1、 通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步了解機(jī)電系統(tǒng)相通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步了解機(jī)電系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)以及仿真建模方法；掌握當(dāng)前流行的演算式關(guān)技術(shù)以及仿真建模方法；掌握當(dāng)前流行的演算式MATLAB語(yǔ)言的基本知識(shí)，結(jié)合所學(xué)課程語(yǔ)言的基本知識(shí)，結(jié)合所學(xué)課程機(jī)械控機(jī)械控制工程制工程和和機(jī)電傳動(dòng)控制基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)控制基礎(chǔ)，學(xué)會(huì)運(yùn)用程序，學(xué)會(huì)運(yùn)用程序和建模語(yǔ)言進(jìn)行機(jī)電系統(tǒng)仿真和輔助設(shè)計(jì)的基本技和建模語(yǔ)言進(jìn)行機(jī)電系統(tǒng)仿真和輔助設(shè)計(jì)的基本技能，為今后從事科學(xué)研究打下較好的基礎(chǔ)。能，為今后從事科學(xué)研究打下較好的基礎(chǔ)。課程任務(wù)課程任務(wù)學(xué)時(shí)安排與考試形式學(xué)時(shí)安排與考試形式機(jī)電系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)與仿真技術(shù)概述機(jī)電系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)與仿真技

2、術(shù)概述MATLAB語(yǔ)言基礎(chǔ)語(yǔ)言基礎(chǔ)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立與仿真的數(shù)值積分方法系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立與仿真的數(shù)值積分方法運(yùn)用仿真工具對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述建模和分析運(yùn)用仿真工具對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述建模和分析SIMULINK仿真基礎(chǔ)仿真基礎(chǔ)機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真實(shí)例機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真實(shí)例教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容n機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 2005 劉白雁劉白雁n系統(tǒng)仿真技術(shù)系統(tǒng)仿真技術(shù) 北京航空航天大學(xué)出版社北京航空航天大學(xué)出版社 2006 彭曉源彭曉源n機(jī)電系統(tǒng)仿真與設(shè)計(jì)機(jī)電系統(tǒng)仿真與設(shè)計(jì) 哈爾濱工程大學(xué)出版社哈爾濱工程大學(xué)出版社 2006 張立勛等張立勛等n基于基于MATLAB/simu

3、link的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用 清華大學(xué)出版清華大學(xué)出版社社 2002 薛定宇薛定宇 n控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)MATLAB計(jì)算及仿真計(jì)算及仿真國(guó)防工業(yè)出版社，國(guó)防工業(yè)出版社，2004 黃忠霖黃忠霖n系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用清華大學(xué)出版社，清華大學(xué)出版社，2002年年 薛定宇等薛定宇等n Mechatronics=Mechanics+Electronics 機(jī)械電子學(xué)機(jī)械電子學(xué)=機(jī)械學(xué)機(jī)械學(xué)+電子學(xué)電子學(xué)n從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械技術(shù)從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械技術(shù) 、微電、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)等在系統(tǒng)工程基礎(chǔ)上有機(jī)地子技術(shù)、信息技術(shù)

4、、控制技術(shù)等在系統(tǒng)工程基礎(chǔ)上有機(jī)地加以綜合，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)最佳化的一門新科學(xué)技術(shù)。加以綜合，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)最佳化的一門新科學(xué)技術(shù)。1.1. 機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)電一體化技術(shù) 1). 精密機(jī)械技術(shù)精密機(jī)械技術(shù) 與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品的區(qū)別：機(jī)械結(jié)與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品的區(qū)別：機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、機(jī)械功能更強(qiáng)、性能更優(yōu)越。現(xiàn)代機(jī)械要求具有更構(gòu)更簡(jiǎn)單、機(jī)械功能更強(qiáng)、性能更優(yōu)越。現(xiàn)代機(jī)械要求具有更新穎的結(jié)構(gòu)、更小的體積、更輕的重量，還要求精度更高、剛新穎的結(jié)構(gòu)、更小的體積、更輕的重量，還要求精度更高、剛度更大、動(dòng)態(tài)性能更好。度更大、動(dòng)態(tài)性能更好。信息處理技術(shù)信息處理技術(shù) 信息處理技術(shù)包括信息的交換、存取、信息處理技術(shù)包括

5、信息的交換、存取、運(yùn)算、判斷和決策，實(shí)現(xiàn)信息處理的工具是運(yùn)算、判斷和決策，實(shí)現(xiàn)信息處理的工具是計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)，因此計(jì)，因此計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息處理技術(shù)是密切相關(guān)的。計(jì)算機(jī)技術(shù)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息處理技術(shù)是密切相關(guān)的。計(jì)算機(jī)技術(shù)包括計(jì)算機(jī)的軟件技術(shù)和硬件技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)，數(shù)據(jù)技術(shù)等。算機(jī)的軟件技術(shù)和硬件技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)，數(shù)據(jù)技術(shù)等。 3).自動(dòng)控制技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù) 自動(dòng)控制技術(shù)范圍很廣，機(jī)電系統(tǒng)設(shè)自動(dòng)控制技術(shù)范圍很廣，機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)在基本計(jì)在基本控制理論控制理論指導(dǎo)下，對(duì)具體控制裝置或控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)指導(dǎo)下，對(duì)具體控制裝置或控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)；對(duì)設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)進(jìn)行仿真和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，最后使研制的系統(tǒng)計(jì)；對(duì)

6、設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)進(jìn)行仿真和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，最后使研制的系統(tǒng)可靠地投入運(yùn)行。控制系統(tǒng)是指由被控對(duì)象和控制裝置所構(gòu)成可靠地投入運(yùn)行。控制系統(tǒng)是指由被控對(duì)象和控制裝置所構(gòu)成的，能夠?qū)Ρ豢貙?duì)象的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)、使之具有一定的狀的，能夠?qū)Ρ豢貙?duì)象的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)、使之具有一定的狀態(tài)和性能的系統(tǒng)。態(tài)和性能的系統(tǒng)。 4).檢測(cè)傳感技術(shù)檢測(cè)傳感技術(shù) 傳感與檢測(cè)裝置是系統(tǒng)的感受器官，傳感與檢測(cè)裝置是系統(tǒng)的感受器官，它與信息系統(tǒng)的輸入端相連并將檢測(cè)到的信息輸送到信息處理它與信息系統(tǒng)的輸入端相連并將檢測(cè)到的信息輸送到信息處理部分。傳感與檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它部分。傳感與檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)

7、鍵環(huán)節(jié)，它的功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度就越高。傳感與檢測(cè)的關(guān)鍵元的功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度就越高。傳感與檢測(cè)的關(guān)鍵元件是件是傳感器傳感器。 5).伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 伺服驅(qū)動(dòng)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各伺服驅(qū)動(dòng)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的驅(qū)動(dòng)裝置，由微型計(jì)算機(jī)通過(guò)接口與這些傳動(dòng)裝置相種類型的驅(qū)動(dòng)裝置，由微型計(jì)算機(jī)通過(guò)接口與這些傳動(dòng)裝置相連接，控制它們的運(yùn)動(dòng)，連接，控制它們的運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)工作機(jī)械帶動(dòng)工作機(jī)械作回轉(zhuǎn)、直線以及其他作回轉(zhuǎn)、直線以及其他各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)裝置主要指各種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源電路。驅(qū)動(dòng)裝置主要指各種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源電路。6).系統(tǒng)總體技術(shù)系統(tǒng)總體技術(shù)

8、是一種從整體目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)的是一種從整體目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和全局角度，把功能和技術(shù)方案組成方案組進(jìn)行分析、評(píng)觀點(diǎn)和全局角度，把功能和技術(shù)方案組成方案組進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和優(yōu)選的綜合應(yīng)用技術(shù)。系統(tǒng)總體技術(shù)解決的是系統(tǒng)的性能價(jià)和優(yōu)選的綜合應(yīng)用技術(shù)。系統(tǒng)總體技術(shù)解決的是系統(tǒng)的性能優(yōu)化問(wèn)題和組成要素之間的優(yōu)化問(wèn)題和組成要素之間的有機(jī)聯(lián)系有機(jī)聯(lián)系問(wèn)題，即使各個(gè)組成要素問(wèn)題，即使各個(gè)組成要素的性能和可靠性很好，但如果整個(gè)系統(tǒng)不能很好協(xié)調(diào)，系統(tǒng)也的性能和可靠性很好，但如果整個(gè)系統(tǒng)不能很好協(xié)調(diào)，系統(tǒng)也很難正常運(yùn)行。很難正常運(yùn)行。2. 機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r機(jī)電一體化的發(fā)展?fàn)顩r1). 20世紀(jì)世紀(jì)60年代前為第

9、一階段，年代前為第一階段，“萌芽階段萌芽階段”n工程師們自覺(jué)或者不自覺(jué)地把機(jī)械產(chǎn)品和電子技術(shù)相結(jié)合，以提工程師們自覺(jué)或者不自覺(jué)地把機(jī)械產(chǎn)品和電子技術(shù)相結(jié)合，以提高機(jī)械產(chǎn)品的性能。但是由于電子技術(shù)的發(fā)展相對(duì)落后，使得機(jī)高機(jī)械產(chǎn)品的性能。但是由于電子技術(shù)的發(fā)展相對(duì)落后，使得機(jī)械與電子的結(jié)合還沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。械與電子的結(jié)合還沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。2). 70年代到年代到80年代為第二階段，年代為第二階段，“蓬勃發(fā)展階段蓬勃發(fā)展階段” n計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。nmechatron

10、ics一詞首先在日本被普遍接受，大約到一詞首先在日本被普遍接受，大約到20世紀(jì)世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)。機(jī)電一體化技年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn)。機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。各國(guó)均開(kāi)始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。各國(guó)均開(kāi)始對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持。3). 90年代后期開(kāi)始為第三階段，年代后期開(kāi)始為第三階段，“智能化階段智能化階段”n光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化，微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新一體化

11、中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電分支。對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)、分析和集成方法，機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢(shì)都進(jìn)行了深入研究。n智能化智能化：智能化是：智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。在控世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷生理學(xué)和混沌動(dòng)力學(xué)新思想、新方法，模擬人類智能，使它具

12、有判斷推理、邏輯思維和自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。主要推理、邏輯思維和自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。主要體現(xiàn)在診斷過(guò)程的智能化，人機(jī)接口的智能化，加工過(guò)程的智能化。體現(xiàn)在診斷過(guò)程的智能化，人機(jī)接口的智能化，加工過(guò)程的智能化。n模塊化模塊化：由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有：由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要的事。需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元分復(fù)雜但又是非常重要的事。需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部

13、件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，很難制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，的匹配和接口。由于利益沖突，很難制定國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過(guò)組建一些大企業(yè)逐漸形成。從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化但可以通過(guò)組建一些大企業(yè)逐漸形成。從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來(lái)的好處可以肯定，模塊化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。帶來(lái)的好處可以肯定，模塊化將給機(jī)電一體化企業(yè)帶來(lái)美好的前程。n網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化：20世紀(jì)世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。機(jī)電年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)一體化新產(chǎn)品一旦研制出來(lái)，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，

14、很快就會(huì)暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，機(jī)興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。電一體化產(chǎn)品無(wú)疑朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。n微型化微型化：微型化興起于：微型化興起于20世紀(jì)世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），），泛指幾何尺寸不超過(guò)泛指幾何尺寸不超過(guò)1cm

15、的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展。微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小 、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方、運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)，微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。n綠色化綠色化：機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化是指，使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，：機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化是指，使用時(shí)不污染生

16、態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用。報(bào)廢后能回收利用。n人格化人格化：機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機(jī)電一體化：機(jī)電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品人的智能 情情感感 人性顯得越來(lái)越重要，另一層是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電人性顯得越來(lái)越重要，另一層是模仿生物機(jī)理，研制各種機(jī)電一體化產(chǎn)品。一體化產(chǎn)品。n系統(tǒng)化系統(tǒng)化：系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開(kāi)：系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開(kāi)放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和放式和模式化的總線結(jié)

17、構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能大大加強(qiáng)。通信功能大大加強(qiáng)。n機(jī)電系統(tǒng)：機(jī)械系統(tǒng)與微電子系統(tǒng)，特別是與微處理機(jī)電系統(tǒng)：機(jī)械系統(tǒng)與微電子系統(tǒng)，特別是與微處理器或微機(jī)有機(jī)結(jié)合，從而賦予新的功能和性能的一種器或微機(jī)有機(jī)結(jié)合，從而賦予新的功能和性能的一種新產(chǎn)品。新產(chǎn)品。 n 應(yīng)用機(jī)械工程和電子工程相結(jié)合的這些技術(shù)的機(jī)械電子裝置應(yīng)用機(jī)械工程和電子工程相結(jié)合的這些技術(shù)的機(jī)械電子裝置（產(chǎn)品），典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品（產(chǎn)品），典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品(系統(tǒng)系統(tǒng))有：有： 數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、汽車

18、電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、版印刷系統(tǒng)、CADCAM系統(tǒng)等。系統(tǒng)等。1.2 機(jī)電系統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)在機(jī)械主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引入微在機(jī)械主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引入微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱（運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)的系統(tǒng)）成系統(tǒng)的總稱（運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)的系統(tǒng)）n 特點(diǎn)特點(diǎn)：是機(jī)械工程、電子學(xué)和智能控制算法在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和：是機(jī)械工程、電子學(xué)和智能控制算法在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中的制造中的協(xié)同整合協(xié)同整合。 1.

19、機(jī)電系統(tǒng)的特點(diǎn)機(jī)電系統(tǒng)的特點(diǎn)n兩個(gè)系統(tǒng)論兩個(gè)系統(tǒng)論 物理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。物理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。 物理系統(tǒng)包括各種驅(qū)動(dòng)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器；控制系物理系統(tǒng)包括各種驅(qū)動(dòng)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器；控制系統(tǒng)包括軟、硬件。統(tǒng)包括軟、硬件。機(jī)電一體化軟件機(jī)械學(xué)電子學(xué)2. 基本組成要素基本組成要素五塊論五塊論動(dòng)力部分控制器檢測(cè)部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械本體(a)動(dòng)力控制檢測(cè)動(dòng)作構(gòu)造(b)n典型的機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)包含以下幾個(gè)基本要素：典型的機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)包含以下幾個(gè)基本要素： 機(jī)械本體、動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測(cè)試機(jī)械本體、動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測(cè)試部分、控制及信息處理部分。部分、控制及信息處理部分。1.3 機(jī)電系統(tǒng)

20、實(shí)例機(jī)電系統(tǒng)實(shí)例仿真的定義仿真的定義n 仿真是指對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)某一層次仿真是指對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)某一層次抽象屬性抽象屬性的模仿。其基本思的模仿。其基本思想是利用物理的或數(shù)學(xué)的模型來(lái)類比模仿現(xiàn)實(shí)過(guò)程，以尋求對(duì)想是利用物理的或數(shù)學(xué)的模型來(lái)類比模仿現(xiàn)實(shí)過(guò)程，以尋求對(duì)真實(shí)過(guò)程的認(rèn)識(shí)。它所遵循的基本原則是真實(shí)過(guò)程的認(rèn)識(shí)。它所遵循的基本原則是相似性原理相似性原理。 在工程技術(shù)界，系統(tǒng)仿真是指通過(guò)系統(tǒng)模型的試驗(yàn)間接的獲在工程技術(shù)界，系統(tǒng)仿真是指通過(guò)系統(tǒng)模型的試驗(yàn)間接的獲取原形的規(guī)律性認(rèn)識(shí)。取原形的規(guī)律性認(rèn)識(shí)。 計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)的發(fā)展給系統(tǒng)的仿真技術(shù)帶來(lái)了驚人的計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)的發(fā)展給系統(tǒng)的仿真技術(shù)帶來(lái)了驚人的變

21、化。只要設(shè)計(jì)者能夠全面了解了系統(tǒng)所處的環(huán)境及系統(tǒng)中的對(duì)變化。只要設(shè)計(jì)者能夠全面了解了系統(tǒng)所處的環(huán)境及系統(tǒng)中的對(duì)象，并能夠建立象，并能夠建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，便可以使用，便可以使用計(jì)算機(jī)對(duì)于系統(tǒng)進(jìn)計(jì)算機(jī)對(duì)于系統(tǒng)進(jìn)行仿真與分析行仿真與分析。1)、模型的定義、模型的定義n模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有關(guān)結(jié)構(gòu)信息和行為的某種形式的描述，是模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有關(guān)結(jié)構(gòu)信息和行為的某種形式的描述，是對(duì)系統(tǒng)的特征與變化規(guī)律的一種對(duì)系統(tǒng)的特征與變化規(guī)律的一種定量抽象定量抽象，是人們認(rèn)識(shí)事物的，是人們認(rèn)識(shí)事物的一種手段或工具。一種手段或工具。2)、模型的分類、模型的分類a. 物理模型物理模型n是一類具有某種實(shí)物物理

22、特征的模型，是不以人的意志為轉(zhuǎn)移是一類具有某種實(shí)物物理特征的模型，是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀存在的實(shí)體，是根據(jù)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的物理性質(zhì)構(gòu)造的。如：的客觀存在的實(shí)體，是根據(jù)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的物理性質(zhì)構(gòu)造的。如：飛行器研制中的飛行模型；船舶制造中的船舶模型等。飛行器研制中的飛行模型；船舶制造中的船舶模型等。1. 仿真模型仿真模型b. 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型n是從一定的功能或結(jié)構(gòu)上進(jìn)行相似，用數(shù)學(xué)的方法來(lái)再是從一定的功能或結(jié)構(gòu)上進(jìn)行相似，用數(shù)學(xué)的方法來(lái)再現(xiàn)原型的功能或結(jié)構(gòu)特征。是根據(jù)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的現(xiàn)原型的功能或結(jié)構(gòu)特征。是根據(jù)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)關(guān)系數(shù)學(xué)關(guān)系構(gòu)造的。構(gòu)造的。c.仿真模型仿真模型n指根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，用仿真語(yǔ)言轉(zhuǎn)

23、化為計(jì)算機(jī)可以指根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，用仿真語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以實(shí)施的數(shù)字模型。實(shí)施的數(shù)字模型。計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真2. 計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真的定義計(jì)算機(jī)仿真的定義n 計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真也稱計(jì)算機(jī)模擬，是利用計(jì)算機(jī)對(duì)研究系統(tǒng)也稱計(jì)算機(jī)模擬，是利用計(jì)算機(jī)對(duì)研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和行為以及參與系統(tǒng)控制的主動(dòng)者，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)、功能和行為以及參與系統(tǒng)控制的主動(dòng)者，進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能的比較，利用建立的模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研究和分析，并將性能的比較，利用建立的模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研究和分析，并將系統(tǒng)過(guò)程演練出來(lái)。系統(tǒng)過(guò)程演練出來(lái)。n 利用計(jì)算機(jī)高速而精確的計(jì)算能力、大容量存儲(chǔ)和處理利用計(jì)算機(jī)高速而精確的計(jì)算能力、

24、大容量存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的能力，結(jié)合設(shè)計(jì)者的綜合分析、邏輯判斷及創(chuàng)造性思數(shù)據(jù)的能力，結(jié)合設(shè)計(jì)者的綜合分析、邏輯判斷及創(chuàng)造性思維，用以加快設(shè)計(jì)進(jìn)程、縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的技維，用以加快設(shè)計(jì)進(jìn)程、縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的技術(shù)。術(shù)。 計(jì)算機(jī)仿真是基于所建立的計(jì)算機(jī)仿真是基于所建立的系統(tǒng)仿真模型系統(tǒng)仿真模型，利用，利用計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究的方法。計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究的方法。n計(jì)算機(jī)仿真程序可以重復(fù)利用，方便對(duì)系統(tǒng)的修改，代價(jià)小；計(jì)算機(jī)仿真程序可以重復(fù)利用，方便對(duì)系統(tǒng)的修改，代價(jià)小；n通過(guò)不斷的進(jìn)行仿真修改可以深化對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)通過(guò)不斷的進(jìn)行仿真修改可以深化對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而

25、對(duì)系統(tǒng)采取相應(yīng)的控制策略；采取相應(yīng)的控制策略；n利用計(jì)算機(jī)仿真，會(huì)更接近實(shí)際系統(tǒng)的工作狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)利用計(jì)算機(jī)仿真，會(huì)更接近實(shí)際系統(tǒng)的工作狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)電產(chǎn)品的快速開(kāi)發(fā)。電產(chǎn)品的快速開(kāi)發(fā)。 （1）系統(tǒng)：研究的對(duì)象）系統(tǒng)：研究的對(duì)象 （2）模型：系統(tǒng)的抽象）模型：系統(tǒng)的抽象 （3）計(jì)算機(jī)：工具與手段）計(jì)算機(jī)：工具與手段系統(tǒng)模型計(jì)算機(jī)建立仿真模型建立數(shù)學(xué)模型仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析圖1 .1 計(jì) 算機(jī)仿真三要素關(guān)系圖計(jì)算機(jī)仿真內(nèi)容及基本步驟計(jì)算機(jī)仿真內(nèi)容及基本步驟 包括三個(gè)基本的內(nèi)容：建模包括三個(gè)基本的內(nèi)容：建模 仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn) 結(jié)果分析結(jié)果分析問(wèn)題的闡述設(shè)置目標(biāo)建立模型仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)編程序驗(yàn)證正確與否確認(rèn)運(yùn)行分析輸出結(jié)果是是否否圖1 .2 計(jì) 算機(jī)仿真程序流程仿真系統(tǒng)中的模型均為基于一定機(jī)理和算法建立起來(lái)仿真系統(tǒng)中的模型均為基于一定機(jī)理和算法建立起來(lái)的確定性模型，其輸出輸入?yún)?shù)也是用數(shù)值表示，是定量的。