Bài giảng môn Điện - Điện tử - Hệ thống cơ điện tử

HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬTên môn học : Hệ thống cơ điện tửTổng thời gian: 30 tiết (4 tiết \ tuần)Điểm : Giữa kỳ 40% Cuối kỳ 60% Kiểm tra : Giữa kỳ :Bài tập , tiểu luận nhóm Cuối kỳ :Thi Trắc nghiệm .Giảng viên : TS. Nguyễn Văn Trung Mobile: 0946795479 Email : trungnguyen111962@yahoo.comHỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬTên môn học : Hệ thống cơ điện tử Mục tiêu môn học : Sau khi học môn học SV có khả năng : Nắm vững kiến thức về hệ thống cơ điện tử . Trình bày được cấu trúc của hệ thống cơ điện tử và các thành phần cơ bản của Hệ thống cơ điện tử . Trình bày nguyên lý cấu trúc và các bài toán cơ bản quá trình thu thập xử lý thông tin và các quyết định điều khiển . HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GS.TSKH B.Heiman, GS.TSKH WGrth, GS.TSKH K.Pop , Cơ điện tử , NXBKHKT-2012 . TS Trương Hữu Chí, TS Võ Thị Ry , Hệ thống Cơ điện tử trong Chế tạo máy, NXBKHKT-2005 .TÀI LIỆU HỌC TẬP TÀI LIỆU THAM KHẢO Robert H.Bishop. The Mechatronics Hanbook, CRP Press, 2002 Michael B.Histand, David G.Alciatore : Introduction to Mechatronics and Mesurement, Mc Graw-Hill, 1999NOÄI DUNG BAØI GIAÛNG.Chương 1: Các khái niệm về Cơ điện tử .Chương 2: Các thành phần của Hệ thống Cơ điện tửChương 3: Cảm biến và cơ cấu chấp hành.Chương 4: Các hệ thống điều khiển Cơ điện tửChương 5 : Một số ứng dụng Cơ điện tử .HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬHỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬHỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ LÀ GÌ ?HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬHỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬCHÖÔNG 1: TOÅNG QUAN VEÀ CÔ ÑIEÄN TÖÛ 1.1. Các khái niệm cơ bản. 1.2. Lịch sử và xu thế phát triển. 1.2.1. Lịch sử phát triển. 1.2.2. Xu thế phát triển. 1.3 Một số hệ thống cơ điện tử ở các trường đại học trên thế giới.HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬCơ điện tử được mở ra từ định nghĩa ban đầu của công ty Yasakawa Electric Thuật ngữ mechatronics được tạo thành bởi “mecha” trong mechanics và “tronics” trong electronics. Nói cách khác, các công nghệ và sản phẩm được phát triển sẽ ngày càng được kết hợp chặt chẽ và hữu cơ thành phần điện tử vào trong các cơ cấu và rất khó có thể chỉ ra ranh giới giữa chúng.CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN1.1.1 Các khái niệm cơ bản về cơ điện tử Harashima, Tomizuko và Fukada đưa ra năm 1996 “Cơ điện tử là sự kết hợp chặt chẽ của kỹ thuật cơ khí với điện tử và điều khiển máy tính thông minh trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm và quy trình công nghiệp.”CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛNNăm 1997, Shetty và Kolk quan niệm “Cơ điện tử là một phương pháp luận được dùng để thiết kế tối ưu các sản phẩm cơ điện.”CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛNGần đây, Bolton đề xuất định nghĩa “Một hệ cơ điện tử không chỉ là sự kết hợp chặt chẽ các hệ cơ khí, điện và nó cũng không chỉ đơn thuần là một hệ điều khiển. Nó là sự tích hợp đầy đủ các hệ trên.”CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛNNgoaøi ra coøn co caùc ñịnh nghóa khaùc veà cô ñieän töû nhö: Chico state university: Laø lónh vöïc nghieân cöùu maø noù keát hôïp nhöõng nguyeân taéc chuû yeáu cuûa cô khí, kyõ thuaät ñieän töû vaø kyõ thuaät maùy tính. Clemson university: Laø keát hôïp cuûa phaàn meàm vaø phaàn cöùng cho thieát keá vaø phaân tích kyõ thuaät ñieàu khieån tieân tieán.  Design with microprocessors for Mechanical engineers [ Stiffler 1992]: Laø khoa hoïc maø noù thoáng nhaát giöõa cô khí vaø ñieàu khieån ñieän töû. Inductrial Research and Development Advisory Committee of the European [Alciatore 1998]:Laø söï lieân keát hoå trôï laån nhau cuûa cô khí chính xaùc, ñieàu khieån ñieän töû vaø heä thoáng tö duy trong thieát keá saûn phaåm vaø caùc quaù trình saûn xuaát. CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN Introduction to mechatronic and meaurement systems (book): Laø lónh vöïc kyõ thuïaât lieân nghaønh thöïc hieän vieäc thieát keá saûn phaåm döïa treân söï saùt nhaäp caùc phaàn töû cô khí vaø ñieän töû ñöôïc phoái hôïp bôûi moät caáu truùc ñieàu khieån. Journal of mechatronics:Laø söï lieân keát hoå trôï laån nhau cuûa cô khí chính xaùc , ñieàu khieån ñieän töû vaø heä thoáng tö duy trong thieát keá tö duy vaø caùc quaù trình saûn xuaát. Loughborough university (United Kingdom): Cô ñieän töû laø trí tueä thieát keá maø noù söû duïng moät khoái thoáng nhaát keát hôïp cuûa cô khí, ñieän töû vaø kyõ thuaät maùy tính laøm naâng cao chaát löôïng saûn phaåm, quaù trình hoaëc heä thoáng.CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN ME magazine: “Laø taùc duïng hoå trôï laån nhau cuûa cô khí chính xaùc, lí thuyeát ñieàu khieån, khoa hoïc maùy tính, caûm bieán cô caáu taùc ñoäng, ñeå thieát keá saûn phaåm vaø caûi tieán quaù trình”. “öùng duïng cuûa coâng ngheä môùi nhaát trong kyõ thuaät cô khí chính xaùc, lyù thuyeát ñieàu khieån, khoa hoïc maùy tính vaø ñieän töû vaøo vieäc thieát keá caùc quaù trình taïo ra caùc saûn phaåm ña chöùc naêng hôn vaø ñaùp öùng nhu caàu tieâu duøng”. Mechatronical secondary vocational school (Budapest, Hungary: source: EGK):Laø söï saùt nhaäp cuûa cô khí, ñieän töû vaø ñieàu khieån baèng maùy tính thoâng minh trong lónh vöïc laäp keá hoaïch, giai ñoaïn ñaàu saûn suaát vaø quaù trình maø caû ba nghaønh treân luoân hoå trôï vaø taêng cöôøng laån nhau moät caùch khoâng ngöøng. Mechatronics –Electromechanics and Controlmechanics (Miu 1990):Laø lónh vöïc lieân nghaønh maø noù bao goàm ñoàng thôøi cô khí, ñieän töû vaø söï ñieàu khieån baèng maùy tính – heä thoáng giao tieáp cô ñieän.CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN Mechatronics – Electronic control systems in mechanical engineering (Bolton 1995)Laø söï keát hôïp giöõa ñieän töû, kyõ thuaät ñieàu khieån vaø kyõ thuaät cô khí. Mechatronics – Electronics in products and processes [Bradley 1994]:L aø lónh vöïc tích hôïp trong quaù trình thieát keá keát hôïp giöõa kyõ thuaät ñieän töû, maùy tính vaø kyõ thuaät cô khí. Mechatronics – Mechanical system interfacing [Auslander 1994]: Laø söï öùng duïng cuûa caùc khaû naêng phöùc taïp ñoái vôùi söï hoaït ñoäng cuûa caùc heä thoáng vaät chaát. Mechatronics engineering (book): Laø hoaït ñoäng tröôùc khi laäp keá hoaïch lieân quan ñeán cô khí, ñieän töû vaø phaàn meàm vaøo voøng ñôøi saûn phaåm trong hoaït ñoäng ñoàng thôøi cuûa quaù trình phaùt trieån.CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN Mechatronics system design (shetty 1998):Phöông thöùc ñöôïc duøng cho thieát keá toái öu hoùa caùc saûn phaåm ñieän cô. North Carolina state university course: Laø söï lieân keát hoå trôï laån nhau cuûa cô khí chính xaùc, ñieàu khieån ñieän töû vaø heä thoáng tö duy trong thieát keá saûn phaåm vaø caùc quaù trình saûn suaát thoâng minh. University of California at Berkeley: Laø söï tieáp caän linh hoaït, ña kyõ thuaät trong söï keát hôïp cuûa kyõ thuaät cô khí, kyõ thuaät ñieän töû, kyõ thuaät maùy tính vaø coâng ngheä thoâng tin. University of Linz: Heä thoáng kyõ thuaät vaän haønh moät caùch maùy moùc vôùi söï phaûn hoài tôùi moät vaøi boä phaän chuû yeáu nhöng vôùi nhieàu hoaëc ít söï hoå trôï ñaéc löïc cuûa ñieän töû cho caùc cô caáu cô khí.CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN University of Twente (the Neherlands): Laø coâng ngheä maø noù keát hôïp cô khí vôùi ñieän töû vaø coâng ngheä thoâng tin ñeå hình thaønh tröôøng tích hôïp vaø töông taùc trong caùc chi tieát, moâdun, saûn phaåm vaø heä thoáng. University of Washington: Söï nghieân cöùu toång hôïp cuûa thieát keá heä thoáng vaø saûn phaåm maø trong ñoù söï tính toaùn, cô khí hoùa, söï taùc ñoäng, caûm bieán vaø ñieàu khieån ñöôïc keát hôïp vôùi nhau ñeå ñaït ñöôïc chaát löôïng vaø tính naêng cuûa saûn phaåm tieân tieán. Virginia polytechnic institute: Cô ñieän töû lieân quan ñeán söï keát hôïp cuûa cô khí, ñieän töû, phaàn meàm, vaø kyõ thuaät lyù thuyeát ñieàu khieån vaøo trong moät khung coâng vieäc hôïp nhaát maø noù laøm taêng cöôøng quaù trình thieát keá.CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛNÑoái vôùi Takashi Yamaguchi, ngöôøi laøm vieäc ôû phoøng kyõ thuaät cô khí Cty Hitachi ôû Ibaraki Nhaät Baûn thì cô ñieän töû laø “moät phöông phaùp luaän cho vieäc thieát keá nhöõng saûn phaåm maø ñöôïc tung ra nhanh treân thò tröôøng, coù ñaëc tính chính xaùc. Nhöõng ñaëc tính naøy coù ñöôïc vì saûn phaåm khoâng chæ mang yeáu toá thieát keá cô khí maø coøn laø söû duïng ñieàu khieån servo, caûm bieán vaø ñieän töû”. OÂng cuõng noùi theâm raèng, noù cuõng raát quan troïng ñeå laøm cho caáu truùc cöùng vöõng. Caùc oå ñæa maùy tính laø ví duï cuûa söï öùng duïng thaønh coâng cô ñieän töû: “ñóa ghi ñöôïc yeâu caàu cung caáp söï truy caäp raát nhanh, vò trí chính xaùc vaø ñoä cöùng vöõng toát ñeå choáng laïi nhöõng taùc ñoäng nhieãu bieán ñoåi”.CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛNÑoái vôùi Giorgio Rizzoni, phoù giaùo sö cô khí ôû Ñaïi hoïc bang Ohio taïi Columbus thì “cô ñieän töû laø söï hoäi tuï cuûa phöông thöùc thieát keá truyeàn thoáng vôùi caûm bieán vaø khí cuï ño kieåm, truyeàn doäng, kyõ thuaät cô caáu taùc ñoäng ñöôïc gaén vaøo heä thoáng vi xöû lí thôøi gian thöïc”. OÂng noùi: nhöõng saûn phaåm cô ñieän töû theå hieän nhöõng tính chaát ñaët bieät naøo ñoù, bao goàm söï thay theá nhieàu chöùc naêng cô khí vôùi nhöõng chöùc naêng ñieän töû maø noù mang ñeán söï thieát keá, laäp trình deå daøng vaø linh hoaït hôn, khaû naêng boå sung nhöõng ñieàu khieån ñöôïc saép xeáp trong heä thoáng phöùc taïp vaø khaû naêng ñieàu khieån söï xuaát nhaäp döõ lieäu töï ñoäng.CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛNÑoái vôùi Masayoshi Tomiyuka giaùo sö cô khí ôû Ñaïi hoïc California, Berkeley: “ cô ñieän töû thaät söï khoâng laø gì caû nhöng laø moät coâng cuï thieát keá toát. YÙ töôûng cô baûn laø öùng duïng nhöõng phöông phaùp ñieàu khieån môùi ñeå taïo ra nhöõng ñaëc tính môùi töø thieát bò cô khí. Noù coù nghóa laø söû duïng kyõ thuaät hieän ñaïi coù giaù trò thaät söï ñeå caûi tieán ñaëc tính vaø tính linh hoaït cuûa saûn phaåm vaø quaù trình saûn xuaát.CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛNNgoaøi nhöõng ñònh nghóa töông töï nhö treân, khaùi nieäm veà cô ñieän töû coøn ñöôïc theå hieän baèng hình aûnh, moät hình thöùc khaùi nieäm tröïc giaùc hôn. Giaùo sö Kevin Craig – Ñaïi hoïc Rensselaer (Myõ) moâ taû khaùi nieäm baèng hình nhö sau :Hình 1.1 Caùc thaønh phaàn tích hôïp trong cô ñieän töûCAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛNĐặc trưng của Hệ cơ điện tử : 3 Mô tả cơ bản :Một là : Một hệ cơ điện tử tiếp nhận tín hiệu, Xử lý chúng và xuất ra các tín hiệu.VD : Tiếp nhận Tín hiệu CĐ xử lý TH và xuất ra TH Lực Hình 1.1 Caùc thaønh phaàn tích hôïp trong cô ñieän töûCAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛNCƠ HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ XỬ LÝ THÔNG TIN CƠ ĐIỆN TỬ Mô hình hóa Kỹ thuật tính toán quá trình Cảm biến, CC DĐ Ôû Vieât Nam PGS. TSKH Phạm Thượng Caùt ñaõ ñònh nghóa cô ñieän töû nhö sau: “Cơ điện tử là một lĩnh vực khoa học và công nghệ được hình thành từ sự cộng năng của nhiều ngành khoa học công nghệ nhằm hoàn thiện, thông minh hoá tạo nên linh hồn và cảm xúc cho các sản phẩm và công cụ phục vụ cho con người”Như vậy Cơ điện tử có đặc tính đa ngành và BG các LVCơ học ( Cơ KT, CTM, KT chính xác )KT Điện và Điện tử ( Vi ĐT, ĐTCS, KT Đo, KTCC Dẫn Động)Xử lý thông tin (LT Hệ thống, XLSL Quá trình, Trí tuệ NT)CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN1.2 Heä thoáng cô ñieän töûCuõng gioáng nhö cô ñieän töû, coù nhieàu khaùi nieäm khaùc nhau veà heä thoáng cô ñieän töû. Chuùng ta haõy khaûo saùt qua moät soá quan ñieåm sau cuûa Bradley, Okyay Kaynak, Bolton, Shetty.CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛNQuan ñieåm cuûa BradleySöï thaønh coâng cuûa caùc nghaønh coâng nghieäp trong saûn xuaát vaø baùn haøng treân thị tröôøng theá giôùi phuï thuoäc raát nhieàu vaøo khaû naêng keát hôïp cuûa ñieän –ñieän töû vaø coâng ngheä tin hoïc vaøo trong caùc saûn phaåm cô khí vaø caùc phöông thöùc saûn xuaát cô khí. Ñặc tính laøm vieäc cuûa nhieàu saûn phaåm hieän taïi – xe oâtoâ, maùy giặt, robot, maùy coâng cuï-cuõng nhö vieäc saûn xuaát chuùng phuï thuoäc raát nhieàu khaû naêng cuûa caùc nghaønh coâng nghieäp veà öùng duïng nhöõng kyõ thuaät môùi vaøo trong vieäc saûn xuaát saûn phaåm vaø caùc quy trình saûn xuaát. Keát quaû laø ñaõ taïo ra moät heä thoáng reû hôn, ñôn giaûn hôn ñaùng tin caäy hôn vaø linh hoaït hôn so vôùi caùc heä thoáng tröôùc ñaây. Ranh giôùi giöõa ñieän – ñieän töû, maùy tính vaø cô khí ñaõ daàn daàn bị thay theá bôûi söï keát hôïp giöõa chuùng. Söï keát hôïp naøy ñang tieán tôùi moät heä thoáng môùi: Heä thoáng cô ñieän töû CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN1.2 Heä thoáng cô ñieän töûTreân thöïc teá heä thoáng cô ñieän töû khoâng coù moät ñịnh nghóa roõ raøng. Noù ñöôïc taùch bieät hoaøn toaøn ôû caùc phaàn rieâng bieät nhöng ñöôïc keát hôïp trong quaù trình thöïc hieän. Söï keát hôïp naøy ñöôïc trình baøy ôû hình 1.2, bao goàm caùc phaàn rieâng bieät ñieän - ñieän töû , cô khí vaø maùy tính vaø söï lieân keát chuùng laïi trong caùc lónh vöïc nhö giaùo duïc – ñaøo taïo, coâng vieäc thöïc teá,caùc nghaønh coâng nghieäp saûn xuaát vaø thị tröôøng.Cô khíMaùy tínhThị tröôøngCoâng nghieäp saûn xuaátCoâng vieäc thöïc teáGiaùo duïc vaø ñaøo taïoÑieän –ñieän töûHình1.2 Söï lieân keát cuûa caùc thaønh phaàn trong heä thoáng cô ñieän töû theo BradleyCAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN1.2 Heä thoáng cô ñieän töûQuan ñieåm cuûa Okyay KaynakTheo Okyay Kaynak, gíao sö ñaïi hoïc ôû Thoå Nhĩ Kyø thì Heä thoáng Cô ñieän töû ñöôïc khaùi nieäm theo hình sau:CognitionExecuttionActuatorsMechanical processPerceptionSensorsMECHATRONIC SYSTEMControlling sytemController systemProcess monitoring visualirationHình 1.3 Caáu truùc heä thoáng cô ñieän töû theo quan ñieåm cuûa Okyay KaynakCAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN1.2 Heä thoáng cô ñieän töûQuan ñieåm cuûa Bolton Theo Bolton thì cô ñieän töû laø moät thuaät ngöõ cuûa heä thoáng. Moät heä thoáng coù theå ñöôïc xem nhö moät caùi hoäp ñen maø chuùng coù moät ñaàu vaøo vaø moät ñaàu ra. Noù laø moät caùi hoäp ñen vì chuùng goàm nhöõng phaàn töû chöùa ñöïng beân trong hoäp, ñeå thöïc hieän chöùc naêng lieân heä giöõa ñaàu vaøo vaø ñaàu ra. Ví duï nhö : caùi moâtô ñieän coù ñaàu vaøo laø nguoàn ñieän vaø ñaàu ra laø söï quay cuûa truïc ñoäng cô.MoâtơÑaàu vaøoNguoàn ñieänSöï quay cuûa truïcÑaàu raCAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN1.2 Heä thoáng cô ñieän töûMoät heä thoáng ño löôøng coù theå xem nhö moät caùi hoäp maøu ñen, maø chuùng coù theå ño löôøng. Chuùng coù ñaàu vaøo laø giaù trị caàn ño vaø ñaàu ra laø giaù trò ño ñöôïc. Ví duï heä thoáng ño nhieät ñoä, nhieät keá coù ñaàu vaøo laø nhieät ñoä ñaàu ra laø soá chæ treân thang ño. Nhieät keáNhieät ñoäSoá chæ treân thang ñoMoät heä thoáng ñieàu khieån coù theå xem nhö moät caùi hoäp maøu ñen duøng ñeå ñieàu khieån, ñaàu ra cuûa noù laø nhöõng giaù trị ñặc bieät. Ví duï : moät heä thoáng ñieàu khieån nhieät ñoä coù ñaàu vaøo laø nhieät ñoä moâi tröôøng vaø ñaàu ra laø nhieät ñoä mong muoán. Nhieät keáNhieät ñoäGiaù trò nhieät ñoä caøi ñặtmoâi tröôøngCAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN1.2 Heä thoáng cô ñieän töûQuan ñieåm cuûa ShettyNhö Bradly ñaõ noùi ôû treân “treân thöïc teá cô ñieän töû khoâng coù moät ñịnh nghóa roõ raøng”. Vaäy bằng caùch naøo ta phaân bieät ñöôïc heä thoáng cô ñieän töû vôùi caùc heä thoáng khaùc? Chuùng ta seõ ñöôïc höôùng daãn roõ raøng hôn veà vaán ñeà naøy trong phaàn ñöôùi ñaây (theo saùch Mechatronic System Design cuûa Shetty). Töø nhieàu naêm tröôùc ñaây ngöôøi ta ñaõ thieát keá vaø öùng duïng thaønh coâng nhöõng heä thoáng ña lónh vöïc. Moät trong caùc heä thoáng ñöôïc söû duïng phoå bieán nhaát laø heä thoáng cô ñieän. Heä thoáng naøy thöôøng söû duïng thuaät toaùn maùy tính ñeå ñieàu khieån hoaït ñoäng chaáp haønh cuûa heä thoáng cô vaø ñieän töû laøm nhieäm vuï giao tieáp thoâng tin qua laïi giöõa maùy tính vaø heä thoáng cô khí. Nhö vaäy heä thoáng ña lónh vöïc cuõng coù caáu truùc gioáng nhö heä thoáng cô ñieän töû maø ta ñaõ ñeà caäp. Vaäy söï khaùc nhau giöõa heä thoáng cô ñieän töû vaø heä thoáng ña lónh vöïc laø gì? CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN1.2 Heä thoáng cô ñieän töû  Ñieåm khaùc nhau giöõa heä thoáng cô ñieän töû vaø heä thoáng ña lónh vöïc khoâng phaûi ôû caùc thaønh phaàn caáu taïo neân chuùng maø laø ôû trình töï maø chuùng ñöôïc thieát keá [Shetty]. Tröôùc ñaây nhöõng heä thoáng ña ngaønh söû duïng phöông thöùc thieát keá trình töï, theo töøng lónh vöïc rieâng bieät. Ví duï nhö thieát keá moät heä thoáng cô ñieän thì ngöôøi ta luoân thöïc hieän theo trình töï sau: ñaàu tieân laø thieát keá heä thoáng cô, khi heä thoáng cô ñaõ hoaøn taát ngöôøi ta môùi thieát keá caùc maïch ñieàu khieån vaø maïch coâng suaát ôû phaàn ñieän vaø cuoái cuøng laø thieát keá thuaät toaùn ñieàu khieån cho heä thoáng. Mặt haïn cheá lôùn nhaát cuûa phöông phaùp thieát keá naøy laø vieäc coá ñịnh caùc quaù trình thieát keá ôû töøng lónh vöïc rieâng bieät ñaõ taïo neân nhöõng raøng buoäc môùi (raøng buoäc phaùt sinh), keát quaû laø phaàn thieát keá tröôùc luoân aûnh höôûng aùp ñặt leân phaàn thieát keá phía sau. Nhieàu kyõ sö heä thoáng ñaõ quen thuoäc vôùi caâu noùi dí doûm sau:“Thieát keá vaø xaây döïng heä thoáng cô, sau ñoù mang noù ñeán cho ngöôøi thôï sôn sôn noù vaø ngöôøi kyõ sö heä thoáng ñieàu khieån seõ lắp boä ñieàu khieån cho noù”. CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN1.2 Heä thoáng cô ñieän töûNhìn chung heä thoáng Cô Ñieän Töû ñöôïc caáu thaønh bôûi caùc yeáu toá sau:CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN1.3 SAÛN PHAÅM CÔ ÑIEÄN TÖÛSaûn phaåm cuûa cô ñieän töû laø saûn phaåm cuûa neàn coâng ngheä kyõ thuaät cao, laø keát quaû cuûa söï vaän duïng thaønh coâng töø khaùi nieäm cô baûn cuûa heä thoáng cô ñieän töû. Saûn phaåm cô ñieän töû luoân theå hieän nhöõng ñaëc tính vöôït troäi hôn caùc saûn phaåm truyeàn thoáng khaùc. Caùc ñaët tính ñoù coù theå laø moät hay nhieàu hôn caùc ñaëc tính sau:+ Theå hieän söï taùc ñoäng qua laïi giöõa cô khí vôùi ñieän töû vaø kyõ thuaät thoâng tin trong caùc chöùc naêng laøm vieäc.+ Theå hieän tính linh hoaït vaø thích öùng cao vôùi caùc ñieàu kieän moâi tröôøng khaùc nhau.+ Laø keát quaû cuûa chöùc naêng ñieàu khieån moät caùch thoâng minh.+ Theå hieän tính chính xaùc vaø kinh teá cao maø khoâng phaûi vôùi baát cöù saûn phaåm naøo cuõng coù ñöôïc.+ Mang tính ñoàng boä vaø ñoàng loaït cao, ñöôïc thieát keá theo caáu truùc neân deå daøng môû roäng vaø phaùt trieån leân möùc cao hôn.CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛNNgaøy nay, vôùi yeâu caàu ngaøy caøng cao cuûa xaõ hoäi nhö saûn phaåm phaûi theå tính linh hoaït, an toaøn, tieän duïng, coù tính naêng hoaït ñoäng thoâng minh, ñoä tin caäy cao vaø giaù thaønh haï thì cô ñieän töû chính laø giaûi phaùp hoaøn haûo cho caùc yeâu caàu treân. Saûn phaåm cô ñieän töû luoân höôùng ñeán yeâu caàu ñôn giaûn hoùa trong söû duïng, thöïc hieän caùc chöùc naêng thay theá con ngöôøi vaø ñieàu naøy chính laø ñoä phöùc taïp trong quaù trình thieát keá. Vì vaäy vieäc thieát keá caùc saûn phaåm hay tieán trình xöû lyù cô ñieän töû laø keát quaû cuûa söï reøn luyeän trí oùc ôû nhieàu khía caïnh.CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN1.3 SAÛN PHAÅM CÔ ÑIEÄN TÖÛCaùc saûn phaåm cô ñieän töû tieâu bieåu bao goàm: camara ñieän töû, oå ñóa cöùng ôû maùy tính, caùc robot coâng nghieäp, maùy ño toïa ñoä 3 chieàu, maùy haùt CD, maùy photocopy, maùy Fax, Mouse, robo chieáu saùng, robo dòch chuyeån, camara töï ñoäng CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛNCAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛNCAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛNNhững loại xe trước đây đơn thuần chỉ là các kết cấu cơ khí chính xác và mọi hoạt động của xe phụ thuộc hoàn toàn vào người điều khiển. Khi lái xe, người điều khiển phải tập trung cao độ dẫn đến tình trạng mệt mỏi, mất tập trung dễ gây tai nạn, mặt khác tình trạng ô nhiễm khói bụi từ xe hơi cũng đáng để quan tâm. Chính vì vậy các nhà sản xuất ô tô cố gắng giảm bớt căng thẳng và tạo tiện lợi cho người điều khiển ô tô, họ kết hợp khéo léo các hệ thống điện, điện tử, công nghệ tin học, kỹ thuật lập trình, các thuật toán điều khiển lại với nhau. Kết quả là các loại ô tô ngày càng thông minh, tiết kiệm nhiên liệu, gon gàng và đẹp mắt, và công việc phối hợp và đưa các công nghệ mới vào các loại ô tô đã hình thành nên một ngành mới: "Cơ điện tử ô tô".CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN1.3 SAÛN PHAÅM CÔ ÑIEÄN TÖÛheä thoáng phanh choáng boù(ABS)ôû nhieàu phöông tieän di ñoäng muïc ñích cuûa ñoäng cô naøy laø nhaèm ngaên chaën vieäc boù cöùng moät baùnh xe vaø nhö vaäy seõ traùnh cho laùi xe maát ñieàu khieån höôùng laùi do bò tröôït.CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN1.3 SAÛN PHAÅM CÔ ÑIEÄN TÖÛCHÖÔNG 1:Các khái niệm cơ bản Cơ điện tử 1.1. Các khái niệm cơ bản. 1.2. Lịch sử và xu thế phát triển. 1.2.1. Lịch sử phát triển. 1.2.2. Xu thế phát triển. 1.3 Một số hệ thống cơ điện tử ở các trường đại học trên thế giới.CAÙC KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛNLÒCH SÖÛ PHAÙT TRIEÅNTrên thế giới:1983: Viện kỹ thuật Nhật Bản – Singapore1989: Bỉ (Cao học 1986)Đầu những năm 90: Đức, Đan Mạch, Hà Lan,(Châu Âu) : Úc, 4 trường ĐH của Singapore.Ở Mỹ.Đến 1999: Hơn 90 trường ĐH và viện nghiên cứu.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN & XU THẾ LÒCH SÖÛ PHAÙT TRIEÅNỞ Việt Nam:1997: ĐH BK TP HCM + Năm 1997: 51 SV + Năm 1998: 70 SV + Năm 1999 đến nay là: 80 SV2001: ĐH BKĐN, ĐH SPKT TPHCMMột số trường khác: Viện Công nghệ Châu Á (AIT) tại HN, ĐH Cần thơ, ĐH dân lập Phương Đông, DL Thăng Long, Đào tạo Cao học: ĐH BK Hà Nội hợp tác với ĐH Tổng hợp kỹ thuật Hannover (CHLB Đức) và ĐH Tổng hợp kỹ thuật Dresden (CHLB Đức) mở lớp Cao học quốc tế. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN & XU THẾ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ CƠ HỌC, ĐIỆN, ĐIỆN TỬLỊCH SỬ PHÁT TRIỂN & XU THẾ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ CƠ HỌC, ĐIỆN, ĐIỆN TỬLỊCH SỬ PHÁT TRIỂN & XU THẾ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC HỆ CƠ HỌC, ĐIỆN, ĐIỆN TỬLỊCH SỬ PHÁT TRIỂN & XU THẾ CHÖÔNG 1: TOÅNG QUAN VEÀ CÔ ÑIEÄN TÖÛ 1.1. Các khái niệm cơ bản. 1.2. Lịch sử và xu thế phát triển. 1.2.1. Lịch sử phát triển. 1.2.2. Xu thế phát triển. 1.3 Một số hệ thống cơ điện tử ở các trường đại học trên thế giới.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN & XU THẾ XU THẾ PHÁT TRIỂNXu thế phát triển của cơ điện tử là ngày càng tích hợp trong nó nhiều công nghệ cao hơn, sản phẩm ngày càng "thông minh" hơn đồng thời kích thước cũng ngày càng nhỏ đi.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN & XU THẾ XU THẾ PHÁT TRIỂN Chiến lược phát triển khoa học và công nghệ Việt Nam đến năm 2010 đã xác định một số lĩnh vực cơ điện tử chuyên sâu: - Robot làm việc trong các môi trường độc hại, nguy hiểm, an ninh quốc phòng, một số dây chuyền công nghiệp công nghệ cao. - Các sản phẩm CĐT trong một số lĩnh vực cơ khí trọng điểm như máy công cụ, máy động lực, thiết bị điện-điện tử, cơ khí ôtô và các thiết bị đo lường điều khiển... - Nghiên cứu vi cơ điện tử và nano cơ điện tử...LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN & XU THẾ XU THẾ PHÁT TRIỂNSTTThiết kế truyền thốngThiết kế Cơ điện tửCác thành phần thêm vàoTích hợp các thành phần (phần cứng)1.2.3.4.To lớnKết cấu phức tạpVấn đề về dây dẫnCác thành phần kết nốiNhỏ gọnKết cấu đơn giảnTruyền thông không dây hoặc busCác thiết bị tự trịĐiều khiển đơn giảnTích hợp bởi xử lý thông tin5.6.7.8.9.10.Cấu trúc cứng nhắcĐK truyền thẳng, tuyến tínhĐộ chính xác nhờ dung sai hẹpCác đại lượng không đo được thay đổi tùy tiệnTheo dõi đơn giảnKhả năng cố địnhCấu trúc mềm dẻo, phản hồiĐiều khiển phản hồi khả lập trìnhĐCX nhờ đo lường và phản hồi.Điều khiển các đại lượng không đo được bằng cách ước lượng.Giám sát với chẩn đoán lỗi.Khả năng tự học.Các thuộc tính của thiết kế truyền thống và thiết kế Cơ điện tử.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN & XU THẾ CHÖÔNG 1: TOÅNG QUAN VEÀ CÔ ÑIEÄN TÖÛLỊCH SỬ PHÁT TRIỂN & XU THẾ