机械设备控制技术概述

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1、 第1章 绪论第第1 1章章 绪论绪论1.1 机械设备控制技术概述机械设备控制技术概述1.2 机械设备控制的技术体系机械设备控制的技术体系1.3 机械设备控制技术的发展前景机械设备控制技术的发展前景1.4 机械设备控制的技术、经济和社会效益机械设备控制的技术、经济和社会效益 作业第第1 1章章 绪论绪论1.1.11.1.1机械设备控制技术的基本概念机械设备控制技术的基本概念机械设备控制技术的基本概念机械设备控制技术的基本概念 机机械械设设备备控控制制技技术术是是机机械械、电电子子、计计算算机机和和自自动动控控制制等等技技术术有有机机结结合合的的一一门门复合技术。复合技术。1.1 1.1 1.1

2、 1.1 机械设备控制技术概述机械设备控制技术概述机械设备控制技术概述机械设备控制技术概述 第第1 1章章 绪论绪论1.1.2 1.1.2 机械设备控制技术的发展过程机械设备控制技术的发展过程机械设备控制技术的发展过程机械设备控制技术的发展过程 第二次世界大战以后，几乎是同时诞生的系统工程、控制论和信息论这三门科学既是自动化与机械设备控制的理论基础，也是机械设备控制技术的方法论。而微电子技术的发展，半导体大规模集成电路制造技术的进步，则为机械设备控制技术与自动化技术奠定了物质基础。第第1 1章章 绪论绪论 在20世纪的20年代至30年代，借助继电器、接触器、按钮、行程开关等组成继电器接触器控制

3、系统，实现对机械设备的起动、停止、有级调速等控制。20世纪40年代至50年代，出现了交磁放大机电动机控制，这是一种闭环反馈系统，当输出量与给定量发生偏差时就自动调整，系统的控制精度、快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管晶闸管控制，发展到70年代成为集成电路放大器晶闸管控制。第第1 1章章 绪论绪论 在20世纪的60年代出现了一种能够根据需要，方便地改变控制系统，而又远比计算机系统结构简单、价格低廉的自动化装置顺序控制器。随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广泛，进一步推动了数控系统的发展，因此产生了自动编程系统（APS）、计算机数控系统（CNC）、计算机群控系统（DNC）和柔

4、性制造系统（FMS）。第第1 1章章 绪论绪论1.1.3 1.1.3 机械设备控制系统的基本结构要素机械设备控制系统的基本结构要素机械设备控制系统的基本结构要素机械设备控制系统的基本结构要素 一个较完善的机械设备控制系统，应包括以下几个基本要素：机械本体、动力部分、测试传感部分、执行机构、驱动部分、控制及信息处理单元及接口，各要素和环节之间通过接口相联系。第第1 1章章 绪论绪论包括机身、框架、机械联结等包括机身、框架、机械联结等包括机身、框架、机械联结等包括机身、框架、机械联结等是系统所有功能元素的机械支持结构是系统所有功能元素的机械支持结构1.1.机械本体机械本体机械本体机械本体2.2.动

5、力部分动力部分动力部分动力部分qq按照系统控制要求，为系统提供能量和动力，使系统正常运行。按照系统控制要求，为系统提供能量和动力，使系统正常运行。第第1 1章章 绪论绪论3.3.测试传感部分测试传感部分测试传感部分测试传感部分qq对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处检测，变成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息理后产生相应的控制信息qq传感器和仪表传感器和仪表第第1 1章章 绪论绪论4.执行机构执行机构q根据控制信息和指令，完成要求的动作。

6、5.驱动部分驱动部分qq在控制信息作用下提供动力，驱动各种执行在控制信息作用下提供动力，驱动各种执行机构完成各种动作和功能。机构完成各种动作和功能。第第1 1章章 绪论绪论6.6.控制及信息处理单元控制及信息处理单元控制及信息处理单元控制及信息处理单元q将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、存储、将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、存储、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地运行。应的指令，控制整个系统有目的地运行。一般由计算机、可编程序控制器（一般由计算机、可编程序控

7、制器（PLC）、数控装置以及逻辑）、数控装置以及逻辑电路、电路、A/D与与D/A转换、转换、I/O（输入（输入/输出）接口和计算机外部设输出）接口和计算机外部设备等组成。备等组成。第第1 1章章 绪论绪论7.7.接口接口接口接口q是控制系统中各单元和环节之间进行物质、能量是控制系统中各单元和环节之间进行物质、能量和信息交换的联接界面，具有对信号进行变换、放和信息交换的联接界面，具有对信号进行变换、放大及传递的功能大及传递的功能。第第1 1章章 绪论绪论1.2 1.2 1.2 1.2 机械设备控制的技术体系机械设备控制的技术体系机械设备控制的技术体系机械设备控制的技术体系 1.2.1 1.2.1

8、 机械设备控制的相关学科机械设备控制的相关学科机械设备控制的相关学科机械设备控制的相关学科机械学：包括机械设计、机械制造、机械动力学等。机械学：包括机械设计、机械制造、机械动力学等。微电子学：包括微处理机及接口技术、计算机科学、微电子学：包括微处理机及接口技术、计算机科学、CAD/CAM技术及软件技术等。技术及软件技术等。电子学：包括电工学、数字电路、模拟电路、电机、电器等。电子学：包括电工学、数字电路、模拟电路、电机、电器等。控制论：包括经典控制和现代控制理论。控制论：包括经典控制和现代控制理论。第第1 1章章 绪论绪论1.2.2 1.2.2 机械设备控制的相关技术机械设备控制的相关技术机械

9、设备控制的相关技术机械设备控制的相关技术第第1 1章章 绪论绪论1.1.检测传感技术检测传感技术检测传感技术检测传感技术 为为为为提提提提高高高高产产产产品品品品的的的的性性性性能能能能，扩扩扩扩展展展展功功功功能能能能，通通通通常常常常需需需需对对对对机机机机械械械械设设设设备备备备进进进进行行行行实实实实时时时时控控控控制制制制、监监监监视视视视、安安安安全全全全检检检检查查查查等等等等，以以以以提提提提高高高高其其其其自自自自动动动动化化化化和和和和智智智智能能能能化化化化的的的的程度，这些都要通过检测传感技术手段来实现。程度，这些都要通过检测传感技术手段来实现。程度，这些都要通过检测传

10、感技术手段来实现。程度，这些都要通过检测传感技术手段来实现。2.2.信息处理技术信息处理技术信息处理技术信息处理技术 信信信信息息息息处处处处理理理理技技技技术术术术通通通通常常常常是是是是指指指指信信信信息息息息的的的的输输输输入入入入、交交交交换换换换、运运运运算算算算、存存存存储储储储和和和和输输输输出出出出等等等等技技技技术术术术。它它它它包包包包括括括括计计计计算算算算机机机机及及及及外外外外围围围围设设设设备备备备、微微微微处处处处理理理理机机机机及及及及可可可可编编编编程序控制器（程序控制器（程序控制器（程序控制器（PLCPLC）、接口技术。）、接口技术。）、接口技术。）、接口技

11、术。第第1 1章章 绪论绪论3.3.自动控制技术自动控制技术自动控制技术自动控制技术 自自自自动动动动控控控控制制制制技技技技术术术术包包包包括括括括高高高高精精精精度度度度定定定定位位位位控控控控制制制制、速速速速度度度度控控控控制制制制、自自自自适适适适应应应应控控控控制制制制、自自自自诊诊诊诊断断断断、校校校校正正正正、补补补补偿偿偿偿、示示示示教教教教再再再再现现现现、检检检检索索索索等等等等技技技技术术术术。自自自自动动动动控控控控制制制制技技技技术术术术能能能能协协协协调调调调机机机机械械械械、电电电电器器器器各各各各部部部部分分分分来来来来正正正正确确确确地地地地完完完完成成成成

12、动动动动作作作作过过过过程程程程，因此在控制系统中起到很重要的作用。因此在控制系统中起到很重要的作用。因此在控制系统中起到很重要的作用。因此在控制系统中起到很重要的作用。4.4.伺服传动技术伺服传动技术伺服传动技术伺服传动技术 伺伺伺伺服服服服传传传传动动动动包包包包括括括括电电电电动动动动、气气气气动动动动、液液液液压压压压等等等等各各各各种种种种类类类类型型型型的的的的传传传传动动动动装装装装置。这部分相当于人的手足，它直接执行各种有关的操作。置。这部分相当于人的手足，它直接执行各种有关的操作。置。这部分相当于人的手足，它直接执行各种有关的操作。置。这部分相当于人的手足，它直接执行各种有关

13、的操作。第第1 1章章 绪论绪论5.5.精密机械技术精密机械技术精密机械技术精密机械技术 在在在在机机机机电电电电一一一一体体体体化化化化产产产产品品品品中中中中，对对对对机机机机械械械械本本本本体体体体和和和和机机机机械械械械技技技技术术术术本本本本身身身身都都都都提提提提出出出出了了了了新新新新的的的的要要要要求求求求。这这这这种种种种要要要要求求求求的的的的核核核核心心心心就就就就是是是是精精精精密密密密机机机机械械械械技技技技术术术术，要要要要求求求求机机机机械械械械机机机机构构构构减减减减轻轻轻轻质质质质量量量量、缩缩缩缩小小小小体体体体积积积积、提提提提高高高高刚刚刚刚性性性性、提

14、提提提高高高高精精精精度度度度、改改改改善善善善性性性性能、提高可靠性。能、提高可靠性。能、提高可靠性。能、提高可靠性。6.6.系统总体技术系统总体技术系统总体技术系统总体技术 系系系系统统统统总总总总体体体体技技技技术术术术是是是是一一一一种种种种从从从从整整整整体体体体目目目目标标标标出出出出发发发发，用用用用系系系系统统统统的的的的观观观观点点点点和和和和方方方方法法法法，将将将将总总总总体体体体分分分分解解解解成成成成若若若若干干干干功功功功能能能能单单单单元元元元，找找找找出出出出能能能能完完完完成成成成各各各各个个个个功功功功能能能能的的的的技技技技术术术术方方方方案案案案，再再再

15、再将将将将各各各各个个个个功功功功能能能能与与与与技技技技术术术术方方方方案案案案组组组组合合合合成成成成方方方方案案案案组组组组合合合合成成成成方方方方案案案案组进行分析、评价、优选的综合应用技术。组进行分析、评价、优选的综合应用技术。组进行分析、评价、优选的综合应用技术。组进行分析、评价、优选的综合应用技术。第第1 1章章 绪论绪论1.31.31.31.3 机械设备控制技术的发展前景机械设备控制技术的发展前景机械设备控制技术的发展前景机械设备控制技术的发展前景 3.从层次上看从层次上看2.从功能上看从功能上看1.从性能上看从性能上看 向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展。向高精度、高

16、效率、高性能、智能化的方向发展。向小型化、轻型化、多功能方向发展。向小型化、轻型化、多功能方向发展。向系统化、复合集成化方向发展。向系统化、复合集成化方向发展。第第1 1章章 绪论绪论1.4 1.4 1.4 1.4 机械设备控制的技术、经济和社会效益机械设备控制的技术、经济和社会效益机械设备控制的技术、经济和社会效益机械设备控制的技术、经济和社会效益 提高精度提高精度 增强功能增强功能 提高生产效率，降低成本提高生产效率，降低成本节约能源，降低消耗节约能源，降低消耗 提高安全性、可靠性提高安全性、可靠性 第第1 1章章 绪论绪论 作业作业说明机械设备控制技术的基本概念。说明机械设备控制技术的基本概念。机械设备控制技术是在什么样的背景之下产生与发机械设备控制技术是在什么样的背景之下产生与发展起来的？展起来的？传统的继电器传统的继电器接触器控制系统有何优缺点？接触器控制系统有何优缺点？机械设备控制系统的基本结构要素是什么？机械设备控制系统的基本结构要素是什么？与机械设备控制相关的技术有那些？与机械设备控制相关的技术有那些？机械设备控制技术的发展前景如何？机械设备控制技术的发展前景如何？综述机械设备控制的技术、经济和社会效益。综述机械设备控制的技术、经济和社会效益。