《自動化技術中的進給電氣運動》學習筆記一

2022-08-15 14:24:20 字數 2441 閱讀 7031

知識要點:

第一章主要講解的是關於調節與控制的相關知識。這些知識實際上我之前在《機械工程控制基礎》這門課程中或多或少的學習或者了解過但未有深究。在沒有學習控制理論之前,我難以理解控制工程中"系統"的概念,採用數學化和拉氏變換的處理方法使得系統中的各個物理量得以跨越時間的維度聯絡起來,將系統看成乙個獨立於外界變化的"黑箱",將輸入輸出都看成是對這個系統的刺激或者說激勵,系統便會產生一定的反應。對於乙個確定的系統,輸入、輸出、系統特性的其中兩個因素都能決定第三個,這在**和調節中也起到了至關重要的作用。

1.1節中主要要點是關於幾個控制和調節的名詞解釋和基本概念解析。

1.工作原理框圖

在控制工程中通常習慣採用工作原理框圖來表徵系統的執行過程,這是由實際系統數學化得到的微分方程組推導整合而來的。乙個系統的函式關係可以借助於物理量的作用線和表示其作用方向的箭頭規定出來。作用線、相加點與矩形功能框在一起得到系統的工作原理框圖

2.調節迴路訊號

這部分主要按照訊號的時間和幅值是否連續分為數碼訊號和模擬訊號,二進位制訊號也算是數碼訊號的一種。通常採用電位器、自動同步機或者測速發電機作為模擬訊號發生器。但是數字工作系統中由於處理能力和容量的限制,系統只能每隔一定的時間進行一次取樣,造成訊號失真。數碼訊號源於數字系統產生,在如今的計算機時代與數控系統中更有利於訊號的處理,系統與系統之間避免較大的資訊損失,但是如果需要提高精度的話就需要加大數碼訊號的位數。

3.取樣、線性化及定標

這部分主要是對訊號進行採集和處理,有利用對訊號進行分析和並且對系統進行控制。取樣是對輸入訊號的採集和數位化,取樣系統每隔乙個週期就讀取乙個輸入值並轉換成數字量,對於數碼訊號的採集則要兼顧傳輸訊號的位元率和接收訊號的同步性,即使是週期相同我覺得也應該保證相位上也要相同,不然就需要乙個輸出鎖存或者輸入快取來保證同步。線性化指的是用一條傳遞環節在工作點的切線來代替其連續且非線性的特性曲線,依據是傳遞環節的靜態特性不是通過測量獲取就是通過數學式推出,線性化是針對的輸入量和輸出量而言的。而定標相對值即是對採集量的幅值統一和無量綱化,減少分析的引數和複雜程度。

1.2

節主要要點是系統的傳遞特性和典型的基本傳輸環節。

1.靜態特性與動態特性

動態特性主要描述系統在過渡過程的變化情況,而靜態特性主要用於系統在穩定狀態下的特徵。動態特性有時間域或復變數域兩種描述手段,常用復變數域對系統動態特性進行分析。這種分析方法得以統看成由幾個基本環節的組合而成,相比於時間域的分析雖然直觀度下降但是分析的效率大大提高。

動態特性描述方法圖

2.基本傳遞環節

基本傳遞環節中介紹了比例環節、一階延時環節、二階延時環節、積分環節、微分環節、比例積分環節等等。各環節都有相應的例項。

電氣比例環節:採用乙個運算放大器實現,輸入輸出為輸入電壓和輸出電壓。

機械式1階延時環節:由彈簧和阻尼併聯而成,輸入量為對系統的壓力,輸出量為位移。

機械式二階延時比例環節:是機械一階環節考慮運動部件的質量得到的新環節。

機械式積分環節:是在乙個進給運動單元中將乙個絲槓的轉速變成乙個滑板位移的過程。

電氣微分環節:乙個電容器的充電電流與所施加的電壓的關係。

電氣純時滯狀態或延遲環節:乙個電晶體斬波器的工作過程,輸入量為控制電壓,輸出量為輸出電壓。

比例積分環節:由比例環節和積分環節串聯而成。

主要難點和疑點:

所有的系統都適合用系統原理框圖來表示嗎?如果不是的話,那有沒有其他更好的辦法來分析那些很複雜或者難以用基本環節組合出的系統?

有沒有很好的辦法處理和儲存模擬訊號,我覺得模擬訊號理論上可以做到數碼訊號達不到的精度水平,這對於控制系統來說不是更加精確嗎?

書籍中"取樣-保持環節引起乙個平均為1/2取樣時間的延時和乙個平均為1/2解析度的幅值偏差δ"為什麼恰好是1/2的時長和1/2的解析度?

機械系統在組成基本環節中似乎有一定的侷限性,書中也沒有介紹機械微分環節,那麼有沒有機械的微分環節呢?

難點在於如何採用數學的角度來分析乙個複雜的系統,刪繁就簡,從而提取出對調節和控制有很大影響的因素。了解了各個因素之間的影響之後才不會盲目的改變輸入或者系統引數導致得不到理想的輸出甚至是系統崩潰。

《自動化技術中的進給電氣運動》及學科學習筆記二

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