《机电一体化技术基础》 教案.docx

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1、课题序号1授课班级授课课时1, 2授课形式新授课 题名 1称第1章 机电一体化概述使用教具多媒体教学目的对机电一体化技术应用背景及相关岗位有所认识。掌握机电一体化相关概念、特点。教学重点对机电一体化技术应用背景的了解机电一体化相关概念的掌握教学难点机电一体化相关概念更新、补 充、删节内容补充机电一体化技术工业应用介绍课前准备课外作业补充习题教学环节主要教学内容它包括交流伺服电动机、直流伺服电动机、步进电动机、 变频器、电磁阀以及利用液压能量和气压能量的液压驱动装 置和气压驱动装置等。最后对机器人结构图做五要素总结。2 .总结机电一体化五要素的功能重点课堂练习3 .练习理解五要素对照人五要素填机

2、电一体化系统五要素图片展示4 .机电一体化系统涉及的相关技术(1)机械技术(2)计算机与信息技术(3)系统技术(举例：“米格25”现象)(4)自动控制技术(说明与机电一体化技术的区别)(5)传感检测技术(6)伺服传动技术教学环节主要教学内容教学手段 与方式导入温度是日常生活、医学、工农业及科研等各个领域广泛接 触的物理量，而测量温度的关键是传感器。视频二、讲授新课3.2常用传感器及其应用1.温度传感器机电一体化系统中常用的温度传感器有热电阻传感器、 热电偶传感器和集成温度传感器等。1）热电阻传感器（1）热电阻效应物质的电阻率随着温度变化而变化的现象称为热电阻效 应。（2）热电阻传感器。根据热电

3、阻效应制成的传感器叫作热电阻传感器。（3）热电阻传感器分类金属热电阻：简称热电阻，由金属导体制成。1半导体热电阻：简称热敏电阻，由半导体材料制成。IL A J/视频G）法之医（b）皿慧敏之医国37的电匡传莒器.教学环节主要教学内容（4）热电阻的特点视频热电阻主要用于中、低温度（200650）范围内的 温度测量。热电阻具有丽精色高性能稳定等特点，其中 钳热电阻的测量精确度是反迹,被广泛应用于工业测温。 图3-8为伯热电阻的结构。田尹-口-目/ :弋田3-8汩离宝运的诰恂.I一台足追左；2电嫁管；3一/手套管：4一安装圉定传：5引浅U： 6一演浅食（5）热电阻的标号国内统一设计的工业用伯电阻的R。

4、值（0C时的电阻值） 有10 Q、50。、100 Q等几种，其相应的分度号为PU0、 Pt50、PllOO等；铜热电阻的Ro值有50 Qx 100 Q两种，分 度号分别用Cu50、CulOO表示。（6）热电阻的应用举例通常工业上用于测温的热电阻传感器是采用伯电阻和铜 电阻作为敏感元件，测量电路用得较多的是电桥，热电阻传感 器的测量电路通过电桥将电阻信号转换成电压信号来测量。图3-9为钳电阻Pt 100作为感温元件的室内温度测量电视频视频由于热电阻的阻值较小，连接导线的电阻值会产生误 差。为了消除导线电阻的影响，一般采用三线或四线电桥连接 法。教学环节主要教学内容(7)热敏电阻的特点热敏电阻测量

5、范围一般在一40350C,用于各种温度 测量、温度补偿及要求不高的温度控制场合。视频(8)热敏电阻的分类热敏电阻按温度系数可分为正温度系数热敏电阻 (PTC),负温度系数热敏电阻(NTC)和临界温度系数热敏电阻 (CTR)o(b) PTC G粢电叵(c) NTC坞敏至叵，这三类热敏电阻的电阻(Rt)温度的特性曲线如图 3-10所示。3 3-10热敏电阻的特性去线.1NTC： 2CTR： 3PTC 夹变型：4PTC 绫变型，PTC热敏电阻即正温度系数热敏电阻。它是一种具有温度敏感性的半 导体电阻，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高，温度 越高，电阻值越大。教学环节主要教学内容教学手段 与方式

6、突变型PTC热敏电阻随温度升高到某一值时电阻急剧增 大，如图3-10中曲线3所示，其主要用作温度开关。视频缓变型PTC热敏电阻主如图3-1()中曲线4所示，其主要 用于在较宽的温度范围内进行温度补偿或温度测量。NTC热敏电阻NTC热敏电阻的电阻值随温度的增加而减小，即所谓负 温度系数。如图3-10中曲线1所示。用途：NTC热敏电阻主要用于温度测量和温度补偿。特点：是电阻温度系数大，结构简单，体积小，电阻率 高，热惯性小，易于维护，制造简单，使用寿命长，能进行远 距离控制；缺点：是互换性差，非线性严重。CTR热敏电阻(临界温度热敏电阻)CTR热敏电阻到达骤变温度时，其电阻急剧下降，如图 3-10

7、中曲线2所示。CTR热敏电阻主要用作温度开关。(9)热敏电阻的使用场合非常适用于家用电器、空调、复印机、电子体温计、点 温度计、表面温度计、汽车等产品中作为加热元件的测温控制。视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式图3-11为温度报警电路。视频2)热电偶传感器(1)热电效应将两种不同的导体或半导体组成一个闭合回路，当两结 合点的温度不同时，则在该回路中就会产生电动势，这种现象 称为热电效应。(2)热电动势热电效应产生的电动势称为热电动势。(3)热电偶传感器原理两种不同的导体或半导体组成一个闭合回路中，直接用 作测量介质温度的一端叫作测量端，又称为工作端或热端。视频另一端叫作冷端，又

8、称自由端或参考端。冷端与显示仪 表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电动 势，如图3-12所示。3 3-12热亘延烹翌示意田课堂教学安排教学环节主要教学内容（4）热电偶传感器定义热电偶传感器（简称热电偶）就是利用热电效应原理将温 差转换为电动势量的热电动势传感器。热电偶，如图3-13所示。（*）热电偶传字容外形（b） 逢空砂电网的结构2 3-13热电修传召弃.，1 一接纹金：2保炉套管：3绝缘套管：4一热电值比，（5）热电偶传感器特点具有结构简单、使用方便、精度高、热惯性小、测温范 围宽、测温上限高、可测量局部温度和便于远程传送等优点。（6）热电偶传感器应用举例图3-14所示为利用

9、热电偶测量控制炉温的系统示意图。 220 V口小S3-14拄电偈提拄系史，3）集成温度传感器集成温度传感器（温度IC）的原理是利用半导体PN结的 电流电压与温度有关的特性进行测温。其优点是：输出线性好，测量精度高，传感驱动电路、 信号处理电路等都与温度传感部分集成在一起因而封装后的 组件体积非常小，使用方便，价格便宜。集成温度传感器常见形式如图3-15所示。课堂教学安排教学环节主要教学内容3 3-15笑戌溟堂传N骁小结介绍了温度传感器的分类、各自特点和应用场合四、作业课后作业课题序号17授课班级授课课时33, 34授课形式新授课 题名 1称第4章伺服传动技术4. 1认识伺服系统使用教具多媒体教

10、学目的掌握伺服系统的定义、组成和工作原理。了解伺服系统的发展过程，掌握伺服电动机的分类和特点。掌握伺服驱动器的定义教学重点掌握伺服系统的定义、组成和工作原理。掌握伺服电动机的分类和特点。教学难点理解伺服系统的定义、组成和工作原理。更新、补 充、删节内容无课前准备无课外作业课后作业4. 1认识伺服系统1.伺服系统的定义（1）伺服的定义（2）伺服系统的定义板（3）伺服系统的组成（4）伺服系统的工作原理2.伺服系统的发展过程书（1）伺服电动机定义（2）伺服电动机的分类（3）伺服电动机的基本要求设（4）直流伺服电动机的分类 （5）直流伺服电动机的机构（6）交流伺服电动机的种类计（7）交流伺服电动机的结

11、构（8）如何选择伺服电动机（9）步进电动机3.伺服电动机控制技术伺服驱动器定义教学感想教学环节主要教学内容教学手段 与方式三、四、5 .机电一体化技术发展状况r （1）70年代以前（电机、电气）三个阶段1 （2）70-80年代（计算机）1 （3）90年代以后（人工智能AI）国家发展的重点项目都可看作与机电一体化相关：C 863计划（工业4,01中国制造2025课堂小结：1 .机电体化及系统五要素2 .机电一体化系统五要素的作用3 .机电一体化系统涉及的相关技术4 .机电一体化发展三阶段作业：教材第1章习题2.机电一体化系统的组成要素是什么？各有什么作 用？4.机电一体化技术与自动控制技术的区别

12、是什么？4.实现机电一体化有什么意义？补充：机电一体化系统涉及的相关技术有哪些？ 解释一下863计划、工业4.0、中国制造2025?教学环节主要教学内容导入视频工业生产中，需要对速度、转矩、位置进行精确控制。为了精确控制好物体的速度、转矩、位置，工业上专门研 发了 “伺服”系统。那什么叫“伺服”系统呢？它是如何工作 的？让我们进入下面的学习。讲授新课4. 1认识伺服系统L伺服系统的定义(1)伺服(Servo)的定义伺服的意思就是“伺候服侍”的意思，就是在控制指令的 指挥下，控制驱动元件，并使机械系统的运动部件按照指令要 求进行运动。(2)伺服系统的定义伺服系统(Feed Servo Syste

13、m), 乂称随动系统，是使物体 的位置、速度、转矩等输出被控量能够跟随输入目标(或给定 值)的任意变化而变化的白动控制系统。视频伺服的主要任务是按控制命令的要求，对功率进行放大、 变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制 变得更加灵活方便。教学环节主要教学内容（3）伺服系统的组成伺服系统=控制器+功率放大器+执行机构+检测装置功率放大器检测装置图4T伺服系统的组成.， 控制器：工业计算机、PLC、CNC功率放大器：驱动器。执行机构：交直流伺服电机、步进电机。检测装置：编码器、光栅尺。（4）伺服系统的工作原理位置检测装置将检测到的移动部件的实际位移量进行位 置反馈，和位置指令信号进

14、行比较，将两者的差值进行位置调 节，并将其变换成速度控制信号，控制驱动装置驱动伺服电动 机运动，该运动朝着消除偏差的方向，直到到达指定的目标位 置。（5）伺服系统的工作耍求系统精度、稳定性、响应特性、工作频率。2.伺服系统的发展过程r第一阶段（I960年之前）：应用步进电机，第二阶段（1960-1970年）：应用直流伺服电机第三阶段（1980年以后）：应用交流伺服电机、无刷直流伺服电动机（1）伺服电动机定义又称为执行电动机，把所收到的电信号转换成机械运 动的执行元件。（2）伺服甩动机的分类直流伺服电动机V交流伺服电动机伺服系统比较：直流伺服简单和便宜。交流伺服 转矩脉动小。教学环节主要教学内容

15、教学手段 与方式（3）伺服电机的基本要求具有宽广而平滑的调速范围；具有较硬的机械特性和良好的调节特性：具有快速响应特性；空载始动电压较小。（4）直流伺服电动机的分类永磁直流伺服电动机。 无槽电枢直流伺服电动机。 空心杯电枢直流伺服电动机。印刷绕组直流伺服电动机。（5）直流伺服电动机的结构（与普通直流电动机一样）山磁极、电枢导体、电刷及换向片组成，其工作原理如图 4-7所示。| N |磁极图4-7直流伺服电动机的工作原理优点：良好的调速特性较大的启动转矩和相对功率 易于控制及响应快。缺点：机构复杂，成本较高。（6）交流伺服电动机的种类永磁同步伺服电动机。两相异步交流伺服电动机。（7）交流伺服电动

16、机的结构（与普通交流流电动机一样）视频视频教学环节教学环节主要教学内容(b)结构视频优点：维护方便转动惯量、体积、重量较小结构简单价格便宜缺点：转矩特性和调节特性的线性度不及直流伺服电动 机好视频其效率也比直流伺服电动机低(8)如何选择伺服电动机必须选择直流伺服电动机外一般尽量考虑选择交流伺服 电动机。(9)步进电动机又称脉冲马达，就是一步一步走的电机。特点：成本较低易于采用计算机控制步进电动机比直流电动机或交流电动机组成 的开环控制系统精度高适用于精度不太高的伺服传动系统应用场合:一般数控机械和普通机床的微机改造中大多 数均采用开环步进电动机控制系统。教学环节主要教学内容教学手段 与方式3.

17、伺服电动机控制技术伺服驱动器（伺服电动机驱动电路）：控制信号通过驱动电 路转换为功率信号，为电动机提供电能的控制装置。也叫变流 器。三、小结1 .伺服系统的定义、组成和工作原理2 .伺服系统的发展过程、伺服电动机的分类、特点3 .伺服驱动器的定义四、作业课后习题1、2、3、4、5、6、7课题序号18授课班级授课课时35, 36授课形式新授课 题名 1称4.2认识伺服控制系统使用教具多媒体教学目的掌握伺服系统的定义、组成和工作原理。了解伺服系统的发展过程，掌握伺服电动机的分类和特点。掌握伺服驱动器的定义教学重点掌握伺服系统的定义、组成和工作原理。掌握伺服电动机的分类和特点。教学难点理解伺服系统的

18、定义、组成和工作原理。更新、补 充、删节内容无课前准备无课外作业课后作业计4.2认识伺服控制系统1.直流伺服控制系统（1）直流伺服控制系统定义（2）直流伺服电机调速和变向的原理板（3）直流伺服电动机驱动控制方式（4）常用直流伺服电动机的驱动系统（5） PWM变换器工作原理书（6）直流伺服系统的优缺点2.交流伺服控制系统（1）交流伺服控制系统定义设（2）交流伺服电动机调速原理（3）异步电动机常见调速系统（4）变频调速的特点教学感想教学环节主要教学内容教学手段 与方式复习1 .什么叫伺服系统？答：又称随动系统，是使物体的位置、速度、转矩等输出被控 量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化而变化的自

19、动控 制系统。2 .伺服电机的种类有哪些？答：直流伺服电动机、交流伺服甩动机、步进电动机。3 .什么叫变流器？答：控制信号通过驱动电路转换为功率信号，为电动机提供电 能的控制装置。也叫伺服驱动器。讲授新课4. 2认识伺服控制系统伺服控制系统:简单讲就是伺服驱动器+伺服电机=伺服控 制系统1 .直流伺服控制系统（1）直流伺服控制系统定义采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服控制系统，称为 直流伺服（控制）系统。（2）直流伺服电机调速和变向的原理改变电源直流电压的大小和调换电源极性。（3）直流伺服电动机驱动控制方式可控硅变流技术直流调速驱动和晶体管脉宽调制驱动两种 方式。变流技术：按变流技术的功能应

20、用，变流器可分为整流器、逆变器、 斩波器、交流调压器、周波变流器。随着电力电子器件的发展，交流技术得到了突飞猛进的发 展，直流电动机的调速装置和种类不断增加，性能不断完善。教学环节教学环节主要教学内容(4)常用直流伺服电动机的驱动系统常采用晶体管脉宽调制(PWM)驱动系统。PWM一指脉宽调制(Pulse Width Modulation, PWM)PWM变换器基本原理：利用大功率电器的开关作用，将 直流电压转换成一定频率的方波电压通过对方波脉冲宽度的 控制，改变输出电压的平均值。式中为导通率，又称占空比或占空系数。Ud电机电枢两端 的平均电压。()依咫图图441 PWM调速原理(5) PWM变

21、换器工作原理VT,%VTVD- -1%八:VT：只需控制Uab正负脉冲的宽度，就可实现电动机正反转 的控制。教学环节主要教学内容教学手段 与方式（6）直流伺 优点：不 使用方便；t 缺点：12.交流伺服才（1）交流伺 采用交力 交流伺服（I 交流伺J 成的伺服系2 统。（2）交流伺 以异步7改变异之 实现调速运彳（3）异步电 频器在异步E 统是变压变9SPWM 间占空比，也 以做到正弦力SPWM（ SPWM：V :HiOU1服系统的优缺点 青确的速度控制；转矩 介格优势明显。强度受限。空制系统服控制系统定义行伺服电动机作为执行 空制）系统。限系统的分类：一种是 充；另一种是用鼠笼型服电动机调速

22、原理 W流伺服电动机为例，=34（17 P抗电动机的供电频率/， 亍，这个过程也称为变动机常见调速系统一S目动机调速系统中，调1 页调速系统。变频技术：在PWM% W正弦规律排列，这样格 支输出。Sinusoidal PWM）：正弓 工作原理如图4-14所力IK . Im 0C/o fllUJL _图4”14 SPVW原理示更速度特性很硬；原理简单、兀件的伺服控制系统称为,用永磁同步伺服电动机构 异步电动机构成的伺服系采用变频调速。）=%（一）可以改变其同步转速m， 频调速。PWM （Sinusoidal PWM）变理性能最好、应用最广的系勺基础上，改变脉冲宽度时 也出波形经过适当的滤波可玄波

23、脉冲调制。Mf、 .图，课题序号3授课班级授课课时5, 6授课形式新授课 题名 1称1.2 了解机电一体化系统使用教具多媒体教学目的了解机电一体化技术与其他相关技术的区别。了解机电一体化技术五要素在产品中的具体位置。了解机电一体化系统的特点和发展趋势。教学重点了解机电一体化技术五要素在产品中的具体位置。教学难点了解机电一体化技术五要素在产品中的具体位置。更新、补 充、删节内容无课前准备尝试分析机电一体化产品五要素的组成课外作业课后习题图4.15(a)是SPWM变压变频器的模拟控制电路框图。图 4-15(b)是SPWM变压变频器的主电路框图。()SPWM变压变频居根必控:M电路SPWM的模拟控制

24、现在已很少应用，但它的原理仍是其 他控制方法的基础。目前常用的SPWM控制方法是数字控制。 比如通过软件实时生成SPWM波形；或采用大规模集成电路 专用芯片中产生的SPWM信号。(4)变频调速的特点优点：调速范围大；转速稳定性好；频率可以连续调节, 为无级调速，平滑性好，变频时电压按不同规律变化，可实现 恒转矩调速或恒功率调速。缺点：控制装置价格较贵。随着新型功率开关器件、专用集成电路、计算机技术和控 制算法等的发展，使得交流伺服驱动系统的调速特性不仅能媲 美直流伺服系统，而且进一步降低了交流伺服驱动器的制造成 本，因此交流伺服系统大有取代直流伺服系统之势。教学环节主要教学内容教学手段 与方式

25、三、四、小结1 .直流伺服系统的定义、工作原理、特点。2 .交流伺服系统的定义、工作原理、特点。作业课题序号18授课班级授课课时35, 36授课形式新授课 题名 1称3.步进电机控制系统使用教具多媒体教学目的掌握步进电机的结构与控制原理。理解伺服系统的三种控制方式原理。教学重点掌握步进电机的控制原理。能分辨伺服系统的三种控制方式。教学难点同上更新、补 充、删节内容无课前准备无课外作业课后作业板书设计教学感想4.2认识伺服控制系统3 .步进电动机控制系统1）步进电动机的结构与工作原理2）环形分配器3）功率驱动器4 .伺服系统的控制方式1）开环控制伺服系统2）闭环控制伺服系统3）半闭环控制伺服系统

26、复习.什么叫PWM?答：指脉宽调制(Pulse Width Modulation, PWM),利用大 功率电器的开关作用，将直流电压转换成一定频率的方波电 压，通过对方波脉冲宽度的控制，改变输出电压的平均值。1 .什么叫SPWM?答：SPWM (Sinusoidal PWM)即正弦波脉冲调制。在PWM 的基础上，改变脉冲宽度时间占空比，按正弦规律排列，这样 输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。讲授新课.步进电动机控制系统1)步进电动机的结构与工作原理(1)步进电机定义步进电动机是将电脉冲激励信号转换成相应的角位移或 线位移的电动机。这种电动机每当输入一个电脉冲就动一步，所以又称脉 冲电动

27、机。步进电动机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机 构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号后，它就驱动步进电 动机按设定的方向转动一个固定的角度(即步距角)。通过控制 脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可 以通过控制脉冲频率来控制电动机转动的速度和加速度，从而 达到调速的目的。(2)步进电机转动原理步进电动机按其工作原理主要可分为磁电式和反应式两大 类。三相反应式步进电动机的工作原理如图4-16(a)所示。步进电动机的定子上有6个齿，其上分别缠有U、V、W 三相绕组，构成三对磁极；转子上则均匀分布着4个齿。步进 电动机采用直流电源供电。当U、V、W三相绕组轮流通电时， 通过电磁力的

28、吸引，步进电动机转子一步一步地旋转。()电机转动原理步进电动机绕组按U-Vf Wf U-Vf Wf U依次轮 流通电，步进电动机转子就一步步地按逆时针方向旋转。反之, 如果步进电动机按倒序依次使绕组通电，即Uf Wf Vf U- W-VfU则步进电动机将按顺时针方向旋转。步进电动机绕组每次通断电使转子转过的角度称之为步 距角。(b)电机结构对于一个真实的步进电动机，为了减少每通电一次的转 角，在转子和定子上开有很多定分的小齿。其中定子的三相绕 组铁芯间有一定角度的齿差。图4-16(b)所示为真实步进电动机的工作原理。图4-16(c) 为步进电动机单双想通电工作方式示意图。M Q口 U 口 “

29、口小口“ 1 IfFNlfF-一 口D. 口 U 口 a* 口口 0“ 0口 (E5J 口 M a口,口 (3)步进电机的使用场合解释“失步”步进电动机一般用于开环伺服系统由于没有位置反馈环 节，故位置控制的精度由步进电动机和进给丝杠等来决定。 步进电动机虽档次低，但是结构简单、价格较低，在要求不高 的场合仍有广泛应用。(4)步进电机的的缺点振动、噪声也比较大。在过载情况下，步进电动机会产生 失步。(还有高频也会失步)2)环形分配器步进电动机的各绕组必须按一定的顺序通电才能正确工 他这种使电动机绕组的通电顺序按输入脉冲的控制而循环变 化的装置称为脉冲分配器，又称为环形分配器。3)功率驱动器功率

30、驱动器实际上是一个功率开关电路其功能是将环形 分配器的输出信号进行功率放大得到步进电动机控制绕组所 需要的脉冲电流及所需要的脉冲波形。收冲信号力向信号股机信号电源 DC 2478 V .U.If少型电动机(b)步遇弊动遇实物实际应用中，常将环形分配器与功率驱动器一起做成步进 电动机驱动器，与步进电动机配套使用，如图4/8所示。步透窗动21步遇电动机接线小意用图步讲电动机买际府用，步进驱动器二环形分配器+功率驱动器4.伺服系统的控制方式伺服系统有多种分类方法。按工作原理的不同，伺服系统可分为开环控制伺服系统、 闭环控制伺服系统、半闭环控制伺服系统,分别对应开环控制、 闭环控制、半闭环控制三种控制

31、方式。I）开环控制伺服系统图479开环控制伺服系统简图原理：开环控制伺服系统大多数采用步进电动机。控制 系统发出的脉冲指令信号经驱动电路控制和功率放大后，使步 进电动机转动，通过齿轮和丝杠来带动工作台作往复直线运 动，系统对工作台的实际位移量不进行检测。使用场合：开环控制系统的结构简单，成本低，工作可 靠，但精度较低。主要用于精度、速度要求不高的场合，如简 易数控机械。2）闭环控制伺服系统（付世）原理：闭环控制伺服系统是有位置反馈的系统 如图4-20 所示。通过安装在工作台上的位置传感器，将直线位移量变换 成反馈电信号，并与位置控制器中的数值相比较，将所得到的 偏差值进行放大 再由宜流伺服电动

32、机或交流伺服电动机驱动 工作台向减少偏差的方向不断移动，直到偏差值等于零为止。使用场合：闭环控制系统主要用于精度和速度较高以及大 型的机电一体化设备中。教学环节主要教学内容3）半闭环控制伺服系统图4-21半闭环制同服系统简图，原理半闭环控制伺服系统是从传动链中间部分取出反馈 信号的系统，如图4-21所示。其位置传感器不是安装在工作 台上，而是安装在伺服电动机的轴上，用以精确控制伺服电动 机的角位移量，然后通过丝杠等传动机构，将角位移量转换成 工作台的直线位移量。使用场合：半闭环控制伺服系统的稳定性比闭环控制系统 要好，且结构简单，调整和维护也比较容易，被广泛用于各种 机电一体化设备中。图4-2

33、2为工业生产中使用的伺服定位控制的应用案例。前后对照讲解小结.步进电动机工作原理1 .步进控制系统工作原理.伺服系统的三种控制方式工作原理四、作业课后作业课题序号19授课班级授课课时37, 38授课形式新授课 题名 1称4.3认识电液伺服系统使用教具多媒体教学目的理解电液伺服系统的工作原理。教学重点了解液压气动技术。理解电液伺服控制系统工作原理。教学难点理解电液伺服控制系统工作原理。更新、补 充、删节内容无课前准备无课外作业课后作业板书设计1.2 了解机电一体化系统1 .简单阐述机电一体化与传统容易混淆的技术的区别.机电一体化系统特点2 .机电一体化发展前景教材各章节介绍第7章典型机电一体化系

34、统分析1 .工业机器人的定义.工业机器人的发展三阶段第4章伺服传动系统什么叫伺服？第5章工业控制计算机常见的工业控制计算机有哪些？第3章传感和检测技术1.什么是传感器？2,教材中讲述了哪些常见传感器？找到他们在教材中的实物图，写出图号。 第2章机械基础知识.什么叫平面连杆机构？1 .什么叫低副？什么叫高副？2 .什么叫钱链四杆机构？板书设计4.3认识电液伺服系统1 .液压与气动技术2 .气、液压传动工作原理3 .液压系统和气动系统的组成1）能源部件：2）控制元件：3）执行元件：4）辅助装置：4 .电液伺服控制系统1）定义2）分类3）原理4）主要器件教学感想复习.步进电机的速度和线位移如何控制？

35、答：通过控制脉冲个数和频率来控制电动机速度和线位移。1 .步进电动机控制系统的组成。答：步进电动机控制系统二控制器+步进驱动器+步进电动机。* 负较一* 负较一图47 7步进电动机控制系统2 .伺服系统的控制的三种方式有哪些？ 答：开环、闭环和半闭环控制伺服系统。讲授新课4.3认识电液伺服系统近代液压技术与微电子技术密切结合，使得电液伺服技术 得到迅速发展。电液伺服系统(Electrohydraulic Servo System) 是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系 统。1 .液压与气动技术液压与气动技术定义:液压传动与气压传动统称为流体传 动，它们都是利用有压流体(液体或气

36、体)作为工作介质来传递 动力或控制信号的一种传动方式。图4-23所示手动行走式电瓶液压又车就采用了液压传动 技术。图4-24所示皮带压花机就采用了气动技术。图卜22 r动行走式电融液IK义军图4-23气动皮带乐花机2 .气、液压传动工作原理以手动行走式电瓶液压叉车和皮带压花机为例讲解。对照气路 和液压回 路凸讲解。3 .液压系统和气动系统的组成一个完整的气动或液压系统都主要由以下所述几部分构 成.：1)能源部件：把机械能转换成空气或液压油的压力能的 装置。能源部件主要是指空气压缩机和液压泵，如图4-29所示。(a)空气质缩机(b)液乐泵图”29空气乐端机和液乐泵结构示意图2)控制元件：对气压和

37、液压系统中的压力、流量和流动 方向进行控制和调节的元件。控制元件主要指方向控制阀、流量控制阀和压力控制阀。(b)气动捡向冏图I 31方向控制阀实物图(b)液压捡向网3）执行元件：把空气或液压油的压力能转换成机械能的 装置。执行元件主要包括气（液压）缸和气（液压）马达两大类。（a）双作用气缸（b）双作用液Hi缸BH-32rM和液压缸实物图4）辅助装置：除以上三种装置以外的其他装置。液压系统辅助装置（也称辅助部件）是指油箱、油管、管接 头、密封件、过滤器、各种仪表等。4 .电液伺服控制系统I）定义电液伺服控制系统：是以液压为动力,采用电气方式实现 信号传输和控制的机械量自动控制系统。2）分类按系统

38、被控机械量的不同，它又可以分为电液位置伺服系 统、电液速度伺服控制系统和电液力控制系统三种。3）原理如图4-36所示是一个典型的电液位置伺服控制系统。图 中反馈电位器与指令电位器接成桥式电路。反馈电位器滑臂与 控制对象相连，其作用是把控制对象位置的变化转换成电压的 变化。反馈电位器与指令电位器滑臂间的电位差（反映控制对图4 36典型的电液位置伺服控制系统象位置与指令位置的偏差）经放大器放大后，加于电液伺服阀 转换为液压信号，以推动液压缸活塞，驱动控制对象向消除偏 差方向运动。当偏差为零时，停止驱动，因而使控制对象的位 置总是按指令电位器给定的规律变化。4）主要器件电液伺服系统中电液伺服阀的作用

39、是将小功率的电信号 转换为阀的运动，以控制流向液压动力机构的流量和压力。它 的性能对系统的特性影响很大，是电液伺服系统中的关键元 件。电液伺服控制系统不管多么复杂，都是由以下一些基本元 件组成。图437电液向服控制系统教学环节主要教学内容教学手段 与方式三、小结四、作业输入元件：也称指令元件，它给出输入信号（指令信号） 加于系统的输入端。该元件可以是机械、电气、气动等装置， 如靠模、指令电位器或计算机等。反馈测量元件：测量系统的输出并转换为反馈信号。 这类元件也有多种形式，各种传感器常作为反馈测量元件。比较元件：将反馈信号与输入信号进行比较，给出偏 差信号。放大元件：将偏差信号放大、转换成液压

40、信号（流量或 压力），如伺服放大器、机液伺服阀、电液伺服网等。执行元件：产生调节动作加于控制对象上，实现调节任 务，如液压缸和液压马达等。 控制对象：被控制的机器设备或物体，即负载。其他：各种校正装置，以及不包含在控制回路内的液 压能源装置。1 .液压与气动技术的定义及原理2 .液压系统和气动系统的组成4 .电液伺服控制系统的定义、原理及组成课后作业课题序号20授课班级授课课时39, 40授课形式新授课 题名 1称第5章计算机控制及接口技术使用教具多媒体教学目的了解计算机控制系统的结构、原理和分类；了解接口技术的概念及种类；教学重点了解计算机控制系统的分类。了解接口技术的概念及种类；教学难点了

41、解计算机控制系统的原理和分类。更新、补 充、删节内容无课前准备无课外作业课后作业板书设计第5章 计算机控制及接口技术5.1 了解计算机控制系统1 .计算机控制系统的组成1）硬件组成2）软件组成.计算机在控制中的应用方式1）操作指导控制系统2）直接数字控制系统3）监督计算机控制系统4）分级计算机控制系统5.2学习计算机控制系统的接口1. I/O 接口2. D/A、A/D 转换接口复习.什么是液压气动技术？答：利用有压流体（液体或气体）作为工作介质来传递动力 或控制信号的一种传动方式。1 .什么是电液伺服控制系统？答：电液伺服控制系统是以液压为动力，采用电气方式实 现信号传输和控制的机械量自动控制

42、系统。2 .电液伺服控制系统的组成有哪些？答：输入元件：反馈测量元件比较元件放大 元件执行元件控制对象。从工业炉计算机控制和工业废水监测系统两个例子可以 看出，计算机控制以及网络技术的使用，极大地提高了系统控 制的自动化水平和控制的精度以及实时性。采用计算机控制技 术是机电一体化技术的重要特征。那么什么是计算机控制技术 呢？讲授新课第5章 计算机控制及接口技术1 .1 了解计算机控制系统计算机系统：利用计算机来实现自动控制的系统。2 .计算机控制系统的组成图5-5所示为一个典型的计算机控制系统的组成框图。Z5-5 FJE机控则系统的圣女悟期（闭环），计算机控制系统由硬件和软件两大部分组成。1）

43、硬件组成主机（2）1/0通道外围设备操作台2）软件组成计算机控制系统中的软件是指用于完成操作、监控、管理、 控制、计算和自我诊断等功能的各种程序的统称。按功能区分，软件通常分为系统软件和应用软件两大类。系统软件由计算机制造厂商提供的，用于管理计算机本身的资源和 便于用户使用计算机的软件。应用软件用户根据要解决的具体控制问题而编制的控制和管理程 序。3 .计算机在控制中的应用方式教学环节主要教学内容教学手段 与方式复习1 .机电一体化系统的五要素是什么？答：机械本体、动力部分、传感检测部分、控制与信息处 理部分、执行机构。2 .对照人的部位为例说出对应的机电一体化五要素。图1-5人的五大组成要素图卜6机电一体化系统的五大要素3.机电一体化系统涉及的哪些相关技术答：机械技术、计算机与信息技术、系统技术、自动控制 技术、传感检测技术、伺服传动技术。讲授新课1.2 了解机电一体化系统1 .简单阐述机电一体化与传统容易混淆的技术的区别