機電控制系統有哪些組成要素

    常見的機電控制系統應包括機械本體、傳動裝置、檢測傳感部分、執行裝置、驅動部分、 控制和信息處理單元及接口等基本要索。

1、機械本體

     機械本體是機電控制系統所有功能元素的機械支持部分，包括機身、框架和機械連接等。

2、傳動裝置

    傳動裝置的主要功能是傳遞轉矩和轉速，因此,除要求具有較高的定位精度外，還應具有良好的動態響應特性。常用的傳動裝置包括齒輪傳動裝置、帶傳動裝置、鏈傳動裝置、撓性傳動裝置、間歓傳動裝置和軸系傳動裝置等。

    傳動裝置對伺服系統的伺服特性有很大彩響，特別是其傳動類型、傳動方式以及傳動的 可靠性對機電一體化系統的稍度、穩定性和快速性有很大影響。因此，系統設計過程中應選 擇傳動間隙小、精度高、體積小、重量輕、運動平穩的部件，如帶傳動、蝸輪蝸桿傳動及各類齒 輪傳動等,不僅可以改變速度，還可以改變轉矩，隨著機電一體化技術的發展，傳動裝置應 不斷適應新技術的要求,具體要求包括以下3個方面：

(1)精密化，對于某種特定的機電一體化產品，應根據其性能的要求提出合理的精度 要求。

(2)高速化，機械設備的工作效率直接由傳動裝置的運動速度決定。因此,傳動裝置應 能適應高速運動的要求。

(3)小型化、輕量化，小型化、輕量化主要是通過改變傳動裝置的結構尺寸、材料和質量 的方法來實現的，特別適合現代機械設備傳動裝置的改11、包裝及運輸等。

3、檢測傳感部分

    檢測傳感部分的功能是對機電控制系統運行所需的各種參數及狀態進行檢測，并轉換 成可識別的信號，傳輸到信息處理單元。機電控制系統中檢測傳感部分的傳感器作用就是 將機電控制系統中被檢測對象的狀態、性質等信息按一定規律轉換為電信號的裝置。如果 沒有傳感器準確可靠地捕獲和轉換信息，一切準確的測試與過程控制將無法實現。

4、執行裝置

     執行裝置是根據控制信息和指令完成既定動作的裝置。根據動力源的不同，可將執行 裝置分為電氣執行裝置、液壓執行裝置和氣動執行裝置。

（1）電氣執行裝置

     電氣執行裝置是將電能轉換為機械能的裝置。電氣執行元件包括電動機、壓電元件及 電磁鐵等。

 （2）液壓執行裝置

     液壓執行裝置是將液壓能轉換為機械能的裝置。由于液壓執行裝置加速平穩、結構緊湊以及尺寸小，因而在同樣的輸出功率下，液壓執行裝置具有重量輕、慣性好等優點，從結構上看，液壓執行裝置包括油箱、電動機7泵組件、控制閥門組件、啟動控制箱、熱交換器和傳 感器以及壓力表等附件;從功能上講，液壓執行裝置具有液壓系統的供油和控油功能。目 前,世界上已開發出各種數字式液壓執行元件，如電-液伺服馬達，它的最大優點是具有比 電動機更大的轉矩，可以直接驅動機構運行，適合于重載的高速驅動

 （3）氣動執行裝置

    由于氣動執行裝置中的介質是空氣，具有來源方便、不需回氣管道和不污染環塊的特 點，因而在近些年得到了廣泛的應用。氣動執行裝置的優點是動作迅速、反應快、維護簡單、 成本低，同時由于空氣黏度小，節能高效,因而適用于遠距離輸送。此外，由于其工作環境適 應性好，因而在易燃、易爆、多塵、離輻射等惡劣環塊中工作更為安全可靠。氣動執行裝置的缺點是排氣時噪音較大，需要對氣源中的雜質進行處理，空氣可壓縮性較大，系統的工作穩 定性較差，不易獲得較大輸出力或力矩。

 5、驅動部分

     驅動部分可在控制信號的作用下提供動力，根據控制信號驅動各種執行裝置完成各種 動作和功能。控制系統一方面要求驅動部分具有高效率和快速響應的特點，另一方面又要 求其具有較高的可靠性，以及對水、油、溫度和塵埃等外部環境具有較強的適應性。由于幾 何尺寸上的限制，要求驅動部分的動作范圍狹窄，因而還需考慮維修和標準化的要求。隨著 電力電子技術的高速發展，高性能步進驅動、直流伺服驅動和交流伺服驅動已大量應用于控制系統。

6、控制和信息處理單元

     控制和信息處理單元可將傳感器的檢測信息和外部輸人命令進行集中、存儲、分析和加 工，根據信息處理結果，按照一定的程序和節奏發出相應的指令, 控制整個系統有序地運行， 它一般由計算機、可編程控制器、數控裝置以及邏輯電路、A/D與D/A轉換器、輸人/輸出接口和計算機外部設備等組成。控制系統對控制和信息處理單元的基本要求是：提高信息處 理速度和可靠性，增強抗干擾能力，完善系統自診斷功能，實現信息處理智能化和零部件的 小型化、輕量化和標準化等。

7、接口

     接口是機電控制系統中各單元和環節之間進行物質、能量和信息交換的連接界面,具有 對信號進行變換、放大及傳遞的功能。它將各組成要素連接成為一個有機體，由控制和信息 處理單元引導各功能環節協調一致地運行。