1、第一章第一章 緒論緒論 1.3 1.3 機電一體化系統(tǒng)基本組成機電一體化系統(tǒng)基本組成主要內容主要內容1.3 機電一體化系統(tǒng)基本組成機電一體化系統(tǒng)基本組成1.3.1機電一體化的關鍵要素機電一體化的關鍵要素1.3.2 機電一體化系統(tǒng)搭建機電一體化系統(tǒng)搭建 系統(tǒng) 一個有輸入和輸出的黑箱一個有輸入和輸出的黑箱 測量系統(tǒng) 測量輸入變量，輸出顯示測量輸入變量，輸出顯示 控制系統(tǒng) 輸入設定值，輸出正確的輸入設定值，輸出正確的設定值設定值建模系統(tǒng)建模系統(tǒng)彈簧輸入響應彈簧輸入響應=kxF F建模系統(tǒng)電水壺系統(tǒng)的輸入響應電水壺系統(tǒng)的輸入響應連接（接口）系統(tǒng)CD 機機測量系統(tǒng) 三個要素 傳感器傳感器 信號調節(jié)器信號

2、調節(jié)器 顯示，輸出顯示，輸出 課程大綱 傳感檢測系統(tǒng)傳感檢測系統(tǒng) - 第第3章章 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是指由控制主體、控制客體和控是指由控制主體、控制客體和控制媒體組成的具有自身目標和功能的管理系制媒體組成的具有自身目標和功能的管理系統(tǒng)。統(tǒng)。 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)意味著通過它可以按照所希望的意味著通過它可以按照所希望的方式保持和改變方式保持和改變機器機器、機構機構或其他或其他設備設備內任內任何感興趣或可變的何感興趣或可變的量量?？刂葡到y(tǒng)同時是為了?？刂葡到y(tǒng)同時是為了使被控制對象達到預定的理想狀態(tài)而實施的。使被控制對象達到預定的理想狀態(tài)而實施的。 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)主要由：主要由：控制器控制器，被控對象，

3、被控對象，執(zhí)執(zhí)行機構行機構和和傳感檢測傳感檢測四個環(huán)節(jié)組成。四個環(huán)節(jié)組成?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng) 控制物理系統(tǒng)的輸出 通過設置物理系統(tǒng)的輸入通過設置物理系統(tǒng)的輸入 跟蹤 例如 巡航控制巡航控制 恒溫器控制恒溫器控制 磁盤驅動控制磁盤驅動控制 飛機高度控制飛機高度控制 困難 干擾：風，道路，輪胎，剎車，打開干擾：風，道路，輪胎，剎車，打開/關閉門關閉門. 人機界面：感覺很好，感覺對人機界面：感覺很好，感覺對.跟蹤跟蹤開環(huán)控制系統(tǒng) 設備設備 被控制的物理系統(tǒng)被控制的物理系統(tǒng) 車, 飛機， 光盤，加熱器，. 執(zhí)行器執(zhí)行器設備控制裝置設備控制裝置 節(jié)流閥、氣門，盤式電機, 控制器控制器 設計產品來控制設備設

4、計產品來控制設備開環(huán)控制系統(tǒng) 輸出 我們感興趣的物理系統(tǒng)方面我們感興趣的物理系統(tǒng)方面 速度，磁盤位置，溫度 參考 我們希望看到的輸出值我們希望看到的輸出值 期望速度，期望位置，期望溫度 擾動 受環(huán)境影響的不可控輸入受環(huán)境影響的不可控輸入 風，磁盤驅動器的沖振，開門開環(huán)控制系統(tǒng) 概念 輸入輸入 你得到的就是你得到的你得到的就是你得到的 優(yōu)點 便宜便宜 簡單簡單 可靠可靠 缺點 關閉調整需要人為干預關閉調整需要人為干預閉環(huán)（反饋）控制系統(tǒng) 概念 多輸入多輸入 設定值 反饋 過程控制過程控制 優(yōu)點 自動化自動化 精確精確 缺點 昂貴昂貴 更復雜更復雜閉環(huán)控制系統(tǒng) 傳感器 測量設備輸出測量設備輸出 誤

5、差檢測 檢測誤差檢測誤差 反饋控制系統(tǒng) 跟蹤誤差最小化控制系統(tǒng)實例位置位置, ,速度速度檢測單元檢測單元電機電機機械機械部件部件位置位置, ,速速度反饋度反饋計算機計算機數控數控數控機床伺服系統(tǒng)組成數控機床伺服系統(tǒng)組成加熱房間圖圖1.9 1.9 加熱房間：加熱房間：(a)(a)開環(huán)系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng) (b) (b) 閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)組件 比較單元 - 至少兩個輸入，一個輸出至少兩個輸入，一個輸出 正正/負反饋負反饋 控制單元 -二進制，比例項，硬連線，可編程二進制，比例項，硬連線，可編程 校正單元 - 執(zhí)行器執(zhí)行器 過程 與環(huán)境連接與環(huán)境連接 反饋 - 測量系統(tǒng)，傳感器，調節(jié)器，數據總線測量系統(tǒng)，傳感器，調節(jié)器，數據總線馬桶水箱 設定值 - 調整后的浮臂位置調整后的浮臂位置 比較單元 - 浮臂浮臂 控制單元 -樞軸樞軸 校正單位 - 閥門閥門 過程 - 流水流水 反饋- 浮球和桿浮球和桿 測量值 - 水位水位軸速度控制 洗衣機系統(tǒng)順序控制器 時間或事件驅動序列 也被稱為梯形邏輯 例子 預洗預洗 打開熱水和冷水閥。 檢測水位 關閉閥門 攪拌 停止浸泡 排水 洗滌洗滌 打開熱水，冷水，肥皂閥 檢測水位，等等。微處理器控制 優(yōu)勢 靈活性靈活性 準確性準確性 魯棒性魯棒性 類型 定制或嵌入定制或嵌入 可編程邏輯控制可編程邏輯控制器器 多輸入多輸出多