機電一體化論文

1、摘要：機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的目的是綜合運用機械技術(shù)和電子技術(shù)各自的特長迅速設(shè)計制造一個能夠經(jīng)濟、方便、有效、可靠的滿足用戶需要的系統(tǒng)或產(chǎn)品。機電一體化是當前生產(chǎn)機械發(fā)展的主要趨勢，有著廣闊的發(fā)展前景，對未來的機械生產(chǎn)有著重要的影響。而機電一體化系統(tǒng)原理的方案設(shè)計，作為機電一體化系統(tǒng)的核心組成部分，對機電一體化的總體設(shè)計影響深遠。機電一體化是機械、電子、光學、控制、訓一算機、信息等多學科的交叉融合，它的發(fā)展和進步依賴于也促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和

2、進步。本文介紹了機電一體化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法研究。引言：機電一體化系統(tǒng)最本質(zhì)的特征是一個機械系統(tǒng)它是充分運用電子計算機的信息處理和控制功能、可控驅(qū)動元件特性的現(xiàn)代化機械系統(tǒng)實現(xiàn)了機械系統(tǒng)的智能化、自動化?；跈C電一體化系統(tǒng)是現(xiàn)代機械系統(tǒng)這一基本認識將會有利于我們進行機電一體化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法研究。1.1國外機電一體化發(fā)展現(xiàn)狀機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段:第一階段(又稱初級階段)是20世紀60年代以前，這一時期人們不自覺地利用電子技

3、術(shù)并使之得到比較廣泛的承認第二階段，機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展第三階段，各國均開始極大關(guān)注和支持機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品。因此，機電一體化產(chǎn)品得以迅猛發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下4個方面：(1)機電一體化產(chǎn)品幾乎遍及所有制造業(yè)領(lǐng)域。(2)機電一體化從單機向整個制造業(yè)的集成化過度。(3)激光技術(shù)進入機電一體化領(lǐng)域。(4)微細加工技術(shù)與設(shè)備發(fā)展迅猛。1.2國內(nèi)機電一體化發(fā)展現(xiàn)狀我國從20世紀80年代初開始進行機電一體化的研究和應用，國務院成立了

4、機電一體化領(lǐng)導小組并將其列為“863計劃”。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響，許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應用做了大量的工作。雖然口前國內(nèi)機電一體化技術(shù)與日本、歐關(guān)等先進國家相比仍有一定差距fs，但隨著新技術(shù)革命的迅猛發(fā)展，我國加大了機電一體化技術(shù)的研究力度，并將其確定為國家高技術(shù)重點研究領(lǐng)域，給予優(yōu)先支持，取得了一定的成績。取代法也稱為

5、機電互補法。該方法的特點是利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機械產(chǎn)品(或系統(tǒng))中的復雜機械功能部件或功能子系統(tǒng)，以彌補其不足。如在一般的工作機中，用可編程邏輯控制器（PLC)或微型計算機來取代機械式變速機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、離合器、蝸輪蝸桿等機構(gòu)，代替插銷板、撥碼盤、步進開關(guān)、時間繼電器等，以彌補機械技術(shù)的不足，不但能大大簡化機械結(jié)構(gòu)，而且還可提高系統(tǒng)(或產(chǎn)品)的性能和質(zhì)量。這種方法是改造傳統(tǒng)機械產(chǎn)品和開發(fā)新型產(chǎn)品常用的方法。2.32融合法它是將

6、各組成要素有機結(jié)合為一體，構(gòu)成專用或通用的功能部件（子系統(tǒng))，其要素之間機電參數(shù)的有機匹配比較充分。某些高性能的光機電一體化系統(tǒng)，如激光打印機的主掃描機構(gòu)一一激光掃描鏡，其掃描鏡轉(zhuǎn)軸就是電機的轉(zhuǎn)子軸，這是執(zhí)行元件與執(zhí)行機構(gòu)結(jié)合的一例。2.33組合法它是將用結(jié)合法制成的功能部件(或子系統(tǒng))、功能模塊，像積木那樣組合成各種光機電一體化系統(tǒng)，故稱組合法。在新產(chǎn)品(或系統(tǒng))系列及設(shè)備的光機電一體化改造中應用這種方法，可以縮短設(shè)計與研制周期，節(jié)約

7、工裝設(shè)備費用，且有利于生產(chǎn)管理、使用和維修。3機電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能3.1機電一體化系統(tǒng)的主要功能3.2機電一體化系統(tǒng)的信息結(jié)構(gòu)信息由人產(chǎn)生，為人服務，人和人之間相互交流的數(shù)據(jù)和消息都是信息，這里的“信息”指的是控制論意義上的信息，即信息是獨立于物質(zhì)和能量的一類功能變換對象。機電一體化系統(tǒng)主要處理以下兩類信息:①過程信息:被系統(tǒng)所變換(處理)的信息②控制信息:用于控制系統(tǒng)中能量和物質(zhì)變換過程的信息，是能夠被系統(tǒng)所“理解”的信息。機電一

8、體化系統(tǒng)中的過程信息和控制信息劃分在不同的信息層次上被證實存在著相對性。例如，機器人中的電子反饋回路無疑是傳遞控制信息的，即這個裝置的目的是控制系統(tǒng)的運動，但是，若從局部來看其中的反饋傳感器和信號調(diào)節(jié)電路的話，就會發(fā)現(xiàn)被它們處理的信息具有過程特征，同時，過程信息的語義值對傳感器和前置放大器等的功能并無影響。機電一體化系統(tǒng)中的過程信息和控制信息通常在系統(tǒng)的信息層次結(jié)構(gòu)中交替出現(xiàn)(控制信息需要變換功能，而變換功能在下一層次上又可能被控制信息