Экспериментальные исследования в мехатронных системах
.RU

Экспериментальные исследования в мехатронных системах





Экспериментальные исследования в мехатронных системах Часть 1  
Овсянников Сергей Всеволодович, Бошляков Андрей Анатольевич, Кузьмина Ангелина Олеговна

 
Введение
 

Экспериментальные исследования занимают главенствующее место среди всех способов получения информации о внутренних взаимосвязях в мехатронных системах. Процесс проектирования любого мехатронного устройства или системы связан с их экспериментальными исследованиями и многочисленными разнообразными испытаниями. Под экспериментом принято понимать совокупность действий, осуществляемую посредством материальных средств исследования с целью получения новой информации об изучаемом объекте путем построения информационной модели, характеризующей различные его стороны и проявления. Разновидностью экспериментов являются испытания, проводимые с целью контроля нахождения параметров объекта в допустимых пределах. Постоянное усложнение технических задач требует научного планирования эксперимента, чтобы уменьшить затраты на его проведение и получить при этом достоверную информацию. В настоящем учебном пособии рассматриваются экспериментальные исследования и испытания для определения основных характеристик мехатронных систем.

Первая часть учебного пособия посвящена вопросам классификации научных методов исследования в целом и эксперимента, как их составной части, экспериментальному определению статических и динамических характеристик мехатронных систем, экспериментальному определению характеристик случайных процессов в мехатронных системах.

  1. ^ Методы исследований мехатронных систем
1.1. Классификация научных методов исследования

Все многообразие научных методов исследований можно условно разбить на три большие группы:
^ 1.1.1. Теоретические методы
Можно выделить четыре основных теоретических метода:

Метод формализации. Метод базируется на представлении содержания и структуры изучаемого объекта в знаковой форме с помощью искусственных языков и символов. Этот метод широко используется при исследовании мехатронных систем, например, в виде использования различного рода операторных преобразований (Фурье, Лапласа.), описания свойств мехатронных систем с помощью передаточных функций и т.д.

^ Метод аксиоматизации. Метод основан на использовании в исследовании некоторых логических аксиом (постулатов), на основании которых все остальные результаты получаются чисто логическим путем, посредством доказательств.

^ Метод идеализации. Метод основан на изучении объекта путем наделения его некоторыми идеальными свойствами. Этот метод широко используется при исследовании мехатронных систем, например, в случае описания мехатронной системы в целом или отдельных ее частей как линейных или нелинейных объектов.

^ Метод восхождения от абстрактного к конкретному. Метод основан на получении результатов исследования путем перехода от логического изучения абстрактного расчлененного объекта к его целостному конкретному представлению.
^ 1.1.2. Теоретико-эмпирические методы
Можно выделить четыре основных теоретико-эмпирических метода:

Метод абстрагирования. Метод основан на мысленном отвлечении от несущественных свойств исследуемого объекта и изучении в дальнейшем наиболее важных его сторон на модели. Этот метод является обязательным при исследовании мехатронных систем.

^ Метод анализ и синтеза. Метод основан на различных способах расчленения изучаемого объекта на элементы и отношения (анализ), а также соединения в единое целое отдельных элементов (синтез). Этот метод является одним из основных при исследовании и проектировании мехатронных систем.

^ Метод индукции и дедукции. Метод основан на получении результатов исследований на базе процесса познания от частного к общему (индукция) и от общего к частному (дедукция).

^ Метод моделирования. Метод используется для изучения объекта путем замены его моделью, отражающей структуру, связи, отношения, и т.п. Результаты исследования интерпретируются на реальный объект. Этот метод является чрезвычайно эффективным инструментом при исследовании и проектировании мехатронных систем.
^ 1.1.3. Эмпирические методы
Можно выделить четыре основных эмпирических метода:

Метод наблюдения. Метод базируется на фиксации и регистрации параметров и показателей свойств изучаемого объекта. Широко используется при исследовании мехатронных систем.

^ Метод измерения. Метод состоит в формировании численной оценки исследуемого параметра объекта. Широко используется при исследовании мехатронных систем.

^ Метод сравнения. Метод позволяет определить различия или общность исследуемого объекта с аналогом (эталоном).

Метод эксперимента. Метод основан на исследовании изучаемого объекта в искусственно созданных для него условиях. Условия могут быть натуральные и моделированные. Метод предполагает использование ряда других методов – в том числе эмпирических. Широко используется при исследовании и проектировании мехатронных систем. Дальнейшее изложение настоящего материала связано исключительно с различными аспектами использования именно этого метода.
^ 1.2. Классификация экспериментов
Все эксперименты можно классифицировать по следующим признакам:
^ 1.2.1. Классификация экспериментов по структуре
По этой классификации все многообразие экспериментов можно разделить на две группы:

Натурные эксперименты. В этом случае средства эксперимента взаимодействуют непосредственно с объектом исследования.

^ Модельные эксперименты. В этом случае средства эксперимента взаимодействуют не с самим объектом исследования, а с его заменителем – моделью. Существует разновидность модельного эксперимента – модельно-кибернетический эксперимент, в котором характеристики изучаемого объекта вычисляются с помощью моделирующего алгоритма на ЭВМ.

Оба типа экспериментов характерны для мехатронных систем.
^ 1.2.2. Классификация экспериментов по стадии проведения
По этой классификации все многообразие экспериментов можно разделить на три группы:

Лабораторные эксперименты. Это эксперименты по изучению общих закономерностей явлений и процессов, по проверке гипотез и теорий. Для мехатронных систем они в большинстве случаев не характерны.

^ Стендовые эксперименты. Это эксперименты по изучению вполне конкретных процессов в исследуемом объекте (системе, изделии). По результатам стендовых экспериментов определяют:

  1. Недоработки при расчетах и конструировании;

  2. Рекомендации по серийному выпуску;

  3. Рекомендации по эксплуатации.

Этот тип эксперимента весьма характерен для мехатронных систем.

Промышленные эксперименты. Это эксперименты, которые проводятся в случае:

  1. Создания нового изделия по данным лабораторных и стендовых экспериментов;

  2. Контрольно-выборочного испытания серийно выпускаемого изделия.

Этот тип эксперимента также характерен для мехатронных систем.
^ 1.2.3. Классификация экспериментов по организации
По этой классификации все многообразие экспериментов можно разделить на четыре группы:

Обычные эксперименты. Это достаточно простые эксперименты, проводимые, как правило, в лабораторных условиях. Для них характерно использование относительно несложных методик и оборудования, а также многократно-повторяющихся однообразных измерений и вычислений. Этот тип эксперимента характерен для мехатронной системы, особенно в случае исследования работы ее отдельных компонент, например, электродвигателей, датчиков координат и т.п.

^ Специальные эксперименты. Это эксперименты, связанные с созданием и исследованием свойств объекта (системы, изделия) в целом.

Уникальные эксперименты. Эти эксперименты проводятся на сложном единичном оборудовании. Для них свойственны большой объем экспериментальных данных и высокая скорость протекания процессов. Для мехатронных систем они не характерны. Объектом их исследования являются новые самолеты, ракеты, силовые установки и т.п.

Смешанные эксперименты. Представляют собой совокупность разнотипных экспериментов, связанных единой программой.
^ 1.2.4. Классификация экспериментов по способу проведения
По этой классификации все многообразие экспериментов можно разделить на три группы:

Пассивные эксперименты. Эти эксперименты основаны на регистрации входных и выходных параметров объекта без вмешательства в ход эксперимента и предполагают обработку результатов только после его окончания.

^ Активные эксперименты. Эти эксперименты основаны на активном воздействии на объект специальных возмущений. Различают следующие активные эксперименты:

Неуправляемые эксперименты предполагают отсутствие изменений в ходе эксперимента. Программное управление предполагает изменение в ходе эксперимента в соответствии с заранее разработанным планом. Наконец, эксперимент с обратной связью предполагает интерпретацию результатов на каждом шаге эксперимента с целью выработки оптимальной стратегии его дальнейшего проведения.

^ Активно-пассивные эксперименты. В этих экспериментах одна часть данных просто регистрируется, а другая обрабатывается и используется для управления экспериментом.

detstvo-yurij-shatunov-v-trave-sidel-kuznechik-nosov-shainskij-3.html
detyam-invalidam-otkazali-v-pampersah-zakon-ob-obrashenii-lekarstvennih-sredstv.html
detyam-rabotnikov-predpriyatij-okazavshihsya-v-tyazhyoloj-ekonomicheskoj-situacii-priobreteni-putyovki-v-lagerya-za-schyot-fonda-socstraha.html
detyam-s-narusheniyami-zreniya-stranica-5.html
deu-ndrstern-tehnologiyasi-mamandiini-studentterne-arnalan.html
deutsche-welle-04042011-narushenij-na-viborah-ne-zamecheno-vpechatleniya-nemeckogo-nablyudatelya-v-kazahstane.html
  • predmet.bystrickaya.ru/referatov-formirovanie-matematicheskoj-simvoliki.html
  • shkola.bystrickaya.ru/planirovanie-i-v-krilov-rukovoditel-izdatelskogo-proekta-kand-sociol-nauk.html
  • literatura.bystrickaya.ru/spisok-literaturi-kurs-lekcij-po-specialnosti-ultrazvukovaya-diagnostika-minsk-belmapo.html
  • college.bystrickaya.ru/1-obshie-voprosi-chto-takoe-visshee-professionalnoe-obrazovanie.html
  • holiday.bystrickaya.ru/o-yu-artemova-nizhnie-sergi-stranici-polevogo-dnevnika.html
  • pisat.bystrickaya.ru/tematicheskij-plan-konferencii-prikaz-1425-ot-28-oktyabrya-2009g-oprovedenii-viii-mezhregionalnoj-nauchno-prakticheskoj.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/referat-po-discipline-ekonomicheskaya-istoriya-na-temu-moneti-i-denezhnoe-obrashenie-drevnerusskogo-gosudarstva-vozniknovenie-russkoj-denezhno-vesovoj-sistemi.html
  • prepodavatel.bystrickaya.ru/tema-15-akti-grazhdanskogo-so-stoyaniya-uchebno-metodicheskij-kompleks-omsk-2010-ministerstvo-obrazovaniya-i-nauki.html
  • testyi.bystrickaya.ru/a-i-gavrilyak-voprosi-k-ekzamenu-po-kursu-filosofiya-ch-2-dlya-studentov-zaochnogo-otdeleniya-yui-2010-g.html
  • literatura.bystrickaya.ru/religiozno-civilizacionnie-vibori-vospitaniya-chast-5.html
  • teacher.bystrickaya.ru/glava-2-dmitrij-alekseevich-gluhovskij.html
  • writing.bystrickaya.ru/geoinformacionnie-sistemi-v-geograficheskom-obrazovanii-annotaciya-osnovnoj-obrazovatelnoj-programmi-po.html
  • occupation.bystrickaya.ru/na-osnove-kompleksnogo-doklada-buryatstata.html
  • report.bystrickaya.ru/kalendarno-tematicheskij-plan-vneauditornoj-samostoyatelnoj-raboti-po-chastnomu-kursu-mikrobiologii-dlya-studentov-stomatologicheskogo-fakulteta.html
  • esse.bystrickaya.ru/rabota-territorialnih-otdelov-moskovsko-okskogo-tu-rosribolovstva-internet-resurs-fishkamchatkaru-27062011.html
  • essay.bystrickaya.ru/cbd-konvenciya-o-biologicheskom-raznoobrazii.html
  • uchit.bystrickaya.ru/teoreticheskie-osnovi-bankovskogo-marketinga.html
  • zanyatie.bystrickaya.ru/socialnaya-metafizika-hristianstva-nacionalnaya-ideya-i-nacionalnaya-ideologiya.html
  • bukva.bystrickaya.ru/totalitarizm-i-kultura.html
  • holiday.bystrickaya.ru/obshestvo-i-priroda.html
  • learn.bystrickaya.ru/glava-6-novij-shelling-i-ego-popitka-primirit-irracionalizm-uchebnoe-posobie-dlya-filosofskih-fakultetov-universitetov.html
  • literatura.bystrickaya.ru/rozhdenie-hozyaina-chubajs-na-vashi-golovi.html
  • esse.bystrickaya.ru/programma-provedeniya-dnej-molodezhnoj-nauki-v-altgu-21-aprelya-2008-g-stranica-3.html
  • education.bystrickaya.ru/3-mezhdunarodnaya-trudovaya-migraciya-v-kontekste-globalizacii-s-e-metelyov-mezhdunarodnaya-trudovaya-migraciya-i-ee.html
  • composition.bystrickaya.ru/otchet-o-deyatelnosti-sluzhbi-zanyatosti-naseleniya-moskovskoj-oblasti-za-2007-god-analiz-situacii-na-rinke-truda-stranica-2.html
  • doklad.bystrickaya.ru/uchebno-metodicheskij-kompleks-disciplini-marketing-napravlenie-podgotovki-bakalavrov.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/roos-karl-gustav.html
  • doklad.bystrickaya.ru/uchebnoe-posobie-po-vipolneniyu-kursovogo-proekta-po-discipline-avtomobili-analiz-konstrukcij-elementi-rascheta.html
  • institut.bystrickaya.ru/tyumenskij-gosudarstvennij-neftegazovij-universitet-spravochnik-abiturienta-po-napravleniyam-podgotovki-i-specialnostyam-visshego-professionalnogo-obrazovaniya-dorogie-druzya-stranica-12.html
  • shpargalka.bystrickaya.ru/voprosi-obrazovaniya-v-sfere-kulturi-i-iskusstva-v-svete-poslaniya-prezidenta-rossijskoj-federacii-federalnomu-sobraniyu-rossijskoj-federacii-ot-30-noyabrya-2.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/prikaz-218-ot-1-sentyabrya-2010-g-rabochaya-programma-po-literaturnomu-kraevedeniyu-v-9-klasse-na-2010-2011-uchebnij-god.html
  • writing.bystrickaya.ru/dolya-gosudarstvennih-obrazovatelnih-uchrezhdenij-nachalnogo-i-srednego-professionalnogo-obrazovaniya-v-kotorih-razrabotani-i-realizuyutsya-vospitatelnie-sistemi.html
  • writing.bystrickaya.ru/32-informaciya-ob-alternativah-produkti-i-processi-programma-organizacii-obedinennih-nacij-po-okruzhayushej-srede.html
  • lecture.bystrickaya.ru/7-protivolavinnie-sooruzheniya-i-meropriyatiya-sistema-normativnih-dokumentov-v-stroitelstve.html
  • writing.bystrickaya.ru/ali-pasha-aleksandr-dyuma-stranica-6.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.