.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
  • znanie.bystrickaya.ru/ahirova-dilnavaz-ian-zhalpi-orta-mektebn-matematika-pn-malm.html
  • uchebnik.bystrickaya.ru/uchebnoj-disciplini-patologicheskaya-anatomiya-060101-65-lechebnoe-delo-kvalifikaciya-vipusknika-specialist-forma-obucheniya.html
  • thesis.bystrickaya.ru/programma-konferencii-3-stenogramma.html
  • abstract.bystrickaya.ru/34-dokumentacionnoe-obespechenie-otchet-o-deyatelnosti-upravleniya-za-2007-god.html
  • tests.bystrickaya.ru/matematicheskoe-modelirovanie-fiziko-tehnicheskih-obektov-na-osnove-strukturnoj-i-parametricheskoj-adaptacii-iskusstvennih-nejronnih-setej.html
  • report.bystrickaya.ru/kniga-tretya-stranica-2.html
  • reading.bystrickaya.ru/m-n-likov-rezhim-dostupa.html
  • klass.bystrickaya.ru/a-a-gileva-tehnicheskij-redaktor.html
  • education.bystrickaya.ru/315-razvitie-zhilishno-kommunalnogo-hozyajstva-programma-ekonomicheskogo-i-socialnogo-razvitiya-tulskoj-oblasti.html
  • reading.bystrickaya.ru/kursovaya-na-temu-avtomatizirovannie-informacionno-poiskovie-sistemi.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/raschet-lokalnih-setevih-grafikov.html
  • school.bystrickaya.ru/k-1990-g-v-ssha-urbanizirovano-70-naseleniya-v-rossijskoj-federacii-k-1995-g-76-.html
  • lesson.bystrickaya.ru/proshanie-s-materoj-vrasputin.html
  • composition.bystrickaya.ru/otchet-o-samoobsledovanii-osnovnoj-obrazovatelnoj-programmi-po-specialnosti-200503-standartizaciya-i-sertifikaciya-stranica-8.html
  • report.bystrickaya.ru/gosudarstvennij-medicinskij-universitet-goroda-semej.html
  • occupation.bystrickaya.ru/metodicheskoe-posobie-k-kursovoj-rabote-po-discipline-ekspluatacionnie-materiali-i-ekonomiya-toplivno-energeticheskih-resursov-dlya-studentov-4-kursa-dnevnoj-i-2-kursa.html
  • teacher.bystrickaya.ru/g-m-proshanskij-klassifikaciya-proektivnih-metodov-stranica-7.html
  • otsenki.bystrickaya.ru/sociologiya-psihologiya-diplomatiya-8.html
  • school.bystrickaya.ru/borba-s-narkobiznesom-v-kirgizstane-chast-24.html
  • kanikulyi.bystrickaya.ru/vrachi-gospitalizirovali-odnogo-iz-uchastnikov-golodovki-v-mahachkale-radio-rsn-novosti-10-10-2008-minaeva-natalya-16-00-10.html
  • tasks.bystrickaya.ru/3-lekciya-funkcionirovanie-i-razvitie-sistemi-konspekt-lekcij-po-sistemnomu-analizu-lekciya-istoriya-predmet.html
  • uchebnik.bystrickaya.ru/vidi-izobrazitelnih-iskusstv-sredstva-sozdaniya-hudozhestvennogo-obraza-kompoziciya-kolorit-ritm-liniya-svetoten-i-t-d.html
  • literature.bystrickaya.ru/budut-bit-rublem-novie-izvestiya-kira-vasileva-02042008-056-str-2-gosduma-rf-monitoring-smi-2-aprelya-2008-g.html
  • school.bystrickaya.ru/analiz-rinka-i-pozicionirovanie.html
  • universitet.bystrickaya.ru/trebovaniya-k-rezultatam-osvoeniya-osnovnoj-obrazovatelnoj-programmi-bakalavriata.html
  • institut.bystrickaya.ru/tehnika-tehnicheskie-nauki-byulleten-novih-postuplenij-2009-god.html
  • nauka.bystrickaya.ru/uchebnik-po-kursu-vozrastnaya-anatomiya-fiziologiya-i-gigiena-stranica-35.html
  • holiday.bystrickaya.ru/mi-gosudarstvennoj-politiki-v-tom-chisle-s-prioritetami-regionalnoj-socialnoj-politiki-stranica-2.html
  • notebook.bystrickaya.ru/kandid-ili-optimizm-programma-psihologo-pedagogicheskih-meropriyatij-dlya-vipusknikov-v-period-podgotovki-k-edinomu.html
  • assessments.bystrickaya.ru/blagotvoritelnaya-akciya-vtorie-ruki-ezhednevnie-novosti-podmoskove-moskva-36-02-03-2012-c-1.html
  • assessments.bystrickaya.ru/erih-manshtejn-stranica-12.html
  • tetrad.bystrickaya.ru/uchebno-metodicheskij-kompleks-po-modulyu-kv2professionalnaya-etika.html
  • tests.bystrickaya.ru/lekciya-4-fazovie-ravnovesiya-fazovie-diagrammi.html
  • notebook.bystrickaya.ru/karta-samostoyatelnoj-raboti-i-uchebnoj-deyatelnosti-studenta-uchebno-metodicheskoe-posobie-smolensk.html
  • obrazovanie.bystrickaya.ru/predsedatel-dtn-professor-eb-yakovlev-programma-sankt-peterburg.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.