1、我們的約定,1、保持教室寧?kù)o； 2、請(qǐng)關(guān)閉移動(dòng)電話或進(jìn)入靜音或震動(dòng)狀態(tài)； 3、上課期間請(qǐng)勿任意走動(dòng)、交談、接聽(tīng)電話； 4、請(qǐng)勿在教室內(nèi)吸煙； 5、注意休息以最佳狀態(tài)投入到學(xué)習(xí)中。 謝謝您的合作！,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,2,第一章 概 述,課程名稱：機(jī)電控制技術(shù),任課教師信息： 林曉通 電話email: ,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,3,本課程的性質(zhì)和任務(wù),必修專業(yè)基礎(chǔ)課,任務(wù)：了解機(jī)電控制系統(tǒng)的一般知識(shí)，了解最新控制系統(tǒng)在自動(dòng)化制造裝備中的應(yīng)用，掌握機(jī)、電、計(jì)算機(jī)（PLC）等綜合控制系統(tǒng)技術(shù)。 內(nèi)容：機(jī)電系統(tǒng)的傳動(dòng)力學(xué)、電機(jī)、電器及其控制電路、PLC的原理和應(yīng)用、直流調(diào)速、

2、交流調(diào)速、位置控制等。,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,4,本課程的性質(zhì)和任務(wù),必修專業(yè)基礎(chǔ)課,總課時(shí)：3X14=42 考試方式： 期末考試成績(jī)80%其他成績(jī)20%（測(cè)驗(yàn)、作業(yè)、紀(jì)律、考勤等） 教材及主要參考書： 1、機(jī)電控制技術(shù)郁建平 科學(xué)出版社 2、機(jī)電傳動(dòng)控制鄧星鐘 華中科技大學(xué)出版社 3、機(jī)電傳動(dòng)控制學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與題解鄧星鐘 華中科技大學(xué)出版社,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,5,第一章 概 述,1.1機(jī)電控制技術(shù)的相關(guān)學(xué)科 1.2 機(jī)電控制技術(shù)及其系統(tǒng) 1.3 典型機(jī)電控制系統(tǒng),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,6,機(jī)械工程是最古老的學(xué)科。 可以分為三個(gè)階段： 古代機(jī)械：人力驅(qū)動(dòng) 近代機(jī)械：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 現(xiàn)代機(jī)械：電動(dòng)機(jī)

3、+電控裝置,現(xiàn)代機(jī)械不僅能開(kāi)和關(guān)，并且能控制電動(dòng)機(jī)或機(jī)械的動(dòng)作特性（如：速度、加速度和位移和作用力）和時(shí)間特性。,第一章 概 述,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,7,1.1 機(jī)電控制技術(shù)的相關(guān)學(xué)科,機(jī)電控制技術(shù):是在機(jī)電的結(jié)合過(guò)程中產(chǎn)生的，是解決機(jī)電系統(tǒng)中的控制問(wèn)題的一門技術(shù)。 機(jī)電控制技術(shù)的具體體現(xiàn)就是機(jī)電控制系統(tǒng)，機(jī)電控制系統(tǒng)是機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)的極其重要的組成部分。,機(jī)電系統(tǒng)工程、機(jī)電一體化技術(shù)、機(jī)械電子學(xué)等內(nèi)涵是基本一致的。,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,8,機(jī)電系統(tǒng)工程和機(jī)電一體化技術(shù)的含義還沒(méi)有統(tǒng)一的定義，正在逐步完善. 通常認(rèn)為：機(jī)電系統(tǒng)是在機(jī)械功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)

4、，并將機(jī)械裝置和電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。,1.1 機(jī)電控制技術(shù)的相關(guān)學(xué)科,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,9,因此：機(jī)電(一體化)系統(tǒng)應(yīng)包括綜合機(jī)、電、磁、光、聲、熱、氣、生物化學(xué)等多種科學(xué)的先進(jìn)技術(shù)及其特征參數(shù)和耦合關(guān)系。 任何新技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展都會(huì)對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)產(chǎn)生作用，如激光技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生光盤、條形碼等。,1.1 機(jī)電控制技術(shù)的相關(guān)學(xué)科,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,10,“機(jī)電控制技術(shù)” 是機(jī)電工程的專業(yè)基礎(chǔ)課程。,具體： 機(jī)電控制:是研究： 1、如何設(shè)計(jì)控制器； 2、合理選擇或設(shè)計(jì)放大元件、執(zhí)行元件、檢測(cè)與轉(zhuǎn)換元件、導(dǎo)向與支承元件和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等， 3、并由此組成機(jī)電控制系統(tǒng)使機(jī)電設(shè)

5、備達(dá)到所要求的性能， 的一門科學(xué)，在機(jī)電一體化技術(shù)中占有非常重要的地位。,1.1 機(jī)電控制技術(shù)的相關(guān)學(xué)科,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,11,機(jī)電系統(tǒng)工程實(shí)質(zhì)上是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)用機(jī)械、電子、信息等有關(guān)技術(shù)，對(duì)電子器件和機(jī)械裝置進(jìn)行有機(jī)的組合與統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)的整體優(yōu)化。 機(jī)電工程技術(shù)已不是機(jī)械與電子技術(shù)的簡(jiǎn)單疊加，而是機(jī)械系統(tǒng)與電子系統(tǒng)、信息系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)而形成的一種新的高層次的綜合系統(tǒng)。,機(jī)電系統(tǒng)工程與機(jī)電控制技術(shù),1.1 機(jī)電控制技術(shù)的相關(guān)學(xué)科,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,12,機(jī)電控制技術(shù)主要解決機(jī)電系統(tǒng)的控制問(wèn)題，研究機(jī)電系統(tǒng)工程中控制部分的工程實(shí)現(xiàn)方法,機(jī)電控制技術(shù)的內(nèi)容,1.1 機(jī)電控

6、制技術(shù)的相關(guān)學(xué)科,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,13,機(jī)電系統(tǒng)工程的知識(shí)基礎(chǔ)：,1.1 機(jī)電控制技術(shù)的相關(guān)學(xué)科,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,14,機(jī)電系統(tǒng)工程學(xué)科支撐體系：,1.1 機(jī)電控制技術(shù)的相關(guān)學(xué)科,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,15,隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，機(jī)電系統(tǒng)工程及其相應(yīng)的理論、技術(shù)愈來(lái)愈呈現(xiàn)出兩個(gè)顯著的特性： 一、 系統(tǒng)科學(xué)性 即涉及系統(tǒng)理論和系統(tǒng)工程 的方法越來(lái)越多； 二、 學(xué)科綜合性或技術(shù)集成性 即機(jī)電系統(tǒng)工程和機(jī)電一體化技術(shù)絕非單一學(xué)科知識(shí)所能夠支撐，而是依賴于多門學(xué)科知識(shí)的有機(jī)結(jié)合。,機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展概況,1.1 機(jī)電控制技術(shù)的相關(guān)學(xué)科,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,16,機(jī)電控制的發(fā)展經(jīng)歷了：,機(jī)

7、電控制技術(shù)的發(fā)展概況,1.1 機(jī)電控制技術(shù)的相關(guān)學(xué)科,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,17,智能化：機(jī)器人、智能儀表、智能數(shù)控機(jī)床等，能根據(jù)環(huán)境條件的變化進(jìn)行分析、推理、并作出合適的響應(yīng)。 集成化：FMS等。結(jié)構(gòu)模塊化和開(kāi)放性 微型化：心臟起勃器、血管支架、微機(jī)電系統(tǒng)等,機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：,1.1 機(jī)電控制技術(shù)的相關(guān)學(xué)科,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,18,1.2 機(jī)電控制技術(shù)及其系統(tǒng),機(jī)電控制系統(tǒng)一般由指令元件，比較、綜合與放大元件，轉(zhuǎn)換與功率放大元件、執(zhí)行元件、工作機(jī)構(gòu)、檢測(cè)與轉(zhuǎn)換元件等6部分組成。,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,19,機(jī)電控制系統(tǒng)的工作原理是：有指令元件發(fā)出指令，通過(guò)比較、綜合與放大元件將此

8、信號(hào)與輸出反饋信號(hào)比較，再將差值進(jìn)行處理和放大、控制及轉(zhuǎn)換，將此處理后 的信號(hào)加到功率放大元件并施加到執(zhí)行元件的輸入信號(hào)，使得執(zhí)行元件按指令的要求運(yùn)動(dòng)；而使機(jī)電裝備的被控量 （如位移、速度、力、轉(zhuǎn)矩等）符合所要求的規(guī)律。,1.2 機(jī)電控制技術(shù)及其系統(tǒng),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,20,機(jī)電控制技術(shù)任務(wù)：對(duì)電機(jī)系統(tǒng)的控制。 分類：邏輯控制和運(yùn)動(dòng)控制： 1、邏輯控制：把簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)控制電路按照一定的方式組合起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)某種控制作用的方式。如：開(kāi)關(guān)控制、PLC等。 又分為 時(shí)間邏輯控制和位置邏輯控制 請(qǐng)舉例,1.2 機(jī)電控制技術(shù)及其系統(tǒng),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,21,機(jī)電控制技術(shù)任務(wù)：對(duì)電機(jī)系統(tǒng)的控制。 分類

9、：邏輯控制和運(yùn)動(dòng)控制： 2、運(yùn)動(dòng)控制：以電機(jī)及其轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為控制對(duì)象，通過(guò)控制器和驅(qū)動(dòng)裝置，對(duì)機(jī)電系統(tǒng)的速度、加速度（轉(zhuǎn)矩）、位置等運(yùn)動(dòng)量進(jìn)行控制，以滿足功能和性能的要求。如：機(jī)器人等。 大多數(shù)機(jī)電控制系統(tǒng)同時(shí)具有兩種控制形式。如電梯,1.2 機(jī)電控制技術(shù)及其系統(tǒng),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,22,運(yùn)動(dòng)控制發(fā)展：,高頻化：（低頻半控器件（晶閘管）向高頻全控器件（大功率晶體管）發(fā)展） 交流化：交流調(diào)速代替直流調(diào)速。 網(wǎng)絡(luò)化：控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。,1.2 機(jī)電控制技術(shù)及其系統(tǒng),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,23,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),典型的系統(tǒng)如數(shù)控加工中心、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)化組裝系統(tǒng)等，以及以這些系統(tǒng)

10、為基礎(chǔ)而組成的更大更復(fù)雜的系統(tǒng)如柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）等現(xiàn)代制造系統(tǒng)。,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,24,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),1、數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng),用途：本機(jī)床屬三座標(biāo)數(shù)控銑床，選配適用可靠數(shù)控系統(tǒng)，能完成銑、鏜、鉆等切削運(yùn)動(dòng)，可在沒(méi)有模具的情況下完成凸輪、樣板、模具等形狀復(fù)雜零件的加工。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1、主軸采用無(wú)級(jí)調(diào)速。2、進(jìn)給系統(tǒng)由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。3、滑動(dòng)面優(yōu)質(zhì)貼塑與淬硬磨削導(dǎo)軌 配合，具有良好耐磨性及伺服性。4、配有主軸快換螺母換刀裝置。5、根據(jù)需要可加配第四軸。,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,25,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),1、數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng),東南大學(xué)機(jī)

11、械工程學(xué)院,26,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),1、數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng),順序控制：對(duì)刀具交換、主軸調(diào)速、冷卻液控制、工作臺(tái)極限開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)量控制,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,27,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),1、數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng),數(shù)字控制：用于機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)的伺服控制、對(duì)工作臺(tái)、刀架、進(jìn)給速度等機(jī)械控制。,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,28,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),1、數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng),對(duì)伺服系統(tǒng)的要求：1、足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍,10000:1 2、足夠的加減速力矩。3、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，消除負(fù)載對(duì)速度的影響。4、轉(zhuǎn)子慣量小。5、高速到低速應(yīng)運(yùn)行平穩(wěn)。6、伺服電機(jī)應(yīng)安全可靠。7、CNC接口簡(jiǎn)便。,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,2

12、9,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),2、機(jī)器人控制系統(tǒng),工業(yè)機(jī)器人是一個(gè)涉及多種技術(shù)的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品。它廣泛用于汽車制造、機(jī)械加工、電子、能源、建筑以及軍工和海洋等工業(yè)部門，主要從事噴漆、焊接、裝配、搬運(yùn)以及一些特殊環(huán)境下的工作，成為生產(chǎn)線的主要組成部分，而倍受重視。,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,30,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),2、機(jī)器人控制系統(tǒng),機(jī)械手有三個(gè)基軸（S、L、U）和三個(gè)臂軸（R、B、T），共六個(gè)自由度，可實(shí)現(xiàn)分別沿X軸、Y軸、Z軸的平移和繞X軸、Y軸、Z軸的旋轉(zhuǎn)。,日本YASKAWA工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械手及控制系統(tǒng)（XRC）,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,31,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),2、機(jī)

13、器人控制系統(tǒng),工業(yè)機(jī)器人 設(shè)備型號(hào)：IRB1400技術(shù)規(guī)格：抓重5公斤； 精度0.05mm產(chǎn)地：瑞典ABB公司主要用途：焊接、噴涂、抓取等工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)合,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,32,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),2、機(jī)器人控制系統(tǒng),焊接機(jī)械手,超大型通用機(jī)械手,Panasonic TA-G2 系列 焊接機(jī)械手,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,33,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),2、機(jī)器人控制系統(tǒng),6腳機(jī)器人蟋蟀,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,34,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),2、機(jī)器人控制系統(tǒng),固定式澆鑄機(jī)械手,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,35,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),2、機(jī)器人控制系統(tǒng),迷你機(jī)器四腳怪 機(jī)器人

14、需要兩節(jié)”AAA”干電池 掀開(kāi)底下的蓋子裝上電池,將其胸前的開(kāi)關(guān)推至 “on”的位置 高5.5英寸 超前設(shè)計(jì) 超酷四腳和頭部行動(dòng) 頭部可以擺超酷姿勢(shì),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,36,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),2、機(jī)器人控制系統(tǒng),伺服驅(qū)動(dòng)器,傳感器,伺服電動(dòng)機(jī),抓手,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,37,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),2、機(jī)器人控制系統(tǒng),對(duì)伺服系統(tǒng)要求：1、足夠的輸出功率。2、頻繁的起制動(dòng)正反轉(zhuǎn)，3、慣性小。4、體積小重量輕5、便于維護(hù)6、良好的穩(wěn)定性7、靈活接受控制指令,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,38,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),3、現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具（ABS：anti-lock brake sy

15、stem）,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,39,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),3、現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具（ABS：anti-lock brake system）,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,40,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),3、現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具（ABS：anti-lock brake system）,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,41,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),3、現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具（ABS：anti-lock brake system）,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,42,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),3、現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具（ABS：anti-lock brake system）,組成：1、制動(dòng)踏板。2、報(bào)警燈，3、ABS電子控制單

16、元ECU。4、車輪傳感器。5、車輪。6、制動(dòng)分泵。7、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器。8、制動(dòng)總泵,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,43,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),3、現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具（ABS：anti-lock brake system）,組成：1、制動(dòng)踏板。2、報(bào)警燈，3、ABS電子控制單元ECU。4、車輪傳感器。5、車輪。6、制動(dòng)分泵。7、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器。8、制動(dòng)總泵,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,44,1.3 典型的機(jī)電控制系統(tǒng),4、自動(dòng)化制造系統(tǒng)（生產(chǎn)線）,PP-R管材生產(chǎn)線,整條生產(chǎn)線不僅從機(jī)械外型、擠出機(jī)產(chǎn)量還是管材質(zhì)量方面均有一定優(yōu)勢(shì)。PPR原料經(jīng)自動(dòng)上料機(jī)由新型混煉型螺桿擠出機(jī)塑化擠出進(jìn)入專用藍(lán)式模頭擠出管坯，經(jīng)過(guò)高速冷卻定徑、水槽浸冷、牽引、切割，生產(chǎn)出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)量管材。 生產(chǎn)線采用變頻器驅(qū)動(dòng)，使各設(shè)備運(yùn)作