2005年资产评估师《机电设备评估基础》试题及答.ppt

第九章 第九章典型机电一体化系统设计简 介 控制系统是工业机器人的指挥系统。它控制工业机器人按规定的程序运动。可记忆各种指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间等)，同时按指令信息向各执行元件发出指令。必要时还可对机器人动作进行监控，当动作有误或发生故障时即发出警报信号。 检测传感系统主要检测工业机器人执行系统的运动位置、状态，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整。从而使执行机构以一定的精度达到设定位置状态。 人工智能系统主要赋予工业机器人五感功能，以实现机器人对工件的自动识别和适应性操作。 通常按坐标形式可分为五类，如下图所示。a)直角坐标型； b)圆柱坐标型；c)极坐标型；d)SCARA型；e)多多关节型。 工业机器人的技术参数是说明机器人规格与性能的具体指标，一般有以下几个方面： （1)握取重量(即臂力)。握取重量标明了机器人的负荷能力。这项参数与机器人的运动速度有关，通常指正常运行速度所能握取的工件重量。当机器人运行速度可调时，低速运行时所能握取工件的最大重量比高速时为大。为安全起见，也有将高速时所能握取的工件重量作为指标的情况，此时常指明运行速度。 2.控制(驱动与检测)系统组成框图 机器人控制系统框图如下图所示，控制系统(包括驱动与检测)主要由微型计算机、接口电路、速度控制单元、位置检测(码盘一编码器)电路、示教盒等组成。计算机：实现机器人示教、校验、再现的控制功能包括示教数据编辑、坐标正逆变换、直线插补运算，以及伺服系统闭环控制。 接口电路：通过光电编码器进行机器人各关节坐标的模数转换(A/D)，及把计算机运算结果的数字量转换为模拟量(D/A)传送给速度控制单元。 速度控制单元：它是驱动机器人各关节运动的电气驱动系统。 示教盒：它是人—机联系的工具，主要由一些点动按键和指令按键组成。通过点动按键可以对机器人各关节的运动位置进行示教，利用指令键完成某一指定的操作、实现示教、再现的各种功能。 一、传感器在汽车发动机等中的应用 现代汽车发动机的点火时间和空燃比的控制已实现用微机控制系统进行精确控制。例如美国福特汽车公司的电子式发动机控制系统(EEC)如图a、日本丰田汽车公司发动机的计算机控制系统(TCCS)如图b。从图可以看出，上述控制系统中，必不可少的使用了曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、氧气传感器等多种传感器。 发动机控制用传感器的精度多以百分数表示，这个百分数值必须在各种不同条件下满足燃料经济性指标和排气污染指标规定。控制活塞式发动机，基本上就是控制曲轴的位置。利用检测曲轴位置的传感器，可测出曲轴转角位置从而计算点火提前角，并用微机计算出发动机转速，其信号以时序脉冲形式输出。燃料供给信号可以用二种方法获得，一种是直接测量空气的质量流量；另一种是检测曲轴位置，再由技管绝对压力(MAP)和温度计算出每个汽缸的空气量。燃料控制环路多采用第二种方法，或采用测量空气质量流量的方法。因此MAP传感器和空气质量流量传感器都是重要的汽车用传感器。 MAP传感器有膜盒线性差动变换传感器、电容盒MAP传感器和硅膜压力传感器。 在空气流量传感器中，离子迁移式、热丝式、叶片式传感器是真正的空气质量流量计。涡流式、涡轮式是测量空气流速的，需把它换算成质量流量。为算出恰当的点火时刻，需要检测曲轴指示脉冲、发动机转速和发动机负荷三个参量。 其中，发动机负荷可用歧管负压换算。在美国的发动机控制系统中，虽然前二个参量均用曲轴位置传感器测量，但其控制环路的组成方法不同。有的系统直接测量歧管负压，有的系统采用类似MAP传感器的传感器测量环境空气压力(AAP)，用减法算出歧管负压。后者可用准确的环境空气压力完成海拔高度修正，以便对燃料供给和EGR(废气再循环)环路进行微调。在点火环路中，歧管负压信号响应性要快，但准确度并不需MAP和AAP那么高。 过去的火花点火发动机是在很宽的空燃比范围内工作的，因而并不要求计算化学当量，由于汽车排气标准的确定，需从根本上改进发动机的工作情况。为此，很多汽车采用了一种三元催化系统，其三元催化剂只有在废气比例较小时，才能有效地净化HC、CO和NOx。所以，发动机必须在正确计算化学当量的7%范围内工作。带催化剂的发动机可看作气体发生器，按要求需在燃料供给环路中加装氧环路，这一环路的关键传感器是氧传感器，它可以检测废气中是否存在过剩的氧气。氧化锆氧传感器和二氧化钛氧传感器可以完成此任务。