Основные понятия и определения МДК 04 02 Теоретические

Основные понятия и определения МДК 04. 02 «Теоретические основы разработки и моделирования отдельных несложных модулей и мехатронных систем» Работа любой технологической установки, агрегата или технологического объекта характеризуется различными физическими величинами, например температурой, давлением, разрежением, расходом вещества и т. п. Для обеспечения оптимального режима их работы эти физические величины должны с определенной точностью поддерживаться на заданном уровне или изменяться по определенному закону.

Система ручного регулирования температурой • На рисунке представлен технологический объект — сушильный шкаф, в котором должна поддерживаться постоянная температура , которая измеряется измерительным прибором ИП в комплекте с термометром сопротивления Rт. Сушильный шкаф имеет электрический нагревательный элемент Н, питающийся от автотрансформатора AT. При отклонении температуры от заданного значения, например при увеличении (падении) напряжения Uс в питающей сети, человек-оператор перемещает движок автотрансформатора в направлении изменения напряжения U, соответствующем восстановлению заданного значения температуры. • Так осуществляется ручное (регулирование объектом — температуры сушильного шкафа.

Структурная схема ручного управления • Входом системы по регулирующему каналу является воздействие человека-оператора Ч-0 на движок автотрансформатора AT. • Выходом системы является значение температуры в сушильном шкафу. • выход системы ручного регулирования по воздействию связан с ее входом через оператора (пунктир). • Из этого следует общая идея перехода от ручного к автоматическому регулированию — подать регулирующее воздействие выхода системы на ее вход через определенное техническое устройство, без участия человека-оператора Ч-О.

Схема автоматической системы регулирования Температура в сушильном шкафу измеряется термометром сопротивления Rт, включенным в одно из плеч измерительного моста ИМ. При заданном значении температуры измерительный мост уравновешен, на вход электронного усилителя ЭУ напряжение не подается. При отклонении температуры от заданного значения соответственно изменяется сопротивление Rт , что вызывает разбаланс измерительного моста ИМ. На электронный усилитель подается напряжение разбаланса, и электродвигатель М начинает вращаться, перемещая движок автотрансформатора AT в сторону ликвидации отклонения температуры шкафа от заданного значения. При достижении заданного значения температуры измерительный мост ИМ балансируется, двигатель М останавливается и система приходит в равновесное состояние. ! Заданное значение температуры устанавливается путем перемещения оператором движка потенциометра R 3. Потенциометр R служит для коррекции равновесия ИМ при значении температуры в сушильном шкафу, равном заданному.

Структурная схема автоматической системы регулирования В автоматической системе регулирования температуры в сушильном шкафу функции управления вместо человека-оператора осуществляет регулирующее устройство РУ, состоящее из измерительного моста ИМ, электронного усилителя ЭУ и электродвигателя М. Л Комплекс технических средств (устройств), присоединяемых к регулируемому объекту и обеспечивающих автоматическое поддержание заданного значения его регулируемой величины или автоматическое изменение ее по заданному закону, называют автоматическим регулятором. Выход объекта регулирования (регулируемая величина) воздействует на вход регулятора; выход регулятора воздействует на вход объекта регулирования. Совокупность управляемого объекта и автоматического управляющего устройства, определенным образом взаимодействующих между собой, называют автоматической системой.

• • Процесс, посредством которого одну или несколько регулируемых величин приводят в соответствие с их постоянными или изменяющимися по определенному закону заданными значениями, достигаемое техническими средствами путем выработки воздействия на эти величины в результате сравнения их действительных значений с заданными, называется автоматическим регулированием. Автоматическим управлением называется процесс, при котором операции выполняются посредством системы, функционирующей без вмешательства человека в соответствии с заранее заданным алгоритмом. • Под алгоритмом в общем случае понимается совокупность действий, выполнение которых в определенной последовательности приводит к решению поставленной задачи. Алгоритм управления — алгоритм, определяющий процесс управления некоторым объектом.

Мехатроника • Мехатроника – это новая область науки и техники, посвященная созданию и эксплуатации машин и систем с компьютерным управлением движения, которая базируется на знаниях в области механики, электроники и микропроцессорной техники, информатики и компьютерного управления движением машин и агрегатов.

Мехатроника • Триединая сущность мехатронной системы, в основу построения которой заложена идея глубокой взаимосвязи механических, электронных и компьютерных элементов. Поэтому эмблемой мехатроники ставят 3 пересекающихся круга, включенных в общую оболочку: • Производство • Требования рынка • Менеджмент Производство Механические элементы Электронные элементы Компьютерные элементы Менеджмент Требования рынка

Структура и принципы построения мехатронных систем. • Внешней средой для машин рассматриваемого класса является технологическая среда, которая содержит различное основное и вспомогательное оборудование, технологическую оснастку и объекты работ. • При выполнении мехатронной системой заданного функционального движения объекты работ оказывают возмущающее воздействие на рабочий орган. • Примерами таких воздействий может служить сила резания для операций механообработки, контактные силы и моменты сил при сборке, сила реакции струи жидкости при операции гидравлической резки.

• Устройство компьютерного управления осуществляет следующие основные функции: • Управление процессом механического движения мехатронного модуля или многомерной системы в реальном времени с обработкой сенсорной информации. • Организация управления функциональными движениями мехатронной системы, которая предполагает координацию управления механическим движением мехатронной системы и сопутствующими внешними процессами. Как правило, для реализации функции управления внешними процессами используются дискретные входы/выходы устройства. • Взаимодействие с человеком-оператором через машинный интерфейс в режимах автономного программирования (режим off-line) и непосредственно в процессе движения мехатронной системы (режим on-line). • Организация обмена данными с периферийными устройствами, сенсорами и другими устройствами системы. • Задачей мехатронной системы является преобразование входной информации, поступающей с верхнего уровня управления в целенаправленное механическое движение с управлением на основе принципа обратной связи. Характерно, что электрическая энергия (гидравлическая, пневматическая) используется в современных системах как промежуточная энергетическая форма.

Устройство компьютерного управления

Главные преимущества мехатронных систем • исключение многоступенчатого преобразования энергии и информации, • упрощение кинематических цепей и следовательно высокая точность и улучшенные динамические характеристики, • конструктивная компактность модулей и следовательно улучшенные массо-габаритные характеристики. • возможность объединения мехатронных модулей в сложные мехатронные системы, и комплексы, допускающие быструю реконфигурацию, • относительно низкая стоимость установки, настройки и обслуживания системы, благодаря модульности конструкции, унификации аппаратных и программных средств, • способность выполнять сложные движения, благодаря применению методов адаптивного и интеллектуального управления.