sổ tay cdt chuong 2-tiep can, tke

17
2 Cách tiếp cn thiết kế cơ đin tRolf Isermann  Darmstadt University of Technology 2.1Lch sphát trin định nghĩa hcơ đin t......................1 2.2Chc năng ca các hcơ đin t.......................................... 3 2.3Các phương pháp tích hp .................................................... 4 2.4Các hthng xlý thông tin (Kiến trúc cơ bn và các tha hip phn  cng/phn mm) ................................................................6 2.5Quy trình thiết kế đồng thi cho các hcơ đin t............... 9 2.1 Lch sphát trin và định nghĩa hcơ đin tử Trong mt slĩnh vc kthut, người ta đã thc hin vic kết hp các sn phm hoc các quy trình sn xut vi đin t. Đặc bit vi các hcơ khí được phát trin tnăm 1980. Nhng hthng này đã chuyn thcơ-đin vi các phn đin và cơ khí riêng rsang hcơ-đin tích hp vi các bcm  biến, các cơ cu chp hành, các mch vi đin ts. Nhng hthng tích hp này, như thy trên bng 2.1, được gi là các hcơ đin tử (mechatroni cs systems), vi skết hp gia tCƠ (MECHAnics) và tĐIN T(elecTRONICS). Thut ng“cơ đin t” ln đầu tiên được đưa ra bi mt ksư người Nht vào năm 1969 [1], vi nhng định nghĩa ban đầu do [2] và [3] đưa ra. Trong [4], người ta đã đưa ra mt định nghĩa tng quát như sau: “Cơ đin tlà stích hp cht chca kthut cơ khí vi đin tđiu khin thông minh  bng máy tính trong thiết kế và chế to các sn phm và quy trình công nghip”[5]. Tt cnhng định nghĩa này đều có đim chung là coi cơ đin tnhư mt lĩnh vc liên ngành trong đó nhng ngành dưới đây đóng vai trò như nhau (xem hình 2.1): Cơ khí (các thành phn cơ khí, máy móc, cơ khí chính xác);  Đin tử (vi đin t, đin tcông sut, công nghcm biến và cơ cu chp hành); Công nghthông tin (lý thuyết hthng, tđộng hóa, công nghphn mm, trí tunhân to). Mt sbài báo đã mô tsphát trin ca cơ đin t; xem [5-8]. Ni dung chi tiết vnhng vn đề chung nht được đưa ra trong các tp chí [4,9,10]; các tuyn tp ca hi tho đầu tiên [11-15] và các n phm [16-19]. Hình 2.2 biu thsơ đồ tng quát vmt quá trình cơ khí hin đại ging như máy phát năng lượng.  Dòng năng lượng sơ cp đi vào trong máy, sau đó hoc được dùng trc tiếp cho bphn tiêu thnăng lượng như trường hp ca bbiến đổi năng lượng hoc được chuyn thành dng năng lượng khác như trường hp ca máy chuyn đổi năng lượng. Dng năng lượng có thđin năng, cơ năng (thế năng hoc động năng, thulc, khí nén), hóa năng hay nhit năng. Các máy BNG 2.1 Lch sphát trin ca các hthng cơ hc, đin và đin t1

Upload: nguyen-ngoc-anh

Post on 07-Apr-2018

216 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 1/17

2Cách tiếp cận

thiết kế cơ điện tử

Rolf Isermann Darmstadt University of Technology

2.1Lịch sử phát triển và định nghĩa hệ cơ điện tử ......................12.2Chức năng của các hệ cơ điện tử ..........................................32.3Các phương pháp tích hợp ....................................................42.4Các hệ thống xử lý thông tin (Kiến trúc cơ bản và các thỏa hiệp phần

cứng/phần mềm) ................................................................6

2.5Quy trình thiết kế đồng thời cho các hệ cơ điện tử ...............9

2.1 Lịch sử phát triển và định nghĩa hệ cơ điện tử

Trong một số lĩnh vực kỹ thuật, người ta đã thực hiện việc kết hợp các sản phẩm hoặc các quysản xuất với điện tử. Đặc biệt với các hệ cơ khí được phát triển từ năm 1980. Những hệ thốngchuyển từ hệ cơ-điện với các phần điện và cơ khí riêng rẽ sang hệ cơ-điện tích hợp với các b biến, các cơ cấu chấp hành, các mạch vi điện tử số. Những hệ thống tích hợp này, như thấy trên2.1, được gọi là cáchệ cơ điện tử (mechatronics systems), với sự kết hợp giữa từ CƠ (MECHAnics) vàtừ ĐIỆN TỬ (elecTRONICS).

Thuật ngữ “cơ điện tử” lần đầu tiên được đưa ra bởi một kỹ sư người Nhật vào năm 1969 [1những định nghĩa ban đầu do [2] và [3] đưa ra. Trong [4], người ta đã đưa ra một định nghĩa tổng qnhư sau: “Cơ điện tử là sự tích hợp chặt chẽ của kỹ thuật cơ khí với điện tử và điều khiển thông bằng máy tính trong thiết kế và chế tạo các sản phẩm và quy trình công nghiệp”[5].

Tất cả những định nghĩa này đều có điểm chung là coi cơ điện tử như mộtlĩnh vực liên ngànhtrongđó những ngành dưới đây đóng vai trò như nhau (xem hình 2.1):

Cơ khí (các thành phần cơ khí, máy móc, cơ khí chính xác); Điện tử (vi điện tử, điện tử công suất, công nghệ cảm biến và cơ cấu chấp hành);Công nghệ thông tin(lý thuyết hệ thống, tự động hóa, công nghệ phần mềm, trí tuệ nhân tạo

Một số bài báo đã mô tả sự phát triển của cơ điện tử; xem [5-8]. Nội dung chi tiết về những vchung nhất được đưa ra trong các tạp chí [4,9,10]; các tuyển tập của hội thảo đầu tiên [11-15] vấn phẩm [16-19].

Hình 2.2 biểu thị sơ đồ tổng quát về một quá trình cơ khí hiện đại giống như máy phát năng lư Dòng năng lượng sơ cấp đi vào trong máy, sau đó hoặc được dùng trực tiếp cho bộ phận tiêu thụ nălượng như trường hợp của bộ biến đổi năng lượng hoặc được chuyển thành dạng năng lượng khtrường hợp của máy chuyển đổi năng lượng. Dạng năng lượng có thể là điện năng, cơ năng (thếhoặc động năng, thuỷ lực, khí nén), hóa năng hay nhiệt năng. Các máy

BẢNG 2.1Lịch sử phát triển của các hệ thống cơ học, điện và điện tử1

Page 2: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 2/17

Sổ tay Cơ điện tử

hầu hết được đặc trưng bởi dòng năng lượng liên tục hoặc tuần hoàn (lặp lại). Đối với các quá tkhí khác, như các thành phần cơ khí hoặc các thiết bị cơ khí chính xác, dòng năng lượng không tục là điển hình.

Nhìn chung dòng năng lượng là sản phẩm của dòng suy rộng và thế (khả năng). Thông tin về tthái của quá trình cơ khí có thể nhận được bằng các dòng suy rộng đo được (dòng tốc độ, khối lthể tích) hoặc dòng điện hay thế (lực, áp suất, nhiệt độ, điện áp). Cùng với những biến tham chiế

biến đo là các đầu vào củadòng thông tinthông qua các điện tử số tạo ra các biến điều khiển cho cơcấu chấp hành hoặc các biến giám sát trên màn hình.

HÌNH 2.1Cơ điện tử: sự tích hợp của nhiều chuyên ngành khác nhau

2

Page 3: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 3/17

Cách tiếp cận thiết kế cơ điện tử

Hình 2.2Quá trình cơ khí và việc xử lý thông tin phát triển hướng tới các hệ Cơ điện tử

Việc thêm và tích hợp dòng thông tin phản hồi với dòng năng lượng cấp thẳng trong hệ cơ khđầu là một đặc trưng của nhiều hệ cơ điện tử. Sự phát triển này đã tác động ngay đến quá trình tcác hệ cơ khí. Các hệ cơ điện tử có thể được chia nhỏ thành:

Các hệ cơ điện tửCác thiết bị cơ điện tửCác phương tiện cơ điện tửCơ điện tử chính xácVi cơ điện tử

Điều này cho thấy sự tích hợp với điện tử diễn ra trong nhiều dạng hệ kỹ thuật. Trong mtrường hợp, thành phần cơ khí của quá trình được ghép đôi với một phần điện, nhiệt, nhiệt độn

hay xử lý thông tin. Điều này đặc biệt đúng với các bộ biến đổi năng lượng mà ở đó, ngoài dạnglượng cơ khí, còn có các dạng năng lượng khác. Như vậy,các hệ cơ điện tử theo nghĩa rộng bao gồmcả quá trình cơ khí và phi cơ khí. Tuy nhiên, các thành phần cơ khí thông thường nắm vai trò chủtrong hệ thống.

Do một dòng năng lượng phụ được dùng để thay đổi các đặc tính cố định của các hệ thống cthụ động trước kia thông qua điều khiển phản hồi và điều khiển cấp thẳng, nên những hệ thống nkhi còn được gọi làhệ thống cơ khí chủ động .

2.2 Chức năng của các hệ cơ điện tử

Hệ cơ điện tử cho phép nâng cấp nhiều chức năng cũ và tạo ra các chức năng mới. Vấn đề n

được bàn tới bằng việc xem xét một số ví dụ.Sự phân chia chức năng giữa cơ khí và điện tử

Trong thiết kế hệ thống cơ điện tử, sự tác động qua lại của các phần cơ khí và điện tử nhằmhiện các chức năng là điều rất quan trọng. So với việc thực hiện các chức năng cơ khí đơn thuầnsử dụng các bộ khuyếch đại và cơ cấu chấp hành với dòng năng lượng điện phụ đã mang đến sgiản hóa đáng kể cho các thiết bị như đồng hồ đeo tay, máy chữ và camera.Một sự đơn giản hóa đáng kể khác trong hệ thống cơ khí bắt nguồn từ việc đưa máy vi tính kết nối với các động cơ điện phâquyền, như có thể thấy từ máy chữ điện tử, máy khâu, hệ thống điều khiển đa trục và bộ số tự độ

Việc thiết kế các cấu trúc gọn nhẹ dẫn đến hệ thống đàn hồi có độ tắt dần yếu do vật liệu.Thiết bị giảm chấn điện tử nhờ các cảm biến vị trí, tốc độ, hoặc dao động và phản hồi điện tử có thể được hiện với lợi thế mở rộng của một thiết bị giảm chấn có khả năng điều khiển thông qua các thuậVí dụ như bộ xích truyền động đàn hồi của ô tô với các thuật toán giảm chấn trong động cơ điệrobot đàn hồi, hệ thống thuỷ lực, cần cẩu, và cấu trúc không gian (ví dụ với bánh đà).

3

Page 4: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 4/17

Sổ tay Cơ điện tử

Việc thêm vào điều khiển vị trí, tốc độ, hoặc lực theo vòng kín không chỉ dẫn đến sự theo dõi cxác các biến tham chiếu mà còn dẫn đến một ứng xử xấp xỉ tuyến tính, thậm chí ngay cả khi hệ cơ khí có các ứng xử tác động phi tuyến. Bằng việcloại bỏ ràng buộc của sự tuyến tính hoávề mặt cơ khí, việc xây dựng và sản xuất có thể được giảm nhẹ. Ví dụ như các cơ cấu chấp hành cơ điệnnén cơ học đơn giản cùng các van lưu lượng với điều khiển điện tử.

Vớiviệc tạo ra các biến tham chiếu khả trình mềm dẻo, khả năng thích nghi của hệ thống cơ khí phituyến có thể được cải thiện. Điều này đã được dùng cho việc điều khiển các đặc tính bàn đạp phần điện tử của động cơ ô tô, điều khiển từ xa của ô tô và máy bay trong việc phát triển máy xúc chấphành thuỷ lực và việc điều khiển công suất điện.

Với sự gia tăng về số lượng của các bộ cảm biến, cơ cấu chấp hành, khoá chuyển mạch và cá bị điều khiển, các kết nối dây và điện sẽ tăng. Điều đó ảnh hưởng đến độ tin cậy, chi phí, trọng và kích thước. Vì vậy, sự phát triển các hệ thống bus, hệ thống giắc cắm hợp lý, hệ thống điệncấu hình và dự phòng là những thách thức đặt ra cho các nhà thiết kế.

Cải thiện các thuộc tính hoạt động của hệ thốngBằng việc ứng dụng điều khiển phản hồi chủ động, độ chính xác đạt được không chỉ thông q

chính xác cơ khí cao của một thành phần cơ khí được điều khiển cấp thẳng một cách thụ động mthông qua việc so sánh một biến tham chiếu được lập trình với một biến điều khiển đo được. Vđộ chính xác cơ khí trong thiết kế và sản xuất có thể giảm một phần và người ta có thể sử dụng cấu đơn giản hơn cho ổ trục hoặc khe trượt. Một khía cạnh quan trọng là việc bù ma sát biến thiêthời gian và ma sát lớn hơn gọi làbù ma sát thích nghi[13, 20]. Ngoài ra, một ma sát lớn hơn của khehở có thể được chấp nhận vì thường bù ma sát dễ hơn bù khe hở.

Điều khiển dựa trên mô hình và thích nghicho phép mở rộng phạm vi hoạt động hơn so với điềukhiển cố định với những thực hiện không mong muốn (nguy hiểm do không ổn định hoặc ứnkhông nhanh nhạy). Sự kết hợp giữa điều khiển thích nghi và bền vững cho phép mở rộng phạhoạt động cho điều khiển dòng, lực, tốc độ và cho các quá trình như động cơ, phương tiện, máyKhả năng điều khiển tốt hơn cho phép các biến tham chiếu tiến gần hơn tới những ràng buộc như nhiệt độ và áp suất cao hơn để đốt cháy động cơ và tua bin, máy nén với những giới hạn dừnsuất và tốc độ cao hơn đối với máy sản xuất giấy và xưởng luyện thép) làm tăng hiệu suất làm vtăng lợi nhuận.

Bổ sung những chức năng mớiHệ thống cơ điện tử cho phép thực hiện những chức năng mà khó có thể thực hiện được nếu

có điện tử số. Trước hết,những đại lượng không thể đo đượccó thể được tính trên cơ sở các tín hiệuđo được và bị chi phối bởi điều khiển cấp thẳng và điều khiển phản hồi. Chẳng hạn như các bithuộc vào thời gian như độ trượt của lốp, áp suất bên trong, nhiệt độ, góc trượt và tốc độ chokhiển dẫn hướng của phương tiện hoặc các thông số như hệ số tắt dần, độ cứng và lực cản.Việc phỏng

theo các thông số như hệ số tắt dần và độ cứng của hệ thống dao động (dựa trên các phép đo dchuyển hoặc gia tốc) lại là một ví dụ khác.Việc giám sát và chẩn đoán lỗitrở nên quan trọng hơn vớiviệc gia tăng các tính năng tự động hoá, gia tăng độ phức tạp, và nhu cầu ngày càng cao về độ ổnvà an toàn. Khi đó việc khởi động các bộ phận dự phòng, sự tái cấu hình hệ thống, bảo dưỡng thecầu và bất kỳ một loại dịch vụ từ xanào đã làm cho hệ thống trở nên “thông minh” hơn. Bảng 2.2 tómtắt một số đặc tính của hệ thống cơ điện tử so với hệ thống cơ điện truyền thống.

2.3 Các phương pháp tích hợp

Hình 2.3 chỉ ra sơ đồ tổng quát của một hệ cơ khí-điện tử truyền thống. Những hệ này ra đờtrên việc thêm các cảm biến, cơ cấu chấp hành và các bộ điều khiển tương tự hoặc số sẵn có v

thành phần cơ khí. Hạn chế của cách tiếp cận này là thiếu các cảm biến và cơ cấu chấp hành thíctuổi thọ không như mong muốn trong điều kiện làm việc khắc nghiệt (gia tốc, nhiệt độ, ô nhiễmcầu không gian lớn, yêu cầu dây nối, xử lý dữ liệu tương đối chậm. Nhờ những cải tiến liên tụcviệc thu nhỏ kích thước, tăng độ cứng và khả năng tính toán của các thành phần vi điện tử, người4

Page 5: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 5/17

Cách tiếp cận thiết kế cơ điện tử

thể chú trọng hơn đến điện tử trong thiết kế hệ cơ điện tử. Người ta có thể hình dung ra nhiều htự vận hành như các thiết bị được bọc kín với việc truyền tín hiệu không tiếp xúc hoặc kết nối bvi điện tử bền vững.

Việc tích hợp hệ cơ điện tử có thể được tiến hành thông qua việc tích hợp các thành phần vàhợp xử lý thông tin.

Bảng 2.2Các thuộc tính của các hệ thống thiết kế cổ điển và cơ điện tử

HÌNH 2.3Sơ đồ tổng quát của (lớp) hệ cơ - điện tử

Tích hợp các thành phần (Phần cứng)Việc tích hợp các thành phần (tích hợp phần cứng) bắt nguồn từ việc thiết kế hệ thống cơ đ

như một hệ tổng thể và gắn các cảm biến, cơ cấu chấp hành, và vi máy tính vào quá trình cơ khthấy ở hình 2.4. Việc tích hợp về mặt không gian này có thể sẽ giới hạn ở sự tích hợp quá trình cvới bộ cảm biến hoặc quá trình cơ khí với cơ cấu chấp hành. Vi máy tính có thể được tích hợp vcấu chấp hành, quá trình cơ khí hoặc bộ cảm biến hay có thể được sắp xếp ở một vài vị trí khác n

Việc tích hợp bộ cảm biến với máy vi tính sẽ tạo nênbộ cảm biến thông minh, và tích hợp cơ cấuchấp hành với máy vi tính cũng sẽ tạo nêncơ cấu chấp hành thông minh. Đối với những hệ thống lớnhơn, kết nối bus sẽ thay thế dây. Do vậy, có một số khả năng xây dựng hệ thống tích hợp tổng thểviệc tích hợp các phần cứng một cách hợp lý.

Tích hợp xử lý thông tin (Phần mềm)Việc tích hợp xử lý thông tin (tích hợp phần mềm) phần lớn dựa trên các chức năng điều khiển

đại. Bên cạnh điều khiển cấp thẳng và điều khiển phản hồi cơ bản, một tác động nữa có thể cóqua sự hiểu biết về quá trình và việc xử lý thông tin trực tuyến tương ứng, như thấy ở hình 2.4.này đồng nghĩa với việc xử lý các tín hiệu hiện có ở các mức độ cao hơn, bao gồm giải pháp củnhiệm vụ như giám sát có chẩn đoán lỗi, tối ưu và quản lý tổng thể quá trình. Các giải pháp tươnsẽ cho kết quả là các thuật toán thời gian thực phù hợp với các thuộc tính gia công cơ khí đượhiện bằng các mô hình toán học dưới dạng đặc tuyến tĩnh hoặc các phương trình vi phân. Vì vậhỏi mộtcơ sở kiến thứcvề các phương pháp thiết kế, thu thập thông tin, các mô hình quá trình và cátiêu chuẩn thực hiện. Theo cách này, các phần cơ khí được vận hành theo nhiều cách khác nhau thqua việc xử lý thông tin ở cấp cao hơn với các thuộc tính thông minh có thể bao gồm cả việc họvậy hình thành việc tích hợp bằng phần mềm thích ứng với quá trình.

5

Page 6: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 6/17

Sổ tay Cơ điện tử

2.4 Các hệ thống xử lý thông tin (Kiến trúc cơ bản và các thỏa hiệp phần cứng/phần mềm)

Việc điều khiển các hệ cơ khí thường được thực hiện thông qua cơ cấu chấp hành nhằm thaytrí, tốc độ, dòng, lực, mômen và điện áp. Các đại lượng đầu ra có thể đo được trực tiếp thường làtốc độ, gia tốc, lực và dòng điện.

Kiến trúc điều khiển đa tầngViệc xử lý thông tin của cáctín hiệu đầu vào, đầu ra đo được trực tiếpcó thể được tổ chức ở một

vài mức như hình 2.5Mức 1: Điều khiển ở mức độ thấp cấp thẳng, phản hồi hệ số tắt dần, ổn định và tuyến tínhMức 2: Điều khiển ở mức cao (các chiến lược điều khiển phản hồi cao cấp)Mức 3: Giám sát bao gồm cả chẩn đoán lỗiMức 4: Tối ưu hoá, phối hợp (các quá trình)Mức 5: Quản lý tổng thể quá trình

Những phương pháp xây dựng hệ cơ điện tử gần đây sử dụng việc xử lý tín hiệu ở mức thấpnhư phản hồi hệ số tắt dần, điều khiển chuyển động hoặc giám sát ở mức giản đơn. Tuy nhiênthông tin số cho phép giải quyết nhiều nhiệm vụ như điều khiển thích nghi, điều khiển học, giám sátvới chẩn đoán lỗi, quyết định về vấn đề bảo dưỡng hoặc thậm chí về các hoạt động dự phònghoá về mặt kinh tế và phối hợp các nhiệm vụ. Các nhiệm vụ ở cấp cao hơn đôi khi được gọi ngắlà “quản lý quá trình”.

HÌNH 2.4Các cách tích hợp trong hệ cơ điện tử

Xử lý tín hiệu riêng biệtCác phương pháp đã được mô tả có thể áp dụng một phần chocác đại lượng không thể đo được

được khôi phục từ các mô hình toán học của quá trình. Theo cách này, có thể điều khiển hệ số tắứng suất nhiệt và vật liệu và sự trượt hoặc để giám sát các đại lượng như điện trở, điện dung, ncủa các thành phần hay các tham số hao mòn và ô nhiễm. Việc xử lý tín hiệu có thể đòi hỏicác bộ lọcriêng biệt để xác định biên độ và tần số dao động, để xác định các đại lượng được tích phân hay hàm, hoặccác bộ quan sát biến trạng thái.

Các hệ điều khiển thích nghi và dựa trên mô hìnhÍt nhất ở các mức thấp hơn, việc xử lý thông tin được thực hiện thông qua các thuật toán hoặ

mô-đun phần mềm đơn giản trong các trạng thái thời gian thực. Những thuật toán này bao gồm6

Page 7: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 7/17

Cách tiếp cận thiết kế cơ điện tử

thông số có khả năng điều chỉnh tự do, chúng phải được thích ứng với ứng xử tĩnh và động củatrình. Đối lập với việc điều chỉnh bằng tay thông qua phương pháp thử và sai, việc sử dụng cáhình toán học cho phép khả năng thích nghi tự động nhanh và chính xác.

HÌNH 2.5Hệ thống tự động thông minh tiên tiến với nhiều cấp điều khiển, cơ sở hiểu biết,cơ chế suy luận và các giao diện

Các mô hình toán học có thể nhận được bằng việc nhận dạng và đánh giá tham số dùng các tínđầu vào, đầu ra được đo và lấy mẫu. Những phương pháp này không chỉ giới hạn cho các mô tuyến tính, mà còn cho phép áp dụng đối với một số lớp của hệ phi tuyến. Nếu các phương phápgiá thông số được kết hợp với các phương pháp thiết kế theo thuật toán điều khiển thích hợp thìcác hệ điều khiển thích nghi. Chúng có thể được dùng cho việc điều chỉnh bộ điều khiển chính xđịnh hoặc chỉ cho các mục đích đặc biệt [20].

Giám sát và phát hiện lỗiVới việc tăng số lượng các chức năng tự động, bao gồm các thành phần điện tử, các cảm biến

cấu chấp hành, tăng độ phức tạp, và tăng các yêu cầu về độ tin cậy và an toàn, một bộ giám sát tích hợp với chẩn đoán lỗi càng trở nên quan trọng hơn. Đây là một đặc tính tự nhiên quan trọnghệ thống cơ điện tử thông minh. Hình 2.6 cho thấy một quá trình bị tác động bởi lỗi. Các lỗi này cđộ lệch không cho phép từ các trạng thái thông thường và có thể được sinh ra từ bên ngoài hoặctrong. Các lỗi bên ngoài có thể do nguồn cung cấp năng lượng, sự ô nhiễm hoặc va chạm trong khlỗi bên trong có thể do sự hao mòn, thiếu sự bôi trơn, hoặc các lỗi cơ cấu chấp hành hoặc cảmPhương pháp phát hiện lỗi truyền thống là kiểm tra giá trị giới hạn của một vài biến có thể đo Tuy nhiên, các lỗi sơ khai và không liên tục thường không thể phát hiện ra và việc chẩn đoán lỗitrong không thể thực hiện được bằng phương pháp đơn giản này.Các phương pháp phát hiện và chẩnđoán lỗi dựa trên mô hìnhđược phát triển trong những năm gần đây cho phép sớm phát hiện ra nhữnlỗi nhỏ thông qua các tín hiệu đo được thông thường [21]. Dựa trên các tín hiệu đầu vào đo được,t ),

7

Page 8: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 8/17

Sổ tay Cơ điện tử

các tín hiệu đầu ra Y(t ) và mô hình quá trình, các đặc tính được xác định bằng việc đánh giá các thônsố, các quan sát của trạng thái và đầu ra, cũng như các phương trình cân bằng, như thấy ở hình 2.6

HÌNH 2.6Sơ đồ phát hiện lỗi dựa trên mô hìnhSau đó, những số dư này được đem so sánh với những số dư của ứng xử thông thường và vớ

phương pháp phát hiện thay đổi sẽ nhận được các dấu hiệu giải tích. Khi đó, việc chẩn đoán được thực hiện bằng các phương pháp phân loại và lập luận. Chi tiết hơn xem trong [22,23].

Một ưu điểm đáng kể ở đây là cùng một mô hình xử lý có thể được sử dụng cho cảviệc thiết kế bộđiều khiển (thích nghi) và phát hiện lỗi. Nói chung, các mô hình thời gian liên tục được ưa dùng hơnnếu việc phát hiện lỗi dựa trên việc đánh giá các thông số hoặc các phương trình cân bằng. Đểhiện lỗi bằng việc đánh giá trạng thái hoặc phương trình cân bằng, có thể sử dụng mô hình thờrời rạc.

Giám sát và chẩn đoán lỗi hiện đại là một cơ sở để cải thiện độ tin cậy và an toàn, việc bảo dtheo trạng thái, khởi động các dự phòng, và việc tái cấu hình.

Các hệ thống thông minh (các nhiệm vụ cơ bản)Xử lý thông tin trong hệ thống cơ điện tử có thể đi từ các chức năng điều khiển đơn giản đến

khiển thông minh. Đã có rất nhiều định nghĩa khác nhau về hệ thống điều khiển thông minh, xem30]. Một hệ thống điều khiển thông minh có thể được tổ chức giống nhưhệ chuyên gia trực tuyến, xemhình 2.5, và bao gồm:

Các chức năng đa điều khiển (các chức năng quản lý)Cơ sở kiến thứcCơ chế suy luận, vàGiao diện truyền thông

Các chức năng điều khiểntrực tuyến thường được tổ chức ở dạng đa cấp, như đã mô tả ở trên.Cơ sở kiến thứcbao gồm kiến thức để định tính và định lượng. Phần định tính hoạt động với các mô hgiải tích (toán học) của quá trình, các phương pháp đánh giá trạng thái và tham số, phương pháp tkế bằng giải tích (ví dụ đối với điều khiển và phát hiện lỗi) và các phương pháp tối ưu hoá mộđịnh tính. Các mô đun tương tự chứa kiến thức để định lượng (ví dụ, các qui tắc cho tính toán mềm vàmờ). Kiến thức nữa là các sự kiện quá khứ trong bộ nhớ và khả năng đoán trước ứng xử. Cuối cùcó thể bao gồm cả các nhiệm vụ hoặc kế hoạch.

Cơ chế suy luậnđưa ra kết luận hoặc bằng lập luận định lượng (ví dụ như các phương phBoolean) hoặc bằng lập luận định tính (ví dụ như các phương pháp dự đoán) và đưa ra các quyếtcho các chức năng quản lý.

Truyền thông giữa các mođun khác nhau, một cơ sở dữ liệu quản trị thông tin, và sự tươngngười-máy cần được thiết lập.8

Page 9: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 9/17

Cách tiếp cận thiết kế cơ điện tử

Dựa trên những chức năng này của hệ chuyên gia trực tuyến, một hệ thông minh có thể đượcdựng với khả năng “lập mô hình, lập luận và học quá trình cũng như các chức năng tự động hoá củtrong một khuôn khổ định sẵn và khả năng tự điều khiển để hướng tới mục tiêu nhất định”. Vì vcơ điện tử thông minh có thể được xây dựng từ “những hệ thông minh bậc thấp” [13] như cơ cấhành thông minh đến “những hệ tương đối thông minh” như phương tiện lái tự động.

Một hệ cơ điện tử thông minhsẽ sửa bộ điều khiển cho hợp với ứng xử gần như phi tuyến (thícnghi), và lưu giữ các thông số điều khiển của nó theo vị trí và tải trọng (học), giám sát tất cả các phần liên quan và chẩn đoán lỗi (giám sát) để bảo dưỡng theo yêu cầu hoặc nếu có sự cố xảy ra tcầu một hoạt động an toàn (các quyết định dựa trên các hoạt động). Trong trường hợp đa thành pviệc giám sát có thể giúp loại bỏ những thành phần bị lỗi và thực hiện tái cấu hình quá trình đượkhiển.

2.5 Quy trình thiết kế đồng thời cho các hệ cơ điện tử

Việc thiết kế các hệ cơ điện tử đòi hỏi một sự phát triển mang tính hệ thống và việc sử dụcông cụ thiết kế hiện đại.

Các bước thiết kếBảng 2.3 chỉ ra 5 bước phát triển quan trọng đối với các hệ cơ điện tử, bắt đầu từ một hệ thuần tuý đến một hệ cơ điện tử tích hợp hoàn chỉnh. Phụ thuộc vào loại hình hệ thống cơ khí, mcủa các bước phát triển đơn lẻ là khác nhau. Với các thiết bị cơ khí chính xác, người ta có thể

BẢNG 2.3Các bước thiết kế hệ Cơ điện tử

cho ra đời một hệ cơ điện tử tương đối tích hợp. Ảnh hưởng của điện tử đếncác bộ phận cơ khí có thểđược như mong muốn, như bộ giảm chấn thích nghi, hệ thống phanh chống bó, và các hộp số tự Tuy nhiên, để hoàn chỉnh cácmáyvà phương tiện, trước hết phải chỉ ra các thiết kế cơ điện tử của các

9

Page 10: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 10/17

Sổ tay Cơ điện tử

bộ phận cấu thành và sau đó từ từ tái thiết kế các phần trong cấu trúc tổng thể như có thể thấy ktriển các máy công cụ, robot, và các phần của phương tiện.

Các công cụ CAD/CAE cần thiếtViệc phát triển các hệ cơ điện tử có sự trợ giúp của máy tính bao gồm:

1. Mô tả cấu trúc trong giai đoạn phát triển kỹ thuật bằng cách dùng các công cụ CADCAE

2. Xây dựng mô hình nhằm nhận được các mô hình tĩnh và động của quá trình3. Chuyển thành mã máy tính để mô phỏng hệ thống4. Lập trình và thực thi phần mềm cơ điện tử cuối cùng.

Một số công cụ phần mềm được mô tả trong phần [31]. Có một loạt các công cụ CAD/CAE cho thiết kế cơ khí 2D và 3D, như Auto CAD với kết nối trực tiếp tới CAM (computer-aimanufacturing), và PADS, dùng cho thiết kế bo mạch in, đa lớp. Tuy nhiên, việc mô hình hóa có giúp của máy tính là chưa hoàn hảo. Các ngôn ngữ hướng đối tượng như DYMOLA và MOBILE dcho việc mô hình hóa các hệ thống phức tạp được mô tả trong [31-33]. Những ngôn ngữ này dựacác phương trình vi phân thường, các phương trình đại số và các hàm rời rạc đã được chỉ ra. Một

gần đây về việc thiết kế hệ điều khiển với sự trợ giúp của máy tính có thể tìm thấy trong [34]. phỏng hệ thống (và thiết kế bộ điều khiển), có nhiều chương trình khác nhau như ACSL, SIMPMATLAB/SIMULINK, và MATRIX-X. Các kỹ thuật mô phỏng này là các công cụ hữu ích cho thkế, chúng cho phép nhà thiết kế nghiên cứu tương tác của các thành phần với sự thay đổi của các số thiết kế trước khi đưa vào sản xuất. Nói chung, chúng không thích hợp cho mô phỏng thời thực.

Qui trình mô hình hóaCác mô hình toán học của quá trình cho ứng xử tĩnh và động được yêu cầu cho các bước khác n

khi thiết kế hệ cơ điện tử như mô phỏng, thiết kế điều khiển, và khôi phục các biến. Hai cách được các mô hình này làmô hình hóa theo lý thuyết dựa trên những nguyên tắc (vật lý) cơ bản vàmôhình hóa theo thực nghiệm(nhận dạng ) với các biến số đầu vào và đầu ra đo được. Một vấn đề cơ bảtrong mô hình lý thuyết của các hệ cơ điện tử là các thành phần bắt nguồn từ nhiều lĩnh vực khác Ở đó tồn tại một kiến thức riêng biệt cho việc mô hình hóa các mạch điện, các cơ hệ nhiều vậ hoặccác hệ thuỷ lực, và các phần mềm tương ứng. Tuy nhiên, hiện vẫn chưa có được một phươngluận với sự trợ giúp của máy tính chung cho việc mô hình hóa và mô phỏng các thành phần củalĩnh vực khác nhau [35].

Các nguyên tắc cơ bản của việc mô hình hóa theo lý thuyết cho hệ thống có dòng năng lượnđược biết đến và có thể được thống nhất cho các thành phần của nhiều lĩnh vực khác nhau như đkhí, và nhiệt (xem [36-41]). Phương pháp luận của việc mô hình hóa trở nên phức tạp hơn đốdòng chất lỏng, các quá trình nhiệt động lực học và hoá học.

Một qui trình chung cho việc mô hình hóa theo lý thuyết của các quá trình với tham số tập trungthể được tóm tắt như sau:1. Xác định các dòng

Dòng năng lượng (độ dẫn điện, cơ, nhiệt)Dòng năng lượng và dòng vật chất (lỏng, truyền nhiệt, nhiệt động lực, hoá họ

2. Xác định các yếu tố quá trình: các biểu đồ tiến trình Nguồn, phần tử tiêu thụ (tiêu hao)Các yếu tố tích lũy, các bộ truyền và các bộ biến đổi

3. Biểu diễn mô hình quá trình dưới dạng biểu đồSơ đồ đa cổng (các đầu cuối, dòng, thế, hay các biến chéo và biến xuyên qu

(across and through variables))Sơ đồ khối cho dòng tín hiệu

10

Page 11: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 11/17

Cách tiếp cận thiết kế cơ điện tử

Biểu đồ liên kết cho dòng năng lượng4. Thiết lập các phương trình cho tất cả các yếu tố quá trình

i. Các phương trình cân bằng cho yếu tố tích lũy (khối lượng, năng lượng, động lượngii. Các phương trình cơ bản cho các yếu tố quá trình (nguồn, bộ chuyển đổi, bộ biến đổiii. Các định luật của các hiện tượng trong các quá trình không thuận nghịch (các hệ t

hao: tiêu thụ)5. Các phương trình liên kết cho các yếu tố quá trìnhPhương trình liên tục cho các liên kết song song (định luật nút)Phương trình tương thích cho liên kết chuỗi (định luật mạch kín)

6. Tính toán mô hình tổng thể của quá trìnhThiết lập các biến đầu ra và đầu vàoMô tả không gian trạng tháiMô hình đầu ra/đầu vào (các phương trình vi phân, các hàm truyền)

Một ví dụ với các bước 1 – 3 cho một ô tô điều khiển bằng điện được đưa ra trên hình 2.7. phương pháp thống nhất cho các quá trình có dòng năng lượng đã được áp dụng đối với quy trình cơ khí và thuỷ lực có chất lỏng không thể nén được. Bảng 2.4 chỉ ra các biến chéo và biến xuyêntổng quát.

BẢNG 2.4Các biến chéo và biến xuyên qua tổng quát cho các quá trình có dòng năng lượng

HÌNH 2.7Các sơ đồ khác nhau của một ôtô: (a) Sơ đồ các phần (bản đồ cấu trúc), (b) Sơ đồ dònnăng lượng (được đơn giản hoá), (c) Sơ đồ đa cổng với các dòng và các thế, (d) Sơ đồ tín hiệu d

cho các cổng.11

Page 12: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 12/17

Sổ tay Cơ điện tử

Trong những trường hợp này, giá trị của biến chéo và biến xuyên qua là năng lượng. Sự thống này cho phép thiết lập công thức choviệc lập mô hình biểu đồ liên kết chuẩn[39]. Tương tự, đối vớicác quá trình thuỷ lực có chất lỏng nén được và quá trình nhiệt, những biến này được xác định nđể đưa ra năng lượng, như thấy ở bảng 2.4. Tuy nhiên, trong thực tiễn kỹ thuật, người ta khôndụng dòng khối lượng và dòng nhiệt. Nếu các biến này được sử dụng sẽ dẫn ra những biểu đồ lgiả với những định luật đặc biệt, bỏ qua tính đơn giản của các biểu đồ liên kết chuẩn. Biểu đồ l

dẫn tới một sự trừu tượng hóa mức cao, ít tính linh hoạt và cần nỗ lực nhiều hơn nữa để tạo thuật toán mô phỏng. Vì vậy, chúng không phải là công cụ lý tưởng cho các hệ cơ điện tử [35]. Ttự, thiết lậpbiểu đồ khốivới những định nghĩa ban đầu về các khối đầu ra/đầu vào nhân quả là khô phù hợp.

Sự phát triển theo mô hình hướng đối tượng là cách mà ở đó các đối tượng với các thiết bị đầuđược định nghĩa không với một quan hệ nhân quả trong trạng thái cơ bản này. Sau đó, các biểu đtượng được mô tả một cách trực quan, nhằm giữ lại một cách hiểu mang tính trực giác về thànhvật lý cơ bản [43, 44]. Vì vậy, việc lập mô hình lý thuyết cho hệ cơ điện tử với một quy trìnhnhất, rõ ràng và linh hoạt (từ các thành phần cơ bản thuộc các lĩnh vực khác nhau đến việc mô phlà một thách thức cho sự phát triển xa hơn. Nhiều thành phần cho thấy ứng xử phi tuyến và cácchất phi tuyến (ma sát và khe hở). Đối với những phần phức tạp hơn của quá trình, các ánh xạ đa(ví dụ như ứng xử của động cơ đốt trong, ứng xử của lốp xe) cần được tích hợp.

Để thẩm định các mô hình lý thuyết, có thể sử dụng một số phương pháp nhận dạng nổi tiến phân tích tương quan và đo đáp ứng tần số, hoặc phân tích Fourier và phân tích phổ. Do có mộthông số chưa biết hoặc thay đổi theo thời gian, phương pháp đánh giá thông số có thể được áp cho cả mô hình thời gian liên tục và mô hình với thời gian rời rạc (đặc biệt với các mô hình tuyếntheo các thông số) [42,45,46]. Để nhận dạng và xấp xỉ đặc các tính phi tuyến, đa chiều, các mạntuệ nhân tạo có thể được triển khai cho các quá trình động lực phi tuyến [47].

Mô phỏng thời gian thựcMô phỏng thời gian thực được áp dụng ngày càng nhiều trong thiết kế hệ cơ điện tử. Điều nà

biệt đúng nếu quá trình, phần cứng, phần mềm được phát triển đồng thời nhằm tối thiểu hoá cá phát triển lặp cũng như rút ngắn khoảng thời gian đưa sản phẩm ra thị trường. Dựa trên tốc đtoán yêu cầu của phương pháp mô phỏng, mô phỏng thời gian thực có thể được phân nhỏ thành:

1.Mô phỏng không với giới hạn thời gian (cứng)2.Mô phỏng thời gian thực, và3.Mô phỏng nhanh hơn thời gian thực

Một số ví dụ áp dụng có thể thấy trên hình 2.8. Ở đây,mô phỏng thời gian thựccó nghĩa là việc mô phỏng một phần được thực hiện sao cho các tín hiệu đầu ra và đầu vào chỉ ra các giá trị phụ thuộcùng thời gian như thành phần vận hành động lực học trong thực tế. Điều này sẽ trở thành vấn đvới các quá trình có động lực học nhanh hơn so với các thuật toán và tốc độ tính toán yêu cầu.

Hình 2.9 thể hiện các loại phương pháp mô phỏng thời gian thực khác nhau. Lý do yêu cầu tgian thực chủ yếu là do một phần của hệ thống được nghiên cứu không phải là mô phỏng mà là Những trường hợp như vậy có thể được phân biệt như sau:

1.Quá trình thực có thể được vận hành cùng với điều khiển mô phỏng thông qua việc sử dụngcứng thay vì phần cứng cuối cùng. Quá trình này còn được gọi là “tạo mẫu điều khiển”.

2.Quá trình mô phỏng có thể được vận hành kết hợp với phần cứng điều khiển thực hay còn “mô phỏng hardware-in-the-loop”.

3.Quy trình mô phỏng được vận hành với điều khiển mô phỏng trong thời gian thực. Điều nàthể được đòi hỏi nếu không có phần hoàn chỉnh hoặc nếu muốn thực hiện bước thiết kế trưtiến hành mô phỏng hardware-in-the-loop.

Mô phỏng Hardware-in-the-LoopMô phỏng Hardware-in-the-loop(HIL) được đặc trưng bởi việc vận hành các thành phần thực kế

hợp với các thành phần mô phỏng theo thời gian thực. Thường, phần cứng và phần mềm của hệ12

Page 13: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 13/17

Cách tiếp cận thiết kế cơ điện tử

khiển là hệ thống thực như được dùng trong dây chuyền sản xuất. Quá trình được điều khiển (bacác cơ cấu chấp hành, các quá trình vật lý và các cảm biến) có thể bao gồm cả các thành phần đư phỏng hoặc các thành phần thực, như thấy ở hình 2.10(a). Nói chung, thường kết hợp thực hiệtrường hợp nêu trên. Thông thường, một số cơ cấu chấp hành là thực còn quá trình và các bộ cảmchỉ là mô phỏng. Lý do là cơ cấu chấp hành và phần cứng điều khiển thường là một hệ thống tíccon hoặc do cơ cấu chấp hành rất khó được mô hình hoá chính xác và mô phỏng trong khoảng

gian thực. (Để kết hợp sử dụng các cảm biến thực cùng với

HÌNH 2.8Phân loại của các phương pháp mô phỏng theo tốc độ và các ví dụ ứng dụng

HÌNH 2.9Phân loại mô phỏng thời gian thực

quá trình mô phỏng đòi hỏi phải cố gắng thực sự bởi đầu vào cảm biến vật lý không tồn tại mđược tạo ra một cách nhân tạo). Để thay đổi hoặc tái thiết kế một số chức năng của phần cứn phần mềm điều khiển, thiết bị phân dòng có thể được nối với phần cứng điều khiển cơ bản. Do bộ mô phỏng hardware-in-the-loop cũng bao gồm các chức năng điều khiển được mô phỏng riêng.

Nói chung, những ưu điểm của mô phỏng hardware-in-the-loop là:Thiết kế và thử nghiệm phần cứng, phần mềm điều khiển mà không cần vận hành mộtrình thực nào (“chuyển lĩnh vực xử lý vào phòng thí nghiệm”);Thử nghiệm phần cứng và phần mềm điều khiển ở điều kiện môi trường tới hạn trong pthí nghiệm (ví dụ, nhiệt độ cao/thấp, gia tốc lớn và các cú sốc cơ học, thiết bị kích thích, tương thích điện từ);Thử nghiệm các tác động của lỗi và tình trạng không mong đợi của cơ cấu chấp hành, biến và máy tính trên toàn bộ hệ thống;Vận hành và thử nghiệm các điều kiện vận hành tới hạn và nguy hiểm;Các thử nghiệm tái sinh, có thể lặp lại thường xuyên ;

13

Page 14: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 14/17

Sổ tay Cơ điện tử

Vận hành dễ dàng với các giao diện người-máy khác nhau (bộ điều khiển cho buồng tậmáy bay); vàTiết kiệm chi phí và thời gian.

HÌNH 2.10Mô phỏng thời gian thực: Cấu trúc lai. (a) Mô phỏng Hardware-in-the-loop; (btạo mẫu điều khiển

Tạo mẫu điều khiểnĐể thiết kế và thử nghiệm các hệ cơ điện tử phức tạp cũng như các thuật toán của chúng dư

ép thời gian thực, việc mô phỏng các bộ điều khiển theo thời gian thực kết hợp với phần cứng (như các bộ xử lý tín hiệu có sẵn) thay vì với phần cứng thật (ví dụ như ASICS) có thể được thựSau đó, quá trình, cơ cấu chấp hành và cảm biến sau đó có thể là thực. Đây được gọi làtạo mẫu điềukhiển(hình 2.10(b)). Tuy nhiên, các phần của quá trình, hoặc cơ cấu chấp hành có thể được mô phdẫn đến sự kết hợp giữa mô phỏng HIL và việc tạo mẫu điều khiển. Ưu điểm của sự kết hợp nà

Những phát triển ban đầu của phương pháp xử lý tín hiệu, các mô hình quá trình và cấu hệ thống điều khiển bao gồm các thuật toán có phần mềm cao cấp và phần cứng với tínhcao có sẵn;Thử nghiệm quy trình xử lý tín hiệu và hệ thống điều khiển kết hợp với các thiết kế cơchấp hành, các phần của quá trình và cảm biến để tạo ra tác dụng hỗ trợ lẫn nhau;Giảm các mô hình và thuật toán nhằm giảm giá thành sản phẩm;Xác định các thông số kỹ thuật cho phần mềm và phần cứng cuối cùngMột số ưu điểm của mô phỏng HIL cũng có giá trị cho việc tạo mẫu điều khiển. Một số

khảo về mô phỏng thời gian thực là [48,49].

Tài liệu tham khảo[1] Kyura, N. and Oho, H., Mechatronics—an industrial perspective. IEEE/ASME Transactions on

Mechatronics,1(1):10–15.[2] Schweitzer, G., Mechatronik-Aufgaben und Lösungen. VDI-Berichte Nr. 787. VDI-Verlag

Düsseldorf, 1989.[3] Ovaska, S. J., Electronics and information technology in high range elevator systems

Mechatronics, 2(1):89–99, 1992.[4] IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 1996.

14

Page 15: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 15/17

Cách tiếp cận thiết kế cơ điện tử

[5] Harashima, F., Tomizuka, M., and Fukuda, T., Mechatronics—“What is it, why and how?” Aneditorial.IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 1(1):1–4, 1996.

[6] Schweitzer, G., Mechatronics—a concept with examples in active magnetic bearings.Mechatronics, 2(1):65–74, 1992.

[7] Gausemeier, J., Brexel, D., Frank, Th., and Humpert, A., Integrated product development. IThird Conf. Mechatronics and Robotics, Paderborn, Germany, Okt. 4–6, 1995.

Teubner, Stuttgart, 1995.[8] Isermann, R., Modeling and design methodology for mechatronic systems. IEEE/ASME

Transactions on Mechatronics,1(1):16–28, 1996.[9] Mechatronics: An International Journal. Aims and Scope.Pergamon Press, Oxford, 1991.[10] Mechatronics Systems Engineering: International Journal on Design and Application o

Integrated Electromechanical Systems.Kluwer Academic Publishers, Nethol, 1993.[11] IEE, Mechatronics: Designing intelligent machines. InProc. IEE-Int. Conf. 12–13 Sep.,

Univ. of Cambridge, 1990.[12] Hiller, M. (ed.), Second Conf. Mechatronics and Robotics. September 27–29, Duisburg/Moer

Germany, 1993. Moers, IMECH, 1993.[13] Isermann, R. (ed.), Integrierte mechanisch elektroni-sche Systeme. March 2–3, DarmstadtGermany,1993. Fortschr.-Ber. VDI Reihe 12 Nr. 179. VDI-Verlag, Düsseldorf,1993.

[14] Lückel, J. (ed.), Third Conf. Mechatronics and Robotics, Paderborn, Germany, Oct. 4–6, 199Teubner, Stuttgart, 1995.

[15] Kaynak, O., Özkan, M., Bekiroglu, N., and Tunay, I. (eds.), Recent advances in mechatronics. IProc. Int. Conf. Recent Advances in Mechatronics, August 14–16, 1995,

[16] Istanbul, Turkey. Kitaura, K., Industrial mechatronics. New East Business Ltd., in Japanese1991.

[17] Bradley, D. A., Dawson, D., Burd, D., and Loader, A. J.,Mechatronics-Electronics inProducts and Processes. Chapman and Hall, London, 1991.

[18] McConaill, P. A., Drews, P., and Robrock, K. H.,Mechatronics and Robotics I . IOS-Press, Amsterdam, 1991.

[19] Isermann, R., Mechatronische Systeme. Springer, Berlin, 1999.[20] Isermann, R., Lachmann, K. H., and Matko, D., Adaptive Control Systems, Prentice-

Hall, London, 1992.[21] Isermann, R., Supervision, fault detection and fault diagnosis methods—advanced methods an

applications. InProc. XIV IMEKO World Congress, Vol. 1, pp. 1–28, Tampere, Finland,1997.

[22] Isermann, R., Supervision, fault detection and fault diagnosis methods—an introduction, speciasection on supervision, fault detection and diagnosis.Control Engineering Practice,5(5):639–652, 1997.

[23] Isermann, R. (ed.), Special section on supervision, fault detection and diagnosis.ControlEngineering Practice, 5(5):1997. ©2002 CRC Press LLC

[24] Saridis, G. N.,Self Organizing Control of Stochastic Systems. Marcel Dekker, NewYork, 1977.

[25] Saridis, G. N. and Valavanis, K. P., Analytical design of intelligent machines. Automatica,24:123– 133, 1988.

[26] Åström, K. J., Intelligent control. InProc. European Control Conf., Grenoble, 1991.[27] White, D. A. and Sofge, D. A. (eds.),Handbook of Intelligent Control. Van Norstrad,Reinhold,New York, 1992.

15

Page 16: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 16/17

Sổ tay Cơ điện tử

[28] Antaklis, P., Defining intelligent control.IEEE Control Systems, Vol. June: 4–66, 1994.[29] Gupta, M. M. and Sinha, N. K., Intelligent Control Systems.IEEE-Press, New York, 1996.[30] Harris, C. J. (ed.), Advances in Intelligent Control.Taylor & Francis, London, 1994.[31] Otter, M. and Gruebel, G., Direct physical modeling and automatic code generation for

mechatronics simulation. InProc. 2nd Conf. Mechatronics and Robotics, Duisburg,Sep. 27–29, IMECH, Moers, 1993.

[32] Elmquist, H., Object-oriented modeling and automatic formula manipulation in DymolaScandin. Simul. Society SIMS, June, Kongsberg, 1993.

[33] Hiller, M., Modelling, simulation and control design for large and heavy manipulators. InProc.Int. Conf. Recent Advances in Mechatronics. 1:78–85, Istanbul, Turkey, 1995.

[34] James, J., Cellier, F., Pang, G., Gray, J., and Mattson, S. E., The state of computer-aided controsystem design (CACSD).IEEE Transactions on Control Systems, Special Issue, April6–7 (1995).

[35] Otter, M. and Elmqvist, H., Energy flow modeling of mechatronic systems via object diagramsIn Proc. 2nd MATHMOD, Vienna, 705–710, 1997.

[36] Paynter, H. M., Analysis and Design of Engineering Systems. MIT Press, Cambridge,1961.[37] MacFarlane, A. G. J., Engineering Systems Analysis.G. G. Harrop, Cambridge, 1964.[38] Wellstead, P. E., Introduction to Physical System Modelling.Academic Press, London, 1979.[39] Karnopp, D. C., Margolis, D. L., and Rosenberg, R. C.,System Dynamics. A Unified Approach.

J. Wiley, New York, 1990.[40] Cellier, F. E.,Continuous System Modelling.Springer, Berlin, 1991.[41] Gawtrop, F. E. and Smith, L.,Metamodelling: Bond Graphs and Dynamic Systems.Prentice-

Hall,London, 1996.[42] Eykhoff, P.,System Identification. John Wiley & Sons, London, 1974.[43] Elmqvist, H., A structured model language for large continuous systems. Ph.D. Dissertation

Report CODEN: LUTFD2/(TFRT-1015) Dept. of Aut. Control, Lund Institute of TechnologySweden, 1978.

[44] Elmqvist, H. and Mattson, S. E., Simulator for dynamical systems using graphics and equationfor modeling. IEEE Control Systems Magazine, 9(1):53–58, 1989.

[45] Isermann, R.,Identifikation dynamischer Systeme. 2nd Ed., Vol. 1 and 2. Springer,Berlin, 1992.

[46] Ljung, L.,System Identification: Theory for the User. Prentice-Hall, EnglewoodCliffs, NJ, 1987.

[47] Isermann, R., Ernst, S., and Nelles, O., Identification with dynamic neural networks—architectures, comparisons, applications—Plenary. InProc. IFAC Symp. SystemIdentification (SYSID’97), Vol. 3,pp. 997–1022, Fukuoka, Japan, 1997.

[48] Hanselmann, H., Hardware-in-the-loop simulation as a standard approach for developmencustomization, and production test, SAE 930207, 1993.

[49] Isermann, R., Schaffnit, J., and Sinsel, S., Hardware-in-the-loop simulation for the design andtesting of engine control systems.Control Engineering Practice, 7(7):643–653, 1999.

16

Page 17: sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

8/6/2019 sổ tay cdt Chuong 2-Tiep Can, Tke

http://slidepdf.com/reader/full/so-tay-cdt-chuong-2-tiep-can-tke 17/17

Cách tiếp cận thiết kế cơ điện tử

17