第一章2012版.ppt

1、,主讲 ： 刘艳香 手机邮箱： QQ：1121955791 地址：机电学院楼B3-101 机电工程学院机自系,一、机电一体化概念 二、机电一体化系统的组成要素 三、机电一体化中的共性关键技术 四、现代制造业中的机电一体化技术 五、机电一体化发展趋势,以机电系统的角度看日常中机械产品有无改进之处？如何？,80年代，在日本首先被提出 Mechatronics Mechanics+Electronics,是精密机械工程、电子控制和系统思想在产品设计和制造过程中的协同结合,光、机、电的综合技术,由计算机网络协调控制用以完成包括机械运动和能量流动等动力学任务的机械和机电部件相互

2、联系的系统。,是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐形成的一种综合技术。 _多学科交叉的综合技术。 _新型的机械电子器件 (称为机电一体化产品),就是在机械的主要功能、动力功能、控制与信息功能上引进电子技术并将机械装置与电子设备及相应软件等有机结合成系统的总称。,凡是以信息处理功能为主、而不是完成动力传递、加工成型为主的机械部件，逐渐被电子装置所代替,机械功能的划分：主功能、动力功能、控制和信息功能、 结构功能等,系统：有机结合、目标功能最佳功能。,是在微型计算机为代表微电子技术、信息技术迅速发展，向机械工业领域迅猛渗透，机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息

3、技术、自动控制技术、传感测试技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统的观点出发，根据系统功能和优化组织结构目标，以智能、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质运动、能量变换机理进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微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、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。,二、机电一体化系统的基本组成要素,二、机电一体化系统的基本组成要素,二、机电一体化系统的基本组成要素,二、机电一体化系统的基本组成要素,二、机电一体化系

4、统的基本组成要素,二、机电一体化系统的基本组成要素,1作用：固定、安装,2要求：刚度、强度进一步加强,3发展：高效、多功能、可靠和节能、小型、轻量、美观,1作用：为系统提供能量和动力,2组成：动力源、伺服控制器、换能部件、运动变换部件,3要求：较高的静态和动态特性，尽可能小的动力输入获得的大 的功能输出,4发展：驱动受控采用驱动源分离方式：,二、机电一体化系统的基本组成要素,1作用：实现具体功能的执行部件,2要求：提高刚性、减少重量、提高整体可靠性。,3）发展：组件化、标准化、系列化,1作用：获得系统本身及外界参数状态，为控制单元提供信息,2组成：仪器仪表、传感器及相关的处理单元,3发展：高精

5、度、高智能、标准化、集成化,二、机电一体化系统的基本组成要素,3发展：高速高精，网络化、标准化,1作用：系统控制的核心，对信息，存取分析 加工决策，对伺服发出指令，对系统监测。,2组成：硬件及软件,二、机电一体化系统的基本组成要素,1、接口耦合,如：变换：数字量与模拟量转换，如A/D， D / A、串行 与并 行转换、连续脉冲与序列脉冲的转换 放大：通常指对输出信号的放大，如LED显示器、电机、电磁 继电器等。 耦合：变换和放大后的信号在环节间能可靠、快速、准确的交换，必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑规范。,即：两个需要进行信息交换和传递的环节之间，由于信息模式不同无法直接传递和交换，必须通

6、过接口耦合来实现。,四大原则：,四大原则：,2、能量转换,即：两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交流，必须进行能量的转换.能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理。,3、信息控制,即在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策，以达到信息控制的目的。对于智能化程度高的信息控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学习功能等知识驱动功能。,四大原则：,4、运动传递,即：运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间，不同类型运动的变换与传输以及以运动控制为目的的优化,1

7、.2.1 理论基础,系统论、信息论、控制论,1.2.1 理论基础,系统论、信息论、控制论,技术基础：微电子、精密机械技术,2、 计算机与信息处理技术,主要完成信息的交换、存取、运算、判断和决策等.其主要工具是计算机。,3、 自动控制技术,机电一体化系统中的自动控制技术主要包括位置控制、速度控制、最优控制、自适应控制以及模糊控制、神经网络控制等。,4、 传感与检测技术,检测的精度、灵敏度和可靠性将直接影响到机电一体化的性能。,5、 伺服传动技术,对系统的动态性能、控制质量和功能具有决定性影响,6接口技术,7、 系统技术模块化技术,系统技术是以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出

8、发，将总体分解成相互有机联系的若干功能单元，以功能单元为子系统进行二次分解，生成功能更为单一和具体的子功能单元。,5、LP精益生产,4、CE并行工程,3、OPT最优生产技术,2、JIT准时化生产方式,1、MRPII制造资源计划,1.3.1现代制造系统与新生产方式,6、AM灵捷制作,7、FMS柔性制造系统,8、CIMS计算机集成系统,即：对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。,如：如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，

9、具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。,其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。,表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，,返回产品,返回结构,返回产品,返回结构,返回产品,返回结构,数控车床,返回产品,返回结构,雕刻机,返回,包装机械,返回,电梯,返回,电子产品制造,返回,铝型材挤压设备及加工,返回,木工机械,返回,汽车摩托车制造,返回,塑料机械制造及应用,返回,陶瓷制造,返回,物流设备,返回,气动夹具,返回,制鞋机械,返回,压力机械制造,返回,压铸机械,返回,烟草制造,返回,返回产品,返回产品,家用清洁机器人,结构：,返回产品,家用清洁机器人,结构