机电系统设计 第一章.ppt

1、第一章 绪论,机电一体化系统设计这门课程是多学科的交叉和综合，涉及的相关专业知识较多，讲授的主要内容包括： 机电一体化系统基本知识； 机电系统总体设计； 机电系统机械设计技术； 控制系统设计技术； 伺服系统设计技术。 检测技术； 机电一体化技术的应用。,1.1 机电一体化概念,机电一体化是在新技术浪潮中，电子技术、信息技术向机械工业渗透并与机械技术相互融合的产物。 机电一体化的外文名词是 Mechatronics ，来源于日本（70年代）。取英语Mechanics（机械学）的前半部和Electronics（电子学）的后半部拼合而成。我国通常称为机电一体化或机械电子学； 机电一体化涉及到许多相关

2、的学科,机械学：机械设计、机械制造等,电子学：电工学、电机学、数字电路、模拟电路,控制论：经典控制（控制工程基础）、现代控制（多变量）,计算机科学：微处理系统及接口技术，应用软件技术（CAD、 CAM、FMS、CAT、CNC）,1.2 机电一体化系统的组成,构成机电一体化系统的要素很多，其中五大要素是必须的，可以从构成人体的五大要素得到启发。 如图1.1所示为人体的五大要素 图1.2所示为机电一体化的五大要素,控制系统,动力装置,检测装置,执行机构,机械本体,图 1.1,图 1.2,1.3 机电一体化系统的相关技术,一、机械技术 是机电一体化技术的基础，对系统的结构、重量、体积 刚性、耐用性等

3、有重要影响。 强调精密机械设计技术的运用，即利用高、新技术手段，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足： 减轻重量，减小体积 提高刚度 实现标准化、通用花、系列化,二、信息处理技术 包括信息的输入、变换、运算、存储及输出。 信息处理的工具是计算机，因此信息处理技术是和计算机技术紧密相关，包括硬件、软件、网络与通讯、数据库技术等； 机电系统中采用工业控制计算机进行信息处理，其硬件包括输入/输出设备、显示器、外部存储器、主机、可编程控制器、数控装置等。,三、自动控制技术 机电系统自动控制包括位置控制、速度控制、力或力矩控制、自校正补偿等，自动控制的基础是自动控制原理，分为经典控制理论和现代控制理论

4、,研究单输入-单输出 线性定常系统（以传 传递函数为基础）,研究多输入-多输出 非线性、高精度多变 量系统（以状态方程 为基础）,四、伺服传动技术 所谓“伺服”（Servo）即“伺候服侍”的意思。 电信号 机械动作 在控制指令的指挥下，控制驱动元件，使机械运动部件按照指令的要求进行运动，并具有良好的动态性能。 伺服传动系统采用的驱动技术与使用的执行元件有关。按照执行元件的不同分为电气伺服、液压伺服、气压伺服,速度快、控制灵活、 可靠性高、应用较 广，但低速输出力 矩较小,低速输出力矩大，功率 密度大，在大型机床、 工程机械、航空航天航 海具有优势，但结构复杂,五、检测传感技术 是机电一体化系统

5、的感觉器官，即从待测对象获取信号并送到信息处理部分。 主要内容包括：一是将物理量（位移、速度、加速度、力、力矩、温度等）转换成一定的与其成比例的电量；二是对转换的电信号的加工处理如放大、补偿、标定。 检测传感装置是实现自动控制的重要环节，要求传感器及其放大处理电路快速、精确地获取信息，并能够抗干扰、可靠性高 六、系统总体技术 从整体的观点出发，组织应用各种相关技术，即从全局和系统目标角度，将系统分解成若干功能子系统，对于每个子系统的技术方案要从整个系统技术协调的观点考虑，最终使整个系统实现最优化。,1.4 机电一体化产品的分类,从用途和功能两个方面分类 按照用途分,按照功能分,产业机械：用于工业生产的电子控制机械，如数控设备,信息机械：用于信息处理、存储的机械如自动化办公设备,民生机械：用于