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机电一体化系统设计 唐旭晟 课程安排 总学时22，理论教学18，实验教学4 教学方式： 　　　讲授+提问+习题+自学 联系方式： QQ 机电一体化系统的基本构成 ①?机械装置：能够实现某种运动的机构（相当于人的骨骼） ②?执行装置：驱动机械装置运动的部分（人的肌肉） ③?能源：为执行装置提供能量的部分（人的内脏） ④?传感器：检测机械运动（五官） ⑤?计算机：运动控制的计算和判断（神经和大脑） 机电一体化理论基础与关键技术 系统论、信息论、控制论是机电一体化的理论基础。而微电子技术（特别是微型计算机技术）、精密机械技术是其技术基础。 机电一体化关键技术： 传感检测技术 信息处理技术 自动控制技术 伺服驱动技术 精密机械技术 传感检测技术 机电系统的各种参数、工作状态与工作过程有关的相应信息都要通过传感器进行接收，并通过相应的信号检测装置进行测量，然后送入信息处理装置，或反馈给控制装置，以实现产品工作过程的自动控制。 信息处理技术 是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。 实现信息处理技术的主要工具是计算机。包括硬件和软件技术、网络通信技术、数据处理技术以及数据库技术。其中数据处理是产品的核心，包括人工智能、专家系统、神经网络技术等。 自动控制技术 所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。 自动控制技术主要研究控制原理，包括控制规律、分析方法和系统过程等。主要以传递函数为基础，研究单输入、单输出、线性自动控制系统的分析与设计问题，这些都属于经典控制技术，而且日趋成熟，在工程上已成功解决了很多实际问题。 现代控制技术主要以状态空间为基础，研究多输入、多输出、变参量、非线性、高精度、高效能等控制系统的分析与设计问题。 伺服驱动技术 系统中执行元件和驱动装置的技术问题。执行元件：电动、气动和液压等，最主要是电动式执行元件。驱动装置：各种电动机的驱动电源电路，主要是电力电子器件及集成化的功能电路。 本课程主要内容 基础知识 传感器技术 执行机构驱动技术 微机数字控制 应用举例 机电一体化系统实例（一） 机电一体化系统实例（二） 机电一体化的电路知识 1、电源 2、三端稳压器 3、电阻（1） 3、电阻（2） 3、电阻(4) 3、电阻(5) 3、电阻(6) 3、电阻(7) 4、电桥电路应用—电桥式自动平衡仪 4、电桥电路应用—电桥式自动平衡仪 4、电桥电路应用—电桥式自动平衡仪 4、电桥式自动平衡仪—气体成分自动记录仪 5、电位差式自动平衡仪 5、电位差式自动平衡仪—自动测量炉温 5、电位差式自动平衡仪—恒温调节 6.基尔霍夫定律 电流定律：对电路中任意节点，流入的电流总和与流出的电流总和相等。 电压定律：电路中任意闭路的电压之和为0 实际应用时，先假定电路每个支路上的电流方向，然后再为每个无源元件两端的电压指定极性，进入端为正，离开端为负，从电路中任何一处开始，沿一个方向出发，形成电压和，将每个元件上所遇到的第1个符号指定给每个电压。 基尔霍夫定律应用 解：由基尔霍夫电压定律： 对闭路1有：2*I1+I2+2-4=0 对闭路2有：I2+8*I3=0 由基尔霍夫电流定律： 对节点A有：I1+I2=I3 联立求解得： I1=0.769A I2=-0.462A（负号表示实际电流方向与图示方向相反） I3=0.307A 7、电容（1） 电容的电压-电流特性的应用 7、电容（2） 8、二极管（1） 8、二极管（2） 8、二极管电路分析 8、二极管电路分析(续) 8、二极管电路分析(续) 作业题 作业题解 8、齐纳二极管（1） 8、齐纳二极管（2） 齐纳二极管稳压性能 齐纳二极管稳压器设计 三端稳压器 发光二极管 作业题 作业题解 单片机驱动LED 单片机驱动LED 单片机驱动数码管 二极管箝位电路 二极管箝位电路 二极管箝位电路 9、晶体管（1） 9、晶体管（3） 9、晶体管开关电路 设计实例：LED开关 习题(同学们做一下） 习题解 作业题 作业题 继电器驱动 单片机继电器驱动 单片机继电器驱动 单片机继电器驱动 单片机继电器驱动 单片机继电器驱动 三极管倒相器 达林顿晶体管 光电管和光隔离器 设计实例：机器人扫描头方位角跟踪 场效应管（FET） 场效应管应用(电源切换电路) 场效应管应用(模拟开关电路) 习题 作业 设计实例：电源切换 V0.7时，三极管导通，输出v0=0 V0.7时，三极管截止，输出v0=E 负脉冲不倒相。 原信号受到噪声污染，经