Что такое мехатроника, мехатронные элементы, модули, машины и системы

Далее последовали разработки, касаемые первых аппаратных систем ЧПУ. А в 1972 году здесь же был зарегистрирован бренд «Мехатроника». Вскоре компания сильно преуспела в развитии техники электропривода. Позже от слова «Мехатроника», как от торговой марки, в компании решили отказаться, поскольку термин получил очень широкое распространение как в Японии, так и по всему миру.

В любом случае, именно Япония является родиной наиболее активного становления такого подхода в технике, когда для реализации высокоточного управления электроприводом стало необходимым объединить механические элементы, электрические машины, силовую электронику, микропроцессоры и ПО.

Распространенным графическим символом мехатроники стала диаграмма с вебсайта RPI (Rensselaer Polytechnic Institute, NY,USA):

Мехатроника – это одно из новейших инженерных направлений в мире, которое, по данным ЮНЕСКО, входит в десятку самых перспективных и востребованных.

В общих чертах термину “Мехатроника” можно дать следующее определение – это область науки и техники, основанная на системном объединении узлов точной механики, электротехники, электроники, микропроцессорной техники, различных источников энергии, исполнительных электро-, гидро- и пневмоприводов, а также интеллектуального управления ими, ориентированная на создание и эксплуатацию агрегатов современных автоматизированных производственных систем.

Мехатроника — это компьютерное управление движением.

Есть очень много систем управления движением во всевозможных вещах, которыми мы владеем, о которых мы, вероятно, даже не подозреваем:

Эти системы управления движением являются распространенными технологиями в современном мире.

Привод мехатронного модуля

Цель мехатроники — создание качественно новых модулей движения, мехтронных модулей движения, интеллектуальных мехатронных модулей, а на их основе — движущихся интеллектуальных машин и систем.

Исторически мехатроника развилась из электромеханики и, опираясь на ее достижения, идет дальше путем системного объединения электромеханических систем с компьютерными устройствами управления, встроенными датчиками и интерфейсами.

Схема мехатронной системы

Обобщенная структура мехатронных систем

Электронные, цифровые, механические, электротехнические, гидравлические, пневматические и информационные элементы — могут входить в состав мехатронной системы, как изначально элементы разной физической природы, однако собранные вместе для получения от системы качественно нового результата, которого невозможно было бы достичь от каждого элемента как от отдельного исполнителя.

Отдельный шпиндельный двигатель не сможет сам выдвинуть лоток DVD-плеера, но под управлением схемы с ПО на микроконтроллере, да будучи правильно соединенным с винтовой передачей — все легко получится, и выглядеть будет так, словно это — простая монолитная система. Тем не менее, несмотря на внешнюю простоту, одна мехатронная система по определению включает в себя несколько мехатронных узлов и модулей, связанных друг с другом, и совместно взаимодействующих для выполнения конкретных функциональных действий, для решения какой-то определенной задачи.

Один мехатронный модуль — это самостоятельное изделие (конструктивно и функционально), предназначенное для осуществления движений с взаимопроникновением и одновременной целенаправленной аппаратно-программной интеграцией его составляющих.

Типичная мехатронная система представляет собой объединенные друг с другом электромеханические компоненты и компоненты силовой электроники, которые в свою очередь управляются ПК или микроконтроллерами.

При проектировании и построении такой мехатронной системы, стараются избежать лишних узлов и интерфейсов, стремятся сделать все лаконично и как можно более цельно, не только для того чтобы улучшить массо-габаритные характеристики устройства, но и для повышения надежности системы в целом.

Иногда инженерам приходится непросто, они вынуждены находить очень необычные решения именно в силу того, что разные узлы находятся в разных рабочих условиях, делают совершенно разное. Например, кое-где обычный подшипник не подойдет, и его заменяют на электромагнитный подвес (так сделано, в частности, в турбинах, качающих газ по трубам, поскольку обычный подшипник быстро вышел бы здесь из строя из-за проникновения в его смазку газа).

Схема иерархии уровней интеграции в мехатронике

Первый уровень интеграции образуют мехатронные устройства и их элементы. Второй уровень интеграции образуют интегрированные мехатронные модули. Третий уровень интеграции образуют интеграционные мехатронные машины. Четвертый уровень интеграции образуют комплексы мехатронных машин. Пятый уровень интеграции образуют на единой интеграционной платформе комплексы мехатронных машин и роботы, которые предполагают формирование реконфигурируемых гибких производственных систем.

Сегодня мехатронные модули и системы находят широкое применение в следующих областях:

станкостроение и оборудование для автоматизации, технологических процессов в машиностроении;

промышленная и специальная робототехника;

авиационная и космическая техника;

военная техника, машины для полиции и спецслужб;

электронное машиностроение и оборудование для быстрого прототипирования;

автомобилестроение (приводные модули «мотор-колесо», антиблокировочные устройства тормозов, автоматические коробки передач, системы автоматической парковки);

нетрадиционные транспортные средства (электромобили, электровелосипеды, инвалидные коляски);

офисная техника (например, копировальные и факсимильные аппараты);

периферийные устройства компьютеров (например, принтеры, плоттеры, дисководы CD-ROM);

медицинское и спортивное оборудование (биоэлектрические и экзоскелетные протезы для инвалидов, тонусные тренажеры, управляемые диагностические капсулы, массажеры и т. д.);

бытовая техника (стиральные, швейные, посудомоечные машины, автономные пылесосы);

микромашины (для медицины, биотехнологии, средств связи и телекоммуникации);

контрольно-измерительные устройства и машины;

лифтовое и складское оборудование, автоматические двери в отелях и аэропортах; фото- и видеотехника (проигрыватели видеодисков, устройства фокусировки видеокамер);

тренажеры для подготовки операторов сложных технических систем и пилотов;

железнодорожный транспорт (системы контроля и стабилизации движения поездов);

интеллектуальные машины для пищевой и мясомолочной промышленности;

интеллектуальные устройства для шоу-индустрии, аттракционы.

Соответственно возрастает потребность в кадрах, владеющих мехатронными технологиями.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Мехатронные системы автомобильного транспорта

Мехатроника как комплексная наука от слияния отдельных частей механики и микроэлектроники. Синтез сложных систем, в которых используются механические и электронные управляющие устройства. Системы управления двигателем, трансмиссией и ходовой частью.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Высшего и Среднего Специального Образования Республики Узбекистан

Бухарский инженерно-технологический институт

Мехатронные системы автомобильного транспорта

1. Цель и постановка задачи

2. Законы управления (программы) переключения передач

3. Современный автомобиль

4. Достоинства новинки

Мехатроника возникла как комплексная наука от слияния отдельных частей механики и микроэлектроники. Её можно определить как науку, занимающуюся анализом и синтезом сложных систем, в которых в одинаковой степени используются механические и электронные управляющие устройства.

Все мехатронные системы автомобилей по функциональному назначению делят на три основные группы :

— системы управления двигателем;

— системы управления трансмиссией и ходовой частью;

— системы управления оборудованием салона.

Система управления двигателем подразделяется на системы управления бензиновым и дизельным двигателем. По назначению они бывают монофункциональные и комплексные.

В комплексных системах один электронный блок управляет несколькими подсистемами: впрыска топлива, зажигания, фазами газораспределения, самодиагностики и др. Система электронного управления дизельным двигателем контролирует количество впрыскиваемого топлива, момент начала впрыска, ток факельной свечи и т.п. В электронной системе управления трансмиссией объектом регулирования является главным образом автоматическая трансмиссия. На основании сигналов датчиков угла открытия дроссельной заслонки и скорости автомобиля ЭБУ выбирает оптимальное передаточное число трансмиссии, что повышает топливную экономичность и управляемость. Управление ходовой частью включает в себя управление процессами движения, изменения траектории и торможения автомобиля. Они воздействуют на подвеску, рулевое управление и тормозную систему, обеспечивают поддержание заданной скорости движения. Управление оборудованием салона призвано повысить комфортабельность и потребительскую ценность автомобиля. С этой целью используются кондиционер воздуха, электронная панель приборов, мультифункцио-нальная информационная система, компас, фары, стеклоочиститель с прерывистым режимом работы, индикатор перегоревших ламп, устройство обнаружения препятствий при движении задним ходом, противоугонные устройства, аппаратура связи, центральная блокировка замков дверей, стекло- подъёмники, сиденья с изменяемым положением, режим безопасности и т. д.

То определяющее значение, которое принадлежит электронной системе в автомобиле, заставляет уделять повышенное внимание проблемам, связанным с их обслуживанием. Решение этих проблем заключается во включении функций самодиагностики в электронную систему. Реализация этих функций основана на возможностях электронных систем, уже использующихся на автомобиле для непрерывного контроля и определения неисправностей в целях хранения этой информации и диагностики. Самодиагностика мехатронных систем автомобилей. Развитие электронных систем управления двигателем и трансмиссией привело к улучшению эксплуатационных свойств автомобиля.

На основании сигналов датчиков ЭБУ вырабатывает команды на включение и выключение сцепления. Эти команды подаются на электромагнитный клапан, который осуществляет включение и выключение привода сцепления. Для переключения передач используются два электромагнитных клапана. Сочетанием состояний «открыт-закрыт» этих двух клапанов гидравлическая система задает четыре положения передач (1, 2, 3 и повышающая передача). При переключении передач сцепление выключается, исключая тем самым последствия изменения момента, связанного с переключением передач.

2. Законы управления (программы) переключения передач

Законы управления (программы) переключения передач в автоматической трансмиссии обеспечивают оптимальную передачу энергии двигателя колесам автомобиля с учетом требуемых тягово-скоростных свойств и экономии топлива. При этом программы достижения оптимальных тягово-скоростных свойств и минимального расхода топлива отличаются друг от друга, так как одновременное достижение этих целей не всегда возможно. Поэтому в зависимости от условий движения и желания водителя можно выбрать с помощью специального переключателя программу «экономия» для уменьшения расхода топлива, программу «мощность». Каковы были параметры вашего настольного компьютера пяти- семи летней давности? Сегодня системные блоки конца XX столетия кажутся атавизмом и претендуют разве что на роль печатной машинки. Аналогичное положение дел с автомобильной электроникой.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Знакомство с особенностями диагностирования и обслуживания современных электронных и микропроцессорных систем автомобиля. Анализ основных критериев классификации электронных компонентов автомобиля. Общая характеристика систем управления двигателем.

реферат [1,4 M], добавлен 10.09.2014

Понятия датчика и датчиковой аппаратуры. Диагностика электронной системы управления двигателем. Описание принципа работы датчика дроссельной заслонки двигателя внутреннего сгорания. Выбор и обоснование типа устройства, произведение патентный поиска.

курсовая работа [3,4 M], добавлен 13.10.2014

Архитектура микропроцессоров и микроконтроллеров автомобиля. Преобразователи аналоговых и дискретных устройств. Электронная система впрыскивания и зажигания. Электронная система подачи топлива. Информационное обеспечение систем управления двигателем.

контрольная работа [5,3 M], добавлен 17.04.2016

Изучение устройства квадрокоптера. Обзор вентильных двигателей и принципов работы электронных регуляторов хода. Описание основ управления двигателем. Расчет всех сил и моментов приложенных к квадрокоптеру. Формирование контура управления и стабилизации.

курсовая работа [692,2 K], добавлен 19.12.2015

Общее устройство автомобиля и назначение его основных частей. Рабочий цикл двигателя, параметры его работы и устройство механизмов и систем. Агрегаты силовой передачи, ходовой части и подвески, электрооборудования, рулевого управления, тормозной системы.

реферат [243,2 K], добавлен 17.11.2009

Появление новых видов транспорта. Позиции в транспортной системе мира и России. Технологии, логистика, координация в деятельности автомобильного транспорта. Инновационная стратегия США и России. Инвестиционная привлекательность автомобильного транспорта.

реферат [44,8 K], добавлен 26.04.2009

Анализ развития автомобильного транспорта как элемента транспортной системы, его место и роль в современном хозяйстве России. Технико-экономические особенности автотранспорта, характеристика основных факторов, определяющих пути его развития и размещения.

контрольная работа [24,0 K], добавлен 15.11.2010

Источник

Мехатроник DSG (ДСГ)

Новые марки и модели в ценовой категории около 1 миллиона рублей и выше, оснащаются автоматическими коробками переключения передач (АКПП) разных вариантов: классический автомат, вариатор, робот. Все они управляются электронным блоком — ЭБУ АКПП. Электронный блок управления управляет трансмиссионным узлом, определяет нагрузки и другие факторы.

В роботизированных КПП с двойным сцеплением, главным устройством после ЭБУ является мехатроник. Что это такое и для чего он нужен?

Что такое мехатроник

Мехатроник — это электронно-гидравлический блок, устанавливающийся в преселективную коробку переключения передач DSG в моделях VAG. Dsg — это аббревиатура, в переводе с немецкого языка Direkt Schalt Getrieb — коробка прямого включения передач. В свою очередь, что такое преселективная коробка? Это коробка с двойным действием, то есть по сути — полуавтомат, который состоит из двух механических КПП с умной системой переключения с одной на другу.

Установленные в коробке датчики передают значения следующие значения в ЭБУ: температура, давление масла, число оборотов входного вала, число оборотов выходного вала и т.д. Электронный блок на основе этих данных формирует и посылает управляющие сигналы в гидроблок, где также, под управление ЭБУ начинает работать гидроконтур.

Если все узлы всей КПП работают отлично, то мехатроник эффективно управляет роботизированной КПП. ЭБУ, обработав данные с датчиков, подбирает оптимальный момент, когда надо повысить или понизить передачу.Кроме этого, мехатроник ДСГ следит за работой фрикционной муфтой и взаимодействует с другими элементами системы. Если мехатроник сломается, то машина дальше ехать не сможет, что иногда возможно с классической коробкой автомат.

Кроме получения таких данных, как температура и давление масла в коробке, мехатроник ДСГ — электронный блок управления трансмиссионным узлом получает сигналы рабочих характеристик ДВС, сервопривода, сцепления. Поэтому, если двигатель машины работает со сбоями, то мехатроник будет получать эти данные, что может также вылиться в неправильную работу коробки. Чтобы такие коробки служили долго, по их эксплуатации есть правила и рекомендации, которые мы рассматривали в этом материале: Как правильно ездить на автомате.

Первые образцы АКПП имели блоки встроенной памяти с записанными микропрограммами. Эти программы управляли работой коробки. Эти программы нельзя было перезаписать.

Потом появились модели коробок, в которых можно было перезаписать программы для разных режимов эксплуатации авто. Таким образом, возможность перепрошить АКПП сделала режим работы системы гибкой. Сейчас конструкции коробок автомат становятся сложнее, принцип их работы меняется.

Новое поколение коробок DSG также можно прошивать и изменять условия работы. Коробки в которых есть мехатроник, адаптивны, алгоритмы по которым работают такие коробки сложные.

Ремонт мехатроника DSG

Хоть такие коробки с мехатроником стоят дорого, они не долговечные и иногда ломаются. Первые образцы таких коробок были неремонтнопригодными, их не умели ремонтировать.

Сейчас, если коробка ДСГ вышла из строя, сделать ее ремонт или только ремонт мехатроника можно во многих специализированных сервисных центрах.

Так как мехатроник является электронным мозгом коробки передач, его ремонт не всегда актуален. Иногда выгоднее заменить его, чем ремонтировать.

Благодаря перепрошивки мехатроника, коробку можно поставить с одного автомобиля на другой, например, от Skoda (Шкода) на Audi (Ауди). Режимы работ для коробки выбираются исходя из мощности мотора.

Диагностика и признаки неисправностей

После изучения вопросов, что такое мехатроник, он же мехатрон, принцип его действия, надо научиться проводить диагностику и выявлять возможные неполадки.

В коробках ДСГ 6, ДСГ 7 наблюдаются такие признаки неисправностей, как:

Удары и толчки возникают при наборе скорости, а не при движении без ускорения.

Эти признаки относятся и к проблеме с диском сцепления, например в сцеплении Sachs. Если сцепление в норме, то причина в мехатронике (блоке управления).

Если есть диагностический кабель VAG com и ноутбук с соответствующим программным обеспечением, можно провести диагностику мехатроника своими руками.Стоимость кабеля примерна равна стоимости одного обращения в сервис для диагностики. Но, купив кабель и установив программу на ноутбук, в дальнейшем можно делать диагностику самому. Требуемое время на компьютерную диагностику занимает около 30 минут. С кабелем в комплекте идет инструкция по применению и расширенная баз с параметрами от завода.

Имея таблицу с заводскими параметрами, можно легко определить, есть ли отклонения при проведении диагностики. Считать ошибки DSG и расшифровать их по коду также можно в прилагаемой таблице.

Видео

В этом видео, о мехатронике автомобилей Ауди, Фольксваген Поло, Wv Golf с объемом двигателя до 2 литров. Mehatronic Dq 200, DSG 7.

Мехатроник ДСГ 7.

Как проверить мехатроник своими руками.

Источник

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Мехатроника

Термин «мехатроника» появился в резуль­тате слияния механики и электроники, где электроника означает «аппаратную часть» и «программное обеспечение», а меха­ника — общее понятие для дисциплин «ма­шиностроение» и «гидравлика». Вопрос не в том, чтобы заменить инженерную механику «электронификацией», а в том, чтобы раз­работать синергетический подход и методо­логию проектирования. Вот о том, что представляет собой современная мехатроника, мы и поговорим в этой статье.

Цель мехатроники – это достижение синергетической оптимизации машинострое­ния, электронных устройств и программного обеспечения для проектирования еще боль­шего количества функций при низких затра­тах, меньшей массе и меньшем занимаемом пространстве и при более высоком качестве.

Ключевым фактором успеха мехатронного подхода к решению проблем является рас­смотрение двух прежде отдельных дисци­плин как одного целого.

Применение мехатроиники в автомобилестроении

Мехатронные системы и компоненты теперь используются практически во всех аспектах автомобилестроения, начиная от управления двигателем и впрыска топлива в двигателях с искровым зажиганием, и дизельных двигате­лях управления переключением трансмиссии, и управления электрической и тепловой энер­гией до широкого спектра тормозных систем, и систем динамической стабилизации. Сюда даже относятся коммуникационные и инфор­мационные системы, со множеством разных требований. Наряду с системами и компонен­тами мехатроника играет все более важную роль в области микромеханики.

Примеры на уровне системы

Общей тенденцией является появление си­стем для полностью автоматического управ­ления автомобилем. В будущем механиче­ские системы будут все больше заменяться системами «х-by-wire», т.е. электронными. Одной из систем, существующих уже до­вольно долгое время, является «drive-by­wire», т.е. электронное управление дрос­сельной заслонкой. Система Brake-by-wire заменяет механическую и гидравлическую связь между педалью и тормозом колеса. Датчики определяют желание водителя за­тормозить и передают эту информацию на электронный блок управления (ЭБУ). Затем ЭБУ создает необходимое тормозное усилие на колесах посредством исполнительных механизмов.

Возможным вариантом реализации си­стемы Brake-by-wire является электрогидравлическая тормозная система (SBC). При нажатии педали тормоза или вмешательстве системы динамической стабилизации (ESP) ЭБУ SBC вычисляет необходимое тормозное давление для каждого колеса. Поскольку электронный блок вычисляет необходимое тормозное давление отдельно для каждого колеса и по-отдельности определяет фактиче­ские значения, он может также регулировать тормозное давление на каждом колесе через модуляторы давления. Каждый из четырех модуляторов давления состоит из впускного и выпускного клапанов, управляемых электрон­ными выходными каскадами, которые вместе обеспечивают точную регулировку давления.

В системе с общей напорной магистралью (дизельный двигатель) нагнетание давления и впрыск топлива отделены друг от друга. Акку­мулятор высокого давления, т.е. общая напор­ная магистраль, накапливает давление топлива, необходимое для каждого рабочего режима двигателя. Форсунка, управляемая электро­магнитным клапаном со встроенным соплом, выполняет функцию впрыска топлива прямо в камеру сгорания каждого цилиндра. Электро­ника двигателя постоянно запрашивает данные о положении педали газа, скорости вращения, рабочей температуре, расходе всасываемого воздуха и давлении в магистрали для оптими­зации управления дозированием топлива в за­висимости от режима работы.

Примеры на уровне компонентов

Топливные форсунки — важнейшие компо­ненты при определении будущего потен­циала технологий для дизельных двигателей. Форсунки с общей топливной магистралью являются отличным примером того, что очень высокой степени функциональности и, в конечном итоге, удовлетворения клиентов можно добиться только путем контроля всех физических областей (электродинамики, ме­ханики, гидродинамики), воздействующих на эти компоненты.

Автомобильные CD-приводы подверга­ются особенно жестким условиям эксплуа­тации. В дополнение к широким диапазонам температур, они должны выдерживать экс­тремальные вибрации, критически влияю­щие на такие высокоточные системы. При­воды обычно оснащаются системой упругой амортизации для изоляции блока воспро­изведения от вибраций, возникающих при движении автомобиля. Любые стремления уменьшить вес и монтажное пространство CD-приводов сразу вызывают требования улучшения этих систем упругой амортиза­ции. Если система амортизации CD-привода отсутствует, основной акцент делается на проектировании механической системы с нулевыми зазорами и обеспечении допол­нительного усиления и отслеживающих кон­троллеров на высоких частотах. Лишь путем рассмотрения обеих мер с точки зрения мехатроники можно прийти к оптимальному решению по защите от вибрации в автомо­биле. В дополнение к снижению массы при­мерно на 15 % необходимо также уменьшить монтажную высоту примерно на 20%.

Новый мехатронный подход для электро­приводов вентиляторов радиатора системы охлаждения двигателя основан на использова­нии бесщеточных, электронно коммутируемых двигателей постоянного тока. Изначально, они более дороги (двигатель с электроникой), чем старые, оснащенные щетками. Однако общая оптимизация имеет положительный эффект: бесщеточные двигатели постоянного тока можно использовать в качестве двигателей с «мокрым» ротором с гораздо более простой конструкцией. Это уменьшает количество от­дельных деталей примерно на 60%. Говоря в целом, более прочная конструкция имеет вдвое больший срок службы, почти вдвое меньший вес, примерно на 40% меньшую общую длину, в то же время поддерживая за­траты на сравнимом уровне.

Примеры в области микромеханики

Еще одной областью применения для меха­троники являются микромеханические дат­чики, с достойными упоминания примерами, такими как пленочные термоананемометры и датчики скорости вращения вокруг верти­кальной оси.

Конструкция микросистем также требует междисциплинарного подхода в связи с тес­ным взаимодействием между подсистемами, с отдельными дисциплинами, такими как ме­ханика, электростатика, гидродинамика (где необходимо) и электроника.

Методология разработки мехатронных систем

Моделирование мехатронных систем

Особые проблемы, с которыми проектиров­щики сталкиваются при разработке мехатронных систем, являются сокращение вре­мени разработки и усложнение систем. В то же время крайне важно, чтобы в результате разработок создавались полезные продукты.

Сложные мехатронные системы состоят из большого количества компонентов из широ­кого спектра областей: гидравлики, механики и электроники. Взаимодействие между этими областями — решающий фактор, определяю­щий функционирование и эффективность всей системы. Модели требуются для проверки клю­чевых проектных решений, особенно на ранних стадиях разработки, когда еще нет прототипа.

Простейшие вопросы можно зачастую прояс­нить путем создания относительно простых моделей компонентов. Если требуется боль­шая детализация, то нужны более подробные модели компонентов. Подробные модели фокусируются в основном на конкретной физической области.

В результате появились подробные гидрав­лические модели форсунок системы Common Rail. Они моделируются с помощью специ­альных программ, алгоритмы которых точно соответствуют гидравлическим системам. Например, здесь требованием могло бы быть принятие во внимание кавитации.

Подробные модели также требуются для проектирования силовой электроники для активации действия форсунок. Опять же, это подразумевает использование инструментов моделирования, которые должны разраба­тываться для проектирования конкретных электрических цепей.

Инструменты, специально предназначенные для этой части системы, также должны обе­спечивать разработку и моделирование про­граммного обеспечения блоков управления ТНВД и силовой электроникой с помощью сигналов датчиков.

Поскольку компоненты системы взаимо­действуют между собой, недостаточно рас­сматривать отдельные подробные модели компонентов изолированно. Оптимальное решение — учитывать модели других ком­понентов системы. В большинстве случаев эти компоненты могут быть представлены гораздо более простыми моделями. Напри­мер, для моделирования системы фокуси­рованием на гидравлике, требуется простая модель силовой электроники.

Применение различных инструментов моде­лирования, адаптированных к конкретным областям при проектировании мехатронных систем, эффективно только при наличии поддержки по обмену моделями и параме­трами между инструментами моделирования. Прямой обмен моделями очень проблемати­чен из-за того, что при описании моделей каждого из инструментов используются раз­ные языки.

Однако анализ типичных компонентов в мехатронных системах показывает, что они могут состоять из нескольких простых эле­ментов, адаптированных к конкретным об­ластям. К этим стандартным элементам, на­пример, относятся:

Предпочтительным решением является хра­нение этих элементов в центральной стан­дартной библиотеке моделей (рис. «Библиотека моделей для микромеханического датчика скорости вращения вокруг вертикальной оси» ), доступ к которой осуществляется также и децентра­лизованно. Ядром библиотеки моделей яв­ляется документация всех стандартных эле­ментов.

Для каждого элемента она содержит:

V-модель

V-модель содержит взаимосвязи между раз­личными этапами разработки продукта, от определения требований и реализации до испытаний и внедрения системы (рис. «Общий обзор V-модели» ). На стадии разработки проект проходит три уровня:

Сначала на каждом уровне нужно сформули­ровать требования («что?») в виде специфи­каций (рис. «Рекурсивная методология на одном уровне» ). Затем они используются для создания проектных спецификаций на осно­вании проектных решений. Характеристиче­ские спецификации описывают, «как» можно выполнить требование. Характеристические спецификации создают основу для описания модели, что позволяет проверять правиль­ность каждого этапа проектирования вме­сте с определенными ранее контрольными примерами. Эта процедура проходит все три этапа и, в зависимости от применяемых технологий, в каждой соответствующей обла­сти (механика, гидравлика, гидродинамика, электрика и электроника, программное обе­спечение).

Рекурсии на каждом уровне проектирования значительно сокращают стадии разработки. Моделирование, быстрое создание прото­типов и одновременное проектирование — инструменты, позволяющие осуществлять оперативную проверку и создающие условия для сокращения циклов создания продукта.

Перспективы развития мехатроники

Движущей силой в мехатронике является по­стоянный прогресс. Прогрессу в мехатронике способствуют компьютерные технологии в виде все более мощных компьютеров в стандартных областях применения. Соот­ветственно, имеется огромный потенциал дальнейшего роста уровней безопасности и комфорта автомобилей и дальнейшего уменьшения токсичности выхлопа и расхода топлива. Инженеры также сталкиваются с новыми проблемами при внедрении новых технологий для этих систем.

Даже в случае сбоя будущие системы «Х-Ьу-wire» должны быть способны продолжать выполнять предусмотренные функции без перехода на аварийный режим с включением механики или гидравлики. Условием их реали­зации является высоконадежная мехатронная архитектура, требующая «простой» проверки безопасности. Это влияет и на отдельные ком­поненты, и на передачу энергии и сигналов.

Наряду с системами «х-by-wire» еще одной областью, в которой можно достичь значи­тельного прогресса путем систематического внедрения мехатронных систем, являются системы повышения безопасности при дви­жении (DAS) и их человеко-машинные интер­фейсы.

Подходы к проектированию мехатронных систем должны демонстрировать целост­ность в нескольких аспектах:

Еще одной проблемой является обучение для стимулирования междисциплинарного под­хода и разработки подходящих DE-процессов и форм организации и коммуникаций.

Источник