机电一体化系统的基本组成要素

一个典型的机电一体化系统应包含以下几个基本要素： 机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。即结构组成要素、 动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素； 这些组成要素内部及其之间,形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。 机电一体化系统的组成要素及功能如图1所示。 图1 机电一体化系统的组成要素及功能 (a） 机电一体化系统的组成要素; (b） 机电一体化系统的功能 1.机械本体 机电一体化系统的机械本体包括机身、框架、连接等。 2.动力与驱动 动力部分的功能是按照系统控制要求,为系统提供能量和动力,使系统正常运行。用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出,是机电一体化产品的显著特征之一。驱动部分的功能是在控制信息作用下提供动力,驱动各执行机构完成各种动作和功能。 3. 传感测试部分 传感测试部分的功能是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,生成相应的可识别信号,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。这一功能一般由专门的传感器及转换电路完成。 4.执行机构 执行机构的功能是根据控制信息和指令,完成要求的动作。执行机构是运动部件,一般采用机械、电磁、电液等机构。 5. 控制及信息单元 控制及信息单元的功能是将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、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。 6.接口耦合与能量转换 （1） 变换。 两个需要进行信息交换和传输的环节之间,由于信息的模式不同（数字量与模拟量、串行码与并行码、连续脉冲与序列脉冲等等）,无法直接实现信息或能量的交流,需要通过接口完成信息或能量的统一。 （2）放大。 在两个信号强度相差悬殊的环节间,经接口放大,达到能量的匹配。 （3）耦合。 变换和放大后的信号在各环节间能可靠、快速、准确地交换,必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑规范。接口具有保证信息的逻辑控制功能,使信息按规定模式进行传递。 （4）能量转换。其执行元件包含了执行器和驱动器。该转换涉及到不同类型能量间的最优转换方法与原理。 7. 信息控制 在系统中,作为智能组成要素的系统控制单元,在软、硬件的保证下,完成数据采集、分析、判断、决策功能,以达到信息控制的目的。 8. 运动传递 运动传递是指运动各组成环节之间的不同类型运动的变换与传输,如位移变换、速度变换、加速度变换及直线运动和旋转运动变换等。运动传递还包括以运动控制为目的的运动优化设计,目的是提高系统的伺服性能。