Мехатрондық жүйелерді ендірудің әлеуметтік мәселелері.

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ  БІЛІМ ЖӘНЕҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

 

Қ.И. СӘТБАЕВ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

«Электроника, мехатроника  және роботтытехника» кафедрасы

 

 

 

 

 

 

 

 

СТУДЕНТТІҢ  ӨЗІНДІК ЖҰМЫСЫ №4

Тақырыбы: Мехатрондық жүйелерді ендірудің әлеуметтік мәселелері.

 

 

 

 

 

 

 

Оқытушы:

Орындаған

тобының

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алматы 2007

МАЗМҰНЫ

 

 

Кіріспе............................................................................................................3

1. Мехатрондық жүйе..................................................................................4
2. Мехатрондық жүйені ендірудің әлеуметтік мәселелері....................7

Қорытынды..................................................................................................  9

Глосcарий.....................................................................................................10

          Қосымшалар.................................................................................................11

Пайдаланған әдебиеттер тізімі...................................................................12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                       Кіріспе

«Жүйе» мағынасы әртүрлі  контексте пайдаланылатын және әртүрлі  аймақтарда кең тарарлған мағына болып табылады. Нәтижесінде материя, энергия, ақпарат жылжытылатын, сақталатын бірігіп бір операцияны орындай алатын қасиеті бар белгілі түрде байланысқан құрамдастардың жинағы жүйе деп аталады. Кейде құрамдас бөлшектер табиғаты жағынан әртүрлі болады, мысалы, электрлік, химиялық, механикалық және т.б. Соның ішінде біздің қарастыратынымыз механтрондық жүйе болып табылады. Мехатрониканың пайда болуы мен мехатроникалық жүйенің негізгі мағыналарымен оны ендірудің экономикалық мәлелері талқыланады.

Қазіргі кездегі ғылым  және техниканың даму деңгейінің сипаттамаларының ерекшеліктерінің бірі мехатроника сияқты қолданбалы ғылымның пайда болуы және дамуға құлшынуы болып табылады. Бұл ғылымдардың негізгі объектілері мехатроникалық объектілер болып табылады. Мехатрондық объектілер дегеніміз – берілген функцияны орындау үшін әртүрлі қондырғылар, механизмдер және машиналар, ақпаратты өңдеу құралдары және басқару жүйелері энергетикалық және ақпараттық ағындармен ортақ қосылған жүйелер. Мехатрондық объектілерге концептуалды қарым-қатынастарға роботты техникалық жүйелерде жатады.

Мехатрониканың даму және құрылу тарихы, сондай-ақ басқа мехатрондық қондырғылардың жетілуі және пайда болу процесі, ғылыми бағыттың дамуында және жаңа техника жасауда күрделі себепті-тексеру байланыстарында куәгер болады. Микроэлектроника құралдарының базасында басқару жүйесі және ақпаратты-өлшеуіш жүйелері бар жаңа техникалық жүйелердің кең класының пайда болуы мехатроника ғылыми саласының пайда болуына себеп болды.

Қазіргі кезде мехатроника  механика, электроника және микропроцессорлық техника, информатика және жұмыс істеу органдарының күрделі кеңістіктегң қозғалыстарының агрегаттарын және машиналарды компьютермен басқару ауданынан негізделетін машиналардың, жүйелердің эксплуатациясы және утилизациясы қозғалысын компьютермен басқаруға араналған білім ауданының жеткілікті кең көлемні көрсетеді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                         Мехатронды жүйе

Мехатроника техникалық жүйелерді құруда жаңа тәсілді ұсынып отыр, дәлірек айтсақ: энергетикалық және ақпараттық ағынның бар болуы және өзара байланысын ескеру. Мехатроникада энергетикалық және ақпараттық ағындар берілген қозғалысты   іске асыруын қарастырады. Бастапқыда мехатрондық жүйелер синергетикалық тәсілден шығып жобаланады (синергия – басты мақсатқа жету үшін бірігу әрекеті).

Функционалды түрде механтрондық жүйе құрылымына келесідей негізгі элементтер кіреді:

Шығыс түйіні-жұмыс органы бар орындаушы  механизм;

Орындаушы құрал;

Басқару жүйесінің аппараттық және программалық құралдары;

Ақпаратты өлшеу;

Коммуникациондық жүйе;

Мехатрондық жүйенің әр құраушы бөлшектері ары қарай нақты бейнеленеді. Мұнда тек механтрондық жүйе элементтері және олардың мехатрондық жүйелердің өзінің функционалдық белгілеуін орындауда өзара байланысын көрсетейік. Элементтерді сәйкестендіру үшін жүйеге интерфейстік құрылғылар қосылған (1-сурет). Интерфейс деп бұнда арнайы қосымша схемалар мен құрылғыларды айтамыз. Интерфейстің негізгі мшндеті түйістіру, үйлесімділік мәселесін шешу, яғни табиғаты жағынан әртүрлі болып келетін жүйе элемнттері бір-бірін түсіну қажет. Егер МЖ адам оператормен басқарылса, И1 интерфейсі адам машиналық интерфейсті (пайдаланушы интерфейсін) көрсетіп тұр. Бұл интерфейстің негізгі міндеті оператор (пайдаланушу) мен мехатрондық жүйе арасында баланысты орнату. Егер бұған дейін пйдаланушы интерфейсінің міндеті МЖ-ні тиімді пайдалану болса, қазіргі кезде пайдаланушы үшін ыңғайлықты қамтамасыз ету талабы да қосылды. Бұған байланысты эрганиомика пайда болды. Эрганомика-бұл пәнаралық ғылым, ол физика, физиология және психология аймақтағы білімдерді біріктіреді. Мысал ретінде И1 интерфейсі үшін монитор және пернетақтаны, басқару қалқанын, пультті, қашықтан басқару тұтқаларын және т.б. жабдықтарды келтіруге болады.

Басқару жүйесінің аппараттық және программалық құралы блок-сұлбада бір  басқару комплексі (БК) ретінде көсетілген.

Басқару комплексі ақпаратты өңдеуді, және келесідей негізгі функцияларды орындайды: ақпараттық ағынды басқарады, берілген шектерде МЖ параметрлерінің  орналасуын бақылайды, сәйкес басқару  әсерін белгілейді.

Компьютерлік басқарудың ерекшелігі, басқару нақты уақыт масштабында өтеді. Сыртқы әсерлерді, сыртқы ортаның және басқа ауытқу факторларының өзгеруін БК кешігусіз сезу керек. Бұған қоса БК әртүрлі сигналдарды өңдеу қажет, ақпаратты өңдеуді жүргізу керек, сырттан адам оператордан немесе сенсорлық бергіштерден ақпарат күту қажет. МЖ мүлтіксіздігі көбінесе БК мүмкіндіктерімен анықталады.

И2 интерфейсі басқару әсерімен бірдей қозғаушы жетепен мехатрондық қозғалыс модулін орындау үшін электрлік  кедергі мен тоқтарды басқаруын, БК шығыс сандық сигналдары негізінде қалыптастыру үшін қызмет атқарады.

И2 құрамына әдетте сандық-аналогты түрлендіргіштер, жетек үшін күшейту түрлендргіші кіреді. Мысалы, тұрақты электроқозғаушының айналу жиілігін қоректену көзіне якорды қосып, сөндіру арқылы реттеп өзгертуге болады.

Ол үшін транзисторлық кілт және жетекті басқару сұлбасын пайдаланады. Ақпаратты беру кезінде алдымен  сандық сүзгіш пайдаланылады, содан  кейін СА – түрлендіргіш аналогтық  сүзгілеу мен ақпаратты үйлестіруді  орындайды.

Орындаушы құрылғы (ОҚ) қозғалу функцияларын орындайтын құрылғыны көрсетеді. Орындаушы құрылғы ретінде электроқозғаушы, пневмо және гидроқозғаушылар немесе айналып қозғалу және сызықты жылжуды орындайтын аралас қозғаушылар қолданылады.

И3 интерфейсі әдетте механикалық  беруді, трансмиссиондық түйіндер мен құрылғыларды ұсынады. И3 ретінде мысалы, редукторды, біріктіргіш жалғастырушыларды, тежегіш құрылғыларды және т.б. қарастыруға болады. ОҚ және И3 жиынтығын жетек деп атайды. Басқарылатын жетек немесе мехатрондық модуль И2, ОҚ және И3 тұрады.

Орындаушы механизм (ОМ) өзінің жұмыс  органымен берілген қозғалысты орындау  үшін арналған механикалық жүйе. Нақты  қосымшаларға байланысты орындаушы  механиздер құрылысы бойынша, тұтыну қуаты  және әртүрлі пайдалану сипаттамалары  бойынша елеулі айырмашылықтары бар. Егер манипуляциондық роботтың орындаушы механизмі алты басқару еркін дәрежелі жұмыс органы бар көптүйінді манипулятор болса, бинарлы түйіндер, мысалы, қақпақ, электромеханикалық реле екіпозициялы механизмдерге жатады. Электрогидравликалық жүйеде ОМ ретінде басқарушы электромагниттер қолданылады. Құрылыс сұлбасына байланысты қозғалмалы элемент-якорь үдемелі және айналмалы қозғалыстарды жасай алады. Якорь шығыс түйін де болып келеді, реттеуші элементпен гидроқақпақпен, золотникпен, дроссельмен және т.б. Ескертейбайланысқан.

Ескертейік, МЖ факторларына байланысты сыртқы факторлар болады, олармен жұмыс істеу кезінде  МЖ өзара әсерлеседі. Бұл факторлардың жиынтығына сыртқы ортаны атауға болады. СТҚ бар станоктың жұмыс органы үшін сыртқы орта, мысалы, металдыөңдеу операциясы  кезінде кесу күші болып табылады. МЖ – мен өзараәсерлесу сипаттамасы бойынша детерминді және детерминді емес ортаға бөледі. Детерминді ортаға алдын-ала әсері қажетті дәлдікпен анықталатын орталар жатады. Мысалы, кесу күші алдын-ала аналитика – тәжірибе зерттеулер көмегімен бағалануы мүмкін. Керісінше, детерминді емес ортаның ауытқыш факторларын алдын-ала ескеру қиын, оларды басқару мүмлін емес. Бұндай ортаға су асты немесе космостық орта жатады.

Соңғы уақытта анықталмаған ортаны басқару үшін нақты емес логикалық  тәсілі қолданылады. Нақты емес логика, өлшеуден бұрын тез бақыланатын  айнымалылармен жұмыс істейді. Бергіш олшенетін кіріс физикалық параметрлерді  электрлік сигналға түрлендіруін орындайды. Бергіш бұл сезімтал элементтер (сенсорлар) мен түрлендіргіштер, олар жетек, жұмыс органы, сыртқы орта күйі туралы ақпаратты береді. Электромеханикалық бергіш мысалы акселерометр болып табылады. Бұл бергіштің сезімтал элементі серіппе көмегімен аспапқа байланысқан инерциондық массасы болып табылады. Жылдамдату әсерінен сезімтал элемент жылжытылады, бұл жылжыту белгілі электрлік сигналдарға түрленеді. Осылай жылдамдығы өлшенеді.

Бергіштердің 3 класы  бар:

• аналогты бергіштер, аналогтық сигналдарды өңдеп шығыратын;
• сандық бергіштер, дискретті сигналдар тізбегін генерациялайтын;

-бинарлы бергіштер, шығыс сигналдары тек екі жағдайда болады: «қосылған», «өшірілген» (0/1).

  И7 ретінде техникалық  көру жүйесі пайдалануы мүмкін. Егер И4,И5,И6 интерфейстері аналогтық бергіштерді қосқан жағдайда, КБҚ  кірісіне И7 интерфейсін қояды. И7 интеафейсі аналогты-сандық түрлендіргіш болып табылады. Бұл интерфейс компьютерге түсу алдында барлық аналогтық сигналдарды сандық сигналдаға түрлендіреді.

 И4,И5,И6 және И7  интерфейстер жиынтығы ақпаратты-өлшеуші жүйені ұсынады. БЖ жұмыс істеуінде коммуникациондық жүйенің ролі үлкен.

Коммуникациондық жүйені, коммуникация функцияларын орындауға  арналған аппараттық, программалық құралдар комплексі құрайды. Коммуникация дегеніміз – ақпараттың кеңстікпен таралуы екені белгілі. Коммуникация процесі өзіне хабарды қабылдағыштың байланыс каналдары арқылы беретін қайтабергішті қосады. Әдетте байланыс каналдарына шуыл әсер етеді, хабарды бұрмалайтын және хабарды қабылдағышпен айырып тануға қиындататын. Мысалы, бергіштен аналогтық сигналдарды электрлік сыммен беру кезінде кедергілік, индуктивтік немесе сыйымдылық сипаттамаларының қажетсіз байланыс салдарынан сигнал бұрмалануы мүмкін. Бұл жағдайда мәселені шешу үшін, аналогтық өлшегіш сигналды импульстер тізбегіне түрлендіру қажет, олардың жиілігі немесе ұзақтығы белгілі жағдайда шығыс сигнал деңгейімен байланысты. Одан кейін осы түрлендірген сигналды жібереді. Техникалық түрде, аналогтық сигналдарды бергіштен сандандырудан бұрын, аналогтық сүзгіштер қолданылады, кейін АС – түрлендіруде сандық сүзгіш қолданылады.

Мехатрондық жүйе бекітілген құрылымы үш құраушыдан тұрады:

• Сыртқы орта, механтрондық жүйе әсер ететін барлық сыртқы әсер көзі;
• Орындаушы жүйе, ол жетектен, қозғалысты механикалық              түрлендіргіштен және орындаушы механизнен (орган) тұрады;
• Басқару жүйесі, ол БК, ақпаратты өлшеу жүйесінен және коммуникация жүйесінен тұрады;

 

     Мехатрондық жүйелерді ендірудің әлеуметтік мәселері.

 

Мехатрондық жүйенің негізгі функционалдық есебі қозғалыс программасы туралы ақпаратты мехатрондық жүйенің бағытталған  басқарылатын қозғалысына түрлендіру болып табылады. Мехатрондық жүйенің фундаменталды ерекшелігі жүйенің (механикалық, электрондық және компьютерлік) негізгі бөліктерінің әртүрлі физикалық табиғи қасиетке ие болуы, сондықтан олардың жұмысын сәйкестіруге көп көңіл бөлінуі қажет. Басқару жүйесінің программалық қамтуына енгізілеген электронды-есептеуіш құрылғылар мен нақтылы алгоритмикалық есептердің мүмкіндіктері орындаушы механизмдердің конструкциясын жеңілдетуге мүмкіндік береді.

Мехатрондық жүйе бөліктері әртүрлі физикалық және табиғи қасиетке ие, сондықтан мехатрондық жүйелеріді ендірудің негізгі экономикалық мәселелерінің бірі қаржы болып табылады. Көбінесе мемлекеттің қаржылық жағдайы механтрондық жүйелер мен жалпы мехатроника ғылымының дамуына көп септігін тигізеді. Бұл жүйелерді құру көптеген материалдық заттарды қажет етеді. Біздің елде мехатроника жаңадан дамып келе жатқан ғылым болып табылады. Бұл салада жеткен жетістіктеріміз де көп емес. Мемлекет арнайы проектілер құру арқылы бұл ғылымды дамытуға үлес қосуы мүмкін. Арнайы жобаны іске асыру үшін ең алдымен білікті мамандар қажет, ал мамандарды басқа елдерден шақыруға немесе өз мамандарымызды даярлауымызға болады. Алайда нарықтық эконикада өмір сүруімізге байланысты негізгі мәселердің көбі қаржатқа келіп тіреледі.

Мехатроника ғылым мен  техниканың жаңа бағыты ретінде пайда  болды және оған әлі де дербес ғылым  ретінде құрылу керек. Ол үшін оның нысандық аймақтарын анықтау қажет,  оны зерттеудің адекваттық әдістерін және теориясын, яғни мехатрониканың принциптерін құру керек және  осылардың негізінде сәйкес техникалық жүйелерді есептеу мен жобалаудың инженерлік әдістерін құру болып табылады.

Қазіргі уақытта мехатроника саласында шығарылған негізгі өнімдер бірінші ағымдағы мехатрондық модульдерге жатқанымен, өндірушілер жаңа дамыған модульдер шығаруға белсенді ат салысуда.  Осы заманғы өндірістік мехатрониканың негізгі қиындығы стандартизация болып табылады. Мәліметтермен ауысудың бірыңғай стандарты туралы сұрақтар, типоөлшемдердің бірыңғай қатарының сұрақтары, интерфейс стандарттарының сұрақтары толық шешілмеді. Механтрондық жүйелерді зерттеу мен өңдеудің негізгі есептерін шығару негізіндегі бірыңғай фундаментальды теориялық аппараттың жоқтығы.