Механотроніка

Курс лекцій Механотроніка [Електронний ресурс] : курс лекцій для студентів спеціальностей 7.05020201, 8.05020201 "Автоматизоване управління технологічними процесами", 7.05020202, 8.05020202 "Комп'ютерно-інтегровані технологічні процеси і виробництва" денної та заочної форм навч. / уклад. Ю. Б. Бєляєв. - К. : НУХТ, 2013. – 111 с. - Режим доступу : http://library.nuft.edu.ua/ebook/file/100_12.pdf
метод. реком. до вивч. дисципліни та виконання контрольної роботиМеханотроніка [Електронний ресурс] : метод. реком. до вивч. дисципліни та виконання контрольної роботи для студентів спеціальностей 7.05020201, 8.05020201 «Автоматизоване управління технологічними процесами»; 7.05020202, 8.05020202 «Комп’ютерно-інтегровані технологічні процеси та виробництва» денної та заочної форм навчання / уклад. Ю. Б. Бєляєв. – К. : НУХТ, 2013. – 27 с. - Режим доступу : http://library.nuft.edu.ua/ebook/file/100_26.pdf
 метод. реком. до практ. занять Механотроніка [Електронний ресурс] : метод. реком. до практ. занять для студ. спец. 7.05020201, 8.05020201 "Автоматизоване управління технологічними процесами", 7.05020202, 8.05020202 "Комп'ютерно-інтегровані технологічні процеси і виробництва" д. та з. форм навч / уклад. Ю. Б. Бєляєв, М. Г. Іванченко. - К. : НУХТ, 2013. – 26 с. - Режим доступу : http://library.nuft.edu.ua/ebook/file/100.23A.pdf
 

Лектор: Бєляєв Юрій Борисович


1. Загальні відомості

Програма вивчення навчальної дисципліни “МЕХАНОТРОНІКА” складена відповідно до освітньо-професійної програми підготовки спеціалістів і магістрів  спеціальності  «Автоматизоване управління технологічними процесами».
Дисципліна відноситься до циклу професійної і практичної підготовки фахівців.   

Предметом вивчення дисципліни є нові знання щодо принципів побудови і модернізації та сучасні підходи до автоматизації виробничіх складних циклових систем дискретної дії із застосуванням переналагоджуємих промислових об’єктів з «розумними» виконавчими механізмами гідро-пневмо-електроавтоматики, мікропроцесорної техніки та програмного забезпечення для реалізації випуску багатоасортиментної харчової продукції.  

Міждисциплінарні зв’язки: дисципліна спирається на знання та навичкі, здобуті студентами при вивченні електроніки, мікропроцесорної техніки, основ програмування, технічних засобів автоматизації, метрології та технологічних вимірювальних пристроїв, гнучких автоматизованих харчових виробництв і роботизованих комплексів, теорії автоматичного керування, а також спеціальних дисциплін: «Проектування систем автоматизації», «Інтегровані системи управління», «Автоматизація технологічних процесів», «Людино-машинні інтерфейси», «Автоматизований електропривід», «Проектування комп’ютерно-інтегрованих систем управління», «Програмно-технічні комплекси і промислові контроллери».  Дисципліна також є складовою частиною курсових та дипломних проектів, що виконуються студентами спеціальностей напряму «Автоматизація і комп’ютерно-інтегровані технології.
1.1. Мета та завдання навчальної дисципліни
1.1.1.  Мета дисципліни –  надати студентам уявлення про механотронний підхід до моделювання та синтезу синергетичних робототехнічних циклових систем та машин-автоматів дискретної дії із застосуванням пожеже-вибухобезпечних «розумних» виконавчих механізмів гідро-пневмо-електроавтоматики і гнучко перепрограмованих логічних мікропроцесорних контролерів.
1.1.2. Основним завданням вивчення дисципліни є придбання студентами знань та навичок побудови функціональних графів та логічних виразів послідовно-паралельної взаємодії виконавчих механізмів за заданим алгоритмом, а також програмування роботи складної системи управління технологічним процесом визначеного виробництва.
1.1.3. Згідно з вимогами освітньо-професійної програми студенти повинні:
знати: загальні принципи побудови механотронних складних систем управління;  функціональні та кінематичні структури машин-автоматів циклічної дії та потокових ліній, роботів-маніпуляторів; технічні характеристики і мови програмування мікропроцесорних контролерів;  алгебру логики, нечітку логику, циклограми та графи;
вміти:   розробити циклограму дії машини-автомата дискретної дії або робота-маніпулятора певної конструкції з побудовою логічних виразів і функціональних графів та засобів гідро-пневмо-електроавтоматики и мікропроцесорного контролера;
мати навички:   володіння прийомами логічного розв’язання завдання шляхом складання функціональних графів та логічних виразів на засадах механотроніки; складати пневмоелектричну схему маніпулятора та перевірку її на лабораторних стендах.

На вивчення навчальної дисципліни відводиться  108 годин / 3 кредит ECTS;
 
2.  Інформаційний  обсяг  навчальної дисципліни

      Змістовий модуль 1.  «Механотроніка»

Тема 1.  Загальні відомості про циклові системи дискретного управління.
Понятійний апарат терміну «Механотроніка» як «наука про все», її місце в гнучко переналагоджуємих системах автоматичного управління багатоасортиментними харчовими виробництвами.  Можливості та особливості дискретної гідро-пневмо-електро автоматики. Методи та підходи до синтезу машин-автоматів і маніпуляторів із системами приводів та «розумних» виконавчих пристроїв спільно з комбінацією перепрограмованих логічних мікропроцесорних контролерів. Структурно-модульний підхід побудови системи від алгоритмів функціонування до певних технічних об’єктів і харчових продуктів.

Тема  2.  Структурні складові систем, їх підпорядкованість та основні функції.
Різноманіття та принципи дії складових системи управління, які зумовлюють її експлуатаційні властивості, зв’язки між ними. Основні функції, за якими складові  з’єднані у систему: енергозабезпечення та підтримка умов експлуатації, виконавчі дії, керування, контроль. Логічний зв’язок окремих функціональних модулів у складі кінцевого системного модуля.  Типові схеми функціональних модулів і логічних виразів зв’язків між варіативними елементми на прикладі систем гідро-пневмо-електроавтоматики. Правіла алгебри логіки. Методи складання схем, алгоритмів, математичного та фізичного моделювання і перевірки дії системних модулів на навчальному лабораторному стенді .

Тема  3.   Класифікація систем дискретної гідро-пневмо-електроавтоматики.
Устрій та ієрархія систем обраного класу складності (від 1 до 5).  Аналіз процесу функціонування технічних обєктів харчової промисловості на засадах побудови з чотирьма продуктивними підсистемами : об’єкта, реалізації та поновлення спроможності об’єкта, функціональна підсистема елементів, підсистема реалізації та поновлення продуктивності елементів.  Модулі, агрегати, пристрої, операції, дії. Фактори часової та предметної невизначеності стану системи та її елементів в процесі створення кінцевого продукту. Класифікація механотронних дискретних систем приводів і виконавчих пристроїв.  Методи застосування алгебраїчної логіки при розвязанні конкретних завдань.

Тема  4.  Принципи, закони, правила і приклади моделювання систем.
Графічно-аналітичний метод розв’язку задач синтезу прикладів систем управління різного класу складності. Визначення послідовностей команд та побудова структури процесу. Способи побудови функціонального графа системи з прямими та зворотними командами, підграфами зв’язку та невизначеності, підграфа з елементами пам’яті.  Правила складання бістабільних і моностабільних керуючих команд для виконання дій засобами виробничоюї системи.  Правила побудови і перевірки фнкціональних графів технічних систем.

Тема  5.  Основні етапи розробки систем автоматичного керування.
Опис продукту, що випускає система. Складальні компоненти (деталі) продукту. Встановлення алгоритма (пріорітету дій) з елементами продукту. Вибір обладнання для виділених дій. Побудова структури процесу робочої системи на базі структури продукту. Побудова функціонального графу згідно з певним обраним класом складності системи. Приклади реалізації автоматизованого процесу синтезу механотронних систем різних класів складності. Сутність механотронного підходу до синтезу складної циклової системи дискретної пневмо-електроавтоматики


3.  Рекомендована література

Базова
1. Губарев А.П. Механотроника: от структуры системы к алгоритму управления: Учеб. пос. /А.П. Губарев, О.В. Левченко//К.: НТУУ«КПИ»,2007.- 180 с.
2. Губарев О.П. Дискретні механотронні системи гідропневмо-автоматики : Конспект лекцій // К.: НТУУ «КПІ», 2007.-  56 с.
3. Введение в мехатронику: Учеб.пос. для студентов /О.М. Яхно, А.В. Узунов,    А.Ф. Луговской и др.// К.: НТУУ «КПИ», 2008.- 528 с.
4. Пашков Е.В. Промышленные механотронные системы на основе пневмопривода: Учеб.пос. / Е.В. Пашков, Ю.А. Осинский //.- Севастополь: СевНТУ, 2007.- 401 с.
5. Пашков Е.В.  Электропневмоавтоматика в производственных процессах, 2-е издание учеб. Пос. /Е.В. Пашков, Ю.А. Осинский, А.А. Четвёркин // Севастополь; Сев НТУ, 203. – 496 с
6.  Готлиб Б.М.  Проектирование мехатронных систем: Курс лекций. – Екатеринбург: УралГУПС, 2007. – 116 с.
7. Пневматика и электропневматика FESTO-Didactic: Комплект рекламных, справочных и учебных материалов, 2012:  http\\wwww.festo.com

Допоміжна
1. Mechatronika \ pod kier.Dietmar Schmida\Polish edition REA,Warshawa, 2002.-384 c.
2. Гнучкі компютерізовані системи: проектування, моделювання, управління: Підручник \Л.С. Ямпольський та ін. \\ Житомір: ЖДТУ, 2005.- 690 с.
3. Фурман И.А. Программируемые контроллеры промышленного назначения: Учеб. пос. для ВУЗов. – К.: МОН Украи, 2000.- 228 с.

Comments