Mechatronikai berendezések tervezése

Dr. Huba, Antal

Dr. Aradi, Petra

Czmerk, András

Dr. Lakatos, Béla

Dr. Chován, Tibor

Dr. Varga, Tamás

A tananyag a TÁMOP-4.1.2.A/1-11/1-2011-0042 azonosító számú „ Mechatronikai mérnök MSc tananyagfejlesztés ” projekt keretében készült. A tananyagfejlesztés az Európai Unió támogatásával és az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.

Dr. Huba Antal (1 – 12. és 14. fejezet)

Dr. Aradi Petra (15., 16., 17. fejezet)

Czmerk András (13. és 18. fejezet)

Dr. Lakatos Béla (19. fejezet)

Dr. Chován Tibor (Függelék)

Dr. Varga Tamás (Függelék)

Kézirat lezárva: 2014 február

Lektorálta: Dr. Horváth Péter

További közreműködők: Dr. Korondi Péter, Dr. Lipovszki György, Halas János

A kiadásért felel a(z): BME MOGI

Felelős szerkesztő: BME MOGI

2014


Tartalom
Bevezető a Mechatronikai rendszerek tervezése című jegyzethez
1. A modellezés szerepe a mechatronikai tervezésben
1.1. A matematikai modellek formái és alkalmazásuk
1.2. A modellalkotás folyamata
1.3. Technikai rendszerjellemzők a matematikai modellekben
1.3.1. Elsőrendű lineáris rendszerek jellemzői
1.3.2. Rezgő rendszerek jellemzői
Szakirodalom
2. A mechatronikai modellezés eszköztára
2.1. Energia módszer
2.2. Hálózati módszerek alapjai
2.3. A hálózati és impedancia módszer energetikai háttere
Szakirodalom
3. A hálózati módszerek eszköztára
3.1. A változók definiálása
3.2. Passzív elemkészlet
3.2.1. Összefoglaló elemtáblázat
3.2.2. Mechanikai és villamos rendszerek energiatárolói
3.2.3. Disszipatív elemek modellezésének problémái
3.2.4. Folyadékos rendszerek energiatárolói
3.2.5. Akusztikai rendszerek energiatárolói
3.2.6. Pneumatikus rendszerek energiatárolója
3.3. Ideális források
3.4. Energia átalakítók
3.5. A hálózati és impedancia módszer alkalmazásának szabályai
3.5.1. Melyik változót milyen módszerrel keressük?
3.5.2. Hálózati módszerek
3.5.3. Impedancia módszer
Szakirodalom
4. Egyszerű példák hálózati és impedancia módszer alkalmazására
4.1. Torziós tengely és tárcsa dinamikai modelljei keresztváltozó forrással
4.2. Torziós tengely és tárcsa dinamikai modelljei különböző változatokban
4.3. Állapottér modell formáinak létrehozása
4.4. Impedancia módszer MK meghatározására
4.5. Forrás egyenérték számítása
4.6. Szuperpozíció elvének alkalmazása több forrás esetén
Szakirodalom
5. Az állapotegyenlet megoldása idő és operátor tartományban
5.1. Megoldás idő tartományban sorfejtéssel
5.2. Megoldás operátor tartományban a kezdeti érték probléma figyelembe vételével
6. Szenzorok és aktuátorok dinamikai modelljei és tervezésük
6.1. Piezoelektromos gyorsulásérzékelő. Fordító váltó a gyakorlatban.
6.2. Pneumatikus és hidraulikus munkahenger. Fordító váltók a gyakorlatban
6.2.1. Hidraulikus munkahenger modellje
6.2.2. Pneumatikus munkahenger modelljei (átviteli függvény és ÁTM)
6.3. Egyenáramú szervomotor és tachogenerátor modelljei. Váltók a gyakorlatban
6.3.1. A DC motor (aktuátor)
6.3.1.1. Hurok és csomóponti módszer
6.3.1.2. DC motor állapottér modellje
6.3.1.3. Műveletek a DC motor állapottér modelljével
6.3.1.4. Impedancia módszer
6.3.2. Tachogenerátor (szenzor)
6.4. Merülő tekercses lineáris motor konstrukciója. Váltó a gyakorlatban.
Szakirodalom
7. Hajtómű dinamikai modelljei, a mechanikai időállandó kérdése
7.1. Hajtómű modell csomóponti módszerrel, ideális hajtómű, „redukció”
7.2. Hajtómű modell meghatározása impedancia módszerrel
7.3. Kotyogásos hajtómű nemlineáris modellje
Szakirodalom
8. DC motor hajtóművel egybeépített modelljei
8.1. Visszahatás nélküli hajtómű
8.1.1. Általános változat (egytárolós)
8.1.2. Háromtárolós változat
8.1.3. Négytárolós változat
8.2. DC motor és hajtómű visszahatással, pl. i<500, és golyósorsós átalakítóval
Szakirodalom
9. Golyósorsós átalakító dinamikai modelljei és tervezése
9.1. Golyósorsó átviteli tényezőjének meghatározása
9.2. Golyósorsós átalakító rugómerevségének számítása
9.3. Átviteli függvény felírása csomóponti módszerrel
9.4. Átviteli függvény felírása impedancia módszerrel
Szakirodalom
10. Vonóelemes átalakító és dinamikai modelljei és tervezése
10.1. Vonóelemes hajtások rendszerezése
10.2. Fogazott szíjas átalakító szerepe a mechatronikában
10.3. Ideális vonóelemes átalakító
10.4. Valós vonóelemes átalakító
10.5. Vonóelemes lineáris mozgató
Szakirodalom
11. Golyósorsós pozicionáló szakasz tervezése
11.1. A motor és hajtómű kiválasztása
11.2. Golyósorsós szakaszok matematikai modelljei
Szakirodalom
12. Fogazott szíjas lineáris mozgató, mint szakasz méretezése
12.1. A fogazott szíjas lineáris mozgatók felépítése
12.2. Fogazott szíj méretezésének lépései
12.3. A motor kiválasztása
12.4. Fogazott szíjas pozícionálás pontossága
12.5. A szakasz állandó együtthatós, lineáris matematikai modellje
12.6. A szakasz nemlineáris állapottér modellje
Szakirodalom
13. Szervopneumatikus rendszer szakaszának modellje
13.1. A munkahenger modellezési problémái
13.2. A szervopneumatikus pozícionáló rendszer bemutatása
13.3. A munkahenger, mint szakasz modellje
13.3.1. A munkahenger mozgásegyenlete
13.3.2. Kamrák nyomás viszonyainak vizsgálata a munkahengerben [13.1.] , [13.2.] , [13.6.]
13.3.2.1. A nyomás változása hőmérsékletváltozás hatására
13.3.2.2. A nyomás változása a térfogatváltozás hatására
13.3.2.3. A nyomás változása az anyagmennyiség változásának hatására
13.3.3. A nyomáskülönbség hatására fellépő tömegáramok meghatározása [13.3.]
13.3.4. A szervoszelep modellje
13.4. A szervopneumatikus rendszer állapottér modellje
Szakirodalom
14. Aktív rezgéscsillapító szakaszának modelljei és a szabályozások tervezése
14.1. A rezgéscsillapítás „referencia problémája” és átviteli függvényei
14.2. A szemiaktív pneumatikus rezgéscsillapító
14.3. Aktív mechatronikai rezgéscsillapító szakaszának tervezése
14.4. A dinamikus erő kompenzátor uk(t) bemenő jelének meghatározása
14.5. A kompenzáló hatás igazolása kísérleti modellen végzett mérésekkel
14.6. Aktív rezgéscsillapító 3D modellje és szabályozása
Szakirodalom
15. CD-fej fókusztávolság szabályozásának tervezése és szimulációja
15.1. Matematikai modell előállítása
15.2. A szakasz szimulációs modellje
15.3. A modell egyszerűsítése a számított eredmények alapján
15.4. Szabályozás tervezése
Szakirodalom
16. Golyósorsós pozícionáló szabályozásának tervezése és szimulációja
16.1. Matematikai modell előállítása
16.1.1. A hajtó részrendszer modellje
16.1.2. A hajtott részrendszer modellje
16.1.3. A hajtómű modellje
16.1.4. A teljes szakasz modellje
16.2. Szimulációs modell
16.3. A modell egyszerűsítése a számított eredmények alapján
16.4. Szabályozás tervezése
Szakirodalom
17. Vonóelemes pozícionáló szabályozásának tervezése és szimulációja
17.1. Matematikai modell előállítása
17.2. Egyszerűsített modell
17.2.1. A hajtó részrendszer modellje
17.2.2. A hajtott részrendszer modellje
17.2.3. A teljes rendszer átviteli függvénye
17.2.4. Szabályozó tervezés
17.3. Teljes nemlineáris modell
17.3.1. A nemlineáris állapottér modell előállítása
17.3.2. A linearizált állapottér modellel adott rendszer vizsgálata
17.3.3. A nemlineáris állapottér modellel adott rendszer vizsgálata
Szakirodalom
18. Szervopneumatikus pozícionáló szabályozásának tervezése és szimulációja
18.1. A szervopneumatikus pozícionáló rendszer paramétereinek meghatározása
18.2. Szabályozók minőségi követelményeinek vizsgálata szervopneumatikus rendszeren - PID szabályozó tesztelése [18.1.] , [18.2.]
Szakirodalom
19. Módszeres tervezés a mechatronikában
19.1. A rendszertervezés természete és metodológiája
19.1.1. A rendszertervezés fogalma és típusai
19.1.2. A tervezés szerkezete és fázisai
19.1.3. A tervezés modellje
19.2. Modell-bázisú rendszertervezés
19.2.1. Rendszertervezési módszerek
19.2.2. A modell-bázisú tervezés formális meghatározása
19.2.2.1. Egyszerű rendszerek tervezése
19.2.2.2. Összetett rendszerek
19.2.3. Tervezési példa 1: Meghajtás tervezése egyenáramú motorral
19.2.3.1. A koncepció
19.2.3.2. Motor-szelekció és az indítás tervezése
19.2.4. Tervezési példa 2: Lineáris elektromechanikai erőgép
19.2.4.1. A koncepció
19.2.4.2. A mágneses tér leírása
19.2.4.3. Matematikai modell: Mérlegegyenletek
19.2.4.4. A rendszer analízise
Szakirodalom
FÜGGELÉK
A. Mechatronikai rendszerek hőtani és áramlástani modellezése
A.1. Bevezetés
A.2. Bevezetés a CM program használatába
A.3. Felhasználó által definiált közönséges differenciálegyenlet-rendszer megoldása
A.4. Hővezetés és hőátadás folyamatok hatásának vizsgálata egy szilárd test hőmérsékletének alakulására
A.5. Vezetősínben kialakuló hőmérsékleti kép meghatározása (Joule törvény)
A.6. Mérőperemben kialakuló áramlás vizsgálata
A.7. Csőszigetelés vastagságának vizsgálata
A.8. Hőmérő elhelyezés vizsgálata
Az ábrák listája
1. A modellalkotás folyamata és problémái
2. Hagyományos szabályozókör
3. Az állapotszabályozás egyszerű formája
1.1. A modellezés folyamat ábrája
1.2. Hajtómű egyszerűsített gráf-modellje
1.3. A bemeneti oldali paraméterek redukciója
1.4. Hajtómű és motorral kapcsolt hajtómű „kifutási görbéi”
1.5. Méréssel kapott kifutási görbék
1.6. Analóg mechanikai és villamos egytárolós arányos rendszerek
1.7. Egytárolós arányos (PT1) tag amplitúdó menete A=1 esetén
1.8. Átmeneti függvények összehasonlítása
1.9. Az amplitúdó menetek összehasonlítása
1.10. A karakterisztikus polinom gyökeinek ábrázolása az s-síkon
3.1. Mechanikai súrlódási modellek
4.1. Torziós tengely modell-elemei és gráfja
4.2. Aktív és passzív részre bontás
4.3. Hurkok kijelölése „kaszkád” módon
4.4. Aktív és passzív rész szétválasztása
4.5. Kiindulási kapcsolás ekvivalens forrás számításához
4.6. Rugalmas tengely Föttinger tengelykapcsolóval
4.7. A modell impedancia hálózata
4.8. Az eredmény felírásához célszerű alakra hozott impedancia kapcsolás
4.9. Rugalmas tengely két gerjesztéssel
4.10. Impedancia kapcsolás két forrással
4.11. Szuperpozíció két forrás esetén
5.1. Passzív rezgéscsillapító egyszerű modellje
6.1. Piezoelektromos szeizmikus gyorsulásérzékelő modellje és gráfja
6.2. Az átviteli függvényhez „vezető” legegyszerűbb kapcsolás
6.3. Brüel&Kjaer gyártmányú piezoelektromos gyorsulásérzékelő adatlapja
6.4. Hidraulikus munkahenger modellje és gráfja
6.5. Hidraulikus munkahenger átmeneti függvénye
6.6. Pneumatikus munkahenger gráfja
6.7. Pneumatikus munkahenger impedancia hálózata
6.8. Az átviteli függvényt adó legegyszerűbb kapcsolás általános impedanciákkal
6.9. A legegyszerűbb kapcsoláshoz vezető út részletezése
6.10. Balra az aktív, jobbra a passzív rész
6.11. A keresztváltozó osztó konkrét impedanciákkal
6.12. Pneumatikus munkahenger átmeneti függvénye
6.13. DC mikromotor metszete és a forgórész tekercselése (Faulhaber)
6.14. Egy DC mikromotor jelleggörbéi (Faulhaber)
6.15. DC szervomotor gráfja
6.16. A DC szervomotor impedancia hálózata
6.17. A keresett Ω kimenet és az Ube forrás közötti kapcsolatot leíró hálózat
6.18. CD fej képe és szerkezeti modellje
6.19. A CD fejben található rugalmas vezeték elemei
6.20. A rugalmas vezeték főmozgásának két szélső pozíciója
6.21. A CD fej gráfja
6.22. A CD fej impedancia hálózata
6.23. Egyszerűsített kapcsolás az átviteli függvény felírásához
7.1. Méréssel felvett kifutási görbék
7.2. Az időállandó szerepe mechanikai rendszerekben (ld.: 1.3. fejezet)
7.3. A pillanatnyi fogsúrlódás mérése (Benedict & Kelley)
7.4. Dinamikus fogterhelés mérése (Rebbechi)
7.5. Dinamikus normál és súrlódási erő mérése fogaknál (Rebbechi)
7.6. Érintkező evolvens fogazat geometriája (Keresztes)
7.7. Valós hajtómű gráfja csapágyazási és fogsúrlódási veszteségekkel
7.8. A valós hajtómű egyszerűsített gráfja
7.9. A valós hajtómű impedancia hálózata
7.10. A kotyogás egy lehetséges modellje (Bögelsack), (Reiner)
8.1. DC motorral egybeépített hajtómű gráfja
8.2. DC motorral egybeépített hajtómű impedancia hálózata
8.3. Az átviteli függvényhez vezető egyszerűsített kapcsolás
8.4. A kiindulásként szolgáló impedancia hálózat induktivitás nélkül
8.5. Kapcsolás, amely az összevont mechanikai oldalt mutatja
8.6. Az egységesen mechanikai impedanciákat tartalmazó kapcsolás
8.7. Aktív és passzív részre szétválasztott kapcsolás
8.8. A négytárolós változat aktív és passzív része
8.9. Motor, visszahatásos hajtómű és golyósorsós átalakító
8.10. Motor, visszahatásos hajtómű és golyósorsós átalakító („teljes hálózat”) vázlatos impedanciahálózata
8.11. „Hajtó rendszer” és „hajtott rendszer” vázlatos impedanciahálózata
9.1. Két végén csapágyazott golyósorsó szerkezeti vázlata
9.2. A váltó állandójának meghatározása
9.3. A katalógusokban közölt rugómerevség eredőhöz tartozó gráf
9.4. Vázlat, amely a golyósorsó szakaszként való beépítettségét mutatja
9.5. A golyósorsós szakasz gráfja, amely a valós helyzetet tükrözi
9.6. A szakasz gráfja az összevonások után
9.7. A gráftól az impedancia kapcsolásig vezető út lépései
10.1. A vonóelemes hajtások áttekintése [10.1.]
10.2. Fogazott szíjas hajtás sokoldalú kialakítása [10.1.]
10.3. Módosítást megvalósító vonóelemes robothajtás
10.4. Vonóelemes átalakító általános vázlata
10.5. A vonóelemes átalakító gráfja terhelt és terheletlen ággal
10.6. Vonóelemes átalakító eredő merevséggel
10.7. Az átviteli függvény alapját képező impedancia kapcsolás
10.8. Speciális, kétkoordinátás mozgatás fogazott szíjjal
10.9. Vonóelemes lineáris mozgató felépítésének vázlata
10.10. Vonóelemes lineáris mozgató gráfja
10.11. A forgató tárcsa fogai által okozott feszültség a fogazott szíjban (VEM) [10.1.]
10.12. Lineáris mozgatók (pozícionálók)
10.13. Lineáris mozgató, mint szakasz gráfja
10.14. Vonóelemes mozgató impedancia hálózata
10.15. A szakasz legegyszerűbb modell formája
11.1. Golyósorsós pozícionáló, mint szakasz vázlata
11.2. Golyósorsós szakasz gráfja
11.3. A golyósorsós mozgás-átalakító impedancia hálózata
11.4. Egyenértékű transzlációs impedancia hálózat az átviteli függvény felírásához
12.1. Fogazott szíjas lineáris mozgatók legismertebb elrendezései [10.1.]
12.2. Vonóelemes pozicionáló szakaszának vázlata
12.3. Jellegzetes fogazott szíj profilok
12.4. Korszerű program fogazott szíjas mozgatás tervezéséhez [12.1.]
12.5. Az előfeszítés hatása a fogazott tárcsánál [10.1.]
12.6. DC motor hajtóművel és a vonóelemes mozgatás gráfja (szakasz)
12.7. A szíj fogazott kerékre való felfekvéséből származó hiba [10.1]
12.8. Vonóelemes pozícionáló hibái
12.9. Mozgatás „balra” (tárcsa pozitív forgásirányban), kiindulási helyzet
12.10. Mozgatás „balra”, véghelyzet
12.11. Mozgatás „jobbra” (tárcsa negatív forgásirányban), kiindulási helyzet
12.12. Mozgatás „jobbra”, véghelyzet
12.13. A szíj rugómerevségének változása az igénybevétel függvényében
12.14. A szíj rúgómerevségének változása a mozgatott tömeg pozíciójának függvényében
12.15. A nemlineáris vonóelemes átalakító gráfja
13.1. A rendszer felépítése a figyelembe vett fizikai jellemzőkkel
13.2. Dugattyúrúd nélküli munkahenger felépítése [13.4.]
13.3. A rendszer felépítése a figyelembe vett fizikai jellemzőkkel
13.4. Stribeck súrlódási modell - súrlódó erő a sebesség függvényében
13.5. Pneumatikus tartály (kapacitás), állapotváltozókkal
13.6. Átömlési tényező Ψ(f),f=p2/p1 ; (κ=1.4) esetén
13.7. Valós átömlési tényező Ψ, és a közelítő függvénye Ψ’; pkrit =0,5; κ=1,4
13.8. Szelep modell, tömegáramokkal
14.1. Szemiaktív rezgéscsillapító rendszer részei
14.2. Az ultraprecíziós berendezésekre ható gerjesztések
14.3. A rezgéscsillapítók legegyszerűbb modelljei
14.4. A passzív és szemiaktív rezgéscsillapítás modellje helyes referencia választással
14.5. Különféle szemiaktív rezgéscsillapító gyártmányok frekvenciamenete
14.6. Szemiaktív pneumatikus rezgéscsillapító lábazat rajza (katalógusból)
14.7. Szemiaktív pneumatikus rezgéscsillapító láb szerkezeti vázlata
14.8. Szemiaktív pneumatikus rezgéscsillapító gráfja
14.9. A szabályozható fojtószelep működése és a szelep karakterisztika
14.10. A fordító váltó pneumatikus részének működése
14.11. A szemiaktív szabályozás állapottér modelljének jelfolyamgráfja
14.12. Helyzetszabályozás nélküli rezgéscsillapító állapottér modellje gráfon
14.13. Kompenzáló erővel aktívvá tett rezgéscsillapító gráfja
14.14. Aktív rezgéscsillapító rendszerterve
14.15. Aktív rezgéscsillapító szerkezeti elemei
14.16. Aktív rezgéscsillapító struktúra gráfja
14.17. Mozgási viszonyok a lineáris motorban
14.18. Az állapottér modell alapján felrajzolt jelfolyam gráf
14.19. Kompenzáló tag a jelfolyamban
14.20. Függőleges mozgást végző aktív rendszer hatásvázlata
14.21. Kísérleti modellen végzett mérések eredményei
14.22. Kompenzáló tag bekapcsolása a kísérleti modellen
14.23. Kompenzáló tag mért hatása alacsony frekvenciákon
14.24. Koordináták és változók a védett asztalon
14.25. Aktív rezgéscsillapító 3D-s gráfja
14.26. Szimulált sebesség függvények
14.27. Szimulált mozgások 3D-ben
15.1. A villamos rész modellje elsőrendű soros RL-kör
15.2. A mechanikai rész modellje másodrendű tömeg-rugó-csillapítás rendszer
15.3. Az összekapcsolt villamos és mechanikai rendszer struktúragráfja
15.4. A szimbolikus átviteli függvény megadása LabVIEW „programunk” (CD-fej.vi) előlapján
15.5. A szimbolikus átviteli függvényt létrehozó, „készen kapott” programrészlet
15.6. Az átviteli függvényből idő- és frekvenciatartománybeli diagramokat rajzoló és a pólusok numerikus adatait szolgáltató Control Design Module beépített VI-ok
15.7. Az átviteli függvény alapján rajzolt átmeneti függvény és pólus-zérus térkép, valamint a pólusok adatai (csillapítási tényezők, sajátfrekvenciák és komplex számsíkbeli koordináták)
15.8. Az átviteli függvény alapján rajzolt Bode-diagrampár és Nyquist-diagram
15.9. Az eredeti harmadrendű és az elhanyagolás után másodrendű rendszer átviteli függvénye a pólusok adataival (csillapítási tényezők, sajátfrekvenciák és koordináták)
15.10. Az eredeti harmadrendű és az elhanyagolás után másodrendű rendszer átmeneti függvénye és különbségük
15.11. Az eredeti harmadrendű és az elhanyagolás után másodrendű rendszer frekvenciatartománybeli ábrázolásai (Bode-diagrampár és Nyquist-diagram)
15.12. A másodrendű szakasz és egységnyi erősítésű arányos szabályozó: átviteli függvények
15.13. A másodrendű szakasz és egységnyi erősítésű arányos szabályozó: diagramok
15.14. A másodrendű szakasz és a szakasz pólusait kompenzáló másodfokú zérus polinommal adott, pólust nem tartalmazó szabályozó: átviteli függvények
15.15. A másodrendű szakasz és a szakasz pólusait kompenzáló másodfokú zérus polinommal adott, pólust nem tartalmazó szabályozó:diagramok
15.16. A másodrendű szakasz és a szakasz pólusait „kedvezőbbel” helyettesítő szabályozó: átviteli függvények
15.17. A másodrendű szakasz és a szakasz pólusait „kedvezőbbel” helyettesítő szabályozó: diagramok
16.1. A rendszer felépítése a figyelembe vett fizikai jellemzőkkel
16.2. A rendszer vázlata alapján készített struktúragráf
16.3. A két alrendszer egyszerűsített impedancia modellje
16.4. A hajtó alrendszer elhanyagolás nélküli impedanciahálózat modellje
16.5. A hajtó alrendszer elhanyagolás és összevonás utáni impedanciahálózat modellje
16.6. A hajtó alrendszer egyszerűsített és mechanikai szögsebesség osztóként előállított impedancia hálózat modellje
16.7. A hajtott alrendszer struktúragráf modellje
16.8. Az átviteli függvény előállítása a hajtó rendszer+hajtómű G1(s)*Gi(s) és a hajtott rendszer G2(s) szimbolikusan adott átviteli függvényének soros eredőjeként
16.9. Az átviteli függvény szimbolikus megadása a sebesség-elmozdulás átalakításhoz szükséges integrátorral („szakasz integrálással” átviteli függvény számítása)
16.10. A „szakasz integrálással” átmeneti- és súlyfüggvénye és a zérus-pólus térkép a pólusok paramétereivel (csillapítási tényezők, sajátfrekvenciák és komplex számsíkbeli koordináták)
16.11. A „szakasz integrálással” Bode-diagrampárja és Nyquist-diagramja
16.12. Az integrálás figyelembe vétele a szakasz átviteli függvényében az előlapi („”Integráló tag?) gomb logikai értéke alapján
16.13. A szakasz (integrálás nélküli) átviteli függvény adatai
16.14. A szakasz (integrálás nélküli) jellegzetes időfüggvényei és pólusai
16.15. A szakasz (integrálás nélküli) frekvenciatartománybeli leképezései
16.16. G1 egyetlen és G2 két valós pólusának (és ebből az időállandó) számítása, majd a pólusoknak megfelelő időállandójú egységnyi erősítésű egytárolós arányos tagok előállítása ZPK modellként
16.17. A harmadrendű szakasz három jellemző időállandójának megfelelő, egységnyi erősítésűnek választott elsőrendű rendszer átmeneti függvénye
16.18. A harmadrendű szakasz, a másodrendű közelítés és az elhagyott elsőrendű rész átmeneti függvénye
16.19. A harmadrendű szakasz időállandóinak megfelelő három elsőrendű tag Bode-diagramja
16.20. A „gyors” pólus elhanyagolását megvalósító LabVIEW programrészlet
16.21. A „gyors” pólus elhanyagolása és a kapott átmeneti függvény a kiindulási harmadrendűhöz hasonlítva
16.22. A másodrendű szakasz és egységnyi erősítésű arányos szabályozó: átviteli függvények
16.23. A másodrendű szakasz és egységnyi erősítésű arányos szabályozó: frekvenciatartománybeli diagramok (szakasz, szabályozó és felnyitott kör Bode-diagram, felnyitott kör Nyquist-diagram)
16.24. A másodrendű szakasz és egységnyi erősítésű arányos szabályozó: tartalékok ábrázolása a felnyitott kör Bode-diagramján, a zárt kör átmeneti függvénye, valamint a szakasz és a zárt kör pólusai
16.25. A másodrendű szakasz és százszoros erősítésű arányos szabályozó: tartalékok ábrázolása a felnyitott kör Bode-diagramján, a zárt kör átmeneti függvénye, valamint a szakasz és a zárt kör pólusai
16.26. A másodrendű szakasz és tízezerszeres erősítésű arányos szabályozó: tartalékok ábrázolása a felnyitott kör Bode-diagramján, a zárt kör átmeneti függvénye, valamint a szakasz és a zárt kör pólusai
16.27. A másodrendű szakasz és kétmilliószoros erősítésű arányos szabályozó: tartalékok ábrázolása a felnyitott kör Bode-diagramján, a zárt kör átmeneti függvénye, valamint a szakasz és a zárt kör pólusai
16.28. A másodrendű szakasz PD-jellegű töréspontáthelyezővel (Ac=2*106 és TB=0,0005): szakasz, szabályozó és felnyitott kör Bode-diagram
16.29. A másodrendű szakasz PD-jellegű töréspontáthelyezővel (Ac=2*106 és TB=0,0005): tartalékok ábrázolása a felnyitott kör Bode-diagramján, a zárt kör átmeneti függvénye, valamint a szakasz és a zárt kör pólusai
16.30. A szakasz nullától különböző pólusait kompenzáló másodrendű zérus polinommal adott szabályozó: átviteli függvények
16.31. A másodrendű szakasz és a szakasz pólusait kompenzáló másodrendű zérus polinommal adott szabályozó: szakasz, szabályozó és felnyitott kör Bode-diagram
16.32. A másodrendű szakasz kettős töréspontáthelyezővel: szakasz, szabályozó és felnyitott kör Bode-diagram
16.33. A másodrendű szakasz kettős töréspontáthelyezővel: tartalékok ábrázolása a felnyitott kör Bode-diagramján, a zárt kör átmeneti függvénye, valamint a szakasz és a zárt kör pólusai
17.1. A rendszer felépítése a figyelembe vett fizikai jellemzőkkel
17.2. A rendszer vázlata alapján készített struktúragráf
17.3. Az első egyszerűsítés eredménye: induktivitás elhanyagolása és transzlációs rugalmasság összevonása
17.4. Második egyszerűsítés: a kis tehetetlenségi nyomatékú szíjtárcsák elhagyása
17.5. Motor-hajtómű egység és vonóelemes mozgatás részrendszere
17.6. A hajtott részrendszer, a hajtó részrendszert sebesség-forrással helyettesítve
17.7. Az átviteli függvény együttható formulákat „számító” wxMaxima programrészlet és a Jegyzettömbbe másolt paraméteres összefüggések
17.8. LabVIEW-ban számított átviteli függvény, integrálás nélkül, valamint a pólus-zérus térkép a pólusok adataival
17.9. Szakasz átmeneti függvénye és súlyfüggvénye, Bode- és Nyquist diagramja
17.10. Szakasz a negatív visszacsatolású szabályozási körben egyelőre szabályozó nélkül
17.11. Szakasz a negatív visszacsatolású szabályozási körben egyelőre szabályozó nélkül, frekvenciatartománybeli diagramok
17.12. Tartalékok a szabályozási körben, valamint a zárt kör átmeneti függvénye egységnyi arányos szabályozóval
17.13. A szabályozó egy lehetséges – szükség szerint tovább hangolható – beállítása
17.14. A szabályozó egy lehetséges – szükség szerint tovább hangolható – beállításából számított frekvenciatartománybeli diagramok
17.15. A szabályozó egy lehetséges – szükség szerint tovább hangolható – beállításából számított és ábrázolt tartalékok, valamint a zárt kör átmeneti függvénye
17.16. A pozíciótól függő rugalmasságot tartalmazó struktúragráf
17.17. A pozíciótól függő rugalmasságot tartalmazó struktúragráf, a hajtó részrendszert szögsebesség forrással helyettesítve
17.18. A pozíciótól függő rugalmasságot tartalmazó redukált struktúragráf az állapottér modell felírásához
17.19. Az integrálás nélküli, linearizált állapottér modellel adott szakasz vizsgálata
17.20. Az integrálás nélküli, linearizált állapottér modell eredeti pólusai és a kívánt póluseloszlás
17.21. Az integrálás nélküli, linearizált állapottér modellel adott szakasz vizsgálata
17.22. Az állapotvisszacsatolás paramétereit számító LabVIEW programrészlet
17.23. A zárt kör átmeneti függvénye és pólustérképe a felnyitott kör (és a kompenzálatlan IT3 szakasz) Bode diagramjával, valamint a tartalékokkal
17.24. A zárt kör átmeneti függvényét számító „blokkdiagram” vagy hatásvázlat a Control & Simulation Loop felhasználásával
17.25. A zárt kör átmeneti függvénye a Control & Simulation Loop felhasználásával
17.26. A nemlineáris szakasz állapottér modellel adott szabályozási kör szimulációs modellje
17.27. A nemlineáris szimuláció futás közbeni pillanatfelvétele a korábbi (azonos körülmények közötti) futtatás XY Graph eredményével
17.28. Az állapottér modell, az állapotváltozók, a kimenő jel és az állapotvisszacsatolás paramétereinek időbeli alakulása
18.1. Eltérő paraméterű PID szabályozók pozícióbeállásai és beavatkozó jelei (1)
18.2. PID szabályozók hibajelei (1)
18.3. Hiba nagysága kinagyítva (1)
18.4. Eltérő paraméterű PID szabályozók pozícióbeállásai és beavatkozó jelei (2)
18.5. PID szabályozók hibajelei (2)
18.6. Hiba nagysága kinagyítva (2)
18.7. PID szabályozó viselkedése terhelés hatására
19.1. Rendszer és környezete
19.2. Egy mechatronikai rendszer nagyvonalú struktúrája
19.3. A tervezési variánsok halmazának szűkítése a korlátozások alkalmazásával
19.4. A tervezési probléma iterációs megoldása
19.5. A tervezési feladat szerkezete
19.6. A tervezési fázisai nagyrendszer, vagy technológiai hálózat esetén
19.7. A tervezés fázisai egyszerű rendszer, mint gyártandó termék esetén
19.8. A többszintű tervezés szerkezete
19.9. Egy technológiai hálózat szerkezeti gráfja
19.10. Az összetett rendszerek egyszerű szekvenciális számításához
19.11. A hálózatok iterációs szekvenciális számításához
19.12. A hálózatok iterációs szekvenciális számításához
19.13. Egy egyenáramú motor strukturális vázlata
19.14. Az állandó mágneses és külső gerjesztésű DC motorok lineáris karakterisztikái
19.15. A mellékáramkörű egyenáramú motor kapcsolási vázlata
19.16. A mellékáramkörű egyenáramú motorok indítása változtatható ellenállás-sorral
19.17. A lineáris elektromechanikai erőgép vázlatos képe
19.18. A légrés fluxusának változása az áramerősség és légrés magassága függvényében
19.19. A 19.17. ábra mágneses rendszerének helyettesítő sémája
19.20. A rendszer feszültség-légrés karakterisztikája
A.1. COMSOL Multiphysics kezelőfelülete
A.2. A leképezett differenciálegyenlet-rendszer a Lorenz egyenletek esetén
A.3. A felvett paraméterek a Lorenz egyenletek esetén
A.4. A szimulációs idő megadás /100 s-ig végezzük a számítást (STOP) és 0,1 s-ként szeretnénk eredményeket kapni (STEP)/
A.5. Az állapotváltozók időbeli alakulása a Lorenz egyenletek esetén
A.6. x-y és x-z fázisdiagramok a Lorenz egyenletek esetén
A.7. A vizsgált szilárd test keresztmetszeti képe
A.8. CM programban létrehozott geometriai modell a hővezetés és hőátadás folyamatának vizsgálatához
A.9. A kialakuló stacioner hőmérsékleti kép
A.10. Az átlaghőmérséklet időbeli alakulása
A.11. Példa vezetősín alkalmazására
A.12. A vizsgált vezetősín főbb méretei
A.13. A számított stacioner hőmérsékleti kép a vezetősín esetén
A.14. A CM-ben leképezett mérőperem
A.15. A kapott eredmények, a sebességi mező a mérőperem esetében (2D hengerszimmetrikus, 3D reprezentáció)
A.16. A parametrikus megoldó megoldása
A.17. Vonalas metszet ábrázolása a mérőperem metszetében
A.18. Az alkalmazott peremfeltételek
A.19. A Felületi integrált hőmérséklet szigetelő falvastagság függése
A.20. A modellezett geometria
A.21. Az áramlási és hőmérsékleti kép
A.22. Hőmérsékletkülönbség a csőkönyökben (K)
A táblázatok listája
1.1. A matematikai modellek összefoglalása
1.2. A dinamikai modellek áttekintő táblázata
2.1. Változók származtatása
3.1. Átmenő és keresztváltozók közötti összefüggések a passzív elemeken
6.1. A gépészetre jellemző mennyiségek és a mérésükre alkalmas szenzorok
6.2. Lineáris motorok jellemző tulajdonságai
6.3. Jellegzetes mechatronikai hajtások összehasonlítása
12.1. Fogazott szíjak méretei és alkalmazások
12.2. Az előfeszítési erő hatása
12.3. A fogazott szíjas pozicionálás hibaforrásai [12.2.]
12.4. A vonóelemes pozícionálás statisztikai jellemzői
12.5. A pozícionáló hossztól és mozgatási iránytól függő rugómerevségei
12.6. Szíjágak rugómerevségének változása
15.1. Az átviteli függvény számításához használt értékek
16.1. Az átviteli függvény számításához használt értékek
16.2. Az integráló hatás nélküli szakasz átviteli függvény pólusai és a megfelelő időállandók
17.1. A hajtó részrendszer átviteli függvény számításához használt értékek
17.2. A hajtott részrendszer átviteli függvény számításához használt értékek
17.3. A hajtó részrendszer átviteli függvény számításához használt értékek (a 12. fejezetből)
17.4. A hajtott részrendszer átviteli függvény számításához használt értékek (a 12. fejezetből)
18.1. PID szabályozókhoz használt paraméterek (1)
18.2. PID szabályozókhoz használt paraméterek (2)
A.1. Peremfeltételek a hővezetés és hőátadás folyamatának vizsgálatához
A.2. Geometriai paraméterek a hővezetés és hőátadás folyamatának vizsgálatához
A.3. A hőmérleghez a programban rögzítendő peremfeltételek, azok tulajdonságai és a hozzárendelendő peremek azonosítói
A.4. Az átlagos stacioner hőmérséklet számítása
A.5. Az átlagos hőmérséklet időbeli alakulásának számítása
A.6. A csavarokat szimbolizáló hengerek paraméterei
A.7. Az alkalmazott peremfeltételek
A.8. A geometria paraméterei
A.9. Az alkalmazott peremfeltételek