354-0518/02 – Simulation and Modeling in Mechatronics (SIMEC)

Gurantor departmentDepartment of RoboticsCredits3
Subject guarantorprof. Dr. Ing. Vladimír MostýnSubject version guarantorprof. Dr. Ing. Vladimír Mostýn
Study levelundergraduate or graduateRequirementChoice-compulsory
Year1Semesterwinter
Study languageCzech
Year of introduction2004/2005Year of cancellation2011/2012
Intended for the facultiesFSIntended for study typesFollow-up Master
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
KRY01 Ing. Václav Krys, Ph.D.
MIH03 Ing. Milan Mihola, Ph.D.
MOS50 prof. Dr. Ing. Vladimír Mostýn
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Graded credit 2+1
Combined Graded credit 10+4

Subject aims expressed by acquired skills and competences

The main objective of this subject is to obtain knowledge in area of modeling of mechatronic systems on the whole and investigation of their behavior in the simulation system MSC Adams.

Teaching methods

Summary

The course deals with simulation of the entire mechatronic system with utilization of the CAD system Pro/Engineer, computing and simulation system MSC Adams and simulation system Matlab for simulation of the mechanical, drive, control and sensor subsystems of machines with emphasis on their mutual connections and interaction of the individual subsystems.

Compulsory literature:

On-line documentation of the MSC Adams, Matlab/Simuling and Pro/Engineer.

Recommended literature:

Way of continuous check of knowledge in the course of semester

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerequisities

Subject codeAbbreviationTitleRequirement
354-0303 CAD I Computer aided design I Recommended
354-0331 CADII CAD II Recommended

Co-requisities

Subject has no co-requisities.

Subject syllabus:

Předn.č. Téma 1. Metodika mechatronického přístupu ke konstruování strojů, subsystémy strojů a možnosti jejich modelování Cvičení: Představení možností simulace mechatronických systémů pomocí dostupného programového vybavení 2. Simulační systém MSC/Adams – modelování součástí, vytváření sestav, import sestav z jiných CAD systémů (Pro/Engineer, Solidworks), metodika přenosu hmotnostních parametrů skutečných mechanismů z prostředí Pro/Engineer do simulačních systémů Cvičení:Modelování součástí a sestav v prostředí MSC/Adams 3. Simulační systém MSC/Adams – vytváření pohybových vazeb, zavedení počátečních podmínek analýzy mechanismu Cvičení:Modelování pohybových vazeb v prostředí MSC/Adams 4. Simulační systém MSC/Adams – modelování pohonů, způsoby vytváření předpisu pohybu, vytváření uživatelských funkcí (Function Builder), metodika dimenzování pohonů Cvičení:Kontrolní úloha 1 – model průmyslového robotu v prostředí Adams. 5. Simulační systém MSC/Adams – vytváření silového zatížení mechanismu, typy silového zatížení Cvičení:Modelování silového zatížení v prostředí MSC/Adams 6. Simulační systém MSC/Adams – vytváření měrných veličin (Measures) pro analýzy chování mechanismu Cvičení:Analýza chování robotu se třemi stupni volnosti pomocí měrných veličin v prostředí MSC/Adams 7. Simulační systém MSC/Adams – analýza výsledků simulace (Postprocessor), grafy, animace, export výsledků Cvičení:Zobrazení a analýza výsledků simulace chování průmyslového robotu se třemi stupni volnosti v prostředí MSC/Adams, animace pohybu, export výsledků 8. Simulační systém MSC/Adams – vytváření řídicích bloků v prostředí Adams, momentové řízení mechanismu v prostředí Adams Cvičení:Vytváření řídicích bloků v prostředí MSC/Adams 9. Metodika vytváření matematického modelu mechanismu robotu (Mathcad), syntéza algoritmu momentového řízení mechanismu Cvičení:Kontrolní úloha 2 – momentové řízení rotační pohybové jednotky robotu. 10. Simulační systém MSC/Adams – rozšiřující modul Controls, metodika exportu mechanického subsystému do prostředí simulačního systému Matlab/Simulink. Cvičení:Vytvoření zapouzdřeného modelu mechanického subsystému robotu v prostředí Adams 11. Simulační systém Matlab/Simulink – vytvoření řídicích bloků pro momentové řízení mechanismu, metodika vytvoření modelu operační úrovně řízení, generování trajektorie koncového bodu akčního členu robotu, řešení inverzní úlohy kinematiky v prostředí Matlab/Simulink, vytvoření modelu mechanismu jako řízeného subsystému na základě Lagrangeových pohybových rovnic Cvičení:Vytvoření modelu řídicího subsystému průmyslového robotu v prostředí Matlab/Simulink 12. Simulační systém Matlab/Simulink – simulační modely elektrických pohonů, nastavení parametrů podřízené regulační smyčky proudu, doplnění modelu bloky stejnosměrných motorů s měniči a regulátory proudu Cvičení:Vytvoření modelu stejnosměrného pohonu v prostředí Matlab/Simulink 13. Simulační systém Matlab/Simulink – import zapouzdřeného modelu mechanického subsystému (Adams) do prostředí simulačního systému Matlab/Simulink, nastavení parametrů interakce mezi systémy Adams a Matlab, kosimulace (současná simulace) mechatronického systému, analýza interakcí mezi jednotlivými subsystémy Cvičení:Simulace chování průmyslového robotu a vyšetřování interakce mezi jednotlivými subsystémy v prostředí Matlab/Simulink 14. Možnosti optimalizace chování mechatronického systému jako celku, metody virtuálního modelování prototypů Cvičení:Vliv nastavení parametrů řídicího subsystému na chování celého systému 15. Zápočet Seznam otázek 1. Metodika mechatronického přístupu ke konstruování strojů, subsystémy strojů a možnosti jejich modelování 2. Simulační systém MSC/Adams – modelování součástí, vytváření sestav, import sestav z jiných CAD systémů (Pro/Engineer, Solidworks), metodika přenosu hmotnostních parametrů skutečných mechanismů z prostředí Pro/Engineer do simulačních systémů 3. Simulační systém MSC/Adams – vytváření pohybových vazeb, zavedení počátečních podmínek analýzy mechanismu 4. Simulační systém MSC/Adams – modelování pohonů, způsoby vytváření předpisu pohybu, vytváření uživatelských funkcí (Function Builder), metodika dimenzování pohonů 5. Simulační systém MSC/Adams – vytváření silového zatížení mechanismu, typy silového zatížení 6. Simulační systém MSC/Adams – vytváření měrných veličin (Measures) pro analýzy chování mechanismu 7. Simulační systém MSC/Adams – analýza výsledků simulace (Postprocessor), grafy, animace, export výsledků 8. Simulační systém MSC/Adams – vytváření řídicích bloků v prostředí Adams, momentové řízení mechanismu v prostředí Adams 9. Metodika vytváření matematického modelu mechanismu robotu (Mathcad), syntéza algoritmu momentového řízení mechanismu 10. Simulační systém MSC/Adams – rozšiřující modul Controls, metodika exportu mechanického subsystému do prostředí simulačního systému Matlab/Simulink. 11. Simulační systém Matlab/Simulink – vytvoření modelu mechanismu jako řízeného subsystému na základě Lagrangeových pohybových rovnic 12. Simulační systém Matlab/Simulink – vytvoření řídicích bloků pro momentové řízení mechanismu, metodika vytvoření modelu operační úrovně řízení, generování trajektorie koncového bodu akčního členu robotu, řešení inverzní úlohy kinematiky v prostředí Matlab/Simulink 13. Simulační systém Matlab/Simulink – simulační modely elektrických pohonů, nastavení parametrů podřízené regulační smyčky proudu 14. Simulační systém Matlab/Simulink – import zapouzdřeného modelu mechanického subsystému (Adams) do prostředí simulačního systému Matlab/Simulink, nastavení parametrů interakce mezi systémy Adams a Matlab, kosimulace (současná simulace) mechatronického systému, analýza interakcí mezi jednotlivými subsystémy 15. Možnosti optimalizace chování mechatronického systému jako celku, metody virtuálního modelování prototypů

Conditions for subject completion

Full-time form (validity from: 1960/1961 Summer semester, validity until: 2010/2011 Summer semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of points
Graded exercises evaluation Graded credit 100 (100) 0
        Project Project 70  35
        Written Exam Written test 30  15
Mandatory attendence parzicipation:

Show history

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.FormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2010/2011 (N2301) Mechanical Engineering (3909T001) Design and Process Engineering (16) Hydraulics and Pneumatics P Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan
2010/2011 (N2301) Mechanical Engineering (3909T001) Design and Process Engineering (16) Hydraulics and Pneumatics K Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan
2009/2010 (N2301) Mechanical Engineering (3909T001) Design and Process Engineering (16) Hydraulics and Pneumatics P Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan
2009/2010 (N2301) Mechanical Engineering (3909T001) Design and Process Engineering (16) Hydraulics and Pneumatics K Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan
2008/2009 (N2301) Mechanical Engineering (3909T001) Design and Process Engineering (16) Hydraulics and Pneumatics P Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan
2008/2009 (N2301) Mechanical Engineering (3909T001) Design and Process Engineering (16) Hydraulics and Pneumatics K Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan
2007/2008 (N2301) Mechanical Engineering (3909T001) Design and Process Engineering (16) Hydraulics and Pneumatics P Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan
2007/2008 (N2301) Mechanical Engineering (3909T001) Design and Process Engineering (16) Hydraulics and Pneumatics K Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan
2006/2007 (N2301) Mechanical Engineering (3909T001) Design and Process Engineering (16) Hydraulics and Pneumatics P Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan
2006/2007 (N2301) Mechanical Engineering (3909T001) Design and Process Engineering (16) Hydraulics and Pneumatics K Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan
2005/2006 (N2301) Mechanical Engineering (3909T001) Design and Process Engineering (16) Hydraulics and Pneumatics P Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan
2005/2006 (N2301) Mechanical Engineering (3909T001) Design and Process Engineering (16) Hydraulics and Pneumatics K Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner