2. Nội dung xây dựng phòng thí nghiệm cơ điện tử
2.3Phòng thí nghiệm động lực học & dự báo trạng thái (PTN ĐH&TT)
2.3.1Tính cấp thiết xây dựng PTN ĐH&TT
2.3.1.1 Vai trò động lực học và dự báo hệ thống trong sản phẩm cơ điện tử
Trên thế giới, ngay từ đầu thế kỷ 20, phòng thí nghiệm động lực học máy đã đợc xây dựng ở hầu khắp các tập đoàn sản xuất, các trờng đại học lớn, các trung tâm và viện nghiên cứu về máy cơ khí, cơ- điện, cơ - điện tử, từ dân dụng tới công nghiệp, vận tải, hàng hải, hàng không, quân sự và vũ trụ.v.v Từ những…
năm 1970, các phòng thí nghiệm kết hợp động lực học máy và điều khiển với dự báo trạng thái làm việc của máy đợc xây dựng. Ngày nay phòng thí nghiệm động học và dự báo trạng thái hệ thống (ĐH&DBTT HT) là loại phòng thí nghiệm không thể thiếu trong các trờng đại học và cơ quan nghiên cứu cơ điện tử.
Về động lực học; động lực học luôn là vấn đề khó trong thiết kế chế tạo máy.
Đối với sản phẩm cơ điện tử động lực học không chỉ là vấn đề của các hệ thống cơ khí, các khâu, cơ cấu chấp hành mà còn liên quan đến cả quá trình hoạt động tự động của nó. Động lực học ảnh hởng trực tiếp đến hệ thống cơ của hệ cơ điện tử và ảnh hởng không nhỏ đến kết cấu phần cứng và cấu trúc phần mềm của hệ thống. Động lực học trong hệ thống cơ điện tử có thể chia thành 2 loại: động lực học hệ thống và động lực học quá trình. Hai loại này có những đặc điểm riêng biệt: một loại thiên nghiên cứu xem xét vấn đề lực (moment), tốc độ (gia tốc), nhiệt độ, rung động, độ ồn v..v trong hệ thống sao cho không đ… ợc vợt quá những ngỡng chuẩn cho phép thiết kế, loại kia nghiên cứu xem xét đến vùng tín hiệu cha ổn định để sao điều khiển có thể đáp ứng phù hợp và thích ứng.
Dự báo trạng thái hoạt động của hệ thống: Sự tăng số lợng chức năng tự động
của hệ thống cơ điện tử cũng đồng nghĩa với lợng tăng các chi tiết linh kiện điện tử, sensor và actuators (thành phần kích truyền động). Điều này cũng có nghĩa là
lỗi xẩy ra trong hệ thống nhạy cảm hơn, khó phán đoán hơn. Vì vậy dự báo trạng thái hoạt động của hệ thống, một hình thức chẩn đoán lỗi có vai trò rất quan trọng trong hệ thống cơ điện tử. Các lỗi gây nên những sai lệch không cho phép so với trạng thái bình thờng của hệ thống có thể là lỗi bên trong hoặc bên ngoài, tạo nên. Các lỗi này có thể phát hiện đợc khi đo kiểm một số biến so với các giá trị giới hạn. Tuy nhiên những lỗi mới chớm hoặc những lỗi gián đoạn thờng không thể nhận dạng đợc, những giải pháp dự báo đơn giản không thể phát hiện đợc những lỗi này. Nhận dạng lỗi trên cơ sở mô hình và các phơng pháp dự báo mới đợc phát triển trong vài năm gần đây cho phép phát hiện sớm các lỗi nhỏ với các tín hiệu đo bình thờng (hình 8).
Đo- kiểm nghiệm trạng thái hoạt động hình động học và động lực học của các cụm thiết bị, máy và hệ thống thiết bị trang bị cơ điện tử, đa ra đánh giá về trạng thái làm việc của chúng, phát hiện ảnh hởng của các tham số về kích thớc, vật liệu, kết cấu, điện, điện tử, điều khiển tới chất lợng của trạng thái làm việc của chúng, từ đó kết hợp với các phòng thí nghiệm chức năng khác của phòng thí
Kích truyền động Quá trình Sensor Mô hình quá trình Sinh ra các điểm đặc trưng Phát hiện ra những thay đổi Lỗi U Tác động bình thường
s dấu hiệu phân tich Các đặc điểm r, θx
Phát hiện lỗi -trên cơ sở mô hình
N V
nghiệm cơ điện tử và phòng thiết kế và bộ phận chế tạo liên quan để đa ra các giải pháp cải thiện, nâng cao chất lợng của chúng.
Ngày nay Đo- Kiểm nghiệm- Chuẩn đoán- Đánh giá- Đề xuất giải pháp – Thiết kế- Chế tạo là một chuỗi khép kín để cải thiện về mọi mặt của sản phẩm, là khâu không thể tách rời trong các tổ hợp chế tạo thiết bị, đặc biệt đối với các thiết bị kỹ thuật dạng Cơ- Điện tử, trong đó khâu Đo- Kiểm nghiệm- Chuẩn đoán- Đánh giá- Đề xuất giải pháp là hết sức quan trọng. Chuẩn đoán ở đây không còn mang nghĩa thông thờng phán đoán xác định trạng thái tiến tới h hại của thiết bị mà tổng hợp đó là sự nhận dạng trạng thái, đánh giá đáp ứng của các thiết bị trên tổng thể vận động. Bất kỳ một phòng thí nghiệm sản phẩm nào cũng cần bộ phận thí nghiệm động lực học và chuẩn đoán. Tuỳ theo yêu cầu mà những công việc này là nghiên cứu ứng dụng hoặc nghiên cứu cơ bản.
2.3.1.2 Sự cần thiết kiểm nghiệm động lực học và dự báo trong sản phẩm cơ điện tử
Xem xét khả năng động lực học của chi tiết, cụm chi tiết, môđun, hệ thống là công việc cuối cùng của hoạt động kiểm nghiệm trong phòng thí nghiệm cơ điện tử trớc khi mẫu đợc chấp nhận để hoàn thiện thiết kế hoặc đợc phản hồi lại các phòng thí nghiệm kiên quan để chỉnh sữa lại mẫu. Sự giám sát và dự báo lỗi sớm tiến tiến là cơ sở tăng cờng sự tin cậy và an toàn cho hệ thống trong suốt quá trình hoạt động sau này. Cả hai công việc này đều cần thiết phải thực hiện khi cho ra đời một sản phẩm cơ điện tử.
Trong một sản phảm cơ điện tử đều diễn ra các hoạt động Cơ - Nhiệt- Điện - điện tử - điều khiển. Từ đó vấn đề đặt ra là:
* Đảm bảo vị trí, quỹ đạo với độ chính xác xác định của các bộ phận chấp hành và các điểm công tác dới tác động của các lực với hệ điều khiển .
* Giảm thời gian của quá trình chuyển tiếp, tăng hệ số ổn định của quá trình. * Đảm bảo cách rung và giảm rung cho các thiết bị và hệ thống .
* Cải thiện và nâng cao chất lợng của môi trờng làm việc của hệ thống . * Nâng cao hiệu suất sử dụng năng lợng và hiệu suất của các thiết bị . * Hoàn thiện và nâng cao mức hiện đại của hệ thống điều khiển .
* Dự báo đợc trạng thái làm việc của hệ thống thiết bị, đảm bảo sự hoạt động an toàn của hệ thống, đặc biệt đối với hệ thống mức tự động hoa cao và tính an ninh và an toàn cao .
* Đảm bảo số liệu, dữ liệu và các công cụ tính toán thiết kế cải tiến các chi tiết, các cụm (môdun) công tác và hệ thống trên các phơng diện: độ bền, hình học, động lực học, động lực học, điều khiển .
Những vấn đề nêu trên có thể đợc giải quyết với sự trợ giúp của thiết bị đo và dụng cụ và các phần mềm xử lí chuyên dụng của phòng thí nghiệm Động lực học và dự báo trạng thái làm việc của máy.
Phòng thí nghiệm này sẽ tiến hành thử nghiện các sản phẩm trong quá trình thiết kế, chế tạo, vận hành thử nghiệm, kiểm tra vận hành trong sản xuất; xử lý các sự cố các hệ thống, công trình trong quá trình vận hành sản xuất; tìm ra các yếu tố nguyên nhân nhằm nâng cao chất lợng hoạt động của hệ thống, mức độ hiện đại, đảm bảo tuổi bền hợp lý, giảm giá thành không ngừng, và chuẩn bị sẵn sàng các sản phẩm cho thị trờng tơng lai .
2.3.2Mục tiêu
Đánh giá hoạt động và xây dựng tiêu chuẩn chất lợng hoạt động về động lực học và dự báo trạng thái của hệ thống thiết bị do IMI holding sản xuất.
Đào tạo cán bộ chuyên gia trong lĩnh vực đánh giá động lực và trạng thái hoạt động của hệ thống.