机械系统的驱动与控制概述.ppt

机械系统的驱动与控制 精密机械系 谢少荣 Tel: Email: xiesr@ 参 考 文 献 潘琢金等，《C8051FXXX高速SOC单片机原理及应用》，2002，北京航空航天大学出版社 宫淑贞等，《可编程控制器原理及应用》，2002，人民邮电出版社 陶永华等，《新型PID控制及其应用》，2001，机械工业出版社 第1章 概述 1.1 机械电子学的概念 将机械学与电子学有机结合而提供的更为优越的技术。 包括两个方面的含义： （1）有机结合形成一种高技术（EX1-1） （2）信息处理技术是机械电子技术中必不可少的部分（EX1-2） 传统的机械方法：提高齿轮、丝杠螺母的加工精度和 安装精度 缺点：机床制造成本大大提高，提高有限，难于实现 机电结合的方法：将位移信息输入计算机，计算机对 定位误差进行修正、补偿 优点：在加工精度不变的前提下，大大提高定位精度 计算机的信息分析和自动数据处理起着核心作用 （3）检测元件——对执行机构的运动参数、加工状况进行实时检测的元件； （4）计算机——完成加工过程的控制、协调机械系统各部分的运动，具有分析、运算、实时处理功能。目前用于工业现场控制的有：PLC、STD总线工控机、工业微机PC、单片机以及专用控制计算机； （5）机体——整个系统的支撑构架，例如：机床床身。 以上5部分之间的连接匹配部分，称为接口。 机械接口：机械与机械之间的连接 接口电路：电气与电气之间的连接 计算机控制系统 * * EX1-1 提高机床进给系统的定位精度 EX1-2 直流电机的速度控制 机械电子技术在机械制造业中的应用，大致经历了： 参数数显、硬件数控（NC控制）、计算机数控（CNC控制）、柔性生产系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）、虚拟制造系统（VMS）等过程。 由5个部分组成： （1）执行机构——完成特定的加工任务，例如：车床、送料机械手等； （2）驱动元件——与执行机构相连接，给执行机构提供动力，并控制执行机构启动、停止、换向； 1.2 机电一体化机械系统的组成 机械系统实现计算机控制的原理和组成基本相同： 检测元件——输入信号部分 计 算 机——分析、处理和控制部分 驱动元件——输出控制部分 计算机控制系统总的来说是由硬件和软件两部分组成： （1）硬件部分 一般组成如图所示： ① 控制计算机 对输入信息作分析、处理，根据预先确定的控制规律，实时发出控制指令。注意：适合于工业现场控制 ②参数检测和输出驱动 大致可分为三类参数： ◆模拟量参数 例如：位移、速度、加速度、压力、流量等 检测方法：采用合适的传感器，将其转换为成正比例 的模拟量电信号 输出驱动：用于伺服系统控制中，属于连续变化控制 驱动元件：直流伺服电机、交流伺服电机、液压伺服 阀、比例阀等 ◆开关量参数 例如：系统是否到位、电机的启动与停止等 检测方法：行程开关、光电开关、接近开关等 输出驱动：用于控制只有二种工作状态的驱动元件的 运行 驱动元件：普通电机的起停、阀的开关/闭合等 ◆脉冲数或脉冲频率开关量（检测模拟量参数） 检测方法：光电编码器、压频传感器等，采用记数器、 频率计进行计量，将所得成正比例的数值 输入到计算机