Мехатронные системы

метки: Мехатронный, Система, Полиция, Спецслужба, Актюатор, Управление, Характеристика, Безопасность

Мехатронная система – это неразделимая совокупность механических, электромеханических и электронных узлов, в которых осуществляется преобразование и обмен энергии, информации. В современных мехатронных системах преобразование движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел осуществляется системой тел (деталей), называемых механизмов. Механизмы входят в состав машин – технических систем и предназначены для осуществления механических движений по преобразованию потоков энергии, силовых взаимодействий, необходимых для выполнения различных рабочих процессов. Часто силовой основой МС является электропривод постоянного и переменного тока, формирующих управляемую электромеханическую систему широкого назначения. Для ЭМС управления характерна тесная взаимосвязь электромеханической части с энергетическим каналом питания и каналом управления, что обуславливает ожидаемые характеристики проектируемого устройства часто в равной степени всеми функциональными звеньями. Управляемые комплексы с электрическим приводом (система, состоящая из двигателя и связанных с ним устройств, приведения в движение одного или нескольких исполнительных механизмов, входящих в состав МС) получили название электромеханических систем (ЭМС).

К главным преимуществам мехатронных систем относятся:

• исключение многоступенчатого преобразования энергии и информации, упрощение кинематических цепей и, следовательно, высокая точность и улучшенные динамические характеристики машин и модулей;
• конструктивная компактность модулей;
• 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 платформ;
• способность выполнять сложные движения за счет применения методов адаптивного и интеллектуального управления.

Мехатронные системы предназначены для реализации заданного движения. Критерий качества выполнения движения мехатронных систем — проблемное ориентирование, то есть определяется постановкой конкретной прикладной задачи. Специфика задач автоматизированного машиностроения состоит в реализации перемещений выходных звеньев рабочего органа технологической машины (инструмент на станке).

Разработка системы поощрения работников_ управление персоналом

... стимулирующего воздействия премиальной системы на материальную заинтересованность работника, а так же рассмотрение этапов и методов разработки и функционирования конкретной системы поощрения персонала. Для достижения ... темы обусловлена тем, что часто используемый административный подход в управлении персоналом, заключающийся исключительно в усовершенствовании организации труда, на сегодняшний день ...

При этом необходимо координировать управление пространством перемещения мехатронных систем с управлением различными внешними процессами.

Примерами таких процессов могут служить регулирование силового взаимодействия рабочего органа с объектом работ при механообработке, контроль и диагностика текущего состояния критических элементов мехатронных систем, управление дополнительными технологическими воздействиями на объект работ при комбинированных методах обработки, управление вспомогательным оборудованием, выдача и прием сигналов от устройств электроавтоматики. Такие сложные координированные движения называют функциональными движениями.

В современных мехатронных системах для реализации высокого качества и точности движения применяются методы интеллектуального управления. Данная группа методов опирается на новые идеи теории управления современным аппаратным и программным средством вычислительной техники, перспективные подходы к синтезу управляемого движения мехатронных систем.

Концептуальными проектами являются следующие:

1. Мехатронный обрабатывающий центр МС-630 на базе четырех модулей

ПМС-630 и высокоскоростного шпинделя iBAG завода им. Свердлова.

2. Обрабатывающие центры: МЦ-1, гексамех-1, МЦ-2.

3. Робот-станок РООТ-300 для шлифования турбинных лопаток.

4. Лазерный комплекс для послойного синтеза.

5. Мобильные технологические роботы для инспекции и ремонта трубопроводов.

Главными преимуществами данных мехатронных систем являются 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.

Сегодня мехатронные модули и системы находят широкое применение в следующих областях :

• авиационная, космическая и военная техника;
• автомобилестроение( например, антиблокировочные системы тормозов,

системы стабилизации движения автомобиля и автоматической парковки);

• нетрадиционные транспортные средства( электровелосипеды, грузовые

тележки, электророллеры, инвалидные коляски);

• офисная техника( например, копировальные и факсимильные аппараты);
• элементы вычислительной техники( например, принтеры, плоттеры,

дисководы);

2. Гексапод

Гексапод

Одним из примеров параллельного механизма с 6-ю степенями свободы является гексапод (платформа Стюарта).

Впервые кинематика гексапода был описана в работе Гауфа в 1956 г. На рисуноке 4 показана схема механизма, на рисуноке 5 практическая реализация схемы – многоцелевой фрезерный станок OKUMA PM-600.

Тарифная система оплаты труда на предприятии

... разрядов соответствующих руководителей, что регламентируется в отраслевых тарифных соглашениях и коллективных договорах. Если на предприятии ... оценок по отдельным факторам). Использование определенной системы факторов при оценке сложности разнокачественных, технологически несравнимых ... Например, при переходе на бесцеховую структуру управления с уровнем управления мастер – старший мастер тарифный ...

Типичный гексапод выполнен на базе шести механизмов поступательного перемещения, представляющих собой, например, шариковые винтовые передачи ШВП. Для изменения их длины служат регулируемые электроприводы. Контроль за величиной перемещения осуществляется датчиками положения. Одним концом штанга шарнирно соединена с основанием, а другим (также шарнирно) — с подвижной платформой, на которой установлен рабочий орган, например, мотор-шпиндель. Управляя вылетом штанг по программе, можно управлять положением шпинделя по шести координатам: X,Y,Z и тремя углами поворота.

3. Актюаторы

Актюаторы строятся на принципе обратного пьезоэффекта и поэтому предназначены для преобразования электрических величин (напряжения или заряда) в механическое перемещение (сдвиг) рабочего тела.

Актюаторы подразделяются на три основные группы: осевые (мода d33), поперечные (мода d31) и гибкие (мода d31).

Осевые и поперечные актюаторы имеют еще общее название — многослойные пакетные, так как набираются из нескольких пьезоэлементов (дисков, стержней, пластин или брусков) в пакет. Они могут развивать значительное усилие (блокирующую силу) до 10 кН при управляющем напряжении 1 кВ, но при очень малых отклонениях рабочей части (от единиц нанометров до сотен микрон).

Такие актюаторы также называют мощными.

Гибкие актюаторы (биморфы) развивают незначительную блокирующую силу при малых (сотни микрон) отклонениях рабочей части. Однако американской компании APC International Inc. удалось создать и выйти на рынок с новым типом пластинчатого биморфа — «ленточным актюатором» (зарегистрированная торговая марка).

Ленточный актюатор может обеспечивать блокирующую силу 0,95 Н и величину отклонения 1,2 мм или отклонение до 3 мм и блокирующую силу 0,6 Н.

Гибкие актюаторы относятся к группе маломощных. К этой же группе будут относиться и перспективные осевые актюаторы, представляющие собой моноблок, изготовленный по технологии многослойной пьезокерамики.

Пакетные актюаторы могут производиться предприятиями, не связанными с производством пьезокерамики. Гибкие же и осевые актюаторы из многослойной керамики сами по себе являются пьезокерамическими элементами. Их могут производить только предприятия, владеющие технологиями и оборудованием для производства пьезокерамических элементов.

Актюаторы. Как было сказано выше, актюаторы условно подразделяются на мощные (пакетные) актюаторы и маломощные, к которым относятся гибкие (биморфы и ленточные) и осевые актюаторы, изготовленные по технологии многослойной пьезокерамики.

Пакетные актюаторы (Stack Acuators) уже сейчас применяются в космической, лазерной технике и оптических инструментах для настройки антенн и зеркал с манометрической точностью. Считается, что они найдут более широкое использование там, где важно развить движущее усилие при минимальном угле перемещения.

Одним из перспективных направлений является их применение в точной настройке станков. Благодаря своей жесткой структуре пьезоприводы являются идеальным инструментом для быстрой и точной их настройки. Прилагая фиксированное напряжение к шаблону в фазе с вращением шпинделя, можно обеспечить высокую точность обработки детали рабочим телом станка.

Экспертные системы

... действий (вызвать полицию). ГлаваII. Структура экспертной системы Структура экспертной системы представлена следующими структурными элементами: 1) База знаний - механизм представления знаний в конкретной предметной области и управления ими; 2) Механизм логических ...

В станкостроении планируется их использование и для подавления (компенсации) вибрации. Нежелательную вибрацию станков можно компенсировать с помощью многослойных актюаторов, работающих в противофазе с вибрационными колебаниями. Это, в свою очередь, будет способствовать повышению качества конечного изделия, а также позволит избежать чрезмерного износа инструмента и существенно снизит уровень шума станка. Компенсаторы вибрации могут найти применение не только в станкостроении, но и в других сферах.

Еще одним перспективным направлением использования пакетных актюаторов является управление гидравлическими клапанами. Примером этого могут служить последние разработки пьезокерамических высокоскоростных клапанов как для топливной аппаратуры дизельных двигателей легковых и грузовых автомобилей, так и для газораспределительных систем дизелей и двигателей внутреннего сгорания.

Гибкие актюаторы используются в пьезоэлектрических датчиках изгибающего момента, читающих по методу Брайля электронных системах для слепых, в качестве электронных переключателей. Создание ленточ- ных актюаторов существенно расширило их использование. Изначально ленточный актюатор был разработан по запросу текстильной промышленности для компьютерных систем подачи нитей в жаккардовых машинах. Благодаря высокой чувствительности, относительно большой блокирующей силе и величине отклонения новые пьезоэлементы позволяют использовать их в качестве сенсорных выключателей и контакторов, пьезоприводов, бесшумных успокоителей в электронном оборудовании, микрокомпрессоров, закрывающих и открывающих клапанов различного назначения, в том числе для программируемой дозированной подачи лекарств, вакуумных клапанов и т. п.

Весьма перспективным считается использование в микроэлектронике осевых актюаторов, разработанных на основе последних достижений в технологии многослойной композитной пьезокерамики.

Размеры актюаторов составляют от единиц миллиметров до десятых долей миллиметра.

Ярким примером комплексного использования пьезокерамических элементов, узлов и деталей на их основе могут послужить совместные разработки американской компании APC International, Ltd. c производителями комплектующих для автомобильной промышленности.

Современные, технически сложные автомобили постоянно требуют внедрения дополнительной электроники для повышения надежности, безопасности и комфорта.

В настоящее время американские производители автомобильной техники активно используют устройства и узлы на базе пьезоэлектрической керамики. Примерами таких устройств могут служить:

• актюаторы-клапаны впрыска топлива;
• актюаторы-клапаны для газораспределительной системы двигателя;
• датчики поворота — для определения угла положения дроссельной заслонки;
• датчики детонации;
• датчики уровня заправочных жидкостей;
• датчики давления — для измерения давления в топливном баке с целью определения утечки топлива;
• пьезоприводы зеркал;
• пьезоприводы регулировки сидений;
• передние ультразвуковые дистанционные датчики (датчики предотвращения столкновений);
• боковые дистанционные датчики;
• задние (парковочные) ультразвуковые дистанционные датчики;
• датчики системы сигнализации и зуммеры оповещения;
• скоростные сенсоры в передней панели для подушек безопасности;
• боковые ударные сенсоры подушек безопасности;
• аварийные датчики-сенсоры подушек безопасности;
• актюаторы системы антиблокировки тормозов;
• пьезоприводы системы подвески;
• датчики угловой скорости и линейные акселерометры малых перегрузок, ориентированные по трем осям автомобиля, предназначенные для автоматизированного управления маршрутом;
• пьезоприводы регулировки фар;
• датчики и актюаторы положения фар — для обеспечения динамического регулирования луча света передних фар в зависимости от профиля дороги и изменения величины полезной нагрузки автомобиля;
• пьезоакустические системы адаптивного регулирования скорости автомобиля.