機電一體化技術及設計

時間：2022-10-08 04:36:07 機電一體化畢業(yè)論文我要投稿

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機電一體化技術及設計

　　機電一體化技術及設計

機電一體化技術及設計

　　【摘要】當前，從傳統(tǒng)的機械產品向機電一體化系統(tǒng)或產品過渡，已經在各個領域逐漸出現(xiàn)，這種過渡主要由復雜的機械系統(tǒng)到簡單的電子控制技術，其范圍包括監(jiān)控、開環(huán)控制、閉環(huán)控制、自適應控制、模糊控制以及智能控制等。

　　其實機電一體化技術伴隨著機械系統(tǒng)的再設計，以獲得微處理機能夠提供的附加功能的全部優(yōu)點。

　　由機電一體化到電子系統(tǒng)簡化過程，從而產生更加簡單的機械系統(tǒng)。

　　機電一體化技術這個名詞乃是集主功能、動力功能、信息與控制功能上引進了電子技術，并將機械裝置與電子設備以及軟件等有機結合而成的系統(tǒng)總稱。

　　【關鍵字】 機電一體化技術要求設計原則

　　一、機電一體化系統(tǒng)設計技術要求

　　機電一體化系統(tǒng)設計要達到各項技術指標，力求做到系統(tǒng)功能相對齊全，性能指標比較合理，實用性強，安全可靠性高，經濟效益好。

　　同時，在開發(fā)新產品時，還應該與世界同類產品比較，注意他們的技術特點、先進性(費效比、節(jié)能節(jié)材、工作柔性等)以及社會效益等。

　　二、機電一體化系統(tǒng)設計原則

　　(一)首先確定一系列的設計指標，在進行機電一體化系統(tǒng)的設計，也就是說，對所設計的系統(tǒng)提出必須滿足的技術要求，然后才能著手具體系統(tǒng)的設計。

　　機械系統(tǒng)與微電子系統(tǒng)協(xié)同組合的原則。

　　在采用機電一體化技術新概念進行工程設計時，為了提高系統(tǒng)的性能和柔性，要求廣泛的物質和信息的集成。

　　在整個機電一體化系統(tǒng)的設計過程中，都必須考慮機械技術與電子控制技術的集成，創(chuàng)造出機械、電子以及軟件等有機結合的新產品。

　　機電一體化系統(tǒng)設計往往伴隨著機械系統(tǒng)的再設計，而且機械系統(tǒng)的再設計還不是全部。

　　許多現(xiàn)代的機電一體化工程設計不是被動的依靠機遇來革新機電產品，而是預先精心計劃應用，并充分集成電子技術和機械技術，有目的地創(chuàng)造出最優(yōu)的新產品，以達到新的系統(tǒng)比它們的原有產品更便宜、更簡單、更可靠以及更具有工作柔性。

　　機電一體化技術方法將給產品設計帶來各種發(fā)展機會。

　　在進行機電一體化系統(tǒng)設計時，通常應遵循如下原則來處理“機”與“電”的關系：1.在極端情況下，機械的功能可以完全由微處理機和執(zhí)行器取代，從而使電子產品替代機械產品。

　　2.機械系統(tǒng)可采用機電一體化技術方法加以簡化。

　　依靠微處理機和執(zhí)行器可以提供諸如輪廓、速度以及定位控制任務的功能。

　　3.將正常設計的機械與閉環(huán)控制回路相結合，可以實現(xiàn)增強機械系統(tǒng)的運動速度、精度以及柔性。

　　在閉環(huán)回路中，固有的比例控制在部件上的應力，與終點急剎車的執(zhí)行器相比較，要小得多，因此，有關的部件可以做得更輕、慣量更小。

　　4.機電一體化技術設汁方法應在一開始就注意充分發(fā)揮機械和電子的綜合優(yōu)勢，通過機電互補和集成，以求達到設計出最優(yōu)的新產品，適應競爭日益激烈的世界市場。

　　三、機電一體化系統(tǒng)構成

　　機電一體化系統(tǒng)主要由傳感器、調理電路、測量系統(tǒng)、系統(tǒng)動態(tài)響應、系統(tǒng)頻率響應、控制器等等。

　　(一)傳感器

　　傳感器在機電一體化系統(tǒng)中起著重要作用。

　　如果沒有傳感器對各種參數進行精確而可靠的自動檢測，那么信號轉換、信息處理、控制器的最佳控制等，都是無法進行和實現(xiàn)的。

　　在機電一體化系統(tǒng)中常用的位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、力、扭矩和壓力傳感器以及溫度傳感器。

　　(二)調理電路

　　傳感元件將被測物理變化過程的信號轉化成為各種電路性參數(如電阻、電容、電感等)或電源性參數(如電壓、電荷等)形式的信號、但這些信號在種類和強度上一般不能直接地為后面的數據處理和顯示等所利用，需要經調理電路進行中間處理。

　　例如將電路性參數轉換為電壓、電流信號;弱小信號放大;減小噪聲或選出有用信號等。

　　主要討論調理電路中常用的電橋電路、調制與解調、放大電路、濾波器電路。

　　(三)測量系統(tǒng)的組成

　　測量系統(tǒng)或測量儀器是一種具有標定特性并用于測量的裝置，它的輸出量能夠反映測量信息并直接通過顯示裝置力操作者所接受，它由若干個測量裝置與輔助裝置所組成。

　　測量系統(tǒng)是由若干個測量變換單元所組成的，各個單元是以其在測量系統(tǒng)中所起的作用來劃分的，所以這些單元可統(tǒng)稱為功能單元。

　　在對具體的測量系統(tǒng)進行分析時，常�？梢詫⑾到y(tǒng)分解為按一定順序連接起來的功能單元，各種不同用途的系統(tǒng)有白己所特有的功能單元和排列順序。

　　(四)系統(tǒng)動態(tài)響應

　　機電控制系統(tǒng)的運行在時域中最為直觀。

　　當系統(tǒng)輸入某些典型信號時，利用拉氏變換中的終值定理，我們可以了解當t時系統(tǒng)的輸出情況，即穩(wěn)態(tài)狀況;但對動態(tài)系統(tǒng)來說，更重要的是要了解系統(tǒng)加上輸入信號后其輸出隨時間變化的情況，我們希望系統(tǒng)響應滿足穩(wěn)、準、快。

　　(五)系統(tǒng)頻率響應

　　時域瞬態(tài)響應法是分析控制系統(tǒng)的直接方法，比較直觀，但是不借助計算機時，分析高階系統(tǒng)非常繁瑣。

　　因此，發(fā)展了其他一些分析控制系統(tǒng)的方法。

　　其中頻域法是一種工程上廣為采用的分析和綜合系統(tǒng)的間接方法。

　　另外，存機械工程中機械振動均頻率特性有著密切的關系。

　　(六)控制器

　　所謂自動控制，就是指應用控制裝置自動地、有目的地控制或操縱機器設備和過程，使之具備一定的狀態(tài)和性能。

　　自動控制的任務是控制某此物理量按照預先確定的規(guī)律進行變化。

　　控制系統(tǒng)由控制器和控制對象組成，其中控制對象足指被控制的機器設備或物體，而所采用的控制裝置就稱力擰制器。

　　四、結語

　　機電一體化技術已經進一步開辟設計和生產新一代高技術產品。

　　在科學技術飛速發(fā)展的今天，了解電子系統(tǒng)與機械系統(tǒng)并加以全面推廣和發(fā)展的國家，將處于新一代技術革命的前列，機電一體化技術是隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展而逐步形成的。