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第一章绪论1.1机电系统概述1.1.1机电一体化技术产生的背景•机械技术向自动化、智能化发展的产物•电子技术向机械工业领域的渗透1.1.2机电一体化的基本概念•机电一体化的定义：机电一体化技术和产品•机电一体化系统的基本要素：机械本体、测试传感、驱动、执行机构、控制及信息处理、能源第一章绪论——机电系统概述•机电一体化系统与人体的对比•机电一体化的相关技术：机械、计算机及信息处理、系统技术、自动控制、传感与检测、伺服驱动•机电一体化的技术优势第一章绪论——机电系统概述•典型的机电系统：工业机器人的关节伺服传动系统；基本的机电控制问题——位置和速度的动态控制第一章绪论——机电系统概述•典型的机电系统：数控机床；点位控制、直线运动控制、连续路径(轮廓)控制第一章绪论——机电系统概述•典型机电系统：自动化制造单元；顺序控制问题第一章绪论——机电系统概述•典型机电系统：柔性制造单元；具有生产规划和调度能力第一章绪论——机电系统概述•典型机电系统：无人工厂第一章绪论——建模及仿真在机电系统设计与开发中的作用1.2建模及仿真在机电系统设计与开发中的作用1.2.1机电系统开发的技术路线•拟定目标及初步技术规范、可行性分析、初步设计（总体方案设计）、总体方案的评价与评审、理论分析（建模、仿真、模拟试验）、详细设计（样机设计）、详细设计方案的评价与评审、试制样机、样机试验测试、技术鉴定第一章绪论——建模及仿真在机电系统设计与开发中的作用1.2.2仿真在机电系统设计中的作用•仿真的定义•仿真的类型：物理仿真——基于物理模型的仿真数学仿真——基于数学模型的仿真半物理仿真——一部分数学模型、一部分物理模型•关于数学模型数学模型的目的和作用：在系统的最初设计阶段或投入制造之前对其动态特性进行预测，这种预测以数值模拟或称仿真的方式进行，其依据是基于系统动力学特性的数学描述，也就是数学模型。数学模型是设计工具。建立模型的途径：数理方法、试验建模、假设检验数理方法：分析系统结构原理，定义系统变量→将物理定律应用于系统各组成元件，并进行综合得到描述输入-输出关系的（微分）方程式→模型验证（实验验证）第一章绪论——建模及仿真在机电系统设计与开发中的作用第一章绪论——建模及仿真在机电系统设计与开发中的作用半物理仿真之硬件在回路仿真半物理仿真之软件在回路仿真半物理仿真之人在回路仿真第一章绪论——建模及仿真在机电系统设计与开发中的作用•机电系统仿真的任务：在理论分析阶段通过对系统运行状态的模拟来分析和验证设计方案的正确性和合理性。在样机制作阶段和试验阶段，检验控制模型的优劣。对于仿真的要求：简单性与精确性的矛盾，分析成本与模型有效性的矛盾；数学模型是对于实际物理系统的近似数学描述，而非物理系统本身，重要的是数学模型要能够满足设计需要。第一章绪论——机电系统常用的计算机仿真软件1.3机电系统常用的计算机仿真软件•Pro/Engineer：零件三维模型、机械装配，同时配备有有限元和运动学分析模块•ANSYS：基于有限元方法的力学分析•ADAMS：AutomaticDynamicAnalysisofMec-hanicalSystem机械系统动力学分析•MATLAB：MatrixLaboratory参考书目•《机电系统建模与仿真》.张立勋等编著.哈尔滨工业大学出版社.•《机电控制工程》.高钟毓、王永梁编著.清华大学出版社.•《高等动力学》.毕学涛编著.天津大学出版社.•《系统动力学》.KatsuhikoOgata著[中文译名：尾形克彦]