Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Głogowie Instytut Politechniczny mgr Ireneusz Podolski MECHATRONIKA



Podobne dokumenty
Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Paweł Pełczyński ppelczynski@swspiz.pl

Słowo mechatronika powstało z połączenia części słów angielskich MECHAnism i electronics. Za datę powstania słowa mechatronika można przyjąć rok

Mechatronika i szybkie prototypowanie układów sterowania

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

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Aktory

Podstawy Mechatroniki Literatura

PROJEKTOWANIE MECHATRONICZNE

Kinematyka manipulatora równoległego typu DELTA 106 Kinematyka manipulatora równoległego hexapod 110 Kinematyka robotów mobilnych 113

Dr hab. inż. Jan Duda. Wykład dla studentów kierunku Zarządzanie i Inżynieria Produkcji

ZESPÓŁ SZKÓŁ ELEKTRYCZNYCH NR

Projektowanie Układów Mechatronicznych

Wprowadzenie do mechatroniki

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

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

INSTYTUT NAUK TECHNICZNYCH PWSW w Przemyślu

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Sensory (czujniki)

Tabela odniesień efektów kierunkowych do efektów obszarowych

MECHATRONIKA według. ch!


PLAN STUDIÓW STACJONARNYCH I-go stopnia dla kierunku Mechanika i Budowa Maszyn Etap podstawowy. I rok. Praktyka kierunkowa 6 Praktyka kierunkowa 6

Wprowadzenie do mechatroniki

Edukacja techniczno-informatyczna I stopień studiów. I. Pytania kierunkowe

Automatyka i sterowania

PLAN STUDIÓW STACJONARNYCH I-go stopnia dla kierunku Mechanika i Budowa Maszyn Etap podstawowy

PLAN STUDIÓW NIESTACJONARNYCH I-go stopnia dla kierunku Mechanika i Budowa Maszyn Etap podstawowy

Podstawy Automatyki. Wykład 7 - obiekty regulacji. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Kierunek: Automatyka i Robotyka Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Niestacjonarne. laboratoryjne projektowe.

TEORIA MECHANIZMÓW I MANIPULATORÓW

PLAN STUDIÓW NIESTACJONARNYCH I-go stopnia dla kierunku Mechanika i Budowa Maszyn Etap podstawowy

MT 2 N _0 Rok: 1 Semestr: 1 Forma studiów:

pierwszy termin egzamin poprawkowy

PLAN STUDÓW STACJONARNYCH II-GO STOPNIA dla kierunku Mechanika i Budowa Maszyn Etap podstawowy. Uniwersytet Zielonogórski Wydział Mechaniczny

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

I. KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU

Sposoby modelowania układów dynamicznych. Pytania

PLAN STUDIÓW - STUDIA NIESTACJONARNE I STOPNIA kierunek: mechanika i budowa maszyn

Katedra Systemów Decyzyjnych. Kierownik: prof. dr hab. inż. Zdzisław Kowalczuk

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Podstawy Automatyki. Wykład 8 - Wprowadzenie do automatyki procesów dyskretnych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Oferta badawcza Politechniki Gdańskiej dla przedsiębiorstw

PLAN STUDÓW NIESTACJONARNYCH II-GO STOPNIA dla kierunku Mechanika i Budowa Maszyn Etap podstawowy. Uniwersytet Zielonogórski Wydział Mechaniczny

PLAN STUDÓW STACJONARNYCH II-GO STOPNIA dla kierunku Mechanika i Budowa Maszyn Etap podstawowy 18 RAZEM PUNKTY ECTS 90

WYDZIAŁ TRANSPORTU I INFORMATYKI MECHANIKA I BUDOWA MASZYN I STOPIEŃ PRAKTYCZNY

Tabela odniesień efektów kierunkowych do efektów obszarowych

Zautomatyzowane systemy produkcyjne Kod przedmiotu

PLAN STUDÓW NIESTACJONARNYCH II-GO STOPNIA dla kierunku Mechanika i Budowa Maszyn Etap podstawowy RAZEM PUNKTY ECTS 120

Podstawy Automatyki. Wykład 12 - Układy przekaźnikowe. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Modelowanie biomechaniczne. Dr inż. Sylwia Sobieszczyk Politechnika Gdańska Wydział Mechaniczny KMiWM 2005/2006

Zakładane efekty kształcenia dla kierunku

HARMONOGRAM EGZAMINÓW

PLAN STUDIÓW STACJONARNYCH I-go stopnia dla kierunku Mechanika i Budowa Maszyn Etap podstawowy

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

WYDZIAŁ MECHANICZNY. Zakres rozmów kwalifikacyjnych obowiązujących kandydatów na studia drugiego stopnia w roku akademickim 2017/2018

270 RAZEM PUNKTY ECTS 90

KONSTRUKTOR ELEKTRYK

4. Sylwetka absolwenta

Zagadnienia kierunkowe Kierunek mechanika i budowa maszyn, studia pierwszego stopnia

Ćwiczenie EA1 Silniki wykonawcze prądu stałego

Efekty kształcenia na kierunku AiR drugiego stopnia - Wiedza Wydziału Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki Politechniki Opolskiej

Zastosowania mikrokontrolerów w przemyśle

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

Tok Specjalność Semestr Z / L Blok Przedmiot

PLAN STUDIÓW - STUDIA STACJONARNE I STOPNIA kierunek: mechanika i budowa maszyn

DOKUMENTACJA PROGRAMU KSZTAŁCENIA DLA KIERUNKU STUDIÓW: MECHATRONIKA

WYDZIAŁ MECHANICZNY. Zakres rozmów kwalifikacyjnych obowiązujących kandydatów na studia drugiego stopnia w roku akademickim 2018/2019

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

POLITECHNIKA RZESZOWSKA PLAN STUDIÓW

(przedmioty przeznaczone do realizacji są oznaczone kolorem żółtym)

Wykład nr 1 Podstawowe pojęcia automatyki

Politechnika Gdańska. Gdańsk, 2016

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

Rok akademicki: 2015/2016 Kod: RME s Punkty ECTS: 12. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Technik mechatronik modułowy

AUTOMATYZACJA PROCESÓW CIĄGŁYCH I WSADOWYCH

Napęd elektryczny. Główną funkcją jest sterowane przetwarzanie energii elektrycznej na mechaniczną i odwrotnie

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

EFEKTY KSZTAŁCENIA DLA KIERUNKU STUDIÓW MECHATRONIKA STUDIA PIERWSZEGO STOPNIA PROFIL PRAKTYCZNY

TEORIA MECHANIZMÓW I MANIPULATORÓW

Zakres rozmów kwalifikacyjnych obowiązujących kandydatów na studia drugiego stopnia w roku akademickim 2018/2019 WYDZIAŁ MECHANICZNY

Robotyzacja procesów wytwórczych - Plan studiów. Semestr 1. Liczba godzin. Suma godzin. Katedra / Instytut. Forma zaliczenia. Nr Modułu.

Podstawy Automatyki. Wykład 8 - Wprowadzenie do automatyki procesów dyskretnych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

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

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

Kierunki i specjalności studiów niestacjonarnych 2017/2018

Oferta edukacyjna Uniwersytetu Rzeszowskiego.

Specjalność: Komputerowe systemy sterowania i diagnostyki

pierwszy termin egzamin poprawkowy

[1] [2] [3] [4] [5] [6] Wiedza

Roboty przemysłowe. Wprowadzenie

EFEKTY UCZENIA SIĘ DLA KIERUNKU STUDIÓW MECHATRONIKA STUDIA DUALNE PIERWSZEGO STOPNIA PROFIL PRAKTYCZNY

Uchwała obowiązuje od dnia podjęcia przez Senat. Traci moc Uchwała nr 144/06/2013 Senatu Uniwersytetu Rzeszowskiego z 27 czerwca 2013 r.

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

Wymagania edukacyjne: Elektrotechnika i elektronika. Klasa: 1Tc TECHNIK MECHATRONIK. Ilość godzin: 4. Wykonała: Beata Sedivy

Pomiar wielkości nieelektrycznych: temperatury, przemieszczenia i prędkości.

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych Napęd hydrauliczny

Energetyka S1. Pierwsza Druga semestru obieralny ENE_1A_S_2017_2018_1 E semestr 3 Zimowy Blok 06

Część 5. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania

zakładane efekty kształcenia

Odniesienie do obszarowych efektów kształcenia Kierunkowe efekty kształcenia WIEDZA (W)

SPIS TREŚCI ««*» ( # * *»»

Transkrypt:

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Głogowie Instytut Politechniczny mgr Ireneusz Podolski MECHATRONIKA

WPROWADZENIE Produkt mechatroniczny lub system mechatroniczny: Integracja komponentów mechanicznych, elektrycznych bądź elektronicznych i informatycznych, np.:

WPROWADZENIE Produkt mechatroniczny lub system mechatroniczny: Integracja komponentów mechanicznych, elektrycznych bądź elektronicznych i informatycznych, np.: Manipulatory i roboty w automatyzacji;

WPROWADZENIE Produkt mechatroniczny lub system mechatroniczny: Integracja komponentów mechanicznych, elektrycznych bądź elektronicznych i informatycznych, np.: Manipulatory i roboty w automatyzacji; Systemy przeciwpoślizgowe i przeciwblokujące w technice samochodowej; Schemat układu hydraulicznego z modulatorem ABS/ASR

WPROWADZENIE Produkt mechatroniczny lub system mechatroniczny: Integracja komponentów mechanicznych, elektrycznych bądź elektronicznych i informatycznych, np.: Manipulatory i roboty w automatyzacji; Systemy przeciwpoślizgowe i przeciwblokujące w technice samochodowej; Obrabiarki CNC. Schemat układu hydraulicznego z modulatorem ABS/ASR

WPROWADZENIE cd. Do realizacji potrzebne są komponenty: Mechaniczne (podstawowe);

WPROWADZENIE cd. Do realizacji potrzebne są komponenty: Mechaniczne (podstawowe); Sensory (czujniki);

WPROWADZENIE cd. Do realizacji potrzebne są komponenty: Mechaniczne (podstawowe); Sensory (czujniki); Aktory (urządzenia nastawcze);

WPROWADZENIE cd. Do realizacji potrzebne są komponenty: Mechaniczne (podstawowe); Sensory (czujniki); Aktory (urządzenia nastawcze); Technika komputerowa.

POJĘCIA MECHATRONIKI Pojęcie mechatronika" (ang. mechatronics) tworzą dwa słowa mechanika i elektronika. Powstało ono w 1969 roku w japońskiej firmie Yaskawa Electric Corporation i jest od 1971 roku chronione przez tę firmę jako nazwa handlowa. Pierwotnie przez mechatronikę rozumiano uzupełnienie komponentów mechanicznych przez elektronikę w mechanice precyzyjnej.

POJĘCIA MECHATRONIKI Pojęcie mechatronika" (ang. mechatronics) tworzą dwa słowa mechanika i elektronika. Powstało ono w 1969 roku w japońskiej firmie Yaskawa Electric Corporation i jest od 1971 roku chronione przez tę firmę jako nazwa handlowa. Pierwotnie przez mechatronikę rozumiano uzupełnienie komponentów mechanicznych przez elektronikę w mechanice precyzyjnej. Obecnie obowiązuje definicja przyjęta przez Międzynarodową Federację Teorii Maszyn i Mechanizmów, według której mechatronika jest synergiczną kombinacją mechaniki precyzyjnej, elektronicznego sterowania i systemowego myślenia przy projektowaniu produktów i systemów produkcyjnych. Synergia jest to współdziałanie, kooperacja czynników skuteczniejsza niż suma ich oddzielnych działań. Ze słowem tym wiąże się również nauka inżynierska, która opiera się na klasycznych dyscyplinach budowy maszyn, elektrotechniki i informatyki. Celem tej nauki jest poprawianie funkcjonalności systemów technicznych przez powiązanie tych dyscyplin.

POJĘCIA MECHATRONIKI Pojęcie mechatronika" (ang. mechatronics) tworzą dwa słowa mechanika i elektronika. Powstało ono w 1969 roku w japońskiej firmie Yaskawa Electric Corporation i jest od 1971 roku chronione przez tę firmę jako nazwa handlowa. Pierwotnie przez mechatronikę rozumiano uzupełnienie komponentów mechanicznych przez elektronikę w mechanice precyzyjnej. Obecnie obowiązuje definicja przyjęta przez Międzynarodową Federację Teorii Maszyn i Mechanizmów, według której mechatronika jest synergiczną kombinacją mechaniki precyzyjnej, elektronicznego sterowania i systemowego myślenia przy projektowaniu produktów i systemów produkcyjnych. Synergia jest to współdziałanie, kooperacja czynników skuteczniejsza niż suma ich oddzielnych działań. Ze słowem tym wiąże się również nauka inżynierska, która opiera się na klasycznych dyscyplinach budowy maszyn, elektrotechniki i informatyki. Celem tej nauki jest poprawianie funkcjonalności systemów technicznych przez powiązanie tych dyscyplin.

Charakterystyka systemów mechatronicznych Trzy podstawowe opisy 1. Typowy system mechatroniczny rejestruje sygnały, przetwarza je i wydaje sygnały, które przetwarza na przykład w siły i ruchy.

Charakterystyka systemów mechatronicznych Trzy podstawowe opisy 1. Typowy system mechatroniczny rejestruje sygnały, przetwarza je i wydaje sygnały, które przetwarza na przykład w siły i ruchy. 2. Mechatronika może być widziana jako fuzja dyscyplin mechanicznych i elektrycznych w nowoczesnych procesach inżynierskich. Jest ona względnie nowym pojęciem w konstruowaniu systemów, urządzeń i produktów, ukierunkowanym na osiągnięcie optymalnej równowagi między podstawową strukturą mechaniczną i jej całkowitym sterowaniem.

Charakterystyka systemów mechatronicznych Trzy podstawowe opisy 1. Typowy system mechatroniczny rejestruje sygnały, przetwarza je i wydaje sygnały, które przetwarza na przykład w siły i ruchy. 2. Mechatronika może być widziana jako fuzja dyscyplin mechanicznych i elektrycznych w nowoczesnych procesach inżynierskich. Jest ona względnie nowym pojęciem w konstruowaniu systemów, urządzeń i produktów, ukierunkowanym na osiągnięcie optymalnej równowagi między podstawową strukturą mechaniczną i jej całkowitym sterowaniem. 3. Synergiczna integracja inżynierii mechanicznej z elektroniką i inteligentnym sterowaniem komputerowym w konstruowaniu i wytwarzaniu produktów i procesów.

Charakterystyka systemów mechatronicznych Trzy podstawowe opisy 1. Typowy system mechatroniczny rejestruje sygnały, przetwarza je i wydaje sygnały, które przetwarza na przykład w siły i ruchy. 2. Mechatronika może być widziana jako fuzja dyscyplin mechanicznych i elektrycznych w nowoczesnych procesach inżynierskich. Jest ona względnie nowym pojęciem w konstruowaniu systemów, urządzeń i produktów, ukierunkowanym na osiągnięcie optymalnej równowagi między podstawową strukturą mechaniczną i jej całkowitym sterowaniem. 3. Synergiczna integracja inżynierii mechanicznej z elektroniką i inteligentnym sterowaniem komputerowym w konstruowaniu i wytwarzaniu produktów i procesów. Z powyższych opisów widać, że mechatronika ma charakter interdyscyplinarny i obejmuje następujące dziedziny: 1. Mechanikę (mechanikę techniczną, budowę maszyn, mechanikę precyzyjną),

Charakterystyka systemów mechatronicznych Trzy podstawowe opisy 1. Typowy system mechatroniczny rejestruje sygnały, przetwarza je i wydaje sygnały, które przetwarza na przykład w siły i ruchy. 2. Mechatronika może być widziana jako fuzja dyscyplin mechanicznych i elektrycznych w nowoczesnych procesach inżynierskich. Jest ona względnie nowym pojęciem w konstruowaniu systemów, urządzeń i produktów, ukierunkowanym na osiągnięcie optymalnej równowagi między podstawową strukturą mechaniczną i jej całkowitym sterowaniem. 3. Synergiczna integracja inżynierii mechanicznej z elektroniką i inteligentnym sterowaniem komputerowym w konstruowaniu i wytwarzaniu produktów i procesów. Z powyższych opisów widać, że mechatronika ma charakter interdyscyplinarny i obejmuje następujące dziedziny: 1. Mechanikę (mechanikę techniczną, budowę maszyn, mechanikę precyzyjną), 2. Elektrotechnikę/elektronikę (mikroelektronikę, elektronikę siłową, technikę pomiarów, aktorykę),

Charakterystyka systemów mechatronicznych Trzy podstawowe opisy 1. Typowy system mechatroniczny rejestruje sygnały, przetwarza je i wydaje sygnały, które przetwarza na przykład w siły i ruchy. 2. Mechatronika może być widziana jako fuzja dyscyplin mechanicznych i elektrycznych w nowoczesnych procesach inżynierskich. Jest ona względnie nowym pojęciem w konstruowaniu systemów, urządzeń i produktów, ukierunkowanym na osiągnięcie optymalnej równowagi między podstawową strukturą mechaniczną i jej całkowitym sterowaniem. 3. Synergiczna integracja inżynierii mechanicznej z elektroniką i inteligentnym sterowaniem komputerowym w konstruowaniu i wytwarzaniu produktów i procesów. Z powyższych opisów widać, że mechatronika ma charakter interdyscyplinarny i obejmuje następujące dziedziny: 1. Mechanikę (mechanikę techniczną, budowę maszyn, mechanikę precyzyjną), 2. Elektrotechnikę/elektronikę (mikroelektronikę, elektronikę siłową, technikę pomiarów, aktorykę), 3. Przetwarzanie informacji (teorię systemów, przetwarzanie danych procesowych, sztuczną inteligencję).

Mechanika a mechatronika W mechanice badany jest problem: Jakie ruchy wykonuje ciało, gdy działa na nie siła, a jego ruch jest ograniczony przez warunki przymusowe (więzy)? Tak postawione pytanie prowadzi do problemu analizy.

Mechanika a mechatronika W mechanice badany jest problem: Jakie ruchy wykonuje ciało, gdy działa na nie siła, a jego ruch jest ograniczony przez warunki przymusowe (więzy)? Tak postawione pytanie prowadzi do problemu analizy. W projektowaniu mechatronicznym chodzi o odwrotne postawienie zagadnienia, czyli: Jakie siły i momenty trzeba wywierać na ciało, aby wykonywało ono określony ruch? Przy tym pożądany ruch powinien być realizowany także przy występujących zakłóceniach.

Mechanika a mechatronika W mechanice badany jest problem: Jakie ruchy wykonuje ciało, gdy działa na nie siła, a jego ruch jest ograniczony przez warunki przymusowe (więzy)? Tak postawione pytanie prowadzi do problemu analizy. W projektowaniu mechatronicznym chodzi o odwrotne postawienie zagadnienia, czyli: Jakie siły i momenty trzeba wywierać na ciało, aby wykonywało ono określony ruch? Przy tym pożądany ruch powinien być realizowany także przy występujących zakłóceniach. Przez odwrócenie pytania otrzymujemy problem syntezy. Jego rozwiązanie techniczne zakłada, ogólnie biorąc, istnienie członów regulacyjnych i nastawczych.

Mechanika a mechatronika W mechanice badany jest problem: Jakie ruchy wykonuje ciało, gdy działa na nie siła, a jego ruch jest ograniczony przez warunki przymusowe (więzy)? Tak postawione pytanie prowadzi do problemu analizy. W projektowaniu mechatronicznym chodzi o odwrotne postawienie zagadnienia, czyli: Jakie siły i momenty trzeba wywierać na ciało, aby wykonywało ono określony ruch? Przy tym pożądany ruch powinien być realizowany także przy występujących zakłóceniach. Przez odwrócenie pytania otrzymujemy problem syntezy. Jego rozwiązanie techniczne zakłada, ogólnie biorąc, istnienie członów regulacyjnych i nastawczych. Oznacza to, że oprócz mechaniki należy sięgnąć do dyscyplin takich jak: Opracowania sensorów i integracji sensorów, Techniki regulacji, Aktoryki, Przetwarzania informacji.

Wielkości pomiarowe w systemach mechatronicznych Elektryczne (prąd, napięcie, natężenie pola, magnetyczna gęstość strumienia itd.).

Wielkości pomiarowe w systemach mechatronicznych Elektryczne (prąd, napięcie, natężenie pola, magnetyczna gęstość strumienia itd.). Mechaniczne (droga, prędkość, przyspieszenie, temperatura, ciśnienie itd.). siła, moment obrotowy,

Wielkości pomiarowe w systemach mechatronicznych Elektryczne (prąd, napięcie, natężenie pola, magnetyczna gęstość strumienia itd.). Mechaniczne (droga, prędkość, przyspieszenie, temperatura, ciśnienie itd.). siła, moment obrotowy, Duże znaczenie dla zastosowania koniecznych do tego systemów pomiarowych ma ich zdolność integrowania z procesem.

Wielkości pomiarowe w systemach mechatronicznych Elektryczne (prąd, napięcie, natężenie pola, magnetyczna gęstość strumienia itd.). Mechaniczne (droga, prędkość, przyspieszenie, temperatura, ciśnienie itd.). siła, moment obrotowy, Duże znaczenie dla zastosowania koniecznych do tego systemów pomiarowych ma ich zdolność integrowania z procesem. Zdolność ta zależy istotnie od ich: Dynamiki, Rozdzielczości, Krzepkości (odporności na zakłócenia), Trwałości, Miniaturyzacji, jak również tego, czy nadają się do cyfrowej obróbki sygnału.

Mechatronika jako problem syntezy

REALIZACJA PODSTAWOWYCH CELÓW UKŁADU MECHATRONICZNEGO Aktywne oddziaływanie na układ podstawowy (najczęściej mechaniczny).

REALIZACJA PODSTAWOWYCH CELÓW UKŁADU MECHATRONICZNEGO Aktywne oddziaływanie na układ podstawowy (najczęściej mechaniczny). Przystosowywanie się do zmiennych warunków środowiska.

REALIZACJA PODSTAWOWYCH CELÓW UKŁADU MECHATRONICZNEGO Aktywne oddziaływanie na układ podstawowy (najczęściej mechaniczny). Przystosowywanie się do zmiennych warunków środowiska. Przeprowadzanie samodiagnozy z możliwą samokorektą.

REALIZACJA PODSTAWOWYCH CELÓW UKŁADU MECHATRONICZNEGO Aktywne oddziaływanie na układ podstawowy (najczęściej mechaniczny). Przystosowywanie się do zmiennych warunków środowiska. Przeprowadzanie samodiagnozy z możliwą samokorektą. Układ mechaniczny za pomocą sensorów (czujników) uzyskuje informacje o otoczeniu. Informacje te są przetwarzane i na tej podstawie układ sterujący wytwarza odpowiednie sygnały, które działają na aktory (człony nastawcze).

REALIZACJA PODSTAWOWYCH CELÓW UKŁADU MECHATRONICZNEGO Aktywne oddziaływanie na układ podstawowy (najczęściej mechaniczny). Przystosowywanie się do zmiennych warunków środowiska. Przeprowadzanie samodiagnozy z możliwą samokorektą. Układ mechaniczny za pomocą sensorów (czujników) uzyskuje informacje o otoczeniu. Informacje te są przetwarzane i na tej podstawie układ sterujący wytwarza odpowiednie sygnały, które działają na aktory (człony nastawcze). Zmierzone przez sensory wielkości są przetwarzane na postać cyfrową. Sygnał cyfrowy doprowadzony jest do jednostki sterującej, która odpowiednio przetwarza sygnały wejściowe i zgodnie ze swoim algorytmem wytwarza sygnały wyjściowe, których postać fizyczna i wartości dopasowywane są do zastosowanego w urządzeniu układu wykonawczego.

REALIZACJA PODSTAWOWYCH CELÓW UKŁADU MECHATRONICZNEGO Aktywne oddziaływanie na układ podstawowy (najczęściej mechaniczny). Przystosowywanie się do zmiennych warunków środowiska. Przeprowadzanie samodiagnozy z możliwą samokorektą. Układ mechaniczny za pomocą sensorów (czujników) uzyskuje informacje o otoczeniu. Informacje te są przetwarzane i na tej podstawie układ sterujący wytwarza odpowiednie sygnały, które działają na aktory (człony nastawcze). Zmierzone przez sensory wielkości są przetwarzane na postać cyfrową. Sygnał cyfrowy doprowadzony jest do jednostki sterującej, która odpowiednio przetwarza sygnały wejściowe i zgodnie ze swoim algorytmem wytwarza sygnały wyjściowe, których postać fizyczna i wartości dopasowywane są do zastosowanego w urządzeniu układu wykonawczego. Za pomocą aktorów sygnały nastawcze, wytworzone za pomocą obróbki informacji, przetwarzane są w wielkości nastawcze. Działanie tych członów nastawczych jest oparte na wzmacnianiu energii. Dlatego konieczna jest energia pomocnicza. Może być to energia elektryczna czy płynowa (hydrauliczna, pneumatyczna). Nowoczesne człony nastawcze mają obwody regulacji położeniowej, które często pracują w sposób cyfrowy i oparty na modelu. Wskutek tego możliwe są duże dokładności pozycjonowania przy jednocześnie dobrej dynamice nastawiania.

Układem wykonawczym mogą być silniki pneumatyczne, hydrauliczne lub silniki elektryczne.

Układem wykonawczym mogą być silniki pneumatyczne, hydrauliczne lub silniki elektryczne. Jednostka centralna otrzymuje również sygnały z innych jednostek (poprzez system komunikacji- np. ASI, ProfiBus), które również mają wpływ na sygnały wyjściowe z jednostki sterującej.

Układem wykonawczym mogą być silniki pneumatyczne, hydrauliczne lub silniki elektryczne. Jednostka centralna otrzymuje również sygnały z innych jednostek (poprzez system komunikacji- np. ASI, ProfiBus), które również mają wpływ na sygnały wyjściowe z jednostki sterującej. Sygnały z układów wykonawczych wprowadzane są do układu podstawowego.

Układem wykonawczym mogą być silniki pneumatyczne, hydrauliczne lub silniki elektryczne. Jednostka centralna otrzymuje również sygnały z innych jednostek (poprzez system komunikacji- np. ASI, ProfiBus), które również mają wpływ na sygnały wyjściowe z jednostki sterującej. Sygnały z układów wykonawczych wprowadzane są do układu podstawowego. Ogólnie urządzenie mechatroniczne można określić jako programowalne urządzenia elektromechaniczne wyposażone w czujniki i zespoły wykonawcze.

PRZETWARZANIA DANYCH PROCESOWYCH SYSTEMU MECHATRONICZNEGO Istotną cechą systemów mechatronicznych jest to, że ich właściwości są określone przez elementy niematerialne (oprogramowanie).

PRZETWARZANIA DANYCH PROCESOWYCH SYSTEMU MECHATRONICZNEGO cd. Przetwarzanie danych procesowych odbywa się za pomocą mikrokontrolerów (mikrosterowników), specjalnie przystosowanych do przetwarzania w czasie rzeczywistym.

PRZETWARZANIA DANYCH PROCESOWYCH SYSTEMU MECHATRONICZNEGO cd. Mikrosterowniki zawierają konieczne do tego funkcje, jak: pamięć dla danych, pamięć dla programu, przetwornik analogowo-cyfrowy, porty wejście/wyjść, zarządzanie przerwaniami itd.

PRZETWARZANIA DANYCH PROCESOWYCH SYSTEMU MECHATRONICZNEGO cd. Mikrosterowniki zawierają konieczne do tego funkcje, jak: pamięć dla danych, pamięć dla programu, przetwornik analogowo-cyfrowy, porty wejście/wyjść, zarządzanie przerwaniami itd.

PŁASZCZYZNY PRZETWARZANIA DANYCH PROCESOWYCH SYSTEMU MECHATRONICZNEGO Przetwarzanie danych procesowych odbywa się na wielu płaszczyznach i przejmuje w zależności od stopnia zadania różne zadania regulacji, nadzoru i optymalizacji.

PŁASZCZYZNY PRZETWARZANIA DANYCH PROCESOWYCH SYSTEMU MECHATRONICZNEGO Przetwarzanie danych procesowych odbywa się na wielu płaszczyznach i przejmuje w zależności od stopnia zadania różne zadania regulacji, nadzoru i optymalizacji.

PŁASZCZYZNY PRZETWARZANIA DANYCH PROCESOWYCHSYSTEMU MECHATRONICZNEGO cd. Płaszczyzna 1: Sterowanie, Regulacja, Sprowadzenie do poziomu procesu.

PŁASZCZYZNY PRZETWARZANIA DANYCH PROCESOWYCHSYSTEMU MECHATRONICZNEGO cd. Płaszczyzna 1: Sterowanie, Regulacja, Sprowadzenie do poziomu procesu. Płaszczyzna 2: Meldowanie o alarmie (kontrola wartości granicznej), Nadzór i diagnoza uszkodzeń, Wyprowadzenie prostych przedsięwzięć dla dalszego operowania lub zatrzymanie.

PŁASZCZYZNY PRZETWARZANIA DANYCH PROCESOWYCHSYSTEMU MECHATRONICZNEGO cd. Płaszczyzna 1: Sterowanie, Regulacja, Sprowadzenie do poziomu procesu. Płaszczyzna 2: Meldowanie o alarmie (kontrola wartości granicznej), Nadzór i diagnoza uszkodzeń, Wyprowadzenie prostych przedsięwzięć dla dalszego operowania lub zatrzymanie. Płaszczyzna 3: Koordynacja systemów częściowych, Optymalizacja, Ogólne zarządzanie (ang. management) procesem. Ogólnie biorąc, słuszna jest zasada, że płaszczyzny dolne reagują szybko i działają lokalnie, podczas gdy płaszczyzny górne reagują powoli i przejmują zadania globalne. Ogólnie biorąc, słuszna jest zasada, że płaszczyzny dolne reagują szybko i działają lokalnie, podczas gdy płaszczyzny górne reagują powoli i przejmują zadania globalne.

SYSTEMY MECHATRONICZNE ANALIZA PROCESOWA Systemy są definiowane jako część rzeczywistości.

SYSTEMY MECHATRONICZNE ANALIZA PROCESOWA Systemy są definiowane jako część rzeczywistości. Systemy przedstawiają odgraniczoną konfigurację wzajemnie na siebie oddziałujących tworów i z powodu tej właściwości mają charakter względny. Odgraniczenie systemu od jego otoczenia może być opisywane za pomocą powierzchni otaczającej granicy systemu.

SYSTEMY MECHATRONICZNE ANALIZA PROCESOWA Systemy są definiowane jako część rzeczywistości. Systemy przedstawiają odgraniczoną konfigurację wzajemnie na siebie oddziałujących tworów i z powodu tej właściwości mają charakter względny. Odgraniczenie systemu od jego otoczenia może być opisywane za pomocą powierzchni otaczającej granicy systemu. Traktując to dokładniej, system jest ciągle całością systemów częściowych, które powiązane są informacyjnie między sobą i z otoczeniem. Przez te powiązania (sygnały) można na systemy wpływać i można je obserwować.

SYSTEMY MECHATRONICZNE SYSTEMY CZĘŚCIOWE System mechatroniczny jako całość systemów częściowych: System podstawowy (zwykle mechaniczny), Aktory, Sensory, Procesory i przetwarzanie danych procesowych. Systemy częściowe są także nazywane systemami aktywnymi.

SYSTEMY MECHATRONICZNE SYSTEMY CZĘŚCIOWE System mechatroniczny jako całość systemów częściowych: System podstawowy (zwykle mechaniczny), Aktory, Sensory, Procesory i przetwarzanie danych procesowych. Systemy częściowe są także nazywane systemami aktywnymi. Proces jest ciągiem kolejno następujących po sobie zjawisk lub stanów w systemie. Przez proces jest opisywane przekształcenie i/lub transport materii, energii i informacji. Przedstawienie procesu prowadzi do czasowych przebiegów sygnałów, stanów itd. Do opisu procesów konieczne są wielkości związane ze stanem systemu.

SYSTEMY MECHATRONICZNE SYSTEMY CZĘŚCIOWE System mechatroniczny jako całość systemów częściowych: System podstawowy (zwykle mechaniczny), Aktory, Sensory, Procesory i przetwarzanie danych procesowych. Systemy częściowe są także nazywane systemami aktywnymi. Proces jest ciągiem kolejno następujących po sobie zjawisk lub stanów w systemie. Przez proces jest opisywane przekształcenie i/lub transport materii, energii i informacji. Przedstawienie procesu prowadzi do czasowych przebiegów sygnałów, stanów itd. Do opisu procesów konieczne są wielkości związane ze stanem systemu. W systemach mechatronicznych wymagana jest aktywna zmiana stanów systemu. W tym celu wpływa się (ingeruje) na system za pomocą wielkości wejściowych. Pojęcie procesu jest nierozdzielnie związane ze zmianą w czasie, to znaczy z dynamiką systemu.

Tworzenie modeli Modeli używamy do badania systemów i procesów. Modele są pewnymi opisami lub imitacjami istotnych zależności rozpatrywanego problemu, zorientowanymi na cel lub funkcję systemu.

Tworzenie modeli Modeli używamy do badania systemów i procesów. Modele są pewnymi opisami lub imitacjami istotnych zależności rozpatrywanego problemu, zorientowanymi na cel lub funkcję systemu. Tworzenie modeli odbywa się dwoma metodami: na drodze teoretycznej, na drodze eksperymentalnej.

Tworzenie modeli Modeli używamy do badania systemów i procesów. Modele są pewnymi opisami lub imitacjami istotnych zależności rozpatrywanego problemu, zorientowanymi na cel lub funkcję systemu. Tworzenie modeli odbywa się dwoma metodami: na drodze teoretycznej, na drodze eksperymentalnej. Podczas tworzenia modeli na drodze teoretycznej zakładana jest znajomość systemu (przynajmniej hipotez). Np. w mechanice: zasada pędu i popędu, zasada momentu pędu, zasada pracy; w elektrotechnice: podstawowe równania dla pól elektromagnetycznych (zasada przepływu pola, zasada indukcji) i obwodów prądowych (prawo Ohma, prawa Kirchhoffa itd.).

Tworzenie modeli na drodze eksperymentalnej opiera się na obserwacjach, tzn. na pomiarach (określane jako identyfikacja). Na podstawie eksperymentów następuje określenie wartości (np. parametrów) lub funkcji charakterystycznych (np. przenoszenia, transmitancji), które opisują system. W wielu przypadkach należy zastosować kombinację drogi teoretycznej i eksperymentalnej.

Zależność między tworzeniem modelu na drodze teoretycznej i eksperymentalnej

Zasada sterowania procesem oparta na jego modelu

Rozdział podstawowych funkcji mechatronicznych według rosnącej złożoności Funkcje kinematyczne Funkcje kinetyczne Funkcje mechatroniczne

Opis ruchu systemu mechatronicznego o n stopniach swobody Inercyjny układ współrzędnych (KS) 0 (bazowy układ współrzędnych, układ współrzędnych otoczenia, układ globalny)

Inercyjny układ współrzędnych (KS) 0 (bazowy układ współrzędnych, układ współrzędnych otoczenia, układ globalny) Lokalny układ współrzędnych (układ związany z ciałem) (KS) k ; k = 1, 2,, N;

Inercyjny układ współrzędnych (KS) 0 (bazowy układ współrzędnych, układ współrzędnych otoczenia, układ globalny) Lokalny układ współrzędnych (układ związany z ciałem) (KS) k ; k = 1, 2,, N; Punkt obserwacji (punkt efektora (EP));

Inercyjny układ współrzędnych (KS) 0 (bazowy układ współrzędnych, układ współrzędnych otoczenia, układ globalny) Lokalny układ współrzędnych (układ związany z ciałem) (KS) k ; k = 1, 2,, N; Punkt obserwacji (punkt efektora (EP)); Współrzędne globalne punktu efektora: x := [x, y, z, φ, ψ, θ] T Є R 6

Inercyjny układ współrzędnych (KS) 0 (bazowy układ współrzędnych, układ współrzędnych otoczenia, układ globalny) Lokalny układ współrzędnych (układ związany z ciałem) (KS) k ; k = 1, 2,, N; Punkt obserwacji (punkt efektora (EP)); Współrzędne globalne punktu efektora: x := [x, y, z, φ, ψ, θ] T Є R 6 Współrzędne uogólnione (generalizowane) q := [q 1, q 2,, q n ] T Є R n

Inercyjny układ współrzędnych (KS) 0 (bazowy układ współrzędnych, układ współrzędnych otoczenia, układ globalny) Lokalny układ współrzędnych (układ związany z ciałem) (KS) k ; k = 1, 2,, N; Punkt obserwacji (punkt efektora (EP)); Współrzędne globalne punktu efektora: x := [x, y, z, φ, ψ, θ] T Є R 6 Współrzędne uogólnione (generalizowane) q := [q 1, q 2,, q n ] T Є R n

Inercyjny układ współrzędnych (KS) 0 (bazowy układ współrzędnych, układ współrzędnych otoczenia, układ globalny) Lokalny układ współrzędnych (układ związany z ciałem) (KS) k ; k = 1, 2,, N; Punkt obserwacji (punkt efektora (EP)); Współrzędne globalne punktu efektora: x := [x, y, z, φ, ψ, θ] T Є R 6 Współrzędne uogólnione (generalizowane) q := [q 1, q 2,, q n ] T Є R n Przestrzeń konfiguracji Q := {q q min q q max }

Inercyjny układ współrzędnych (KS) 0 (bazowy układ współrzędnych, układ współrzędnych otoczenia, układ globalny) Lokalny układ współrzędnych (układ związany z ciałem) (KS) k ; k = 1, 2,, N; Punkt obserwacji (punkt efektora (EP)); Współrzędne globalne punktu efektora: x := [x, y, z, φ, ψ, θ] T Є R 6 Współrzędne uogólnione (generalizowane) q := [q 1, q 2,, q n ] T Є R n Przestrzeń konfiguracji Q := {q q min q q max } Przestrzeń robocza i model kinematyczny X := {x x = f(q) q Є Q}

Inercyjny układ współrzędnych (KS) 0 (bazowy układ współrzędnych, układ współrzędnych otoczenia, układ globalny) Lokalny układ współrzędnych (układ związany z ciałem) (KS) k ; k = 1, 2,, N; Punkt obserwacji (punkt efektora (EP)); Współrzędne globalne punktu efektora: x := [x, y, z, φ, ψ, θ] T Є R 6 Współrzędne uogólnione (generalizowane) q := [q 1, q 2,, q n ] T Є R n Przestrzeń konfiguracji Q := {q q min q q max } Przestrzeń robocza i model kinematyczny X := {x x = f(q) q Є Q} Model kinetyczny w przestrzeni konfiguracyjnej

Przykład Przestrzeń robocza dwuramiennego robota przegubowego Niech przestrzeń konfiguracji będzie dana jako

Przykład Przestrzeń robocza dwuramiennego robota przegubowego Niech przestrzeń konfiguracji będzie dana jako punkt efektora EP powinien poruszać się po torze C

Rozwiązanie Układ ma dwa stopnie swobody (n=2). Przez (KS) 1,2 są oznaczone układy współrzędnych sztywno związane z ciałami. Początki tych układów znajdują się w poszczególnych osiach przegubów. Współrzędne uogólnione

Rozwiązanie Układ ma dwa stopnie swobody (n=2). Przez (KS) 1,2 są oznaczone układy współrzędnych sztywno związane z ciałami. Początki tych układów znajdują się w poszczególnych osiach przegubów. Współrzędne uogólnione Model kinematyczny

Przestrzeń robocza Otrzymuje się ją przez podstawienie granicznych położeń współrzędnych uogólnionych.

Przestrzeń robocza Otrzymuje się ją przez podstawienie granicznych położeń współrzędnych uogólnionych. Dla l 1 = 2l 2 przedstawia się następująco:

Projektowanie i realizacja systemów mechatronicznych

Projektowanie i realizacja systemów mechatronicznych

Projektowanie i realizacja systemów mechatronicznych W systemie mechatronicznym dąży się do przestrzennie i funkcjonalnie zintegrowanego systemu całościowego

Rozważania i modele zorientowane na funkcję, jak i zorientowane na postać konstrukcyjną Modele zorientowane na funkcję. Muszą zawierać funkcje podstawowe, takie jak: Kinematyczne, Kinetyczne, mechatroniczne. Modele te służą do opisu funkcji systemu mechatronicznego

Rozważania i modele zorientowane na funkcję, jak i zorientowane na postać konstrukcyjną Modele zorientowane na funkcję. Muszą zawierać funkcje podstawowe, takie jak: Kinematyczne, Kinetyczne, mechatroniczne. Modele te służą do opisu funkcji systemu mechatronicznego Modele zorientowane na postać konstrukcyjną. Tworzą one podstawę do wykazania wytrzymałości i projektu konstrukcyjnego systemów częściowych systemu mechatronicznego

Różnice między projektem konwencjonalnym i mechatronicznym Projekt konwencjonalny Zestawione komponenty i przez to często złożona mechanika Projekt mechatroniczny Samowystarczalne jednostki, przeniesienie funkcji mechanicznych do oprogramowania

Różnice między projektem konwencjonalnym i mechatronicznym Projekt konwencjonalny Zestawione komponenty i przez to często złożona mechanika Precyzja przez ścisłe tolerancje Projekt mechatroniczny Samowystarczalne jednostki, przeniesienie funkcji mechanicznych do oprogramowania Precyzja przez pomiar i sprowadzenie do stanu wymaganego

Różnice między projektem konwencjonalnym i mechatronicznym Projekt konwencjonalny Zestawione komponenty i przez to często złożona mechanika Precyzja przez ścisłe tolerancje Sztywna konstrukcja Projekt mechatroniczny Samowystarczalne jednostki, przeniesienie funkcji mechanicznych do oprogramowania Precyzja przez pomiar i sprowadzenie do stanu wymaganego Podatna i przez to lekka konstrukcja

Różnice między projektem konwencjonalnym i mechatronicznym Projekt konwencjonalny Zestawione komponenty i przez to często złożona mechanika Precyzja przez ścisłe tolerancje Sztywna konstrukcja Problemy z kablami Projekt mechatroniczny Samowystarczalne jednostki, przeniesienie funkcji mechanicznych do oprogramowania Precyzja przez pomiar i sprowadzenie do stanu wymaganego Podatna i przez to lekka konstrukcja Magistrale

Różnice między projektem konwencjonalnym i mechatronicznym Projekt konwencjonalny Zestawione komponenty i przez to często złożona mechanika Precyzja przez ścisłe tolerancje Sztywna konstrukcja Problemy z kablami Sterowany ruch Projekt mechatroniczny Samowystarczalne jednostki, przeniesienie funkcji mechanicznych do oprogramowania Precyzja przez pomiar i sprowadzenie do stanu wymaganego Podatna i przez to lekka konstrukcja Magistrale Programowalny, regulowany ruch

Różnice między projektem konwencjonalnym i mechatronicznym Projekt konwencjonalny Zestawione komponenty i przez to często złożona mechanika Precyzja przez ścisłe tolerancje Sztywna konstrukcja Problemy z kablami Sterowany ruch Brak wpływu na wielkości niemierzalne Projekt mechatroniczny Samowystarczalne jednostki, przeniesienie funkcji mechanicznych do oprogramowania Precyzja przez pomiar i sprowadzenie do stanu wymaganego Podatna i przez to lekka konstrukcja Magistrale Programowalny, regulowany ruch Obliczanie, regulacja wielkości niemierzalnych

Różnice między projektem konwencjonalnym i mechatronicznym Projekt konwencjonalny Zestawione komponenty i przez to często złożona mechanika Precyzja przez ścisłe tolerancje Sztywna konstrukcja Problemy z kablami Sterowany ruch Brak wpływu na wielkości niemierzalne Proste nadzorowanie wartości granicznej Projekt mechatroniczny Samowystarczalne jednostki, przeniesienie funkcji mechanicznych do oprogramowania Precyzja przez pomiar i sprowadzenie do stanu wymaganego Podatna i przez to lekka konstrukcja Magistrale Programowalny, regulowany ruch Obliczanie, regulacja wielkości niemierzalnych Nadzorowanie z diagnozą uszkodzeń

Dziękuję za uwagę mgr Ireneusz Podolski