机电一体化系统设计绪论

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1、机电一体化系统设计主讲人：E-mail:QQ：870736608华北电力大学机械系Friday,September17,2021美军电骡机电专业国际机电一体化项目资源http://www.projectmechatronics.com/国际机电一体化课程资源http://manufacturinghub.org/国际机器人网站http://wwwe.engadget.com/category/robots/中国机电一体化网http://www.cameta.org.cn/一些网络资源机电一体化系统设计课程是多学科的交叉和综合，涉及的相关专业知识较多，讲授的主要内容包括：机电一体化系

2、统基本知识；机电一体化系统总体设计；机电一体化系统机械设计技术；机电一体化控制系统设计技术；机电一体化伺服系统设计技术。机电一体化检测技术；机电一体化技术的应用。……第1章绪论1.1机电一体化概念机电一体化是在新技术浪潮中，电子技术、信息技术向机械工业渗透并与机械技术相互融合的产物。机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术。从系统的观点出发,根据系统功能目标和优化组织结构目标,以智能、动力、结构、运动和感知等组成要素为基础,对各组成要素及相互之间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质运动、能量变

3、换机理进行研究,使得整个系统有机结合与综合集成,并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下,形成物质和能量的有规则运动,在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。机电一体化机电一体化的外文名词是Mechatronics，来源于日本（70年代）。取英语Mechanics（机械学）的前半部和Electronics（电子学）的后半部拼合而成。我国通常称为机电一体化或机械电子学；涉及到许多相关的学科机械学：机械设计、机械制造等电子学：电工学、电机学、数字电路、模拟电路等控制论：经典控制（控制工程基础)、现代控制（多变量)等计算机科学：微处理系

4、统及接口技术，应用软件技术（CAD、CAM、FMS、CAT、CNC）等……1.1机电一体化基本概念机电一体化技术：从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。机电一体化不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术。机电一体化信息科学机械学电子学机电一体化相关学科关系数控铣床数控车床焊接机器人汽车防抱死系统(ABS)★从控制的角度来讲,机电一体化系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。开环控制的机电一体化系统是没有反馈的控制系统,这种系统的输入直接送给控制器,

5、并通过控制器对受控对象产生控制作用。一些家用电器、简易NC机床和精度要求不高的机电一体化产品都采用开环控制方式。开环控制机电一体化系统的优点是结构简单,成本低,维修方便;缺点是精度较低,对输出和干扰没有诊断能力。机电一体化系统的分类★从用途和功能两个方面分类按照用途分：按照功能分：产业机械：用于工业生产的电子控制机械，如数控设备信息机械：用于信息处理、存储的机械如自动化办公设备民生机械：用于人民生活的电子机械产品家用电器数控机械类：数控机床、机器人电子设备类：如自动洗衣机电液伺服类：如电液振动台信息控制类：如传真机机电结合类：如自动售货机一个典型的机电一体化系统应包含以下几个基

6、本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。我们将这些部分归纳为：结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素；这些组成要素内部及其之间,形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。机电一体化系统的组成要素及功能如图1-1至1-3所示：1.2机电一体化系统的基本组成要素构成机电一体化系统的要素很多，其中五大要素是必须的，可以从构成人体的五大要素得到启发。图1.1所示为人体的五大要素图1.3所示为机电一体化的五大要素脑心脏骨骼五官四肢控制系统动力装置检测装置执行机构机械本体图1.1图1.2机电

7、一体化系统的功能图1.3位置,速度检测单元电机机械部件位置,速度反馈CNC数控机床伺服系统组成执行器控制信息电子控制单元动力源检测传感部分机械本体参数变化信息驱动力能量检测参数1.机械本体机电一体化系统的机械本体包括机身、框架、连接等。是机电一体化技术的基础，对系统的结构、重量、体积刚性、耐用性等有重要影响。强调精密机械设计技术的运用，即利用高、新技术手段，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足：减轻重量，减小体积；提高刚度；实现标准化、通用化、系列化；提高系统整体