lekcija 1:lekcija 1: osnove mehatronikeosnove...

Lekcija 1:Lekcija 1:Osnove mehatronikeOsnove mehatronike

Prof dr sc Jasmin VelagiProf.dr.sc. Jasmin VelagiElektrotehniki fakultet Sarajevo

K l ij M h t ikKolegij: Mehatronika

2012/2013

Kolegij: MehatronikaKolegij: Mehatronika

2/50Predmetni nastavnik: Prof.dr.sc. Jasmin Velagi, dipl.in.el. 2/50e-mail: [email protected].: 033 25 07 65

Saradnik: Mr.sc. Nedim Osmie-mail: [email protected]@tel.: 033 25 07 47

K lt ij ij d i t tk 12 13 iliKonzultacije: srijeda i etvrtkom 12-13, ili po dogovoru

Naini provjere kolokvij laboratorijskih vjebi (20%)Znanja: seminarski rad (40%)

zavrni ispit (40%)zavrni ispit (40%)


3/50

Nastavne jedinice:1 Osnove mehatronike 3/501. Osnove mehatronike2. Dizajn mehatronikih sistema3. Real-time simulacije4. Upravljanje sistemima5. Implementacija upravljakih algoritama6 Senzori za mjerenje pozicije6. Senzori za mjerenje pozicije7. Industrijski robot8. Mobilni roboti9. Estimacija parametara sistema10. Mehatroniki automobilski sistemi: suspenzija11 Mehatroniki automobilski sistemi: upravljanje zakretanjem11. Mehatroniki automobilski sistemi: upravljanje zakretanjem12. Mehatroniki automobilski sistemi: koenje, pogonski

sistemi, tolerancija na kvarove13. Neizraziti (fuzzy) sistemi upravljanja14. Neuronski sistemi upravljanja


4/50Preporuena literatura:

4/501. Jasmin Velagi, Zabiljeke s predavanja, Elektrotehniki fakultet, Sarajevo, 2011, URL: http://people.etf.unsa.ba/~jvelagic/laras/lectures.htm

2. R.H. Bishop, Mechatronics Handbook, Boca Raton: CRC Press, 2002.

3 R Isermann Mehatronic Systems Fundamentals3. R. Isermann, Mehatronic Systems Fundamentals, Berlin:Springer, 2003.

4. D.G. Alciatore and M.B. Histand, Introduction to Mechatronics and Measurement Systems New York:Mechatronics and Measurement Systems, New York: McGraw-Hill, 2003.

Dodatna literatura:Dodatna literatura:1. D. Shetty and R.A. Kolk, Mechatronics System Design, MA:

PWS Publishing, 1997.2 D N l M h t i NJ P ti H ll 20022. D. Necsulescu, Mechatronics, NJ: Prentice-Hall, 2002.

Da li su svi upoznati sa mehatronikom tehnologijom?tehnologijom?

5/505/50

1.1. Definicija mehatronikeMehatronika je sinergijska kombinacija mehanikog i elektrikog inenjeringa, raunarskih znanosti i

6/50informacijskih tehnologija, koja koristi sisteme upravljanja i numerike metode za dizajn proizvoda i procesa ugraujui u njih inteligenciju (Davdas

6/50

procesa, ugraujui u njih inteligenciju (Davdas Shetty, Richard A. Kolk).

Mehanika Elektronika

Upravljanje

Mehanika Elektronika

Upravljanje

Senzori SoftverSe o

Definicija mehatronikeMehatronika je metodologija koja se koristi za optimalni dizajn elektromehanikih proizvoda (Davdas Shetty, 7/50j p ( yRichard A. Kolk).Izraz mehatronika se koristi za oznaavanje brzog

7/50

razvoja, interdisciplinarnog polja inenjeringa koji se bavi dizajnom proizvoda ije funkcije se oslanjaju na sinergijskoj integraciji mehanikih elektrikih isinergijskoj integraciji mehanikih, elektrikih i elektronikih komponenti (H.B. Histand, D.G. Alciatore).Mehatronika implicira sinergijsku integraciju mehanikihMehatronika implicira sinergijsku integraciju mehanikih i elektrikih principa u konjukciji sa raunarskom tehnologijom za inteligentno upravljanje strojevima, procesima i mehanizmima (C. Fraser, J. Milne).Mehatronika je proces ugradnje inteligencije u fizike i tsisteme.

Definicija mehatronike

8/508/50


9/509/50


10/50

Kompjuterski sistemi

Sistemi upravljanja

Digitalno upravljanje

10/50

sistemiMikro upravljanje Simulacija

Digitalni krugovi

Aktuatori i senzori

Mehatronika

Analogni krugovi

Matematiki modeli

Elektromehaniki sistemi

Elektriki sistemi

Mehaniki sistemi


Mi emo koristiti sljedeu definiciju

11/50

Elektronika

MikroelektronikaEnergetska elektronika

Teorija sistemaModeliranjeA t ti ij k

Informacijska

11/50

ElektronikaelektronikaSenzoriAktuatori

Automatizacijske tehnologijeSoftverUmjetna

Mehatronika

tehnologija

Umjetna inteligencija

Mehanika iMehanika i elektromehanika

Mehaniki elementiStrojeviPrecizni strojevi

Mehatronika je interdisciplinarna znanost u kojoj sljedee tri discipline djeluju zajedno: mehaniki sistemi, elektroniki

Za dizajn mehatronikih sistema koristi se istovremeni inenjerings ciljem integracije navedenih j

Elektriki elementij ,

sistemi i informacijske tehnologije. j g j

disciplina i kreiranja sinergijskih efekata.

1.2. Historija mehatronikeTermin mehatronika su uveli Japanci (1975 godine u elektronikoj kompaniji Askawa u Japanu - kombinacija ij i M h ik El kt ik K t l ) 12/50rijei Mehanika-Elektronika-Kontrola).

U poetku zamiljena kao sredstvo dopunjavanja mehanikih komponenti elektronikim u preciznoj mehanici

12/50

mehanikih komponenti elektronikim u preciznoj mehanici(refleksna kamera je bila tipina mehatronika naprava). S vremenom se koncept mehatronike promijenio i uvelike

i iproirio. U Europi su se mehatroniki koncepti znaajno poeli primjenjivati kasnih 80-tih prolog stoljeaprimjenjivati kasnih 80 tih prolog stoljea.U Americi su pomalo rezervirani prema ovom terminu, pa umjesto mehatronika koriste izraz sistemski inenjering.Danas je postignut konsenzus oko toga ta je mehatronika i ta ona znai.Cilj mehatronike je poboljanje funkcionalnosti tehnikihCilj mehatronike je poboljanje funkcionalnosti tehnikih proizvoda i sistema spajanjem svih komponenti u jednu.

Historija mehatronike

13/50

isti mehaniki sistemi

M h iki i t i

DC motor 1870

AC motor 1889

1.3. Mehatroniki sistemiMehatroniki sistemi ukljuuju percepciju, kognitivne procese i zakljuivanje.

14/5014/50

Mehatroniki sistemiRazlika izmeu mehatronikih i tradicionalnih sistema upravljanja

15/50

Ul I l

NapajanjeNapajanje

15/50

SistemUlaz IzlazSistemUlaz Izlaz

Povratna veza

NapajanjePercepcija

SistemUlaz Izlaz Realni svijet

Percepcija

Povratna veza

j

Mehatroniki sistemPercepcija (opaanje)

Mehatroniki sistem upravljanja

Mehatroniki sistemiArhitektura mehatronikog sistema

16/50

Prikaz znanja

16/50

Percepcija Planiranje/upravljanje

Proces nadzora/

Upravljaki sistem

Senzori Aktuatori

upravljanjevizualizacija

Senzori Aktuatori

ProcesUpravljani sistem

Ugradivi senzori,

Realni svijet

gaktuatori i procesori su integralni dijelovi mehatronikih sistema.

Mehatroniki sistemi

Proces formiranja ponaanja

6 bl k ki dij f i j j 17/506-blokovski dijagram formiranja ponaanja (vierezolucijska hijerarhija)

17/50

PERCEPCIJAPRIKAZZNANJA

DONOENJEODLUKEZNANJA ODLUKE

AKTUACIJAREALNI SVIJETSENZORI

Mehatroniki sistemiFunkcionalni dijagram semiotika (semiotics) prihvaena kao nova paradigma nauke u 21 stoljeu.

18/50

ZNANJE

18/50

SINTAKSA SEMANTIKA

PRIKAZ INTERPRETACIJA

SINTAKSAZNAK

SEMANTIKAINTERPRETACIJA

PRAGMATIKAOBJEKT

REALNI SVIJET

Mehatroniki sistemiOsobine mehatronikih sistema i proizvoda:

Funkcionalno meudjelovanje izmeu mehanikih, 19/50j jelektronikih i informatikih tehnologija.Prostorno povezivanje podsistema u jednu jedinicu;

19/50

inteligencija vezana uz upravljake funkcije mehatronikog sistema.Prilagodljivost pogodnost uz koju je moguePrilagodljivost, pogodnost uz koju je mogue mehatronike proizvode prilagoditi promjenjivim zadacima i situacijama.jViefunkcionalnost koja se odnosi na funkcije mikroprocesora odreene kompjuterskim programom.Nevidljive funkcije koje obavlja mikroelektronika, teko vidljive i razumljive za potroae.Tehnoloka meuovisnost, usko povezana sa dostupnim proizvodnim tehnologijama.

Mehatroniki sistemi

Primjeri mehatronikih sistema20/50

Mehatroniki

sistemi

20/50

Mehatronike strojne Mehatroniki

pogoni

Mehatroniki potroai Mehatroniki

automobiliMehatroniki

vozovi

Mehatroniki robotski

i i

Mehatroniki generatori Ostali meh.

sistemikomponente pogoni energije automobili vozovi sistemikretanja

Poluaktivni hidrauliki priguivai, A t ti i i

Integrirani elektriki servo pogoni, I t i i

DC motori bez etkica, Integrirani AC

t i

Integrirani vieosni mehaniki alati,

ABS koioni sistemi, Elektro-hid lik

Borbeni vozovi, Na magnetskoj levitaciji temeljeni

( )

Industrijski roboti, Mobilni roboti, j k liki b ti

sistemi

Hard diskovi, Medicinski instrumenti, KAutomatizirani

zupanici, Magnetski namoti.

Integrirani hidrauliki servo pogoni, Integrirani pneumatski servo pogoni

motori,Mehatroniki motori sa unutarnjim sagorijevanjem.

Integrirane hidraulike pumpe.

hidraulike konice (EHB), Aktivna suspenzija, Aktivno frontalno slijeenje

vozovi (MAGLEV),Aktivni boogie.

ovjekoliki roboti, Vietjelesni roboti, Teleroboti, Mikro i nano roboti

Kamere, Automatizirani dijagnostiki sistemi, Klimatizirani sistemi sapogoni,

Roboti (vieosni, mobilni).

slijeenje, Elektrika i hibridna vozila.

roboti, Letjelice, Autonomna vozila, Mikro i telehirurki

sistemi sa inteligentnim upravljanjem,...

telehirurki sistemi.

1.4. Funkcije mehatronikih sistema

Distribucija mehanikih i elektronikih funkcija21/50

Decentralizirani elektriki pogoni sa mikroraunarskim upravljanjem (vieosni sistemi,

21/50

automatski zupanici, itd.).Elastine (lagane) konstrukcije: priguenje sa

l kt ik t ( i ihelektronikom povratnom vezom (pogon niza povezanih vozila, elastini roboti, svemirske konstrukcije, itd.).Ukupno linearno ponaanje nelinearnih mehanizamaUkupno linearno ponaanje nelinearnih mehanizama pomou odgovarajue povratne veze (hidrauliki i pneumatski aktuatori, ventili, itd.).p , , )Adaptacije operatora kroz programibilne karakteristike (pedala gasa, manipulatori, itd.).

Funkcije mehatronikih sistema

Operacijska svojstva proces prilagoavanja ponaanja pomou sistema upravljanja sa 22/50ponaanja pomou sistema upravljanja sa povratnom vezom

22/50

Poveanje mehanike preciznosti uvoenjem povratne veze.Adaptivna kompenzacija trenja.Modelsko i adaptivno upravljanje: omoguuje irok opseg operacija (upravljanje protokom, silom i brzinom, motori, vozila, letjelice, itd.).Vi k lj k f b bli k tiVisoke upravljake performanse zbog bliskosti postavne (referentne) veliine sa ogranienjima (motori, turbine, strojevi za proizvodnju papira, itd.).(motori, turbine, strojevi za proizvodnju papira, itd.).

Funkcije mehatronikih sistema

Nove funkcije ove funkcije ne bi bile mogue bez ugradivih (embedded) raunara 23/50bez ugradivih (embedded) raunara

Upravljanje nemjerljivim varijablama (klizanje k t t j j ili t t t i

23/50

kotaa, unutarnje naprezanje ili temperatura, parametri priguenja, ugao i brzina proklizavanja vozila, itd.).Napredna supervizija i dijagnostika kvaraNapredna supervizija i dijagnostika kvara.Na kvarove tolerantni sistemi sa hardverskom i analitikom redudancijomanalitikom redudancijom.Funkcije pruanja daljinskih usluga za potrebe nadzora, odravanja, popravka, itd.nadzora, odravanja, popravka, itd.Fleksibilna adaptacija za mijenjanje graninih uvjeta.Programibilne funkcije omoguuju promjene tokomProgramibilne funkcije omoguuju promjene tokom dizajna, te nakon prodaje proizvoda.

1.5. Integracijske formeSa poboljanjem minijaturizacije, poveanjem robusnosti i raunarske moi mikroelektronikih komponenti postavljaju

i htj i l d i t ij kih f i 24/50se novi zahtjevi u pogledu integracijskih formi.Takoer uvoenje beinog prijenosa signala uvodi nove mogunosti u mehatronike sisteme.

24/50

gIntegracija unutar mehatronikog sistema se obavlja na dva naina: integracija komponenti i integracija i f ij k i jinformacijskog procesiranja.Integracija komponenti (hardverska integracija) rezultira hardverskim dizajniranjem cjelokupnog mehatronikoghardverskim dizajniranjem cjelokupnog mehatronikog sistema i ugradnjom senzora, aktuatora i mikroraunara u mehaniki proces.P t i t ij j d i iProstorna integracija je odreena procesom, senzorima i aktuatorima.Integracijom mikroraunara i senzora dobivaju seIntegracijom mikroraunara i senzora dobivaju se inteligentni (smart) senzori, a integracijom mikroraunara i aktuatora inteligentni (smart) aktuatori.

Integracijske formeIntegracija koritenjem informacijskog procesiranja (softverska integracija) se temelji na naprednim

lj ki f k ij 25/50upravljakim funkcijama.Osim standardnog direktnog upravljanja i upravljanja u povratnoj vezi (nia razina obrade signala) dodatna obrada

25/50

povratnoj vezi (nia razina obrade signala), dodatna obrada signala se zahtijeva u procesima temeljenim na znanju i on-line (real-time) procesiranju informacija (vie razine obrade signala).On-line obrada podataka ukljuuje rjeavanje problema tipa nadzora sa dijagnosticiranjem kvarova optimizacije inadzora sa dijagnosticiranjem kvarova, optimizacije i rukovanja procesom.Procesi svojstveni bazi znanja su: napredna obradaProcesi svojstveni bazi znanja su: napredna obrada informacija, metode dizajniranja, matematiki modeli procesa i kriteriji performansi.Na temelju ovih procesa omoguuje se ukorporiranje znanja u elektronike i mehanike komponente koritenjem softvera.

Integracijske forme

Baza znanja

Integracija na temelju obrade informacija

26/50IdentifikacijaEstimatori (obzerveri) stanja

Kriteriji kakvoe (performansi)

j 26/50

Matematiki modeli procesa

Metode sinteze (dizajna):-upravljanja-supervizije-optimizacija

On-line obrada informacija

p optimizacija

Direktno i upravljanje u zatvorenoj petlji

NadzorDijagnostika

AdaptacijaOptimizacija

j

Integracija komponentiMikroraunar Aktuator Proces Senzori

g j p

1.6. Dizajn mehatronikih sistema

Dizajn mehatronikih sistema zahtijeva sistemski razvoj i koritenje modernih softverskih dizajnerskih 27/50razvoj i koritenje modernih softverskih dizajnerskih alata.Mehatroniki dizajn predstavlja iterativnu proceduru.

27/50

j p j pV shema razvoja mehatronikih sistema se koristi za dizajn, integraciju, validaciju, testiranje i evoluciju mehatronikih sistema.Dizajn sistema ukljuuje distribuciju zadataka izmeu mehanikih, hidraulikih, pneumatskih, elektrikih i elektronikih komponenti, vrste i razmjetaj senzora i aktuatora elektronike i softverske arhitekture dizajnaktuatora, elektronike i softverske arhitekture, dizajn upravljakog inenjeringa i kreiranje sinegracije.Modeliranje i simulacije igraju vanu ulogu u realizacijiModeliranje i simulacije igraju vanu ulogu u realizaciji razliitih vrsta prototipova.

Dizajn mehatronikih sistemaU ovom stadiju razvoja takoer je vaan i segment simulacija softvera u otvorenoj petlji, odnosno simulacija

28/50komponenti i upravljakih algoritama na odgovarajuem raunaru.Dizajn komponenti koristi razliite CASE alate kao to su

28/50

Dizajn komponenti koristi razliite CASE alate, kao to su CAD/CAE za mehaniku, CFD za fluide, VHDL za dizajn mikroelektronikih komponenti, CADCS alati za sintezu automatskog upravljanja, itd.Nakon dizajna komponenti izrauju se prototipovi u l b t ij ki j tilaboratorijskim uvjetima.Integracija sistema zapoinje sa kombiniranjem razliitih komponentikomponenti.Zbog razliitog razvojnog statusa komponeti tokom simulacijskog dizajna, minimizacije iterativnih razvojnih ciklusa i predvienog vremenskog trajanja razvoja sistema, potrebno je koristiti razliite real-time simulacije.

Dizajn mehatronikih sistemaJedna od vrsta real-time simulacija je RCP, brzi razvoj upravljakog prototipa (Rapid Control Prototyping) u kome

l i i j d i l ij ki lj j 29/50realni proces operira zajedno sa simulacijskim upravljanjemsa visokobrzinskim hardverom i softverom.Druga vrsta vrsta real-time simulacije je HIL hardver u

29/50

Druga vrsta vrsta real time simulacije je HIL, hardver u simulacijskoj petlji (Hardware in the Loop simulation), gdje se real-time simulacijski proces pokree zajedno sa realnim ECU (Electronic Control Unit) hardverom Ovo predstavljaECU (Electronic Control Unit) hardverom. Ovo predstavlja zahtjevan zadatak jer proces real-time simulacije mora biti jako precizan i izlazi senzora se moraju izvesti sa specijalnim sueljskim krugovima.Integracija sistema obuhvaa prostornu integraciju hardverskih komponenti ugradnjom senzora aktuatorahardverskih komponenti, ugradnjom senzora, aktuatora, kablova i sabirnica, u mehaniki sistem i kreiranje sinergijskih efekata i funkcionalne integracije koritenjem softvera sa algoritmima za upravljanje, nadzor, dijagnosticiranje kvarova, tolerantnost na kvarove i HMI operacije.

Dizajn mehatronikih sistema

Zahtjevi - globalne funkcije - procijenjene vrijednosti

trokovi

Proizvodnja - simultano planiranje - tehnologije - montaa i kontrola kvalitete

Stupanj razvoja

30/50- trokovi

Specifikacije - ispunjenje zahtjeva - izvori, ogranienja - pouzdanost, sigurnost

Testiranje polja- finalni proizvod - normalna upotreba - statistika i certifikacija

- montaa i kontrola kvaliteteValidacija

Verifikacija

30/50

D

pouzdanost, sigurnost

Dizajn sistema - dekompozicija sistema - moduli - mehanika vs. elektronika

i ij

Testiranje sistema - testiranje opreme - testiranje ponaanja - pouzdanost, sigurnost D

izajn sistem

- sinergacija

Modeliranje i simulacija - modeli komponenti - analiza ponaanja - zahtjevi za dizajn komponenti

Integracija sistema (softver) - analiza signala - filtriranje - podeavanje algoritama

stem

a

ma a tje a d aj o po e t

Dizajn komponenti (specifina domena) mehanika elektronika automatsko upravljanje HM suelje

Integracija sistema (hardver) - ugradnja (sklapanje) - meusobno usklaivanje - optimizacija - sinergacija nt

egra

cija

sis

Prototipovi- laboratorijska rjeenja - modifikacija ranijih proizvoda - kompjuterski/algoritamski prototipovi

Testiranje/podeavanje komponenti- hardver u simulacijskoj petlji - analiza stresa

g j

In

V shema razvojaMehatronike komponente - mehanika - softversko upravljanje - elektronika - HM suelje

1.7. Upravljanje mehatronikim sistemimaPrimjena algoritama upravljanja sa direktnom granom i granom povratne veze ovisi o pojedinanim svojstvima

31/50elektrikih, mehanikih, hidraulikih, pneumatskih i toplotnih sistema.Svi se oni mogu predoiti na znanju temeljenoj

31/50

Svi se oni mogu predoiti na znanju temeljenoj vierazinskoj upravljakoj strukturi.Ova upravljaka struktura se sastoji od:Ova upravljaka struktura se sastoji od:

Baze znanja,Vierazinskog sistema upravljanja sa povratnim vezama.g p j j p

Baza znanja obuhvaa: matematike modele procesa, algoritme identifikacije i estimacije parametara, metode sinteze regulatora i kriterija upravljakih performansi.Sistem upravljanja se sastoji od regulatora niske i visoke razine modula generiranje referentne vrijednosti irazine, modula generiranje referentne vrijednosti i adaptacije parametara regulatora.

Upravljanje mehatronikim sistemima

m

Baza znanja

32/50Kriterij

performansi

Adaptacijaregulatora

nom

vez

o 32/50

Sintezaregulatora

Generator ref. vrijednost

a po

vrat

n

Estimacijaparametara

Visokorazinskiregulator

avlja

nja

say2w2

Matematikimodeli

Niskorazinskiregulator

stem

upr

a

y1w1

Runo

Sis

y

u,y

Runoupravljanje Aktuatori Proces Senzori

Upravljanje mehatronikim sistemimaSinteza mehatronikog sistema upravljanja je limitiranja raunarskom moi, real-time zahtjevima, nelinearnou procesa ogranienom brzinom i radnim opsegom aktuatora 33/50procesa, ogranienom brzinom i radnim opsegom aktuatora, robusnou, transparentnou rjeenja, odravanjem, itd.Najvanija svojstvo mehatronikog sistema je istovremeni

33/50

j j j g j(paralelni) dizajn mehatronikog procesa i upravljanja.Ovo znai da statiko i dinamiko ponaanje procesa, tip i

i ij kt t i i t di j i jpozicija aktuatora i senzora u sistemu, se dizajniraju na odgovarajui nain rezultirajui u CDF (Control Dynamic Friendly) ukupnom ponaanju.y) p p jCilj niske razine upravljanja je omoguiti sigurno dinamiko ponaanje sa kompenzacijom nelinearnosti tipa trenja,

j j j tlji ti t i t bili ij i tihsmanjenjem osjetljivosti parametara i stabilizacijom istih.Tipini primjeri zadataka na ovoj razini su: priguenje visokofrekvencijskih oscilacija kompenzacija nelinearnihvisokofrekvencijskih oscilacija, kompenzacija nelinearnih statikih karakteristika, kompenzacija utjecaja trenja, stabilizacija, prekidno upravljanje aktuatorom, itd.

Upravljanje mehatronikim sistemimaZadatak regulatora vie razine je proizvesti dobro ukupno dinamiko ponaanje s obzirom na promjene

f t i ij i k i j dj l j j kih 34/50referentne pozicije i kompenziranje djelovanja vanjskih poremeaja, npr. promjena mase tereta.Visokorazinski regulator se moe realizirati kao

34/50

Visokorazinski regulator se moe realizirati kao parametarski optimizirani PID regulator, modelski zasnovan regulator ili regulator u prostoru stanja sa ili bez obzervera stanja.Tipini zadaci visokorazinskog regulatora ukljuuju:

d i j / j t t lj j j ipredvianje/praenje parametara na temelju mjerenja i parametarsku sinteza adaptivnih sistema upravljanja.Vano je napomenuti da mehatroniki sistemi koristeVano je napomenuti da mehatroniki sistemi koriste iroku paletu regulatora, poevi od jednostavnih proporcionalnih do inteligentnih adaptivnih regulatora.Vane komponente sistema upravljanja su i nadzor i detekcija kvarova.

1.8. Mehatroniki automobilski sistemi

Mehatroniki automobili

35/50

Mehatroniki ij i

Mehatronika Mehatronike MehatronikiMehatroniki

i i

35/50

prijenosnimehanizmi

suspenzija Mehatronike

konice Mehatroniki

vozovi ispusni ureaji

Elektronika regulacija brzine,

Automatizirani hidrauliki

Poluaktivni ublaiva udara

Hidrauliki ABS koioni sistem,

Borbeni vozovi,Na magnetskojregulacija brzine,

Mehatroniko ubrizgavanje goriva, Mehatroniki

til ki

hidrauliki mijenja, Automatizirano mehaniko pomjeranje

j j

ublaiva udara,Aktivna hidraulika suspenzija (ABC),Aktivna

k

koioni sistem,Elektroniki program stabilnosti (ESP), Elektro-hid lik

Na magnetskoj levitaciji temeljeni vozovi (MAGLEV),Aktivni boogie.

ventilski prijenosnici snage, Turbo punja promjenjive

mjenjaa,Kontinuirano promjenjiva transmisija (CVT),Automatsko

pneumatska suspenzija, Dinamiko upravljanje vonjom (DDC) ili

hidraulike konice (EHB), Elektromehanike konice (EMB), Elektrike konicep j j

geometrije (VGT), Preiavanje ispusnih gasova, Upravljanje emisijom

Automatsko upravljanje vuom (ATC), Automatizirano upravljanje b i i

vonjom (DDC) ili upravljanje kotrljanjem, itd.

Elektrike konice za parkiranje, itd.

emisijom isparavanja, Elektrike pumpe,itd.

brzinom i odstojanjem (ACC),itd.

Mehatroniki automobilski sistemi

Prvi mehatroniki proizvod u automobilskoj industriji bio je ABS (Antilock-Brakeing System) koioni sistem (1979. 36/50j ( g y ) (godina).Nakon toga slijede:

36/50

ATC, ASR (Automatic Traction Control) 1986. godine.ABC (Active Body Control) 1999. godine.AFS (A ti F t St i ) 2003 diAFS (Active Front Steering) 2003. godine.DDC (Active Anti Roll Bars) 2003. godine, itd.

Od posebne vanosti su i mehatroniki sistemiOd posebne vanosti su i mehatroniki sistemi ubrizgavanja goriva:

za dizel motore 1997. godine,za dizel motore 1997. godine,za benzinske motore 2000 godine.

20-25% ukupne cijene suvremenih automobila otpada p j pna mehatronike komponente (elektrike i elektronike).


Automobili visoke klase sadre: 2 5 km labela 37/502.5 km labela,40 senzora,100 150 l kt t

37/50

100-150 elektromotora,4 sabirnika (mrena) sistema sa 2500 signala,45-75 mikroelektronikih upravljakih jedinica (mikroprocesori, mikrokontroleri, itd.).

T d ij j d h t ik k t 2010 diTendencija je da mehatronike komponente 2010. godine sudjeluju u 30-35 % ukupne cijene automobila.Ostale vane funkcije automatskog upravljanja uOstale vane funkcije automatskog upravljanja u automobilskoj industriji su: mehatronika suspenzija, mehatroniki koioni sistemi, mehatroniki sistemi ,upravljanja volanom, itd.


Automobilski sistemi tehnologija dananjice38/50

Automatsko slijeenje vozila, Zabava u automobilu,

38/50

Upravljanje (pogonjenje) preko ice, Druga generacija ABS-a,

XM satelitski radio, Displeji u visini glave,

Telematika (OnStar), Nona vizija,

Softversko upravljanje prijenosom, Senzor detekcije sudaraSoftversko upravljanje prijenosom, Senzor detekcije sudara vonjom unatrag

Softversko upravljanje vozilom, Navigacija,p j j , g j ,

Na kiu osjetljivi brisai, Kontrola pritiska u gumama.g

Mehatroniki automobilski sistemiAutomobilski sistemi tehnologija dananjice

39/50

Monitoringd

redundantesECU

39/50

BordnetzECU

undDiagnose

B

Bordnetz 12V und 48V

ECUECU

c

Bettigungs-einheit BreECU

4ECU

ECU

einheit

8 vorova CAN mree- 8 vorova CAN mree,- 4 elektromehanie konice,- 2 redundantne upravljake jedinice vozila,

pedal simulator zrani jastuci- pedal simulator, zrani jastuci,- na kvarove tolerantna 2-naponska izvora na ploi,- dijagnostiki sistem, ABS koioni sistem, ...

Mehatroniki automobilski sistemi Upravljanje otvaranjem ventila za dovod goriva preko

ice.H /Wi (G l M t ) 40/50Hy/Wire (General Motors)- skateboard koncept,- gorivna elija 94 kW,

integrirano distribuirano upravljanje

40/50

- integrirano distribuirano upravljanje,- masa: 2 tone,

UpravljakajedinicaServo motor

ventila za dovod goriva

Senzor ubrzanja


Automobilski sistem upravljan preko ica41/5041/50

Drive-by-wire zamjenjuje tradicionalne mehanike veze sa elektronikimveze sa elektronikim kontrolerima, aktuatorima i senzorima.

Kljuni elementi u ovom ju e e e t u o osistemu su inteligentni (smart), samotestirajui senzori i aktuatori.


Pet glavnih tehnologija u automobilskoj industriji u sljedeih 5 10 godina: 42/50industriji u sljedeih 5-10 godina:

1 Hibridna elija benzin/druga vrsta goriva

42/50

1. Hibridna elija benzin/druga vrsta goriva .2. Mehanika povezanost sa Drive-by-wire

sistemomsistemom.3. Vlastiti elektriki/hardverski/softverski sistem

za standardizaciju arhitekturaza standardizaciju arhitektura .4. Usvajanje i implementacija IT standarda u

automobilskoj tehnologiji (XML Web servisiautomobilskoj tehnologiji (XML, Web servisi, itd.).

5 Stalna konekcija a tomobila sa Internetom5. Stalna konekcija automobila sa Internetom.

1.9. Mehatroniki robotski sistemi

Primjena u robotici43/50

Telemedicina/telehirurgija,

Mikrohirurgija,

43/50

Mikrohirurgija,

ovjekoliki roboti (humanoids),

A t ti i i d jAutomatizirana proizvodnja,

Bespilotne letjelice i vozila (unmanned vehicles),

Svemirska istraivanja.

Mehatroniki robotski sistemi

Primjena u robotici44/5044/50

Robotski manipulatori (industrijski roboti)p ( j )



Roboti s kotaima Hodajui roboti

Mehatroniki robotski sistemiPrimjena u robotici

46/5046/50

Bespilotno vozilo

ovjekoliki robotPodvodna ronilica (robot)



Automatizirani proizvodni proces Telehirurgija/mikrohirurgija



Svemirska istraivanja Letjelice


49/5049/50

Svemirska istraivanjaSvemirska istraivanja

1.10. Budui pravci razvoja mehatronike

Biomehatronika50/50

Mikromehatronika

Optomehatronika

50/50

Optomehatronika

Medicinska mehatronika

Vojna mehatronika

Inteligentna mehatronika

lekcija 1:lekcija 1: osnove mehatronikeosnove...

Documents