Проектирование мехатронных систем на пк. Matlab & Simulink

Считаю для себя очень большой удачей, что в поисках книг по Матлабу наткнулся на замечательный учебник Сергея Германовича. Книга содержит много полезной информации и очень хорошо структурирована, в ней, как в школьном учебнике – сначала немного теории, затем практические примеры. Но, пожалуй, самым ценным и интересным для меня было то, что в ней рассматриваются вопросы моделирования и проектирования элементов силовой электроники и электроприводов в среде Matlab - Simulink .

Этот учебник Германа-Галкина опубликован в 2006 году и является уже вторым изданием предыдущей книги автора, которая вышла в свет в далёком 2001 году под названием «Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в Matlab 6.0». Это издание существенно дополнено. В нем значительно расширена рассматриваемая элементная база и системы силовой электроники, и моделирование выполнено в уже более свежей версии Matlab (R 2006 a ). При чтении следует учитывать, что интерфейс современной версии Matlab несколько отличается от версии R 2006 a , кроме того Simscape (R 2015 b ) значительно дополнена новыми библиотеками. Особо радует, что в этих библиотеках появились системы FACTS (SSC и SVC ), а также солнечные батареи и ветрогенераторы. Хотелось бы надеяться, что автор коснётся и этих тем в своих следующих монографиях.

Как указывалось выше, учебник очень хорошо структурирован. Сначала даются некоторые понятия о моделировании и мехатронике, затем интерфейс, назначение и библиотеки Matlab . После этого рассматривается элементная база и моделирование силовых полупроводниковых систем, то же самое сделано и по электроприводам. Перед каждой главой рассматривается физика и математика процесса. Конечно же, теоретическую часть нельзя назвать исчерпывающей, и при чтении книги часто приходится обращаться к справочным материалам, либо к Matlab Help & Documentation . Тем не менее, думается, что объём теоритической части в книге вполне достаточен и для меня оказался очень полезен. В Предисловии автор подчеркнул, что целью учебника является изучение физических основ функционирования отдельных элементов мехатронной системы и их проектирование в среде Matlab - Simulink . По-моему, автор не просто блестяще достиг своей цели, но и сделал это довольно элегантным способом, посредством моделирования. Я уже заказал его следующую книгу «Виртуальные лаборатории полупроводниковых систем в среде Matlab - Simulink » (2013г.), и надеюсь, что она будет такой же интересной и полезной, как и эта.

Хотелось бы заранее предупредить потенциального читателя, что этот учебник предназначен для студентов, аспирантов, инженеров и преподавателей электротехнических специальностей, т.е. для тех, кто знаком с курсом теоретических основ электротехники и силовой электроники. Кроме того, было бы полезно заранее ознакомиться с интерфейсом и принципами работы оболочки Matlab . Дело в том, что учебник рассказывает о проектировании в среде Matlab , а не о самом программном продукте, и поэтому таких тем, как, например, описание синтаксиса кода, значение функций, работа в командном окне или запуск модулей вы в книге не найдёте.

Отдельное спасибо Сергею Германовичу хотелось бы сказать за прилагаемые к книге практические модули, с которыми я ещё пока до конца не разобрался, и по которым у меня появилось много вопросов. Надеюсь, очень скоро я с ними разберусь, а если нет, то автор любезно опубликовал в предисловии книги свой личный электронный адрес для отзывов, замечаний и пожеланий. Такая открытость, довольно редкая в профессорско-преподавательской среде, очень радует, и вызывает лишь восхищение и уважение.

Книга настоятельно рекомендуется к прочтению тем, кто хотел бы углубить и расширить свои познания о принципах работы силовых полупроводниковых систем и электропривода, а также изучить возможности моделирования этих систем с помощью такого мощного инструмента виртуализации, как Matlab - Simulink .

Данная книга представляет собой учебник по моделированию мехатронных систем в среде Matlab-Simulink. Приводится описание библиотек пакетов Simulink и Sim Power System, которые используются при исследовании мехатронных систем. Излагаются вопросу построения и модельного проектирования мехатронных систем постоянного и переменного тока.
Книга может быть полезна студентам соответствующих специальностей технических университетов и вузов, дипломникам, аспирантам, слушателям курсов повышения квалификации, инженерам-проектировщикам систем мехатроники, а также преподавателям, желающим использовать современные компьютерные технологии при разработке учебно-методических комплексов.

Предисловие

Глава 1. Моделирование и мехатроника. Основные понятия
1.1. Моделирование, основные понятия и определения
1.2. Мехатроника, основные понятия и определения
1.2.1. Состав мехатронной сиотемы
1.3. Вопросы разработки моделей мехатронных систем

Глава 2. Пакет Simulink - визуальная среда проектирования мехатронных систем
2.1. Общие вопросы создания моделей в пакете Simulink
2.1.1. Обозреватель разделов библиотек пакета Simulink
2.1.2. Создание модели
2.1.3. Установка параметров расчета и его выполнение
2.1.4. Установка параметров обмена с рабочей областью
2.1.5. Выполнение расчета
2.2. Библиотеки пакета Simulink
2.2.1. Sources - источники сигналов
2.2.2. Sinks - приемники сигналов
2.2.3. Continuous - аналоговые (непрерывные) блоки
2.2.4. Discontinuities - нелинейные блоки
2.2.5. Discrete - дискретные блоки
2.2.6. Math - блоки математических операций
2.2.7. Signal Routing - библиотека маршрутизации сигналов

Глава 3. Динамика объектов управления мехатронных систем
3.1. Математическое описание непрерывных объектов управления в мехатронных системах
3.2. Математическое описание дискретных объектов управления в мехатронных системах
3.3. Представление математического описания объектов управления мехатронных систем в пакете Control System Toolbox
3.4. Представление математического описания объектов управления мехатронных систем в пакете Simulink
3.5. Динамические характеристики объектов управления в Control System Toolbox
3.6. Динамические характеристики объектов управления мехатронных систем в пакете Simulink
3.7. Оценка качества и требования к динамическим характеристикам мехатронных систем
3.7.1. Оценка качества по показателям переходного процесса в системе
3.7.2. Оценки качества, основанные на анализе частотных характеристик
3.7.3. Оценки качества, основанные на анализе распределения корней характеристического уравнения
3.7.4. Интегральные оценки качества
3.8. Регуляторы в мехатронных системах
3.8.1. Методика синтеза регуляторов в мехатронной системе
3.8.2. Синтез непрерывных регуляторов методом корневого годографа в пакете Control System Toolbox
3.8.3. Синтез непрерывных регуляторов во временной и частотной областях в подчиненных структурах
3.9. Преобразование непрерывных регуляторов к цифровым аналогам
3.9.1. Метод параллельного программирования
3.9.2. Метод прямого программирования
3.10. Динамические характеристики импульсного звена мехатронной системы

Глава 4. Элементы устройств силовой электроники в пакете Sim Power System
4.1. Введение
4.2. Пакет расширения Sim Power System
4.2.1. Основные особенности создания моделей
4.3. Библиотеки пакета Sim Power Systems 3
4.3.1. Electrical Sources - источники электрической энергии
4.3.2. Elements - электротехнические элементы
4.3.3. Power Electronics - устройства силовой электроники
4.3.4. Measurements - измерительные и контрольные устройства
4.3.5. Powerlib Extras - расширенные библиотеки
4.4. Активные элементы силовых полупроводниковых преобразователей в пакете Sim Power System
4.4.1. DC Voltage Source. Идеальный источник постоянного напряжения
4.4.2. АС Voltage Source. Идеальный источник переменного (синусоидального) напряжения
4.4.3. АС Current Source. Идеальный источник переменного (синусоидального) тока
4.4.4. Controlled Voltage Source. Управляемый источник напряжения. Controlled Current Source. Управляемый источник тока
4.4.5. 3-Phase Source. Трехфазный источник синусоидального напряжения
4.5. Пассивные элементы силовых полупроводниковых преобразователей в Sim Power System
4.5.1. Введение
4.5.2. Series RLC Branch. Последовательная RLC-цепь. Parallel RLC Branch. Параллельная
RLC-цепь. 3-Phase Series RLC Branch. Трехфазная последовательная RLC-цепь. 3-Phase Parallel RLC Branch. Трехфазная параллельная RLC-цепь
4.5.3. Series RLC Load. Последовательная RLC-нагрузка. Parallel RLC Load. Параллельная
RLC-нагрузка. 3-Phase Series RLC Load. Трехфазная последовательная RLC-нагрузка. 3-Phase Parallel RLC Load. Трехфазная параллельная RLC-нагрузка
4.5.4. Breaker. Выключатель переменного тока. 3-Phase Breaker. Трехфазный выключатель переменного тока
4.5.5. The Three-Phase Fault block. Трехфазный блок повреждений
4.5.6. Трансформаторы
4.5.7. Three-phase Transformer (Three Windings). Трехфазный трехобмоточный трансформатор
4.6. Полупроводниковые элементы силовых полупроводниковых преобразователей в пакете Sim Power System
4.6.1. Классификация полупроводниковых приборов преобразователей
4.6.2. Силовые полупроводниковые диоды
4.6.3. Тиристор
4.6.4. Полностью управляемые GTO тиристоры
4.6.5. Биполярные IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) транзисторы
4.6.6. Полевые MOSFET (Metal Oxide Semicondactor Field Effect Transistor) транзисторы
4.6.7. Интегрально-модульные конструкции в Sim Power System

Глава 5. Модельное исследование устройств силовой электроники
5.1. Введение
5.2. Силовые полупроводниковые преобразователи в системах мехатроники
5.3. Основные характеристики устройств силовой электроники
5.4. Управляемые выпрямители
5.4.1. Вводные замечания
5.4.2. Однофазный управляемый выпрямитель
5.4.3. Управляемый выпрямитель в режиме инвертора, ведомого сетью
5.4.4. Трехфазные управляемые выпрямители
5.4.5. Высшие гармоники первичного тока управляемых выпрямителей
5.4.6. Энергетические и электромагнитные характеристики управляемых выпрямителей
5.4.7. Моделирование управляемого выпрямителя (УВ)
5.5. Преобразователи постоянного напряжения
5.5.1. Одноплечевой ШИП с симметричным законом управлением
5.5.2. Одноплечевой широтно-импульсный преобразователь с релейным регулированием тока
5.5.3. Мостовой широтно-импульсный преобразователь
5.6. Аналитическое представление электромагнитных и энергетических характеристик широтно-импульсных преобразователей
5.7. Моделирование мостового широтно-импульсного преобразователя с поочередным законом управления в установившихся режимах
5.8. Динамические модели ШИП в системах мехатроники
5.9. Автономные инверторы
5.9.1. Вводные замечания
5.9.2. Однофазные инверторы
5.9.3. Трехфазные автономные инверторы
5.9.4. Многоуровневые инверторы
5.10. Основные характеристики инверторов
5.11. Моделирование трехфазного инвертора
5.12. Модельное проектирование вторичных источников питания для силовых полупроводниковых преобразователей
5.12.1. Расчетная схема мехатронной подсистемы «сеть - вторичный источник питания - силовой полупроводниковый преобразователь - электрическая машина»
5.12.2. Выпрямитель с фильтром в качестве ВИП
5.12.3. Выпрямитель с цепью сброса энергии в качестве ВИП
5.12.4. Выпрямитель с широтно-импульсным стабилизатором в качестве ВИП
5.12.5. Сетевой трехфазный инвертор (активный выпрямитель) с синусоидальной ШИМ в качестве ВИП

Глава 6. Электрические машины в пакете Sim Power System
6.1. Математическое описание и модели машины постоянного тока в пакете Sim Power System
6.2. Математическое описание и модели асинхронных машин в пакете Sim Power System
6.3. Математическое описание и модели синхронных машин в пакете Sim Power System
6.3.1. Магнитоэлектрическая синхронная машина
6.3.2. Шаговые двигатели

Глава 7. Модельное проектирование мехатронных систем постоянного тока
7.1. Математическое описание, структурные схемы и модели двигателя постоянного тока
7.2. Синтез регуляторов в одноконтурной скоростной системе постоянного тока
7.3. Синтез регуляторов в двухконтурной скоростной системе постоянного тока
7.4. Синтез регуляторов в следящей системе постоянного тока
7.5. Синтез регуляторов в следящей робототехнической системе постоянного тока
7.6. Виртуальная модель одноконтурной скоростной системы постоянного тока с ШИП
7.7. Виртуальная модель двухконтурной скоростной системы постоянного тока с ШИП
7.8. Исследование статических характеристик системы постоянною тока на виртуальной модели
7.9. Имитационные лабораторные стенды систем постоянного тока в пакете Sim Power System
7.10. Алгоритм проектирования системы постоянного тока с силовыми полупроводниковыми преобразователями

Глава 8. Модельное проектирование асинхронных мехатронных систем
8.1. Математическое описание, структурные и виртуальные схемы и моделирование обобщенной асинхронной машины
8.1.1. Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором
8.1.2. Анализ АКЗ в неподвижной системе координат
8.1.3. Анализ АКЗ во вращающейся системе координат
8.2. Структурные модели асинхронных систем с частотным управлением
8.3. Структурные модели асинхронных систем с частотно-токовым управлением
8.4. Структурные модели замкнутых асинхронных систем векторным управлением
8.4.1. Частотная асинхронная система с векторным управлением
8.4.2. Частотно-токовая асинхронная система с векторным управлением
8.5. Виртуальная частотно-токовая асинхронная система с векторным управлением
8.6. Электромагнитные процессы в замкнутой асинхронной системе
8.7. Имитационные лабораторные стенды асинхронных систем в пакете Sim Power System

Глава 9. Модельное проектирование синхронных мехатронных систем
9.1. Введение
9.2. Математическое описание, структурная схема и модель вентильного двигателя в неподвижной системе координат с безынерционным каналом ДПР-ПК
9.3. Математическое описание, структурные схемы и модели дентального двигателя во ращающейся системе координат с безынерционным каналом ДПР-ПК
9.4. Анализ влияния перекрестных связей в ВД
9.5. Статические характеристики ВД при питании от источника напряжения
9.6. Датчики положения ротора и преобразователи координат, выполненные на вращающихся трансформаторах
9.7. Математическое описание, структурные схемы модели вентильного двигателя с инерционным каналом ДПР-ПК-АИ
9.8. Статические характеристики ВД с инерционным каналом ДПР-ПК-АИ
9.9. Исследование виртуальной модели ВД безынерционным каналом ДПР-ПК и инвертором с синусоидальной ШИМ
9.10. Исследование виртуальной модели ВД инерционным каналом ДПР-ПК и инвертором с синусоидальной ШИМ
9.11. Синтез регуляторов в двухконтурной скоростной системе с вентильным двигателем во вращающейся системе координат с безынерционным каналом ДПР-ПК
9.12. Синтез регуляторов в двухконтурной скоростной системе вентильным двигателем с инерционным каналом ДПР-ПК
9.13. Синтез регуляторов в двухконтурной синхронной скоростной виртуальной системе
9.14. Виртуальная одноконтурная скоростная система с бесконтактным двигателем постоянного тока

Название:
Герман-Галкин С. Г.
Издательство: Корона-Век
Год: 2008
Страниц: 368
Формат: DJVU
Размер: 21,3 МБ
ISBN: 978-5-903383-39-9
Качество: Хорошее
Язык: Русский

Данная книга представляет собой учебник по моделированию мехатронных систем в среде Matlab-Simulink. Приводится описание библиотек пакетов Simulink и Sim Power System, которые используются при исследовании мехатронных систем. Излагаются вопросу построения и модельного проектирования мехатронных систем постоянного и переменно тока.
Книга может быть полезна студентам соответствующих специальностей технических университетов и вузов, дипломникам, аспирантам, слушателям курсов повышения квалификации, инженерам-проектировщикам систем мехатроники, а также преподавателям, желающим использовать современные компьютерные технологии при разработке учебных методических комплексов.

Предисловие
Глава 1. Моделирование и мехатроника. Основные понятия
1.1. Моделирование, основные понятия и определения
1.2. Мехатроника, основные понятия и определения
1.3. Вопросы разработки моделей мехатронных систем
Глава 2. Пакет Simulink - визуальная среда проектирования мехатронных систем
2.1. Общие вопросы создания моделей в пакете Simulink
2.2. Библиотеки пакета Simulink
Глава 3. Динамика объектов управления мехатронных систем
3.1. Математическое описание непрерывных объектов управления в мехатронных системах
3.2. Математическое описание дискретных объектов управления в мехатронных системах
3.3. Представление математического описания объектов управления мехатронных систем в пакете Control System Toolbox,
3.4. Представление математического описания объектов управления мехатронных систем в пакете Simulink
3.5. Динамические характеристики объектов управления в Control System Toolbox
3.6. Динамические характеристики объектов управления мехатронных систем в пакете Simuiik
3.7. Оценка качества и требования к динамическим характеристикам мехатронных систем
3.8. Регуляторы в мехатронных системах
3.9. Преобразование непрерывных регуляторов к цифровым аналогам.
3.10. Динамические характеристики импульсного звена мехатронной системы,
Глава 4. Элементы устройств силовой электроники в пакете Sim Power System
4.1. Введение
4.2. Пакет расширения Sim Power System
4.3. Библиотеки пакета Sim Power Systems 3
4.4. Активные элементы силовых полупроводниковых преобразователей в пакете Sim Power System
4.5. Пассивные элементы силовых полупроводниковых преобразователей в Sim Power System
4.6. Полупроводниковые элементы силовых полупроводниковых преобразователей в пакете Sim Power System
Глава 5. Модельное исследование устройств силовой электроники
5.1. Введение
5.2. Силовые полупроводниковые преобразователи в системах мехатроники
5.3. Основные характеристики устройств силовой электроники
5.4. Управляемые выпрямители
5.5. Преобразователи постоянного напряжения
5.6. Аналитическое представление электромагнитных и энергетических характеристик широтно-импульсных преобразователей
5.7. Моделирование мостового широтно-импульсного преобразователя с поочередным законом управления в установившихся режимах
5.8. Динамические модели ШИП в системах мехатроники
5.9. Автономные инверторы
5.10. Основные характеристики инверторов
5.11. Моделирование трехфазного инвертора
5.12. Модельное проектирование вторичных источников питания для силовых полупроводниковых преобразователей
Глава 6. Электрические машины в пакете Sim Power System
6.1. Математическое описание и модели машины постоянного тока в пакете Sim Power System
6.2. Математическое описание и модели асинхронных машин в пакете Sim Power System,
6.3. Математическое описание и модели синхронных машин в пакете Sim Power System
Глава 7. Модельное проектирование мехатронных систем постоянного тока
7.1. Математическое описание, структурные схемы и модели двигателя постоянного тока
7.2. Синтез регуляторов в одноконтурной скоростной системе постоянного тока
7.3. Синтез регуляторов в двухконтурной скоростной системе постоянного тока
7.4. Синтез регуляторов в следящей системе постоянного тока
7.5. Синтез регуляторов в следящей робототехнической системе постоянного тока
7.6. Виртуальная модель одноконтурной скоростной системы постоянного тока с ШИП
7.8. Исследование статических характеристик системы постоянного тока на виртуальной модели
7.9. Имитационные лабораторные стенды систем постоянного тока в пакете Sim Power System
7.10. Алгоритм проектирования системы постоянного тока с силовыми полупроводниковыми преобразователями
Глава 8. Модельное проектирование асинхронных мехатронных систем
8.1. Математическое описание, структурные и виртуальные схемы моделирование обобщенной асинхронной машины.
8.2. Структурные модели асинхронных систем с частотным управлением
8.3. Структурные модели асинхронных систем с частотно-токовым управлением
8.4. Структурные модели замкнутых асинхронных систем векторным управлением
8.5. Виртуальная частотно-токовая асинхронная система с векторным управлением
8.6. Электромагнитные процессы в замкнутой асинхронной системе
8.7. Имитационные лабораторные стенды асинхронных систем в пакете Sim Power System
Глава 9. Модельное проектирование синхронных мехатронных систем
9.1. Введение
9.2. Математическое описание, структурная схема и модель вентильного двигателя в неподвижной системе координат с безынерционным каналом ДПР-ПК
9.3. Математическое описание, структурные схемы и модели вентильного двигателя вращающейся системе координат с безынерционным каналом ДПР-ПК
9.4. Анализ влияния перекрестных связей в ВД
9.5. Статические характеристики ВД при питании от источника напряжения
9.6. Датчики положения ротора и преобразователи координат, выполненные на вращающихся трансформаторах
9.7. Математическое описание, структурные схемы модели вентильного двигателя с инерционным каналом ДПР-ПК-АИ
9.8. Статические характеристики ВД с инерционным каналом ДПР-ПК-АИ
9.9. Исследование виртуальной модели ВД безынерционным каналом ДПР-ПК и инвертором с синусоидальной ШИМ.
9.10. Исследование виртуальной модели ВД инерционным каналом ДПР-ПК и инвертором с синусоидальной ШИМ
9.11. Синтез регуляторов в двухконтурной скоростной системе с вентильным двигателем во ращающейся системе координат с безынерционным каналом ДПР-ПК
9.12. Синтез регуляторов в двухконтурной скоростной системе вентильным двигателем с инерционным каналом ДПР-ПК,
9.13. Синтез регуляторов в двухконтурной синхронной скоростной виртуальной системе
9.14. Виртуальная одноконтурная скоростная система с бесконтактным двигателем постоянной тока
Литература

Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК - Данная книга представляет собой учебник по моделированию мехатронных систем в среде Matlab-Simulink. Приводится описание библиотек пакетов Simulink и Sim Power System, которые используются при исследовании мехатронных систем. Излагаются вопросу построения и модельного проектирования мехатронных систем постоянного и переменно тока.
Книга может быть полезна студентам соответствующих специальностей технических университетов и вузов, дипломникам, аспирантам, слушателям курсов повышения квалификации, инженерам-проектировщикам систем мехатроники, а также преподавателям, желающим использовать современные компьютерные технологии при разработке учебных методических комплексов.

Название: Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК
Герман-Галкин С. Г.
Издательство: Корона-Век
Год: 2008
Страниц: 368
Формат: DJVU
Размер: 21,3 МБ
ISBN: 978-5-903383-39-9
Качество: Хорошее
Язык: Русский

УДК 681.2.001.5

И. И. Калапышина, А. Д. Перечесова, К. А. Нуждин

ПРИМЕНЕНИЕ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ ПАКЕТА МАТЬАБ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ

Представлен обзор учебного пособия „Моделирование мехатронных систем в среде Ма1ЬаЬ (81тиИпк/ 81тМесИатс8)", в котором демонстрируется подход к моделированию механических систем с помощью библиотеки §1тМесЬатсБ, пакета 81ти1шк и среды Ма1ЬаЪ.

Ключевые слова: моделирование, ЫсйЬаЬ, ЕгтМескатсв, анализ механизмов, кинематика механизмов, динамика механизмов, учебное пособие.

Одной из самых эффективных систем программного обеспечения численных вычислений в наши дни является Ма1ЬаЬ - матричная лаборатория и язык программирования высокого уровня. Для расширения возможностей системы существует библиотека 81тиНпк - дополнение, обеспечивающее блочное имитационное моделирование различных систем и устройств с применением современной технологии визуально-ориентированного программирования. В инструментальном „ящике" БтиНпк, помимо общих, существуют специализированные пакеты для решения задач конкретного назначения . Для моделирования систем и устройств физической природы наибольший интерес представляет пакет Б1твсаре. В этом пакете, в отличие от блоков Б1тиИпк, которые представляют собой математические операторы и взаимодействуют друг с другом с помощью сигналов, существуют блоки, представляющие собой тела физической природы, взаимодействующие с помощью реакций.

Система Ма1ЬаЬ успешно внедряется в учебный процесс многих вузов России. По этой теме существует множество литературы, однако специальные пакеты описываются, как правило, недостаточно подробно, кроме того, многие руководства написаны на английском языке. В связи с этим особенно важным представляется создание пособий для изучения инструментария специальных пакетов, охватывающих определенное направление науки и техники. В течение последних лет на кафедре мехатроники Университета ИТМО (Санкт-Петербург) в учебном процессе и в научных исследованиях широко используется пакет 81тМесЬашс8. Основу апробации пакета составляет метод сравнения результатов работы конкретной физической модели с ее аналитическим аналогом и вывод о степени ее приближения. На основе опыта, полученного при моделировании механических систем, было создано учебное пособие для студентов и преподавателей .

В учебном пособии изложены основы теории машин и механизмов и теоретической механики, а также методы математического моделирования в среде МаЛаЬ различных механических систем и физических процессов. Приведены модели механизмов, механических и измерительных систем, выполненные с помощью библиотеки 81тМесЬашс8 и пакета Б1тиИпк.

Структурно учебное пособие состоит из четырех глав, в каждой из которых присутствует раздел, посвященный теоретической информации, приведены подробно разобранные примеры, а также задачи для самостоятельной работы студентов. Теоретическая информация носит справочный характер, поскольку учебное пособие рассчитано на студентов старших курсов бакалавриата и магистратуры. В помощь учащимся приводится обширный список литературы. Сложность задач постепенно возрастает от главы к главе, однако каждая из изложенных задач базируется на ранее изученном материале, а отдельные учебные примеры последовательно включаются в более сложные как подсистемы, что позволяет закреплять знания путем неоднократного повторения материала. Учебные примеры поэтапно разобраны, настройки всех используемых блоков и управляющие программы приведены в приложениях. Подобная

Применение в учебном процессе пакета MatLab 75

последовательность изложения материала позволяет студенту провести обучение самостоятельно.

Первым, простейшим, примером для моделирования является физическая модель математического маятника. Данная модель обеспечивает возможность ознакомления с блоками пакета 81тМесЬашс8 и принципами их взаимодействия.

Далее уровень сложности моделей постепенно повышается. Следующими примерами являются кривошипно-ползунный механизм, двухступенчатый редуктор и модель исполнительного механизма плетения устройства, предназначенного для изготовления упругих торсионных подвесов приборов . Модель исполнительного механизма плетения устройства включает в себя все ранее рассмотренные подсистемы или их эквивалент, что позволяет объединить совокупные знания студентов о работе блоков пакета 81тМесЬашс8, предназначенных для моделирования плоских механизмов. Ценность данной модели для обучения заключается в том, что этот механизм существует и используется в Санкт-Петербургском филиале Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова Российской академии наук .

Рекомендуемое учебное пособие предназначено для магистров высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки магистров 200100 „Приборостроение" и 221000 „Мехатроника и робототехника". Пособие может быть полезно также для студентов, изучающих курсы „Теория механизмов и машин", „Проектирование мехатронных устройств", „Основы проектирования и конструирования приборов", и для использования в магистерских программах „Системное моделирование в мехатронике", „Модульные технологии в биомеха-тронике и робототехнике". Пособие представляет интерес для преподавателей и научных работников соответствующих специальностей. Пособию присвоен гриф УМО „Приборостроение", решение 588 от 29.11.2013 г.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Hasan R., Rahideh A., Shaheed H. Modeling and interactional control of the multifingered hand // Proc. of the 19th Intern. Conf. on Automation and Computing: Future Energy and Automation. London, UK, 2013. P. 126-131.

2. Мусалимов В. М., Заморуев Г. Б., Калапышина И. И., Перечесова А. Д., Нуждин К. А. Моделирование мехатронных систем в среде MatLab (Simulink / SimMechanics): Учеб. пособие для высших учебных заведений. СПб: НИУ ИТМО, 2013. 114 с.

3. Ghanbari A., Solaimani R., Rahmani A., Tabatabaie F. Design and simulating five-finger robot hand to grasp spherical objects // Life Science Journal. 2013. Vol. 10. P. 140-145.

Ирина Ивановна Калапышина Анна Дмитриевна Перечесова Константин Андреевич Нуждин

канд. техн. наук, доцент; Университет ИТМО, кафедра мехатроники, Санкт-Петербург; E-mail: [email protected] Университет ИТМО, кафедра мехатроники, Санкт-Петербург; ассистент; E-mail: [email protected]