機(jī)電控制系統(tǒng)有哪些組成要素
發(fā)布時(shí)間:2017/11/27 點(diǎn)擊量:
常見的機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)包括機(jī)械本體、傳動(dòng)裝置、檢測(cè)傳感部分、執(zhí)行裝置、驅(qū)動(dòng)部分、 控制和信息處理單元及接口等基本要索。
1、機(jī)械本體
機(jī)械本體是機(jī)電控制系統(tǒng)所有功能元素的機(jī)械支持部分,包括機(jī)身、框架和機(jī)械連接等。
2、傳動(dòng)裝置
傳動(dòng)裝置的主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,因此,除要求具有較高的定位精度外,還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。常用的傳動(dòng)裝置包括齒輪傳動(dòng)裝置、帶傳動(dòng)裝置、鏈傳動(dòng)裝置、撓性傳動(dòng)裝置、間歓傳動(dòng)裝置和軸系傳動(dòng)裝置等。
傳動(dòng)裝置對(duì)伺服系統(tǒng)的伺服特性有很大彩響,特別是其傳動(dòng)類型、傳動(dòng)方式以及傳動(dòng)的 可靠性對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的稍度、穩(wěn)定性和快速性有很大影響。因此,系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)選 擇傳動(dòng)間隙小、精度高、體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的部件,如帶傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)及各類齒 輪傳動(dòng)等,不僅可以改變速度,還可以改變轉(zhuǎn)矩,隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,傳動(dòng)裝置應(yīng) 不斷適應(yīng)新技術(shù)的要求,具體要求包括以下3個(gè)方面:
(1)精密化,對(duì)于某種特定的機(jī)電一體化產(chǎn)品,應(yīng)根據(jù)其性能的要求提出合理的精度 要求。
(2)高速化,機(jī)械設(shè)備的工作效率直接由傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)速度決定。因此,傳動(dòng)裝置應(yīng) 能適應(yīng)高速運(yùn)動(dòng)的要求。
(3)小型化、輕量化,小型化、輕量化主要是通過改變傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸、材料和質(zhì)量 的方法來實(shí)現(xiàn)的,特別適合現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)裝置的改11、包裝及運(yùn)輸?shù)取?/div>
3、檢測(cè)傳感部分
檢測(cè)傳感部分的功能是對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)運(yùn)行所需的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),并轉(zhuǎn)換 成可識(shí)別的信號(hào),傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?。機(jī)電控制系統(tǒng)中檢測(cè)傳感部分的傳感器作用就是 將機(jī)電控制系統(tǒng)中被檢測(cè)對(duì)象的狀態(tài)、性質(zhì)等信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置。如果 沒有傳感器準(zhǔn)確可靠地捕獲和轉(zhuǎn)換信息,一切準(zhǔn)確的測(cè)試與過程控制將無法實(shí)現(xiàn)。
4、執(zhí)行裝置
執(zhí)行裝置是根據(jù)控制信息和指令完成既定動(dòng)作的裝置。根據(jù)動(dòng)力源的不同,可將執(zhí)行 裝置分為電氣執(zhí)行裝置、液壓執(zhí)行裝置和氣動(dòng)執(zhí)行裝置。
(1)電氣執(zhí)行裝置
電氣執(zhí)行裝置是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。電氣執(zhí)行元件包括電動(dòng)機(jī)、壓電元件及 電磁鐵等。
(2)液壓執(zhí)行裝置
液壓執(zhí)行裝置是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。由于液壓執(zhí)行裝置加速平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊以及尺寸小,因而在同樣的輸出功率下,液壓執(zhí)行裝置具有重量輕、慣性好等優(yōu)點(diǎn),從結(jié)構(gòu)上看,液壓執(zhí)行裝置包括油箱、電動(dòng)機(jī)7泵組件、控制閥門組件、啟動(dòng)控制箱、熱交換器和傳 感器以及壓力表等附件;從功能上講,液壓執(zhí)行裝置具有液壓系統(tǒng)的供油和控油功能。目 前,世界上已開發(fā)出各種數(shù)字式液壓執(zhí)行元件,如電-液伺服馬達(dá),它的最大優(yōu)點(diǎn)是具有比 電動(dòng)機(jī)更大的轉(zhuǎn)矩,可以直接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行,適合于重載的高速驅(qū)動(dòng)
(3)氣動(dòng)執(zhí)行裝置
由于氣動(dòng)執(zhí)行裝置中的介質(zhì)是空氣,具有來源方便、不需回氣管道和不污染環(huán)塊的特 點(diǎn),因而在近些年得到了廣泛的應(yīng)用。氣動(dòng)執(zhí)行裝置的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作迅速、反應(yīng)快、維護(hù)簡單、 成本低,同時(shí)由于空氣黏度小,節(jié)能高效,因而適用于遠(yuǎn)距離輸送。此外,由于其工作環(huán)境適 應(yīng)性好,因而在易燃、易爆、多塵、離輻射等惡劣環(huán)塊中工作更為安全可靠。氣動(dòng)執(zhí)行裝置的缺點(diǎn)是排氣時(shí)噪音較大,需要對(duì)氣源中的雜質(zhì)進(jìn)行處理,空氣可壓縮性較大,系統(tǒng)的工作穩(wěn) 定性較差,不易獲得較大輸出力或力矩。
5、驅(qū)動(dòng)部分
驅(qū)動(dòng)部分可在控制信號(hào)的作用下提供動(dòng)力,根據(jù)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行裝置完成各種 動(dòng)作和功能??刂葡到y(tǒng)一方面要求驅(qū)動(dòng)部分具有高效率和快速響應(yīng)的特點(diǎn),另一方面又要 求其具有較高的可靠性,以及對(duì)水、油、溫度和塵埃等外部環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。由于幾 何尺寸上的限制,要求驅(qū)動(dòng)部分的動(dòng)作范圍狹窄,因而還需考慮維修和標(biāo)準(zhǔn)化的要求。隨著 電力電子技術(shù)的高速發(fā)展,高性能步進(jìn)驅(qū)動(dòng)、直流伺服驅(qū)動(dòng)和交流伺服驅(qū)動(dòng)已大量應(yīng)用于控制系統(tǒng)。
6、控制和信息處理單元
控制和信息處理單元可將傳感器的檢測(cè)信息和外部輸人命令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析和加 工,根據(jù)信息處理結(jié)果,按照一定的程序和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令, 控制整個(gè)系統(tǒng)有序地運(yùn)行, 它一般由計(jì)算機(jī)、可編程控制器、數(shù)控裝置以及邏輯電路、A/D與D/A轉(zhuǎn)換器、輸人/輸出接口和計(jì)算機(jī)外部設(shè)備等組成。控制系統(tǒng)對(duì)控制和信息處理單元的基本要求是:提高信息處 理速度和可靠性,增強(qiáng)抗干擾能力,完善系統(tǒng)自診斷功能,實(shí)現(xiàn)信息處理智能化和零部件的 小型化、輕量化和標(biāo)準(zhǔn)化等。
7、接口
接口是機(jī)電控制系統(tǒng)中各單元和環(huán)節(jié)之間進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息交換的連接界面,具有 對(duì)信號(hào)進(jìn)行變換、放大及傳遞的功能。它將各組成要素連接成為一個(gè)有機(jī)體,由控制和信息 處理單元引導(dǎo)各功能環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。