نمذجة أنظمة الميكاترونيك باستخدام الـ Bond Graph

الملخص

تُعد أنظمة الميكاترونيك من الأنظمة متعددة المجالات التي تتكامل فيها الأنظمة الميكانيكية والكهربائية والالكترونية مع نظرية التحكم والذكاء الصنعي للوصول إلى أجهزة ذكية قادرة على رفع سوية الإنتاج وتحسين جودة الحياة. وتلعب النمذجة دوراً أساسياً في تصميم هذه الأنظمة والتحكم بها نظراً لما توفره من فهم عميق للجوانب الهيكلية للنظام وإيجاد المعادلات الممثلة له، وكلما ازدادت دقة النموذج الموضوع وقربه من الواقع ازدادت كفاءة الأنظمة الميكاترونيكية المصممة، إلا أن تعقيد أنظمة الميكاترونيك وعدم خطيتها في كثير من الأحيان تشكلان تحدياً أمام عملية النمذجة.

يستعرض هذا البحث مقدمة تعريفية عن طريقة الـ Bond Graph التي تعتمد بشكل أساس على حقيقة أن الأنظمة الفيزيائية المختلفة تسلك كلها سلوكاً متشابهاً في توليد وتخزين وتبديد ونقل وتحويل الطاقة بين أجزائها. ويشرح من خلال نمذجة نظام رفع (وهو أحد أنظمة الميكاترونيك المتعدد المجالات) كيفية إيجاد هذا النموذج واستنتاج المعادلات الموصّفة له. وقد استطاعت هذه الطريقة تبسيط نمذجة الأنظمة المعقدة مع الحفاظ على أهم المعلومات اللازمة.