Automatyka i robotyka Józef Lisowski

Opis

Automatyka i robotyka

autor: Józef Lisowski

Wydawnictwo Uniwersytet Morski w Gdyni

 

Publikacja profesora Józefa Lisowskiego „Automatyka i robotyka” stanowi podręcznik akademicki o bardzo szerokim zakresie tematycznym. Zawiera zarówno podstawowe informacje z zakresu automatyki i robotyki podane w sposób popularnonaukowy, jak i rozważania teoretyczne, wymagające znajomości elementów wyższej matematyki. Autorowi udało się zintegrować i zsyntetyzować rozległą wiedzę w jednej pozycji literaturowej. Zakres podręcznika obejmuje: zasady automatyki i wyma­gania dla układów automatyki, a następnie poszczególne rodzaje regulacji auto­­matycznej – ciągłej, przekaźnikowej, cyfrowej, ekstremalnej i optymalnej, adapta­cyjnej oraz rozgrywającej, a także zasady robotyki, sterowanie robotem, programowanie robotów i zastosowania robotów prze­mysłowych. Autor uwzględnił większość nowości literaturowych i aktualne informacje z katalogów wyrobów przemysłowych czołowych firm polskich i zagranicznych.

Podręcznik przeznaczony jest dla studentów następujących kierunków studiów: Informatyka, Automatyka i robotyka, Elektrotechnika, Infotronika oraz Mechatronika.

Materiał zawarty w siedmiu rozdziałach umożliwia formowanie odpowiednich modułów wiedzy z zakresu automatyki oraz robotyki, zgodnie z wymaganiami Krajowych Ram Kwalifikacji dla poszczególnych kierunków studiów.

Spis Treści:

PRZEDMOWA …. 7

WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ … 9

WSTĘP …. 11

Rozdział 1. ZASADY AUTOMATYKI… 15

1.1. Rodzaje układów regulacji …. 20

1.1.1. Podział układów ze względu na rodzaj sygnałów….. 20

1.1.2. Podział układów ze względu na zadanie … 21

1.1.3. Podział układów ze sztuczną inteligencją … 22

1.2. Metody opisu … 25

1.2.1. Ogólne równanie różniczkowe obiektu sterowania…. 25

1.2.2. Transmitancja….. 30

1.2.3. Równania stanu i wyjścia ..36

1.2.4. Charakterystyki czasowe .. 38

1.2.5. Charakterystyki częstotliwościowe ….. 40

1.3. Podstawowe elementy … 46

1.3.1. Element bezinercyjny ….. 46

1.3.2. Element inercyjny …… 49

1.3.3. Element różniczkujący … 55

1.3.4. Element całkujący …… 60

1.3.5. Element oscylacyjny……. 65

1.3.6. Element opóźniający …… 69

1.4. Schematy blokowe …… 73

1.4.1. Układanie schematów…… 73

1.4.2. Zasady przekształcania schematów…… 74

Rozdział 2. WYMAGANIA DLA UKŁADÓW AUTOMATYKI ….. 84

2.1. Zapas stabilności…. 84

2.1.1. Kryterium Hurwitza … 86

2.1.2. Kryterium Nyquista… 88

2.1.3. Kryterium logarytmiczne.. 91

2.2. Jakość regulacji…. 93

2.2.1. Kryteria czasowe….. 93

4 J. Lisowski, Automatyka i robotyka

2.2.2. Wskaźnik jakości regulacji …… 94

2.2.3. Kryteria całkowe …. 95

2.2.4. Linie pierwiastkowe … 96

2.3. Uchyb regulacji…. 101

2.3.1. Uchyb nadążania….. 103

2.3.2. Uchyb zakłóceniowy……. 106

Rozdział 3. TECHNIKI REGULACJI …. 108

3.1. Regulacja ciągła… 108

3.1.1. Rodzaje regulatorów …. 108

3.1.2. Regulatory bezpośredniego działania… 109

3.1.3. Dobór typu regulatora do obiektu .. 112

3.1.4. Regulacja PID… 113

3.1.5. Przemysłowe regulatory ciągłe PID….. 128

3.1.6. Regulacja stanu obiektu… 132

3.1.7. Regulacja korekcyjna … 136

3.1.8. Regulacja kaskadowa …. 149

3.1.9. Regulacja wielowymiarowa …. 156

3.2. Regulacja przekaźnikowa….. 161

3.2.1. Właściwości układów nieliniowych… 161

3.2.2. Regulacja dwupołożeniowa …. 178

3.2.3. Regulacja trójpołożeniowa .. 180

3.2.4. Regulacja krokowa….. 181

3.2.5. Przemysłowe regulatory przekaźnikowe….. 183

3.3. Regulacja cyfrowa … 185

3.3.1. Dyskretyzacja sygnałów… 185

3.3.2. Przekształcenie z.. 193

3.3.3. Transmitancja impulsowa… 199

3.3.4. Bezpośrednie sterowanie cyfrowe PID . 202

3.3.5. Przemysłowe regulatory cyfrowe PID .. 205

3.3.6. Sterowniki programowalne PLC… 208

3.3.7. Mikrokontrolery…. 219

3.4. Regulacja ekstremalna i optymalna ….. 222

3.4.1. Regulacja ekstremalna….. 222

3.4.2. Przykłady regulacji ekstremalnej… 229

3.4.3. Optymalizacja statyczna….. 230

3.4.4. Optymalizacja dynamiczna…. 237

3.4.5. Optymalizacja wielokryterialna … 248

3.5. Regulacja adaptacyjna… 250

3.5.1. Układ z przestrajaniem wzmocnienia …… 252

3.5.2. Układ z modelem odniesienia…. 252

3.5.3. Regulator samonastrajalny … 254

3.5.4. Przykłady regulatorów adaptacyjnych .. 255

3.6. Sterowanie rozgrywające … 258

3.6.1. Klasyfikacja gier w automatyce… 259

3.6.2. Pozycyjne sterowanie wieloobiektowe ..262

3.6.3. Macierzowe sterowanie wieloobiektowe .. 266

Rozdział 4. ZASADY ROBOTYKI… 271

4.1. Rozwój robotyki ….. 272

4.2. Manipulatory i roboty ….. 276

4.2.1. Rodzaje manipulatorów….. 276

4.2.2. Rodzaje robotów.. 280

4.3. Konfiguracje robotów … 285

4.3.1. Robot kartezjański (liniowy) PPP… 285

4.3.2. Robot cylindryczny RPP ..286

4.3.3. Robot sferyczny RRP…. 287

4.3.4. Robot SCARA RRP… 288

4.3.5. Robot antropomorficzny RRR…. 288

4.4. Parametry robotów…. 289

4.4.1. Sposoby instalacji …. 289

4.4.2. Generacje robotów.. 290

Rozdział 5. STEROWANIE ROBOTAMI … 291

5.1. Ogólne równanie dynamiki.. 291

5.2. Zadania sterowania …. 292

5.3. Zadania funkcjonalne.. 293

5.4. Struktury układów sterowania .. 294

5.5. Sterowanie robotami autonomicznymi…. 295

Rozdział 6. PROGRAMOWANIE ROBOTÓW…. 296

6.1. Metody programowania … 296

6.1.1. Metody ogólne … 296

6.1.2. Metody szczegółowe… 296

6.2. Języki programowania … 298

6.3. Przykłady programowania….. 299

6 J. Lisowski, Automatyka i robotyka

6.3.1. Programowanie robotów Yaskawa Motoman… 299

6.3.2. Programowanie robotów KUKA …. 309

6.3.3. Programowanie wirtualne robotów Fanuc Robotics….. 310

Rozdział 7. ZASTOSOWANIA ROBOTÓW PRZEMYSŁOWYCH … 317

7.1. Zakres zastosowań….317

7.1.1. Procesy technologiczne .. 318

7.1.2. Procesy przemysłowe….. 319

7.1.3. Najlepsze roboty przemysłowe…… 321

7.2. Przykłady zastosowań ….. 324

7.2.1. Firma ASTOR…… 324

7.2.2. Firma TMA…… 330

7.2.3. Firma ROBOTPOL… 334

7.2.4. Firma EDUCATION FOR INDUSTRY … 337

7.3. Bezpieczeństwo systemów ….. 338

7.3.1. Cyberbezpieczeństwo automatyki przemysłowej .. 339

7.3.2. Cyberbezpieczeństwo eksploatacji robotów….. 341

INDEKS NAZW .. 344

STRESZCZENIE W JĘZYKU ANGIELSKIM…… 347

BIBLIOGRAFIA …. 348