ZAOIOS - najważniejsze zagadnienia wip/pw Flashcards
Co to jest układ otwarty?
Układ otwarty (ang. open-loop system) – układ automatyki, w którym sygnał wejściowy nie zależy od aktualnej wartości sygnału wyjściowego, ponieważ nie występuje sprzężenie zwrotne, a wynika jedynie z wewnętrznego stanu obiektu. Przebieg sygnału następuje tylko w jednym kierunku, od wejścia do wyjścia. Innymi słowy w układzie nie ma połączenia między wyjściem a wejściem układu. Układ otwarty jest uproszczonym układem sterowania w stosunku do układu regulacji (układu zamkniętego).
Co to jest układ zamknięty?
Układ zamknięty (ang. closed-loop system) – układ sterowania, w którym przebieg sygnału następuje w dwóch kierunkach. Od wejścia do wyjścia przebiega sygnał realizujący wzajemne oddziaływanie elementów, natomiast od wyjścia do wejścia przebiega sygnał sprzężenia zwrotnego.
Co to jest sprzężenie zwrotne?
Sprzężenie zwrotne (ang. feedback) – oddziaływanie sygnałów stanu końcowego (wyjściowego) procesu, systemu lub układu, na jego sygnały referencyjne (wejściowe). Polega na otrzymywaniu przez układ informacji o własnym działaniu (o wartości wyjściowej). Ponieważ matematycznym, jednoznacznym opisem bloku gałęzi zwrotnej jest transmitancja, to informacja ta może być modyfikowana przez transmitancję bloku gałęzi zwrotnej.
Wyróżnia się:
• sprzężenie zwrotne dodatnie, DSZ – gdy sygnał z gałęzi zwrotnej dodaje się do wartości referencyjnej w węźle sumacyjnym;
• sprzężenie zwrotne ujemne, USZ – gdy sygnał z gałęzi zwrotnej odejmuje się w węźle sumacyjnym od wartości referencyjnej.
Opisz działanie sprzężenia zwrotnego ujemnego
Sprzężenie zwrotne ujemne – z cybernetycznego punktu widzenia stanowi fundamentalny mechanizm samoregulacyjny, zachodzi gdy informacja o rozbieżności pomiędzy wartością faktyczną i referencyjną parametru układu wykorzystywana jest do zniwelowania tej różnicy. Ogólny wysoki poziom ujemnego sprzężenia zwrotnego sprzyja stabilności układu.
Rozważając zadanie utrzymania wartości określonego parametru na zadanym poziomie, zachodzi ono wtedy, gdy jakiekolwiek zaburzenia powodujące odchylenie wartości parametru od wartości referencyjnej, w którąkolwiek stronę, indukują działania prowadzące do zmiany wartości tego parametru w stronę przeciwną (stąd nazwa „ujemne”), a więc do niwelacji (kompensacji) efektu tego odchylenia.
Schematyczne przedstawienie równowagi trwałej
Mówiąc obrazowo: wartość parametru sprzężonego ujemnie zachowuje się jak niewielka kulka na dnie półkulistego zagłębienia; każde wytrącenie jej z równowagi powoduje powtórne staczanie się w kierunku najniższego punktu, pośrodku zagłębienia. W przypadku sprzężenia zwrotnego ujemnego wartość parametru oscyluje więc wokół wartości referencyjnej. Jest to więc model równowagi trwałej.
Sprzężenia zwrotne ujemne występują powszechnie w organizmach żywych i urządzeniach technicznych, jako mechanizmy samoregulacji. W szczególności sprzężenie zwrotne jest niezbędnym elementem układu regulacji.
Opisz działanie sprzężenia zwrotnego dodatniego
Sprzężenie zwrotne dodatnie polega na tym, że w sytuacji zakłócenia jakiegoś parametru w układzie, układ ten dąży do zmiany wartości parametru w kierunku zgodnym (stąd „dodatnie”) z kierunkiem, w którym nastąpiło odchylenie od wartości referencyjnej. Sprzężenie zwrotne dodatnie powoduje zatem narastanie odchylenia.
Schematyczne przedstawienie równowagi chwiejnej
Mówiąc obrazowo: wartość parametru sprzężonego dodatnio zachowuje się jak niewielka kulka na szczycie półkulistego wzniesienia; każde wytrącenie jej z równowagi powoduje coraz szybsze staczanie się jej w kierunku, w którym nastąpiło wytrącenie, aż do wypadnięcia kulki poza układ (o ile nie zadziała odrębny bodziec hamujący). W sprzężeniu zwrotnym dodatnim wartość parametru odchyla się więc od wartości referencyjnej tym szybciej, im dalej już się od niej znajduje. Jest to więc model równowagi chwiejnej.
Sprzężenie zwrotne dodatnie stosuje się w:
generatorze drgań
detektorze reakcyjnym
detektorze superreakcyjnym
mnożniku dobroci
przerzutniku.
W biologii również występuje sprzężenie zwrotne dodatnie. Może mieć charakter fizjologiczny (np. proces powstawania skrzepu, mikcja) lub patologiczny (np.: rozwój nadciśnienia tętniczego).
Co to jest transmitancja operatorowa?
Transmitancja operatorowa – stosunek transformaty Laplace’a sygnału wyjściowego do transformaty Laplace’a sygnału wejściowego układu przy zerowych warunkach początkowych
Transmitancja jest częstotliwościowym modelem układu (w postaci zasadniczej określonym w dziedzinie s). Określa ogólne własności stacjonarnego układu liniowego o jednym wejściu i jednym wyjściu, niezależne od rodzaju wymuszenia.
Wymień najczęstsze stopy metali.
Staliwo- Staliwem nazywa się stal o zawartości węgla od 0,1 do 0,25%, niepoddaną obróbce plastycznej i odlaną w formy odlewnicze. Staliwo otrzymuje się – tak jak stal – w konwertorach oraz piecach martenowskich i elektrycznych. Rozróżnia się staliwo węglowe i stopowe.
Stal – stop żelaza z węglem, plastycznie obrobiony i obrabialny cieplnie, o zawartości węgla nieprzekraczającej 2,11%
Żeliwo – wysokowęglowy stop żelaza z węglem, zazwyczaj także z krzemem, manganem, fosforem, siarką i innymi składnikami. Zawiera od 2,11 do 6,67% węgla w postaci cementytu lub grafitu.
Co to jest układ ruchu? (Robotyka)
Układy ruchu (jednostki kinematyczne) robotów są zbiorem członów mechanicznych połączonych ruchowo. Człony te połączone są szeregowo tworząc tzw. łańcuch kinematyczny. Dwa sąsiednie człony połączone ze sobą za pomocą złącza tworzą tzw. parę kinematyczną. Złącze umożliwia wzajemny ruch członów względem siebie.
Wymień podział manipulatorów pod względem sterowania
– Robot sekwencyjny, (posiada układ sterowania pozwalający na wykonanie kolejno zaprogramowanych ruchów i czynności),
– Robot realizujący zadane trajektorie, ( realizuję ustaloną procedurę sterowanych ruchów zgodnie z instrukcją programu),
– Robot adaptacyjny, (posiada sensoryczny lub adaptacyjny układ sterowania, możliwość korekty zaprogramowanych ruchów w zależności od otoczenia),
– Teleoperator, ( robot ze sterowaniem zdalnym, realizowanym przez operatora).
Wymień podział manipulatorów pod względem sposobu programowania
– Roboty nauczane – urządzenia wykonujące zaprogramowane przez operatora ruchy i czynności. Nie posiadają systemów umożliwiających samodzielne zbieranie informacji z zewnętrznego środowiska. Mają ograniczone możliwości funkcyjne.
– Roboty uczące się – posiadają zdolność do rozpoznawania elementów w przestrzeni, bez względu na ich kształt i położenie, dzięki zastosowaniu systemów wizyjnych.
– Roboty inteligentne – charakteryzują się intelektualnymi możliwościami zmiany pracy programu na podstawie zmieniających się warunków otoczenia. Wyposażone
są w analizatory wzroku, słuchu i czucia co daje możliwość rozpoznawania przedmiotów w przestrzeni. Szybki rozwój metod sztucznej inteligencji oraz rozwój technologii pozwalają na coraz częstsze wykorzystanie tego typu robotów w przemyśle.
Co to są kąty Eulera?
Jest to układ trzech kątów, za pomocą których można jednoznacznie określić wzajemną orientację dwóch kartezjańskich układów współrzędnych o jednakowej skrętności w trójwymiarowej przestrzeni euklidesowej.
Kolejność obrotów w okół osi jest nieprzypadkowa.
Co to są kwaterniony?
Kwaterniony) – struktura algebraiczna (liczby) będąca rozszerzeniem ciała
liczb zespolonych. Służą one opisowi mechaniki w przestrzeni trójwymiarowej.
Dowolnie zorientowany układ A można zorientować zgodnie z innym układem B poprzez obrót o określony kąt wokół osi w przestrzeni.
Opisz notację Denevita - Hartenberga
Jest to notacja wykorzystywana do opisu kinematyki robotów, umożliwia ona wyznaczenie równań kinematyki.
Każdy przegub ma jeden stopień swobody, działanie każdego przegubu można opisać jedną liczbą rzeczywistą: kątem obrotu w przypadku członu obrotowego lub przemieszczeniem w przypadku członu pryzmatycznego.
Podstawowe założenia to: robot posiada n członów ponumerowanych od 0 do n, zaczynając od podstawy robota, którą oznaczono jako człon 0. Przeguby są ponumerowane od 1..n, przy czym przegub i łączy człon i-1 z członem i. Zmienna przegubowa dla przegubu i jest oznaczona przez qi. W przypadku przegubu obrotowego qi reprezentuje kąt, natomiast w przypadku przegubu pryzmatycznego jest to przemieszczenie. Z każdym członem w sposób sztywny doczepia się układ współrzędnych. W podstawie dołącza się układ bazowy oznaczony numerem 0. Następnie są wybierane układy od 1..n w sposób taki iż układ i jest na sztywno związany z członem i. Oznacza to, iż przy ruchu robota współrzędne każdego punktu członu i pozostają niezmienne. Dokonano założenia, że Ai jest macierzą przekształcenia jednorodnego, które transformuje współrzędne punktu z układu i do układu i-1. Macierz Ai nie posiada stałych wartości, lecz zmienia się wraz ze zmianą konfiguracji robota w przestrzeni. Dokonując założenia, że wszystkie przeguby są obrotowe lub pryzmatyczne oznacza to, iż Ai jest funkcją tylko jednej zmiennej qi. Taka konwencja powoduje, iż każde jednorodne przekształcenie Ai jest reprezentowane przez cztery przekształcenia podstawowe:
Podstawowe cztery wielkości qi, ai, di, ai są parametrami członu i oraz przegubu i. Podstawowe parametry w równaniu (5.33) nazwano odpowiednio:
ai - długość członu
ai - skręcenie członu
di - odsunięcie przegubu
qi - kąt przegubu
Ponieważ macierz Ai jest funkcją jednej zmiennej, wynika z tego, iż trzy z powyższych czterech wielkości są dla danego członu stałe, a czwarty parametr qi dla przegubu obrotowego i di dla przegubu pryzmatycznego jest wielkością zmienną. W notacji Denavita-Hartenberga są cztery parametry, ilość parametrów wynika z dobrania położenia początku układu oraz jego osi i tak, oś z jest uprzywilejowana i opisuje ruch przegubu natomiast oś x umożliwia odpowiednie ustawienie układów współrzędnych związanych z poszczególnymi członami. Oś y nie jest wykorzystywana w opisanej notacji, a jej ustawienie jest wypadkową ustawienia osi z i x. Jedyne założenie związane z układem współrzędnych to przyjmowanie zawsze prawoskrętnego układu współrzędnych.
Opisz proste zadanie kinematyki
Proste zadanie kinematyki polega na obliczeniu pozycji i orientacji członu roboczego względem układu odniesienia podstawy dla danego zbioru współrzędnych konfiguracyjnych
Opisz odwrotne zadanie kinematyki
Odwrotne zadanie kinematyki polega na wyznaczeniu wszystkich możliwych zbiorów wartości przemieszczeń kątowych i liniowych (współrzędnych konfiguracyjnych) w połączeniach ruchowych, które umożliwią manipulatorowi osiągnięcie zadanych pozycji lub orientacji członu roboczego chwytaka lub narzędzia.
Metody rozwiązań: algebraiczne, geometryczne (szybko) i numeryczne (może nie znaleźć wszystkich rozwiązań), jeszcze macierze Jakobiego, największego spadku, regukcji edo wielomianu,
Mając dane pozycję i orientację należy obliczyć wszystkie możliwe zbiory współrzędnych konfiguracyjnych tak, aby osiągnąć pożądaną pozycję i orientację. Jest to zadanie trudniejsze od prostego zadania kinematyki ze względu na wielokrotność rozwiązań i ich nieliniowość.
Robot - definicja
maszyna, w szczególności system komputerowy, w którym program steruje peryferiami w celu wykonania określonego zadania. . W najszerszym znaczeniu robotem nazywa się dowolny program komputerowy automatyzujący pewne zadania. Roboty często zastępują człowieka przy monotonnych, złożonych z powtarzających się kroków czynnościach, które mogą wykonywać znacznie szybciej od ludzi. Domeną robotów mechatronicznych są też te zadania, które są niebezpieczne dla człowieka, na przykład związane z manipulacją szkodliwymi dla zdrowia substancjami lub przebywaniem w nieprzyjaznym środowisku.
Pojęcie robot używane też jest do nazywania autonomicznie działających urządzeń odbierających informacje z otoczenia przy pomocy sensorów i wpływających na nie przy pomocy efektorów. Dziedziną sztucznej inteligencji zajmującą się projektowaniem i konstruowaniem robotów jest robotyka.
Robot jest też ogólnym pojęciem stosowanym do określenia istniejących w rzeczywistości bądź wyimaginowanych automatów i maszyn przypominających wyglądem człowieka lub zwierzę.
Robot przemysłowy - definicja
Maszyna, która realizuje funkcje ludzkich kończyn górnych, jest wielozadaniowa i programowalna, mogaca realizować wiele różnych sekwencji czynności manipulacyjnych, składa się z członów
Co to jest para kinematyczna?
Inaczej przegub - sąsiadujące ze sobą człony
Przestrzeń robocza manipulacyjna
Punkty w przestrzeni, które manipulator może osiągnąć przy dowolnej orientacji kątowej.
Przestrzeń osiągalna
Punkty w przestrzeni, które manipulator może osiągnąć przy przynajmniej jedną orientacją kątową
Powtarzalność manipulatora
Powtarzalność jest wielkością określającą jak blisko manipulator może dojść do pozycji uprzednio osiągniętej.
Dokładność manipulatora
Dokładność manipulatora określa jak blisko manipulator może dojść do zadanego punktu w przestrzeni roboczej
Co to jest interpolacja
Metoda planowania toru ruchu poprzez wyznaczanie tzw funkcji interpolacyjnej z uwzględnieniem wcześniej zaprogramowanych punktów toru ruchu.
wielopunktowe przybliżenie krzywizny toru ruchu. Rzeczywisty tor przemieszczania się końcówki robota często nie pokrywa się z torem określonym w programie. Tor, wzdłuż którego przemieszcza się końcówka robota, jest konsekwencją przemieszczania się każdego z napędów łańcucha kinematycznego, które jest zgodne z wektorem przemieszczenia, który z kolei jest wynikiem realizacji algorytmu sterującego według określonych wartości sterowniczych związanych z ruchem robota.
Automatyzacja - definicja
Automatyzacja – znaczne ograniczenie lub zastąpienie (proces zastępowania) ludzkiej pracy fizycznej i umysłowej przez pracę maszyn działających na zasadzie samoregulacji i wykonujących określone czynności bez udziału człowieka (czyli samoczynnych).
Mechanizacja - definicja
Mechanizacja - zastępowanie pracy ręcznej przez maszynę, wprowadzanie maszyn i urządzeń mechanicznych. Mechanizacja w przeciwieństwie do automatyzacji nie eliminuje pracy ręcznej, jedynie ją ogranicza. Przykładem mechanizacji jest zastępowanie koni przez maszyny rolnicze.
Wymień procesy mające wpływ na zużywania się ostrza podczas skrawania.
- ścieranie mechaniczne
- zużycie zmęczeniowe
- zużycie zmęczeniowo - cieplne
- zużycie adhezyjne
- zużycie cieplne
- zużycie dyfuzyjne
- zużycie chemiczne - utlenianie
- deformacje plastyczne narzędzia
Jakie są objawy zużycia ostrza skrawającego?
- starcie na powierzchni przyłozenia
- kreater na powierzchni natarcia
- zużycie wrębowe na powierzchni natarcia i przyłożenia
Wymień najczęstsze materiały ścierne
- Naturalne: diament, korund, szmergiel, granat, wart)
- Syntetyczne: diament syntetyczny, elektrokorund, węglik krzemu, azotek boru
Co to jest szlifowanie?
Szlifowanie – skrawanie geometrycznie nieokreślonymi ostrzami, bardzo licznymi, przypadkowo rozmieszczonymi
Wymień rodzaje pomp
Pompy wyporowe – przepływ płynu i sprężanie za pomocą ruchu elementów wymusza przepływ, po zamknięciu ciśnienie gwałtownie urośnie i wysadzi pompę
Pompy odśrodkowe – za pomocą siły odśrodkowej do pompowania chłodziwa, w przypadku zamknięcia ciśnienie bardzo nie wzrośnie,
Pompy zębate – dwa koła o zębach prostych, styk kół – najbardziej obciążone miejsce
Pompy łopatkowe – położenie mimośrodowe,
Pompy śrubowe – współpraca 2-3 śrub
Pompy tłoczkowe - tłoczek przyczepiony do krązka i ruch obrotowy,
Przepływ laminarny i turbulentny. Opisz
Przepływ laminarny – przepływ uwarstwiony, w którym płyn przepływa w równoległych warstwach, bez zakłóceń między warstwami. Przepływ taki zachodzi przy odpowiednio małej prędkości przepływu.
Przepływ turbulentny - ruch, w którym cząsteczki płynu przemieszczają się po torach kolizyjnych, często kolistych (wirowych). Wykonują one zarówno ruch postępowy, jak i wsteczny, co doprowadza do ich zderzania się i mieszania. Drganie cieczy, drgania w maszynie.
Typy czynników wpływające na dobór czujników
Czynniki brane pod uwagę w doborze czujników: w czasie procesu/ między operacjami na obrabiarce/poza nią, ciągłe/przerywane, bezpośrednie/pośrednie, czynne/bierne, dotykowe/bezdotykowe, z bliska/odległe, pojedyncze/zestaw, wielofunkcyjne/specjalistyczne,
Rola wstępnej obróbki sygnału
zazwyczaj nie jest możliwe bezpośrednie wykorzystanie sygnału z czujnika, potrzebujemy specjalnie dostosowany układ wstępnej obróbki, który może też zasilać czujnik
Czujnik LVDT
Czujnik LVDT – czujnik do pomiarów przemieszczeń linowych
Składa się z nieruchomej obudowy i ruchomego rdzenia
•Obudowa zawiera uzwojenie pierwotne i dwa uzwojenia wtórne, ma przelotowy otwór wewnątrz
•Rdzeń jest stalowym lub ferrytowym prętem o silnych właściwościach magnetycznych (magnes stały), o średnicy nieco mniejszej niż otwór w obudowie –porusza się wewnątrz niej bez kontaktu –bez tarcia i zużycia
Rezolwer
Rezolwer:
- Rezolwer(selsyn przelicznikowy) należy –podobnie jak LVDT–do czujników indukcyjnych
- Jest popularnym układem pomiaru ruchu obrotowego, bardzo często wykorzystywanym także do pośredniego pomiaru drogi liniowej
- Umieszcza się go zwykle na wałku silnika serwomechanizmowego lub śruby tocznej i mierzy drogę kątową wałka
- Mogą być jednoobrotowe lub wieloobrotowe
Induktosyn
Induktosyn – rezolwer rozciągnięty na płaszczyźnie,
Enkoder
Enkoder – wykorzystuje zjawisko fotoelektryczne, może być przyrostowy ( każdemy przesunięciu kątowemu jest przyporządkowana określona liczba impulsów, im większa rozdzielczość, tym mniejsze przesunięcie kątowe można zmierzyć, nie pamięta aktualnego położenia) i absolutny (pamięta aktualną pozycję, nawet po wyłączeniu zasilania, generuje sygnał kodowy, są takie, co informują tylko o odchyleniu i takie, co dodakowo informują jeszcze o ilości obrotów,) stosowane we frezarkach, tokarkach, precyzyjnych pomiarach wysokości, badaniu zakresu zmienności, sortowaniu.
Sondy dotykowe
Sondy dotykowe – skanowanie powierzchni 3D, pomiar położenia i dokładność wykonania przedmiotu, wykrywanie uderzenia. Mają szczególne znaczenie podczas pracy na centrach obróbczych, pomagają zredukować do minimum czas ustawczy, do maksimum podnieść dokładność i powtarzalność produkcji. Dostępne w sterowaniu cykle pomiarowe można uruchamiać zarówno w trybie manualnym, jak i w cyklu automatycznym
Czujnik indukcyjny
- Czujnik do pomiaru przemieszczeń liniowych
- Składa się z nieruchomej obudowy i ruchomego rdzenia
- Obudowa zawiera uzwojenie pierwotne i dwa uzwojenia wtórne, ma przelotowy otwór wewnątrz
- Rdzeń jest stalowym lub ferrytowym prętem o silnych właściwościach magnetycznych (magnes stały), o średnicy nieco mniejszej niż otwór w obudowie –porusza się wewnątrz niej bez kontaktu –bez tarcia i zużycia
- Zakres pomiarowy ±125μm to ±150mm
Preferowane są płaskie obiekty, zaokrąglenie zmniejsza zakres pomiarywy, nieżelazny materiał zwykle redukuje zakres pomiarowy, obiekty mniejsze niż powierzchnia pomiarowa mogą zwiększyć zakres pomiarowy, obiekty cienkie redukują go.
Zastosowanie – taśmy produkcyjne, sprawdzeanie poprawności położenia części do montażu, wskaźniki otwarcia/zamknięcia zaworu, czujniki położenia w urządzeniach obrabiających.
Wady i zalety czujników bezdotykowych
Wady czujników bezdotykowych: wykrywają jedynie metale, ograniczenia wymiarowe, mały zakres, pomiar mogą być zakłócone przez wiórki metalowe
Zalety czujników bezdotykowych eliminują potrzebę kontaktu, wykrywają metale nawet przez warstwę niemetaliczną, odporne na trudne warunki środowiska, duża trwałość,
Czujnik pojemnościowy
Czujniki pojemnościowe mierzą odległość między czujnikiem a przedmiotem wykrywając zmiany pojemności szczeliny powietrznej.
Przedmiot wprowadzony w pole elektryczne kondensatora powoduje zmianę jego pojemności. Wraz ze zmianą pojemności kondensatora zmienia się również jego impedancja. Zmiana impedancji kondensatora przetwarzana jest na sygnał wyjściowy czujnika.
