechnika Łódzka

LEGO Segway. Budowa i analiza strukturalnie niestabilnego robota mobilnego na bazie projektu Segway

Zastosowania mikrokontrolerów w przemyśle

Urządzenia automatyki przemysłowej Kod przedmiotu

Laboratorium Sterowania Robotów Sprawozdanie

KOMPUTEROWY MODEL UKŁADU STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PRZECHOWALNI JABŁEK

UML cz. III. UML cz. III 1/36

Tematy magisterskie: Lp. Sugerowany stopień, kierunek studiów oraz specjalność Elektrotechnika Magisterska Dr hab. inż.

S Y L A B U S P R Z E D M I O T U

Specjalność: Komputerowe systemy sterowania i diagnostyki. Strona 1 z 5

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

3/13/2012. Automatyka i Sterowanie PRz Wprowadzenie. Wprowadzenie. Historia automatyki. dr inż. Tomasz Żabiński. Odśrodkowy regulator prędkości

Informacje ogólne. ABS ESP ASR Wspomaganie układu kierowniczego Aktywne zawieszenie Inteligentne światła Inteligentne wycieraczki

ZESPÓŁ SZKÓŁ ELEKTRYCZNYCH NR

Oprogramowanie komputerowych systemów sterowania

Programowanie Układów Logicznych kod kursu: ETD6203. Szczegóły realizacji projektu indywidualnego W dr inż.

Lista zadań nr 5. Ścieżka projektowa Realizacja każdego z zadań odbywać się będzie zgodnie z poniższą ścieżką projektową (rys.

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

2012/2013. PLANY STUDIÓW stacjonarnych i niestacjonarnych I-go stopnia prowadzonych na Wydziale Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki

Systemy czasu rzeczywistego wstęp

Kierunek: Automatyka i Robotyka Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne. Wykład Ćwiczenia

Instrukcja obsługi SPEED CONTROL. Electro-pneumatic Speed control system Elektropneumatyczny Regulator Wydajności Pompy

LEKCJA TEMAT: Zasada działania komputera.

Informacje ogólne. ABS ESP ASR Wspomaganie układu kierowniczego Aktywne zawieszenie Inteligentne światła Inteligentne wycieraczki

Laboratorium Komputerowe Systemy Pomiarowe

Lista zagadnień kierunkowych pomocniczych w przygotowaniu do egzaminu dyplomowego magisterskiego Kierunek: Mechatronika

Nowe stanowiska techniczno-dydaktyczne dla potrzeb edukacji mechatronicznej

Kierunkowy efekt kształcenia opis

Automatyzacja. Ćwiczenie 9. Transformata Laplace a sygnałów w układach automatycznej regulacji

POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ GÓRNICTWA I GEOLOGII. Roman Kaula

S Y L A B U S P R Z E D M I O T U

Aplikacje Systemów. Nawigacja inercyjna. Gdańsk, 2016

HARMONOGRAM EGZAMINÓW - rok akademicki 2015/ semestr zimowy. Kierunek ENERGETYKA - studia inżynierskie środa

Mechatronika Uniwersytet Rzeszowski

4. Sylwetka absolwenta

Wprowadzenie do technik regulacji automatycznej. prof nzw. dr hab. inż. Krzysztof Patan

Efekty kształcenia dla kierunku studiów INFORMATYKA, Absolwent studiów I stopnia kierunku Informatyka WIEDZA

Wykład I. Podstawowe pojęcia. Studia Podyplomowe INFORMATYKA Architektura komputerów

Obiekt. Obiekt sterowania obiekt, który realizuje proces (zaplanowany).

Kierunek Informatyka stosowana Studia stacjonarne Studia pierwszego stopnia

Cyfrowe algorytmy sterowania AR S1 semestr 4 Projekt 4

Tabela odniesień efektów kierunkowych do efektów obszarowych

SCENARIUSZ LEKCJI. Streszczenie. Czas realizacji. Podstawa programowa

Projektowanie mechatroniczne. Technika Hardware-in-the-loop a założenia Industry 4.0

ŚRODOWISKO PC WORX JAKO WSPARCIE W NAUCE PROGRAMOWANIA STEROWNIKÓW PLC

S Y L A B U S P R Z E D M I O T U

Sterowniki Programowalne (SP) - Wykład #1 Wykład organizacyjny

Transkrypt:

Szybkie prototypowanie w projektowaniu mechatronicznym

Systemy wbudowane (Embedded Systems) Systemy wbudowane (ang. Embedded Systems) są to dedykowane architektury komputerowe, które są integralną częścią całego urządzenia. Rozwiązanie w oparciu o systemy wbudowane zwiększa szybkość i niezawodność, zmniejsza zużycie energii i podnosi bezpieczeństwo pracy.

Systemy wbudowane (Embedded Systems) Systemy wbudowane są stosowane: w przemyśle samochodowym (ABS, ESP, komputer pokładowy), w przemyśle obronnym (sterowanie w samolotach, rakietach), w przemyśle maszynowym, np. PLC, jako sterowniki robotów mechanicznych, sprzęt komputerowy drukarki, plotery, routery, w sterownikach bankomatów, czy też innych urządzeń codziennego użytku (odtwarzacze dvd, aparaty fotograficzne, kina domowe, telewizory, telefony komórkowe, kamery, ).

Systemy wbudowane (Embedded Systems) Systemy mechatroniczne wykorzystują zaawansowane mikroprocesory sterujące złożonymi procesami, w których zależności między sprzętem a oprogramowaniem są bardzo złożone. Stanowi to duże wyzwanie projektowe należy pogodzić wymagania aplikacji z ograniczeniami sprzętowo-programowymi, na jakie można napotkać. Proces projektowania długi, złożony, wieloetapowy: - określenie wymagań, - projektowanie hardware, - projektowanie software, - testowanie, - wdrożenie do produkcji.

Klasyczne projektowanie Dokumenty tekstowe (utrudniony przepływ informacji, często pojawiają się błędy związane z niekompletną, błędną specyfikacją ) Projekt i budowa prototypu (kosztowne) Tworzenie, kodowanie algorytmów (Różne narzędzia wiele błędów ludzkich) Testowanie na obiekcie rzeczywistym (im później znaleziony błąd tym trudniejszy i kosztowniejszy do usunięcia) Tradycyjne podejście - procedura długa, kosztowna, terminy nie dotrzymywane, wiele błędów, potrzebne poprawki. Często wynikowa aplikacja nie jest zgodna z początkowymi założeniami projektu.

Projektowanie w oparciu o modele (Model-Based design) Projektowanie z użyciem modeli ułatwia rozwijanie systemów mechatronicznych przez opracowanie i wykorzystywanie jednego spójnego środowiska do projektowania i łączenia elementów mechanicznych, elektronicznych, pneumatycznych, termicznych itp.

Projektowanie w oparciu o modele (Model-Based Design) Charakterystyka MBD: - podejście programowe, - łatwość porównywania różnych systemów i koncepcji, - brak kosztów budowania stanowisk pomiarowych i fizycznych prototypów, - efektywniejsze metody weryfikacji i testowania, - automatyczna generacja kodu źródłowego dla sprzętu, - krótszy czas realizacji projektu, - mniejsza liczba błędów, - możliwość pracy grupowej, - mniejsze koszty realizacji projektu.

Projektowanie w oparciu o modele (Model-Based Design) Model systemu zbudowany jest z: - modelu obiektu (Plant) - modelu układu sterowania (Controller)

Budowa modelu układu sterowania (Model-Based Design) Modeluje się go najczęściej systemie w służącym do modelowania, symulacji i analizowania układów dynamicznych takich jak Simulink (Matlab) czy Easy5. 1. Model układu sterowania projektuje się w postaci diagramu blokowego. 2. Model posiada: Wejścia - sygnały dostarczane przez zewnętrzne wymuszenia, Wyjścia sygnały pokazujące reakcję modelu. 3. Wejścia i wyjścia reprezentowane są przez rzeczywiste wartości jak np. napięcie, temperatura, ph, ciśnienie, siła, położenie, prędkość, itp. 4. Wewnątrz modelu, bloki połączone są liniami, które odwzorowują matematyczne relacje pomiędzy nimi (a ściślej przepływ informacji pomiędzy elementami modelu).

Budowa modelu obiektu (Model-Based Design) Model obiektu tworzy się w postaci: modelu matematycznego formułuje się jawne równania matematyczne opisujące działanie układu. Matematyczny model może być prosty np. model silnika - równania opisujące zamianę napięcia na moment obrotowy lub złożony np. manipulator - równania opisujące zamianę momentów napędowych na przemieszczenia efektora.

Budowa modelu obiektu (Model-Based Design) uproszczony model matematyczny (Data-Driven Modeling ). Wejście Obiekt Wyjście Kiedy opis matematyczny systemu staje się zbyt trudny lub czasochłonny do opracowania, stosuje się podejście wykorzystujące dane empiryczne z obiektu rzeczywistego (Data-Driven Modeling), w myśl którego mając dane wejściowe i wyjściowe jesteśmy w stanie stworzyć przybliżony model matematyczny systemu. Podejście to nie daje jednak wglądu w fizykę systemu, ale daje dokładną reprezentację rzeczywistego systemu w określonym zakresie danych testowych. Wyjście = f(wejście)

Budowa modelu obiektu (Model-Based Design) wirtualny model symulacyjny w systemach analizy dynamicznej układów wieloczłonowych (MD.Adams, LMS Dads, SIMECHANICS, )

Projektowanie w oparciu o modele (Model-Based Design) Projektowanie w środowisku MD.Adams:

Projektowanie w oparciu o modele (Model-Based Design) Projektowanie w środowisku Matlab Simulink oraz Simechanics, RTW

Projektowanie w oparciu o modele (Model-Based Design) Projektowanie w środowisku MD.Adams (obiekt) Matlab Simulink (układ sterowania) oraz RTW (generowania kodu źródłowego dla sprzętu)

Testowanie i weryfikacja systemu Testowanie systemu może być realizowane na dwa sposoby: Rapid Control Prototyping, (RCP) szybkie prototypowanie układów sterowania, Symulacje - Hardware in the loop (HIL).

Rapid control prototyping szybkie prototypowanie

Rapid control prototyping szybkie prototypowanie Podczas szybkiego prototypowania (Rapid Control Prototyping): kod algorytmu sterującego generowany jest na specjalizowany komputer, który działa na systemie czasu rzeczywistego na którym uruchomiony jest programowy model układu sterowania i jest podłączony do istniejącego sprzętu. System sterowania w modelu zawiera wszystkie potrzebne wejścia/wyjścia, wygenerowany kod zarządza wszystkimi tymi urządzeniami i inżynier nie musi ich samodzielnie programować. Dzięki szybkiemu prototypowaniu wszystkie koncepcje można efektywnie i szybko przetestować w warunkach rzeczywistych.

Symulacje - Hardware in the loop (HIL)

Symulacje - Hardware in the loop (HIL) Każda modyfikacja regulatora (parametrów, struktury) niesie ze sobą niebezpieczeństwo uszkodzenia urządzenia (plant) sterowanego podczas prac uruchomieniowych. Dlatego też w symulacjach HIL odpowiednio przygotowana aplikacja uruchamiana na komputerze z systemem czasu rzeczywistego pełni rolę symulowanego modelu sterowanego urządzenia. Dzięki temu możliwe jest (bez niebezpieczeństwa uszkodzenia elementów rzeczywistego procesu) przetestowanie rozmaitych koncepcji systemów sterowania (regulatorów).

Symulacje - Hardware in the loop (HIL)