Tài liệu Tổng quan vê lý thuyết cơ điện tử

HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Tên môn học : Hệ thống cơ điện tử Tổng thời gian: 30 tiết (4 tiết \ tuần) Điểm : Giữa kỳ 40% Cuối kỳ 60%  Kiểm tra : Giữa kỳ :Bài tập , tiểu luận nhóm Cuối kỳ :Thi Trắc nghiệm . Giảng viên : TS. Nguyễn Văn Trung  Mobile: 0946795479  Email : [email protected] HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Tên môn học : Hệ thống cơ điện tử  Mục tiêu môn học : Sau khi học môn học SV có khả năng :  Nắm vững kiến thức về hệ thống cơ điện tử .  Trình bày được cấu trúc của hệ thống cơ điện tử và các thành phần cơ bản của Hệ thống cơ điện tử .  Trình bày nguyên lý cấu trúc và các bài toán cơ bản quá trình thu thập xử lý thông tin và các quyết định điều khiển . HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ TÀI LIỆU HỌC TẬP  GS.TSKH B.Heiman, GS.TSKH WGrth, GS.TSKH K.Pop , Cơ điện tử , NXBKHKT-2012 .  TS Trương Hữu Chí, TS Võ Thị Ry , Hệ thống Cơ điện tử trong Chế tạo máy, NXBKHKT-2005 . TÀI LIỆU THAM KHẢO  Robert H.Bishop. The Mechatronics Hanbook, CRP Press, 2002  Michael B.Histand, David G.Alciatore : Introduction to Mechatronics and Mesurement, Mc Graw-Hill, 1999 HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ NOÄI DUNG BAØI GIAÛNG.  Chương 1: Các khái niệm về Cơ điện tử .  Chương 2: Các thành phần của Hệ thống Cơ điện tử  Chương 3: Cảm biến và cơ cấu chấp hành.  Chương 4: Các hệ thống điều khiển Cơ điện tử  Chương 5 : Một số ứng dụng Cơ điện tử . HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ LÀ GÌ ? HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ CHÖÔNG 1: TOÅNG QUAN VEÀ CÔ ÑIEÄN TÖÛ 1.1. Các khái niệm cơ bản. 1.2. Lịch sử và xu thế phát triển. 1.2.1. Lịch sử phát triển. 1.2.2. Xu thế phát triển. 1.3 Một số hệ thống cơ điện tử ở các trường đại học trên thế giới. CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN 1.1.1 Các khái niệm cơ bản về cơ điện tử Cơ điện tử được mở ra từ định nghĩa ban đầu của công ty Yasakawa Electric Thuật ngữ mechatronics được tạo thành bởi “mecha” trong mechanics và “tronics” trong electronics. Nói cách khác, các công nghệ và sản phẩm được phát triển sẽ ngày càng được kết hợp chặt chẽ và hữu cơ thành phần điện tử vào trong các cơ cấu và rất khó có thể chỉ ra ranh giới giữa chúng. CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN Harashima, Tomizuko và Fukada đưa ra năm 1996 “Cơ điện tử là sự kết hợp chặt chẽ của kỹ thuật cơ khí với điện tử và điều khiển máy tính thông minh trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm và quy trình công nghiệp.” CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN Năm 1997, Shetty và Kolk quan niệm “Cơ điện tử là một phương pháp luận được dùng để thiết kế tối ưu các sản phẩm cơ điện.” CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN Gần đây, Bolton đề xuất định nghĩa “Một hệ cơ điện tử không chỉ là sự kết hợp chặt chẽ các hệ cơ khí, điện và nó cũng không chỉ đơn thuần là một hệ điều khiển. Nó là sự tích hợp đầy đủ các hệ trên.” CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN  Ngoaøi ra coøn co caùc ñịnh nghóa khaùc veà cô ñieän töû nhö:   Chico state university:  Laø lónh vöïc nghieân cöùu maø noù keát hôïp nhöõng nguyeân taéc chuû yeáu cuûa cô khí, kyõ thuaät ñieän töû vaø kyõ thuaät maùy tính.   Clemson university:  Laø keát hôïp cuûa phaàn meàm vaø phaàn cöùng cho thieát keá vaø phaân tích kyõ thuaät ñieàu khieån tieân tieán.   Design with microprocessors for Mechanical engineers [ Stiffler 1992]:  Laø khoa hoïc maø noù thoáng nhaát giöõa cô khí vaø ñieàu khieån ñieän töû.   Inductrial Research and Development Advisory Committee of the European [Alciatore 1998]:  Laø söï lieân keát hoå trôï laån nhau cuûa cô khí chính xaùc, ñieàu khieån ñieän töû vaø heä thoáng tö duy trong thieát keá saûn phaåm vaø caùc quaù trình saûn xuaát. CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN   Introduction to mechatronic and meaurement systems (book ):  Laø lónh vöïc kyõ thuïaât lieân nghaønh thöïc hieän vieäc thieát keá saûn phaåm     döïa treân söï saùt nhaäp caùc phaàn töû cô khí vaø ñieän töû ñöôïc phoái hôïp bôûi moät caáu truùc ñieàu khieån.  Journal of mechatronics: Laø söï lieân keát hoå trôï laån nhau cuûa cô khí chính xaùc , ñieàu khieån ñieän töû vaø heä thoáng tö duy trong thieát keá tö duy vaø caùc quaù trình saûn xuaát.  Loughborough university (United Kingdom ): Cô ñieän töû laø trí tueä thieát keá maø noù söû duïng moät khoái thoáng nhaát keát hôïp cuûa cô khí, ñieän töû vaø kyõ thuaät maùy tính laøm naâng cao chaát löôïng saûn phaåm, quaù trình hoaëc heä thoáng. CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN   ME magazine:  “Laø taùc duïng hoå trôï laån nhau cuûa cô khí chính xaùc, lí thuyeát ñieàu khieån, khoa hoïc maùy tính, caûm bieán cô caáu taùc ñoäng, ñeå thieát keá saûn phaåm vaø caûi tieán quaù trình”. “öùng duïng cuûa coâng ngheä môùi nhaát trong kyõ thuaät cô khí chính xaùc, lyù thuyeát ñieàu khieån, khoa hoïc maùy tính vaø ñieän töû vaøo vieäc thieát keá caùc quaù trình taïo ra caùc saûn phaåm ña chöùc naêng hôn vaø ñaùp öùng nhu caàu tieâu duøng”.   Mechatronical secondary vocational school (Budapest, Hungary : source: EGK):  Laø söï saùt nhaäp cuûa cô khí, ñieän töû vaø ñieàu khieån baèng maùy tính thoâng minh trong lónh vöïc laäp keá hoaïch, giai ñoaïn ñaàu saûn suaát vaø quaù trình maø caû ba nghaønh treân luoân hoå trôï vaø taêng cöôøng laån nhau moät caùch khoâng ngöøng.   Mechatronics –Electromechanics and Controlmechanics (Miu 1990 ):  Laø lónh vöïc lieân nghaønh maø noù bao goàm ñoàng thôøi cô khí, ñieän töû vaø söï ñieàu khieån baèng maùy tính – heä thoáng giao tieáp cô ñieän. CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN   Mechatronics – Electronic control systems in mechanical engineering (Bolton 1995)  Laø söï keát hôïp giöõa ñieän töû, kyõ thuaät ñieàu khieån vaø kyõ thuaät cô khí.   Mechatronics – Electronics in products and processes [Bradley 1994 ]:  L aø lónh vöïc tích hôïp trong quaù trình thieát keá keát hôïp giöõa kyõ thuaät ñieän     töû, maùy tính vaø kyõ thuaät cô khí.  Mechatronics – Mechanical system interfacing [Auslander 1994 ]: Laø söï öùng duïng cuûa caùc khaû naêng phöùc taïp ñoái vôùi söï hoaït ñoäng cuûa caùc heä thoáng vaät chaát.  Mechatronics engineering (book): Laø hoaït ñoäng tröôùc khi laäp keá hoaïch lieân quan ñeán cô khí, ñieän töû vaø phaàn meàm vaøo voøng ñôøi saûn phaåm trong hoaït ñoäng ñoàng thôøi cuûa quaù trình phaùt trieån. CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN   Mechatronics system design (shetty 1998 ):  Phöông thöùc ñöôïc duøng cho thieát keá toái öu hoùa caùc saûn phaåm ñieän cô.   North Carolina state university course :      Laø söï lieân keát hoå trôï laån nhau cuûa cô khí chính xaùc, ñieàu khieån ñieän töû vaø heä thoáng tö duy trong thieát keá saûn phaåm vaø caùc quaù trình saûn suaát thoâng minh.  University of California at Berkeley: Laø söï tieáp caän linh hoaït, ña kyõ thuaät trong söï keát hôïp cuûa kyõ thuaät cô khí, kyõ thuaät ñieän töû, kyõ thuaät maùy tính vaø coâng ngheä thoâng tin.  University of Linz: Heä thoáng kyõ thuaät vaän haønh moät caùch maùy moùc vôùi söï phaûn hoài tôùi moät vaøi boä phaän chuû yeáu nhöng vôùi nhieàu hoaëc ít söï hoå trôï ñaéc löïc cuûa ñieän töû cho caùc cô caáu cô khí. CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN   University of Twente (the Neherlands):  Laø coâng ngheä maø noù keát hôïp cô khí vôùi ñieän töû vaø coâng ngheä thoâng tin ñeå hình thaønh tröôøng tích hôïp vaø töông taùc trong caùc chi tieát, moâdun, saûn phaåm vaø heä thoáng.   University of Washington:  Söï nghieân cöùu toång hôïp cuûa thieát keá heä thoáng vaø saûn phaåm maø trong ñoù söï tính toaùn, cô khí hoùa, söï taùc ñoäng, caûm bieán vaø ñieàu khieån ñöôïc keát hôïp vôùi nhau ñeå ñaït ñöôïc chaát löôïng vaø tính naêng cuûa saûn phaåm tieân tieán.   Virginia polytechnic institute:  Cô ñieän töû lieân quan ñeán söï keát hôïp cuûa cô khí, ñieän töû, phaàn meàm, vaø kyõ thuaät lyù thuyeát ñieàu khieån vaøo trong moät khung coâng vieäc hôïp nhaát maø noù laøm taêng cöôøng quaù trình thieát keá. CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN  Ñoái vôùi Takashi Yamaguchi, ngöôøi laøm vieäc ôû phoøng kyõ thuaät cô khí Cty Hitachi ôû Ibaraki Nhaät Baûn thì cô ñieän töû laø “moät phöông phaùp luaän cho vieäc thieát keá nhöõng saûn phaåm maø ñöôïc tung ra nhanh treân thò tröôøng, coù ñaëc tính chính xaùc. Nhöõng ñaëc tính naøy coù ñöôïc vì saûn phaåm khoâng chæ mang yeáu toá thieát keá cô khí maø coøn laø söû duïng ñieàu khieån servo, caûm bieán vaø ñieän töû”. OÂng cuõng noùi theâm raèng, noù cuõng raát quan troïng ñeå laøm cho caáu truùc cöùng vöõng. Caùc oå ñæa maùy tính laø ví duï cuûa söï öùng duïng thaønh coâng cô ñieän töû: “ñóa ghi ñöôïc yeâu caàu cung caáp söï truy caäp raát nhanh, vò trí chính xaùc vaø ñoä cöùng vöõng toát ñeå choáng laïi nhöõng taùc ñoäng nhieãu bieán ñoåi”. CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN  Ñoái vôùi Giorgio Rizzoni, phoù giaùo sö cô khí ôû Ñaïi hoïc bang Ohio taïi Columbus thì “cô ñieän töû laø söï hoäi tuï cuûa phöông thöùc thieát keá truyeàn thoáng vôùi caûm bieán vaø khí cuï ño kieåm, truyeàn doäng, kyõ thuaät cô caáu taùc ñoäng ñöôïc gaén vaøo heä thoáng vi xöû lí thôøi gian thöïc”. OÂng noùi: nhöõng saûn phaåm cô ñieän töû theå hieän nhöõng tính chaát ñaët bieät naøo ñoù, bao goàm söï thay theá nhieàu chöùc naêng cô khí vôùi nhöõng chöùc naêng ñieän töû maø noù mang ñeán söï thieát keá, laäp trình deå daøng vaø linh hoaït hôn, khaû naêng boå sung nhöõng ñieàu khieån ñöôïc saép xeáp trong heä thoáng phöùc taïp vaø khaû naêng ñieàu khieån söï xuaát nhaäp döõ lieäu töï ñoäng.