机电一体化在工程机械上概念设计理论研究综述

机电一体化在工程机械上看法设计理论研究、应用与发显现状与展望内容纲要：商讨了机电一体化产品看法设计理论与方法对产品创新设计的重要性。剖析了机电一体化产品看法设计理论的国内外研究现状与不足之处。外国学者以电子学及控制理论为研究出发点,成立了一些看法设计操作平台。国内学者以现代机构学为研究出发点,研究以运动履行功能为主功能的机电一体化产品看法设计，其设计理论与方法，论述了工程机械机电一体化的目的和主要内容，更拥有适用性，更有利于计算机协助看法设计。最后指出了机电一体化在工程机械上的应用，及其产品看法设计理论与方法的发展方向。要点词：机电一体化工程机械看法设计应用与发展电子技术包含计算机技术、集成电路技术、数字电路技术以及通迅技术。电子技术和传感器技术与机械相联合，实现机械的自动控制、自动监测和办理，即机电一体化技术。传感器是机电一体化的“媒体”、感觉器官；以微机为核心的电子技术是机电一体化的中枢、大脑，它接受传感器送人的各样信息，进行办理后送至履行部分履行大脑的命令。机电一体化技术先在汽车上应用，而后在工程机械上推行，主假如为了节俭能源、降低排气污染，知足日趋严格的环保法例要求，第一从汽油机的点火系着手，用电子技术控制汽油机的空燃比。德国博世(BoSch)企业、美国的GM企业、Ford企业及日本电装企业等先后推出各样电子控制汽油发射系统和无分电器电子控制点火系统。随后在其余系统都采纳机一体化技术，其效益日趋明显并日趋完美。此刻机电一体化水平的高低，已成为权衡工程机械性能的重要指标之一。工程机械机电一体化的目的和内容跟着社会的发展，人们对工程机械提出了愈来愈高的要求，如高性能、低能耗、干净排气、安全舒坦、靠谱耐用、操控轻巧等。希望实现节能化、自动化、智能化。为此，一定在工程机械上采纳电子技术和传感器技术，即机电一体化技术。1.1工程机械机电一体化的目的节俭能源、净化排气、提高效率充分有效地发挥柴油机(工程机械多半采纳柴油机)的输出功率，使柴油尽量完好焚烧、净化排气。为使柴油机的输出功率减少能量损失，采纳电子技术，依据负荷条件自动调理柴油机的油门；冷却建筑初树电扇的转速可随温度的变化自动控制，以实现节能；电子节能液压泵系统减小能耗;电子控制自动变速，提高工程机械的动力性、经济性和效率。提高操控性能机电一体化技术用于工程机械，使过去纯机械式操控系统难以实现的精美操控自动化，并且使既复杂又需高度娴熟操控的或人工操控的作业简单化；实现无人驾驶和远距离操控，即便在人们难以进人的海底和危险场所也能进行作业。如水下推土机、海底机器人、发掘机和掘进机的自动发掘、无人驾驶卡车等。提高安全性为使工程机械安全运行，用传感器检测机械各部位的状态，经过微机判断，声音报警。当出现危及人身和设施重要事故时，立刻报警并自动熄火泊车。比如，为了防备起重机的倾翻，经过微机对传感器输人的信息进行运算办理，一旦有危险立刻发出警报，显示其状态使超负荷防备装置起作用。在坡地作业的机械上装设带倾斜仪的防倾翻装置。电子控制防抱制动系统(AntilockBrakeSystem，简称ABS)，可防备制动时车轮打滑和车轮抱死，以提高行驶的安全性。电子控制安全气囊防备系统(AirbagRestraintSystem，简称ARS)，防备触犯损害驾驶员。提高靠谱性为使机械常常处于无故障状态，提高运行率，可设置各样种类的传感器，经过电子监装置，以判断柴油机、变速器、驱动桥、转向系统、制动系统、行驶系统和液压系统等工作情况，进行故障展望，判断潜伏故障部位，提早进行维修养护。专题综述—I.l.}实现运行的合理化管理机电一体化技术的应用，可自动记录工作状况、运行时间、燃料与润滑油耗费量、柴油机转速、转矩、车速、牵引力、底盘各总成的使用状况等。经过这些自动记录信息，能够来剖析施工方法、作业方法及运行管理方法，决定机械的维修、养护、更新的合理周期，并可以计算机械的使用花费，进行成本核算。提高乘坐舒坦性，减少驾驶员的劳动机械上配置的空调、电视、收音机、音响、电信、照明等也是机电一体化的开发内容1.2工程机械机电一体化的内容机电一体化技术在工程机械上的应用，主要有以下几个方面的内容：1）整机电子控制:电液操控、仿型控制、远距离控制、无线电摇控等；2）柴油机电子控制:燃料发射、发动机工况和电泵的检测与控制、冷却系统和润滑系统的检测与保护等；3）底盘各总成的电子控制4）工作装置部分的电子控制5）其余协助部分的电子控制工程机械机电一体化的实例2.1柴油机部分

:变速器、ABS系统、动力转向、悬架等；:工作装置、力矩限制器、测平系统等；:空调、电信、照明、各样报警装置等。柴油机机电一体化技术的研究与应用比汽油滞后10多年。但是，跟着电子技术特别是微机技术的快速发展，促使柴油机机电一体化技术的研究与应用。当前，世界制造柴油机和工程机械的各大企业在改良柴油机焚烧过程降低油耗和减少其排放方面，推出燃油发射电子控制系统。实践表示，燃油发射系统的要点参数是喷油量和喷油时刻。该系统采纳机电一化技术，能够提高喷油压力、降低油耗、优化喷油准时、降低噪声、减少Nox、HC并可控制喷油速率。柴油机电子控制喷油系统由传感器部分、电子控制部分(ECUElectronicControlUnit的简称)和履行器部分构成，如图1所示。传感器部分各种传感器感知、收集的各样被丈量(如物理量、化学量、位移量等)按必定规律变换成3h可用输出信号(一般为电量)输人给ECU。如油门踏板地点传感器、曲轴转传感器、冷却水温传感器、燃油温度传感器、进入压力传感器等。图

1

柴油机电子控制喷油系统构成表示图电子控制部分(ECU)由输入回路、输出回路、A/D变换器、微型计算机(微机)及电源电路、备用电路等构成。微办理器是ECU的核心零件。在一块大规模集成电路芯片上集成了中央办理器CPU、储存器(RAM/ROM/EPROM/EEPROM)、1/O接口电路、准时器/计时器、串行/并行通信接口、A/D和D/A等各个功能器件，进而构成了一个完好的单片微型办理器，简称单片机。单片机拥有体积小、功能强、靠谱和价钱低等特色。其内部的储存器容量和1/0接口功能在不停增添。当前在ECU中所使用的微办理器多半是8位和16位的，甚至位的。跟着电子技术和传感器技术的快速发展，ECU将由单机控制向集中控制方向快速发展。

32履行器部分，柴油机电子控制喷油系统的履行器履行ECU柴油机电子控制喷油系统履行器按工作原理可分为电磁式、液压式

经过运算办理的信息。当前，;按操控力的产生疏单向操控力

(螺线管

)和双向操控力

(动圈式线性螺线管和步进电机

)式履行器；按操控力的方向分为直线力矩和旋转力矩式履行器；按运动状态分为开关式和连续动作式履行器。外国很多大企业竞相推出多种柴油机电子控制喷油系统。柴油机电子控制喷油系统，按控制零件分为电子控制喷油泵和电子控制喷油器两种；按控制方式分为地点控制系统和时间控制系统两大类。电子地点控制系统的特色是不单保存了传统的泵一管一嘴系统，并且还保存了原泵中齿条、柱塞套、柱塞上的斜槽等控制油量的结构，此外增添了少许的构件如滑套等。地点控制系统可分为直列泵地点控制系统和分派泵地点控制系统。直列泵式又可分为改变凸轮相位式(为日本Zexel企业的COPECT系统)和控制滑套式(为日本Zexel企业的TICS系统)，分派式也可分为控制柱塞径向行程式(如英国Luca、企业的EPIC系统)和控制滑套地点式。图2即为德国博世(BoSch)企业的电控喷单体泵)，油系统图。日本电装企业(Nippondenso)的ECD-V1电控喷油系统也属于这种系统。该系统采纳线性电磁铁，经过杠杆来控制滑套地点，进而实1.调理杆传感器2.电磁油最调理履行机构3.电磁断4.分派转子5.喷油准时电磁调理阀6.调理杆图2德国博世(R( )sch)企业电控喷油系统现油量该系统采纳线性电磁铁，经过杠杆来控制滑套地点，进而实现油量控制。系统中设置有传感器来反应滑套地点。电子时间控制系统是用高速电磁阀直接控制高压燃油的导通。传统喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的螺旋槽、套筒上的油孔及提早器等机构已所有撤消。一般采纳电磁阀封闭时开始喷油，电磁阀翻开时喷油结束。喷油始点取决于电磁阀封闭时刻，喷油量取决于电磁阀封闭的连续时间。时间控制系统可分为分派泵式(如日本Zexel企业的Model-1系统、日本电装企业的ECQ-V3系统、美国Stanadyne企业的DS系统是在分派泵转子尾部的进油通道上设置电磁阀)；单体泵式(德国博世企业的ECP13单体泵)，如图3所示；共轨式（又分为高压式、蓄压式和液压式））和电子泵嘴式四种种类。图3EUP13电控单体泵电子泵嘴系统主要由燃料供应系统、机械驱动系统及电子控制系统三个基本部分构成。电子泵嘴的结构如图4所示，它是在原机械式泵喷嘴的基础上，撤消了柱塞上的螺旋槽筒上的油孔。它由喷油器壳体、柱塞、高速电磁阀(提高阀、电磁铁、电磁线圈)等构成。采纳电磁线圈控制提高阀进而实现喷油准时和计量功能。提高阀封闭，燃油压力高升并开始喷油；提高阀开启，喷油停止。提高阀的封闭连续时间确立喷油量。图4电子泵喷嘴的结构表示图图5为电子泵喷嘴的工原理表示图。电子泵喷嘴控制系统的功能就是对电子泵喷嘴系统进行高精度和及时控图5电子泵喷嘴的工原理表示图制，如1所示，ECU从操控者及各样传感器输人的信息，经过精准运算办理将履行信息输出至高电磁阀，以控制燃油发射量和喷油准时。2.2电子控制静液压传动履带式装载机日本小松企业推出D66S型履带式装载机所有采纳静液压传动系统，并且采纳电子控制系统对机械的启动、转向、制动、行驶、停止等各项动作进行控制。D66S型履带式装载机静液压传动系统的构成如图6所示。柴油机的动力经过传动轴输人至转矩分流装置(即分动箱)，经过分流装置传至变量油泵十变量马达的左右静压传动机构，后者的输出功率经过最后减速器传达给驱动链轮，最后驱动履带。在该系统中装置电子比率控制阀作为控制变量+变量马达容量的履行机构，构成电子一一液压控制系统。1.蓄电池2.电子控制器3.驾驶室4.静液压系统油箱5.伺服油泵6.供油油泵7.摆线油泵8.9.工作装置串连泵10.供油安全阀11.制动阀12.分动箱13.传动轴14.变量油泵+变量马达(右边)15.变量油泵+变量马达(左边)16.制动器17.链轮18.履带19.终传动20.柴油机21.减振连结装置22.油门调速器23.转速传感器图6传动系统图电子—液压控制系统如图7所示，它由传感器部分、电子控制部分(ECU)和履行器部分构成。各传感器用于收集(感知)各部位的信息，电子控制部分(ECU)对传感器输入的信息进行运算办理，输出给履行器部分。该系统的履行器部分由各样电磁阀构成，ECU向电磁阀发出各指令，电磁阀依据指令控制变量油泵和变量马达的容量，进而自动实现装载机的转向、制动、行驶、作业，使装载机依据不一样的工况自动进入最正确运行和作业状态，减少了驾驶员的劳动强度。1.电子控制器控制传感器

(内装微办理机5.制动传感器

)

2.蓄电池3.行进退后速度控制手柄传感器4.油门调整器6.转向传感器7.供油压力开关8.柴油机转速传感器9.去制动器控制阀

10.去马达电磁阀

11.去行进用油泵电磁阀

12.去退后用油泵电磁阀13.去均衡阀图7电子控制系统工程机械机电一体化的发展趋向当前，日本和欧美各国十分重视工程机械机电一体化技术的研究和应用，并开发了合用于各种工程机械使用的机电一体化系统。此后，机电一体化技术的发展趋向以下:3.1工程机械电子技术工程机械电子技术主要包含硬件和软件两部分内容。硬件包含微机及其接口，当前在工程机械上大多采纳的是8位、16位的单片机，并向32位发展。接口电路、放大电路、功率元件等大多采纳拥有高抗扰乱性能的IC芯片、可控硅和大功率三极管等。软件主假如以汇编语言(自汇编、交错汇编、宏汇编)及其余高级语言(如BASIC语言、FOR-TRAM语言和C语言等)编制的各样数据收集、计算判断、报警、程序控制、优化控制、监控和自诊疗等程序。在电子控制方面，将由单机控制一个项目向集中控制(多个项目)发展。用于工程机械的微机体积势必明显减小，增添功能，提高靠谱性与质量，这是工程机械电子技术发展的总趋势。3.2传感器技术当前，工程机械用传感器随传感器技术快速发展而发展很快，传感器种类愈来愈多，采集信息的范围愈来愈广，精度不停提高，抗扰乱性加强，寿命不停增添，成本渐渐降低，并将向集成化、多功能化和智能化方向发展。3.3电子控制理论跟着电子技术(特别是微机技术)和传感器技术在工程机械上的应用，将使控制理论应用于工程机械的各样控制系统并快速发展。控制理论是编制和优化控制软件的理论基础，是目前汽车与工程机械电子技术中的要点和难点。当前在外国宽泛采纳最优控制方法，也有采纳自适量、模糊控制方法。电一体化产品看法设计的实质。德国HeinzNixdorf大学的JurgenGausemeier,MartinFlath,StefanM¨ohringer[13]等人于2001年建立了机电一体化系统开发的V型模型,指出在看法设计的早期阶段,需要有一种共同的功能描绘语言来描绘所波及的不一样学科的知识,给出了一种合用于机电一体化产品看法设计的集成方法,即用半规则式说明语言进行功能原理建模。将该方法已成功用于汽车导航驱动系统的看法设计过程中。在法国PSA所进行的ESPRITⅢ/OLMECO(OpenLi-braryforModelsofMechatronicsComponents机电一体化构成元件的模型的开放库)研究项目,获得了阶段性成功。该项目的核心是一个包含了机电一体化系统中各个学科的模型所构成的模型库。他们把机电一体化的基本功能元件,或许一些已在实践中获得应用的系统作为基本单元存入模型库。这个模型库能够为工程设计人员供应正确、有效的、可重用的模型单元。在机电一体化设计中可随时从库中调用这些基本元件或系统,进而提高了设计效率和正确性,并且在必定程度上降低了设计的难度。该项目固然获得了必定的进展,但就模型库而言,其储存的是从前获得的、被实践查验的机电一体化产品的构成元件模型,仅对机电一体化数据库的储存和查找进行产品的看法设计,与智能化看法设计还存在相当的距离,其设计方案缺乏创新性。并且因为缺乏机电一体化看法设计理论的支持,该系统其实不理想。固然美国Analogy企业宣称其开发的Saber软件是支持机电一体化系统设计的智能化看法设计软件,但其实质至多是一个机电一体化仿真软件。它只拥有对机电一体化系统建模、性能仿真、敏捷度剖析等功能,而不具备产生方案的功能。就其建模功能来讲,也基本上集中在信息系统或控制系统率域,当前还没有看到其能够用于机械装置的建模拟真的例子。因为该软件是由电子系统设计软件发展而来,对于机电一体化系统有天生不足之嫌。自1990年景立以来,英国Lancaster大学的工程设计中心在机电一体化系统看法设计方面作了大批的研究。因为机电一体化产品是波及到各学科的综合技术的应用,他们采用键合图(BondGraph)作为仿真技术的基层,经过能量守衡定律在各能量子系统之间搭起一座桥梁,采纳方框图作为信息办理系统的基层表达方式。用面向功能模块的混淆建模(包含键合图理论、方框图和高层次的功能模块表达)方式,建立了机电一体化产品设计的Schemebuilder虚构开发平台[15,16]。经过系统模拟平台进行模拟、仿真、查验,进而在设计的早期就可以考证、改良系统的性能。但该软件的设计着重于控制部分,但对履行机构部分却不够深入,当前处于实验室水平。4.2国内研究现状当前,国内一些研究单位,如浙江大学[17]、华中科技大学[18]等单位,在机械产品看法设计及计算机协助创新设计方面进行了研究,但对机电一体化产品看法设计方面的问题基本没有进行研究。本课题组上海交通大学,从1996年开始,对机电一体化产品看法设计的理论与方法进行了较为深入的研究,并获得了初步的研究成就。文件[1]从现代机构的角度出发,将机电一体化系统划分为广义履行机构子系统、传感检测子系统、信息办理及控制子系统,称为“三子系统论”,并由此成立机电一体化系统看法设计的框架系统,有利于机电一体化产品的创新设计。文件[4]以实现运动功能为主功能的一大类机电一体化产品(如电脑型多功能缝纫机等)为研究对象,对机电一体化产品看法设计的核心问题———广义履行机构子系统的看法设计进行了系统研究,提出了由总功能进行基本工艺动作过程的构思;由基本工艺动作过程,实现动作分解,获得独立的履行动作;确立各履行动作的创新机构及其机构系统的组合的框架模型,即概括为:Process(工艺)—Action(动作)—Mechanism(机构)的PAM功能求解模型。该模型能将看法设计与机构及其系统设计很好地联合起来,更拥有可操作性,更易于实现创新设计,更利于计算机协助看法设计的实现。因为机电一体化系统是一个复杂的动向系统,只有在了解了其动向性能的基础上才能进行适合的评论,所以机电一体化产品的建模与仿真问题显得更加重要。看法设计阶段仿真的目的是查验系统能否能够达成给定的功能,以及实现功能所附加的拘束条件。文件[5]经过剖析比较当前通用的各样建模技术(如键合图、方框图、信号流图、原理图等)及各样仿真软件的优弊端,采纳Simulink仿真软件结构了一个面向功能模块建模方法的,表达机电一体化产品中广义履行机构的看法设计的系统仿真平台。这一平台的建立,为机电一体化产品看法设计的整体仿真平台的成立确立了基础。针对机电一体化产品看法设计阶段评论指标及重要度不确立、信息模糊、不完好的特色,在模糊理论的基础上,文件[26]提出了一个三层模糊优序评论模型;模糊预序评论模型、模糊半优序评论模型、模糊全序评论模型。该模型为概念设计的评论供应了一个较为合理的依照,并以汽车自动喇叭的看法设计为例,进行了应用研究。上述研究,为机电一体化产品看法设计及其计算机化的研究确立了理论基础。结束语机电一体化产品看法设计理论与方法的研究无疑势必对产品设计师起到重要的指导作用。以欧洲国家为代表的机电一体化产品看法设计理论的研究,多以电子及控制理论为研究出发点,典型的软件成就为英国学者推出了Scheme-builder虚构开发平台。国内学者从现代机构学的角度出发,针对以运动功能为主功能的一大类机电一体化产品的特色,研究机电一体化产品看法设计理论与方法,获得了初步的研究成就。本文以为机电一体化系统的多学科性及复杂性决定了在看法设计理论研究的早期,不一样学科背景的学者会从不一样的角度进行研究,但研究的目标是一致的。跟着研究的渐渐深入,不一样研究成就的集成势必使机电一体化产品看法设计理论的可操作性和适用性更强,对机电一体化新产品的开发和创新起重要指导作用。对于机电一体化产品看法设计理论与方法,还有许多问题有待深入研究:如①成立机电一体化产品看法设计的推理方法库;②按实现运动和动作进行广义履行机构的分类,建立驱动元件库、广义履行机构库,以有利于进行驱动元件、传12机械设计与研究第19卷mechatronics/definitions,html能够获得几十种对于机电一体化系统的定义。本文从机代机构学的角度,以为机电一体化系统的最实质的特色是一种机械,但又不一样于一般的机械,它是在机构的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进了电子技术,并与软件有机联合而成的一种特别的机械系统。从功能上讲,是用于达成包含机械力、运动和能量流等多动力学任务的机械和(或)机电零件互相联系的系统。机电一体化系统是一个完好的系统,重申各样技术的协调解集成,各部分之间是有机联合而不是简单拼集和聚积。机电一体化系统综合运用了机械工程、控制系统、电子技术、计算机技术和电工技术等多种技术,机电一体化系统的履行机构扩展到了广义履行机构,即包含驱动元件和履行机构子系统。机电一体化拥有跨学科性、集成性、交融性、复杂性。机电一体化系统的最后目的是实现可控的运动行为。它是充分利用电子计算机的信息办理和控制功能、利用可控驱动元件特征的现代机械系统。对于机电一体化系统的设计理论研究方面,第一反应在机电一体化系统的构成结构的区分上。当前比较典型的机电一体化系统的构成结构的区分有三种:①德国Drmstadt大学的RolfIsermann提出的五块论,以为机电一体化产品是由控制功能、动力功能、结构功能、传感检测功能和操作功能五大功能模块构成。②丹麦理工大学的JacobBurr等人提出的三环论,以为机电一体化产品分为机械、电子、软件三大功能模块,③挪威科技大学的BassamA.Hussein提出的两个子系统论,将机电一体化系统区分为物理系统与控制系统两大子系统。以上三种结构构成的区分,更多地立足于电或控制的角度,没有突出机械主体部分,也没有很好地解决机电一体化系统看法设计的模糊性、复杂性和多面性,所以不利于产品的系统设计,特别是看法设计。文件[1]从看法设计的需要出发,从达成工艺动作过程这一总功能要求出发,将机电一体化系统区分为广义履行机构子系统、传感检测子系统、信息办理及控制子系统三个子系统,称为“三子系统论”。三个子系统分别达成机械运动和动作、信息检测、信息办理及控制。这种区分有利于对机电一体化系统按功能进行分解,分别追求各自的功能载体,经过集成优化来获得机电一体化系统的看法设计的若干方案。三子系统中的广义履行机构子系统,突出了机电一体化系统中的机械主体地位,又表现了这种机构的可控性特色。这一看法的提出,有利于设计师应用系统设计的原理和方法进行机电一体化产品的创新设计。当前,对传感检测子系统和控制子系统的研究许多,理论上也较成熟,而对直接达成工艺动作功能的广义履行机构子系统的研究却不够深入,当前处于快速发展阶段。机电一体化产品看法设计的涵义产品的看法设计是实现产品创新的要点。所以,对产品的看法设计理论与方法的研究,获得了国内外学者的极大关注,并成为最近几年来学术研究的热门。人们渐渐认识到看法设计是产品设计最重要、最复杂、也是最富裕创建性的阶段,是一个从无到有、从上到下、从模糊到清楚、从抽象到详细的过程。特别是近几年来,跟着计算机图形学、虚构现实、矫捷设计、多媒体等技术的发展和CAD/CAM应用的深入,产品概念设计的研究也有了新的进展。文件[2]在French及PahlandBeitz研究工作的基础上,依据机电一体化产品及其广义履行机构的特色,将产品的设计过程分为:产品规划、看法设计、详尽设计和改良设计四个阶段,并给出看法设计比较全面的定义:“看法设计是依据产品生命周期各个阶段的要求,进行产品功能创建、功能分解以及功能和子功能的结构设计;进行知足功能和结构要求的工作原理求解和实现功能结构的工作原理载体方案的构思和系统化设计。”看法设计可区分为功能设计、原理设计、方案设计及初步结构设计四个阶段。此中功能设计是看法设计的先期工作,即依据市场需乞降机器功用进行设计思想和设计理念的构思,规划产品的整体框架。这一部分工作,属于“形象思想”,创新的火花常常在这一阶段产生,这一阶段需更多地借助于设计人员的创新思想能力、知识与经验的发挥;原理设计是看法设计的难点,也是最能表现机电一体化产品交错学科特色的阶段,即怎样选择不一样学科领域的工作原理方案来更好地知足产品的功能需求。这需要精通各有关学科领域的专家,借助各种知识库的成立与运用是解决这一难题的有效门路;看法设计的后期工作是方案设计,确立机电一体化产品的方案,相对于先期工作而言,更多地属于“逻辑思想”。跟着计算机技术、AI技术及其有关软件的发展,以及现代机构学自己的发展,使方案设计的计算机化成为可能。机电一体化产品看法设计的国内外研究现状机电一体化产品看法设计当前尚处于起步阶段,它波及到多种学科领域知识的交错与交融,拥有复杂性、创新性、多目标性、多解性、层次性、不良结构性及频频迭代性。4.1外国研究现状机电一体化产品看法设计的研究主要集中在欧洲。主要研究机构有:德国Darmstadt大学,英国Lancaster大学工程设计中心,荷兰Twente大学,比利时Leuven大学,挪威科技大学,丹麦技术大学和芬兰VTT研究中心等。此外,在美国,与机电一体化系统有关的看法设计工作大多集中在MIT大学,CarnegieMellon大学,Michigan大学和Standford大学。在日本,东京大学的Yoshikawa和Tomiyama两位学者的研究工作波及到了一般的机电一体化系统的看法设计。德国Darmstadt大学的R.Iserrmann,H.J.Herpel,M.Held,M.Glesner[12]等人,对机电一体化产品设计进行了较深入的研究。他们的研究领域主要集中在机电一体化的控制系统的设计方法学上。提出了机电一体化系统的能量流和信息流模型,并将控制系统按层次区分为管理层、监督层、控制层和办理层四个层次。从他们的看法来看,机电一体化的驱动器、传感器及机械部分都是作为控制系统设计的外界环境而存在的。而控制系统设计是机电一体化的主体。所以在他们的设计中,较少考虑到机械部分的特征、传感器的特性及驱动器的特征,也没有考虑到几个部分之间的交融设计问题。该看法不可以全面反应以实现运动履行功能为主的机11第3期李瑞琴等:机电一体化产品看法设计理论研究现状与发展展望收稿日期:2002-12-23动及履行机构以及二者集成的选择。③按被测物理量成立传感器种类、特色知识库,以便于选择传感器;④成立信息办理方法库和控制方法库,以便选择硬件、编制软件对可控机构子系统进行有效的控制。⑤成立机电一体化产品看法设计不一样阶段的评论系统,特别是看法设计早期功能原理阶段的评论系统。总之,对于机电一体化产品看法设计的理论与方法的研究,当前处于早期的发展阶段,要使该理论完美、成熟,并达到最后的适用化,还需做大批的研究工作。参照文件:邹慧君,廖武,郭为忠,王石刚.机电一体化系统看法设计的基来源理[J].机械设计与研究,1999,(3):14～17.[2]亢金月.机电一体化系统设计理论与方法的研究[D].上海:上海交通大学,1996.邹慧君,汪利,王石刚.机械产品看法设计及其方法综述[J].机械设计与研究,1998,(2):4～8.[4]田志斌.现代机械运动系统看法设计理论与应用研究海:上海交通大学,2001.

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