机电一体化系统基本组成

1、第一章第一章 绪论绪论 1.3 1.3 机电一体化系统基本组成机电一体化系统基本组成主要内容主要内容1.3 机电一体化系统基本组成机电一体化系统基本组成1.3.1机电一体化的关键要素机电一体化的关键要素1.3.2 机电一体化系统搭建机电一体化系统搭建 系统 一个有输入和输出的黑箱一个有输入和输出的黑箱 测量系统 测量输入变量，输出显示测量输入变量，输出显示 控制系统 输入设定值，输出正确的输入设定值，输出正确的设定值设定值建模系统建模系统弹簧输入响应弹簧输入响应=kxF F建模系统电水壶系统的输入响应电水壶系统的输入响应连接（接口）系统CD 机机测量系统 三个要素 传感器传感器 信号调节器信号

2、调节器 显示，输出显示，输出 课程大纲 传感检测系统传感检测系统 - 第第3章章 控制系统控制系统是指由控制主体、控制客体和控是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统。统。 控制系统控制系统意味着通过它可以按照所希望的意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变方式保持和改变机器机器、机构机构或其他或其他设备设备内任内任何感兴趣或可变的何感兴趣或可变的量量。控制系统同时是为了。控制系统同时是为了使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。 控制系统控制系统主要由：主要由：控制器控制器，被控对象，

3、被控对象，执执行机构行机构和和传感检测传感检测四个环节组成。四个环节组成。控制系统控制系统 控制物理系统的输出 通过设置物理系统的输入通过设置物理系统的输入 跟踪 例如 巡航控制巡航控制 恒温器控制恒温器控制 磁盘驱动控制磁盘驱动控制 飞机高度控制飞机高度控制 困难 干扰：风，道路，轮胎，刹车，打开干扰：风，道路，轮胎，刹车，打开/关闭门关闭门. 人机界面：感觉很好，感觉对人机界面：感觉很好，感觉对.跟踪跟踪开环控制系统 设备设备 被控制的物理系统被控制的物理系统 车, 飞机， 光盘，加热器，. 执行器执行器设备控制装置设备控制装置 节流阀、气门，盘式电机, 控制器控制器 设计产品来控制设备设

4、计产品来控制设备开环控制系统 输出 我们感兴趣的物理系统方面我们感兴趣的物理系统方面 速度，磁盘位置，温度 参考 我们希望看到的输出值我们希望看到的输出值 期望速度，期望位置，期望温度 扰动 受环境影响的不可控输入受环境影响的不可控输入 风，磁盘驱动器的冲振，开门开环控制系统 概念 输入输入 你得到的就是你得到的你得到的就是你得到的 优点 便宜便宜 简单简单 可靠可靠 缺点 关闭调整需要人为干预关闭调整需要人为干预闭环（反馈）控制系统 概念 多输入多输入 设定值 反馈 过程控制过程控制 优点 自动化自动化 精确精确 缺点 昂贵昂贵 更复杂更复杂闭环控制系统 传感器 测量设备输出测量设备输出 误

5、差检测 检测误差检测误差 反馈控制系统 跟踪误差最小化控制系统实例位置位置, ,速度速度检测单元检测单元电机电机机械机械部件部件位置位置, ,速速度反馈度反馈计算机计算机数控数控数控机床伺服系统组成数控机床伺服系统组成加热房间图图1.9 1.9 加热房间：加热房间：(a)(a)开环系统开环系统 (b) (b) 闭环系统闭环系统闭环系统组件 比较单元 - 至少两个输入，一个输出至少两个输入，一个输出 正正/负反馈负反馈 控制单元 -二进制，比例项，硬连线，可编程二进制，比例项，硬连线，可编程 校正单元 - 执行器执行器 过程 与环境连接与环境连接 反馈 - 测量系统，传感器，调节器，数据总线测量系统，传感器，调节器，数据总线马桶水箱 设定值 - 调整后的浮臂位置调整后的浮臂位置 比较单元 - 浮臂浮臂 控制单元 -枢轴枢轴 校正单位 - 阀门阀门 过程 - 流水流水 反馈- 浮球和杆浮球和杆 测量值 - 水位水位轴速度控制 洗衣机系统顺序控制器 时间或事件驱动序列 也被称为梯形逻辑 例子 预洗预洗 打开热水和冷水阀。 检测水位 关闭阀门 搅拌 停止浸泡 排水 洗涤洗涤 打开热水，冷水，肥皂阀 检测水位，等等。微处理器控制 优势 灵活性灵活性 准确性准确性 鲁棒性鲁棒性 类型 定制或嵌入定制或嵌入 可编程逻辑控制可编程逻辑控制器器 多输入多输出多