ВВЕДЕНИЕ

Использование современных компьютерных технологий в изучении технической дисциплины студентом и в проектировании технической системы инженером требует прежде всего хорошего знания физики протекающих в системе процессов и математических методов исследования этих процессов.

Только при достаточном знании физики процессов можно разработать модель, которая будет адекватна реальной системе, и осуществить модельный эксперимент, который даст необходимые результаты.

Развитие микроэлектроники и микропроцессорной техники создало условия для нового качественного скачка в функциональных возможностях технических систем, связанных с движением механических устройств, что привело к возникновению новой науки - мехатроники.

Мехатроника - это область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электротехническими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых модулей, систем, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями.

Это позволяет определить особенности математических моделей мехатронных устройств, понимая под ними объекты, для исследования и проектирования которых используются математические модели, отражающие взаимное влияние протекающих в объекте процессов различной физической природы - механических, электрических, информационных и т. п. [1].

В связи с тем, что мехатронная система - это синергетическое объединение механической, электрической и компьютерной частей, средства моделирования должны допускать совместное моделирование этих частей на единой методологической основе, давая возможность строить и исследовать многоаспектные модели [1-3].

Средства графического (визуального) программирования позволяют вводить описание моделируемой системы в естественной для пользователя, преимущественно графической форме, автоматически переводить это описание на язык компьютера и представлять результаты моделирования опять же в графической форме, например в виде временных или фазовых диаграмм и анимированных картинок. Трудоемкость и время разработки модели и проведения вычислительных экспериментов в таких средах сокращаются в десятки раз по сравнению с традиционным способом, когда для каждой новой разработки создается индивидуальная программа.

Относительная дешевизна графических сред визуального моделирования и простота их эксплуатации делают компьютерное моделирование доступным для каждого инженера, технолога и менеджера.

Изложенный в пособии материал обеспечивает формирование у студентов знаний о современном состоянии методов моделирования мехатронных систем, умения ставить задачу моделирования и получать математические модели объектов с элементами различной физической природы, умения ориентироваться в средствах и методах моделирования, выбирать и настраивать современную среду автоматизированного моделирования.

Настоящее учебное пособие состоит из трех глав и начинается с главы, в которой конкретизируются понятия модели и моделирования, перечисляются задачи, решаемые средствами моделирования, показывается роль и место моделирования в общей процедуре проектирования технических систем. Рассматриваются классификации основных методов моделирования, методов получения и исследования математических моделей с помощью ЭВМ.

Во второй главе приведены краткие сведения о программном комплексе SIMULINK как приложении к системе MATLAB, а также сведения о других пакетах. Рассмотрены основные решающие элементы, используемые для построения структурных схем (графических моделей) динамических систем. Приведены простейшие иллюстративные примеры построения структурных схем виртуальных генераторов сигналов и систем функций.

В третьей главе рассмотрены различные по содержанию и по физическим процессам задачи моделирования подсистем транспортно-технологических машин. Эти задачи представлены по возрастанию сложности. Основное внимание уделено моделированию механических систем. Как правило, именно моделирование механических конструкций является наиболее сложным и трудоемким. Компоненты механических конструкций описываются сложными математическими моделями. Они многомерны и предъявляют жесткие требования к инструментальным средствам моделирования.

Книга может быть полезна студентам механических специальностей технических университетов, дипломникам, аспирантам, слушателям курсов повышения квалификации, инженерам-проектиров- щикам систем мехатроники, преподавателям, желающим повысить уровень компьютерной грамотности.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >