機電系統(tǒng)緒論課件

機電系統(tǒng)及其控制授課教師：趙建文

機械工程系緒論什么是機電系統(tǒng)？（定義）哪些系統(tǒng)屬于機電系統(tǒng)？（分類）機電系統(tǒng)包括哪些部分？（構(gòu)成）所有機電系統(tǒng)都包括這些部分嗎？（剖析）研究哪些內(nèi)容？（關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)計方法）

怎樣展開設(shè)計？（設(shè)計流程）

機電一體化技術(shù)：從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，將機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)等在系統(tǒng)工程基礎(chǔ)上有機地加以綜合，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)最佳化的一門新科學(xué)技術(shù)。機電一體化信息科學(xué)機械學(xué)電子學(xué)為使機械系統(tǒng)更好的完成預(yù)期功能，在系統(tǒng)中引入微電子技術(shù)，并用軟件將二者有機結(jié)合起來的系統(tǒng)。概括：以機為主，電為機用?！?-1

機電系統(tǒng)的定義§1-2

機電系統(tǒng)的分類軍事工業(yè)醫(yī)療服務(wù)焊接機器人數(shù)控銑床§1-2

機電系統(tǒng)的分類軍事工業(yè)醫(yī)療服務(wù)外科手術(shù)機器人智能假肢§1-2

機電系統(tǒng)的分類軍事工業(yè)醫(yī)療服務(wù)送餐機器人1、檢測傳感系統(tǒng)檢測產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)和外部環(huán)境，實現(xiàn)測量、感知功能2、控制系統(tǒng)處理、運算、決策，實現(xiàn)控制功能。§1-4機電系統(tǒng)各部分的功能1.3機電系統(tǒng)構(gòu)成3、驅(qū)動系統(tǒng)提供能量，轉(zhuǎn)換成需要的形式，實現(xiàn)動力供給。4、傳動系統(tǒng)、機械本體力矩傳遞、運動傳遞；實現(xiàn)各器件的支撐、連接（機身、框架、機械連接零件）。5、執(zhí)行機構(gòu)

操作器，接收控制信息，完成要求的動作，實現(xiàn)主功能。§1-4機電系統(tǒng)各部分的功能龍門式高速加工中心數(shù)控銑床§1-4

典型機電系統(tǒng)的解剖基于M3S的帶MANUS手臂的輪椅護理助殘機器人MANUS手臂關(guān)節(jié)位移檢測:夾持力檢測：視覺編碼器壓力傳感器或電流傳感器§1-4

典型機電系統(tǒng)的解剖§1-4

典型機電系統(tǒng)的解剖溫度檢測開關(guān)檢測衣量檢測驅(qū)動：壓縮機執(zhí)行機構(gòu)：蒸發(fā)器控制系統(tǒng)：單片機§1-5

課程研究內(nèi)容機電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)典型部件工作原理及選取方法機電系統(tǒng)設(shè)計方法機電系統(tǒng)的常用控制方法1、檢測傳感技術(shù)如何采集系統(tǒng)內(nèi)部和外部信息，如何將信息映射為控制器可識別的信號。1.5.1共性關(guān)鍵技術(shù)研究內(nèi)容2、信息處理技術(shù)如何完成信息的交換、存取、運算，如何利用采集到的信息做出判斷和決策，其主要工具是計算機及外圍電路。傳感器放大、濾波A/D控制器D/A，放大執(zhí)行器4、伺服驅(qū)動技術(shù)如何搭建驅(qū)動電路，如何將驅(qū)動信號按照一應(yīng)的時序和邏輯要求送給驅(qū)動元件。如何將驅(qū)動系統(tǒng)輸出的動力轉(zhuǎn)化為末端執(zhí)行器期望的運動形式，并滿足負載、精度、運動范圍等指標(biāo)。

5、機械傳動技術(shù)1.5.1共性關(guān)鍵技術(shù)研究內(nèi)容3、自動控制技術(shù)選擇何種控制方法和控制器，選擇何種開發(fā)語言，如何編寫出滿足性能要求的控制程序。6、系統(tǒng)總體技術(shù)系統(tǒng)總體技術(shù)是一種從整體目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)工程的觀點和方法，將系統(tǒng)各個功能模塊有機的結(jié)合起來，以實現(xiàn)整體最優(yōu)。子系統(tǒng)參數(shù)要匹配：1.5.1共性關(guān)鍵技術(shù)研究內(nèi)容

a驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行器之間的負載匹配

b檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)之間的電源匹配c接口形式及接口尺寸的匹配問題

d控制系統(tǒng)周期與機械系統(tǒng)頻率的匹配問題并行工程：從產(chǎn)品設(shè)計開始就考慮到產(chǎn)品生命全過程。虛擬產(chǎn)品設(shè)計：計算機輔助設(shè)計、虛擬人機交互技術(shù)。綠色設(shè)計：降低能耗、減少污染，注重廢物回收利用。反求設(shè)計（逆向工程）：對已有產(chǎn)品分析、重構(gòu)、再創(chuàng)造。在仿制中應(yīng)用較多。網(wǎng)絡(luò)合作設(shè)計：建立網(wǎng)絡(luò)信息、資源平臺，相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)終端用戶同時參與到產(chǎn)品設(shè)計中。OEM（代工）：委托其他廠商代工，貼上自己的品牌?；?qū)a(chǎn)品中的某個子系統(tǒng)委托其他廠商代工（也可以包含設(shè)計）。通用方法1.5.2系統(tǒng)設(shè)計方法§1.6機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計流程調(diào)研同類產(chǎn)品：了解同類產(chǎn)品的功能、優(yōu)缺點。明確功能：提出系統(tǒng)（產(chǎn)品）的預(yù)期功能。定指標(biāo)：根據(jù)產(chǎn)品預(yù)期功能確定各項設(shè)計指標(biāo)，如系統(tǒng)自由度數(shù)、工作空間、最大速度、最大加速度、承載能力、剛度、精度、分辨率、噪聲、動態(tài)品質(zhì)參數(shù)。兼顧工藝性、標(biāo)準化、產(chǎn)品外形美觀、界面友好、使用舒適、操作方便。總體方案設(shè)計：幾種方案對比論證，選優(yōu)?！?.6機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計流程分割系統(tǒng)：依據(jù)完成的功能不同將系統(tǒng)劃分為若干子系統(tǒng)。子系統(tǒng)設(shè)計：借鑒類似系統(tǒng)，原理設(shè)計、方案設(shè)計、細化設(shè)計、加工調(diào)試。連接子系統(tǒng)：子系統(tǒng)之間的接口設(shè)計。樣機試制與調(diào)試綜合評價：對系統(tǒng)主功