机电控制系统有哪些组成要素

    常见的机电控制系统应包括机械本体、传动装置、检测传感部分、执行装置、驱动部分、 控制和信息处理单元及接口等基本要索。

1、机械本体

     机械本体是机电控制系统所有功能元素的机械支持部分，包括机身、框架和机械连接等。

2、传动装置

    传动装置的主要功能是传递转矩和转速，因此,除要求具有较高的定位精度外，还应具有良好的动态响应特性。常用的传动装置包括齿轮传动装置、带传动装置、链传动装置、挠性传动装置、间歓传动装置和轴系传动装置等。

    传动装置对伺服系统的伺服特性有很大彩响，特别是其传动类型、传动方式以及传动的 可靠性对机电一体化系统的稍度、稳定性和快速性有很大影响。因此，系统设计过程中应选 择传动间隙小、精度高、体积小、重量轻、运动平稳的部件，如带传动、蜗轮蜗杆传动及各类齿 轮传动等,不仅可以改变速度，还可以改变转矩，随着机电一体化技术的发展，传动装置应 不断适应新技术的要求,具体要求包括以下3个方面：

(1)精密化，对于某种特定的机电一体化产品，应根据其性能的要求提出合理的精度 要求。

(2)高速化，机械设备的工作效率直接由传动装置的运动速度决定。因此,传动装置应 能适应高速运动的要求。

(3)小型化、轻量化，小型化、轻量化主要是通过改变传动装置的结构尺寸、材料和质量 的方法来实现的，特别适合现代机械设备传动装置的改11、包装及运输等。

3、检测传感部分

    检测传感部分的功能是对机电控制系统运行所需的各种参数及状态进行检測，并转换 成可识别的信号，传输到信息处理单元。机电控制系统中检測传感部分的传感器作用就是 将机电控制系统中被检测对象的状态、性质等信息按一定规律转换为电信号的装置。如果 没有传感器准确可靠地捕获和转换信息，一切准确的测试与过程控制将无法实现。

4、执行装置

     执行装置是根据控制信息和指令完成既定动作的装置。根据动力源的不同，可将执行 装置分为电气执行装置、液压执行装置和气动执行装置。

（1）电气执行装置

     电气执行装置是将电能转换为机械能的装置。电气执行元件包括电动机、压电元件及 电磁铁等。

 （2）液压执行装置

     液压执行装置是将液压能转换为机械能的装置。由于液压执行装置加速平稳、结构紧凑以及尺寸小，因而在同样的输出功率下，液压执行装置具有重量轻、惯性好等优点，从结构上看，液压执行装置包括油箱、电动机7泵组件、控制阀门组件、启动控制箱、热交换器和传 感器以及压力表等附件;从功能上讲，液压执行装置具有液压系统的供油和控油功能。目 前,世界上已开发出各种数字式液压执行元件，如电-液伺服马达，它的最大优点是具有比 电动机更大的转矩，可以直接驱动机构运行，适合于重载的高速驱动

 （3）气动执行装置

    由于气动执行装置中的介质是空气，具有来源方便、不需回气管道和不污染环塊的特 点，因而在近些年得到了广泛的应用。气动执行装置的优点是动作迅速、反应快、维护简单、 成本低，同时由于空气黏度小，节能高效,因而适用于远距离输送。此外，由于其工作环境适 应性好，因而在易燃、易爆、多尘、离辐射等恶劣环塊中工作更为安全可靠。气动执行装置的缺点是排气时噪音较大，需要对气源中的杂质进行处理，空气可压缩性较大，系统的工作稳 定性较差，不易获得较大输出力或力矩。

 5、驱动部分

     驱动部分可在控制信号的作用下提供动力，根据控制信号驱动各种执行装置完成各种 动作和功能。控制系统一方面要求驱动部分具有高效率和快速响应的特点，另一方面又要 求其具有较高的可靠性，以及对水、油、温度和尘埃等外部环境具有较强的适应性。由于几 何尺寸上的限制，要求驱动部分的动作范围狭窄，因而还需考虑维修和标准化的要求。随着 电力电子技术的高速发展，高性能步进驱动、直流伺服驱动和交流伺服驱动已大量应用于控制系统。

6、控制和信息处理单元

     控制和信息处理单元可将传感器的检测信息和外部输人命令进行集中、存储、分析和加 工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应的指令, 控制整个系统有序地运行， 它一般由计算机、可编程控制器、数控装置以及逻辑电路、A/D与D/A转换器、输人/输出接口和计算机外部设备等组成。控制系统对控制和信息处理单元的基本要求是：提高信息处 理速度和可靠性，增强抗干扰能力，完善系统自诊断功能，实现信息处理智能化和零部件的 小型化、轻量化和标准化等。

7、接口

     接口是机电控制系统中各单元和环节之间进行物质、能量和信息交换的连接界面,具有 对信号进行变换、放大及传递的功能。它将各组成要素连接成为一个有机体，由控制和信息 处理单元引导各功能环节协调一致地运行。