第一篇：《閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋》教學(xué)設(shè)計(jì)[精選]

閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋 教學(xué)設(shè)計(jì)

1．教材分析及教學(xué)設(shè)計(jì)介紹

本節(jié)是在學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)有一定認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上具體的闡述閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋的辨證關(guān)系，是全書的重點(diǎn)章節(jié)，也是控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用章節(jié)章節(jié)。為以后學(xué)習(xí)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容奠定了理論基礎(chǔ)。【教學(xué)目標(biāo)】

知識(shí)目標(biāo)：了解閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋的各方面因素 能力目標(biāo)：能結(jié)合身邊的案例找出干擾的因素，并作出分析。

情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)一個(gè)控制系統(tǒng)的理解能力和分析能力，并能從物性到理性過渡，能對(duì)學(xué)習(xí)與人生產(chǎn)生干擾影響的因素進(jìn)行分析。【重點(diǎn)與難點(diǎn)】

重點(diǎn)：學(xué)會(huì)分析干擾在控制系統(tǒng)的影響，反饋在技術(shù)發(fā)明和革新中的作用。難點(diǎn)：干擾系統(tǒng)的全面分析，反饋環(huán)節(jié)的使用。【教法設(shè)計(jì)】

本課通過“案例分析法”，采用啟發(fā)式、講述式、分析等多種教學(xué)方式，以課程目標(biāo)為依據(jù)，努力提高教學(xué)的生動(dòng)性和邏輯性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的注意力，使學(xué)生能夠自己建構(gòu)出本課的知識(shí)點(diǎn)。【學(xué)法設(shè)計(jì)】

本節(jié)課的教學(xué)對(duì)象是剛剛對(duì)控制系統(tǒng)有了初步的了解學(xué)生，對(duì)控制的干擾還蒙著一層神秘的面紗。好奇心較強(qiáng)，思維活躍，雖然他們的生活經(jīng)驗(yàn)不是很豐富，但根據(jù)他們現(xiàn)有的認(rèn)知水平和認(rèn)知風(fēng)格還是很容易接受本節(jié)課的內(nèi)容。

本課教給學(xué)生的學(xué)法是“分析案例——合作探究——得出結(jié)論——思維擴(kuò)展”。【教學(xué)資源準(zhǔn)備】

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教學(xué)相關(guān)資料的準(zhǔn)備，包括文本（騎自行車的干擾分析，學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)）、圖片（各種自行車圖片、影響因素圖片）；教師演示教學(xué)課件。課件容納一些圖片和例子說明。

圖片可以從網(wǎng)上下載，也可以把書中照片用數(shù)碼相機(jī)拍攝，通過電腦處理后使用。【教學(xué)策略】

根據(jù)本課的教學(xué)目標(biāo)，我采用教師講授，媒體演示，任務(wù)驅(qū)動(dòng)，學(xué)生自主思考、合作討論等多種教學(xué)方法相結(jié)合的策略。2．教案

【創(chuàng)設(shè)情境、導(dǎo)入新課】

做一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)查：每天上學(xué)騎自行車的感受？乘車的感受等？

在送乘飛機(jī)出行時(shí)，為什么不能說祝你一路順風(fēng)，（活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生的求知欲。）

大部分同學(xué)應(yīng)該是有風(fēng)的影響，從而聯(lián)系到本節(jié)課的內(nèi)容：干擾因素，同時(shí)乘車也有干擾，而且不論是騎自行車還是乘車干擾因素不止一個(gè)，有主要的，有次要的。

這節(jié)課我們就研究研究閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋。【新課教學(xué)】

1、干擾因素

本環(huán)節(jié)通過對(duì)二個(gè)典型的案例的分析，由學(xué)生歸納閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋。再聯(lián)系實(shí)際生活，由學(xué)生列舉生活中的例子，證明他們的觀點(diǎn)。案例一：逆風(fēng)中騎自行車。案例二：飛機(jī)飛行。

結(jié)論：在控制系統(tǒng)中，干擾因素一定有，可能有一個(gè)，也可能有若干個(gè) 案例三：戰(zhàn)士在大風(fēng)大雨中進(jìn)行射擊練習(xí)。

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擴(kuò)展討論：生活中還有哪些例子說明“閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾是存在的，是不可避免的”？

馬上行動(dòng)：對(duì)電冰箱這個(gè)系統(tǒng)的分析，干擾因素，對(duì)干擾因素的控制，擴(kuò)展討論：通過分析，增加對(duì)電冰箱的了解，進(jìn)而了解生活。

案例分析：電視機(jī)的工作。從學(xué)生看電視的經(jīng)歷來分析，引導(dǎo)，讓學(xué)生從電視內(nèi)容中走出來，關(guān)注電視的相關(guān)技術(shù)與控制。

對(duì)于城市的學(xué)生可以分析自動(dòng)扶梯的升降控制，農(nóng)村的學(xué)生可以分析蔬菜大棚的溫度控制。

結(jié)論：干擾因素有時(shí)要控制，有時(shí)還要利用。

讓學(xué)生討論，生活中的一些個(gè)干擾因素，哪些要克服？，哪些可以利用？哪些干擾不能克服，也不能利用？

2、反饋 什么是反饋？

從學(xué)生的學(xué)習(xí)、考試與同學(xué)、老師的交流來談反饋。

還要以自行車為例，風(fēng)這個(gè)干擾因素，對(duì)騎自行車的人產(chǎn)生的效果，來分析反饋的定義。畫反饋的方框圖：

分析幾個(gè)反饋產(chǎn)生的影響，畫出反饋的示意圖。至少要練習(xí)四個(gè)，加深印象。騎自行車，電冰箱工作控制，駕駛員開車，某一次考試與成績(jī)。

通過這些分析，得出結(jié)論，反饋對(duì)系統(tǒng)有一定的控制作用。（引出下一個(gè)知識(shí)點(diǎn)）閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程：

從反饋的方框圖中，進(jìn)一步的分析就可以理解了，關(guān)鍵是方框圖的應(yīng)用。可以用書中的案例，但如果使用書中第一個(gè)案例一直分析下來，使教學(xué)有一定的連續(xù)性，再結(jié)合書中的例子，加以提升，要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際，書中的兩個(gè)案例較

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專業(yè)，學(xué)生沒有見過這樣的東西，分析起來難度會(huì)大一些。此處建議以電冰箱為重點(diǎn)來分析。

關(guān)鍵：找了一個(gè)主要的能檢出變化量的干擾因素，結(jié)論：能克服外界干擾，使被控量在給定值附近。擴(kuò)展：控制的范圍大小，控制的速度，是現(xiàn)代高科技的體現(xiàn)。●冰箱溫度的控制范圍，電腦CPU的溫度的控制范圍。●運(yùn)動(dòng)物體的控制。控制的范圍，控制的速度均不一樣。

3、功能模擬方法

用手動(dòng)控制代替自動(dòng)控制的方法，控制器代替人腦實(shí)現(xiàn)了需要的控制，執(zhí)行器代替了人手實(shí)現(xiàn)了控制功能，檢測(cè)器代替了人眼實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)的功能。結(jié)構(gòu)模擬與功能模擬：

模擬是人類認(rèn)識(shí)和改造客觀世界的主要途徑之一，是重要的認(rèn)知方法。功能模擬是要求模型和原型之間在功能和行為上相似。用模型實(shí)現(xiàn)原型的某些功能，模型本身就是研究的主要目的。即主要研究用什么樣的模型去實(shí)現(xiàn)原型的某些功能，從而為人類創(chuàng)造出有用的技術(shù)系統(tǒng)。

4、黑箱方法

中醫(yī)看病的方法。買西瓜的方法。通過這兩個(gè)案例的分析，了解對(duì)無法打開與不能打開的事物內(nèi)部的認(rèn)識(shí)的方法，這樣的方法的應(yīng)用還有哪些，讓學(xué)生充分的去想象、分析。【課外拓展】

為了加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶、理解，我對(duì)本節(jié)課中學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所分析的問題做以簡(jiǎn)單的總結(jié)，并以“電冰箱的控制原理”的案例再現(xiàn)本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容。鼓勵(lì)學(xué)生全面的、辨證的分析問題。

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第二篇：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)及其閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中 文 摘 要

摘要

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)及其閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本課題主要介紹了數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這種回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是一種可以實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給和精確分度運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)，它主要由原動(dòng)力、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、工作臺(tái)等幾部分組成，是一種很實(shí)用的加工工具。它常被用于臥式鏜床和加工中心上，它可提高加工效率，完成更多的工藝。通過本次對(duì)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)及其閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使我們不僅能夠設(shè)計(jì)出數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，而且能夠掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和步驟。本課題的主要內(nèi)容包括：確定數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傳動(dòng)方案；驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算及其它相關(guān)計(jì)算；機(jī)械零件的設(shè)計(jì)與校核；通過AUTOCAD繪制裝配圖和零件圖。

數(shù)控機(jī)床的圓周進(jìn)給是由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)完成的，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以與X軸、Y軸、Z軸三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，從而加工出球面、圓弧曲面等復(fù)雜曲面。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)精確的自動(dòng)分度，從而擴(kuò)大了數(shù)控機(jī)床的加工范圍。隨著數(shù)控技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的發(fā)展已成為歷史的必然。關(guān)鍵字：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái),齒輪傳動(dòng),蝸桿傳動(dòng),數(shù)控技術(shù)

-I

A b s t r a c t

-III

目錄

3.4.1 選擇蝸桿傳動(dòng)類型...................................................................15 3.4.2 選擇材料..................................................................................15 3.4.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核.................................................16 3.4.4 蝸桿與蝸輪的主要尺寸與參數(shù)………………………………… 18 3.5 軸承的選用....................................................................................................17 3.5.1軸承壽命的驗(yàn)算…………………………………………………… 19 3.5.2軸承游隙調(diào)整……………………………………………………..19

3.5.3 滾動(dòng)軸承的配合………………………………………………………

3.5.4 滾動(dòng)軸承的潤滑………………………………………………………

3.5.5 滾動(dòng)軸承的密封裝置…………………………………………………

3.6 軸的校核與計(jì)算…………………………………………………………..22 3.6.1 軸一的校核與計(jì)算………………………………………………..22 3.6.2 軸二的校核與計(jì)算………………………………………………..25 3.7 夾緊機(jī)構(gòu)的校核與計(jì)算…………………………………………………….3.8 齒輪上鍵的選擇與計(jì)算…………………………………………………..第四章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)............................................................................27 4.1 CPU板............................................................................................................27 4.1.1 CPU的選擇...............................................................................27 4.1.2 CPU接口設(shè)計(jì)...........................................................................28 4.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和人機(jī)界面....................................................................................28 結(jié)論...........................................................................................................29 參考文獻(xiàn)...................................................................................................30 致謝及聲明...................................................................................................31

-V

第一章

引

言

第一章 引 言

1.1 本課題的背景和意義

2010年在北京舉辦的第11屆中國國際機(jī)床展覽會(huì)上，數(shù)控機(jī)床、加工中心、復(fù)合機(jī)床等裝備在制造業(yè)內(nèi)已呈現(xiàn)出量大面廣的態(tài)勢(shì)，這類工作母機(jī)在各類制造業(yè)已經(jīng)得到廣泛普及，清晰地表達(dá)出了時(shí)代特征和發(fā)展潮流。機(jī)床運(yùn)動(dòng)不管是并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床，還是運(yùn)動(dòng)疊加的串聯(lián)機(jī)床，對(duì)大多數(shù)金屬加工機(jī)床來說，數(shù)控進(jìn)給復(fù)合運(yùn)動(dòng)的加工，都是以直線軸加上回轉(zhuǎn)軸的聯(lián)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。為了應(yīng)對(duì)日益增多的復(fù)雜零件加工、提高加工的精度和效率，多軸機(jī)床和復(fù)合機(jī)床需要進(jìn)一步的創(chuàng)新發(fā)展。因此，在現(xiàn)代加工中心的開發(fā)中，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)與制造便成為了研制機(jī)床部件的核心任務(wù)之一，而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，同時(shí)起著承載工作重量、夾持工件的功能，因此要非常重視其創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

但是，在中國數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展中也出現(xiàn)了很多的問題，情況并不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，產(chǎn)業(yè)還集中于勞動(dòng)力密集型得產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于西方發(fā)達(dá)國家；生產(chǎn)要素的決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)自然資源的破壞力大；企業(yè)的總體規(guī)模還偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力比較薄弱、管理水品也相對(duì)比較落后等。

從什么角度剖析中國數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r？用什么方式評(píng)價(jià)中國數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展程度？如何定位中國數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向和前景？中國數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)熱點(diǎn)問題關(guān)聯(lián)度如何？此類問題，都是數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中必須面對(duì)和解決的。中國數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展到了岔口：中國數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)生產(chǎn)企業(yè)急需選擇發(fā)展的方向。

中國數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告闡述了世界數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，分析了中國數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和差距，開創(chuàng)性的提出了“新型的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)產(chǎn)業(yè)”及其替代品產(chǎn)業(yè)概念，在此基礎(chǔ)上，從而從四個(gè)方面即“以人為本”、“科技創(chuàng)新”、“環(huán)境友好”和“面向未來”準(zhǔn)確界定了“新型的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)產(chǎn)業(yè)”及其替代產(chǎn)品的內(nèi)涵。根據(jù)“新型的數(shù)控回轉(zhuǎn)工

第一章

引

言

1.3 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理與特點(diǎn)

數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的使用，為加工中心和數(shù)控銑床提供了回轉(zhuǎn)的坐標(biāo)，通過第四軸、第五軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)完成等分、不等分或連續(xù)的回轉(zhuǎn)加工，加工出復(fù)雜的曲面，使機(jī)床原有的加工范圍得以擴(kuò)大。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)未來的發(fā)展方向是：在規(guī)格上向兩頭延伸，也就是開發(fā)小規(guī)格與大規(guī)格的轉(zhuǎn)臺(tái)以及相關(guān)的制造技術(shù)；在其性能方面將進(jìn)一步提高剎緊力矩、提高主軸轉(zhuǎn)速，向可靠性的方面發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的圓周進(jìn)給由數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)來完成，被稱為數(shù)控機(jī)床的第四軸：回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以與X軸、Y軸、Z軸三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，以加工出球、圓弧曲線等復(fù)雜曲面。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)精確的自動(dòng)分度，使數(shù)控機(jī)床的加工范圍得以擴(kuò)大。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要用于數(shù)控鏜床與銑床，其外形和通用工作臺(tái)相似，不過它的驅(qū)動(dòng)是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式。它可以與其他伺服進(jìn)給的軸聯(lián)動(dòng)。為自動(dòng)換刀數(shù)控鏜床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。它的進(jìn)給、分度轉(zhuǎn)位和定位鎖緊都是以給定的程序指令進(jìn)行控制的。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的發(fā)展方向是：在規(guī)格上向兩頭延伸，也就是開發(fā)小型轉(zhuǎn)臺(tái)和大型轉(zhuǎn)臺(tái)；在性能上將研制以青銅為材料的蝸輪，大幅度的提高工作臺(tái)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)臺(tái)的承載能力；在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動(dòng)和多軸并聯(lián)回轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)。機(jī)床工具行業(yè)的發(fā)展，依賴于行業(yè)技術(shù)整體水平和創(chuàng)新能力的提高，依賴于機(jī)床的數(shù)控化和產(chǎn)品的升級(jí)換代，依賴于制造業(yè)從剛性自動(dòng)化向柔性自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)變的這一社會(huì)需求，由于我國機(jī)床附件廠資金緊張的原因，造成技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)改造的力度不大，致使附件水平的發(fā)展嚴(yán)重滯后，從而成為制約民族機(jī)床工業(yè)發(fā)展的瓶頸。國產(chǎn)配套件在產(chǎn)品質(zhì)量、性能、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、品牌信譽(yù)、精度穩(wěn)定性等方面與西方發(fā)達(dá)國家相比都存在一定的差距，但在產(chǎn)品的價(jià)格、交貨期和售后服務(wù)上占有比較大的優(yōu)勢(shì)。另外，近幾年臺(tái)灣地區(qū)的數(shù)控附件產(chǎn)品明顯加大了對(duì)大陸市場(chǎng)的開發(fā)力度，使國內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)日趨激烈。在今后幾年中，我國機(jī)床附件廠要發(fā)展中檔次品種，在提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能水平與可靠性的同時(shí)，也要跟蹤學(xué)習(xí)西方發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)，并在產(chǎn)品創(chuàng)新下功夫；總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研的結(jié)合，走專業(yè)化生產(chǎn)的路子，面向市場(chǎng)，積極參與競(jìng)爭(zhēng)以滿足主機(jī)發(fā)展的需要。

第二章

數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理與應(yīng)用

漸增厚。但因?yàn)橥粋?cè)的螺距是相同的所以仍然可以保持正常的嚙合。當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)必須處于鎖緊狀態(tài)。為此在蝸輪底部的輻射方向上有4對(duì)夾緊瓦并在底座上均布同樣數(shù)量的小液壓缸。當(dāng)小液壓缸的上腔接通壓力油時(shí)活塞便壓向鋼球撐開夾緊瓦從而夾緊蝸輪。在工作臺(tái)需要回轉(zhuǎn)時(shí)，需先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧的作用下鋼球抬起夾緊瓦將蝸輪松開。轉(zhuǎn)臺(tái)的導(dǎo)軌面是由大型的滾柱軸承支承并由深溝球軸承、雙列推力球軸承及雙列圓柱滾子軸承保持準(zhǔn)確的回轉(zhuǎn)中心。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位精度主要取決于蝸桿副的傳動(dòng)精度因此必須采用高精度的蝸桿副。在半閉環(huán)控制系統(tǒng)中可以在實(shí)際測(cè)量工作臺(tái)的靜態(tài)定位誤差之后確定需要補(bǔ)償角度的位置以及補(bǔ)償值，將其記憶在補(bǔ)償回路中由數(shù)控裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。在全閉環(huán)控制系統(tǒng)中由高精度的圓光柵發(fā)出工作臺(tái)精確到位信號(hào)反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行控制。轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)有零點(diǎn)，當(dāng)它作回零運(yùn)動(dòng)時(shí)先用擋鐵壓下限位開關(guān)使工作臺(tái)降速然后由圓光柵或編碼器發(fā)出零位信號(hào)使工作臺(tái)精確地停在零位。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以作任意角度的回轉(zhuǎn)和分度也可以作連續(xù)的回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的具體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。

2.2 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

本課題的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

1）分析轉(zhuǎn)臺(tái)的原理和性能；

2）創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能； 3）預(yù)測(cè)機(jī)床意外載荷； 4）判別功能載荷和意義；

5）提高合理應(yīng)力分布以及剛度； 6）創(chuàng)造有利載荷條件；

7）應(yīng)用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸； 8）重量要合理；

9）零件與整體零件之間精度適宜； 10）根據(jù)性能組合選擇材料； 11）功能設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)制造工藝； 12）降低制造成本。

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數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)

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3.1 傳動(dòng)方案的選擇

3.1.1 傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)時(shí)應(yīng)滿足的要求

此次設(shè)計(jì)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和轉(zhuǎn)臺(tái)組成，傳動(dòng)裝置是在原動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)臺(tái)之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)地分度運(yùn)動(dòng)。合理的傳動(dòng)方案應(yīng)滿足以下要求：

（1）機(jī)械功能的要求：應(yīng)滿足工作臺(tái)的功率和運(yùn)動(dòng)形式的要求；（2）工作條件的要求：滿足工作環(huán)境和工作制度要求；（3）工作性能要求：應(yīng)該保證該轉(zhuǎn)臺(tái)工作可靠、傳動(dòng)效率高；

（4）結(jié)構(gòu)工藝性要求：要滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、使用維護(hù)方便、經(jīng)濟(jì)性合理等要求。

3.1.2 傳動(dòng)方案及其分析

如圖3-1的傳動(dòng)方案所示，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傳動(dòng)方案：一級(jí)傳動(dòng)為齒輪減速傳動(dòng)，二級(jí)傳動(dòng)為蝸輪蝸桿傳動(dòng)。

圖3-1 傳動(dòng)方案

數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傳動(dòng)方案路線為：交流伺服電機(jī)—齒輪減速傳動(dòng)—蝸桿傳動(dòng)—數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。

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度，從而實(shí)現(xiàn)位移，因此，伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，與伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)，因此稱為閉環(huán)，這樣一來，系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又回收了多少脈沖，如此，就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，可以實(shí)現(xiàn)精確定位。直流伺服電機(jī)分為有刷和無刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維護(hù)不方便，產(chǎn)生電磁干擾，對(duì)環(huán)境有要求。它一般用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)以及民用場(chǎng)合。

無刷電機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，力矩穩(wěn)定。控制復(fù)雜，容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)無需維護(hù)，效率高，運(yùn)行溫度低，電磁輻射小，壽命長，適用于各種環(huán)境。

2.交流伺服電機(jī)是無刷電機(jī)，可以分為同步與異步電機(jī)，目前的運(yùn)動(dòng)控制中一般都采用同步電機(jī)，它的功率范圍很大，可以得到很大的功率。慣量大，最高的轉(zhuǎn)動(dòng)速度低，并且隨著功率的增大而快速的降低。因此，適合于做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。

3.伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成了電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，從而，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度由編碼器的精度決定。

3.2.2 伺服電機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算

伺服電機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要中求的功率。如果額定功率小于工作中的要求，則不能保證工作機(jī)器正常工作，或是電機(jī)長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；假如額定功率過大，則電機(jī)價(jià)格高，由于效率和功率因數(shù)低而造成浪費(fèi)。工作所需功率為：Pw=FwVw/1000?w Pw=Tnw/9550?w

式中T=150N?M,nw?36rmin，電機(jī)工作效率?w=0.97代入上式得

Pw?150?36/(9550?0.97)?0.57KW

電機(jī)所需的輸出功率為：Po=Pw/?

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常生活中用的手表、電扇等都要使用各種各樣的齒輪。齒輪的種類很多，有圓柱直齒輪、圓柱斜齒輪、螺旋齒輪、直齒傘齒輪、螺旋傘齒輪、蝸輪等。其中使用較多，亦較簡(jiǎn)單的是圓柱直齒輪，又稱標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪。

直齒圓柱齒輪嚙合時(shí)，齒面的接觸線均平行于齒輪的軸線。因此輪齒是沿整個(gè)齒寬同時(shí)進(jìn)入嚙合、同時(shí)脫離嚙合的，載荷沿齒寬突然加上及卸下因此直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性差，容易產(chǎn)生噪音和沖擊，因此不適合應(yīng)用于高速以及重載的傳動(dòng)中。

根據(jù)GB/T10085—1988的推薦，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的均為直齒圓柱齒輪。

3.3.2 齒輪材料的選擇原則

齒輪材料選擇的基本原則：

1）齒輪材料必須滿足工作條件的要求。例如，用于飛行器上的齒輪，要滿足質(zhì)量小、傳遞功率大和可靠性高的要求，因此必須選擇機(jī)械性能高的合金銀；礦山機(jī)械中的齒輪傳動(dòng)，一般功率很大、工作速度較低、周圍環(huán)境中粉塵含量極高，因此往往選擇鑄鋼或鑄鐵等材料；家用及辦公用機(jī)械的功率很小，但要求傳動(dòng)平穩(wěn)、低噪聲或無噪聲、以及能在少潤滑或無潤滑狀態(tài)下正常工作，因此常選用工程塑料作為齒輪材料。總之，工作條件的要求是選擇齒輪材料時(shí)首先應(yīng)考慮的因素。

2）應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型方法及熱處理和制造工藝。大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料。中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常選用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。尺寸較小而又要求不高時(shí)，可選用圓鋼作毛坯。

齒輪表面硬化的方法有：滲碳、氨化和表面淬火。采用滲碳上藝時(shí)，應(yīng)選用低碳鋼或低碳含金鋼作齒輪材料；氨化鋼和調(diào)質(zhì)鋼能采用氮化工藝；采用表面淬火時(shí)，對(duì)材料沒有特別的要求。

3）正火碳鋼，不論毛坯的制作方法如何，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調(diào)質(zhì)碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。

4）合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。

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m=1.25mm。

3）計(jì)算齒輪傳動(dòng)中心距：a?m(z1?z2)2?70mm,中心距尺寸的尾數(shù)應(yīng)為0或5。

4）計(jì)算齒輪的幾何參數(shù)：分度圓直徑：d1?mz1?45mm，d2?mz2?88mm；齒寬：b??dd1?20mm，取b2=20mm,b1=15mm。齒頂圓直徑：da1?m(z1?2ha)=48mm，da2?m(z2?2ha?)=90mm；齒根圓直徑：df1?m(z1?2ha??2c?)=40mm；df2?m(z2?2ha??2c?)=83mm。基圓直徑db1?d1cos??d1?cos20o?42.3mm；db2?d2cos??d2?cos20o?82.7mm。

?（4）校核齒輪傳動(dòng)的彎曲疲勞強(qiáng)度

查圖16-25取標(biāo)準(zhǔn)齒輪（x=0）的復(fù)合齒形系數(shù)YFS1=4.2,YFS2=3.96;按式（16-23）驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度

2KT1YFS2?1?107194?4.2?MPa?85.25MPa???F1?

?F1?d1bm45?65?2.5Y3.96MPa?80.38MPa???F2?

?F2??F1FS2?85.25YFS14.2經(jīng)驗(yàn)算，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求，故合格。

（5）計(jì)算齒輪的圓周速度，確定齒輪精度

齒輪的圓周速度為 ?d1n13.14?45?980

v??ms?3.53ms

60?100060?1000

查表16-7，根據(jù)圓周速度v=3.53ms,取該齒輪傳動(dòng)為8級(jí)精度。

（6）繪制齒輪零件圖3-2和圖3-3。

3.3.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)齒輪的尺寸查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表3.7—31得出小齒輪為實(shí)心齒輪，大齒輪為孔板式齒輪。結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：

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3.4 蝸輪與蝸桿的選用與校核

3.4.1 選擇蝸桿傳動(dòng)類型

由于本次傳動(dòng)場(chǎng)合為機(jī)床上的工作臺(tái)，整體傳動(dòng)要求傳動(dòng)精度高，同時(shí)蝸桿副存在傳動(dòng)間隙，因此采用了雙螺距漸厚蝸桿，通過移動(dòng)蝸桿的軸向位置調(diào)整間隙。根據(jù)整體傳動(dòng)比需要設(shè)計(jì)比較大，蝸輪蝸桿的整體傳動(dòng)比也比較大，蝸桿采用單頭蝸桿，為了工作臺(tái)在工作中受力平衡與工作平衡，蝸桿的旋向采用右旋。

3.4.2 選擇材料

由于考慮到蝸桿傳動(dòng)效率不大，而且速度只是中等，故蝸桿用45號(hào)鋼；為達(dá)到更高的效率和更好的耐磨性，要求蝸桿螺旋齒面淬火，硬度為45-55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅Zcusn10Pb1，金屬鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬材料，此處的齒圈用青銅制造。

3.4.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核

根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動(dòng)中心距：

a?3kT2(ZEZP??H?)2(2-5)（1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距T2 按Z1=2，估取效率η=0.8，則:T2?T???i?153.4N?mm（2）確定載荷系數(shù)K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)Kβ=1；由表選取使用系數(shù)KA=1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)KV=1.1；則

K?KA?K??KV?1?1.15?1.1?1.265?1.27

（3）確定彈性影響系數(shù)ZE

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δH????1.53?1.27?17040?2.31?0.9773?429MPa

45?155?2.5tanr

tan(r???)驗(yàn)算效率? ??(0.95~0.96)已知r=19.45o???arctanfv;fv 與相對(duì)滑動(dòng)速度Vs有關(guān) Vs=?d1n160?1000cosr???35.5?140060?1000?cos19.54o?2.76ms

從表中用插值法查的fv=0.0238;???1.759o,代入式中得??0.89~0.90，所以彎曲強(qiáng)度是滿足要求的。

3.4.4 蝸桿與蝸輪的主要尺寸與參數(shù)

直徑系數(shù)q=12；分度圓直徑d1=42mm，蝸桿頭數(shù)Z1=1；分度圓導(dǎo)程角

zm?=arctan1?4.7o,齒形角??20o;

d1蝸桿軸向齒距：PA=394mm；

蝸桿齒頂圓直徑：da1?d1?2ham?50.4mm 蝸桿軸向齒厚：Sa?12?m=5.5mm 蝸輪：

Z2=120 Z1蝸輪齒數(shù): Z2 =2a/m-q=120，變位系數(shù)Χ=0 蝸輪分度圓直徑: d2?mz2?3.5?120=420mm 蝸輪喉圓直徑: da2?d2?2m=420+7=427mm

*傳動(dòng)比: i=蝸輪喉母圓直徑: dg2?2a?da2=462-432mm=30mm 蝸輪齒根圓直徑： df2?d2?2m(1.16?X2)=415mm 蝸輪齒頂圓直徑： de2?d2?2?0.5m=425mm 蝸輪輪緣寬度： B=0.45（d1+6m）=20mm

3.5 軸承的選用

軸承是各種機(jī)械設(shè)備中的重要支撐件，其功能是支承軸或是軸上的零

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3.5.1 軸承壽命的驗(yàn)算

1．求比值 Fa2700??0.49 Fb5500根據(jù)表13-5，深溝球軸承的最大e值為0.44，故此時(shí)

Fa?e。Fb2．初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P,根據(jù)式(13-8a)P?fp(XFr?YFa)

按照表13-6fp?1.0~1.2，取fp=1.2。

按照表13-5，X=0.56,Y值需在已知型號(hào)和基本額定靜載荷Co后才能求出。現(xiàn)暫選一近似中間值，取Y=1.5，則

P?1.2?(0.56?5500?1.5?2700)N?8556N

3.根據(jù)式（13-6），求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值

?60nLh60?1250?5000???8556?N?61699N C=P1061064.按照軸承樣本或設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇C=61800N的6310軸承 此軸承的基本額定載荷Co=38000N.驗(yàn)算如下：

Fa27001）求相對(duì)軸向?qū)?yīng)的e值與Y值。相對(duì)軸向載荷為?0.07105，Co38000在表中介于0.07-0.13之間，對(duì)應(yīng)的e值為0.27-0.31，Y值為1.6-1.4。2）用線性插值法求Y值。

(1.6?1.4)?(0.13?0.07105)Y=1.4+?1.579

0.13?0.07 X=0.56, Y=1.579 3)求當(dāng)量動(dòng)載荷Po P=1.2?(0.56?5500?1.579?2700)?8870.28N 4)驗(yàn)算6009軸承的壽命，根據(jù)式（13-5）

106C?106618003()??()h?7000h?5000h

Lh?60nP60?12508870.28即高于其計(jì)算壽命。故該對(duì)軸承適用。

3.5.2 軸承的游隙的調(diào)整

軸承的游隙通過預(yù)緊時(shí)靠端蓋下的墊片來調(diào)整的，這樣比較方便。

3.5.3 滾動(dòng)軸承的配合

滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，為使軸承便于互換和大量生產(chǎn)，軸承內(nèi)孔于軸的配合采

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3.5.5 滾動(dòng)軸承的密封裝置

密封對(duì)軸承來說是不可缺少的。密封既可以防止?jié)櫥瑒┑男孤叮部梢苑乐雇饨缬泻Ξ愇锏那秩搿７駝t會(huì)引起軸承滾道的磨粒磨損，降低軸承的使用壽命，還可能使軸承零件受到有害氣體和水分的銹蝕，加速潤滑劑老化。因此，軸承的密封裝置是軸承系統(tǒng)的重要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮能達(dá)到長期密封和防塵的作用，同時(shí)要求摩擦和安裝誤差小，拆卸、裝配方便，維修保養(yǎng)簡(jiǎn)單。

密封裝置可分為靜密封（固定密封）和動(dòng)密封（轉(zhuǎn)動(dòng)密封）兩種，前者稱為墊圈密封，后者稱為密封圈密封。按密封的結(jié)構(gòu)形式又可分為接觸式密封和非接觸式密封。

接觸式密封是密封裝置和密封部位間存在著貼合壓力的直接接觸。因此接觸式密封裝置的接觸形式、貼合壓力、潤滑狀態(tài)、滑動(dòng)速度以及相接觸處的表面加工質(zhì)量等因素都會(huì)直接影響到軸承摩擦力容許轉(zhuǎn)速及溫升。所有接觸式密封裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)使用過程中會(huì)發(fā)生磨損，其磨損和失效的程度與接觸式密封裝置本身性能及使用條件有關(guān)。

非接觸式密封就是密封裝置和所需密封部位間不發(fā)生直接接觸。由于非接觸式密封裝置中的密封間隙處，除了存在潤滑劑摩擦外均不會(huì)出現(xiàn)任何其他的摩擦，因此非接觸式密封不會(huì)產(chǎn)生磨損，使用時(shí)間較長也不會(huì)產(chǎn)生明顯的熱量，可適用于轉(zhuǎn)速較高的地方。但密封的間隙也不能過大，否則起不到密封效果。

軸承的密封裝置可以設(shè)置在軸承的支承部位，也可以設(shè)置在軸承上，前者為支承密封，后者為自身密封。

此處采用的是接觸式密封，唇形密封圈。

唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環(huán)行螺旋彈簧的緊扣作用而套緊在軸上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要緊密封的部位。即如果是為了油封，密封唇應(yīng)朝內(nèi)；如果主要是為了防止外物浸入，蜜蜂唇應(yīng)朝外。

3.6 軸的校核與計(jì)算

軸是組成機(jī)器的重要零件之一。軸的主要功能是支撐齒輪或帶輪等傳動(dòng)零件和軸上其他零件，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。同時(shí)，它又通過軸承被支撐在機(jī)架上。軸

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2T2?350167?N?476N6 d273tan?tan20o?4666N?1748N

蝸輪的徑向力

Fr?Frocos?cos1215?20??

蝸輪的軸向力

Fa=Fttan??4666tan12o15?20??N?1015N

蝸輪的圓周力

Ft2?

3)計(jì)算支反力及彎矩。根據(jù)圖b所示的受力關(guān)系繪制垂直平面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖，如圖c所示。求支反力：由?MB?0,得

Fr?59?FAV?118?Fa?d2?0

Fr?59?Fa?d21738?59?1014?2732所以 FAV??N??88N

118118由?FV?0, 得FBV?Fr?FAV??1738?(-98)?N?1866N

求垂直平面各截面的彎矩。對(duì)軸的各截面受力狀態(tài)分析可知，傳動(dòng)力作用點(diǎn)所承受的彎矩最大，對(duì)該截面設(shè)定為I-I截面；此外，軸段3上承受了較大彎矩的部位是與軸段4連接的直徑變化處，對(duì)該界面設(shè)定為???截面。上述兩截面是需要校核的兩個(gè)截面。

； ???截面：MIV左??98?59N?mm??5682N?mm

MIV右=1836?59N?mm?108326N?mm

???截面：M?V?1836?(59?33)N?mm?47766N?mm

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果繪制垂直平面內(nèi)的彎矩圖，如圖C所示。

計(jì)算水平平面內(nèi)的支反力及彎矩。根據(jù)圖b所示的受力關(guān)系繪制水平平面內(nèi)的受力圖，如圖d所示。

求支反力：；由?MB?0,得

如圖d所示，傳動(dòng)力Ft布置于兩支反力的中間，且距離相等，故

Ft4666

FAH?FBH??N?2363N

22求垂直平面各截面的彎矩。

???截面：MIH?2333?59N?mm=137667N?mm

???截面：M?V?2333?(59?33)N?mm?60668N?mm 求各剖面的合成彎矩。I-I截面：MI左=M2IV?M2IH ?(-5782)2?1376472N?mm?137668N?mm

MI右=M2IV?M2IH?1083242?1376472N?mm?175259N?mm ???截面：

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3.6.2 軸二的校核與計(jì)算

軸二即蝸桿軸的校核與計(jì)算方法與軸一相同，經(jīng)校驗(yàn)該軸符合要求。

3.7 夾緊機(jī)構(gòu)的校核與計(jì)算

在本次設(shè)計(jì)中采用液壓缸作為轉(zhuǎn)臺(tái)的夾緊機(jī)構(gòu)，液壓缸又被稱為油缸，它是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，其功能就是將液壓能轉(zhuǎn)換成直線往復(fù)式或擺動(dòng)式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。液壓傳動(dòng)具有很多優(yōu)點(diǎn)：

1、工作比較平穩(wěn)，反應(yīng)快，沖擊小，可以高速啟動(dòng)；

2、液壓缸的體積小，重量輕，慣性小，結(jié)構(gòu)緊湊，能夠輸出較大的力；

3、控制調(diào)節(jié)方便，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；4由于功率損失所產(chǎn)生的熱量可由流動(dòng)的油帶走，因此，可避免在系統(tǒng)某些局部位置所產(chǎn)生的過度溫升。

單個(gè)油缸的尺寸計(jì)算：

1、活塞：

第三章

數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)

選A型平鍵 根據(jù)直徑d=15mm和輪轂寬度15mm，從表21-1中查的鍵的截面尺寸為b=5mm，h=5mm，l=10mm，此鍵的標(biāo)記為：

鍵 5?5 GB 1096-90（2）校核擠壓強(qiáng)度

?p?4Tdhl????p L=L-B=(10-5)mm=5mm T=525250N?mm，由表21-2查的許用擠壓用力為??p?=（100-120）Mpa 則?p?4?52525015?5?10MPa?79.8MPa???p?，故擠壓強(qiáng)度足夠。電機(jī)外伸軸上的半圓鍵為 鍵 C3?15 GB 1096-79 其校核方式和蝸桿軸上的鍵相同，經(jīng)校核強(qiáng)度足夠。

第四章

控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

0、定位器中斷1）、RAM為128B、14位的計(jì)數(shù)器WDT、I/O接口共有32個(gè)。

4.1.2 CPU接口設(shè)計(jì)

CPU接口部分示意圖如4—1所示：

圖4—1 AT89C51需要完成的任務(wù)：

（1）將行程開關(guān)的狀態(tài)讀入CPU,通過中斷進(jìn)行處理，它的優(yōu)先級(jí)別最高。（2）通過程序?qū)崟r(shí)控制電機(jī)和電磁閥的運(yùn)行。

（3）接受鍵盤中斷指令，并響應(yīng)指令，將當(dāng)前行程開關(guān)狀態(tài)和鍵盤狀態(tài)反應(yīng)到LED上，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的作用。AT89C51的I/O接口按以下方式分配： 1）2）3）4）P0口通過鎖存器741S373控制七段數(shù)碼管的段； P1口通過掃描矩陣鍵盤獲取外部指令； P3口控制七段數(shù)碼管的位的選擇；

P4口用于反饋回路的信號(hào)輸入（光柵）、電磁閥驅(qū)動(dòng)、急停信號(hào)等。

4.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和人機(jī)界面

傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分包括交流伺服電機(jī)和電磁閥的驅(qū)動(dòng)，交流伺服電機(jī)必須滿足快速急停、定位和退刀時(shí)可以快速運(yùn)行、工作時(shí)能帶動(dòng)工作臺(tái)并克服外力并按照指令的速度運(yùn)行。在定位和退刀時(shí)夾緊機(jī)構(gòu)放松。

人機(jī)界面的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：要有良好的人機(jī)交互能力，要求操作方便。此系統(tǒng)中的八個(gè)數(shù)碼管前四個(gè)可以顯示鍵盤輸入的數(shù)據(jù)等指令，后四個(gè)可以記下工作臺(tái)的顯示光柵反饋給單片機(jī)的位置信號(hào)，并將角度位移顯示出來。

致謝及聲明

致

謝

衷心感謝導(dǎo)師楊教授對(duì)本人的精心指導(dǎo)。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，由于我所學(xué)知識(shí)過于繁雜，而且不精，不夠系統(tǒng)，所以在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)總是會(huì)有茫然的感覺，往往遇到問題時(shí)就會(huì)向老師請(qǐng)教，老師也總是不厭其煩地給我講解，給我啟發(fā)，讓我知道該怎么去解決所遇到的問題，慢慢得，我學(xué)會(huì)了如何獨(dú)立的去解決問題。記得每次去見老師，讓老師檢查我們所做的東西，老師往往要在電腦前坐好幾個(gè)小時(shí)給我們指點(diǎn)設(shè)計(jì)中的不足。真誠地感謝楊老師的辛勤付出！

楊教授的言傳身教將使我終生受益，同時(shí)，楊教授廣博的學(xué)識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度也值得我終生學(xué)習(xí)。

第三篇：《控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施》教學(xué)設(shè)計(jì)

《控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施》教學(xué)設(shè)計(jì)

1．教材分析及教學(xué)設(shè)計(jì)介紹

本節(jié)內(nèi)容為本節(jié)的第四時(shí)，是本節(jié)、本章、本書的最后一個(gè)時(shí)。在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)了解了結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)、控制與設(shè)計(jì)的關(guān)系。設(shè)計(jì)是技術(shù)的重要組成部分之一，而且《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》大部分都是圍繞著設(shè)計(jì)這個(gè)主題來展開的。

結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，流程是設(shè)計(jì)的方法，系統(tǒng)是設(shè)計(jì)的保障，控制是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

本節(jié)可使學(xué)生了解控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路和步驟，以電加熱器的設(shè)計(jì)為例，實(shí)現(xiàn)發(fā)熱、包層、控制、定時(shí)、過熱保護(hù)等，這電加熱器，大部分的學(xué)生都有一定的使用各損壞加熱器的經(jīng)驗(yàn)，作起來有一定的實(shí)踐性。

【學(xué)情分析】

學(xué)生對(duì)一些產(chǎn)品有一定的使用經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)有成功的，也有失敗的，通過控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的生活經(jīng)歷，上升到一定的理論認(rèn)識(shí)，對(duì)失敗的使用經(jīng)驗(yàn)，能從控制與設(shè)計(jì)的角度重新的認(rèn)識(shí)。

【教學(xué)目標(biāo)】

知識(shí)與技能：

（1）

了解簡(jiǎn)單被控制對(duì)象的基本特征。畫出系統(tǒng)方框圖，形成初步設(shè)計(jì)方案

（2）

能設(shè)計(jì)制作一個(gè)控制方法，能進(jìn)行模擬控制并調(diào)試。

過程與方法：通過案例式的探討和實(shí)踐改良的技術(shù)活動(dòng)，提高分析能力，培養(yǎng)探究精神。學(xué)習(xí)權(quán)衡的思想。

情感、態(tài)度和價(jià)值觀：

（1）

通過對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施的分析，體會(huì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中人性化的設(shè)計(jì)思想。

（2)培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，進(jìn)而樹立“以人為本”的設(shè)計(jì)理念。

（3)

通過多種形式的教學(xué)活動(dòng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)的興趣。

【重點(diǎn)與難點(diǎn)】

重點(diǎn)：控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路。

難點(diǎn)：閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵：案例分析與方框圖的繪制。

【教法設(shè)計(jì)】

（1）通過教師的引導(dǎo)和實(shí)例，探究控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施的含義。

（2）通過體驗(yàn)活動(dòng)，結(jié)合學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，歸納總結(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施的方法。

（3）講解設(shè)計(jì)的一般思路，要有所側(cè)重，從眾多的因素中選出重點(diǎn)的，不必面面俱到。

（4）通過實(shí)踐改造活動(dòng)，讓學(xué)生感受和領(lǐng)悟，創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思想，并引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)現(xiàn)合理的設(shè)計(jì)與控制還要考慮的因素。

【學(xué)法設(shè)計(jì)】

引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“問題式學(xué)習(xí)”，通過嘗試——發(fā)現(xiàn)，探索——研究的過程來掌握本節(jié)的知識(shí)，在老師的幫助下，把生活中的經(jīng)驗(yàn)逐步與控制系統(tǒng)聯(lián)系起來，通過動(dòng)手實(shí)踐、改造，親身體會(huì)這種控制實(shí)施方法，體驗(yàn)成就感！

【教學(xué)資源準(zhǔn)備】

以學(xué)生動(dòng)手做與設(shè)計(jì)方框圖為主，制作電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的視頻，容納一些視頻和例子說明及方框圖的展示。

【教學(xué)策略】

本節(jié)書從理論上講內(nèi)容較難，學(xué)生理解起來比較困難，為了能有較好的堂效果，設(shè)計(jì)如下：

（1）通過一些具體的生活中例子對(duì)比來導(dǎo)入有關(guān)控制的設(shè)計(jì)方法，從而引入題。

（2）教師根據(jù)本中的案例，引導(dǎo)學(xué)生解決問題，提高學(xué)習(xí)的自主能力。

（3）尋找一些貼近學(xué)生生活實(shí)際和典型的《電吹風(fēng)》《電曖氣》（有開環(huán)與閉環(huán)兩種）等案例，利用媒體教學(xué)手段增加堂氣氛，幫助學(xué)生在快樂、輕松的氛圍中掌握知識(shí)。抽水馬桶水箱不適合農(nóng)村的學(xué)生，自動(dòng)升旗控制的設(shè)計(jì)，難度相對(duì)高些，但比較實(shí)用，但要結(jié)合學(xué)生玩電動(dòng)車的經(jīng)驗(yàn)。

（4）老師起到引導(dǎo)的作用，學(xué)生為主體，在學(xué)生掌握的基礎(chǔ)上，堂交給學(xué)生。讓學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)個(gè)改進(jìn)身邊的一些控制系統(tǒng)，從而使得學(xué)生完成本堂的內(nèi)容。

2．教案

【新教學(xué)】

1、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路

選擇開環(huán)還是閉環(huán)：依據(jù)控制精度與條。

被控對(duì)象特性的獲取方法：往往難以直接得到，從輸入與輸出之間的關(guān)系，若干個(gè)干擾因素的分析：找了影響最大的。

簡(jiǎn)單系統(tǒng)的控制：

執(zhí)行器與檢測(cè)器的選擇：

設(shè)計(jì)圖樣等：

開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

電風(fēng)扇，電吹風(fēng)的設(shè)計(jì)：

電風(fēng)扇控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：被控對(duì)象是電風(fēng)扇，被控制量是電風(fēng)扇輸出的風(fēng)速，控制量是電機(jī)的轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)的目的有：一是有定時(shí)關(guān)閉電風(fēng)扇。二是有不同的風(fēng)速。三是又定時(shí)，又有不同的風(fēng)速。

案例分析：電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（要先介紹一下電吹風(fēng)的工作原理）

與學(xué)生一起分析，這個(gè)系統(tǒng)要達(dá)到的目的是什么？控制的對(duì)象是什么？被控對(duì)象有哪些特性？被控量的控制量分別是什么？外界的干擾因素是什么？經(jīng)濟(jì)實(shí)用？安全教育與設(shè)計(jì)。

可以選擇熨斗，電加熱棒，電褥子等進(jìn)行分析，這些設(shè)備，學(xué)生有一些使用的經(jīng)驗(yàn)，拿出來加以分析，還可以增加學(xué)生的安全意識(shí)。

2、閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

對(duì)于簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制系統(tǒng)有如下的要求：

①

必須是穩(wěn)定的。一是工作時(shí)要穩(wěn)定，二是干擾出現(xiàn)時(shí)要穩(wěn)定，這個(gè)穩(wěn)定是通過調(diào)節(jié)而出現(xiàn)的穩(wěn)定。

②

控制精度要符合要求系統(tǒng)的輸出值與給定值要變化，而且在變化的范圍內(nèi)。

③有較好的抗干擾性能。

④幾項(xiàng)要求有時(shí)產(chǎn)生矛盾，要平衡有側(cè)重點(diǎn)的解決。

案例分析：抽水馬桶水箱的自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)目的與節(jié)水：

設(shè)計(jì)項(xiàng)目：

設(shè)計(jì)要求：

設(shè)計(jì)分析：

被控量，控制量，干擾量。分析設(shè)計(jì)思路。

繪制方框圖：

知識(shí)與技能：

讓學(xué)生了解在設(shè)計(jì)的一般思路，應(yīng)注意目的，控制量與被控量干擾因素。選擇輸入與輸出的關(guān)系檢測(cè)，執(zhí)行器，檢測(cè)器的選擇。

讓學(xué)生自行畫出與設(shè)計(jì)方框圖。

綜合實(shí)踐：近幾年的冬天，總一些報(bào)道說，太陽能熱水器出現(xiàn)凍壞的住戶，請(qǐng)利用控制系統(tǒng)的知識(shí)，分析一下原因，并提出修改設(shè)計(jì)方案。

【外拓展】

為了加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶、理解，鼓勵(lì)學(xué)生全面的、辨證的分析問題。對(duì)生活中的一些個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，思考，并能收集一些設(shè)備的工作原理，只有在掌握了大量的系統(tǒng)的工作原理，占有大量的資料的前提下，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，畫出方框圖，才能對(duì)其設(shè)計(jì)有一定的了解。

：控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

第四篇：無線電干擾與干擾處理

無線電干擾與干擾分析

無線電干擾指在射頻（9KHz一3000GHz）頻段內(nèi)，可能對(duì)有用信號(hào)造成損害的無用信號(hào)或電磁騷擾。它可能對(duì)無線電通信系統(tǒng)的接收產(chǎn)生影響，如性能下降、誤解或信息丟夫。當(dāng)干擾危害無線電導(dǎo)航或其它安全業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，或嚴(yán)重地?fù)p、阻礙，或一再阻斷按規(guī)定正常開展的無線電業(yè)開時(shí)，這種干擾稱為有害干擾。

一、無線電干擾的分類及成因

無線電干猶如按傳導(dǎo)形式區(qū)分，可分為產(chǎn)導(dǎo)干擾和輻射干擾兩大類。但通常按干擾源的性質(zhì)區(qū)分，分為自然干擾和人為干擾兩大類。自然干擾來源于自然現(xiàn)象，是不可控制的。主要有天電干擾、太陽干擾、宇宙干擾等。人為干擾來源于機(jī)器或其他人工裝置。是可控制的。人為干擾又可區(qū)分為無線電設(shè)備干擾和非無線電設(shè)備干擾兩類。非無線電設(shè)備干擾包括工業(yè)、科研、醫(yī)療等電器設(shè)備干擾，電力線干擾等。為防止其對(duì)無線電業(yè)務(wù)產(chǎn)生有害干擾，國家際準(zhǔn)中已對(duì)其使用頻率和輻射允許值作出了規(guī)定。

無線電設(shè)備干擾在無線電干擾中占有較大的比例。主要有：

1．同頻干擾。凡由其它信號(hào)源發(fā)送出來與有用信號(hào)的頻率相同并以同樣的方法進(jìn)入收信機(jī)中頻通帶的干擾都稱為同頻干擾。由于同頻干擾信號(hào)與有用信號(hào)同樣被放大、檢波，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)出現(xiàn)載頻差時(shí)，會(huì)造成差拍干擾；當(dāng)兩個(gè)信號(hào)的調(diào)制度不大同時(shí)，會(huì)引起失真干擾；當(dāng)兩個(gè)信號(hào)存在相位差時(shí)也會(huì)引起失真干擾。干擾信號(hào)越大，接收機(jī)的輸出信噪比越小。當(dāng)干擾信號(hào)足夠大些，可造成接收機(jī)的阻塞干擾。這種干擾，大都是由于同頻復(fù)用保擴(kuò)距離太小造成的。一些違章使用電臺(tái)者，私自使用頻率，有意或無意使用與合法電臺(tái)相同的頻率，但因復(fù)用距離太小往往對(duì)合法無線電臺(tái)（站）造成同頻干擾。當(dāng)然，也有因無線電管理部門指配頻率不當(dāng)，或相鄰地域的無線電管理部門在指配頻率時(shí)未進(jìn)行頻率協(xié)調(diào)、或通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)部門在通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)電磁兼容性分析計(jì)算上疏忽或失誤等原因造成同頻干擾的。

2．鄰頻干擾。凡是在收信機(jī)射頻通帶內(nèi)或通帶附近的信號(hào)，經(jīng)變頻后落入中頻通帶內(nèi)所造成的干擾，稱為鄰頻干擾。這種干擾會(huì)使收信機(jī)信噪比下降，靈敏度降低；強(qiáng)干擾信號(hào)可使收信機(jī)出現(xiàn)阻塞干擾。這種干擾，大部分是由于無線電設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)不產(chǎn)合國家標(biāo)準(zhǔn)造成的。在發(fā)射機(jī)方面，如頻率穩(wěn)度太差或調(diào)制度過大，造成發(fā)射頻譜過寬，可造成對(duì)他臺(tái)的鄰頻干擾、就80系列民用調(diào)頻電話機(jī)而言，國家規(guī)定信道間隔為25KNZ，最大頻偏為5KHz，最高調(diào)制頻率為3000Hz．經(jīng)計(jì)算其調(diào)制帶寬為16KHz。事實(shí)上由于傳輸過程中的非線性．發(fā)射機(jī)發(fā)射所占用的頻帶比需要的要寬。如不嚴(yán)格控制影響發(fā)射機(jī)帶寬的各因素．很容易產(chǎn)生不必要的帶外輻射；在收信機(jī)方面，當(dāng)中頻濾波器選擇性不良時(shí)，便容易形成干擾或使干擾變得嚴(yán)重。

3．帶外干擾。

發(fā)信機(jī)的雜散輻射和接收機(jī)的雜散響應(yīng)產(chǎn)生的干擾，稱為帶外干擾。

（1）發(fā)信機(jī)的雜散輻射干擾

在VHF和UHF的低頻段，移動(dòng)通信設(shè)備尤其是基站的發(fā)信機(jī)大都采用晶體振蕩器以獲得較高的頻率穩(wěn)定度。主振的頻率fo經(jīng)多次倍頻后才得到要求的發(fā)射

頻率f T。由于倍頻器和倍頻放大器的非線性作用，產(chǎn)生了大量的諧波，其頻率為fo的1倍、2倍、3倍……。若倍頻回路的濾波特性欠佳，這些諧波就會(huì)同fT一起放大并輻射出去，干擾在相應(yīng)頻率上工作的接收機(jī)。這種干擾可在發(fā)信機(jī)占用帶寬外附近的一個(gè)或多個(gè)頻點(diǎn)上產(chǎn)生。總之，這種干擾是由于發(fā)信機(jī)的雜散輻射值過大造成的，為此，各種類型的發(fā)信機(jī)的雜散輻射值，國家標(biāo)準(zhǔn)中大都有嚴(yán)格的規(guī)定。發(fā)信機(jī)雜散輻射值過大，通常是由于倍頻次數(shù)多、倍頻器輸出回路的選擇性差、倍頻器之間的屏蔽隔離不良等因素造成的。

（2）收信機(jī)的雜散響應(yīng)

接收機(jī)除收到有用信號(hào)外，還能收到其它頻率的無用信號(hào)。這種對(duì)其它無用信號(hào)的“響應(yīng)”能力，通常稱為雜散響應(yīng)，它與接收機(jī)本振的頻率純度有關(guān)。超外差或收信機(jī)的雜散響應(yīng)主要有鏡頻響應(yīng)和中頻響應(yīng)。鏡頻響應(yīng)，即鏡像頻率響應(yīng)。如圖所示，如 fR為接收頻率、fi為中頻頻率，fL為本振頻率，則對(duì)應(yīng)鏡像頻率fR’為：

fR’=fR一（fR—fL）一fi=fR—fi—fi=fR—Zfi

由于鏡像頻率與本振頻率差拍產(chǎn)生中頻，同樣可以通過中頻回路。因此收信機(jī)可以在鏡像頻率上產(chǎn)生響應(yīng)。中頻響應(yīng)。當(dāng)干擾信號(hào)頻率等于收信機(jī)的中頻頻率，干擾信號(hào)從收信機(jī)的輸入回路漏入而高放回路對(duì)其抑制不夠時(shí)，中信號(hào)即可直接進(jìn)入中頻回路而產(chǎn)生中頻響應(yīng)。收信機(jī)的雜散響應(yīng)，通常是由于發(fā)信機(jī)的雜散輻射造成的當(dāng)然它也與收信機(jī)本身的本振頻率純度輸入回路和高放回路選擇性有著直接的關(guān)系。

二、干擾分析幾點(diǎn)心得

用頻譜分析儀分析干擾的來源、根據(jù)干擾信號(hào)的頻率確定干擾源

在解決電磁干擾問題時(shí)，最重要的一個(gè)問題是判斷干擾的來源，只有準(zhǔn)確將干擾源定位后，才能夠提出解決干擾的措施。根據(jù)信號(hào)的頻率來確定干擾源是最簡(jiǎn)單的方法，因?yàn)樵谛盘?hào)的所有特征中，頻率特征是最穩(wěn)定的，并且電路設(shè)計(jì)人員往往對(duì)電路中各個(gè)部位的信號(hào)頻率都十分清楚。因此，只要知道了干擾信號(hào)的頻率，就能夠推測(cè)出干擾是哪個(gè)部位產(chǎn)生的。

對(duì)于電磁干擾信號(hào)，由于其幅度往往遠(yuǎn)小于正常工作信號(hào)，因此用示波器很難測(cè)量到干擾信號(hào)的頻率。特別是當(dāng)較小的干擾信號(hào)疊加在較大的工作信號(hào)上時(shí)，示波器無法與干擾信號(hào)同步，因此不可能得到準(zhǔn)確的干擾信號(hào)頻率。

而用頻譜分析儀做這種測(cè)量是十分簡(jiǎn)單的。由于頻譜分析儀的中頻帶寬較窄，因此能夠?qū)⑴c干擾信號(hào)頻率不同的信號(hào)濾除掉，精確地測(cè)量出干擾信號(hào)頻率，從而判斷產(chǎn)生干擾信號(hào)的電路。

2.根據(jù)干擾信號(hào)的帶寬確定干擾源

判斷干擾信號(hào)的帶寬也是判斷干擾源的有效方法。例如，在一個(gè)寬帶源的發(fā)射中可能存在一個(gè)單個(gè)高強(qiáng)度信號(hào)，如果能夠判斷這個(gè)高強(qiáng)度信號(hào)是窄帶信號(hào)，則它不可能是從寬帶發(fā)射源產(chǎn)生的。干擾源可能是電源中的振蕩器，或工作不穩(wěn)定的電路，或諧振電路。當(dāng)在儀器的通頻帶中只有一根譜線時(shí)，就可以斷定這個(gè)信號(hào)是窄帶信號(hào)。

根據(jù)傅立葉變換，單根的譜線所對(duì)應(yīng)的信號(hào)是周期信號(hào)。因此，當(dāng)遇到單根譜線時(shí)，就要將注意力集中到電路中的周期信號(hào)電路上。

3．用近場(chǎng)測(cè)試方法確定輻射源

除了上述的根據(jù)信號(hào)特征判斷干擾源的方法以外，在近場(chǎng)區(qū)查找輻射源可以

直接發(fā)現(xiàn)干擾源。在近場(chǎng)區(qū)查找輻射源的工具有近場(chǎng)探頭和電流卡鉗。檢查電纜上的發(fā)射源要使用電流卡鉗，檢查機(jī)箱縫隙的泄漏要使用近場(chǎng)探頭。

3.1 電流卡鉗與近場(chǎng)探頭

電流探頭是利用變壓器原理制造的能夠檢測(cè)導(dǎo)線上電流的傳感器。當(dāng)電流探頭卡在被測(cè)導(dǎo)線上時(shí)，導(dǎo)線相當(dāng)于變壓器的初級(jí)，探頭中的線圈相當(dāng)于變壓器的次級(jí)。導(dǎo)線上的信號(hào)電流在電流探頭的線圈上感應(yīng)出電流，在儀器的輸入端產(chǎn)生電壓。于是頻譜分析儀的屏幕上就可以看到干擾信號(hào)的頻譜。儀器上讀到的電壓值與導(dǎo)線中的電流值通過傳輸阻抗換算。傳輸阻抗定義為：儀器50? 輸入阻抗上感應(yīng)的電壓與導(dǎo)線中的電流之比。對(duì)于一個(gè)具體的探頭，可以從廠家提供的探頭說明書中查到它的轉(zhuǎn)移阻抗ZT。因此，導(dǎo)線中的電流等于：

I = V / ZT

如果公式中的所有物理量都用dB表示，則直接相減。

對(duì)于機(jī)箱的泄漏，要用近場(chǎng)探頭進(jìn)行探測(cè)。近場(chǎng)探頭可以看成是很小的環(huán)形天線。由于它很小，因此靈敏度很低，僅能對(duì)近場(chǎng)的輻射源進(jìn)行探測(cè)。這樣有利于對(duì)輻射源進(jìn)行精確定位。由于近場(chǎng)探頭的靈敏度較低，因此在使用時(shí)要與前置放大器配套使用。

3.2用電流卡鉗檢測(cè)共模電流

設(shè)備產(chǎn)生輻射的主要原因之一是電纜上有共模電流。因此當(dāng)設(shè)備或系統(tǒng)有超標(biāo)發(fā)射時(shí)，首先應(yīng)該懷疑的就是設(shè)備上外拖的各種電纜。這些電纜包括電源線電纜和設(shè)備之間的互連電纜。

將電流探頭卡在電纜上，這時(shí)由于探頭同時(shí)卡住了信號(hào)線和回流線，因此差模電流不會(huì)感應(yīng)出電壓，儀器上讀出的電壓僅代表共模電流。

測(cè)量共模電流時(shí)，最好在屏蔽室中進(jìn)行。如果不在屏蔽室中，周圍環(huán)境中的電磁場(chǎng)會(huì)在電纜上感應(yīng)出電流，造成誤判斷。因此應(yīng)首先將設(shè)備的電源斷開，在設(shè)備沒有加電的狀態(tài)下測(cè)量電纜上的背景電流，并記錄下來，以便與設(shè)備加電后測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行比較，排除背景的影響。

如果在用天線進(jìn)行測(cè)量時(shí)將頻譜分析儀的掃描頻率局限感興趣的頻率周圍很小的范圍內(nèi)，則可以排除環(huán)境中的干擾。

3.3用近場(chǎng)探頭檢測(cè)機(jī)箱的泄漏

如果設(shè)備上外拖電纜上沒有較強(qiáng)的共模電流，就要檢查設(shè)備機(jī)箱上是否有電磁泄漏。檢查機(jī)箱泄漏的工具是近場(chǎng)探頭。將近場(chǎng)探頭靠近機(jī)箱上的接縫和開口處，觀察頻譜分析儀上是否有感興趣的信號(hào)出現(xiàn)。一般由于探頭的靈敏度較低，即使用了放大器，很弱的信號(hào)在探頭中感應(yīng)的電壓也很低，因此在測(cè)量時(shí)要將頻譜分析儀的靈敏度調(diào)得盡量高。根據(jù)前面的討論，減小頻譜分析儀的分辨帶寬能夠提高儀器的靈敏度。但是要注意的是，當(dāng)分辨帶寬很窄時(shí)，掃描時(shí)間會(huì)變得很長。為了縮短掃描時(shí)間，提高檢測(cè)效率，應(yīng)該使頻譜分析儀的掃描頻率范圍盡量小。因此一般在用近場(chǎng)探頭檢測(cè)機(jī)箱泄漏時(shí)，都是首先用天線測(cè)出泄漏信號(hào)的精確頻率，然后使儀器用盡量小的掃描頻率范圍覆蓋住這個(gè)干擾頻率。這樣做的另一個(gè)好處是不會(huì)將背景干擾誤判為泄漏信號(hào)。

對(duì)于機(jī)箱而言，靠近濾波器安裝位置的縫隙是最容易產(chǎn)生電磁泄漏的。因?yàn)闉V波器將信號(hào)線上的干擾信號(hào)旁路到機(jī)箱上，在機(jī)箱上形成較強(qiáng)的干擾電流，這些電流流過縫隙時(shí)，就會(huì)在縫隙處產(chǎn)生電磁泄漏。

第五篇：電梯控制系統(tǒng)中信號(hào)反饋問題詳解

電梯控制系統(tǒng)中信號(hào)反饋問題

電梯控制系統(tǒng)中的信號(hào)多種多樣，通常電梯控制系統(tǒng)信號(hào)反饋主要有以下幾種：①控制系統(tǒng)運(yùn)行指令的執(zhí)行器件的反饋信號(hào)（如上下行接觸器、制動(dòng)接觸器、運(yùn)行接觸器、抱閘接觸器、快慢車接觸器等信號(hào)）；②ACVV及VVVF裝置故障信號(hào)，VVVF運(yùn)行中信號(hào)反饋；③抱閘線圈得失電檢測(cè)信號(hào)反饋（即抱閘線圈動(dòng)作檢測(cè)信號(hào)）；④電機(jī)熱保護(hù)信號(hào)反饋（或電機(jī)過電流信號(hào)）；⑤電源錯(cuò)缺相信號(hào)反饋；⑥速度檢測(cè)信號(hào)反饋。

針對(duì)以上幾個(gè)主要信號(hào)反饋問題作簡(jiǎn)單介紹，以幫助讀者設(shè)計(jì)電氣原理圖和編制系統(tǒng)程序。1 控制系統(tǒng)運(yùn)行指令的執(zhí)行器件的反饋信號(hào)

運(yùn)行指令的執(zhí)行器件通常是由一些接觸器或繼電器組成，也就是說我們可以將這些接觸器或繼電器輔助觸點(diǎn)接入微機(jī)控制系統(tǒng)中，由微機(jī)來判別這些器件的執(zhí)行情況。在電梯每次起動(dòng)前，都對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，在這些器件收到微機(jī)的執(zhí)行指令后也要進(jìn)行一次狀態(tài)檢測(cè)。如果執(zhí)行器件的反饋信號(hào)在電梯起動(dòng)前正確，則允許電梯的內(nèi)外指令登記，否則電梯進(jìn)入故障保護(hù)狀態(tài)；如果執(zhí)行器件收到微機(jī)的執(zhí)行指令后反饋給微機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)正確，則允許電梯作正常運(yùn)行；如果執(zhí)行器件收到微機(jī)的執(zhí)行指令后反饋給微機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)不正確，則微機(jī)立即取消執(zhí)行指令，控制電梯緊急停止并進(jìn)入故障保護(hù)狀態(tài)。筆者維修一臺(tái)電梯，型號(hào)為SPVV，該電梯控制系統(tǒng)采用OMRON C200H可編程控制器，拖動(dòng)系統(tǒng)采用德國交流調(diào)壓調(diào)速裝置，內(nèi)外召喚指令輸入及輸出采用矩陣掃描方式。該電梯故障現(xiàn)象為：當(dāng)電源剛接通時(shí)，C200H第二通道有矩陣掃描脈沖輸出，大約2～3s后，掃描脈沖消失，從而使電梯無法進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。該電梯部分執(zhí)行器件反饋信號(hào)如圖1所示。

從圖1中我們可以看出該電梯檢修部分是通過調(diào)壓裝置輸出動(dòng)力電源，因?yàn)閳?zhí)行器件只有3個(gè)主接觸器SC、XC及C，從PLC輸入點(diǎn)可以觀察到第6通道02點(diǎn)不導(dǎo)通，在待機(jī)狀態(tài)下02點(diǎn)應(yīng)該處于導(dǎo)通狀態(tài)，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)C接觸器鐵芯卡住，致使02點(diǎn)輸入信號(hào)不正常，將C接觸器進(jìn)行修復(fù)，控制屏重新上電，一切恢復(fù)正常。C接觸器是該電梯控制系統(tǒng)中起著非常重要作用的一個(gè)執(zhí)行器件，它直接給電機(jī)提供直流制動(dòng)力矩，如果C接觸器有機(jī)械卡住或線圈斷路情況，電梯將產(chǎn)生飛車以致引起電梯沖頂或 底。后經(jīng)詢問客戶，該電梯確實(shí)發(fā)生過沖頂。下面我將OTIS300VF電梯控制系統(tǒng)中的主要執(zhí)行器件的反饋信號(hào)畫給讀者，以供參考（如圖2）。

在圖2中，U表示上行繼電器；D表示下行繼電器；SC表示速度檢測(cè)繼電器；ETSC表示緊急終端速度檢測(cè)繼電器；INS為檢修繼電器；UD表示運(yùn)行繼電器；UDX表示運(yùn)行輔助繼電器；LB表示松閘繼電器。2 ACVV及VVVF裝置故障信號(hào)，VVVF運(yùn)行中信號(hào)反饋

ACVV及VVVF裝置故障信號(hào)、VVVF運(yùn)行中信號(hào)也稱為使能信號(hào)，它們大多數(shù)由繼電器或光電晶體管輸出，此信號(hào)可直接送入微機(jī)控制系統(tǒng)輸入接口回路中，如果故障信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)立即取消內(nèi)外召喚指令，使電梯停止運(yùn)行；如果VVVF裝置運(yùn)行中信號(hào)正確，則電梯抱閘打開，電梯運(yùn)行，如果運(yùn)行中信號(hào)丟失，電梯停止運(yùn)行，并進(jìn)入故障保護(hù)狀態(tài)。故障信號(hào)是對(duì)電梯拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，此信號(hào)反饋對(duì)電梯安全運(yùn)行至關(guān)重要。抱閘線圈得失電檢測(cè)信號(hào)反饋（即抱閘線圈動(dòng)作檢測(cè)信號(hào)）

抱閘線圈得失電檢測(cè)可通過抱閘微動(dòng)開關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)抱閘線圈得電時(shí)，抱閘打開帶動(dòng)微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作，微動(dòng)開關(guān)信號(hào)反饋給微機(jī)輸入接口電路，自微機(jī)發(fā)出抱閘打開指令起延遲1～2s時(shí)間。如果在1～2s時(shí)間內(nèi)收到微動(dòng)開關(guān)反饋信號(hào)不正確，控制系統(tǒng)應(yīng)立即取消電梯運(yùn)行的各種命令，使電梯進(jìn)入無效運(yùn)行狀態(tài)。這一信號(hào)對(duì)于保護(hù)電機(jī)及各種調(diào)速裝置非常有用，處理不當(dāng)?shù)脑挘菀滓鹬卮笤O(shè)備損壞，嚴(yán)重的會(huì)引發(fā)火災(zāi)。電機(jī)熱保護(hù)信號(hào)反饋（或電機(jī)過電流信號(hào)）

預(yù)埋在電機(jī)內(nèi)部的熱敏電阻是檢測(cè)電機(jī)是否過熱的器件，此信號(hào)通過外部電子線路對(duì)這一信號(hào)進(jìn)行放大和比較后反饋給微機(jī)輸入接口電路中，由軟件實(shí)施控制。電機(jī)過電流信號(hào)在不同的電梯中執(zhí)行器件不同，在交流雙速梯和交流調(diào)壓調(diào)速梯中，該信號(hào)通常由熱繼電器給出，此時(shí)該信號(hào)可直接串入電梯安全回路中，也可輸入微機(jī)輸入接口。在變頻調(diào)速電梯中，變頻器輸出電流由變頻器故障信號(hào)或運(yùn)行中信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這一信號(hào)的處理方法在上面已作了詳細(xì)說明，這里不作說明。在變頻器三相交流輸入側(cè)的過電流可通過三相空氣開關(guān)或熱繼電器進(jìn)行檢測(cè)，采用空氣開關(guān)可直接切斷變頻器動(dòng)力電源，空氣開關(guān)容量的選擇應(yīng)與變頻器的容量一致；由熱繼電器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需將熱繼電器輸出信號(hào)串入電梯安全回路中或直接送給微機(jī)輸入接口電路中由軟件實(shí)施控制。5 電源錯(cuò)缺相信號(hào)反饋

該信號(hào)反饋大多數(shù)采用相序繼電器輸出，給出的信號(hào)可直接串入電梯安全回路中，這里不再細(xì)說。6 速度檢測(cè)信號(hào)反饋

在有些直流調(diào)速和交流調(diào)速電梯中，通常將電機(jī)速度反饋信號(hào)單獨(dú)送到速度檢測(cè)器。速度檢測(cè)器由一些電子元器件構(gòu)成，速度反饋信號(hào)源有2種：一是模擬量（直流測(cè)速發(fā)電機(jī)）；另一種是數(shù)字量（由旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生）。對(duì)于模擬量信號(hào)源可直接由比較電路進(jìn)行信號(hào)比較及放大電路處理，由繼電器或晶體管輸出。繼電器或晶體管輸出的信號(hào)反饋給微機(jī)輸入接口，由微機(jī)控制電梯是否處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。在VVVF拖動(dòng)系統(tǒng)中速度檢測(cè)信號(hào)直接進(jìn)入變頻器，變頻器輸出故障信號(hào)給微機(jī)系統(tǒng)，這種情況在上面已作了說明，這里不必細(xì)說。

通過以上幾個(gè)例子的說明，我們可以看出對(duì)于電梯整個(gè)控制系統(tǒng)來說，控制信號(hào)的反饋構(gòu)成了一個(gè)完整的電梯自動(dòng)控制系統(tǒng)，只有正確認(rèn)識(shí)各種控制信號(hào)反饋的意義，才能建立一個(gè)完善的電梯控制原理圖及可靠的系統(tǒng)軟件，從而保證電梯可靠安全的運(yùn)行。