Đề cương môn học giới thiệu các thành phần cấu thành hệ thống Cơ điện tử, quy trình thiết kế một hệ thống cơ điện tử, cách xây dựng kế hoạch thực hiện một hệ thống cơ điện tử.
Trang 1Đại Học Quốc Gia TP.HCM Vietnam National University – HCMC
Trường Đại Học Bách Khoa Ho Chi Minh City University of Technology
Đề cương môn học
Thiết kế hệ thống cơ điện tử
(Mechatronics System Design)
Môn không xếp TKB
Hình thức đánh giá Kiểm tra: vấn đáp Thi: tự luận 60 phút
Môn tiên quyết
Môn học trước Chi tiết máy (ME2007), Kỹ thuật điều khiển tự động (ME2009)
Môn song hành Vi điều khiển (ME3007)
CTĐT ngành Kỹ thuật Cơ điện tử
Trình độ đào tạo Đại học
Ghi chú khác
1. Mục tiêu của môn học:
Môn học giới thiệu các thành phần cấu thành hệ thống Cơ điện tử, quy trình thiết kế một hệ thống cơ điện tử, cách xây dựng kế hoạch thực hiện một hệ thống cơ điện tử
Aims:
To provide the techniques of design, simulation, prototyping and evaluating a mechatronics system which is combined by mechanical elements, eletrical elements and information hardwares & softwares
2. Nội dung tóm tắt môn học:
Những nội dung sau đây sẽ được giảng dạy và thảo luận trong môn học
Tổng quan về hệ thống cơ điện tử và ứng dụng
Phương pháp thiết kế và Quản lý dự án
Kỹ thuật và công cụ mô hình hóa và mô phỏng hệ cơ điện tử (cơ, điện)
Các thành phần hệ thống cơ điện tử (ôn): cảm biến, cơ cấu tác động, bộ điều khiển
Case study
Course outline:
The following topics will be presented and discussed in this course
Introduction to mechatronics system and application
Design methodology and Project management
Techniques and Tools for Modeling and Simulation
Mechatronic systems technologies (reminder): sensors, actuators, controllers
Case study
3. Tài liệu học tập:
[1] Devdas Shetty and Richard A. Kolk, Mechatronics System Design, SI Edition, Cengage Learing, 2011.
[2] ElKébir Boukas and Fouad M. ALSunni, Mechatronic Systems: Analysis, Design and Implementation, Springer Verlag Berlin Heidelberg, 2011.
4. Hiểu biết, kỹ năng, thái độ cần đạt được sau khi học môn học:
Trang 2STT Chuẩn đầu ra môn học
L.O.1
Sinh viên có khả năng làm việc nhóm
L.O.1.1 Xây dựng được nhóm 45 SV
L.O.1.2 Xác định được nhiệm vụ chung của DA: thiết kế mobile platform bám vạch với sai số cho phép, tốc độ platform tối đa theo yêu cầu và bán kính cong của vạch nhỏ nhất cho phép
L.O.1.3 Xác định được nhiệm vụ cụ thể của từng thành viên trong nhóm: Trưởng nhóm / Phụ trách phần
cơ khí / Phụ trách phần điện / Phụ trách phần điều khiển / Phụ trách phần lập trình
L.O.2
Xây dựng được Biểu đồ Gantt cho dự án thiết kế
L.O.2.1 Sử dụng công cụ Microsoft project để thể hiện ý tưởng
L.O.2.2 Phân chia được thành những khối công việc nhỏ, cụ thể
L.O.2.3 Gán được các nguồn lực cần thiết để thực hiện từng công việc
L.O.3
Xác định được chức năng và ý tưởng thiết kế từ yêu cầu sản phẩm
L.O.3.1 Lên kế hoạch thực hiện thiết kế thông qua bảng FRDPARRC
L.O.3.2 Xây dựng được phương án khả thi cho thiết kế
L.O.3.3 Nhóm được các cảm biến cần thiết cho đồ án
L.O.3.4 Nhóm được các cơ cấu tác động cần thiết cho đồ án
L.O.3.5 Kết nối được cảm biến và phân tích dữ liệu cảm biến
L.O.3.6 Kết nối các cơ cấu tác động và thực nghiệm
L.O.4
Lập được hồ sơ kỹ thuật để chế tạo
L.O.4.1 Thiết kế được bản vẽ lắp, bản vẽ chi tiết cơ khí để chế tạo
L.O.4.2 Thiết kế được bản vẽ mạch điện để chế tạo
L.O.4.3 Xây dựng được mô hình hóa bộ điều khiển và cả hệ thống
L.O.4.4 Xây dựng được giải thuật điều khiển và lập trình mô phỏng
L.O.5
Biết cách trình bày kết quả thiết kế
L.O.5.1 Xây dựng được slide báo cáo và thuyết trình kết quả thiết kế
L.O.5.2 Viết được báo cáo kết quả thiết kế
L.O.1
Have the ability to work in an interdisciplinary environment
L.O.1.1 Form a team of 45 students
L.O.1.2 Realize the goal of the project of 'design a line tracing car'
L.O.1.3 Determine roles of every member: leader / in charge of mechanical design / in charge of electrical diagrams / in charge of program and control
L.O.2
Develop the Project Plan in Gantt chart
L.O.2.1 Use Microsoft project tool to express ideas
L.O.2.2 Break the project areas into actionable pieces of work, segmenting elements into appropriate sublevels
L.O.2.3 Have clear accountability for each work package
L.O.3
Express conceptual designs from functional requirements
L.O.3.1 Express design steps using FRDPARRC table
L.O.3.2 Discuss alternative solutions
L.O.3.3 Group essential sensors in the project
L.O.3.4 Group essential actuators in the project
L.O.3.5 Connect sensors and analyze signals
L.O.3.6 Connect actuators and manipulate experimentally
L.O.4
Develop technical report for implementaion
L.O.4.1 Create 2D drawings for fabrication and assembly
L.O.4.2 Create electrical diagrams
L.O.4.3 Model the controller and the whole system
L.O.4.4 Create control flowcharts and do simulation
L.O.5
Have the ability to communicate effectively
L.O.5.1 Make PPT slides to discuss project results
L.O.5.2 Write a techinial report to share project results
Trang 3Tài liệu được đưa lên BKEL hàng tuần. Sinh viên tải về, in ra và mang theo khi lên lớp học. Điểm tổng kết môn học được đánh giá xuyên suốt quá trình học
+ Bài tập:
• Bài tập trên lớp (nhóm) : 10%
• Bài tập về nhà (nhóm) : 10%
+ Kiểm tra:
• Kiểm tra giữa kỳ : 20%
+ Quá trình:
• Hoạt động nhóm : 10%
+ Thi:
Điều kiện dự thi:
Sinh viên được yêu cầu phải tham dự giờ giảng trên lớp ít nhất 70% (số lần được điểm danh chuyên cần). Ngoài
ra, sinh viên phải hoàn thành tất cả bài tập trên lớp và 70% bài tập về nhà. Nếu sinh viên nào không tham gia buổi thuyết trình của nhóm thì điểm thuyết trình của sinh viên đó sẽ bằng không
Sinh viên cần lưu ý thời hạn nộp bài tập. Tất cả các bài tập về nhà đều phải được nộp thông qua hệ thống BKEL theo đúng thời gian quy định của giảng viên
Trường hợp sinh viên không nộp bài: Nếu sinh viên nào không nộp bài đúng thời hạn thì sẽ bị không điểm cho bài tập đó.
Trường hợp nộp muộn: Sinh viên nộp muộn sẽ không được chấp nhận nếu không có một lý do chính đáng đã được trình bày và phê duyệt của giảng viên trước ngày đến hạn. Bài tập nộp muộn cho phép sẽ bị trừ đi 2 điểm đối với mỗi ngày nộp trễ
6. Dự kiến danh sách Cán bộ tham gia giảng dạy:
PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến
ThS. Nguyễn Minh Tuấn
TS. Võ Tường Quân
TS. Phạm Công Bằng
TS. Lê Đức Hạnh
7. Nội dung chi tiết:
Tuần/
Chuẩn đầu ra chi tiết
Hoạt động dạy và học Hoạt động
đánh giá
1
Giới thiệu về môn
học
Thông tin GV
Các vấn đề liên
quan đến môn học
Cách dạy và học
Cách tìm hiểu
project cho nhóm
L.O.1.1 Xây dựng được nhóm 45 SV Hướng dẫn chianhóm
Nhận biết điểm mạnh và điểm yếu của mình
L.O.1.2 Xác định được nhiệm vụ chung của DA: thiết
kế mobile platform bám vạch với sai số cho phép, tốc độ platform tối đa theo yêu cầu và bán kính cong của vạch nhỏ nhất cho phép
Ra đầu bài đồ án:
thiết kế mobile platform theo vạch cho trước với các yêu cầu: vận tốc tối
đa, bán kính cong đường vạch nhỏ nhất, sai số bám vạch cho phép
Thảo luận các vấn
đề cần giải quyết
L.O.1.3 Xác định được nhiệm vụ cụ thể của từng thành viên trong nhóm:
Trưởng nhóm / Phụ trách phần cơ khí / Phụ trách phần điện / Phụ trách phần điều khiển / Phụ trách phần lập trình
Hướng dẫn cách tìm và sử dụng tài lieu
Lập nhóm và phân công nhiệm vụ
Trang 42
Chương 1: Tổng
quan
Khái niệm hệ thống
CĐT
Vấn đề tích hợp
trong CĐT
Quy trình thiết kế
hệ thống CĐT
L.O.2.1 Sử dụng công cụ Microsoft project để thể hiện ý tưởng
Dạy phần nội dung
Hướng dẫn xây dựng phần tổng quan của DA
Tìm hiểu tài liệu và viết phần tổng quan cho DA
3
Các phần tử cơ
bản của một hệ
thống CĐT
Các ứng dụng của
hệ thống CĐT
L.O.2.2 Phân chia được thành những khối công việc nhỏ,
cụ thể
Hướng dẫn đề xuất phương án khả thi và lựa chọn phương án, xây dựng sơ đồ nguyên lý thiết kế
Thảo luận và viết phần lựa chọn phương án và thiết
kế sơ đồ nguyên lý L.O.2.3 Gán được
các nguồn lực cần thiết để thực hiện từng công việc
4
Chương 2: Mô hình
hóa hệ thống cơ điện
tử
Phương pháp mô
hình hóa
Mô hình hoá hệ cơ
Mô hình hoá hệ
điện và cơ điện
L.O.3.1 Lên kế hoạch thực hiện thiết
kế thông qua bảng FRDPARRC
Dạy phần nội dung
Hướng dẫn mô hình hóa cho hệ thống của đồ án:
phần cơ và phần điện
Mô hình hóa và mô phỏng hệ cơ khí
Mô hình hóa và mô phỏng hệ điện
5
Chương 3: Các vấn
đề trong thiết kế cơ
khí
Các yêu cầu thiết
kế
Sai số
Chuẩn thiết kế, gia
công, lắp ráp, đo
lường
L.O.3.2 Xây dựng được phương án khả thi cho thiết kế
Dạy phần nội dung Xác định các yêucầu thiết kế: độ chính
xác, dung sai
6
Tính khả thi trong
chế tạo
Xây dựng bản vẽ
kỹ thuật
L.O.4.1 Thiết kế được bản vẽ lắp, bản
vẽ chi tiết cơ khí để chế tạo
Hướng dẫn thiết kế phẩn cơ khí của DA
Thiết kế phần cơ khí dùng các chương trình CAD 3D
7
Chương 4: Cảm biến
trong hệ thống cơ
điện tử
Giới thiệu
Phân loại cảm biến
L.O.3.3 Nhóm được các cảm biến cần thiết cho đồ án
Dạy phần nội dung Nhóm thảo luận cácloại cảm biến cần
thiết
8
Các đặc tính của
càm biến
Lựa chọn cảm biến
L.O.3.5 Kết nối được cảm biến và phân tích dữ liệu cảm biến
Hướng dẫn chọn lựa cảm biến phù hợp với thiết kế
Tìm hiểu các đặc trưng kỹ thuật của cảm biến sử dụng
Mô hình hóa và mô phỏng cảm biến
9
Chương 5: Cơ cấu
tác động
Giới thiệu
Phân loại cơ cấu
tác động
L.O.3.4 Nhóm được các cơ cấu tác động cần thiết cho đồ án
Dạy phần nội dung Thảo luận nhóm
10
Các đặc tính của
cơ cấu tác động
Lựa chọn cơ cấu
tác động
L.O.3.6 Kết nối các
cơ cấu tác động và thực nghiệm
Hướng dẫn chọn lựa cơ cấu tác động phù hợp với thiết kế
Tìm hiểu các đặc trưng kỹ thuật của cơ cấu tác động sử dụng
Mô hình hóa và mô phỏng cơ cấu tác động cho DA Chương 6: Hệ thống
Trang 5Chương 6: Hệ thống
điều khiển
Giới thiệu
Các đặc trưng của
hệ thống: độ ổn định,
độ chính xác, đáp
ứng, độ nhạy
L.O.4.3 Xây dựng được mô hình hóa bộ điều khiển và cả hệ thống
Dạy phần nội dung
Thảo luận nhóm về các phương án điều khiển
12
Cách xác định các
yếu tố cho bài toán
thiết kế: đáp ứng, ổn
định, sai số, …
Cách chọn lựa
phương án điều
khiển: rời rạc, liên
tục, phân cấp, tập
trung, …
L.O.4.4 Xây dựng được giải thuật điều khiển và lập trình mô phỏng
Hướng dẫn chọn lựa và thiết kế bộ điều khiển
Thiết kế bộ điều khiển và mô phỏng đánh giá
13
Chương 7: Chế tạo
mẫu và thực nghiệm
Giới thiệu
Phương pháp chế
tạo mẫu
Xác định các yếu tố
cần thiết cho bài
toán thực nghiệm
L.O.4.2 Thiết kế được bản vẽ mạch điện để chế tạo Dạy phần nội dung
Kết nối và đánh giá thực nghiệm cả hệ thống
14
Thực nghiệm và
đánh giá
Báo cáo kết quả
thực nghiệm
L.O.5.1 Xây dựng được slide báo cáo
và thuyết trình kết quả thiết kế
Hướng dẫn chuẩn
bị tài liệu cho tài liệu
kỹ thuật
Thuyết trình được các vấn đề kỹ thuật liên quan
15
Chương 8: Tài liệu
kỹ thuật
Hồ sơ kỹ thuật
Bản vẽ
Thuyết minh
Báo cáo kỹ thuật
L.O.5.2 Viết được báo cáo kết quả thiết kế
Kiểm tra chung DA
Hướng dẫn hoàn thành tài liệu kỹ thuật
Hoàn chỉnh hồ sơ tài liệu thiết kế và báo cáo
8. Thông tin liên hệ:
Bộ môn/Khoa phụ trách Bộ môn Cơ điện tử
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 03 năm 2016