परिवहन में मेक्ट्रोनिक और रोबोटिक प्रणालियों का अनुप्रयोग। परिचय मेक्ट्रोनिक अंडर कैरिज सिस्टम के प्रकार

विभिन्न में मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल का तेजी से उपयोग किया जा रहा है परिवहन प्रणाली.

पूरी तरह से एक आधुनिक कार एक मेक्ट्रोनिक प्रणाली है जिसमें यांत्रिकी, इलेक्ट्रॉनिक्स, विभिन्न सेंसर शामिल हैं, चलता कंप्यूटर, जो सभी वाहन प्रणालियों की गतिविधि पर नज़र रखता है और नियंत्रित करता है, उपयोगकर्ता को सूचित करता है और उपयोगकर्ता से सभी प्रणालियों पर नियंत्रण लाता है। अपने विकास के वर्तमान चरण में मोटर वाहन उद्योग बढ़ती मांग और जनसंख्या के बढ़ते मोटरीकरण के साथ-साथ व्यक्तिगत निर्माताओं के बीच प्रतिस्पर्धा की उपस्थिति के कारण मेक्ट्रोनिक सिस्टम की शुरूआत के लिए सबसे आशाजनक क्षेत्रों में से एक है।

अगर वर्गीकृत आधुनिक कारनियंत्रण के सिद्धांत के अनुसार, यह मानवरूपी उपकरणों से संबंधित है, tk। इसकी गति मनुष्य द्वारा नियंत्रित होती है। पहले से ही अब हम कह सकते हैं कि मोटर वाहन उद्योग के निकट भविष्य में, हमें स्वायत्त नियंत्रण की संभावना वाली कारों की उपस्थिति की उम्मीद करनी चाहिए, अर्थात। एक बुद्धिमान यातायात नियंत्रण प्रणाली के साथ।

के लिए भीषण प्रतियोगिता मोटर वाहन बाजारइस क्षेत्र के विशेषज्ञों को नई उन्नत तकनीकों की खोज करने के लिए बाध्य करता है। आज, डेवलपर्स के लिए मुख्य समस्याओं में से एक "स्मार्ट" इलेक्ट्रॉनिक उपकरण बनाना है जो सड़क यातायात दुर्घटनाओं (आरटीए) की संख्या को कम कर सकता है। इस क्षेत्र में काम का नतीजा एक एकीकृत वाहन सुरक्षा प्रणाली (एससीबीए) का निर्माण था, जो स्वचालित रूप से एक निश्चित दूरी बनाए रखने में सक्षम है, कार को लाल ट्रैफिक लाइट पर रोक सकता है, और चालक को चेतावनी देता है कि वह एक मोड़ पर काबू पा लेता है। भौतिकी के नियमों द्वारा अनुमेय गति से अधिक गति। यहां तक कि एक रेडियो सिग्नलिंग डिवाइस के साथ शॉक सेंसर भी विकसित किए गए हैं, जो किसी कार के किसी बाधा या टक्कर से टकराने पर एम्बुलेंस को कॉल करते हैं।

ये सभी इलेक्ट्रॉनिक दुर्घटना निवारण उपकरण दो श्रेणियों में आते हैं। पहले में कार में ऐसे उपकरण शामिल हैं जो सूचना के बाहरी स्रोतों (अन्य कारों, बुनियादी ढांचे) से किसी भी सिग्नल से स्वतंत्र रूप से संचालित होते हैं। वे हवाई रडार (रडार) से आने वाली सूचनाओं को संसाधित करते हैं। दूसरी श्रेणी सड़क के पास स्थित सूचना स्रोतों से प्राप्त डेटा पर आधारित प्रणाली है, विशेष रूप से बीकन से, जो यातायात की जानकारी एकत्र करती है और इसे इन्फ्रारेड किरणों के माध्यम से गुजरने वाली कारों तक पहुंचाती है।

SKBA ऊपर सूचीबद्ध उपकरणों की एक नई पीढ़ी को एक साथ लाया है। यह रडार सिग्नल और "सोच" बीकन की अवरक्त किरणों को प्राप्त करता है, और मुख्य कार्यों के अलावा, यह सड़कों और सड़कों के अनियमित चौराहों पर चालक के लिए नॉन-स्टॉप और शांत यातायात प्रदान करता है, कॉर्नरिंग की गति को सीमित करता है और आवासीय में निर्धारित गति सीमा के भीतर क्षेत्र। सभी स्वायत्त प्रणालियों की तरह, एससीबीए को वाहन को एंटी-लॉक ब्रेक सिस्टम (एबीएस) और एक स्वचालित ट्रांसमिशन से लैस करने की आवश्यकता होती है।

SKBA में एक लेज़र रेंजफ़ाइंडर शामिल है जो कार और रास्ते में आने वाली किसी भी बाधा - गतिमान या स्थिर के बीच की दूरी को लगातार मापता है। यदि टकराव की संभावना है, और चालक धीमा नहीं होता है, तो माइक्रोप्रोसेसर त्वरक पेडल पर दबाव को दूर करने, ब्रेक लगाने का निर्देश देता है। इंस्ट्रूमेंट पैनल पर एक छोटी स्क्रीन खतरे की चेतावनी दिखाती है। ड्राइवर के अनुरोध पर, ऑन-बोर्ड कंप्यूटर सड़क की सतह के आधार पर एक सुरक्षित दूरी तय कर सकता है - गीला या सूखा।

SCBA (चित्र। 5.22) सड़क की सतह के चिह्नों की सफेद रेखाओं पर ध्यान केंद्रित करते हुए, कार चलाने में सक्षम है। लेकिन इसके लिए यह आवश्यक है कि वे स्पष्ट हों, क्योंकि वे बोर्ड पर वीडियो कैमरा द्वारा लगातार "पढ़" जाते हैं। छवि प्रसंस्करण तब लाइनों के संबंध में मशीन की स्थिति निर्धारित करता है, और इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम उसी के अनुसार स्टीयरिंग पर कार्य करता है।

एससीबीए की अवरक्त किरणों के ऑन-बोर्ड रिसीवर कैरिजवे के साथ निश्चित अंतराल पर रखे ट्रांसमीटरों की उपस्थिति में काम करते हैं। बीम एक सीधी रेखा में और थोड़ी दूरी (लगभग 120 मीटर तक) में फैलते हैं, और कोडित संकेतों द्वारा प्रेषित डेटा को या तो जाम या विकृत नहीं किया जा सकता है।

चावल। 5.22. एकीकृत वाहन सुरक्षा प्रणाली: 1 - इन्फ्रारेड रिसीवर; 2 - मौसम संवेदक (बारिश, आर्द्रता); 3 - ड्राइव सांस रोकना का द्वारशक्ति तंत्र; 4 - कंप्यूटर; 5 - ब्रेक ड्राइव में सहायक सोलनॉइड वाल्व; 6 - एबीएस; 7 - रेंजफाइंडर; 8 - ऑटोमैटिक ट्रांसमिशन; 9 - वाहन गति संवेदक; 10 - सहायक स्टीयरिंग सोलनॉइड वाल्व; 11 - त्वरक सेंसर; 12 - स्टीयरिंग सेंसर; 13 - सिग्नल टेबल; 14 - इलेक्ट्रॉनिक दृष्टि कंप्यूटर; 15 - टेलीविजन कैमरा; 16 - स्क्रीन।

अंजीर पर। 5.23 बोच मौसम सेंसर दिखाता है। मॉडल के आधार पर, एक इन्फ्रारेड एलईडी और एक या तीन फोटोडेटेक्टर अंदर रखे जाते हैं। एलईडी विंडशील्ड की सतह पर एक तीव्र कोण पर एक अदृश्य बीम का उत्सर्जन करती है। यदि यह बाहर सूखा है, तो सारा प्रकाश वापस परावर्तित हो जाता है और फोटोडेटेक्टर से टकराता है (इस तरह से ऑप्टिकल सिस्टम को डिज़ाइन किया गया है)। चूंकि बीम दालों द्वारा संशोधित है, सेंसर बाहरी प्रकाश पर प्रतिक्रिया नहीं करेगा। लेकिन अगर कांच पर पानी की बूंदें या परत होती है, तो अपवर्तन की स्थिति बदल जाती है, और प्रकाश का कुछ हिस्सा अंतरिक्ष में चला जाता है। यह सेंसर द्वारा पता लगाया जाता है और नियंत्रक उपयुक्त वाइपर ऑपरेशन की गणना करता है। रास्ते में, यह उपकरण इलेक्ट्रिक सनरूफ को बंद कर सकता है, खिड़कियां बढ़ा सकता है। सेंसर में 2 और फोटोडेटेक्टर हैं, जो एक मौसम सेंसर के साथ एक सामान्य आवास में एकीकृत हैं। पहला है स्वचालित शुरुआतजब अंधेरा हो जाता है या कार सुरंग में प्रवेश करती है तो हेडलाइट्स। दूसरा, "दूर" और "डुबकी" प्रकाश को स्विच करता है। इन कार्यों को सक्षम किया गया है या नहीं यह विशिष्ट वाहन मॉडल पर निर्भर करता है।

चित्र.5.23। मौसम संवेदक के संचालन का सिद्धांत

विरोधी ताला ब्रेक सिस्टम(एबीएस), इसके आवश्यक घटक व्हील स्पीड सेंसर, एक इलेक्ट्रॉनिक प्रोसेसर (कंट्रोल यूनिट), सर्वो वाल्व, एक विद्युत चालित हाइड्रोलिक पंप और एक दबाव संचायक हैं। कुछ शुरुआती ABS "त्रि-चैनल" थे, अर्थात। फ्रंट ब्रेक मैकेनिज्म को व्यक्तिगत रूप से नियंत्रित किया, लेकिन किसी भी रियर व्हील को ब्लॉक करने की शुरुआत में सभी रियर ब्रेक मैकेनिज्म को पूरी तरह से जारी कर दिया। इसने कुछ मात्रा में लागत और जटिलता को बचाया, लेकिन एक पूर्ण चार-चैनल प्रणाली की तुलना में कम दक्षता के परिणामस्वरूप जिसमें प्रत्येक ब्रेक तंत्र को व्यक्तिगत रूप से नियंत्रित किया जाता है।

एबीएस में ट्रैक्शन कंट्रोल सिस्टम (एसबीएस) के साथ काफी समानता है, जिसकी क्रिया को "एबीएस इन रिवर्स" माना जा सकता है, क्योंकि एसबीएस उस क्षण का पता लगाने के सिद्धांत पर काम करता है जब पहियों में से एक दूसरे की तुलना में तेजी से घूमना शुरू कर देता है। (वह क्षण जब फिसलन शुरू होती है) और इस पहिये को तोड़ने का संकेत देना। व्हील स्पीड सेंसर को साझा किया जा सकता है, और इसलिए ड्राइव व्हील को इसकी गति को कम करके कताई से रोकने का सबसे प्रभावी तरीका एक क्षणिक (और यदि आवश्यक हो, दोहराया) ब्रेक क्रिया लागू करना है, तो एबीएस वाल्व ब्लॉक से ब्रेकिंग आवेग प्राप्त किए जा सकते हैं। वास्तव में, यदि एबीएस मौजूद है, तो ईएएस को भी प्रदान करने के लिए यह सब आवश्यक है - साथ ही इंजन टोक़ को कम करने या यदि आवश्यक हो तो आपूर्ति की गई ईंधन की मात्रा को कम करने के लिए या सीधे हस्तक्षेप करने के लिए कुछ अतिरिक्त सॉफ़्टवेयर और एक अतिरिक्त नियंत्रण इकाई। गैस पेडल नियंत्रण प्रणाली।

अंजीर पर। 5.24 एक आरेख दिखाता है इलेक्ट्रॉनिक प्रणालीकार बिजली की आपूर्ति: 1 - इग्निशन रिले; 2 - केंद्रीय स्विच; 3 - बैटरी; 4 - निकास गैस कनवर्टर; 5 - ऑक्सीजन सेंसर; 6- एयर फिल्टर; 7 - मास एयर फ्लो सेंसर; 8 - डायग्नोस्टिक ब्लॉक; 9 - नियामक निष्क्रिय चाल; 10 - थ्रॉटल स्थिति सेंसर; 11 - थ्रॉटल पाइप; 12 - इग्निशन मॉड्यूल; 13 - चरण सेंसर; 14 - नोजल; 15 - ईंधन दबाव नियामक; 16 - शीतलक तापमान संवेदक; 17 - मोमबत्ती; 18 - क्रैंकशाफ्ट स्थिति सेंसर; 19 - दस्तक सेंसर; बीस - ईंधन छननी; 21 - नियंत्रक; 22 - गति संवेदक; 23 - ईंधन पंप; 24 - स्विचिंग रिले ईंधन पंप; 25 - गैस टैंक।

चावल। 5.24. इंजेक्शन प्रणाली का सरलीकृत आरेख

में से एक घटक भागएससीबीए एक एयरबैग है (चित्र 5.25 देखें।), जिसके तत्व कार के विभिन्न हिस्सों में स्थित हैं। बम्पर में, इंजन शील्ड पर, रैक में या आर्मरेस्ट क्षेत्र (कार मॉडल के आधार पर) में स्थित जड़त्वीय सेंसर, दुर्घटना की स्थिति में, इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण इकाई को एक संकेत भेजते हैं। अधिकांश आधुनिक एससीबीए में, फ्रंटल सेंसर 50 किमी/घंटा या उससे अधिक की गति पर प्रभाव बल के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। पक्ष वाले कमजोर प्रभावों के साथ काम करते हैं। इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण इकाई से, संकेत मुख्य मॉड्यूल का अनुसरण करता है, जिसमें गैस जनरेटर से जुड़ा एक कॉम्पैक्ट रूप से रखा तकिया होता है। उत्तरार्द्ध एक टैबलेट है जिसमें लगभग 10 सेमी व्यास और क्रिस्टलीय नाइट्रोजन-उत्पादक पदार्थ के साथ लगभग 1 सेमी की मोटाई होती है। एक विद्युत आवेग "टैबलेट" में एक स्क्वीब को प्रज्वलित करता है या तार को पिघला देता है, और क्रिस्टल एक विस्फोट की गति से गैस में बदल जाते हैं। वर्णित पूरी प्रक्रिया बहुत तेज है। "मध्यम" तकिया 25 एमएस में फुलाता है। यूरोपीय मानक तकिए की सतह लगभग 200 किमी / घंटा की गति से छाती और चेहरे की ओर जाती है, और अमेरिकी - लगभग 300। इसलिए, एयरबैग से लैस कारों में, निर्माता दृढ़ता से सलाह देते हैं कि आप झुकें और न बैठें स्टीयरिंग व्हील या डैशबोर्ड के करीब। सबसे "उन्नत" प्रणालियों में, ऐसे उपकरण होते हैं जो एक यात्री या बच्चे की सीट की उपस्थिति की पहचान करते हैं और तदनुसार, मुद्रास्फीति की डिग्री को बंद या सही करते हैं।

चित्र 5.25 कार एयरबैग:

1 - सीट बेल्ट टेंशनर; 2 - एयरबैग; 3 - एयरबैग; चालक के लिए; 4 - नियंत्रण इकाई और केंद्रीय सेंसर; 5 - कार्यकारी मॉड्यूल; 6 - जड़त्वीय सेंसर

आधुनिक ऑटोमोटिव एमएस पर अधिक विवरण मैनुअल में पाया जा सकता है।

पारंपरिक कारों के अलावा, इलेक्ट्रिक ड्राइव वाले हल्के वाहनों (एलटीवी) के निर्माण पर बहुत ध्यान दिया जाता है (कभी-कभी उन्हें गैर-पारंपरिक कहा जाता है)। वाहनों के इस समूह में इलेक्ट्रिक साइकिल, स्कूटर, व्हीलचेयर, स्वायत्त बिजली स्रोतों वाले इलेक्ट्रिक वाहन शामिल हैं। इस तरह के मेक्ट्रोनिक सिस्टम का विकास वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग केंद्र "मेक्ट्रोनिका" द्वारा कई संगठनों के सहयोग से किया जाता है। एलटीएस आंतरिक दहन इंजन वाले वाहनों का एक विकल्प है और वर्तमान में पर्यावरण के अनुकूल क्षेत्रों (स्वास्थ्य और मनोरंजन, पर्यटक, प्रदर्शनी, पार्क परिसर) के साथ-साथ खुदरा और भंडारण सुविधाओं में उपयोग किया जाता है। प्रोटोटाइप इलेक्ट्रिक बाइक की तकनीकी विशेषताएं:

अधिकतम चाल 20 किमी/घंटा,

रेटेड ड्राइव पावर 160 डब्ल्यू,

रेटेड गति 160 आरपीएम,

अधिकतम टोक़ 18 एनएम,

इंजन का वजन 4.7 किलो,

संचायक बैटरी 36वी, 6 आह,

ऑफ़लाइन 20 किमी ड्राइविंग।

एलटीएस के निर्माण का आधार "मोटर-व्हील" प्रकार के मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल हैं, जो एक नियम के रूप में, उच्च-टोक़ इलेक्ट्रिक मोटर्स पर आधारित हैं।

समुद्री परिवहन।मुख्य तकनीकी साधनों के स्वचालन और मशीनीकरण से जुड़े समुद्र और नदी के जहाजों के कर्मचारियों के काम को तेज करने के लिए एमएस का तेजी से उपयोग किया जाता है, जिसमें सेवा प्रणालियों और सहायक तंत्र, विद्युत ऊर्जा प्रणाली, सामान्य जहाज प्रणाली, स्टीयरिंग के साथ मुख्य बिजली संयंत्र शामिल हैं। गियर और इंजन।

किसी दिए गए प्रक्षेपवक्र (SUZT) पर एक पोत को रखने के लिए एकीकृत स्वचालित प्रणालियाँ या किसी दिए गए प्रोफ़ाइल की रेखा (SUZP) पर विश्व महासागर के अध्ययन के लिए अभिप्रेत एक पोत ऐसी प्रणालियाँ हैं जो नियंत्रण स्वचालन का तीसरा स्तर प्रदान करती हैं। ऐसी प्रणालियों का उपयोग करने की अनुमति देता है:

नौवहन की नौवहन और जल-मौसम संबंधी स्थितियों को ध्यान में रखते हुए, सर्वोत्तम प्रक्षेपवक्र, पोत संचलन को लागू करके समुद्री परिवहन की आर्थिक दक्षता में वृद्धि करना;

प्रोफ़ाइल की दी गई रेखा पर पोत को रखने की सटीकता को बढ़ाकर, हवा की लहर की गड़बड़ी की सीमा का विस्तार करके, जो नियंत्रण की आवश्यक गुणवत्ता सुनिश्चित करता है, और परिचालन गति को बढ़ाकर समुद्र विज्ञान, जल विज्ञान और समुद्री भूवैज्ञानिक अन्वेषण की आर्थिक दक्षता में वृद्धि करना। बर्तन;

खतरनाक वस्तुओं से विचलन होने पर पोत के इष्टतम प्रक्षेपवक्र को साकार करने की समस्याओं को हल करें; नौवहन खतरों के पास नौवहन सुरक्षा में सुधार करके सटीक नियंत्रणपोत आंदोलन।

किसी दिए गए भूभौतिकीय अनुसंधान कार्यक्रम (एएसयूडी) के अनुसार एकीकृत स्वचालित गति नियंत्रण प्रणाली को स्वचालित रूप से किसी दिए गए प्रोफाइल लाइन में पोत को स्थानांतरित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, स्वचालित रूप से जांच के तहत प्रोफाइल लाइन पर भूगर्भीय और भूभौतिकीय पोत को रखता है, और एक प्रोफ़ाइल लाइन से बदलते समय पैंतरेबाज़ी दूसरे करने के लिए। विचाराधीन प्रणाली समुद्री भूभौतिकीय सर्वेक्षणों की दक्षता और गुणवत्ता को बढ़ाना संभव बनाती है।

समुद्री परिस्थितियों में, प्रारंभिक अन्वेषण (खोज पार्टी या विस्तृत हवाई फोटोग्राफी) के पारंपरिक तरीकों का उपयोग करना असंभव है, इसलिए भूभौतिकीय अनुसंधान की भूकंपीय विधि सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती है (चित्र 5.26)। भूभौतिकीय पोत 1 एक वायवीय बंदूक 3, जो भूकंपीय कंपन का एक स्रोत है, एक भूकंपीय थूक 4 है, जिस पर परावर्तित भूकंपीय कंपन के रिसीवर स्थित हैं, और एक केबल-केबल 2 पर एक अंत बोया 5 है। नीचे की प्रोफाइल हैं 6 विभिन्न नस्लों की सीमा परतों से परावर्तित भूकंपीय कंपन की तीव्रता को रिकॉर्ड करके निर्धारित किया जाता है।

चित्र.5.26। भूभौतिकीय सर्वेक्षण की योजना।

विश्वसनीय भूभौतिकीय जानकारी प्राप्त करने के लिए, पोत को कम गति (3-5 समुद्री मील) और काफी लंबाई (3-5 समुद्री मील तक) के टो किए गए उपकरणों की उपस्थिति के बावजूद, उच्च सटीकता के साथ नीचे (प्रोफाइल लाइन) के सापेक्ष एक निश्चित स्थिति में रखा जाना चाहिए। किमी) सीमित यांत्रिक शक्ति के साथ।

फर्म "अंजुट्ज़" ने एक एकीकृत एमएस विकसित किया है जो यह सुनिश्चित करता है कि पोत को एक निश्चित प्रक्षेपवक्र पर रखा गया है। अंजीर पर। 5.27 इस प्रणाली का एक ब्लॉक आरेख दिखाता है, जिसमें शामिल हैं: gyrocompass 1; अंतराल 2; नौवहन प्रणाली के उपकरण जो पोत की स्थिति निर्धारित करते हैं (दो या अधिक) 3; ऑटोपायलट 4; मिनी-कंप्यूटर 5 (5a - इंटरफ़ेस, 5b - सेंट्रल स्टोरेज डिवाइस, 5c - सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट); छिद्रित टेप रीडर 6; प्लॉटर 7; प्रदर्शन 8; कीबोर्ड 9; स्टीयरिंग मशीन 10.

विचाराधीन प्रणाली की मदद से, जहाज को स्वचालित रूप से एक प्रोग्राम किए गए प्रक्षेपवक्र में लाना संभव है, जो ऑपरेटर द्वारा एक कीबोर्ड का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है जो मोड़ बिंदुओं के भौगोलिक निर्देशांक निर्धारित करता है। इस प्रणाली में, पारंपरिक रेडियो नेविगेशन कॉम्प्लेक्स या उपग्रह संचार उपकरणों के उपकरणों के किसी एक समूह से आने वाली जानकारी की परवाह किए बिना, जो पोत की स्थिति निर्धारित करते हैं, पोत की संभावित स्थिति के निर्देशांक द्वारा प्रदान किए गए डेटा से गणना की जाती है। जाइरोकोमपास और लॉग।

चित्र.5.27. जहाज को किसी दिए गए पथ पर रखने के लिए एकीकृत एमएस का संरचनात्मक आरेख

विचाराधीन प्रणाली की सहायता से शीर्षक नियंत्रण एक ऑटोपायलट द्वारा किया जाता है, जो दिए गए शीर्षक सेट के मूल्य के बारे में जानकारी प्राप्त करता है, जो एक मिनी-कंप्यूटर द्वारा उत्पन्न होता है, पोत की स्थिति में त्रुटि को ध्यान में रखते हुए . सिस्टम को कंट्रोल पैनल में असेंबल किया गया है। इसके ऊपरी हिस्से में इष्टतम छवि सेट करने के लिए नियंत्रण के साथ एक डिस्प्ले है। नीचे, कंसोल के झुके हुए क्षेत्र पर, नियंत्रण हैंडल के साथ एक ऑटोपायलट है। कंसोल के क्षैतिज क्षेत्र में एक कीबोर्ड होता है, जिसकी मदद से मिनी कंप्यूटर में प्रोग्राम दर्ज किए जाते हैं। एक स्विच भी है जिसके साथ नियंत्रण मोड का चयन किया जाता है। नियंत्रण कक्ष के निचले भाग में एक मिनी-कंप्यूटर और एक इंटरफ़ेस होता है। सभी परिधीय उपकरण विशेष स्टैंड या अन्य कंसोल पर रखे जाते हैं। विचाराधीन प्रणाली तीन मोड में काम कर सकती है: "पाठ्यक्रम", "मॉनिटर" और "कार्यक्रम"। "कोर्स" मोड में, किसी दिए गए कोर्स को जाइरोकॉमपास की रीडिंग के अनुसार ऑटोपायलट की मदद से बनाए रखा जाता है। "मॉनिटर" मोड का चयन तब किया जाता है जब "प्रोग्राम" मोड में संक्रमण तैयार किया जा रहा हो, जब यह मोड बाधित हो, या जब इस मोड के माध्यम से संक्रमण पूरा हो जाए। मिनी-कंप्यूटर, पावर स्रोत या रेडियो नेविगेशन कॉम्प्लेक्स की खराबी का पता चलने पर "कोर्स" मोड को बंद कर दिया जाता है। इस मोड में, ऑटोपायलट मिनी-कंप्यूटर से स्वतंत्र रूप से संचालित होता है। "प्रोग्राम" मोड में, पाठ्यक्रम को रेडियो नेविगेशन उपकरणों (स्थिति सेंसर) या एक जाइरोकोमपास के डेटा के अनुसार नियंत्रित किया जाता है।

एसटी पर जहाज की नियंत्रण प्रणाली का रखरखाव नियंत्रण कक्ष से ऑपरेटर द्वारा किया जाता है। पोत की स्थिति निर्धारित करने के लिए सेंसर के एक समूह का चुनाव ऑपरेटर द्वारा डिस्प्ले स्क्रीन पर प्रस्तुत सिफारिशों के अनुसार किया जाता है। स्क्रीन के निचले भाग में इस मोड के लिए अनुमत सभी कमांड की एक सूची है, जिसे कीबोर्ड का उपयोग करके दर्ज किया जा सकता है। किसी भी निषिद्ध कुंजी को गलती से दबाने पर कंप्यूटर द्वारा ब्लॉक कर दिया जाता है।

विमानन प्रौद्योगिकी।एक ओर विमानन और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के विकास में प्राप्त सफलताओं, और दूसरी ओर लक्षित संचालन की लागत को कम करने की आवश्यकता ने एक नई प्रकार की प्रौद्योगिकी के विकास को प्रेरित किया - दूर से संचालित विमान (आरपीवी)।

अंजीर पर। 5.28 प्रणाली का एक ब्लॉक आरेख दिखाता है रिमोट कंट्रोलयूएवी उड़ान - HIMAT। HIMAT रिमोट पायलटिंग सिस्टम का मुख्य घटक ग्राउंड रिमोट कंट्रोल स्टेशन है। यूएवी उड़ान मापदंडों को विमान से एक रेडियो लिंक के माध्यम से जमीनी बिंदु पर प्राप्त किया जाता है, टेलीमेट्री प्रोसेसिंग स्टेशन द्वारा प्राप्त और डिकोड किया जाता है और कंप्यूटर सिस्टम के जमीनी हिस्से में प्रेषित किया जाता है, साथ ही साथ ग्राउंड कंट्रोल पॉइंट पर सूचना प्रदर्शन उपकरणों को भी भेजा जाता है। . इसके अलावा, टेलीविजन कैमरे द्वारा प्रदर्शित बाहरी दृश्य की एक तस्वीर आरपीवी से प्राप्त होती है। मानव ऑपरेटर के जमीनी कार्यस्थल की स्क्रीन पर प्रदर्शित टेलीविजन छवि का उपयोग वायु युद्धाभ्यास, लैंडिंग दृष्टिकोण और लैंडिंग के दौरान ही विमान को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। ग्राउंड रिमोट कंट्रोल स्टेशन (ऑपरेटर का कार्यस्थल) का कॉकपिट उन उपकरणों से लैस है जो उड़ान और आरपीवी कॉम्प्लेक्स के उपकरणों की स्थिति के साथ-साथ विमान को नियंत्रित करने के साधनों के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। विशेष रूप से, मानव ऑपरेटर के निपटान में रोल और पिच में विमान को नियंत्रित करने के लिए हैंडल और पैडल होते हैं, साथ ही एक इंजन नियंत्रण हैंडल भी होता है। मुख्य नियंत्रण प्रणाली की विफलता की स्थिति में, आरपीवी ऑपरेटर के असतत आदेशों के लिए नियंत्रण प्रणाली के आदेश एक विशेष रिमोट कंट्रोल के माध्यम से दिए जाते हैं।

चित्र 5.28. HIMAT RPV रिमोट पायलटिंग सिस्टम:

वाहक बी -52; 2 - TF-104G विमान पर बैकअप नियंत्रण प्रणाली; 3 - जमीन के साथ टेलीमेट्रिक संचार की रेखा; 4 - आरपीवी हिम्मत; 5 - आरपीवी के साथ टेलीमेट्रिक संचार की लाइनें; 5 - रिमोट पायलटिंग के लिए ग्राउंड स्टेशन

एक स्वायत्त नेविगेशन प्रणाली के रूप में जो डेड रेकनिंग प्रदान करती है, डॉपलर ग्राउंड स्पीड और ड्रिफ्ट एंगल मीटर (DPSS) का उपयोग किया जाता है। इस तरह के नेविगेशन सिस्टम का उपयोग एक हेडिंग सिस्टम के संयोजन के साथ किया जाता है जो एक ऊर्ध्वाधर सेंसर के साथ हेडिंग को मापता है जो रोल और पिच सिग्नल उत्पन्न करता है, और एक ऑन-बोर्ड कंप्यूटर जो डेड रेकनिंग एल्गोरिदम को लागू करता है। ये उपकरण मिलकर एक डॉपलर नेविगेशन सिस्टम बनाते हैं (चित्र 5.29 देखें)। विमान के वर्तमान निर्देशांक को मापने की विश्वसनीयता और सटीकता में सुधार करने के लिए, DISS को गति मीटर के साथ जोड़ा जा सकता है

चित्र.5.29। डॉपलर नेविगेशन सिस्टम का आरेख

इलेक्ट्रॉनिक घटकों का लघुकरण, विशेष प्रकार के सेंसर और संकेतक उपकरणों के निर्माण और धारावाहिक उत्पादन जो कठिन परिस्थितियों में मज़बूती से काम करते हैं, साथ ही माइक्रोप्रोसेसरों (विशेष रूप से कारों के लिए डिज़ाइन किए गए सहित) की लागत में तेज कमी ने मोड़ के लिए स्थितियां बनाईं काफी उच्च स्तर के एमएस में वाहन।

उच्च गति जमीन परिवहनचुंबकीय निलंबन पर आधुनिक मेक्ट्रोनिक प्रणाली का एक अच्छा उदाहरण है। अब तक, इस तरह की दुनिया की एकमात्र वाणिज्यिक परिवहन प्रणाली को सितंबर 2002 में चीन में परिचालन में लाया गया था और पुडोंग अंतरराष्ट्रीय हवाई अड्डे को डाउनटाउन शंघाई से जोड़ता है। सिस्टम को जर्मनी में विकसित, निर्मित और परीक्षण किया गया था, जिसके बाद ट्रेन कारों को चीन ले जाया गया। एक उच्च ट्रेस्टल पर स्थित मार्गदर्शक ट्रैक, चीन में स्थानीय रूप से निर्मित किया गया था। ट्रेन 430 किमी/घंटा की गति तक पहुंचती है और 7 मिनट में 34 किमी की दूरी तय करती है (अधिकतम गति 600 किमी/घंटा तक पहुंच सकती है)। ट्रेन गाइड ट्रैक पर मंडराती है, ट्रैक पर कोई घर्षण नहीं होता है, और हवा आंदोलन के लिए मुख्य प्रतिरोध प्रदान करती है। इसलिए ट्रेन को एरोडायनामिक आकार दिया गया है, कारों के बीच के जोड़ बंद हैं (चित्र 5.30)।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि आपातकालीन बिजली आउटेज की स्थिति में ट्रेन गाइड ट्रैक पर न गिरे, यह शक्तिशाली बैटरी से लैस है, जिसकी ऊर्जा ट्रेन को सुचारू रूप से रोकने के लिए पर्याप्त है।

इलेक्ट्रोमैग्नेट्स की मदद से, ट्रेन और गाइड ट्रैक (15 मिमी) के बीच की दूरी को 2 मिमी की सटीकता के साथ बनाए रखा जाता है, जिससे अधिकतम गति पर भी कारों के कंपन को पूरी तरह से समाप्त करना संभव हो जाता है। सहायक चुम्बकों की संख्या और पैरामीटर एक व्यापार रहस्य है।

चावल। 5.30. मैग्लेव ट्रेन

मैग्लेव परिवहन प्रणाली पूरी तरह से एक कंप्यूटर द्वारा नियंत्रित होती है, क्योंकि इतनी तेज गति से किसी व्यक्ति के पास उभरती परिस्थितियों का जवाब देने का समय नहीं होता है। कंप्यूटर ट्रेन के त्वरण और मंदी को भी नियंत्रित करता है, साथ ही ट्रैक के घुमावों को भी ध्यान में रखता है, जिससे यात्रियों को तेज होने पर असुविधा महसूस नहीं होती है।

वर्णित परिवहन प्रणाली को यातायात अनुसूची के कार्यान्वयन में उच्च विश्वसनीयता और अभूतपूर्व सटीकता की विशेषता है। संचालन के पहले तीन वर्षों के दौरान, 8 मिलियन से अधिक यात्रियों को ले जाया गया।

आज तक, मैग्लेव प्रौद्योगिकी में अग्रणी (पश्चिम में "चुंबकीय उत्तोलन" शब्दों के लिए प्रयुक्त संक्षिप्त नाम) जापान और जर्मनी हैं। जापान में, मैग्लेव ने रेल परिवहन की गति का विश्व रिकॉर्ड बनाया - 581 किमी / घंटा। लेकिन जापान अभी तक रिकॉर्ड स्थापित करने से आगे नहीं बढ़ा है, ट्रेनें केवल यमानाशी प्रान्त में प्रायोगिक लाइनों के साथ चलती हैं, जिसकी कुल लंबाई लगभग 19 किमी है। जर्मनी में ट्रांसरैपिड द्वारा मैग्लेव तकनीक विकसित की जा रही है। हालांकि मैग्लेव के वाणिज्यिक संस्करण ने जर्मनी में ही जड़ें जमा नहीं ली हैं, ट्रेनों का संचालन ट्रांसरैपिड द्वारा एम्सलैंड में परीक्षण स्थल पर किया जाता है, जिसने दुनिया में पहली बार चीन में मैग्लेव के वाणिज्यिक संस्करण को सफलतापूर्वक लागू किया है।

स्वायत्त नियंत्रण के साथ पहले से मौजूद परिवहन मेक्ट्रोनिक सिस्टम (टीएमएस) के उदाहरण के रूप में, कोई विस्लैब रोबोट कार और पर्मा विश्वविद्यालय की मशीन दृष्टि और बुद्धिमान प्रणालियों की प्रयोगशाला का हवाला दे सकता है।

चार रोबोट कारों ने स्वायत्त वाहनों के लिए इटली के पर्मा से शंघाई तक 13,000 किलोमीटर की अभूतपूर्व यात्रा की है। इस प्रयोग का उद्देश्य टीएमसी बुद्धिमान स्वायत्त ड्राइविंग सिस्टम के लिए एक कठिन परीक्षा होना था। उसका परीक्षण शहर के यातायात में हुआ, उदाहरण के लिए, मास्को में।

रोबोट कारों का निर्माण मिनी बसों के आधार पर किया गया था (चित्र 5.31)। वे न केवल स्वायत्त नियंत्रण में, बल्कि शुद्ध विद्युत कर्षण में भी सामान्य कारों से भिन्न थे।

चावल। 5.31. विस्लैब सेल्फ-ड्राइविंग कार

टीएमएस की छत पर स्थित थे सौर पेनल्समहत्वपूर्ण उपकरणों को शक्ति प्रदान करने के लिए: एक रोबोटिक प्रणाली जो स्टीयरिंग व्हील को घुमाती है और गैस और ब्रेक पैडल, साथ ही मशीन के कंप्यूटर घटकों को दबाती है। शेष ऊर्जा यात्रा के दौरान बिजली के आउटलेट द्वारा आपूर्ति की गई थी।

प्रत्येक रोबोट कार सामने चार लेजर स्कैनर से सुसज्जित थी, दो जोड़ी स्टीरियो कैमरे आगे और पीछे देख रहे थे, तीन कैमरे सामने "गोलार्ध" और एक उपग्रह नेविगेशन प्रणाली में 180 डिग्री के दृश्य क्षेत्र को कवर करते थे, साथ ही एक सेट कंप्यूटर और प्रोग्राम जो कार को कुछ स्थितियों में निर्णय लेने की अनुमति देते हैं।

स्वायत्त रूप से नियंत्रित मेक्ट्रोनिक परिवहन प्रणाली का एक अन्य उदाहरण जापानी कंपनी ZMP (चित्र 5.32) से रोबोकार MEV-C रोबोट इलेक्ट्रिक वाहन है।

चित्र.5.32. रोबोटिक इलेक्ट्रिक कार रोबोकार एमईवी-सी

निर्माता इस टीएमएस को आगे के उन्नत विकास के लिए एक मशीन के रूप में रखता है। स्वायत्त नियंत्रण उपकरण में निम्नलिखित घटक शामिल हैं: एक स्टीरियो कैमरा, एक 9-अक्ष वायरलेस मोशन सेंसर, एक जीपीएस मॉड्यूल, एक तापमान और आर्द्रता सेंसर, एक लेजर रेंजफाइंडर, ब्लूटूथ, वाई-फाई और 3 जी चिप्स, साथ ही एक CAN प्रोटोकॉल जो सभी घटकों के संयुक्त कार्य का समन्वय करता है। रोबोकार एमईवी-सी का माप 2.3 x 1.0 x 1.6 मीटर और वजन 310 किलोग्राम है।

ट्रांसपोर्ट मेक्ट्रोनिक सिस्टम का एक आधुनिक प्रतिनिधि ट्रांसस्कूटर है, जो इलेक्ट्रिक ड्राइव वाले हल्के वाहनों के वर्ग से संबंधित है।

ट्रांसस्कूटर एक इलेक्ट्रिक ड्राइव के साथ व्यक्तिगत उपयोग के लिए एक नए प्रकार के परिवर्तनीय बहुआयामी ग्राउंड वाहन हैं, जो मुख्य रूप से विकलांग लोगों के लिए हैं (चित्र 5.33)। अन्य जमीनी वाहनों से ट्रांसस्कूटर की मुख्य विशिष्ट विशेषता सीढ़ियों की उड़ानों को पार करने और बहुक्रियाशीलता के सिद्धांत को लागू करने की क्षमता है, और इसलिए एक विस्तृत श्रृंखला में परिवर्तनशीलता है।

चावल। 5.33. दिखावटट्रांसस्कूटर परिवार "कंगारू" के नमूनों में से एक

ट्रांसस्कूटर का मूवर "मोटर-व्हील" प्रकार के मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल के आधार पर बनाया गया है। कार्य और, तदनुसार, कंगारू परिवार के ट्रांसस्कूटर द्वारा प्रदान किए गए कॉन्फ़िगरेशन इस प्रकार हैं (चित्र 5.34):

- "स्कूटर" - लंबे आधार पर तेज गति से गति;

- "आर्मचेयर" - एक छोटे से आधार पर पैंतरेबाज़ी;

- "बैलेंस" - दो पहियों पर जाइरो स्थिरीकरण मोड में स्थायी गति;

- "कॉम्पैक्ट-वर्टिकल" - जाइरो-स्थिरीकरण मोड में तीन पहियों पर खड़े होने पर गति;

- "कर्ब" - तुरंत खड़े या बैठे कर्क पर काबू पाना (कुछ मॉडलों में एक अतिरिक्त कार्य "स्लांटिंग कर्ब" होता है - 8 डिग्री तक के कोण पर कर्ब पर काबू पाना);

- "सीढ़ी ऊपर" - सामने, बैठे या खड़े सीढ़ियों की सीढ़ियाँ चढ़ना;

- "सीढ़ी नीचे" - बैठते समय सामने की सीढ़ियों की सीढ़ियाँ उतरना;

- "टेबल पर" - कम लैंडिंग, फर्श पर पैर।

चावल। 5.34. इसके एक वेरिएंट के उदाहरण पर ट्रांसस्कूटर की मुख्य कॉन्फ़िगरेशन

ट्रांसस्कूटर में माइक्रोप्रोसेसर नियंत्रण के साथ औसतन 10 कॉम्पैक्ट हाई-टॉर्क इलेक्ट्रिक ड्राइव हैं। सभी ड्राइव एक ही प्रकार के होते हैं - डीसी ब्रशलेस मोटर्स हॉल सेंसर से सिग्नल द्वारा नियंत्रित होते हैं।

ऐसे उपकरणों को नियंत्रित करने के लिए, एक ऑन-बोर्ड कंप्यूटर के साथ एक बहु-कार्यात्मक माइक्रोप्रोसेसर नियंत्रण प्रणाली (सीएस) का उपयोग किया जाता है। ट्रांसस्कूटर कंट्रोल सिस्टम की वास्तुकला दो-स्तरीय है। निचला स्तर स्वयं ड्राइव का रखरखाव है, ऊपरी स्तर किसी दिए गए प्रोग्राम (एल्गोरिदम) के अनुसार ड्राइव का समन्वित संचालन है, सिस्टम और सेंसर के संचालन का परीक्षण और निगरानी; बाहरी इंटरफ़ेस - रिमोट एक्सेस। शीर्ष-स्तरीय नियंत्रक (ऑन-बोर्ड कंप्यूटर) पीसी/104 प्रारूप में एडवांटेक का पीसीएम-3350 है। निचले स्तर के नियंत्रक के रूप में, इलेक्ट्रिक मोटर्स को नियंत्रित करने के लिए टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स से एक विशेष माइक्रोकंट्रोलर TMS320F2406। व्यक्तिगत इकाइयों के संचालन के लिए जिम्मेदार निम्न-स्तरीय नियंत्रकों की कुल संख्या 13 है: दस ड्राइव नियंत्रण नियंत्रक; स्टीयरिंग हेड कंट्रोलर, जो डिस्प्ले पर प्रदर्शित जानकारी को प्रदर्शित करने के लिए भी जिम्मेदार है; बैटरी की अवशिष्ट क्षमता का निर्धारण करने के लिए नियंत्रक; बैटरी चार्ज और डिस्चार्ज कंट्रोलर। ट्रांसस्कूटर और परिधीय नियंत्रकों के ऑन-बोर्ड कंप्यूटर के बीच डेटा एक्सचेंज को कैन इंटरफेस के साथ एक सामान्य बस के माध्यम से समर्थित किया जाता है, जो कंडक्टरों की संख्या को कम करने और 1 एमबीपीएस की वास्तविक डेटा ट्रांसफर दर प्राप्त करने की अनुमति देता है।

ऑन-बोर्ड कंप्यूटर कार्य: इलेक्ट्रिक ड्राइव का नियंत्रण, स्टीयरिंग हेड से सर्विसिंग कमांड; बैटरी के अवशिष्ट प्रभार की गणना और प्रदर्शन; सीढ़ियों से ऊपर जाने के लिए एक प्रक्षेपवक्र समस्या को हल करना; रिमोट एक्सेस की संभावना। निम्नलिखित व्यक्तिगत कार्यक्रम ऑन-बोर्ड कंप्यूटर के माध्यम से कार्यान्वित किए जाते हैं:

नियंत्रित त्वरण / मंदी के साथ स्कूटर का त्वरण और मंदी, जो व्यक्तिगत रूप से उपयोगकर्ता के लिए अनुकूलित है;

एक प्रोग्राम जो कॉर्नरिंग करते समय पीछे के पहियों के संचालन के लिए एल्गोरिथ्म को लागू करता है;

अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ जाइरो स्थिरीकरण;

ऊपर और नीचे अंकुश पर काबू पाना;

सीढ़ियों से ऊपर और नीचे आंदोलन

चरणों के आयामों के लिए अनुकूलन;

सीढ़ी मापदंडों की पहचान;

व्हीलबेस परिवर्तन (450 से 850 मिमी तक);

स्कूटर सेंसर, ड्राइव कंट्रोल यूनिट, बैटरी की निगरानी;

पार्किंग रडार के सेंसर की रीडिंग के आधार पर अनुकरण;

कार्यक्रमों को नियंत्रित करने के लिए रिमोट एक्सेस, इंटरनेट के माध्यम से सेटिंग्स बदलना।

ट्रांसस्कूटर में 54 सेंसर हैं जो इसे पर्यावरण के अनुकूल बनाने की अनुमति देते हैं। उनमें से: ब्रशलेस मोटर्स में निर्मित हॉल सेंसर; पूर्ण कोण सेंसर जो ट्रांसस्कूटर के घटकों की स्थिति निर्धारित करते हैं; प्रतिरोधी स्टीयरिंग व्हील सेंसर; पार्किंग रडार के लिए अवरक्त दूरी सेंसर; एक इनक्लिनोमीटर जो आपको ड्राइविंग करते समय स्कूटर के ढलान को निर्धारित करने की अनुमति देता है; जाइरो स्थिरीकरण को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले एक्सेलेरोमीटर और कोणीय वेग सेंसर; रिमोट कंट्रोल के लिए रेडियो फ्रीक्वेंसी रिसीवर; फ्रेम के सापेक्ष कुर्सी की स्थिति निर्धारित करने के लिए प्रतिरोधी रैखिक विस्थापन सेंसर; मोटर करंट और अवशिष्ट बैटरी क्षमता को मापने के लिए शंट; पोटेंशियोमेट्रिक गति नियंत्रक; तंत्र के वजन वितरण को नियंत्रित करने के लिए तनाव गेज वजन सेंसर।

नियंत्रण प्रणाली का सामान्य ब्लॉक आरेख चित्र 5.35 में दिखाया गया है।

चावल। 5.35. कंगारू परिवार के एक ट्रांसस्कूटर के लिए नियंत्रण प्रणाली का ब्लॉक आरेख

दंतकथा:

आरएमसी - पूर्ण कोण सेंसर, डीएच - हॉल सेंसर; बीयू - नियंत्रण इकाई; एलसीडी - लिक्विड क्रिस्टल इंडिकेटर; एमकेएल - मोटर-पहिया बाएं; एमसीपी - दाहिना पहिया मोटर; बीएमएस - बिजली प्रबंधन प्रणाली; लैन - प्रोग्रामिंग, सेटिंग्स आदि के उद्देश्य के लिए ऑन-बोर्ड कंप्यूटर के बाहरी कनेक्शन के लिए पोर्ट; टी - विद्युत चुम्बकीय ब्रेक।

विभिन्न परिवहन प्रणालियों में मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल का तेजी से उपयोग किया जा रहा है।

मोटर वाहन बाजार में भयंकर प्रतिस्पर्धा इस क्षेत्र के विशेषज्ञों को नई उन्नत तकनीकों की खोज करने के लिए मजबूर करती है। आज, डेवलपर्स के लिए मुख्य समस्याओं में से एक "स्मार्ट" इलेक्ट्रॉनिक उपकरण बनाना है जो सड़क यातायात दुर्घटनाओं (आरटीए) की संख्या को कम कर सकता है। इस क्षेत्र में काम का नतीजा एक एकीकृत वाहन सुरक्षा प्रणाली (एससीबीए) का निर्माण था, जो स्वचालित रूप से एक निश्चित दूरी बनाए रखने में सक्षम है, कार को लाल ट्रैफिक लाइट पर रोक सकता है, और चालक को चेतावनी देता है कि वह एक मोड़ पर काबू पा लेता है। भौतिकी के नियमों द्वारा अनुमेय गति से अधिक गति। यहां तक कि एक रेडियो सिग्नलिंग डिवाइस के साथ शॉक सेंसर भी विकसित किए गए हैं, जो किसी कार के किसी बाधा या टक्कर से टकराने पर एम्बुलेंस को कॉल करते हैं।

SKBA में एक लेज़र रेंज फ़ाइंडर शामिल होता है जो कार के बीच की दूरी और चलती या स्थिर रास्ते में आने वाली किसी भी बाधा को लगातार मापता है। यदि टकराव की संभावना है, और चालक धीमा नहीं होता है, तो माइक्रोप्रोसेसर त्वरक पेडल पर दबाव को दूर करने, ब्रेक लगाने का निर्देश देता है। इंस्ट्रूमेंट पैनल पर एक छोटी स्क्रीन खतरे की चेतावनी दिखाती है। चालक के अनुरोध पर, ऑन-बोर्ड कंप्यूटर सड़क की सतह गीली या सूखी के आधार पर एक सुरक्षित दूरी निर्धारित कर सकता है।

एससीबीए सड़क चिह्नों की सफेद रेखाओं पर ध्यान केंद्रित करते हुए कार चलाने में सक्षम है। लेकिन इसके लिए यह आवश्यक है कि वे स्पष्ट हों, क्योंकि वे बोर्ड पर वीडियो कैमरा द्वारा लगातार "पढ़" जाते हैं। छवि प्रसंस्करण तब लाइनों के संबंध में मशीन की स्थिति निर्धारित करता है, और इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम उसी के अनुसार स्टीयरिंग पर कार्य करता है।

चावल। 3.1 एकीकृत वाहन सुरक्षा प्रणाली: 1 इन्फ्रारेड रिसीवर; 2 मौसम संवेदक (बारिश, आर्द्रता); 3 थ्रॉटल एक्चुएटर पावर सिस्टम; 4 कंप्यूटर; ब्रेक ड्राइव में 5 सहायक सोलनॉइड वाल्व; 6 एबीएस; 7 रेंजफाइंडर; 8 ऑटोमैटिक ट्रांसमिशन; 9 वाहन गति संवेदक; 10 सहायक स्टीयरिंग सोलनॉइड वाल्व; 11 त्वरक सेंसर; 12 स्टीयरिंग सेंसर; 13 टेबल-सिग्नल; 14 इलेक्ट्रॉनिक दृष्टि कंप्यूटर; 15 टीवी कैमरा; 16 स्क्रीन।

अंजीर पर। 3.2 मौसम सेंसर कंपनी दिखाता है "बोचो ". मॉडल के आधार पर, एक इन्फ्रारेड एलईडी और एक या तीन फोटोडेटेक्टर अंदर रखे जाते हैं। एलईडी विंडशील्ड की सतह पर एक तीव्र कोण पर एक अदृश्य बीम का उत्सर्जन करती है। यदि यह बाहर सूखा है, तो सारा प्रकाश वापस परावर्तित हो जाता है और फोटोडेटेक्टर से टकराता है (इस तरह से ऑप्टिकल सिस्टम को डिज़ाइन किया गया है)। चूंकि बीम दालों द्वारा संशोधित है, सेंसर बाहरी प्रकाश पर प्रतिक्रिया नहीं करेगा। लेकिन अगर कांच पर पानी की बूंदें या परत होती है, तो अपवर्तन की स्थिति बदल जाती है, और प्रकाश का कुछ हिस्सा अंतरिक्ष में चला जाता है। यह सेंसर द्वारा पता लगाया जाता है और नियंत्रक उपयुक्त वाइपर ऑपरेशन की गणना करता है। रास्ते में, यह उपकरण इलेक्ट्रिक सनरूफ को बंद कर सकता है, खिड़कियां बढ़ा सकता है। सेंसर में 2 और फोटोडेटेक्टर हैं, जो एक मौसम सेंसर के साथ एक सामान्य आवास में एकीकृत हैं। पहले को अंधेरा होने पर या कार के सुरंग में प्रवेश करने पर हेडलाइट्स को स्वचालित रूप से चालू करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। दूसरा, "दूर" और "डुबकी" प्रकाश को स्विच करता है। इन कार्यों को सक्षम किया गया है या नहीं यह विशिष्ट वाहन मॉडल पर निर्भर करता है।

Fig.3.2 मौसम संवेदक का कार्य सिद्धांत

एंटी-लॉक ब्रेकिंग सिस्टम (एबीएस),इसके आवश्यक घटक व्हील स्पीड सेंसर, इलेक्ट्रॉनिक प्रोसेसर (कंट्रोल यूनिट), सर्वो वाल्व, विद्युत चालित हाइड्रोलिक पंप और दबाव संचायक हैं। कुछ शुरुआती ABS "त्रि-चैनल" थे, अर्थात। फ्रंट ब्रेक मैकेनिज्म को व्यक्तिगत रूप से नियंत्रित किया, लेकिन किसी भी रियर व्हील को ब्लॉक करने की शुरुआत में सभी रियर ब्रेक मैकेनिज्म को पूरी तरह से जारी कर दिया। इसने कुछ मात्रा में लागत और जटिलता को बचाया, लेकिन एक पूर्ण चार-चैनल प्रणाली की तुलना में कम दक्षता के परिणामस्वरूप जिसमें प्रत्येक ब्रेक तंत्र को व्यक्तिगत रूप से नियंत्रित किया जाता है।

एबीएस में ट्रैक्शन कंट्रोल सिस्टम (एसबीएस) के साथ काफी समानता है, जिसकी क्रिया को "एबीएस इन रिवर्स" माना जा सकता है, क्योंकि एसबीएस उस क्षण का पता लगाने के सिद्धांत पर काम करता है जब पहियों में से एक दूसरे की तुलना में तेजी से घूमना शुरू कर देता है। (वह क्षण जब फिसलन शुरू होती है) और इस पहिये को तोड़ने का संकेत देना। व्हील स्पीड सेंसर को साझा किया जा सकता है, और इसलिए ड्राइव व्हील को इसकी गति को कम करके कताई से रोकने का सबसे प्रभावी तरीका एक क्षणिक (और यदि आवश्यक हो, दोहराया) ब्रेक क्रिया लागू करना है, तो एबीएस वाल्व ब्लॉक से ब्रेकिंग आवेग प्राप्त किए जा सकते हैं। वास्तव में, यदि एबीएस मौजूद है, तो पीबीएस प्लस कुछ अतिरिक्त सॉफ़्टवेयर और इंजन टोक़ को कम करने या यदि आवश्यक हो तो आपूर्ति की गई ईंधन की मात्रा को कम करने के लिए या गैस पेडल में सीधे हस्तक्षेप करने के लिए एक अतिरिक्त नियंत्रण इकाई प्रदान करने के लिए आवश्यक है। नियंत्रण प्रणाली।

अंजीर पर। 3.3 कार के इलेक्ट्रॉनिक पावर सिस्टम का आरेख दिखाता है: 1 - इग्निशन रिले; 2 - केंद्रीय स्विच; 3 - बैटरी; 4 - निकास गैस कनवर्टर; 5 - ऑक्सीजन सेंसर; 6 - एयर फिल्टर; 7 - मास एयर फ्लो सेंसर; 8 - डायग्नोस्टिक ब्लॉक; 9 - निष्क्रिय गति नियामक; 10 - थ्रॉटल स्थिति सेंसर; 11 - थ्रॉटल पाइप; 12 - इग्निशन मॉड्यूल; 13 - चरण सेंसर; 14 - नोजल; 15 - ईंधन दबाव नियामक; 16 - शीतलक तापमान संवेदक; 17 - मोमबत्ती; 18 - क्रैंकशाफ्ट स्थिति सेंसर; 19 - दस्तक सेंसर; 20 - ईंधन फिल्टर; 21 - नियंत्रक; 22 - गति संवेदक; 23 - ईंधन पंप; 24 - ईंधन पंप चालू करने के लिए रिले; 25 - गैस टैंक।

चावल। 3.3 इंजेक्शन प्रणाली का सरलीकृत आरेख

एससीबीए के घटकों में से एक एयरबैग है (एयर बैग ) (अंजीर देखें। 3.4), जिनमें से तत्व कार के विभिन्न हिस्सों में स्थित हैं। बम्पर में, इंजन शील्ड पर, रैक में या आर्मरेस्ट क्षेत्र (कार मॉडल के आधार पर) में स्थित जड़त्वीय सेंसर, दुर्घटना की स्थिति में, इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण इकाई को एक संकेत भेजते हैं। अधिकांश आधुनिक एससीबीए में, फ्रंटल सेंसर 50 किमी/घंटा या उससे अधिक की गति पर प्रभाव बल के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। पक्ष वाले कमजोर प्रभावों के साथ काम करते हैं। इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण इकाई से, संकेत मुख्य मॉड्यूल का अनुसरण करता है, जिसमें गैस जनरेटर से जुड़ा एक कॉम्पैक्ट रूप से रखा तकिया होता है। उत्तरार्द्ध एक टैबलेट है जिसमें लगभग 10 सेमी व्यास और क्रिस्टलीय नाइट्रोजन-उत्पादक पदार्थ के साथ लगभग 1 सेमी की मोटाई होती है। एक विद्युत आवेग "टैबलेट" में एक स्क्वीब को प्रज्वलित करता है या तार को पिघला देता है, और क्रिस्टल एक विस्फोट की गति से गैस में बदल जाते हैं। वर्णित पूरी प्रक्रिया बहुत तेज है। "मध्यम" तकिया 25 एमएस में फुलाता है। यूरोपीय मानक एयरबैग की सतह लगभग 200 किमी / घंटा की गति से छाती और चेहरे की ओर जाती है, और अमेरिकी - लगभग 300। इसलिए, एयरबैग से लैस कारों में, निर्माता दृढ़ता से सलाह देते हैं कि आप झुकें और न बैठें स्टीयरिंग व्हील या डैशबोर्ड के करीब। सबसे "उन्नत" प्रणालियों में, ऐसे उपकरण होते हैं जो एक यात्री या बच्चे की सीट की उपस्थिति की पहचान करते हैं और तदनुसार, मुद्रास्फीति की डिग्री को बंद या सही करते हैं।

चावल। 3.4. कार एयरबैग:

1 - सीट बेल्ट टेंशनर; 2 - एयरबैग; 3 - एयरबैग; चालक के लिए; 4 नियंत्रण इकाई और केंद्रीय सेंसर; 5 कार्यकारी मॉड्यूल; 6 जड़त्वीय सेंसर

इंजन का वजन 4.7 किलो,

रिचार्जेबल बैटरी 36V, 6 आह,

एलटीएस के निर्माण का आधार "मोटर-व्हील" प्रकार के मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल हैं, जो एक नियम के रूप में, उच्च-टोक़ इलेक्ट्रिक मोटर्स पर आधारित हैं। तालिका 3.1 दिखाता है विशेष विवरणहल्के वाहनों के लिए मेक्ट्रोनिक गति मॉड्यूल। वैश्विक एलटीएस बाजार का विस्तार होता है और पूर्वानुमान के अनुसार, 2000 तक इसकी क्षमता 20 मिलियन यूनिट या मूल्य के संदर्भ में $ 10 बिलियन थी।

तालिका 3.1

लीटर इलेक्ट्रिक ड्राइव के साथ	तकनीकी संकेतक
लीटर इलेक्ट्रिक ड्राइव के साथ		ज्यादा से ज्यादा रफ़्तार, किमी/घंटा	ऑपरेटिंग वोल्टेज, वी	शक्ति, किलोवाट	नाममात्र का क्षण, एनएम	वर्तमान मूल्यांकित,	वज़न, किलोग्राम
आर्मचेयर स्ट्रॉलर			0,15
इलेक्ट्रो साइकिलें
रोलरबॉल
मिनीइलेक्ट्रो- मोबाइल्स

समुद्री परिवहन।मुख्य तकनीकी साधनों के स्वचालन और मशीनीकरण से जुड़े समुद्र और नदी के जहाजों के कर्मचारियों के काम को तेज करने के लिए एमएस का तेजी से उपयोग किया जाता है, जिसमें सेवा प्रणालियों और सहायक तंत्र, विद्युत ऊर्जा प्रणाली, सामान्य जहाज प्रणाली, स्टीयरिंग के साथ मुख्य बिजली संयंत्र शामिल हैं। गियर और इंजन।

खतरनाक वस्तुओं से विचलन होने पर पोत के इष्टतम प्रक्षेपवक्र को साकार करने की समस्याओं को हल करें; पोत की गति के अधिक सटीक नियंत्रण के माध्यम से नौवहन संबंधी खतरों के निकट नौवहन की सुरक्षा में सुधार करना।
किसी दिए गए भूभौतिकीय अनुसंधान कार्यक्रम (एएसयूडी) के अनुसार एकीकृत स्वचालित गति नियंत्रण प्रणाली को स्वचालित रूप से किसी दिए गए प्रोफाइल लाइन में पोत को स्थानांतरित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, स्वचालित रूप से जांच के तहत प्रोफाइल लाइन पर भूगर्भीय और भूभौतिकीय पोत को रखता है, और एक प्रोफ़ाइल लाइन से बदलते समय पैंतरेबाज़ी दूसरे करने के लिए। विचाराधीन प्रणाली समुद्री भूभौतिकीय सर्वेक्षणों की दक्षता और गुणवत्ता को बढ़ाना संभव बनाती है।

समुद्री परिस्थितियों में, प्रारंभिक अन्वेषण (खोज पार्टी या विस्तृत हवाई फोटोग्राफी) के पारंपरिक तरीकों का उपयोग करना असंभव है, इसलिए, भूभौतिकीय अनुसंधान की भूकंपीय विधि सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती है (चित्र 3.5)। भूभौतिकीय पोत 1 एक वायवीय बंदूक 3, जो भूकंपीय कंपन का एक स्रोत है, एक भूकंपीय थूक 4 है, जिस पर परावर्तित भूकंपीय कंपन के रिसीवर स्थित हैं, और एक केबल-केबल 2 पर एक अंत बोया 5 है। नीचे की प्रोफाइल हैं 6 अलग-अलग नस्लों की सीमा परतों से परावर्तित भूकंपीय कंपन की तीव्रता को रिकॉर्ड करके निर्धारित किया जाता है।

चावल। 3.5. भूभौतिकीय सर्वेक्षण की योजना।

विश्वसनीय भूभौतिकीय जानकारी प्राप्त करने के लिए, कम गति (35 समुद्री मील) और काफी लंबाई (3 किमी तक) के टो किए गए उपकरणों की उपस्थिति के बावजूद, जहाज को उच्च सटीकता के साथ नीचे (प्रोफाइल लाइन) के सापेक्ष एक निश्चित स्थिति में रखा जाना चाहिए। सीमित यांत्रिक शक्ति के साथ।

फर्म "अंजुट्ज़" ने एक एकीकृत एमएस विकसित किया है जो यह सुनिश्चित करता है कि पोत को एक निश्चित प्रक्षेपवक्र पर रखा गया है। अंजीर पर। 3.6 इस प्रणाली का एक ब्लॉक आरेख दिखाता है, जिसमें शामिल हैं: gyrocompass 1; अंतराल 2; नौवहन प्रणाली के उपकरण जो पोत की स्थिति निर्धारित करते हैं (दो या अधिक) 3; ऑटोपायलट 4; मिनीकंप्यूटर 5 (5 .)एक इंटरफ़ेस, 5 बी केंद्रीय भंडारण, 5में सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट); छिद्रित टेप रीडर 6; प्लॉटर 7; प्रदर्शन 8; कीबोर्ड 9; स्टीयरिंग मशीन 10.

चावल। 3.6. जहाज को किसी दिए गए पथ पर रखने के लिए एकीकृत एमएस का संरचनात्मक आरेख

विचाराधीन प्रणाली की सहायता से पाठ्यक्रम नियंत्रण एक ऑटोपायलट द्वारा किया जाता है, जो दिए गए पाठ्यक्रम के मूल्य के बारे में जानकारी प्राप्त करता हैनितंब पोत की स्थिति में त्रुटि को ध्यान में रखते हुए मिनी-कंप्यूटर द्वारा गठित। सिस्टम को कंट्रोल पैनल में असेंबल किया गया है। इसके ऊपरी हिस्से में इष्टतम छवि सेट करने के लिए नियंत्रण के साथ एक डिस्प्ले है। नीचे, कंसोल के झुके हुए क्षेत्र पर, नियंत्रण हैंडल के साथ एक ऑटोपायलट है। कंसोल के क्षैतिज क्षेत्र में एक कीबोर्ड होता है, जिसकी मदद से मिनी कंप्यूटर में प्रोग्राम दर्ज किए जाते हैं। एक स्विच भी है जिसके साथ नियंत्रण मोड का चयन किया जाता है। नियंत्रण कक्ष के निचले भाग में एक मिनी-कंप्यूटर और एक इंटरफ़ेस होता है। सभी परिधीय उपकरण विशेष स्टैंड या अन्य कंसोल पर रखे जाते हैं। विचाराधीन प्रणाली तीन मोड में काम कर सकती है: "पाठ्यक्रम", "मॉनिटर" और "कार्यक्रम"। "कोर्स" मोड में, किसी दिए गए कोर्स को जाइरोकॉमपास की रीडिंग के अनुसार ऑटोपायलट की मदद से बनाए रखा जाता है। "मॉनिटर" मोड का चयन तब किया जाता है जब "प्रोग्राम" मोड में संक्रमण तैयार किया जा रहा हो, जब यह मोड बाधित हो, या जब इस मोड के माध्यम से संक्रमण पूरा हो जाए। मिनी-कंप्यूटर, पावर स्रोत या रेडियो नेविगेशन कॉम्प्लेक्स की खराबी का पता चलने पर "कोर्स" मोड को बंद कर दिया जाता है। इस मोड में, ऑटोपायलट मिनी-कंप्यूटर से स्वतंत्र रूप से संचालित होता है। "प्रोग्राम" मोड में, पाठ्यक्रम को रेडियो नेविगेशन उपकरणों (स्थिति सेंसर) या एक जाइरोकोमपास के डेटा के अनुसार नियंत्रित किया जाता है।

विमानन प्रौद्योगिकी।एक ओर विमानन और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के विकास में प्राप्त सफलताओं, और दूसरी ओर लक्षित संचालन की लागत को कम करने की आवश्यकता ने एक नई प्रकार की प्रौद्योगिकी के विकास को प्रेरित किया - दूर से संचालित विमान (आरपीवी)।

अंजीर पर। 3.6 आरपीवी रिमोट फ्लाइट कंट्रोल सिस्टम का ब्लॉक आरेख दिखाता है -हिम्मत . रिमोट पायलटिंग सिस्टम का मुख्य घटकहिम्मत ग्राउंड रिमोट कंट्रोल प्वाइंट है। यूएवी उड़ान मापदंडों को विमान से एक रेडियो लिंक के माध्यम से जमीनी बिंदु पर प्राप्त किया जाता है, टेलीमेट्री प्रोसेसिंग स्टेशन द्वारा प्राप्त और डिकोड किया जाता है और कंप्यूटर सिस्टम के जमीनी हिस्से में प्रेषित किया जाता है, साथ ही साथ ग्राउंड कंट्रोल पॉइंट पर सूचना प्रदर्शन उपकरणों को भी भेजा जाता है। . इसके अलावा, टेलीविजन कैमरे द्वारा प्रदर्शित बाहरी दृश्य की एक तस्वीर आरपीवी से प्राप्त होती है। मानव ऑपरेटर के जमीनी कार्यस्थल की स्क्रीन पर प्रदर्शित टेलीविजन छवि का उपयोग वायु युद्धाभ्यास, लैंडिंग दृष्टिकोण और लैंडिंग के दौरान ही विमान को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। ग्राउंड रिमोट कंट्रोल स्टेशन (ऑपरेटर का कार्यस्थल) का कॉकपिट उन उपकरणों से लैस है जो उड़ान और आरपीवी कॉम्प्लेक्स के उपकरणों की स्थिति के साथ-साथ विमान को नियंत्रित करने के साधनों के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। विशेष रूप से, मानव ऑपरेटर के निपटान में रोल और पिच में विमान को नियंत्रित करने के लिए हैंडल और पैडल होते हैं, साथ ही एक इंजन नियंत्रण हैंडल भी होता है। मुख्य नियंत्रण प्रणाली की विफलता की स्थिति में, आरपीवी ऑपरेटर के असतत आदेशों के लिए नियंत्रण प्रणाली के आदेश एक विशेष रिमोट कंट्रोल के माध्यम से दिए जाते हैं।

चावल। 3.6 आरपीवी रिमोट पायलटिंग सिस्टमहिम्मत:

वाहक बी -52; विमान पर 2 बैक-अप नियंत्रण प्रणालीटीएफ-104जी ; जमीन के साथ 3 टेलीमेट्रिक संचार लाइन; 4 - आरपीवीहिम्मत ; आरपीवी के साथ 5 टेलीमेट्रिक संचार लाइनें; 5 रिमोट पायलटिंग ग्राउंड स्टेशन

एक स्वायत्त नेविगेशन प्रणाली के रूप में जो डेड रेकनिंग प्रदान करती है, डॉपलर ग्राउंड स्पीड और ड्रिफ्ट एंगल मीटर (DPSS) का उपयोग किया जाता है। इस तरह के नेविगेशन सिस्टम का उपयोग एक हेडिंग सिस्टम के संयोजन के साथ किया जाता है जो एक ऊर्ध्वाधर सेंसर के साथ हेडिंग को मापता है जो रोल और पिच सिग्नल उत्पन्न करता है, और एक ऑन-बोर्ड कंप्यूटर जो डेड रेकनिंग एल्गोरिदम को लागू करता है। ये उपकरण मिलकर एक डॉपलर नेविगेशन सिस्टम बनाते हैं (चित्र 3.7 देखें)। विमान के वर्तमान निर्देशांक को मापने की विश्वसनीयता और सटीकता बढ़ाने के लिए, DISS को गति मीटर के साथ जोड़ा जा सकता है।

चावल। 3.7 डॉपलर नेविगेशन सिस्टम का आरेख

5. मेक्ट्रोनिक वाहन

विभिन्न परिवहन प्रणालियों में मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल का तेजी से उपयोग किया जा रहा है। इस मैनुअल में, हम खुद को इलेक्ट्रिक ड्राइव वाले केवल हल्के वाहनों (एलटीवी) के संक्षिप्त विश्लेषण तक सीमित रखेंगे (कभी-कभी उन्हें गैर-पारंपरिक कहा जाता है)। घरेलू उद्योग के लिए वाहनों के इस नए समूह में इलेक्ट्रिक साइकिल, स्कूटर, व्हीलचेयर, स्वायत्त बिजली स्रोतों वाले इलेक्ट्रिक वाहन शामिल हैं।

एलटीएस आंतरिक दहन इंजन वाले वाहनों का एक विकल्प है और वर्तमान में पर्यावरण के अनुकूल क्षेत्रों (स्वास्थ्य और मनोरंजन, पर्यटक, प्रदर्शनी, पार्क परिसर) के साथ-साथ खुदरा और भंडारण सुविधाओं में उपयोग किया जाता है। एक प्रोटोटाइप इलेक्ट्रिक बाइक की तकनीकी विशेषताओं पर विचार करें:

अधिकतम गति 20 किमी/घंटा,

रेटेड ड्राइव पावर 160 डब्ल्यू,

रेटेड गति 160 आरपीएम,

अधिकतम टोक़ 18 एनएम,

इंजन का वजन 4.7 किलो,

रिचार्जेबल बैटरी 36V, 6 आह,

ऑफ़लाइन 20 किमी ड्राइविंग।

एलटीएस के निर्माण का आधार "मोटर-व्हील" प्रकार के मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल हैं, जो एक नियम के रूप में, उच्च-टोक़ इलेक्ट्रिक मोटर्स पर आधारित हैं। तालिका 3 हल्के वाहनों के लिए मेक्ट्रोनिक गति मॉड्यूल की तकनीकी विशेषताओं को दर्शाती है।

इलेक्ट्रिक ड्राइव के साथ एलटीएस	तकनीकी संकेतक
इलेक्ट्रिक ड्राइव के साथ एलटीएस		अधिकतम गति, किमी/घंटा	ऑपरेटिंग वोल्टेज, वी	पावर, किलोवाट	रेटेड टोक़, एनएम	रेटेड वर्तमान, ए	वजन (किग्रा
व्हीलचेयर			0.15
इलेक्ट्रिक साइकिल
रोलरबॉल
मिनी इलेक्ट्रिक कारें		पर

वैश्विक एलटीएस बाजार का विस्तार होता है और पूर्वानुमान के अनुसार, वर्ष 2000 तक इसकी क्षमता 20 मिलियन यूनिट या मूल्य के संदर्भ में $ 10 बिलियन हो जाएगी।

एक दृष्टिकोण है कि मेक्ट्रोनिक प्रौद्योगिकियों में नई सामग्री और कंपोजिट, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक, फोटोनिक्स, माइक्रोबायोनिक्स, लेजर और अन्य प्रौद्योगिकियों की प्रौद्योगिकियां शामिल हैं।

हालांकि, इस मामले में अवधारणाओं का एक प्रतिस्थापन है और मेक्ट्रोनिक प्रौद्योगिकियों के बजाय, जो मेक्ट्रोनिक वस्तुओं के उपयोग के आधार पर कार्यान्वित की जाती हैं, ये कार्य ऐसी वस्तुओं के निर्माण और संयोजन की तकनीक से संबंधित हैं।

अधिकांश वैज्ञानिक वर्तमान में मानते हैं कि मेक्ट्रोनिक प्रौद्योगिकियां केवल कंप्यूटर-नियंत्रित तंत्रों के कार्यकारी आंदोलनों के साथ-साथ उन पर आधारित इकाइयों के आवश्यक कानूनों का निर्माण और कार्यान्वयन करती हैं, या नैदानिक और रोग-संबंधी समस्याओं को हल करने के लिए इन आंदोलनों का विश्लेषण करती हैं।

मशीनिंग में, इन तकनीकों का उद्देश्य सटीक और उत्पादकता प्रदान करना है जो कि मेक्ट्रोनिक वस्तुओं के उपयोग के बिना प्राप्त नहीं किया जा सकता है, जिसके प्रोटोटाइप खुले सीएनसी सिस्टम वाले मशीन टूल्स हैं। विशेष रूप से, ऐसी प्रौद्योगिकियां वर्कपीस के सापेक्ष उपकरण कंपन के कारण उत्पन्न होने वाली त्रुटियों की भरपाई करना संभव बनाती हैं।

हालांकि, पहले यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि मेक्ट्रोनिक प्रौद्योगिकियों में निम्नलिखित चरण शामिल हैं:

समस्या का तकनीकी विवरण;

कार्यकारी आंदोलन के कानून को प्राप्त करने के लिए एक प्रक्रिया मॉडल का निर्माण;

कार्यान्वयन के लिए सॉफ्टवेयर और सूचना समर्थन का विकास;

एक विशिष्ट मेक्ट्रोनिक वस्तु के सूचना प्रबंधन और डिजाइन आधार का पूरक जो प्रस्तावित प्रौद्योगिकी को लागू करता है, यदि आवश्यक हो।

खराद के कंपन प्रतिरोध को बढ़ाने का एक अनुकूली तरीका।

विभिन्न प्रकार के काटने के उपकरण, जटिल आकार के वर्कपीस और मशीनीकृत और उपकरण सामग्री दोनों की एक विस्तृत श्रृंखला का उपयोग करने की शर्तों के तहत, मशीन टूल तकनीकी प्रणाली के आत्म-दोलन और कंपन प्रतिरोध के नुकसान की संभावना तेजी से बढ़ जाती है।

यह तकनीकी प्रक्रिया में प्रसंस्करण तीव्रता या अतिरिक्त पूंजी निवेश में कमी पर जोर देता है। स्व-दोलन के स्तर को कम करने का एक आशाजनक तरीका प्रसंस्करण के दौरान काटने की गति को बदलना है।

यह विधि तकनीकी रूप से काफी सरलता से लागू की जाती है और काटने की प्रक्रिया पर इसका प्रभावी प्रभाव पड़ता है। पहले, इस पद्धति को प्रारंभिक गणना के आधार पर एक प्राथमिक विनियमन के रूप में लागू किया गया था, जो इसके आवेदन को सीमित करता है, क्योंकि यह कंपन की घटना के लिए विभिन्न कारणों और स्थितियों की परिवर्तनशीलता को ध्यान में रखने की अनुमति नहीं देता है।

काटने बल और इसके गतिशील घटक के परिचालन नियंत्रण के साथ अनुकूली काटने गति नियंत्रण प्रणाली बहुत अधिक प्रभावी हैं।

एक चर काटने की गति के साथ मशीनिंग के दौरान स्व-दोलन के स्तर को पढ़ने के लिए तंत्र को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है।

एक काटने की गति V 1 के साथ एक भाग को संसाधित करते समय तकनीकी प्रणाली को स्व-दोलन की स्थिति में होने दें। इस मामले में, मशीन की सतह पर दोलनों की आवृत्ति और चरण काटने वाले बल और कटर के दोलनों की आवृत्ति और चरण के साथ मेल खाते हैं (इन दोलनों को कुचल, लहराती और खुरदरापन के रूप में व्यक्त किया जाता है)।

गति वी 2 पर स्विच करते समय, बाद की क्रांति के दौरान कटर के सापेक्ष भाग की मशीनी सतह पर दोलन (जब "निशान पर प्रसंस्करण") एक अलग आवृत्ति और दोलनों के समकालिकता के साथ होता है, अर्थात, उनके चरण संयोग का उल्लंघन होता है . इसके कारण, "निशान पर" प्रसंस्करण की शर्तों के तहत, आत्म-दोलन की तीव्रता कम हो जाती है, और उनके स्पेक्ट्रम में उच्च आवृत्ति वाले हार्मोनिक्स दिखाई देते हैं।

जैसे-जैसे समय बीतता है, स्पेक्ट्रम में प्राकृतिक गुंजयमान आवृत्तियाँ हावी होने लगती हैं, और आत्म-दोलन की प्रक्रिया फिर से तेज हो जाती है, जिसके लिए काटने की गति में बार-बार बदलाव की आवश्यकता होती है।

यह पूर्वगामी से निम्नानुसार है कि वर्णित विधि के मुख्य पैरामीटर काटने की गति V में परिवर्तन के साथ-साथ इस परिवर्तन के संकेत और आवृत्ति हैं। प्रसंस्करण प्रदर्शन पर काटने की गति को बदलने के प्रभाव की प्रभावशीलता का मूल्यांकन स्व-दोलन की वसूली अवधि की अवधि से किया जाना चाहिए। यह जितना बड़ा होता है, स्व-दोलनों का कम स्तर उतना ही लंबा बना रहता है।

अनुकूली काटने की गति नियंत्रण के लिए एक विधि के विकास में आत्म-दोलनों के गणितीय मॉडल के आधार पर इस प्रक्रिया का अनुकरण शामिल है, जो:

काटने की प्रक्रिया की गतिशीलता को ध्यान में रखें;

"निशान पर" प्रसंस्करण को ध्यान में रखें;

स्व-दोलन की शर्तों के तहत काटने की प्रक्रिया का पर्याप्त रूप से वर्णन करें।

], इलेक्ट्रॉनिक, इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर घटकों के साथ सटीक यांत्रिकी इकाइयों के सहक्रियात्मक संयोजन के आधार पर विज्ञान और प्रौद्योगिकी का एक क्षेत्र, जो उनके कार्यात्मक आंदोलनों के बुद्धिमान नियंत्रण के साथ गुणात्मक रूप से नए मॉड्यूल, सिस्टम और मशीनों के डिजाइन और उत्पादन को सुनिश्चित करता है। शब्द "मेक्ट्रोनिक्स" (अंग्रेजी "मेक्ट्रोनिक्स", जर्मन "मेक्ट्रोनिक") जापानी कंपनी यास्कावा इलेक्ट्रिक कार्पोरेशन द्वारा पेश किया गया था। » 1969 में और के रूप में पंजीकृत ट्रेडमार्क 1972 में। ध्यान दें कि 1950 के दशक में घरेलू तकनीकी साहित्य में। एक समान रूप से गठित शब्द का उपयोग किया गया था - "मेक्ट्रोन" (चल इलेक्ट्रोड के साथ इलेक्ट्रॉनिक ट्यूब, जो कंपन सेंसर, आदि के रूप में उपयोग किए जाते थे)। मेक्ट्रोनिक प्रौद्योगिकियों में डिजाइन, उत्पादन, सूचना और संगठनात्मक और आर्थिक प्रक्रियाएं शामिल हैं जो मेक्ट्रोनिक उत्पादों का एक पूर्ण जीवन चक्र प्रदान करती हैं।

मेक्ट्रोनिक्स का विषय और विधि

एक दिशा के रूप में मेक्ट्रोनिक्स का मुख्य कार्य आधुनिक विज्ञानऔर प्रौद्योगिकी विभिन्न यांत्रिक वस्तुओं और बुद्धिमान मशीनों के लिए प्रतिस्पर्धी गति नियंत्रण प्रणाली बनाना है जिसमें गुणात्मक रूप से नए कार्य और गुण हों। मेक्ट्रोनिक्स पद्धति में सिस्टम एकीकरण और पहले से पृथक वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग क्षेत्रों से ज्ञान के उपयोग में (मेक्ट्रोनिक सिस्टम का निर्माण करते समय) शामिल हैं। इनमें सटीक यांत्रिकी, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, हाइड्रोलिक्स, न्यूमेटिक्स, कंप्यूटर विज्ञान, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक और कंप्यूटर नियंत्रण शामिल हैं। मेक्ट्रोनिक सिस्टम संरचनात्मक मॉड्यूल, प्रौद्योगिकियों, ऊर्जा और सूचना प्रक्रियाओं के सहक्रियात्मक एकीकरण द्वारा उनके डिजाइन के चरण से उत्पादन और संचालन तक बनाए जाते हैं।

1970-80 के दशक में। तीन मूल दिशाएँ - मेक्ट्रोनिक्स (सटीक यांत्रिकी, इलेक्ट्रॉनिक्स और सूचना विज्ञान) की कुल्हाड़ियों को जोड़े में एकीकृत किया गया था, जिससे तीन संकर दिशाएँ बनती हैं (चित्र 1 में पिरामिड के पार्श्व चेहरों द्वारा दिखाया गया है)। ये इलेक्ट्रोमैकेनिक्स (इलेक्ट्रिकल उत्पादों और इलेक्ट्रॉनिक घटकों के साथ यांत्रिक घटकों का संयोजन), कंप्यूटर नियंत्रण प्रणाली (इलेक्ट्रॉनिक और नियंत्रण उपकरणों के हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर संयोजन), साथ ही मैकेनिकल सिस्टम के लिए कंप्यूटर एडेड डिजाइन (सीएडी) सिस्टम हैं। फिर - पहले से ही संकर क्षेत्रों के जंक्शन पर - मेक्ट्रोनिक्स उत्पन्न होता है, जिसका गठन एक नई वैज्ञानिक और तकनीकी दिशा के रूप में 1990 के दशक में शुरू होता है।

मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल और मशीनों के तत्वों की एक अलग भौतिक प्रकृति होती है (यांत्रिक गति कन्वर्टर्स, मोटर्स, सूचना और इलेक्ट्रॉनिक इकाइयां, नियंत्रण उपकरण), जो मेक्ट्रोनिक्स की अंतःविषय वैज्ञानिक और तकनीकी समस्याओं को निर्धारित करता है। अंतःविषय कार्य भी विशेषज्ञों के प्रशिक्षण और उन्नत प्रशिक्षण के लिए शैक्षिक कार्यक्रमों की सामग्री निर्धारित करते हैं जो मेक्ट्रोनिक सिस्टम में उपकरणों और प्रक्रियाओं के सिस्टम एकीकरण पर केंद्रित हैं।

निर्माण सिद्धांत और विकास के रुझान

मेक्ट्रोनिक्स का विकास दुनिया भर में आधुनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी का एक प्राथमिकता वाला क्षेत्र है। हमारे देश में, नई पीढ़ी के रोबोट बनाने के आधार के रूप में मेक्ट्रोनिक प्रौद्योगिकियां रूसी संघ की महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकियों में शामिल हैं।

नई पीढ़ी के मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल और सिस्टम के लिए वर्तमान आवश्यकताओं में से हैं: गुणात्मक रूप से नई सेवा और कार्यात्मक कार्यों का प्रदर्शन; जटिल प्रणालियों के प्रबंधन के नए तरीकों के आधार पर बदलते और अनिश्चित बाहरी वातावरण में बुद्धिमान व्यवहार; तकनीकी परिसरों के प्रदर्शन के एक नए स्तर को प्राप्त करने के लिए अति-उच्च गति; सूक्ष्म और नैनो प्रौद्योगिकी तक नई सटीक प्रौद्योगिकियों को लागू करने के लिए उच्च-सटीक आंदोलनों; माइक्रोमैचिन के उपयोग के आधार पर संरचनाओं की कॉम्पैक्टनेस और लघुकरण; नई गतिज संरचनाओं और संरचनात्मक लेआउट के आधार पर बहु-समन्वय मेक्ट्रोनिक प्रणालियों की दक्षता में वृद्धि करना।

मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल और सिस्टम का निर्माण समानांतर डिजाइन (अंग्रेजी - समवर्ती इंजीनियरिंग) के सिद्धांतों पर आधारित है, ऊर्जा और सूचना के बहु-चरण परिवर्तनों का बहिष्करण, डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक इकाइयों के साथ यांत्रिक इकाइयों का रचनात्मक संयोजन और एकल मॉड्यूल में नियंत्रण नियंत्रक .

एक प्रमुख डिजाइन सिद्धांत इलेक्ट्रॉनिक, कंप्यूटर, सूचना और बुद्धिमान घटकों और प्रौद्योगिकियों के साथ सरल यांत्रिक तत्वों के निकट संपर्क के आधार पर जटिल यांत्रिक उपकरणों से संयुक्त समाधानों में संक्रमण है। कंप्यूटर और बुद्धिमान उपकरण मेक्ट्रोनिक सिस्टम को लचीलापन देते हैं, क्योंकि वे एक नए कार्य के लिए पुन: प्रोग्राम करना आसान होते हैं, और वे बाहरी वातावरण से अभिनय करने वाले बदलते और अनिश्चित कारकों के तहत सिस्टम के गुणों को अनुकूलित करने में सक्षम होते हैं। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि हाल के वर्षों में ऐसे उपकरणों की कीमत उनकी कार्यक्षमता का विस्तार करते हुए लगातार घट रही है।

मेक्ट्रोनिक्स के विकास में रुझान विभिन्न भौतिक प्रकृति के उपकरणों के तकनीकी और तकनीकी एकीकरण की समस्याओं को हल करने के लिए नए मौलिक दृष्टिकोण और इंजीनियरिंग विधियों के उद्भव से जुड़े हैं। जटिल मेक्ट्रोनिक प्रणालियों की एक नई पीढ़ी का लेआउट बुद्धिमान मॉड्यूल ("मेक्ट्रोनिक्स क्यूब्स") से बनता है जो एक आवास में कार्यकारी और बुद्धिमान तत्वों को मिलाते हैं। मेक्ट्रोनिक समस्याओं के समाधान का समर्थन करने के लिए सूचना वातावरण का उपयोग करके सिस्टम गति नियंत्रण किया जाता है और विशेष सॉफ़्टवेयर, जो कंप्यूटर और बौद्धिक नियंत्रण के तरीकों को लागू करता है।

संरचनात्मक विशेषताओं के अनुसार मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल का वर्गीकरण अंजीर में दिखाया गया है। 2.

मोशन मॉड्यूल एक संरचनात्मक और कार्यात्मक रूप से स्वतंत्र इलेक्ट्रोमैकेनिकल असेंबली है, जिसमें मैकेनिकल और इलेक्ट्रिकल (इलेक्ट्रोटेक्निकल) भाग शामिल हैं, जिनका उपयोग एक अलग इकाई के रूप में या अन्य मॉड्यूल के साथ विभिन्न संयोजनों में किया जा सकता है। गति मॉड्यूल और सामान्य औद्योगिक इलेक्ट्रिक ड्राइव के बीच मुख्य अंतर यांत्रिक गति कनवर्टर के तत्वों में से एक के रूप में मोटर शाफ्ट का उपयोग है। गति मॉड्यूल के उदाहरण मोटर-रेड्यूसर, मोटर-व्हील, मोटर-ड्रम, मशीन का इलेक्ट्रोस्पिंडल हैं।

गियरमोटर्स ऐतिहासिक रूप से उनके निर्माण के मामले में पहले मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल हैं, जो बड़े पैमाने पर उत्पादित होने लगे, और अभी भी ड्राइव में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। विभिन्न मशीनेंऔर तंत्र। मोटर-रेड्यूसर में, शाफ्ट संरचनात्मक रूप से मोटर और गति कनवर्टर के लिए एक एकल तत्व है, जो पारंपरिक युग्मन को खत्म करना संभव बनाता है, इस प्रकार कॉम्पैक्टनेस प्राप्त करता है; यह कनेक्टिंग भागों की संख्या, साथ ही स्थापना, डिबगिंग और स्टार्ट-अप की लागत को काफी कम कर देता है। गियर मोटर्स में, सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली इलेक्ट्रिक मोटर हैं अतुल्यकालिक मोटर्सएक गिलहरी-पिंजरे रोटर और एक समायोज्य शाफ्ट गति कनवर्टर, एकल-चरण मोटर्स और डीसी मोटर्स के साथ। गियर बेलनाकार और बेवल, वर्म, प्लेनेटरी, वेव और स्क्रू गियर्स का उपयोग मोशन कन्वर्टर्स के रूप में किया जाता है। अचानक ओवरलोड की कार्रवाई से बचाने के लिए, टॉर्क लिमिटर्स लगाए जाते हैं।

मेक्ट्रोनिक मोशन मॉड्यूल एक संरचनात्मक और कार्यात्मक रूप से स्वतंत्र उत्पाद है जिसमें एक नियंत्रित इंजन, यांत्रिक और सूचना उपकरण शामिल हैं (चित्र 2)। इस परिभाषा के अनुसार, गति मॉड्यूल की तुलना में, एक सूचना उपकरण अतिरिक्त रूप से मेक्ट्रोनिक गति मॉड्यूल में एकीकृत होता है। सूचना उपकरण में फीडबैक सिग्नल के लिए सेंसर, साथ ही सिग्नल प्रोसेसिंग के लिए इलेक्ट्रॉनिक ब्लॉक शामिल हैं। ऐसे सेंसर के उदाहरण फोटोपल्स सेंसर (एनकोडर), ऑप्टिकल रूलर, रोटेटिंग ट्रांसफॉर्मर, फोर्स और मोमेंट सेंसर आदि हैं।

मेक्ट्रोनिक मोशन मॉड्यूल के विकास में एक महत्वपूर्ण चरण "इंजन-वर्किंग बॉडी" प्रकार के मॉड्यूल का विकास था। तकनीकी मेक्ट्रोनिक प्रणालियों के लिए ऐसे रचनात्मक मॉड्यूल का विशेष महत्व है, जिसका उद्देश्य कार्य की वस्तु पर कार्य निकाय के लक्षित प्रभाव का कार्यान्वयन है। "इंजन-वर्किंग बॉडी" प्रकार के मेक्ट्रोनिक मोशन मॉड्यूल का व्यापक रूप से मोटर-स्पिंडल नामक मशीन टूल्स में उपयोग किया जाता है।

एक बुद्धिमान मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल (IMM) मोटर, यांत्रिक, सूचना, इलेक्ट्रॉनिक और नियंत्रण भागों के सहक्रियात्मक एकीकरण द्वारा निर्मित एक संरचनात्मक और कार्यात्मक रूप से स्वतंत्र उत्पाद है।

इस प्रकार, मेक्ट्रोनिक गति मॉड्यूल की तुलना में, नियंत्रण और बिजली इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को अतिरिक्त रूप से IMM डिज़ाइन में बनाया गया है, जो इन मॉड्यूल को बौद्धिक गुण देता है (चित्र 2)। ऐसे उपकरणों के समूह में डिजिटल कंप्यूटिंग डिवाइस (माइक्रोप्रोसेसर, सिग्नल प्रोसेसर, आदि), इलेक्ट्रॉनिक पावर कन्वर्टर्स, इंटरफ़ेस और संचार उपकरण शामिल हैं।

बुद्धिमान मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल का उपयोग मेक्ट्रोनिक सिस्टम और परिसरों को कई मूलभूत लाभ देता है: आईएमएम की क्षमता ऊपरी नियंत्रण स्तर का सहारा लिए बिना, स्वतंत्र रूप से जटिल आंदोलनों को करने के लिए, जो मॉड्यूल की स्वायत्तता, लचीलेपन और मेक्ट्रोनिक की उत्तरजीविता को बढ़ाती है। बदलती और अनिश्चित पर्यावरणीय परिस्थितियों में काम करने वाली प्रणालियाँ; मॉड्यूल और केंद्रीय नियंत्रण इकाई (वायरलेस संचार में संक्रमण तक) के बीच संचार का सरलीकरण, जो मेक्ट्रोनिक सिस्टम की बढ़ी हुई शोर प्रतिरक्षा और जल्दी से पुन: कॉन्फ़िगर करने की क्षमता को प्राप्त करना संभव बनाता है; कंप्यूटर में खराबी के निदान और आपात स्थिति में स्वचालित सुरक्षा और ऑपरेशन के असामान्य तरीकों के कारण मेक्ट्रोनिक सिस्टम की विश्वसनीयता और सुरक्षा में वृद्धि; व्यक्तिगत कंप्यूटर और संबंधित सॉफ़्टवेयर पर आधारित नेटवर्क विधियों, हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर प्लेटफ़ॉर्म का उपयोग करके IMM पर आधारित वितरित नियंत्रण प्रणाली का निर्माण; कार्यकारी स्तर पर सीधे प्रबंधन सिद्धांत (अनुकूली, बुद्धिमान, इष्टतम) के आधुनिक तरीकों का उपयोग, जो विशिष्ट कार्यान्वयन में प्रबंधन प्रक्रियाओं की गुणवत्ता में काफी सुधार करता है; बिजली कन्वर्टर्स का बौद्धिककरण, जो कि आईएमएम का हिस्सा हैं, आंदोलन को नियंत्रित करने के लिए बुद्धिमान कार्यों के मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल में सीधे कार्यान्वयन के लिए, मॉड्यूल की रक्षा करना आपातकालीन मोडऔर समस्या निवारण; मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल के लिए सेंसर का बौद्धिककरण प्रोग्रामेटिक रूप से शोर फ़िल्टरिंग, कैलिब्रेशन, इनपुट / आउटपुट विशेषताओं के रैखिककरण, क्रॉस-टॉक का मुआवजा, हिस्टैरिसीस और सेंसर मॉड्यूल में ही शून्य बहाव प्रदान करके उच्च माप सटीकता प्राप्त करने की अनुमति देता है।

मेक्ट्रोनिक सिस्टम

मेक्ट्रोनिक सिस्टम और मॉड्यूल ने आधुनिक व्यक्ति की व्यावसायिक गतिविधियों और रोजमर्रा की जिंदगी दोनों में प्रवेश किया है। आज वे विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं: मोटर वाहन ( स्वचालित बक्सेगियर, एंटी-लॉक ब्रेक, मोटर-व्हील ड्राइव मॉड्यूल, सिस्टम स्वचालित पार्किंग); औद्योगिक और सेवा रोबोटिक्स (मोबाइल, चिकित्सा, घर और अन्य रोबोट); कंप्यूटर परिधीय और कार्यालय उपकरण: प्रिंटर, स्कैनर, सीडी ड्राइव, कॉपियर और फैक्स मशीन; उत्पादन, तकनीकी और मापने के उपकरण; घरेलू उपकरण: वाशिंग मशीन, सिलाई मशीन, डिशवॉशर और स्वायत्त वैक्यूम क्लीनर; चिकित्सा प्रणालियाँ (उदाहरण के लिए, रोबोट-समर्थित सर्जरी के लिए उपकरण, विकलांगों के लिए व्हीलचेयर और कृत्रिम अंग) और खेल उपकरण; विमानन, अंतरिक्ष और सैन्य उपकरणों; चिकित्सा और जैव प्रौद्योगिकी के लिए माइक्रोसिस्टम्स; लिफ्ट और गोदाम उपकरण, हवाई अड्डे के होटलों, मेट्रो और ट्रेन कारों में स्वचालित दरवाजे; परिवहन उपकरण (इलेक्ट्रिक कार, इलेक्ट्रिक साइकिल, व्हीलचेयर); फोटो और वीडियो उपकरण (वीडियो डिस्क प्लेयर, वीडियो कैमरा फोकस करने वाले उपकरण); शो उद्योग के लिए चलती डिवाइस।

नई पीढ़ी की मशीनों के वैचारिक डिजाइन में गतिज संरचना का चुनाव सबसे महत्वपूर्ण कार्य है। इसके समाधान की प्रभावशीलता काफी हद तक सिस्टम की मुख्य तकनीकी विशेषताओं, इसकी गतिशील, गति और सटीकता मापदंडों को निर्धारित करती है।

यह मेक्ट्रोनिक्स था जिसने गुणात्मक रूप से नए गुणों के साथ चलती प्रणालियों को डिजाइन करने के लिए नए विचार और तरीके दिए। इस तरह के समाधान का एक प्रभावी उदाहरण समानांतर किनेमेटिक्स (एमपीके) (छवि 3) के साथ मशीनों का निर्माण था।

उनका डिजाइन आमतौर पर ह्यूग-स्टीवर्ट प्लेटफॉर्म पर आधारित होता है (6 डिग्री स्वतंत्रता के साथ समानांतर जोड़तोड़ का एक प्रकार; रैक की एक अष्टकोणीय व्यवस्था का उपयोग किया जाता है)। मशीन में एक निश्चित आधार और एक जंगम मंच होता है, जो एक नियंत्रित लंबाई के साथ कई छड़ों द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं। छड़ें आधार और मंच से गतिज युग्मों द्वारा जुड़ी होती हैं, जिनमें क्रमशः दो और तीन डिग्री स्वतंत्रता होती है। चल मंच पर एक कार्यशील निकाय (उदाहरण के लिए, एक उपकरण या मापने वाला सिर) स्थापित किया गया है। रैखिक विस्थापन ड्राइव का उपयोग करके छड़ की लंबाई को प्रोग्रामेटिक रूप से समायोजित करके, चल प्लेटफॉर्म और अंतरिक्ष में काम करने वाले शरीर के आंदोलनों और अभिविन्यास को नियंत्रित करना संभव है। के लिये यूनिवर्सल मशीन, जहां काम करने वाले शरीर को छह डिग्री स्वतंत्रता के साथ एक ठोस शरीर के रूप में स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है, वहां छह छड़ें होना आवश्यक है। विश्व साहित्य में, ऐसी मशीनों को "हेक्सापोड्स" (ग्रीक से। ξ - छह) कहा जाता है।

समानांतर किनेमेटिक्स वाली मशीनों के मुख्य लाभ हैं: आंदोलनों के निष्पादन की उच्च सटीकता; काम करने वाले शरीर की उच्च गति और त्वरण; पारंपरिक गाइड और बिस्तर की अनुपस्थिति (ड्राइव तंत्र संरचना के संरचनात्मक तत्वों के रूप में उपयोग किया जाता है), इसलिए बेहतर वजन और आकार पैरामीटर, और कम सामग्री खपत; मेक्ट्रोनिक इकाइयों के एकीकरण का एक उच्च स्तर, मशीन की विनिर्माण क्षमता और संयोजन और डिजाइन लचीलापन प्रदान करता है।

एमपीसी की बढ़ी हुई सटीकता निम्नलिखित प्रमुख कारकों के कारण है:

हेक्सापोड्स में, लिंक की एक धारावाहिक श्रृंखला के साथ गतिज योजनाओं के विपरीत, आधार से कार्यशील निकाय में संक्रमण के दौरान लिंक की स्थिति त्रुटियों का कोई सुपरपोजिशन (सुपरपोजिशन) नहीं होता है;

रॉड तंत्र में उच्च कठोरता होती है, क्योंकि छड़ें झुकने वाले क्षणों के अधीन नहीं होती हैं और केवल तनाव-संपीड़न में काम करती हैं;

सटीक प्रतिक्रिया सेंसर और माप प्रणाली (उदाहरण के लिए, लेजर वाले) का उपयोग किया जाता है, साथ ही साथ काम करने वाले शरीर के आंदोलनों को ठीक करने के लिए कंप्यूटर विधियों का भी उपयोग किया जाता है।

बढ़ी हुई सटीकता के कारण, एमपीसी का उपयोग न केवल प्रसंस्करण उपकरण के रूप में किया जा सकता है, बल्कि मापने वाली मशीनों के रूप में भी किया जा सकता है। एमपीसी की उच्च कठोरता उन्हें बिजली तकनीकी संचालन में उपयोग करने की अनुमति देती है। तो, अंजीर में। चित्रा 4 एक हेक्सापॉड का एक उदाहरण दिखाता है जो जटिल प्रोफाइल और पाइप के उत्पादन के लिए हेक्साबेंड तकनीकी परिसर के हिस्से के रूप में झुकने का संचालन करता है।

मेक्ट्रोनिक्स में कंप्यूटर और बुद्धिमान नियंत्रण

विभिन्न वस्तुओं की गति के कंप्यूटर नियंत्रण को लागू करने वाले कंप्यूटर और माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग मेक्ट्रोनिक उपकरणों और प्रणालियों की एक विशेषता है। विभिन्न सेंसरों से सिग्नल जो मेक्ट्रोनिक सिस्टम के घटकों की स्थिति और इस प्रणाली पर लागू होने वाले प्रभावों के बारे में जानकारी ले जाते हैं, नियंत्रण कंप्यूटर को भेजे जाते हैं। कंप्यूटर इसमें एम्बेडेड डिजिटल नियंत्रण एल्गोरिदम के अनुसार सूचनाओं को संसाधित करता है और सिस्टम के कार्यकारी तत्वों पर नियंत्रण क्रियाएं उत्पन्न करता है।

कंप्यूटर मेक्ट्रोनिक प्रणाली में एक प्रमुख भूमिका निभाता है, क्योंकि कंप्यूटर नियंत्रण उच्च सटीकता और उत्पादकता हासिल करना संभव बनाता है, जटिल और जटिल को लागू करने के लिए कुशल एल्गोरिदमनियंत्रण, नियंत्रण वस्तुओं की गैर-रेखीय विशेषताओं, उनके मापदंडों में परिवर्तन और बाहरी कारकों के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए। इसके कारण, मेक्ट्रोनिक सिस्टम स्थायित्व को बढ़ाते हुए और ऐसी प्रणालियों के आकार, वजन और लागत को कम करते हुए नए गुण प्राप्त करते हैं। अत्यधिक कुशल और जटिल कंप्यूटर नियंत्रण कानूनों को लागू करने की संभावना के कारण सिस्टम की गुणवत्ता का एक नया, उच्च स्तर प्राप्त करना हमें एक उभरते कंप्यूटर प्रतिमान के रूप में मेक्ट्रोनिक्स की बात करने की अनुमति देता है। आधुनिक विकासतकनीकी साइबरनेटिक्स।

कंप्यूटर नियंत्रण के साथ मेक्ट्रोनिक प्रणाली का एक विशिष्ट उदाहरण एक गैर-संपर्क बहु-चरण इलेक्ट्रिक मशीन पर आधारित एक सटीक सर्वो ड्राइव है। प्रत्यावर्ती धारावेक्टर नियंत्रण के साथ। एक उच्च-सटीक मोटर शाफ्ट स्थिति सेंसर, डिजिटल सूचना प्रसंस्करण विधियों, नियंत्रण कानूनों के कंप्यूटर कार्यान्वयन, एक इलेक्ट्रिक मशीन के गणितीय मॉडल के उपयोग के आधार पर परिवर्तन, और एक उच्च गति नियंत्रक सहित सेंसर के एक समूह की उपस्थिति की अनुमति देता है आप 30-50 हजार घंटे या उससे अधिक की सेवा जीवन के साथ एक सटीक हाई-स्पीड ड्राइव बनाने के लिए।

मल्टी-कोऑर्डिनेट नॉनलाइनियर मेक्ट्रोनिक सिस्टम के निर्माण में कंप्यूटर नियंत्रण बहुत प्रभावी साबित होता है। इस मामले में, कंप्यूटर सभी घटकों और बाहरी प्रभावों की स्थिति पर डेटा का विश्लेषण करता है, गणना करता है और अपने गणितीय मॉडल की विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए सिस्टम के कार्यकारी घटकों पर नियंत्रण क्रियाएं उत्पन्न करता है। नतीजतन, एक समन्वित बहु-समन्वय आंदोलन के नियंत्रण की एक उच्च गुणवत्ता प्राप्त की जाती है, उदाहरण के लिए, एक मेक्ट्रोनिक तकनीकी मशीन या एक मोबाइल रोबोट का कार्य निकाय।

मेक्ट्रोनिक्स में एक विशेष भूमिका बुद्धिमान नियंत्रण द्वारा निभाई जाती है, जो कंप्यूटर नियंत्रण के विकास में एक उच्च चरण है और विभिन्न कृत्रिम बुद्धिमत्ता प्रौद्योगिकियों को लागू करता है। वे मेक्ट्रोनिक प्रणाली को किसी व्यक्ति की बौद्धिक क्षमताओं को कुछ हद तक पुन: पेश करने में सक्षम बनाते हैं और इस आधार पर, नियंत्रण के लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए तर्कसंगत कार्यों के बारे में निर्णय लेते हैं। मेक्ट्रोनिक्स में सबसे प्रभावी बुद्धिमान नियंत्रण प्रौद्योगिकियां अस्पष्ट तर्क प्रौद्योगिकियां, कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क और विशेषज्ञ प्रणालियां हैं।

बुद्धिमान नियंत्रण का उपयोग विभिन्न अनिश्चित कारकों के प्रभाव में और सिस्टम ऑपरेशन में अप्रत्याशित स्थितियों के जोखिम में, नियंत्रण वस्तु के विस्तृत गणितीय मॉडल की अनुपस्थिति में मेक्ट्रोनिक सिस्टम के कामकाज की उच्च दक्षता सुनिश्चित करना संभव बनाता है।

मेक्ट्रोनिक प्रणालियों के बुद्धिमान नियंत्रण का लाभ यह है कि अक्सर ऐसी प्रणालियों के निर्माण के लिए उनके विस्तृत गणितीय मॉडल और उन पर कार्य करने वाले बाहरी प्रभावों के परिवर्तन के नियमों के ज्ञान की आवश्यकता नहीं होती है, और नियंत्रण उच्च योग्य विशेषज्ञों के अनुभव पर आधारित होता है।

पारंपरिक स्वचालन उपकरणों की तुलना में मेक्ट्रोनिक उपकरणों के मुख्य लाभों में शामिल हैं:

सभी तत्वों और इंटरफेस के एकीकरण, एकीकरण और मानकीकरण के उच्च स्तर के कारण अपेक्षाकृत कम लागत;

बुद्धिमान नियंत्रण विधियों के उपयोग के कारण जटिल और सटीक आंदोलनों के कार्यान्वयन की उच्च गुणवत्ता;

उच्च विश्वसनीयता, स्थायित्व और शोर प्रतिरक्षा;

मॉड्यूल की रचनात्मक कॉम्पैक्टनेस (लघुकरण और माइक्रोमाचिन तक),

बेहतर वजन और आकार गतिशील विशेषताएंगतिज श्रृंखलाओं के सरलीकरण के कारण मशीनें;

विशिष्ट ग्राहक कार्यों के लिए जटिल मेक्ट्रोनिक प्रणालियों और परिसरों में कार्यात्मक मॉड्यूल को एकीकृत करने की क्षमता।

मेक्ट्रोनिक उपकरणों के विश्व उत्पादन की मात्रा हर साल बढ़ रही है, जिसमें सभी नए क्षेत्र शामिल हैं। आज, निम्नलिखित क्षेत्रों में मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल और सिस्टम का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है:

मशीन टूल्स और ऑटोमेशन उपकरण तकनीकी प्रक्रियाएं;

रोबोटिक्स (औद्योगिक और विशेष);

विमानन, अंतरिक्ष और सैन्य उपकरण;

मोटर वाहन (उदा. एंटी-लॉक सिस्टमब्रेक, वाहन गति स्थिरीकरण और स्वचालित पार्किंग सिस्टम);

गैर पारंपरिक वाहनों(इलेक्ट्रिक साइकिल, कार्गो कार्ट, इलेक्ट्रिक स्कूटर, व्हीलचेयर);

कार्यालय उपकरण (उदाहरण के लिए, फोटोकॉपियर और प्रतिकृति मशीन);

कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के तत्व (उदाहरण के लिए, प्रिंटर, प्लॉटर, डिस्क ड्राइव);

चिकित्सा उपकरण (पुनर्वास, नैदानिक, सेवा);

घरेलू उपकरण (धुलाई, सिलाई, डिशवॉशर और अन्य मशीनें);

माइक्रोमैचिन्स (दवा, जैव प्रौद्योगिकी, संचार और दूरसंचार के लिए);

उपकरणों और मशीनों को नियंत्रित और मापना;

फोटो और वीडियो उपकरण;

पायलटों और ऑपरेटरों के प्रशिक्षण के लिए सिमुलेटर;

उद्योग दिखाएं (ध्वनि और प्रकाश व्यवस्था)।

बेशक, इस सूची का विस्तार किया जा सकता है।

90 के दशक में एक नई वैज्ञानिक और तकनीकी दिशा के रूप में मेक्ट्रोनिक्स का तेजी से विकास तीन मुख्य कारकों के कारण है:

दुनिया में नए चलन औद्योगिक विकास;

मेक्ट्रोनिक्स के मौलिक सिद्धांतों और कार्यप्रणाली का विकास (मूल वैज्ञानिक विचार, मौलिक रूप से नए तकनीकी और तकनीकी समाधान);

अनुसंधान और शैक्षिक क्षेत्रों में विशेषज्ञों की गतिविधि।

हमारे देश में स्वचालित मैकेनिकल इंजीनियरिंग के विकास का वर्तमान चरण नई आर्थिक वास्तविकताओं में हो रहा है, जब देश की तकनीकी व्यवहार्यता और निर्मित उत्पादों की प्रतिस्पर्धात्मकता के बारे में सवाल है।

विचाराधीन क्षेत्र में विश्व बाजार की प्रमुख आवश्यकताओं में परिवर्तन की निम्नलिखित प्रवृत्तियों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

मानकों में तैयार गुणवत्ता मानकों की अंतरराष्ट्रीय प्रणाली के अनुसार उपकरणों के उत्पादन और सेवा की आवश्यकता आईएसओश्रृंखला 9000 ;

वैज्ञानिक और तकनीकी उत्पादों के बाजार का अंतर्राष्ट्रीयकरण और, परिणामस्वरूप, व्यवहार में रूपों और विधियों के सक्रिय कार्यान्वयन की आवश्यकता
अंतरराष्ट्रीय इंजीनियरिंग और प्रौद्योगिकी हस्तांतरण;

बाजार की बदलती जरूरतों के लिए जल्दी और लचीले ढंग से प्रतिक्रिया करने की उनकी क्षमता के कारण अर्थव्यवस्था में छोटे और मध्यम आकार के विनिर्माण उद्यमों की भूमिका बढ़ाना;

कंप्यूटर सिस्टम और प्रौद्योगिकियों, दूरसंचार सुविधाओं का तेजी से विकास (2000 में ईईसी देशों में, कुल राष्ट्रीय उत्पाद की वृद्धि का 60% इन उद्योगों के कारण हुआ); इस सामान्य प्रवृत्ति का प्रत्यक्ष परिणाम यांत्रिक गति और आधुनिक मशीनों के तकनीकी कार्यों के लिए नियंत्रण प्रणालियों का बौद्धिककरण है।

मेक्ट्रोनिक्स में मुख्य वर्गीकरण विशेषता के रूप में, घटक तत्वों के एकीकरण के स्तर को लेना उचित लगता है।इस सुविधा के अनुसार, मेक्ट्रोनिक सिस्टम को स्तरों या पीढ़ियों से विभाजित किया जा सकता है, अगर हम विज्ञान-गहन उत्पादों के बाजार में उनकी उपस्थिति पर विचार करते हैं, तो ऐतिहासिक रूप से पहले स्तर के मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल केवल दो प्रारंभिक तत्वों के संयोजन का प्रतिनिधित्व करते हैं। पहली पीढ़ी के मॉड्यूल का एक विशिष्ट उदाहरण "गियर मोटर" है, जहां यांत्रिक गियरबॉक्स और नियंत्रित मोटर को एक कार्यात्मक तत्व के रूप में उत्पादित किया जाता है। इन मॉड्यूल पर आधारित मेक्ट्रोनिक सिस्टम ने उत्पादन के जटिल स्वचालन (कन्वेयर, कन्वेयर, रोटरी टेबल, सहायक जोड़तोड़) के विभिन्न साधनों के निर्माण में व्यापक आवेदन पाया है।

दूसरे स्तर के मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल 80 के दशक में नई इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकियों के विकास के संबंध में दिखाई दिए, जिससे उनके संकेतों को संसाधित करने के लिए लघु सेंसर और इलेक्ट्रॉनिक घटक बनाना संभव हो गया। संकेतित तत्वों के साथ ड्राइव मॉड्यूल के संयोजन से मेक्ट्रोनिक गति मॉड्यूल का उदय हुआ, जिसकी संरचना पूरी तरह से ऊपर दी गई परिभाषा से मेल खाती है, जब विभिन्न भौतिक प्रकृति के तीन उपकरणों का एकीकरण हासिल किया जाता है: 1) यांत्रिक, 2) विद्युत और 3) इलेक्ट्रॉनिक। इस वर्ग के मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल के आधार पर, 1) नियंत्रित बिजली मशीनें (टरबाइन और जनरेटर), 2) मशीन टूल्स और संख्यात्मक नियंत्रण वाले औद्योगिक रोबोट बनाए गए हैं।

मेक्ट्रोनिक सिस्टम की तीसरी पीढ़ी का विकास अपेक्षाकृत सस्ते माइक्रोप्रोसेसरों और उनके आधार पर नियंत्रकों के बाजार में आने के कारण है और इसका उद्देश्य मेक्ट्रोनिक सिस्टम में होने वाली सभी प्रक्रियाओं का बौद्धिककरण करना है, मुख्य रूप से के कार्यात्मक आंदोलनों को नियंत्रित करने की प्रक्रिया मशीनों और विधानसभाओं। इसी समय, उच्च-सटीक और कॉम्पैक्ट यांत्रिक इकाइयों के निर्माण के लिए नए सिद्धांत और प्रौद्योगिकियां विकसित की जा रही हैं, साथ ही साथ नए प्रकार के इलेक्ट्रिक मोटर्स (मुख्य रूप से उच्च-टोक़ ब्रश रहित और रैखिक), प्रतिक्रिया और सूचना सेंसर। नए का संश्लेषण 1) सटीक, 2) सूचना और 3) विज्ञान-गहन प्रौद्योगिकियों को मापना बुद्धिमान मेक्ट्रोनिक मॉड्यूल और सिस्टम के डिजाइन और उत्पादन के लिए आधार प्रदान करता है।

भविष्य में, मेक्ट्रोनिक मशीनों और प्रणालियों को सामान्य एकीकरण प्लेटफार्मों के आधार पर मेक्ट्रोनिक परिसरों में जोड़ा जाएगा। इस तरह के परिसरों को बनाने का उद्देश्य उच्च उत्पादकता के संयोजन को प्राप्त करना है और साथ ही इसके पुन: संयोजन की संभावना के कारण तकनीकी और तकनीकी वातावरण का लचीलापन है, जो प्रतिस्पर्धा और उत्पादों की उच्च गुणवत्ता सुनिश्चित करेगा।

मेक्ट्रोनिक उत्पादों के विकास और उत्पादन में लगे आधुनिक उद्यमों को इस संबंध में निम्नलिखित मुख्य कार्यों को हल करना चाहिए:

एकल डिजाइन और उत्पादन टीमों में यांत्रिक, इलेक्ट्रॉनिक और सूचना प्रोफाइल (जो, एक नियम के रूप में, स्वायत्त और अलग से कार्य करता है) के उपखंडों का संरचनात्मक एकीकरण;

विभिन्न योग्यताओं के अत्यधिक विशिष्ट विशेषज्ञों के काम के सिस्टम एकीकरण और प्रबंधन में सक्षम "मेक्ट्रोनिक-उन्मुख" इंजीनियरों और प्रबंधकों का प्रशिक्षण;

विभिन्न वैज्ञानिक और तकनीकी क्षेत्रों (यांत्रिकी, इलेक्ट्रॉनिक्स, कंप्यूटर नियंत्रण) से सूचना प्रौद्योगिकी का एकीकरण मेक्ट्रोनिक कार्यों के कंप्यूटर समर्थन के लिए एक टूलकिट में;

एमएस के डिजाइन और निर्माण में सभी प्रयुक्त तत्वों और प्रक्रियाओं का मानकीकरण और एकीकरण।

इन समस्याओं के समाधान के लिए अक्सर उद्यम में विकसित प्रबंधन परंपराओं और मध्यम प्रबंधकों की महत्वाकांक्षाओं पर काबू पाने की आवश्यकता होती है जो केवल अपने संकीर्ण-प्रोफ़ाइल कार्यों को हल करने के आदी हैं। यही कारण है कि मध्यम और छोटे उद्यम जो आसानी से और लचीले ढंग से अपनी संरचना को बदल सकते हैं, मेक्ट्रोनिक उत्पादों के उत्पादन के लिए संक्रमण के लिए अधिक तैयार हैं।

इसी तरह की जानकारी।