Mechatroninės sistemos: uždaviniai ir egzamino klausimai

Mechanika, elektronika ir valdymas dirba kartu: nuolatinės srovės varikliai ir pavaros kaip vykdikliai, tenzometrai ir duomenų kaupimas kaip jutikliai, grįžtamojo ryšio valdymas su pereinamuoju procesu. Egzamino uždaviniuose seka signalas nuo jutiklio per valdiklį iki variklio ir klausiama vieno skaičiaus pakeliui.

Praktikuokitės šiame kurse nemokamaiPraktikuotis šiame kurseLaikyti bandomąjį egzaminąKasdien nemokamų uždavinių: 5. Kortelės nereikia.

Pasiruošimo paketas (PDF)Formulių lapai, metodų žingsniai ir uždaviniai su pilnais sprendimais, paruošti spausdinti.

Šio kurso temos

  1. Nuolatinės srovės varikliaipriešelektrovara, srovė ir momentas · greičio ir momento charakteristika bei naudingumas · paleidimas ir greičio valdymasskaičiavimai
  2. Krumpliaračiai ir krumpliaratinės pavarosperdavimo skaičius · sukimo momentas ir galia · daugiapakopė krumpliaratinė pavaraskaičiavimai
  3. Duomenų kaupimas ir diskretizavimasNaikvistas, LSB ir duomenų spartos · persiklojimas, bitai ir UART kadrai · harmonikos, SQNR ir sistemos projektavimasskaičiavimai
  4. Vitstouno tiltas ir tenzojutikliaipusiausvyra ir mazgų įtampos · nesubalansuoti tiltai · tenzojutikliai ir apkrovos jutikliaiskaičiavimai
  5. Nusistovėjusioji paklaida ir PID valdymassistemos tipas ir paklaidos konstantos · nusistovėjusiosios paklaidos ir stiprinimas · P, PI ir PD projektavimasskaičiavimai
  6. Šuolinė reakcijapirmosios eilės sistemos · antrosios eilės parametrai · fizinės sistemos ir projektavimasskaičiavimai

Egzamino patarimai: Mechatroninės sistemos

  • Pavara iškeičia greitį į sukimo momentą: galia lieka (beveik) ta pati.
  • Kiekvienos matavimo grandinės diskretizavimo dažnį ir skiriamąją gebą palyginkite su signalu, kurį ji turi užfiksuoti.
  • Prieš naudodami variklio ar valdymo lygtis, rpm paverskite rad/s.

Išspręsti pavyzdžiai

Nuolatinės srovės varikliaiLengvas
+−120 VRa​Ia​ = 8 AM+−EωT = ?

Pastoviųjų magnetų nuolatinės srovės variklio momento konstanta yra k = 0,6 N·m/A. Raskite momentą T, kurį jis išvysto, kai inkaro srovė yra 8 A.

k = 0,6 N·m/AIa = 8 A

Raskite T (N·m)

Rodyti užuominas
  1. Momento konstanta sieja momentą ir inkaro srovę.
  2. T = k·Ia.
  3. T = 0,6·8.
Rodyti atsakymą ir sprendimą žingsnis po žingsnio

Nuolatinės srovės variklis: inkaras yra varža Ra, nuosekliai sujungta su priešelektrovara E, taigi V = E + Ia·Ra. Priešelektrovara didėja didėjant greičiui, E = k·ω, o sukimo momentas – didėjant srovei, T = k·Ia, su ta pačia variklio konstanta k (V·s/rad = N·m/A) SI vienetais. Greitį perskaičiuokite pagal ω = 2π·n/60. Išvystoma galia yra E·Ia = T·ω; įėjimo galia yra V·Ia, o skirtumą sudaro vario nuostoliai Ia²Ra ir sukimosi nuostoliai. Greitis mažėja tiese didėjant momentui, ω = V/k − Ra·T/k², nuo tuščiosios eigos greičio V/k iki nulio ties stabdymo momentu k·V/Ra. Stovint E = 0, todėl paleidimo srovė V/Ra yra didelė, nebent ją riboja rezistorius.

Sukimo momentas

T = k·Ia = 0,6·8 = 4,8 N·m

Atsakymas

T = 4,8 N·m

SI vienetais ta pati k yra priešelektrovaros konstanta V·s/rad.

Krumpliaračiai ir krumpliaratinės pavarosVidutinis
N1​ = 16N2​ = 80

7,5 kW variklis, besisukantis 1450 rpm greičiu, suka krumpliaratį, kurio dantų skaičius 16; šis sukimba su krumpliaračiu, kurio dantų skaičius 80. Krumpliaračių poros naudingumo koeficientas – 98 %. Raskite išėjimo sukimo momentą T2 varomojo krumpliaračio velene.

P = 7,5 kWn1 = 1450 rpmN1 = 16N2 = 80η = 98%

Raskite T2 (N·m)

Rodyti užuominas
  1. Variklio sukimo momentas iš galios: T = P/ω, kur ω = 2π·n/60 rad/s.
  2. ω₁ = 151,8 rad/s.
  3. Pavara padaugina sukimo momentą iš N₂/N₁ (ir šiek tiek praranda dėl trinties).
Rodyti atsakymą ir sprendimą žingsnis po žingsnio

Krumpliaratinės pavaros: sukibusių krumpliaračių dantų greitis vienodas, todėl n₁·N₁ = n₂·N₂: krumpliaratis su mažiau dantų sukasi greičiau. Ant vieno veleno esantys krumpliaračiai sukasi vienodu greičiu. Galia perduodama toliau (atėmus nuostolius), todėl mažėjant sukimosi greičiui sukimo momentas didėja: T₂ = T₁·(N₂/N₁)·η, o P = T·ω, kur ω = 2π·n/60.

Variklio sukimo momentas

ω₁ = 2π·1450/60 = 151,8 rad/s
T1 = P/ω₁ = 7500/151,8 = 49,39 N·m

Išėjimo sukimo momentas

T2 = 49,39·80/16·0,98 = 242 N·m

Atsakymas

T2 = 242 N·m

Kaip vyksta praktika

  • „Praktikuotis šiame kurse“ maišo uždavinius iš visų kurso temų, kaip tikrame egzamine.
  • Kiekviename uždavinyje naujos reikšmės, todėl išmokstate metodą, o ne atsakymą.
  • Strigote? Pirmiausia atverkite nedidelę užuominą, o visą paaiškinimą – tik kai jo prireiks.
  • Bandomieji egzaminai yra riboto laiko ir be užuominų, o pabaigoje gaunate rezultatą ir išsamią peržiūrą.

Šio kurso skaičiuoklės

Perdavimo skaičiaus skaičiuoklėDiržo ilgio skaičiuoklė (atvirų ir sukryžiuotų diržų)

Susiję kursai

FE Mechanical egzamino praktikaValdymo inžinerija 1Matavimai ir prietaisaiValdymo inžinerija 2: grįžtamojo ryšio valdymo projektavimasFE Electrical and Computer egzamino praktikaElektros energetikos sistemos ir elektros mašinosElektronika 1Signalai ir sistemos
Praktikuokitės šiame kurse nemokamaiPraktikuotis šiame kurseLaikyti bandomąjį egzaminąKasdien nemokamų uždavinių: 5. Kortelės nereikia.