機電介面技術論文
機電介面技術是研究機電一體化系統中的介面問題，使系統中資訊和能量的傳遞和轉換更加順暢，下面是小編整理的，希望你能從中得到感悟!
篇一
機電一體化系統的介面技術初探
摘 要：機電介面技術是研究機電一體化系統中的介面問題，使系統中資訊和能量的傳遞和轉換更加順暢，使系統各部分有機的結合在一起，形成完整的系統。文章分析了機電一體化系統的設計及內涵，並探討機電介面技術對機電一體化發展的影響。
關鍵詞：機電一體化 介面技術 動力介面 智慧介面
1前言
機電一體化產品的效能在很大程度上取決於介面的效能，即各要素和各子系統之間的介面效能是綜合系統性能優劣的決定性因素。因此，機電介面技術是解決如何把機電及相關領域技術有機地融為一體，從而設計出最優的機電一體化產品的研究領域。
2機電一體化系統的設計
機電一體化是建立在機械、電子、計算機、自動控制、感測與測試等現代高新群體基礎上的一種先進技術。機電一體化產品由機械分系統和微電子分系統兩大部分組成，二者又分別由若干要素構成。要構成一個完整的系統，就必須在系統各要素、各子系統之間順利地進行物質、能量和資訊的傳遞與交換。即各要素和子系統的相接處必須具備一定的聯絡條件，這個聯絡條件即機電一體化系統介面。
在早期的機電一體化系統中，機械部分的設計是系統設計的中心。電能僅用於驅動，為系統提供動力。利用直流電動機的變速功能，雖然可以簡化機械系統的傳動結構，但因為無法控制運動部件的行程，因而程式自動化仍然是系統控制設計的主要目標。伺服電動機的運動、速度和方向可控，運動部件位置和軌跡的單獨/聯動控制使得柔性自動化成為可能。驅動電動機不再是機械運動鏈的起點，而成為聯結機械運動和動力以及控制的介面。機電一體化系統設計已從“純”機械的設計延伸到控制領域。計算機、數位電路、感測器以及自動控制理論已成為系統設計師不可或缺的知識基礎。資訊科技和軟體設計已經成為表達系統設計思想和協調自動化工作的重要工具。
機電一體化技術是一個不斷髮展和完善的過程。產品精度和生產效率對機電一體化系統提出了不斷改進伺服驅動效能和發展控制演算法的要求，而效能優良的伺服驅動既拓展了機械系統的功能、簡化了傳統的機構，又要求機械系統具有合理的慣量和更好的系統動態效能。感測器的線上監測確保了系統安全可靠的執行，反饋的資訊通過閉環確保了先進控制理論的實現和產品的質量要求。機、電、資訊的密切交叉已經使機電一體化系統中各部分的互相聯結和影響成為設計必須綜合考慮的重要內容。早期的機電一體化設計主要集中於系統的組成和結構，隨著設計實踐的豐富和設計理論的成熟，機電介面技術作為機電一體化設計的核心已經受到專家和學者越來越多的關注。
3機電介面技術的內涵
機電一體化系統是機械、電子和資訊等功能各異的技術融為一體的綜合系統，其子系統之間的介面極為重要，從某種意義上說，機電一體化系統設計就是介面的設計。但現在對於機電介面技術的研究較少，通過對機電一體化系統進行總結和歸納，我們提出了機電介面技術的概念，形成了如下幾點認識。
3.1機電介面技術的內涵
機電介面技術是一門新興的技術，它研究機電一體化系統中各組成部分***子系統***和各組成技術之間的介面問題。研究這門技術是為了更有效地進行系統中資訊能量的互動，融合各種技術，實現機電一體化系統最優化設計。
3.2機電一體化系統介面***簡稱機電介面***的功能
機電介面傳遞和轉換資訊和能量，並將機電一體化各組成技術的特性融為一體。機電介面包括硬體和軟體，硬體主要在子系統之間或人與機電一體化系統之間建立連線，為資訊和能量的輸入/輸出、傳遞和轉換提供物理通道。軟體主要是提供系統資訊互動、轉換、調整的方法和過程，協調和綜合機電一體化組成技術，使各子系統整合並融合為一個整體，實現新的功能。
3.3機電介面的分類
機電介面包括人―機介面、動力介面、智慧介面和機―電介面4類。
3.3.1人―機介面
人與機電一體化系統之間的介面，通過此介面，可以監視系統的執行狀態，控制其執行過程，即通過人―機介面能夠使系統按照人的意志進行工作。人―機介面是雙向的，硬體包括輸入/輸出裝置，主要有顯示屏、鍵盤、按鈕等。
3.3.2動力介面
動力源連線到驅動系統的介面，為驅動系統提供相應的動力。根據系統所需的動力型別不同如直流電、交流電、氣動、液壓等，動力介面的形式也有很大的不同。但動力介面有一個共同的特點，能夠通過較大的功率。
3.3.3智慧介面
智慧介面主要存在於三處，控制系統到驅動系統、驅動系統到感測器、感測器到控制系統。智慧介面的應用情況相對比較複雜，但可以得出它的一些共性：智慧介面傳遞和轉換各種資訊，按照不同技術的要求改變資訊形式，使不同的子系統、不同的技術能夠整合在一起，形成完整的系統。通常，智慧介面是軟體表現出的功能連線。
3.3.4機―電介面
執行機構與驅動系統和感測器之間的介面。將驅動訊號轉換成執行機構所需的訊號，或將執行機構的機械訊號轉換成感測器所需的訊號。
4機電介面技術對機電一體化發展的影響
社會需求推動機電一體化技術的發展。當傳統的機械技術無法滿足日益增加的社會需求時，機械技術與電子技術、資訊科技等結合形成的機電一體化技術就成了機械技術發展的必然。機電一體化技術產生之初，僅是機械技術與電子技術的簡單結合，它們結合的方式―介面也比較簡單，而隨著機電一體化技術的發展，機電一體化產品已經發展成為集多種技術於一體的複雜系統，相應的系統內部的介面也就變得越來越複雜。
機電一體化技術的各組成技術的研究已經進行得非常深入且日趨成熟，同時，人們也意識到單純發展和研究各組成技術並不能保證機電一體化系統的最優化。我們認為無論是系統設計理論還是系統整合和融合理論的研究都是必要的，但是，由於機電一體化系統的複雜性，這兩種理論都很難對機電一體化系統進行具體的研究，只能停留在理論的層面上。而機電介面技術正為它們提供了一種有效的方法來進行系統研究，並將系統設計、整合和融合理論應用到實際的設計當中。
現在，機電一體化正在向著智慧化、模組化、網路化等方向發展，智慧化必然要求系統各部分的結合要更加緊密，資訊傳遞和反饋更加迅速準確。模組化必然要對介面提出更高的要求，介面在保持一致性的情況下還要能保證系統資訊和能量的傳遞、技術融合。網路化要求系統的介面具有網路功能，包括現場網路、區域網和網際網路功能。從機電一體化發展方向對機電介面技術的要求來看，機電介面技術的研究與發展已經成為必然，同時，機電介面技術的研究與發展也必然對機電一體化技術的發展起促進作用。
5結論
機電一體化系統是機械系統不斷融合各種新技術、新知識發展起來的。因此，從機械技術發展起來的機電一體化技術的複雜性和多學科性就決定了此技術的研究重點是各種技術在機械技術上的融合與創新。機電介面技術是研究機電一體化系統中的介面問題，使系統中資訊和能量的傳遞和轉換更加順暢，使系統各部分有機的結合在一起，形成完整的系統。機電介面技術是在機電一體化技術的基礎上發展起來的，隨著機電一體化技術的發展而變得越來越重要。同時機電介面技術的研究也必然促進機電一體化的發展，促進機電一體化系統理論的發展。
參考文獻
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