机电一体化 课件.ppt

机电一体化_课件机电一体化构成要素
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目 录
绪论
机械系统设计
传感检测系统设计
控制电动机及其选择计算
工业控制计算机及接口设计
应用举例
第二页，共179页。
绪 论
区别在于：机械结构更简单、机械功能更强、性能更优越。现代机械要求具有更新颖的结构、更小的体积、更轻的重量，还要求精度更高、刚度更大、动态性能更好。
在设计和制造机械系统时除了考虑静态、动态刚度及热变形等问题外，还应考虑采用新型复合材料和新型结构以及新型的制造工艺和工艺装置。
2 .传感检测技术
传感检测技术的内容，一是研究如何将各种被测量（包括物理量、化学量和生物量等）转换为与之成比例的电量；二是研究对转换的电信号的加工处理，如放大、补偿、标度变换等。
机电一体化系统要求传感检测装置能快速、准确、可靠的获取信息
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3 信息处理技术  实现信息处理的主要工具是计算机，计算机技术包括计算机的软件技术、硬件技术、网络与通讯技术和数据技术。机电一体化系统中主要采用工业控制机（包括可编程控制器，单、多回路调节器，单片微控制器，总线式工业控制机，分布式计算机测控系统）进行信息处理。信息处理的发展方向是提高信息处理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术等都属于计算机信息处理技术的范畴。4 自动控制技术  自动控制所依据的理论是自动控制原理（包括经典控制理论和现代控制理论），自动控制技术就是在此理论的指导下对具体控制装置或控制系统进行设计；设计后进行系统仿真，现场调试；最后使研制的系统可靠地投入运行。 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。 5 伺服传动技术伺服传动包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置常见的伺服驱动系统主要有电气伺服（如步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机等）和液压伺服（如液压马达、脉冲油缸等）两类。6 系统总体技术 机电一体化系统是一个技术综合体，它利用系统总体技术将各有关技术协调配合、综合运用而达到整体系统的最佳化。
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三、学科构成
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四、机电一体化系统设计方法
1. 取代法
取代法就是用电气控制取代原系统中的机械控制机构。该方法是改造旧产品、开发新产品或对原系统进行技术改造常用的方法,也是改造传统机械产品的常用方法。
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2. 整体设计法
整体设计法主要用于新产品的开发设计。在设计时完全从系统的整体目标出发,考虑各子系统的设计。
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组合法就是选用各种标准功能模块组合设计成机电一体化系统。例如,设计一台数控机床,可以依据机床的性能要求,通过对不同厂家的计算机控制单元、伺服驱动单元、位移和速度测试单元及主轴、导轨、刀架、传动系统等产品的评估分析,研究各单元间接口关系和各单元对整机性能的影响,通过优化设计确定机床的结构组成。
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第三节 机电一体化发展方向
一、机电一体化特点
1、体积小，重量轻
2、速度快，精度高
3、可靠性高
4、柔性好
二、发展方向
1、复合化
2、小型化，轻量化
3、高速化
4、移动化
5、智能化
6、层次化和系统化
7、全盘化
总之，性能上:向高精度、高效率、高性能、智能化方向发展；
功能上：向小型化、轻型化、多功能方向发展;
层次上：向系统化、复合集成化方向发展。
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机械系统设计
机械系统是机电一体化系统的最基本要素，主要包括执行机构、传动机构和支承部件。机械的主要功能是完成机械运动，一部机器必须完成相互协调的若干机械运动。每个机械运动可由单独的控制电机、传动件和执行机构组成的若干个子系统来完成，若干个机械运动由计算机来协调与控制。
第一节 机械传动系统的特性
一、机电一体化对机械传动的要求
1、高精度
2、快速响应
3、良好的稳定性
二、机械传动系统的特性
转动惯量小 摩擦小 阻尼合适 刚度大 抗振性能好 间隙小
转动惯量大会是机械负载增大、系统响应性能变慢、灵敏度降低、固有频率下降，容易谐振。同时，使电气驱动部件谐振频率降低，阻尼增大。
阻尼越大，最大振幅越小，衰减越快。但定位精度降低，易产生爬行；稳态误差大，精度降低。
刚度大，失动量小。提高刚度可增加闭环系统的稳定性。
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