發布日期：2022-04-17 點擊率：1656 品牌：組態王_Kingview
一個典型的機電一體化系統，應包含以下幾個基本要素：機械本體、動力與驅動部分、執行機構、傳感測試部分、控制及信息處理部分。我們將這些部分歸納為：結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素；這些組成要素內部及其之間，形成通過接口耦合來實現運動傳遞、信息控制、能量轉換等有機融合的一個完整系統。機電一體化系統的組成要素及功能如圖1所示。
1、機械本體
機電一體化系統的機械本體包括：機身、框架、運動機構和機械連接等，是系統所有功能元素的機械支撐結構。由于機電一體化產品技術性能、水平和功能的提高，機械本體要在機械結構、材料、加工工藝性以及幾何尺寸等方面適應產品高效率、多功能、高可靠性和節能、小型、輕量、美觀等要求。
2、動力與驅動
動力部分包括電源、氣源、液源等，它可以按照系統控制的要求，為系統提供所需的能量和動力，保證系統的正常運行。用盡可能小的動力輸入獲得盡可能大的功能輸出，是機電一體化產品的顯著特征之一。
驅動部分是在控制信息作用下提供動力，驅動各執行機構完成各種動作和功能。機電一體化系統一方面要求驅動的高效率和快速響應特性，同時要求對水、油、溫度、塵埃等外部環境的適應性和可靠性。由于電力電子技術的高度發展，高性能的步進驅動、直流伺服和交流伺服驅動方式大量應用于機電一體系統。
3、傳感測試部分
包括給類傳感器和變送器等，對系統運行中所需要的本身和外界環境的各種參數及狀態進行檢測，變成可識別信號，傳輸到信息處理單元，經過分析、處理后產生相應的控制信息。其功能一般由專門的傳感器及轉換電路完成。
4、執行機構
執行機構是運動部件，一般采用機械、電磁、電液等執行元件，如電磁離合器、電機，液壓缸等。根據控制信息和指令，完成要求的動作。根據機電一體化系統的匹配性要求，需要考慮改善系統的動、靜態性能，如提高剛性、減小重量和適當的阻尼，應盡量考慮組件化、標準化和系列化，提高系統整體可靠性等。
5、控制及信息單元
一般包括給類微型計算機、可編程控制器（PLC）、數控裝置以及邏輯電路、A/D與D/A轉換、I/O（輸入輸出）接口和計算機外部設備等，是機電一體化系統的核心。主要負責將來自各傳感器的檢測信息和外部輸入命令進行集中、儲存、分析、加工，根據信息處理結果，按照一定的程序和節奏發出相應的指令，控制整個系統有目的地運行。機電一體化系統對控制和信息處理單元的基本要求是：提高信息處理速度，提高可靠性，增強抗干擾能力以及完善系統自診斷功能，實現信息處理智能化。
以上這五部分我們通常稱為機電一體化的五大組成要素。在機電一體化系統中的這些單元和它們各自內部各環節之間都遵循接口耦合、運動傳遞、信息控制、能量轉換的原則；我們稱它們為四大原則。
6、接口耦合、能量轉換
（1）變換 兩個需要進行信息交換和傳輸的環節之間，由于信息的模式不同（數字量與模擬量、串行碼與并行碼、連續脈沖與序列脈沖等等），無法直接實現信息或能量的交流，需要通過接口完成信息或能量的統一。
（2）放大 在兩個信號強度相差懸殊的環節間，經接口放大，達到能量的匹配。
（3）耦合 變換和放大后的信號在環節間能可靠、快速、準確地交換，必須遵循一致的時序、信號格式和邏輯規范。接口具有保證信息的邏輯控制功能，使信息按規定模式進行傳遞。
（4）能量轉換 包含了執行器、驅動器。涉及到不同類型能量間的最優轉換方法與原理。
7、信息控制
在系統中，所謂智能組成要素的系統控制單元，在軟、硬件的保證下，完成數據采集、分析、判斷、決策，以達到信息控制的目的。對于智能化程度高的系統，還包含了知識獲取、推理及知識自學習等以知識驅動為主的信息控制。
8、運動傳遞
運動傳遞是指運動各組成環節之間的不同類型運動的變換與傳輸，如：位移變換、速度變換、加速度變換及直線運動和旋轉運動變換等。運動傳遞還包括以運動控制為目的的運動優化設計，目的是提高系統的伺服性能。
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