機(jī)電系統(tǒng)緒論課件

機(jī)電系統(tǒng)及其控制授課教師：趙建文

機(jī)械工程系緒論什么是機(jī)電系統(tǒng)？（定義）哪些系統(tǒng)屬于機(jī)電系統(tǒng)？（分類）機(jī)電系統(tǒng)包括哪些部分？（構(gòu)成）所有機(jī)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(jì)方法）

怎樣展開設(shè)計(jì)？（設(shè)計(jì)流程）

機(jī)電一體化技術(shù)：從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，將機(jī)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(jī)地加以綜合，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)最佳化的一門新科學(xué)技術(shù)。機(jī)電一體化信息科學(xué)機(jī)械學(xué)電子學(xué)為使機(jī)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(jī)結(jié)合起來的系統(tǒng)。概括：以機(jī)為主，電為機(jī)用。§1-1

機(jī)電系統(tǒng)的定義§1-2

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

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

機(jī)電系統(tǒng)的分類軍事工業(yè)醫(yī)療服務(wù)送餐機(jī)器人1、檢測(cè)傳感系統(tǒng)檢測(cè)產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)和外部環(huán)境，實(shí)現(xiàn)測(cè)量、感知功能2、控制系統(tǒng)處理、運(yùn)算、決策，實(shí)現(xiàn)控制功能?！?-4機(jī)電系統(tǒng)各部分的功能1.3機(jī)電系統(tǒng)構(gòu)成3、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量，轉(zhuǎn)換成需要的形式，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力供給。4、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械本體力矩傳遞、運(yùn)動(dòng)傳遞；實(shí)現(xiàn)各器件的支撐、連接（機(jī)身、框架、機(jī)械連接零件）。5、執(zhí)行機(jī)構(gòu)

操作器，接收控制信息，完成要求的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)主功能?！?-4機(jī)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(jī)電系統(tǒng)的解剖基于M3S的帶MANUS手臂的輪椅護(hù)理助殘機(jī)器人MANUS手臂關(guān)節(jié)位移檢測(cè):夾持力檢測(cè)：視覺編碼器壓力傳感器或電流傳感器§1-4

典型機(jī)電系統(tǒng)的解剖§1-4

典型機(jī)電系統(tǒng)的解剖溫度檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)衣量檢測(cè)驅(qū)動(dòng)：壓縮機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：蒸發(fā)器控制系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)§1-5

課程研究?jī)?nèi)容機(jī)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(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法機(jī)電系統(tǒng)的常用控制方法1、檢測(cè)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(shí)別的信號(hào)。1.5.1共性關(guān)鍵技術(shù)研究?jī)?nèi)容2、信息處理技術(shù)如何完成信息的交換、存取、運(yùn)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(jì)算機(jī)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(dòng)技術(shù)如何搭建驅(qū)動(dòng)電路，如何將驅(qū)動(dòng)信號(hào)按照一應(yīng)的時(shí)序和邏輯要求送給驅(qū)動(dòng)元件。如何將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出的動(dòng)力轉(zhuǎn)化為末端執(zhí)行器期望的運(yùn)動(dòng)形式，并滿足負(fù)載、精度、運(yùn)動(dòng)范圍等指標(biāo)。

5、機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)1.5.1共性關(guān)鍵技術(shù)研究?jī)?nèi)容3、自動(dòng)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(diǎn)和方法，將系統(tǒng)各個(gè)功能模塊有機(jī)的結(jié)合起來，以實(shí)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?jī)?nèi)容

a驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行器之間的負(fù)載匹配

b檢測(cè)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)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(jī)械系統(tǒng)頻率的匹配問題并行工程：從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開始就考慮到產(chǎn)品生命全過程。虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、虛擬人機(jī)交互技術(shù)。綠色設(shè)計(jì)：降低能耗、減少污染，注重廢物回收利用。反求設(shè)計(jì)（逆向工程）：對(duì)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(jì)：建立網(wǎng)絡(luò)信息、資源平臺(tái)，相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)終端用戶同時(shí)參與到產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(gè)子系統(tǒng)委托其他廠商代工（也可以包含設(shè)計(jì)）。通用方法1.5.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法§1.6機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程調(diào)研同類產(chǎn)品：了解同類產(chǎn)品的功能、優(yōu)缺點(diǎn)。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(xiàng)設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)品質(zhì)參數(shù)。兼顧工藝性、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品外形美觀、界面友好、使用舒適、操作方便?？傮w方案設(shè)計(jì)：幾種方案對(duì)比論證，選優(yōu)。§1.6機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)：借鑒類似系統(tǒng)，原理設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、細(xì)化設(shè)計(jì)、加工調(diào)試。連接子系統(tǒng)：子系統(tǒng)之間的接口設(shè)計(jì)。樣機(jī)試制與調(diào)試綜合評(píng)價(jià)：對(duì)系統(tǒng)主功