Mechatronika. Analiza, Projektowanie i Badania Wybranych Elementów i Systemów

  • Dodaj recenzję:
  • 3990
  • Producent: Wydawnictwo PAK
  • Autor: praca zbiorowa, red. Krzysztof Kluszczyński
  • Cena netto: 41,90 zł 44,00 zł

Mechatronika. Analiza, Projektowanie i Badania Wybranych Elementów i Systemów

rok wydania: 2013
ilość stron: 236
ISBN: 9788393050581
format: B5
oprawa: miękka

Spis treści

Wprowadzenie do tematyki monografii / 17

Część I: Elementy i systemy mechatroniki z materiałami typu SMART

1. Zastosowanie materiałów typu SMART w mechatronice ze szczególnym uwzględnieniem stopu z pamięcią kształtu SMA 19
1.1. Klasyfikacja materiałów typu SMART / 19
1.2. Przegląd zastosowań materiałów SMART / 20
1.3. Materiały SMART zmieniające kształt / 23
1.4. Zastosowania materiałów SMA jako aktuatorów liniowych w systemach mechatronicznych / 28
1.5. Przegląd i charakterystyka modeli matematycznych stopów SMA / 30
1.6. Model matematyczny aktuatora SMA, bazujący na zmodyfikowanym równaniu Fermiego-Diraca / 33
1.7. Podsumowanie / 35

2. Projekt i badania pomiarowe wielotarczowego sprzęgła, wykorzystującego ciecz magnetoreologiczną - zagadnienia: elektromagnetyczne, wytrzymałościowe, przepływowe i cieplne / 37
2.1. Wiadomości wstępne o cieczach magnetoreologicznych / 37
2.2. Budowa oraz obliczenia projektowe: elektromagnetyczne i wytrzymałościowe dla sprzęgła z cieczą magnetoreologiczną, przeznaczonego do realizacji zadanych funkcji / 40
2.2.1. Funkcje sprzęgła oraz wybór koncepcji jego realizacji / 40
2.2.2. Projektowe obliczenia elektromagnetyczne / 42
2.2.3. Projektowe obliczenia wytrzymałościowe / 44
2.2.4. Projektowe obliczenia przepływowe / 46
2.3. Opis wykonanego prototypu sprzęgła oraz stanowisko laboratoryjne do jego badań / 48
2.4. Badania pomiarowe prototypu sprzęgła / 49
2.4.1. Pomiary laboratoryjne w stanach stacjonarnych / 49
2.4.2. Pomiary laboratoryjne w stanach dynamicznych / 50
2.4.3. Pomiary laboratoryjne cieplne / 52
2.4.4. Zestawienie i analiza wyników badań pomiarowych i symulacyjnych dla stanów stacjonarnych cieplnych / 53
2.5. Podsumowanie / 55

Część II: Niekonwencjonalne systemy mechatroniki i robotyki

3. Wyrzutnia elektromagnetyczna o napędzie cewkowym oraz o napędzie szynowym - modelowanie i badania symulacyjne / 56
3.1. Wiadomości wstępne o wyrzutniach elektromagnetycznych / 56
3.2. Model polowo-obwodowy wyrzutni elektromagnetycznej o napędzie cewkowym / 59
3.3. Badania symulacyjne wyrzutni elektromagnetycznej o napędzie cewkowym / 64
3.4. Model polowo-obwodowy wyrzutni elektromagnetycznej o napędzie szynowym / 67
3.5. Badania symulacyjne wyrzutni elektromagnetycznej o napędzie szynowym / 71
3.6. Podsumowanie / 74

4. Wyrzutnie elektromagnetyczne - problem zmienności parametrów i metodyka ich wyznaczania / 75
4.1. Ogólna charakterystyka parametrów wyrzutni / 75
4.2. Wyznaczanie zmiennej indukcyjności własnej w module napędowym z cewką / 76
4.3. Wyznaczanie rezystancji w module napędowym z cewką / 81
4.4. Wyznaczanie zmiennej rezystancji w module napędowym z szynami / 81
4.5. Wyznaczanie zmiennej indukcyjności własnej w module napędowym z szynami / 88
4.6. Podsumowanie / 91

5. System napędowy dysków twardych - procedura formułowania równań dynamiki minimanipulatora z przegubami pryzmatycznymi o rozgałęzionym łańcuchu kinematycznym / 93
5.1. Wiadomości wstępne o systemach napędowych dysków twardych / 93
5.2. Procedura formułowania równań dynamiki w rozgałęzionych łańcuchach kinetycznych układu przeniesienia napędu / 94
5.2.1. Kinematyka prosta manipulatora rozgałęzionego - Etap I / 95
5.2.2. Wyznaczenie środków ciężkości gałęzi - Etap II / 96
5.2.3. Wyznaczenie prędkości środków ciężkości gałęzi - Etap III / 98
5.2.4. Określenie macierzy bezwładności dla manipulatora - Etap IV / 99
5.2.5. Wyznaczenie macierzy sił odśrodkowych i sił Coriolisa dla manipulatora - Etap V / 102
5.2.6. Wyznaczenie momentów i sił wynikających z działania grawitacji - Etap VI / 103
5.2.7. Sformułowanie równań Lagrange'a - Etap VII / 103
5.2.8. Technika odwracania macierzy bezwładności - Etap VIII / 104
5.2.9. Sformułowanie równań różniczkowych rozgałęzionego układu przeniesienia napędu w postaci kanonicznej - Etap IX / 107
5.3. Podsumowanie / 107

6. Zmodyfikowane sterowanie czasooptymalne systemem pozycjonowania głowic z silnikiem VCM jako główną jednostką napędową / 109
6.1. Informacje wstępne o sterowaniu czasooptymalnym systemów pozycjonowania głowic / 109
6.2. Procedura formułowania modelu sterowania czasooptymalnego / 111
6.3. Implementacja sterowania czasooptymalnego w programie MATLAB/Simulink / 116
6.4. Zmodyfikowany układ sterowania czasooptymalnego oraz porównanie wyników badań symulacyjnych i pomiarowych / 120
6.5. Podsumowanie / 124

7. Niekonwencjonalne roboty mobilne oraz roboty o zamkniętym łańcuchu kinematycznym - projekty i realizacje o charakterze dydaktycznym / 125
7.1. Uwagi wstępne / 125
7.2. Robot mobilny kołowy do pokonywania labiryntów / 126
7.2.1. Koncepcja prototypu i założenia projektowe / 126
7.2.2. Budowa mechaniczna robota / 126
7.2.3. Napędy robota oraz układy ich sterowania / 127
7.2.4. Układ zasilania robota / 131
7.3. Robot „Greg Walker" (zrealizowany według filozofii BEAM Marka Tildena) / 132
7.3.1. Koncepcja prototypu i założenia projektowe / 132
7.3.2. Budowa mechaniczna robota / 133
7.3.3. Napędy robota oraz układ ich sterowania / 134
7.3.4. Układ zasilania robota / 135
7.4. Platforma Stewarta / 137
7.4.1. Koncepcja prototypu i założenia projektowe / 137
7.4.2. Budowa mechaniczna manipulatora / 137
7.4.3. Napędy manipulatora oraz układy ich sterowania / 137
7.4.4. Układ zasilania platformy / 141
7.5. Podsumowanie / 141

Część III: Przetworniki elektromechaniczne o niestandardowych rozwiązaniach konstrukcyjnych i ich modelowanie

8. Silnik asynchroniczny synchronizowany momentem reluktancyjnym - modele obwodowe zorientowane na opis zjawiska Görgesa / 142
8.1. Metoda dekompozycji struktury w zastosowaniu do silnika asynchronicznego synchronizowanego momentem reluktancyjnym / 142
8.2. Silnik indukcyjny z wirnikiem klatkowym o liczbie dużych prętów równej liczbie biegunów - model matematyczny i wyniki badań symulacyjnych ukierunkowanych na zjawisko Görgesa / 146
8.3. Silnik indukcyjny o niesymetrycznej klatce złożonej z czterech grup małych prętów - model matematyczny i wyniki badań symulacyjnych ukierunkowanych na zjawisko Görgesa / 151
8.4. Podsumowanie / 156

9. Indukcyjny silnik liniowo-obrotowy o budowie 2-modułowej - badania pomiarowe oraz koncepcja analizy wzajemnego oddziaływania modułów / 158
9.1. Wiadomości wstępne o silnikach linowo-obrotowych / 158
9.2. Stanowisko laboratoryjne do badania indukcyjnego silnika liniowo-obrotowego o budowie 2-modułowej - opis systemu pomiarowego / 160
9.2.1. Ogólna struktura systemu pomiarowego / 160
9.2.2. Układ do pomiaru siły i momentu / 161
9.2.3. Układ do pomiaru prędkości obrotowej i układ do pomiaru prędkości liniowej / 162
9.3. Charakterystyka wzajemnych sprzężeń pomiędzy modułem obrotowym R i modułem linowym L / 163
9.3.1. Źródła sprzężeń pomiędzy modułami R i L / 164
9.3.2. Badania eksperymentalne indukcyjnego silnika obrotowo-liniowego o budowie 2-modułowej, ukierunkowane na oddziaływanie modułu liniowego L na moduł obrotowy R / 166
9.3.3. Koncepcja uproszczonego modelu fizycznego, odwzorowującego oddziaływanie modułu liniowego L na moduł obrotowy R / 167
9.4. Podsumowanie / 171

10. Model matematyczny przetwornika elektromechanicznego, wykorzystujący równania Hamiltona - analiza błędu / 172
10.1. Wiadomości wstępne o modelu matematycznym przetwornika elektromechanicznego, bazującym na równaniach Hamiltona / 172
10.2. Równania kanoniczne obwodu elektrycznego przetwornika elektromechanicznego / 173
10.3. Funkcje energetyczne w modelu matematycznym przetwornika / 175
10.4. Własności matematyczne koenergii / 176
10.5. Struktura dyskretnych baz danych / 178
10.6. Triangulacja przestrzeni zmiennych prądów i strumieni sprzężonych / 179
10.7. Wyznaczenie wartości całkowych do obliczania koenergii / 181
10.8. Wyznaczenie błędów dla rozważanego modelu matematycznego / 182
10.9. Idea pomiarowej identyfikacji baz danych / 186
10.10. Podsumowanie / 188

Część IV: Sterowanie przetwornikami elektromechanicznymi z wykorzystaniem sieci Internet

11. Sterowanie przetwornikami elektromechanicznymi z wykorzystaniem sieci Internet - proponowana metodologia badań / 189
11.1. Wiadomości wstępne o możliwości wykorzystania sieci Internet do sterowania systemami mechatronicznymi / 189
11.2. Stanowisko doświadczalne do badania sterowania przetwornikami elektromechanicznymi z wykorzystaniem sieci Internet / 191
11.2.1. Opis struktury stanowiska / 192
11.2.2. Program badań i charakterystyka eksperymentów / 193
11.2.3. Klasyfikacja wyznaczonych opóźnień / 195
11.2.4. Wyznaczenie czasów transmisji w sieci lokalnej dla różnych konfiguracji sprzętowych oraz przy różnej częstości wysyłania pakietów przy wykorzystaniu protokołu TCP/IP / 199
11.3. Podsumowanie / 201

12. Sterowanie silnikiem prądu stałego via Internet - stanowisko badawcze oraz wyniki eksperymentów laboratoryjnych / 204
12.1. Schemat blokowy stanowiska doświadczalnego dla badania możliwości sterowania silnikami elektrycznymi różnych typów przez sieć TCP/IP Ethernet / 204
12.2. Opis stanowiska badawczego do badania silników prądu stałego z wykorzystaniem Emulatora sieci Internet / 205
12.3. Wyznaczenie wartości granicznej τgr(a-p) dla układu regulacji z modelem matematycznym silnika prądu stałego - pętla sprzężenia zwrotnego zamknięta przez Emulator nastawiony na tryb τFixed / 211
12.4. Badania układu regulacji z pętlą sprzężenia zwrotnego zamkniętą przez Emulator, nastawiony na tryb (τmin , τmax) / 215
12.5. Podsumowanie / 218

Bibliografia / 219