机电一体化系统设计第一章.ppt

3.组合法 组合法就是选用各种标准功能模块组合设计成机电一体化系统。例如,设计一台数控机床,可以依据机床的性能要求,通过对不同厂家的计算机控制单元、伺服驱动单元、位移和速度测试单元及主轴、导轨、刀架、传动系统等产品的评估分析,研究各单元间接口关系和各单元对整机性能的影响,通过优化设计确定机床的结构组成。 第五节 本课程的目的和要求 目的：是研究怎样利用系统设计原理和综合集成技巧，将控制电动机、传感器、机械系统、微机控制系统、接口及控制软件等机电一体化要素组成各种性能优良的可靠的机电一体化产品或系统。 要求： 1、掌握机电一体化系统设计的基本概念、基本原理和基本知识。 2、掌握机电一体化系统设计中常用的机械量检测传感器、控制电动机的原理、结构、性能和应用。 3、掌握机电一体化系统设计中常用的机械系统设计、工业控制、计算机控制、接口设计的基本方法。 4、初步掌握机电一体化系统设计原理和综合集成技巧，进行总体方案的分析与设计。 机电一体化系统设计 机械工程学院 目 录 绪论 机械系统设计 传感检测及其接口电路 控制电动机及其选择计算 工业控制计算机及接口设计 应用举例 绪 论 第一节 机电一体化的定义 Mechatronics=Mechanics+Electronics 机械工程和电子工程相结合的技术，以及应用这些技术的机械电子装置（产品）。 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 数 控 铣 床 数控车床 焊接机器人 汽车防抱死系统(ABS（Anti-locked Braking System ）) “ABS”（Anti-locked Braking System）中文译为“防抱死刹车系统”.它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。 ABS防抱制动系统由汽车微电脑控制，当车辆制动时，它能使车轮保持转动，从而帮助驾驶员控制车辆达到安全的停车。这种防抱制动系统是用速度传感器检测车轮速度，然后把车轮速度信号传送到微电脑里，微电脑根据输入车轮速度，通过重复地减少或增加在轮子上的制动压力来控制车轮的打滑率，保持车轮转动。在制动过程中保持车轮转动，不但可保证控制行驶方向的能力，而且，在大部分路面情况下，与抱死〔锁死〕车轮相比，能提供更高的制动力量。 经济效益领域专家意见直方图 采用机电一体化技术与产品有着明显的经济效益和社会效益。据“机电一体化发展预测与综合分析总体研究报告”中采用Delphi法进行专家调查，对数控机床、电子仪器仪表、电子化量具量仪等十二种产品，机电一体化前后经济效益的变化（增加百分比做出预测，结果如图1-5所示。 第二节 机电一体化系统的基本功能要素 组成机电一体化系统与人体的对应部分及相应功能的关系 机电一体化系统的组成及工作原理 一、机械本体 包括机械传动装置和机械结构装置。其主要功能是使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置在一定位置上，并保持特定的关系。 二、动力单元 功能是按照机电一体化系统的控制要求，为系统提供能量和动力以保证系统正常运行。 三、传感检测单元 功能是对系统运行过程中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，并转换成可识别信号，传输到控制信息处理单元，经过分析、处理产生相应的控制信息。 四、执行单元 功能是根据控制信息和指令完成所要求的动作。执行单元是运动部件，一半采用机械、电磁、电液等方式将输入的各种形式的能量转换为机械能。 五、驱动单元 功能是在控制信息作用下，驱动各种执行机构完成各种动作和功能。如步进电机、交直流伺服电机等。 六、控制与信息处理单元 是机电一体化系统的核心单元，功能是将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、存储、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程