Інформація про курс

МЕТА І ЗАВДАННЯ ДИСЦИПЛІНИ «ВИКОНАВЧІ ПРИСТРОЇ І СИСТЕМИ МІКРОПЕРЕМІЩЕНЬ»

1. Мета вивчення дисципліни

Формування у здобувачів знань про принципи побудови, функціонування та розрахунку систем мікропереміщень на основі п’єзоелектричних перетворювачів, а також розвиток умінь моделювати, проектувати та застосовувати мехатронні модулі мікропереміщень у сучасних технічних і наукових системах.

2. Завдання вивчення дисципліни

У процесі вивчення дисципліни здобувачі повинні:

– ознайомитися з фізичними основами п’єзоелектричного ефекту, історією його відкриття та сучасними тенденціями розвитку п’єзоелектричних виконавчих пристроїв;

– засвоїти матеріально-технічну базу п’єзоелектричних інструментальних пристроїв: п’єзоелектричні матеріали, елементи, актюатори та двигуни;

– вивчити класифікацію та принципи побудови систем мікропереміщень, їхні перетворювальні елементи та мехатронні модулі;

– дослідити структуру та особливості мікроманіпуляційних систем, включаючи датчики та чутливі елементи;

– засвоїти принципи побудови п’єзоелектричних мехатронних модулів мікропереміщення зі складовими, трубчастими та біморфними приводами;

– опанувати кінематику модулів мікропереміщення з активними пружними елементами та механізмами керованої траєкторії руху;

– вивчити методи математичного опису п’єзоелектричних виконавчих пристроїв з урахуванням гістерезису, післядії та повзучості;

– набути навичок проведення розрахунків для проектування модулів мікропереміщень зі складовими, трубчастими та біморфними приводами;

– ознайомитися з методами розрахунку та моделювання двокоординатних модулів мікропереміщення;

– вивчити динаміку пружних систем з біморфними п’єзоелектричними перетворювачами та методи експериментального дослідження;

– засвоїти принципи побудови цифрових п’єзоелектричних приводів та систем керування ними, включаючи адаптивні оптичні системи;

– сформувати практичні вміння моделювання, проектування та застосування систем мікропереміщень у сучасних мехатронних, робототехнічних і вимірювальних комплексах.

3. Найменування та опис компетентностей, формування котрих забезпечує вивчення дисципліни

Спеціальні (предметні) компетентності:

– знання фізичних основ п’єзоелектричного ефекту та його застосувань;

– здатність до аналізу та проєктування систем мікропереміщень;

– знання конструктивних особливостей та методів розрахунку п’єзоелектричних мехатронних модулів;

– здатність до математичного та комп’ютерного моделювання виконавчих пристроїв;

– здатність до аналізу динаміки та частотних характеристик систем мікропереміщень;

– знання принципів побудови цифрових п’єзоелектричних приводів та систем керування;

– здатність застосовувати знання для практичного використання систем мікропереміщень.

4. Передумови для вивчення дисципліни

Пререквізити дисципліни: базові знання в сфері фізики, теорії планування та проведення експерименту, основ електроніки та схемотехніка, теорії електричних кіл та сигналів.

5. Результати навчання

У результаті вивчення дисципліни здобувач освіти здатен:

– пояснювати фізичні основи п’єзоелектричного ефекту, його різновиди та застосування у виконавчих пристроях;

– аналізувати сучасні п’єзоелектричні матеріали, актюатори та двигуни, визначати їх конструктивні особливості й області використання;

– класифікувати та описувати структуру систем мікропереміщень і мікроманіпуляційних комплексів, визначати їхні функціональні компоненти;

– будувати математичні моделі п’єзоелектричних виконавчих пристроїв, враховуючи нелінійні ефекти (гістерезис, післядію, повзучість);

– виконувати інженерні розрахунки модулів мікропереміщень зі складовими, трубчастими та біморфними п’єзоприводами в статичному й динамічному режимах;

– аналізувати кінематику та динаміку мехатронних модулів мікропереміщень, оцінювати швидкодію, добротність і частотні характеристики систем;

– застосовувати методи комп’ютерного моделювання та сучасне програмне забезпечення (CAD/CAE) для проєктування виконавчих пристроїв;

– проєктувати та обґрунтовувати технічні рішення для створення двокоординатних модулів і сканерів на основі п’єзоелектричних перетворювачів;

– виконувати експериментальні дослідження модулів мікропереміщення та інтерпретувати отримані результати;

– обґрунтовувати принципи побудови цифрових п’єзоелектричних приводів і систем керування ними, включно з алгоритмами широтно-імпульсного керування та адаптивного регулювання;

– інтегрувати знання про виконавчі пристрої мікропереміщень у практичні завдання робототехніки, мехатроніки, оптичних та вимірювальних систем;

– демонструвати здатність працювати індивідуально та в команді над інженерними завданнями, пов’язаними з проєктуванням і застосуванням систем мікропереміщень.