Zastosowanie układów mechatronicznych w sprzęcie gospodarstwa domowego. Urządzenia mechatroniki samochodowej

Wyślij swoją dobrą pracę w bazie wiedzy jest prosta. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy korzystają z bazy wiedzy w swoich studiach i pracy, będą Wam bardzo wdzięczni.

Wysłany dnia http://www.allbest.ru/

Ministerstwo Wyższego i Średniego Szkolnictwa Specjalnego Republiki Uzbekistanu

Instytut Inżynierii i Technologii Buchary

Niezależna praca

Systemy mechatroniczne dla transportu drogowego

Plan

Wstęp

1. Cel i sformułowanie problemu

2. Prawa (programy) sterowania zmianą biegów

3. Nowoczesny samochód

4. Zalety nowości

Bibliografia

Wstęp

Mechatronika powstała jako złożona nauka z połączenia oddzielnych części mechaniki i mikroelektroniki. Można ją określić jako naukę zajmującą się analizą i syntezą złożonych systemów wykorzystujących w równym stopniu mechaniczne i elektroniczne urządzenia sterujące.

Wszystkie systemy mechatroniczne samochodów zgodnie z ich przeznaczeniem funkcjonalnym są podzielone na trzy główne grupy:

Systemy sterowania silnikiem;

Układy sterowania przekładnią i układem jezdnym;

Systemy sterowania wyposażeniem salonu.

System zarządzania silnikiem dzieli się na systemy zarządzania silnikami benzynowymi i wysokoprężnymi. Po wcześniejszym umówieniu są one monofunkcyjne i złożone.

W układach jednofunkcyjnych ECU wysyła sygnały tylko do układu wtryskowego. Iniekcja może być prowadzona w sposób ciągły i impulsowy. Przy stałym dopływie paliwa jego ilość zmienia się ze względu na zmianę ciśnienia w przewodzie paliwowym, a przy pulsie ze względu na czas trwania impulsu i jego częstotliwość. Obecnie jednym z najbardziej obiecujących obszarów zastosowań systemów mechatronicznych są samochody. Jeśli weźmiemy pod uwagę branżę motoryzacyjną, to wprowadzenie takich systemów pozwoli osiągnąć odpowiednią elastyczność produkcji, lepiej uchwycić trendy w modzie, szybko wprowadzić zaawansowane opracowania naukowców i projektantów, a tym samym uzyskać nową jakość dla nabywców samochodów. Sam samochód, zwłaszcza samochód nowoczesny, jest obiektem uważnej uwagi z punktu widzenia designu. Współczesne użytkowanie samochodu wymaga zwiększonych wymagań w zakresie bezpieczeństwa jazdy, ze względu na stale rosnącą motoryzację krajów i zaostrzanie się norm środowiskowych. Dotyczy to zwłaszcza obszarów metropolitalnych. Odpowiedzią na dzisiejsze wyzwania urbanistyki jest projektowanie mobilnych systemów śledzących, które kontrolują i korygują charakterystykę pracy podzespołów i zespołów, osiągając optymalne wskaźniki przyjazności dla środowiska, bezpieczeństwa i komfortu eksploatacji samochodu. Pilna potrzeba uzupełniania silników samochodowych o bardziej złożone i droższe układy paliwowe wynika w dużej mierze z wprowadzania coraz bardziej rygorystycznych wymagań dotyczących zawartości szkodliwych substancji w spalinach, które niestety dopiero zaczynają być opracowywane.

W układach złożonych jedna jednostka elektroniczna steruje kilkoma podukładami: wtryskiem paliwa, zapłonem, rozrządem, autodiagnostyką itp. Elektroniczny układ sterowania silnikiem diesla kontroluje ilość wtryskiwanego paliwa, czas rozpoczęcia wtrysku, prąd świecy palnika, itp. W systemie elektronicznego sterowania skrzynią biegów przedmiotem regulacji jest głównie automatyczna skrzynia biegów. Na podstawie sygnałów z czujników kąta otwarcia przepustnicy i prędkości pojazdu, ECU wybiera optymalne przełożenie skrzyni biegów, co poprawia oszczędność paliwa i właściwości jezdne. Sterowanie podwoziem obejmuje sterowanie procesami ruchu, zmianami trajektorii i hamowaniem samochodu. Wpływają na zawieszenie, układ kierowniczy i hamulcowy, zapewniają utrzymanie zadanej prędkości. Zarządzanie wyposażeniem wnętrza ma na celu zwiększenie komfortu i wartości samochodu dla konsumentów. W tym celu klimatyzacja, elektroniczna tablica przyrządów, wielofunkcyjny system informacyjny, kompas, reflektory, przerywana wycieraczka, kontrolka przepalonej lampy, urządzenie wykrywające przeszkody podczas cofania, urządzenia antywłamaniowe, sprzęt komunikacyjny, centralny zamek zamków drzwi, elektrycznych szyb, odchylanych siedzeń, trybu bezpieczeństwa itp.

1. Sformułowanie celu i problemu

Decydujące znaczenie, jakie przypisuje się układom elektronicznym w samochodzie sprawia, że ​​zwracamy większą uwagę na problemy związane z ich konserwacją. Rozwiązaniem tych problemów jest włączenie funkcji autodiagnostyki do układu elektronicznego. Realizacja tych funkcji opiera się na możliwościach systemów elektronicznych już używanych w pojeździe do ciągłego monitorowania i wykrywania usterek w celu przechowywania tych informacji i diagnostyki. Autodiagnostyka układów mechatronicznych samochodów. Rozwój elektronicznych systemów sterowania silnikiem i skrzynią biegów doprowadził do poprawy osiągów samochodu.

Na podstawie sygnałów z czujników, ECU generuje polecenia włączenia i wyłączenia sprzęgła. Polecenia te są przekazywane do elektrozaworu, który włącza i wyłącza siłownik sprzęgła. Do zmiany biegów służą dwa elektrozawory. Łącząc stany otwarcia-zamknięcia tych dwóch zaworów, układ hydrauliczny ustawia cztery pozycje przełożeń (1, 2, 3 i nadbieg). Podczas zmiany biegów sprzęgło rozłącza się, eliminując w ten sposób skutki zmiany momentu obrotowego związane ze zmianą biegów.

2.

Prawa sterowania (programy) zmiany biegów w automatycznej skrzyni biegów zapewniają optymalne przenoszenie energii silnika na koła samochodu, z uwzględnieniem wymaganych właściwości trakcyjnych i prędkościowych oraz oszczędności paliwa. Jednocześnie programy osiągania optymalnych właściwości trakcyjno-prędkościowych i minimalnego zużycia paliwa różnią się od siebie, ponieważ jednoczesne osiągnięcie tych celów nie zawsze jest możliwe. Dlatego w zależności od warunków jazdy i chęci kierowcy można wybrać program „ekonomiczny” w celu zmniejszenia zużycia paliwa, program „moc” za pomocą specjalnego przełącznika. Jakie parametry miał Twój komputer stacjonarny pięć, siedem lat temu? Dziś bloki systemowe końca XX wieku wydają się atawizmem i tylko udają maszynę do pisania. Podobna sytuacja z elektroniką samochodową.

3. nowoczesny samochód

Obecnie nie można sobie wyobrazić nowoczesnego samochodu bez kompaktowych jednostek sterujących i siłowników - siłowników. Mimo pewnego sceptycyzmu ich realizacja postępuje błyskawicznie: nie zaskoczycie nas już elektronicznym wtryskiem paliwa, wspomaganymi lusterkami, szyberdachami i szybami, elektrycznym wspomaganiem kierownicy czy multimedialnymi systemami rozrywki. I jak tu nie pamiętać, że wprowadzanie elektroniki do samochodu w zasadzie rozpoczęło się od najbardziej odpowiedzialnego organu - hamulców. W 1970 roku wspólny rozwój firm Bosch i Mercedes-Benz, pod skromnym skrótem ABS, zrewolucjonizował bezpieczeństwo czynne. Układ przeciwblokujący nie tylko zapewniał sterowność samochodu z wciśniętym pedałem „do podłogi”, ale także skłonił do stworzenia kilku powiązanych urządzeń - na przykład systemu kontroli trakcji (TCS). Pomysł ten został po raz pierwszy wdrożony w 1987 roku przez jednego z czołowych twórców elektroniki pokładowej - firmę Bosch. Zasadniczo kontrola trakcji jest przeciwieństwem ABS: ten ostatni zapobiega ślizganiu się kół podczas hamowania, a TCS podczas przyspieszania. Jednostka elektroniczna monitoruje przyczepność kół za pomocą kilku czujników prędkości. Jeśli kierowca „wciśnie” pedał przyspieszenia mocniej niż zwykle, stwarzając zagrożenie poślizgiem kół, urządzenie po prostu „zdusi” silnik. Designowy „apetyt” rósł z roku na rok. Zaledwie kilka lat później powstał ESP, czyli elektroniczny program stabilizacji toru jazdy. Po wyposażeniu samochodu w czujniki kąta obrotu, prędkości kół i przyspieszenia bocznego, hamulce zaczęły pomagać kierowcy w najtrudniejszych sytuacjach. Spowalniając jedno lub drugie koło, elektronika minimalizuje ryzyko dryfowania samochodu podczas szybkiego pokonywania trudnych zakrętów. Kolejny etap: komputer pokładowy został nauczony zwalniać… jednocześnie 3 koła. W pewnych okolicznościach na drodze jest to jedyny sposób na ustabilizowanie samochodu, który siły odśrodkowe ruchu będą próbowały odwrócić od bezpiecznej trajektorii. Ale do tej pory elektronice powierzano tylko funkcję „nadzorczą”. Kierowca nadal wytwarzał ciśnienie w napędzie hydraulicznym za pomocą pedału. Tradycję przerwał elektrohydrauliczny SBC (Sensotronic Brake Control), który od 2006 roku jest standardem w niektórych modelach Mercedes-Benz. Część hydrauliczna układu jest reprezentowana przez akumulator ciśnieniowy, główny cylinder hamulcowy i przewody. Elektryczna - pompa pompowa, wytwarzająca ciśnienie 140-160 atm. , czujniki ciśnienia, prędkość kół i skok pedału hamulca. Naciskając ten ostatni, kierowca nie porusza zwykłym prętem wzmacniacza próżni, ale naciska stopą „przycisk”, dając sygnał komputerowi, tak jakby sterował jakimś urządzeniem gospodarstwa domowego. Ten sam komputer oblicza optymalne ciśnienie dla każdego obwodu, a pompa poprzez zawory sterujące dostarcza płyn do cylindrów roboczych.

4. Zalety nowości

Zalety nowości- prędkość, połączenie funkcji ABS i systemu stabilizacji w jednym urządzeniu. Są też inne korzyści. Na przykład, jeśli nagle zdejmiesz nogę z pedału gazu, cylindry hamulcowe doprowadzą klocki do tarczy, przygotowując się do hamowania awaryjnego. System jest nawet połączony z... wycieraczkami. Na podstawie intensywności pracy „wycieraczek” komputer wyciąga wnioski na temat ruchu w deszczu. Reakcja jest krótka i niezauważalna dla kierowcy na dotknięcie podkładek na tarczach w celu wysuszenia. Cóż, jeśli masz „szczęście”, że trafisz do korka na wzniesieniu, nie martw się: samochód nie cofnie się, dopóki kierowca nie przesunie stopy z hamulca na gaz. Wreszcie przy prędkościach poniżej 15 km/h można włączyć tzw. funkcję miękkiego zwalniania: po odpuszczeniu gazu samochód zatrzyma się tak delikatnie, że kierowca nawet nie odczuje końcowego „nurkowania”. mechatronika mikroelektronika skrzynia biegów silnika

A co jeśli elektronika zawiedzie? Wszystko w porządku: specjalne zawory otworzą się całkowicie, a system będzie działał jak tradycyjny, jednak bez wzmacniacza podciśnienia. Jak dotąd projektanci nie odważą się całkowicie zrezygnować z hydraulicznych urządzeń hamulcowych, chociaż wybitne firmy już z mocą opracowują układy „bez cieczy”. Na przykład Delphi ogłosiło rozwiązanie większości problemów technicznych, które do niedawna wydawały się ślepymi zaułkami: opracowano mocne silniki elektryczne - zamienniki cylindrów hamulcowych, a siłowniki elektryczne stały się jeszcze bardziej kompaktowe niż hydrauliczne.

lista l iteracje

1. Butylin V.G., Ivanov V.G., Lepeshko I.I. i wsp. Analiza i perspektywy rozwoju mechatronicznych układów sterowania hamulcami kół // Mechatronika. Mechanika. Automatyzacja. Elektronika. Informatyka. - 2000. - Nr 2. - S. 33 - 38.

2. Danov B.A., Titov E.I. Wyposażenie elektroniczne samochodów zagranicznych: Układy sterowania skrzynią biegów, zawieszeniem i hamulcami. - M.: Transport, 1998. - 78 s.

3. Danov B. A. Elektroniczne systemy sterowania samochodami zagranicznymi. - M.: Gorąca linia - Telekomunikacja, 2002. - 224 s.

4. Shiga H., Mizutani S. Wprowadzenie do elektroniki samochodowej: TRANS. z japońskiego - M.: Mir, 1989. - 232 s.

Hostowane na Allbest.ru

Podobne dokumenty

Zapoznanie z cechami diagnostyki i obsługi nowoczesnych układów elektronicznych i mikroprocesorowych samochodu. Analiza głównych kryteriów klasyfikacji elementów elektronicznych samochodu. Ogólna charakterystyka układów sterowania silnika.

streszczenie, dodano 09.10.2014


Pojęcia czujnika i wyposażenia czujnika. Diagnostyka elektronicznego układu sterowania silnikiem. Opis zasady działania czujnika przepustnicy silnika spalinowego. Dobór i uzasadnienie rodzaju urządzenia, praca poszukiwawcza patentowa.

praca semestralna, dodano 13.10.2014


Architektura mikroprocesorów i mikrokontrolerów samochodu. Przetworniki urządzeń analogowych i dyskretnych. Elektroniczny układ wtrysku i zapłonu. Elektroniczny układ zasilania paliwem. Wsparcie informacyjne systemów sterowania silnikiem.

test, dodano 17.04.2016


Studiowanie urządzenia quadrocoptera. Przegląd silników bezszczotkowych i zasady działania elektronicznych regulatorów skoku. Opis podstaw obsługi silnika. Obliczanie wszystkich sił i momentów działających na kwadrokopter. Tworzenie pętli kontrolno-stabilizacyjnej.

praca semestralna, dodano 19.12.2015


Ogólny układ samochodu i przeznaczenie jego głównych części. Cykl pracy silnika, parametry jego pracy oraz rozmieszczenie mechanizmów i układów. Zespoły napędowe, podwozie i zawieszenie, osprzęt elektryczny, układ kierowniczy, hamulcowy.

streszczenie, dodano 17.11.2009


Pojawienie się nowych środków transportu. Pozycje w systemie transportowym świata i Rosji. Technologie, logistyka, koordynacja w działalności transportu drogowego. Strategia innowacyjności USA i Rosji. Atrakcyjność inwestycyjna transportu drogowego.

streszczenie, dodano 26.04.2009


Analiza rozwoju transportu drogowego jako elementu systemu transportowego, jego miejsce i rola we współczesnej gospodarce Rosji. Cechy techniczne i ekonomiczne transportu samochodowego, charakterystyka głównych czynników determinujących ścieżki jego rozwoju i rozpowszechnienia.

praca kontrolna, dodano 15.11.2010


Blok silnika i mechanizm korbowy samochodu NISSAN. Mechanizm dystrybucji gazu, układy smarowania, chłodzenia i zasilania. Zintegrowany system zarządzania silnikiem. Podsystemy sterowania wtryskiem paliwa i zapłonem.

test, dodano 06.08.2009


Transport i jego rola w rozwoju społeczno-gospodarczym Federacji Rosyjskiej. Charakterystyka systemu transportowego regionu. Opracowanie programów i środków jego regulacji. Zasady i kierunki strategicznego rozwoju transportu drogowego.

praca dyplomowa, dodano 03.08.2014


Ustawa federalna „O transporcie drogowym w Federacji Rosyjskiej”. Ustawa federalna „Karta transportu samochodowego Federacji Rosyjskiej”. Prawne, organizacyjne i ekonomiczne uwarunkowania funkcjonowania transportu samochodowego w Federacji Rosyjskiej.

Zalety systemów i urządzeń mechatronicznych (MSiU) Główne zalety MSiU w porównaniu z tradycyjnymi narzędziami automatyki to: 1. Relatywnie niski koszt ze względu na wysoki stopień integracji, unifikacji i standaryzacji wszystkich elementów i interfejsów. 2. Wysoka jakość realizacji skomplikowanych i precyzyjnych ruchów dzięki zastosowaniu inteligentnych metod sterowania. 1

3. Wysoka niezawodność, trwałość, odporność na zakłócenia. 4. Konstrukcyjna zwartość modułów (aż do miniaturyzacji w mikromaszynach). 5. Poprawiona waga, rozmiar i charakterystyka dynamiczna maszyn dzięki uproszczeniu łańcuchów kinematycznych; 6. Możliwość kompleksowania modułów funkcjonalnych w złożone układy mechatroniczne oraz kompleksy do konkretnych zadań klienta. 2

Zastosowania modułów mechatronicznych (MM) i systemów mechatronicznych (MS) Obecnie MM i MS są wykorzystywane w następujących obszarach. Budowa obrabiarek i urządzeń do automatyzacji procesów produkcyjnych. Robotyka (przemysłowa i specjalna). Sprzęt lotniczy, kosmiczny i wojskowy. Przemysł motoryzacyjny (np. systemy stabilizacji ruchu samochodu i automatycznego parkowania). Nietradycyjne pojazdy (rowery elektryczne, wózki towarowe, wózki inwalidzkie itp.). 3

Sprzęt biurowy (na przykład kopiarki). Technologia komputerowa (na przykład drukarki, dyski twarde). Sprzęt medyczny (rehabilitacyjny, kliniczny, serwisowy). AGD (pralki, maszyny do szycia, zmywarki itp.). Mikromaszyny (dla medycyny, biotechnologii, dla środków komunikacji i telekomunikacji). Urządzenia i maszyny kontrolno-pomiarowe; Sprzęt fotograficzny i wideo. Symulatory do szkolenia pilotów i operatorów. Show to branża. 4

Rozwój mechatroniki Szybki rozwój mechatroniki w latach 90-tych i obecnie jako nowy kierunek naukowo-techniczny wynika z 3 głównych czynników. 1) Nowe trendy w światowym rozwoju przemysłu. 2) Opracowanie podstawowych zasad i metodologii mechatroniki (podstawowe idee naukowe, zasadniczo nowe rozwiązania techniczne i technologiczne); 3) Działalność specjalistów w dziedzinie badań i edukacji. 6

Główne wymagania rynku światowego w zakresie systemów mechatronicznych Konieczność produkcji i serwisu urządzeń zgodnie z międzynarodowym systemem standardów jakości sformułowanych w normie ISO9000. Umiędzynarodowienie rynku produktów naukowo-technicznych, a co za tym idzie konieczność aktywnego wdrażania form i metod międzynarodowego transferu inżynierii i technologii do praktyki. 8

Zwiększenie roli małych i średnich przedsiębiorstw produkcyjnych w gospodarce ze względu na ich zdolność do szybkiego i elastycznego reagowania na zmieniające się wymagania rynku, Szybki rozwój systemów i technologii informatycznych, infrastruktury telekomunikacyjnej (w krajach EWG do 60% wzrost całkowitego produktu narodowego zapewniają właśnie te gałęzie przemysłu). Bezpośrednią konsekwencją tego trendu jest intelektualizacja układów sterowania ruchem mechanicznym i funkcjami technologicznymi nowoczesnych maszyn. 9

Nowoczesne przedsiębiorstwa rozpoczynające rozwój produktów mechatronicznych muszą rozwiązać następujące główne zadania. 1. Integracja strukturalna działów o profilu mechanicznym, elektronicznym i informacyjnym w jeden zespół projektowy i produkcyjny. 2. Kształcenie inżynierów i menedżerów mechatroniki zdolnych do integracji systemów i kierowania pracą wysoko wyspecjalizowanych specjalistów o różnych kwalifikacjach. 3. Integracja technologii informatycznych z różnych dziedzin nauki i techniki - mechanika, elektronika, sterowanie komputerowe w jeden zestaw narzędzi do komputerowego wspomagania zadań mechatronicznych. jedenaście

Stopień integracji elementów składowych jest przyjęty jako główna cecha klasyfikacyjna w mechatronice. Zgodnie z tą cechą SM można podzielić na poziomy lub generacje, jeśli chronologicznie rozpatrzymy ich pojawienie się na rynku produktów science-intensive. 12

Generacje MM 1. generacja Element podstawowy silnik elektryczny Moduł - silnik Silnik wysokoobrotowy Moduł silnik - element roboczy Druga generacja Mechatroniczne moduły ruchu (obrotowe i liniowe) Inteligentne moduły mechatroniczne trzeciej generacji Element dodatkowy Przetwornica mocy Urządzenie mechaniczne Element roboczy Czujniki sprzężenia zwrotnego Czujniki informacyjne Mikrokomputer (sterownik) ) Schemat rozwoju mechatronicznych modułów ruchu 13

MM pierwszego poziomu jest połączeniem tylko dwóch początkowych elementów. W 1927 roku firma Bauer (Niemcy) opracowała całkowicie nową konstrukcję, która łączy silnik elektryczny i skrzynię biegów, która później stała się powszechna i została nazwana reduktorem silnika. Т.О., silnik-reduktor, to kompaktowy moduł konstrukcyjny, w którym połączono silnik elektryczny i przetwornicę-reduktor ruchu. 14

MM II generacji pojawił się w latach 80-tych w związku z rozwojem nowych technologii elektronicznych, które umożliwiły stworzenie miniaturowych czujników i elementów elektronicznych do przetwarzania sygnałów. Połączenie modułów napędowych ze wskazanymi elementami doprowadziło do powstania ruchów MM, na bazie których powstały sterowane maszyny zasilające, w szczególności maszyny PR i CNC. 15

Moduł ruchu jest funkcjonalnie i konstrukcyjnie niezależnym produktem, który zawiera części mechaniczne i elektryczne, które mogą być używane indywidualnie iw różnych kombinacjach z innymi modułami. Mechatroniczny moduł ruchu – moduł ruchu, który dodatkowo zawiera część informacyjną, w tym czujniki o różnym przeznaczeniu. 16

Główną cechą odróżniającą moduł ruchu od ogólnego napędu przemysłowego jest zastosowanie wału silnika jako jednego z elementów przetwornicy mechanicznej. Przykładami modułów ruchu są motoreduktor, silnik kołowy, elektrobęben, elektrowrzeciono itp. 17

MM 3 generacji. Ich rozwój spowodowany jest pojawieniem się na rynku relatywnie niedrogich mikroprocesorów i opartych na nich kontrolerów. Dzięki temu możliwa stała się intelektualizacja procesów zachodzących w MS, przede wszystkim procesów sterowania ruchami funkcjonalnymi maszyn i zespołów. Inteligentny moduł mechatroniczny (IMM) to mechatroniczny moduł ruchu, który dodatkowo zawiera mikroprocesorowe urządzenie obliczeniowe i przetwornicę mocy. 18

Urządzenia mechatroniczne IV generacji to informacyjno-pomiarowe i sterujące mikrosystemy i mikroroboty mechatroniczne (np. przenikające naczyniami do organizmu w celu zwalczania raka, miażdżycy, operowania na uszkodzonych narządach i tkankach). Są to roboty do wykrywania i naprawy usterek wewnątrz rurociągów, reaktorów jądrowych, statków kosmicznych itp. 19

W urządzeniach mechatronicznych V generacji nastąpi zastąpienie tradycyjnych narzędzi komputerowych i programowych do sterowania numerycznego neurochipami i neurokomputerami opartymi na zasadach działania mózgu i zdolnymi do celowego działania w zmieniającym się środowisku zewnętrznym. 20

Sfery zastosowania systemów mechatronicznych. Główne zalety urządzeń mechatronicznych w porównaniu z tradycyjnymi narzędziami automatyki to: relatywnie niski koszt ze względu na wysoki stopień integracji i standaryzacji wszystkich elementów i interfejsów; wysoka jakość realizacji skomplikowanych i precyzyjnych ruchów dzięki zastosowaniu inteligentnych metod sterowania; wysoka niezawodność, trwałość i odporność na zakłócenia; konstruktywna zwartość modułów aż do miniaturyzacji i udoskonalonych mikromaszyn...

Jeśli ta praca Ci nie odpowiada, na dole strony znajduje się lista podobnych prac. Możesz także użyć przycisku wyszukiwania

Wykład 4. Obszary zastosowań systemów mechatronicznych.

Główne zalety urządzeń mechatronicznych w porównaniu z tradycyjnymi narzędziami automatyki to:

Stosunkowo niski koszt ze względu na wysoki stopień integracji, unifikacji i standaryzacji wszystkich elementów i interfejsów;

Wysoka jakość realizacji skomplikowanych i precyzyjnych ruchów dzięki zastosowaniu inteligentnych metod sterowania;

Wysoka niezawodność, trwałość i odporność na zakłócenia;

Zwartość konstrukcyjna modułów (do miniaturyzacji i mikromaszyn),

Poprawiona waga, rozmiar i charakterystyka dynamiczna maszyn dzięki uproszczeniu łańcuchów kinematycznych;

Umiejętność integrowania modułów funkcjonalnych w złożone systemy mechatroniczne oraz kompleksy pod konkretne zadania klienta.

Wielkość światowej produkcji urządzeń mechatronicznych rośnie z każdym rokiem, obejmując wszystkie nowe obszary. Obecnie moduły i systemy mechatroniczne są szeroko stosowane w następujących obszarach:

Budowa obrabiarek i urządzeń do automatyzacji procesów
procesy;

Robotyka (przemysłowa i specjalna);

sprzęt lotniczy, kosmiczny i wojskowy;

przemysł motoryzacyjny (np. układy przeciwblokujące,
systemy stabilizacji ruchu pojazdów i automatycznego parkowania);

nietradycyjne pojazdy (rowery elektryczne, cargo
wózki, hulajnogi elektryczne, wózki inwalidzkie);

sprzęt biurowy (na przykład kopiarki i faksy);

sprzęt komputerowy (np. drukarki, plotery,
napędy);

sprzęt medyczny (rehabilitacyjny, kliniczny, serwisowy);

AGD (pranie, szycie, zmywarka i inne
samochody);

mikromaszyny (dla medycyny, biotechnologii, komunikacji i
telekomunikacja);

urządzenia i maszyny kontrolno-pomiarowe;

sprzęt fotograficzny i wideo;

symulatory do szkolenia pilotów i operatorów;

Branża pokazowa (systemy nagłośnienia i oświetlenia).

Oczywiście tę listę można rozszerzyć.

Szybki rozwój mechatroniki w latach 90-tych jako nowego kierunku naukowo-technicznego wynika z trzech głównych czynników:

Nowe trendy w światowym rozwoju przemysłu;

Opracowanie podstawowych podstaw i metodologii mechatroniki (podstaw
idee naukowe, zasadniczo nowe techniczne i technologiczne
rozwiązania);

działalność specjalistów w dziedzinie badań i edukacji
kule.

Obecny etap rozwoju zautomatyzowanej budowy maszyn w naszym kraju odbywa się w nowych realiach gospodarczych, kiedy pojawia się pytanie o żywotność technologiczną kraju i konkurencyjność wytwarzanych wyrobów.

Można wyróżnić następujące tendencje zmian kluczowych wymagań rynku światowego w rozpatrywanym obszarze:

konieczność produkcji i obsługi urządzeń zgodnie z art
międzynarodowy system standardów jakości sformułowany w
standard ISO 9000;

umiędzynarodowienie rynku produktów naukowo-technicznych iw jaki sposób
w konsekwencji konieczność aktywnego wprowadzania w życie form i metod
międzynarodowy transfer inżynierii i technologii;

zwiększenie roli małych i średnich przedsiębiorstw produkcyjnych w
gospodarki dzięki zdolności do szybkiego i elastycznego reagowania
do zmieniających się wymagań rynku;

Szybki rozwój systemów i technologii komputerowych, urządzeń telekomunikacyjnych (w krajach EEC w 2000 r. 60% wzrostu
Produkt Narodowy powstał właśnie dzięki tym branżom);
bezpośrednią konsekwencją tego ogólnego trendu jest intelektualizacja
układy sterowania ruchem mechanicznym i technologicznym
funkcje nowoczesnych maszyn.

Za główną cechę klasyfikacyjną w mechatronice wydaje się zasadne przyjęcie stopnia integracji elementów składowych.Zgodnie z tą cechą systemy mechatroniczne można podzielić na poziomy lub generacje, jeśli weźmiemy pod uwagę ich pojawienie się na rynku produktów science-intensive, historycznie moduły mechatroniczne pierwszego poziomu stanowią kombinację tylko dwóch początkowych elementów. Typowym przykładem modułu pierwszej generacji jest „motoreduktor”, w którym przekładnia mechaniczna i sterowany silnik wykonane są jako pojedynczy element funkcjonalny. Systemy mechatroniczne oparte na tych modułach znalazły szerokie zastosowanie w tworzeniu różnych środków kompleksowej automatyzacji produkcji (przenośniki, transportery, stoły obrotowe, manipulatory pomocnicze).

Moduły mechatroniczne drugiego stopnia pojawiły się w latach 80-tych w związku z rozwojem nowych technologii elektronicznych, które umożliwiły stworzenie miniaturowych czujników i jednostek elektronicznych do przetwarzania ich sygnałów. Połączenie modułów napędowych z powyższymi elementami doprowadziło do powstania mechatronicznych modułów ruchu, których skład w pełni odpowiada wprowadzonej powyżej definicji, gdy uzyskuje się integrację trzech urządzeń o różnym charakterze fizycznym: mechanicznym, elektrycznym i elektronicznym. Na bazie modułów mechatronicznych tej klasy stworzono sterowane maszyny energetyczne (turbiny i generatory), obrabiarki oraz roboty przemysłowe ze sterowaniem numerycznym.

Rozwój trzeciej generacji systemów mechatronicznych wynika z pojawienia się na rynku relatywnie niedrogich mikroprocesorów i opartych na nich sterowników i ma na celu intelektualizację wszystkich procesów zachodzących w systemie mechatronicznym, przede wszystkim procesu sterowania ruchami funkcjonalnymi maszyny i zespoły. Jednocześnie opracowywane są nowe zasady i technologie wytwarzania precyzyjnych i kompaktowych zespołów mechanicznych, a także nowe typy silników elektrycznych (przede wszystkim bezszczotkowe i liniowe o wysokim momencie obrotowym), czujniki sprzężenia zwrotnego i informacyjnego. Synteza nowych, intensywnych naukowo technologii precyzyjnych, informacyjnych i pomiarowych stanowi podstawę do projektowania i produkcji inteligentnych modułów i systemów mechatronicznych.

W przyszłości maszyny i systemy mechatroniczne będą łączone w kompleksy mechatroniczne w oparciu o wspólne platformy integracyjne. Celem tworzenia takich kompleksów jest uzyskanie połączenia wysokiej produktywności i jednocześnie elastyczności środowiska techniczno-technologicznego dzięki możliwości jego rekonfiguracji, co zapewni konkurencyjność i wysoką jakość produktów.

Nowoczesne przedsiębiorstwa rozpoczynające opracowywanie i produkcję produktów mechatronicznych muszą rozwiązać następujące główne zadania w tym zakresie:

Integracja strukturalna pododdziałów profili mechanicznych, elektronicznych i informacyjnych (które z reguły funkcjonowały autonomicznie i oddzielnie) w jeden zespół projektowy i produkcyjny;

Szkolenie inżynierów i menedżerów „mechatronicznych” zdolnych do integracji systemowej i kierowania pracą wysokospecjalistycznych specjalistów o różnych kwalifikacjach;

Integracja technologii informatycznych z różnych dziedzin nauki i techniki (mechanika, elektronika, sterowanie komputerowe) w jeden zestaw narzędzi do komputerowego wspomagania zadań mechatronicznych;

Standaryzacja i unifikacja wszystkich stosowanych elementów i procesów w projektowaniu i produkcji MS.

Rozwiązanie tych problemów często wymaga przezwyciężenia tradycji zarządzania, które wykształciły się w przedsiębiorstwie i ambicji menedżerów średniego szczebla, przyzwyczajonych do rozwiązywania tylko swoich wąskoprofilowych zadań. Dlatego średnie i małe przedsiębiorstwa, które mogą łatwo i elastycznie zmieniać swoją strukturę, są lepiej przygotowane do przejścia na produkcję wyrobów mechatronicznych.

Moduły mechatroniczne są coraz częściej stosowane w różnych systemach transportowych.

Ostra konkurencja na rynku motoryzacyjnym zmusza specjalistów w tej dziedzinie do poszukiwania nowych zaawansowanych technologii. Obecnie jednym z głównych problemów deweloperów jest stworzenie „inteligentnych” urządzeń elektronicznych, które mogą zmniejszyć liczbę wypadków drogowych (RTA). Efektem prac w tym obszarze było stworzenie zintegrowanego systemu ochrony pojazdu (SCBA), który jest w stanie automatycznie utrzymać zadaną odległość, zatrzymać samochód na czerwonym świetle oraz ostrzec kierowcę, że pokonuje zakręt na prędkości większej niż dopuszczają to prawa fizyki. Opracowano nawet czujniki wstrząsów z sygnalizatorem radiowym, które w przypadku uderzenia samochodu w przeszkodę lub kolizji wzywają karetkę.

Wszystkie te elektroniczne urządzenia zapobiegające wypadkom dzielą się na dwie kategorie. Pierwsza obejmuje urządzenia w samochodzie, które działają niezależnie od jakichkolwiek sygnałów z zewnętrznych źródeł informacji (inne samochody, infrastruktura). Przetwarzają informacje pochodzące z radaru pokładowego (radaru). Druga kategoria to systemy oparte na danych otrzymywanych ze źródeł informacji zlokalizowanych w pobliżu drogi, w szczególności z beaconów, które zbierają informacje o ruchu drogowym i przekazują je promieniami podczerwonymi do przejeżdżających samochodów.

SKBA zgromadziła nową generację wyżej wymienionych urządzeń. Odbiera zarówno sygnały radarowe, jak i promienie podczerwone „myślących” latarni, a poza głównymi funkcjami zapewnia nieprzerwany i spokojny ruch dla kierowcy na nieuregulowanych skrzyżowaniach dróg i ulic, ogranicza prędkość poruszania się na zakrętach i na terenach zabudowanych w ramach ustalonych ograniczeń prędkości. Podobnie jak wszystkie systemy autonomiczne, SCBA wymaga, aby pojazd był wyposażony w układ przeciwblokujący (ABS) i automatyczną skrzynię biegów.

SKBA zawiera dalmierz laserowy, który stale mierzy odległość między samochodem a każdą przeszkodą na drodze poruszającą się lub nieruchomą. Jeśli kolizja jest prawdopodobna, a kierowca nie zwalnia, mikroprocesor instruuje, aby zwolnić nacisk na pedał przyspieszenia, włączyć hamulce. Mały ekran na desce rozdzielczej miga z ostrzeżeniem o niebezpieczeństwie. Na żądanie kierowcy komputer pokładowy może ustawić bezpieczną odległość w zależności od nawierzchni mokrej lub suchej.

SCBA jest w stanie prowadzić samochód, skupiając się na białych liniach oznaczeń drogowych. Ale do tego konieczne jest, aby były jasne, ponieważ są stale „odczytywane” przez kamerę wideo na pokładzie. Przetwarzanie obrazu określa następnie położenie maszyny w stosunku do linii, a system elektroniczny odpowiednio oddziałuje na układ kierowniczy.

Pokładowe odbiorniki promieniowania podczerwonego SCBA działają w obecności nadajników rozmieszczonych w określonych odstępach wzdłuż jezdni. Wiązki rozchodzą się w linii prostej i na niewielką odległość (do około 120 m), a dane przesyłane za pomocą zakodowanych sygnałów nie mogą zostać zagłuszone ani zniekształcone.

Ryż. 3.1 Zintegrowany system bezpieczeństwa pojazdu: 1 odbiornik podczerwieni; 2 czujniki pogodowe (deszcz, wilgotność); 3 układ zasilania siłownika przepustnicy; 4 komputery; 5 elektrozawór pomocniczy w napędzie hamulca; 6 ABS; 7 dalmierz; 8 automatyczna skrzynia biegów; 9 czujnik prędkości pojazdu; 10 pomocniczy zawór elektromagnetyczny układu kierowniczego; 11 czujnik przyspieszenia; 12 czujnik kierowania; 13 sygnał stołowy; 14 elektroniczny komputer wizyjny; 15 kamera telewizyjna; 16 ekran.

na ryc. 3.2 pokazuje firmę czujnika pogodowego " boch ". W zależności od modelu w środku umieszczona jest dioda podczerwieni oraz jeden lub trzy fotodetektory. Dioda LED emituje niewidzialną wiązkę pod kątem ostrym do powierzchni szyby. Jeśli na zewnątrz jest sucho, całe światło odbija się z powrotem i trafia do fotodetektora (tak skonstruowany jest układ optyczny). Ponieważ wiązka jest modulowana przez impulsy, czujnik nie będzie reagował na obce światło. Ale jeśli na szkle znajdują się krople lub warstwa wody, zmieniają się warunki załamania światła i część światła ucieka w przestrzeń. Jest to wykrywane przez czujnik, a sterownik oblicza odpowiednie działanie wycieraczek. Po drodze to urządzenie może zamknąć elektryczny szyberdach, podnieść okna. Czujnik posiada dodatkowo 2 fotodetektory, które są zintegrowane we wspólnej obudowie z czujnikiem pogodowym. Pierwszy ma za zadanie automatycznie włączać reflektory, gdy robi się ciemno lub samochód wjeżdża do tunelu. Drugi przełącza światło „dalekie” i „mijające”. To, czy te funkcje są włączone, zależy od konkretnego modelu pojazdu.

Rys.3.2 Zasada działania czujnika pogodowego

Układy przeciwblokujące (ABS),jego wymaganymi elementami są czujniki prędkości kół, procesor elektroniczny (jednostka sterująca), serwozawory, napędzana elektrycznie pompa hydrauliczna i akumulator ciśnienia. Niektóre wczesne ABS były „trójkanałowe”, tj. indywidualnie sterował mechanizmami hamulców przednich, ale całkowicie zwalniał wszystkie mechanizmy hamulców tylnych na początku blokowania któregokolwiek z tylnych kół. Zaoszczędziło to trochę kosztów i złożoności, ale skutkowało niższą wydajnością w porównaniu z pełnym systemem czterokanałowym, w którym każdy mechanizm hamulca jest indywidualnie kontrolowany.

ABS ma wiele wspólnego z systemem kontroli trakcji (SBS), którego działanie można by określić jako „ABS na wstecznym”, ponieważ SBS działa na zasadzie wykrywania momentu, w którym jedno z kół zaczyna się gwałtownie obracać w stosunku do drugiego (moment rozpoczęcia poślizgu) i danie sygnału do hamowania tego koła. Czujniki prędkości kół mogą być współdzielone, dlatego najskuteczniejszym sposobem zapobiegania buksowaniu koła napędowego poprzez zmniejszenie jego prędkości jest zastosowanie chwilowego (a w razie potrzeby powtórnego) hamowania, impulsy hamowania można odbierać z bloku zaworów ABS. W rzeczywistości, jeśli ABS jest obecny, to wszystko, co jest potrzebne do zapewnienia zarówno PBS, jak i dodatkowego oprogramowania i dodatkowej jednostki sterującej w celu zmniejszenia momentu obrotowego silnika lub zmniejszenia ilości dostarczanego paliwa w razie potrzeby lub bezpośredniej ingerencji w pedał gazu układ sterowania .

na ryc. 3.3 przedstawia schemat układu elektronicznego zasilania samochodu: 1 - przekaźnik zapłonu; 2 - włącznik centralny; 3 - bateria; 4 - konwerter spalin; 5 - czujnik tlenu; 6 - filtr powietrza; 7 - czujnik masowego przepływu powietrza; 8 - blok diagnostyczny; 9 - regulator prędkości biegu jałowego; 10 - czujnik położenia przepustnicy; 11 - rura przepustnicy; 12 - moduł zapłonu; 13 - czujnik fazy; 14 - dysza; 15 - regulator ciśnienia paliwa; 16 - czujnik temperatury płynu chłodzącego; 17 - świeca; 18 - czujnik położenia wału korbowego; 19 - czujnik spalania stukowego; 20 - filtr paliwa; 21 - kontroler; 22 - czujnik prędkości; 23 - pompa paliwowa; 24 - przekaźnik do włączania pompy paliwa; 25 - zbiornik gazu.

Ryż. 3.3 Uproszczony schemat układu wtryskowego

Jednym z elementów aparatu SCBA jest poduszka powietrzna ( poduszka powietrzna ) (patrz ryc. 3.4), których elementy znajdują się w różnych częściach samochodu. Czujniki bezwładnościowe umieszczone w zderzaku, na osłonie silnika, w stojakach lub w okolicy podłokietnika (w zależności od modelu samochodu), w razie wypadku wysyłają sygnał do elektronicznej jednostki sterującej. W większości nowoczesnych aparatów oddechowych czujniki przednie są zaprojektowane na siłę uderzenia przy prędkości 50 km/h lub większej. Boczne działają ze słabszymi uderzeniami. Z elektronicznej jednostki sterującej sygnał podąża do modułu głównego, który składa się z kompaktowo ułożonej poduszki podłączonej do generatora gazu. Ta ostatnia to tabletka o średnicy około 10 cm i grubości około 1 cm z krystaliczną substancją wytwarzającą azot. Impuls elektryczny zapala charłak w „tabletce” lub topi drut, a kryształy zamieniają się w gaz z prędkością eksplozji. Cały opisany proces przebiega bardzo szybko. Poduszka „średnia” napełnia się w ciągu 25 ms. Powierzchnia poduszki powietrznej standardu europejskiego pędzi w kierunku klatki piersiowej i twarzy z prędkością około 200 km / h, a amerykańskiej - około 300. Dlatego w samochodach wyposażonych w poduszkę powietrzną producenci zdecydowanie zalecają zapinanie pasów i nie siadanie blisko do kierownicy lub deski rozdzielczej. W najbardziej „zaawansowanych” systemach istnieją urządzenia, które identyfikują obecność pasażera lub fotelika dziecięcego i odpowiednio wyłączają lub korygują stopień napompowania.

Ryż. 3.4. Poduszka powietrzna samochodu:

1 - napinacz pasa bezpieczeństwa; 2 - poduszka powietrzna; 3 - poduszka powietrzna; dla kierowcy; 4 jednostka sterująca i czujnik centralny; 5 modułów wykonawczych; 6 czujników bezwładnościowych

Oprócz samochodów konwencjonalnych wiele uwagi poświęca się tworzeniu pojazdów lekkich (LTV) z napędem elektrycznym (czasami nazywane są nietradycyjnymi). Do tej grupy pojazdów należą rowery elektryczne, hulajnogi, wózki inwalidzkie, pojazdy elektryczne z autonomicznymi źródłami zasilania. Rozwój takich systemów mechatronicznych jest realizowany przez Centrum Naukowo-Inżynierskie „Mechatronika” we współpracy z szeregiem organizacji.

Masa silnika 4,7 kg,

Akumulator 36V, 6Ah,

Podstawą powstania LTS są moduły mechatroniczne typu „motor-wheel” oparte z reguły na silnikach elektrycznych o wysokim momencie obrotowym. W tabeli 3.1 przedstawiono parametry techniczne mechatronicznych modułów ruchu dla pojazdów lekkich. Globalny rynek LTS ma tendencję do ekspansji i według prognoz jego pojemność do 2000 roku wynosiła 20 milionów sztuk, czyli 10 miliardów dolarów pod względem wartości.

Tabela 3.1

Transport wodny.MS są coraz częściej wykorzystywane do intensyfikacji pracy załóg statków morskich i rzecznych, związanej z automatyzacją i mechanizacją głównych środków technicznych, do których zalicza się napęd główny wraz z systemami obsługi i mechanizmami pomocniczymi, system elektroenergetyczny, ogólne systemy okrętowe, układy sterowania przekładnie i silniki.

Zintegrowane systemy automatyczne utrzymywania statku na zadanej trajektorii (SUZT) lub statku przeznaczonego do badania Oceanu Światowego na zadanej linii profilu (SUZP) to systemy zapewniające trzeci poziom automatyzacji sterowania. Zastosowanie takich systemów pozwala na:

Zwiększenie efektywności ekonomicznej transportu morskiego poprzez realizację najlepszej trajektorii ruchu statków z uwzględnieniem warunków nawigacyjnych i hydrometeorologicznych żeglugi;

Zwiększenie efektywności ekonomicznej badań oceanograficznych, hydrograficznych i geologicznych morskich poprzez zwiększenie dokładności utrzymywania statku na zadanej linii profilu, poszerzenie zakresu zaburzeń fal wiatrowych zapewniających wymaganą jakość sterowania oraz zwiększenie prędkości operacyjnej naczynie;

Rozwiązywać problemy realizacji optymalnej trajektorii statku, gdy odbiega on od niebezpiecznych obiektów; poprawić bezpieczeństwo żeglugi w pobliżu zagrożeń nawigacyjnych poprzez dokładniejsze sterowanie ruchem statku.
Zintegrowane systemy automatycznego sterowania ruchem zgodnie z zadanym programem badań geofizycznych (ASUD) mają na celu automatyczne doprowadzenie statku do zadanej linii profilu, automatyczne utrzymanie statku geologicznego i geofizycznego na badanej linii profilu oraz manewrowanie przy zmianie z jednej linii profilu do innego. Rozważany system pozwala na zwiększenie wydajności i jakości morskich badań geofizycznych.

W warunkach morskich niemożliwe jest zastosowanie konwencjonalnych metod wstępnej eksploracji (poszukiwania grupowego czy szczegółowej fotografii lotniczej), dlatego najszerzej stosowana stała się sejsmiczna metoda badań geofizycznych (ryc. 3.5). Statek geofizyczny 1 holuje działo pneumatyczne 3, które jest źródłem drgań sejsmicznych, mierzeję sejsmograficzną 4, na której znajdują się odbiorniki drgań sejsmicznych odbitych oraz boję końcową 5, na kablu-kablu 2. Profile denne są wyznaczono poprzez rejestrację intensywności drgań sejsmicznych odbitych od warstw granicznych 6 różnych ras.

Ryż. 3.5. Schemat badań geofizycznych.

Aby uzyskać wiarygodną informację geofizyczną, statek musi być utrzymywany w określonej pozycji względem dna (linia profilu) z dużą dokładnością, pomimo małej prędkości (35 węzłów) i obecności urządzeń holowanych o znacznej długości (do 3 km). o ograniczonej wytrzymałości mechanicznej.

Firma "Anjutz" opracowała zintegrowany MS, który zapewnia utrzymywanie statku na zadanej trajektorii. na ryc. 3.6 przedstawia schemat blokowy tego układu, na który składają się: żyrokompas 1; opóźnienie 2; instrumenty systemów nawigacyjnych, które określają pozycję statku (dwa lub więcej) 3; autopilota 4; minikomputer 5 (5 interfejs, 5 b magazyn centralny, 5 V jednostka centralna); czytnik taśmy perforowanej 6; ploter 7; wyświetlacz 8; klawiatura 9; maszyna sterująca 10.

Za pomocą rozważanego systemu możliwe jest automatyczne doprowadzenie statku do zaprogramowanej trajektorii, którą ustawia operator za pomocą klawiatury określającej współrzędne geograficzne punktów zwrotnych. W systemie tym, niezależnie od informacji pochodzących z dowolnej grupy przyrządów tradycyjnego kompleksu radionawigacyjnego lub urządzeń łączności satelitarnej określających pozycję statku, współrzędne prawdopodobnego położenia statku obliczane są na podstawie danych dostarczanych przez żyrokompas i dziennik.

Ryż. 3.6. Schemat strukturalny zintegrowanego MS do utrzymywania statku na zadanej trajektorii

Sterowanie kursem za pomocą rozpatrywanego systemu realizowane jest przez autopilota, który otrzymuje informację o wartości danego kursu ψ tyłek generowany przez minikomputer z uwzględnieniem błędu w położeniu statku. System jest montowany w panelu sterowania. W jego górnej części umieszczono wyświetlacz z elementami sterującymi do ustawienia optymalnego obrazu. Poniżej, na pochylonym polu konsoli, znajduje się autopilot z uchwytami sterującymi. Na poziomym polu konsoli znajduje się klawiatura, za pomocą której wprowadza się programy do minikomputera. Jest też przełącznik, za pomocą którego wybiera się tryb sterowania. W dolnej części centrali znajduje się minikomputer oraz interfejs. Wszystkie urządzenia peryferyjne umieszczone są na specjalnych podstawkach lub innych konsolach. Rozważany system może pracować w trzech trybach: „Kurs”, „Monitor” i „Program”. W trybie „Kurs” dany kurs utrzymywany jest przy pomocy autopilota zgodnie z odczytami żyrokompasu. Tryb „Monitor” jest wybierany, gdy przygotowywane jest przejście do trybu „Program”, gdy ten tryb zostanie przerwany lub gdy przejście przez ten tryb zostanie zakończone. Tryb „Kurs” jest przełączany w przypadku wykrycia awarii minikomputera, źródeł zasilania lub zespołu radionawigacji. W tym trybie autopilot działa niezależnie od minikomputera. W trybie „Program” kurs jest kontrolowany na podstawie danych z urządzeń radionawigacyjnych (czujników położenia) lub żyrokompasu.

Konserwację systemu zabezpieczającego statku na ST prowadzi operator z pulpitu sterowniczego. Wyboru grupy czujników do określenia pozycji jednostki pływającej dokonuje operator zgodnie z zaleceniami prezentowanymi na ekranie wyświetlacza. Na dole ekranu znajduje się lista wszystkich poleceń dozwolonych w tym trybie, które można wprowadzić za pomocą klawiatury. Przypadkowe naciśnięcie dowolnego niedozwolonego klawisza jest blokowane przez komputer.

Technologia lotnicza.Sukcesy osiągnięte w rozwoju technologii lotniczej i kosmicznej z jednej strony, a z drugiej konieczność obniżenia kosztów operacji celowych, z drugiej strony, stymulowały rozwój nowego typu technologii – zdalnie sterowanych statków powietrznych (RPV).

na ryc. 3.6 przedstawia schemat blokowy systemu zdalnego sterowania lotem RPV - HIMAT . Główny składnik systemu zdalnego pilotażu HIMAT jest naziemnym punktem zdalnego sterowania. Parametry lotu UAV odbierane są przez stację naziemną drogą radiową ze statku powietrznego, są odbierane i dekodowane przez stację przetwarzania telemetrii oraz przesyłane do naziemnej części systemu komputerowego, a także do wyświetlaczy informacyjnych w naziemnej kontroli stacja. Dodatkowo z RPV odbierany jest obraz widoku zewnętrznego wyświetlany przez kamerę telewizyjną. Obraz telewizyjny wyświetlany na ekranie naziemnego stanowiska operatora służy do sterowania statkiem powietrznym podczas wykonywania manewrów w powietrzu, podejścia do lądowania oraz podczas samego lądowania. Kokpit naziemnej stacji zdalnego sterowania (miejsce pracy operatora) jest wyposażony w urządzenia dostarczające informacji o locie i stanie wyposażenia kompleksu RPV, a także środki do sterowania statkiem powietrznym. W szczególności do dyspozycji operatora są uchwyty i pedały do ​​sterowania samolotem w przechyle i pochyleniu, a także uchwyt sterowania silnikiem. W przypadku awarii głównego układu sterowania, polecenia układu sterowania wydawane są za pomocą specjalnego pilota do dyskretnych poleceń operatora RPV.

Ryż. 3.6 System zdalnego pilotażu RPV HIMAT :

1. lotniskowiec B-52; 2 zapasowy system sterowania na samolocie TF-104G ; 3 linie łączności telemetrycznej z ziemią; 4 - RPW HIMAT ; 5 telemetrycznych linii komunikacyjnych z RPV; 5 zdalnie sterowanych stacji naziemnych

Jako autonomiczny system nawigacyjny, który zapewnia obliczanie martwe, wykorzystywane są dopplerowskie mierniki prędkości i kąta znoszenia (DPSS). Taki system nawigacyjny jest używany w połączeniu z systemem kursu mierzącym kurs za pomocą czujnika pionowego generującego sygnały przechyłu i pochylenia oraz komputerem pokładowym realizującym algorytm zliczania martwego. Razem te urządzenia tworzą system nawigacji dopplerowskiej (patrz rysunek 3.7). W celu zwiększenia niezawodności i dokładności pomiaru aktualnych współrzędnych samolotu, DISS można łączyć z prędkościomierzami.

Ryż. 3.7 Schemat systemu nawigacji dopplerowskiej

5. Pojazdy mechatroniczne

Moduły mechatroniczne są coraz częściej stosowane w różnych systemach transportowych. W tej instrukcji ograniczymy się do krótkiej analizy tylko lekkich pojazdów (LTV) z napędem elektrycznym (czasami nazywane są nietradycyjnymi). Do tej nowej grupy pojazdów dla rodzimego przemysłu należą rowery elektryczne, skutery, wózki inwalidzkie, pojazdy elektryczne z autonomicznymi źródłami zasilania.

LTS stanowią alternatywę dla pojazdów z silnikami spalinowymi i są obecnie wykorzystywane w obszarach przyjaznych środowisku (zespoły sanitarne, turystyczne, wystawiennicze, parkowe), a także w obiektach handlowych i magazynowych. Rozważ parametry techniczne prototypowego roweru elektrycznego:

Maksymalna prędkość 20 km/h,

Moc znamionowa napędu 160 W,

Prędkość znamionowa 160 obr./min,

Maksymalny moment obrotowy 18 Nm,

Masa silnika 4,7 kg,

Akumulator 36V, 6Ah,

Jazda offline 20 km.

Podstawą powstania LTS są moduły mechatroniczne typu „motor-wheel” oparte z reguły na silnikach elektrycznych o wysokim momencie obrotowym. W tabeli 3 przedstawiono charakterystyki techniczne mechatronicznych modułów ruchu dla pojazdów lekkich.

Światowy rynek LTS ma tendencję wzrostową i według prognoz do roku 2000 jego pojemność wyniesie 20 milionów sztuk, czyli 10 miliardów dolarów w ujęciu wartościowym.

Wielkość światowej produkcji urządzeń mechatronicznych rośnie z każdym rokiem, obejmując wszystkie nowe obszary. Obecnie moduły i systemy mechatroniczne są szeroko stosowane w następujących obszarach:

Budowa obrabiarek i urządzeń do automatyzacji procesów

procesy;

Robotyka (przemysłowa i specjalna);

Sprzęt lotniczy, kosmiczny i wojskowy;

Przemysł motoryzacyjny (np. układy przeciwblokujące,

systemy stabilizacji ruchu pojazdów i automatycznego parkowania);

Nietradycyjne pojazdy (rowery elektryczne, cargo

wózki, hulajnogi elektryczne, wózki inwalidzkie);

Sprzęt biurowy (na przykład kopiarki i faksy);

Sprzęt komputerowy (np. drukarki, plotery,

napędy);

Sprzęt medyczny (rehabilitacyjny, kliniczny, serwisowy);

AGD (pranie, szycie, zmywarki i inne maszyny);

Mikromaszyny (dla medycyny, biotechnologii,

telekomunikacja);

Urządzenia i maszyny kontrolno-pomiarowe;

Sprzęt fotograficzny i wideo;

Symulatory do szkolenia pilotów i operatorów;

Branża pokazowa (systemy nagłośnienia i oświetlenia).

WYKAZ LINKÓW

1.
Yu V. Poduraev Samouczek „Podstawy mechatroniki”. Moskwa - 2000 104 s.

2.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Mechatronics

3.
http://mau.ejournal.ru/

4.
http://mechatronica-journal.stankin.ru/

Analiza struktury układów mechatronicznych modułów mechatronicznych

Instruktaż

Przedmiot "Projektowanie systemów mechatronicznych"

specjalność 220401.65

„Mechatronika”

Iść. Togliatti 2010

Krasnow S.V., Łysenko I.V. Projektowanie systemów mechatronicznych. Część 2. Projektowanie modułów elektromechanicznych systemów mechatronicznych

Adnotacja. Podręcznik zawiera informacje o budowie układu mechatronicznego, miejscu modułów elektromechatronicznych w układach mechatronicznych, budowie modułów elektromechatronicznych, ich rodzajach i cechach, zawiera etapy i metody projektowania układów mechatronicznych. kryteria obliczania charakterystyk obciążenia modułów, kryteria doboru napędów itp.

1 Analiza struktury układów mechatronicznych modułów mechatronicznych 5

1.1 Analiza struktury systemu mechatronicznego 5

1.2 Analiza wyposażenia napędowego modułów mechatronicznych 12

1.3 Analiza i klasyfikacja silników elektrycznych 15

1.4 Analiza strukturalna układów sterowania napędami 20

1.5 Technologie generowania sygnału sterującego. Modulacja PWM i regulacja PID 28

1.6 Analiza napędów i układów sterowania numerycznego obrabiarek 33

1.7 Energetyczne i wyjściowe mechaniczne przetworniki napędów modułów mechatronicznych 39

1.8 Czujniki sprzężenia zwrotnego napędów modułów mechatronicznych 44

2 Podstawowe pojęcia i metodyki projektowania systemów mechatronicznych (MS) 48

2.1 Podstawowe zasady projektowania systemów mechatronicznych 48

2.2 Opis etapów projektowania MC 60

2.3 Produkcja (wdrożenie) MS 79

2.4 Testowanie MS 79

2.5 Ocena jakości IS 83

2.6 Dokumentacja IS 86

2.7 Efektywność ekonomiczna MC 87

2.8 Opracowanie działań zapewniających bezpieczne warunki pracy z modułami elektromechanicznymi 88

3. Metody obliczania parametrów i projektowania modułów mechatronicznych 91

3.1 Modelowanie funkcjonalne procesu projektowania modułu mechatronicznego 91

3.2 Etapy projektowania modułu mechatronicznego 91

3.3 Analiza kryteriów doboru silników układów mechatronicznych 91

3.4 Analiza podstawowego aparatu matematycznego do obliczania napędów 98

3.5 Obliczenie wymaganej mocy i dobór zasilania EM 101

3.6 Sterowanie silnikiem prądu stałego przez pozycję 110

3.7 Opis nowoczesnych rozwiązań sprzętowych i programowych do sterowania elementami wykonawczymi obrabiarek 121

Spis źródeł i literatury 135

Mechatronika bada synergiczne połączenie jednostek mechaniki precyzyjnej z elementami elektronicznymi, elektrycznymi i komputerowymi w celu zaprojektowania i wytworzenia jakościowo nowych modułów, systemów, maszyn i zespołów maszyn z inteligentnym sterowaniem ich ruchami funkcjonalnymi.

System mechatroniczny – zespół modułów mechatronicznych (rdzeń komputera, urządzenia informacyjne-czujniki, elektromechaniczny (napędy silników), mechaniczny (elementy wykonawcze – frezy, ramiona robotów itp.), oprogramowania (w szczególności – programy sterujące, systemowe – systemy operacyjne i środowiska , kierowcy).

Moduł mechatroniczny to wyodrębniona jednostka systemu mechatronicznego, zestaw narzędzi sprzętowych i programowych, które poruszają jednym lub kilkoma organami wykonawczymi.

Zintegrowane elementy mechatroniczne są dobierane przez dewelopera na etapie projektowania, a następnie zapewniane jest niezbędne wsparcie inżynierskie i technologiczne.

Metodologiczną podstawą rozwoju MS są metody projektowania równoległego, czyli symultanicznego i wzajemnie powiązanego w syntezie wszystkich elementów systemu. Podstawowymi obiektami są moduły mechatroniczne, które wykonują ruch z reguły wzdłuż jednej współrzędnej. W systemach mechatronicznych dla zapewnienia wysokiej jakości realizacji złożonych i precyzyjnych ruchów stosuje się metody inteligentnego sterowania (nowe pomysły w teorii sterowania, nowoczesny sprzęt komputerowy).

Główne elementy tradycyjnej maszyny mechatronicznej to:

Urządzenia mechaniczne, których ostatnim ogniwem jest korpus roboczy;

Jednostka napędowa, w tym przetwornice mocy i silniki mocy;

Komputerowe urządzenia sterujące, których poziomem jest operator-człowiek lub inny komputer włączony do sieci komputerowej;

Urządzenia czujnikowe przeznaczone do przekazywania do urządzenia sterującego informacji o aktualnym stanie bloków maszyny oraz ruchu układu mechatronicznego.

Zatem obecność trzech obowiązkowych części: elektromechanicznej, elektronicznej, komputerowej, połączonych przepływami energii i informacji, jest podstawową cechą wyróżniającą system mechatroniczny.

Zatem do fizycznej implementacji systemu mechatronicznego teoretycznie wymagane są 4 główne bloki funkcjonalne, które pokazano na rysunku 1.1

Rysunek 1.1 - Schemat blokowy systemu mechatronicznego

Jeśli działanie opiera się na procesach hydraulicznych, pneumatycznych lub kombinowanych, wymagane są odpowiednie przetworniki i czujniki sprzężenia zwrotnego.

Mechatronika to dyscyplina naukowo-techniczna zajmująca się budową nowej generacji układów elektromechanicznych o zasadniczo nowych właściwościach i często rekordowych parametrach. Zazwyczaj system mechatroniczny to połączenie samych elementów elektromechanicznych z najnowocześniejszą energoelektroniką, którymi steruje się za pomocą różnych mikrokontrolerów, komputerów PC lub innych urządzeń obliczeniowych. Jednocześnie system w prawdziwie mechatronicznym ujęciu, pomimo zastosowania standardowych komponentów, jest zbudowany jak najbardziej monolitycznie, projektanci starają się połączyć ze sobą wszystkie części systemu bez stosowania zbędnych interfejsów pomiędzy modułami. W szczególności zastosowanie przetworników ADC wbudowanych bezpośrednio w mikrokontrolery, inteligentne przetwornice mocy itp. Zapewnia to zmniejszenie wskaźników wagi i rozmiarów, wzrost niezawodności systemu i inne korzyści. Za mechatroniczny można uznać dowolny układ sterujący grupą napędów. W szczególności, jeśli kontroluje grupę silników odrzutowych statku kosmicznego.

Rysunek 1.2 - Skład systemu mechatronicznego

Czasami system zawiera komponenty, które są zasadniczo nowe z punktu widzenia konstrukcji, takie jak zawieszenia elektromagnetyczne, które zastępują konwencjonalne zespoły łożysk.

Rozważmy uogólnioną strukturę maszyn ze sterowaniem komputerowym, skoncentrowaną na zadaniach zautomatyzowanej inżynierii mechanicznej.

Środowiskiem zewnętrznym dla maszyn tej klasy jest środowisko technologiczne, które zawiera różne urządzenia główne i pomocnicze, urządzenia technologiczne i obiekty pracy. Kiedy system mechatroniczny wykonuje dany ruch funkcjonalny, przedmioty pracy mają zaburzający wpływ na pracujące ciało. Przykładami takich wpływów są siły skrawania przy operacjach skrawania, siły kontaktowe i momenty sił podczas montażu, siła reakcji strumienia płynu podczas hydraulicznej operacji skrawania.

Środowiska zewnętrzne można zasadniczo podzielić na dwie główne klasy: deterministyczne i niedeterministyczne. Do deterministycznych zalicza się środowiska, dla których parametry oddziaływań zakłócających oraz charakterystyki obiektów pracy mogą być z góry określone z dokładnością niezbędną do zaprojektowania MS. Niektóre środowiska mają charakter niedeterministyczny (na przykład środowiska ekstremalne: podwodne, podziemne itp.). Charakterystykę środowisk technologicznych z reguły można określić za pomocą badań analitycznych i eksperymentalnych oraz metod symulacji komputerowej. Np. w celu oceny sił skrawania podczas obróbki skrawaniem przeprowadza się serię eksperymentów na specjalnych stanowiskach badawczych, mierzy się parametry efektów drgań na stanowiskach wibracyjnych, a następnie na podstawie danych eksperymentalnych tworzy się matematyczne i komputerowe modele efektów zakłócających .

Jednak organizacja i prowadzenie takich badań często wymaga zbyt skomplikowanej i kosztownej aparatury i technologii pomiarowych. Zatem do wstępnej oceny oddziaływania sił na korpus roboczy podczas operacji zrobotyzowanego gratowania wyrobów odlewanych niezbędny jest pomiar rzeczywistego kształtu i wymiarów każdego detalu.

Rysunek 1.3 - Ogólny schemat systemu mechatronicznego z komputerowym sterowaniem ruchem

W takich przypadkach wskazane jest zastosowanie adaptacyjnych metod sterowania, które pozwalają automatycznie korygować prawo ruchu MS bezpośrednio w trakcie operacji.

Skład tradycyjnej maszyny obejmuje następujące główne elementy: urządzenie mechaniczne, którego ostatnim ogniwem jest korpus roboczy; jednostka napędowa, w tym przetwornice mocy i siłowniki; komputerowe urządzenie sterujące, którego najwyższym poziomem jest człowiek lub inny komputer będący częścią sieci komputerowej; czujniki przeznaczone do przekazywania informacji o aktualnym stanie bloków maszyny i ruchu MS do urządzenia sterującego.

Zatem obecność trzech obowiązkowych części - mechanicznej (dokładniej elektromechanicznej), elektronicznej i komputerowej, połączonych przepływami energii i informacji, jest podstawową cechą wyróżniającą systemy mechatroniczne.

Część elektromechaniczna obejmuje mechaniczne łączniki i przekładnie, korpus roboczy, silniki elektryczne, czujniki oraz dodatkowe elementy elektryczne (hamulce, sprzęgła). Urządzenie mechaniczne jest przeznaczone do przekształcania ruchów ogniw w wymagany ruch korpusu roboczego. Część elektroniczna składa się z urządzeń mikroelektronicznych, przetworników mocy oraz elektroniki obwodów pomiarowych. Czujniki przeznaczone są do zbierania danych o rzeczywistym stanie środowiska i obiektów pracy, urządzenia mechanicznego i zespołu napędowego z późniejszym wstępnym przetwarzaniem i przesyłaniem tych informacji do komputerowego urządzenia sterującego (CCD). UCU systemu mechatronicznego zwykle obejmuje komputer nadrzędnego poziomu i kontrolery ruchu.

Komputerowe urządzenie sterujące wykonuje następujące główne funkcje:

Zarządzanie procesem ruchu mechanicznego modułu mechatronicznego lub układu wielowymiarowego w czasie rzeczywistym z przetwarzaniem informacji sensorycznej;

Organizacja kontroli ruchów funkcjonalnych MS, która obejmuje koordynację kontroli ruchu mechanicznego MS i powiązanych procesów zewnętrznych. Z reguły dyskretne wejścia/wyjścia urządzenia służą do realizacji funkcji sterowania procesami zewnętrznymi;

Interakcja z człowiekiem-operatorem poprzez interfejs człowiek-maszyna w trybach programowania off-line (off-line) oraz bezpośrednio w procesie przemieszczania MS (tryb on-line);

Organizacja wymiany danych z urządzeniami peryferyjnymi, czujnikami i innymi urządzeniami systemu.

Zadaniem układu mechatronicznego jest zamiana informacji wejściowej pochodzącej z górnego poziomu sterowania na celowy ruch mechaniczny ze sterowaniem opartym na zasadzie sprzężenia zwrotnego. Charakterystyczne jest, że energia elektryczna (rzadko hydrauliczna lub pneumatyczna) jest wykorzystywana w nowoczesnych systemach jako pośrednia forma energii.

Istotą mechatronicznego podejścia do projektowania jest integracja w jeden moduł funkcjonalny dwóch lub więcej elementów, być może nawet o różnej naturze fizycznej. Innymi słowy, na etapie projektowania co najmniej jeden interfejs zostaje wyłączony z tradycyjnej struktury maszyny jako osobne urządzenie, przy jednoczesnym zachowaniu fizycznej istoty transformacji dokonywanej przez ten moduł.

Idealnie dla użytkownika moduł mechatroniczny, otrzymawszy jako dane wejściowe informację o celu sterowania, wykona zadany ruch funkcjonalny z pożądanymi wskaźnikami jakości. Integracji sprzętowej elementów w pojedyncze moduły konstrukcyjne musi towarzyszyć opracowanie zintegrowanego oprogramowania. Oprogramowanie MS powinno zapewniać bezpośrednie przejście od koncepcji systemu poprzez jego matematyczne modelowanie do funkcjonalnego sterowania ruchem w czasie rzeczywistym.

Zastosowanie podejścia mechatronicznego w tworzeniu maszyn sterowanych komputerowo decyduje o ich głównych zaletach w porównaniu z tradycyjnymi narzędziami automatyki:

Stosunkowo niski koszt ze względu na wysoki stopień integracji, unifikacji i standaryzacji wszystkich elementów i interfejsów;

Wysoka jakość realizacji skomplikowanych i precyzyjnych ruchów dzięki zastosowaniu inteligentnych metod sterowania;

Wysoka niezawodność, trwałość i odporność na zakłócenia;

Zwartość konstrukcyjna modułów (aż do miniaturyzacji w mikromaszynach),

Poprawiona waga, rozmiar i charakterystyka dynamiczna maszyn dzięki uproszczeniu łańcuchów kinematycznych;

Możliwość integracji modułów funkcjonalnych w złożone systemy i kompleksy do konkretnych zadań klienta.

Klasyfikacja elementów wykonawczych elementów wykonawczych układu mechatronicznego została przedstawiona na rysunku 1.4.

Rysunek 1.4 - Klasyfikacja napędów systemów mechatronicznych

Na rysunku 1.5 przedstawiono schemat zespołu elektromechatronicznego opartego na napędzie.

Rysunek 1.5 - Schemat jednostki elektromechatronicznej

W różnych dziedzinach techniki szeroko stosowane są napędy realizujące funkcje siłowe w układach sterowania różnymi obiektami. Automatyzacja procesów technologicznych i gałęzi przemysłu, w szczególności w budowie maszyn, nie jest możliwa bez zastosowania różnorodnych napędów, do których zalicza się: elementy wykonawcze determinowane procesem technologicznym, silniki oraz układy sterowania silnikami. W napędach układów sterowania MS (maszyny technologiczne, automaty MA, PR itp.) stosowane są elementy wykonawcze różniące się znacznie efektami fizycznymi. Realizacja takich efektów fizycznych jak magnetyzm (silniki elektryczne), grawitacja w postaci zamiany przepływów hydraulicznych i powietrznych na ruch mechaniczny, rozprężanie ośrodka (silniki spalinowe, odrzutowe, parowe itp.); elektroliza (silniki pojemnościowe) w połączeniu z najnowszymi osiągnięciami w dziedzinie techniki mikroprocesorowej pozwala na tworzenie nowoczesnych układów napędowych (PS) o udoskonalonych parametrach technicznych. Związek między parametrami mocy napędu (moment obrotowy, siła) a parametrami kinematycznymi (prędkość kątowa wału wyjściowego, prędkość ruchu liniowego tłoczyska IM) jest określony przez charakterystykę mechaniczną napędów elektrycznych, hydraulicznych, pneumatycznych i innych , wspólnie lub osobno rozwiązując problemy ruchu (pracy, biegu jałowego) części mechanicznej MS (urządzenia procesowe). Jednocześnie, jeżeli wymagane jest sterowanie parametrami wyjściowymi maszyny (moc, prędkość, energia), to charakterystyki mechaniczne silników (napędów) powinny być odpowiednio modyfikowane w wyniku sterowania urządzeniami sterującymi, np. , poziom napięcia zasilania, prąd, ciśnienie, przepływ cieczy lub gazu.

Łatwość generowania ruchów mechanicznych bezpośrednio z energii elektrycznej w układach napędowych z silnikiem elektrycznym tj. w elektromechanicznych układach EMC, przesądza o szeregu zalet takiego napędu nad napędami hydraulicznymi i pneumatycznymi. Obecnie silniki elektryczne prądu stałego i przemiennego produkowane są przez producentów od dziesiątych części wata do kilkudziesięciu megawatów, co umożliwia zaspokojenie zapotrzebowania na nie (pod względem wymaganej mocy) zarówno do zastosowania w przemyśle, jak i w wielu trybach transportu, w życiu codziennym.

Napędy hydrauliczne MS (urządzeń procesowych i PR) w porównaniu z napędami elektrycznymi znajdują szerokie zastosowanie w maszynach transportowych, górniczych, budowlanych, drogowych, torowych, rekultywacyjnych i rolniczych, mechanizmach dźwignicowych i transportowych, samolotach i pojazdach podwodnych. Mają znaczną przewagę nad napędami elektromechanicznymi, gdzie wymagane są duże obciążenia przy małych wymiarach, jak układy hamulcowe czy automatyczne skrzynie biegów w samochodach, technologia rakietowa i kosmiczna. Szerokie zastosowanie napędów hydraulicznych wynika z faktu, że napięcie czynnika roboczego w nich jest znacznie większe niż napięcie czynnika roboczego w silnikach elektrycznych i przemysłowych napędach pneumatycznych. W rzeczywistych napędach hydraulicznych napięcie czynnika roboczego w kierunku przenoszenia ruchu wynosi 6-100 MPa przy elastycznym sterowaniu dzięki regulacji przepływu płynu przez urządzenia hydrauliczne posiadające różne sterowanie, w tym elektroniczne. Zwartość i mała bezwładność napędu hydraulicznego zapewniają łatwą i szybką zmianę kierunku ruchu IM, a zastosowanie elektronicznych urządzeń sterujących zapewnia akceptowalne stany przejściowe i zadaną stabilizację parametrów wyjściowych.

Do automatyzacji sterowania MS (różne urządzenia technologiczne, automaty i PR) szeroko stosowane są również napędy pneumatyczne oparte na silnikach pneumatycznych do realizacji zarówno ruchów translacyjnych, jak i obrotowych. Jednak ze względu na znaczną różnicę we właściwościach czynnika roboczego napędów pneumatycznych i hydraulicznych, ich właściwości techniczne różnią się ze względu na znaczną ściśliwość gazów w porównaniu ze ściśliwością kropli cieczy. Przy prostej konstrukcji, dobrych parametrach ekonomicznych i dostatecznej niezawodności, ale słabych właściwościach nastawczych, siłowniki pneumatyczne nie mogą być stosowane w trybach pracy pozycyjnej i konturowej, co nieco zmniejsza atrakcyjność ich zastosowania w MS (układach technicznych pojazdu).

Określenie najbardziej akceptowalnego rodzaju energii w napędzie z możliwą do osiągnięcia efektywnością jej wykorzystania podczas eksploatacji urządzeń technologicznych lub do innych celów jest zadaniem dość skomplikowanym i może mieć kilka rozwiązań. Przede wszystkim każdy napęd musi spełniać swój oficjalny cel, niezbędną moc i charakterystykę kinematyczną. Czynnikami decydującymi o osiągnięciu wymaganej mocy i charakterystyk kinematycznych, wskaźnikami ergonomicznymi opracowanego napędu mogą być: prędkość napędu, dokładność pozycjonowania i jakość sterowania, ograniczenia masy i gabarytów, usytuowanie napędu w ogólnym układzie urządzeń. Ostateczna decyzja, z porównywalnością determinujących czynników, podejmowana jest na podstawie wyników porównania ekonomicznego różnych wariantów wybranego typu napędu pod względem kosztów uruchomienia i eksploatacji przy jego projektowaniu, wykonaniu i eksploatacji.

Tabela 1.1 - Klasyfikacja silników elektrycznych