机电一体化系统的组成及结构模型.pdfVIP

学兔兔 第1期 (总第158期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．1 2010年 2月 MECHANICAL ENGINEERING AUT0MAT10N Feb． 文章编号：1672—6413(2010)O1—0212～03 机电一体化系统的组成及结构模型 李 明 (烟台工程职业技术学院，山东 烟台 264006) 摘要：首先介绍了机电一体化系统的主要功能，即变换功能、目的功能和状态变迁。详细说明了机电一体化系 统的信息结构和从属功能。从变换功能、目的功能和状态变迁角度出发，建立了机电一体化系统新的、完整的 功能结构模型，为机电一体化系统的设计奠定了基础。 关键词：机电一体化系统；结构模型；主要功能；从属功能 中图分类号：TP315 文献标识码：A 0 引言 能满足多样化的用户需求。机电一体化系统抽象、完 技术系统(包括机电一体化系统)的目的是运用一 整的功能结构模型，由变换功能、目的功能和状态变 定的物理效应促使过程对象的变换过程实现。变换所 迁部分组成。 需效应通常由系统在操作者和／或其他系统的协同下 变换功能通过物质、能量、信息的输入输出流转 生成，并通过其交互来进行传递。机电一体化系统方 换来描述系统的功能，其主要任务是通过人机协作，将 案设计的研究主要集中在欧洲，德国Darmstadt大学 过程对象(物质、能量、信息)的输入状态有目的地变换 的R．IserrmannD 等人认为，机电一体化系统的驱动 为期望的输出状态。可将变换功能系统视为输入输出 器、传感器及机械部分都是作为控制系统设计的外界 已知而内部未知的“黑箱”。变换功能表达方式反映了 环境而存在的，控制系统设计是机电一体化设计的主 功能的本质特征，易于实现功能的推理和运算。变换 体。加拿大多伦多大学的Murali Barathwaj JayaramC ] 功能中的单一步骤称作操作，每个操作都改变了过程 从设计理论的角度考察机电一体化的系统设计，提出 对象的若干性质和特征。为了获得所需的过程对象的 了基于质量功能布置、发明问题解决理论(TRIz)、公 输出状态，通常需要更多的其他操作。技术系统本身 理化设计、层次分析法(AHP)和偏爱建模法的4阶段 并不是技术过程，它只是运用必需的效应来推动技术 方案设计方法。大量的文献已经研究了技术系统的功 过程的实现。如录像机是一个技术(机电)系统，而录 能和功能性质的定义和表达。遗憾的是，由于对机电 像带的播放是一个功能变换过程。该变换过程的输入 一 体化系统的功能本质和特征缺乏充分的洞察，仅有 过程对象是储存于录像带上的磁信号，而输出过程对 极少数文献对于机电一体化系统具有实质上的针对 象是发送至显示屏的电信号。为完成录像带播放过程， 性。本文从变换功能、目的功能和状态变迁角度出发， 操作者发送 “播放”信号给录像机，由录像机完成磁 建立了机电一体化系统新的、完整的功能结构模型。 信号到电信号的变换。 1 机电一体化系统的主要功能 目的功能是指技术系统生成功能变换所需物理效 机电一体化是使机械制造技术与电子技术、信息 应的能力，物理效应的全体构成了系统的目