Учебное пособие. — Минск: БНТУ, 2013. — 388 с.Изложены начальные основополагающие принципы и методы анализа и синтеза мехатронных систем, основанные на теории механических, электрических, электронных цепей с элементами теории регулирования и надёжности.
В первой главе рассматриваются общие вопросы, которые необходимо решать при проектировании систем: математическое моделирование, надёжность и безопасность, наблюдаемость, идентифицируемость, управляемость.
Вторая глава посвящена вопросам описания механики рабочих частей мехатронной системы. Кинематические цепи и их динамика, зависящая от геометрии масс, описываются на основе вариационного принципа Гаусса.
В третьей главе рассматриваются вопросы описания гидро- и пневмоэлектроприводов на основе моделей звеньев механических и электрических цепей.
Четвёртая глава содержит сведения о некоторых звеньях электронных цепей, позволяющих реализовать булеву логику для целей обработки информации и управления.
В пятой главе содержатся начальные сведения из теории автоматического регулирования и управления.
Шестая глава посвящена изложению концепции мехатронной системы с точки зрения теории конечных автоматов, что позволяет в единообразии рассматривать вопросы проектирования систем и инженерии программного обеспечения.
В седьмой главе затрагиваются вопросы повышения надёжности мехатронных систем, в первую очередь за счёт программного обеспечения.
Пособие предназначено для широкого круга студентов специальностей "Мехатроника", "Роботы и робототехника", "Киберсистемы", "Информационные системы", а также преподавателей, инженеров и научных сотрудников, работающих в этих областях.ВведениеЭлементы анализа и синтеза сложных гетерогенных систем
Математическое моделирование сложных динамических систем
Надёжность технических систем
Безопасность системы и методы её повышения
Наблюдаемость
Устойчивость равновесия и движения систем
Метод цепей и переходных функций в динамических системах
Примеры решения задач
Механика рабочих исполнительных подсистем
Координатные системы и кинематические цепи
Представление силовых величин в кинематических цепях
Силы инерции в кинематических звеньях мехатронной системы
Аналитическое представление "роторов" двигателей
Принцип Гаусса для механических систем с кинематическими парами пятого класса
Упругое (обратимое) деформирование сплошных твёрдых тел
Пластическое (необратимое) деформирование твёрдых тел
Предельное состояние материала конструкции при квазихрупком разрушении
Усталостное разрушение
Моделирование физико-механических свойств материалов методом механических цепей и диаграмм
Примеры решения задачМеханические и электрические исполнительно-усилительные подсистемы
Гидравлические и пневматические приводы
Электроприводы постоянного и переменного тока
Математическая модель типового электрогидравлического преобразователя
Анализ и синтез электрических цепей в мехатронных системах
Примеры решения задач
Элементы сенсотроники и схемотехники — измерительные, усилительные, детекторные электронные звенья
Моделирование непрерывных и дискретных информационных систем
Дифференциальные уравнения для нелинейной системы
Уравнения дискретной системы (система разностных уравнений)
Сенсорные алгоритмы оценивания состояния системы
Формирующие фильтры непрерывных сигналов в информационных системах
Сенсорные, усилительные и детекторные электронные звенья
Усилительные устройства
Детекторы (различители)
Электронные цепи
Запоминающие элементы
Счётчики
Сдвиговые регистры
Кодирование и стандартные СИС-блоки
Примеры решения задачУправляющие подсистемы — синтез кибернетики и информатики
Аналоговое и цифровое управление
Модель и алгоритм управления звеньями манипулятора
Проектирование регулятора
Оптимальное линейное управление с обратной связью
Релейное управление
Деинтерферентизация
Компьютерное управление непрерывной системой
Классификация систем управления мехатронными системами
Алгоритмы оптимального регулирования (управления) приводами
Использование z-преобразования для анализа дискретных систем
Пример решения задачи
Конечные автоматы в мехатронных системах
Поведение конечного автомата. Состояния. Переходы
Классификация конечных автоматов
Задание конечных автоматов таблицами и графами
Эквивалентные состояния автомата
Минимальная форма автомата
Сенсорные автоматы
Синтез конечных автоматов
Структурный синтез конечных автоматов
Примеры решения задач
Повышение надёжности мехатронных систем
Концепция аппарата конфигурируемого управления мехатронными системами
Отказы в мехатронных системах
Надёжность программных средствЛитература
