機(jī)電傳動控制學(xué)術(shù)論文
機(jī)電傳動控制系統(tǒng)是由相互制約的五大要素組成的具有一定功能的整體，下面是由學(xué)習(xí)啦小編整理的機(jī)電傳動控制學(xué)術(shù)論文，謝謝你的閱讀。
機(jī)電傳動控制學(xué)術(shù)論文篇一
談機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的設(shè)計方法
摘要：機(jī)電傳動控制系統(tǒng)是由相互制約的五大要素組成的具有一定功能的整體，不但要求每個要素具有高性能和高功能，更強(qiáng)調(diào)它們之間的協(xié)調(diào)與配合，以便更好地實現(xiàn)預(yù)期的功能。特別是在機(jī)電一體化傳動系統(tǒng)設(shè)計中，存在著機(jī)電有機(jī)結(jié)合如何實現(xiàn)，機(jī)、電、液傳動如何匹配，機(jī)電一體化系統(tǒng)如何進(jìn)行整體優(yōu)化等問題，以達(dá)到系統(tǒng)整體最佳的目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：機(jī)電;傳動;控制系統(tǒng);設(shè)計;方法
在機(jī)電傳動與控制中，將與控制設(shè)備的運(yùn)動、動作等參數(shù)有關(guān)的部分組成的具有控制功能的整體稱為系統(tǒng)。用控制信號(輸入量)通過系統(tǒng)諸環(huán)節(jié)來控制被控變量(輸出量)，使其按規(guī)定的方式和要求變化，這樣的系統(tǒng)稱為控制系統(tǒng)。
1、控制系統(tǒng)的分類
控制系統(tǒng)的分類方式很多，但機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)常按系統(tǒng)的組成原理分為開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。
輸出量只受輸入量控制的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。在任何開環(huán)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的輸出量都不與參考輸人量進(jìn)行比較。對應(yīng)于每個參考輸人量，都有一個相應(yīng)的固定工作狀態(tài)與之相對應(yīng)，系統(tǒng)中沒有反饋回路(反饋是把一個系統(tǒng)的輸出量不斷直接或間接變換后，全部或部分地返回到輸入量，再將輸入量輸入到系統(tǒng)中去的過程)。用步進(jìn)電動機(jī)作為執(zhí)行元件的經(jīng)濟(jì)簡易型數(shù)控機(jī)床，其控制系統(tǒng)就是一個開環(huán)系統(tǒng)。這種機(jī)床的控制裝置和驅(qū)動裝置根據(jù)機(jī)床的坐標(biāo)進(jìn)給控制信號推動工作臺運(yùn)動到指定位置，該位置的坐標(biāo)信號不再反饋;當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)擾動時，輸出量便會出現(xiàn)偏差。因此，開環(huán)控制系統(tǒng)缺乏精確性和適應(yīng)性。但它是最簡單、最經(jīng)濟(jì)的一類控制系統(tǒng)，一般使用在對精度要求不高的機(jī)械設(shè)備中。
在有些控制系統(tǒng)中，輸出量同時受輸人量和輸出量的控制，即輸出量通過反饋回路再對系統(tǒng)產(chǎn)生控制作用。這種存在反饋回路的系統(tǒng)稱為閉紓控制系統(tǒng)。全功能型CNC機(jī)器人屬閉環(huán)控制系統(tǒng)。在CNC機(jī)床的坐標(biāo)驅(qū)動系統(tǒng)中，以坐標(biāo)位置量為直接輸出量，并在工作臺上安裝長光柵等位移測量元件作為反饋元件的系統(tǒng)才稱為閉環(huán)系統(tǒng)。那些以交、直流伺服電動機(jī)的角位移作為輸出量，用圓光柵作為反饋元件的系統(tǒng)則稱為半閉環(huán)系統(tǒng)。目前的CNC機(jī)床大多為半閉環(huán)控制系統(tǒng)。采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點在于沒有將伺服電動機(jī)與工作臺之間的傳動機(jī)構(gòu)和工作臺本身包括在控制系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)易調(diào)整、穩(wěn)定性好且整體造價低。
2、機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的設(shè)計方法
2.1模塊化設(shè)計法
機(jī)電傳動控制系統(tǒng)由相互制約的五大要素的功能部件組成，也可以設(shè)計成由若干功能子系統(tǒng)組成，而每個功能部件或功能子系統(tǒng)又包含若干組成要素。這些功能部件或功能子系統(tǒng)經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化，就成為功能模塊。每一個功能模塊可視為一個獨立體， 在設(shè)計時只需了解其性能、規(guī)格，按其功能來選用，而無需了解其結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。
作為機(jī)電一體化產(chǎn)品或設(shè)備要素的電動機(jī)、傳感器和微型計算機(jī)等，都是功能模塊的實例。再如，交流伺服驅(qū)動模塊(ANOR)就是一種以交流電動機(jī)(AM)或交流伺服電動機(jī)(ASM)為核心的執(zhí)行模塊。它以交流電源為其主工作電源，使交流電動機(jī)的機(jī)械輸出(轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速)按照控制指令的要求而變化。
在新產(chǎn)品設(shè)計時，可以把各種功能模塊組合起來，形成所需的產(chǎn)品。采用這種方法可以縮短設(shè)計與研制周期，節(jié)約工裝設(shè)備費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本，也便于生產(chǎn)管理、使用和維護(hù)。
2.2柔性化設(shè)計法
將機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)中完成某一功能的檢測傳感元件、執(zhí)行元件和控制器做成機(jī)電一體化的功能模塊，如果控制器具有可編程的特點，則該模塊就成為柔性模塊。例如，采用繼電器可以實現(xiàn)位置控制，但這種控制是剛性的，一旦運(yùn)動改變時難以調(diào)節(jié)。若采用伺服電動機(jī)驅(qū)動，則可以使機(jī)械裝置簡化，且利用電子控制裝置可以進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動控制，以滿足不同的運(yùn)動和定位要求。采用計算機(jī)編程還可進(jìn)一步提高該驅(qū)動模塊的柔性。
2.3取代設(shè)計法
取代設(shè)計又稱為機(jī)電互補(bǔ)設(shè)計方法。該方法的主要特點是利用通用或?qū)Ｓ秒娮悠骷〈鷤鹘y(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品中的復(fù)雜機(jī)械部件，以便簡化結(jié)構(gòu)，獲得更好的功能和特性。
用電力電子器件或部件與電子計算機(jī)及其軟件取代機(jī)械式變速機(jī)構(gòu)。如用變頻調(diào)速器或直流調(diào)速裝置代替減速器、變速箱。用PLC取代傳統(tǒng)的繼電器控制柜，可以大大減小控制模塊的質(zhì)量和體積，并具有柔性化，且可編程控制器便于嵌入機(jī)械結(jié)構(gòu)內(nèi)部。用電子計算機(jī)及其控制程序取代凸輪機(jī)構(gòu)、插銷板、撥碼盤、步進(jìn)開關(guān)、時間繼電器等，以彌補(bǔ)機(jī)械技術(shù)的不足。用數(shù)字式、集成式或智能式傳感器取代傳統(tǒng)的傳感器，以提高檢測精度和可靠性。智能傳感器是把敏感元件、信號處理電路與微處理器集成在一起的傳感器。集成式傳感器有集成式磁傳感器、集成式光傳感器、集成式壓力傳感器和集成式溫度傳感器等。
取代設(shè)計法既適合于舊產(chǎn)品的改造，也適合于新產(chǎn)品的開發(fā)。例如，可用單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、可編程控制器和驅(qū)動器取代機(jī)械式變換機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、離合器，代替插銷板、撥碼盤、步進(jìn)開關(guān)、時間繼電器等。又如采用多機(jī)驅(qū)動的傳動機(jī)構(gòu)代替單純的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，可省去許多機(jī)械傳動件，如齒輪、皮帶輪、軸等。其優(yōu)點是可以在較遠(yuǎn)的距離實現(xiàn)動力傳動，大幅度提高設(shè)計自由度，增加柔性，有利于提高傳動精度和性能。這就需要開發(fā)相應(yīng)的同步控制、定速比控制、定函數(shù)關(guān)系控制及其他協(xié)調(diào)控制軟件。
2.4融合設(shè)計法
融合設(shè)計法是把機(jī)電一體化產(chǎn)品的某些功能部件或子系統(tǒng)設(shè)計成該產(chǎn)品所專用的。用這種方法可以使該產(chǎn)品各要素和參數(shù)之間的匹配問題考慮得更充分、更合理、更經(jīng)濟(jì)，更能體現(xiàn)機(jī)電一體化的優(yōu)越性。融合法還可以簡化接口，使彼此融為一體。例如，在激光打印機(jī)中，就把激光掃描鏡的轉(zhuǎn)軸與電動機(jī)軸制作成一體，使結(jié)構(gòu)更加簡單、緊湊;在金屬切削機(jī)床中，把電動機(jī)軸與主軸部件作成一體，是驅(qū)動器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相結(jié)合的又一實例。
特別是在大規(guī)模集成電路和微型計算機(jī)不斷普及的今天，完全能夠設(shè)計出傳感器、控制器、驅(qū)動器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與機(jī)械本體融為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。融合法主要用于機(jī)電一體化新產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)。
2.5系統(tǒng)整體設(shè)計法
系統(tǒng)整體設(shè)計法是以優(yōu)化的工藝為主線，以控制理論為指導(dǎo)，以計算機(jī)應(yīng)用為手段， 以系統(tǒng)整體最佳為目標(biāo)的一種綜合設(shè)計方法。
系統(tǒng)整體設(shè)計法涉及多種技術(shù)和理論。技術(shù)方面主要包括微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器與檢測技術(shù)、過程控制技術(shù)、伺服傳動技術(shù)及精密機(jī)械技術(shù);理論方面包括經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論、智能控制理論、信息論及運(yùn)籌學(xué)等。
3、結(jié)語
系統(tǒng)整體設(shè)計法的難點在于，要求工程技術(shù)人員能夠?qū)⑸鲜龈鞣N技術(shù)和理論相互交叉、相互滲透并有機(jī)結(jié)合起來，做到融會貫通和綜合運(yùn)用。
機(jī)電傳動控制學(xué)術(shù)論文篇二
機(jī)電傳動控制----實踐教學(xué)改革
【摘要】機(jī)電傳動控制是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，該課程既是對以往專業(yè)知識的應(yīng)用和鞏固，也是后續(xù)有關(guān)課程的基礎(chǔ);針對目前教學(xué)中存在的一些問題，進(jìn)行實踐教學(xué)改革，并在教學(xué)實踐中加以應(yīng)用，取得了較好的教學(xué)效果。
【關(guān)鍵詞】機(jī)電傳動控制實踐教學(xué)改革
中圖分類號：C93文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
機(jī)電傳動控制是是機(jī)械專業(yè)重要的專業(yè)課程，該課程是一門綜合性課程，需要學(xué)生在學(xué)習(xí)之前打下良好的專業(yè)基礎(chǔ);對該課程的學(xué)習(xí)，既是對以往專業(yè)知識的應(yīng)用和鞏固，也是滿足學(xué)生畢業(yè)后從事專業(yè)設(shè)計工作、新項目研究與開發(fā)和繼續(xù)學(xué)習(xí)的要求。該課程知識內(nèi)容比較多，也比較難，實踐機(jī)會少，目前普遍的教學(xué)模式是先進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，再做一些驗證性實驗，這樣的教學(xué)方式?jīng)]有充分發(fā)揮學(xué)生的能動性和創(chuàng)新性，與應(yīng)用型本科院校的培養(yǎng)方針不相符，有待改進(jìn)。
一、課程現(xiàn)狀
(1)理論教學(xué)有待改進(jìn)
《機(jī)電傳動控制》是一門比較難的專業(yè)課程，包含的知識點多、內(nèi)容復(fù)雜難懂，很多學(xué)生在剛開始的時候就聽不懂、學(xué)不會，導(dǎo)致后面越學(xué)越難，以至于失去了興趣和動力。
(2)實驗的手段和方法落后
《機(jī)電傳動控制》這門課程目前僅有四個實驗：電動機(jī)認(rèn)知實驗、直流并勵電動機(jī)的調(diào)速特性實驗、異步電動機(jī)的空載試驗和負(fù)載試驗、步進(jìn)電動機(jī)實驗，實驗簡單且方法落后，不能適應(yīng)現(xiàn)在社會的需要。而對典型工業(yè)產(chǎn)品：伺服驅(qū)動器+伺服電動機(jī)，變頻器+交流電動機(jī)，步進(jìn)驅(qū)動器+步進(jìn)電動機(jī)等工業(yè)應(yīng)用較常見的實驗涉及較少。這樣的實踐教學(xué)設(shè)置，不能滿足實踐教學(xué)的要求。而且，實驗教學(xué)模式基本上采用封閉式，學(xué)生只能在教師指定的時間進(jìn)實驗室，完成實驗指導(dǎo)書上明確規(guī)定的任務(wù)。這種教學(xué)模式削弱了學(xué)生對實驗的興趣，抑制了學(xué)生主動參與實驗的積極性。
(3)沒有發(fā)揮出學(xué)生的能動性和創(chuàng)新性
在教學(xué)過程中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主題，老師起到的是一個傳授指導(dǎo)的作用，填鴨式教學(xué)方式肯定不會取得好的教學(xué)效果，這樣的教學(xué)過程也會讓老師身心俱疲，毫無樂趣。既然如此，我們就應(yīng)該讓學(xué)生放開了去學(xué)習(xí)，無論對錯與否、無論效果怎樣。
(4)校外實習(xí)基地建設(shè)及教學(xué)的有效性有待進(jìn)一步探索
本專業(yè)現(xiàn)有校外專業(yè)實習(xí)基地20余個，但大多為松散形式，難以保證本專業(yè)學(xué)生適時的實習(xí)需求。目前學(xué)生的校外實習(xí)大多是組織一個班或幾個班的學(xué)生去企業(yè)進(jìn)行走訪和參觀，這種方法很難取得良好的教學(xué)效果，實習(xí)結(jié)果給學(xué)生心理上也帶來較多負(fù)面影響。
二、課程改革
《機(jī)電傳動控制》課程教學(xué)改革與實踐”的實施需要將實施方案系統(tǒng)化，使之形成一個整體，按一定的邏輯關(guān)系運(yùn)行。具體邏輯關(guān)系和實施方法如下圖所示：
(1)理論教學(xué)改革
大學(xué)課堂教學(xué)，有時候存在只注重知識的傳授與記憶，不重視學(xué)生對知識的理解和消化，采用這種填鴨式的授課方法，很容易是學(xué)生失去學(xué)習(xí)的熱情和興趣，磨滅他們的學(xué)習(xí)積極性。針對這種現(xiàn)象，可以從以下幾個方面予以改進(jìn)。
a.教學(xué)方法的改進(jìn)。大學(xué)課堂教學(xué)經(jīng)常采用的教學(xué)方法分有講授法、課堂討論法、問題教學(xué)法及練習(xí)法。單一教學(xué)方法難以適應(yīng)教學(xué)對象的多樣化，也難以適應(yīng)教學(xué)過程中的豐富可變性，這就要求教師在授課過程中要學(xué)會靈活地組合及選用合適的教學(xué)方法。教學(xué)方法的選擇不能隨心所欲，而是要依據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)生的特點來加以選擇。
b.提高課件質(zhì)量和教案質(zhì)量?，F(xiàn)在多媒體教學(xué)越來越受到教現(xiàn)在多媒體教學(xué)越來越受到教師的青睞，但不同教師制作的課件質(zhì)量差距較大，如何做好課件、使用好課件是教學(xué)中非常重要的一環(huán)，好的課件，內(nèi)容應(yīng)該緊貼教材又不局限于教材，如今網(wǎng)絡(luò)資源豐富，對于比較抽象或者難懂的知識點，可以搜集相關(guān)的視頻或者實物，授課時理論結(jié)合圖像實物講解，這樣不僅可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也可以幫助學(xué)生對知識點的更好理解。在講解步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器和交流伺服驅(qū)動器時，把產(chǎn)品手冊帶進(jìn)課堂，采用理論教學(xué)實例化的方法;在講解電氣控制系統(tǒng)設(shè)計時，采用電氣工程圖紙進(jìn)課堂的方法，引入經(jīng)典的電氣工程圖紙進(jìn)課堂，增加電氣系統(tǒng)設(shè)計能力。其次，現(xiàn)在的大學(xué)課堂教學(xué)，往往忽視了教案的作用，教案對課堂教學(xué)的展開、講解的具體方式，能夠幫助教師理清教學(xué)思路，明確教學(xué)目標(biāo)。
c.提高教師自身科研能力。在實際教學(xué)中，教師除了按照教材內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)講解外，還要穿插與本課程相關(guān)科研知識的介紹及講解，如目前相關(guān)學(xué)科的發(fā)展方向、研究熱點及如何進(jìn)行科學(xué)研究的經(jīng)驗等。這就要求教師做好教學(xué)工作的同時，要密切關(guān)注相關(guān)的科研動向，并及時把掌握的科研信息與學(xué)生分享，拓展學(xué)生的視野，注重提高學(xué)生的科研能力;提高自身的科研能力。
(2) 實驗教學(xué)改革。
《機(jī)電傳動控制》教學(xué)大綱規(guī)定的共4個實驗，包括電動機(jī)認(rèn)知實驗、直流并勵電動機(jī)的調(diào)速特性實驗、異步電動機(jī)的空載試驗和負(fù)載試驗、步進(jìn)電動機(jī)實驗;。為了進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對電動機(jī)的了解，第三章增加了實驗-直流他勵電動機(jī)啟動和調(diào)速實驗;第四章增加了實驗-鼠籠式異步電動機(jī)的啟動、調(diào)速和機(jī)械特性。增加的兩個實驗，總共六個實驗，包含《機(jī)電傳動控制》課程的各個方面，形成了實驗教學(xué)體系，有助于學(xué)生深刻理解電動機(jī)的運(yùn)行特性、電機(jī)控制的原理。在以后的實驗教學(xué)中，應(yīng)該緊跟工業(yè)設(shè)計發(fā)展趨勢，偏重于實際應(yīng)用。
在實驗過程中，在保障安全的情況下，引導(dǎo)學(xué)生思考，鼓勵學(xué)生在現(xiàn)有實驗條件下，開發(fā)新的實驗，教師應(yīng)該對新實驗的可行性、安全性、實驗結(jié)果的預(yù)期做出判斷和指導(dǎo)。
實驗教學(xué)是促進(jìn)學(xué)生消化和驗證理論知識、培養(yǎng)學(xué)生動手能力、掌握基本實驗技能和基本研究方法的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，對于學(xué)生創(chuàng)新能力、實踐能力和創(chuàng)業(yè)精神的培養(yǎng)有著不可替代的作用。通過構(gòu)建實驗教學(xué)平臺，優(yōu)化實驗配置，實現(xiàn)資源共享，不斷更新實驗內(nèi)容和方法。以綜合性、研究設(shè)計性實驗為主，基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、研究設(shè)計性實驗和創(chuàng)新訓(xùn)練四個層次相互銜接;以基礎(chǔ)教學(xué)、專業(yè)發(fā)展、學(xué)科融合為主線，設(shè)置實驗項目;以必修與選修實驗相結(jié)合，面向本科生開放實驗室，對實驗進(jìn)行分層次教學(xué)等措施，建立實驗教學(xué)的創(chuàng)新體系。
(3) 新增項目開發(fā)。
根據(jù)教學(xué)進(jìn)度及學(xué)生知識掌握程度，由易到難地提出研究型課題，在教學(xué)過程中，學(xué)習(xí)了四軸飛行器的飛行原理、四軸飛行器使用的無刷電機(jī)，要深刻理解無刷電機(jī)的工作方式，才能正確控制四軸飛行器的飛行狀態(tài)(起飛、靜止、剎車), 學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識自己思考提出相應(yīng)的解決方案。通過對四軸飛行器項目的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解了機(jī)電結(jié)合的知識，包括飛行器機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計、單片機(jī)對驅(qū)動電路的控制、驅(qū)動電路對無刷電機(jī)的控制等。研究性教學(xué)有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探索精神。
三、結(jié)束語
在教學(xué)改革實踐中，只有通過改進(jìn)理論教學(xué)方法和實踐教學(xué)方法，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)方向，才能提高教學(xué)質(zhì)量。針對《機(jī)電傳動控制》的教學(xué)現(xiàn)狀和機(jī)械控制學(xué)科的發(fā)展趨勢，根據(jù)應(yīng)用型本科院校的培養(yǎng)目標(biāo)，只有改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)水平，才能培養(yǎng)出基礎(chǔ)扎實、實踐能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高、具有創(chuàng)新精神和開拓勇氣的優(yōu)秀學(xué)生。
參考文獻(xiàn)
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