Εισαγωγή στη Μηχατρονική

Abstract

Το παρόν διδακτικό σύγγραμμα περιέχει εισαγωγικές γνώσεις και έννοιες σχετικές με το αντικείμενο της μηχατρονικής. Η μηχατρονική, ως διεπιστημονική περιοχή, στηρίζεται σε γνώσεις μηχανικής-δυναμικής, ελέγχου, ηλεκτρονικών και αξιοποιεί τη διαθέσιμη τεχνολογία για τον σχεδιασμό ενσωματωμένων σύνθετων, ευφυών συστημάτων.Η ύλη που παρουσιάζεται περιορίστηκε σε ορισμένες χρήσιμες γνώσεις και στην παρουσίαση ενδεικτικών εφαρμογών, με την ελπίδα ότι αυτό θα βοηθήσει τον αναγνώστη να αναζητήσει περισσότερες πληροφορίες στις πηγές και να προχωρήσει με την επεξεργασία της δικής του εφαρμογής. Τα περισσότερα από τα βήματα που παρουσιάζονται συμπληρώνονται από προγράμματα σε γλώσσα MATLAB και μερικά σε Simulink. Στόχος είναι να αποτελέσει η πληροφορία αυτή ουσιαστική βοήθεια και ερέθισμα στον αναγνώστη για να χρησιμοποιήσει το διαθέσιμο υλικό και να το επεκτείνει. Το παρόν σύγγραμμα δεν απευθύνεται μόνο σε ηλεκτρολόγους ή ηλεκτρονικούς μηχανικούς και σε μηχανικούς πληροφορικής, αλλά και σε μηχανικούς όλων των ειδικοτήτων, και για τον λόγο αυτό οι έννοιες παρουσιάζονται με τρόπο, κατά το δυνατόν, απλό και συνοπτικό και συχνά μέσα από λυμένα παραδείγματα.Τα αντικείμενα που παρουσιάζονται στο βιβλίο είναι τα ακόλουθα. Μετά από μια σύντομη εισαγωγή στο Κεφάλαιο 1, παρουσιάζονται παραδείγματα αισθητήρων και ενεργοποιητών στα Κεφάλαια 2 και 3 αντίστοιχα. Αναλογικά συστήματα με αναφορά σε ηλεκτρικά κυκλώματα παρουσιάζονται στο Κεφάλαιο 4. Στοιχεία ψηφιακής λογικής σχεδίασης αναλύονται στο Κεφάλαιο 5. Στο Κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται στοιχεία δυναμικής μηχανισμών και κατασκευών. Στοιχεία από τα κλασικά συστήματα ελέγχου δίνονται στο Κεφάλαιο 7. Τεχνικές τεχνητής νοημοσύνης συζητούνται στο Κεφάλαιο 8. Οι τεχνικές ασαφούς και νευροασαφούς ελέγχου, που χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για τη μελέτη μηχατρονικών κατασκευών, παρουσιάζονται στο Κεφάλαιο 9. Συγκεκριμένα παραδείγματα, που δείχνουν την εφαρμογή παθητικού και ενεργού ελέγχου σε μηχανισμούς και κατασκευές, παρουσιάζονται στα Κεφάλαια 10, 11 και 12. Τέλος, τα προγράμματα και το λογισμικό προσομοίωσης που συνοδεύουν το βιβλίο παρουσιάζονται συνοπτικά στο Κεφάλαιο 13.

This textbook contains introductory knowledge and concepts related to the subject of mechatronics. Mechatronics, as an interdisciplinary area, relies on knowledge of mechanics and dynamics, control, electronics and utilizes available technology to design integrated complex, intelligent systems. The material presented has been limited to some useful knowledge and the presentation of illustrative applications, hoping that this will help the reader to seek more information in the sources and proceed with the development of his/her own application. Most of the steps presented are completed by programs in MATLAB and some in Simulink. It is hoped that this information will be of substantial help and stimulus to the reader to use the material available and to extend it. This book is not only addressed to electrical or electronic engineers and IT engineers, but to engineers of all specialties and for this reason the concepts are presented in a way that is as simple and concise as possible and often through solved examples. The following items are presented in the book. After a brief introduction into mechatronics in Chapter 1, examples of sensors and actuators are presented in Chapters 2 and 3 respectively. Analog systems with reference to electrical circuits are presented in Chapter 4. Elements of digital logic design are given in Chapter 5. Elements of dynamics of mechanisms and structures are presented in Chapter 6. Details from classical control systems are given in Chapter 7. Artificial intelligence techniques are discussed in Chapter 8. Fuzzy and neurofuzzy control techniques used subsequently to study mechatronic structures are presented in Chapter 9. Concrete examples showing the application of passive and active control in mechanisms and structures are presented in Chapters 10, 11 and 12. Finally, the programs and simulation software that accompany the book are briefly presented in Chapter 13.