Структурный анализ мехатронных систем на основе показателей распределения функциональной нагрузки.(рфн)

Анализ научно – технической эволюции мехатр модулей и мехатр систем показывает, что в основе их построения лежит концепция «встроенного проектирования» Эта концепция предполагает синергетическое объединения механич, электронных и компьют элементов. Путем их структурного и конструктивного проникновения, введение в систему глубоких энергетических и информационных взаимосвязей. В ряде работ рассмотрен подход к проектированию и анализу мехатр систем, основанный на совмесном анализе их функциональной и структурной моделей. На основе введенного критерия « функционально структурной интеграции » (ФСИ) дана классификация и постановка задачи оптимизации мехатр структуры и подсистем на нач уровне.

Рассмотренный подход можно проиллюстрировать сравнительным анализом и примерами систем компьют управления для манипуляционного робота РИМА 650

При этом задается методика расчета и получены оценки для трех вариантов построения управляющей системы по критерию ФСИ. Для структурной оценки мехатр модулей и систем предлогается использовать новую количественную меру, названную показателем распределения функциональной нагрузки. Показатель РФН является численной мерой, позволяющей оценить объем функциональной нагрузки, которую несет каждый из структурных элементов или блоков в исследуемой системе. Чем выше значение данного показателя, тем больше влияние оказывает данный элемент на качество системы в целом, ее стоимость, надежность и др комплексные функциональные характеристики.

??? методы оценки уровня значимости элементов, разработанных теорией графов и матриц. В данном случае используется метод анализа структурных элементов, представленный в монографии Нечепаренко В. И. «Структурный анализ систем»

Расчет показателей распределения функциональной нагрузки для анализа и проектирования системы управления робота РИТА 560

Традиционная структурная система управления

Структура исследуемой системы включает в себя управляющую подсистему, так и электромеханическую часть: Эл двигатель и фотоимпульсные датчики обратной связи которые будет неизменной при выполнение анализа. Полученные ниже показатели РПН рассчитаны для трех вариантов построения подсистемы управления, которые будут представлены на трех рисунках.

ЦП - центральный процессор

ДМ – демультиплексор

МП – микропроцессор

ИД – исполнительный двигатель

ФИД – фотоимпульсный датчик

ШИМ – широтно-импульсный модулятор

Схема 2-й степени интеграции (2-го уровня) в соответствии с классификацией ФСИ.

Система управления на базе контроллера движения 3-й степени интеграции.

Анализ проводится в соответствии с алгоритмом, разработанным на основании монографий.

В традиционной системе управления ЦП и демультиплексор являются наиболее нагруженными элементами. В то время как 6 МП несут нагрузку в несколько раз меньшую (РФН для них 2%).

Для второго варианта показатель РФН для каждого из 3 компьютерных компонентов существенно превосходит нагрузку других элементов системы.

Наибольший показатель РФН среди всех рассматриваемых компонентов имеет контроллер движения в системе 3-го уровня интеграции (14%).

Показатели РФН для группы элементов, содержащих электронные и компьютерные компоненты, ответственные за информационные, информационно-электрические и электро-информационные функциональные преобразования в мехатронной системе, складываются следующим образом в значение РФН.

Традиционная структура 7.6%

Структура 2-го уровня 12.4%

Структура 3-го уровня 21.3%