第1章 概論

1.1 機電系統的概念及研究價值

系統是為了形成某特殊功能而裝配起來的一組物理元件。系統可以是電的、機械的、液壓的、氣動的、熱的、生物醫學的，或者這些系統的某種組合。一般來說，機電系統是機械和電的組合系統，它的動力部分是電氣的，經過電氣系統與工藝過程或被控現象相聯系的是機械設備。機械設備與電氣動力相結合的系統稱為機電系統。機電系統是運動控制系統的基本環節。

機械設備（又稱被控對象）包括機械和機械傳動兩部分內容。電氣動力包括能量放大和執行器兩部分內容。能量放大一般是電壓放大、電流放大和功率放大，這些統稱為驅動器。執行器一般是指伺服電機、步進電機、電磁閥和電磁鐵等，根據輸出信號的類型，它常分為線性執行器和數字式執行器兩類，同時與之相匹配的是線性驅動器和脈沖驅動器。

機電系統的物理結構框圖如圖1.1所示。圖中u（t）為連續時間控制信號，u（nT）為離散時間控制信號，T是采樣周期（或控制周期），n為整數。

圖1.1 機電系統的物理結構

機電系統在國防軍事裝備、航空航天設備、民用設備、機電產品和生產過程自動化中大量存在。又因為力學系統中的位置、速度、轉角，電力系統中的電流、電壓、電感和電容，化學熱力學中的分子數、溫度、壓力、流量等和機電系統的狀態函數是相似的，所以，機電系統的研究分析具有一般性、代表性、先進性和實用性的價值。