Modeling and simulation of Mechatronics system
التطبيقات المحددة والمتنوعة غالبا تحدد متطلبات النظام الميكاترونى و خصائص نظام التحكم وتكون خصائص هذه التطبيقات أو متطلبتها الأداء العالي وهذا ما يتيح لنا عموما تحديات جديدة فى عمليات التصميم و تكامل التصميم مع التحكم.
وفى عمليات التحكم تساعد الرسوم البيانية فى نمذجة ديناميكية النظام الطبيعي والذي يكون ضروري لتحقيق التكامل. وهذه الرسوم مثل bond graph representation التي تتيح تقنيات مثل تعديل خصائص النظام التي تودي إلى النظام الأمثل.
وهذه المبادىء تطبق أيضا فى المجالات ذات الطاقة المتعددة التي تشتمل على مجال أو أكثر من مجالات الطاقة الأتية الطاقة الكهربية والطاقة الميكانيكية أو المغناطيسية أو الكيميائية.
نمذجة نظام الميكاترونيات يجب أن تبدأ بفكره واضحة عن السلوك الديناميكي للنظام وخصائص الأداء performance
Modeling perspectives
(A) System properties
يتحقق سلوك النظام المناسب بالاعتماد على تكوين مكونات النظام المادية و نظام التحكم وعموما الحدود فى أداء النظام تحدد بالمكونات و العلاقات فيما بينها وعلى الرغم من عرض ديناميكية النظام التي لا تحتوى على تركيب النظام فقط و سبب هذا انه يتضمن مميزات لعمليه الترابط أو التجميع synthesis process.
المعلومات الإنشائية التي تشمل العلاقات الطبيعية بين المكونات و الأنظمة الفرعية subsystem والتي يوضحها لنا رسم الروابط bond graph و يوضح أيضا عمليات انتقال الطاقة و تبادلها بين هذه الأنظمة و مكوناتها.
المعلومات هي المفتاح فى عمليه تحليل النظام و فى عمليه التجميع أو عمليه التصميم وهذه المعلومات أو البيانات تشمل على الخصائص الإنشائية للنظام مثل القدرة على عمل التحكم controllability والقدرة على ملاحظه النظام observability وتحديد هوية الأنظمة الفرعية الموجودة فى النظام الأساسي المختلفة فى مقياس الزمن time scale.
وتطوير هذه القواعد أو البيانات يتبع طريقه للتحليل و التصميم مثل تحديد أماكن المشغلات actuators وأماكن المجسات sensors و التي تعتبر من أهم العمليات فى تصميم الماكينات و التحكم والمشغلات تعتمد على العمليات التي تقوم بها الماكينات و تعتمد أيضا على علاقات الربط بين المكونات و الأنظمة الفرعية و الإشارات الداخلةinput signals القادمة من المجسات
(B) Achievable performance
كما ذكرنا سابقا أن تكامل التصميم والتحكم فى النظام الطبيعي ضروري جدا لتحقيق الأداء المطلوب.
المصممون عاده يضعون فى اعتبارهم مظهر النظام aspects لتأكيد أن الأداء المطلوب قد تحقق و من الضروري أيضا ملاحظه تحقيق الأداء المطلوب ويعتمد ذلك على حدود مكونات النظام المادية hardware ثم بعد ذلك نقوم بالبحث نظام التحكم المناسب.
المفتاح الرئيسي فى عمليات التحكم والتصميم هو تحديد الخصائص الطبيعية للنظام و الخصائص المميزة characteristics للمكونات المادية التي على أساسها نحقق الأداء المطلوب .
ولتصميم نظام ميكاترونى يعطى لنا أداء كافي يجب أن يقوم المصمم بأتباع الأتي وهو تطبيق عمليات الطرق أو النماذج methodology لتحديد ثوابت parameters المكونات المادية اللازمة و الخصائص الطبيعية لكل ثابت وهذا بالتأكيد يساعد مهندس النظام لاختيار الثوابت المناسبة فى التصميم والمناسبة لكل النظام وقدرتها inherent لتحقيق الأداء المطلوب.
(C ) Control system design
النظام الميكاترونى يشمل مجالات عديدة و ظروف تشغيل متعددة ولذلك يجب أن يكون التحكم عملي practical ويتضمن على التنفيذ implementation و الثبات maintainer وان يحقق أيضا تكلفه اقل
وعامل التكلفة حقا يعتبر من أهم العوامل التي دائما تكون مهملة
ومن ناحية أخرى أن يكون لديه القدرة أيضا على تصحيح نفسه فى حاله الضرورة ليتواكب مع التغير السريع فى ديناميكية النظام والنماذج الغير مكرره ولذلك يجب أن يكون ألجوريثم algorithm التحكم عملي وان يتعامل مع عدم الاستقرار وعدم الثبات والتغير السريع والأنظمة الغير خطيه و الأنظمة الغير مؤكدة أو الغير واضحة .