机电一体化2(du)

1、1.1.主体机械结构主体机械结构 主要尺寸的确定主要尺寸的确定 布局、作业空间的确定布局、作业空间的确定 运动自由度的确定运动自由度的确定 操作环境的确定操作环境的确定 明确体现设计指标、结构尽可能简单、安全可靠明确体现设计指标、结构尽可能简单、安全可靠2.2.总体布局总体布局 功能合理，结构紧凑、层次分明、比例协调功能合理，结构紧凑、层次分明、比例协调一、传动方案设计一、传动方案设计 ：直线型输出和转动型输出直线型输出和转动型输出 * *直线驱动元件直接驱动：直线步进电机、直线驱动元件直接驱动：直线步进电机、 阀控油缸、气缸阀控油缸、气缸(多功能真空锤多功能真空锤) 直接驱动，不受中间机构的

2、影响。直接驱动，不受中间机构的影响。* *回转型元件驱动元件：回转型元件驱动元件：（直流电机、步进电机、交流电机）（直流电机、步进电机、交流电机）+ +（丝杠螺母、齿轮、连杆）（丝杠螺母、齿轮、连杆） 受中间结构的影响，传动精度、刚度影响定位。受中间结构的影响，传动精度、刚度影响定位。* *转动输出型驱动结构：直线型驱动元件、回转型元件转动输出型驱动结构：直线型驱动元件、回转型元件 气压、液压：直接驱动气压、液压：直接驱动 电动机电动机+ +齿轮齿轮合理匹配执行机构与驱动元件可以提高系统的综合性能，降低系统的成本合理匹配执行机构与驱动元件可以提高系统的综合性能，降低系统的成本1.1.大棚除雪机

3、械的驱动方案大棚除雪机械的驱动方案 除雪功能除雪功能：在电动机带动下，通过齿轮的各种连接，使装有除雪板的履带沿着轨道上下、 左右移动，从而刮除大棚表面的积雪，实现除雪功能。自动启动：自动启动：传感器自动获取积雪厚度的信号，单片机自动控制产品工作，智能化操作。动力部分动力部分：整个装置的动力是由电动机提供的，我们可通过操纵控制电动机的操纵系统来实现以上功能的循环过程。2.2.渔场及其它水面覆灾应急清理船渔场及其它水面覆灾应急清理船 整个装置采用似行星轮结构，以倒三角形为支架，在三角形的三个顶点的位置分别安装三个类似渔网的网状物，用于对悬浮物进行打捞。此三角形结构可以转动，实现三个过滤网循环工作，

4、节省时间，操作方便。过滤网内有通道连通传送带及挡板。当该装置工作时，整体固定不转动，位于较低处顶点的过滤网为此时工作点，通过船体向前运动，将悬浮物搜集到网中。搜集满后旋转三角盘，将另一个过滤网转到较低位置进行新一轮搜集；并将刚搜集满的那个过滤网转到高处，使刚搜集好的物质通过重力从通道落入传送带，并通过传送带的传送及调节斜挡板将搜集物均匀地倾倒入船舱内。考虑工作环境，选择动力源和驱动原件考虑工作环境，选择动力源和驱动原件p22局域伺服系统局域伺服系统 实现一个单项运动的伺服控制实现一个单项运动的伺服控制 实现输出变量精确地跟随或复现输入变量的控制系统。实现输出变量精确地跟随或复现输入变量的控制系

5、统。 包含功率放大和反馈，使得输出变量的值紧密地响应输入量值的一种包含功率放大和反馈，使得输出变量的值紧密地响应输入量值的一种自动控制系统。自动控制系统。心脏心脏计算机综合控制系统计算机综合控制系统 为伺服驱动系统传送控制命令、检测系统的反馈信息、人为伺服驱动系统传送控制命令、检测系统的反馈信息、人机界面的控制、作业任务规划、系统运行管理。机界面的控制、作业任务规划、系统运行管理。头脑头脑一、局域伺服系统一、局域伺服系统1.1.作用：电信号转化成执行机构的动力输出作用：电信号转化成执行机构的动力输出 要求：好的动、静态指标要求：好的动、静态指标2.2.伺服驱动方案：模拟和数字；开环、闭环、半闭

6、环；伺服驱动方案：模拟和数字；开环、闭环、半闭环；伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类 * *开环数字控制开环数字控制* *闭环数字控制闭环数字控制* *半闭环数字控制半闭环数字控制二、计算机控制系统方案二、计算机控制系统方案1.1.作用：实现一定的控制策略和完成一定的信息处理作用：实现一定的控制策略和完成一定的信息处理 要求：好的动、静态指标实现系统的基本控制功能，满足性能指标要求要求：好的动、静态指标实现系统的基本控制功能，满足性能指标要求2.2.控制方案：集中控制；分散控制；多级控制

7、控制方案：集中控制；分散控制；多级控制三、基于产品类型的控制方案设计三、基于产品类型的控制方案设计 1.1.大批量生产：专用计算机控制系统大批量生产：专用计算机控制系统 单件小批量生产：通用计算机控制系统单件小批量生产：通用计算机控制系统 2.2.一般工业产品：一般工业产品： 民用产品民用产品 军用、国防等特殊产品军用、国防等特殊产品 3.3.产品开发：集散控制系统产品开发：集散控制系统 样机研制：专用控制系统样机研制：专用控制系统四、基于系统规模的控制方案设计四、基于系统规模的控制方案设计 1.1.分级控制分级控制n 等级控制或分层控制，是指将系统的控制中心分解成多层次、分等级的等级控制或分

8、层控制，是指将系统的控制中心分解成多层次、分等级的制体系，一般呈宝塔型，同系统的管理层次相呼应。制体系，一般呈宝塔型，同系统的管理层次相呼应。 n分级控制的特点是综合了集中控制和分散控制的优点，其控制指令由上分级控制的特点是综合了集中控制和分散控制的优点，其控制指令由上往下越来越详细，反馈信息由下往上传越来越精练，各层次的监控机构有往下越来越详细，反馈信息由下往上传越来越精练，各层次的监控机构有隶属关系，它们职责分明，分工明确。隶属关系，它们职责分明，分工明确。 分级控制系统的特点：分级控制系统的特点： （1）各子系统都具有各自独立的控制能力和控制条件，从而有可能对子系统的管理实施独自的处理。

9、 （2）整个管理系统分为若干层次，上一层次的控制机构对下一层次各子系统的活动，进行指导性、导向性的间接控制城市灯光集中控制系统城市灯光集中控制系统宿舍智能防盗防火报警系统宿舍智能防盗防火报警系统宿舍智能防盗防火报警系统宿舍智能防盗防火报警系统宿舍智能防盗防火报警系统由主控端和宿舍监控端组成，以spce061a为控制中心，外围扩展了无线传输模块、人员进出监测模块、键盘模块、人体监测模块、烟雾监测模块、声光报警模块、显示模块、电源模块 基于基于can总线的矿井通风监测系统总线的矿井通风监测系统四、基于系统规模的控制方案设计四、基于系统规模的控制方案设计 2.2.集中控制集中控制 指在组织中建立一个

10、相对稳定的控制中心，由控制中心对组织内外的各种信息进行统一的加工处理，发现问题并提出问题的解决方案。这种形式的特点是所有的信息(包括内部、外部)都流入中心，由控制中心集中加工处理，且所有的控制指令也全部由控制中心统一下达。 集中控制是一种较低级的控制较低级的控制，只适合于结构简单的系统，如小型企业、家庭作坊等。 集中控制的特点： 在集中控制中，信息处理、偏差检测、纠偏措施等都是由一个中心统一完成的。因此，集中控制最大的优点就是能够保证组织的整体一致性。但是，集中控制容易造成下层管理人员缺乏积极性，出现官僚主义，甚至导致组织反映迟钝，也可能出现控制中心失误带来整个组织的坍塌。多媒体教室控制系统多

11、媒体教室控制系统路灯集中控制系统路灯集中控制系统锅炉集中控制系统锅炉集中控制系统汽车灯光集中控制系统汽车灯光集中控制系统五、基于工作环境的控制方案设计五、基于工作环境的控制方案设计 1.1.家用电器家用电器 2.2.办公设备办公设备 3.3.生产设备生产设备1.5 1.5 可靠性设计可靠性设计1.1.产品可靠性：产品可靠性： 产品研制和设计阶段所形成的产品固有特性产品研制和设计阶段所形成的产品固有特性可靠度函数：规定的条件和时间内完成规定功能的概率可靠度函数：规定的条件和时间内完成规定功能的概率寿命：从开始到发生故障报废的平均有效工作时间寿命：从开始到发生故障报废的平均有效工作时间 一次故障到下一次故障的平均有效时间一次故障到下一次故障的平均有效时间2.2.可靠性指标的分配：将系统的可靠度指标合理分到各个组成单元。可靠性指标的分配：将系统的可靠度指标合理分到各个组成单元。等同分配：串联等同分配：串联 并联并联 按比例分配按比例分配按重要性分配按重要性分配简化产品结构：简化产品结构：