Tento materiál vznikl jako součást projektu In-TECH 2, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.
Mechatronika ve strojírenství
Zpracoval: Ing. Robert Voženílek, Ph.D.
Pracoviště: katedra vozidel a motorů (TUL)
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
Kybernetika
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Přechod výroby ze stadia mechanizace do stadia částečné či plné automatizace jedoprovázen vznikem mimořádně složitých výrobních, energetických, dopravních ijiných systémů, jejichž řízení se stává velmi obtížným. Studovat vlastnosti těchtosložitých systémů, s cílem jak je řídit, již nelze tradičním způsobem rozčleněním najednodušší složky (podsystémy) nebo postupným odděleným sledováním působeníjednoho činitele nebo vlivu na druhý. Metody jak studovat vlastnosti těchto systémůa jak je řídit nabízí nový vědní obor - kybernetika.
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
Kybernetika
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Základním pojmem kybernetiky je informace, dalšími důležitými pojmykybernetiky jsou řízení a zpětná vazba.
Technické systémy
Složité stroje nebo zařízení nebo technologické procesy, u nichžsledujeme jak na sebe vzájemně působí jejich jednotlivé části a jakézákonitosti platí pro jejich řízení, označujeme jako technické systémy ajejich problémy řeší technická kybernetika.
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
Mechanizace
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Mechanizace je proces, při němž výrobními prostředky či úpravou technologickéhopostupu odstraňujeme fyzickou práci. Činnost člověka se přesouvá do oblastiřízení a kontroly.
Automatizace
Automatizace je proces, při němž řídící funkce přebírají různé stroje a zařízení.
Řízení
K zabezpečení automatizace je nutné zvládnout řízení daného objektu. Řízení jecílevědomá činnost, při níž se hodnotí a zpracovávají informace o řízeném procesua podle nich se ovládají příslušná zařízení tak, aby se dosáhlo určitéhopředepsaného cíle. Je tedy zavedena zpětná vazba.
Ovládání
Při řízení, kdy se nesrovnává bezprostřední účinek řízení s očekávanýmvýsledkem se proces řízení nazývá ovládání. U ovládání není tedy použito zpětnévazby.
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
Řízení
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
1) Ruční2) Automatické
Pojmy
Regulovaná veličina - veličina, která se regulací udržuje v předepsaných podmínkách.Skutečná hodnota regulované veličiny je hodnota, kterou regulovaná veličina v danémokamžiku má.Žádaná hodnota – předepsaná velikost, na které se má regulovaná veličina udržovat.Žádaná hodnota se zavádí do regulačního obvodu řídící veličinou.Regulační odchylka - skutečnou hodnotu regulované veličiny a žádanou hodnoturegulované veličiny je nutno neustále vzájemně srovnávat a vytvářet jejich rozdíl.
Měřící člen je člen pro získání a převod informace, tj. skutečné hodnoty regulované veličiny.Skládá se ze snímače (čidla) a převáděcího členu, který převádí signál na jinou fyzikálníveličinu, vhodnou k dalšímu zpracování (převodník).Akční člen je zařízení, které mění hodnotu akční veličiny.
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
Regulační obvod
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Zařízení, které má být regulováno, nazýváme regulovanou soustavou a zařízení, kteréprovádí regulaci, regulátorem. Obě tyto části tvoří regulační obvod. Regulátor je zařízení,které uskutečňuje samočinnou regulaci.Hlavní součástí regulátoru je porovnávací člen, který porovnává údaj ze snímače (skutečnáhodnota regulované veličiny) s žádanou hodnotou a ústřední člen, který obsahujeproporcionální, integrační a derivační člen.
Blokové schéma regulačního obvodu
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
Mechatronika
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Moderní řešení automatické regulace strojů, strojních zařízení a systémů zvyšuje jejichfunkční, užitné i spolehlivostní parametry. Strojírenství s intenzivní podporou principůautomatického řízení, postaveného na propojení komponent mechanické (mechanicko-hydraulické, mechanicko-pneumatické) a elektronické povahy úspěšně zajišťuje a urychlujeprogresivní technické inovace i vývoj nových koncepcí prakticky ve všech strojírenskýchoborech.
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
Mechatronika
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Moderní systémy automatické regulace technologických procesů využívají pro řízení, monitorování a vizualizaci různé simulační programy (Matlab, LabWiew, Sipro, VisiDAQ, Advantech aj.), obsahující množství nástrojů a programů: tyto systémy využívají měřící karty ke zpracování digitálních a analogových vstupů a výstupů.Jako příklad je uvedena demoverze zpracování plnění nádrží pomocí programu taiwanské firmy Advantech.
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
Regulace systému
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Principielní zapojení uzavřeného regulačního obvodu pro směrové řízení kol –každé kolo je řízeno samostatně
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
Regulace systému
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Řízení směrového natáčení kol (varianta, kdy každé kolo je řízeno samostatně) - software Matlab/Simulink
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
Regulace systému
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Schéma řízení hydraulického obvodu a snímání vybraných veličin
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
Regulace systému
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Schéma řízení hydraulického obvodu a snímání vybraných veličin
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
SYSTÉM ESP U VOZIDEL
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
SYSTÉM ESP U VOZIDEL
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Čerpáno z Dílenských učebních pomůcek Škoda Auto
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
SYSTÉM ESP U VOZIDEL
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Čerpáno z Dílenských učebních pomůcek Škoda Auto
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
SYSTÉM ESP U VOZIDEL
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Čerpáno z Dílenských učebních pomůcek Škoda Auto
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
SYSTÉM ESP U VOZIDEL
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Čerpáno z Dílenských učebních pomůcek Škoda Auto
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
SYSTÉM ŘAZENÍ PŘEVODOVÝCH STUPŇŮ U VOZIDEL
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Čerpáno z Dílenských učebních pomůcek Škoda Auto
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
SYSTÉM ŘAZENÍ PŘEVODOVÝCH STUPŇŮ U VOZIDEL
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Čerpáno z Dílenských učebních pomůcek Škoda Auto
MECHATRONIKA VE STROJÍRENSTVÍ
SYSTÉM ŘAZENÍ PŘEVODOVÝCH STUPŇŮ U VOZIDEL
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Čerpáno z Dílenských učebních pomůcek Škoda Auto
