Інформаційна модель адаптивного мехатронного механізму

Анотація

Бездефектна механічна обробка матеріалів зі строго організованою анізотропною структурою (полімерні композиційні матеріали), з нерівномірною зміною фізико-механічних властивостей по всьому об’єму (синтегран) або з високими властивостями міцності (штучно вирощені надтверді кристали рубіна та лейкосапфіру) або неможлива, або економічно недоцільна на сучасних металорізальних верстатах з ЧПК. Причина цього полягає у відсутності інформації про силовий параметр – силу і крутний момент різання. Тому застосування розробленого модуля адаптивного мехатронного механізму (АММ), що реалізує параметричну стабілізацію силового параметра різання в розімкнутій системі управління, стало ефективним вирішенням зазначеної технологічної проблеми. Аналіз стану питання в галузі мехатронних та інтелектуальних машин показав, що на цей час мехатроніка як наука системно поєднує механіку, електроніку та інформатику. Причому термін інформатика побічно відбиває ще одну складову мехатроніки – автоматику. У зв'язку з цим розглянуті два основні способи автоматичного управління: за відхиленням у замкнутій системі зі зворотним зв’язком і за обуренням у розімкнутій системі без зворотного зв’язку за регульованим параметром. Наведено приклади розімкнених систем із регулюванням “за обуренням”, у яких реалізується “принцип компенсації обурень”. Такий спосіб не замінимо за відсутності датчиків – джерел інформації про фізичні процеси в технологічних машинах різного призначення, наприклад, у верстатобудуванні, біомедичній, атомній та військовій техніці. Як правило, у всіх цих машинах має місце зворотно-поступальний рух інструменту. Представлена у статті інформаційна модель модуля АММ відображає його основні елементи та характеристики, у тому числі рушійні сили (електромагнітна та електродинамічна), шарикопідшипниковий гвинтовий механізм, нерухомий статор з обмоткою збудження та рухомий якір. Показано місце цієї статті у загальній системі наукових досліджень щодо сформульованого нового наукового напрямку “Мехатронні та інтелектуальні технологічні машини”. Ця стаття є запровадженням у цей науковий напрям, коли у мехатронній машині здійснюється автоматичне регулювання за обуренням, тобто виконується “принцип компенсації обурень”.