Введение Курсовой проект ориентирован на исследование в учебном процессе подсистемы автоматизированного проектирования двухкоординатных линейных шаговых двигателей модульного типа. Использование такой подсистемы для проведения курсового проектирования по дисциплине «СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ» студентами четвертого курса специальности «УПРАВЛЕНИЕ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ» МГИЭМ даст возможность обучить навыкам проведения проектных работ с применением ЭВМ, ознакомить с ходом процесса автоматизированного проектирования, алгоритмами, программами.

1. Постановка задачи проектирования Автоматизация производственных процессов - это актуальная задача сегодняшнего дня. Одним из важных звеньев всего процесса автоматизации является автоматизация проектно-конструкторских работ. Подготовка специалистов в этой области связана с внедрением в учебный процесс различных как обучающих, так и проектирующих автоматизированных подсистем. Автоматизированное проектирование элементов электромеханики на ЭВМ, в частности, двухкоординатных линейных шаговых двигателей (ЛШД) служит для приобретения практических навыков проектирования элементов на ЭВМ, освоению методики подготовки исходных данных, методики использования программного обеспечения, автоматизированного синтеза конструкторских решений и анализа результатов расчетов полученных решений. При проведении курсового проектирования необходимо ознакомиться с конструкцией ЛШД, принципом действия, подготовить исходную информацию для проведения проектирования

в подсистеме автоматизированного проектирования (ПСАПР) ЛШД, ознакомиться с алгоритмическим обеспечением подсистемы, осуществить проверочный расчет устройства и анализ полученных результатов.

2. Структура подсистемы САПР ЛШД ЛШД является одним из самых основных элементов электроприводов, в связи с этим при проектировании этих устройств предъявляются требования по обеспечению наиболее важных показателей их работы, а также применения для целей проектирования вычислительной техники. С помощью ЭВМ можно исследовать многообразные варианты конструкций ЛШД и теоретически оценить их возможности и характеристики. Структура подсистемы состоит из пяти основных блоков (рис.1). 1. Блок теоретической информации, в котором осуществляется обучение пользователя. Блок содержит теоретическую и графическую информацию по теме ЛШД, которая выводится на экран. Информация представлена по разделам: структура и принцип действия ЛШД, математическая модель ЛШД, проверочный расчет, методы структурного синтеза ЛШД, алгоритмическое обеспечение ПСАПР ЛШД, исходные данные и выходные параметры при проектировании ЛШД.

2. Блок тестовых вопросов. В этом блоке осуществляется контроль знаний пользователя. По каждому из разделов теоретической информации, представленных в первом блоке, предлагаются вопросы и список возможных ответов, из которых пользователю необходимо выбрать правильный. 3. Блок базы данных. Этот блок содержит базу данных ЛШД, состоящую из двух разделов, содержащих информацию для структур разнесенного типа конструкций и совмещенного типа конструкций ЛШД. Каждый из разделов базы данных содержит название двигателя и его параметры. 4. Блок проектирования ЛШД. Этот блок предназначен для синтеза структуры ЛШД на базе стандартных электромагнитных модулей. Структура Блока проектирования ЛШД состоит из пяти основных разделов (рис. 2). а) Средства ввода и анализа ТЗ. В этом разделе осуществляется ввод исходных данных и проверка их правильности. б) Раздел методов структурного синтеза. В этом разделе производится настройка на режим работы:

автоматический и интерактивный. В автоматическом режиме производится выбор метода структурного синтеза: 1) метод перебора; 2) метод Гаусса-Зайделя; 3) метод покоординатной оптимизации. В интерактивном режиме предлагается: 1) автоматический выбор модулей ЛШД для назначенной структуры; 2) выбор модуля ЛШД в режиме диалога. в) Раздел математической модели ЛШД. В этом разделе содержится набор модулей для расчета характеристик ЛШД различных структур. г) База данных ЛШД. В этом разделе содержится набор модулей совмещенного и разнесенного типов конструкций и информация о каждом модуле. д) Средства анализа и вывода результатов проектирования.

5. Управляющая программа. Связывает в единую подсистему основные блоки программы. Позволяет независимо работать в любом режиме подсистемы.

3. Порядок выполнения курсового проектирования 1. Ознакомиться с техническим заданием на проектирование. 2. Ознакомиться с конструкцией, принципом действия и математической моделью ЛШД. 3. Подготовить исходную информацию для ввода в ЭВМ. 4. Ознакомиться со структурой и алгоритмом проектирования ПСАПР ЛШД. 5. Ознакомиться с методами структурного синтеза. 6. Решить задачу синтеза структуры двухкоординатного ЛШД на ЭВМ. 7. Выполнить проверочный расчет характеристик ЛШД. 8. Оформить пояснительную записку.

4. Подготовка исходной информации для ввода в ЭВМ 4.1 Работа с исходными данными Загрузка файла данных. Загрузка файла данных осуществляется через опцию меню «данные» - «загрузить». При обращении к этой опции открывается стандартное диалоговое окно WINDOWS - «загрузить», с помощью которого можно выбрать нужный файл и нажатием кнопки «открыть» загрузить его. Вполе выбора файлов этого окна высвечиваются все файлы с данными, попадающими по маску */dat. Ввод и коррекция исходных данных. Ввод и коррекция исходных данных осуществляется через соответствующие диалоговые окна посредством строк ввода и кнопок-переключателей. Для подтверждения ввода информации необходимо нажать кнопку «принять». Кнопкой-переключателем называется такая кнопка, в которой может быть выбран только один

элемент управления, а каждый последующий выбор отменяет предыдущий. Для перемещения между элементами управления используется клавиша «ТАВ». Для перемещения между элементами кнопки-переключателя используются клавиши управления курсором, а для выбора - клавиша «пробел». Рис. 3. Окно ввода и коррекции исходных данных

Также любой элемент управления можно выбрать с помощью мыши. Для этого необходимо подвести указатель манипулятора мыши к нужному элементу управления и нажать нужную кнопку. Посредством команды «данные» - «новые» в систему можно ввести новые данные. По умолчанию они соответствуют первому варианту. С помощью команды меню «данные» - «просмотр текущих данных» можно осуществить просмотр и коррекцию данных, загруженных в систему. Данная команда доступна только после предварительной загрузки данных посредством команды «загрузить» или «новые». Текущие данные системы можно сохранить в файле типа dat на диске. Для этого надо воспользоваться командами «сохранить» или «сохранить как». Если данные в систему были загружены из файла, то при выборе команды «сохранить» система пытается изменить этот файл, о чем попросит подтверждение. При выборе же команды «сохранить как» система попросит вас ввести уникальное имя. Если данные в систему были введены посредством команды «данные» «новые», то независимо от команды «сохранить» или «сохранить

как» система попросит ввести уникальное имя. Текущие данные системы можно вывести на принтер. Для этого нужно воспользоваться командой «данные» - «печать текущих данных». 4.2 Выбор режима проектирования Существуют 2 режима проектирования: автоматический и интерактивный. При выборе автоматического режима проектирования появляется выпадающее подменю, в котором нужно выбрать один из методов структурного синтеза: - метод перебора - метод Гауса-Зайделя - метод покоординатной оптимизации При выборе интерактивного режима работы появляется подменю с различными вариантами структуры. Для разнесенного типа конструкции существует два варианта структуры, а для совмещенного - три. Для каждого варианта структуры существует автоматический выбор числа модулей и ручной.

4.3 Выполнение расчета При выборе команды «расчет» подсистема выполняет проектирование ЛШД в соответствии с текущими данными ТЗ и вариантом моделирования. В случае, если был выбран интерактивный режим проектирования, то система предложит ввести тип модуля и количество модулей по оси X и Y. В случае, когда данные не соответствуют ограничениям и моделирование невозможно, будет выдано диалоговое окно, в котором будет показано, какие именно ограничения были нарушены.

4.4 Просмотр результатов Рис. 4. Окно просмотра результатов расчета

Рис. 5. Окно выбранного типа модуля При выборе команды «результат» - «просмотр результатов» можно просмотреть результаты проектирования ЛШД. Для того чтобы увидеть тип выбранного модуля, необходимо нажать на кнопку «тип модуля». С помощью команды меню «результаты» - «печать результатов» результаты проектирования ЛШД можно вывести на принтер. Обе эти команды доступны только в случае удачного проектирования. 4.5 Завершение работы подсистемы Для завершения работы подсистемы необходимо выбрать команду меню «выход», после этого подсистема прекратит работу.

5. Описание структуры базы данных База данных подсистемы содержит два раздела: 1. Раздел для структур разнесенного типа конструкций. 2. Раздел для структур совмещенного типа конструкций. Структура каждого раздела представляет собой ячейки для записи. В эти ячейки записи вносятся названия (обозначения) линейных шаговых двигателей. К каждой ячейке записи прилагается девять ячеек полей, в которые вносятся параметры модуля данного ЛШД (индуктивность, сопротивление, номера входов, динамическая сила и т.д.).

6. Оформление курсовой работы Пояснительная записка должна содержать: 1. Титульный лист. 2. Задание на курсовое проектирование. 3. Номер варианта и техническое задание на синтез ЛШД. 4. Описание алгоритма проектирования ЛШД. 5. Распечатка входных и выходных данных. 6. Проведенные расчеты. 7. Выводы.