2.5.3 ขั้นตอนการสร้างแบบจำลอง

      แบบจำลองกระบวนการทางคณิตศาสตร์ นำมาใช้ในชิ้นงานที่มีพฤติกรรมทางสถิตศาสตร์ (อยู่กับที่)  และพลศาสตร์ (เคลื่อนที่) จึงมีความจำเป็นที่จะต้องทำในหลาย ๆ ขั้นตอนในการออกแบบระบบแมคาทรอนิกส์ เช่น การจำลองเสมือน, การออกแบบควบคุม และการสร้างขึ้นใหม่ของตัวแปร มีอยู่สองวิธีที่ที่จะได้รูปแบบจำลองเหล่านี้ก็คือ

การสร้างแบบจำลองในทางทฤษฏี (Theoretical modeling) จะขึ้นอยู่กับหลักการทางฟิสิกส์

รูปตัวอย่างการสร้างแบบจำลองในทางทฤษฏี ในรูปเป็นเรื่องของเซ็นเซอร์

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

และการสร้างแบบจำลองในทางปฏิบัติ (Experimental modeling) การระบุการวัดตัวแปรทางขาเข้า และขาออก

รูปตัวอย่างการสร้างแบบจำลองในทางปฏิบัติ

                ปัญหาพื้นฐานของแบบจำลองในทางทฤษฏีของแมคาทรอนิกส์ ก็คือ องค์ประกอบที่เกิดขึ้นจากโดเมน หรือขอบเขต (Domain) ที่มีความแตกต่างกัน โดเมนที่มีอยู่มีการพัฒนาไปในทางที่ดี ในความรู้เฉพาะสาขา ที่ใช้สำหรับการสร้างแบบจำลอง เช่น วงจรทางไฟฟ้า, ระบบกลไก, ระบบไฮดรอลิกส์ และซอฟแวร์ทำงานที่มีความสอดคล้องกัน

      อย่างไรก็ดี วิธีการทั่วไปของการใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการสร้างแบบจำลอง และการจำลองงานขององค์ประกอบจากโดเมนที่มีแตกต่างกัน ยังมีการขาดหายไปไม่สมบูรณ์

      หลักการพื้นฐานของการจำลองในทางทฤษฏีสำหรับระบบ พร้อมกับมีการไหลของพลังงานที่ทราบ และสามารถนำมาใช้งานร่วมกันเป็นหนึ่งเดียวของส่วนประกอบจากโดเมนที่ต่างกัน เช่น ไฟฟ้า, ทางกล, ความร้อน

      วิธีการสร้างแบบจำลองจะเกี่ยวข้องกันมากขึ้น ถ้าการไหลของวัสดุ เกิดมีการรวมกันของของไหล, อุณหพลศาสตร์ และกระบวนการทางเคมี

ขั้นตอนทั่วไปสำหรับการสร้างแบบจำลองในทางทฤษฏีของกระบวนการประสิทธิภาพพารามิเตอร์สามารถร่างได้ดังนี้

1.  ความหมายของการไหล

• การไหลของพลังงาน (ไฟฟ้า, กลไก, การนำความร้อน)

• การไหลของพลังงาน และวัสดุ (ของไหล, การส่งถ่ายความร้อน, อุณหพลศาสตร์, เคมี)

2. ความหมายขององค์ประกอบของกระบวนการ: ผังการไหล

·       แหล่งที่มา, แหล่งเก็บ

·       คลังเก็บ, การแปลง

3. การแสดงกราฟิกของแบบจำลองกระบวนการ

·       ผังไดอะแกรมหลายช่องทาง เช่น ขั้วต่อ, การไหล และศักย์ หรือการข้าม และผ่านตัวแปร

·       บล็อกไดอะแกรมสำหรับสัญญาณการไหล

·       กราฟที่เชื่อมโยงกับการไหลของพลังงาน

4. สถานะของสมการสำหรับส่วนประกอบของกระบวนการทั้งหมด

·       สมการสมดุลในการจัดเก็บ เช่น มวล, พลังงาน และโมเมนตัม

·       สมการที่เป็นองค์ประกอบสำหรับองค์ประกอบของกระบวนการ เช่น แหล่งที่มี, การแปลง

·       กฎของปรากฏการณ์ (Phenomenological laws) สำหรับกระบวนการย้อนกลับไม่ได้ เช่น ระบบสภาพไร้ดุลยภาพ (dissipative systems)

5. สมการเชื่อมต่อเครือข่ายสำหรับส่วนประกอบของกระบวนการ

·       สมการต่อเนื่องสำหรับการเชื่อมต่อแบบขนาน (กฎโหนด (Node law))

·       สมการทำงานร่วมกัน สำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรม (กฎวงจรปิด (Closed circuit law))

6. คำนวณแบบจำลองของกระบวนการโดยรวม

·       การจัดตั้งตัวแปรของขาเข้า และขาออก

·       การแสดงสภาพพื้นที่

·       แบบจำลอง ขาเข้า / ขาออก (สมการเชิงอนุพันธ์, ฟังชันก์ถ่ายโอน)

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“ท้อแท้ได้แต่อย่าท้อถอย อิจฉาได้แต่อย่าริษยา พักได้แต่อย่าหยุด”