概述机电一体化概论.ppt

1.1 机电一体化的基本概念n机机电电一一体体化化（mechatronics)mechatronics)技术是微电子技术向传统机械工业渗透过程中逐渐形成的一门新的技术学科。n机机电电一一体体化化技术就是利用电子、信息（包括传感器、控制、计算机等）技术使机械柔性化和智能化的技术。或者说：机电一体化是机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。n从机电一体化的概念可见，它是机械技术、微电子技术、信息技术等多学科技术为一体的交叉学科，它具有自己的技术基础、设计理论和研究方法（非每门学科的简单组合）。主要内容1、机电一体化系统概述2、机械系统3、机电一体化中集成电路的应用4、微机与接口技术5、传感器技术6、执行器与伺服系统机电一体化系统的作用与特点 作用作用:采样机电一体化技术可以使产品达到以下效果采样机电一体化技术可以使产品达到以下效果 1.使产品具有原来所不具备的功能（功能多元化）。2.产品的柔性增强（flexibility）.3.操作性得到改善。4.使产品的体积小，重量轻。5.可靠性增强。节能性更好。6.成本降低。1.2 机电一体化系统的作用与特点机电一体化的特点机电一体化的特点 柔性化：机电一体化产品既能够像动物一样灵活动作，又能够像人类一样思考判断。智能化：利用传感器检测机械运动，将检测信息输入计算机，经过计算得到能够实现预期运动的控制信息，由此来控制执行装置，而计算依据就是利用自动控制理论来研究开发计算机软件，而不是用螺栓和螺母来重新组装机械，只是通过控制理论修改程序就可灵活地改变机械运动，实现新的功能。1.3 机电一体化系统的基本构成机械装置：能够实现某种运动的机构（相当于人的骨骼）执行装置：驱动机械装置运动的部分（人的肌肉）能源：为执行装置提供能量的部分（人的内脏）传感器：检测机械运动（五官）计算机：运动控制的计算和判断（神经和大脑）1.4 机电一体化系统的分类机电一体化系统的分类n机电一体化的两大分支：n生产过程的机电一体化；n机电产品的机电一体化；n根据生产过程是否连续的特点，又分为离散制造过程的机电一体化和连续生产过程的机电一体化。前者以机械制造业为代表，后者以化工生产流程为代表。n生产用机电一体化产品：数控机床、机器人、自动生产设备；柔性生产单元FMU、自动组合生产单元；FMS、无人化工厂、CIMS；n1.5 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。n按照上述机电一体化一词的定义，机械工程学科和电子工程学科是机电一体化的两个支柱。但除此之外，机电一体化还是控制工程和信息工程学科等的多学科综合技术。n1.5.2 机电一体化系统的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 n传感检测技术传感检测技术工作过程中的各种参数、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。（快速、准确获取信息，并且不受外部条件，环境的影响，同时它本身能够不失真地对信息进行放大、输送和转换）。n信息处理技术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。精密机械技术精密机械技术精密机械技术是机电一体化系统的基础。系统的任何功能最终是要机械来完成的。随着高新技术引入机械行业，传统机械技术面临着挑战和变革。结构、重量、体积、刚性、热变形、材料、精度等因素对系统的性能提高有着极其重要的影响。机电一体化的发展趋势智能化：智能化：在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学等新思想、新方法模拟人类智慧，使它具有判断推理、逻辑思维能力。模块化：模块化：由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口极其有意义。网络化：网络化：基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，远程控制的终端就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术使家用电器网络化已成大势。微型化：微型化：几何尺寸小于1CM2的产品称为微电子机械系统或微机电一体化系统，正在向微米、纳米级发展，在生物医学、军事、信息等领域具有独特优势。绿色化：绿色化：环保型机电一体化系统，绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程环保型机电一体化系统，绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求。中，符合特定的环境保护和人类健康的要求。人性化：人性化：如何赋予机电一体化产品人的智慧、情感、人性显得越来越重要如何赋予机电一体化产品人的智慧、情感、人性显得越来越重要。