復(fù)雜機(jī)電控制第一章

1、復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的人工智能控制技術(shù)機(jī)械工程學(xué)院智能控制研究室趙升噸 教授/博導(dǎo)2014.9 綜上所述，本課程設(shè)置的必要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)傳授系統(tǒng)的自動(dòng)控制知識的需要古典、古典、現(xiàn)代、智能現(xiàn)代、智能(2)現(xiàn)代復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)及其控制技術(shù)研發(fā)(3)人工智能在機(jī)電系統(tǒng)中應(yīng)用第一章 緒論現(xiàn)代機(jī)械裝備驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)的發(fā)展趨勢自動(dòng)控制的基本原理自動(dòng)控制理論發(fā)展的三個(gè)階段機(jī)電系統(tǒng)工程的發(fā)展方向講授內(nèi)容及教學(xué)計(jì)劃本課程預(yù)期達(dá)到的效果教學(xué)效果教材情況一、現(xiàn)代機(jī)械裝備驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)的發(fā)展趨勢材料加工的基本要素和流程 三個(gè)基本要素：材料、能量和信息 信息流程包括形狀信息和性能信息性能信息流程涉及材料的初始性能和通過各

2、種加工過程所產(chǎn)生的材料性能的變化。 在材料加工過程中，由于把形狀變化信息加于材料，最終形狀信息就等于材料的初始形狀信息與加工所施加的形狀變化信息之和。工件最終的性能則是初始和加工過程兩方面性能變化綜合作用的結(jié)果。 形狀變化信息是由刀具和工模具（具有一定形狀信息量），和加工材料和刀具、工模具之間相對運(yùn)動(dòng)共同產(chǎn)生的。 也就是說形狀變化過程為借助能量流程把相應(yīng)于信息流程中的形狀變化信息施加于材料流程的過程。 一般來說，刀具或工模具所包含的形狀信息量越少，則它們與加工材料的相對運(yùn)動(dòng)對于材料的形狀變化所起的作用越大，反之亦然。 閉式模鍛：傳遞介質(zhì)（模鍛）已包含了所要求的全部形狀信息，因而傳遞介質(zhì)與加工材

3、料的相對運(yùn)動(dòng)就變得很簡單。 車削加工：車刀所包含的形狀信息量很少，為了形成所需形狀零件，甚至要求三種相對運(yùn)動(dòng)。一部機(jī)器的基本組成(1)(1)原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)：提供能源的裝置。：提供能源的裝置。 例如：電動(dòng)機(jī)，內(nèi)燃機(jī)等例如：電動(dòng)機(jī)，內(nèi)燃機(jī)等(2)(2)傳動(dòng)部件傳動(dòng)部件：是一個(gè)中間環(huán)節(jié)，它把原動(dòng)機(jī)：是一個(gè)中間環(huán)節(jié)，它把原動(dòng)機(jī)的輸出的能量和運(yùn)動(dòng)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后提供給工的輸出的能量和運(yùn)動(dòng)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后提供給工作機(jī)構(gòu)。作機(jī)構(gòu)。 例如：機(jī)械、電力、液體、氣壓等傳動(dòng)方式例如：機(jī)械、電力、液體、氣壓等傳動(dòng)方式一、現(xiàn)代機(jī)械裝備驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)的發(fā)展趨勢(3)(3)工作機(jī)構(gòu)：工作機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)器規(guī)定功能的裝置。執(zhí)行機(jī)器規(guī)定功能的裝置。

4、 例如：直線運(yùn)動(dòng)缸、擺動(dòng)缸、旋轉(zhuǎn)輪、曲柄連例如：直線運(yùn)動(dòng)缸、擺動(dòng)缸、旋轉(zhuǎn)輪、曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)等。桿滑塊機(jī)構(gòu)等。(4)(4)控制部分：控制部分：依據(jù)對工作機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要求，對傳依據(jù)對工作機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要求，對傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行檢測、顯示、調(diào)節(jié)的裝置。動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行檢測、顯示、調(diào)節(jié)的裝置。 例如：開關(guān)、閥門、繼電器、計(jì)算機(jī)、按鈕等例如：開關(guān)、閥門、繼電器、計(jì)算機(jī)、按鈕等元器件的邏輯組成。元器件的邏輯組成。布魯?shù)聽柧芨咚贈(zèng)_床布魯?shù)聽柧芨咚贈(zèng)_床1.精密度精密度:A. 設(shè)備動(dòng)靜態(tài)精度設(shè)備動(dòng)靜態(tài)精度: 平行度平行度 0.030mm 垂直度垂直度 0.005mm 綜合間隙綜合間隙 0.200mm 下死點(diǎn)動(dòng)態(tài)控制精度下死

5、點(diǎn)動(dòng)態(tài)控制精度 0.005mmB. 沖壓料帶厚度沖壓料帶厚度: 可以到可以到 0.015mmC. 沖頭尺寸沖頭尺寸: 可以小到可以小到 0.100mmD. 送料步距送料步距: 0.200mmE. 送料精度送料精度: 0.010mm2. 高速高速: 500 SPM3. 單臺(tái)設(shè)備產(chǎn)能概念單臺(tái)設(shè)備產(chǎn)能概念:A.易開蓋成品易開蓋成品, 大于大于2400只只/分鐘，基本蓋大于分鐘，基本蓋大于 4000只只/分鐘分鐘B.連接器連接器, 8000只只/分鐘分鐘C. 制冷電機(jī)鐵心制冷電機(jī)鐵心, 雙列模具雙列模具12000套套/天天Bruderer Machinery (Suzhou) Co., LtdBRUD

6、ERER 橫軸連桿驅(qū)動(dòng)式橫軸連桿驅(qū)動(dòng)式高速?zèng)_床的傳動(dòng)系統(tǒng)高速?zèng)_床的傳動(dòng)系統(tǒng) 機(jī)械傳動(dòng)與驅(qū)動(dòng)裝置主要承擔(dān)著能量傳輸與分配，運(yùn)機(jī)械傳動(dòng)與驅(qū)動(dòng)裝置主要承擔(dān)著能量傳輸與分配，運(yùn)動(dòng)動(dòng)/ /力的變換與控制功能，是實(shí)現(xiàn)能量傳輸和運(yùn)動(dòng)力的變換與控制功能，是實(shí)現(xiàn)能量傳輸和運(yùn)動(dòng)/ /力控制力控制目標(biāo)的主要手段。是推動(dòng)機(jī)電裝備向高效、節(jié)能、高可靠、目標(biāo)的主要手段。是推動(dòng)機(jī)電裝備向高效、節(jié)能、高可靠、高精度、高速、智能化方向發(fā)展過程中不可或缺的關(guān)鍵單高精度、高速、智能化方向發(fā)展過程中不可或缺的關(guān)鍵單元部件和系統(tǒng)。元部件和系統(tǒng)。機(jī)械傳動(dòng)與驅(qū)動(dòng)對機(jī)械學(xué)科的影響機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)械動(dòng)力學(xué)機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)械動(dòng)力學(xué)機(jī)械傳動(dòng)與驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)與驅(qū)

7、動(dòng)復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)集成科學(xué)復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)集成科學(xué)機(jī)械的表面機(jī)械的表面/ /界面科學(xué)界面科學(xué)高精度、數(shù)字化制造高精度、數(shù)字化制造高性能潔凈成形制造高性能潔凈成形制造機(jī)械的制造與運(yùn)行參數(shù)及其精度測量機(jī)械的制造與運(yùn)行參數(shù)及其精度測量機(jī)械結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)的安全服役理論機(jī)械結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)的安全服役理論生機(jī)電系統(tǒng)生機(jī)電系統(tǒng)與仿生機(jī)械與仿生機(jī)械 高能束與特種能場制造高能束與特種能場制造微納機(jī)械學(xué)與微納制造微納機(jī)械學(xué)與微納制造機(jī)電裝備機(jī)電裝備 驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)是機(jī)械學(xué)科的基礎(chǔ)領(lǐng)域之一； 是科學(xué)原理到工程實(shí)現(xiàn)的橋梁，也是裝備的基礎(chǔ)； 直接關(guān)系到運(yùn)載、機(jī)器人、機(jī)床等機(jī)電系統(tǒng)的性能、可靠性與安全性； 對機(jī)械學(xué)科的發(fā)展起著支撐作用?！皺C(jī)械

8、系統(tǒng)創(chuàng)新機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新”的四個(gè)支撐領(lǐng)域之一的四個(gè)支撐領(lǐng)域之一對國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響深遠(yuǎn) 傳動(dòng)與驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)件已經(jīng)嚴(yán)重制約國內(nèi)大量關(guān)鍵傳動(dòng)與驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)件已經(jīng)嚴(yán)重制約國內(nèi)大量關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展：產(chǎn)業(yè)的發(fā)展： 徐工集團(tuán)，400億產(chǎn)值，利潤小于2% ，ARJ21,大于200架才能盈利,數(shù)控機(jī)床,汽車大量采用國外基礎(chǔ)件； 航空元件可靠性，航空泵壽命，國內(nèi)最高3000小時(shí)，A380：40000小時(shí)； 國內(nèi)飛行器或船舶舵機(jī)故障頻發(fā),可靠性問題亟待解決; 氣動(dòng)能耗，2000億度電/年，用電量占全國6%，效率只有520%，與空壓機(jī)和氣動(dòng)元件密切相關(guān); 高精度對地觀測成像、掃描顯微鏡控制SPM、天文觀測,高精度轉(zhuǎn)臺(tái)、目標(biāo)模擬器

9、等對精密傳動(dòng)與驅(qū)動(dòng)提出更高要求. 國外國外 挑戰(zhàn)者號，密封件失效 日本H2 ，舵機(jī)故障 在傳統(tǒng)機(jī)械裝備中，電機(jī)到工作部件要經(jīng)過一整套在傳統(tǒng)機(jī)械裝備中，電機(jī)到工作部件要經(jīng)過一整套復(fù)雜的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)復(fù)雜的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu), , 包括齒輪、蝸輪副、皮帶、絲杠副、包括齒輪、蝸輪副、皮帶、絲杠副、聯(lián)軸器、離合器等中間機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)。聯(lián)軸器、離合器等中間機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)。 這些機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)會(huì)帶來一系列的問題，如造成較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、彈性變形、反向間隙、運(yùn)動(dòng)滯后、摩擦、振動(dòng)、噪聲及磨損。 這些問題使得機(jī)械裝備的加工精度、運(yùn)行可靠性降低；增加維護(hù)、維修的時(shí)間和成本；造成機(jī)械裝備的使用效率下降，使用費(fèi)用增加。 所以一直以來，對機(jī)械

10、傳動(dòng)環(huán)節(jié)的傳動(dòng)性能在進(jìn)行不斷的改進(jìn)，并且獲得了很大的效果，但并沒有從根本上解決問題。一、現(xiàn)代機(jī)械裝備驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)的發(fā)展趨勢l原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性越好，則傳動(dòng)部件越簡單！l現(xiàn)代機(jī)器的原動(dòng)機(jī)綜合性能越來越好！l傳動(dòng)部件趨向于系列化與標(biāo)準(zhǔn)化！l伺服直接驅(qū)動(dòng)與近零傳動(dòng)是發(fā)展趨勢！電磁直驅(qū)及近零傳動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)涵 、研究范圍 特別是隨著電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展,人們自然想到了“直接驅(qū)動(dòng)”的方式，直接驅(qū)動(dòng)方式就是電機(jī)不經(jīng)過任何傳動(dòng)鏈直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 其本質(zhì)就是取消從電機(jī)到工作部件之間一其本質(zhì)就是取消從電機(jī)到工作部件之間一切中間機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)切中間機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié), , 由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)工由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)工作部件動(dòng)作作部件動(dòng)

11、作, , 實(shí)現(xiàn)所謂實(shí)現(xiàn)所謂“零傳動(dòng)零傳動(dòng)”。 “直接”意味著：采用低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)，省去皮帶、齒輪減速箱、偶合器；采用直線電機(jī)或直接驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，省去將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)所需的機(jī)械部件或直接把旋轉(zhuǎn)電機(jī)和負(fù)責(zé)耦合。 采用分體式電機(jī)、中空軸電機(jī)、外轉(zhuǎn)子的電機(jī)，直線電機(jī)，電機(jī)與傳動(dòng)合為一體。 它的特點(diǎn)是：系統(tǒng)響應(yīng)速度快、靈敏度高、隨動(dòng)性好；速度和位置精度高；結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、維護(hù)簡便；轉(zhuǎn)矩（推力）電流特性的線性度好；運(yùn)動(dòng)安靜、噪聲低。電機(jī)械轉(zhuǎn)換器作為機(jī)械裝備的核心部件，是連接電氣信號與機(jī)械動(dòng)作之間的橋梁，是機(jī)電裝備的動(dòng)力源頭。要提高現(xiàn)代機(jī)電設(shè)備的性能指標(biāo)，很大程度上就是要提高電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)能

12、力。 因此，高性能的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的研究開發(fā)一直是一個(gè)重要的研究焦點(diǎn)。對電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的要求：高頻響帶負(fù)載能力強(qiáng)輸出線性好耐高壓耐高溫可靠性高低速拖動(dòng)能力強(qiáng) 直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)的核心是執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。從運(yùn)動(dòng)方式上分為直接驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)（DDL：Direct Drive Linear）和直接驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)（DDR：Direct Drive Rotary）兩種。 直接驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)DDL主要可以分為直線直流電動(dòng)機(jī)、直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線同步電動(dòng)機(jī)、直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直線壓電電動(dòng)機(jī)、直線磁阻電動(dòng)機(jī)。 目前生產(chǎn)和使用比較廣泛的是直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和直線同步電動(dòng)機(jī)。 直線同步電動(dòng)機(jī)雖然比感應(yīng)式直線電機(jī)工藝復(fù)雜、成本較

13、高，但是效率較高、次級不用冷卻、控制方便，更容易達(dá)到要求的性能。直接驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)DDR主要分為五類： 直流力矩電動(dòng)機(jī)、 永磁同步電動(dòng)機(jī)、 變磁阻電動(dòng)機(jī)、 變頻電動(dòng)機(jī)、 開關(guān)磁阻電機(jī)（SMR）、 橫向磁場電機(jī)（TFM）。 其中直流力矩電動(dòng)機(jī)、永磁同步電動(dòng)機(jī)、變磁阻電動(dòng)機(jī)在原理上都與普通控制電機(jī)類似，分別對應(yīng)直流伺服電機(jī)、永磁同步電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)。 區(qū)別在于為了得到高轉(zhuǎn)矩和低轉(zhuǎn)速，通常設(shè)計(jì)為長徑比較小的圓盤狀結(jié)構(gòu)，但同時(shí)由于低轉(zhuǎn)速，會(huì)帶來轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、速度波動(dòng)、發(fā)熱量大等問題。電磁直驅(qū)的內(nèi)涵、研究范圍 研究范圍包括新型用于直驅(qū)電機(jī)理論、直驅(qū)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論及其在線測量控制理論、電磁直驅(qū)與傳動(dòng)的方式等，

14、其目的是綜合電磁學(xué)、機(jī)械學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)以及測量控制技術(shù)，研究和揭示電磁直驅(qū)的物理學(xué)本質(zhì)，建立相應(yīng)的直驅(qū)電機(jī)設(shè)計(jì)與控制理論， 為高端機(jī)電裝備開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。伺服直驅(qū)及近“零”傳動(dòng)的特點(diǎn)（1） 定位精度高u直接驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)與負(fù)載間的剛性耦合，因此消除了原來中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的傳動(dòng)誤差。u例如齒輪誤差，絲杠螺母誤差等，提高了傳動(dòng)精度，也從根本上消除了非線性摩擦力和彈性形變的影響，不存在爬行現(xiàn)象，提高了定位精度和可重復(fù)性能。u更容易做到精確控制。伺服直驅(qū)及近“零”傳動(dòng)的特點(diǎn)（2）高速或低速大轉(zhuǎn)矩和高加（減）速度 如數(shù)控機(jī)床要求具有超高速運(yùn)轉(zhuǎn)的大功率精密主軸，而且要有一個(gè)反應(yīng)速度快、高速輕便的進(jìn)給驅(qū)

15、動(dòng)系統(tǒng)。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床直線進(jìn)給行程較短，只有具有很高的加速度，才能瞬時(shí)達(dá)到設(shè)定的高速狀態(tài)，也必須有很高的減速度才能在高速狀態(tài)下瞬時(shí)準(zhǔn)確停止，以保證加工要求的定位精度。 其他如一般沖壓設(shè)備，需要的速度不高，但是必須有很大的轉(zhuǎn)矩，這樣就需要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有低速大轉(zhuǎn)矩性能。 電動(dòng)自行車，艦船也屬于此應(yīng)用領(lǐng)域，此種驅(qū)動(dòng)方式同樣需要高加（減）速度。伺服直驅(qū)及近“零”傳動(dòng)的特點(diǎn)（3）動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快直接驅(qū)動(dòng)的響應(yīng)能力可高于機(jī)械變速驅(qū)動(dòng)100倍以上，因?yàn)橐话阆到y(tǒng)的電磁時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于機(jī)械時(shí)間常數(shù)。這意味著直接驅(qū)動(dòng)可具有更大的加（減）速度和更短的定位時(shí)間，以及更高的控制精度。 因?yàn)椴捎脗鹘y(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式，由于受制造精度的限制，

16、中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)不可避免地會(huì)存在間隙死區(qū)，非線性摩擦力等，特別是細(xì)長的滾珠絲杠會(huì)產(chǎn)生彈性形變，這些都使系統(tǒng)的階次變高，增加了非線性因素，限制了系統(tǒng)的帶寬，會(huì)降了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，嚴(yán)重時(shí)可能產(chǎn)生機(jī)械諧振。伺服直驅(qū)及近“零”傳動(dòng)的特點(diǎn)（4）機(jī)械剛度和可靠性高 取消了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，不存在滯后問題，傳動(dòng)剛度可大大提高，保證了系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和定位精度；減小了機(jī)械磨損，提高了系統(tǒng)可靠性。（5）噪聲低、保養(yǎng)費(fèi)用低 運(yùn)動(dòng)部件減少，降低了噪聲；磨損部件只剩下旋轉(zhuǎn)或直線軸承，保養(yǎng)費(fèi)用大大降低，如果考慮到電氣部分增加保養(yǎng)的費(fèi)用，也低于原來傳動(dòng)系統(tǒng)。電磁直驅(qū)及傳動(dòng)系統(tǒng)在國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和學(xué)科發(fā)展中的重要意義 我國是制造大

17、國，但遠(yuǎn)不是強(qiáng)國。因此我國將高檔數(shù)控機(jī)床及基礎(chǔ)制造裝備做為“十六”個(gè)重大專項(xiàng)之一投巨資予以發(fā)展。 而高檔數(shù)控機(jī)床及基礎(chǔ)制造裝備2009年度第一批課題申報(bào)指南中啟動(dòng)的十三個(gè)中就專門安排了“項(xiàng)目九 電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置：的三個(gè)課題。課題19 全數(shù)字驅(qū)動(dòng)裝置及交流伺服電機(jī)、全數(shù)字驅(qū)動(dòng)裝置及交流伺服電機(jī)、主軸電機(jī)主軸電機(jī)，課題20 大扭矩力矩電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝大扭矩力矩電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置置，課題21 大推力直線電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置大推力直線電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置” 同時(shí)啟動(dòng)的項(xiàng)目一七的專用設(shè)備幾乎均與電磁直驅(qū)及傳動(dòng)密切相關(guān)。高效高可靠功率傳遞與驅(qū)動(dòng)方面為了簡化傳遞過程，降低能耗，進(jìn)而向“零傳動(dòng)”目標(biāo)努力，為此國內(nèi)外開展了大量的研究

18、工作，最主要的就是直接驅(qū)動(dòng)理論與技術(shù)，主要有（直驅(qū)、集成）電機(jī)傳動(dòng)與直接驅(qū)動(dòng)，電機(jī)調(diào)速/力矩，電主軸，精密直線/旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；電液直接驅(qū)動(dòng)，泵控作動(dòng)器，電靜液作動(dòng)器，二次調(diào)節(jié)控制，能量回收系統(tǒng)；發(fā)動(dòng)機(jī)集成液壓泵，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞直接控制泵活塞；電機(jī)集成液壓泵，集成結(jié)構(gòu)，油冷卻。電機(jī)電機(jī)/泵一體化泵一體化發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)泵直驅(qū)泵技術(shù)技術(shù)板料沖壓超柔性加工各種工藝滑塊速度曲線交流伺服壓力機(jī)典型特點(diǎn)交流伺服壓力機(jī)典型特點(diǎn)1990年位于德國的Parker Hannifin公司申請了采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量液壓泵控制對稱缸的專利，用于飛機(jī)操控系統(tǒng)，原理如左圖所示。泵控缸技術(shù)研究泵控缸技術(shù)研究pApB 日本網(wǎng)野公司

19、液壓式伺服壓力機(jī)不使用油泵和溢流閥，用伺服電日本網(wǎng)野公司液壓式伺服壓力機(jī)不使用油泵和溢流閥，用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)油缸機(jī)驅(qū)動(dòng)油缸電力消耗少（電力消耗少（1/31/3）、）、發(fā)熱少、發(fā)熱少、噪聲震動(dòng)少到（噪聲震動(dòng)少到（75dB(A)75dB(A)）、）、工作油少（工作油少（1/101/10）二、自動(dòng)控制的基本原理1.自動(dòng)控制的內(nèi)涵 所謂自動(dòng)控制，是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（稱控制裝置或控制器），使在一定的外界條件（輸入與干擾）作用下機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)（即被控量）自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。 即自動(dòng)控制是研究系統(tǒng)及其輸入、輸出三者之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。 控制三要素：控

20、對象、控制目標(biāo)、控制裝置機(jī)械工程控制論的研究任務(wù) 從系統(tǒng)、輸入、輸出三者之間的關(guān)系出發(fā)，根據(jù)已知條件與求解問題的不同，機(jī)械工程控制論的任務(wù)主要有以下三種： 已知系統(tǒng)和輸入，求系統(tǒng)的輸出，即系統(tǒng)分析問題；已知系統(tǒng)和系統(tǒng)的理想輸出，設(shè)計(jì)輸入，即最優(yōu)控制問題； 已知系統(tǒng)的輸入和輸出，求系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，即系統(tǒng)辨識問題。當(dāng)輸入已知時(shí)，確定系統(tǒng)，且所確定的系統(tǒng)應(yīng)使得輸出盡可能符合給定的最佳要求，即最優(yōu)設(shè)計(jì)問題；1. 當(dāng)輸出已知時(shí)，確定系統(tǒng)，以識別輸入或輸入中的有關(guān)信息，即濾波和預(yù)測問題。l自動(dòng)控制和人工控制的基本原理是相同的,它們都是建立在“測量偏差,修正偏差”的基礎(chǔ)上,并且為了測量偏差,必須把系統(tǒng)的實(shí)

21、際輸出反饋到輸入端。l自動(dòng)控制和人工控制的區(qū)別在于自動(dòng)控制用控制器代替人完成控制。l總之,所謂自動(dòng)控制就是在沒有人直接參與的情況下,利用控制裝置使被控對象中某一物理量或數(shù)個(gè)物理量準(zhǔn)確地按照預(yù)定的要求規(guī)律變化。恒溫系統(tǒng)恒溫系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)恒溫控制有兩種方法 - 人工控制和自動(dòng)控制（1）. 人工控制通過改變調(diào)壓器的電壓來達(dá)到控制溫度的目的。箱內(nèi)溫度是由溫度計(jì)測量的。圖 人工控制的恒溫箱（1）. 人工控制a. 觀測由測量元件（溫度計(jì)）測出的恒溫箱（被控制元件）的溫度； -測量測量 b. 與要求的溫度值（給定值）進(jìn)行比較，得出偏差的大小和方向； -比較比較c. 根據(jù)偏差大小和方向再進(jìn)行控制：當(dāng)溫度高于所要求

22、的給定溫度值時(shí)，就調(diào)節(jié)調(diào)壓器動(dòng)觸頭使電壓減小，溫度降低；若溫度低于給定的值，則調(diào)節(jié)調(diào)壓器動(dòng)觸頭，使電壓增加，溫度升高； -調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)d. 如溫度還達(dá)不到要求時(shí)，要反復(fù)進(jìn)行上面的步驟操作。 -循環(huán)循環(huán) 因此，人工控制的過程就是測量、求偏差、再控制以糾正偏差的過程。也就是“檢測偏差用以糾正偏差”的過程。（2）. 自動(dòng)控制自動(dòng)控制 對于這樣簡單的控制形式，如果能找到一個(gè)控制器控制器來代替人的職能，這樣人工控制系統(tǒng)就變成自動(dòng)控制系統(tǒng)了。圖 恒溫箱的自動(dòng)控制系統(tǒng)-發(fā)動(dòng)機(jī)的瓦特式速度調(diào)節(jié)器根據(jù)希望的發(fā)動(dòng)機(jī)速度與實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)速度之差對進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃料數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作于期望的轉(zhuǎn)速時(shí)，高壓油將不進(jìn)入

23、動(dòng)力油缸的任何一側(cè)，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料流量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速均保持穩(wěn)定。如果由于擾動(dòng)，使得實(shí)際速度 下 降 到 低 于 希 望值，則速度調(diào)節(jié)器的離心力下降，導(dǎo)致控制閥向下移動(dòng)，從而對發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)增多，發(fā)動(dòng)機(jī)的速度增大，直到達(dá)到希望的速度時(shí)為止。,圖 瓦特速度控制系統(tǒng) 2. 系統(tǒng)及控制系統(tǒng)系統(tǒng) 能完成一定任務(wù)的一些部件的組合。機(jī)械系統(tǒng) 以實(shí)現(xiàn)一定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)、輸出一定的機(jī)械能，以及承受一定的機(jī)械載荷為目的的系統(tǒng)，稱為機(jī)械系統(tǒng)。對于機(jī)械系統(tǒng)，其輸入和輸出分別稱為“激勵(lì)”和“響應(yīng)”。 控制系統(tǒng) 系統(tǒng)的可變輸出，如果能按照要求由參考輸入或控制輸入進(jìn)行調(diào)節(jié)的，即稱作控制系統(tǒng)。被控對象：在控制理論和控制技術(shù)中，

24、運(yùn)動(dòng)規(guī)律或狀態(tài)需要控制的裝置或元件稱為被控對象（控制對象）。控制器：在控制系統(tǒng)中，除被控對象以外的所有裝置，統(tǒng)稱為控制器。 給定元件：控制系統(tǒng)中主要用于產(chǎn)生給定信號（指令信號）的元件。 反饋元件（測量元件）：控制系統(tǒng)中用于測量被控量（輸出量），產(chǎn)生反饋信號的元件。反饋信號與輸出量之間往往存在確定的函數(shù)關(guān)系。被控量：表征被控對象運(yùn)動(dòng)規(guī)律或狀態(tài)的物理量。實(shí)質(zhì)上是系統(tǒng)的輸出（輸出量）。指令值：希望的被控對象運(yùn)動(dòng)規(guī)律或狀態(tài)的物理量（或稱參考輸入）。 偏差：系統(tǒng)的輸入量與反饋量之差或之和（即比較環(huán)節(jié)的輸出值）。 控制量：被控對象的輸入量。由于往往是偏差的某種函數(shù)，因此，也可將偏差看成為控制量?？刂破鞅豢?/p>

25、對象指令傳感器輸出量/被控量控制量希望值/指令值控制系統(tǒng)基本概念對控制系統(tǒng)的基本要求 (穩(wěn)、快、準(zhǔn)) 1.系統(tǒng)的穩(wěn)定性l是指系統(tǒng)在受到外界擾動(dòng)作用時(shí)，系統(tǒng)地輸出將偏離平衡位置，當(dāng)這個(gè)擾動(dòng)作用去除后，系統(tǒng)恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)或者區(qū)域一個(gè)新的平衡狀態(tài)的能力。l由于系統(tǒng)存在著慣性，當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)分配不恰當(dāng)時(shí)，將會(huì)引起系統(tǒng)的震蕩而失去工作能力。 穩(wěn)定性的要求是系統(tǒng)正常工作的首要條件。對控制系統(tǒng)的基本要求(穩(wěn)、快、準(zhǔn))2.響應(yīng)的快速性 是指當(dāng)系統(tǒng)實(shí)際輸出量與期望的輸出量之間產(chǎn)生偏差時(shí)，消除這種偏差的快速性。 這是在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下提出的。對控制系統(tǒng)的基本要求 (穩(wěn)、快、準(zhǔn)) 3.響應(yīng)的準(zhǔn)確性 是指在調(diào)

26、整過程結(jié)束后輸出量與期望的輸出量之間的偏差，或稱為靜態(tài)精度。 這是衡量系統(tǒng)工作性能的重要指標(biāo)。對控制系統(tǒng)的基本要求 (穩(wěn)、快、準(zhǔn))l不同的被控對象，對穩(wěn)、快、準(zhǔn)的要且各有側(cè)重。 例如：隨動(dòng)系統(tǒng)：快速性；調(diào)速系統(tǒng)：穩(wěn)定性。同一系統(tǒng)穩(wěn)、快、準(zhǔn)三方面的要求有時(shí)相互制約的。同一系統(tǒng)穩(wěn)、快、準(zhǔn)三方面的要求有時(shí)相互制約的。l提高了系統(tǒng)的快速性，可能導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，可能會(huì)有強(qiáng)烈振蕩；l改善了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又可能使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度降低，控制過程可能又過于遲緩工作在不同場合下的自動(dòng)控制系統(tǒng)，對它有不同的性能要求。圖示為在階躍輸入信號下，幾種系統(tǒng)的被控量的變化過程。圖中x(t)表示輸入，y(t)表示輸出。圖 控制

27、系統(tǒng)的階躍輸入輸出 機(jī)電系統(tǒng)在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。 因此，機(jī)電系統(tǒng)不僅是人的肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸。 具有“智能化”的特征是機(jī)電系統(tǒng)與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)差別。機(jī)電系統(tǒng)工程知識的內(nèi)容1).系統(tǒng)理論和系統(tǒng)思想貫穿始終，因此系統(tǒng)科學(xué)是機(jī)電系統(tǒng)工程的思維基礎(chǔ)。2).人們在設(shè)計(jì)、規(guī)劃、控制和運(yùn)籌機(jī)電系統(tǒng)是，總是追求總體最優(yōu)，因而必然要涉及大量的運(yùn)籌學(xué)、控制論和信息論的技術(shù)和方法，這些構(gòu)成了機(jī)電系統(tǒng)工程的技術(shù)基礎(chǔ)。3).機(jī)電系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的工藝、方法、技術(shù)、設(shè)備等市機(jī)電系統(tǒng)工程賴以生存的基石，

28、它們構(gòu)成了整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)工程的專業(yè)基礎(chǔ)。三、自動(dòng)控制理論發(fā)展的三個(gè)階段 歐洲往往以理論研究為主導(dǎo) 美國將技術(shù)研究作為熱點(diǎn) 日本著重從事應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)工作，也就是將技術(shù)變?yōu)榭少嶅X的產(chǎn)品而智能控制更實(shí)用！研究及應(yīng)用領(lǐng)域亟待開發(fā)！ 美國著名的控制論創(chuàng)始人維納（N.Wiener，1894-1964年）系統(tǒng)地總結(jié)了前人的研究成果，1948年發(fā)表了控制論或關(guān)于在動(dòng)物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)著作。書中論述了控制理論的一般方法，推廣了反饋的概念（目的性行為可以用反饋來代替，從而突破了生命體和非生命體（機(jī)器）的界限），為控制論這門學(xué)科的產(chǎn)生及應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 F.H.George在控制論基礎(chǔ)中明確指出，控制

29、論的焦點(diǎn)就是模擬和綜合人類的智能問題。3、自動(dòng)控制理論發(fā)展的三個(gè)階段1）.古典控制理論階段（20世紀(jì)20-50年代） 依據(jù)被控對象的數(shù)學(xué)模型（傳遞函數(shù)），解決在頻率域上線性、定常、單輸入、單輸出系統(tǒng)的反饋控制問題2）.現(xiàn)代控制理論階段（20世紀(jì)60-70年代） 依靠被控對象的數(shù)學(xué)模型（狀態(tài)方程），解決在時(shí)間域上對非線性、時(shí)變系統(tǒng)的多輸入多輸出系統(tǒng)的有效控制問題。3）.大系統(tǒng)智能控制階段（20世紀(jì)80年代至今） 不依靠被控對象的數(shù)學(xué)模型，解決復(fù)雜不確定的大系統(tǒng)的人工智能控制問題。1）.古典控制理論階段 從系統(tǒng)、輸入、輸出三者之間的關(guān)系出發(fā)，根據(jù)已知條件與求解問題的不同，古典控制論的任務(wù)主要有以下

30、三種： a.已知系統(tǒng)和輸入，求系統(tǒng)的輸出，即系統(tǒng)分析問題；b.已知系統(tǒng)和系統(tǒng)的理想輸出，設(shè)計(jì)輸入，即最優(yōu)控制問題； c.已知系統(tǒng)的輸入和輸出，求系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，即系統(tǒng)辨識問題。被控對象：在控制理論和控制技術(shù)中，運(yùn)動(dòng)規(guī)律或狀態(tài)需要控制的裝置或元件稱為被控對象（控制對象）?？刂破鳎涸诳刂葡到y(tǒng)中，除被控對象以外的所有裝置，統(tǒng)稱為控制器。 給定元件：控制系統(tǒng)中主要用于產(chǎn)生給定信號（指令信號）的元件。 反饋元件（測量元件）：控制系統(tǒng)中用于測量被控量（輸出量），產(chǎn)生反饋信號的元件。反饋信號與輸出量之間往往存在確定的函數(shù)關(guān)系。被控量：表征被控對象運(yùn)動(dòng)規(guī)律或狀態(tài)的物理量。實(shí)質(zhì)上是系統(tǒng)的輸出（輸出量）。指令值

31、：希望的被控對象運(yùn)動(dòng)規(guī)律或狀態(tài)的物理量（或稱參考輸入）。 偏差：系統(tǒng)的輸入量與反饋量之差或之和（即比較環(huán)節(jié)的輸出值）。 控制量：被控對象的輸入量。由于往往是偏差的某種函數(shù)，因此，也可將偏差看成為控制量。控制器被控對象指令傳感器輸出量/被控量控制量希望值/指令值控制系統(tǒng)基本概念古典控制理論（自動(dòng)調(diào)節(jié)原理）的發(fā)展歷程18世紀(jì)，詹姆斯瓦特（James,Watt）1765年發(fā)明了蒸汽機(jī)，1868年發(fā)表了調(diào)節(jié)器一文，文中指出控制品質(zhì)可用微分方程來描述，而穩(wěn)定性可用特征方程根的位置來分析，進(jìn)一步為控制蒸汽機(jī)速度而設(shè)計(jì)了離心調(diào)節(jié)器。從而標(biāo)志著自動(dòng)控制理論的誕生。1922年，邁納斯基研制出船舶操縱自動(dòng)控制器，

32、并且證明了如何從描述系統(tǒng)的微分方程中確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1932年，奈奎斯特（H.Nyquist）提出了一種相當(dāng)簡便的方法，根據(jù)對穩(wěn)態(tài)正弦輸入的開環(huán)響應(yīng)，確定閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1934年，黑曾提出了用于位置控制系統(tǒng)的伺服機(jī)構(gòu)的概念，討論了精確跟蹤變化的輸入信號的繼電式伺服機(jī)構(gòu)。1945年，伯德（H.W.Bode）提出了簡便而實(shí)用的頻率域中的伯德圖法，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性及用來設(shè)計(jì)和改進(jìn)新系統(tǒng)。1948年，伊凡思（W.R.Evans）提出了直觀而形象的判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的根軌跡法。20世紀(jì)40-50年代初，勞斯(E.J.Routh)和赫爾維茨（Hurwitz）提出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的代數(shù)判據(jù)?，F(xiàn)代控制理論階段（

33、20世紀(jì)60-70年代） 伴隨著多輸入多輸出的現(xiàn)代設(shè)備變得愈來愈復(fù)雜，需要大量方程來描述現(xiàn)代控制系統(tǒng)，因?yàn)閿?shù)字計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)為復(fù)雜系統(tǒng)的時(shí)域分析提供了可能性。 系統(tǒng)辨識：依據(jù)對象的輸入輸出數(shù)據(jù)，不斷地辨識模型參數(shù)。系統(tǒng)辨識：依據(jù)對象的輸入輸出數(shù)據(jù)，不斷地辨識模型參數(shù)。 自適應(yīng)控制：控制系統(tǒng)能修正自身的特性，以適應(yīng)對象和擾自適應(yīng)控制：控制系統(tǒng)能修正自身的特性，以適應(yīng)對象和擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性。動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性。l 自適應(yīng)控制的對象結(jié)構(gòu)已知，僅僅是參數(shù)未知，仍基于數(shù)學(xué)模型。l 自適應(yīng)控制與常規(guī)反饋控制及最優(yōu)控制的區(qū)別只是自適應(yīng)控制所依據(jù)的關(guān)于模型和擾動(dòng)的先驗(yàn)知識比較少。需要在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中去不斷提取有關(guān)模型

34、的信息，使模型逐漸完善。p 模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)(Model Refernce Adaptive System,簡稱MRAS）.由參考模型，被控對象，反饋控制器和調(diào)整控制其參數(shù)自適應(yīng)機(jī)構(gòu)組成。p 自校正調(diào)節(jié)器（Self-tuning Regulator,簡稱STR）。具有一個(gè)被控對象數(shù)學(xué)模型的在線辨識環(huán)節(jié)?，F(xiàn)代控制理論階段（20世紀(jì)60-70年代） 最優(yōu)控制：根據(jù)已建立的被控對象的數(shù)學(xué)模型，選擇一個(gè)容許的控制律，使得被控對象按預(yù)定要求運(yùn)行，并使給定的某一性能指標(biāo)達(dá)到極小值（或極大值）。往往表現(xiàn)為系統(tǒng)性能指標(biāo)的泛函最小的“系統(tǒng)最佳控制”。是求解一類帶有約束條件的泛函極值問題。 卡爾曼濾波：是利

35、用系統(tǒng)在時(shí)間上的轉(zhuǎn)移關(guān)系所獲得的一套適合于計(jì)算機(jī)運(yùn)算的遞推公式，屬于時(shí)域法。不同于早期的頻域法中的維納-霍夫（Wiener-Hoff）濾波理論。 現(xiàn)代控制工程，緒方勝彥，盧伯英譯，科學(xué)出版社，1976年大系統(tǒng)智能控制階段（20世紀(jì)80年代至今） 1985年8月，IEEE在美國紐約召開了第一屆智能控制學(xué)術(shù)討論會(huì)，隨后成立了IEEE智能控制專業(yè)委員會(huì)，1987年1月在美國舉行了第一次國際智能控制大會(huì)，標(biāo)志著智能控制領(lǐng)域的形成。 1994年6月在美國奧蘭多召開了IEEE全球性的職能大會(huì)，將模糊化、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化行為三方面內(nèi)容和在一起召開，引起了國際各界的廣泛關(guān)注。大系統(tǒng)智能控制階段（20世紀(jì)80年代

36、至今）大系統(tǒng)理論 使用控制和信息的觀點(diǎn)，研究各種大系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案、總體設(shè)計(jì)中的分解方法和協(xié)調(diào)等問題的技術(shù)基礎(chǔ)理論。智能控制 是研究模擬人類智能活動(dòng)及其控制與信息傳遞過程的規(guī)律。研制具有某些仿人智能的工程控制與信息處理系統(tǒng)。智能控制源于被控對象的三高三性：高度的復(fù)雜性高度的不確定性越來越高的控制性能 智能信息、智能反饋和智能決策是智能控智能信息、智能反饋和智能決策是智能控制論的三要素制論的三要素大系統(tǒng)智能控制階段（20世紀(jì)80年代至今）1. 不確定性： 物理量： 復(fù)雜性、非線性、時(shí)變性、不完全性、不確定性大系統(tǒng)智能控制階段（20世紀(jì)80年代至今）2.復(fù)雜性：無法獲取數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)和環(huán)節(jié)種類繁多，層

37、次各異系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)具有高維性，時(shí)變性，突變性和隨機(jī)性系統(tǒng)干擾具有多樣性，時(shí)變性，隨機(jī)性和高強(qiáng)度傳感器和執(zhí)行器數(shù)目大且分散決策機(jī)構(gòu)具有分級分布特征信息結(jié)構(gòu)復(fù)雜處理數(shù)據(jù)龐大，算法復(fù)雜有些系統(tǒng)具有人機(jī)交互功能3.高性能要求（1）穩(wěn)定性：系統(tǒng)狀態(tài)、輸入輸出和參數(shù)等變量在干擾的影響下總是有界的。（2）收斂性：在給以的初如條件下，算法能漸進(jìn)地達(dá)到其預(yù)期目標(biāo)，并在收斂過程中所有變量有界。（3）魯棒性：在存在干擾和未建模動(dòng)態(tài)特性的條件下，系統(tǒng)能保持其穩(wěn)定性和一定動(dòng)態(tài)特性的能力。四 機(jī)電系統(tǒng)工程的發(fā)展方向1) 智能化l 對機(jī)電系統(tǒng)的高性能要求，特別是適應(yīng)性要求，使得一些新的機(jī)電系統(tǒng)被采用。l典型的智能機(jī)電系統(tǒng)

38、有機(jī)器人、智能型數(shù)控設(shè)備、智能儀器儀表等。l這些新型的機(jī)電系統(tǒng)有一個(gè)共同的特點(diǎn)，那就是它們具有一定的人工智能，能夠根據(jù)環(huán)境條件的變化進(jìn)行分析、推理，并作出合適的響應(yīng)。l智能機(jī)器人能通過自身的視覺、聽覺或觸覺來感知周圍環(huán)境的狀態(tài)及其變化，并對此作出相應(yīng)的反應(yīng)。l智能儀器儀表能夠根據(jù)不同的狀態(tài)或時(shí)段進(jìn)行不同的計(jì)算、復(fù)雜計(jì)算、實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸、語音提示和圖像顯示等 。四 機(jī)電系統(tǒng)工程的發(fā)展方向2).集成性l集成性就是機(jī)電系統(tǒng)工程強(qiáng)調(diào)綜合運(yùn)用機(jī)電系統(tǒng)所涉及的多學(xué)科知識，來研究和處理機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、管理、運(yùn)行、更新、發(fā)展等重大問題。l而這種集成性變得越來越廣泛，許多新的機(jī)電系統(tǒng)就其每一部分來說，

39、不是什么新的東西，但把各部分有機(jī)地集成在一起，就成了具有新穎特色的整體，形成了一種新型的機(jī)電系統(tǒng)。 柔性制造系統(tǒng)（ FMS ) ，就其各部分來說，包括控制系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、物料流系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)控（ CNC）機(jī)床、加廠中心等。 就這些單元孤立地來看均是已有的理論和技術(shù)，但有機(jī)地組合起來，就形成了一種新型的機(jī)電系統(tǒng)。為了便于系統(tǒng)集成，機(jī)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越來越趨向于模塊化和開放性。 模塊化:使得許多單一功能或基本功能以子系統(tǒng)的形式產(chǎn)品化，可以縮短系統(tǒng)構(gòu)成周期，降低系統(tǒng)制造成本； 開放性:是指在一定標(biāo)準(zhǔn)支持下，使得系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意組合，并可以通過總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信與共享 。四 機(jī)電系統(tǒng)工程的發(fā)展方向3)微型化l一些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域（如軍事、