仿真,现场调试,控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适 应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
(5)传感检测技术 传感检测技术是系统的感受器官,是实现自动控制、自动调节的 关键环节。其功能越强, 系统的自动化程序就越高。 现代工程要求传 感器能快速、 精确地获取信息并能经受严酷环境的考验, 它是机电一 体化系统达到高水平的保护。
其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家 系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
(3)系统技术 系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术,从全局角度和
系统目标出发, 将总体分解成相互关联的若干功能单元, 接口技术是 系统技术中一个重要方面,它是实现系统各部分有机连接的保证。
20世纪90年代后期,各主要发达国家开始了机电一体化技术向智能 化方向迈进的新阶段。 一方面,光学、通信技术等进入了机电一体化, 微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚, 出现了光机电一体化和微 机电一体化等新分支; 另一方面, 对机电一体化系统的建模设计、 分 析和集成方法,机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研 究。同时,由于人工智能技术、 神经网络技术及光纤技术等领域取得 的巨大进步, 为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地, 也为产业化 发展提供了坚实的基础。机电一体化是集机械、电子、光学、控制、 计算机、信息等多学科的交叉综合, 它的发展和进步依赖并促进相关 技术的发展和进步。未来机电一体化的主要发展方向有:1.智能化。 智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智 能在机电一体化建设者的研究中日益得到重视, 机器人与数控机床的 智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述, 是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊 数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智 能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高 的控制目标。 诚然,使机电一体化产品具有与人完全相同的智能, 是 不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微处理器使机电一 体化产品赋有低级智能或人的部分智能,则是完全可能而必要的。 模块化。模块化是一项重要而艰巨的工程。 由于机电一体化产品种类 和生产厂家繁多, 研制和开发具有标准机械接口、 电气接口、 动力接 口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要 的事。如研制集减速、 智能调速、电机于一体的动力单元, 具有视觉、 图像处理、 识别和测距等功能的控制单元, 以及各种能完成典型操作 的机械装置。 这样,可利用标准单元迅速开发出新产品, 同时也可以 扩大生产规模。 这需要制定各项标准, 以便各部件、 单元的匹配和接 口。由于利益冲突, 近期很难制定国际或国内这方面的标准, 但可以 通过组建一些大企业逐渐形成。 显然,从电气产品的标准化、 系列化 带来的好处可以肯定, 无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是
1.将一个金属样品放置在通有高频电流的线圈上时, 高频电磁场会在 金属材料表面产生一高频涡流, 这一高频涡流与外磁场相互作用, 使 金属样品受到一个洛沦兹力的作用。 在合适的空间配制下, 可使洛沦 兹力的方向与重力方向相反, 通过改变高频源的功率使电磁力与重力 相等,即可实现电磁悬浮。一般通过线.同时,金属上的涡流所产生的焦耳热可以使金属熔化,从而达到无 容器熔炼金属的目的。目前,在空间材料的研究领域,EML技术在 微重力、 无容器环境下晶体生长、 固化、成核及深过冷问题的研究中 发挥了重要的作用。
3.目前世界上有三种类型的磁悬浮。 一是以德国为代表的常导电式磁 悬浮,二是以日本为代表的超导电动磁悬浮, 这两种磁悬浮都需要用 电力来产生磁悬浮动力。 而第三种, 就是中国的永磁悬浮, 它利用特 殊的永磁材料,不需要任何其他动力支持。
的设想是人类一个古老的梦, 但实现起来并不容易。 因为磁悬浮技术 是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一 体的典型的机电一体化技术(高新技术)。随着电子技术、控制工程、 信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进 展,磁悬浮技术得到了长足的发展..目前(2009年)国内外研 究的热点是磁悬浮轴承和磁悬浮列车,而应用最广泛的是磁悬浮轴 承。它的无接触、无摩擦、使用寿命长、不用润滑以及高精度等特殊 的优点引起世界各国科学界的特别关注, 国内外学者和企业界人士都 对其倾注了极大的兴趣和研究热情。5.磁悬浮技术的系统,是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组 成一体机械,其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。6.假设在参考位置上,转子受到一个向下的扰动,就会偏离其参考位 置,这时传感器检测出转子偏离参考点的位移, 作为控制器的微处理 器将检测的位移变换成控制信号, 然后功率放大器将这一控制信号转 换成控制电流, 控制电流在执行磁铁中产生磁力, 从而驱动转子返回 到原来平衡位置。 因此, 不论转子受到向下或向上的扰动, 转子始终 能处于稳定的平衡状态。
(1)机械技术 机械技术是机电一体化的基础,机械技术的着眼点在于如何与机 电一体化技术相适应, 利用其它高、 新技术来更新概念, 实现结构上、 材料上、性能上的变更,满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高 刚度及改善性能的要求。 在机电一体化系统制造过程中, 经典的机械 理论与工艺应借助于计算机辅助技术, 同时采用人工智能与专家系统 等,形成新一代的机械制造技术。(2)计算机与信息技术
尔就提出了电磁悬浮原理,并于1934年申 磁悬浮列车原理示意图 请了磁悬浮列车的专利。1970年代以后,随着世界工业化国家经济 实力的不断加强, 为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要, 德 国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行 磁悬浮运输系统的开发。利用磁力使物体处于无接触悬浮状态