教学内容
机电系统相关技术与仿真技术概述 MATLAB 语言基础 系统数学模型的建立与仿真的数值积分方法 运用仿真工具对系统进行数学描述建模和分析 SIMULINK 仿真基础 机电系统动态仿真实例
学时安排与考试形式
总学时：30（其中上机学时10） 考试方式：笔试70% +上课10% +上机 10%
+作业10%
第一讲 机电系统与仿真概述
1.机电一体化技术
? Mechatronics=Mechanics+Electronics 机械电子学=机械学+电子学
? 从系统的观点出发，机电一体化技术是将机械技术 、微电 子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地 加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。
驱动装置主要指各种电动机的驱动电源电路。
6.系统总体技术 是一种从整体目标出发，用系统的观
点和全局角度，把功能和技术方案组成方案组进行分析、评价 和优选的综合应用技术。系统总体技术解决的是系统的性能优 化问题和组成要素之间的有机联系问题，即使各个组成要素的 性能和可靠性很好，但如果整个系统不能很好协调，系统也很 难正常运行。
用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的 智能性。
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机电一体化技术与并行工程的区别：机电一体化技术将机械技
术、微电子技术、计算机技术、控制技术和检测技术在设计和制造
阶段就有机地结合在一起，十分注意机械和其他部件之间的 相互作
用。而并行工程将上述各种技术尽量在各自范围内齐头并进，只在
不同技术内部进行设计制造，最后通过简单叠加完成整体装置 。
3). 90年代后期开始为第三阶段，“智能化阶段” ? 光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电
一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新 分支。对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电 一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。
1.4 机电一体化的发展趋势(7)
高机械产品的性能。但是由于电子技术的发展相对落后，使得机 械与电子的结合还没有得到广泛的应用。
2). 70年代到80年代为第二阶段，“蓬勃发展阶段” ? 计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展
奠定了技术基础。
? mechatronics 一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80 年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认。机电一体化技 术和产品得到了极大发展。各国均开始对机电一体化技术和 产品给以很大的关注和支持。
1.1 共性关键技术
1. 精密机械技术 与传统的机械产品的区别：机械结构
更简单、机械功能更强、性能更优越。现代机械要求具有更新 颖的结构、更小的体积、更轻的重量，还要求精度更高、刚度 更大、动态性能更好。
2.信息处理技术 信息处理技术包括信息的交换、存取、
运算、判断和决策，实现信息处理的工具是 计算机，因此计 算机技术与信息处理技术是密切相关的。计算机技术包括计 算机的软件技术和硬件技术，网络与通信技术，数据技术等。
? 智能化：智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要方向。在控 制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、 生理学和混沌动力学新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断 推理、逻辑思维和自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。主要 体现在诊断过程的智能化，人机接口的智能化，加工过程的智能化。
参考书目
? 《机电系统动态仿真》机械工业出版社 2005 刘白雁 ? 《系统仿真技术》 北京航空航天大学出版社 2006 彭晓源 ? 《机电系统仿真与设计》 哈尔滨工程大学出版社 2006 张立勋等 ? 《基于MATLAB/simulink 的系统仿真技术与应用》 清华大学出版
社 2002 薛定宇 ? 《控制系统MATLAB 计算及仿真》国防工业出版社，2004 黄忠霖 ? 《系统仿真技术与应用》清华大学出版社，2002年 薛定宇等
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机电一体化技术与自动控制技术的区别：自动控制技术的
侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析方法和自动系统的构
造等。机电一体化技术将自动控制原理及方法作为重要支撑技
术，将自控部件作为重要控制部件应用自控原理和方法，对机
电一体化装置进行系统分析和性能测算。
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机电一体化技术与计算机应用技术的区别：机电一体化技
术只是将计算机作为核心部件应用，目的是提高和改善系统性
能。计算机在机电一体化系统中的应用仅仅是计算机应用技术
中的一部分，它还可以在办公、管理及图像处理等方面得到广
泛应用。机电一体化技术研究的是机电一体化系统，而不是计
算机应用本身。
1.3 机电一体化的发展状况
1). 20世纪60年代前为第一阶段，“萌芽阶段” ? 工程师们自觉或者不自觉地把机械产品和电子技术相结合，以提
它与信息系统的输入端相连并将检测到的信息输送到信息处理 部分。传感与检测是实现自动控制、自动调节的关键环节，它 的功能越强，系统的自动化程度就越高。传感与检测的关键元 件是传感器。
5.伺服驱动技术 伺服驱动包括电动、气动、液压等各
种类型的驱动装置，由微型计算机通过接口与这些传动装置相 连接，控制它们的运动，带动工作机械作回转、直线以及其他 各种复杂系统设
计在基本控制理论指导下，对具体控制装置或控制系统进行设 计；对设计后的系统进行仿真和现场调试，最后使研制的系统 可靠地投入运行。控制系统是指由被控对象和控制装置所构成 的，能够对被控对象的工作状态进行调节、使之具有一定的状 态和性能的系统。
4.检测传感技术 传感与检测装置是系统的感受器官，
机电系统动态仿真
天津工业大学机电系 主讲教师: 刘 欣 2011 年2月
课程任务
通过本课程的学习，使学生初步了解机电系统相 关技术以及仿真建模方法；掌握当前流行的演算式 MATLAB 语言的基本知识，结合所学课程《机械控 制工程》和《机电传动控制基础》，学会运用程序 和建模语言进行机电系统仿真和辅助设计的基本技 能，为今后从事科学研究打下较好的基础。
1.2 机电一体化技术的特色
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机电一体化技术与传统机电技术的区别：传统机电技术的操作
控制主要通过具有电磁特性的各种电器来实现，在设计中不考虑或
很少考虑彼此间的内在联系；机械本体和电气驱动界限分明，整个
装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。机电一体化技术以 计算
机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作