半岛综合体育机电一体化基本概念机电一体化是在以机械、电子技术与计算机科学为主多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成与发展起来一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品基础上半岛综合体育，采用微电子技术与计算机技术生产出来新一代产品。初级机电一体化产品是指采用微电子技术代替与完善机械产品中一部分，以提高产品性能；而高级机电一体化产品是利用机电一体化技术使机械产品实现自动化、数字化与智能化，使产品性能实现质飞跃。因此，机电一体化是在机械产品中机构主功能、动力功能、信息处理功能与控制功能上引进电子技术与计算机技术，并将机械装置与电子设备以及计算机软件等有机结合起来构成系统总称。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上一种高新技术。近年来，随着微电子技术与计算机应用技术快速发展，机电一体化技术领域在不断地扩大与完善。目前机电一体化研究与开发主要包括计算机数控系统、机器人、计算机辅助设计／辅助制造系统、柔性制造系统与计算机集成制造系统等。机电一体化产品与系统特点是产品与系统功能实现是机构中所有部分功能共同作用结果，这与传统机电设备中机械与电子系统相对独立，可以分别工作具有本质区别。随着机电一体化技术快速发展，电一体化产品有逐步取代传统机电产品趋势，这完全取决于机电一体化技术所存在优越性与潜在应用性能。与传统机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。使用安全性与可靠性提高。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免与减少人身与设备事故，显著提高设备使用安全性。机电一体化产品由于采用电子元器件，减少了机械产品中可动构件与磨损部件，从而使其具有较高灵敏度与可靠性，产品故障率低，寿命得到了提高。生产能力与工作质量提高。机电一体化产品大都具有信息自动处理与自动控制功能，其控制与检测灵敏度、精度以及范围都有很大程度提高，通过自动控制系统可精确地保证机械执行机构按照设计要求完成预定动作，使之不受机械操作者主观因素影响，从而实现最佳操作，保证最佳工作质量与产品合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作自动化，使得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5～3．5倍，机床数量可减少约50％，节省操作人员数量约50％，缩短生产周期40％，使加工成本降低50％左右。使用性能改善。机电一体化产品普遍采用程序控制与数字显示，操作按钮与手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品工作过程根据预设程序逐步由电子控制系统指挥实现半岛综合体育，系统可重复实现全部动作。高级机电一体化产品可通过被控对象数学模型以及外界参数变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。具有复合功能并且适用面广。机电一体化产品跳出了机电产品单技术与单功能限制，具有复合技术与复合功能半岛综合体育，使产品功能水平与自动化程度大大提高。机电一体化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护与智能化等多种功能，能应用于不同场合与不同领域，满足用户需求应变能力较强。例如，电子式空气断路器具有保护特性可调、选择性脱扣、正常通过电流与脱扣时电流测量、显示与故障自动诊断等功能，使其应用范围大为扩大。调整与维护方便。机电一体化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式改变，以适应不同用户对象需要以及现场参数变化需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机电一体化产品控制系统中，而不需要改变产品中任何部件或零件。对于具有存储功能机电一体化产品，可以事先存入若干套不同执行程序，然后根据不同工作对象，只需给定一个代码信号输入，即可按指定预定程序进行自动工作。机电一体化产品自动化检验与自动监视功能可对工作过程中出现故障自动采取措施，使工作恢复正常。机电一体化技术与产品应用范围非常广泛，涉及到工业生产过程所有领域，因此，机电一体化产品种类很多，而且还在不断地增加。按照机电一体化产品功能，可以将其分成下述几类。数控机械类。主要产品包括数控机床、机器人、发动机控制系统以及全自动洗衣机等。这类产品特点是执行机构为机械装置。电子设备类。主要产品包括电火花加工机床、线切割机、超声波加工机以及激光测量仪等。这类产品特点是执行机构为电子装置。机电结合类。主要产品包括自动探伤机、形状自动识别装置、CT扫描诊断机以及自动售货机等。这类产品特点是执行机构为电子装置与机械装置有机结合。电液伺服类。主要产品为机电液一体化伺服装置，如电子伺服万能材料试验机。这类产品特点是执行机构为液压驱动机械装置，控制机构是接受电信号液压伺服阀。信息控制类。主要产品包括传真机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机、复印机等。这类产品主要特点是执行机构动作由所接收信息类信号来控制。除此之外，机电一体化产品还可根据机电技术结合程度分为功能附加型、功能替代型与机电融合型三类。按产品服务领域与对象，可将机电一体化产品分成工业生产类、运输包装类、储存销售类、社会服务类、家庭日常类、科研仪器类、国防武器类以及其他用途类等不同种类。机电一体化产品构成及特点机电一体化产品功能是通过其内部各组成部分功能协调与综合来共同实现。从其结构来看，机电一体化产品具有自动化、智能化与多功能特性，而实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能与执行功能，而实现这些功能各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品总体或系统。机械系统。机电一体化产品机械系统包括机身、框架、机械传动与联接等机械部分。这部分是实现产品功能基础，因此对机械结构提出了更高要求，需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能与小型轻量等要求。除一般性机械强度、刚度、精度、体积与重量等指标外，机械系统技术开发重点是模块化、标准化与系列化，以便于机械系统快速组合与更换。动力系统。动力系统为机电一体化产品提供能量与动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。机电一体化产品以电能利用为主，包括电源、电动机及驱动电路等。传感与检测系统。传感器作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要自身与外界环境各种参数转换成可以测定物理量，同时利用检测系统功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需各种信息。传感与检测系统功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。信息处理及控制系统。根据机电一体化产品功能与性能要求，信息处理及控制系统接收传感与检测系统反馈信息，并对其进行相应处理、运算与决策，以对产品运行施以按照要求控制，实现控制功能。机电一体化产品中，信息处理及控制系统主要是由计算机软件与硬件以及相应接口所组成。硬件一般包括输入／输出设备、显示器、可编程控制器与数控装置。机电一体化产品要求信息处理速度高，A／D 转换及分时处理时输入／输出可靠，系统抗干扰能力强。 执行机构。执行机构在控制信息作用下完成要求动作，实现产品主功能。机电 一体化产品执行机构一般是运动部件，常采用机械、电液、气动等机构。执行机构因机电一体化产品种类与作业对象不同而有较大差异。执行机构是实现产品目功能直接执行者，其性 能好坏决定着整个产品性能，因而是机电一体化产品中最重要组成部分。机电一体化产品五 个组成部分在工作时相互协调，共同完成所规定目功能。在结构上，各组成部分通过各种接 口及其相应软件有机地结合在一起，构成一个内部 匹配合理、外部效能最佳完整产品。 机电一体化设计关键技术机电一体化产品是由多种技术以及相关组成部分构成综合体，而机电一体化技术是由多 种技术相互交叉、相互渗透形成一门综合性边缘技术，它所涉及技术领域非常广泛。概括起 来，机电一体化设计关键技术包括下述六个方面。 精密机械技术。机械技术是机电一体化技术基础，因为机电一体化产品主功能与构造功能大都以机械技术为主来得以实现。在机械传动与控制与电子技术相互结合过程中， 对机械技术提出了更高要求，如传动精密性与精确度要求与传统机械技术相比有了很大提 高。在机械系统技术中，新材料、新工艺、新原理以及新结构等方面在不断地发展与完善， 以满足机电一体化产品对缩小体积、减轻重量、提高精度与刚度以及改善工作性能等方面要 信息处理技术。信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数与状态以及自动控制有关信息交换、存取、运算、判断与决策剖析等。在机电一体化 产品中半岛综合体育，实现信息处理技术主要工具是计算机。计算机技术包括硬件与软件技术、网络与通 信技术、数据处理技术与数据库技术等。在机电一体化产品中，计算机信息处理装置是产品 核心半岛综合体育，它控制与指挥整个机电一体化产品运行，因此，计算机应用及其信息处理技术是机电 一体化技术中最关键技术，它包括目前广泛研究并得到实际应用人工智能技术、专家系统技 术以及神经网络技术等。 检测与传感器技术。在机电一体化产品中，工作过程各种参数、工作状态以及与工作过程有关相应信息都要通过传感器进行接收，并通过相应信号检测装置进行测量，然后 送入信息处理装置以及反馈给控制装置，以实现产品工作过程自动控制。机电一体化产品要 求传感器能快速与准确地获取信息并且不受外部工作条件与环境影响，同时检测装置能不失 真地对信息信号进行放大与输送以及转换。 自动控制技术。机电一体化产品中自动控制技术包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、校正、补偿等。机电一体化产品中自动控制功能不断扩大，使产品精度与效率 都在迅速提高。通过自动控制，机电一体化产品在工作过程中能及时发现故障，并自动实施 切换，减少了停机时间，使设备有效利用率提高。由于计算机广泛应用，自动控制技术越来 越多地与计算机控制技术结合在一起，它已成为机电一体化技术中十分重要关键技术。该技 术难点在于现代控制理论工程化与实用化，控制过程中边界条件确定，优化控制模型建立以 及抗干扰等。 伺服驱动技术。伺服驱动技术主要是指机电一体化产品中执行元件与驱动装置设计中技术问题，它涉及设备执行操作技术，对所加工产品质量具有直接影响。机电一体化产 品中执行元件有电动、气动与液压等类型，其中多采用电动式执行元件，驱动装置主要是各 种电动机驱动电源电路，目前多为电力电子器件及集成化 功能电路构成。执行元件一方面 通过接口电路与计算机相联，接受控制系统指令，另一方面通过机械接口与机械传动与执行 机构相联，以实现规定动作。因此，伺服驱动技术直接影响着机电一体化产品功能执行与操 作，对产品动态性能、稳定性能、操作精度与控制质量等具有决定性影响。 系统总体技术。系统总体技术是从整体目标出发，用系统观点与方法，将机电 一体化产品总体功能分解成若干功能单元， 找出能够完成各个功能可能技术方案，再把功 能与技术方案组合成方案组进行剖析、评价，综合优选出适宜功能技术方案。系统总体技术 主要目是在机电一体化产品各组成部分技术成熟、组件性能与可靠性良好基础上，通过协调各组件相互关系与所用技术一致性来保证产品实现经济、可靠、高效率与操作方便等。系统 总体技术是最能体现机电一体化设计特点技术，也是保证其产品工性能与技术指标得以实现 关键技术。 机电一体化产品设计方法机电一体化产品设计与常规机械产品设计有着本质上区别。常规机械产品一般是先用单