機電一體化-畢業(yè)論文--淺談機電一體化的發(fā)展歷程

1、<p>　　畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計）</p><p>　　題 目 淺談機電一體化的發(fā)展歷程 </p><p>　　院 系 機械與材料工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 機電一體化 </p><p>　　姓 名

2、 </p><p>　　年 級 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p><b>　　二零一一年十二月</b></p><p><b>　　目 錄<

3、/b></p><p><b>　　【摘 要】1</b></p><p><b>　　【關(guān)鍵詞】1</b></p><p><b>　　緒 言1</b></p><p>　　第一章 簡述機電一體化1</p><p>　　1.1．機電一體化

4、1</p><p>　　1.1.1機電一體化的來源1</p><p>　　1.1.2機電一體化的簡介1</p><p>　　1.2電一體化技術(shù)基本概念1</p><p>　　1.3機電一體化技術(shù)五大組成要素與四大原則2</p><p>　　1.3.1、五大組成要素2</p><p>　

5、　1.3.2、機電一體化四大原則2</p><p>　　1.4 機電一體化技術(shù)具體內(nèi)容3</p><p>　　第二章 一體化發(fā)展歷程3</p><p>　　2.1一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨勢3</p><p>　　2.1.1一體化”的發(fā)展歷程3</p><p>　　2.2.2”發(fā)展趨勢4</p>

6、<p>　　2.1.3機電一體化產(chǎn)品4</p><p>　　2.1.4發(fā)展“機電一體化”面臨的形勢和任務(wù)4</p><p>　　2.2 機電一體化技術(shù)5</p><p>　　第三章 21世紀(jì)機電一體化6</p><p>　　3.1機電一體化技術(shù)近期發(fā)展6</p><p>　　3.2我國“機電一體

7、化”7</p><p>　　3.2.1國內(nèi)機電一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r7</p><p>　　3.2.2我國機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢7</p><p>　　3.2.3工作面臨的形勢8</p><p>　　3.3 我國“機電一體化”工作的任務(wù)8</p><p>　　3.4我國發(fā)展“機電一體化”的對策8</p&

8、gt;<p>　　3.4.1加強統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計劃8</p><p>　　3.4.2強化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會”作用9</p><p>　　3.4.3優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度9</p><p>　　3.4.4突出發(fā)展重點，兼顧“兩個層次”9</p><p>　　第四章 機電一體化系統(tǒng)9</p><

9、;p>　　4.1機電接口10</p><p>　　4.2人機接口11</p><p>　　第五章 一體化常見問題及解決11</p><p>　　5.1 干擾源11</p><p>　　5.2 抗供電干擾的措施12</p><p>　　5.3 場干擾的抑制12</p><p>　

10、　第六章 探述機電一體化13</p><p>　　6.1機電一體化技術(shù)發(fā)展方式的探討13</p><p>　　6.1.1機電一體化的核心技術(shù)13</p><p>　　6.1.2信息處理技術(shù)13</p><p>　　6.1.3機械制造技術(shù)13</p><p>　　6.1.4傳感器技術(shù)13</p>

11、<p>　　6.1.5傳動技術(shù)13</p><p>　　6.1.6自動控制技術(shù)14</p><p><b>　　結(jié)論14</b></p><p><b>　　參考文獻14</b></p><p><b>　　【摘 要】</b></p><

12、p>　　機電一體化是一項將系統(tǒng)技術(shù)、計算機信息處理技術(shù)、伺服傳動技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)和機械技術(shù)等多項技術(shù)相互結(jié)合的系統(tǒng)工程，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。本文簡述了機電一體化技術(shù)的基本情況和發(fā)展背景發(fā)展歷程，明確了機電一體化技術(shù)對于機械制造業(yè)的整體行業(yè)發(fā)展所擁有的重要影響，并闡明了機電一體化技術(shù)在未來社會朝著智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化的方向發(fā)展。希望為機電制造業(yè)未來的發(fā)展方向起到了一定的指向作用。</p>

13、;<p>　　【關(guān)鍵詞】：機電一體化 一體化 技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)展 發(fā)展趨勢 前景 任務(wù) 形勢</p><p><b>　　緒 言</b></p><p>　　人類社會是一部科技發(fā)展史，尤其是近代史，隨著工業(yè)革命的進行，機械工業(yè)和機器制造業(yè)一直處于高速發(fā)展的狀況，并且隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，在很大程度上極大地推動了學(xué)科之間的交叉和滲透，這在很

14、大程度上促進了工程技術(shù)方面的改造和創(chuàng)新。尤其是在機械工程方面,隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的交互發(fā)展，并逐漸應(yīng)用到機械工業(yè)當(dāng)中，形成了機電一體化的技術(shù)發(fā)展方向, 機械制造技術(shù)的發(fā)展是從開始的完全人工到半自動化直到自動化,是這部技術(shù)發(fā)展史的一部分。這在很大程度上使機械工業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品機構(gòu)、功能構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,促進工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”時代進入“機電一體化”時代，機電一體化技術(shù)是機械、電子、信息三個學(xué)科合理結(jié)合的復(fù)合

15、技術(shù),是在工業(yè)產(chǎn)品和過程設(shè)計與制造中,機械行業(yè)和高科技計算及行業(yè)的有機結(jié)合，在技術(shù)發(fā)展階段，人類總是試圖實行實現(xiàn)各個行業(yè)智能化和綠色化，所以，機電一體化技術(shù)促進了機械制造技術(shù)的發(fā)展計入一個新的階段，在很大程度上推動了兩個行業(yè)的迅速發(fā)展，</p><p>　　第一章 簡述機電一體化</p><p><b>　　1.1．機電一體化</b></p><p

16、>　　1.1.1機電一體化的來源</p><p>　　“機電一體化”在國外被稱為Mechatronics是日本人在20世紀(jì)70年代初提出來的，它是用英文Mechanics的前半部分和Electron-ics的后半部分結(jié)合在一起構(gòu)成的一個新詞，意思是機械技術(shù)和電子技術(shù)的有機結(jié)合。</p><p>　　1.1.2機電一體化的簡介</p><p>　　這一名稱已得到

17、包括我國在內(nèi)的世界各國的承認(rèn)，我國的工程技術(shù)人員習(xí)慣上把它譯為機電一體化技術(shù)。機電一體化技術(shù)又稱為機械電子技術(shù)，是機械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)有機結(jié)合的產(chǎn)物。機電一體化技術(shù)是將機械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號變換技術(shù)等多種技術(shù)進行有機地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實際中去的綜合技術(shù)。是現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)設(shè)備幾乎可以說都是機電一體化的設(shè)備?！≈袊鴻C電設(shè)計邁入PLM全新階段，正挑戰(zhàn)著了前所未有的，不可預(yù)測的難題，

18、一個個久戰(zhàn)沙場經(jīng)久不衰精兵良將正褪去了昨日英雄的光環(huán)，唯有CAMEL VIEW 能夠勝任軍統(tǒng)三國，光復(fù)舊業(yè)的重任，此時數(shù)系科技與德國iXtronics GmbH公司攜手共同開拓機電設(shè)計領(lǐng)域的新篇章，CAMEL VIEW 作為機電一體化設(shè)計系統(tǒng)，從產(chǎn)品的概念設(shè)計到產(chǎn)品性能的測試、驗證、通過都是一體化的，流程化的、規(guī)范化的，在滿足用戶設(shè)計的前提下，數(shù)值實驗的仿真與結(jié)果的驗證無不精確化，支持復(fù)雜環(huán)境下，多工況，多耦合場設(shè)計.</p>

19、;<p>　　1.2電一體化技術(shù)基本概念</p><p>　　機電一體化技術(shù)是在微型計算機為代表的微電子技術(shù)、信息技術(shù)迅速發(fā)展，向機械工業(yè)領(lǐng)域迅猛滲透，機械電子技術(shù)深度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感測試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，從系統(tǒng)理論出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，以智力、動力、結(jié)構(gòu)、運動和感知組成要素為基

20、礎(chǔ)，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質(zhì)運動，能量變換進行研究，使得整個系統(tǒng)有機結(jié)合與綜合集成，并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質(zhì)的和能量的有規(guī)則運動，在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價值系統(tǒng)工程技術(shù)。</p><p>　　1.3機電一體化技術(shù)五大組成要素與四大原則</p><p>　　1.3.1、五大組成

21、要素</p><p>　　一個機電一體化系統(tǒng)中一般由結(jié)構(gòu)組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素五大組成要素有機結(jié)合而成。（請參考機電之家機電一體化頻道）</p><p>　　機械本體（結(jié)構(gòu)組成要素）</p><p>　　是系統(tǒng)的所有功能要素的機械支持結(jié)構(gòu)，一般包括有機身、框架、支撐、聯(lián)接等。</p><p>　　動力

22、驅(qū)動部分（動力組成要素）</p><p>　　依據(jù)系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動力以使系統(tǒng)正常運行。</p><p>　　測試傳感部分（感知組成要素）</p><p>　　對系統(tǒng)的運行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進行檢測，并變成可識別的信號，傳輸給信息處理單元，經(jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。</p><p>　　控制及信息處

23、理部分（職能組成要素）</p><p>　　將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結(jié)果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個系統(tǒng)有目的的運行。</p><p>　　執(zhí)行機構(gòu)（運動組成要素）</p><p>　　根據(jù)控制及信息處理部分發(fā)出的指令，完成規(guī)定的動作和功能</p><p>　　1

24、.3.2、機電一體化四大原則</p><p>　　構(gòu)成機電一體化系統(tǒng)的五大組成要素其內(nèi)部及相互之間都必須遵循結(jié)構(gòu)耦合、運動傳遞、信息控制與能量轉(zhuǎn)換四大原則。</p><p><b>　　接口耦合：</b></p><p>　　兩個需要進行信息交換和傳遞的環(huán)節(jié)之間，由于信息模式不同（數(shù)字量與模擬量，串行碼與并行碼，連續(xù)脈沖與序列脈沖等）無法直接傳

25、遞和交換，必須通過接口耦合來實現(xiàn)。而兩個信號強弱相差懸殊的環(huán)節(jié)之間，也必須通過接口耦合后，才能匹配。變換放大后的信號要在兩個環(huán)節(jié)之間可靠、快速、準(zhǔn)確的交換、傳遞，必須遵循一致的時序、信號格式和邏輯規(guī)范才行，因此接口耦合時就必須具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定的模式進行交換與傳遞。</p><p><b>　　能量轉(zhuǎn)換：</b></p><p>　　兩個需要進行

26、傳輸和交換的環(huán)節(jié)之間，由于模式不同而無法直接進行能量的轉(zhuǎn)換和交流，必須進行能量的轉(zhuǎn)換，能量的轉(zhuǎn)換包括執(zhí)行器，驅(qū)動器和他們的不同類型能量的最優(yōu)轉(zhuǎn)換方法及原理。</p><p><b>　　信息控制：</b></p><p>　　在系統(tǒng)中，所謂智能組成要素的系統(tǒng)控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲存、分析、運算、判斷、決策，以達到信息控制的目的。對于智能

27、化程度高的信息控制系統(tǒng)還包含了知識獲得、推理機制以及自學(xué)習(xí)功能等知識驅(qū)動功能。</p><p><b>　　運動傳遞：</b></p><p>　　運動傳遞使構(gòu)成機電一體化系統(tǒng)各組成要素之間，不同類型運動的變換與傳輸以及以運動控制為目的的優(yōu)化。</p><p>　　1.4 機電一體化技術(shù)具體內(nèi)容</p><p>　　1、

28、 機械技術(shù)機械技術(shù)是機電一體化的基礎(chǔ)，機械技術(shù)的著眼點在于如何與機電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來更新概念，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機械理論與工藝應(yīng)借助于計算機輔助技術(shù)，同時采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新一代的機械制造技術(shù)。</p><p>　　2、 計算機與信息技術(shù)</p><p

29、>　　其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計算機信息處理技術(shù)。</p><p><b>　　3、 系統(tǒng)技術(shù)</b></p><p>　　系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個重要方面，它是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。<

30、;/p><p><b>　　4、 自動控制技術(shù)</b></p><p>　　其范圍很廣，在控制理論指導(dǎo)下，進行系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。</p><p><b>　　5、 傳感檢測技術(shù)</b></p><p>

31、;　　傳感檢測技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強，系統(tǒng)的自動化程序就越高?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗，它是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。</p><p>　　6、 伺服傳動技術(shù)包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。</p><

32、;p>　　第二章 一體化發(fā)展歷程</p><p>　　2.1一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨勢 </p><p>　　自電子技術(shù)一問世，電子技術(shù)與機械技術(shù)的結(jié)合就開始了，只是出現(xiàn)了半導(dǎo)體集成電路，尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后，“機電一體化”技術(shù)之后有了明顯進展，引起了人們的廣泛注意。</p><p>　　2.1.1一體化”的發(fā)展歷程</p&g

33、t;<p>　　1、 數(shù)控機床的問世，寫下了“機電一體化”歷史的第一頁；</p><p>　　2、 微電子技術(shù)為“機電一體化''帶來勃勃生機；</p><p>　　3、 可編程序控制器、“電力電子”等的發(fā)展為“機電一體化”提供了堅強基礎(chǔ)；</p><p>　　4、 激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信息技術(shù)等新技術(shù)使“機電一體化”躍上新臺階。<

34、/p><p>　　2.2.2”發(fā)展趨勢</p><p>　　1、 光機電一體化。一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)等部件組成的。因此，引進光學(xué)技術(shù)，實現(xiàn)光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點是能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源（動力）系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。光機電一體化是機電產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢。</p><p>　　2、 配系統(tǒng)化——柔性化。未來的機電一

35、體化產(chǎn)品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計成 “自律分配系統(tǒng)”。在自律分配系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時具有本身的“自律性”，可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的適應(yīng)能力（柔性），又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。</p><p

36、>　　3、 全息系統(tǒng)化——智能化。今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)（尤其是軟件及芯片技術(shù)）的發(fā)展。除此之外，其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復(fù)雜的、有較多冗余度的雙向聯(lián)系。</p><p>　　4、 “生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)（工作）時

37、卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物：當(dāng)控制系統(tǒng)（大腦）停止工作時，生物便“死亡”，而當(dāng)控制系統(tǒng)（大腦）工作時，生物就很有活力。仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構(gòu)可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領(lǐng)域稱為“生物——軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特點是硬件（肌體）——軟件（大腦）一體，不可分割?？磥?，機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長的道路要走。</

38、p><p>　　5、 微型機電化——微型化。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當(dāng)將這一成果用于實際產(chǎn)品時，就沒有必要區(qū)分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學(xué)是機電一體化的重要發(fā)展方向。</p><p>　　2.1.3機電一體化產(chǎn)品</p&

39、gt;<p>　　機電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)（整機）和基礎(chǔ)元、部件兩大類。典型的機電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機床、機器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD／CAM系統(tǒng)等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構(gòu)等。這些典型的機電一體化產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。</p><p>　　2.1.4發(fā)展

40、“機電一體化”面臨的形勢和任務(wù)</p><p>　　機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其目的是節(jié)能、節(jié)材，提高工效，提高產(chǎn)品質(zhì)量，把傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進步提高一步；二是開發(fā)自動化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品，促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。</p><p>　　前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。</p><p>　　2.2 機電一體化

41、技術(shù)</p><p>　　隨和經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，越來越多的產(chǎn)品智能化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化，這些產(chǎn)品除了要用到機械驅(qū)殼，還需要用電路來控制，電的部分已經(jīng)不再是簡單的開關(guān)電路，而是用大規(guī)模的集成電路，單片機、傳感器、可編程控制器等智能元件被用來和設(shè)備的機械部分想結(jié)合。單純的機械活著單純的電子已經(jīng)不能適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的需要，漸漸地就出現(xiàn)了機電一體化這個學(xué)科。機電一體化最早出現(xiàn)在1971年日本雜志《機械設(shè)計》的副刊上，到目

42、前這個學(xué)科已經(jīng)逐漸成熟了。</p><p>　　機電一體化技術(shù)包含六個部分，它們分別是：第一， 機械技術(shù)。 機械技術(shù)是機電一體化的基礎(chǔ)，機械技術(shù)的著眼點在于如何與機電一體化技術(shù)相適應(yīng)，利用其它高、新技術(shù)來更新概念，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統(tǒng)制造過程中，經(jīng)典的機械理論與工藝應(yīng)借助于計算機輔助技術(shù)，同時采用人工智能與專家系統(tǒng)等，形成新

43、一代的機械制造技術(shù)。第二， 計算機與信息技術(shù) 。其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均屬于計算機信息處理技術(shù)。 </p><p>　　第三， 系統(tǒng)技術(shù) 。系統(tǒng)技術(shù)即以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將總體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能單元，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個重要方面，它是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分有機連接的保證。 第四， 自動控制技術(shù) 。其范圍很廣，在控制理

44、論指導(dǎo)下，進行系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計后的系統(tǒng)仿真，現(xiàn)場調(diào)試，控制技術(shù)包括如高精度定位控制、速度控制、自適應(yīng)控制、自診斷校正、補償、再現(xiàn)、檢索等。 </p><p>　　第五，傳感檢測技術(shù)。傳感檢測技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強，系統(tǒng)的自動化程序就越高?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境的考驗，它是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。 </p><

45、p>　　第六， 伺服傳動技術(shù)。 包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉(zhuǎn)換裝置與部件、對系統(tǒng)的動態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。</p><p>　　機電一體化系統(tǒng)主要由五個部分組成：機械本體、檢測傳感部分、電子控制單元、執(zhí)行器和動力源。機械本體包括機架、機械連接、機械傳動等，它是機電一體化的基礎(chǔ)，起著支撐系統(tǒng)中其他功能單元、傳遞運動和動力的作用。與純粹的機械產(chǎn)品相

46、比，機電一體化系統(tǒng)的技術(shù)性能得到提高、功能得到增強，這就要求機械本體在機械結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝性以及幾何尺寸等方面能夠與之相適應(yīng)，具有高效、多功能、可靠和節(jié)能、小型、輕量、美觀的特點；檢測傳感部分包括各種傳感器及其信號檢測電路，其作用就是檢測機電一體化系統(tǒng)工作過程中本身和外界環(huán)境有關(guān)參量的變化，并將信息傳遞給電子控制單元，電子控制單元根據(jù)檢查到的信息向執(zhí)行器發(fā)出相應(yīng)的控制；電子控制單元又稱ECU（Electrical Control U

47、nit ），是機電一體化系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)將來自各傳感器的檢測信號和外部輸入命令進行集中、存儲、計算、分析，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程度和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個系統(tǒng)有目的地進行；執(zhí)行器的作用是根據(jù)電子控制單元的指令驅(qū)動機械部件的運動。執(zhí)行器是運動部件，通常采用電力驅(qū)動、氣壓驅(qū)動和液壓驅(qū)動等幾種方式；動力源是機電一體化產(chǎn)品能量供應(yīng)部分</p><p>　　第三章 21世紀(jì)機電一體化</p>&

48、lt;p>　　3.1機電一體化技術(shù)近期發(fā)展</p><p>　　機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關(guān)技術(shù)的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。</p><p><b>　　1、 數(shù)字化</b></p><p>　　微控制器

49、及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。</p><p><b>　　2、 智能化</b></p><p>　　即要求機電產(chǎn)品有

50、一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進步與發(fā)展，為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。</p><p><b>　　3、 模塊化</b></p><p>　　由于

51、機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。</p><p><b>　　4、 網(wǎng)絡(luò)化</b></p><p&

52、gt;　　由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。</p><p><b>　　5、 人性化</b></p>&

53、lt;p>　　機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。</p><p><b>　　6、 微型化</b></p><p>　　微型化是精細加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是

54、提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發(fā)出各種MEMS器件和系

55、統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。</p><p><b>　　7、 集成化</b></p><p>　　集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小

56、批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。</p><p><b>　　8、 帶源化</b></p><p>　　是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于

57、運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。</p><p><b>　　9、 綠色化</b></p><p>　　科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、

58、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。</p><p>　　3.2我國“機電一體化”</p><p>　　3.2.1國內(nèi)機電一體化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　20世紀(jì)80年代開始，國內(nèi)機電一體化技術(shù)開始興起，隨著現(xiàn)代科

59、學(xué)技術(shù)，尤其是計算機科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和市場競爭的日益激烈,使產(chǎn)品的科技含量更高，更新?lián)Q代速度日益加快,人們對商品需求更加多樣和高品質(zhì)化，所以傳統(tǒng)的機械制造業(yè)正在發(fā)生十分深刻的轉(zhuǎn)變,對產(chǎn)品的品質(zhì)、成本要求逐漸提高，而且對于企業(yè)來說，對其自身的交貨期、成本控制等方面都提出了更好的要求。我國為了適應(yīng)市場需要，對制造業(yè)的這場巨大而深刻的革命十分關(guān)注,認(rèn)為其既是機遇，也是挑戰(zhàn)，近年來，我國在發(fā)達國家大量引進機電一體化技術(shù)，并且研發(fā)了一系列擁有我

60、國獨立知識產(chǎn)權(quán)的機電一體化產(chǎn)品和技術(shù)，所以，雖然我國的機電一體化技術(shù)與發(fā)達國家相比，仍有很大差距，但較之以前，具有更加系統(tǒng)化、智能化等方面的特點。</p><p>　　3.2.2我國機電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢</p><p>　　機電一體化已經(jīng)成為從產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)、加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維修等全過程的技術(shù)系統(tǒng)，其技術(shù)體系各學(xué)科間不斷融合,其學(xué)科的界限性逐漸變淡甚至消失。生產(chǎn)規(guī)模的擴大及最佳經(jīng)濟

61、效果的追求,使先進制造技術(shù)產(chǎn)生一系列技術(shù)與管理相結(jié)合的新的生產(chǎn)方式。計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、自動化技術(shù)、新材料技術(shù)、管理技術(shù)等的引入并與傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合,使制造技術(shù)成為一個能駕馭生產(chǎn)過程的系統(tǒng)工程。發(fā)展先進制造技術(shù)的目的在于實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn),并取得理想的技術(shù)經(jīng)濟效果。</p><p>　　對于國外發(fā)達國家來說，由于其資金、技術(shù)和設(shè)備等方面的優(yōu)勢十分明顯,所產(chǎn)處的機電一體化產(chǎn)品不僅質(zhì)量較高，并能

62、更好的適應(yīng)市場多樣化需求,使獲得最大的經(jīng)濟利益。但是，我國由于科技技術(shù)發(fā)展水平相對較低，需經(jīng)過一定時間后，其科技水平才能達到國際先進水平。所以，在科技實力方面，需要在引進國外先進科技的前提下根據(jù)我國情況對其進行改進和創(chuàng)新，并創(chuàng)造出具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)手段，而在市場經(jīng)營和商業(yè)營銷方面，要促進商品品質(zhì)的提升和發(fā)展，并且要獨立研發(fā)適合中國國情的、具有中國特色的機電一體化產(chǎn)品,并對于是市場歡迎的高技術(shù)的機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品,需要投入大量的

63、資金和技術(shù)力量進行開發(fā)，爭取利用這些商品擴展市場，并在技術(shù)方面有巨大突破,為我國機電一體化技術(shù)的綜合持續(xù)發(fā)展提供更大的技術(shù)支持和儲備。</p><p>　　3.2.3工作面臨的形勢</p><p>　　我國用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度 </p><p>　　我國用機電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。 </p>

64、<p>　　我國用機電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產(chǎn)品的責(zé)任重，有意義。在我國工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對環(huán)境污染嚴(yán)重的企業(yè)還占相當(dāng)大的比重。近年來我國的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問題，有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認(rèn)也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面

65、前，這就是發(fā)展機電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改換設(shè)備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時，可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來，實現(xiàn)文明生產(chǎn)。 </p><p>　　另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發(fā)機

66、電一體化產(chǎn)品的歷史不長，差距較大，許多產(chǎn)品的品種、數(shù)量、檔次、質(zhì)量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發(fā)展。 </p><p>　　3.3 我國“機電一體化”工作的任務(wù) </p><p>　　我國在機電一體化方面的任務(wù)可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品，促進機電產(chǎn)品的更新?lián)Q代。總的目的是促進機電一體產(chǎn)業(yè)的形成、為

67、我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻。 </p><p>　　總之，機電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力，又是開啟我國機電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整大門的鑰匙。 </p><p>　　3.4我國發(fā)展“機電一體化”的對策 </p><p>　　3.4.1加強統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計劃 </p><p>　　目前，我國從事“機電一體化”研

68、究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套自己的發(fā)展策略。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，各主管部門的有關(guān)計劃和規(guī)劃，也有統(tǒng)一考慮不足，統(tǒng)籌安排不夠的問題，同時缺少綜觀全局的有權(quán)威性的發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此，建議各主管部門責(zé)成有關(guān)單位在進行深入調(diào)查研究、科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，制定出統(tǒng)管全局的“機電一體化”研究、開發(fā)、生產(chǎn)計劃和規(guī)劃，避免開發(fā)上重復(fù)，生產(chǎn)上撞車! </p><p>　　3.4

69、.2強化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會”作用 </p><p>　　當(dāng)前，我國“機電一體化”較熱，而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，我國有必要明確一個“機電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機構(gòu)，根據(jù)目前國家政治體制改革和經(jīng)濟體制改革的精神，以及機電一體化行業(yè)特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協(xié)會的建設(shè)，賦予其行業(yè)管理職能?！皡f(xié)會”要進一步擴大領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)——理事會的代表層面和復(fù)蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設(shè)

70、；要通過其精明干練的辦事機構(gòu)、經(jīng)濟實體，組織“行業(yè)”發(fā)展計劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制；指導(dǎo)行業(yè)布點布局的調(diào)整，進行發(fā)展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關(guān)項目的發(fā)標(biāo)、招標(biāo)工作…… </p><p>　　3.4.3優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度 </p><p>　　優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業(yè)內(nèi)外都重視、支持“機電一體化”發(fā)展的氛圍，如盡快為外商到我國投資發(fā)展“機電一體化”產(chǎn)業(yè)

71、提供方便；盡可能為興辦開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)開綠燈；盡力為開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。 </p><p>　　增大支持力度，在技術(shù)政策上，要嚴(yán)格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展，對未采用機電一體化技術(shù)落后產(chǎn)品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，對有關(guān)機電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造，對有關(guān)技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用項目優(yōu)先立項、優(yōu)先支持，對在技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用中做出貢獻的

72、單位領(lǐng)導(dǎo)、科技人員進行表彰獎勵等。 </p><p>　　3.4.4突出發(fā)展重點，兼顧“兩個層次” </p><p>　　機電一體化產(chǎn)業(yè)復(fù)蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應(yīng)分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，在傳統(tǒng)的機電設(shè)備上植

73、入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術(shù)在淺層次上結(jié)合。第二個層次是“提高”工作，即在新產(chǎn)品設(shè)計之初，就把“機械”與“電子”統(tǒng)一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結(jié)合，生產(chǎn)出來的新產(chǎn)品起碼正做到機電一體化。</p><p>　　第四章 機電一體化系統(tǒng)</p><p>　　機電一體化系統(tǒng)可分為機械和微電子系統(tǒng)兩大部分,各部分連接須具備一定條件,這個聯(lián)系條件通常稱

74、為接口。各分系統(tǒng)又由各要素(子系統(tǒng))組成。本文以機電一體化控制系統(tǒng)(微電子系統(tǒng))為例,將接口分為人機與機電接口兩大類。</p><p><b>　　4.1機電接口</b></p><p>　　由于機械系統(tǒng)與微電子系統(tǒng)在性質(zhì)上有很大差別,兩者間的聯(lián)系須通過機電接口進行調(diào)整、匹配、緩沖,因此機電接口起著非常重要的作用:</p><p>　　(1)

75、行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。一般微機的I/O芯片都是TTL電平,而控制設(shè)備則不一定,因此必須進行電平轉(zhuǎn)換;另外,在大負(fù)載時還需要進行功率放大;</p><p>　　(2) 抗干擾隔離。為防止干擾信號的串入,可以使用光電耦合器、脈沖變壓器或繼電器等把微機系統(tǒng)和控制設(shè)備在電器上加以隔離;</p><p>　　(3) 進行A/D或D/A轉(zhuǎn)換。當(dāng)被控對象的檢測和控制信號為模擬量時,必須在微機系統(tǒng)和被控對

76、象之間設(shè)置A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路,以保證微機所處理的數(shù)字量與被控的模擬量之間的匹配。</p><p>　　1、 模擬信號輸入接口。在機電一體化系統(tǒng)中,反映被控對象運行狀態(tài)信號是傳感器或變送器的輸出信號,通常這些輸出信號是模擬電壓或電流信號(如位置檢測用的差動變壓器、溫度檢測用的熱偶電阻、溫敏電阻、轉(zhuǎn)速檢測用的測速發(fā)電機等)計算機要對被控對象進行控制,必須獲得反映系統(tǒng)運行的狀態(tài)信號,而計算機只能接受數(shù)字信號,要達到

77、獲取信息的目的,就應(yīng)將模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的接口——模擬信號輸入接口。</p><p>　　2、 模擬信號輸出接口。在機電一體化系統(tǒng)中,控制生產(chǎn)過程執(zhí)行器的信號通常是模擬電壓或電流信號,如交流電動機變頻調(diào)速、直流電動機調(diào)速器、滑差電動機調(diào)速器等。而計算機只能輸出數(shù)字信號,并通過運算產(chǎn)生控制信號,達到控制生產(chǎn)過程的目的,應(yīng)有將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號的接口——模擬信號輸出接口。任務(wù)是把計算機輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為

78、模擬電壓或電流信號,以便驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行器,達到控制對象的目的。模擬信號輸出接口一般由控制接口、數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器、多路模擬開關(guān)和功率放大器幾部分構(gòu)成。3、開關(guān)信號通道接口。機電一體化系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中,需要經(jīng)常處理一類最基本的輸入/輸出信號,即數(shù)字量(開關(guān)量)信號包括:開關(guān)的閉合與斷開;指示燈的亮與滅;繼電器或接觸器的吸合與釋放;電動機的啟動與停止;閥門的打開與關(guān)閉等。這些信號的共同特征是以二進制的邏輯“1”和“0”出現(xiàn)的。在機電一體化控

79、制系統(tǒng)中,對應(yīng)二進制數(shù)碼的每一位都可以代表生產(chǎn)過程中的一個狀態(tài),此狀態(tài)作為控制依據(jù)。</p><p>　　(1) 輸入通道接口。開關(guān)信號輸入通道接口的任務(wù)是將來自控制過程的開關(guān)信號、邏輯電平信號以及一些系統(tǒng)設(shè)置開關(guān)信號傳送給計算機。這些信號實質(zhì)是一種電平各異的數(shù)字信號,所以開關(guān)信號輸入通道又稱為數(shù)字輸入通道(DI)。由于開關(guān)信號只有兩種邏輯狀態(tài)“ON”和“OFF”或數(shù)字信號“1”和“0”,但是其電平一般與計算機的

80、數(shù)字電平不相同,與計算機連接的接口只需考慮邏輯電平的變換以及過程噪聲隔離等設(shè)計問題,它主要由輸入緩沖器、電平隔離與轉(zhuǎn)換電路和地址譯碼電路等組成。</p><p>　　(2) 輸出通道接口。開關(guān)信號輸出通道的作用是將計算機通過邏輯運算處理后的開關(guān)信號傳遞給開關(guān)執(zhí)行器(如繼電器或報警指示器)。它實質(zhì)是邏輯數(shù)字的輸出通道,又稱為數(shù)字輸出通道(DO)。DO通道接口設(shè)計主要考慮的是內(nèi)部與外部公共地隔離和驅(qū)動開關(guān)執(zhí)行器的功率

81、。開關(guān)量輸出通道接口主要由輸出鎖存器、驅(qū)動器和輸出口地址譯碼電路等組成。</p><p><b>　　4.2人機接口</b></p><p>　　人機接口是操作者與機電系統(tǒng)(主要是控制微機)之間進行信息交換的接口。按照信息的傳遞方向,可以分為輸入與輸出接口兩大類。機電系統(tǒng)通過輸出接口向操作者顯示系統(tǒng)的各種狀態(tài)、運行參數(shù)及結(jié)果等信息;另一方面,操作者通過輸入接口向機電系

82、統(tǒng)輸入各種控制命令,干預(yù)系統(tǒng)的運行狀態(tài),以實現(xiàn)所要求的功能。</p><p><b>　　1、 輸入接口。</b></p><p>　　(1) 撥盤輸入接口。撥盤是機電一體化系統(tǒng)中常見的一種輸入設(shè)備,若系統(tǒng)需要輸入少量的參數(shù),如修正系數(shù)、控制目標(biāo)等,采用撥盤較為方便,這種方式具有保持性。撥盤的種類很多,作為人機接口使用最方便的是十進制輸入、BCD碼輸出的BCD碼撥盤。

83、BCD碼撥盤可直接與控制微機的并行口或擴展口相連,以 BCD碼形式輸入信息。</p><p>　　(2) 鍵盤輸入接口。鍵盤是一組按鍵集合,向計算機提供被按鍵的代碼。常用的鍵盤有:</p><p>　　1) 編碼鍵盤,自動提供被按鍵的編碼(如ASCII碼或二進制碼);</p><p>　　2) 非編碼鍵盤,僅僅簡單地提供按鍵的通或斷(“0”或“1”電位),而按鍵的掃

84、描和識別,則由設(shè)計的鍵盤程序來實現(xiàn)。前者使用方便,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高;后者電路簡單,便于設(shè)計。</p><p>　　2、 輸出接口。在機電一體化系統(tǒng)中,發(fā)光二極管顯示器(LED)是典型的輸出設(shè)備,由于LED顯示器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高、壽命長、價格便宜,因此使用廣泛。常用的LED顯示器有7段發(fā)光二極管和點陣式LED顯示器。7段LED顯示器原理很簡單,是同名管腳上所加電平高低來控制發(fā)光二極管是否點亮而顯示不同字

85、形的。點陣式LED顯示器一般用來顯示復(fù)雜符號、字母及表格等,在大屏幕顯示及智能化儀器中有廣泛應(yīng)用。</p><p>　　第五章 一體化常見問題及解決</p><p>　　機電一體化是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)。機電一體化系統(tǒng)投入工業(yè)應(yīng)用環(huán)境運行時，系統(tǒng)總會受到電網(wǎng)、空間與周圍環(huán)境干擾。若系統(tǒng)抵御不住干擾

86、的沖擊，各電氣功能模塊將不能進行正常的工作，微機系統(tǒng)往往會因干擾產(chǎn)生程序“跑飛”，傳感器模塊將會輸出偽信號，功率驅(qū)動模塊將會輸出畸變的驅(qū)動信號，使執(zhí)行機構(gòu)動作失常，最終導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生故障，甚至癱瘓。</p><p><b>　　5.1 干擾源</b></p><p>　　從干擾竄入系統(tǒng)的渠道來看，系統(tǒng)所受到的干擾源分為供電干擾、過程通道干擾、場干擾等。</p>

87、;<p><b>　　1、 供電干擾</b></p><p>　　大功率設(shè)備會造成電網(wǎng)的嚴(yán)重污染，使得電網(wǎng)電壓大幅度地漲落、浪涌，大功率開關(guān)的通斷，電動機的啟停等原因，電網(wǎng)上常常出現(xiàn)很高的尖峰脈沖干擾。據(jù)統(tǒng)計，電源的投入、瞬時短路、欠壓、過壓、電網(wǎng)竄入的噪聲引起CPU誤動作及數(shù)據(jù)丟失占各種干擾的90％以上。</p><p><b>　　2、 過

88、程通道干擾</b></p><p>　　過程通道干擾主要來源于長線傳輸。當(dāng)系統(tǒng)中有電氣設(shè)備漏電，接地系統(tǒng)不完善，或者傳感器測量部件絕緣不好等；及各通道的傳輸線如果處于同根電纜或捆扎在一起，尤其是將信號線與交流電源線處于同一根管道時，產(chǎn)生的共?；虿钅ｋ妷憾紩绊懴到y(tǒng)，使系統(tǒng)無法工作。 </p><p><b>　　3、 場干擾</b></p>

89、<p>　　系統(tǒng)周圍的空間總存在著磁場、電磁場、靜電場，如太陽及天體輻射；廣播、電話、通訊發(fā)射臺的電磁波；周圍中頻設(shè)備發(fā)出的電磁輻射等。這些場干擾會通過電源或傳輸線影響各功能模塊的正常工作，使其中的電平發(fā)生變化或產(chǎn)生脈沖干擾信號。</p><p>　　5.2 抗供電干擾的措施 </p><p>　　1、 配電系統(tǒng)的抗干擾 </p><p>　　抑制供電干擾

90、首先從配電系統(tǒng)上采取措施，其次可采用分立式供電方案，就是將組成系統(tǒng)各模塊分別用獨立的變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路構(gòu)成的直流電源供電，這樣就減少了集中供電的危險性，而且也減少了公共阻抗以及公共電源的相互耦合，提高了供電的可靠性，也有利于電源散熱。 </p><p>　　另外，交流電的引入線應(yīng)采用粗導(dǎo)線，直流輸出線應(yīng)采用雙絞線，扭絞的螺距要小，并盡可能縮短配線長度．</p><p>　　2、 利

91、用電源監(jiān)視電路</p><p>　　在配電系統(tǒng)中實施抗干擾措施是必不可少的，但這些仍難抵御微秒級的干擾脈沖及瞬態(tài)掉電，特別是后者屬于惡性干擾，可能產(chǎn)生嚴(yán)重的事故。因此應(yīng)采取進一步的保護性措施，即使用電源監(jiān)視電路。電源監(jiān)視電路需具有監(jiān)視電源電壓瞬時短路、瞬間降壓和微秒級干擾及掉電的功能；及時輸出供CPU接受的復(fù)位信號及中斷信號等功能。</p><p>　　5.3 場干擾的抑制</p&g

92、t;<p>　　防止場干擾的主要方法是良好的屏蔽和正確的接地。須注意以下問題：</p><p>　?。?）消除靜電干擾最簡單的方法是把感應(yīng)體接地，接地時要防止形成接地環(huán)路。 </p><p>　?。?）為了防止電磁場干擾，可采用帶屏蔽層的信號線，并將屏蔽層單端接地。 </p><p>　?。?）不要把導(dǎo)線的屏蔽層當(dāng)作信號線或公用線來使用。 </p

93、><p>　　（4）在布線方面，不要在電源電路和檢測、控制電路之間使用公用線，也不要在模擬電路和數(shù)字脈沖電路之間使用公用線，以免互相串?dāng)_。</p><p>　　5、 軟件抗干擾技術(shù)</p><p>　　各種形式的干擾最終會反映在系統(tǒng)的微機模塊中，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集誤差、控制狀態(tài)失靈、存儲數(shù)據(jù)竄改以及程序運行失常等后果，雖然在系統(tǒng)硬件上采取了上述多種抗干擾措施，但仍然不能保證微

94、機系統(tǒng)正常工作。因為軟件抗干擾是屬于微機系統(tǒng)的自身防御行為，實施軟件抗干擾的必要條件是： </p><p>　?。?）在干擾的作用下，微機硬件部分以及與其相連的各功能模塊不會受到任何損毀，或易損壞的單元設(shè)置有監(jiān)測狀態(tài)可查詢。 </p><p>　　（2）系統(tǒng)的程序及固化常數(shù)不會因干擾的侵入而變化。 </p><p>　?。?）RAM區(qū)中的重要數(shù)據(jù)在干擾侵入后可重新建

95、立，并且系統(tǒng)重新運行時不會出現(xiàn)不允許的數(shù)據(jù)抑制數(shù)據(jù)采樣的干擾可采用：數(shù)字濾波，寬度判斷抗尖峰脈沖干擾等辦法，也可采用重復(fù)檢查法，偏差判斷法來檢查判斷是否有干擾信號。而程序運行失常的軟件抗干擾措施一般</p><p>　　1）設(shè)置WATCHDOG功能，由硬件配合，監(jiān)視軟件的運行情況，遇到故障進行相應(yīng)的處理。</p><p>　　2）設(shè)置軟件陷阱，當(dāng)程序指針失控而使程序進入非程序空間時，在該空

96、間中設(shè)置攔截指令，使程序進入陷阱，然后強迫其轉(zhuǎn)入初始狀地結(jié)合在一起,形成完整的系統(tǒng)。 </p><p>　　第六章 探述機電一體化</p><p>　　6.1機電一體化技術(shù)發(fā)展方式的探討</p><p>　　6.1.1機電一體化的核心技術(shù)</p><p>　　機電一體化的核心技術(shù)主要包括信息處理技術(shù)、機械制造技術(shù)、傳感器技術(shù)、傳動技術(shù)和自動控

97、制技術(shù)。</p><p>　　6.1.2信息處理技術(shù) </p><p>　　信息處理技術(shù)主要指的是計算機技術(shù),尤其是單片機技術(shù)。在機電一體化技術(shù)中“電”可以說是單片機技術(shù)、PLC 技術(shù)和通信技術(shù)的綜合體。</p><p>　　6.1.3機械制造技術(shù)</p><p>　　機械制造技術(shù)是機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)。機械制造技術(shù)包含了很多方面，如機械

98、設(shè)計技術(shù)、機械制造,還是機械工藝，并且其在機電一體化方面都有很大的發(fā)展，并存在巨大的發(fā)展空間。</p><p>　　6.1.4傳感器技術(shù)</p><p>　　傳感器技術(shù)是一種包括各種物理量的傳感器,尤其是具有“一器多感”功能的技術(shù)。近些年來“光纖傳感器”隨著科技的發(fā)展，取得了長足的進步，這在很大程度上對近對機電一體化技術(shù)有巨大的作用。</p><p>　　6.1.5

99、傳動技術(shù) </p><p>　　傳動技術(shù)和傳動控制技術(shù)是在微電子技術(shù)的支持下機電業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，它包含電力傳動、液壓傳動、機械傳動、氣壓傳動和磁力傳動等方面。隨著技術(shù)手段的發(fā)展，這些傳統(tǒng)的技術(shù)能夠在更大程度上滿足人們需要的各種動作和功能。</p><p>　　6.1.6自動控制技術(shù) </p><p>　　這是近年來最常用且發(fā)展最迅速的技術(shù)范疇。自動控制技術(shù)的代表技術(shù)手

100、段是人工智能控制技術(shù)，這項技術(shù)對機電一體化技術(shù)產(chǎn)生了巨大的作用。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　機電一體化的發(fā)展歷程見證了人類走向了高科技的時代，機電一體化化的發(fā)展趨勢見證了人類對于高智能化的向往。</p><p>　　機電一體化不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。在走向

101、高智能化的時代步伐下，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。</p><p>　　本篇介紹了機電一體化技術(shù)的由來，發(fā)展，應(yīng)用。接口技術(shù)是在機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來越重要;同時接口技術(shù)的研究也必然促進機電一體化的發(fā)展。從某種意義上講,機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計,就是根據(jù)功能要求選擇了各部分后所進行的接口設(shè)計。接口的好與壞直接影響到機電一體化系統(tǒng)的控制性能,以及系統(tǒng)運行的穩(wěn)

102、定性和可靠性,因此接口技術(shù)是機電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。機電一體化技術(shù)在以后會迅速發(fā)展。 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>

103、;　　[1] 李建勇．機電一體化技術(shù)[M]．北京：科學(xué)出版社，2004；</p><p>　　[2] 李運華．機電控制[M]．北京航空航天大學(xué)出版社，2003；</p><p>　　[3] 芮延年．機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M]．北京機械工業(yè)出版社，2004；</p><p>　　[4] 王中杰，余章雄，柴天佑．智能控制綜述[J]．基礎(chǔ)自動化，2006；</p>