机电一体化系统基本组成课件

第一章第一章 绪论绪论第一章 绪论机电一体化系统设计1.3 1.3 机电一体化系统基本组成机电一体化系统基本组成主要内容主要内容1.3 机电一体化系统基本组成主要内容1.3 机电一体化系统基本组成机电一体化系统基本组成1.3 机电一体化系统基本组成1.3.1机电一体化的关键要素机电一体化的关键要素1.3.1机电一体化的关键要素1.3.2 机电一体化系统搭建机电一体化系统搭建系统一个有输入和输出的黑箱一个有输入和输出的黑箱测量系统测量输入变量，输出显示测量输入变量，输出显示控制系统输入设定值，输出正确的输入设定值，输出正确的设定值设定值1.3.2 机电一体化系统搭建系统建模系统建模系统弹簧输入响应弹簧输入响应建模系统弹簧输入响应建模系统电水壶系统的输入响应电水壶系统的输入响应建模系统电水壶系统的输入响应连接（接口）系统CD 机机连接（接口）系统CD 机测量系统三个要素传感器传感器信号调节器信号调节器显示，输出显示，输出课程大纲传感检测系统传感检测系统-第第3章章测量系统三个要素 控制系统控制系统是指由控制主体、控制客体和控是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统。统。控制系统控制系统意味着通过它可以按照所希望的意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变方式保持和改变机器机器、机构机构或其他或其他设备设备内任内任何感兴趣或可变的何感兴趣或可变的量量。控制系统同时是为了。控制系统同时是为了使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。控制系统控制系统主要由：主要由：控制器控制器，被控对象，被控对象，执执行机构行机构和和传感检测传感检测四个环节组成。四个环节组成。控制系统 控制系统是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具控制系统控制物理系统的输出通过设置物理系统的输入通过设置物理系统的输入跟踪例如巡航控制巡航控制恒温器控制恒温器控制磁盘驱动控制磁盘驱动控制飞机高度控制飞机高度控制困难干扰：风，道路，轮胎，刹车，打开干扰：风，道路，轮胎，刹车，打开/关闭门关闭门.人机界面：感觉很好，感觉对人机界面：感觉很好，感觉对.控制系统控制物理系统的输出跟踪跟踪跟踪开环控制系统设备设备被控制的物理系统被控制的物理系统车,飞机，光盘，加热器，.执行器执行器设备控制装置设备控制装置节流阀、气门，盘式电机,控制器控制器设计产品来控制设备设计产品来控制设备开环控制系统设备开环控制系统输出我们感兴趣的物理系统方面我们感兴趣的物理系统方面速度，磁盘位置，温度参考我们希望看到的输出值我们希望看到的输出值期望速度，期望位置，期望温度扰动受环境影响的不可控输入受环境影响的不可控输入风，磁盘驱动器的冲振，开门开环控制系统输出开环控制系统概念输入输入你得到的就是你得到的你得到的就是你得到的优点便宜便宜简单简单可靠可靠缺点关闭调整需要人为干预关闭调整需要人为干预开环控制系统概念闭环（反馈）控制系统概念多输入多输入设定值反馈过程控制过程控制优点自动化自动化精确精确缺点昂贵昂贵更复杂更复杂闭环（反馈）控制系统概念闭环控制系统传感器测量设备输出测量设备输出误差检测检测误差检测误差反馈控制系统跟踪误差最小化闭环控制系统传感器控制系统实例位置位置,速度速度检测单元检测单元电机电机机械机械部件部件位置位置,速速度反馈度反馈计算机计算机数控数控数控机床伺服系统组成数控机床伺服系统组成控制系统实例位置,速度电机机械位置,速度反馈计算机数控机床伺加热房间图图1.9 1.9 加热房间：加热房间：(a)(a)开环系统开环系统(b)(b)闭环系统闭环系统加热房间图1.9 加热房间：(a)开环系统(b)闭环系闭环系统组件比较单元 -至少两个输入，一个输出至少两个输入，一个输出正正/负反馈负反馈控制单元-二进制，比例项，硬连线，可编程二进制，比例项，硬连线，可编程校正单元-执行器执行器过程 与环境连接与环境连接反馈-测量系统，传感器，调节器，数据总线测量系统，传感器，调节器，数据总线闭环系统组件比较单元马桶水箱设定值-调整后的浮臂位置调整后的浮臂位置比较单元-浮臂浮臂控制单元-枢轴枢轴校正单位-阀门阀门过程-流水流水反馈-浮球和杆浮球和杆测量值-水位水位马桶水箱设定值-调整后的浮臂位置轴速度控制轴速度控制 洗衣机系统 洗衣机系统顺序控制器时间或事件驱动序列也被称为梯形逻辑例子预洗预洗打开热水和冷水阀。检测水位关闭阀门搅拌停止浸泡排水洗涤洗涤打开热水，冷水，肥皂阀检测水位，等等。顺序控制器时间或事件驱动序列微处理器控制优势灵活性灵活性准确性准确性鲁棒性鲁棒性类型定制或嵌入定制或嵌入可编程逻辑控制可编程逻辑控制器器多输入多输出多输入多输出微处理器控制优势信号：信号：(a)模拟模拟 (b)数字数字模拟和数字控制系统信号：(a)模拟 (b)数字模拟和数字控制系统数字闭环控制系统的组件数字闭环控制系统的组件数字闭环控制系统的组件