機(jī)電一體化論文

1、摘要：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計的目的是綜合運(yùn)用機(jī)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(jì)、方便、有效、可靠的滿足用戶需要的系統(tǒng)或產(chǎn)品。機(jī)電一體化是當(dāng)前生產(chǎn)機(jī)械發(fā)展的主要趨勢，有著廣闊的發(fā)展前景，對未來的機(jī)械生產(chǎn)有著重要的影響。而機(jī)電一體化系統(tǒng)原理的方案設(shè)計，作為機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心組成部分，對機(jī)電一體化的總體設(shè)計影響深遠(yuǎn)。機(jī)電一體化是機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、訓(xùn)一算機(jī)、信息等多學(xué)科的交叉融合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴于也促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和

2、進(jìn)步。本文介紹了機(jī)電一體化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法研究。引言：機(jī)電一體化系統(tǒng)最本質(zhì)的特征是一個機(jī)械系統(tǒng)它是充分運(yùn)用電子計算機(jī)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(jī)械系統(tǒng)實現(xiàn)了機(jī)械系統(tǒng)的智能化、自動化?；跈C(jī)電一體化系統(tǒng)是現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)這一基本認(rèn)識將會有利于我們進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法研究。1.1國外機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)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(jì)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(rèn)第二階段，機(jī)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(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品。因此，機(jī)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(jī)電一體化產(chǎn)品幾乎遍及所有制造業(yè)領(lǐng)域。(2)機(jī)電一體化從單機(jī)向整個制造業(yè)的集成化過度。(3)激光技術(shù)進(jìn)入機(jī)電一體化領(lǐng)域。(4)微細(xì)加工技術(shù)與設(shè)備發(fā)展迅猛。1.2國內(nèi)機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀我國從20世紀(jì)80年代初開始進(jìn)行機(jī)電一體化的研究和應(yīng)用，國務(wù)院成立了

4、機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)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(jī)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(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作。雖然口前國內(nèi)機(jī)電一體化技術(shù)與日本、歐關(guān)等先進(jìn)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(jī)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(jī)電互補(bǔ)法。該方法的特點是利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品(或系統(tǒng))中的復(fù)雜機(jī)械功能部件或功能子系統(tǒng)，以彌補(bǔ)其不足。如在一般的工作機(jī)中，用可編程邏輯控制器（PLC)或微型計算機(jī)來取代機(jī)械式變速機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、離合器、蝸輪蝸桿等機(jī)構(gòu)，代替插銷板、撥碼盤、步進(jìn)開關(guān)、時間繼電器等，以彌補(bǔ)機(jī)械技術(shù)的不足，不但能大大簡化機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)電參數(shù)的有機(jī)匹配比較充分。某些高性能的光機(jī)電一體化系統(tǒng)，如激光打印機(jī)的主掃描機(jī)構(gòu)一一激光掃描鏡，其掃描鏡轉(zhuǎn)軸就是電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸，這是執(zhí)行元件與執(zhí)行機(jī)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(jī)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(jī)電一體化改造中應(yīng)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(fèi)用，且有利于生產(chǎn)管理、使用和維修。3機(jī)電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能3.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要功能3.2機(jī)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(wù)，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(dú)立于物質(zhì)和能量的一類功能變換對象。機(jī)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(jī)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(jī)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(yùn)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(jī)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