机械设备控制技术概述.ppt
1.1 机械设备控制技术概述1.2 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1.4 机械设备控制的技术、经济和社会效益 作业,机械设备控制技术的基本概念,机械设备控制技术是机械、电子、计算机和自动控制等技术有机结合的一门复合技术。,1.1 机械设备控制技术概述,1.1.2 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。,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。,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）和柔性制造系统（FMS）。,1.1.3 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。,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,1.机械本体,2.动力部分,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。,3.测试传感部分,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、处理后产生相应的控制信息,传感器和仪表,4.执行机构,根据控制信息和指令，完成要求的动作。,5.驱动部分,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。,6.控制及信息处理单元,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（PLC）、数控装置以及逻辑电路、A/D与D/A转换、I/O（输入/输出）接口和计算机外部设备等组成。,7.接口,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、放大及传递的功能。,1.2 机械设备控制的技术体系,1.2.1 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。,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。,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。,1.2.2 机械设备控制的相关技术,1.检测传感技术,为提高产品的性能，扩展功能，通常需对机械设备进行实时控制、监视、安全检查等，以提高其自动化和智能化的程度，这些都要通过检测传感技术手段来实现。,2.信息处理技术,信息处理技术通常是指信息的输入、交换、运算、存储和输出等技术。它包括计算机及外围设备、微处理机及可编程序控制器（PLC）、接口技术。,3.自动控制技术,自动控制技术包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、示教再现、检索等技术。自动控制技术能协调机械、电器各部分来正确地完成动作过程，因此在控制系统中起到很重要的作用。,4.伺服传动技术,伺服传动包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置。这部分相当于人的手足，它直接执行各种有关的操作。,5.精密机械技术,在机电一体化产品中，对机械本体和机械技术本身都提出了新的要求。这种要求的核心就是精密机械技术，要求机械机构减轻质量、缩小体积、提高刚性、提高精度、改善性能、提高可靠性。,6.系统总体技术,系统总体技术是一种从整体目标出发，用系统的观点和方法，将总体分解成若干功能单元，找出能完成各个功能的技术方案，再将各个功能与技术方案组合成方案组合成方案组进行分析、评价、优选的综合应用技术。,1.3 机械设备控制技术的发展前景,3.从层次上看,2.从功能上看,1.从性能上看,向高精度、高效率、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。,向系统化、复合集成化方向发展。,1.4 机械设备控制的技术、经济和社会效益,提高精度,增强功能,提高生产效率，降低成本,节约能源，降低消耗,提高安全性、可靠性,作业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展起来的？传统的继电器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？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？综述机械设备控制的技术、经济和社会效益。,
