01第一章 机电一体化系统设计 绪论幻灯片.pptVIP

二、机电一体化产品的作用与特点 什么样的产品是 机电一体化产品 机电一体化技术的作用 最大限度地改善产品的性能,同时降低产品造价及缩短制造周期。 在汽车中的应用 数控机床, 机器人 消费电子产品: 微波炉,洗衣机,照相机,VCD机等 U.S.News1996年的统计,美国人每天遇到的Microcontroller的数量的变化: 1985年: 3 1990年: 10 1995年: 50 机电一体化的特征 特征一：整体结构最优化 特征二：系统控制智能化 特征三：操作性能柔性化 绪论 特征一：整体结构最优化 最优：以能满足使用要求为标准。 实质：从系统的观点出发，应用机械技术和微电子技术等进行有机的综合，以实现系统性能的最优化。 电子调速装置 绪论 特征二：系统控制智能化 这是机电一体化技术与传统的工业自动化最主要的区别之一。 绪论 特征三：操作性能柔性化 柔性：从技术角度讲，即为软件。 计算机软件技术的引入，使机电一体化系统各个传动机构的动作通过预定的程序由电子系统协调完成。 机电一体化是一种观念的变革，设计思想的变革 柔性制造系统 绪论 机电一体化产品是富含高技术的技术密集型产品。产品表现出整体结构最佳化、系统控制智能化、操作性能柔性化。但实际产品大致可归纳为两类： 第一类属于机械电子化产品，是机电一体化的初级产品表现形式，即原有的机械产品采用了微电子技术之后，其性能和功能都有了提高，甚至在结构上也发生了变化。它们又可细分成： 1）机械本身的主要功能被电子取代，如采用微机与激光连续加工代替线切割机床；电子照相机的电子快门、自动曝光、 自动调焦等代替传统的机械式照相机等。 2）机械式信息处理机构被电子元件代替，如电子表、电子计算器、电子交换机、电子秤等。 3）机械式控制机构被电子式的代替，如缝纫机的凸轮机构被微机控制系统代替；汽车发动机的燃油喷射装置，采用电子控制喷油等。 4）采用微电子技术增加了控制功能，如数控机床（NC）、汽车防滑制动装置（ABS）、微机控制的电机调速装置、微机控制的播种机、微机控制的联合收割机、微机控制的孵化器等。 第二类属于机械与电子融合的产品，是机电一体化的高级产品表现形式，如工业机器人、传真复印机、自动售货机、自动取款机、计算机断层摄影装置（CT）、数码照相机、数码摄像机、高级门禁识别系统等。这些产品单靠机械或电子都是无法实现的，必须依靠机械与电子进行有机的结合才能完成。 三、机电一体化系统的功能构成与组成 物质、能量、信息 物质、能量、信息 系 统 ? 变换 ? 传递 ? 储存 控制 具有所需特性 工业三大要素 （人） 系统的目的功能图 主功能——三大“目的功能” （1）变换（加工、处理）功能 （2）传递（移动、输送）功能 （3）储存（保持、积蓄、记录）功能 机电一体化系统的功能构成 构造功能 主功能 变换、传递、储存 计测功能 动力功能 控制功能 物质 能量 信息 物质 能量 信息 输入 输出 干扰 废弃物输出 动力 输入 (能量) 输入控制 输出控制 (信息) （原） （新） 人或其他系统 机电一体化系统的功能构成 主功能：是实现系统目的功能直接必需的功能，主要是对物质、能量、信息或其相互结合进行变换、传递和储存。 动力功能：给系统提供动力，使系统得以运转 五大功能模块 计测功能和控制功能：根据系统的内部、外部信息对整个系统进行控制，使系统正常运转，实施目的功能。 结构功能：使构成系统的各个子系统及元部件维持时间和空间上的相互关系所必需的功能。 主要功能模块 机电一体化系统的组成(五大要素） 动力源 检测和传感单元 控制和信息处理部分 执行单元 机械本体 传感器 计算机 执行件操作 执行元件 动力源 机构 计测 控制 执行件操作 执行 动力 结构 机电一体化系统工程的五大要素与功能 食物 排泄 传感器 计算机 执行件操作 执行元件 动力源 机构 感官 头脑 执行件操作 手足 内脏 骨骼 行动 外界信息 机电一体化产品五大要素（a）及与 人体要素（b）的比较 (a) (b) * 决 策 感 知 执 行 目标系统 人与机电一体化系统的比较 反导弹系统 7.1 机电一体化概述 我国学者根据机电一体化的含义，就机电一体化的基本体系提出的框图 机电一体化的进一步发展就是人工智能技术 在感知、识别、执行环节的深入应用。 四、机械电子学相关技术 机械技术 计算机技术 自动控制技术 检测与传感技术 伺