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机载电子设备关键技术

幻影2000-5战斗机的AG体育机载设备

“幻影”2000的机载电子设备较完备、技术比较先进。C型的座舱内装有平视显示和下视显示器,N型又作了较大改进,“幻影”2000—5的座舱与N型基本相同。“幻影”2000—5的座舱内装有一个新型广角平视显示器,在它的下面装有一个“中视显示器”,另外还有3个下视显示器。这几个显示器的作用可以互相补充,有利于减轻飞行员作战时助工作负担。

“幻影”2000的机载电子设备都与一个数字式多路数据总线交联,总线由一个18位、64K储量的计算机控制。机上装有通信设备、惯性导航设备和无线电导航设备等,属80年代水平。“幻影”2000—5还将装一种综合电子对抗系统,它具有威胁探测装置与主动式干扰机及箔条/红光曳光弹发射器交联的特点。

“幻影”2000的一些出口型装RDM火控雷达,有较好的对地功能;C型安装RDI雷达,以空战为主,兼有一定的对地功能。“幻影”2000—5采用RDY雷达,它的对空、对地功能都较强,并具有多目标能力和良好的抗电子干扰能力。在空对空工作状态,它有多种工作方式:速度搜索、边扫描边测距、多目标边搜索边跟踪、空战评估、空战方式、单目标题踪等。其最大探测距离为130公里,可同时跟踪多达8个目标,能为同时发射的4枚(一说6枚)“米卡”导弹进行火控计算,以同时攻击多个目标。RDY雷达有较强的空对地能力,使“幻影”2000—5能完全适合于遂行纵深攻击和近距支援任务。

F35战机的性能

以下优点:

1.更为先进的机载AESA多功能雷达

2.高度综合的传感器系统

3.功能强大的综合核心处理机(ICP)

4.综合高效的电子战(EW)系统(见下)

5.友好的人机界面―― 下视显示器和头盔显示器

6.综合完善的通信、导航、识别(CNI)系统

7.高度可靠的飞机管理系统

F-35共有三种型号:一种可以从海军的航空母舰上起飞的航母型(CV);另一种是为空军设计的,可以在陆地机场上起降的常规型(CTOL);第三种是为海军陆战队设计的,用于快速飞临热点地区的垂直起飞/短距降落型(STOVL)。三种飞机用相同的引擎、相同的导航设备,所有的零部件有60~80%是相同的。

第四代战机:F-35 JSF的性能:

1.隐形,超音速, 多功能.

2.有联合协同作战能力.

3.有F-16/F-18的速度和性能,

4.有先进的航空电子设备和资料数据链

5.有先进的反措施系统

6.有强大的续航能力,内藏燃料箱和武器

7.只需较小的后勤保养支援.

高度综合化的电子战系统

F-35 的电子战系统综合了机载 AN/APG-81 有源电扫相控阵雷达(AESA),通信、导航、识别系统(CNI)和光电分布式孔径系统(EODAS),F-35 的电子战系统拥有大量专用天线,当然机载有源相控阵雷达的也可为电子战系统服务,例如 AESA 可执行电子战支援和信号收集、分析的任务。由于 AESA 能够提供非常强的定向射频(DRF)输出能力,F-35 可利用其综合电子战系统中的雷达告警接收机(RWR)与 APG-81 相配合工作,雷达告警接收机能为 APG-81 雷达提供敌机精确的目标方位指示,在此指示下,APG-81 雷达可以不采用大空域扫描方式,而采用 2°×2°(方位×俯仰)的针状窄波束对所指示的方向进行精确扫描,在减小被截获概率的同时提高搜索效率。即 F-35 的电扫相控阵雷达完全在电子战系统的控制之下对敌机进行定向扫描,从而大大提高了 F-35 的战场生存能力。

和老旧的联合式电子战系统(FEWS)相比,综合电子战系统(IEWS)的体积更小,重量更轻,对电力系统的要求更低,并且成本低廉,IEWS 可大幅度增强现代战斗机的战场生存能力。综合电子战系统通过和机载 AESA 雷达系统交联,即提高了雷达的工作效能,又缩短了综合电子战系统的反应时间。艾利克.布朗杨说道:“F-35 的机载综合电子战系统和相控阵雷达系统的结合非常完美!”

F-35 的机载综合电子战系统的综合化水平是世界上所有战斗机中最高的,通过 F-35 的综合核心处理器(ICP),其综合电子战系统不仅和 APG-81 雷达相交联,还和其它的机载任务传感器相连通。当电子战系统的综合化程度达到了这个水平的时候,其机载光电分布式孔径系统(EODAS)传感器也可支持电子战系统的对抗措施。虽然基于射频(RF)信号的电子战系统和基于红外(IR)信号的分布式孔径系统是在不同的电磁波频率范围内分开地运作的,但是,通过功能强大的机载综合核心处理器,它们也可以交联在一起进行工作。以前,在老旧的战斗机上,电子战系统的传感器和红外光电侦测系统的传感器是互相独立工作的,飞行员要分别操作电子战系统和光电侦测系统的传感器来探测到的威胁目标,并在座舱内不同的显示器上读取不同传感器的探测到的不同信息,其工作量过大。而 F-35 上的高度综合化的电子战系统可以将各种不同的传感器交联起来,并自动对比各种传感器探测到的威胁目标,经过信息过滤后,自动将最佳结果显示给飞行员,这极大的减轻了飞行员的工作负担。如此高的自动化水平使飞行员更为高效地掌握战场态势,从而大大缩短了飞行员实施电子对抗措施的决策和反应时间。

请介绍一下幻影-2000-5的性能,比之前有什么改进?包括武器系统

“幻影”2000是法国在ACF计划中止之后着手研制的单座、单发轻型战斗机。1975年12月法国空军正式宣布选用“幻影”2000作为80年代中期以后的主力战斗机,第1架原型机于1977年底出厂,1978年3月首飞。生产型飞机于1983年开始交付,1984年形成初步作战能力(装备了第1个作战中队)。截止到1995年底,已有“幻影”2000C/B、E/D、N、和“幻影”2000-5等5种型号,订货数达550架,1995年初已交付400架以上。

“幻影”2000飞机的导航/攻击系统是以数字计算机为核心的综合系统。实现了导航/攻击/显示的缩小合化。各分系统之间通过多路传输数据总线连接。

“幻影”2000采用和“幻影”Ⅲ相同的“无尾三角翼”气动布局,但应用了电传操纵、放宽静稳定度和复合材料等多项先进技术,并安装有大推力涡轮风扇发动机及更先进的电子设备,使作战水平大幅提高,“幻影”2000成为第三代战斗机中的一员。

“幻影”2000飞机采用前缘58度后掠的大型三角形下单翼和大后掠角大面积的垂尾,两侧进气口呈半圆形并带中心半锥体。在进气口后的机身上,另装有一片小翼,可对主翼产生有利干扰涡。视界良好的水泡形座舱盖前有一个空中加油用的受油管。

“幻影”战斗机,可称得上是一种“名牌”战斗机。从目前国外战斗机的研制和销售来看,真正能与美国和前苏联战斗机抗衡的,也就数“幻影”飞机了。从60年代初“幻影”皿装备部队以来,“幻影”系列飞机牢牢地占领了世界战斗机市场。它不仅是法国航空兵的主力战分机,而且已成为不少第三世界国家空军的主力机种。它的改进型迅速而繁多,形成了一个“幻影”飞机系列。国外有人用“幻影时代”来形容“幻影”系列战斗机发展的盛况。“幻影”2000是“幻影”系列中最新的一种战斗机,也是目前第三代战斗机中唯一采用不带前翼的无尾三角翼布局的飞机。虽然它至今还没有赫赫战绩,在海湾战争也不象F—15、F—16那样引人注目,但从其性能水平和作战效能来看,确是一种研制得相当成功的好飞机。现在,法国军方已决定选用“阵风”战斗机作为新一代战斗机,“幻影”系列的发展也行将终结,但是“幻影“2000”飞机的改型至少要用到2010年。

70年代中期,美国F—15等第三代战斗机开始服役,法国也开始考虑其主力战斗机的更新换代。1975年底,法国决定选用“幻影”2000战斗机来逐步取代“幻影”III和“幻影”F.1,计划干80年代中后期成为法国的主力战斗机。“幻影”2000采用了与“幻影”III相同的无尾三角翼气动布局,但由于采用了电传操纵、主动控制技术等新技术和新型的机载电子设备,并采用了新型涡轮风扇发动机,因而作战效能比以前的“幻影”飞机大有提高。1978年3月,第一架原型机首次试飞。1983年,“幻影”2000飞机开始装备部队。除装备法国空军外,这种飞机还向埃及、印度、秘鲁、阿联酋和希腊等国出口。

“幻影”2000的改型有:

“幻影”2000C 基本型,单座制空型战斗机,1983年交付部队。

“幻影”2000B 双座截击兼教练型。

“幻影”2000E 单座多用途改型。

“幻影”2000D 双座多用途兼教练改型。

“幻影”2000N 双座对地攻击机,由于结构加强,能以高亚音速的高速度沿超低空60米高度强行突防渗透进行袭击或实施核打击,是一种能深入敌后作“外科手术式”奇袭的机种,1987年2月服役开始。

独树一帜

“幻影”2000是很有特色的一种第三代战斗机,它是目前已服投的第三代战斗机中唯一采用不带前Il的三角翼飞机。可以说,这是一种独树一帜的第三代飞机。法国在战斗机研制方面独树一田的做法不仅体现在“幻影”2000飞机上,而且体现在整个“幻影”系列飞机的形成和发展之中。

从法国的经济实力和技术水平来看,与美国是有相当差距的;与西欧一些国家相比,法国也并不占优势。法国就是仗凭其“独树一织”的精神,坚持其独立性,才取得了在战斗机研究领域中重要的位置。法国在战斗机发展过程中,独立性主要体在以下几个方面:

一是坚持适合国情的发展思想。法国是个第二世界国家,在经济和技术上与美国有差距,因而不能象美国那样强调“全新设计”和研制各种用途比较单一曲战斗机,而是坚持“渐改”发展和注重“一机多型”、“一机多用”。法国空军的主力战斗机从“幻影”III、“幻影”2000系列,直到它前正在研制中的“阵风”战斗机,都坚持了“渐改”发展的途径。这种研制途径的优点是研制周期短、经费节省,既能继承上一阶段设计的长处,又能在一、两项关键性能上有重大突破。从“幻影”飞机系列的研制进展和使用结果来看,这种做法是成功的。

一机多型和多用,是“幻影”飞机的“传家宝”,“幻影”2000飞机也不例外。它的基本型是空中优势战斗机2000C,可遂行全天候、全高度/全方位、远程拦截任务;不久又发展了2000B双座教练型和2000N对地攻击型,最近又研制了空战能力明显提高的2000—5型。此外,还发展其它的一些改型机。对一个经济实力不十分雄厚、要求装备数量不太多的国家来说,这种“多用途”飞机是比较合用的,而且也有利于出口和争夺国外用户。

二是坚持自己的技术特点。无尾三角翼气动布局,是“幻影”飞机的一个重要技术特点。这种布局有一些固有的缺点,所以达索公司曾在60年代末研制了中等后擦翼布局的“幻影”F.1战斗机。但是,使用结果并不理想,特别是在荷兰等四个国家决定购置F—16而不是F.1后,达索公司更痛感放弃三角翼方案是不明智的。

他们看到只有充分发挥自己的特长才能获得优势。于是,“幻影”2000飞机重新起用三角翼布局。同时依靠达索公司坚持进行预研,采用了电传操纵、主动控制技术、新型动力装置和复合材料,终于研制出一种作战效能大有提高的“幻影”2000战斗机。它采用的M53发动机的性能水平并不很高,其推重比比F—16用的Fl00发动机几乎要差一个等级,这是“幻影”200O飞机最大的不足之处。但达索公司通过采用其它措施弥补了这个不足,使其总体性能满足了要求。而且由于M53发动机结构简单、可靠性高和维护方便,反而成为招睐第三世界国家用户的的一个最主要的特点。

三是坚持独立自主的发展道路。法国的战斗机发展一直面临着众多难题:经济实力有限,基础工业和基础技术比较薄弱,一些关键技术的水平明显落后干美国等。应该说,其自行研制战斗机是有相当困难的,但法国长期来一直坚持“以我为主”的独立自主发展战斗机的道路。它曾柜绝购置美国A—7飞机,发展自行研制的“超军旗”;没有购置效费比较高的F—16飞机,而自行研制了“幻影”2000;在与英国等联合研制下一代战斗机时,困难以在一些关键项目中取得主导地位,而毅然退出合作,自行发展“阵风”战斗机。如果光从技术水平、作战效能和经济性来分析,法国未必一定要进行“阵风”飞机的研制工作,因为F—16筹飞机的新改型很有可能能取代“阵风”。 法国坚持研制“阵风”的关键原因,是要在航空工业和战斗机发展上坚持独立自主的道路和保持在西欧的领先地位的决心。对法国来说,这种政策是正确的、是有效的。

技术特点

“幻影”2000是一种技术先进、作战效能较高的战斗机,它有如下一些主要技术特点。

(一)气动设计

从结构上看,“幻影”2000采用的三角翼布局是比较理想的方案。展弦比小,有利于减小弯矩,根梢比大,使气动中心接近翼根,也可减小弯矩。翼根处的绝对厚度大,不仅利于减轻机翼结构重量,便于制造,而且强度较高。三角形机翼的可用容积大,便于装燃油、起落架及各种设备。从气动观点来看,三角翼也有吸引力。它能减小被阻阻力,提高气动效串和增大升力。

传统三角翼布局也存在一些固有的缺点,主要是起飞、着陆性能不佳,滑跑距离长。为了解决这个问题,采用了放宽静稳定度的方案。即其气动压力小心靠近飞机的重心,使飞机在一定条件下会处于不稳定状态,并采用电传操纵来解决这种新方案的操纵问题。采取这些措施后,不仅改善了飞机的起落性能,也提高了飞机的机动性能。

(二)结构设计

“幻影”2000设计的目标之一是要增大有效载荷占飞机总重的比例,即所谓改进结构效益。为减轻结构重量,“幻影”2000广泛采用了碳纤维、硼纤维等复合材料。采用复合材科的部件有:方向舵、升降副翼、垂尾抗扭盒蒙皮、电子舱口盖和起降架舱门等。复合材料的重量占飞机总重7%左右。“幻影”20O0—5在机身下增加了外接点,以挂装“米卡”空对空导弹,还加固了机身的某些部位的结构。

(三)动力装置

“幻影”2000装1台M53发动机,这是世界上独一无二的批生产单轴式涡轮风扇发动机,它的结构简单,由10个可更换的单元体组成,易于维护。发动机在高空超音速和低空亚音速条件下的加速性很好;飞行包线的范围很宽,从狠低的飞行速度到M2.2时的油门位置没有限制。M53—P2的加力推力为95千牛,推重比只有6.5左右。“幻影”2000—5有可能装加力推力为98.1千牛的M53—P20发动机。

(四)飞行性能

“幻影”2000的飞行性能是较好的。它的最大飞行速度为M2.2,飞机无外挂时的最大允许表速1480公里/小时,但低空飞行时速度一般不能超过1350公里/小时。“幻影”2000的低速性能甚好,它的最小允许平飞表速是190公里/小时,在表速150公里/小时,仍具备杆舵操纵能力。由于M53发动机的推重比不高、推力不足,所以“幻影”2000飞机的水平加速性能和爬升性能并不突出。高度5000米,从M0.7增速到M1.3需50秒;高度10000米,从M10增速到 M20需184秒。其海平面的最大爬升串为255米/秒,在500米高度为180米/秒;高空、超音速的爬升率较高,可达150米/秒左右。

“幻影”2000的翼载荷相当小,在作战重量条件下翼载只有234公斤/平方米。这是现代战斗机中最小的,而可用升力又比较大,所以瞬时盘旋性能很好。其最大瞬时盘旋角速度达30度/秒,这对于用空对空导弹攻击敌机是很有利的。但是飞机的推重比较低,所以其稳定盘旋性能并不很好。

“幻影”2000—5飞机机内装燃油3080千克,机内载油系数(即燃油占飞机总重的比例)为0.28左右,属一般水平;其发动机的耗油串也属中等水平,所以其续航性能并不突出。无外挂飞行航程为1650公里,最大转场航程3400公里。

(五)机载电子设备

“幻影”2000的机载电子设备较完备、技术比较先进。C型的座舱内装有平视显示和下视显示器,N型又作了较大改进,“幻影”2000—5的座舱与N型基本相同。“幻影”2000—5的座舱内装有一个新型广角平视显示器,在它的下面装有一个“中视显示器”,另外还有3个下视显示器。这几个显示器的作用可以互相补充,有利于减轻飞行员作战时助工作负担。

“幻影”2000的机载电子设备都与一个数字式多路数据总线交联,总线由一个18位、64K储量的计算机控制。机上装有通信设备、惯性导航设备和无线电导航设备等,属80年代水平。“幻影”2000—5还将装一种综合电子对抗系统,它具有威胁探测装置与主动式干扰机及箔条/红光曳光弹发射器交联的特点。

“幻影”2000的一些出口型装RDM火控雷达,有较好的对地功能;C型安装RDI雷达,以空战为主,兼有一定的对地功能。“幻影”2000—5采用RDY雷达,它的对空、对地功能都较强,并具有多目标能力和良好的抗电子干扰能力。在空对空工作状态,它有多种工作方式:速度搜索、边扫瞄边测距、多目标边搜索边跟踪、空战评估、空战方式、单目标题踪等。其最大探测距离为130公里,可同时跟踪多达8个目标,能为同时发射的4枚(一说6枚)“米卡”导弹进行火控计算,以同时攻击多个目标。RDY雷达有较强的空对地能力,使“幻影”2000—5能完全适合于遂行纵深攻击和近距支援任务。

(六)武器

“幻影”2000飞机可挂装的武器品种多、数量大、毁伤威力强。机上装2门30毫米口径的"德发"554航炮,总备弹量500发,这种航炮的射速有2挡:1200发/分或1800发/分;炮弹初速为815米/分;有效射程1000米。机上共有9个外挂点(机翼下4个,机身下5个),总外挂能力约6000千克。“幻影”20O0—5武器系统与以前型号的一个主要差别是,挂装了“米卡”空对空导弹。这种导弹是世界上第一种带全互换导引头的、发射后不管的空对空导弹。它采用捷联式惯导加主动雷达或红外制导系统,可用于中、近距空战。导弹使用灵活、维护保障简便、可对付多种空中威胁,是美国先进中距空对空导弹AIM—120的有力竞争对手。“米卡”导弹长3.1米,重110千克,装主动雷达导引头时的射程为50公里左右。“米卡”导弹与RDY雷达配合使用,使“幻影”2000飞机成为第一种具有同时攻击多个目标能力的欧洲战斗机。遂行空中优势/防空作战任务时,“幻影”2000—5在机身挂架上挂4枚“米卡”导弹,机翼外侧接架上桂2枚“魔术”导弹,其余接架可用来接副油箱,以执行远程、长时间空中巡逻任务。执行对地攻击任务时,“幻影”2000可桂装普通炸弹、集束炸弹、反跑道炸弹、激光制导炸弹和火箭等武器。

(七)与F-16比较

“幻影”2000和F—16是属于同一级别的轻型战斗机,根据对“幻影”2000和F—16的作战效能指数估算值比较来看,这两种飞机的总体作战效能大体相当。在空战时,“幻影”2000的作战效能指数略优于F—16;而在对地攻击时,“幻影”2000又赂差于F—16。“幻影”2000—5的机载雷达和空对空导弹曲性能比前几种型号明显提高,其作战效能也必然增强。

“幻影”2000飞机装备M53型20000英磅级推力的发动机,全机燃油容量高达8000多公长,电传操纵系统为四余度配置,雷达为RDI脉冲多普勒型,凡单座型均带有30毫米“德发”554型机炮2门,双座型则无。空战时,可外挂4枚R550或超级530D型空对空导弹,后者攻击高度涵盖了从90米至25000米之间的各层空间。机腹外挂点多达9个,总载弹量多达13890英磅(6300千克),空战机动性能不亚于F—16。中程以上的攻击能力则优于F—16。“幻影”2000成为“幻影”Ⅲ和阵风飞机之间的过渡机种。

“幻影”2000外销多个国家,总产量估计已有400-500架。除法国空军外,还有埃及、中国台湾省、卡塔尔等7个国家和地区订购和使用。 中国台湾当局也使用幻影2000-5型。

机电一体化都有哪些关键技术?

机电一体化的关键技术:

发展机电一体化技术所面临的共性关键技术包括精密机械技术、传感检测技术、伺服驱动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、接口技术和系统总体技术等。现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术的应用。

1、机械技术

机械技术是机电一体化的基础。随着高新技术引入机械行业,机械技术面临着挑战和变革。在机电一体化产品中,它不再是单一地完成系统间的连接,而是要优化设计系统结构、质量、体积、刚性和寿命等参数对机电一体化系统的综合影响。机械技术的着眼点在于如何与机电一体化的技术相适应,利用其他高、新技术来更新概念,实现结构上、材料上、性能上以及功能上的变更,满足减少质量、缩小体积、提高精度、提高刚度、改善性能和增加功能的要求。尤其那些关键零部件,如导轨、滚珠丝杠、轴承、传动部件等的材料、精度对机电一体化产品的性能、控制精度影响很大。

在制造过程的机电一体化系统,经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术,同时采用人工智能与专家系统等,形成新一代的机械制造技术。这里原有的机械技术以知识和技能的形式存在。如计算机辅助工艺规程编制(CAPP)是目前CAD/CAM系统研究的瓶颈,其关键问题在于如何将各行业、企业、技术人员中的标准、习惯和经验进行表达和陈述,从而实现计算机的自动工艺设计与管理。

2、传感与检测技术

传感与检测装置是系统的感受器官,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。

机电一体化系统或产品的柔性化、功能化和智能化都与传感器的品种多少、性能好坏密切相关。传感器的发展正进入集成化、智能化阶段。传感器技术本身是一门多学科、知识密集的应用技术。传感原理、传感材料及加工制造装配技术是传感器开发的三个重要方面。

传感器是将被测量(包括各种物理量、化学量和生物量等)变换成系统可识别的、与被测量有确定对应关系的有用电信号的一种装置。现代工程技术要求传感器能快速、精确地获取信息,并能经受各种严酷环境的考验。与计算机技术相比,传感器的发展显得缓慢,难以满足技术发展的要求。不少机电一体化装置不能达到满意的效果或无法实现设计的关键原因在于没有合适的传感器。因此大力开展传感器的研究,对于机电一体化技术的发展具有十分重要的意义。

3、伺服驱动技术

伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置或部件,对系统的动态性能、控制质量和功能具有决定性的影响。伺服驱动技术主要是指机电一体化产品中的执行元件和驱动装置设计中的技术问题,它涉及设备执行操作的技术,对所加工产品的质量具有直接的影响。机电一体化产品中的伺服驱动执行元件包括电动、气动、液压等各种类型,其中电动式执行元件居多。驱动装置主要是各种电动机的驱动电源电路,目前多由电力电子器件及集成化的功能电路构成。在机电一体化系统中,通常微型计算机通过接口电路与驱动装置相连接,控制执行元件的运动,执行元件通过机械接口与机械传动和执行机构相连,带动工作机械作回转、直线以及其他各种复杂的运动。常见的伺服驱动有电液马达、脉冲油缸、步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机等。由于变频技术的发展,交流伺服驱动技术取得突破性进展,为机电一体化系统提供了高质量的伺服驱动单元,极大地促进了机电一体化技术的发展。

4、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大都采用计算机,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。机电一体化系统中主要采用工业控制计算机(包括单片机、可编程序控制器等)进行信息处理。人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术等都属于计算机信息处理技术。

在机电一体化系统中,计算机信息处理部分指挥整个系统的运行。信息处理是否正确、及时,直接影响到系统工作的质量和效率。因此,计算机应用及信息处理技术已成为促进机电一体化技术发展和变革的最活跃的因素。

5、自动控制技术

自动控制技术范围很广,机电一体化的系统设计是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,现场调试;最后使研制的系统可靠地投入运行。由于控制对象种类繁多,所以控制技术的内容极其丰富,例如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、再现、检索等。

随着微型机的广泛应用,自动控制技术越来越多地与计算机控制技术联系在一起,成为机电一体化中十分重要的关键技术。

6、接口技术

机电一体化系统是机械、电子、信息等性能各异的技术融为一体的综合系统,其构成要素和子系统之间的接口极其重要,主要有电气接口、机械接口、人机接口等。电气接口实现系统间信号联系;机械接口则完成机械与机械部件、机械与电气装置的连接;人机接口提供人与系统间的交互界面。接口技术是机电一体化系统设计的关键环节。

7、系统总体技术

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,将总体分解成相互有机联系的若干单元,找出能完成各个功能的技术方案,再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,如果整个系统不能很好协调,系统也很难保证正常运行。

在机电一体化产品中,机械、电气和电子是性能、规律截然不同的物理模型,因而存在匹配上的困难;电气、电子又有强电与弱电及模拟与数字之分,必然遇到相互干扰和耦合的问题;系统的复杂性带来的可靠性问题;产品的小型化增加的状态监测与维修困难;多功能化造成诊断技术的多样性等。因此就要考虑产品整个寿命周期的总体综合技术。

为了开发出具有较强竞争力的机电一体化产品,系统总体设计除考虑优化设计外,还包括可靠性设计、标准化设计、系列化设计以及造型设计等。

机电一体化技术有着自身的显著特点和技术范畴,为了正确理解和恰当运用机电一体化技术,我们还必须认识机电一体化技术与其他技术之间的区别。

(1)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以电磁学原理为基础的各种电器来实现,如继电器、接触器等,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用和影响,整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。

(2)机电一体化技术与并行技术的区别。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结合在一起,十分注意机械和其他部件之间的相互作用。并行技术是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)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。机电一体化技术是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。它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。

(4)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一部分,它还可以作为办公、管理及图像处理等广泛应用。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。

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