Αγαπητέ φοιτητή/τρια, Πανεπιστήµιο Πατρών Τµήµα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών Εργαστήριο Στοχαστικών Μηχανολογικών Συστηµάτων & Αυτοµατισµού Μηχανοτρονικά Συστήµατα Έκδοση 29 ης Σεπτεµβρίου 2008 Ακαδ/κό Έτος 2008-09 Καθηγητές Σ... Φασόης & Ν. Ασπράγκαθος Καλώς ήλθες στο µάθηµα των Μηχανοτρονικών Συστηµάτων! Το παρόν φυλλάδιο έχει σκοπό να σε κατατοπίσει σχετικά µε τα ακόλουθα: [Α] βασική οργανωτική δοµή του µαθήµατος, [Β] ακριβή περιεχόµενα, [Γ] εργαστηριακές ασκήσεις, και [ ] πρόσθετη βιβλιογραφία.. Πολλές ευχές για ένα παραγωγικό και αποδοτικό ακαδηµαϊκό έτος! [A] Οργάνωση Μαθήµατος ιαλέξεις: ευτέρα 15:00-17:00 Αµφιθέατρο ΑΠ6 Πέµπτη 16:00-18:00 Αµφιθέατρο ΑΠ5 Η παρακολούθηση των διαλέξεων είναι σηµαντική για την κατανόηση του µαθήµατος! Εργαστήριο: Εκτελούνται 6 εργαστηριακές ασκήσεις σε ισάριθµες εβδοµάδες. Η παρακολούθηση των ασκήσεων είναι υποχρεωτική. εν εκτελούνται επαναληπτικές ασκήσεις. ιδάσκοντες: ιαλέξεις: Σ.. Φασόης, Καθηγητής Μηχ/γων & Αερ/γών Μηχανικών Εργαστήριο Στοχαστικών Μηχανολογικών Συστηµάτων & Αυτοµατισµού 1 ος όροφος κτιρίου επέκτασης Μηχ/γων & Αερ/γων Μηχ/κων (προσωρινα στο ισόγειο στο αριστερό πίσω µέρος κτιρίου Πρυτανείας) Τηλέφωνο επικοινωνίας: 2610 997 130 Ιστοσελίδα: http://www.smsa.upatras.gr Ν. Ασπράγκαθος, Καθηγητής Μηχ/γων & Αερ/γών Μηχανικών 1 ος όροφος κτιρίου επέκτασης Μηχ/γων & Αερ/γων Μηχ/κων. Τηλέφωνο επικοινωνίας: 2610 997 268 Ιστοσελίδα: http://www.mech.upatras.gr/~robotics/ Εργαστήριο: Στις εργαστηριακές ασκήσεις συµµετέχουν διδακτικά η κα. Σ. Κατωπόδη (ΕΕ ΙΠ ΙΙ), και οι κκ. Π. Μιχαηλίδης, Φ. Κοψαυτόπουλος, Μ. Σπυριδωνάκος,( ιπλ/χοι Μηχ/γοι & Αερ/γοί Μηχ/κοι - Υποψήφιοι ιδάκτορες). Στις εργαστηριακές ασκήσεις για την επίλυση ηλεκτρονικών κυκλωµάτων συµµετέχουν οι κ.κ. Π. Κουστουµπάρδης και Π. Λαζάρου (Υποψήφιοι ιδάκτορες).
Τµήµα Μηχ/γων & Αερ/γων Μηχ/κων ΜΗΧΑΝΟΤΡΟΝΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ σ. 2 ιοικητική/τεχνική υποστήριξη: (1) κα. Σ. Κατωπόδη (ΕΕ ΙΠ ΙΙ), Εργ/ριο Στοχ/κών Μηχ/κών Συστηµάτων & Αυτοµατισµού, Τηλέφωνο επικοινωνίας: 2610 997 130 (2) κα. Μ. Αναλυτή (ΕΤΕΠ), 2 ος όροφος Πολυορόφου κτιρίου Μηχ/γων & Αερ/γων Μηχ/κων, Τηλέφωνο επικοινωνίας: 2610 997 198 Ωρες Γραφείου: Καθηγητής Σ.. Φασόης ευτέρα 10:00-11:30, Πέµπτη 11:00 12:30 Πρόσθετες ώρες κατόπιν προσυνεννοήσεως. Συνεργάτες Εργ/ριου ΣΜΣΑ (σχετικά µε τις εργαστηριακές ασκήσεις): ευτέρα Τετάρτη Παρασκευή: 13:00 14:00 Καθηγητής Ν. Ασπράγκαθος 08:00 15:00 καθηµερινά (εκτός των ωρών απουσίας για διδακτικές και διοικητικές υποχρεώσεις) Χρησιµοποιούµενα Συγγράµµατα: 1. Σηµειώσεις των Κεφαλαίων 1, 2 και 7 (από την ιστοσελίδα του µαθήµατος στο eclass). 2. Σ. Παπαϊωάννου, «Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική», Πάτρα 2004. 3. Alciatore, D., Histand, M., Introduction to Mechatronics and Measurement Systems, 3 rd edition, pp. 509, McGraw - Hill 2007. [Αντίγραφα στην Βιβλιοθήκη ιστοσελίδα βιβλίου: www.engr.colostate.edu/mechatronics] 4. Ασκήσεις Μηχανοτρονικών Συστηµάτων (από την ιστοσελίδα του µαθήµατος στο eclass). 5. Φυλλάδια για τις Εργαστηριακές Ασκήσεις 2 και 3 (από την ιστοσελίδα του µαθήµατος στο eclass). Ενδεικτικό διαγώνισµα του µαθήµατος είναι ανηρτηµένο στην ιστοσελίδα του µαθήµατος στο eclass. ικτυακή σελίδα µαθήµατος: Το µάθηµα υποστηρίζεται µέσω της πλατφόρµας e-class: http://eclass.upatras.gr Στον ιστότοπο του µαθήµατος αναρτώνται ανακοινώσεις, βαθµοί, και εκπαιδευτικό υλικό θεωρίας και εργαστηριακών ασκήσεων. Παρακαλείσθε όπως εγγραφείτε στην πλατφόρµα και στο µάθηµα ηλεκτρονικά, και ελέγχετε τον ιστότοπο για ανανεωµένο υλικό ανά τακτά διαστήµατα. Οργ/ση Εργαστηριακών Ασκήσεων: Εργ/κες Ασκήσεις: Εκτελούνται 6 Εργ/κές Ασκήσεις σε ισάριθµες εβδοµάδες. Οργ/ση - Ωράριο: Το σύνολο των φοιτητών υποδιαιρείται σε οµάδες (βλ. σχετική Ανακοίνωση στην ιστοσελίδα του µαθήµατος στο eclass). Κάθε φοιτητής υποχρεούται να συµµετέχει στην ανακοινωθείσα οµάδα του και µόνο σε αυτή. Φοιτητές άλλων οµάδων δεν γίνονται δεκτοί. Παρακολούθηση: Υποχρεωτική. εν θα γίνουν επαναληπτικά εργαστήρια. Σε περίπτωση δύο (2) ή περισσοτέρων απουσιών το Εργαστήριο επαναλαµβάνεται το επόµενο ακαδηµαϊκό έτος. Λογισµικό: Χρησιµοποιούνται τα εξής πακέτα λογισµικού: 1) Χρησιµοποιείται το λογισµικό πακέτο ΜΑΤLAB καθώς και το συµπληρωµατικό του SIMULINK. To MATLAB (MAThematics LABoratory) είναι γενικής χρήσεως
Τµήµα Μηχ/γων & Αερ/γων Μηχ/κων ΜΗΧΑΝΟΤΡΟΝΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ σ. 3 µαθηµατικό πακέτο, ιδιαίτερα κατάλληλο για προβλήµατα συστηµάτων καί αυτοµάτου ελέγχου, µε πολύ καλή υποστήριξη σε γραφικά. Θεωρείται ως ένα από τα κορυφαία πακέτα τόσο για εκπαίδευση όσο και βιοµηχανική ανάπτυξη. Το SIMULINK αποτελεί συµπλήρωµα του MATLAB για την γραφική µοντελοποίηση, προσοµοίωση και ανάλυση δυναµικών συστηµάτων. Πληροφορίες υπάρχουν στην ηλεκτρονική διεύθυνση www.mathworks.com. Τα MATLAB και SIMULINK είναι εγκατεστηµένα στο Υπολογιστικό Κέντρο του Τµήµατος και χρησιµοποιούνται στις Εργαστηριακές Ασκήσεις. Οι φοιτητές µπορούν να εξοικειώνονται και να εργάζονται µε τα αυτά κατά τις ώρες λειτουργίας του Υπολογιστικού Κέντρου. Για όσους διαθέτουν προσωπικό Η/Υ είναι δυνατή η ατοµική προµήθεια της φοιτητικής έκδοσης (Student Edition) των MATLAB/SIMULINK για ιδία χρήση. Πληροφορίες παρέχονται στην διαδικτυακή διεύθυνση: http://www.mathworks.com/academia/student_version/index.html Εναλλακτικά στα ανωτέρω µπορεί να χρησιµοποιηθούν τα συναφή πακέτα SCILAB / SCICOS (είναι αντίστοιχα των MATLAB/SIMULINK) τα οποία διατίθενται δωρεάν από την διαδικτυακή διεύθυνση http://scilabsoft.inria.fr/ 2) Electronics Workbench (EWB) http://www.electronicsworkbench.com/ Στo EWB µπορούµε να σχεδιάζουµε ηλεκτρικά-ηλεκτρονικά κυκλώµατα και να εξοµοιώσουµε την απόκριση τους. Το πακέτο είναι κατάλληλο για την επίλυση ηλεκτρονικών και ηλεκτρικών κυκλωµάτων. ιαθέτει δυνατότητες για εύκολη προσοµοίωση πραγµατικών και ιδανικών ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών στοιχείων, και οργάνων µέτρησης ηλεκτρονικού εργαστηρίου. Εχει πολύ καλή υποστήριξη σε γραφικά τόσο για το σχεδιασµό όσο και για την παράσταση της απόκρισης των κυκλωµάτων. Οι φοιτητές είναι εξοικοιωµένοι µε το EWB από τις εργαστηριακές ασκήσεις του µαθήµατος Ηλεκτροτεχνία και Ηλεκτρικές Μηχανές. Το πακέτο είναι εγκατεστηµένο στους υπολογιστές του Υπολογιστικού Κέντρου του Τµήµατος µετά την προµήθεια πολλαπλών αδειών χρήσης και οι φοιτητές µπορούν να το χρησιµοποιούν και εκτός των ωρών που είναι προγραµµατισµένες για την εργαστηριακή εξάσκηση. ιαγώνισµα: Τo διαγώνισµα διεξάγεται µε κλειστά βιβλία σηµειώσεις. Επιτρέπεται η χρήση ατοµικού τυπολογίου 5 σελίδων (2,5 φύλλων) Α4. Συνοπτική Περιγραφή [B] Περιεχόµενα Μαθήµατος Εισαγωγή στα µηχανοτρονικά συστήµατα, είδη υποσυστηµάτων, προσοµοίωση και απόκριση, µηχανικά ηλεκτρικά υδραυλικά - θερµικά υποσυστήµατα, ηλεκτρονικά υποσυστήµατα, δίοδοι - τρανζίστορ αναλογικά και ψηφιακά κυκλώµατα, αισθητήρες & ενεργοποιητές (συµβατικοί και µη), µικροεπεξεργαστές και εξωτερική επικοινωνία, µετατροπείς σηµάτων από αναλογικό σε ψηφιακό και αντίστροφα, ψηφιακή επεξεργασία σηµάτων, αρχές σχεδιασµού, ολοκληρωµένα πρακτικά παραδείγµατα µηχανοτρονικών συστηµάτων. Αναλυτική Περιγραφή [διδακτικές εβδοµάδες διδάσκων] ΚΕΦ. 1 Εισαγωγή στα Μηχανοτρονικά Συστήµατα [½ Ε - ΣΦ] Σκοπός. Ορισµοί. Παραδείγµατα. Λειτουργίες. ΚΕΦ. 2 Είδη Υποσυστηµάτων Προσοµοίωση & Απόκριση [1½ Ε - ΣΦ] 2.1 Αρχές προσοµοίωσης.
Τµήµα Μηχ/γων & Αερ/γων Μηχ/κων ΜΗΧΑΝΟΤΡΟΝΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ σ. 4 ΚΕΦ. 3 ΚΕΦ. 4 ΚΕΦ. 5 ΚΕΦ. 6 ΚΕΦ. 7 ΚΕΦ. 8 2.2 Θεµελιώδη χαρακτηριστικά απόκρισης. 2.3 Πεδίο χρόνου πεδίο συχνοτήτων. Μηχανικά, Ηλεκτρικά, Υδραυλικά, Θερµικά Υποσυστήµατα. [1 Ε - ΣΦ] Ηλεκτρονικά Υποσυστήµατα. [4 Ε - ΝΑ] 4.1 ίοδοι. 4.2 Τρανζίστορ. 4.3 Αναλογικά & ψηφιακά κυκλώµατα. Αισθητήρες & Ενεργοποιητές. [1 Ε - ΣΦ] Μικροεπεξεργαστές & Εξωτερική Επικοινωνία. [1½ Ε - ΝΑ] Μετατροπείς Σηµάτων από Αναλογικό σε Ψηφιακό και Αντίστροφα. [1½ Ε ΣΦ] 7.1 Μετατροπείς A/D και D/A. 7.2 Φίλτρα antialiasing. 7.3 Ψηφιακά φίλτρα και βασική επεξεργασία σηµάτων. Ολοκληρωµένα Παραδείγµατα Μηχανοτρονικών Συστηµάτων. [2 Ε ΣΦ ΝΑ] [Γ] Εργαστηριακές Ασκήσεις Σηµαντική Σηµείωση είτε την ιστοσελίδα του µαθήµατος στο eclass σχετικά µε την οµάδα στην οποία ανήκετε και την ακριβή ώρα έναρξης της κάθε άσκησης. Ασκηση Τίτλος Εργαστηριακής Ασκησης (υπεύθυνος καθηγητής) Αίθουσα Ηµερ/νία Ασκηση 1 Εργαστηριακά µηχανοτρονικά συστήµατα Εργαστήριο ευτ. 20/10/08 εισαγωγή (Σ Φ) ΣΜΣΑ Τρίτη 21/10/08 Ασκηση 2 Εισαγωγή στο MATLAB (Σ Φ) ΥΚΤ Τρίτη 11/11/08 Ασκηση 3 Απόκριση και χαρακτηριστικά ΥΚΤ Τετ. 19/11/08 µηχανοτρονικών συστηµάτων µε χρήση MATLAB/SIMULINK (Σ Φ) Ασκηση 4 Λογικές πύλες µε διόδους (ΝΑ) ΥΚΤ Τρίτη 2/12/08 Ασκηση 5 Τροφοδοτικό συνεχούς (ΝΑ) ΥΚΤ Τρίτη 9/12/08 Ασκηση 6 Μελέτη συµπεριφοράς τρανζίστορ (ΝΑ) ΥΚΤ Τρίτη 16/12/08 Εργ/ριο ΣΜΣΑ: Εργαστήριο Στοχαστικών Μηχανολογικών Συστηµάτων & Αυτοµατισµού ΥΚΤ: Υπολογιστικό Κέντρο Τµήµατος [ ] Πρόσθετη Βιβλιογραφία 1. Isermann, R., Mechatronic Systems: Fundamentals, pp. 624, Springer 2003. [καλό βιβλίο µε ευρεία κάλυψη και ενδιαφέροντα πρακτικά παραδείγµατα δεν καλύπτει το ηλεκτρονικό τµήµα] 2. Auslander, D.M., Kempf, C.J., «Μηχανοτρονική: Προσαρµοστικά Μηχανικών Συστηµάτων», σελ. 336, Πανεπιστηµιακές Εκδόσεις ΕΜΠ 1998. [χρήσιµο βιβλίο καλύπτει τµήµα της διδασκόµενης ύλης]
Τµήµα Μηχ/γων & Αερ/γων Μηχ/κων ΜΗΧΑΝΟΤΡΟΝΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ σ. 5 3. Cannon R.H., Dynamics of Physical Systems, McGraw-Hill 1967 [εξαιρετικό κλασσικό βιβλίο για την µαθηµατική µοντελοποίηση και ανάλυση συστηµάτων] [B] 4. R.H. Bishop (ed.), Mechatronics: An Introduction, CRC Press 2006 [σύντοµη και εισαγωγική κάλυψη των εννοιών] 5. Nachtigal C.L. (ed.), Instrumentation and Control: Fundamentals and Applications, pp. 890, John Wiley and Sons 1990. [σύντοµη αλλά περιεκτική κάλυψη πολλών θεµάτων] [B] 6. Bradley, D.A., Dawson, D., Mechatronics, pp. 528, Chapman and Hall 1993. 7. C.M. Close, D.H. Frederick, J.C. Newell, Modeling and Analysis of Dynamic Systems, 3 rd edition, John Wiley and Sons 2002. [B έκδοση 1978] 8. C. Fraser, J. Milne, Integrated Electrical and Electronc Engineering for Mechanical Engineers, McGraw - Hill 1994. [B] 9. A. Kent Stiffer, Design with Microprocessors for Mechanical Engineers, McGraw - Hill 1992. [B] 10. C. Schuler, W. McNamee, Industrial Electronics and Robotics, McGraw - Hill, 1986. 11. Χατζίκος Ε.Β., «MATLAB 6 για Μηχανικούς», Εκδόσεις Τζιόλα, 2002 [για συστηµατική εκµάθηση και εµβάθυνση στο MATLAB] 12. Messner W.C., Tilbury, D.M., Control Tutorials for MATLAB and SIMULINK: A Web-Based Approach, Addison-Wesley [χρήσιµο µικρό εγχειρίδιο µε δισκέτα που περιέχει παραδείγµατα σχεδιασµού συστηµάτων ελέγχου στο MATLAB/SIMULINK]. Σηµ.: Με [B] σηµειώνονται τα βιβλία που είναι διαθέσιµα από την Βιβλιοθήκη του Πανεπιστηµίου Πατρών.