 |
Этапы проектирования мехатронной системы.
|
|
|
|
В общем случае процесс проектирования мехатронной системы с точки зрения создания ее программного и алгоритмического обеспечения можно изобразить в виде схемы на рис.1.74, содержащей семь основных этапов.
Этап 1. Анализ технического задания (аван-проект).
Содержанием этапа является:
- определение структурного построения мехатронной системы;
- определение функционального построения мехатронной системы;
- выбор элементной базы системы;
Рис.1.74. Этапы проектирования мехатронной системы.
Этап 2. Синтез мехатронной системы (эскизный, технический проекты).
Этап синтеза (в широком смысле) можно представить в виде пяти шагов:
- энергетический расчет силовой части мехатронной системы;
- разработка математической модели неизменяемой части мехатронной системы;
- «ручной» синтез (синтез в узком смысле) мехатронной системы;
- моделирование мехатронной системы;
Содержанием первого шага является окончательный выбор исполнительного устройства, рассмотренного на этапе анализа технического задания.
Второй шаг состоит в разработке простейшей математической модели для проведения «ручного» синтеза без учета всех особенностей. Естественным представляется вариант создания модели в виде структуры с фазовыми координатами.
Третий шаг представляет собой синтез линейной системы традиционными «ручными» методами, например, частотными, желательно с применением программного обеспечения для автоматизации расчетов и построения «точных» частотных характеристик. Из всех особенностей, вносимых в динамику системы, здесь целесообразно учитывать только квантование по времени. Шаг заканчивается определением передаточных функций корректирующих устройств и законов управления исполнительным устройством, которые являются исходной точкой для последующего моделирования.
|
|
|
Четвертый шаг состоит в моделировании мехатронной системы с помощью программной модели, реализованной на персональном компьютере. Обязательным условием адекватности модели реальной системе является отражение особенностей:
- квантования по времени;
- квантования по уровню;
В силу этого процессы, необходимо моделировать в виде кодов с целочисленными значениями. Кроме этого в случае использования маломощного МПК может возникнуть необходимость моделирования времени выполнения управляющей программы.
По существу программная модель представляет собой средство разработки мехатронной системы, без которого не возможно спроектировать полноценное программное обеспечение для нее.
Возможно два варианта создания программной модели. Первый состоит в использовании универсальных прикладных пакетов моделирования систем автоматического управления. К сожалению, в большинстве случаев прикладные пакеты не позволяют в полной мере смоделировать все особенности «сложных» мехатронных систем. Недостатком такого подхода является, как правило, отсутствие информации о допущениях, принятых в модели, и о пределах ее реальных возможностей, что может приводить к искаженным ре зультатам. Второй вариант состоит в создании собственной программы моделирования («под себя») для конкретной мехатронной системы. Этот вариант в принципе позволяет исследовать все тонкости мехатронной системы, но и более трудоемок, чем первый вариант.
Пятый шаг состоит в разработке блок-схемы алгоритмического обеспечения мехатронной системы. Блок-схема представляет собой графическое отображение программно-аппаратной реализации структурного построения мехатронной системы в виде взаимодействия источников прерываний и программ обработки этих прерываний. Блок-схема служат исходным материалом для разработки управляющей программы.
|
|
|
Этап 3. Разработка программы настройки и контроля мехатронной системы (технический, рабочий проекты).
Целью разработки программы настройки и контроля мехатронной системы является создание средства, позволяющего автономно (вне изделия) через персональный компьютер отлаживать и контролировать работу мехатронной системы, причем без «перепрошивки» ПЗУ в случае изменения параметров корректирующих устройств, и по командам, имитирующим работу изделия.
Этап 4. Разработка управляющей программы (рабочий проект).
Целью разработки управляющей программы является программная реализация корректирующих устройств и законов управления. Очевидно, что между управляющей программой и программой настройки и контроля должно существовать однозначное соответствие.
Эта п 5. Отладка мехатронной системы с помощью контрольно-проверочной аппаратуры (автономные испытания).
Целью этапа является предварительная отладка программно-аппаратного обеспечения мехатронной системы. По результатам этого этапа возможна доработка программного обеспечения мехатронной системы.
Этап 6. Отладка мехатронной в составе изделия (испытания в составе изделия).
Целью этапа является окончательная отладка программно-аппаратного обеспечения мехатронной системы.
Этап 7. Сдача заказчику (натурные испытания).
Целью этапа является сдача мехатронной системы заказчику.
Среди вышеперечисленных этапов наибольший интерес для проектирования алгоритмического и программного обеспечения мехатронной системы представляют этапы 3 - 5.
|
|
|
