Предисловие......9Введение......11Мехатронные модули и мехатронные системы......11Примеры мехатронных систем......131. Микроэлектромеханические системы как основа мехатронных систем......201.1. История развития MEMS......201.2. Области применения технологии MEMS......261.2.1. Датчики......261.2.2. Исполнительные устройства (приводы)......281.3. MEMS технологии в России......302. Модели динамики мехатронных узлов......332.1. Описание линейных моделей......332.1.1. Дифференциальные уравнения......332.1.2. Передаточные функции......362.1.3. Частотные характеристики......392.1.4. Переходные характеристики......432.2. Динамические характеристики нелинейных узлов......452.2.1 Статические нелинейные звенья......462.2.2. Нелинейные дифференциальные уравнения......472.2.3. Понятие пространства состояний......482.2.4. Комбинированное описание......492.3. Линеаризация нелинейных звеньев......502.4. Гармоническая линеаризация......522.5. Математические модели типовых мехатронных узлов......552.5.1. Двигатель постоянного тока......552.5.2. Двигатель переменного тока......592.5.3. Тахогенератор......612.5.4. Электромашинный усилитель......622.5.5. Гидравлическое исполнительное устройство......643. Динамические свойства мехатронных модулей......673.1. Оценки качества процессов в мехатронных системах......673.2. Статический режим......693.2.1. Статические системы......693.2.2. Астатические системы......723.2.3. Системы позиционирования......743.3. Корневой способ анализа динамики......773.4. Частотный способ оценки качества процессов......783.5. Влияние параметров мехатронных узлов на динамику......803.5.1. Системы первого порядка......803.5.2. Системы второго порядка......813.5.3. Системы третьего порядка......823.6. Способы повышения качества динамических процессов линейных мехатронных систем......843.7. Особенности процессов в нелинейных системах......853.8. Анализ автоколебательных процессов в нелинейных системах......874. Методы малого параметра в динамике мехатронных систем......924.1. Метод малого параметра......924.2. Метод разделения движений......944.2.1. Основные понятия......944.2.2. Основное утверждение о разделении движений......974.2.3. Область применения метода......1004.2.4. Оценка влияния быстрой подсистемы на «медленные» процессы......1024.2.5. Влияние обратной связи на условия разделения движений......1034.3. Метод больших коэффициентов......1034.3.1. Основные соотношения......1034.3.2. Техника разделения движений......1074.3.3. Пример применения идеи большого коэффициента......1084.3.4. Особенности управления по вектору скорости......1094.4. К разделению движений в системах с большими коэффициентами......1114.5. Отрицательная обратная связь......1134.6. Дифференцирующие фильтры......1175. Моделирование мехатронных систем......1245.1. Визуальное моделирование с помощью пакета VisSim......1245.1.1. Окно программы VisSim......1245.1.2. Настройки параметров симуляции......1305.1.3. Выбор шага дискретизации по времени......1325.1.4. Выбор метода интегрирования......1335.1.5. Настройки параметров оптимизации......1345.1.6. Моделирование отклика линейного звена......1355.2. Моделирование замкнутой линейной системы......1385.3. Моделирование замкнутой нелинейной системы......1455.4. Обеспечение корректности моделирования......1475.5. Физическая реализуемость модели......1485.6. Формализация требований к системе: стоимостная функция......1505.7. Особенности стоимостных функций при оптимизации регуляторов......1505.8. Рекомендуемые стоимостные функции для оптимизации замкнутой системы......1545.9. Автоматическая оптимизация регуляторов замкнутых систем......1575.10. Пример моделирования и оптимизации системы для управления объектом
склонным к колебаниям......1615.11. Метод аддитивной компоненты......1655.12. Организация скользящего режима по управлению......1685.13. Проектирование робастных регуляторов методом минимаксного поиска......1715.14. Численный пример решения задачи робастного управления......1776. Разъяснение некоторых сложных вопросов по предмету......1836.1. О корректно поставленной задаче оптимизации......1836.2. Выбор характеристических полиномов замкнутой системы автоматического управления высокого порядка......1956.2.1. Постановка задачи......1956.2.2. Оптимизация полинома четвертого порядка......1976.2.3. Оптимизация полинома пятого порядка......1996.2.4. Оптимизация полинома шестого порядка......2016.2.5. Оптимизация полинома седьмого порядка......2026.2.6. Оптимизация полинома восьмого порядка......2046.2.7. Оптимизация полинома девятого порядка......2056.2.8. Оптимизация полинома десятого порядка......2066.2.9. Оптимизация полинома одиннадцатого порядка......2086.2.10. Оптимизация полинома двенадцатого порядка......2096.2.11. Результаты и обсуждение......2116.3. Проектирование многоканального регулятора методом численной оптимизации: базовые принципы......2116.3.1. Введение......2116.3.2. Постановка задачи......2136.3.3. Результаты решения задачи......2156.3.4. Усложненная задача и результаты ее решения......2186.3.5. Исследование возможности дальнейшего улучшения системы за счет дополнительного дифференцирования......2236.3.6. Выводы......2256.4. Обоснование применения сигналов сложной формы при численной оптимизации регуляторов для замкнутых систем управления......2256.4.1. Введение......2256.4.2. Постановка задачи и инструментарий для ее решения......2266.4.3. Результаты и их обсуждение......2286.4.4. О возможностях проектирования робастных систем усреднением во времени......2316.4.5. Выводы......232Заключение......233Библиографический список......234