Учебное пособие Харьков 014 удк



Pdf көрінісі
бет3/97
Дата23.09.2022
өлшемі23,07 Mb.
#40031
түріУчебное пособие
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   97
Байланысты:
27923 be41ef1a91f5ec5f0dbff9070de5c875

Глава 

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МЕХАТРОНИКИ. 
МЕХАТРОНИКА И ЭЛЕКТРОПРИВОД 
Термин «мехатроника» появился в 1969 г. в Японии, где 
активно проводилась разработка прецизионных электроприводов для 
станков с программным управлением и отрабатывающих центров. 
Автор термина, Тецуро Мориа (Tetsuro Moria) – старший инженер 
компании «YASKAWA ELECTRIC». Этот термин был им введен для 
обозначения осуществлявших приведение в движение рабочих 
органов машин и агрегатов, электромеханических устройств с элект-
родвигателями, управляемыми электронными полупроводниковыми 
преобразователями и представлял комбинацию слов «механика» и 
«электроника». 
В СССР, Германии и в некоторых других странах устройства 
преобразования электрической энергии в механическую для приве-
дения в движение рабочих органов (исполнительных механизмов), 
начиная с 30-х годов прошлого столетия получили название 
«электрический привод». Этот термин в Японии и США не был 
распространен, что обусловило введение для характеристики данного 
класса устройств нового определения. Первоначально термин 
«мехатроника» был зарегистрирован как торговый знак. Технические 
успехи Японии в области электроники, станкостроения и создании 
роботов обусловили достаточно широкое распространение этого 
термина, в том числе в США, и компания впоследствии отказалась от 
использования его как товарного знака. Из иностранных источников 
термин «мехатроника» пришел и утвердился в европейских странах и 
СССР. 
С методической точки зрения целесообразно уяснить сходство и 
отличия системы электропривода в традиционном понимании и 
мехатронной системы. С этой целью рассмотрим функциональные 
схемы электропривода и мехатронной системы (рис. 1.1). 
Уясним общие признаки и различие системы электропривода в 
традиционном понимании и мехатронной системы, исходя из их 
функциональных схем. 
На рис. 1.1а представлена схема электропривода, который по 
определению является электромеханической системой, предназна-
ченной для преобразования электрической энергии в механическую и 



управления движением в соответствии с требованиями технологичес-
кого процесса. 
а 
б 
Рис. 1.1. Функциональные схемы:
а – система электропривода; б – мехатронная система 
Электрический привод состоит из следующих элементов: 
– электродвигательного устройства (ЭДУ), предназначенного 
для преобразования электрической энергии в механическую. Роль 
ЭДУ обычно выполняют различного вида электродвигатели; 
– силового преобразовательного устройства (СПУ), предназна-
ченного для преобразования параметров электрической энергии: 
напряжения, тока, частоты, источника электрической энергии (ИЭЭ) 
к значениям, необходимым для питания ЭДУ. В современных элект-
роприводах СПУ выполняют на базе полупроводниковых приборов – 
тиристорах и транзисторах различных типов; 
– передаточного механизма (ПМ), осуществляющего преобра-
зование параметров механической энергии ЭДУ к заданному виду 
(вращательное, поступательное) и требуемым значениям (крутящего 


7
момента, силы, частоты вращения, скорости), необходимым для 
функционирования рабочего органа (исполнительного механизма) 
машины или агрегата; 
– датчиков параметров (координат) Д1-Д3, характеризующих 
текущее состояние ЭП, информация о которых используется для 
формирования обратных связей, необходимых для управления дви-
жением в соответствии с технологическими и техническими требова-
ниями. Координатами являются токи и напряжения СПУ и ЭДУ, 
движущие и упругие моменты, скорость, угловое и линейное 
перемещения и др.; 
– управляющего устройства (УУ), которое на основании 
задающего сигнала U
з
и сигналов от датчиков обратных связей 
вырабатывает необходимый сигнал управления, подаваемый на 
силовое преобразовательное устройство. Управляющие устройства в 
своем развитии прошли путь от релейных, ламповых, транзисторных 
схем усиления и логики, регуляторов на операционных усилителях 
до современных компьютерных устройств – микропроцессоров. 
Сигнал задания поступает от оператора, программного блока либо от 
компьютеризированной системы более высокого уровня иерархии, 
контролирующего ход технологического процесса в целом. 
В ГОСТах СССР электропривод определялся как «устройство». 
Рабочий орган (исполнительный механизм) и источник электричес-
кой энергии в его состав не включались. 
Однако создание электропривода, исследование динамических 
и установившихся режимов, синтез системы ЭП, обеспечивающей 
требуемые показатели регулирования, невозможен без знания стати-
ческих и динамических характеристик нагрузки. При питании от 
источника электрической энергии ограниченной мощности следует 
учитывать и его параметры. Поэтому на практике система ЭП 
рассматривалась как единая электромеханическая система, включа-
ющая в свой состав вышеуказанные компоненты. Это нашло отраже-
ние в более поздних определениях ЭП как электромеханической 
системы
Рассмотрим функциональную схему мехатронной системы, 
представленной на рис. 1.1, б. В данной схеме: 
– микропроцессор выполняет роль управляющего устройства, 
формируя на выходе в цифровой форме сигнал управления, исходя из 
поступающих к нему сигнала задания от «системы управления и 



индикации» и сигналов от датчиков информации через входные 
преобразователи; 
– датчики информации фиксируют текущие значения координат 
движения исполнительного механизма в виде электрических сигналов; 
– входные преобразователи преобразуют значения электричес-
ких сигналов к виду, воспринимаемому микропроцессором, т. е. к 
цифровой форме; 
– выходные преобразователи преобразуют цифровое значение 
выходного сигнала микропроцессора в электрический сигнал управ-
ления мехатронным модулем; 
– мехатронный модуль обеспечивает преобразование электри-
ческой энергии источника питания в механическую с значениями 
крутящего момента и скорости, необходимыми для работы испол-
нительного механизма; 
В данной схеме отсутствует источник электрической энергии, 
что может быть объяснимо для автономных роботов, если полагать, 
что он входит в состав мехатронного модуля. Однако для мехатрон-
ных систем промышленных роботов и станков с ЧПУ роль источника 
выполняет электрическая сеть, т. е. предполагается, что, как и в 
электроприводе он не входит в состав мехатронной системы. 
Укажем на общие признаки и отличия рассматриваемых систем 
электропривода и мехатронной системы. 
Главным общим признаком обеих систем является то, что они 
являются электромеханическими системами и их задачей является 
преобразование электрической энергии в механическую и управле-
ние движением рабочего органа (исполнительного механизма) в 
соответствии с требованиями технологического процесса. Это зна-
чит, что и мехатронные системы, и электропривод относятся к 


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   97




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет