机电一体化产品控制系统概念设计方法研究new

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1、第36卷第1期河北工业大学学报2007年2月Vol.36No.1JOURNALOFHEBEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGYFebruary2007文章编号：1007-2373(2007)01-0001-06机电一体化产品控制系统概念设计方法研究魏文超，檀润华，陈香香，赵海贤（河北工业大学创新设计研究所，天津300130）摘要提出了机电一体化产品控制系统概念设计的一种方法：首先建立机电一体化产品用户需求模型，然后通过分析产品的功能结构图中的信号流，提出控制系统多种控制方案，最后利用目标评价树的方法来选取最佳的控制方案．在全自动滴丸机概念设计阶段，利用该方法

2、对控制系统进行设计．关键词机电一体化；概念设计；用户需求模型；功能结构图；目标评价树中图分类号TH39文献标识码AResearchonConceptualDesignMethodofControlSysteminMechatronicsProductWEIWen-chao，TANRun-hua，CHENXiang-xiang，ZHAOHai-xian(InstituteofDesignforInnovation,HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300130,China)AbstractThispaperpresentsametho

3、dologyforconceptualdesignmethodofcontrolsysteminmechatronicsproduct.first,establishingcustomerrequirementsmodelofmechatronicsproduct;second,analyzingsignalflowofproductfunc-tionalstructureforachievingseveralcontrolproject;last,choosingthebestcontrolprojectbyobject-evaluatedtree.Inthecon

4、ceptualdesignofautodroppingpillmachine,usingthismethodtodesigncontrolsystem.Keywordsmechatronics；conceptualdesign；customerrequirementsmodel；functionalstructure；object-evaluatedtree0引言机电一体化系统设计过程中，概念设计是整个设计的关键，因为一旦概念设计被确定，产品设计的[1]60%~70%也就确定了．机电一体化系统不同于一般的机械，机电一体化是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引

5、进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统[2]的总称．它的设计比一般机械产品的设计更为复杂．在机电一体化产品的概念设计过程中，发明问题解决理论(TRIZ)、公理设计、Pahl及Beitz理论和质量功能布置（qualityfunctiondeployment，QFD）等产品设计理论同样适用，但设计的过程更具复杂性、创新性，多目标性、多解性．机电一体化系统是“机”与“电”的有机融合，如何在概念设计阶段体现出“电”的设计思想，是机电系统概念设计中一个很重要的方面．下面内容将阐述机电产品概念设计中如何进行控制系统的设计．1机电一体化产品控制系统概念设计

6、过程1.1用户需求模型1.1.1用户需求分解[3]概念设计起始于用户需求的获取和需求分析后的阶段，由设计者和用户共同完成．因此，概念设计不仅需要设计人员的设计经验、设计知识，而且要充分反映用户的需求．用户需求可以通过市场调查收稿日期：2006-10-12基金项目：河北省自然科学基金资助项目（F2006000082)作者简介：魏文超（1982-），男（汉族），硕士生．2河北工业大学学报第36卷获得，但是最初的用户需求表达的是用户自己的意愿，对于设计者来说可操作性不强，像“效率高”，“故障率低”这样的用户需求是比较模糊和笼统的，很难使设计者完全把握用户的需求，对此可以将用

7、户需求进行细分．机电一体化系统用户需求可分为机械域、控制域和其他域，控制域又可分为硬件域和软件域．将最初的用户需求（父需求）对应于所设计的产品向各个领域进行分解（图1），获得最终的用户需求（叶需求）．分解后的需求可以更具体的体现设计目标．用户需求分解后，专家对每一个叶需求进行重要度评估，用[0，5]进行标定，“0”代表重要度最低，“5”代表重要度最高．用户需求可进一步分为希望需求和必须需求，重要度在[0，2]之间的需求为希望的用户需求（希望需求），重要度在[3，5]之间的用户需求为必须的用户需求（必须需求）．希望需求要进一步用衡量的方法进行分析．1.