Учебное пособие Харьков 014 удк
жүктеу/скачать 23,07 Mb. Pdf көрінісі
|
|
Глава 4 МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ 4.1 Основы конструирования мехатронных систем Основой методов конструирования мехатронных устройств является интеграция составляющих частей, которая определяется на этапе проектирования и реализуется при производстве и эксплу- атации мехатронных модулей и систем. Интеграция в пределах мехатронного устройства выполняется посредством объединения компонентов и через интеграцию обработки информации. На рис. 4.1 представлены такие компоненты, которые могут быть объединены. Рис. 4.1. Интеграция составных частей мехатронного устройства 105 На современном этапе развития мехатроники актуальным явля- ется решение следующих интеграционных задач: – функциональная, структурная и конструктивная интеграция элементов; – аппаратно-программная интеграция исполнительных и интеллектуальных элементов в мехатронных модулях; – разработка и внедрение гибридных технологий производства интегрированных модулей и машин; – создание информационных сред для поддержки решений междисциплинарных мехатронных задач; – построение математических и компьютерных моделей мехат- ронных модулей и систем, отражающих их интеграционную специ- фику; – применение интеграционных подходов в организационно- экономической деятельности предприятий, выпускающих мехатрон- ные изделия; – междисциплинарная подготовка специалистов, способных к системной интеграции в области мехатроники. Рассмотрим иерархию уровней интеграции в мехатронных системах. Первый уровень интеграции образуют мехатронные устройства и составляющие их элементы. Второй уровень включает интегрированные мехатронные модули. Набор мехатронных устройств определяет тип мехатронного модуля (рис. 4.2). В общем случае для интеллектуального модуля можно выделить две основные группы устройств (см. рис. 2.1): в исполнительную группу входят механические устройства и двига- тели, а группа интеллектуальных устройств является совокупностью электронных, информационных и управляющих компонентов. На третьем уровне интеграции из мехатронных модулей компо- нуются многокоординатные мехатронные машины. Высший (четвертый) уровень предполагает построение на еди- ной интеграционной платформе комплексов мехатронных машин для реконфигурируемого производства. В целом проектирование мехатронных систем является сложной многофакторной проблемой выбора и оптимизации принимаемых технических и технологических, организационно-экономи-ческих и 106 информационных решений. Одна из важных проектной задачей является интеграция элементов в мехатронных модулях и машинах. Рис. 4.2. Классификация мехатронных модулей Узким местом мехатронных модулей и машин являются интерфейсы между составляющими устройствами и элементами. Понятие «интерфейс» является ключевым для предлагаемого подхода к проектированию мехатронных модулей и систем. В первую очередь отметим, что взаимодействие основных устройств в мехатронной системе (см. рис. 2.1) осуществляется не напрямую, а через некоторые соединительные блоки, обозначенные на рисунке стрелками. С физической и технической точки зрения устройства могут различаться, но иметь одинаковое функциональное назначе- ние. Их основная функция – это выполнение энергетического и ин- формационного обмена между сопрягаемыми структурными элемен- тами системы. Место интерфейса в структуре мехатронной системы задается связями с входными и выходными устройствами. Технические харак- теристики интерфейса определяются способом и процедурой пере- дачи (при необходимости – преобразования, хранения и синхрониза- ции) воздействий, сигналов и информации, а также аппаратно- программной реализацией используемых каналов связи. В табл. 4.1 перечислены основные мехатронные интерфейсы, обозначенные направленными стрелками в обобщенной структуре мехатронных машин (см. рис. 2.1). |