中南大学机电传动控制课件

xx年xx月xx日中南大学机电传动控制课件目录contents绪论机电传动系统的基本组成机电传动系统的分类及特点机电传动系统的性能分析机电传动控制系统设计的基本方法机电传动控制系统的优化设计方法01绪论机电传动控制是实现工业自动化的重要手段机电传动控制系统的应用，能够提高工业生产的效率、降低生产成本、提升产品质量，同时能够改善劳动条件，提高劳动生产率。机电传动控制在国民经济中占据重要地位现代工业中，机械制造、能源、交通、环保等领域都离不开机电传动控制系统，它已成为现代工业的重要组成部分。机电传动控制的意义与重要性传统机电传动控制技术以继电器、接触器、电动机等硬件为基础，通过手动或简单的控制电路实现运动控制。数控技术采用数字化信息对机械运动进行控制，具有高精度、高速度和高效率等特点。计算机数控技术将计算机技术融入到数控技术中，实现了更为灵活和智能的控制方式。机电传动控制技术的发展历程机电传动控制的应用领域在生产线中实现自动化控制，提高生产效率和产品质量。工业自动化生产线机器人与自动化装备汽车及交通运输领域医疗器械与仪器仪表利用机器人等自动化装备实现各种复杂动作的精确控制。实现车辆的自动化驾驶、安全控制等。医疗器械中的精密运动控制，以及仪器仪表中的高精度测量等。02机电传动系统的基本组成传动机构齿轮传动包括圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗轮蜗杆等，具有高精度、高效率和可靠性等特点。带传动包括平带、V带和同步带等，用于传递运动和动力，具有缓冲、减震和过载保护等功能。链传动由链条和链轮组成，用于传递运动和动力，具有高承载、高效率和低成本等特点。0102031控制系统23包括编码器、光电传感器、位置传感器等，用于检测系统状态和位置，为控制系统提供反馈信号。传感器包括PLC、单片机、DSP等，用于接收传感器信号并发出控制指令，控制执行机构的动作。控制器包括电机、电磁铁、气缸等，根据控制器的指令执行相应的动作，实现对系统的控制。执行机构包括直流电机、交流电机、步进电机等，将电能转化为机械能，为系统提供动力。电动机发电机液压系统将机械能转化为电能，为系统提供电力。利用液体的压力能，为系统提供动力和辅助动力，具有高承载、高效率和低成本等特点。03动力系统0201包括润滑油和润滑器等，用于润滑传动部件，减少摩擦和磨损。润滑系统包括冷却装置和冷却介质等，用于冷却传动部件，防止过热和损坏。冷却系统包括密封件和密封装置等，用于密封传动部件，防止泄漏和污染。密封系统辅助系统03机电传动系统的分类及特点利用机械方式实现运动和动力传递，包括齿轮传动、带传动、链传动等。按传动方式分类机械传动利用液压介质压力实现运动和动力传递，包括液压泵、液压马达、液压缸等。液压传动利用气体压力实现运动和动力传递，包括气缸、气马达、真空泵等。气压传动手动控制通过人工操作实现运动和动力传递，包括机械手、电动操作等。自动控制通过控制系统实现运动和动力传递，包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。智能控制通过智能算法实现运动和动力传递，包括专家系统、模糊控制、神经网络控制等。按控制方式分类按应用场合分类要点三工业用传动系统用于各种工业生产机械中，包括数控机床、塑料机、电子设备等。要点一要点二汽车用传动系统用于汽车发动机、变速器和底盘中，包括汽车发动机控制器、自动变速器、ABS防抱死制动系统等。航空航天用传动系统用于航空航天飞行器及其发动机中，包括航空发动机控制系统、导弹控制系统等。要点三04机电传动系统的性能分析稳定性是机电传动系统的重要性能指标，系统在受到扰动后能否回到平衡状态取决于其稳定性。机电传动系统的稳定性分析主要通过分析系统的极点、系统的稳定性判据和系统的响应曲线等方法进行。系统稳定性分析能控性是指通过控制输入信号实现对系统输出行为的控制能力。机电传动系统的能控性分析主要通过分析系统的可控性矩阵和控制状态方程等方法进行。系统能控性分析能观测性是指通过测量系统的输出信号来估计系统状态的能力。机电传动系统的能观测性分析主要通过分析系统的可观测性矩阵和系统的输出方程等方法进行。系统能观测性分析VS抗干扰能力是指系统在受到外部干扰时，能够保持稳定运行的能力。机电传动系统的抗干扰能力分析主要通过分析系统的鲁棒性和干扰抑制能力等方法进行。系统抗干扰能力分析05机电传动控制系统设计的基本方法根据设计任务书，分析系统的功能需求，明确系统的各项指标和要求。系统功能需求分析根据系统功能需求，制定合理的总体方案，包括系统的组成、各部件的连接方式、信息流和能量流等。总体方案制定确定系统的总体方案传动机构选择根据系统总体方案和实际应用场景，选择合适的传动机构，如电动机、液压马达、气动缸等，以满足运动和动力传输的要求。控制机构选择根据系统对控制精度的要求，选择适当的控制机构，如传感器、控制器、执行器等，实现系统稳定可靠的控制。选择合适的传动机构和控制机构控制系统设计根据系统控制要求，设计合适的控制系统，包括硬件和软件部分。硬件部分包括传感器、控制器、执行器等；软件部分包括控制算法、逻辑运算等。辅助系统设计为提高系统的整体性能，还需设计其他辅助系统，如冷却系统、润滑系统、液压系统等。设计控制系统和辅助系统VS通过实验测试系统的各项性能指标，如速度、精度、稳定性等是否达到预期要求。系统优化根据性能测试结果，对系统进行优化改进。优化方法包括调整系统参数、改变结构、改进控制算法等。系统性能测试进行系统性能分析和优化06机电传动控制系统的优化设计方法基于现代控制理论设计方法采用现代控制理论，如鲁棒控制、自适应控制、滑模控制等，设计更加复杂、精确的控制系统。基于智能控制理论设计方法利用模糊逻辑、神经网络等智能控制理论，设计具有自主学习和优化能力的控制系统。采用新型的控制系统设计理论和方法采用新型传动机构采用伺服电机、步进电机等新型传动机构，提高传动精度和响应速度。辅助机构优化设计对辅助机构进行优化设计，如优化轴承结构、选用高精度轴承等，提高系统的稳定性和可靠性。采用新型的传动机构和辅助机构设计技术提高系统的可靠性和可维护性采用高可靠性元器件和模块化设计方法，提高系统的平均无故障时间。加强系统可靠性设计采用易于维护和更换的模块化设计方法，缩短维护时