機電一體化技術(shù)及設計要求論文
機電一體化技術(shù)及設計要求論文
【摘 要】當前，從傳統的機械產(chǎn)品向機電一體化系統或產(chǎn)品過(guò)渡，已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域逐漸出現，這種過(guò)渡主要由復雜的機械系統到簡(jiǎn)單的電子控制技術(shù)，其范圍包括監控、開(kāi)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(shí)機電一體化技術(shù)伴隨著(zhù)機械系統的再設計，以獲得微處理機能夠提供的附加功能的全部?jì)?yōu)點(diǎn)。
由機電一體化到電子系統簡(jiǎn)化過(guò)程，從而產(chǎn)生更加簡(jiǎn)單的機械系統。
機電一體化技術(shù)這個(gè)名詞乃是集主功能、動(dòng)力功能、信息與控制功能上引進(jìn)了電子技術(shù)，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總稱(chēng)。
【關(guān)鍵字】 機電一體化技術(shù) 要求設計原則
一、機電一體化系統設計技術(shù)要求
機電一體化系統設計要達到各項技術(shù)指標，力求做到系統功能相對齊全，性能指標比較合理，實(shí)用性強，安全可靠性高，經(jīng)濟效益好。
同時(shí)，在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品時(shí)，還應該與世界同類(lèi)產(chǎn)品比較，注意他們的技術(shù)特點(diǎn)、先進(jìn)性(費效比、節能節材、工作柔性等)以及社會(huì )效益等。
二、機電一體化系統設計原則
(一)首先確定一系列的設計指標，在進(jìn)行機電一體化系統的設計，也就是說(shuō)，對所設計的系統提出必須滿(mǎn)足的技術(shù)要求，然后才能著(zhù)手具體系統的設計。
機械系統與微電子系統協(xié)同組合的原則。
在采用機電一體化技術(shù)新概念進(jìn)行工程設計時(shí)，為了提高系統的性能和柔性，要求廣泛的物質(zhì)和信息的集成。
在整個(gè)機電一體化系統的設計過(guò)程中，都必須考慮機械技術(shù)與電子控制技術(shù)的集成，創(chuàng )造出機械、電子以及軟件等有機結合的新產(chǎn)品。
機電一體化系統設計往往伴隨著(zhù)機械系統的再設計，而且機械系統的再設計還不是全部。
許多現代的機電一體化工程設計不是被動(dòng)的依靠機遇來(lái)革新機電產(chǎn)品，而是預先精心計劃應用，并充分集成電子技術(shù)和機械技術(shù)，有目的地創(chuàng )造出最優(yōu)的新產(chǎn)品，以達到新的系統比它們的原有產(chǎn)品更便宜、更簡(jiǎn)單、更可靠以及更具有工作柔性。
機電一體化技術(shù)方法將給產(chǎn)品設計帶來(lái)各種發(fā)展機會(huì )。
在進(jìn)行機電一體化系統設計時(shí)，通常應遵循如下原則來(lái)處理“機”與“電”的關(guān)系：1.在極端情況下，機械的功能可以完全由微處理機和執行器取代，從而使電子產(chǎn)品替代機械產(chǎn)品。
2.機械系統可采用機電一體化技術(shù)方法加以簡(jiǎn)化。
依靠微處理機和執行器可以提供諸如輪廓、速度以及定位控制任務(wù)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(shí)現增強機械系統的運動(dòng)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(diǎn)急剎車(chē)的執行器相比較，要小得多，因此，有關(guān)的部件可以做得更輕、慣量更小。
4.機電一體化技術(shù)設汁方法應在一開(kāi)始就注意充分發(fā)揮機械和電子的綜合優(yōu)勢，通過(guò)機電互補和集成，以求達到設計出最優(yōu)的新產(chǎn)品，適應競爭日益激烈的世界市場(chǎng)。
三、機電一體化系統構成
機電一體化系統主要由傳感器、調理電路、測量系統、系統動(dòng)態(tài)響應、系統頻率響應、控制器等等。
(一)傳感器
傳感器在機電一體化系統中起著(zhù)重要作用。
如果沒(méi)有傳感器對各種參數進(jìn)行精確而可靠的自動(dòng)檢測，那么信號轉換、信息處理、控制器的最佳控制等，都是無(wú)法進(jìn)行和實(shí)現的。
在機電一體化系統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(guò)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(lèi)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(jīng)調理電路進(jìn)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)測量系統的組成
測量系統或測量?jì)x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(guò)顯示裝置力操作者所接受，它由若干個(gè)測量裝置與輔助裝置所組成。
測量系統是由若干個(gè)測量變換單元所組成的，各個(gè)單元是以其在測量系統中所起的作用來(lái)劃分的，所以這些單元可統稱(chēng)為功能單元。
在對具體的測量系統進(jìn)行分析時(shí)，常�？梢詫⑾到y分解為按一定順序連接起來(lái)的功能單元，各種不同用途的系統有白己所特有的功能單元和排列順序。
(四)系統動(dòng)態(tài)響應
機電控制系統的運行在時(shí)域中最為直觀(guān)。
當系統輸入某些典型信號時(shí)，利用拉氏變換中的終值定理，我們可以了解當t時(shí)系統的輸出情況，即穩態(tài)狀況;但對動(dòng)態(tài)系統來(lái)說(shuō)，更重要的是要了解系統加上輸入信號后其輸出隨時(shí)間變化的情況，我們希望系統響應滿(mǎn)足穩、準、快。
(五)系統頻率響應
時(shí)域瞬態(tài)響應法是分析控制系統的直接方法，比較直觀(guān)，但是不借助計算機時(shí)，分析高階系統非常繁瑣。
因此，發(fā)展了其他一些分析控制系統的方法。
其中頻域法是一種工程上廣為采用的分析和綜合系統的間接方法。
另外，存機械工程中機械振動(dòng)均頻率特性有著(zhù)密切的關(guān)系。
(六)控制器
所謂自動(dòng)控制，就是指應用控制裝置自動(dòng)地、有目的地控制或操縱機器設備和過(guò)程，使之具備一定的狀態(tài)和性能。
自動(dòng)控制的任務(wù)是控制某此物理量按照預先確定的規律進(jìn)行變化。
控制系統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(chēng)力擰制器。
四、結語(yǔ)
機電一體化技術(shù)已經(jīng)進(jìn)一步開(kāi)辟設計和生產(chǎn)新一代高技術(shù)產(chǎn)品。
在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，了解電子系統與機械系統并加以全面推廣和發(fā)展的國家，將處于新一代技術(shù)革命的前列，機電一體化技術(shù)是隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的。
機電一體化的產(chǎn)品正以驚人的速度不斷涌向市場(chǎng)，其中有些是老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，精密機械與微電子的協(xié)同組合，并且在某種程度上，電子系統取代了精密機械系統的功能，由復雜精密機械系統到簡(jiǎn)單的電子系統簡(jiǎn)化過(guò)程。
可見(jiàn)“機電一體化技術(shù)”畢將帶給人們不一樣的明天。
凡積極進(jìn)行機電一體化技術(shù)研究未來(lái)就會(huì )屬于他們。
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