机电一体化技术

1、机电学技术，发布张博，2015.12，第一部分机电学技术概要，机电学系统的基本概念机电学系统的发展过程机电学的重要技术机电学产品的修订，主要内容，第一节机电一体化的基本概念， 关于机电学是在微电子学技术向机械工业渗透过程中逐渐形成的一个名词机电学(Mechatronics )的起源，有很多说法。 早在1971年，日本机械设订杂志副刊就提倡“Mechatronics”这个名词，以广告为中心的日本杂志Mechatronics Design News开始在一九七九年使用，其中的“Mechatronics”由“Mechatronics”机电学和一、在机械的基本意义上，“机电学”是机械技术、微电子技术相

2、互交叉融合的产物。机械技术(机械机构学)、机电学技术领域、微电子学技术(半导体技术、计算机技术)、机电学技术的发展大致可分为三个阶段，20世纪70年代到80年代为第二阶段。 “蓬勃发展阶段”是从20世纪90年代后半期到第三阶段。 “斯玛特阶段”是六零年代在先的第一阶段。 萌芽阶段、机电学技术发展史，1、六十年代、日本通产省为了扩大机械功能，机械地采用电气和电子技术，结合数控机床进行了许多实验，最终成功地完成了。2、七十年代，微电子学技术成熟，微机商品化，产生了大规模IC集成电路，构成微机的基本用户针织面料电脑CPU、ROM、RAM和接口电路模数化，在自各儿能够制造电脑。 机电学会变成现实。 3

3、、1971年日刊工业新闻社发行了机电学入门和机电学月刊，专门刊登了机电学全新产品。 4、一九七九年、机电一体化正式命名“”(Mechatronics、机电一体化)。 5、1971年至1978年，日本政府颁布了机电法和机信法，对机电一体化的发展发挥了积极的推动作用。六八十年代，在机信法的指导下，机电一体化产品如雨后春笋般陆续出现。 七、九十年代，集聚度和价格下跌，机电学技术全球发展迅速，机电学技术遍及社会各个领域。 全盛期开始。 日本对机电学的定义是多种多样的。 但是，最指导性的定义是由日本机械振兴协会经济研究所提出的。 1、关于日本机械的定义，“机电学一词是在机构的主要功能、动力功能、信息和控

4、制功能中引入电子技术，有机结合机械装置和电子机器及软件等的系统的总称”。 美国是发展和应用机电学产品最快的国家。 像世界上第一个数控机床(1952 )、第一个工业机械人(1962 )。 2、关于美国现代机械系统的定义，“由计算机信息网络协调控制，包括机械功率、运动和能量流动等动力学任务的机械和(或)电气机械零件用于完成相互关联的系统”。 美国机械工程师协会专门人才小组在1984年向美国国家科学基金会的报告中，提出了现代机械系统的定义。 3、对我国机电学的理解、机电学是机电学技术及其产品的总称，柔性制造系统(FMS )与计算机集成制造系统(CIMS ) (计算机集成机电学)， 在机械产品的机械功

5、能、动力功能、信息处理功能和控制功能中引入电子技术和计算机技术，是机械装置与电子设备及计算机软件等有机结合而成的系统的总称。二、机电学系统、一、定义：机电学系统是一种比较复杂的工程系统，由相互关联的若干种类的元素体(机械、流体、电、磁、光、热、音等)构成，作为具有特定目标的有机整体，具有整体性(集合性)、关联性、目的性、相对性。 (1)属性、系统、控制、物质能量信息、物质能量信息、(人)、工业三要素，具有必要的特性；(2)系统目的功能、三个目的功能、转换功能：加工、处理、传递功能3336660系统(特性)，输入x，外部环境，直接输出y，间接输出， 2 )系统构成分块图，大系统，系统1，分系统1

6、 (尤针织面料)，尤针织面料1 (零配件)，零配件1，系统k信息输入，信息输出，物质能量信息，物质能量信息，3 )机电一体化系统功能构成原理图，检测功能，CNC机床内部功能构成例子，结论： 5种内部功能。 主要功能：实现系统目标功能所需的直接功能，主要是物质、能量、信息或它们相互结合的转换、传递和记忆。 动力功能：向系统供电，启动系统的功能。 检查功能：获取系统内外信息的功能。 控制功能：控制整个系统，使系统正常工作，实施目标功能。 结构功能：使构成系统的子系统、元、零配件保持一定时间和空间的相互关系所需的功能。 4 )系统数学模型，y=(x1，x2，xn，1，2，n，t )，y系统的目的或输

7、出。 xi输入； I环境或约束。 机械主体、3、系统构成、动力部、测试传感部、控制及信息处理单元针织面料、致动器、接口、驱动部，1 )机械主体是所有功能要素的机械支承结构，包括飞机机身、信息帧、机械连结、机械运动零配件等。 动力部在操纵系统的控制下，向系统供给能量和动力，使系统正常动作。 3 )测试感测部在系统运转中检测系统自身和外界环境的各种残奥仪表和状态，成为可识别的信号，传输给信息处理用户针织面料，经过分析、处理，生成相应的控制信息。 4 )致动器接收操纵系统的控制信息和命令，并且完成所请求的操作。 5 )驱动部通过控制信息来实现供给动力的功率匹配，实现驱动各致动器的各种动作和功能。 6

8、 )集中、存储、分析、加工来自各传感器的检测信息和外部输入命令，根据信息处理结果，按一定的程序和节奏发布相应的命令，控制整个系统，按要求有序运行。 7 )接口、系统中各用户针织面料与环节之间进行物质、能源和信息交换的连接接口，是外部设备与数控装置之间的桥梁。 内脏、手脚、五官、骨骼、脑、机电学系统各构成要素之间的相互关系，第二节机电学产品，一、机电学产品的分类，(1)产业机械：用于生产的电子控制机械。 1 .机电学产品的用途分类，(2)信息机械：用于信息处理、记忆的电子机械产品。 (3)民用机械：生活领域使用的电子机械产品或机械电子产品。 2 .按机电学产品的功能分类，(1)以往的机械主体采用

9、了微电子控制装置的产品。 (2)用电子装置部分地替换机械控制装置。 (3)将原本执行信息处理功能的机构替换为电子设备。 (4)将机器的主要功能替换为电子设备的产品。 (5)信息设备和电子设备有机结合的信息电子设备。 (6)检测装置、电子装置和机构有机结合的检测用电子机械设备。二、机电学产品的组成和特点，1、主要组成，1 )机械系统，4 )信息处理和操纵系统，3 )传感和检测系统，5 )驱动器，2 )动力系统，2，特点，1 )安全性机电学技术包括系统技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、电力电子技术和机械技术等一、机械技术、一.内涵：指机械结构的设定和制造。 2、作用：如何适应

10、机电学系统间的连接及机电学其他技术，利用其他技术更新概念，实现结构、材料、性能的改变，以满足减轻重量、缩小体积、提高精度、提高刚度、改善性能的要求。 二、信息处理技术(计算机和信息处理技术)，1 .内涵：信息转换、网站数据库、运算、判断和决策计算机的软件技术和硬件技术，网络和通讯技术，数据库技术等。 此外，自动智能技术、专家系统技术、神经网络技术等也属于该范畴。 2、作用：是促进机电学技术发展和变革最活跃的因素。 三、检测和传感器技术，1 .内涵：研究将各种物理量转换为与其成比例的电量的方法，探讨转换后的电信号的加工处理。 2 .作用：传感和检测装置是机电学系统的感觉器，与情报系统的输入端相连

11、，将检测信号传送到信息处理部分，是实现自动控制、自动调节的关键环节。 四、自动控制技术，1 .内涵：基本控制论、具体控制装置或系统的设定修订、设定修订后的系统模拟、现场调整、投入运行。 2、作用：实现机电学系统目标优化，提高产品精度、效率。 1 .内涵：机电学产品中的执行机构和驱动装置设置修订中的技术。 五、伺服驱动技术，2 .作用：伺服系统是由电信号实现机械动作的变换装置和零配件。 执行机构一方面通过接口电路与计算机连接，接受控制系统的指令，另一方面通过机械接口与机械传递和执行机构连接，实现规定的动作。 伺服驱动技术对机电学产品的动态性能、稳定性能、操作精度和控制质量等具有决定性影响。 六、

12、系统整体技术，1 .内涵：在整体概念上，组织应用各种相关技术的应用技术。 2、作用：优选通过分析、评价、综合等措施，提出最佳的功能技术方案。机电学技术与其他技术的差异1、机电学技术与传统机电学技术的差异、传统机电学技术的操作控制主要通过具有电磁特性的各种电气设备来实现，在设定修改上是否不太考虑彼此的内在联系，机械主体与电气驱动的界限很清楚，装置整体具有刚性，软件和机电学技术以计算机为特罗尔中心，强调了在设置修订过程中机械零件与电零配件之间的相互作用和影响，使整个装置在计算机控制下具有一定的智能。2、机电学技术与并行工程的不同，机电学技术在设订和制造阶段有机地结合机电学技术、微电子技术、计算机技

13、术、控制技术和检测技术，一盏茶留心到机电学与其它零配件的相互作用上。 并行工程将这些个的各技术尽可能地在各自的范围内统一，只在不同的技术内部进行设定、修改、制造，最后以简单的重叠完成装置整体。 3、机电学技术与自动控制技术的区别，自动控制技术的侧重点是探讨控制原理、控制规则、分析方法和自动系统的结构等。机电学技术以自动控制原理和方法为重要支撑技术，以自控零配件为重要控制零配件，应用自动控制原理和方法，进行机电学装置的分析和性能校准测试。 4、机电学技术与订正机应用技术的不同，机电学技术只是将订正机作为核心零配件来应用，以提高和改善系统性能为目的。 其研究是机电学系统，而不是计算机应用本身。 修

14、正机在机电学系统中的应用是修正机应用技术的一部分，在其他方面也能够广泛应用。 第四节根据机电学产品的设定修订、一、设定修订程序、二、系统(产品)评价、三、设定修订的方法、四、设定修订类型、五、设定修订计程仪、标准和规则、系统(产品)的目的功能确定产品规格和性能指标是否、修正、可靠性复查、可靠性否、试制和调试按、一、机电学系统(产品)设定修订过程、否、机电学系统(产品)、主要功能、修订测量、控制功能、动力功能、构造功能、1 )评价内容、2 )系统(产品)内部功能价值评价方法、a、机电补偿法(置换法) 的顺序进行喀呖声。 在几乎不改变总体方案原理的情况下，部分改变现有系统的功能和结构，为产品性能和

15、质量添加高附加值。 有不改变设定修订案和功能构造，只变更现有产品的规格和尺寸，适合量的要求。 五、设订程序规范和规则、设订一般采用三阶段法。 在测试性设定订正和校正机辅助设定订正中，采用阶段性且平行兼顾的设定订正、即并列设定订正，大多相互协调。总体设置修订、零配件(零配件)的选择和设置修订或初步设置修订、技术设置修订和技术设置修订、1 )总体设置修订过程、明确的设置修订思想、分析综合要求、选择分割功能模块、制作方案比较定型总体设置修订论证书，以确定性能残奥仪表对类似产品进行调查的总体方案2 )设定修订准则既然是机电学系统，就必须打破以往的设定修订思维方法，综合机械技术和电子技术各自的特点，达到

16、优势互补性。 例如，在需要始终调整转速的情况下，使用电子调速装置来代替齿轮变速装置。 不仅能够提高调速精度，而且通过采用可程序设计师控制支重轮代替柔软且方便的电磁式继电器，不仅能够提高调速精度，而且能够减少系统的体积和重量，对系统设定校正提供更大的灵活性，系统设定者能够掌握机械技术、电子技术、 从硬件技术和软件技术四个方面对经济和技术利害得失进行比较研究，采取正确的选择方法；(1)机电学原则在系统设定修订时，抓住用户最关心的技术指标，特别是系统的可靠性、实用性、经济性等。 不单方面追求高指标、全功能，而是最佳地组合各种相关技术。(2)功能优化原则、高精度、高效率、高可靠性是机电学生产系统的重要指标，在系统发生运行中要求能够实现自动控制、自动检测、自动调节、自动记录及自动显示的故障时进行自动诊断，并自动采取应急措施； 能够实现自动保护等的作业对象发生变化时，使其作业状态灵活变化，将能够实现最大限度的灵活化的人的干扰作用控