HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ppt

HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

Tên môn học : Hệ thống cơ điện tử

Tổng thời gian: 30 tiết (4 tiết \ tuần)

Điểm : Giữa kỳ 40%
Cuối kỳ 60%

Kiểm tra :
Giữa kỳ :Bài tập , tiểu luận nhóm
Cuối kỳ :Thi Trắc nghiệm .

Giảng viên : TS. Nguyễn Văn Trung

Mobile: 0946795479

Email :
HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

Tên môn học : Hệ thống cơ điện tử

Mục tiêu môn học : Sau khi học môn học SV có khả năng :

Nắm vững kiến thức về hệ thống cơ điện tử .

Trình bày được cấu trúc của hệ thống cơ điện tử và các
thành phần cơ bản của Hệ thống cơ điện tử .

Trình bày nguyên lý cấu trúc và các bài toán cơ bản quá
trình thu thập xử lý thông tin và các quyết định điều khiển .

HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GS.TSKH B.Heiman, GS.TSKH WGrth, GS.TSKH K.Pop ,
Cơ điện tử , NXBKHKT-2012 .

TS Trương Hữu Chí, TS Võ Thị Ry , Hệ thống Cơ điện tử
trong Chế tạo máy, NXBKHKT-2005 .
TÀI LIỆU HỌC TẬP
TÀI LIỆU THAM KHẢO

Robert H.Bishop. The Mechatronics Hanbook, CRP Press,
2002

Michael B.Histand, David G.Alciatore : Introduction to
Mechatronics and Mesurement, Mc Graw-Hill, 1999
NOÄI DUNG BAØI GIAÛNG.

Chương 1: Các khái niệm về Cơ điện tử .

Chương 2: Các thành phần của Hệ thống Cơ điện tử

Chương 3: Cảm biến và cơ cấu chấp hành.

Chương 4: Các hệ thống điều khiển Cơ điện tử

Chương 5 : Một số ứng dụng Cơ điện tử .
HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ LÀ GÌ ?
HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
CHÖÔNG 1: TOÅNG QUAN VEÀ CÔ ÑIEÄN TÖÛ
1.1. Các khái niệm cơ bản.
1.2. Lịch sử và xu thế phát triển.
1.2.1. Lịch sử phát triển.
1.2.2. Xu thế phát triển.
1.3 Một số hệ thống cơ điện tử ở các trường đại học trên
thế giới.
HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
Cơ điện tử được mở ra từ định nghĩa ban đầu của
công ty Yasakawa Electric
Thuật ngữ mechatronics được tạo thành bởi
“mecha” trong mechanics và “tronics” trong
electronics. Nói cách khác, các công nghệ và sản
phẩm được phát triển sẽ ngày càng được kết hợp
chặt chẽ và hữu cơ thành phần điện tử vào trong các
cơ cấu và rất khó có thể chỉ ra ranh giới giữa chúng.
CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN
1.1.1 Các khái niệm cơ bản về cơ điện tử
Harashima, Tomizuko và Fukada đưa ra năm 1996
“Cơ điện tử là sự kết hợp chặt chẽ của kỹ thuật
cơ khí với điện tử và điều khiển máy tính
thông minh trong thiết kế, chế tạo các sản
phẩm và quy trình công nghiệp.”
CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN
Năm 1997, Shetty và Kolk quan niệm
“Cơ điện tử là một phương pháp luận
được dùng để thiết kế tối ưu các sản phẩm
cơ điện.”
CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN

Gần đây, Bolton đề xuất định nghĩa
“Một hệ cơ điện tử không chỉ là sự kết hợp
chặt chẽ các hệ cơ khí, điện và nó cũng không
chỉ đơn thuần là một hệ điều khiển. Nó là sự
tích hợp đầy đủ các hệ trên.”
CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN

Ngoài ra còn co các đ nh nghóa khác về cơ điện tử như:ị

• Chico state university:

Là lónh vực nghiên cứu mà nó kết hợp những nguyên tắc chủ yếu của
cơ khí, kỹ thuật điện tử và kỹ thuật máy tính.

• Clemson university:

Là kết hợp của phần mềm và phần cứng cho thiết kế và phân tích kỹ
thuật điều khiển tiên tiến.

•
Design with microprocessors for Mechanical engineers [ Stiffler
1992]:

Là khoa học mà nó thống nhất giữa cơ khí và điều khiển điện tử.

• Inductrial Research and Development Advisory Committee of the
European [Alciatore 1998]:

Là sự liên kết hổ trợ lẩn nhau của cơ khí chính xác, điều khiển điện tử
và hệ thống tư duy trong thiết kế sản phẩm và các quá trình sản xuất.

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

• Introduction to mechatronic and meaurement systems (book):

Là lónh vực kỹ thụât liên nghành thực hiện việc thiết kế sản phẩm
dựa trên sự sát nhập các phần tử cơ khí và điện tử được phối hợp
bởi một cấu trúc điều khiển.

• Journal of mechatronics:

Là sự liên kết hổ trợ lẩn nhau của cơ khí chính xác , điều khiển
điện tử và hệ thống tư duy trong thiết kế tư duy và các quá trình sản
xuất.

• Loughborough university (United Kingdom):

Cơ điện tử là trí tuệ thiết kế mà nó sử dụng một khối thống nhất kết
hợp của cơ khí, điện tử và kỹ thuật máy tính làm nâng cao chất
lượng sản phẩm, quá trình hoặc hệ thống.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

• ME magazine:

“Là tác dụng hổ trợ lẩn nhau của cơ khí chính xác, lí thuyết điều khiển,
khoa học máy tính, cảm biến cơ cấu tác động, để thiết kế sản phẩm và cải
tiến quá trình”. “ứng dụng của công nghệ mới nhất trong kỹ thuật cơ khí
chính xác, lý thuyết điều khiển, khoa học máy tính và điện tử vào việc
thiết kế các quá trình tạo ra các sản phẩm đa chức năng hơn và đáp ứng
nhu cầu tiêu dùng”.


• Mechatronical secondary vocational school (Budapest, Hungary: source:
EGK):

Là sự sát nhập của cơ khí, điện tử và điều khiển bằng máy tính thông minh
trong lónh vực lập kế hoạch, giai đoạn đầu sản suất và quá trình mà cả ba
nghành trên luôn hổ trợ và tăng cường lẩn nhau một cách không ngừng.

•
Mechatronics –Electromechanics and Controlmechanics (Miu 1990):

Là lónh vực liên nghành mà nó bao gồm đồng thời cơ khí, điện tử và sự
điều khiển bằng máy tính – hệ thống giao tiếp cơ điện.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

• Mechatronics – Electronic control systems in mechanical engineering
(Bolton 1995)

Là sự kết hợp giữa điện tử, kỹ thuật điều khiển và kỹ thuật cơ khí.

• Mechatronics – Electronics in products and processes [Bradley 1994]:

L à lónh vực tích hợp trong quá trình thiết kế kết hợp giữa kỹ thuật điện
tử, máy tính và kỹ thuật cơ khí.

• Mechatronics – Mechanical system interfacing [Auslander 1994]:

Là sự ứng dụng của các khả năng phức tạp đối với sự hoạt động của các
hệ thống vật chất.

• Mechatronics engineering (book):


Là hoạt động trước khi lập kế hoạch liên quan đến cơ khí, điện tử và
phần mềm vào vòng đời sản phẩm trong hoạt động đồng thời của quá
trình phát triển.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

• Mechatronics system design (shetty 1998):

Phương thức được dùng cho thiết kế tối ưu hóa các sản phẩm điện cơ.

• North Carolina state university course:

Là sự liên kết hổ trợ lẩn nhau của cơ khí chính xác, điều khiển
điện tử và hệ thống tư duy trong thiết kế sản phẩm và các quá trình sản
suất thông minh.

• University of California at Berkeley:

Là sự tiếp cận linh hoạt, đa kỹ thuật trong sự kết hợp của kỹ thuật cơ khí,
kỹ thuật điện tử, kỹ thuật máy tính và công nghệ thông tin.

• University of Linz:

Hệ thống kỹ thuật vận hành một cách máy móc với sự phản hồi tới một
vài bộ phận chủ yếu nhưng với nhiều hoặc ít sự hổ trợ đắc lực của điện
tử cho các cơ cấu cơ khí.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

• University of Twente (the Neherlands):


Là công nghệ mà nó kết hợp cơ khí với điện tử và công nghệ thông tin
để hình thành trường tích hợp và tương tác trong các chi tiết, môdun, sản
phẩm và hệ thống.

• University of Washington:

Sự nghiên cứu tổng hợp của thiết kế hệ thống và sản phẩm mà trong đó
sự tính toán, cơ khí hóa, sự tác động, cảm biến và điều khiển được kết
hợp với nhau để đạt được chất lượng và tính năng của sản phẩm tiên
tiến.

• Virginia polytechnic institute:

Cơ điện tử liên quan đến sự kết hợp của cơ khí, điện tử, phần mềm, và
kỹ thuật lý thuyết điều khiển vào trong một khung công việc hợp nhất
mà nó làm tăng cường quá trình thiết kế.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Đối với Takashi Yamaguchi, người làm việc ở phòng kỹ thuật cơ
khí Cty Hitachi ở Ibaraki Nhật Bản thì cơ điện tử là “một phương
pháp luận cho việc thiết kế những sản phẩm mà được tung ra
nhanh trên thò trường, có đặc tính chính xác. Những đặc tính này
có được vì sản phẩm không chỉ mang yếu tố thiết kế cơ khí mà
còn là sử dụng điều khiển servo, cảm biến và điện tử”. Ông cũng
nói thêm rằng, nó cũng rất quan trọng để làm cho cấu trúc cứng
vững. Các ổ đỉa máy tính là ví dụ của sự ứng dụng thành công cơ
điện tử: “đóa ghi được yêu cầu cung cấp sự truy cập rất nhanh, vò
trí chính xác và độ cứng vững tốt để chống lại những tác động
nhiễu biến đổi”.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN


Đối với Giorgio Rizzoni, phó giáo sư cơ khí ở Đại học bang Ohio
tại Columbus thì “cơ điện tử là sự hội tụ của phương thức thiết kế
truyền thống với cảm biến và khí cụ đo kiểm, truyền dộng, kỹ
thuật cơ cấu tác động được gắn vào hệ thống vi xử lí thời gian
thực”. Ông nói: những sản phẩm cơ điện tử thể hiện những tính
chất đặt biệt nào đó, bao gồm sự thay thế nhiều chức năng cơ khí
với những chức năng điện tử mà nó mang đến sự thiết kế, lập trình
dể dàng và linh hoạt hơn, khả năng bổ sung những điều khiển
được sắp xếp trong hệ thống phức tạp và khả năng điều khiển sự
xuất nhập dữ liệu tự động.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Đối với Masayoshi Tomiyuka giáo sư cơ khí ở Đại học
California, Berkeley: “ cơ điện tử thật sự không là gì cả
nhưng là một công cụ thiết kế tốt. Ý tưởng cơ bản là
ứng dụng những phương pháp điều khiển mới để tạo ra
những đặc tính mới từ thiết bò cơ khí. Nó có nghóa là sử
dụng kỹ thuật hiện đại có giá trò thật sự để cải tiến đặc
tính và tính linh hoạt của sản phẩm và quá trình sản
xuất.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Ngoài những đònh nghóa tương tự như trên, khái niệm về cơ điện tử còn
được thể hiện bằng hình ảnh, một hình thức khái niệm trực giác hơn.
Giáo sư Kevin Craig – Đại học Rensselaer (Mỹ) mô tả khái niệm bằng
hình như sau :
Hình 1.1 Các thành phần tích hợp trong cơ điện tử
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN


Đặc trưng của Hệ cơ điện tử : 3 Mơ tả cơ bản :

Một là : Một hệ cơ điện tử tiếp nhận tín hiệu, Xử lý chúng và xuất ra
các tín hiệu.VD : Tiếp nhận Tín hiệu CĐ xử lý TH và xuất ra TH
Lực
Hình 1.1 Các thành phần tích hợp trong cơ điện tử
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
CƠ HỌC
KỸ THUẬT
ĐIỆN TỬ
XỬ LÝ
THƠNG TIN
CƠ ĐIỆN
TỬ
Mơ hình
hóa
Kỹ thuật tính
tốn q trình
Cảm biến,
CC DĐ

Viêt Nam PGS. TSKH Ph m Th ng Cát đã đònh nghóa cơ ạ ượ
điện tử như sau:

“Cơ điện tử là một lĩnh vực khoa học và cơng nghệ được hình
thành từ sự cộng năng của nhiều ngành khoa học cơng nghệ
nhằm hồn thiện, thơng minh hố tạo nên linh hồn và cảm xúc
cho các sản phẩm và cơng cụ phục vụ cho con người”

Như vậy Cơ điện tử có đặc tính đa ngành và BG các LV


Cơ học ( Cơ KT, CTM, KT chính xác )

KT Điện và Điện tử ( Vi ĐT, ĐTCS, KT Đo, KTCC Dẫn Động)

Xử lý thơng tin (LT Hệ thống, XLSL Q trình, Trí tuệ NT)
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.2 Hệ thống cơ điện tử

Cũng giống như cơ điện tử, có nhiều khái niệm khác nhau về
hệ thống cơ điện tử. Chúng ta hãy khảo sát qua một số quan
điểm sau của Bradley, Okyay Kaynak, Bolton, Shetty.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN