CUST-机电一体化技术复习资料7页.docx

机电一体化定义Mechatronics是在机械主功能、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五大基本要素：机械本体——构造功能；动力系统——动力功能；执行装置——主功能；传感与检测系统—检测功能；信息处理及控制系统—控制功能1机械本体用于支撑和连接其他要素，是机电系统必要的组成部分。包括机身、床身、壳体等。2动力系统为系统提供能量和动力，驱动执行机构完成预定主功能。分为液压式、气压式、电气式等。3传感与检测系统对各种参数及状态检测，并把被检测信号转换成可用的输出信号（电压、电流、频率和脉冲等），为信息处理及控制系统提供所需信息。组成：传感器和信号检测电路。4信息处理及控制系统接受传感与检测系统反馈的信息，并对其进行相应处理，根据处理结果发出相应的控制信号，控制整个系统按要求实现有序地运行。它是机电一体化系统的核心单元，由硬件和软件及相应接口组成。5执行装置根据控制信息和指令，实现产品的主功能。一般是运动部件，常采用机、电、液、气动等机构。机械部分是主体，核心是电子技术（微电子技术和电力电子技术）理论基础系统论、信息论、控制论技术基础微电子技术，精密机械技术关键技术:1.精密机械技术（研究对象：机械本体和执行装置）实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减轻重量、缩小体积、提高精度、提高刚度、改善性能的要求。2.传感检测技术（研究对象：传感检测系统）工作过程的各种参数、状态以等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以及反馈给控制装置，以实现自动控制。3.信息处理技术（研究对象：信息处理与控制系统）主要工具计算机。机电系统中主要采用：可编程控制器，单片机，总线式工业控制机，分布式计算机测控系统等4.伺服驱动技术（研究对象：动力系统）它涉及设备执行操作的技术，对所加工产品的质量具有直接的影响。执行元件有三大类：利用电能的电动机、利用液压能的液压驱动装置和利用气压能的气压驱动装置5.自动控制技术（研究对象：控制系统）在自动控制原理指导下对具体控制系统进行设计，并进行系统仿真及现场调试，使系统可靠地投入运行。自动控制如速度控制、位置控制、温度控制、压力控制和姿态控制等。6.接口技术（研究对象：各构成要素之间的接口）外部看，输入/输出是系统与人、环境或其它系统之间的接口；内部看，机电一体化系统是通过许多接口将各组成要素的输入/输出联系成一体的系统。7.系统总体技术（研究对象：整个机电系统）除优化设计外，还包括可靠性设计、标准化设计、系列化设计、造型设计等。机械本体设计无间隙、低惯性、低振动、低噪声、适当阻尼比机械传动机构低摩擦、无间隙、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等，另外还要求机械部分的动态特性与伺服电动机等其他环节的动态特性相匹配。采取措施：采用低摩擦阻力的传动部件和导向部件；减小反向死区误差；选用最佳传动比；缩短传动链，提高传动与支承刚度，以减小结构的弹性变形；通过刚度、质量和摩擦系数等参数的合理匹配得到适当的阻尼比机械传动系统的特性转动惯量；阻尼；刚度；间隙转动惯量过大的不利影响：使机械负载增大，需要增大驱动电机的功率；系统响应速度变慢，灵敏度降低；使系统固有频率下降，易产生谐振，影响伺服稳定性和精度；电气驱动部件的谐振频率降低、阻尼增大结论：在不影响系统刚度的条件下，机械部分的质量和转动惯量应尽可能小。阻尼影响：机械部件产生振动时，系统中阻尼越大，最大振幅越小，且衰减越快。但阻尼过大，系统失动量增大，稳态误差增大，精度降低。适当的阻尼可提高系统的稳定性；系统的静摩擦阻尼大，会使系统的失动量和回程误差增大，定位精度降低；系统的黏性摩擦阻尼越大，系统的稳态误差越大，精度降低；系统的黏性摩擦阻尼对快速响应性不利；若机械系统刚度低质量大，则系统的固有频率低，为了减小振幅和加快衰减进程，此时应增大系统的黏性摩擦阻尼。在ξ值为0.4 ~ 0.8之间系统不但响应比临界阻尼或过阻尼系统快，而且还能更快的达到稳定值。为保证良好动态特性，一般取 ξ＝0.4 ~ 0.8之间刚度传动刚度有以下好处：可以减少系统的失动量（传动死区），有利于提高传动精度；可以提高系统的固有频率，有利于系统的抗振性；可以增加闭环控制系统的稳定性。但是，刚度的提高往往伴随着转动惯量、摩擦和成本的增加，在方案设计中要综合考虑。影响系统传动精度的误差：传动误差和回程误差减小传动链误差的措施1适当提高零部件本身的精度（制造、装配精度）；传动装置的输出轴与负载轴间的联轴器本身精度对传动影响显著；2合理设计传动链合理选择传动形式；合理确定传动级数和分配各级传动比：满足使用要求的条件下，应尽可能减少传动级数；对减速传动链来说，各级传动比宜从高速级开始逐级递增，且在结构空间允许的