Bevezetés a mechatronikába - MEK

A mechatronikai rendszer felépítése
statikus és dinamikus folyamatmodell megalkotása;
ezeknek a modelleknek a számítógépes implementációja a rendszer szimulálása
érdekében;
végül a végleges mechatronikai software programozása és implementálása.
Az első pontnál segítségünkre lehet a számos 2D-s és 3D-s mechanikai tervezőprogram,
mint pl. AutoCAD, Inventor, SolidWorks, ProEngineer stb. melyek kapcsolatba
hozhatók a CAM (computer-aided manufacturing) programokkal, illetve a
NYÁK tervező programok, ún. PADS-ok. A statikus és dinamikus modellezés terén
az objektum-orientált nyelveket használhatunk, mint a DYMOLA és MOBILE , melyek
differenciál és algebrai egyenletek alapján működnek. Rendszer szimuláláshoz
és vezérlés tervezéshez szintén vannak programcsomagok, mint az ACSL,
SIMPACK, MATLAB/SIMULINK, MATRIX-X stb., melyek viszont nem használhatók
valós idejű szimulációk elvégzéséhez, de tökéletesen lehet követni segítségükkel a
rendszert alkotó elemek kölcsönhatását. A számítógép használata sokban megkönnyíti
a tervezési folyamatot, de a rendszer modellalkotása csak a tervező feladata
marad.
Kétféle megközelítéssel hozhatjuk létre egy rendszer modelljét. Az elméleti modellezés
esetén, a fizikai törvények figyelembe vételével állapíthatók meg az okokozati
összefüggések, illetve a kísérleti (azonosításos) modellezés alkalmazásakor,
a ki- és a bemenő jelek összevetéséből következtethetünk a rendszer belső
állapotára. Az elméleti modellezés esetén nehézséget képez az a tény, hogy a
mechatronikai rendszer alkotóelemei több területről származnak, és míg a különálló
területek esetén léteznek szimulációs programcsomagok, a rendszert egységében
vizsgáló módszerek hiányzanak, és így ennek megfelelő software sincs kellőképpen
kidolgozva.
Egy módszer lenne az alkotóelemek „közös nevezőre hozása” terén a rendszer
belsejében áramló energia vizsgálata (villamos, mechanikai, stb. rendszer), illetve
egyes esetekben e mellett fontos az anyagáramlás folyamata is (termotechnikai,
vegyi folyamatok). Pontokba szedve, az elméleti modellképzés a következő sorrendben
végezhető el:
1. Az áramlás meghatározása:
energiaáramlás;
energia- és anyagáramlás;
2. Folyamatelemek meghatározása (folyamatábrák):
jelforrások (sources), jelnyelők (sinks);
tárolók, átalakítók;
3. Folyamatok grafikus ábrázolása:
multi-port diagramok;
52