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機(jī)電一體化技術(shù)及設(shè)計(jì)要求論文
機(jī)電一體化技術(shù)及設(shè)計(jì)要求論文
【摘 要】當(dāng)前，從傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品過渡，已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域逐漸出現(xiàn)，這種過渡主要由復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)到簡(jiǎn)單的電子控制技術(shù)，其范圍包括監(jiān)控、開環(huán)控制、閉環(huán)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制以及智能控制等。
其實(shí)機(jī)電一體化技術(shù)伴隨著機(jī)械系統(tǒng)的再設(shè)計(jì)，以獲得微處理機(jī)能夠提供的附加功能的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。
由機(jī)電一體化到電子系統(tǒng)簡(jiǎn)化過程，從而產(chǎn)生更加簡(jiǎn)單的機(jī)械系統(tǒng)。
機(jī)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(jī)械裝置與電子設(shè)備以及軟件等有機(jī)結(jié)合而成的系統(tǒng)總稱。
【關(guān)鍵字】 機(jī)電一體化技術(shù) 要求設(shè)計(jì)原則
一、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)要求
機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)要達(dá)到各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，力求做到系統(tǒng)功能相對(duì)齊全，性能指標(biāo)比較合理，實(shí)用性強(qiáng)，安全可靠性高，經(jīng)濟(jì)效益好。
同時(shí)，在開發(fā)新產(chǎn)品時(shí)，還應(yīng)該與世界同類產(chǎn)品比較，注意他們的技術(shù)特點(diǎn)、先進(jìn)性(費(fèi)效比、節(jié)能節(jié)材、工作柔性等)以及社會(huì)效益等。
二、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
(一)首先確定一系列的設(shè)計(jì)指標(biāo)，在進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，也就是說，對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)提出必須滿足的技術(shù)要求，然后才能著手具體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
機(jī)械系統(tǒng)與微電子系統(tǒng)協(xié)同組合的原則。
在采用機(jī)電一體化技術(shù)新概念進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，為了提高系統(tǒng)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(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，都必須考慮機(jī)械技術(shù)與電子控制技術(shù)的集成，創(chuàng)造出機(jī)械、電子以及軟件等有機(jī)結(jié)合的新產(chǎn)品。
機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)往往伴隨著機(jī)械系統(tǒng)的再設(shè)計(jì)，而且機(jī)械系統(tǒng)的再設(shè)計(jì)還不是全部。
許多現(xiàn)代的機(jī)電一體化工程設(shè)計(jì)不是被動(dòng)的依靠機(jī)遇來革新機(jī)電產(chǎn)品，而是預(yù)先精心計(jì)劃應(yīng)用，并充分集成電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù)，有目的地創(chuàng)造出最優(yōu)的新產(chǎn)品，以達(dá)到新的系統(tǒng)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(jī)電一體化技術(shù)方法將給產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來各種發(fā)展機(jī)會(huì)。
在進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，通常應(yīng)遵循如下原則來處理“機(jī)”與“電”的關(guān)系：1.在極端情況下，機(jī)械的功能可以完全由微處理機(jī)和執(zhí)行器取代，從而使電子產(chǎn)品替代機(jī)械產(chǎn)品。
2.機(jī)械系統(tǒng)可采用機(jī)電一體化技術(shù)方法加以簡(jiǎn)化。
依靠微處理機(jī)和執(zhí)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(shè)計(jì)的機(jī)械與閉環(huán)控制回路相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)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(yīng)力，與終點(diǎn)急剎車的執(zhí)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(jī)電一體化技術(shù)設(shè)汁方法應(yīng)在一開始就注意充分發(fā)揮機(jī)械和電子的綜合優(yōu)勢(shì)，通過機(jī)電互補(bǔ)和集成，以求達(dá)到設(shè)計(jì)出最優(yōu)的新產(chǎn)品，適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的世界市場(chǎng)。
三、機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)成
機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由傳感器、調(diào)理電路、測(cè)量系統(tǒng)、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)、系統(tǒng)頻率響應(yīng)、控制器等等。
(一)傳感器
傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中起著重要作用。
如果沒有傳感器對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行精確而可靠的自動(dòng)檢測(cè)，那么信號(hào)轉(zhuǎn)換、信息處理、控制器的最佳控制等，都是無法進(jìn)行和實(shí)現(xiàn)的。
在機(jī)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(diào)理電路
傳感元件將被測(cè)物理變化過程的信號(hào)轉(zhuǎn)化成為各種電路性參數(shù)(如電阻、電容、電感等)或電源性參數(shù)(如電壓、電荷等)形式的信號(hào)、但這些信號(hào)在種類和強(qiáng)度上一般不能直接地為后面的數(shù)據(jù)處理和顯示等所利用，需要經(jīng)調(diào)理電路進(jìn)行中間處理。
例如將電路性參數(shù)轉(zhuǎn)換為電壓、電流信號(hào);弱小信號(hào)放大;減小噪聲或選出有用信號(hào)等。
主要討論調(diào)理電路中常用的電橋電路、調(diào)制與解調(diào)、放大電路、濾波器電路。
(三)測(cè)量系統(tǒng)的組成
測(cè)量系統(tǒng)或測(cè)量?jī)x器是一種具有標(biāo)定特性并用于測(cè)量的裝置，它的輸出量能夠反映測(cè)量信息并直接通過顯示裝置力操作者所接受，它由若干個(gè)測(cè)量裝置與輔助裝置所組成。
測(cè)量系統(tǒng)是由若干個(gè)測(cè)量變換單元所組成的，各個(gè)單元是以其在測(cè)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(duì)具體的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，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(dòng)態(tài)響應(yīng)
機(jī)電控制系統(tǒng)的運(yùn)行在時(shí)域中最為直觀。
當(dāng)系統(tǒng)輸入某些典型信號(hào)時(shí)，利用拉氏變換中的終值定理，我們可以了解當(dāng)t時(shí)系統(tǒng)的輸出情況，即穩(wěn)態(tài)狀況;但對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)來說，更重要的是要了解系統(tǒng)加上輸入信號(hào)后其輸出隨時(shí)間變化的情況，我們希望系統(tǒng)響應(yīng)滿足穩(wěn)、準(zhǔn)、快。
(五)系統(tǒng)頻率響應(yīng)
時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)法是分析控制系統(tǒng)的直接方法，比較直觀，但是不借助計(jì)算機(jī)時(shí)，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(jī)械工程中機(jī)械振動(dòng)均頻率特性有著密切的關(guān)系。
(六)控制器
所謂自動(dòng)控制，就是指應(yīng)用控制裝置自動(dòng)地、有目的地控制或操縱機(jī)器設(shè)備和過程，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(yù)先確定的規(guī)律進(jìn)行變化。
控制系統(tǒng)由控制器和控制對(duì)象組成，其中控制對(duì)象足指被控制的機(jī)器設(shè)備或物體，而所采用的控制裝置就稱力擰制器。
四、結(jié)語
機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)進(jìn)一步開辟設(shè)計(jì)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(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)并加以全面推廣和發(fā)展的國(guó)家，將處于新一代技術(shù)革命的前列，機(jī)電一體化技術(shù)是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的。
機(jī)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(jī)械與微電子的協(xié)同組合，并且在某種程度上，電子系統(tǒng)取代了精密機(jī)械系統(tǒng)的功能，由復(fù)雜精密機(jī)械系統(tǒng)到簡(jiǎn)單的電子系統(tǒng)簡(jiǎn)化過程。
可見“機(jī)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(jī)電一體化技術(shù)研究未來就會(huì)屬于他們。
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