第二章机电控制工程设计方案的原则.docVIP

机电控制工程设计的原则和关键技术 本章教学要点和要求： 通过学习使学生掌握机电控制工程设计的六大原则 学生能重点理解系统性原则、可靠性原则和适合性原则 掌握容错的方法 了解机电控制工程的关键技术 弟一节 机电控制工程设计的原则 在机电控制系统的研发和设计中要重点考虑的原则有：系统性原则、实用性原则、可靠性原则、经济性原则、时效性原则和适合性原则。 一 系统性原则 系统的概念 系统(System)是指具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个不可分割的整体。联系的本质是信息的传输和交换。一个系统可以进一步划分成一些更小的子系统，而且这些子系统也可以单独存在并对外呈现一定的特性，但这些分割开来的子系统都不具备原有系统的整体性质。另外，这些子系统的简单叠加也不构成原来的系统，而仅仅是一个子系统间的简单集合。 例如：汽车室由发动机、底盘、车身和电器设备四大系统组成 a、发动机 发动机是汽车的动力装置。其作用是使燃料燃烧产生动力，然后通过底盘的传动系驱动车轮使汽车行驶。汽油发动机由曲柄连杆机构、配气机构和燃料供给系、冷却系、润滑系、点火系、起动系组成。 b、底盘 底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动,保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。 c、车身 车身安装在底盘的车架上，用以驾驶员、旅客乘坐或装载货物。轿车、客车的车身一般是整体结构，货车车身一般是由驾驶室和货箱两部分组成。 d、电气设备 电气设备由电源和用电设备两大部分组成。电源包括蓄电池和发电机。用电设备包括发动机的起动系、汽油机的点火系和其它用电装置。 机电控制工程中的系统性原则有两层含意，一是指所研究开发的仪器、设备或项目是由多个子系统组成，在设计开发中要充分考虑各子系统既相互联系又相对独立的特点；二是指整个项目从开始到结束的全部环节的系统管理过程。 2 系统的性质 1)目的性：任何一个物理或组织系统都具有一定的目的。例如，制造系统的目的是将制造资源有效地转变成有用的产品。为了实现系统的目的，系统必须具有处理、控制、调节和管理的功能。 目的性就是解决机电控制系统的所要达到的什么样的主功能。 2)整体性：系统是由两个或两个以上可以相互区别的要素，按照作为系统所应具有的综合整体性而构成。系统的整体性说明，具有独立功能的系统要素以及要素间的相互关系是根据逻辑统一性的要求，协调存在于系统整体之中，对外呈现整体特性。系统的整体性要求应从整体协调的角度去规划整个系统，从整体上确定各组成要素之间的相互联系和作用，然后再去分别研究各个要素。离开整体性去研究系统的各要素，就失去了原来系统的意义，也就无法达到系统的目的。 其核心想包括：一个系统作为整体，具有其要素所不具有的性质和功能；整体的性质和功能，不等同于其各要素的性质和功能的迭加；整体的运动持征，只有在比其要素所处层次更高的层次上进行描述；整体与要素，遵从不同描述层次上的规律。这便是通常所说的“整体大于部分之和”例机器零件的胡乱堆积就不构成机器系统，只有当它们按照一定装配关系组合起来时，才能构成机器系统。 应用软件的可靠性除了取决于设计阶段的固有特性外，还取决于使用条件。必须根据现场条件，在实际系统中，按照设计、使用双方共同拟定的验收标准进行验收调试，直到满足用户要求、达到验收标准为止，使得发生软件故障的可能性降至最低。 四 经济性原则 现在的工程项目一般都要经过竞标才能得到，因此竞标的报价就成为了一个关键性的条件。 经济性原则又两层含义：一是指我们在研究和开发一个机电控制工程中所考虑采用的技术方案，在满足系统功能要求的前提下，所花费的资金越少越好，即性价比最高，竞争力强。 二是指在项目的实施过程中要合理安排，使所有投入不能超过投入的资金总额的限度，而且在保证质量的前提下还应当有合理的利润（单纯的基础科学研究除外）。这就要求加强项目的过程管理 五 时效性原则 时效性原则指一个机电控制工程都必须在一定的时间内完成，否则将会使先进性打折或满足不了生产、科研的时间要求。或者在竞争中处于落后状态。要保证时间就的对工程的进度进行严格的控制 六 适合性原则 决策的概念：决策是决定采取某种行动。管理学所讲的决策，是指管理者为了实现一定的目标和在处理管理中的实际问题时，从各种备选方案中选择的活动。在做决策的时候，不追求绝对最优的决策，转而追求简洁高效的满意解甚至非劣解(Pareto解)即可。最优解只存在于数学逻辑和理念中，现实世界中的最优解其实是不存在的。这不仅是因为人的理性和精力是有限的，人的“有限理性”从根本上否