电气机械工程导论

电气机械工程导论汇报人：2024-01-18CONTENTS电气机械工程概述电气系统基础知识机械设备基础知识控制系统设计原理及应用传感器与执行器技术电气机械系统设计与实现案例分析：典型电气机械系统解析电气机械工程概述01电气机械工程是研究电能的产生、传输、分配、转换、控制和应用的一门工程学科。定义从19世纪电磁学理论的建立到21世纪智能电网和可再生能源技术的发展，电气机械工程经历了不断的发展和演变。发展历程定义与发展历程电气机械工程具有理论性强、实践性广、综合性高的特点，涉及数学、物理、化学等多个基础学科。主要包括电力系统、电机与电力电子、控制科学与工程、高电压与绝缘技术、电工理论与新技术等。学科特点及研究领域研究领域学科特点电气机械工程为机械工程提供动力和控制系统，实现机械设备的自动化和智能化。电子工程是电气机械工程的重要分支，主要研究电子器件、电路和系统，为电气机械工程提供技术支持。计算机科学为电气机械工程提供了先进的计算方法和工具，推动了电气机械工程的数字化和智能化发展。与机械工程关系与电子工程关系与计算机科学关系与其他工程领域关系电气系统基础知识02掌握电阻、电容、电感等电路基本元件的工作原理、特性及应用。理解电压源与电流源的概念及其在电路中的作用。学习并掌握电路图的绘制规则，如导线、元件符号、标注等。电阻、电容、电感电压源与电流源电路图表示方法电路基本元件与电路图表示方法

直流和交流电路分析方法欧姆定律与基尔霍夫定律运用欧姆定律分析直流电路中的电压、电流和电阻关系；应用基尔霍夫定律解决复杂电路问题。交流电路中的阻抗与导纳理解交流电路中阻抗与导纳的概念，掌握其在交流电路分析中的应用。正弦稳态分析与相量法学习正弦稳态电路的分析方法，掌握相量法在交流电路中的应用。库仑定律与电场强度了解库仑定律，掌握电场强度的概念及其计算。麦克斯韦方程组简要介绍麦克斯韦方程组，理解电磁场的基本规律。毕奥-萨伐尔定律与磁场强度学习毕奥-萨伐尔定律，理解磁场强度的概念及其计算。电磁场理论简介机械设备基础知识03机构学是研究机械系统中各构件间相对运动规律和力的传递与转换的科学。它涉及机构的组成、运动学、动力学以及优化设计等方面。机构学原理包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、带传动机构等。这些机构在机械设备中起到传递运动、改变运动形式或实现特定功能的作用。常用机构类型机构学原理及常用机构类型传动装置传动装置是实现机械设备中动力传递和速度变换的重要部件。常见的传动装置有齿轮传动、带传动、链传动等，它们具有不同的特点和适用场合。轴承类型选择轴承是支撑旋转轴并降低其摩擦系数的关键元件。根据载荷、速度和精度等要求，可以选择不同类型的轴承，如滚动轴承、滑动轴承等。传动装置与轴承类型选择液压传动系统液压传动是利用液体作为工作介质来传递动力和运动的系统。它具有传动力大、动作平稳、易于实现无级调速等优点，广泛应用于工程机械、机床等领域。气压传动系统气压传动是以压缩空气为工作介质来传递动力和运动的系统。它具有结构简单、维护方便、成本低廉等特点，常用于自动化生产线、气动工具等场合。液压和气压传动系统简介控制系统设计原理及应用04控制系统的定义01由控制器、执行器、被控对象和测量元件等组成的闭环系统，用于实现特定控制目标。自动控制的基本原理02通过测量被控对象的输出信号，与期望信号进行比较，产生误差信号，经过控制器处理后，驱动执行器对被控对象施加控制作用，使被控对象的输出趋近于期望信号。控制系统的性能指标03稳定性、准确性、快速性和鲁棒性等，用于评价控制系统的性能优劣。自动控制理论基本概念PID调节器参数整定通过调整比例系数、积分时间和微分时间等参数，使控制系统达到最佳性能。经典控制方法的局限性对于复杂系统、非线性系统和时变系统等难以获得满意的控制效果。PID调节器原理根据误差信号的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行线性组合，构成控制量，对被控对象施加控制作用。经典控制方法（PID调节器等）以状态变量描述系统的动态行为，通过状态方程和输出方程描述系统的输入-输出关系。状态空间法基本概念基于最优化原理，寻求使某一性能指标达到最优的控制策略，如线性二次型最优控制等。最优控制理论根据被控对象和环境的变化，自动调整控制器参数或结构，使控制系统保持最佳性能。自适应控制结合人工智能、模糊逻辑和神经网络等技术，实现对复杂系统和不确定系统的有效控制。智能控制现代控制方法（状态空间法等）传感器与执行器技术05利用物质的热电效应，将温度变化转换为电信号输出。通过感受压力变化，将压力转换为电信号输出。利用光电效应，将光信号转换为电信号输出。通过测量物体位置变化，将位移转换为电信号输出。温度传感器压力传感器光电传感器位移传感器传感器类型及工作原理将电能转换为机械能，驱动负载进行直线或旋转运动。以压缩空气为动力，驱动负载进行直线或旋转运动。以液压油为动力，驱动负载进行直线或旋转运动。电动执行器气动执行器液动执行器执行器类型及工作原理传感器用于检测被控对象的各种参数，执行器用于接收控制信号并驱动被控对象。自动化控制系统机电一体化系统智能制造系统传感器用于检测机械系统的各种参数，执行器用于驱动机械系统运动。传感器用于实时监测生产过程中的各种参数，执行器用于根据监测结果调整生产流程。030201传感器与执行器在电气机械工程中应用电气机械系统设计与实现06020401明确系统设计的目标、功能和性能要求，以及设计约束条件。根据需求分析结果，设计系统的整体架构，包括硬件、软件和网络等组成部分。利用仿真工具对设计进行验证，确保设计的正确性和可行性。03在系统架构的基础上，进行详细设计，包括电路图、PCB布局、机械结构等。设计需求分析详细设计仿真与验证系统架构设计系统设计流程和方法论处理器选型传感器与执行器选型电源与电路保护设计通信接口设计硬件选型和配置方案根据系统性能要求，选择合适的处理器类型，如CPU、GPU、FPGA等。设计合适的电源电路和保护电路，确保系统稳定可靠运行。根据系统功能需求，选择合适的传感器和执行器类型，如温度传感器、压力传感器、电机等。根据系统通信需求，设计合适的通信接口电路和协议。配置合适的开发环境和工具链，提高开发效率。编写规范的代码和详细的注释，提高代码可读性和可维护性。掌握常见的调试技巧和方法，如单步调试、断点设置、日志输出等。使用版本控制工具对代码进行管理，便于团队协作和版本回溯。开发环境搭建代码规范与注释调试技巧版本控制软件编程和调试技巧案例分析：典型电气机械系统解析07关键技术包括物联网技术、云计算技术、大数据技术等，实现设备间的互联互通和智能化决策。系统架构智能家居系统通常采用分布式网络架构，包括中央控制器、各类传感器和执行器等组成部分，实现家庭环境的智能化管理和控制。实现过程包括需求分析、系统设计、设备选型、软件开发、系统测试等步骤，最终实现智能家居系统的各项功能。案例一：智能家居系统设计与实现工业机器人控制系统通常由工业机器人本体、控制器、传感器和执行器等组成，实现工业机器人的自动化和智能化控制。系统组成包括机器人运动控制技术、传感器融合技术、机器视觉技术等，实现工业机器人的高精度运动和智能化感知。关键技术包括机器人选型、控制系统设计、软件开发、系统调试等步骤，最终实现工业机器人的各项功能。实现过程案例二：工业机器人控制系统设计与实现123新能源汽车驱动系统通常由电机、电池组