Un model reprezintă o reprezentare a unui sistem real, iar subiectul dezvoltării modelului (modelarea) este important în mecatronică (vezi Capitolul 3). Modelarea și proiectarea pot merge mână-în-mână în mod iterativ. Desigur, la începutul procesului de proiectare, sistemul dorit nu există. În acest context, un model al sistemului anticipat poate fi foarte util. Având în vedere complexitatea unui proces de proiectare, în special atunci când se străduiește pentru un proiect optim, este utilă încorporarea modelării sistemului ca un instrument de iterare a proiectării, în special, deoarece prototipul poate deveni foarte costisitor și necesită mult timp.

La început, prin cunoașterea unor informații despre sistem (de ex., funcțiile preconizate, specificațiile de performanță, experiența trecută și cunoașterea sistemelor conexe) și prin utilizarea obiectivelor de proiectare, este posibil să se dezvolte un model cu detalii și complexitate suficiente (scăzut la moderat). Prin analizare și realizare de simulări pe computer ale modelului, va fi posibilă generarea de informații utile care să ghideze procesul de proiectare (de exemplu, generarea unui proiect preliminar). În acest fel, se pot lua decizii de proiectare și modelul poate fi perfecționat folosind proiectul (îmbunătățit) disponibil. Această legătură iterativă între modelare și proiectare este prezentată schematic în figura 1.5.

FIGURA 1.5 Legătura dintre modelare și proiectare

Este de așteptat ca abordarea mecatronică să conducă la o calitate superioară a produselor și serviciilor, la o performanță ridicată și la o fiabilitate sporită, în timp ce abordează o anumită formă de optimizare. Acest lucru va permite dezvoltarea și producerea de sisteme electromecanice eficientă, rapid și economic. La realizarea proiectării integrate a unui sistem mecatronic, conceptele de energie și putere prezintă o tratare unificată. Motivele sunt clare. În primul rând, într-un sistem electromecanic, există porturi de putere și energie care leagă dinamica electrică și dinamica mecanică. Prin urmare, modelarea, analiza și optimizarea unui sistem mecatronic poate fi realizată folosind o formulare (un model) de sistem hibrid (sau sistem cu mai multe domenii) care integrează aspecte mecanice și aspecte electrice ale sistemului. În al doilea rând, un proiect optim va viza disiparea de energie minimă și eficiența energetică maximă. Există implicații conexe; de exemplu, o mai mare disipare a energiei va însemna eficiența generală redusă și creșterea problemelor termice, zgomot, vibrații, defecțiuni, uzură, și creșterea impactului asupra mediului. Din nou, un model hibrid care prezintă o imagine exactă a fluxului de energie/putere din sistem va prezenta un cadru adecvat pentru proiectarea mecatronică. (Notă: Consultați în special modelele de grafic liniare, așa cum este discutat în capitolul 3.)

Un proiect poate utiliza factori de siguranță excesivi și specificații pentru cazurile cele mai grave (de exemplu, pentru sarcini mecanice și sarcini electrice). Acest lucru nu va oferi un design optim sau poate nu duce la cele mai eficiente performanțe. Totuși, proiectarea pentru performanțe optime nu poate duce neapărat la cel mai economic (cel mai puțin costisitor) proiect. Atunci când ajungeți la un proiect cu adevărat optim, trebuie să se optimizeze pentru o funcție obiectivă care ține cont de toți factorii importanți (performanță, calitate, cost, viteză, ușurință în exploatare, siguranță, impact asupra mediului etc.). Un proces complet de proiectare ar trebui să genereze detaliile necesare pentru construcția sau asamblarea sistemului.

1.4 Conceptul de model mecatronic