及機電一體化技術及其應用研究(完整版)

　　

【正文】 磁轉矩為負載所決定，理想空載轉速Ω0就決定于某一負載條件下電磁功率的大小。需要指出：① 所述的轉差功率應區別經典電機學中的轉子損耗轉差功率，為此將后者稱為轉子損耗功率，記以△P2。根據式（10），軸功率控制雖能實現，卻屬低效率高損耗的調速。作為偽電樞，定子向電樞（轉子）傳輸的電磁功率：Pem＝P1－△P1（8）電樞的軸功率則為：PM＝Pem－△P2(9)故 PM＝P1－（△P1＋△P2）(10)可見，控制偽電樞的輸入功率P1或增大其損耗△P1就可以控制電樞的軸功率，后者顯然是低效率、高損耗的調速，不宜推薦。以異步機為例，圖2是其等效三端口網絡。因此功率控制調速時，電機的額定電磁轉矩輸出能力不變，屬于恒轉矩調速。功率控制是以軸功率PM為調速主控量，作用對象必然是電樞或偽電樞。主磁極的作用是建立主磁場，電樞則是與磁場相互作用將電磁功率轉換為軸功率。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等，智能控制技術廣泛應用于鋼鐵企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼連鑄軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。 人性化機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。關鍵詞 機電一體化 技術 應用機電一體化技術發展機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。 計算機集成制造系統(CIMS)鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。現場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表、現場總線化PLC(Programmable Logic Controller)和現場就地控制站等的發展。然而，這種觀點尚缺乏理論和實踐的證明，值得商榷。另一方面，定子又通過電磁感應為電樞（轉子）輸送電磁功率，卻不產生軸功率，因此定子又具有電樞的部分特征，這里我們把它稱為偽電樞。由于電磁轉矩：M＝PM／Ω(4）故調速時，電磁轉矩變為：M＝PM2／Ω由于受慣性的作用，在t＝0的調速瞬時Ω＝Ω1，故M＝PM2／Ω1t=0此時的電磁轉矩將與原來的電磁轉矩M1＝PM1／Ω1不等，轉矩平衡被破壞并產生動態轉矩，電機轉速在動態轉矩作用下開始由Ω1向Ω2過渡，其變化規律為：Ω1＝（Ω1－Ω2）e－t/T＋Ω2（5）電磁轉矩則為：M＝PM2／（Ω1－Ω2）e－t/T＋Ω2隨著時間增大，動態轉矩減小，直至電磁轉矩與新的負載轉矩平衡，即：M＝PM2／Ω2＝Mfz，轉速穩定在Ω2不變，電機調速結束。轉矩控制實際是弱磁調速，主要用于額定轉速以上的調速。由此可見，異步機的功率控制調速有兩種方式，一種是通過偽電樞間接對電樞實現軸功率控制；另一種是通過Ps口直接控制電樞軸功率。根據電機理論，做為主磁極，定子的主磁通量：Φm＝E／1＝KE1／f1≈KU1／f1(12)恒頻調壓的結果，主磁通Φm將隨U1下降而減小，形成了前述的轉矩控制。矢量控制的核心思想，是把磁場與轉矩游離開，分別加以控制，認為調速的根本在于轉矩，而事實上游離的卻是磁場和電磁功率，雖然結果無誤，但理論上必須加以澄清。電轉差功率調速的典型實例是串級調速和雙饋調速，前者的電轉差功率為負，流向為從轉子移出，故實現的是額定轉速以下的調速。電機調速的效率表達為：η＝PM／（P1－∑pi）＝PM／（Pem－△P2)因此，在一定的軸功率PM輸出條件下，控制電磁功率的調速是高效率的節能型調速，而控制損耗功率的調速必然是低效率的耗能型調速。(1S）表達式不同，根據本文所述的電機調速功率控制理論，異步機調速可分類表示如下：性質/方案 控制點/變量 方法 要點五、結論，一為軸功率控制，二是轉矩控制。關鍵詞：機電一體化 技術 應用機電一體化技術發展機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。 集成化 集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能越來越多。 計算機集成制造系統(CIMS)鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。現場總線的引入導致ＤCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表、現場總線化PLC(Programmable Logic Controller)和現場就地控制站等的發展。 數字化微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎，如不斷發展的數控機床和機器人；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。 計算機集成制造系統(CIMS)鋼鐵企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。現場總線的引入導致ＤCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器、現場總線化檢測儀表、現場總線化PLC(Programmable Logic Controller)和現場就地控制站等的發展。關鍵詞：機電一體化 技術 應用正文：機電一體化又稱機械電子學，英語稱為Mechatronics，它是由英文機械學Mechanics的前半部分與電子學Electronics的后半部分組合而成。技術 機械技術機械技術是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其它高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。 伺服傳動技術包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。識別經過測試平臺上測試過的組件，容許這些組件在模型中被識別，并確保整個以系統為基礎的仿真分析布局。控制及信息處理部分（職能組成要素）將來之測試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進行集中、存儲、分析、加工處理后，按照信息處理結果和規定的程序與節奏發出相應的指令，控制整個系統有目的的運行。信息控制：在系統中，所謂智能組成要素的系統控制單元，在軟、硬件的保證下，完成信息的采集、傳輸、儲存、分析、運算、判斷、決策，以達到信息控制的目的。近年來，制造工程領域的新技術相繼誕生，如計算機數字控制、現代集成制造系統、柔性制造技術、敏捷制造、虛擬制造、并行工程等。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地，也為產業化發展提供了堅實的基礎。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。20世紀 90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。學習期間實行學分學績制管理，學生可根據本專業指導性培養方案，結合自己的興趣、愛好、特長，自由選擇課程、教師、授課時間、學習年限，提前修滿學分和學績者可以提前畢業。在每門課程學習結束后，均需進行兩次考核，分為卷一和卷二。新的機電設備和產品將機械、電子、計算機和自動控制技術有機地結合在一起，形成了所謂的機電一體化技術，大幅度地提高產品的性能、質量和可靠性；提高制造技術水平，實現生產方式向柔性方向發展；增強企業的應變能力；節約能源和材料消耗，降低成本，提高勞動生產率。主持企業改造項目兩項。2007年獲數控銑加工技師資格。劉哲，教授，畢業于佳木斯工學院，所學專業機械制造工藝與設備，主要研究專業領域為機械CAD技術及機械產品檢測與控制技術。谷曉妹，碩士，講師。研究方向：基于ProE產品拆卸序列規劃的關鍵技術研究。校級科研立項《門座式起重機象鼻梁防撞系統設計》項目負責人，主講《機械制圖》、《AutoCAD》、《CAD/CAM技術》、《公差與配合》等課程。它采用先進的液壓元件技術和新穎的模塊設計，構成了插接方便的系統組合。比如：材料的各項強度指標，如屈服極限、強度極限、沖擊韌性、以及材料的彈性性能等。PLC技術實訓室是針對電氣類和機電類專業的相關可編程控制器課程而建立的一個集可編程控制器實驗和可編程控制器課程設計為一體的實訓室，通過實際設備加深學生對可編程控制器組成及應用的理解。學生可在繪圖室中進行傳統手工繪圖訓練，完成機械制圖》課程教學的課堂任務以及課程設計，同時還可為機電類專業的畢業設計提供良好的硬件條件。普通機床有普通車床、銑床、鉆床、磨床、鋸床、砂輪機、臺式虎鉗等；數控機床有數控車床、數控銑床、加工中心、電火花線切割機、電火花成形機、數控折彎機、數控沖床等，配有刀具、量具等。熱處理實驗室是機械類專業的基礎實驗室，擁有真空燒結爐，洛氏硬度計，數顯顯微硬度計(維氏硬度計），布氏硬度計，可控硅溫度控制器，箱式電阻爐，節能箱式電阻爐等設備。利用箱式電爐通過觀察不同的加熱溫度對碳鋼的組織與性能影響，進一步了解碳鋼熱處理溫度的選定原則，并加深對鐵碳平衡圖的認識和理解、通過對碳鋼的試樣的熱處理，了解冷卻速度及含碳量對其組織的性能的影響，加深對等溫轉變曲線和淬火臨界冷卻速度等概念的理解、通過觀察組織和機械性能的測定，了解不同回火溫度對淬火碳鋼組織和性能的影響，并了解碳鋼在回火過程中組織轉變和性能變化的規律、熟悉淬火與回火操作，學會正確使用硬度計。承擔機電專業的課程設計、畢業設計等教學任務，同時結合地方經濟發展的需要，進行外協加工、技術服務、科研產品試制等。該實驗室設備技術先進，設備精良可以實現對三維實體的掃描，并進行精密模具、浮雕、藝術字的加工。可進行的實驗項目有：行程開關工作原理研究實驗、光電開關工作原理研究實驗、執行元件原理研究實驗、PLC控制實驗、四層樓電梯的PLC控制實驗、機械手的PLC控制實驗。機械設計基礎實驗室實驗儀器設備：拆裝用分流式雙級圓柱減速器，拆裝用同軸式雙級圓柱齒輪減速器，拆裝用單級圓柱齒輪減速器，拆裝用新型結構單級圓柱齒輪減速器，拆裝用展開式雙級圓柱減速器，機械設計（零件）陳列柜。可以培養和提高學生的設計能力、動手能力和綜合運用能力，起到了加強設計性實驗及其綜合運用的實踐環節的作用。金相實驗室是為了在校本專科機電專業開設的《金屬學及熱處理》課程安排的各種金屬材料的顯微組織形態觀察、分析而建的，是冶金技術專業重要的基礎實驗室，旨在培養學生觀察、分析金屬組織的能力，深入了解金屬組織的形態、特性和綜合力學性能，從而加深金屬學知識的理解。在研究生期間協助導師完成STEP研究項目的相關任務，業余時間完成車輛方向英文資料翻譯10萬字左右。在濱海學院期間擔任班主任工作，所帶班級07機械本科1班于2009年獲省級優秀班集體。作為主要完成人的教學成果獲國家級教學成果獎二等獎，省優秀高等教育研究成果1項；省級精品課程負責人、省級特色專業負責人、省級教學團隊帶頭人。2009年作為交流教師赴韓國永進專門大學從事Pro/ENGINEER、AUTOCAD的教學工作。主講課程有“CAD