工程机械电液控制技术1

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1.2 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成 实例:挖掘机SWE85E • 控制系统:
EPEC2023控制器 自适应控制程序 运动学正解/反解程序 电液比例换向阀 控制手柄
挖掘机SWE85E
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成要素 b.检测系统 检测系统的功能主要是在设备运行过程中对
的输入、识别、变换、运算、 存储和输出等技术。对于机 电液一体化系统,信息的处 理需要实时、准确。
信息处理的硬件设备主 要包括计算机、可编程序控 制器,键盘,显示器等。
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(3) 主要相关技术 c. 液压传动技术 液压传动技术是用液体作
为工作介质来传递能量和进行 控制的传动方式。尤其是电液 比例控制技术和伺服控制技术 出现以后,进一步提升了液压 系统的性能、精度、响应速度, 这些对机电液一体化产品的性 能与效率具有至关重要的影响。
挖掘机SWE85E
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成要素 c. 动力系统 根据一定的要求,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,是机电液一体化产品的显著 特征之一。
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成 实例:挖掘机SWE85E • 动力系统:
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1.1 机电一体化技术
(3) 应wk.baidu.com领域 a.机械制造的工艺设备
数控机床
具有程序控制系统
能有逻辑地处理加工程序
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1.1 机电一体化技术
(3) 应用领域 a.机械制造的工艺设备 装配机器人
自动执行工作 可接受人类指挥 可运动预设程序
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1.1 机电一体化技术
(3) 应用领域 b.交通运输设备
为了充分发挥机电液一体化的优点,必须使机械本 体部分具有较高的强度、轻量化和高可靠性。
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成 实例:挖掘机SWE85E • 机械本体:
车架 驾驶室 底盘 工作装置等
挖掘机SWE85E
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成要素 实例:挖掘机SWE85E • 控制系统:EPEC2023控制器,自适应控制程序,运动
30个操作台 17468根真空管 7200根水晶二极管 1500 个中转 70000个电阻器 10000个电容器 1500个继电器 6000多个开关
每秒执行5000次加法 或400次乘法 是继电器计算机的 1000倍 手工计算的20万倍。
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1.1 机电一体化技术
(2) 产生与发展
20世纪60年代末以前为第一阶段,这一阶段称为 初级阶段。
自动调平系统
激光(或其它介质)发射 出多束不可见光到路面, 再被反射回扫描器。扫描 器内的电子装置根据光波 时间差,算出距离变化, 并做出调整,保证摊铺平 整度。
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1.1 机电一体化技术
(3) 应用领域
机械
工程机械 机电一体化技术 液压 电子信息
工程机械机电液一体化技术
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1.2 工程机械机电液一体化技术
柴油发动机 液压泵(带LUDV系 统、双柱塞泵合一)
挖掘机SWE85E
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成要素 d. 执行系统 执行系统的功能应是根据控制信息和指令完
成所要求的动作。执行机构是运动部件,它将输 入的各种形式的能量转换为机械能。
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成 实例:挖掘机SWE85E • 执行系统:
理解机电液一体化技术,之间的界限并不是清晰 明确的,可能存在相互重叠的区域
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(3) 主要相关技术 从技术构成来看机电液一体化技术,主要包
括如下几种核心技术: a. 传感技术 b. 信息处理技术 c. 液压传动技术 d. 接口技术 e. 自动控制技术
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1.2 工程机械机电液一体化技术
检测系统
动力系统 控制系统 机械本体
执行系统
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成要素 五大要素与人身体的部位的类比 • 控制系统-大脑 • 检测系统-各种感觉、神经系统等 • 动力系统-心脏 • 执行系统-手、脚等 • 机械本体-骨架
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1.2 工程机械机电液一体化技术
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1.2 工程机械机电液一体化技术
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成要素 a.控制系统 控制系统是机电液一体化系统的核心部分,
包括了硬件部分和软件部分。 硬件:由计算机、可编程序控制器、数控装
置以及计算机外部设备等组成。 软件:将来自传感器的检测信号和外部输入
命令进行储存、加工、分析,根据处理结果,按 照一定的控制程序发出相应的指令控制整个系统 的运行。
设备自身和外界环境的各种参数及状态信号进行 检测,变成可识别信号,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。
检测系统通常由专门的传感器、仪器仪表以 及接口电路构成。
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成 实例:挖掘机SWE85E • 检测系统:
压力传感器 流量传感器 倾角传感器 转速传感器 CAN总线 总线转换接口
(1)工程机械的发展 第三个阶段,20世纪的后期至今,机电一体
化技术开始与工程机械的液压和液力传动技术相 结合,称之为机电液一体化技术。
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成要素 机电液一体化技术分为五大系统:
a. 控制系统 b. 检测系统 c. 动力系统 d. 执行系统 e. 机械本体
机械技术 电子技术
1+1=2
机械技术 电子技术 反馈机制
1+1>2
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1.1 机电一体化技术
(2) 产生与发展
20世纪60年代末以前为第一阶段,这一阶段称为初 级阶段。
在这一时期,微电子技术得到较大的发展,特别是出 现了世界上第一台电子多用途计算机“ENIAC”。
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1.1 机电一体化技术
长30.48米,宽6米,高2.4米 重达30吨,耗电量150千瓦
碰撞发生 传送信号 信号处理
气体发生器 点火
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1.1 机电一体化技术
(3) 应用领域 d.现代化武器装备 无人侦察机 战争机器人等
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1.1 机电一体化技术
(3) 应用领域 e.工程机械 装载机 挖掘机
自动怠速系统 电子功率优化系统 电子监控
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1.1 机电一体化技术
(3) 应用领域 e.工程机械 摊铺机
(3) 主要相关技术 a. 传感技术
传感技术是机电液一体化的关键性技术之一,它 是工程机械施工作业过程中的视觉与感觉系统。 传感器技术自身就是一门多学科、知识密集的应 用技术。作为一个独立器件,传感器的发展正进 入集成化、智能化研究阶段。
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(3) 主要相关技术 b. 信息处理技术 信息处理技术包括信息
(1)工程机械的发展 工程机械技术的进步都与现代化工业技术的
发展息息相关的。 工程机械发展阶段主要包括三个阶段。 第 一 个 阶 段 , 19 世 纪 后 期 , 汽 油 机 ( 奥 托 ,
1876)和柴油机(鲁道夫·狄塞尔,1892)出现; 第一次世界大战后,他们被先后应用于工程机械, 极大的改善了工程机械的动力性能。
学正解/反解程序,电液比例换向阀,控制手柄等 • 检测系统:压力传感器、流量传感器、倾角传感器、转
速传感器等;CAN总线,RS-485总线,总线转换电路等 • 动力系统:发动机,液压泵等 • 执行系统:液压缸,液压马达等 • 机械本体:车架,驾驶室、底盘等
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成要素 五大元素或系统的划分方法只是为了更好的
第二次世界大战后,西方国家开始了将机械技术与微 电子技术相结合武器系统(火炮和雷达的伺服系统、导 弹和卫星的导航系统)研究,这些机电结合的军用技术, 为机电一体化技术出现打下了坚实的基础。
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1.1 机电一体化技术
(2) 产生与发展 20世纪70-80年代为第二阶段,这一阶段称
之为发展阶段。
Mechatronics
在这一时期,微电子技术得到较大的发展,特别是 出现了世界上第一台电子多用途计算机“ENIAC”。
阿塔纳索夫-贝瑞
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1.1 机电一体化技术
(2) 产生与发展
20世纪60年代末以前为第一阶段,这一阶段称为初 级阶段。
在这一时期,微电子技术得到较大的发展,特别是出 现了世界上第一台电子多用途计算机“ENIAC”;
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1.1 机电一体化技术
(2) 产生与发展 20世纪70-80年代为第二阶段,这一阶段称
之为发展阶段。 Mechatronics一词到80年代末期在世界范围内
得到比较广泛的承认,标志着机电一体化技术作 为一门新兴学科正式确立;
在这一时期,计算机技术(intel 4004, IBMPC等)、控制技术(智能控制技术等)、通信技 术(网络,工业总线等)等的长足发展,为机电 一体化的发展奠定了技术基础。
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1.1 机电一体化技术
(1) 定义 通过定义,需要强调以下几点: a.并非机械与电子的简单叠加,是有着自身体系的新学科; b.各种技术相互融合,相互渗透,是新一代的生产技术; c.随着机电一体化技术的发展,各种新兴技术不断融入其中。
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1.1 机电一体化技术
(1) 定义 机电一体化意义:
将机械技术与电子技术(信息技术)融合在一起
液压缸(分别驱动动 臂、斗杆、铲斗、推 土铲) 液压马达(分别驱动 行走、回转)等
挖掘机SWE85E
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(2) 主要组成要素 e. 机械本体
机械本体包括机械传动装置和机械结构装置,其主 要功能是使系统零部件按照一定的空间和时间关系装 配在一定的位置上,并保持特定的关系。
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(1)工程机械的发展 第二个阶段,20世纪50年代中期,液压传动
技术得到了迅速发展,并被应用于工程机械,使 得工程机械找到理想的传动形式,推动了工程机 械的飞速发展。
传动形式的液压化是工程机械由传统结构形 式向现代结构发展的一次重大飞跃。
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1.2 工程机械机电液一体化技术
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1.1 机电一体化技术
(2) 产生与发展 20世纪70-80年代为第二阶段,这一阶段称
之为发展阶段。
Mechatronics Mechanics Electronics
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1.1 机电一体化技术
(2) 产生与发展 20世纪70-80年代为第二阶段,这一阶段称
之为发展阶段。
Mechatronics Mechanics Electronics
工程机械电液控制技术
机电工程学院 机械电子教研室
一、绪论
1、机电一体化技术 液压技术在工程机械技术构成中的比重大
2、工程机械机电液一体化技术 主要组成(系统、技术)
3、机电液一体化技术的主要研究方向
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1.1 机电一体化技术
(1) 定义 机电一体化技术是从系统的观点出发,将机械技术、微电
子技术、信息技术、控制技术等在系统工程的基础上有机地加以 综合,实现整个机械系统最佳化而建立起来的一门新的学科。
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1.1 机电一体化技术
(2) 产生与发展 20世纪90年代至今为第三阶段,是机电一体
化技术深入发展阶段。 现代化的机械将电子技术、自动化技术、计
算机技术等等技术融为一体,在各行各业(机械 制造、汽车、工程机械等等)得到了广泛的应用, 带来了巨大的经济效益和社会效益;
对机电一体化系统的建模设计、分析和集成 进行了深入研究,机电一体化技术逐渐形成完整 的学科体系。
汽车
电子燃油喷射系统(EFI)
利用传感器检测发动机状态,在不 同工况下获得合适的可燃混合气
汽车自动变速器
根据油门和车速的变化,自动变速 ,使发动机发挥最佳性能。
防锁死刹车系统
既能制动,又能防止车轮锁死,使 车轮在制动状态下仍然转动。
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1.1 机电一体化技术
(3) 应用领域 b.交通运输设备
汽车
安全气囊 碰撞事故会产生两次碰撞: 第一次:车与障碍物 第二次:人与车内部件 组成:传感器,电控单元, 气体发生器,气囊等
例:电液比例阀、电液伺 服阀
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1.2 工程机械机电液一体化技术
(3) 主要相关技术 d. 接口技术 机电液一体化系统是机械、电子、信息等性能各异的
技术融为一体的综合系统,其构成要素或子系统之间的 接口极其重要。
接口(Interface)是各子系统或要素之间的分界面。子 系统之间进行数据交换或传输,必须通过这个分界面。 接口性能是决定系统综合性能好坏的重要因素。
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