纺织机电一体化技术基础第一章-机电一体化基础知识

纺织机电一体化技术基础,2,第一章机电一体化基础知识,了解机电一体化概念了解机电一体化相关技术了解机电一体化产品的开发步骤,本章知识点,3,第一章机电一体化基础知识,第一节机电一体化概述第二节机电一体化相关技术,4,第一节机电一体化概述,一机电一体化的概念机电一体化技术（Mechatronics）又称机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。利用微电子技术、信息技术(主要包括通信技术、控制技术、计算机技术等技术)使机械设备实现柔性化和智能化的技术。机电一体化涵盖“技术”和“产品”两个方面。,5,二机电一体化系统的构成,6,数控机床伺服系统组成,7,机电一体化系统的组成要素及其相应功能,8,9,三机电一体化技术的发展,第二阶段：20世纪70年代至20世纪80年代，为蓬勃发展的阶段。第二阶段特征：人们自觉地、主动地利用计算机技术、控制技术、通信技术的成果创造新的机电一体化产品。,机电一体化技术的发展阶段,第三阶段：从20世纪90年代后期开始。第三阶段特征：人工智能技术及网络技术等领域取得的巨大进步，使机电一体化技术向智能化新阶段迈进。,第一阶段：20世纪60年代以前，也可称为萌芽阶段。第一阶段特征：在这一阶段，由于电子技术的迅速发展，人们自觉或不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。,10,机电一体化技术的发展趋势,11,四机电一体化技术的分类,生产过程的机电一体化,计算机辅助设计,计算机辅助制造,计算机辅助工艺设计,柔性制造系统,计算机集成制造系统,机电产品的机电一体化,机、电、仪一体化产品,机、电、液一体化产品,光、机、电一体化产品,12,功能增强,提高系统精度,简化系统结构,提高可靠性,方便操作,提高系统柔性,13,第二节机电一体化相关技术,机械技术,传感与检测技术,计算机与信息处理技术,自动控制技术,执行与驱动技术,系统总体技术,14,一机械技术,机械技术是机电一体化技术的基础，机电一体化产品中的主功能和构造功能往往是以机械技术为主实现的。机械系统应包括传动机构、导向机构及执行机构，并应具有良好的动态品质。即响应要快、稳定性要好。机械系统的设计要考虑产品的总体布局、机构选型、结构造型的合理化和最优化。制造时很难全部挽回机械系统设计不合理造成的损失。系统精度和稳定性、快速性和稳定性之间有一种对立的关系，特别是对于闭环控制系统，因此，驱动部分与机械部分的关系及其对系统特性的影响至关重要。重点应考虑机械部分的刚性、惯性矩、固有频率及启动力与驱动部分参数间的关系。,15,提高机械系统动态响应特性应采取的措施,采用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件。缩短传动链，提高传动与支撑刚度。选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率,并尽可能提高加速能力。缩小反向死区误差，采取消除传动间隙、减少支撑变形的措施。改进支撑及架体的结构设计以提高刚性，减小振动，降低噪声。适应精密化、高速化、小型化及轻量化的发展趋势。,16,二传感与检测技术,传感与检测技术研究对象是传感器及其信号检测装置，将各种被测参数转换为标准的电信号输入到信息处理系统中。传感器是实现检测的核心，传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。,敏感元件直接感受被测量，并以确定关系输出某一物理量。转换元件将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数量。基本转换电路将电路参数量转换成便于测量的电信号。,17,传感器的分类,按被测量物理量的不同分：位移、距离、速度、加速度、力、力矩、温度、湿度、图像传感器等。按测量原理分：电阻式、电感式、电容式、磁电式、压电式、光电式、热电式、气电式等传感器。按用途分有：位置、压力、流量、温度、湿度、气味、声音、亮度等传感器。,18,传感器的现状及发展,目前检测与传感技术的发展落后于机电一体化其它相关技术的发展，使得不少机电一体化产品不能达到满意的效果或无法实现设计。,传感器发展方向：,向高灵敏度、高精度和高可靠性方向发展。向集成化、智能化和微型化的方向发展。,传感与检测技术发展现状：,19,三计算机与信息处理技术,在机电一体化产品中，信息处理是否正确、及时，直接影响到产品工作的质量和效率，因此，计算机应用及信息处理技术己成为促进机电一体化技术和产品发展的最活跃的要素。信息处理技术包括信息的输入、识别、变换、运算、存取及决策等，它们大都与计算机技术密切相关。机电一体化系统中主要采用工业控制器进行信息处理。可通过提高集成度来提高计算机及其外部设备的运算速度和便于嵌入机械本体；通过自诊断、自恢复及容错技术来提高其可靠性；通过人工智能技术和专家系统来加速其智能化；使计算机适应恶劣的工业环境。,20,四自动控制技术,自动控制技术就是通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。自动控制技术范围很广，包括自动控制理论、控制系统设计、系统仿真、现场调试、可靠运行等从理论到实践的整个过程。以传递函数为基础，研究单输入、单输出线性自动控制系统分析与设计问题的古典控制技术发展较早，已趋成熟。现代控制技术主要以状态空间法为基础，研究多输入、多输出、非线性、高精度、高效能控制系统的分析和设计。自动控制技术的难点在于自动控制理论的工程化。自动控制技术越来越多地与计算机控制技术联系在一起。,21,五执行与驱动技术,执行与驱动技术是实现机电一体化产品运动功能的基础。电动驱动执行元件主要包括交流伺服电机、直流伺服电机、电磁铁、开关磁阻电机、直线电机和步进电机等。液压和气动执行元件主要包括泵、阀、油（气）缸、液压（气动）电动机及其附属液（气）压元器件等。伺服驱动技术主要是指在控制指令的指挥下控制执行元件，使机械的运动部件按照指令的要求进行运动，并具有良好动态性能的技术。,22,六系统总体技术,系统总体技术是一种从全局角度和系统目标出发，用系统的观点和方法，将系统分解成若干个相互有联系的功能单元，找出能完成各个功能单元的技术方案，并将其进行分析、评价和优化的综合应用技