机电一体化系统设计1.ppt

第一章????? 概论 1. 20世纪60年代前为第一阶段，“萌芽阶段” 工程师们自觉或者不自觉地把机械产品和电子技术相结合以提高机械产品的性能。但是由于电子技术的发展相对落后，使得机械与电子的结合还没有得到广泛的应用。 2. 70年代到80年代为第二阶段，“蓬勃发展阶” 计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体 化的发展奠定了技术基础。这个时期的特点是： ①mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认； ②机电一体化技术和产品得到了极大发展； ③各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。 3.90年代后期开始为第三阶段，“智能化阶段” ① 光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支； ② 对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。 ③ 由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。 1. 数控机床的问世，写下了“机电一体化”历史的第一页。2. 微电子技术为“机电一体化”带来勃勃生机。 3. 可编程序控制器、“电力电子”等的发展为”机电一体化“提供了坚强基础。 4. 激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使”机电一体化“跃上新台阶。 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 微电子技术、信息技术的快速发展并向传统机械产品渗透与融合的结果。 典型的机电一体化产品(系统)有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。 或多或少将部分复杂的功能由机械转移到电子而实现。 4A： NC，FMS，CIMS，网络制造等  第二节????? 典型机电一体化系统 第三节 系统结构和模块 第四节　设计指标与评价标准 第五节 设计思想与方法 第六节　设计过程 * * 尹爱军 副教授/博士 yinaijun2001@ 重庆大学.机械学院 机电一体化系统设计 课程性质：综合性 课程基础：机械设计基础，电子技术基础， 机械工程控制基础， 微机原理及接口技术 学习目的：掌握机电一体化系统设计的 基本知识和技能 学习前提：熟悉考试大纲 首先由日本提出：诞生了一门新的复合学科——Mechatronics 第一节????? 发展及基本概念 一、发展 1，系统——广义上定义为两个或两个以上事物组成的相互依存、互相作用，共同完成某种特定功能或形成某种事物现象的一个统一整体的总称。 应用中定义为：任何具有因果关系的一组物理元件的组合体 因——激励（ 输入 ） 果——响应（ 输出 ） 二????基本概念 没有统一的定义 贝塔朗菲： ISOTC： ANSI： Webster： JIS： 中国： 2，机电一体化——机械与电子的集成技术 核心技术：机械工程，电子工程，信息与控制工程 机电一体化 信息科学 机械学 电子学 3，机电一体化系统 ——按机电一体化方法设计制造出来的产品或制造系统。所有机电一体化产品及这些产品的集成体。 微机 执行元件 动力源 传感器 机构 头脑 内脏 感官 骨骼 手足 控制 动作 动力 检测 构造 4、系统数学模型—描述系统输入输出之间的关系的数学关系式 静态系统— 输出只与当时的输入有关（代数方程） 动态系统— 输出与当时的输入及过去的输入和输出有关 （微分方程） 线性系统—满足叠加原理的系统 定常系统—系统参数是常数（与时间无关） 确定性系统—输出由输入条件和输出初值唯一确定 传递函数、函数方框图、频率特性等 一、伺服系统——随动系统 伺服系统是一种反馈控制系统，其受控变量为机械位移，速度，加速度。用于保持机械运动的输出位置紧密地对应电的输入参数信号，是一种跟踪控制系统。如工业机器人的关节伺服。交流伺服,直流伺服,步进伺服. 二、数控机床（NC）——用预先编制好的指令控制机床的一系列加工作业。 三、 工业机器人——可编程的多自由度的数控机器 六自由度的关节机器人