1.9 Probleme
1.9 Probleme
1.1 Cele ce urmează au fost revendicate ca avantaje ale proiectării mecatronice a unui sistem:
• Optimalitate și o mai bună potrivire a componentelor
• Ușurința integrării și îmbunătățirii sistemului
• Compatibilitatea și ușurința cooperării cu alte sisteme
• Creșterea eficienței și eficacitatea costurilor
• Controlabilitate îmbunătățită
• Mentenabilitate îmbunătățită
• Fiabilitate și durată de viață a produsului îmbunătățită
• Reducerea impactului asupra mediului
Justificați pe scurt fiecare dintre aceste afirmații.
1.2 Sunteți un inginer mecatronic căruia i s-a atribuit sarcina de a proiecta și instrumenta un sistem mecatronic. În raportul final al proiectului, va trebui să descrieți pașii pentru stabilirea specificațiilor de proiectare/performanță pentru sistem, selectarea și dimensionarea senzorilor, traductoarelor, actuatoarelor, sistemelor de acționare, controlerelor, condiționarea semnalului și a interfeței hardware și software pentru instrumentarea și integrarea componentelor acestui sistem. Reținând acest lucru, scrieți o propunere de proiect având următoarele informații:
1. Selectați un proces (instalație) ca sistem care urmează să fie dezvoltat. Descrieți instalația indicând scopul ei, modul în care operează, care este limita sistemului (fizic sau imaginar), care sunt intrările importante (de exemplu, tensiuni, cupluri, rate de transfer de căldură, debit), variabilele de răspuns (de exemplu, deplasări, viteze, temperaturi, presiuni, curenți, tensiuni) și care sunt parametrii importanți ai instalației (de exemplu, masă, rigiditate, rezistență, inductanță, conductivitate, capacitatea fluidului). Puteți utiliza sketches.
2. Indicați cerințele de performanță (sau specificațiile de operare) ale instalației (adică modul în care instalația trebuie să se comporte sub control). Puteți utiliza orice informație disponibilă cu privire la cerințe, precum acuratețea, rezoluția, viteza, liniaritatea, stabilitatea și lățimea benzii de operare.
3. Indicați orice constrângeri legate de cost, dimensiune, greutate, mediu (de exemplu, temperatura de operare, umiditatea, condițiile de cameră fără praf sau curată, iluminare, necesități de spălare) etc.
4. Indicați tipul și natura senzorilor și traductoarelor prezente în instalație și ce senzori și traductoare suplimentare ar putea fi necesari pentru funcționarea și controlul corect al sistemului.
5. Indicați tipul și natura actuatoarelor și a sistemelor de acționare prezente în instalație și care dintre aceste actuatoare trebuie controlate. Dacă trebuie să adăugați actuatoare noi (inclusiv actuatoare de control) și sisteme de acționare, indicați aceste cerințe în detalii suficiente.
6. Menționați ce tipuri de hardware de modificare a semnalului și interfațare ar fi necesare (adică filtre, amplificatoare, modulatoare, demodulatoare, ADC, DAC și alte nevoi de achiziție și control de date). Descrieți scopul acestor dispozitive. Indicați orice software (de exemplu, software driver) care poate fi necesar împreună cu acest hardware.
7. Indicați natura și operarea controlerelor din sistem. Precizați dacă aceste controlere sunt adecvate pentru sistemul dvs. Dacă intenționați să adăugați noi controlere, dați-le pe scurt natura, caracteristicile, obiectivele, etc. (de exemplu, analogice, digitale, liniare, neliniare, hardware, software, lățimea benzii de control).
8. Descrieți modul în care utilizatorii și/sau operatorii interacționează cu sistemul și natura cerințelor interfeței cu utilizatorii (de exemplu, interfața grafică a utilizatorului sau GUI).
Următoarele instalații/sisteme pot fi considerate:
1. Un vehicul electric hibrid
2. Un robot de uz casnic
3. O cameră inteligentă
4. Un sistem inteligent de airbag pentru un automobil
5. Robot mobil Rover pentru explorarea lui Marte dezvoltat de NASA
6. AGV pentru o fabrică
7. Un simulator de zbor
8. O unitate HDD pentru un computer personal
9. Un sistem de ambalare și etichetare pentru un produs alimentar
10. Un sistem de testare a vibrațiilor (electrodinamic sau hidraulic)
11. Un dispozitiv orthotic activ care trebuie purtat de o persoană pentru a ajuta o mână cu handicap sau slabă (care are o anumită senzație, dar nu este complet funcțional)
Lectură ulterioară
Această carte s-a bazat pe multe publicații, direct și indirect, în dezvoltarea și evoluția sa.
Multe dintre aceste publicații se bazează pe activitatea autorului și a colegilor săi. De asemenea există câteva cărți excelente care pot fi consultate de cititor pentru informații și cunoștințe suplimentare. Niște cărțile selectate sunt enumerate mai jos.
Auslander, D.M. and Kempf, C.J., Mechatronics Mechanical System Interfacing, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1996.
Bolton, W., Mechatronics, 2nd edn., Longman, Essex, England, 1999.
Cetinkunt, S., Mechatronics, John Wiley & Sons, Hoboken, NJ, 2007.
Chen, B.M., Lee, T.H., and Venkataramenan, V., Hard Disk Drive Servo Systems, Springer-Verlag, London, England, 2002.
Histand, M.B. and Alciatore, D.G., Introduction to Mechatronics and Measurement Systems, WCB McGraw-Hill, New York, 1999.
Jain, L. and de Silva, C.W. (Eds.), Intelligent Adaptive Control: Industrial Applications, CRC Press, Boca Raton, FL, 1999.
Karray, F. and de Silva, C.W., Soft Computing and Intelligent Systems Design, Addison Wesley, Pearson, New York, 2004.
Necsulescu, D., Mechatronics, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 2002.
Shetty, D. and Kolk, R.A., Mechatronics System Design, PWS Publishing Co., Boston, MA, 1997.
de Silva, C.W. and Wormley, D.N., Automated Transit Guideways: Analysis and Design, D.C. Heath and Co., Simon & Schuster, Lexington, MA, 1983.
de Silva, C.W. Dynamic Testing and Seismic Qualification Practice, D.C. Heath and Co., Simon & Schuster, Lexington, MA, 1983.
de Silva, C.W., Control Sensors and Actuators, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1989.
de Silva, C.W. and MacFarlane, A.G.J., Knowledge-Based Control with Application to Robots, Springer-Verlag, Berlin, Germany, 1989.
de Silva, C.W., Intelligent Control—Fuzzy Logic Applications, CRC Press, Boca Raton, FL, 1995.
de Silva, C.W. (Ed.), Intelligent Machines: Myths and Realities, Taylor & Francis/CRC Press, Boca Raton, FL, 2000.
de Silva, C.W., Mechatronics—An Integrated Approach, Taylor & Francis/CRC Press, Boca Raton, FL, 2005.
de Silva, C.W. (Ed.), Vibration and Shock Handbook, Taylor & Francis/CRC Press, Boca Raton, FL, 2005.
de Silva, C.W., Vibration Fundamentals and Practice, 2nd edn., CRC Press, Boca Raton, FL, 2007.
de Silva, C.W., Sensors and Actuators—Control System Instrumentation, Taylor & Francis/CRC Press, Boca Raton, FL, 2007.
de Silva, C.W. (Ed.), Mechatronic Systems—Devices, Design, Control, Operation, and Monitoring, Taylor & Francis/CRC Press, Boca Raton, FL, 2007.
Smaili, A. and Mrad, F., Applied Mechatronics, Oxford University Press, Oxford, England, 2008.
Tan, K.K., Lee, T.H., Dou, H, and Huang, S., Precision Motion Control, Springer-Verlag, London, England, 2001.