Mexatronik tizimlar Mexatronikada kompyuter va aqlli boshqaruv Mexatronik tizimlarning asosiy vazifalari

Qurilish tamoyillari va rivojlanish tendentsiyalari
Mexatronikani rivojlantirish butun dunyoda zamonaviy fan va texnologiyaning ustuvor yo'nalishi hisoblanadi. Mamlakatimizda mexatronik texnologiyalar yangi avlod robotlarini yaratish uchun asos sifatida Rossiya Federatsiyasining muhim texnologiyalari qatoriga kiradi.
Yangi avlod mexatronik modullari va tizimlariga qo'yiladigan joriy talablar qatoriga quyidagilar kiradi: sifat jihatidan yangi xizmat va funksional vazifalarni bajarish; murakkab tizimlarni boshqarishning yangi usullariga asoslangan o'zgaruvchan va noaniq tashqi muhitda aqlli xatti-harakatlar; texnologik komplekslarning ishlashning yangi darajasiga erishish uchun o'ta yuqori tezlik; mikro va nanotexnologiyalargacha bo'lgan yangi aniq texnologiyalarni joriy etish uchun yuqori aniqlikdagi harakatlar; mikromashinalardan foydalanishga asoslangan konstruksiyalarning ixchamligi va miniatyurasi; yangi kinematik tuzilmalar va strukturaviy sxemalar asosida ko'p koordinatali mexatronik tizimlarning samaradorligini oshirish.
Mexatronik modullar va tizimlarni qurish parallel loyihalash (inglizcha - parallel muhandislik), energiya va axborotning ko'p bosqichli o'zgarishlarini istisno qilish, mexanik birliklarni raqamli elektron birliklar va boshqaruv kontrollerlari bilan yagona modullarga konstruktiv kombinatsiyalash tamoyillariga asoslanadi. .
Dizaynning asosiy printsipi murakkab mexanik qurilmalardan oddiy mexanik elementlarning elektron, kompyuter, axborot va aqlli komponentlar va texnologiyalar bilan yaqin o'zaro ta'siriga asoslangan kombinatsiyalangan echimlarga o'tishdir. Kompyuter va aqlli qurilmalar mexatronik tizimga moslashuvchanlikni beradi, chunki ularni yangi vazifa uchun qayta dasturlash oson va tashqi muhit ta'sirida o'zgaruvchan va noaniq omillar ta'sirida tizim xususiyatlarini optimallashtirishga qodir. Shuni ta'kidlash kerakki, so'nggi yillarda bunday qurilmalarning narxi doimiy ravishda pasayib, ularning funktsional imkoniyatlarini kengaytirmoqda.
Mexatronikaning rivojlanish tendentsiyalari turli xil jismoniy tabiatdagi qurilmalarni texnik va texnologik integratsiyalash muammolarini hal qilish uchun yangi fundamental yondashuvlar va muhandislik usullarining paydo bo'lishi bilan bog'liq. Murakkab mexatronika tizimlarining yangi avlodi sxemasi boshqaruvchi va aqlli elementlarni bitta korpusda birlashtirgan intellektual modullardan (“mexatronika kublari”) tuzilgan. Tizim harakatini boshqarish mexatronik muammolarni hal qilishni qo'llab-quvvatlash uchun axborot muhitlari va kompyuter va aqlli boshqaruv usullarini amalga oshiradigan maxsus dasturiy ta'minot yordamida amalga oshiriladi.
Strukturaviy xususiyatlarga ko'ra mexatronik modullarning tasnifi rasmda ko'rsatilgan. 2.
Harakat moduli tizimli va funktsional jihatdan mustaqil elektromexanik yig'ilish bo'lib, u mexanik va elektr (elektrotexnik) qismlarni o'z ichiga oladi, ular alohida birlik sifatida yoki boshqa modullar bilan turli xil kombinatsiyalarda ishlatilishi mumkin. Harakat moduli va umumiy sanoat elektr haydovchi o'rtasidagi asosiy farq mexanik harakat konvertorining elementlaridan biri sifatida vosita milidan foydalanishdir. Harakat modullariga misol qilib, dvigatel reduktor, motor g'ildiragi, motor-baraban, mashinaning elektroshpindelini keltirish mumkin.
Tishli dvigatellar tarixiy jihatdan o'zlarining dizayni bo'yicha birinchi mexatronik modullar bo'lib, ular ommaviy ishlab chiqarila boshlandi va hali ham haydovchilarda keng qo'llaniladi. turli xil mashinalar va mexanizmlar. Dvigatel reduktorida milya tizimli ravishda vosita va harakat konvertori uchun yagona element bo'lib, bu an'anaviy muftani yo'q qilish imkonini beradi, shu bilan ixchamlikka erishadi; bu birlashtiruvchi qismlar sonini, shuningdek, o'rnatish, disk raskadrovka va ishga tushirish xarajatlarini sezilarli darajada kamaytiradi. Tishli dvigatellarda, ko'pincha elektr motorlar sifatida sincap-kafesli rotorli va sozlanishi mil tezligini o'zgartiruvchi asenkron motorlar, bir fazali motorlar va doimiy tok dvigatellari ishlatiladi. Harakat konvertorlari sifatida tishli silindrsimon va konusli, chuvalchangli, sayyoraviy, to'lqinli va vintli uzatmalar qo'llaniladi. To'satdan ortiqcha yuklarning ta'siridan himoya qilish uchun momentni cheklovchilar o'rnatiladi.
Mexatronik harakat moduli boshqariladigan dvigatel, mexanik va axborot qurilmalarini o'z ichiga olgan tizimli va funktsional jihatdan mustaqil mahsulotdir (2-rasm). Ushbu ta'rifdan kelib chiqadiki, harakat moduli bilan taqqoslaganda, mexatronik harakat moduliga axborot qurilmasi qo'shimcha ravishda kiritilgan. Axborot qurilmasi qayta aloqa signallari uchun sensorlarni, shuningdek signalni qayta ishlash uchun elektron bloklarni o'z ichiga oladi. Bunday datchiklarga fotopuls datchiklari (koderlar), optik oʻlchagichlar, aylanuvchi transformatorlar, kuch va moment datchiklari va boshqalar misol boʻla oladi.
Mexatronik harakat modullarini rivojlantirishning muhim bosqichi "dvigatel-ishchi organ" tipidagi modullarni ishlab chiqish edi. Bunday konstruktiv modullar texnologik mexatronik tizimlar uchun alohida ahamiyatga ega bo'lib, ularning maqsadi ishchi organning ish ob'ektiga maqsadli ta'sirini amalga oshirishdir. "Dvigatel-ishchi korpus" tipidagi mexatronik harakat modullari motor-shpindel deb ataladigan dastgohlarda keng qo'llaniladi.
Intellektual mexatronik modul (IMM) - bu motor, mexanik, axborot, elektron va boshqaruv qismlarining sinergik integratsiyasi natijasida qurilgan tizimli va funktsional jihatdan mustaqil mahsulot.
Shunday qilib, mexatronik harakat modullari bilan taqqoslaganda, boshqaruv va quvvat modullari qo'shimcha ravishda IMM dizayniga kiritilgan. elektron qurilmalar, bu modullarga intellektual xususiyatlarni beradi (2-rasm). Bunday qurilmalar guruhiga raqamli hisoblash qurilmalari (mikroprotsessorlar, signal protsessorlari va boshqalar), elektron quvvat konvertorlari, interfeys va aloqa qurilmalari kiradi.
Intellektual mexatronik modullardan foydalanish mexatronik tizimlar va komplekslarga bir qator fundamental afzalliklarni beradi: IMM ning yuqori boshqaruv darajasiga murojaat qilmasdan, murakkab harakatlarni mustaqil ravishda bajarish qobiliyati, bu modullarning avtonomiyasini, mexatronikaning moslashuvchanligi va omon qolish qobiliyatini oshiradi. o'zgaruvchan va noaniq ekologik sharoitlarda ishlaydigan tizimlar; modullar va markaziy boshqaruv bloki o'rtasidagi aloqani soddalashtirish (simsiz aloqaga o'tishgacha), bu mexatronik tizimning shovqinga chidamliligini oshirishga va uni tezda qayta sozlash qobiliyatiga erishishga imkon beradi; nosozliklarni kompyuter diagnostikasi va avariyaviy va anormal ish rejimlarida avtomatik himoya qilish hisobiga mexatronik tizimlarning ishonchliligi va xavfsizligini oshirish; IMM negizida tarmoq usullaridan foydalangan holda taqsimlangan boshqaruv tizimlarini, asoslangan apparat va dasturiy platformalarni yaratish shaxsiy kompyuterlar va tegishli dasturiy ta'minot; boshqaruv nazariyasining zamonaviy usullaridan (moslashuvchan, aqlli, optimal) bevosita ijroiya darajasida foydalanish, bu aniq amalga oshirishda boshqaruv jarayonlari sifatini sezilarli darajada yaxshilaydi; harakatni boshqarish, modulni avariya rejimlarida himoya qilish va nosozliklarni diagnostika qilish uchun intellektual funksiyalarni bevosita mexatronik modulda amalga oshirish uchun IMM tarkibiga kiruvchi quvvat konvertorlarini intellektuallashtirish; Mexatronik modullar uchun sensorlarning intellektualizatsiyasi dasturiy shovqinlarni filtrlash, kalibrlash, kirish / chiqish xarakteristikalarini chiziqlilashtirish, o'zaro bog'lanishlarni qoplash, histerezis va sensor modulining o'zida nol driftni ta'minlash orqali yuqori o'lchov aniqligiga erishish imkonini beradi.