2012工程机械自动化技术课程.ppt

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1、工程机械自动化技术工程机械模块课吕广明一、课程教学目的工程机械自动化技术是研究以工程机械为机械本体，结合电力电子技术、液压传动技术、计算机控制技术而形成的机电液自动化系统。该课程是一门具有一定的理论性、实践性较强的综合性专业课。1、掌握工程机械自动化技术的基本概念，自动化技术的基础知识;2、初步掌握工程机械机、电、夜系统的设计过程与分析方法;3、提高对工程机械自动化系统的综合分析能力。二、教学内容第1章绪论(1h)工程机电一体化的含义及系统组成；工程机电一体化技术的发展历史及特点。第2章工程机电产品的可靠性设计(6h)

2、介绍工程机电系统余度、可靠性的概念；工程机电系统可靠性的软件设计方法；工程机电系统可靠性的硬件设计方法；工程机电系统的干扰及其抑制。第3章沥青混凝土摊铺机调平机电液自动控制系统(4h)介绍工程机电液系统的设计过程及设计方法；介绍混凝土摊铺机发展概况；混凝土摊铺机自动调平机电液控制系统：1、开关式自动调平系统及其自动控制系统；2、比例式自动调平系统，比例式自动调平原理及自动控制系统。第4章液压挖掘机的自动控制技术(4h)介绍液压挖掘机的发展现状及机器人化的意义；液压挖掘机工装位姿的数学建模；液压挖掘机工装轨迹的控制方法；

3、挖掘机工装轨迹PID控制技术及系统仿真。第5章起重机的变频调速技术(3h)介绍起重机的调速方式；变频调速的基本知识，起重机变频器的种类；变频调速在起重机中的应用。三、考试权重课程的总成绩由以下几部分构成：期末考试成绩占60％平时成绩占40％(出勤10分，作业30分）第1章绪论(1h)1.1工程机电一体化的含义。工程机电一体化技术是机电一体化技术在工程机械中的具体应用，在此引用了机电一体化的概念“机电一体化”源于“Mechatronics”，该词的构成有两种提法，一种认为由Mechanism的前半部分和Electroni

4、cs的后半部分合成，应理解为“机械的电子化”。另一种认为是Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分合成，应理解为“机械电子学”。本课程将机电一体化定义为:以电子技术特别是微电子技术为主导的多种新兴技术与机械技术交叉、融合而成的综合性高技术。从定义可知，一体化技术是以机械技术为本体，和其它技术融合。高技术的特点：高投入；高风险；高回报机电一体化包含机电一体化产品与机电一体化技术。机电一体化产品：是指机械系统与微电子系统相互置换和有机结合，从而赋予新的功能的和性能的新一代产品。机电一体化技术：包括技术

5、原理和使机电一体化产品得以实现，使用和发展的技术。机电一体化在不同的行业称呼不同机电一体化机电液一体化机电光一体化其他新兴行业机电信一体化机电仪一体化工程机电一体化通常称为机电液一体化，近些年来又出现了一些新方向：机电技术与医学、生物学的结合1.2工程机电一体化系统的组成。机械本体控制和信息处理设备检测传感部分动力系统执行部分驱动部件(1)机械本体。包括机械设备的壳体、机身、支架、床体等支撑结构。(2)检测传感部分。用于检测系统运行中的一些关键参量或状态，可以把非电量(温度、压力、位移、流量等)转变成电信号，然后送人控

6、制处理设备。（3）驱动部件。它把输入的控制“电信号”放大、变换、匹配，然后推动执行机构。是连接强电设备和弱电设备的纽带。驱动部件中广泛采用电力电子器件，如晶闸管、双极型功率晶体管(GTR)、功率晶体管(P-MOSFET)、绝缘栅极电力晶体管(GBT)等．（4）控制和信息处理设备。这是整个装置的指挥中枢，是核心,由计算机实现。可作为工程机电一体化系统实时控制器的微计算机种类越来越多，如：单片机、单板机、台式机、PLC、嵌入式计算机、DSP等。设计和实现工程机电一体化系统，需要从以下几个指标来选择微型机：速度、字长、指令系

7、统、输入/输出控制方式及容量等等；在实际应用中，还要考虑高可靠性、可维护性、微型化、价格要求等等。(5)执行部分。它根据信息处理部分的指令，来完成规定的机械动作。包括电动执行机构、气动执行机构、液动执行机构。各种伺服电机、步进电机、电磁阀、继电器。气动执行机构如气缸、气阀、气动马达等。液动执行机构如油缸、液压马达、摆动油缸等。(6)动力系统。是为产品提供能量与动力功能，去驱动执行机构，使系统正常运行。来源于电动、液动、气动的动力装置。可以把机电一体化系统与人比较，看作一个“人”：机械本体人的躯体，支撑结构；传感器人的五

8、官，能感知各种信号和信息；控制器人的大脑和神经系统；执行器同人的四肢；驱动系统人体的肌肉；动力系统人要靠食物供给能量，机械电子装置则主要靠电能、液压、气动。如图1-1所示。1.3工程机电一体化的发展历史。在技术上大致可以分为三个时期：人力，人力+简单工具+外力，机械化，自动化。智能化第一代产品：柴油机的出现，使工程机械有了较理想的