机电传动控制——概述
机电传动控制课件
应用领域：数控机床、机器人、自动化生产线等
优缺点：优点是精确定位、快速响应；缺点是效率低、发热量大、噪声大
步进电机控制系统组成及工作原理
工作原理：通过控制驱动器的工作状态，使步进电机按照预定的步进角和速度进行运动
控制器：接收控制信号，控制驱动器的工作状态
直流电机调速原理是通过改变电机的输入电压或电流来改变电机的转速。
调速器根据控制器的指令，调节电机的输入电压或电流，实现电机的调速。
直流电机调速系统具有调速范围广、调速精度高、调速性能好等优点。
直流调速系统组成及工作原理
直流电机：提供动力，实现机械能转换
调速器：控制电机转速，实现调速功能
控制电路：接收信号，控制调速器工作
发展趋势：向着更高效率、更小体积、更低成本方向发展
控制理论及系统稳定性
控制理论：包括经典控制理论、现代控制理论等
控制系统优化：包括系统优化目标、优化方法、优化效果等
控制系统设计：包括系统建模、控制器设计、系统仿真等
系统稳定性：包括稳定性的电机调速系统主要由直流电机、调速器、控制器等组成。
步进电机：通过控制脉冲信号实现精确定位
伺服电机：通过反馈控制实现精确定位和速度控制
直线电机：通过直线运动实现精确定位和速度控制
旋转电机：通过旋转运动实现精确定位和速度控制
电力电子器件及变流技术
电力电子器件：包括二极管、晶体管、MOSFET等
变流技术：包括整流、逆变、斩波等
应用领域：包括电机控制、电源管理、新能源等领域
机电传动控制的应用
工业自动化：用于生产线、机器人等自动化设备
交通运输：用于汽车、火车、飞机等交通工具的动力控制
机电传动控制(01)概述
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课程的性质和任务
基于常用的拖动方式， 基于常用的拖动方式，机电传动控制系 统需解决如下问题： 统需解决如下问题： 对单台电动机，需解决： ► 对单台电动机，需解决： 1、电动机的启动、停止； 、电动机的启动、停止； 2、电动机的正反转； 、电动机的正反转； 3、电动机的制动； 、电动机的制动； 4、对电力拖动系统的保护。 、对电力拖动系统的保护。
继续
1、成组拖动 、
► 什么是成组拖动 ► 成组拖动的缺点 1、电动机的功率因素低，且传动效率低，能耗高； 、电动机的功率因素低，且传动效率低，能耗高； 2、劳动条件差，易造成事故； 、劳动条件差，易造成事故； 3、一旦电动机发生事故，将造成许多机器停车。 、一旦电动机发生事故，将造成许多机器停车。
课程的性质和任务
基于常用的拖动方式， 基于常用的拖动方式，机电传动控制系 统需解决如下问题： 统需解决如下问题： 对多台电动机，需解决电动机如何协调地工作， ► 对多台电动机，需解决电动机如何协调地工作， 以满足生产工艺的要求，实现生产过程的自动化。 以满足生产工艺的要求，实现生产过程的自动化。 ► 如何通过调整电动机的工作速度来改变机器的 工作速度，以满足机器的工艺要求。 工作速度，以满足机器的工艺要求。
返回
2、单电机拖动 、
► 什么是单电机拖动 ► 单电机拖动的缺点 1、对运动部件较多时，电动机的功率因素较低， 、对运动部件较多时，电动机的功率因素较低， 且传动效率较低，能耗较高； 且传动效率较低，能耗较高； 2、机器的机械结构复杂，传动件多。 、机器的机械结构复杂，传动件多。
机电传动控制
第一章1.机电传动的定义及系统组成部分：定义：机电传动就是将各种电动机作为原动机来驱动生产机械产生运动，以完成一定的生产任务。
组成：电动机、工作机构、控制设备、电源。
2.三种负载转矩类型：恒转矩、通风类、恒功率。
第二章1.三相异步电动机人为机械特性降低定子电压：（1）可以实现无极调速，但调速范围有限，且随着调速范围的增大，机械特性的斜率加大，造成转速稳定性变差（2）由于最大转矩Tmax随电压U1下降成平方下降，将造成负载能力大大下降（3）随着转速下降，转差率增大，使的转子电流因转子电动势的增大而增大，从而引起定子电流的增大（4）属于转差功率消耗性调速。
转子电路串接电阻：（1）调速范围比降压调速大，且随着调速范围的增大，机械特性的斜率也大大加大，造成转速稳定性变得更差（2）最大转矩Tmax不变，负载能力不变（3）由于串联电阻要消耗能量，通常采取多段电阻分级控制的有级调速（4）属于转差功率消耗性调速。
改变定子电源频率：（1）调速范围大（2）变频范围内斜率保持不变，转速稳定性好（3）属于转差功率不变型调速改变极对数：（1）适用于多速电动机（2）变极时斜率保持不变，转速稳定性好（3）属于转差功率不变型调速。
2.三相异步电动机的启动方法：直接启动；降压启动；转子串联电阻分级启动。
3.他励直流电动机的人为机械特性电枢串联电阻调速：（1）可以连续调速，由于斜率β随串联电阻Rad的增大而加大，所以转速稳定性变差，且调速范围有限（2）调速范围越大，转速稳定性越差（3）电枢串联电阻要消耗能量（4）通常用多个电阻且并联开关的电路形式，构成多段有级调速（5）属于恒转矩调速改变电压调速：（1）可以连续调速，由于斜率β保持不变，所以调速范围大（2）调速范围内，转速稳定性不受影响（3）不消耗能量（4）需要可调直流电源（5）属于恒转矩调速减弱磁通调速：（1）n0和斜率β随磁通Φ减弱而加大，适用于恒功率负载（2）通常在额定转速以下，采用降压的恒转矩调速方式，在额定转速以上采用弱磁的恒功率调速方式，以扩大调速范围（3）不消耗能量（4）需要可调直流电源4.他励直流电动机的制动方法能耗制动；反接制动（倒拉反接制动、电枢反接的反接制动）；回馈制动第四章1.选择发电机容量的三个基本原则：发热：发电机在运动时，必须保证发电机的实际最高工作温度等于或略小于发电机绕组绝缘的允许的最高工作温度，即θmax≦θa过载能力：T Lmax＜T max＝λˊm T N启动能力：T L＜λst T N第六章1.变频调速1）异步电动机变频调速的异步特性：恒转矩变频和恒功率变频2）变频器主要类型（1）按装置形式分：交-交变频器；交-直-交变频器（2）按无功能量处理方式分：电压源型变频器；电流源型变频器（3）按变频器工作方式分：180º导通型；120º导通性2.电压源型变频器和电流源型变频器的性能比较：电压源型变频器：特点是在直流侧并联一个大电容C，用电容储能来缓冲电源和负载之间的无功功率传输。
机电传动第01~03章机电传动控制概述(江苏大学)
根据运动方程式可知，运动系统有两张不同 的运动状态：
1. 稳态（TM=TL时）
Td
Jd0,即d0
dt
dt
为常数，传动系统以恒速运动
2. 动态（TM≠TL时）
TMTL时 ， TdJd d t 0,即 d d t 0， 传 动 系 统 加 速 运 动 TMTL时 ， TdJd d t 0,即 d d t 0， 传 动 系 统 减 速 运 动
TL
a点： TM -TL =0
当负载由TL突然增加到T‘L时，由 于机械惯性，速度n和电动机的输
出转矩不能突变，此时有TMT‘L<0。由拖动系统的运动方程式 可知：系统要减速，即n要下降。
当n下降到n ‘ 时，系统在新的平
衡点a ‘
稳定运行，
T
‘
-
M
T‘L=0
当负载波动消除（ T‘L回到TL ）时，同样由于机械惯性，速 度n和电动机的输出转矩不能突变，此时有T‘M- TL>0。由拖 动系统的运动方程式可知：系统要加速，即n要上升。当n上
闭环控制：经典控制理 论、现代控制理论、自 适应控制、模糊控制、 智能控制
计算机控制技术和现场 总线技术
第二章：机电传动的动力学基础
学习要点：
❖ 机电传动系统的运动方程式； ❖ 多轴传动系统中转矩折算的基本原则和
方法； ❖ 了解几种典型生产机械的负载特性； ❖ 了解机电传动系统稳定运行的条件以及
TL Cn
直线型机械特性
十三、 恒功率型机械特性
如在车床加工过程中， 粗加工时，切削量大， 负载阻力大，开低速； 精加工时，切削量小， 负载阻力小，开高速。 但在不同转速下，切 削功率基本不变。即 呈现恒功率型机械特 性。
《机电传动控制》课件
感应电机
基于电磁感应原理，具有成本低 、可靠性高的优点，在工业自动 化、家用电器等领域广泛应用。
先进控制算法的研究与应用
滑模控制
01
通过在状态空间中设计滑模面并选择合适的切换规则，实现对
系统状态的快速响应和鲁棒性。
模糊控制
02
பைடு நூலகம்
利用模糊集合理论将不确定性因素转化为可计算的语言变量，
实现对复杂系统的有效控制。
03
机电传动控制系统的设计与实现
系统需求分析与设计
需求分析
明确系统的功能要求、性能指标和约束条件，为后续 设计提供依据。
总体设计
根据需求分析，确定系统的总体架构、组成模块和相 互关系。
详细设计
对每个模块进行详细设计，包括电路设计、机械结构 设计、软件设计等。
控制算法的选择与实现
算法选择
根据系统需求和性能要求， 选择合适的控制算法，如PID 控制、模糊控制等。
机床的运动状态和加工参数。
数控机床控制系统的应用范围包括航空、航天、汽车、模具等领域，为 现代制造业的发展提供了重要的技术支持。
智能家居控制系统
智能家居控制系统是实现家庭智能化和舒适化的重要手段 之一，它通过控制家庭设备的开关、调节设备的运行状态 和参数等，为家庭生活提供便利和舒适。
智能家居控制系统通常采用无线通信和网络技术，实现家 庭设备的互联互通和控制，同时通过传感器和执行器，实 时监测和调整家庭设备的运行状态和环境参数。
步进电机
利用脉冲信号控制电机转子步 进旋转的原理，实现精确的角
度和位置控制。
伺服电机
利用伺服系统控制电机旋转角 度和速度的原理，实现高精度
和高动态性能的控制。
控制器类型与工作原理
《机电传动控制》笔记
《机电传动控制》笔记第一章：绪论1.1 简介《机电传动控制》将机械工程与电气工程相结合，通过研究电机、驱动器以及控制系统来实现对机械设备的有效操作。
本课程旨在培养学生理解并掌握机电一体化系统的设计原理和方法，为将来从事相关领域的科研或工程实践打下坚实的基础。
1.2 机电传动控制系统的基本概念•定义：机电传动控制系统是指利用电气、电子及计算机技术来控制机械设备运动的系统。
•组成要素：o执行机构（如电动机）：负责产生驱动力。
o传感器：用于监测系统的状态信息。
o控制器：根据设定的目标值与实际反馈进行比较，并据此调整执行机构的动作。
o被控对象：即需要被控制的机械设备。
•工作流程：输入信号 → 控制器处理 → 输出信号 → 执行机构响应 → 反馈至控制器形成闭环回路。
1.3 发展历程与趋势自20世纪初以来，随着电力技术的发展，人们开始尝试用电能替代传统的蒸汽动力来进行工业生产。
到了20世纪中后期，随着微处理器技术和自动控制理论的进步，机电传动控制逐渐从简单的手动调节向自动化方向转变。
近年来，智能化、网络化成为该领域的主要发展方向之一。
未来，预计还将进一步融入物联网(IoT)、大数据分析等先进技术，提高整个系统的效率与可靠性。
第二章：电力拖动基础2.1 电机类型及其工作原理•直流电机o结构：由定子（包括主磁极、换向极）、转子（电枢铁心+绕组）、换向器三部分组成。
o工作原理：当电流通过电枢绕组时，在磁场作用下会产生电磁力矩使转子旋转；改变电压大小可以调节转速。
•交流电机o异步电机（感应电机）▪特点：简单耐用、成本低。
▪分类：单相、三相。
▪工作原理：依靠定子产生的旋转磁场切割转子导条，从而在转子内部形成闭合电路产生感应电流，进而产生转矩。
o同步电机▪特点：适用于高精度场合。
▪工作方式：转子转速严格等于电网频率与极对数之比，可通过改变励磁电流来调整输出功率因数。
2.2 电动机的选择原则选择合适的电动机对于确保整个系统的性能至关重要。
机电传动控制(第四版)
自动化生产线的传动控制系统还 包括各种传感器和检测装置，用 于检测位置、速度、温度等参数，
实现闭环控制和故障诊断。
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数控机床的传动控制系统通常采用交 流或直流电动机，通过伺服系统进行 精确控制，实现高精度的位置和速度 控制。
工业机器人的传动控制系统
工业机器人是一种能够实现自动化作业的机械设备，其传动控制系统是实现机器人 运动的关键。
工业机器人的传动控制系统通常采用伺服电动机和减速器，实现高精度的位置和速 度控制，同时还需要考虑机器人的运动学和动力学特性。
行稳定。
系统联调
将软硬件结合进行系统 联调，验证系统整体性
能。
性能优化
根据调试结果，对系统 硬件和软件进行优化，
提高系统性能。
05 机电传动控制系统实例
数控机床的传动控制系统
数控机床的传动控制系统是实现高精 度加工的关键，它通过控制电动机的 旋转和进给运动，实现高精度的切削 和加工。
数控机床的传动控制系统还包括各种 传感器和检测装置，用于检测位置、 速度、温度等参数，实现闭环控制和 故障诊断。
工业机器人的传动控制系统还包括各种传感器和检测装置，用于检测位置、速度、 力等参数，实现闭环控制和故障诊断。
自动化生产线的传动控制系统
自动化生产线是一种高度自动化 的生产系统，其传动控制系统是 实现生产线高效运行的关键。
自动化生产线的传动控制系统通 常采用各种电动机和控制装置， 实现生产线的自动化和智能化控 制，提高生产效率和产品质量。
遗传算法
遗传算法是一种基于生物进化原理的优化算法，它通过模拟自然选择和遗传机制 来寻找最优解。遗传算法在控制系统中的应用可以帮助优化控制参数和规则，提 高系统的性能和稳定性。
机电传动控制教案
机电传动控制教案第一章：机电传动控制概述1.1 机电传动控制的概念解释机电传动控制的定义强调机电传动控制在现代工业中的重要性1.2 机电传动系统的组成介绍机电传动系统的常见组成部分，如电动机、传动装置、负载等解释各个部分在系统中的作用和相互关系1.3 机电传动控制系统的分类介绍机电传动控制系统的不同类型，如开环控制、闭环控制等比较各种控制系统的特点和应用场景第二章：电动机及其控制2.1 电动机的分类和特性介绍不同类型的电动机，如交流异步电动机、直流电动机等分析各种电动机的启动、制动和调速特性2.2 电动机的控制方法介绍电动机的常见控制方法，如开关控制、变频调速等分析各种控制方法的工作原理和应用场景2.3 电动机的选择和安装讲解电动机的选择依据，如负载类型、功率需求等介绍电动机的安装要求和注意事项第三章：传动装置及其控制3.1 传动装置的分类和特性介绍常见的传动装置，如齿轮传动、带传动等分析各种传动装置的传动比、传动效率等特性3.2 传动装置的控制方法介绍传动装置的常见控制方法，如机械调速、电子调速等分析各种控制方法的工作原理和应用场景3.3 传动装置的选择和安装讲解传动装置的选择依据，如负载类型、传动比需求等介绍传动装置的安装要求和注意事项第四章：机电传动控制系统的应用4.1 机电传动控制系统在工业自动化中的应用介绍机电传动控制系统在工业自动化中的典型应用案例，如、生产线等分析机电传动控制系统在提高生产效率和产品质量方面的作用4.2 机电传动控制系统在交通运输领域的应用介绍机电传动控制系统在交通运输领域的典型应用案例，如电动汽车、轨道交通等分析机电传动控制系统在提高运输效率和减少能源消耗方面的作用4.3 机电传动控制系统在其他领域的应用介绍机电传动控制系统在其他领域的典型应用案例，如医疗设备、建筑自动化等分析机电传动控制系统在提高生活质量和工作效率方面的作用第五章：机电传动控制系统的维护与故障诊断5.1 机电传动控制系统的维护介绍机电传动控制系统的日常维护内容和注意事项强调定期维护对于系统稳定运行的重要性5.2 机电传动控制系统的故障诊断方法介绍常见的故障诊断方法，如观察法、参数测量法等分析各种故障诊断方法的优缺点和适用场景5.3 机电传动控制系统的故障处理和预防措施讲解故障处理的一般流程和方法介绍预防措施，如使用高质量的元件、避免过载等第六章：传感器与信号处理6.1 传感器的类型与作用介绍各种常用传感器，如温度传感器、压力传感器等分析传感器在机电传动控制系统中的作用和重要性6.2 传感器的选用与安装讲解传感器的选用依据，如测量范围、精度要求等介绍传感器的安装方法和注意事项6.3 信号处理与分析解释信号处理的基本概念和方法分析信号处理在机电传动控制系统中的应用，如滤波、放大等第七章：PLC控制系统7.1 PLC的基本原理与组成介绍PLC的概念、工作原理和组成结构强调PLC在机电传动控制系统中的应用优势7.2 PLC编程与控制讲解PLC编程的基本语言和方法，如梯形图、指令表等分析PLC控制在机电传动系统中的应用案例7.3 PLC系统的维护与故障诊断介绍PLC系统的日常维护内容和注意事项讲解故障诊断的方法和技巧第八章：变频器与电机调速8.1 变频器的基本原理与类型介绍变频器的工作原理和类型，如电压型、电流型等强调变频器在电机调速中的应用优势8.2 变频器控制与应用讲解变频器的控制原理和方法，如矢量控制、直接转矩控制等分析变频器在电机调速中的应用案例8.3 变频器的选用与安装介绍变频器的选用依据，如电机功率、调速范围等讲解变频器的安装方法和注意事项第九章：伺服控制系统9.1 伺服控制系统的基本原理与组成介绍伺服控制系统的工作原理和组成，如伺服电动机、伺服驱动器等强调伺服控制系统在精确控制中的应用优势9.2 伺服控制系统的选用与调试讲解伺服控制系统的选用依据，如控制精度、响应速度等介绍伺服控制系统的调试方法和注意事项9.3 伺服控制系统的应用案例分析伺服控制系统在典型应用场景中的应用案例，如数控机床、等第十章：机电传动控制系统的节能与环保10.1 节能技术的应用介绍节能技术在机电传动控制系统中的应用，如电机变频调速、高效传动装置等分析节能技术在降低能耗和提高经济效益方面的作用10.2 环保技术的应用介绍环保技术在机电传动控制系统中的应用，如废弃物回收、低噪音传动装置等强调环保技术在实现可持续发展和社会责任方面的意义10.3 节能与环保的法规和标准讲解与节能和环保相关的法规和标准，如节能产品认证、环保法规等强调企业和个人在遵循法规和标准方面的责任第十一章：机电传动控制系统的安全与保护11.1 安全防护措施的重要性强调在机电传动控制系统中实施安全防护措施的必要性讨论因缺乏安全防护导致的潜在风险和事故11.2 安全防护技术与设备介绍常见的安全防护技术，如紧急停止按钮、安全门等分析安全防护设备在保障人员和设备安全方面的作用11.3 安全标准与合规性讲解与机电传动控制系统安全相关的国家和行业标准强调遵守安全标准和合规性的重要性第十二章：案例分析与实践12.1 机电传动控制案例分析分析具体的机电传动控制案例，如自动化装配线、升降机等讨论案例中的关键技术、挑战和解决方案12.2 实践操作与技能培训强调实际操作在理解机电传动控制系统中的重要性介绍常见的实践操作活动和技能培训方法12.3 项目设计与实施讲解机电传动控制系统项目设计的基本步骤和方法讨论项目实施过程中的管理、协调和风险控制第十三章：发展趋势与创新13.1 机电传动控制技术的发展趋势探讨机电传动控制技术的发展方向，如智能化、网络化等分析新兴技术如物联网、大数据在机电传动控制系统中的应用潜力13.2 创新设计与研发强调创新在推动机电传动控制系统发展中的重要性介绍创新设计的方法和研发流程13.3 知识产权保护与技术转移讲解知识产权在技术创新中的作用和保护方法讨论技术转移和产业化的途径和挑战第十四章：经济效益与投资分析14.1 经济效益评估介绍经济效益评估的方法和指标分析机电传动控制系统投资的经济效益14.2 投资决策与风险分析讲解投资决策的基本原则和方法分析机电传动控制系统投资的风险因素和应对策略14.3 财务分析与投资回报介绍财务分析的方法，如现金流量分析、净现值分析等讨论投资回报的计算和评估方法第十五章：综合测试与评价15.1 测试方法与设备介绍机电传动控制系统综合测试的方法和设备强调测试在确保系统性能和可靠性中的重要性15.2 性能评价与优化讲解机电传动控制系统的性能评价指标和方法讨论系统性能优化的策略和技术15.3 持续改进与寿命周期管理强调持续改进在提高机电传动控制系统性能和寿命中的作用介绍寿命周期管理的方法和实践重点和难点解析本文主要介绍了机电传动控制的相关概念、系统组成、控制方法、应用领域、维护与故障诊断等方面的内容。
《机电传动控制教案》课件
04
机电传动控制系统的实现
控制系统的硬件实现
01
02
03
控制器选择
根据系统需求选择合适的 控制器，如PLC、单片机 、DSP等。
传感器与执行器
选择并安装适当的传感器 和执行器，确保系统能够 准确检测和响应。
电路设计与布线
根据系统架构进行电路设 计和布线，确保安全可靠 。
控制系统的软件实现
算法设计
光电传感器
利用光电效应检测物体的存在 和运动。
霍尔传感器
利用霍尔效应检测磁场变化。
超声波传感器
利用超声波检测物体的距离和 位置。
压力传感器
利用压力变化检测压力值。
执行器种类与工作原理
电磁阀
利用电磁力控制流体流动。
电动执行器
利用电机驱动执行器动作。
气动执行器
利用压缩气体驱动执行器动作。
液压执行器
利用液压系统驱动执行器动作。
控制系统设计的优化与改进
算法优化
根据实际运行情况，优化控制算法，提高系 统响应速度和稳定性。
硬件升级
根据技术发展，升级系统硬件，提高系统性 能和可靠性。
软件升级
定期更新软件版本，修复漏洞，增加新功能 ，提高软件性能和安全性。
系统维护与改进
定期对系统进行检查和维护，根据用户反馈 和实际需求进行改进和优化。
网络化
随着物联网技术的发展，机电传动 控制系统将逐渐实现网络化，能够 实现远程监控和远程控制等功能。
02
机电传动系统的组成与工作 原理
电机种类与工作原理
直流电机
利用磁场和电流在电机 内部产生转矩，实现电
能和机械能的转换。
交流电机
利用交流电在电机内部 产生旋转磁场，驱动电
机电传动控制：第一章 概述
• 数控机床、机器人、机械手是典型的多电机 拖动设备。
这是H一台ex并a联运6X动机三床 维模型
——考试课、专业基础课、必修课
机电传动控制概述
• “机电传动控制”课程是机械电子工程专 业的一门必修的专业基础课，它是机电 一体化人才所需电知识结构的驱体。对 我们测控专业来说也是一门专业基础课 程。现代技术的发展，已经使得电力传 动控制装置和机械设备形成一个不可分 割的整体，如大家熟悉家电产品，洗衣 机、VCD、电脑的软、硬驱、打印机、 扫描仪、汽车等，工业产品那就更不用 说了，如：数控机床、加工中心、自动 化生产线、立体仓库等。
本课程与测控专业的关系
• 顾名思义，测控就是检测与控制，前述的应 用全部离不开检测与控制，我们专业的就业 的主要方向，是品质工程师，即产品质量检 验工程师，和机电工程师。面对的被测对象 和检测设备大量的是机电产品,对大批量生产 的产品还要自己设计专门的自动检测装置， 如果你对机电传动原理不熟悉、就不知道怎 样选购相应的仪器设备，怎么设计相应的自 动检测装置。 所以本课程对我们专业、以及 你们将来找工作，可以用四个字来形容“至 关重要”
“机电传动控制”。
三、机电传动控制系统的任务
广义——使生产机械设备、生产线、车间、 甚至整个工厂都实现自动化。
• 狭义——专指控制电动机驱动生产机械， 增加产量、提高质量、降低生产成本、改 善工人劳动条件，节约能源。
随着生产工艺的发展，对机电传动控制 系统提出了愈来愈高的要求。
教案机电传动控制
教案机电传动控制第一章：机电传动控制概述1.1 机电传动控制的概念1.2 机电传动控制系统的组成1.3 机电传动控制的特点与应用第二章：机电传动控制的基本原理2.1 机电传动控制的基本原理介绍2.2 机电传动控制系统的建模方法2.3 机电传动控制系统的稳定性分析第三章：机电传动控制器的设计3.1 机电传动控制器的设计方法3.2 PID控制器的设计与应用3.3 模糊控制器的设计与应用第四章：机电传动控制系统的仿真与实验4.1 机电传动控制系统的仿真方法4.2 机电传动控制系统的实验方法4.3 机电传动控制系统仿真与实验的结果分析第五章：机电传动控制系统的优化与故障诊断5.1 机电传动控制系统的优化方法5.2 机电传动控制系统的故障诊断方法5.3 机电传动控制系统的优化与故障诊断的应用实例第六章：电动机控制系统6.1 电动机的基本原理与特性6.2 直流电动机控制系统6.3 交流电动机控制系统第七章：步进电机控制系统7.1 步进电机的工作原理与特性7.2 步进电机控制系统的设计方法7.3 步进电机在实际应用中的案例分析第八章：伺服电机控制系统8.1 伺服电机的工作原理与特性8.2 伺服电机控制系统的设计方法8.3 伺服电机在实际应用中的案例分析第九章：机电传动控制系统的保护与安全9.1 机电传动控制系统的保护措施9.2 机电传动控制系统的安全操作规程9.3 机电传动控制系统保护与安全的实际应用案例第十章：现代机电传动控制技术的发展趋势10.1 智能控制技术在机电传动控制中的应用10.2 网络化控制技术在机电传动控制中的应用10.3 绿色控制技术在机电传动控制中的应用第十一章：传感器在机电传动控制中的应用11.1 传感器的基本原理与类型11.2 常用传感器的特性与应用11.3 传感器在机电传动控制系统中的集成与优化第十二章：机电传动控制系统的节能与环保12.1 节能控制技术在机电传动控制中的应用12.2 环保控制技术在机电传动控制中的应用12.3 节能与环保在机电传动控制系统中的重要性第十三章：机电传动控制系统的可靠性与维护13.1 机电传动控制系统的可靠性分析13.2 机电传动控制系统的维护方法与策略13.3 提高机电传动控制系统可靠性与维护的实际案例第十四章：机电传动控制系统的实际应用案例分析14.1 机床控制系统中的应用案例14.2 自动化生产线中的应用案例14.3 控制系统中的应用案例第十五章：综合训练与实践15.1 机电传动控制系统的设计与实现15.2 机电传动控制系统的仿真与实验15.3 机电传动控制系统的实际操作与调试重点和难点解析本文主要介绍了机电传动控制的相关知识，包括概述、基本原理、控制器设计、系统仿真与实验、优化与故障诊断、电动机控制系统、步进电机控制系统、伺服电机控制系统、保护与安全、现代机电传动控制技术的发展趋势、传感器在机电传动控制中的应用、节能与环保、可靠性与维护、实际应用案例分析以及综合训练与实践。
教案机电传动控制
教案机电传动控制第一章：机电传动控制概述1.1 机电传动控制的概念介绍机电传动控制的定义和特点解释机电传动控制在现代工业中的应用1.2 机电传动控制系统的组成讨论机电传动控制系统的常见组成部分说明各组成部分的功能和相互关系1.3 机电传动控制系统的分类列举机电传动控制系统的不同类型分析各类系统的应用场景和优缺点第二章：机电传动控制的基本原理2.1 机电传动控制的基本原理介绍机电传动控制的基本原理和核心技术解释机电传动控制信号的传递和处理过程2.2 机电传动控制系统的建模说明机电传动控制系统的建模方法探讨建模过程中所需考虑的因素和注意事项2.3 机电传动控制系统的稳定性分析分析机电传动控制系统的稳定性条件介绍稳定性分析的方法和工具第三章：机电传动控制系统的传感器与执行器3.1 传感器在机电传动控制系统中的应用讨论传感器的作用和分类解释传感器在机电传动控制系统中的重要性和选择原则3.2 常见传感器的原理与使用介绍几种常见的传感器类型及其原理说明传感器的使用方法和注意事项3.3 执行器在机电传动控制系统中的应用讨论执行器的作用和分类解释执行器在机电传动控制系统中的重要性和选择原则第四章：机电传动控制系统的常用控制算法4.1 概述常用控制算法介绍机电传动控制系统中常用的控制算法解释各种控制算法的特点和适用范围4.2 比例-积分-微分控制算法详细讲解比例-积分-微分控制算法的工作原理分析比例-积分-微分控制算法的优点和局限性4.3 模糊控制算法介绍模糊控制算法的基本概念和原理讨论模糊控制算法在机电传动控制系统中的应用和优势第五章：机电传动控制系统的调试与维护5.1 机电传动控制系统的调试说明机电传动控制系统调试的目的和重要性介绍调试过程中所需进行的步骤和方法5.2 机电传动控制系统的维护讨论机电传动控制系统维护的内容和方法强调维护对系统稳定运行的重要性第六章：机电传动控制系统的故障诊断与容错控制6.1 机电传动控制系统的故障诊断介绍机电传动控制系统故障诊断的定义和目的讨论故障诊断的方法和技术6.2 常见故障诊断算法讲解几种常见的故障诊断算法及其原理分析各种故障诊断算法的优缺点和适用场景6.3 容错控制技术在机电传动控制系统中的应用解释容错控制的概念和重要性介绍容错控制技术在机电传动控制系统中的应用和方法第七章：机电传动控制系统的节能与环保7.1 节能控制技术在机电传动控制系统中的应用讨论节能控制技术的重要性介绍节能控制技术在机电传动控制系统中的应用和方法7.2 环保控制技术在机电传动控制系统中的应用解释环保控制技术的概念和重要性讲述环保控制技术在机电传动控制系统中的应用和实例7.3 节能与环保在机电传动控制系统中的综合考虑强调节能与环保在机电传动控制系统中的重要性讨论在机电传动控制系统中实现节能与环保的综合考虑的方法和策略第八章：现代机电传动控制技术的发展趋势8.1 概述现代机电传动控制技术的发展趋势介绍现代机电传动控制技术的发展趋势分析现代机电传动控制技术发展的驱动因素8.2 智能控制技术在机电传动控制系统中的应用讲解智能控制技术的概念和原理讨论智能控制技术在机电传动控制系统中的应用和前景8.3 网络化控制技术在机电传动控制系统中的应用解释网络化控制的概念和原理讲述网络化控制技术在机电传动控制系统中的应用和前景第九章：案例分析与实践9.1 机电传动控制系统的实际案例分析分析具体的机电传动控制系统案例总结案例中的成功经验和存在的问题9.2 机电传动控制系统的实验与实践介绍机电传动控制系统的实验目的和内容讲述实验方法和步骤以及实验中所需注意事项9.3 综合练习与讨论提供综合练习题目供学生练习组织学生进行讨论，加深对机电传动控制的理解第十章：总结与展望10.1 总结回顾整个教案的主要内容和知识点强调机电传动控制的重要性和应用前景10.2 展望探讨机电传动控制技术的未来发展趋势激发学生对机电传动控制研究的兴趣和热情重点和难点解析一、机电传动控制的概念与特点：理解机电传动控制的基本定义及其在现代工业中的应用场景，区分其与其他控制系统的不同之处。
机电传动控制技术的发展概述
机电传动控制技术的发展概述一、设备驱动方式的发展概述1、发展按电动机供电电流制式的不同，有直流电力拖动和交流电力拖动两种。
早期的生产机械如通用机床、风机、泵等不要求调速或调速要求不高，以电磁式电器组成的简单交、直流电力拖动即可以满足。
随着工业技术的发展，对电力拖动的静态与动态控制性能都有了较高的要求，具有反馈控制的直流电力拖动以其优越的性能曾一度占据了可调速与可逆电力拖动的绝大部分应用场合。
自20年代以来，可调速直流电力拖动较多采用的是直流发电机-电动机系统,并以电机扩大机、磁放大器作为其控制元件。
电力电子器件发明后，以电子元件控制、由可控整流器供电的直流电力拖动系统逐渐取代了直流发电机-电动机系统,并发展到采用数字电路控制的电力拖动系统。
这种电力拖动系统具有精密调速和动态响应快等性能。
这种以弱电控制强电的技术是现代电力拖动的重要特征和趋势。
交流电动机没有机械式整流子，结构简单、使用可靠,有良好的节能效果,在功率和转速极限方面都比直流电动机高；但由于交流电力拖动控制性能没有直流电力拖动好，所以70年代以前未能在高性能电力拖动中获得广泛应用。
随着电力电子器件的发展，自动控制技术的进步，出现了如晶闸管的串级调速、电力电子开关器件组成的变频调速等交流电力拖动系统，使交流电力拖动已能在控制性能方面与直流电力拖动相抗衡和媲美，并已在较大的应用范围内取代了直流电力拖动。
2、主要形式：1) 成组拖动成组拖动的方式为：一台电动机---一根天轴---一组生产机械设备。
其特点是：机构复杂,损耗大,效率低,工作可靠性差.2) 单台电动机拖动单台电动机拖动的结构方式是：一台电动机---一台设备。
其特点是：当生产机械设备运动部件较多时,机构仍复杂,满足不了生产工艺要求.3) 多台电动机拖动多台电动机拖动的结构式：一台专门的电动机---同一台设备的每一个运动部件。
其特点为：机构简单,控制灵活,便于生产机械的自动化.举例:龙门刨床的刨台,左垂直刀架,右垂直刀架,侧刀架,横梁,夹紧机构,都是分别由一台电动机拖动的.二、电气控制系统的发展概况1、发展电气控制系统一般称为电气设备二次控制回路，不同的设备有不同的控制回路，而且高压电气设备与低压电气设备的控制方式也不相同。
机电传动控制教案
机电传动控制教案第一章：机电传动控制概述1.1 机电传动控制的概念解释机电传动控制的定义强调机电传动控制在现代工业中的重要性1.2 机电传动控制系统的组成介绍机电传动控制系统的常见组成部分解释各组成部分的作用和相互关系1.3 机电传动控制系统的分类列举常见的机电传动控制系统类型简要介绍每种类型的特点和应用范围第二章：机电传动控制的基本原理2.1 电机的基本原理介绍电机的工作原理和分类解释电动机和发电机的关系2.2 传动机构的基本原理介绍传动机构的作用和常见类型解释传动机构的工作原理和选择依据2.3 控制系统的的基本原理介绍控制系统的目标和常见类型解释控制系统的原理和组成第三章：机电传动控制系统的分析和设计3.1 机电传动控制系统的分析方法介绍机电传动控制系统的分析方法解释系统分析的目标和步骤3.2 机电传动控制系统的系统设计介绍机电传动控制系统的系统设计方法解释系统设计的依据和步骤3.3 机电传动控制系统的硬件设计介绍机电传动控制系统的硬件设计方法解释硬件设计的依据和步骤第四章：机电传动控制系统的应用案例4.1 案例一：电机速度控制的应用介绍电机速度控制的应用背景和需求解释电机速度控制系统的组成和工作原理4.2 案例二：电机位置控制的应用介绍电机位置控制的应用背景和需求解释电机位置控制系统的组成和工作原理4.3 案例三：电机力矩控制的应用介绍电机力矩控制的应用背景和需求解释电机力矩控制系统的组成和工作原理第五章：机电传动控制系统的维护和故障处理5.1 机电传动控制系统的维护方法介绍机电传动控制系统的维护方法解释维护的目的和重要性5.2 机电传动控制系统的故障处理方法介绍机电传动控制系统的故障处理方法解释故障处理的目标和步骤5.3 常见故障案例分析分析常见的机电传动控制系统故障案例解释故障原因和解决方法第六章：传感器与执行器在机电传动控制中的应用6.1 传感器的概述与应用介绍传感器的基本概念、工作原理和分类强调传感器在机电传动控制系统中的重要性列举常见的传感器及其应用实例6.2 执行器的概述与应用介绍执行器的基本概念、工作原理和分类强调执行器在机电传动控制系统中的重要性列举常见的执行器及其应用实例第七章：PLC在机电传动控制中的应用7.1 PLC的基本概念与工作原理介绍PLC的定义、发展历程和分类解释PLC的工作原理和系统组成7.2 PLC程序设计与应用案例介绍PLC程序设计的基本方法和技术分析PLC在机电传动控制系统中的应用案例7.3 PLC的维护与故障处理介绍PLC的维护方法和注意事项分析PLC的常见故障及其处理方法第八章：变频器在机电传动控制中的应用8.1 变频器的基本概念与工作原理介绍变频器的定义、分类和基本功能解释变频器的工作原理和接线方式8.2 变频器的参数设置与调试介绍变频器的参数设置方法和注意事项解释变频器调试的目的、步骤和评价指标8.3 变频器在机电传动控制中的应用案例分析变频器在电机速度控制、位置控制和力矩控制等方面的应用案例第九章：伺服系统在机电传动控制中的应用9.1 伺服系统的基本概念与工作原理介绍伺服系统的定义、分类和基本功能解释伺服系统的工作原理和主要组成部分9.2 伺服驱动器与伺服电机的选型与配置介绍伺服驱动器与伺服电机的选型依据和注意事项解释伺服驱动器与伺服电机的配置方法和技术9.3 伺服系统在机电传动控制中的应用案例分析伺服系统在精确位置控制、速度控制和力矩控制等方面的应用案例10.1 节能技术在机电传动控制中的应用介绍节能技术的基本概念和分类解释节能技术在机电传动控制系统中的重要性分析节能技术在机电传动控制中的应用案例10.2 环保技术在机电传动控制中的应用介绍环保技术的基本概念和分类解释环保技术在机电传动控制系统中的重要性分析环保技术在机电传动控制中的应用案例10.3 节能与环保在机电传动控制系统中的综合考虑强调节能与环保在机电传动控制系统设计、运行和维护过程中的重要性讨论如何在机电传动控制系统中实现节能与环保的目标和要求第十一章：机电传动控制系统的效率优化11.1 效率优化的意义与方法解释在机电传动控制系统中进行效率优化的意义介绍常见的效率优化方法和技术11.2 效率优化案例分析分析机电传动控制系统中效率优化的实际案例讨论优化前后的效果对比及经济效益11.3 效率优化在实际应用中的考虑因素强调在实施效率优化时需要考虑的因素讨论如何平衡优化效果与系统成本12.1 安全保护的基本要求与措施介绍机电传动控制系统安全保护的基本要求解释常见的安全保护措施和技术12.2 安全保护案例分析分析机电传动控制系统中安全保护的实际案例讨论安全保护措施的有效性和必要性12.3 安全保护在实际应用中的考虑因素强调在实施安全保护时需要考虑的因素讨论如何平衡安全保护与系统性能第十三章：机电传动控制系统的监测与维护13.1 监测与维护的基本内容与方法介绍机电传动控制系统监测与维护的基本内容解释常见的监测与维护方法和技术13.2 监测与维护案例分析分析机电传动控制系统中监测与维护的实际案例讨论监测与维护对系统性能的影响13.3 监测与维护在实际应用中的考虑因素强调在实施监测与维护时需要考虑的因素讨论如何合理安排监测与维护计划第十四章：机电传动控制系统的现代技术发展14.1 现代技术发展概述介绍机电传动控制系统现代技术的发展趋势强调现代技术对机电传动控制系统的影响14.2 现代技术应用案例分析分析机电传动控制系统中现代技术的实际应用案例讨论现代技术的优势和挑战14.3 现代技术在实际应用中的考虑因素强调在采用现代技术时需要考虑的因素讨论如何适应和引导技术发展第十五章：机电传动控制系统的综合应用案例15.1 综合应用案例分析分析机电传动控制系统中综合应用的实际案例讨论综合应用案例的成功经验和不足之处15.2 综合应用案例的实施与评估解释综合应用案例的实施步骤和评估方法强调综合应用案例对系统性能的影响15.3 综合应用案例在实际应用中的启示总结综合应用案例的经验教训讨论如何推广和应用成功的案例经验重点和难点解析本文主要介绍了机电传动控制教案，包括基本概念、原理、应用案例以及维护和故障处理等内容。
机电传动控制课件第1章
计算机控制：
微处理器取代模拟电路作为电动机控制 器，可使电路更简单、实现较复杂的控制 、无零点飘移、控制精度高、可提供人机 交互界面、能多机联网工作等
数字伺服控制：
伺服系统：
是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟 随输入目标值（或给定值）任意变化的自动控制系统。
当今世界伺服驱动的主流及发展方向是交流伺服系统，采 用嵌入式控制器的电动机数字交流伺服系统的出现，使机电 传动控制技术进入了信息化时代
第1章 概述
传动 ——运动的传递
（1）机械传动 （2〕流体传动
第1章 概述
1.1 基本概念：（什么是机电传动？）
生产机械组成： 工作机构、传动机构、 原动机、控制系统。
机电传动：原动机为电 动机时，由电动机通过 传动机构带动工作机构 进行工作。
机电传动系统
“机电传动”部分
包括电动机、电动机和运动部件相互联系的传 动机构及电气控制电路
课程的性质与任务
• 机电一体化技术的主要课程，是以驱动 系统为主导，以控制为主线，将元、器 件与控制系统有机结合的综合性课程。
• 通过本门课程的学习，希望同学们掌握 机电传动系统中主要运用到得元、器件 原理，了解机电传动系统的设计，尤其 是其控制电路设计的主要思路。
（1）成组拖动（初期）：一台电动机拖动一根 天轴，由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各生产 机械，一旦电动机出了故障，成组生产机械停车。
（2）单电机拖动：一台电动机拖动一 台生产机械，但当一台生产机械的运动 部件较多时，机械传动机构仍十分复杂。
20世纪40-50年代：老式切削机床 现今：一些中小型通用机床，运动部件较少
“机电传动控制”部分
电梯
机电传动系统的任务
机电传动控制教案
机电传动控制教案第一章：机电传动控制概述1.1 机电传动的概念解释机电传动的定义强调机电传动在现代工业中的重要性1.2 机电传动系统的组成介绍机电传动系统的各个组成部分解释各部分的作用和相互关系1.3 机电传动控制的目标阐述机电传动控制的主要目标强调实现高效、精确和可靠传动的重要性第二章：机电传动控制的基本原理2.1 机电传动控制的基本原理介绍机电传动控制的基本原理解释控制信号、反馈信号和执行机构之间的关系2.2 机电传动控制系统的分类介绍机电传动控制系统的不同类型阐述各自的特点和应用范围2.3 机电传动控制算法介绍常见的机电传动控制算法解释各种算法的原理和实现方法第三章：机电传动控制系统的硬件设计3.1 控制器的设计介绍控制器的设计方法和原则强调控制器的性能要求和选择依据3.2 执行机构的设计解释执行机构的设计方法和原则强调执行机构的性能要求和选择依据3.3 传感器的设计介绍传感器的设计方法和原则强调传感器的性能要求和选择依据第四章：机电传动控制系统的软件设计4.1 控制算法的实现解释控制算法的实现方法和步骤强调算法的稳定性和效率4.2 程序的设计与调试介绍程序的设计方法和步骤强调程序的可读性和可维护性4.3 系统的测试与优化解释系统的测试方法和步骤强调系统的性能要求和优化目标第五章：机电传动控制系统的应用案例5.1 案例一：电机速度控制介绍电机速度控制的应用背景和需求阐述控制系统的设计方法和实现过程5.2 案例二：电机位置控制介绍电机位置控制的应用背景和需求阐述控制系统的设计方法和实现过程5.3 案例三：电机力矩控制介绍电机力矩控制的应用背景和需求阐述控制系统的设计方法和实现过程第六章：机电传动控制系统的故障诊断与维护6.1 故障诊断的基本方法介绍故障诊断的概念和重要性阐述常用的故障诊断方法，如数据分析、信号处理等6.2 故障诊断的实现过程解释故障诊断的实现过程和步骤强调故障诊断的准确性和及时性6.3 机电传动控制系统的维护介绍机电传动控制系统的维护方法和原则强调维护对系统稳定运行的重要性第七章：机电传动控制系统的节能与环保7.1 节能控制的基本原理介绍节能控制的概念和重要性阐述节能控制的基本原理和方法7.2 节能控制的应用案例介绍节能控制的成功案例，如电机变频调速等强调节能控制对降低能耗和保护环境的作用7.3 环保要求与机电传动控制介绍环保要求对机电传动控制的影响阐述机电传动控制系统在环保方面的责任和措施第八章：机电传动控制系统的安全与保护8.1 安全控制的基本原理介绍安全控制的概念和重要性阐述安全控制的基本原理和方法8.2 安全控制的应用案例介绍安全控制的成功案例，如紧急停止按钮、保护装置等强调安全控制对保障人员和设备安全的作用8.3 保护措施与机电传动控制介绍保护措施对机电传动控制的影响阐述机电传动控制系统在安全保护方面的责任和措施第九章：机电传动控制系统的未来发展9.1 新型传动技术的展望介绍新型传动技术的发展趋势和前景强调创新和技术进步对机电传动控制的重要性9.2 智能化与机电传动控制介绍智能化技术在机电传动控制中的应用阐述智能化对提高系统性能和可靠性的作用9.3 机电传动控制系统的集成与优化介绍机电传动控制系统的集成方法和优化策略强调集成与优化对系统整体性能的提升作用回顾整个教案的主要内容和知识点强调机电传动控制的重要性和应用前景10.2 教学建议给出教学建议，如教学方法、实践环节等强调理论与实践相结合的重要性10.3 展望未来展望机电传动控制的发展前景和挑战强调持续学习和创新对专业发展的关键作用重点和难点解析重点一：机电传动控制的概念和重要性需要重点关注机电传动控制的定义，以及它在现代工业中的应用和重要性。
机电传动控制复习总结
输标02入题
机电传动控制系统在工业自动化生产线中发挥着关键 作用，能够提高生产效率、降低能耗、减少人工干预， 并确保产品质量和生产安全。
01
03
工业自动化生产线控制中，机电传动控制系统需要具 备高精度、高稳定性和可靠性，以确保生产过程的稳
定性和产品质量。
04
机电传动控制系统在工业自动化生产线中的应用包括 物料搬运、加工、装配、检测等环节，涉及到的设备 包括传送带、装配机械手、包装机械等。
VS
应用前景
这些创新技术的应用将进一步拓展机电传 动控制系统的应用领域，特别是在智能制 造、新能源等领域，具有广阔的应用前景 和市场潜力。
THANKS
感谢观看
特点
具有高精度、高效率、高可靠性、低 能耗等优点，广泛应用于工业自动化、 智能制造等领域。
工作原理与系统组成
工作原理
通过控制器对电机的输入电压或电流 进行调节，实现对电机转矩和转速的 控制，进而实现机械设备的运动控制 。
系统组成
主要包括控制器、电机、传感器、执 行器等部分，其中控制器是核心部分 ，负责接收输入信号并输出控制信号 。
机器人技术中的电机控制
机器人技术是现代制造业和智能制造领域的重要 发展方向，电机控制作为机器人技术的核心组成 部分，对于机器人的运动控制和精确操作具有至 关重要的作用。
机器人技术中的电机控制需要具备快速响应、高 精度和良好的动态性能，以确保机器人的运动轨 迹和控制精度。
在机器人技术中，机电传动控制系统负责驱动机 器人的各个关节和执行机构，实现机器人的各种 复杂动作和精确位置控制。
机电传动控制复习总结
• 机电传动控制概述 • 机电传动控制系统基础知识 • 机电传动控制系统的分析与设计 • 机电传动控制系统的实践应用 • 机电传动控制系统的挑战与发展趋势
《机电传动控制教案》课件
《机电传动控制教案》课件第一章：机电传动控制概述1.1 机电传动的概念1.2 机电传动控制的作用1.3 机电传动控制的发展趋势第二章：机电传动元件2.1 电动机的基本原理与结构2.2 常用电动机及其特性2.3 机电传动元件的选型与安装第三章：机电传动控制系统3.1 机电传动控制系统的组成3.2 控制器的选择与设置3.3 传感器的选择与安装3.4 执行器的选择与安装第四章：机电传动控制策略4.1 速度控制4.2 位置控制4.3 力矩控制4.4 节能控制第五章：机电传动控制实例分析5.1 电梯控制系统5.2 数控机床控制系统5.3 控制系统5.4 电动汽车控制系统本教案旨在帮助学生了解机电传动控制的基本概念、元件、控制系统及策略，并通过实例分析使学生能够将理论知识应用于实际工程中。
希望对您有所帮助！第六章：机电传动控制系统的稳定性与动态响应6.1 系统稳定性的概念6.2 机电传动控制系统的建模6.3 系统动态响应的分析6.4 稳定性分析在控制系统设计中的应用第七章：机电传动控制系统的性能优化7.1 系统性能指标7.2 控制器参数优化方法7.3 系统辨识与参数估计7.4 性能优化算法及其应用第八章：故障诊断与容错控制8.1 故障诊断的基本方法8.2 机电传动系统的故障模型8.3 容错控制策略8.4 故障诊断与容错控制在机电传动控制中的应用第九章：节能控制与环保技术9.1 节能控制的重要性9.2 节能控制策略9.3 环保技术在机电传动控制中的应用9.4 节能与环保技术的未来发展趋势第十章：案例分析与实践10.1 机电传动控制系统设计案例10.2 故障诊断与容错控制案例10.3 节能控制与环保技术应用案例10.4 综合实践项目设计与实施本教案通过系统稳定性与动态响应、性能优化、故障诊断与容错控制、节能控制与环保技术等内容的学习，使学生掌握机电传动控制技术的综合应用。
通过案例分析与实践，培养学生解决实际工程问题的能力。
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分 支
CQM1 I/O Link 单元
8-/16-点远程 I/O 终端
8-点传感 2-/4-点模 PID、温度、 16-点远程 器终端 拟量终端 高速计数终端
线
SYSMAC CQM1 OMRON
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T型分支
终端电阻
3G8E2-DRM21-E 配置器 (PCMCIA)
3G8F5-DRM21-E 配置器 (ISA Board)
内容
继电器、接触器控制
✓ 常用的控制电器与执行器件： ✓ 继电器、接触器、检测器件、保护器件等 ✓ 基本控制电路 ✓ 常用的控制电路 ✓ 基本设计方法
内容
PLC控制 PLC原理、组成 PLC的内部等效电路（继电器） PLC的指令系统 PLC的应用与设计方法
以三菱公司的F系列PLC为基础
第一章 概述
机械的启动、停止及速度调节，满足各 种生产工艺过程的要求，保证生产过程 的正常进行
机电传动与控制的重要性
机电传动控制技术涉及到社会生活的各个方面 (工业、交通、信息、日常生活、军事等）
机电传动控制技术是现代制造业的基础（各种 制造装备都是以机电传动控制为基础）
机电传动与控制技术的发展有力地推动社会的 进步（提高产品质量、制造能力）
主
交流电机：采用交流电源，克服了直流 电机的缺点，现代交流调速技术的发展 使其成为主流。
步进电机：运动距离和输入脉冲成正比， 控制方便，但功率和精度较差。
电动机的分类
旋转电机：实现直线运动需要专门的机 械传动装置，在高速、方向，可以实现 高速、高精度加工，机械传动机构简单。 （两个发展方向：一种是大推力，另外 是高相应。）
直 流 、 无 刷 直 流 、 交 流 电 机 比 较
几种电机的工作范围
调速技术的发展
直流调速：有级调速（串电阻，继电器、 接触器控制），无级调速（调压调速、 调磁调速，发电机-电动机方式，晶闸管 方式，PWM方式）
交流调速：有级调速（调压，变极）， 无级调速（变频调速）
控制系统的发展及比较
机电传动控制
Mechanical & electrical Transmission Control
内容
控制 系统
调速 系统
电机
机械 传动
对 象
机电传动系统功能框图
内容
控制系统
机电传动 系统
调速系统
电机
机械传动
继电
器/
PLC 直流 交流 直流 交流 步进
接触 系统 调速 调速 电机 电机 电机
器
控制理论与技术的发展
开环控制（步进电机、 变频调速等）
闭环控制：经典控制理 论、现代控制理论、自 适应控制、模糊控制、 智能控制
计算机控制技术和现场 总线技术
产品线 产品线
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C200HW-DRM21-V1 CVM1-DRM21-V1
主单元
主单元
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3G8B3-DRM21-E VME 工控机主站板
内容：
集成了原来的电子学、电工学课程里的强电内容 机电传动：
机电传动的动力学基础 电动机的工作原理及特性 电动机的调速及实现 步进电机及其控制 控制 继电器、接触器控制 PLC控制
内容
电动机的工作原理与特性 直流电机的原理与特性 交流电机的原理与特性 步进电机的原理与特性
电动机的速度调节 电力电子学基础 直流电机调速原理与实现 交流电机的调速原理与实现 步进电机控制
信息社会更离不开机电传动与控制技术（信息 设备产品、信息的应用等）
机电传动与控制技术的发展
传动技术的发展（简化机械结构、直接驱动） 电动机的发展（交流、直线、高性能、大、小
等） 调速技术的发展（交流、大范围、高精度） 控制理论与技术 的发展（现代控制理论、非
线性控制、模糊智能控制、神经网络） 制造自动化技术的发展（分布式控制、现场总
线、FMS/CIMS）
传动技术的发展
动力源：蒸汽机，内燃机，电动机 机电传动方式： ✓ 成组拖动：一台电机拖动多台设备，老
方式，传动机构复杂，效率低。 ✓ 单电机拖动：一台电机拖动一台设备，
比成组方式进步。 ✓ 多电机拖动：多台电机拖动一台设备，
现代的传动方法。
电动机的分类
直流电机：采用直流电源，调速特性好， 但换相电刷影响其容量、使用范围和寿 命。
•继电器—接触器控制：20世纪初，借助于简单的接触器与继电器实现对控 制对象的启动、停车以及有级调速等控制。控制速度慢，控制精度差。 •电机放大机控制(电动机－－发电机)：30年代，控制系统从断续控制发展 到连续控制，连续控制系统可随时检查控制对象的工作状态，并根据输出 量与给定量的偏差对控制对象进行自动调整。快速性及控制精度都大大超 过了最初的断续控制，并简化了控制系统，减少了电路中的触点，提高了 可靠性，也提高生产效率； •晶闸管、晶体管控制：40年代~50年代， 晶闸管控制就取代了水银整流器 控制，后又出现了功率晶体管控制，由于晶体管、晶闸管具有效率高、控 制特性好、反应快、寿命长、可靠性高、维护容易、体积小、重要轻等优 点，它的出现为机电传动自动控制系统开辟了新纪元。 •计算机数字控制（digital control）：70年代初，随着数控技术的发展，计 算机的应用特别是微型计算机的出现和应用，又使控制系统发展到一个新 阶段——采样控制。 •CNC（Computer Numerical Control）/FMS/CIMS：现代控制
主干线
多层现场总线结构
现 场 总 线 在 工 厂 自 动 化 中 的 应 用
现场总线设备作为从站
所有的元件都支持现场总线
混和式
考 虑 扩 展 的 方 案
必备的基础知识
高等数学 物理 电路与磁路 模拟电子技术 数字电路 微型计算机及接口技术 控制工程
教学安排与考试
课内讲课和习题课时间56学时 1. 教材内容讲授 2. 课堂作业（4-5次） 实验8学时， 复习、练习、写实验报告等课外时间140学时 成绩以期末考试、作业和课堂作业三方面为
•机电传动的定义是什么？ •机电传动的作用是什么？ •机电传动的发展过程及趋势是什么？ •什么是成组拖动、单电机拖动、多电 机拖动？优缺点是什么？ •机电传动控制系统的发展过程与趋势 是什么？
机电传动定义和目的：
定义：以电动机为原动机（动力源）驱
动生产机械的系统的总称。 目的：将电能转换为机械能，实现生产