Ma’ruza №2. Mexatronika tizimlarining strukturasi va xususiyatlari. Reja

Elements of Mechatronics—Computer/Information System
• Computer elements refer to hardware/software utilized to perform:
– computer-aided dynamic system analysis, optimization, design, and simulation
– virtual instrumentation
– rapid control prototyping
– hardware-in-the-loop simulation


Mexatronika-Kompyuter / Axborot tizimi elementlariga apparat ta`minoti va dasturiy ta`minot kiradi.
Ular quyidagi vazifalarni bajarishga mo`ljallangan:

• 
  avtomatlashtirilgan dinamik sistemalarni tahlil qilish; ularni modellashtirish, optimallashtirish va loyihalash;
  
• 
  sistemalarni virtuallashtirish;
  
• 
  tezkor boshqaruvni ta`minlash;
  
• 
  simulyatsiyali modellashtirish.
  

Va shu asosda Inson-operator bilan inson-mashina interfeysi (HMI) orqali dasturlash rejimlarida va MTlarning harakatlanish jarayonida o`zaro aloqada bo`ladi va tashqi (periferiyadagi) qurilmalar bilan ma`lumotlarni almashinadi.



MTlarning kompyuter boshqarish tizimi odatga boshqarish tizimining yuqori bosqichiga kiradi.
Shunday qilib, tarkibida uchta zaruriy qismi bo`lgan va energetik hamda axborot oqimlar bilan bog’langan - mexanika (aniqrog’i elektromexanika), elektron va kompyuterli qismlar MTlarning boshqa tizimlardan farq qiluvchi birlamchi xususiyati hisoblanadi.



3.3-rasm. Mexatron tizimlarning qismlari komponentlari

Bu komponentlar interfeyslar bilan bir-biriga ulangan.

Interfeys (ing. Interface – ajratish yuzasi, to`sin) – ikkita tizim, qurilma va dasturlarni bir-biri bilan hamkorlik qilish usul va uslublari hamda imkoniyatlaridir. Masalan, USB, CAN, Ethernet va h.k.
USB (Yu.-Es.-Bi, ing. Universal Serial Bus – universal ketma-ket shina) hisoblash texnikasi atrofidagi qurilmalardan o`rta va kichik tezlikda axborotlarni uzatish uchun ketma-ket interfeys.
Ethernet ([`i:θә nεt] inglizchadan ether [`i:θәr] «efir») – komp’yuter tarmoqlari uchun axborotni paket shaklida uzatish texnologiyasi.
O`tgan asrning 80-yillarida BOSCH kompaniyasi tomonidan tarmoq interfeysining yangi kontseptsiyasi CAN – (Controller Area Network) taklif qilindi.
CAN – shina bir vaqtning o`zida raqamli axborotlarni qabul qiluvchi va etkazib beruvchi har qanday qurilmalarni ulashni ta`minlab beradi. Bunday shinalar yuqori tezlikda axborotni etkazib bera oladi.
Loyihalashda mexatronik yondoshishning ma`nosi – bu hattoki har xil fizik mohiyatga ega bo`lgan 2 va undan ortiq elementlarni yagona funktsional modulga birlashtirish hisoblanadi. Boshqacha qilib aytganda, loyihalash jarayonida mashinaning odatdagi strukturasidan separat qurilma sifatida hech bo`lmasa bitta interfeys uning bajaradigan ishining fizik mohiyatini saqlagan holda olib tashlanadi.

Typical knowledgebase for optimal design and operation of mechatronic systems comprises of:

– Dynamic system modeling and analysis
• Thermo-fluid, structural, hydraulic, electrical, chemical, biological, etc.
– Decision and control theory
– Sensors and signal conditioning
– Actuators and power electronics
– Data acquisition
• A/D, D/A, digital I/O, counters, timers, etc.
– Hardware interfacing
– Rapid control prototyping
– Embedded computing

Mexatronik tizimlarni loyihalashtirish va yaratish uchun odatda bilimlar bazasi quyidagilardan iborat:

- Aniq mexanika;
- Dinamik tizimlarni modellashtirish va tahlil qilish, bu tizimlar elektrik, gidravlik, kimyoviy, biologik va h.k. bo`lishi mumkin;
- Qaror qabul qilish va boshqaruv nazariyasi;
- Sensor va signallarni sozlash;
- Aktuatorlar va kuchli elektronika;
- Ma'lumotlarni to'plash;
• A/D, D/A o`zgartirgichlar, raqamli I/O va boshqalar;
- Apparat ta`minoti interfeysi;
- Jarayonlarni nazorat qilish va boshqarish;
- Dasturiy ta`minot.
Balance theory, simulation, hardware, and software
Balans nazariyasi, simulyatsiya, apparat ta`minoti va dasturiy ta'minot