机电系统集成及教学提纲.ppt

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1、机电系统集成及讲授18学时包括：第一章绪论第二章机电一体化系统总体方案设计第三章机械系统设计第四章机电控制系统电路设计第五章检测系统设计第六章电液控制系统设计第七章计算机控制系统设计第八章机电系统集成与控制实例课堂讨论包括：机械系统建模及动态仿真2.液压系统建模及AMEsim软件的介绍3.神经网络控制及应用4.模糊控制及其应用5.实际机电系统设计问题讨论第一章绪论1.1机电一体化的基本概念1.1.1机电一体化的技术基础1.1.2机电一体化系统的结构要素1.1.3机电一体化的相关技术1.1.4机电一体化的技术优势及发展趋势1.2机电一体化系统设计的工程路线1.2.1现代系统设计的特征1.2.

2、2机电一体化产品设计的工程路线1.1机电一体化的基本概念1.1.1机电一体化的技术基础机电一体化技术是20世纪50年代以来，随着电子技术、计算机技术，特别是微电子技术和信息技术的发展而发展起来的新技术。机电一体化技术是机械技术同微电子技术和信息技术有机结合而成的一种高级综合性技术。日本在20世纪70年代提出了机电一体化一词(Mechatronics)。它是取英语Mechanics(机械学)的前半部和Electronics(电子学)的后半部拼合而成的，字面上表示机械学和电子学两个学科的综合，在中国通常称为机电一体化或机械电子学。但是机电一体化并不是机械技术和电子技术的简单叠加，而是有着自身体

3、系的新型学科。目前，世界各国对机电一体化技术都有自己的认识，机电一体化这一术语尚无统一的定义。在日本具有普遍性的一种定义为：“是在机械的主功能、动力功能、信息和控制功能上引进了电子技术，并将机械装置与电子设备以及软件等有机结合而成系统的总称”；在美国的定义则为：“由计算机信息网络协调与控制的、用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机电部件相互联系的系统”；在中国对机电一体化的一种认识是：“在机械产品的基础上应用微电子技术和计算机技术产生出来的新一代的电子产品”，这种认识的核心是“机电一体化产品必须是由计算机控制的伺服系统”。尽管上述各种定义或认识在内容上各不相同，但它们的共同点都是

4、强调了机电一体化技术中必须包含“由电子设备尤其是计算机进行控制”这一内容。由此可见控制技术在机电一体化产品中的应用是非常重要的，控制系统的设计是否合理将直接影响机电产品的质量。机电一体化技术和机电一体化产品可分别概括为：（1）机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、信息技术与机械技术相结合的新兴的综合性高新技术，是机械电子技术与微电子技术的有机结合。（2）机电一体化产品是新型机械结构与微电子器件，特别是微处理器、微型机相结合而开发出来的新一代电子化机械产品。机电一体化产品的种类非常多，应用范围也非常广泛，可以从不同角度对其进行分类。从机电一体化技术的发展水平来看，可以分为三类系统：①功能附

5、加型初级系统②功能替代型中级系统③机电融合型高级系统从机电一体化的应用范围来看，也可以分为三类系统：①用于人们日常生活的机电一体化产品（系统），如自动洗衣机、自动照相机等，称为民用机电产品。②用于社会生产的机电一体化产品（系统），如数控机床、工业机器人等，称为产业机电产品。③用于办公自动化的机电一体化产品（系统），如复印机、打字机等，称为办公机电产品。机电一体化一词经常被人误解或与其他技术混淆，主要体现在以下几个方面：①与传统机电控制技术的区别②与并行工程的区别③与自动控制技术的区别④与计算机应用技术的区别(1)与传统机电控制技术的区别传统机电技术的操作控制大都以基于电磁学原理的各种电器(

6、如继电器、接触器等)来实现，在设计过程中对彼此之间的内在联系考虑得较少，机械执行部和电器驱动部界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件。而机电一体化技术是以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电子器件的相互作用和影响，整个装置包括软件在内，具有很好的灵活性。(2)与并行工程的区别并行工程是将机械、微电子、计算机、控制和电子技术在各自范围内进行设计制造，最后完成总体装置。而机电一体化技术是将上述各种技术在设计和制造阶段有机地结合起来，强调机械和其他部件之间的相互作用。(3)与自动控制技术的区别自动控制的侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析方法和自控系统的构造等。而机电一体化技术是将自动

7、控制原理及方法作为重要支撑技术，将应用自控原理和方法，对机电一体化装置进行系统分析和性能估测，其强调的是机电一体化系统本身。(4)与计算机应用技术的区别计算机技术是一项高科技技术，它包括软件和硬件两部分，研究领域十分广阔。机电一体化技术只是将计算机作为控制的核心部件应用，目的在于提高和改善机电产品的整体系统性能，而不是计算机技术本身的研究。1.1.2机电一体化系统的结构要素一个较完善的机电一体化系统，应包括以下6个基本要