Nastajanje inženjerskog polja mehatronike privlači pozornost mnogih tehničkih stručnjaka, akademika i vladinih dužnosnika u posljednjih nekoliko godina, na nacionalnoj i globalnoj razini. Glavni ...razlog za to je da mnogi suvremeni proizvodi više nisu čisto električni i elektronski ili mehanički. Štoviše, oni su integrirani multidisciplinarni proizvodi koji su izrađeni od podsustava koji zahtijevaju inženjersko znanje iz različitih disciplina. Tako sve veći broj sveučilišta nude tečajeve, certifikate i programe na preddiplomskoj i diplomskoj razini u području mehatronike. Ovaj članak predstavlja obrazovni program mehatronike na Fakultetu tehničkih znanosti Sveučilišta u Novom Sadu u Srbiji. Osim toga, u članku je prikazana procjena studenata programa mehatronike. Provedeno istraživanje omogućilo je bolji uvid u mišljenje studenata o ovom programu, a samim tim i vrijedne povratne informacije koje će omogućiti daljnja poboljšanja programa.
U ovom radu opisane su učinkovite tehnike objedinjavanja multidisciplinarnih simulacijskih modela I njihove simulacije. Trenutno korištene metode objedinjavanja simulacijskih modela su kosimulacija ...(kooperativna simulacija) na osnovi postojećih simulacijskih paketa za respektivna fizikalna područja, te uniformno modeliranje standardnim jezikom. Osim korištenja naprednih matematičkih metoda, učinkovitost simulacije postiže se paralelnim pristupom, modifikacijom promatranog problema i – iznenađujuće – rješavanjem prikaza graničnog područja umjesto prikaza ponašanja u varijablinom vremenu.
Članak predstavlja rezultate istraživanja provedenoga među studentima mehatronike s ciljem utvrđivanja njihovih stavova prema učenju engleskog jezika kao jezika struke. Glavni cilj bio je utvrditi ...koje elemente učenja engleskoga jezika kao jezika struke studenti smatraju najvažnijima. Ciljana populacija u ovom istraživanju bili su studenti prve godine studija mehatronike, budući da je cilj istraživanja bio prikupiti podatke o njihovim inicijalnim stavovima prema učenju engleskoga jezika u struci.
Ultra-high precision mechatronics positioning systems are critical devices in current precision engineering and micro- and nano-systems’ technologies, as they allow repeatability and accuracy in the ...nanometric domain to be achieved. The doctoral thesis deals thoroughly with nonlinear stochastic frictional effects that limit the performances of ultra-high precision devices
based on sliding and rolling elements. The state-of-the-art related to the frictional behavior in the pre-sliding and sliding motion regimes is considered and different friction models are validated. Due to its comprehensiveness and simplicity, the generalized Maxwell-slip (GMS) friction model is adopted to characterize frictional disturbances of a translational axis of an
actual multi-degrees-of-freedom point-to-point mechatronics positioning system aimed at handling and positioning of microparts. The parameters of the GMS model are identified via innovative experimental set-ups, separately for the actuator-gearhead assembly and for the linear guideways, and included in the overall MATLAB/SIMULINK model of the used device.
With the aim of compensating frictional effects, the modeled responses of the system are compared to experimental results when the system is controlled by means of a conventional proportional-integral-derivative (PID) controller, when the PID controller is complemented with an additional feed-forward model-based friction compensator and, finally, when the
system is controlled via a self-tuning adaptive regulator. The adaptive regulator, implemented within the real-time field programmable gate array based control system, is proven to be the most efficient and is hence used in the final repetitive point-to-point positioning tests.
Nanometric-range precision and accuracy (better than 250 nm), both in the case of short-range (micrometric) and long-range (millimeter) travels, are achieved. Different sensors, actuators and other design components, along with other control typologies, are experimentally validated in ultra-high precision positioning applications as well.
Ultra-high precision mechatronics positioning systems are critical devices in current precision engineering and micro- and nano-systems’ technologies, as they allow repeatability and accuracy in the nanometric domain to be achieved. The doctoral thesis deals thoroughly with nonlinear stochastic frictional effects that limit the performances of ultra-high precision devices
based on sliding and rolling elements. The state-of-the-art related to the frictional behavior in the pre-sliding and sliding motion regimes is considered and different friction models are validated. Due to its comprehensiveness and simplicity, the generalized Maxwell-slip (GMS) friction model is adopted to characterize frictional disturbances of a translational axis of an
actual multi-degrees-of-freedom point-to-point mechatronics positioning system aimed at handling and positioning of microparts. The parameters of the GMS model are identified via innovative experimental set-ups, separately for the actuator-gearhead assembly and for the linear guideways, and included in the overall MATLAB/SIMULINK model of the used device.
With the aim of compensating frictional effects, the modeled responses of the system are compared to experimental results when the system is controlled by means of a conventional proportional-integral-derivative (PID) controller, when the PID controller is complemented with an additional feed-forward model-based friction compensator and, finally, when the
system is controlled via a self-tuning adaptive regulator. The adaptive regulator, implemented within the real-time field programmable gate array based control system, is proven to be the most efficient and is hence used in the final repetitive point-to-point positioning tests.
Nanometric-range precision and accuracy (better than 250 nm), both in the case of short-range (micrometric) and long-range (millimeter) travels, are achieved. Different sensors, actuators and other design components, along with other control typologies, are experimentally validated in ultra-high precision positioning applications as well.
Mehatronički sustavi ultra-visokih (nanometarskih) preciznosti i točnosti pozicioniranja su u današnje vrijeme vrlo važni u preciznom inženjerstvu i tehnologiji mikro- i nano-sustava. U disertaciji se temeljito analiziraju nelinearni stohastički učinci trenja koji vrlo često ograničavaju radna svojstva sustava za precizno pozicioniranje temeljenih na kliznim i valjnim elementima. Analizira se stanje tehnike za pomake pri silama manjim od sile statičkog trenja, kao i u režimu klizanja, te se vrednuju postojeći matematički modeli trenja. U razmatranom slučaju mehatroničkog sustava ultra-visokih preciznosti i točnosti pozicioniranja, namijenjenog montaži i manipulaciji mikrostruktura, trenje koje se javlja kod linearnih jednoosnih pomaka se, zbog jednostavnosti i sveobuhvatnosti toga pristupa, modelira generaliziranim Maxwell-slip (GMS) modelom trenja. Parametri GMS modela se identificiraju na inovativnim eksperimentalnim postavima, i to posebno za pokretački dio analiziranog sustava, koji se sastoji od istosmjernog motora s reduktorom, te posebno za linearni translator. Rezultirajući modeli trenja se zatim integriraju u cjeloviti model sustava implementiran u MATLAB/SIMULINK okruženju. S ciljem minimizacije utjecaja trenja, modelirani odziv sustava uspoređuje se potom s eksperimentalnim rezultatima dobivenim na sustavu reguliranom pomoću često korištenog proporcionalno-integralno-diferencijalnog (PID) regulatora, kada se sustav regulira po načelu unaprijedne veze, te kada se regulira prilagodljivim upravljačkim algoritmom. Regulator s prilagodljivim vođenjem, implementiran unutar stvarno-vremenskog sustava temeljenog na programibilnim logičkim vratima, pokazao se kao najbolje rješenje te se stoga koristi u uzastopnim eksperimentima pozicioniranja iz točke u točku, koji predstavljaju željenu funkcionalnost razmatranog sustava. Postignute su tako nanometarska preciznost i točnost (bolje od 250 nm) i to kako kod kraćih (mikrometarskih), tako i duljih (milimetarskih) pomaka.
U završnom se dijelu disertacije eksperimentalno analizira i mogućnost korištenja drugih pokretača, osjetnika i strojnih elemenata kao i različitih upravljačkih pristupa pogodnih za ostvarivanje ultra-visokih preciznosti i točnosti pozicioniranja.
Posljednjih godina pojavljuju se mehatronička rješenja podjednako u znanstvenim člancima i gotovim proizvodima. Inženjeri elektrotehnike i strojarstva u potrazi za optmalnim rješenjima pokušavaju ...optimirati strojeve s unutarnjim izgaranjem, hibridne strojeve, te se također na drugačiji način pristupa problemu kompenzacije vibracija i njegovom elektrotehničkom ekvivalentu kompenzaciji faktora snage. U ovom članku opisan je problem kompenzacije faktora snage koji je riješen algoritmom kliznog upravljanja na različitim mikroprocesorskim sustavima. Oba su mikroprocesorska sustava izgrađena na podlozi mikroprocesora iz iste skupine, proizvođača Texas Instruments (TMSLF24xx). U prvom je slučaju riječ o sustavu s razvijenim korisničkim sučeljem (Matlab/Simulink) dok je u drugom slučaju upotrijebljeno sučelje namijenjeno programiranju u asembleru ili C-u. Oba su rješenja uspoređena te su analizirane njihove prednosti i nedostaci.
PDF
