4. Изменить функционально-параметрические характеристики других, не конфликтующих компонент, то есть решить конфликт в области компонент другой физической природы.

В случае очистного комбайна для тонких пластов конфликт был разрешен именно этим способом.

Как видно из рисунков 2 и 3, для увеличения возможного тягового усилия, а, следовательно, и расширения области применения комбайна, при существенной неравномерности нагрузки приводов, необходимо увеличить реализуемый двигателем критический момент и обеспечить необходимую тепловую мощность, что позволит преодолевать возникающие перегрузки. Исследования, показали, что перегрузка двигателей носит циклический характер, нагрев разных двигателей равномерный и находится в допустимых пределах, однако, реализуемый двигателем критический момент недостаточен. Это вызвано тем, что функционально-параметрические характеристики двигателя определялись без учета его работы совместно с преобразователем частоты (нарушение принципа параллельности проектирования). По ряду причин (в данной работе не рассматриваемых) преобразователь частоты имеет существенные потери напряжения (до 20% от номинального), что приводит к снижению реализуемого двигателем момента, так как М≡U².

Были изменены параметры асинхронного электродвигателя (электротехнической компоненты) – вместо номинального напряжения 1140 В двигатель был спроектирован на пониженное напряжение, что позволило скомпенсировать потери в преобразователе и кабельной линии и существенно поднять реализуемый момент и обеспечить необходимое тяговое усилие в широком диапазоне условий (что подтверждено опытной эксплуатацией) при сохранившейся существенной неравномерности нагрузки двигателей за счет их перегрузочной способности.

В принятии метода окончательного решения конфликта ключевую роль сыграли технико-экономические причины, такие как стоимость, время разработки и возможность реализации на работающем комбайне.

Рассмотренные выше способы разрешения конфликтов применимы для МО любой степени сложности и имеют свои достоинства и недостатки.

Первый способ, хотя и является малопривлекательным, может иметь достаточно широкую область применения, потому что, зачастую техническое задание формулируется в процессе проектирования. На практике этот способ часто применяется в виде проектирования не одного устройства для всех заданных параметров окружающей среды, а ряда устройств, что позволяет для каждого из типоразмеров устройства сузить область конфликта или полностью разрешить его.

Второй способ представляется наиболее продуктивным, так как при этом проектировщик решает суть проблемы. Но этот способ далеко не всегда применим из-за накладываемых функционально-параметрическими характеристиками ограничений на область решений конфликта. В примере с комбайном для тонких пластов, оптимальный диаметр колеса и шаг зубчатой реки не позволяли вписать их в мощность пласта, то есть решение конфликта лежит вне области допустимых функционально-параметрических характеристик.

Третий способ наиболее распространен и достаточно продуктивен, но, тем не менее, является компромиссом, так как вводит ограничения на взаимодействие с окружающей средой, снижает качество функционирования, но не «декларативно», как при первом способе (запрет на функционирование системы при определенных параметрах окружающей среды), а «адаптивно» (система сама определяет допустимую область своего функционирования).

Четвертый способ применим, если решение конфликта в области компонент другой физической природы по каким-либо причинам эффективнее. Это может быть вызвано существующими объективными ограничениями, определяемыми функционально-параметрическими характеристиками, или субъективными причинами, например, возможностями проектировщика, временем или стоимостью разработки.

Сформулированные в лекции положения позволяют утверждать, что в настоящее время очистной комплекс нового поколения в целом и входящие в его состав машины отвечают достаточному условию мехатронности, являясь, таким образом, мехатронными объектами. Проектирование и эксплуатация таких объектов необходимо вести руководствуясь принципами мехатроники.

Сложная структура мехатронных систем, определяемая большим число функциональных связей (не всегда очевидных) между объектами различной физической природы, делает принципиально невозможным получение приемлемого результата при проектирование компонент системы по отдельности. В этом случае проектирование невозможно без использования мехатронных подходов, параллельного проектирования с применением различных видов моделирования, в первую очередь, математического, как отдельных компонент, так и системы в целом для выявления конфликтующих параметров и их устранения, то есть синергетического объединения компонент.

Особенности мехатронных систем неизбежно приводят к изменению принципов не только их проектирования, но и эксплуатации. Как отмечалось выше, человек-оператор практически не в состоянии управлять машиной в реальном времени без снижения качества функционирования, поэтому количество управляющих сигналов, формируемых оператором должно быть минимальным, его функции должны сводиться к включению машины. Принятая в настоящее время система планово-предупредительных ремонтов также должна претерпеть изменения. Отыскание отказов в мехатронных системах сложная задача, и практически не может быть формализована. В связи с этим, при проектировании данных систем необходимо уделять серьезное внимание обеспечению функций самодиагностики, обнаружения неисправностей, прогнозу возникновения и развития аварийных ситуаций.

Мехатроника - молодая и динамично развивающаяся отрасль науки, применение ее принципов уже в настоящее время позволяет получить ощутимые результаты. Тем не менее, необходима выработка четких качественных и количественных критериев для различных МО, уточнение и общего принятия терминологии, а также пересмотра подходов при подготовке специалистов как для проектирования мехатронных систем, так и для их эксплуатации.