MATERIALS: VI Semester 2007/2008
| No. |
Nastavne
jedinice |
URL |
1. |
OSNOVE
MEHATRONIKE. Definicija mehatronike,
historijski razvoj mehatronike. Mehatronički sistemi: arhitektura,
podjela, osobine, primjeri mehatroničkih sistema, proces formiranja
ponašanja. Funkcije mehatroničkih sistema. Integracijske forme.
Dizajn mehatroničkih sistema: V-dizajn. Real-time simulacije: brzi
razvoj prototipa i hardver u simulacijskoj petlji. Upravljanje mehatroničkim
sistemima. Automobilski mehatronički sistemi. Mehatronički robotski
sistemi. Budući pravci razvoja mehatronike. |
PDF |
2. |
DIZAJN
MEHATRONIČKIH SISTEMA. Proces
dizajna mehatroničkih sistema. Karakteristike dobrog dizajna. Procesi
dizajna odozgo prema dole i odozdo prema gore. V-proces dizajna
mehatroničkih sistema. Modeliranje sistema. Dizajn mehaničkih i
elektroničkih komponenti. BS2 tehnologija gradnje mikroprocesorskih
sistema. Kompletan primjer dizajna automobilskog sistema: dizajn
sistema, implementacija i verifikacija, razvoj prototipa. Dizajn
elektroničke upravljačke jedinice (ECU). |
PDF |
| 3. |
REAL-TIME
SIMULACIJE. Real-time simulacije,
vrste simulacija, fiksni vremenski korak, primjena real-time simulacija.
Brzi razvoj upravljačkog prototipa (RCP). xPC Target - alat za brzi
razvoj prototipa u Matlab/Simulink okruženju, xPC target real-time
kernel i xPC target box. Primjer: razvoj i testiranje PI regulatora
za upravljanje DC motorom korištenjem dSPACE CLP 1104 modula i ControlDesk/Simulink
sofvera. Hardver u simulacijskoj petlji (HIL). Verifikacija i validacija
performansi regulatora. Primjere korištenja HIL u automobilskoj
industriji. PIL - procesor u petlji. PIL kosimulacija. Primjer:
na kvarove tolerantan sistem ubrizgavanja goriva i zraka - razvoj,
validacija i verifikacija MPC 555 Motorolinog razvojnog upravljačkog
sistema u simulacijskoj petlji. |
PDF |
4. |
UPRAVLJANJE
SISTEMIMA. Historijski pregled
razvoja sistema upravljanja, podjela. Otvoreni i zatvoreni sistemi
automatskog upravljanja. Regulator i servo problemi. Modeli mjernog
šuma i poremećaja. Polinomski modeli. Jedno i višepteljasti sistemi.
PI regulacija razine tekućine u bazenu. Kaskadna regulacija. Tehnički
i simetrični optimum. Primjena tehničkog i simetričnog optimuma
za upravljanje tiristorski napajanog elektromotornog pogona. |
PDF |
5. |
IMPLEMENTACIJA
UPRAVLJAČKIH ALGORITAMA. Zahtjevi
na implementaciju upravljačkih algoritama. Mikrokontroleri i na
njima zasnovani sistemi upravljanja. Arhitektura mikrokontrolera,
svojstva, komunikacija i primjena. Kartice za digitalnu obradu signala
(DSP). Texas Instruments DSP TI DSP C6711, arhitektura, softverska
podrška (ugradivi softver), kompajliranje i učitavanje koda. Programibilni
logički kontroleri (PLC). Arhitektura, funkciji, načini programiranja,
karakteristike, komunikacija, standardi, zahtjevi, izvedbe i primjena
PLC-ova. Telemecanique PLC-ovi: TWIDO i Modicon M340. Ugradivi računari
- PC/104 standard. Primjer upotrebe PC/104 ugradivog računara na
platformi mobilnog robota. |
PDF |
6. |
SENZORI
ZA MJERENJE POZICIJE. Postupci
određivanja pozicije: mjerenje apsolutne i relativne pozicije. Optički
inkrementalni enkoder. Jednofazni i dvofazni enkder, princip rada
i primjene. Primjer upotrebe kod mobilnog robota. Infracrveni senzori.
Princip rada, određivanje karakteristike IR senzora i primjeri korištenja
u mobilnoj robotici. Ultrazvučni (sonarni) senzori. Model senzora,
princip rada i primjena. Laserski senzor udaljenosti. Princip rada
laserskog skenera, primjer korištenja u skeniranju okruženja mobilnog
robota. Sistem vizije. Dobivanje informacije iz slike o poziciji
objekata. Stereovizija. CCD i CMOS kamere. Vizalni sistem za praćenje
objekata. Senzor za globalno pozicioniranje. Mjerenje pozicije i
orijentacije. Karakteristike signala. Inercijalni navigacijski sistemi.
Akcelometar, princip rada. Mehanizam inercijalnog sistema. Lokalizacija
vozila na temelju mjerenja inercijalnog navigacijskog sistema. |
PDF |
| 7. |
UPRAVLJANJE
INDUSTRIJSKIM ROBOTIMA. Klasifikacija
struktura upravljanja u zglobovskom i operacijskom prostoru. Model
istosmjernog motora i komponente pogonskog sistema. Decentralizirano
upravljanje. PD regulacija pozicije robotskog manipulatora. Kaskadna
regulacija pozicije i brzine vrtnje robota: P regulator u nadređenoj
i PI regulator u podređenoj regulacijskoj konturi. Analiza performansi
upravljačkog sistema pri promjeni momenta inercije robota i pogona,
djelovanju momenta tereta i djelovanju gravitacijskog momenta u
stacionarnom stanju. Centralizirano upravljanje. Naponski i momentno
upravljani sistemi. Programirano upravljanje momentom i linearizacija
povratne veze. PD regulacija s kompenzacijom utjecaja gravitacije. |
PDF |
8. |
MOBILNI
ROBOTI. Definicija, historijski
razvoj, podjela, motivi razvoja i opravdanost korištenja i primjena
mobilnih robota. Zadaci mobilnog robota. Lokomocija robota sa diferencijalnim
i automobilskim pogonom. Izvođenje kinematičkih i dinamičkih modela
mobilnog robota s diferencijalnim pogonom. Postupci lokalizacije:
odometrijska lokalizacija i lokalizacija na temelju orijentira (triangulacija).
Gradnja mape prostora: mrežaste mape zauzeća i topološke mape. Planiranje
kretanja, globalni i lokalni pristupi. Roadmap algoritmi: Voronoi
i grafovi vidljivih vrhova. Metod potencijalnih polja. Upravljanje
kretanjem: modelske strukture, reaktivno upravljanje, ponašajno
upravljanje i hibridno upravljanje. |
PDF |
| 9. |
UPRAVLJANJE
MOBILNIM ROBOTIMA. Zahtjevi na
upravljanje mobilnim robotom i problemi koji se s tim u vezi javljaju.
Strategije upravljanja mobilnim robotom. Upravljanje zasnovano na
kinematičkom modelu mobilnog robota. Multivarijabilni PD regulator
brzine. Analiza stavbilnosti i ispitivanje konvergencije upravljačkog
algoritma. Prikaz rezultata sa mobilnim robotom koji koristi diferencijalni
pogon. Upravljanje zasnovano na dinamičkom modelu. Dvorazinski sistem
upravljanja brzinom i pozicijom. Ptrincip slijeđenja virtualnog
robota. Sinteza PI regulatora brzine i backstepping regulatora pozicije.
Izvod jednadžbi dinamike pogreške i analiza stabilnosti. Simulacijski
rezultati. Prikaz trorazinskog sistema navigacije mobilnog robota. |
PDF |
10. |
MEHATRONIČKI
AUTOMOBILSKI SISTEMI: SUSPENZIJA.
Definicija suspenzije, komfor i sigurnost u vožnji. Aktivna i poluaktivna
suspenzija. Amortizer i sistem upravljanja poluaktivnim amortizerom.
Prikaz na stvarnim modelima automobila: Mercedes CL i S klase. Suspenzija
prednjih i zadnjih kotača. Suspenzija pomoću linearnih elektromagnetskih
motora. Opis sistema automobilske suspenzije. Izvod jednadžbi kretanja
kotača (ovijes) i vozila. Modeliranje sistema i analiza ponašanja
u prostoru stanja. Interpretacija matrica, nula i polova sistema.
Prikaz rezultata za različite iznose koeficijenta prigušenja: suspenzija
bez prigušenja, slabo i dobro prigušene suspenzije. |
PDF |
11. |
MEHATRONIČKI
AUTOMOBILSKI SISTEMI: KOČENJE, POGONSKI SISTEMI, TOLERANCIJA NA
KVAROVE. Elektrohidraulički i
elektromehanički kočioni sistemi. Sinteza regulatora elektrohidrauličkog
kočionog sistema. Simulacijski i eksperimentalni rezultati dobiveni
na Golf IV. Pogonski sistem vozila. Sistem vožnje preko žice. Adaptivno
upravljanje aktuatorom. AFS (Active Front Steering) pogonski sistem.
AAB (Active Anti-roll Bars) sistem. Hibridni AFS i AAB sistem. PI
regulator AFS sistema i neizraziti regulator AAB sistema. Automatizirani
nadzor i dijagnosticiranje kvara. Sistem tolerantan na kvarove.
Statička i dinamička redudancija. |
PDF |
| 12. |
NEIZRAZITI
SISTEMI UPRAVLJANJA. Područja
primjene i opravdanost korištenja neizrazitih regulatora. Neizrazita
logika i skupovi. Funkcije pripadnosti. Neizraziti operatori. Neizrazite
propozicije. Približno zaključivanje. Grafički postupci zaključivanja:
Mamdani max-min postupak,, Larsenov max-produkt postupak, Takagi-Sugeno-Kang
postupak, Tsukamotov postupak. Sinteza neizrazitog regulatora. Koraci
u sintezi. Postupci omekšavanja, zaključivanja i izoštravanja. Izbor
ulaznih i izlaznih varijabli, podjela ulaznih i izlaznih prostora,
definiranje oblika funkcija pripadnosti, definiranje skupa neizrazitih
pravila, testiranje i ugađanje. Primjer neizrazitog upravljanja
DC motorom pomoću Sugeno tipa regulatora. Simulacijski i eksperimentalni
rezultati. |
PDF |
13. |
NEURONSKI
SISTEMI UPRAVLJANJA. Neuronske
mreže, građa, osnovni elementi, podjela, primjene. Model neuronskog
učenja i upravljanja. Biloški model neurona. Matematički model neurona
i neuronske mreže. Višeslojna statička neuronska mreža. Algoritam
povratnog prostiranja izlazne pogreške (BP algoritam). Sinteza neuronskog
regulatora za vođenje broda po kursu i trajektoriji. Identifikacija
sistema pomoću neuronske mreže. Direktni i indirektni postupci identifikacije
neuronskom mrežom. Primjeri off i on-line identifikacije broda i
brodskog kormila. |
PDF |
|