680 经济型数控铣床主传动及进给传动结构及控制系统设计

控制系统组成及作用

第四章控制系统 4.1 控制系统的组成及其作用控制系统的组成（5部分）（1）数字控制装置作用：程序译码执行；状态信号输入采集处理，产生输出控制信号和状态显示信息（2）输入装置作用：接受现场状态信息和操作命令，（专为可识别的信息格式）（3）输出装置（输出设备）作用：接受来自数字控制装置的控制命令，转化并执行相应命令信息，产生调解、改变系统工作状态的操作和动作（4）输入输出接口作用：连接数字控制装置和输入输出设备的信息桥梁，完成I/O信号的电平转换，隔离，信号方式转换，滤波，锁存和缓冲等功能（5）功率放大电路作用：将输出接口的输出控制信号进行功率放大，以足够的功率驱动输出执行设备（输出装置），完成系统的运行

控制系统的组成实例1：控制系统的组成实例2：

作业： 1．简述机电一体化控制系统的构成 2．简述机电一体化控制系统各功能部件的作用第四章控制系统 4.2 控制系统的设计要求控制系统的设计要求包括10个部分：（1）功能实用性：指功能，性能，精度，应用范围及特点等技术指标概况（2）系统可靠性：指系统在给定条件，预定时间内能够正常工作的概率（评价：无故障工作时间和故障的排出时间（含永久性和偶发性故障））（3）运行稳定性：系统的输入量变化或受到外界干扰时，输出量被迫离开原来的稳定值过渡到另一个新的稳定状态的过程中，输出量发生超出规定限度或发生非收敛性变化的概率（包括超调，振荡，滞后，静态误差等）（4）操作宜人性：人机工程概念内容，有助于提高效率，速度，质量和可靠性（5）人机安全性：监测，自动保护，报警，显示，急停，极限保护等（6）环境保护水平：不产生环境污染（7）技术经济性：包括机电一体化设备制造的性价比和运行的性价比（8）结构工艺性：设计应满足加工，装配，检测，包装，安装，维护的最佳工艺性（9）造型艺术性：系统外形，比率，形体结构，色彩符合工业设计要求和时代美感（10）成果规范性：设计遵从相关法规，符合相关技术标准和技术规范附： ※对工业控制计算机系统的基本要求

数控铣床进给系统结构设计说明书

数控铣床进给系统结构设计说明书目录前言................................................................... 1 ..... 1. ........................................................................................................................ 原始条件和设计要求 ..................................................................... 2 .. 2. ........................................................................................................................ 数控机床的加工原理 ..................................................................... 4 .. 3. ........................................................................................................................ 进给伺服系统概述 ....................................................................... 5 .. 4. ........................................................................................................................ 纵向进给系统的设计计算 ................................................................. 7 .. 4.1 丝杠螺母静态设计................................................. 7 .. 4.2 丝杠螺母动态设计................................................. 9 .. 4.3 变速机构设计 (11) 4.4 电动机的静态设计 (13) 5. ........................................................................................................................ 电动机的选取与减速结构的设计 .. (16) 5.1 电动机的选取 (16) 5.2 减速机构的选取设计 (16) 6. ........................................................................................................................... 进给系统的结构设计 .. (17) 7. ........................................................................................................................... 滚珠丝杠螺母副的设计 (17) 总结 (19) 致谢 (20) 参考文献 (21)

一种管道机器人结构与控制系统设计

摘要在现代社会中，人们总要遇到各种各样的管道设施，而许多管道系统不是架设在空中就是深埋于地下，这样一来，通过人力对管道的内部进行检测就很不方便。本文研制的移动式管道机器人本身携带CCD摄像头，可以对一定口径的管道内壁进行检测，具有较高的实用价值。本文首先对国内外管道机器人技术的发展做了综述，给出了移动式管道机器人本体结构设计方案，详细介绍了机器人的驱动机构、云台系统等环节的结构。所讨论的机器人采用上下位机的控制模式，使用了目前在国内较为先进的光纤信来传送控制信号和来自CCD摄像机的图像信号。下位机以LPC2114为核心处理器，进行了移动式管道机器人行走电机的驱动控制设计、云台电机的驱动控制设计、RS232串口通信电路以及控制系统外围电路的讨论。关键词：本体结构，控制系统，管道机器人。

Abstract In modern society, people always encounter a variety of pipeline facilities, and many are not set up in the air piping system is buried underground, so that, through human testing within the pipeline is very inconvenient. This pipe mobile robot developed to carry CCD camera itself, you can certainly detect pipe wall diameter, has a high practical value. Firstly, the domestic and international pipeline robot technology summarized in this paper, given the structure of portable pipeline design of the robot body, detailing, the robot drive mechanism, heads and other aspects of the system structure. Robot discussed by upper and lower computer control mode, using more advanced in the domestic fiber channel to transmit control signals and image signals from the CCD camera. The next crew to LPC2114 core processor for the mobile pipeline robot drive motor for control design, the design head of the motor drive control, RS232 serial communication circuit and control system peripheral circuit discussion.

机械创新设计较完整版

第一讲 1、机械创新设计与现代设计、常规设计有什么差异和关联？创新设计方法:充分发挥设计者的创造力,利用人类现有相关科学技术知识,实现创新构思,获得新颖性、创造性、实用性成果.特点：强调发挥创造性，提出新方案，提供新颖。独特的设计方法，获得具有创新性、新颖性、实用性的成果。现代设计:以计算机为工具，运用各类工程应用软件及现代设计理念进行的机械设计。常规设计：常规设计是以应用公式、图标为先导，已成熟的技术为基础，借助设计经验等常规方法进行设计关联：机械常规设计始终是最基本的机械设计方法，在强调现代设计、创新设计时不可忽视其重要性。创新设计的基础——常规、现代设计方法的综合、灵活运用。现代设计方法仅仅借助了先进、高效的计算机应用手段，提高了设计过程的效率，但没有脱离常规设计的思维。 2.现代创新人才应具备那些基本素质？ (1) 具备必须的基础知识和专业知识 (2) 不断进取与追求的精神 (3) 合理的创新思维方式（突破传统定式） (4) 善于捕捉瞬间的灵感（创新的必备条件） (5) 掌握一定的创新技法 3.学习机械创新设计的内容有那些？ 1.机构的创新设计 2.机构应用创新设计 3.机构组合设计产生新机构系统 4.机械结构的创新设计 5.利用反求原理进行创新设计 6.利用仿生原理进行创新设计第二讲 1简述创造性思维四大特性

(方法的开放性；过程的自觉性；解决问题的顿悟性；结果的独特性)。影响创造性思维形成与发展的主要因素包括哪些？ (1)天赋能力：与生俱来的所有神经元 (2)生活实践：后天实践活动具有的重大意义 (3)科学地学习与训练科学、简单易行的专业学习与训练 2．了解和阐述创造性思维、创造活动、创造能力三者的关系。3.理解综合、分离创造原理的特性和基本实施途径。概念：有目的的将复杂对象分解，提取核心技术，并利用于其他新事物。特征：1）与综合创造原理对立，但不矛盾； 2）冲破事物原有形态的限制，在分离中产生新的技术价值； 3）实质上综合法与分离法两者无明显界限，实践中常常相互贯穿，共同促成新事物。实施途径：1）基于结构的分解；2）基于特性、原理的列举分离第三讲 1．学习创造原理的基础知识有什么实际意义？ 2．物场三要素是指什么？（两个物与一个场）比较完全物场（三个要素齐全的场）、不完全物场（三要素中有两个要素存在的场）、非物场（三要素中仅有一个要素的场）的异同。 3．列举三种所熟悉的创造理论，简述其实施的基本途径。（1）物场要素变换：电磁场取代机械场（2）物场要素补建：超声波加工（特种加工工艺）第四讲 1、实施群体集智法应遵循哪些原则？提出自己运用此法的技巧。（要求从不同角度提两点） 1.自由思考原则：解放思想、消除顾虑 2.延迟评判原则：过早的结论会压制不同的想法，可能扼杀有创造性的萌芽 3.以量求质原则：相关统计表明，一批设想的价值含量与总数量成非线性正比。 4.综合改善原则：充分利用信息的增值。２．为什么设问探求法特别强调“善于提问”？简述所学的九种基本提问。 ●学习者的基本技能 ●创造者分析、解决问题的基础 ①有无其他用途;②能否借用（直接）;③能否改变使用（间接）;④能否扩大（改良）; ⑤能否缩小（改良）;⑥能否代用;⑦能否重新调整;⑧能否颠倒;⑨能否组合

控制系统的设计

5、控制系统的设计 5.1 控制策略的选择在3.2节转子的位移方程一节，我们已经论述过，对转子的位移方程进行变换后，可以得到如下的电流和位移之间的传递函数： X i K ms K s I s X s G -==2)()()( （5—1）由上式可以看出，该对象有两个实数极点，其中一个在正实轴上，因而是一个不稳定的二阶对象，只有通过闭环控制才有可能使之稳定地工作。然而，闭环控制也有很多种控制策略，采用古典控制论中关于连续系统的分析方法进行近似分析，经分析可知，使系统稳定的基本控制规律为PD 控制。下面对其进行分析。（1）PD 控制策略假设PD 控制器传递函数为 ]1[)(s T K s G d p c += （5—2）其中，K P 为比例系数，T d 为微分时间常数。当忽略功率放大器和位置传感器的惯性，设功放放大系数为K a ,传感器放大系数为K s ，则此时整个系统的闭环传递函数为： ) ()(1)()()(s G s G K K s G s G K s c s a c a +=Φ （5—3）将式（5—1）和式（5—2）代入式（5—3）中可以得到： x p i s a d p i s a d p i a K K K K K s T K K K K ms s T K K K s -+++=Φ2) 1()( （5—4）令k K K K K K x p i s a =- （5—5）用Routh 判据可知，该系统稳定的充要条件为包括k 在内的所有参数均大于0。由式（5—4）和（5—5），可得闭环系统的特征方程为 02=++k s T K K K K ms d p i s a

数控机床进给系统设计

第一章、数控机床进给系统概述数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示：图1-1数控机床进给系统伺服由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求（1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min 或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。（2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。（3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。（4）电机应能随频繁启动、制动和反转。随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反

馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。

一、控制系统的组成

4.2控制系统的组成和描述习题一、判断题（1）控制器肯定是控制系统中最先动作的构件。（）（2）执行器是能直接对被控对象起控制作用的装置。（）（3）被控对象是连动过程中最后动作的构件。（）（4）存在比较器的控制系统一定是闭环控制系统。（）二、判断下列关于楼道灯声控开关电路的说法是否正确。（1）它是一个闭环控制系统。（）（2）它能自动纠正控制误差。（）（3）灯是被控对象。（）（4）控制量是控制灯的亮灭。（）二、选择题 1.下列控制系统中，属于开环控制系统的是（） A 电冰箱的温度控制 B 计算机的CPU上的风扇的转速控制 C 现代化农业温室的温度控制 D 家用缝纫机的缝纫速度控制 2 .下面控制系统中，属于闭环控制的有（） A 电风扇机械定时开关控制系统 B 电子门铃控制系统 C 电磁炉温度自动控制系统 D 自行车制动系统 3．下列控制现象属于自动控制的是（）

A 电风扇 B 洗衣机 C 红绿灯定时转换 D 电子词典 4．下列属于闭环控制系统的是（） A 楼道里的防盗报警控制系统 B 火灾自动报警系统 C 公园音乐喷泉自动控制系统 D 电冰箱的温度控制系统 5．下列各项中，属于开环控制系统的是（） A 家用电风扇的转速调节系统 B 电冰箱温度控制系统 C 汽车自动档位控制系统 D 抽水马桶水位的控制系统 6.“皮影戏”是我国的传统的民间艺术，演员只要在屏幕和灯光之间抖动如栓在“小兔”身上的细线，屏幕上就能出现生动活泼的小兔形象，这是一种控制现象，其控制对象是（） A 细线 B “小兔” C 屏幕 D 灯光 7．普通高压锅使用过程中，当锅内压力达到一定值时，压力阀会浮起并放气，使锅内压力维持在预定值水平。该压力控制系统是( ) ①人工系统②自然系统③人工（手动）控制④自动控制 A ①③ B ①④ C ②③ D ②④ 8.闭环控制系统由下列各个环节组成（） ①控制器②执行器③被控对象④检测装置 A ①②③ B ①③④

机械结构设计课程教学大纲

《机械结构设计》课程教学大纲执笔人：陈建毅编撰日期：2009年8月30日一、课程概述《机械结构设计》是工业设计专业的职业核心课程（属于B类），它包括理论力学、材料力学和机械设计基础三部分内容。计划时数为68学时，本课程4学分。通过本课程的学习，使学生掌握工程力学和机械设计有关的基本概念、基本理论和基本方法。会对物体进行正确的受力分析，会分析计算一些简单力学问题。培养学生对工程设计中的强度、刚度和稳定性问题有明确的基本概念，必要的基础知识和比较熟练的计算能力、分析能力和初步的实验分析能力。使学生学会应用工程力学的基本理论和方法分析与解决机械工程中的一些简单实际问题。掌握一般机械中常用机构和通用零件的工作原理、性能特点，及其使用、维护的基础知识。掌握常用机构的基本理论和设计方法，常用零部件失效形式、设计准则和设计方法。在本课程的学习，注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。教学对象：工业设计专业大二上学期的高职学生。二、教学内容描述教学内容分成两个模块：工程力学基础和机械设计基础。工程力学主要内容分为静力分析和强度分析；机械设计基础分为机械零件基础、常用机构、机械传动基础。第一篇工程力学基础第一章工程力学的基本概念教学内容：第一节工程力学与工业设计第二节工程力学的研究对象与基本内容第三节工程力学的基本概念第四节静力学公理第五节约束与约束反力第六节分离体与受力图教学要求：了解力与力系的基本概念，掌握静力学的基本公理和各种常见约束的性质，对简单的物体系统，能熟练地取分离体，画受力图。第二章构件与产品的静力分析教学内容：第一节平面力系的简化与合成第二节平面力系平衡问题的求解第三节空间力系简介超静定的概念

进给系统

数控机床的进给传动系统概述数控机床进给系统的机械传动结构，包括引导和支承执行部件的导轨、丝杠螺母副、齿轮齿条副、蜗杆蜗轮副、齿轮副、同步齿形带副及其支承部件等。数控机床的进给运动是数字控制的直接对象，被加工工件的最终坐标位置精度和轮廓精度都与其传动结构的几何精度、传动精度、灵敏度和稳定性密切相关。滚珠丝杠螺毋副数控机床的进给运动链中，将旋转运动转换为直线运动的方法很多，主要采用滚珠丝枉螺母副。有些大型数控机床和精密机床进给机构中，也采用静压丝扛螺母副和静压蜗杆蜗条副。 (1)摄珠丝杠螺母副的工作原理和特点滚珠丝杠螺母副由弧形滚道面的丝杠、滚珠、滚珠循环返回器(回珠器)，以及圆弧形滚道面的螺母组成。其结构原理示意图如图7—2所示。在丝杠3和螺母1 上都有半圆弧形的螺旋榴，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺旋滚道。螺母上有滚珠回路管道M将几圈螺旋滚道的两端连接起来构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。当丝杠旋转时，滚珠在谈道内既自转又沿滚道循环转动。因而迫使螺母(或丝杠)轴向移动。由于滚珠丝杠螺母副是以滚动摩擦代替滑动摩擦，所以具有下列特点： ①摩擦损失小，传动效率高，效率可以达到o．92一o．96，相当于滑动丝扛的 1／43 ②动作灵敏，低速运动平稳性好，随动精度和定位精度高；滚珠丝杠螺母副的摩擦阻力小，动静摩擦力差小，不易产生爬行现象； ③磨损小，精度保持性好，使用寿命长； ④不自锁，可以进行进向传动； ⑥进行适当的预紧后，可以消除轴向间隙，提高袖向运动精度和刚度。 ⑥工艺复杂、制造成本高．另外，由于不能自钡，垂直和倾斜安装的时候须考虑制动装置；运动速度受到一定的限制，传动速度过高时，容易出现滚珠在其回路滚道内卡珠现象。 (2)滚珠丝杠螺母副的循环方式

机械结构设计基础知识

机械结构设计基础知识 1前言 1、1机械结构设计得任务机械结构设计得任务就是在总体设计得基础上，根据所确定得原理方案，确定并绘出具体得结构图，以体现所要求得功能。就是将抽象得工作原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件得材料、形状、尺寸、公差、热处理方式与表面状况得同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。所以，结构设计得直接产物虽就是技术图纸，但结构设计工作不就是简单得机械制图，图纸只就是表达设计方案得语言，综合技术得具体化就是结构设计得基本内容。 1、2机械结构设计特点机械结构设计得主要特点有：（1）它就是集思考、绘图、计算（有时进行必要得实验）于一体得设计过程，就是机械设计中涉及得问题最多、最具体、工作量最大得工作阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%得时间用于结构设计，对机械设计得成败起着举足轻重得作用。（2）机械结构设计问题得多解性，即满足同一设计要求得机械结构并不就是唯一得。（3）机械结构设计阶段就是一个很活跃得设计环节，常常需反复交叉得进行。为此，在进行机械结构设计时，必须了解从机器得整体出发对机械结构得基本要求 2机械结构件得结构要素与设计方法 2、1结构件得几何要素机械结构得功能主要就是靠机械零部件得几何形状及各个零部件之间得相对位置关系实现得。零部件得几何形状由它得表面所构成，一个零件通常有多个表面，在这些表面中有得与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间得联结部分称为联接表面。零件得功能表面就是决定机械功能得重要因素，功能表面得设计就是零部件结构设计得核心问题。描述功能表面得主要几何参数有表面得几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面得变异设计，可以得到为实现同一技术功能得多种结构方案。 2、2结构件之间得联接在机器或机械中，任何零件都不就是孤立存在得。因此在结构设计中除了研究零件本身得功能与其它特征外，还必须研究零件之间得相互关系。零件得相关分为直接相关与间接相关两类。凡两零件有直接装配关系得，成为直接相关。没有直接装配关系得相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关与运动相关两类。位置相关就是指两零件在相互位置上有要求，如减速器中两相邻得传动轴，其中心距必须保证一定得精度，两轴线必须平行，以保证齿轮得正常啮合。运动相关就是指一零件得运动轨迹与另一零件有关，如车床刀架得运动轨迹必须平行于于主轴得中心线，这就是靠床身导轨与主轴轴线相平行来保证得，所以，主轴与导轨之间位置相关；而刀架与主轴之间为运动相关。多数零件都有两个或更多得直接相关零件，故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时，两零件直接相关部位必须同时考虑，以便合理地选择材料得热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。同时还必须考虑满足间接相关条件，如进行尺寸链与精度计算等。一般来说，若某零件直接相关零件愈多，其结构就愈复杂；零件得间接相关零件愈多，其精度要求愈高。例如，轴毂联接见图1。 2、3结构设计据结构件得材料及热处理不同应注意得问题机械设计中可以选择得材料众多，不同得材料具有不同得性质，不同得材料对应不同得加工工艺，结构设计中既要根据功能要求合理地选择适当得材料，又要根据材料得种类确定适当得加工工艺，并根据加工工艺得要求确定适当得结构，只有通过适当得结构设计才能使所选择得材料最充分得发挥优势。设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料得力学性能、加工性能、使用成本等信息。结构设计中应根据所选材料得特性及其所对应得加工工艺而遵循不同得设计原则。

531-控制系统设计基础

控制部分: 一、根据人体红外辐射传感器原理，设计一个自动门控制系统 1.画出系统组成方框图（不得少于4个环节），人体信号-光学系统-热释电红外传感器-信号处理-自动门控制电路-开关 2.介绍系统运行原理（不多于50字） 3.说出这是按什么控制的（不多于20字） 4.如果将人换成工厂里来了一辆运输车什么来着的，修改哪个环节最好（不多于20字）。二、水池里的水有时会太多，有时会太少，设计一个液位控制系统 1.画出系统组成结构图， 2.介绍控制装置各个原件，对应什么，有什么用。期望液位-比较器-控制器（机械或气动装置）-执行器（阀门）-被控量（水池液位）-检测装置（传感器）三、对于一阶惯性系统，根据系统控制要求选择合适的控制器，可选择的控制器有P,I,D,PI,PD,PID，有2小问， 1.追求较好的控制速度，容许有稳态误差，期望无超调，说出理由（不多于50字）， 2.期望较好的控制速度，不容许有稳态误差，期望无超调，说出理由（不多于50字）传感器与检测部分: 一、填空题 1.电涡流传感器那里的，线圈下方放置金属导体时，等效电阻会怎样（变大），等效电感会怎样（变小），等效品质因数会怎样（变小）， 2.电容式传感器根据不同的结构分为哪3类（变极距，变面积，变介电常数）， 3.光纤传感器的组成（纤芯，包层，保护套），光在光纤中传播，入射角与折射率应满足（光在包层和纤芯的分界面上发生全反射）。二、应变片 1.什么是金属导体的电阻应变效应：导体的电阻在受力产生变形时发生变化的现象。

2.金属导体标准阻值R为1200欧姆，传感器灵敏度K为2，应变ε是几百微应变，求电阻变化了多少？（ΔR/R=Kε） 3.一个等强度悬梁臂，上面贴2块应变片，下面贴2块应变片，组成全桥，从上方施加压力，画出电桥的电路，并标出阻值的变化情况，电源电压10V，求输出电压。三、热电偶 1.说出热电偶的测温原理（热电势的组成及原因，接触电势和温差电势）， 2.计算题，和书上一个例题一样，数值不一样，求热端温度T，给你E(Tn,0)和E(T,Tn)求T，会给一张温度表（PS:书上有，要会查表= =）面试：第一，是英文翻译，是现代控制理论的。第二，是专业问题。 1，用了PD调节器时，出现了较大的震荡，是什么原因（P的增益设的太大） 2，增大无阻尼固有频率会有什么好的影响，但是这样又会有什么不利的影响。 3，非线性有哪些具体形式，对系统有什么影响。 4，李雅普诺夫稳定性的本质是什么，李雅普诺夫稳定判据可以判别非线性系统吗。 5，什么是静稳定飞机，什么是静不稳定飞机。静稳定性，静不稳定，静中立稳定动稳定，动不稳定，动中立稳定 6，阻尼器的作用是什么。以飞机角运动作为反馈信号，稳定飞机的角速率，增大飞机运动的阻尼，抑制振荡 7，飞机飞行时需要用到哪些传感器。驾驶杆力传感器，驾驶杆位移传感器，脚蹬位移传感器，温度传感器，压力传感器，加速度传感器，迎角传感器 8，什么是可观性，当系统不可测的时候，怎么样控制系统 9，谈谈对飞行控制系统前景及未来的发展。采用光传操纵系统。利用光纤数据传输技术，抗电磁干扰，防雷电，光线本身电隔离性好，可以减轻控制系统的重量和体积，采用只能空感知系统，在变化的环境下能自主完成目标的

控制系统的设计与实施

控制系统的设计与实施一、教材分析：本节课内容为本节的最后一节，是本节、本章、本书的最后一个课时。在前面的学习中，学生已经了解了结构、流程、系统、控制与设计的关系。设计是技术的重要组成部分之一，而且《技术与设计2》大部分都是围绕着设计这个主题来展开的。本节可以说是这单元的“应用”部分，让学生了解控制系统设计的一般思路比较关键，只有这部分内容理解了，才能有效的进行下一个内容——控制系统的设计与实施案例。在控制系统的设计与实施案例中，重点要让学生会分析和选择案例，并最终会设计。二、学情分析：在《技术与设计1》中，学生对设计的一般过程已经有了一定的了解。但已有的设计基础更多的是停留在结构设计和外形的设计上，对功能的设计还有待提高。同时在生活中对一些产品有一定的使用经验，这些经验有成功的，也有失败的，通过控制系统的分析与设计，使学生对一定的实践经验的生活经历，上升到一定的理论认识，对失败的使用经验，能从控制与设计的角度重新的认识。三、学习目标： 1.知识与技能： 1）了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图，并形成初步的控制系统设计的方案。 2）能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置；或者根据简单闭环控制系统的方案进行模拟实施，学会调试运行提出改进方案。 2.过程与方法：通过案例式的探讨和实践改良的技术活动，提高分析能力，培养探究精神。学习权衡的思想。 3.情感态度价值观：（1）通过对控制系统的设计与实施的分析，体会产品设计中人性化的设计思想。（2) 培养认真严谨的态度，进而树立“以人为本”的设计理念。（3) 通过多种形式的教学活动，提高学生学习技术课的兴趣。四、教学重难点： 1.教学重点：（1）控制系统设计的一般思路，了解简单的被控对象的基本特性，确定相关的量，会画方框图。（2）能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置并学会调试运行，提出改进方案。 2.教学难点：闭环系统的设计；被控量和控制量的确定。五、教学策略：本节书从理论上讲内容较难，学生理解起来比较困难，为了能有较好的课堂效果，设计如下：（1）通过一些具体的生活中例子对比来导入有关控制的设计方法，从而引入课题。（2）教师根据课本中的案例，引导学生解决问题，提高学习的自主能力。（3）寻找一些贴近学生生活实际并在前三节课已经分析过的案例，采用元件展示，学生设计连接的步骤，最后请学生代表上台连接成一个闭环控制系统。主要以“水箱注水的自动控制

机械设计的结构要素

机械设计的结构要素一、机械结构件的结构要素与设计方法 1、1 结构件的几何要素机械结构的功能主要就是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成,一个零件通常有多个表面,在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触,把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。零件的功能表面就是决定机械功能的重要因素,功能表面的设计就是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计,可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 1、2 结构件之间的联接在机器或机械中,任何零件都不就是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能与其它特征外,还必须研究零件之间的相互关系。零件的相关分为直接相关与间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的,成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关与运动相关两类。位置相关就是指两零件在相互位置上有要求,如减速器中两相邻的传动轴,其中心距必须保证一定的精度,两轴线必须平行,以保证齿轮的正常啮合。运动相关就是指一零件的运动轨迹与另一零件有关,如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线,这就是靠床身导轨与主轴轴线相平行来保证的,所以,主轴与导轨之间位置相关;而刀架与主轴之间为运动相关。多数零件都有两个或更多的直接相关零件,故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时,两零件直接相关部位必须同时考虑,以便合理地选择材料的热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。同时还必须考虑满足间接相关条件,如进行尺寸链与精度计算等。一般来说,若某零件直接相关零件愈多,其结构就愈复杂;零件的间接相关零件愈多,其精度要求愈高。 1、3 结构设计据结构件的材料机械设计中可以选择的材料众多,不同的材料具有不同的性质,不同的材料对应不同的加工工艺, 结构设计中既要根据功能要求合理地选择适当的材料,又要根据材料的种类确定适当的加工工艺,并根据加工工艺的要求确定适当的结构,只有通过适当的结构设计才能使所选择的材料最充分的发挥优势。设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。

数控机床进给系统设计

第一章、数控机床进给系统概述数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示: 图1-1数控机床进给系统伺服由于各种数控机床所完成的加工任务不同,它们对进给伺服系统的要求也不尽相同,但通常可概括为以下几方面:可逆运行;速度范围宽;具有足够的传动刚度与高的速度稳定性; 快速响应并无超调;高精度;低速大转矩。 1、1、伺服系统对伺服电机的要求 (1)从最低速到最高速电机都能平稳运转,转矩波动要小,尤其在低速如0、1r /min或更低速时,仍有平稳的速度而无爬行现象。 (2)电机应具有大的较长时间的过载能力,以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 (3)为了满足快速响应的要求,电机应有较小的转动惯量与大的堵转转矩,并具有尽可能小的时间常数与启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力,才能保证电机可在0、2s以内从静止启动到额定转速。 (4)电机应能随频繁启动、制动与反转。随着微电子技术、计算机技术与伺服控制技术的发展,数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度与电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID,使用灵活,柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术与改进伺服性能的措施,使控制精度与品质大大提高。数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也就是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1、2、伺服系统的分类数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件与检测反馈环节等组成。驱动控制单元与驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件与执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统与闭环系统。闭环控制方式通常就是

控制系统设计作业(DOC)

第一题：现控有哪些控制器结构，各有何特点，作用，用在什么场合？答：（1）状态反馈：特点：1、状态反馈将系统的每个状态变量乘以相应的反馈系数，然后反馈到输入端与参考输入相加形成控制律，作为受控系统的控制输入；2、不增加系统的维数（状态反馈解耦时也不增加系统的维数）；3、比不增加补偿器的输入反馈的效果要好；4、不增加新的状态变量；5、反馈增益阵是常矩阵，反馈为线性反馈；6、不改变受控系统的能控性，但不保证系统的能观性不变；7、对于完全能控的单输入系统能实现闭环极点的任意配置，而且不影响原系统零点的分布，但如果故意制造零极点对消，那么此时闭环系统将是不能观的；8、系统能镇定的充要条件是不能控子系统为渐近稳定。作用：状态反馈增益阵K的引入不增加系统的维数，但可通过K的选择自由地改变闭环系统的特征值，从而是系统获得所要求的性能。场合：（2）输出反馈：特点：1、采用输出矢量y构成线性反馈律；2、在技术实现上的方便性；3、输入反馈的HC和状态反馈的K相当，由于m

一种管道机器人结构与控制系统的设计

摘要在现代社会中，大家总要碰到多种多样管道设施，而很多管道系统不是架设在空中就是深埋于地下，这么一来，经过人力对管道内部进行检测就很不方便。本文研制移动式管道机器人本身携带CCD摄像头，能够对一定口径管道内壁进行检测，含有较高实用价值。本文首先对中国外管道机器人技术发展做了综述，给出了移动式管道机器人本体结构设计方案，具体介绍了机器人驱动机构、云台系统等步骤结构。所讨论机器人采取上下位机控制模式，使用了现在在中国较为优异光纤信来传送控制信号和来自CCD摄像机图像信号。下位机以LPC2114为关键处理器，进行了移动式管道机器人行走电机驱动控制设计、云台电机驱动控制设计、RS232串口通信电路和控制系统外围电路讨论。关键词：本体结构，控制系统，管道机器人。