第二讲_机电一体化系统总体方案设计.pptVIP

第2讲 机电一体化系统总体方案设计;1.1 概述;1.1 概述;1.2 总体结构方案设计;1.2 总体结构方案设计;1.3 驱动方案设计;1.3 驱动方案设计;1.3 驱动方案设计;1.3 驱动方案设计;1.3 驱动方案设计;2 、驱动方式选择 （1）家用电器，医疗器械 应满足无污染、低噪声、体积小、重量轻的要求。选用电子能源，应采用220伏市电，避免三相动力电；还可以考虑电池供电；传动方式上，考虑噪声低的传动方式，如采用同步齿形带。 （2）食品，医疗生产机电产品 应避免污染，可采用气动或电动驱动，不宜采用液压驱动。 （3）水下设备 考虑高压密封问题，比如采用液压驱动较电驱动易实现密封，使用复合材料轴承代替普通滚动轴承可延长寿命，改善关节性能。 （4）一般工业设备 可采用电、气、液三种驱动方法，根据具体情况进行具体分析。;1.4 控制系统方案设计;1.4 控制系统方案设计;1.4 控制系统方案设计;图1 开环控制系统框图;2、 计算机控制系统方案;（2）基于系统规模的控制方案设计 ①分级控制 特点：功能分散、任务分散、维护容易、可靠性高，适用于回路较多的控制系统。 上位机：实现命令及数据的输入、状态显示，接受下位机反馈回来的信息，经过轨迹规划、控制算法，向下位机发出控制命令。 下位机：接受上位机发来的信息并向上位机反馈工作状态，完成反馈信息采样、滤波算法、伺服控制算法和控制信号的输出。 ②集中控制 轨迹规划、系统管理、伺服控制都由一台计算机完成，要求速度快、实时性好、接口功能强，一般采用工业PC等系统机或者DSP。;图4 上、下位双极控制结构原理图;（3）基于工作环境的控制方案设计 家用电器 家用电器的工作环境相对较好，提高家电的抗干扰能力会增加其成本，因此一般不需对其进行抗干扰设计。但是，对于一些涉及家电安全和人身安全的问题，在开发家电产品时就必须加以考虑。 如热水淋浴器的缺水保护、断电保护、漏电保护；电冰箱突然停电，对压缩机的保护等。 办公设备 办公设备的工作环境相对较好，办公室内一般不会有大功率的设备，各种干扰相对较小，一般并不需要对控制系统提出特殊的要求。在选择控制系统时主要考虑使其体积小、移动方便、操作简便、功耗小、噪声低、通用性好等问题。 生产设备 数控机床、工业机器人、自动包装机、自动生产线等用于工业生产的机电一体化设备，长期地在工厂、车间内工作，环境的电磁干扰、电网干扰都很大，车间的温差也很大。因此，对这类机电一体化产品必须进行抗干扰设计。;（3）基于工作环境的控制方案设计 常见的抗干扰设计方法有： ①选择抗干扰能力强的控制计算机。 ②采用抗干扰电源。 ③屏蔽，接地保护。 ④系统防尘、防潮设计。 ⑤抗振设计。 ⑥抗干扰软件。 ⑦抗干扰硬件。 ⑧冗余设计。 ⑨恒温控制。 ;1.5 可靠性设计;1.5 可靠性设计;1.5 可靠性设计;1.5 可靠性设计;热储备是使用多个零部件来完成同一任务的组合。在系统中，所有零部件一开始就同时工作，但其中任一零部件都单独地支持整个系统工作，因此系统的可靠度 冷储备是指系统中零部件的某一个处于工作状态，其他的则处于“待命状态”，当工作状态的零部件出现故障后，处于“待命状态”的零部件立即转入“工作状态”。;思考题：;1.5 可靠性设计;1.5 可靠性设计;2 、人机安全性 安全性是机电一体系统设计中必须认真解??的问题，它包括： (1)机电一体化系统本身的工作安全性 自动设置安全工作区限，设计互锁安全操作，工作环境条件的监测、监控，非正常工作状态的自动停机，对操作失误的自动安全处理等。 (2)操作人员的安全性 采取各种保障人身安全的措施，如漏电保护、报警指示、急停操作和快速制动等，同时对危险工作区要设置自动光电栅栏、工作区自动防护及有害物和危险物的自动封闭等。;