Sposoby realizacji projektów mechatronicznych

.

 

 

Układ otwarty 

 
 
 
 

Układ zamknięty (ze sprzęŜeniem zwrotnym) 

 
 
 
 
 
 

Funkcja celu: optymalizacja statyczna  

F(X

1

, X

2

, ... , X

n

)=min 

optymalizacja dynamiczna  F(X

1

, X

2

, ... , X

n

,t)=min 

X

i

, i=1,...,n – zmienne decyzyjne, t – czas 

 

SYSTEM 

MECHATRONICZNY 

 

PROCES 

ROBOCZY 

 

SYSTEM 

MECHATRONICZNY 

 

PROCES ROBOCZY 

Projekt mechatroniczny moŜna realizować na bazie informacji: 
 
– 

o systemie mechatronicznym i procesie roboczym

 

  dobra znajomość metod modelowania systemów mechatronicznych 
   
– 

tylko o systemie mechatronicznym

 

  bardzo dobra znajomość metod modelowania i identyfikacji systemów 

mechatronicznych 
aparatura pomiarowa bardzo dobrej jakości 
Zalecenia: niedostateczna wiedza o procesie roboczym 

   
– 

tylko o procesie roboczym 

wiedza na temat procesu roboczego 
aparatura pomiarowa bardzo dobrej jakości 
Zalecenia: 
brak informacji o systemie mechatronicznym 
duŜa niepewność modelu obliczeniowego 

SCHEMAT FUNKCJONALNY UKŁADU MECHATRONICZNEGO 

(2-KOŁOWA PLATFORMA MOBILNA)  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Funkcja celu:   minimalizacja błędu połoŜenia punktu A w trakcie ruchu 

płaskiego robota po zadanym torze 

Informacja o 

systemie mechatronicznym

 i 

procesie roboczym

  

KOŁA 

ROBOTA 

SILNIKI 

PRĄDU 

STAŁEGO 

PRZEKŁADNIE 

PLANETARNE 

ENKODERY 

MIKROSTEROWNIK 

STEROWNIK 

MOCY 

AKUMULATOR  

α

1

 

α

2

 

M

1

 

M

2

 

Równanie zadanego 

toru robota f(x,y) 

ZASILANIE  

U

1

 

U

2

 

MODELOWANIE 

SYMULACJA 

Ocena zgodności 

modelu  

(walidacja) 

α

1S

 

α

2S

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

SCHEMAT FUNKCJONALNY UKŁADU MECHATRONICZNEGO 

(2-KOŁOWA PLATFORMA MOBILNA)  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tylko informacja o 

systemie mechatronicznym

  

 

KOŁA 

ROBOTA 

SILNIKI 

PRĄDU 

STAŁEGO 

PRZEKŁADNIE 

PLANETARNE 

MIKROSTEROWNIK 

STEROWNIK 

MOCY 

AKUMULATOR  

M

1

 

M

2

 

Równanie zadanego 

toru robota f(x,y) 

ZASILANIE  

U

1

 

U

2

 

MODELOWANIE 

SYMULACJA 

Ocena zgodności 

modelu  

(walidacja) 

α

1S

 

α

2S

 

Identyfikacja modelu 
obliczeniowego: 
– przed rozpoczęciem procesu 

(off-line) 

– w trakcie procesu (on-line)   

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Optymalna prędkość obrotowa wrzeciona n z warunku 

,...

2

,

1

,

0

,

25

,

0

60

=

+

=

k

k

f

zn

d

, 

f

d

 – częstotliwość dominującego rezonansu w widmie 

z – liczba ostrzy freza 

Tylko wiedza o systemie mechatronicznym (tryb off-line)

 

 

SCHEMAT FUNKCJONALNY UKŁADU MECHATRONICZNEGO 

(2-KOŁOWA PLATFORMA MOBILNA)  

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

 

Tylko informacja o 

procesie roboczym 

Mikrosterownik tak zaprogramowany, aby w kolejnych chwilach czasu minimalizował 

błąd połoŜenia 

 

KOŁA 

ROBOTA 

SILNIKI 

PRĄDU 

STAŁEGO 

PRZEKŁADNIE 

PLANETARNE 

ENKODERY 

MIKROSTEROWNIK 

STEROWNIK 

MOCY 

AKUMULATOR  

α

1

 

α

2

 

M

1

 

M

2

 

Równanie zadanego 

toru robota f(x,y) 

ZASILANIE  

U

1

 

U

2

 

Ocena zgodności 

modelu  

(walidacja) 

Przykład. Regulacja dwupołoŜeniowa w układzie sterowania poziomem cieczy w zbiorniku 
 
W układzie występuje przekaźnik dwustanowy, posiadający charakterystykę statyczną 
przy czym 

 
 
 

 

 
 
 
 

PRZEKAŹNIK 

DWUSTANOWY

 

H 

Q 

Q

1 

H

0 

Q

2 

∆

H 











<

∆

+

<

<

∆

−

>

∆

+

<

<

∆

−

=

0

2

2

0

2

2

0

0

2

0

0

1

dt

dH

i

H

H

H

H

H

dla

Q

dt

dH

i

H

H

H

H

H

dla

Q

Q

Schemat funkcjonalny układu mechatronicznego 

 

W rezultacie, gdy 

2

H

h

∆

±

=

 obserwujemy zmianę sygnału nastawczego z Q

1

 na Q

2

 i odwrotnie. 

 

 

 

 

2

1