機(jī)電一體第一章 總論課件

機(jī)電一體化丁問司華南理工大學(xué)汽車工程學(xué)院工程車輛系機(jī)電一體第一章總論目錄第一章緒論第二章測量系統(tǒng)第三章傳感器和轉(zhuǎn)換器第四章信號處理第五章干擾與噪聲第六章機(jī)械電子中的微處理器（單片機(jī)、PLC、DSP）第七章嵌入式微處理器的設(shè)計機(jī)電一體第一章總論第八章機(jī)械電子中的微機(jī)控制第九章機(jī)械電子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控第十章驅(qū)動器和執(zhí)行器第十一章電器執(zhí)行元件第十二章液壓與氣動執(zhí)行系統(tǒng)第十三章機(jī)械電子系統(tǒng)的總體設(shè)計第十四章基于機(jī)電控制的生產(chǎn)物流系統(tǒng)第十五章機(jī)器人技術(shù)第十六章車輛訓(xùn)練模擬技術(shù)第十七章電液流控技術(shù)機(jī)電一體第一章總論第一章概論第一節(jié)機(jī)電一體化基本概念第二節(jié)機(jī)電一體化發(fā)展概況第三節(jié)機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成第四節(jié)機(jī)電一體化產(chǎn)品的分類第五節(jié)機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)第六節(jié)典型機(jī)電一體化控制系統(tǒng)第七節(jié)機(jī)電一體化設(shè)計及其工程路線第八節(jié)機(jī)電系統(tǒng)(產(chǎn)品)設(shè)計程序、準(zhǔn)則和規(guī)律

機(jī)電一體第一章總論第一節(jié)機(jī)電一體化基本概念起源定義各種不同的說法機(jī)電一體化的范疇內(nèi)容關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)附加值機(jī)電一體第一章總論起源◆70年代初起源于日本。英文名字——Mechatronics,它取英語Mechanics(機(jī)械學(xué))的前半部分和Electronics（電子學(xué)）的后半部分拼合而成，字面上表示機(jī)械學(xué)與電子學(xué)兩個學(xué)科的綜合，我國通常稱為機(jī)電一體化或機(jī)械電子學(xué)。機(jī)電一體第一章總論定義目前人們對機(jī)電一體化存在各種不同的認(rèn)識，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，“機(jī)電一體化”本身的涵義也還在被賦予新的內(nèi)容。因此，“機(jī)電一體化”這一術(shù)語尚無統(tǒng)一的定義。其基本概念和含義可概括為：從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，將機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)等在系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)上有機(jī)地加以綜合，實現(xiàn)整個機(jī)械系統(tǒng)最優(yōu)化而建立的一門新的科學(xué)技術(shù)。機(jī)電一體第一章總論各種不同的說法機(jī)電一體化是指機(jī)械裝置和電子設(shè)備適當(dāng)?shù)亟M合起來，構(gòu)成機(jī)械產(chǎn)品或機(jī)電一體與機(jī)信一體的新趨?！毡緳C(jī)械振興協(xié)會是機(jī)械技術(shù)的機(jī)械學(xué)和電子技術(shù)的電子學(xué)組合起來的技術(shù)進(jìn)步的總稱?！战?jīng)產(chǎn)業(yè)新聞機(jī)電一體化是在機(jī)械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱?！毡緳C(jī)械振興協(xié)會經(jīng)濟(jì)研究所

機(jī)電一體第一章總論機(jī)電一體化的范疇

機(jī)電一體化是一種新的學(xué)術(shù)思想，它除了強調(diào)機(jī)與電的有機(jī)結(jié)合，還具有更深刻、更廣泛的涵義。按照機(jī)電一體化的思想，凡是由各種現(xiàn)代高新技術(shù)與機(jī)械和電子技術(shù)相互結(jié)合而形成的各種技術(shù)、產(chǎn)品(或系統(tǒng))都應(yīng)屬于機(jī)電一體化范疇。機(jī)電一體第一章總論

因此，目前人們談?wù)摰臋C(jī)電液(液壓)一體化、機(jī)電光(光學(xué))一體化、機(jī)電儀(儀器儀表)一體化以及機(jī)電信(信息)一體化等，實質(zhì)上都可歸結(jié)為機(jī)電一體化。機(jī)電一體第一章總論

機(jī)電一體化并非是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)的簡單疊加，而是有著自身體系的新型學(xué)科，是以機(jī)械、電子技術(shù)為主的多門技術(shù)學(xué)科相互結(jié)合發(fā)展的產(chǎn)物。

機(jī)電一體化打破了傳統(tǒng)的機(jī)械工程、電子工程、信息工程、控制工程等舊學(xué)科的分類方法，形成了融機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體，從系統(tǒng)的角度分析與解決問題的一門新興的交叉學(xué)科。機(jī)電一體第一章總論內(nèi)容機(jī)電一體化是一個綜合的概念，包含了技術(shù)、產(chǎn)品和工程三方面內(nèi)容。機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)電一體化產(chǎn)品機(jī)電一體化工程機(jī)電一體第一章總論機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)電一體化技術(shù)是指包括技術(shù)基礎(chǔ)、技術(shù)原理在內(nèi)的、使機(jī)電一體化產(chǎn)品得以實現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感與測試技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)群體基礎(chǔ)之上的一種高新技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)的突出特點在于它在機(jī)械產(chǎn)品中注入了過去所沒有的技術(shù)－－信息處理和自動控制。機(jī)電一體第一章總論機(jī)電一體化產(chǎn)品機(jī)電一體化產(chǎn)品是指采用機(jī)電一體化技術(shù)，在機(jī)械產(chǎn)品基礎(chǔ)上創(chuàng)造出來的新一代機(jī)電產(chǎn)品。該產(chǎn)品具有高新技術(shù)含量，其技術(shù)附加值隨機(jī)電結(jié)合程度的加深而提高。下圖反映了不同年代的產(chǎn)品技術(shù)附加值和技術(shù)構(gòu)成比例的發(fā)展情況。機(jī)電一體第一章總論圖1-1機(jī)電一體第一章總論對機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)附加值的認(rèn)識當(dāng)代產(chǎn)品中，單純機(jī)械技術(shù)的附加值含量越來越少，而微電子技術(shù)的附加值含量卻越來越多。隨著年代的發(fā)展，這種趨勢還將增加。但這并不等于說，微電子技術(shù)可以脫離機(jī)械技術(shù)而在機(jī)械領(lǐng)域獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，而是意味著，機(jī)械技術(shù)只有同微電子技術(shù)相結(jié)合；傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品只有向機(jī)電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展，才是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的唯一出路。機(jī)電一體第一章總論第二節(jié)機(jī)電一體化發(fā)展概況

在機(jī)電一體化這一概念出現(xiàn)之前，世界各國科技工作者已為機(jī)械與電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合自覺不自覺地作了許多工作，研究和開發(fā)了不少機(jī)電一體化產(chǎn)品，如通信電臺的自動調(diào)諧系統(tǒng)、雷達(dá)伺服系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等。70年代初，形成比較完整的機(jī)電一體化概念。此后由于大規(guī)模集成電路技術(shù)和微型計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，在以機(jī)械工業(yè)為主的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中引發(fā)了一場大規(guī)模的機(jī)電一體化技術(shù)革命。目前，機(jī)電一體化產(chǎn)品已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟(jì)和日常工作、生活的各個領(lǐng)域。機(jī)電一體第一章總論典型機(jī)電一體化產(chǎn)品辦公自動化設(shè)備：打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等醫(yī)療器械：腦CT、核磁共振成像診斷儀、纖維光束內(nèi)窺鏡等；機(jī)械制造設(shè)備：數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、自動化物料搬運車等；智能交通運輸設(shè)備等家用電器：電冰箱、全自動洗衣機(jī)、錄像機(jī)等機(jī)電一體第一章總論機(jī)電一體化的目的使產(chǎn)品具有多功能、高效率、高智能、高可靠性省材料、省能源使產(chǎn)品向輕、薄、細(xì)、小、巧方向發(fā)展不斷滿足人們生活的多樣化要求和生產(chǎn)的省力化、自動化需求。機(jī)電一體第一章總論發(fā)展理論基礎(chǔ)：系統(tǒng)工程、控制論和信息論物質(zhì)基礎(chǔ)：微電子技術(shù)、半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路制造技術(shù)發(fā)展趨勢：機(jī)電一體第一章總論相互關(guān)系*一方面微電子技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，另一方面機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也促進(jìn)了微電子技術(shù)的發(fā)展。例如：大規(guī)模集成電路芯片的制造有賴于超精密機(jī)械加工，而超精加工設(shè)備本身又是一種計算機(jī)控制的自動化設(shè)備，即典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)。所以說：機(jī)電一體化技術(shù)的產(chǎn)生，既是機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，又是系統(tǒng)工程、控制論和信息論付諸實踐的結(jié)果。機(jī)電一體第一章總論發(fā)展趨勢性能上：向高精度、高效率、高性能、智能化的方向發(fā)展；功能上：向小型化、輕型化、多功能方向發(fā)展；層次上：向系統(tǒng)化，復(fù)合集成化的方向發(fā)展。機(jī)電一體第一章總論第三節(jié)機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成

一、功能構(gòu)成

目的功能

內(nèi)部功能二、機(jī)電一體化基本結(jié)構(gòu)要素機(jī)電一體第一章總論目的功能對輸入的物質(zhì)、能量和信息(即工業(yè)三要素)進(jìn)行某種處理，輸出具有所需形式或所需特性的物質(zhì)、能量和信息，如圖。機(jī)電一體第一章總論內(nèi)部功能：產(chǎn)品的目的功能是通過其內(nèi)部功能實現(xiàn)的。機(jī)電一體化產(chǎn)品具備五種內(nèi)部功能：

1主功能是實現(xiàn)系統(tǒng)目的的直接必需的功能，主要是對物質(zhì)、能量、信息或其相互結(jié)合進(jìn)行變換、傳遞和存儲。

2動力功能是向系統(tǒng)提供動力、使系統(tǒng)得以運轉(zhuǎn)的功能

3計測功能是獲取系統(tǒng)內(nèi)部、外部信息的功能

4控制功能是對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制，使其正常運轉(zhuǎn)，實施目的功能

5構(gòu)造功能是使構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)及元、部件維持所定的時間和空間上的相互關(guān)系所必需的功能。圖1-3表達(dá)了CNC(計算機(jī)數(shù)控)機(jī)床的內(nèi)部功能構(gòu)成情況。機(jī)電一體第一章總論圖1-3CNC(計算機(jī)數(shù)控)機(jī)床的內(nèi)部功能構(gòu)成情況機(jī)電一體第一章總論二、機(jī)電一體化基本結(jié)構(gòu)要素人體五大要素及其功能的對應(yīng)關(guān)系圖1-4機(jī)電一體化產(chǎn)品的組成要素及其功能的對應(yīng)關(guān)系：圖1-5機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素功能要素之間的關(guān)系機(jī)電一體第一章總論圖1-4機(jī)電一體第一章總論圖1-5機(jī)電一體第一章總論機(jī)電一體化系統(tǒng)的

基本功能要素

1.機(jī)械本體

2.動力部分

3.檢測部分

4.執(zhí)行機(jī)構(gòu)

5.控制器

6.接口機(jī)電一體第一章總論1.機(jī)械本體包括機(jī)械傳動裝置和機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置.功能：使構(gòu)造系統(tǒng)的各子系統(tǒng)、零部件按照一定的空間和時間關(guān)系安置在一定的位置上，并保持特定的關(guān)系。要求：高精度、輕量化和高可靠性。機(jī)電一體第一章總論2.動力部分其功能是按照機(jī)電一體化系統(tǒng)的要求為系統(tǒng)提供能量和動力使系統(tǒng)正常運行。用盡可能小的動力輸入獲得盡可能大的輸出，是機(jī)電一體化系統(tǒng)的顯著特征。包括電源、電動機(jī)等執(zhí)行元件及其驅(qū)動電路。機(jī)電一體第一章總論3.檢測部分功能是把系統(tǒng)運行過程中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測，變成可識別信號，送往控制裝置，經(jīng)過信息處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。包括各種傳感器及其信號檢測電路。機(jī)電一體第一章總論4.執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能：執(zhí)行機(jī)構(gòu)是運動部件，它將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。根據(jù)控制信息和指令完成所要求的動作。包括機(jī)械傳動與操作機(jī)構(gòu)。常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為兩類：電氣式執(zhí)行機(jī)構(gòu)和液壓式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。機(jī)電一體第一章總論

電氣式執(zhí)行機(jī)構(gòu)按運動方式的不同又可分為旋轉(zhuǎn)運動元件和直線運動元件，旋轉(zhuǎn)運動元件主要指各種電動機(jī)，直線運動元件有電磁鐵、壓電驅(qū)動器等。液壓式執(zhí)行部件主要包括液壓缸和液壓馬達(dá)等執(zhí)行元件。機(jī)電一體第一章總論5.控制器控制器是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心部分。它根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)信息和系統(tǒng)的目標(biāo)，進(jìn)行信息處理，按照一定的程序發(fā)出相應(yīng)的控制信號，通過輸出接口送往執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制整個系統(tǒng)有目的地運行，并達(dá)到預(yù)期的性能?？刂破魍ǔＪ怯呻娮与娐坊蛴嬎銠C(jī)組成。機(jī)電一體第一章總論6.接口機(jī)電一體化系統(tǒng)由許多要素或子系統(tǒng)構(gòu)成，各子系統(tǒng)之間必須能順利進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換，為此各要素或各子系統(tǒng)相接處必須具備一定的聯(lián)系部件，這個部件就稱為接口。接口具有保證信號傳遞的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定模式進(jìn)行傳遞。接口的基本功能：機(jī)電一體第一章總論接口的基本功能:1.交換：需要進(jìn)行信息交換和傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)之間,若信號的模式不同(如數(shù)字量與模擬量、串行碼與并行碼、連續(xù)脈沖與序列脈沖等），就無法直接實現(xiàn)信息或能量的交流。通過接口完成信號或能量的統(tǒng)一。2.放大：在兩個信號強度相差懸殊的環(huán)節(jié)間，經(jīng)接口放大，達(dá)到能量的匹配。3.傳遞：變換和放大后的信號在環(huán)節(jié)間能可靠、快速、準(zhǔn)確地交換，必須遵循協(xié)調(diào)一致的時序、信號格式和邏輯規(guī)范。機(jī)電一體第一章總論接口分為四種（按輸入／輸出功能）

機(jī)械接口根據(jù)輸入／輸出部位的形狀、尺寸精度、配合、規(guī)格等進(jìn)行機(jī)械聯(lián)接，如聯(lián)軸節(jié)、管接頭、法蘭盤、萬能插口、接線柱、接插頭與接插座及音頻盒等。物理接口受通過接口部位的物質(zhì)、能量與信息的具體形態(tài)和物理條件約束，如受電壓、頻率、電流、電容、傳遞扭矩的大小、氣(液)體成分(壓力或流量)約束的接口。信息接口受規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)、法律、語言、符號等邏輯、軟件的約束，如GB、ISO、ASCII碼、RS232C、C、C++、VC、VB、TCP/IP等。環(huán)境接口對周圍環(huán)境條件(溫度、濕度、磁場、火、振動、放射能、水、氣、塵)有保護(hù)和隔絕作用，如防塵過濾器、防水聯(lián)接器、防爆開關(guān)等。機(jī)電一體第一章總論基本功能要素之間的關(guān)系：在機(jī)械本體的支持下，由傳感器檢測產(chǎn)品的運行狀態(tài)及環(huán)境變化，將信息反饋給控制及信息處理裝置，控制及信息處理裝置對各種信息進(jìn)行處理，并按要求控制動力源驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。在結(jié)構(gòu)上，各組成要素通過各種接口及相關(guān)軟件有機(jī)地結(jié)合在一起，構(gòu)成一個內(nèi)部合理匹配、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。機(jī)電一體第一章總論第四節(jié)機(jī)電一體化產(chǎn)品的分類按照機(jī)電結(jié)合程度和形式的不同，機(jī)電一體化產(chǎn)品可劃分為：１．功能附加型２．功能替代型３．機(jī)電融合型按服務(wù)領(lǐng)域和對象的不同分類：機(jī)電一體第一章總論功能附加型產(chǎn)品主要特征：在原有機(jī)械產(chǎn)品基礎(chǔ)上，采用微電子技術(shù)，使產(chǎn)品功能增加和增強，性能得到適當(dāng)?shù)奶岣摺Ｖ饕a(chǎn)品：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床、電子秤、數(shù)顯量具、全自動洗衣機(jī)等。機(jī)電一體第一章總論功能替代型產(chǎn)品主要特征：采用微電子技術(shù)及裝置取代原產(chǎn)品中的機(jī)械控制功能、信息處理功能或主功能，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化，性能提高，柔性增加。主要產(chǎn)品：如電子縫紉機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等用微電子裝置取代了原來復(fù)雜的機(jī)械控制機(jī)構(gòu)；電子石英鐘、電子式電話交換機(jī)等用微處理器取代了原來機(jī)械式信息處理機(jī)構(gòu)；線切割加工機(jī)床、激光手術(shù)器等則因微電子技術(shù)的應(yīng)用而產(chǎn)生的新功能，取代了原來機(jī)械的主功能。機(jī)電一體第一章總論機(jī)電融合型產(chǎn)品主要特征：根據(jù)產(chǎn)品的功能和性能要求及技術(shù)規(guī)范，采用專門設(shè)計的或具有特定用途的集成電路來實現(xiàn)產(chǎn)品中的控制和信息處理等功能，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加緊湊、成本進(jìn)一步降低。該產(chǎn)品是機(jī)與電在更深層次上的有機(jī)結(jié)合。主要產(chǎn)品：傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、攝象機(jī)、磁盤驅(qū)動器、CNC數(shù)控機(jī)床等。機(jī)電一體第一章總論按服務(wù)領(lǐng)域和對象的不同分類：機(jī)電一體第一章總論第五節(jié)機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)１．機(jī)械技術(shù)２．檢測傳感技術(shù)３．信息處理技術(shù)４．自動控制技術(shù)５．伺服傳動技術(shù)６．系統(tǒng)集成技術(shù)機(jī)電一體第一章總論１．機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)。其機(jī)械產(chǎn)品與傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品的區(qū)別在于：結(jié)構(gòu)更簡單，功能更強，性能更優(yōu)越?，F(xiàn)代機(jī)械要求具有更新穎的結(jié)構(gòu)、更小的體積、更輕的重量，還要求精度更高、剛度更大、動態(tài)性能更好。為了滿足這些要求，在設(shè)計和制造機(jī)械系統(tǒng)時，除了考慮靜態(tài)、動態(tài)的剛度及熱變形的問題外，還應(yīng)考慮采用新型復(fù)合材料和新型結(jié)構(gòu)以及新型的制造工藝和工藝裝置。機(jī)電一體第一章總論２．檢測傳感技術(shù)檢測傳感裝置是機(jī)電一體化系統(tǒng)的感覺器官，即從待測對象那里獲得能反映待測對象特征和狀態(tài)的信號。檢測傳感技術(shù)的內(nèi)容，一是研究如何將各種物理量（如位置、位移、速度、加速度、力、溫度、壓力、流量、成分等）轉(zhuǎn)換成與之成比例的電量。二是研究對轉(zhuǎn)換的電信號的加工處理，如放大、補償、標(biāo)度變換等。機(jī)電一體第一章總論３．信息處理技術(shù)．信息處理技術(shù)包括信息的變換、存取、運算、判斷和決策，信息處理大都是依靠計算機(jī)來進(jìn)行的，因此，計算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)是密切相關(guān)的。計算機(jī)技術(shù)包括計算機(jī)的軟件技術(shù)、硬件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等。機(jī)電一體化系統(tǒng)中主要采用工業(yè)控制機(jī)（包括PLC，單、多回路調(diào)節(jié)器，單片機(jī)等），進(jìn)行信息處理。機(jī)電一體第一章總論４．自動控制技術(shù)自動控制技術(shù)的目的在于實現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的目標(biāo)最佳化。自動控制所依據(jù)的理論和基礎(chǔ)是自動控制原理（經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論）。機(jī)電一體化系統(tǒng)中自動控制技術(shù)主要包括位置控制、速度控制、力（壓力）控制；PID控制、最優(yōu)控制、模糊控制和自適應(yīng)控制等。機(jī)電一體第一章總論５．伺服傳動技術(shù)“伺服”（serve）即“伺候服侍”的意思，就是在控制臺指令的指揮下，控制驅(qū)動元件，使機(jī)械的運動部件按照指令的要求進(jìn)行運動，并具有良好的動態(tài)性能。伺服傳動系統(tǒng)中所采用的驅(qū)動技術(shù)與所使用的執(zhí)行元件有關(guān)。伺服傳動系統(tǒng)按執(zhí)行元件不同可分為液壓伺服系統(tǒng)和電氣伺服系統(tǒng)兩類。機(jī)電一體第一章總論液壓伺服和電氣伺服的特點：液壓伺服系統(tǒng)：優(yōu)點：工作穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、輸出力矩大，低速運行時，具有突出的優(yōu)點。缺點：需要增加液壓動力源，設(shè)備復(fù)雜、體積大，維修費用大，還存在環(huán)境污染。應(yīng)用：大型設(shè)備和有特殊需要的場合。電氣伺服系統(tǒng)：優(yōu)點：采用電動機(jī)作為伺服驅(qū)動元件，控制靈活、費用較小、可靠性高。缺點：低速時輸出力矩不夠大。機(jī)電一體第一章總論６．系統(tǒng)集成技術(shù)系統(tǒng)集成技術(shù)是以整體的概念來組織、應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)。即從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，先將系統(tǒng)分解成若干功能子系統(tǒng)，對于每個子系統(tǒng)的技術(shù)方案都首先從實現(xiàn)整個系統(tǒng)技術(shù)協(xié)調(diào)的觀點來考慮，對于子系統(tǒng)和子系統(tǒng)之間的矛盾或子系統(tǒng)和系統(tǒng)整體之間的矛盾都要從總體協(xié)調(diào)的需要來選擇解決方案。機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個技術(shù)綜合體，利用系統(tǒng)總體集成技術(shù)將各種相關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運用，最終達(dá)到整體系統(tǒng)的最佳化。機(jī)電一體第一章總論第六節(jié)典型機(jī)電一體化控制系統(tǒng)◆從控制角度分：

1.開環(huán)控制：洗衣機(jī)、電烤箱、微波爐、洗碗機(jī)——開環(huán)控制系統(tǒng)。

2.閉環(huán)控制◆從系統(tǒng)傳遞信號的性質(zhì)分：

1.連續(xù)控制系統(tǒng)

2.離散控制系統(tǒng)機(jī)電一體第一章總論開環(huán)控制定義：沒有輸出反饋的系統(tǒng)。輸入直接送給控制器，并通過控制器對受控對象產(chǎn)生控制作用。優(yōu)點：簡單、經(jīng)濟(jì)、易維修。缺點：精度低，對環(huán)境變化和干擾十分敏感。機(jī)電一體第一章總論閉環(huán)控制閉環(huán)控制系統(tǒng)是具有輸出反饋的系統(tǒng)。其輸出信號的全部或部分被反饋到輸入端（稱為反饋信號），與輸入信號比較后的偏差信號送給控制器，控制器對信號進(jìn)行處理后產(chǎn)生控制信號，再控制被控對象的輸出。優(yōu)點：精度高，動態(tài)性能好，抗干擾能力強。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，不易維修。機(jī)電一體第一章總論連續(xù)控制系統(tǒng)信號在時間上是連續(xù)變化的系統(tǒng)稱為連續(xù)控制系統(tǒng)。大多數(shù)的模擬控制系統(tǒng)。機(jī)電一體第一章總論離散控制系統(tǒng)系統(tǒng)中某處或多處的信號為脈沖序列或數(shù)碼形式，信號在時間上是離散的。例：計算機(jī)控制系統(tǒng)。PWM控制、V-f控制機(jī)電一體第一章總論第七節(jié)機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的設(shè)計流程首先根據(jù)目的功能確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標(biāo)，這其中包括：

運動參數(shù)——表征機(jī)器工作運動中軌跡、行程、方向和起止點位置正確性的指標(biāo)。動力參數(shù)——表征機(jī)器輸出動力大小的指標(biāo)（力、力矩和功率）。品質(zhì)指標(biāo)——用來表征運動參數(shù)和動力參數(shù)品質(zhì)的指標(biāo)，例如如重復(fù)定位精度、行程和方向的可變性，速度的高低與穩(wěn)定性，力和力矩的可調(diào)性或恒定性等。另有：工藝性、人機(jī)工程、美學(xué)、標(biāo)準(zhǔn)化等指標(biāo)機(jī)電一體第一章總論系統(tǒng)功能部件、功能要素的劃分應(yīng)以各構(gòu)成要素及要素之間的接口為基礎(chǔ)來劃分功能部件或功能子系統(tǒng)，以便在控制上形成若干自由度。因此，也可按運動的自由度劃分成若干功能子系統(tǒng)，再按子系統(tǒng)劃分功能部件。功能要素或功能子系統(tǒng)的選用或設(shè)計是指特定機(jī)器的操作(執(zhí)行)機(jī)構(gòu)和機(jī)體，通常必須自行設(shè)計，而執(zhí)行元件(電或液、氣等驅(qū)動元件)、檢測傳感元件和控制器等功能要素既可自行設(shè)計也可選購市售的通用產(chǎn)品。機(jī)電一體第一章總論接口的設(shè)計

接口問題是各構(gòu)成要素間的匹配問題。執(zhí)行元件與運動機(jī)構(gòu)之間、檢測傳感元件與運動機(jī)構(gòu)之間通常是機(jī)械接口。機(jī)械接口有兩種形式。

一種是執(zhí)行元件與運動機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)軸器和傳動軸，以及直接將檢測傳感元件與執(zhí)行元件或運動機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)在一起的聯(lián)軸器(如波紋管、十字接頭等)、螺釘、鉚釘?shù)龋苯勇?lián)結(jié)時不存在任何運動和運動變換。

另一種是機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，如減速器、絲杠螺母等，控制器與執(zhí)行元件之間的驅(qū)動接口，控制器與檢測傳感元件之間轉(zhuǎn)換接口，微電子傳輸、轉(zhuǎn)換電路。因此，接口設(shè)計問題也就是機(jī)械技術(shù)和微電子技術(shù)的具體應(yīng)用問題。機(jī)電一體第一章總論從系統(tǒng)內(nèi)部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)就是由許多接口將系統(tǒng)各要素間的輸入／輸出聯(lián)系為一體的系統(tǒng)。從這一觀點出發(fā)，系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于接口的性能，各要素或各子系統(tǒng)之間的接口性能就成為綜合系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)要素或子系統(tǒng)之間的接口極為重要，在某種意義上講，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計歸根結(jié)底就是“接口設(shè)計”。機(jī)電一體第一章總論綜合評價(或整體評價)對機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的綜合評價主要是對其實現(xiàn)目的的功能、性能、結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價。機(jī)電一體化的目的是提高產(chǎn)品(或系統(tǒng))的附加價值，而附加價值的高低必須以衡量產(chǎn)品性能和結(jié)構(gòu)質(zhì)量的各種定量指標(biāo)為依據(jù)。不同的評價指標(biāo)可選用不同的評價方法。具體設(shè)計時，常采用不同的設(shè)計方案來實現(xiàn)產(chǎn)品的目的功能、規(guī)格要求和性能指標(biāo)。因此，必須對這些方案進(jìn)行綜合評價，從中找出最佳方案。機(jī)電一體第一章總論機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的評價

系統(tǒng)內(nèi)部功能評價參數(shù)系統(tǒng)的價值高低主功能系統(tǒng)誤差小大抗干擾能力強弱廢棄物輸出少多變換效率高低動力功能輸入能量少多能

源內(nèi)

裝外

設(shè)控制功能輸入/輸出口個數(shù)多少手動操作少多構(gòu)造功能尺寸、重量小、輕大、重強

度高低計測功能精

度高低機(jī)電一體第一章總論機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的評價內(nèi)容機(jī)電一