机电系统原理及应用
机电系统原理及应用
机电系统原理及应用机电系统是由机械、电气、电子和自动控制等多学科综合而成的工程系统。
它以电能、机械运动和信号控制为基础，广泛应用于现代工业、交通运输、航空航天等领域。
本文将介绍机电系统的基本原理，并探讨它在实际应用中的重要性和潜力。
1. 机电系统的基本原理机电系统是由机械部分和电气部分组成的。
其中，机械部分包括各种传动装置、负载和工作部件，而电气部分主要包括电动机、传感器、变频器等。
机械部分的主要作用是将电能转化为机械能，通过传动装置将机械能传递至负载，并完成特定的工作任务。
传动装置可以采用齿轮、皮带、链条等形式，将电动机的旋转运动转化为线性或旋转的机械运动。
电气部分负责控制和驱动机械部分的运动。
其中，电动机是机电系统的核心组件，它能将电能转化为机械能，并提供足够的扭矩和转速以满足工作需求。
传感器则用于感知系统的状态和环境信息，并将其转化为电信号，供控制系统使用。
变频器可以调节电动机的转速和输出功率，提高机械系统的控制精度和效率。
2. 机电系统在工业中的应用机电系统在现代工业中具有广泛的应用。
它可以实现自动化生产线的控制和调节，在提高生产效率和产品质量的同时，降低了人力成本和劳动强度。
首先，机电系统可以应用于各种制造业领域，如汽车制造、机械制造、电子制造等。
在汽车制造中，机电系统驱动了车辆的发动机、悬挂系统、刹车系统等，保证了汽车的正常运行和安全性能。
在机械制造中，机电系统驱动了各类机床和工作设备，实现了零件的加工和装配。
在电子制造中，机电系统控制了电子设备的生产流程，确保产品的质量和标准化。
其次，机电系统也广泛应用于交通运输领域。
例如，在铁路运输中，机电系统控制了火车的牵引、制动、转向等运动，实现了列车的安全和准时运行。
在船舶业中，机电系统驱动了船舶的主推进器、螺旋桨、舵机等，保证了船只的航行性能和操作便捷性。
此外，机电系统还应用于航空航天、能源、矿山等领域。
在航空航天中，机电系统控制了飞机的起飞、降落、导航等过程，保证了飞行的安全性和航线的精确性。
微机电系统的原理和应用技术
微机电系统的原理和应用技术微机电系统又称MEMS，是利用微纳米加工技术制造的一类微小机电系统，通常尺寸为毫米或微米级别。
其独特之处在于将机电元件、传感器、电子器件、控制器等集成在一个芯片上，实现了微小化、集成化、低成本化等优势。
微机电系统广泛应用于传感器、执行器、生物医学等领域，成为当前智能化、微型化、网络化的重要组成部分。
MEMS的原理主要基于微纳米加工技术，包括微电子加工技术、光刻技术、湿法腐蚀技术、离子注入技术等多种工艺的综合应用。
其制造过程包括设计、光刻、薄膜沉积、湿法腐蚀、离子注入等多个步骤，需要高精度、高技术的设备和技术人员进行操作。
由于MEMS器件具有微小、轻量、低功耗、高灵敏度等特点，因此在传感、控制、通讯、医疗、能源等诸多领域有广泛应用。
在MEMS技术中，传感器是最典型的应用之一，其主要功能是将物理量转化为电信号，并提供测量、检测、控制等重要信息。
常见的MEMS传感器包括加速度计、压力传感器、温度传感器、光学传感器等。
加速度计可用于汽车安全气囊、电子游戏、运动监测等领域，压力传感器可用于空气压力测量、液位控制、工业自动化等领域，温度传感器可用于电子电路温度补偿、环境温度测量等领域。
MEMS传感器具有体积小、响应速度快、适用于多种环境等优点，因此在智能手机、照相机、汽车等产品中得到广泛应用。
除了传感器之外，MEMS技术还可用于制造执行器，即将电信号转化为物理动作。
常见的MEMS执行器包括微型电机、振动器、泵、阀门等。
微型电机可用于风扇、马达、机器人等领域，振动器可用于手机震动、游戏手柄、体感控制等领域，泵和阀门一般应用于微流体控制、药物输送、化学反应等领域。
MEMS执行器具有灵活性高、响应速度快、能量密度高的特点，具有广泛的应用前景。
在医疗和生物医学领域，MEMS技术也被广泛应用。
MEMS传感器可用于生物监测、疾病诊断等领域，如Biosensor可用于葡萄糖监测、尿素测定、心肌酵素测定等；MEMS执行器可用于微型机器人、控制药物输送等领域，如微型钢丝操作器可用于微创手术、组织粉碎、药物输送等。
《机电一体化原理及应用》题及答案1
《机电一体化原理及应用》试题1及答案单选题（共30题，每题2分）1 ．某伺服电动机最高转速为1200r/min，通过丝杠螺母传动带动机床进给运动，丝杠螺距为6mm，最大进给速率可达（）A．72m/minB．7.2m/minC．5m/minD．3.6m/min我的答案：B参考答案：B答案解析：暂无2 ．开发性设计是在既没有参考样板又没有具体设计方案的情形下（）A．对现有系统进行局部更改的设计B．根据抽象原理按系统性能要求进行设计C．仅改变现有系统的规格尺寸的设计D．根据抽象原理进行局部更改的设计我的答案：B参考答案：B答案解析：暂无3 ．以下可对异步电机进行调速的方法是（）A．改变电压的大小B．改变电动机的供电频率C．改变电压的相位D．改变电动机转子绕组匝数我的答案：B参考答案：B答案解析：暂无4 ．下列对PLC输入继电器的描述正确的是（）A．输入继电器的线圈只能由外部信号来驱动B．输入继电器的线圈只能由程序来驱动C．输入继电器的线圈既可以由外部信号来驱动又可以由程序来驱动D．以上都不对我的答案：A参考答案：A答案解析：暂无5 ．在交流伺服电机中，控制绕组与励磁绕组在空间相差的电角度是（）A．60°B．45°C．0°D．90°我的答案：D参考答案：D答案解析：暂无6 ．差动变压器式电感传感器属于（）A．涡流式B．自感型C．互感型D．可变磁阻式我的答案：C参考答案：C答案解析：暂无7 ．在滚珠丝杠副中，预紧调整是为了消除其（）A．径向间隙B．轴向间隙C．预应力D．A和B我的答案：B参考答案：B答案解析：暂无8 ．把线圈额定电压为220V的交流接触器线圈误接入380V的交流电源上会发生的问题是（）A．接触器正常工作B．接触器产生强烈震动C．烧毁线圈D．烧毁触点我的答案：C参考答案：C答案解析：暂无9 ．步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（）决定转角位移的一种伺服电动机。
机电一体化原理及应用第一章机电一体化系统的概论
§4 机电一体化应用及发展前景
在新技术革命的浪潮中，自动化技术已深入到社会的各个方面， 有人称之为"全盘自动化"。 在这些自动化的系统中，主要是由很多种机电一体化产品所构 成。 从我国将要发展的机械工业产品来分析主要由以下产品需要实 现程度不同的机电一体化。 具体地说，典型的机电一体化产品主要包括:大型成套设备；数 控机床；仪器仪表电子化；自动化管理系统；电子化量具量仪； 工业机器人；电子化家用电器；电子化电机传动与调整系统；电 子化电站自动装置与开关板；电子医疗器械；电子化低压电器； 微电脑控制加热炉；电子控制汽车或内燃机；微电脑控制印刷机 械；微电脑控制食品机械或包装机械；微电脑控制办公机械；电 子式照相机；电子控制农业机械；电子控制塑料加工机械；电子 控制电焊机；计算机辅助设计系统(CAD)；计算机辅助制造系统 (CAM)；计算机集成制造系统(CIM)。
几种描述： 1983年日本振兴协会提出：
机械电子乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和 控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相 关软件有机结合而构成系统的总称。
1984年美国机械工程师协会(ASME)的一个专家组在给美国 国家科学基金的报告中提出现代机械系统的定义： 由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械系 统、运动和能量流等动力学任务的机械（或机电部件）相互 联系的系统，这实质上就是机电一体化的机械系统。
§2 机电一体化系统的主要组成部分（要素）
机械本体 传感检测部分 执行部分 动力部分 驱动部分 信息处理及控制部分。
一、 机械本体
1、概念 机械本体就是其机械结构部分。 包括机械结构装置和机械传动装置，属于产品的基础部分。
机电工作原理
机电工作原理机电工作原理是指机械与电气相结合的工作原理。
机电工作原理的应用广泛，涉及到各个领域的自动化设备和系统。
本文将介绍机电工作原理的基本概念、应用领域以及工作原理的具体实例。
机电工作原理的基本概念是将机械和电气相结合，通过电气信号控制机械运动。
机电工作原理的核心是将电气信号转化为机械运动，从而实现自动化控制。
在机电工作原理中，电气部分负责发出信号，机械部分负责执行动作。
机电工作原理的应用领域广泛。
在制造业中，机电工作原理被广泛应用于生产线上的自动化设备，如机器人、自动装配线等。
在交通运输领域，机电工作原理被应用于交通信号灯、电梯、自动门等设备。
在家居领域，机电工作原理被应用于智能家居系统，如智能灯光、智能门锁等。
在医疗领域，机电工作原理被应用于医疗设备，如手术机器人、心电图仪等。
具体来说，机电工作原理可以通过以下实例进行说明。
以自动售货机为例，当顾客选择商品并投入硬币时，售货机内的传感器会检测到硬币的信号，并发送给控制器。
控制器根据接收到的信号判断是否足够支付商品的价格，如果足够，则控制器会发出指令，使货架上的电机开始转动，将商品送至出货口。
顾客可以通过按下按钮来取走商品。
整个过程中，机电工作原理实现了硬币信号到机械运动的转化，实现了自动售货的功能。
总结起来，机电工作原理是机械与电气相结合的工作原理，通过电气信号控制机械运动。
它在各个领域的自动化设备和系统中得到广泛应用。
通过机电工作原理，可以实现自动化控制，提高生产效率和便利性。
机电工作原理的应用领域包括制造业、交通运输、家居、医疗等。
具体实例如自动售货机展示了机电工作原理的应用过程。
机电工作原理的发展将进一步推动自动化技术的进步，为人们的生活带来更多便利和效益。
机电综合知识点的总结
机电综合知识点的总结机电综合知识点的总结一、引言机电综合知识是指机械和电子两个学科的结合，拥有广泛的应用领域，包括机械工程、自动化、电气工程等。
在现代工业中，机电综合知识的应用越来越广泛，对于提高生产效率和质量起着重要的作用。
本文将从机电综合知识的基本概念、原理和应用三个方面，对机电综合知识点进行总结。
二、机电综合知识点的基本概念1. 机电综合知识的定义：机电综合知识是指机械和电子两个学科的交叉与融合，通过应用电子技术来控制机械运动和实现自动化控制。
2. 机电综合知识的基本原理：机电系统的工作原理主要包括力学原理、电子原理和控制原理三个方面。
力学原理用于描述机械运动和力学特性，电子原理用于描述电子元件的工作原理和电路设计，控制原理用于描述控制系统的设计和实现。
3. 机电综合知识的核心内容：机电综合知识主要包括机械设计、电子设计、控制系统设计和自动化技术等方面。
其中，机械设计涉及到机械结构、传动装置、材料选择等内容；电子设计涉及到电路设计、电子元件的选择和电路板的布局等内容；控制系统设计涉及到控制算法、传感器选择和执行器的控制等内容；自动化技术涉及到自动化控制理论和方法、自动化设备和系统的应用等内容。
三、机电综合知识点的原理和应用1. 机电系统的原理：机电系统是指由机械和电子组成的系统，通过机械结构和电子元件之间的协调工作来实现特定的功能。
机电系统的原理包括力学原理、电子原理和控制原理。
力学原理用于描述机械运动和力学特性，电子原理用于描述电子元件的工作原理和电路设计，控制原理用于描述控制系统的设计和实现。
2. 机电系统的应用：机电系统的应用非常广泛，例如在工业生产中的机械加工和装配过程中，机电系统被用于控制机械设备的运行和自动化生产线的控制。
另外，在机器人技术领域，机电系统被用于实现机器人的运动控制和任务执行。
3. 机电系统的发展趋势：随着科技的不断进步，机电系统的应用领域正在不断扩大。
目前的趋势是将机电系统与信息技术、互联网等技术相结合，实现智能化控制和远程监控。
二、机电一体化技术的基本原理和特点
二、机电一体化技术的基本原理和特点
机电一体化技术是一个跨学科的领域，它将机械工程、电子工程、计算机科学等多个领域的知识融合在一起，以实现各种自动化和智能化的应用。
本文将重点介绍机电一体化技术的基本原理和特点。
一、基本原理
1.系统总体效应：机电一体化系统是由多个子系统组成的复杂系统，每个子
系统都有其特定的功能和作用。
系统总体效应是指通过合理地设计、优化和协调各个子系统，以实现整个系统的最优性能。
2.能量传递：机电一体化系统中的能量传递是指将其他形式的能量转化为机
械能或电能。
例如，电动机将电能转化为机械能，发电机将机械能转化为电能。
3.信息控制：信息控制是机电一体化系统的核心，它是指通过电子和计算机
技术实现信息的采集、处理、传输和显示等功能，以实现对机械系统的精确控制。
4.执行机构：执行机构是指将电能或其它形式的能量转化为机械能的装置，
例如电动机、液压缸等。
执行机构是实现机械系统运动和动作的关键部分。
二、特点
1.高度智能化：机电一体化技术通过引入人工智能、机器学习等技术，使得
系统能够自主决策、自主学习，具有高度智能化的特点。
2.高精度：机电一体化系统中的传感器、控制器等设备具有高精度、高稳定
性的特点，能够实现对机械系统的精确控制，提高产品的质量和生产效率。
3.快速响应：机电一体化系统中的伺服控制系统能够快速地响应输入信号，
调整执行机构的状态，实现快速的运动和动作。
4.可扩展性：机电一体化技术可以通过模块化设计，方便地扩展系统的功能
和规模，满足不同领域的需求。
机电一体化原理与应用
机电一体化原理与应用机电一体化是将机械和电气设备融合在一起，实现功能的自动化与优化。
机电一体化原理是指通过集成机械、电气和控制系统，实现对设备的全面控制和监控，从而提高设备的自动化程度和生产效率。
机电一体化应用广泛，包括工业自动化、智能制造、机器人技术等领域。
下面将从原理和应用两个方面来详细介绍机电一体化。
一、机电一体化原理：1.机械和电气的融合：机电一体化的原理主要体现在机械和电气的融合上。
传统的机械设备只具备简单的机械运动功能，而机电一体化则将机械设备与电气系统结合，实现电气控制对机械运动的精确调控。
机械部分实现了物理运动，而电气部分通过传感器、执行器等实现对物理运动的感知和控制，从而实现对整体系统的控制。
2.控制系统的集成：机电一体化的关键在于控制系统的集成。
集成控制系统可以控制并监视整个机电一体化系统的运动和状态，并根据不同的工作要求自动进行调节和优化。
这种集成的控制系统可以提供丰富的功能和灵活的操作，从而提高设备的智能化和自动化程度。
3.数据的采集和处理：二、机电一体化的应用：1.工业自动化：机电一体化在工业领域的应用非常广泛。
通过机电一体化技术，传统的生产线可以实现自动化生产，提高生产效率和质量。
机电一体化系统可以自动化执行各种工序，减少人工干预，降低劳动力成本，并提高生产过程的稳定性和准确性。
2.智能制造：机电一体化也是智能制造的重要手段。
智能制造是通过集成和利用先进的技术手段，实现生产过程的智能化和自动化，提高企业的生产效率和竞争力。
机电一体化技术可以实现设备之间的协同工作和自动控制，提高生产的灵活性和智能化水平。
3.机器人技术：机电一体化在机器人领域的应用非常广泛。
机器人是一种能够模仿和执行人类动作的自动化设备。
机电一体化技术可以实现机器人的自动控制和运动，从而实现人机协作和智能化生产。
机器人可以在危险环境下工作，代替人类完成繁重、危险和重复性工作，提高生产效率和工作安全性。
总之，机电一体化通过机械和电气的融合，实现了控制系统的集成和数据的采集处理，从而提高设备的自动化程度和生产效率。
机电工作的原理
机电工作的原理机电工作的原理主要包括机械原理、电气原理和控制原理。
机械原理是指机电工作中涉及到的机械部件运动原理和机件传动原理；电气原理是指机电设备中电气元件和电路的工作原理；控制原理是指机电系统中对机械和电气部件进行控制的原理。
1. 机械原理：机械原理是机电工作的基础，涉及机械部件的运动原理和传动原理。
机械部件的运动原理可以通过牛顿力学和运动学来描述。
例如，力的平衡原理可以用于分析机械系统的受力情况，动力学原理可以用于分析机械系统的运动规律。
机械部件的传动原理涉及到各种传动装置，如齿轮传动、带传动、链传动等。
通过不同的传动方式，可以实现不同的运动方式和力传递。
2. 电气原理：电气原理是机电工作的另一个重要方面，主要涉及电路和电气元件的工作原理。
在机电系统中，电气元件如电机、传感器等起着重要的作用。
电机是机电系统中常见的电气元件，它将电能转换为机械能，实现驱动机械部件的功能。
电气元件的工作原理涉及电流、电压、电阻、电感和电容等基本电学概念。
电路是机电系统中电气元件按照一定方式组成的系统，通过电路中的电流流向和电压变化来控制和驱动机电设备。
3. 控制原理：控制原理是机电系统中对机械和电气部件进行控制的原理。
在机电工作中，人们需要对机械和电气部件进行控制，以实现预期的运动或输出。
控制原理涉及到信号的传感、处理和输出，以及控制器的设计和运算。
通过对控制原理的应用，可以实现机械系统的自动化和智能化。
控制器的设计和优化是机电工作中的一个关键环节，它需要考虑稳定性、性能和效率等方面的问题。
综上所述，机电工作的原理主要包括机械原理、电气原理和控制原理。
机械原理涉及机械部件的运动和传动原理，电气原理涉及电气元件和电路的工作原理，控制原理涉及对机械和电气部件进行控制的原理。
这些原理的应用和协同工作可以实现机电系统的正常运转和控制。
机械、电气和控制三个方面相互依存、相互关联，共同完成机电工作的任务。
在实际应用中，机电工作往往需要综合运用这些原理，并结合具体的工程要求和实际情况进行分析和设计，以满足特定的工作需求。
分析机电系统的组成,并举出机电传动在生活中的应用实例
分析机电系统的组成,并举出机电传动在生活中的应用实例机电一体化系统基本组成要素:1，机械本体包括机身、框架、机械联接等在内的产品支持结构。
2，动力源向系统提供能量，并将输入的能量转换成需要的形式，实现动力功能，包括电源、电动机等执行元件及其驱动电路。
3，检测与传感装置包括各种传感器及其信号检测电路，用于对产品运行时的内部状态和外部环境进行检测，提供运行控制所需的各种信息，实现计测功能。
4，控制与信息处理装置据产品的功能和性能要求以及传感器的反馈信息，进行处理、运算和决策，对产品运行施以相应的控制，实现控制功能。
包括计算机及其相应硬、软件所构成的控制系统。
5，执行机构包括机械传动与操作机构，在控制信息作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。
生活中常见的机电一体化产品实例:打印机、复印机、数控机床等。
它们除了需要有传统的机械或机电产品必须的机械和电气部分外，还增加了许多电子甚至是计算机控制部分，使得其控制和应用更加灵活、方便、可靠。
甚至还具有一定的智能。
在日常生活中的机电系统应用十分广泛,在此介绍一下机电系统在电梯中的应用。
随着现代化的发展,各种高楼大厦进入了我们们的生活。
楼层高了,去高的楼层走楼梯的话不仅耗费体力而且耗费大量的时间,对于一些行动不便的人来说就更加艰难了。
电梯的产生很好的解决了这个问题。
随着高层建筑的发展,电梯技术也得到了广泛的发展。
现在电梯已经深入人们的生活了,省时省力。
下面介绍一下电梯的控制原理。
目前电梯的控制主要采用了两种控制技术:一是采用微机作为信号控制单元,完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定,实现电梯的自动调度和集选运行功能,拖动控制则由变频器来完成:二是控制方式用可编程控制器(PLC)取代微机实现信号集选控制。
其中第二种方式选择比较广泛。
PLC可靠性高,程序设计方便灵活。
抗干扰能力强,运行稳定可靠。
下面以常用的曳引式电梯为例介绍电梯的组成。
主要结构由机械部分和电气部分构成典型的机电一体化设备。
[全]机电系统控制原理及应用考试题库含答案
![[全]机电系统控制原理及应用考试题库含答案](https://img.taocdn.com/s3/m/d9a01b9cfe4733687f21aa96.png)
机电系统控制原理及应用考试题库含答案自动控制系统中，采用负反馈形式连接后，则一定能使闭环系统稳定系统动态性能一定会提高一定能使干扰引起的误差完全消除合适的结构参数，才能改善系统性能。
（√）控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫做负反馈正反馈（正确选项）前馈回馈下列关系式中，表示比例积分ＰＩ控制规律的是C=KpeC=Kpe+(Kp/TI)∫edt （正确答案）C=Kpe+KpTD(de/dt)C=Kpe+TD(de/dt)原函数r(t)=t的拉氏变换式为11/s1/s2 （√）1/(s-a)下列传感器中的不属于结构型传感器的是扩散硅压阻式压力传感器。
（正确答案）线绕电位器式传感器。
应变片式压力传感器。
金属丝式传感器。
下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是应变式传感器化学型传感器（√）压电式传感器热电式传感器随着人们对各项产品技术含量要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展。
其中，典型的传感器智能化结构模式是传感器+通信技术传感器+微处理器（正确答案）传感器+多媒体技术传感器+计算机传感器主要完成两方面的功能检测和测量感知信号调节转换（正确答案）传感器的下列指标全部属于静态特性的是线性度、灵敏度、阻尼系数幅频特性、相频特性、稳态误差迟滞、重复性、漂移（正确选项）精度、时间常数、重复性传感器的下列指标全部属于动态特性的是线性度、灵敏度、阻尼系数幅频特性、相频特性、稳态误差（√）迟滞、重复性、漂移精度、时间常数、重复性热电偶的最基本组成部分是热电极（正确答案）保护管绝缘管接线盒为了减小热电偶测温时的测量误差，需要进行的温度补偿方法不包括补偿导线法电桥补偿法冷端恒温法差动放大法（√）热电偶测量温度时需加正向电压需加反向电压加正向、反向电压都可以不需加电压（√）在实际的热电偶测温应用中，引用测量仪表而不影响测量结果是利用了热电偶的哪个基本定律中间导体定律（正确答案）中间温度定律标准电极定律均质导体定律电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出的靠近程度。
机电设备的工作原理和控制原理
机电设备的工作原理和控制原理机电设备是指结合了机械和电气技术的设备，它们通过机械传动和电气控制实现各种功能。
本文将以机电设备的工作原理和控制原理为主题，介绍机电设备的基本工作原理、控制方式以及其在实际应用中的一些示例。
一、机电设备的工作原理机电设备的工作原理主要包括机械传动和电气控制两个方面。
机械传动是指通过机械装置将电动机的动力传递给工作部件，实现机械运动。
常见的机械传动方式有齿轮传动、皮带传动、链传动等。
电气控制则是利用电气信号控制机械运动，包括开关控制、变频控制、PLC控制等。
机械传动和电气控制相互结合，使机电设备能够完成各种复杂的工作任务。
二、机电设备的控制原理机电设备的控制原理是指通过电气信号对机械传动进行控制，实现设备的自动化和智能化。
常用的机电设备控制方式有以下几种：1. 开关控制：通过开关控制电路的通断，实现机械运动的启停控制。
这是最简单、常见的控制方式，适用于一些简单的机电设备。
2. 变频控制：通过改变电动机的频率和电压，实现对机械运动的调速控制。
变频控制可以根据实际需要灵活调整机械运动的速度和转矩，提高设备的运行效率和精度。
3. PLC控制：PLC控制是一种基于可编程逻辑控制器的自动化控制方式，通过编程控制器的输入和输出，实现对机械运动的复杂控制。
PLC控制广泛应用于工业自动化领域，能够实现多种复杂的逻辑控制和数据处理。
4. 伺服控制：伺服控制是一种高精度、高响应的电机控制方式，通过对电机的转速和位置进行精确控制，实现对机械运动的精密定位和运动控制。
伺服控制常用于需要高精度定位和运动的机电设备，如数控机床、机器人等。
三、机电设备的应用示例机电设备广泛应用于各个领域，以下是一些常见的机电设备应用示例：1. 自动化生产线：在工业生产中，机电设备常用于自动化生产线的控制和运动控制，实现产品的高效生产。
2. 机器人：机器人是一种能够模拟人类动作的机电设备，广泛应用于工业生产、服务行业等领域，能够完成一系列复杂的工作任务。
机电控制原理及应用自考
机电控制原理及应用自考机电控制原理及应用是一门综合性较强的学科，它涉及机械工程、电气工程、控制科学等多个学科的知识，广泛应用于自动化生产线、机械设备和电气系统等领域。
下面我将从机电控制原理、机电控制应用及其重要性三个方面进行详细阐述。
首先，机电控制原理是机电控制的基础。
机电控制是通过电气方式实现对机械系统的运动和状态进行控制的技术。
其核心原理是通过电器设备控制机械系统，实现对机械设备的运动、速度、位置和力矩等参数进行控制。
在机电控制原理中，常用的技术手段包括电动控制、传感器技术、行程开关、编码器等。
其次，机电控制应用广泛且多样化。
在制造业中，机电控制技术被广泛应用于自动化生产线上，可以实现对工件的自动加工、装配和搬运等。
在机械设备领域，机电控制技术可以应用于数控机床、自动化装备、机器人等设备上，提高生产效率和产品质量。
在电气系统中，机电控制技术能够用于智能家居、自动售货机、医疗器械等领域，方便人们的生活并提高工作效率。
最后，机电控制原理及应用的重要性不言而喻。
首先，机电控制技术能够提高生产效率和产品质量，在今天的工业生产中，提高效率已经成为一个重要的竞争优势。
其次，机电控制技术可以减少人为错误，提高工作安全性。
使用机电控制技术可以将一些危险作业或高强度作业转移到机械设备上，减少人身安全风险。
另外，机电控制技术还能够实现设备的远程监控和管理，在生产过程中提供了更便捷的生产管理方式。
总之，机电控制原理及应用是一门综合性强的学科。
通过学习和掌握机电控制的原理和技术，可以实现对机械设备的高效、准确、安全的控制，提高生产效率和产品质量。
在未来的工业自动化发展中，机电控制技术将会持续发展和应用，为各行各业的发展提供了强大的技术支持。
机电系统原理及应用
机电系统原理及应用第一章绪论1、什么是机电系统？答：机电系统和电气系统有机结合在一起的高性能和多功能的一类新产品。
2、机电系统实体由（机械技术）和（电子技术）利用（信息技术）结合起来。
3、按机电系统的功能可以分为哪几种？答：1）在原有的机械本体上采用电子控制设备实现高性能和多功能。
2）用电子设备局部置换机械控制机构。
3）在信息机器中与电子设备有机结合的机构4）用电子设备全面置换机械机构的信息处理机构5）在检测系统中与电子设备有机结合的机构6）利用电子设备代替机械本体工作机构。
4、机电系统组成以及作用是什么？答：组成：1）机械本体部分2）计算机部分3）执行机构部分4）动力部分5）传感器部分作用：1）机械本体部分作用：支承2）计算机部分作用：分析、处理、发出指令3）执行机构部分作用：完成各种动作4）动力部分作用：提供能量（电能）5）传感器部分作用：检测信息。
5、机械本体在技术上需要考虑哪些方面？答：1）减轻重量2）提高刚性3）实现通用化4）提高系统整体的可靠性。
6、传感器根据用途分为（自身内部信息）的传感器和（检测对象的外部）传感器。
7、检测装置由（检测）、（转化）、（指示）、（信息处理）、（记录）组成的。
8、传感器向（高级化发展），主要是实现（元件化）和（智能化）。
9、信息处理设备包括（可编程控制器）、（输入输出设备）、（显示器）、（外部存储器）。
10、电力拖动电气控制线路主要由（各种电器元件）、（电动机）等用电设备组成。
11、电气设备图样有（电气原理图）、（电气设备安装图）、（电气设备接线图）。
12、液压系统和气压系统的制作原理是什么？答：液压系统的制作原理：将机械能转化为压力能，在液压系统中的压力能转化为负载所需的机械能。
气压系统的制作原理：由空气压缩机将机械能转化成压力能，通过执行元件，把空气的压力能转换为负载所需的机械能。
13、液压传动的特点及发展趋势是什么？答：1）液压传动特点：液压传动必须用具有一定压力的液体作为工作介质；传动中要经两次能量变换；先是用液压泵把机械能转变为液体的压力能，然后又把压力能转变成驱动负载运动的机械能；液压传动必须在密封容积内进行，且容积要发生变化，不密封则形不成压力，容积不变化则不能实现传动速度要求。
机电系统原理及应用
3.逻辑“或” 梯形图：触点的并联，表达触点间“或”的关系 语句表： “或”动合触点指令— OR “或” 动断触点指令— ORN
4.输出 梯形图：逻辑行末尾的线圈表示逻辑行结束，并用逻 辑运算的结果驱动该线圈。 输出指令可并联 语句表： 输出指令— OUT
5.线圈设定指令 梯形图：在一定条件下对线圈进行置位（接通）或复 位（断开），设定后，即使条件变化了，其线圈状态 也保持不变。 语句表： 置位指令— SET（接通） 复位指令— RST（断开）
四、基本编程指令 指令主要是为语句表编程而设置的。 1.逻辑操作开始 梯形图：每一逻辑行最左侧的一个触点 语句表： 动合触点开始指令— LD 动断触点开始指令— LDN
2.逻辑“与” 梯形图：触点的串联，表达触点间“与”的关系 语句表： “与”动合触点指令— AND “与” 动断触点指令— ANDN
(3) 可逆计数器 梯形图： 加计数输入：U 减计数输入：D 复位输入： R o 计数值大于等于 设定值时，触点动作； o 计数值小于设定值时， 触点回复原状。 语句表： 可逆 计数器指令—UDCNT
8. 移位寄存器
PC内部继电器中某一区域被指定为可进行移位操作的寄存器。 梯形图：数据输入口 IN：送入第一个寄存器 移位脉冲输入口 CP：一个脉冲完成一次移位 复位输入口 R：使各寄存器均变为0 M***对第一个和最后一个寄存器编号 语句表：移位寄存器指令—SR
三、按功能分类 1.在原有机械本体上采用电子控制设备实现高性能和 多功能 (数控机床、机器人） 2.用电子设备局部置换机械机构 (电子缝纫机,电子打印机) 3.在信息机器中与电子设备有机结合的机构 (电报机,传真机,复印机,录象机) 4.用电子设备全面置换机械机构的信息处理机构 (石英电子钟,电子计算机) 5.在检测系统中与电子设备有机结合的机构 (自动探伤机,CT扫描仪) 6.利用电子设备代替机械工作 (电火花机床,线切割机床)
机电一体化专业优质课机电系统控制与应用
机电一体化专业优质课机电系统控制与应用机电一体化专业优质课：机电系统控制与应用机电一体化专业是现代工程学科中的一门重要学科，它涵盖了机械工程、电子工程和自动化技术等多个学科的知识。
在机电一体化专业中，机电系统控制与应用是一门必修课程，它主要介绍了机电系统的基本原理、控制方法以及实际应用。
本文将详细探讨机电系统控制与应用的相关内容。
一、机电系统概述机电系统是由机械设备和电气设备组成的一个整体，它通过各种传感器和执行器的配合与控制，实现对工业生产过程或机械装置的控制和调节。
机电系统的核心是控制系统，它通过传感器采集到的信号对机械设备进行监测，并进行相应的控制与调节。
在机电系统中，控制方法和控制策略的选择对于系统性能的优化和效率的提升具有重要意义。
二、机电系统控制方法1. 开环控制开环控制是指控制信号未依据系统输出来进行修正的一种控制方法。
在开环控制中，控制信号仅依赖于控制器的设定值，而对于系统的实际输出并不进行监测。
开环控制方法简单、容易实现，但对于系统的变动和干扰较为敏感，容易导致控制系统不稳定。
2. 闭环控制闭环控制是指控制信号依据系统输出来进行修正的一种控制方法。
在闭环控制中，控制器通过与传感器相连，实时监测系统输出，并将监测到的信号与设定值进行比较，然后通过控制元件对系统进行修正。
闭环控制方法相比于开环控制方法，能够更好地抑制系统的干扰和稳定性，但相应地也增加了系统的复杂性和成本。
三、机电系统控制策略1. PID控制PID控制是一种经典的比例-积分-微分控制策略，它根据系统的误差、积分和微分的大小来计算控制信号。
PID控制具有很好的稳定性和鲁棒性，在工业自动化领域广泛应用。
2. 模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制策略，它将模糊的输入转化为清晰的输出。
相比于传统的精确数学模型，模糊控制对于系统的非线性和不确定性具有更好的适应性。
3. 自适应控制自适应控制是指控制器能够根据系统当前工况的变化来自动调整参数和控制策略的一种控制方法。
机电一体化的应用及其原理
机电一体化的应用及其原理1. 什么是机电一体化机电一体化指的是将机械与电子技术相结合，通过计算机控制系统实现自动化控制的一种技术与工程方法。
机电一体化技术将传统的机械系统与电气控制系统融合在一起，通过传感器、执行器、控制器等组成的机电一体化系统实现对机械设备的监测、控制和调节，提高设备的自动化程度和智能化水平。
2. 机电一体化的应用机电一体化技术在多个领域有广泛的应用，以下是一些主要领域的应用案例：2.1 工业制造在工业制造领域，机电一体化技术可以应用于自动化生产线、机器人技术、智能仓储系统等方面。
通过机电一体化系统的应用，可以大大提高生产效率、降低劳动力成本，并且可以实时监测设备状态，提升生产线的稳定性和可靠性。
2.2 交通运输在交通运输领域，机电一体化技术可以用于智能交通系统、自动驾驶技术以及智能保障设施等方面。
通过机电一体化系统的应用，可以提高交通管理的效率，减少事故发生的可能性，并且提供更好的驾驶体验和服务。
2.3 医疗健康机电一体化技术在医疗健康领域有广泛的应用，可以应用于医疗设备、智能床位、健康监测等方面。
通过机电一体化系统的应用，可以提高医疗设备的精度和稳定性，提升医疗服务的质量和效率。
2.4 家用电器在家用电器领域，机电一体化技术可以应用于智能家居系统、智能厨房设备等方面。
通过机电一体化系统的应用，可以提供更智能化、安全性更高的家居生活体验，提高家庭生活的便利性和舒适性。
3. 机电一体化的原理机电一体化技术的实现依赖于以下几个主要原理：3.1 传感器与执行器在机电一体化系统中，传感器用于感知和采集机械设备的状态，如温度、压力、速度等信息。
传感器将采集到的信息转换成电信号，传递给控制器。
控制器根据传感器提供的信息，通过执行器对机械设备进行控制和调节。
3.2 控制器控制器是机电一体化系统的核心部分，主要负责采集传感器的信号，处理并判断传感器的信号，然后发送相应的控制信号给执行器，对机械设备进行控制和调节。
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4.电源
PLC内部的开关电源为各模块提供不同电压等级的直 流电源。 小型PLC可为输入电路和外部的电子传感器提供DC24V 电源，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。
二、PLC结构形式
按结构不 同分类： 整体式 模块式 混合式
1.整体式PLC
小型PLC一般采用整体式 结构:将CPU模块、I/O模块、 电源装在一个箱形机壳内。 S7-200称为CPU模块。
11.模拟量输入（AI）
S7-200用A/D转换器将连续变化的模拟量，转换为1个字 长(16位)的数字量，用区域标识符AI、表示数据长度的W和 起始字节的地址表示模拟量输入的地址。
12．模拟量输出(AQ)
S7 -200将1个字长的数字用D/A转换器转换为模拟量，用 区域标识符AQ、表示数据长度的W和字节的起始地址来表示 存储模拟量输出的地址。
特点：体积小，价格低。
应用：小型控制系统。
S7-200CPU模块外形图
2.模块式PLC
大、中型PLC一般采用模块式
结构:由机架和模块组成。有不同槽数的机架供选用。模
块多时，可增设扩展模块。 特点：硬件组态方便灵活， I/O 点数、 I/O模块种类及块数 等选择余地大。维修时更换
模块、判断故障方便。
2.电气设备安装图
——表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜 中的实际安装位置。
3.电气设备接线图
——表示各电气设备之间实际连线情况。 （同一电器各部分要画在一起）
三、电气原理图绘制规则
使用国家统一规定的电气图形符号和文字符号
1.主电路用粗实线绘在左侧; 控制电路用细线绘在右侧。 2.同一电器的导电部件可以不画在一起,但文 字相同。 3.触点均按“平常态”画出(即:未通电或未受 外力的状态)。
模拟量输入模块：接收来自电位器、测速发电机等的
连续变化的模拟量电流电压信号。 输出模块 开关量输出模块：控制接触器、电磁阀、指示灯等输 出设备。 模拟量输出模块：控制调节阀、变频器等执行装置。
3.编程器与编程软件
编程器:用来生成用户程序,并监视用户程序执行情况。 应用：手持式编程器一般用于小型PLC编程，或现场 调试和维护。 编程软件：使用该软件可在计算机上直接生成和编辑 用户程序。 发展趋势：用编程软件取代手持式编程器。
13.顺序控制继电器(S) 顺序控制继电器( SCR)位用于组织设备的顺序操作， SCR提供控制程序的逻辑分段C。 14.常数的表示方法与范围 常数值可以是字节、字或双字，CPU以二进制方式存 储常数，常数也可以用十进制、十六进制ASCⅡ码(例如 ‘Text’)或浮点数（例如2.0 )的形式表示。 15.实数 又称浮点数，可以表示为1.m× 2 E 。 ANSI/IEEE 754-1985标准格式的32位实数,可表示为浮 点数1.m× 2 e ，式中 31 30 23 22 0 指数e=E十127为整数。 S 指数 尾数 (1≤e≤254 ) 符号位
3.变量存储区（V）
V存储器在程序执行过程中存放中间结果，或用来保 存与工序或任务有关的其他数据。
4．位存储区(M)
作为控制继电器存储中间操作状态或其它控制信息。
5.定时器存储区(T)
用于存储定时器累计的时基增量值。 定时器位用来描述定时器延时动作的触点状态。 定时器位为1状态 梯形图中对应定时器的常开触 点闭合，常闭触点断开； 定时器位为0状态 触点的状态相反。
6.计数器存储区(C)
存放计数输入端累计的脉冲数。
7.高速计数器( HC )高速计数器
用来累计比CPU的扫描速率更快的事件。 地址由区域标示符HC和高速计数器号组成，如HC2。
8.累加器(AC)
可以象存储器那样使用的读/写单元。可以按字节、字 和双字来存取累加器中的数据。 存取数据的长度由指令决定。
应用：较复杂、要求较高的 系统。
图 1-12
预先存入控制器的存 储器中，工作时反复不断地循环扫描程序，当条 件满足时立即执行。 扫描：初始化后反复不停地分阶段处理各种不同的 的任务，这种周而复始的循环 工作模式称为扫描工作模式。
1.读取输入
CPU以字节为单位读写输入/输出 过程映像寄存器。 读取输入阶段，PLC把所有外部数 字量输入电路的I/O状态读入输入 过程映像寄存器。
3.通信处理
通信处理阶段，CPU处理从通信接口和智能模块接收 到的信息。
4.CPU自诊断测试
包括定期检查CPU模块的操作和扩展模块的状态是否 正常等。
5.改写输出
CPU执行完用户程序后，将输出过程映像寄存器的 0/1状态传送到输出模块并锁存。信号经输出模块隔离 和功率放大后，驱动外部负载。 输出过程映像寄存器状态为1 外部负载通电工作 输出过程映像寄存器状态为0 外部负载断电
Q0.3
Q0.4
(
继电器控制电路 梯形图
)
梯形图特点：
1）按自上而下、从左至右的顺序排列，每一个继电器线圈 为一个逻辑行，形成一个阶梯，起始于左母线，结束于 右母线； 2）继电器是概念化的，实质是变量存储器中的位触发器； 3）某一编号的继电器线圈只出现一次，但其触点可无限使 用； 4）梯形图是一个程序，左右母线间并无真实电流流过； 5）图中不出现输入继电器的线圈； 6）输出继电器得电表示其状态，还需通过输出模块的功率 开关驱动现场元件； 7）PLC内部继电器（如M0.3）不能作为输出使用，它只是 内部运算用的中间存储单元； I0.2 I0.1 Q0.3 ( ) 8）PLC按扫描方式顺序执行梯形图， Q0.3 不会出现几条支路同时动作的 Q0.3 Q0.4 现象。
图 1-13
返回扫描周期
外接输入电路闭合 外接输入电路断开
对应的映像寄存器状态为1 对应的映像寄存器状态为0
2.执行用户程序
RUN工作模式下，CPU从第一条程序开始，逐条顺序地 执行用户程序。 CPU执行指令时，从I/O映像寄存器或别的元件的映像 寄存器读出其状态，根据指令要求执行相应的逻辑运 算，运算结果写入线圈相应的映像寄存器，因此，各 映像寄存器的内容随程序的执行而变化。 程序执行阶段，即使外部输入信号状态发生变化，输 入过程映像寄存器的状态也不会变。变化的输入信号 状态在下一个扫描周期被读入。
三、按功能分类 1.在原有机械本体上采用电子控制设备实现高性能 和多功能 (数控机床、机器人） 2.用电子设备局部置换机械机构 (电子缝纫机,电子打印机) 3.在信息机器中与电子设备有机结合的机构 (电报机,传真机,复印机,录象机) 4.用电子设备全面置换机械机构的信息处理机构 (石英电子钟,电子计算机) 5.在检测系统中与电子设备有机结合的机构 (自动探伤机,CT扫描仪) 6.利用电子设备代替机械工作 (电火花机床,线切割机床)
机电系统原理及应用
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郗安民、刘
颖、狄春良编著
机械工业出版社
第一章
第一节 第二节 第三节 第四节
绪论
机电系统的基本概念 电气原理图的画法及阅读方法 液压和气压传动（略） 可编程序控制器的基本知识
第一节
机电系统的基本概念
一、定义 机电一体化是在机构的主功能、动力功能、信息处理功能 和控制功能上引进了电子技术，并将机械装置和电子设备以 及软件等有机结合起来构成系统的总称。 二、内容 机电一体化技术 ——包括技术原理和使机电一体化产品得以实现、使用和 发展的技术。 机电一体化产品 ——机械系统与电气系统、微电子系统相互置换和有机结 合，从而赋予新的功能和性能的新一代产品。（机电 系统）。
6.中断程序的处理
若程序中使用了中断，中断事件发生时，CPU停止扫 描，立即执行中断程序。
7.扫描周期
PLC在RUN工作状态时,执行一次图1-13所示的扫描操 作所需的时间。典型值为1-100ms。
8.输入/输出滞后时间
定义:指PLC的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的 有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔。 组成：输入电路滤波时间、输出电珞的滞后时间和因扫 描工作方式产生的滞后时间。 PLC总的响应延迟时间一般只有几毫秒至几十毫秒。
四、五大要素
动力 计算机 传感器 执行机构
传感器 计算机 执行机构 动力
机械结构
机械 结构
五、相关技术
1. 机械技术 (材料、刚度、标准化、可靠性） 2.传感技术（精确、灵敏、可靠、智能） 3.信息处理技术（计算机、PLC等） 4.驱动技术（电、液、气动技术） 5.接口技术（数/模转换） 6.软件技术（标准化、模块化、固化）
图1-18 浮点数的格式
16．字符串的格式
字符串由若干个ASCⅡ码字符组成，每个字符占1B。 字符串的第一个字节 定义了字符串的长度(OS-254 )， 即字符的个数。
长度 字节0
字符1 字节1
字符2 字节2
字符3 字节3
字符4 字节4
字符254 字节254
图1-18
字符串的格式
17.CPU存储器的范围与特性
六、基本编程指令
1.触点指令与赋值指令
（1)标准触点指令
常开触点（ 常闭触点（ ）对应的存储器地址位为1 ）对应的存储器地址位为0
四、PLC的编程语言
PLC软件： 系统软件：由厂家固化在ROM中 应用软件：由用户根据具体生产要求编写
编程语言分类 ： 梯形图、语句表、控制系统流程图、逻辑表达式等。 1.梯形图
— 类似继电器控制电路图，沿用继电器线路的一些符号。
SB1 SB2
K1
I0.1 Q0.3
I0.2
Q0.3
(
K1 K2
)
K1
(
梯形图
)
2.语句表
—用指令的助记符编程,类似于计算机汇编语言。
指令语句由两 部分组成：
操作码
助记符表示，指示 CPU要完成的某种操 作功能 。
操作数 操作码指定的操作 对象或操作所需的 数据。