机电系统设计-绪论1课件

机电系统设计SystematicdesignofMechatronics

自我介绍张志安南京理工大学机械电子工程系联系方式：EMAIL:QQ：2023/7/212机电系统设计课程说明教材：《机电一体化系统设计》陈荷娟北京理工大学出版社相关知识：机械设计、数字/模拟电路、微机原理、控制工程基础、测试技术、传感器技术、电机控制等考核方式：平时成绩30%＋考试成绩70%2023/7/213机电系统设计授课内容和时间分配章内容讲课习题课小计

1绪论222机电系统分析基础663系统建模与仿真82104传感器与接口技术885机电系统的驱动系统设计666机电系统控制技术887机电系统电磁兼容性设计448课程实验44总计48学时2023/7/214机电系统设计教学目的

从系统的观点出发，突出系统设计思想，强调系统设计的整体性和技术集成性，着重讨论对机电一体化系统进行系统分析和系统设计的基本理论、建模方法、仿真方法、控制方法等关键技术，培养具有系统分析、顶层设计能力的机电一体化系统设计人才。2023/7/215机电系统设计教学要求

能从机电一体化产品整机的角度和系统的观点了解一般机电一体化产品的设计规律和特点，掌握机电一体化产品设计的基本方法、原理和技术，并具有对各类机电一体化产品进行系统设计的能力。2023/7/216机电系统设计1绪论▲

1.1机电一体化系统涵义▲

1.2机电一体化系统的基本构成▲

1.3机电一体化系统中的关键技术▲

1.4机电一体化系统发展趋势▲1.5机电一体化产品设计过程2023/7/217机电系统设计1.1机电一体化系统涵义☆Mechatronics=mechanics+electronics☆机电一体化:

是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。

机电一体化机械学的词头电子学的词尾2023/7/218机电系统设计1.1机电一体化系统涵义☆机电一体化技术

将机械技术、电子技术、传感测试技术、接口技术、信息技术、计算机技术、自动控制技术等相融合的一种综合性技术，而不是机械技术、微电子技术以及其他新技术的简单组合、拼凑。

2023/7/219机电系统设计1.1机电一体化系统涵义☆机电一体化系统

具有机电一体化技术的一种新型的机电系统。应用机电一体化技术的机械产品就称为机电一体化产品。

机电一体化产品汽车机器人各类家电数控机床2023/7/2110机电系统设计从系统的观点看，机电一体化系统体现整体性，是一个由相互区别、相互作用的机械、电子部分有机地联结在一起，为同一目的而完成某种功能的集合体。它包含物质、信息和运动三部分，在系统程序和电子电路的有序信息流控制下，形成物质和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低功耗上实现多种功能复合的最佳功能价值。1.1机电一体化系统涵义☆机电一体化系统2023/7/2111机电系统设计1.1机电一体化系统涵义☆机电一体化产品

与传统产品的区别与传统机械产品、电气化机械产品和一般电子产品不同，后者主要支撑技术是机械技术、电工技术，主要功能是代替或放大人的体力。但是，机电一体化产品，除了将微电子装置代替机械部件的功能外，还能够赋予产品新的功能，如自动监测、自动处理信息、自动调节与控制、自动诊断与保护、自动显示，等等，它不仅是人的体力放大，还是人的肢体和感官与大脑的延伸，具有“智能化”的特征。2023/7/2112机电系统设计1.2.1机电一体化系统的构成及其要素

1.2机电一体化系统的基本构成1.2.2机电一体化系统构成要素的联接2023/7/2113机电系统设计★机电一体化系统主要解决的问题物质流、能量流和信息流（所谓工业三大要素）的问题，其主要功能是对物质、能量和信息的变换（处理）、传递（移动、传输）、存储（保持、积蓄和记录）。1.2.1机电一体化系统的构成及其要素

2023/7/2114机电系统设计1.2.1机电一体化系统的构成及其要素

机电一体化控制系统组成框图2023/7/2115机电系统设计1.2.1机电一体化系统的构成及其要素

机电一体化系统要素构成机电一体化系统五大部分◆机械本体

◆动力与驱动◆执行机构◆传感测试

◆控制及信息处理2023/7/2116机电系统设计1.2.1机电一体化系统的构成及其要素

人体构成要素人体要素对应功能以人为参照物2023/7/2117机电系统设计1.2.1机电一体化系统的构成及其要素

机电一体化系统构成要素与人体构成要素的对应关系

机电一体化系统要素功能人体要素控制器（计算机等）控制（信息存储、处理、传送）头脑传感器检测（信息收集与变换）感官执行部件驱动（操作）四肢动力源提供能力（能量）内脏机械本体支持与连接躯干2023/7/2118机电系统设计1.2.1机电一体化系统的构成及其要素

2023/7/2119机电系统设计1．变换2．放大3．耦合4．能量转换5．信息控制6．运动传递

1.2.1机电一体化系统的构成及其要素

在四大原则的基础上实现如下功能2023/7/2120机电系统设计1.2.2机电一体化系统构成要素的联接2023/7/2121机电系统设计1.3机电一体化系统中的关键技术系统总体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伺服传动技术2023/7/2122机电系统设计系统总体技术1.3机电一体化系统中的关键技术2023/7/2123机电系统设计2023/7/2124机电系统设计一维弹道修正弹工作前后对比2023/7/2125机电系统设计2023/7/2126机电系统设计2023/7/2127机电系统设计机械技术1.3机电一体化系统中的关键技术2023/7/2128机电系统设计2023/7/2129机电系统设计2023/7/2130机电系统设计传感与检测技术1.3机电一体化系统中的关键技术2023/7/2131机电系统设计2023/7/2132机电系统设计2023/7/2133机电系统设计计算机与信息处理技术1.3机电一体化系统中的关键技术2023/7/2134机电系统设计自动控制技术1.3机电一体化系统中的关键技术2023/7/2135机电系统设计伺服传动技术1.3机电一体化系统中的关键技术2023/7/2136机电系统设计2023/7/2137机电系统设计1.4机电一体化系统发展趋势第一阶段：20世纪60年代以前发展阶段第二阶段：20世纪70～80年代第三阶段：20世纪90年代后期二次世界大战二战后的日本智能化方向我国在80年代初才开始研究2023/7/2138机电系统设计1.4机电一体化系统发展趋势模块化智能化网络化微型化绿色化人格化发展趋势2023/7/2139机电系统设计1.4机电一体化系统发展趋势1、模块化2023/7/2140机电系统设计1.4机电一体化系统发展趋势2、智能化2023/7/2141机电系统设计1.4机电一体化系统发展趋势3、网络化2023/7/2142机电系统设计1.4机电一体化系统发展趋势4、微型化2023/7/2143机电系统设计1.4机电一体化系统发展趋势5、绿色化2023/7/2144机电系统设计1.4机电一体化系统发展趋势6、人格化2023/7/2145机电系统设计1.5机电一体化产品设计过程市场调研总体方案设计详细设计样机试制与试验小批量生产大批量生产2023/7/2146机电系统设计市场调研1.5机电一体化产品设计过程

市场调研包括市场调查和市场预测。所谓市场调查就是运用科学的方法，系统地、全面地收集所设计产品市场需求和经销方面的情况和资料，分析研究产品在供需双方之间进行转移的状况和趋势，而市场预测就是在市场调查的基础上，运用科学方法和手段，根据历史资料和现状，通过定性的经验分析或定量的科学计算，对市场未来的不确定因素和条件做出预计、测算和判断，为产品的方案设计提供依据。2023/7/2147机电系统设计总体方案设计1.5机电一体化产品设计过程产品方案构思：产品方案构思完成后，以方案图的形式将设计方案表达出来。方案图应尽可能简洁明了，反映机电一体化系统各组成部分的相互关系，同时应便于后面的修改。方案的评价：对多种构思和多种方案进行筛选，选择较好的可行方案进行分析组合和评价，从中再选几个方案按照机电一体化系统设计评价原则和评价方法进行深入的综合分析评价，最后确定实施方案。2023/7/2148机电系统设计1.5机电一体化产品设计过程详细设计详细设计是根据综合评价后确定的系统方案，从技术上将其细节逐层全部展开，直至完成产品样机试制所需全部技术图纸及文件的过程。

2023/7/2149机电系统设计1.5机电一体化产品设计过程样机试制与试验

完成产品的详细设计后，即可进入样机试制与试验阶段。根据制造的成本和性能试验的要求，一般制造几台样机供试验使用。样机的试验分为实验室试验和实际工况试验，通过试验考核样机的各种性能指标是否满足设计要求，考核样机的可靠性。如果样机的性能指标和可靠性不满足设计要求，则要修改设计，重新制造样机，重新试验。如果样机的性能指标和可靠性满足设计要求，则进入产品的小批量生产阶段。2023/7/2150机电系统设计小批量生产1.5机电一体化产品设计过程产品的小批量生产阶段实际上是产品的试生产试销售阶段。这一阶段的主要任务