Bài giảng: Thiết kế hệ thống cơ điện tử

Chia sẻ: Đỗ Hồng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:64

Thêm vào BST

Báo xấu

1.090
lượt xem 282
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo sách 'bài giảng: thiết kế hệ thống cơ điện tử', kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng: Thiết kế hệ thống cơ điện tử

(Mechatronics System Design) Giảng viên:Th.s. Nguyễn Minh Tuấn Bộ Môn: Cơ điện tử- Khoa cơ khí Đại học bách khoa Tp.HCM Email: minhtuandavi@yahoo.com
NỘI DUNG Mục tiêu của môn học: Môn học giới thiệu các thành phần cơ bản hình thành nên hệ thống Cơ điện tử, phương pháp thiết kế hệ thống cơ điện tử đối tượng cụ thể, những ứng dụng cụ thể của các hệ thống và sản phẩm cơ điện tử. Các hiểu biết, các kỹ năng cần đạt được sau khi học môn học Kiến thức: Nắm vững các thuật ngữ, khái niệm, nguyên lý, các yếu tố hình thành hệ thống Cơ điện tử. Tiệm cận một phương pháp thiết kế “phương pháp thiết kế hệ thống cơ điện tử”. Kỹ năng nhận thức: Nhận biết được mối liên kết giữa các thành phần trong hệ thống cơ điện tử; Kỹ năng chuyên môn: kỹ năng phân tích, thiết kế sản phẩm cơ điện tử. Kỹ năng chuyển tiếp: áp dụng kiến thức được trang bị ở môn này để tiếp cận các hệ thống tự động trong các lĩnh vực khác nhau.
NỘI DUNG (tt) Kiểm tra giữa kỳ:20 () Kiểm tra cuối kỳ: 80(thi vieát 50%,chuyeân ñeà 20%, thí nghieäm 10%) Tài liệu học tập: Sách, Giáo trình chính: [1] Devdas Shetty-Mechatronics system design 1997. [2] Robert H. Bishop – The Mechatronics Handbook Tài liệu tham khảo: [3] W.botlton – Mechatronics – Electronic Control systems in mechanical engineering 1995. [4] D.A. Bradley - Mechatronics – Electronic in product and processes – chapman & Hall 1993.
Giới thiệu 1 Tổng quan về cơ điện tử 2 Đặc điểm và cấu trúc hệ thống Cơ điện tử 3 Lý thuyết thiết kế hệ thống Cơ điện tử 4 Baùo caùo chuyeân ñeà 5 Oân taäp 6
Ñeà taøi tieåu luaän stt Ñeà taøi Hoï teân sinh vieân Ñieåm 1 Mobile robot Nguyeãn ñaéc nghóa Tuaàn Nguyeãn quang nghóa 6 Nguyeãn ñöùc thaønh Vöông ñình tuaán 2 Robot lau kính nhaø cao taàng Phaïm tröôøng sôn 6 Leâ nhaät toaøn Töôûng anh tuaán Nguyeãn leâ minh huy 3 Maùy taäp luyeän tennis Nguyeãn hoàng duy baèng 7 Chung quoác huy Nguyeãn leâ hoàng vuõ Nguyeãn vieäc dung 4 Walking robot (loaïi 6 chaân) Nguyeãn ñoã trung chaùnh 7 Trieäu ñình coâng Ñinh vieät khaùnh Cao traàn ñöùc
Ñeà taøi tieåu luaän stt Ñeà taøi Hoï teân sinh vieân Ñieåm 5 Robot song song (hexapod) Traàn taân khoa 8 Voõ thuaän laâm Nguyeãn thaùi duy Cao ñình ñieàn 6 Baõi giöõ xe töï ñoäng Löu trieàu hieäp 8 Löông quoác anh Leâ höõu nam Buøi quoác vuõ 7 Thieát keá maùy chænh hình (maùy keùo coät soáng) Ñaäu vaên hoaøn 9 Nguyeãn phi bình Phaïm traàn kieân Voõ quang ñuùng 8 Robot taøu ngaàm Nguyeãn thaønh loäc 9 Tröông taán loäc Voõ minh thònh Ñoã ngoïc bình phöông
Ñeà taøi tieåu luaän stt Ñeà taøi Hoï teân sinh vieân Ñieåm 9 Maùy baùn haøng töï ñoäng Phaïm ngoïc lôïi 10 Maïch quang thaønh Ñaøo duy taân Leâ quang hoaøn 10 Maùy cnc 3 truïc Leâ döông huy 10 Ñinh nam nga Phan thaønh taán Phaïm baù ngoïc 11 Heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi Leâ minh ñöùc 11 Nguyeãn troïng hieàn Traàn thieän baùch Phaïm quoác huaân 12 Tay maùy gaép saûn nhöïa Ñoaøn phuùc trí 11 Nguyeãn baù töø Nguyeãn vieát thaønh Traàn minh nhaät
Ñeà taøi tieåu luaän stt Ñeà taøi Hoï teân sinh vieân Ñieåm 13 Thieát keá maùy taäp luyeän theå thao toaøn naêng Phaïm ngoïc khueâ Tuaàn Löu ñöùc anh 12 14 Thang maùy Phaïm duy quaân Tuaàn Traàn thaùi sôn 12 Nguyeãn vaên hoøa Nguyeãn thieân trung
chöông 1 toång quan veà cô ñieän töû 1.1 KHAÙI NIEÄM VEÀ CÔ ÑIEÄN TÖÛ Khaùi nieäm Cô ñieän töû ñöôïc môû ra töø ñònh nghóa ban ñaàu cuûa coâng ty Yasakawa Electric : “ Thuaät ngöõ Mechatronics( cô ñieän töû ) ñöôïc taïo thaønh bôûi “mecha” trong mechanism (cô caáu) vaø “tronics” trong electronics (ñieän töû). Noùi caùch khaùc, caùc coâng ngheä vaø saûn phaåm ñöôïc phaùt trieån seõ ngaøy caøng ñöôïc keát hôïp chaët cheõ vaø höõu cô thaønh phaàn ñieän töû vaøo trong caùc cô caáu vaø raát khoù coù theå chæ ra ranh giôùi giöõa chuùng.”
Moät ñònh nghóa khaùc veà Cô ñieän töû thöôøng hay ñöôïc noùi tôùi do Harashima, Tomizuka va Fuduka ñöa ra naêm 1996 : “ Cô ñieän töû laø söï tích hôïp chaët cheõ cuûa kyõ thuaät cô khí vôùi ñieän töû vaø ñieàu khieån maùy tính thoâng minh trong thieát keá vaø cheá taïo caùc saûn phaåm vaø quy trình coâng nghieäp.” Cung naêm ñoù, Auslander vaø Kempf cuõng ñöa ra moät ñònh nghóa khaùc nhö sau : “ Cô ñieän töû laø söï aùp duïng toång hôïp caùc quyeát ñònh taïo neân hoaït ñoäng cuûa caùc heä vaät lyù.” Naêm 1997, Shetty laïi quan nieäm : “ Cô ñieän töû laø moät phöông phaùp luaän ñöôïc duøng ñeå thieát keá toái öu caùc saûn phaåm cô ñieän.”
Vaø gaàn ñaây, Bolton ñeà xuaát ñònh nghóa : “ Moät heä cô ñieän töû khoâng chæ laø söï keát hôïp chaët cheõ caùc heä cô khí, ñieän vaø noù cuõng khoâng chæ ñôn thuaàn laø moät heä ñieàu khieån; noù laø söï tích hôïp ñaày ñuû cuûa taát caû caùc heä treân.” Taát caû nhöõng ñònh nghóa vaø phaùt bieåu treân veà Cô ñieän töû ñeàu xaùc ñaùng vaø giaøu thoâng tin, tuy nhieân baûn thaân chuùng, neáu ñöùng rieâng leû laïi khoâng ñònh nghóa ñöôïc ñaày ñuû thuaät ngöõ Cô ñieän töû.
Ngoaøi ra coøn co caùc ñònh nghóa khaùc veà cô ñieän töû nhö: • Chico state university: Laø lónh vöïc nghieân cöùu maø noù keát hôïp nhöõng nguyeân taéc chuû yeáu cuûa cô khí, kyõ thuaät ñieän töû vaø kyõ thuaät maùy tính. • Clemson university: Laø keát hôïp cuûa phaàn meàm vaø phaàn cöùng cho thieát keá vaø phaân tích kyõ thuaät ñieàu khieån tieân tieán. • Design with microprocessors for Mechanical engineers [ Stiffler 1992]: Laø khoa hoïc maø noù thoáng nhaát giöõa cô khí vaø ñieàu khieån ñieän töû. • Inductrial Research and Development Advisory Committee of the European [Alciatore 1998]: Laø söï lieân keát hoå trôï laån nhau cuûa cô khí chính xaùc, ñieàu khieån ñieän töû vaø heä thoáng tö duy trong thieát keá saûn phaåm vaø caùc quaù trình saûn xuaát.
• Introduction to mechatronic and meaurement systems (book): Laø lónh vöïc kyõ thuïaât lieân nghaønh thöïc hieän vieäc thieát keá saûn phaåm döï treân söï saùt nhaäp caùc phaàn töû cô khí vaø ñieän töû ñöôïc phoái hôïp bôûi moät caáu truùc ñieàu khieån. • Journal of mechatronics: Laø söï lieân keát hoå trôï laån nhau cuûa cô khí chính xaùc , ñieàu khieån ñieän töû vaø heä thoáng tö duy trong thieát keá tö duy vaø caùc quaù trình saûn xuaát. • Loughborough university (United Kingdom): Cô ñieän töû laø trí tueä thieát keá maø noù söû duïng moät khoái thoáng nhaát keát hôïp cuûa cô khí, ñieän töû vaø kyõ thuaät maùy tính laøm naâng cao chaát löôïng saûn phaåm, quaù trình hoaëc heä thoáng.
• ME magazine: “Laø taùc duïng hoå trôï laån nhau cuûa cô khí chính xaùc, lí thuyeát ñieàu khieån, khoa hoïc maùy tính, caûm bieán cô caáu taùc ñoäng, ñeå thieát keá saûn phaåm vaø caûi tieán quaù trình”. “öùng duïng cuûa coâng ngheä môùi nhaát trong kyõ thuaät cô khí chính xaùc, lyù thuyeát ñieàu khieån, khoa hoïc maùy tính vaø ñieän töû vaøo vieäc thieát keá caùc quaù trình taïo ra caùc saûn phaåm ña chöùc naêng hôn vaø ñaùp öùng nhu caàu tieâu duøng”. • Mechatronical secondary vocational school (Budapest, Hungary: source: EGK): Laø söï saùt nhaäp cuûa cô khí, ñieän töû vaø ñieàu khieån baèng maùy tính thoâng minh trong lónh vöïc laäp keá hoaïch, giai ñoaïn ñaàu saûn suaát vaø quaù trình maø caû ba nghaønh treân luoân hoå trôï vaø taêng cöôøng laån nhau moät caùch khoâng ngöøng. • Mechatronics –Electromechanics and Controlmechanics (Miu 1990): Laø lónh vöïc lieân nghaønh maø noù bao goàm ñoàng thôøi cô khí, ñieän töû vaø söï ñieàu khieån baèng maùy tính – heä thoáng giao tieáp cô ñieän.
• Mechatronics – Electronic control systems in mechanical engineering (Bolton 1995) Laø söï keát hôïp giöõa ñieän töû, kyõ thuaät ñieàu khieån vaø kyõ thuaät cô khí. • Mechatronics – Electronics in products and processes [Bradley 1994]: L aø lónh vöïc tích hôïp trong quaù trình thieát keá keát hôïp giöõa kyõ thuaät ñieän töû, maùy tính vaø kyõ thuaät cô khí. • Mechatronics – Mechanical system interfacing [Auslander 1994]: Laø söï öùng duïng cuûa caùc khaû naêng phöùc taïp ñoái vôùi söï hoaït ñoäng cuûa caùc heä thoáng vaät chaát. • Mechatronics engineering (book): Laø hoaït ñoäng tröôùc khi laäp keá hoaïch lieân quan ñeán cô khí, ñieän töû vaø phaàn meàm vaøo voøng ñôøi saûn phaåm trong hoaït ñoäng ñoàng thôøi cuûa quaù trình phaùt trieån.
• Mechatronics system design (shetty 1998): Phöông thöùc ñöôïc duøng cho thieát keá toái öu hoùa caùc saûn phaåm ñieän cô. • North Carolina state university course: Laø söï lieân keát hoå trôï laån nhau cuûa cô khí chính xaùc, ñieàu khieån ñieän töû vaø heä thoáng tö duy trong thieát keá saûn phaåm vaø caùc quaù trình saûn suaát thoâng minh. • University of California at Berkeley: Laø söï tieáp caän linh hoaït, ña kyõ thuaät trong söï keát hôïp cuûa kyõ thuaät cô khí, kyõ thuaät ñieän töû, kyõ thuaät maùy tính vaø coâng ngheä thoâng tin. • University of Linz: Heä thoáng kyõ thuaät vaän haønh moät caùch maùy moùc vôùi söï phaûn hoài tôùi moät vaøi boä phaän chuû yeáu nhöng vôùi nhieàu hoaëc ít söï hoå trôï ñaéc löïc cuûa ñieän töû cho caùc cô caáu cô khí.
• University of Twente (the Neherlands): Laø coâng ngheä maø noù keát hôïp cô khí vôùi ñieän töû vaø coâng ngheä thoâng tin ñeå hình thaønh tröôøng tích hôïp vaø töông taùc trong caùc chi tieát, moâdun, saûn phaåm vaø heä thoáng. • University of Washington: Söï nghieân cöùu toång hôïp cuûa thieát keá heä thoáng vaø saûn phaåm maø trong ñoù söï tính toaùn, cô khí hoùa, söï taùc ñoäng, caûm bieán vaø ñieàu khieån ñöôïc keát hôïp vôùi nhau ñeå ñaït ñöôïc chaát löôïng vaø tính naêng cuûa saûn phaåm tieân tieán. • Virginia polytechnic institute: Cô ñieän töû lieân quan ñeán söï keát hôïp cuûa cô khí, ñieän töû, phaàn meàm, vaø kyõ thuaät lyù thuyeát ñieàu khieån vaøo trong moät khung coâng vieäc hôïp nhaát maø noù laøm taêng cöôøng quaù trình thieát keá.
Ñoái vôùi Takashi Yamaguchi, ngöôøi laøm vieäc ôû phoøng kyõ thuaät cô khí Cty Hitachi ôû Ibaraki Nhaät Baûn thì cô ñieän töû laø “moät phöông phaùp luaän cho vieäc thieát keá nhöõng saûn phaåm maø ñöôïc tung ra nhanh treân thò tröôøng, coù ñaëc tính chính xaùc. Nhöõng ñaëc tính naøy coù ñöôïc vì saûn phaåm khoâng chæ mang yeáu toá thieát keá cô khí maø coøn laø söû duïng ñieàu khieån servo, caûm bieán vaø ñieän töû”. OÂng cuõng noùi theâm raèng, noù cuõng raát quan troïng ñeå laøm cho caáu truùc cöùng vöõng. Caùc oå ñæa maùy tính laø ví duï cuûa söï öùng duïng thaønh coâng cô ñieän töû: “ñóa ghi ñöôïc yeâu caàu cung caáp söï truy caäp raát nhanh, vò trí chính xaùc vaø ñoä cöùng vöõng toát ñeå choáng laïi nhöõng taùc ñoäng nhieãu bieán ñoåi”.
Ñoái vôùi Giorgio Rizzoni, phoù giaùo sö cô khí ôû Ñaïi hoïc bang Ohio taïi Columbus thì “cô ñieän töû laø söï hoäi tuï cuûa phöông thöùc thieát keá truyeàn thoáng vôùi caûm bieán vaø khí cuï ño kieåm, truyeàn doäng, kyõ thuaät cô caáu taùc ñoäng ñöôïc gaén vaøo heä thoáng vi xöû lí thôøi gian thöïc”. OÂng noùi: nhöõng saûn phaåm cô ñieän töû theå hieän nhöõng tính chaát ñaët bieät naøo ñoù, bao goàm söï thay theá nhieàu chöùc naêng cô khí vôùi nhöõng chöùc naêng ñieän töû maø noù mang ñeán söï thieát keá, laäp trình deå daøng vaø linh hoaït hôn, khaû naêng boå sung nhöõng ñieàu khieån ñöôïc saép xeáp trong heä thoáng phöùc taïp vaø khaû naêng ñieàu khieån söï xuaát nhaäp döõ lieäu töï ñoäng.
Ñoái vôùi Masayoshi Tomiyuka giaùo sö cô khí ôû Ñaïi hoïc California, Berkeley: “ cô ñieän töû thaät söï khoâng laø gì caû nhöng laø moät coâng cuï thieát keá toát. YÙ töôûng cô baûn laø öùng duïng nhöõng phöông phaùp ñieàu khieån môùi ñeå taïo ra nhöõng ñaëc tính môùi töø thieát bò cô khí. Noù coù nghóa laø söû duïng kyõ thuaät hieän ñaïi coù giaù trò thaät söï ñeå caûi tieán ñaëc tính vaø tính linh hoaït cuûa saûn phaåm vaø quaù trình saûn xuaát.