Чигарев А.В., Циммерман К., Чигарев В.А. Введение в мехатронику

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.Введение.
Элементы 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 задач.
Механические 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 задач.
Управляющие 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 средств.
Литература._{Примечание. Постраничный книжный вариант с обрезанными краями страниц (текстовый слой).}