有機(jī)結(jié)合的分析與設(shè)計(jì)

1、會(huì)計(jì)學(xué)1有機(jī)結(jié)合的分析與設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合的分析與設(shè)計(jì)234穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)5 位置控制系統(tǒng)和速度控制系統(tǒng)的被控對(duì)象作機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，該位置控制系統(tǒng)和速度控制系統(tǒng)的被控對(duì)象作機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，該被控對(duì)象就是系統(tǒng)的負(fù)載，它與系統(tǒng)執(zhí)行元件的機(jī)械傳動(dòng)聯(lián)系有被控對(duì)象就是系統(tǒng)的負(fù)載，它與系統(tǒng)執(zhí)行元件的機(jī)械傳動(dòng)聯(lián)系有多種形式。機(jī)械運(yùn)動(dòng)是組成機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要組成部分，它多種形式。機(jī)械運(yùn)動(dòng)是組成機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要組成部分，它們的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特性與整個(gè)系統(tǒng)的性能關(guān)系極大。們的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特性與整個(gè)系統(tǒng)的性能關(guān)系極大。 被控對(duì)象被控對(duì)象( (簡(jiǎn)稱負(fù)載簡(jiǎn)稱負(fù)載) )的運(yùn)動(dòng)形式有直線運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、間的運(yùn)動(dòng)

2、形式有直線運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、間歇運(yùn)動(dòng)等，具體的負(fù)載往往比較復(fù)雜，為便于分析，常將它分解歇運(yùn)動(dòng)等，具體的負(fù)載往往比較復(fù)雜，為便于分析，常將它分解為幾種典型負(fù)載，結(jié)合系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律再將它們組合起來(lái)，使定為幾種典型負(fù)載，結(jié)合系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律再將它們組合起來(lái)，使定量設(shè)計(jì)計(jì)算得以順利進(jìn)行。量設(shè)計(jì)計(jì)算得以順利進(jìn)行。一、典型負(fù)載一、典型負(fù)載6 所謂典型負(fù)載是指所謂典型負(fù)載是指慣性負(fù)載、外力負(fù)載、彈性負(fù)載、摩擦負(fù)慣性負(fù)載、外力負(fù)載、彈性負(fù)載、摩擦負(fù)載載( (滑動(dòng)摩擦負(fù)載、粘性摩擦負(fù)載、滾動(dòng)摩擦負(fù)載等滑動(dòng)摩擦負(fù)載、粘性摩擦負(fù)載、滾動(dòng)摩擦負(fù)載等) )。對(duì)具體系。對(duì)具體系統(tǒng)而言，其負(fù)載可能是以上幾種典型負(fù)載的組合，不一

3、定均包含統(tǒng)而言，其負(fù)載可能是以上幾種典型負(fù)載的組合，不一定均包含上述所有負(fù)載項(xiàng)目。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)對(duì)被控對(duì)象及其運(yùn)動(dòng)作具上述所有負(fù)載項(xiàng)目。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)對(duì)被控對(duì)象及其運(yùn)動(dòng)作具體分析，從而獲得負(fù)載的綜合定量數(shù)值，為選擇與之匹配的執(zhí)行體分析，從而獲得負(fù)載的綜合定量數(shù)值，為選擇與之匹配的執(zhí)行元件及進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)分析打下基礎(chǔ)。元件及進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)分析打下基礎(chǔ)。789 以機(jī)床工作臺(tái)的伺服進(jìn)給系統(tǒng)為例。下圖所示的系統(tǒng)由以機(jī)床工作臺(tái)的伺服進(jìn)給系統(tǒng)為例。下圖所示的系統(tǒng)由 個(gè)移動(dòng)部件個(gè)移動(dòng)部件和和 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件組成。個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件組成。 、 和和 分別為移動(dòng)部分的質(zhì)量（分別為移動(dòng)部分的質(zhì)量（kgkg）、運(yùn)動(dòng)速）、運(yùn)動(dòng)速

4、度（度（m/sm/s）和所受的負(fù)載力（）和所受的負(fù)載力（N N）；）； 、 和和 分別為轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)分別為轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（慣量（ ）、轉(zhuǎn)速（）、轉(zhuǎn)速（ 或或 ）和所受負(fù)載轉(zhuǎn)矩（）和所受負(fù)載轉(zhuǎn)矩（ ）。）。iMmniviFjJjn()jjT2kg m/minrN m/rad s22111122mniijjijEM vJkeqJ1 1）求等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）求等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 。該系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能總和為：。該系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能總和為：212kkeqkEJ設(shè)等效到執(zhí)行元件輸出軸上的總動(dòng)能為：設(shè)等效到執(zhí)行元件輸出軸上的總動(dòng)能為：102211mnjkieqijijkkvJMJ由于由于 ，故：，故：kEE用

5、工程上常用單位時(shí)，可改寫(xiě)上式如下：用工程上常用單位時(shí)，可改寫(xiě)上式如下：2221114mnjkieqijijkknvJMJnn式中，式中， 執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)速（執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)速（r/minr/min）. .kn11mniijjijWFvtTtkeqT2 2）求等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩）求等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 。設(shè)上述系統(tǒng)在時(shí)間。設(shè)上述系統(tǒng)在時(shí)間t t內(nèi)克服負(fù)載所做功的總和為：內(nèi)克服負(fù)載所做功的總和為：同理，執(zhí)行元件輸出軸在時(shí)間同理，執(zhí)行元件輸出軸在時(shí)間t t內(nèi)的轉(zhuǎn)角為內(nèi)的轉(zhuǎn)角為kkt則，執(zhí)行元件所作的功為：則，執(zhí)行元件所作的功為： ，又，又kkeqkWTtkWW故：故：11/mnkeqiikjjkijTFvT采用工程單位

6、又：采用工程單位又：111/2mnkeqiikjjkijTFvnT nn11meqT等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ：/meqjjjmTT22jjmeqjjmjJJJimeqJ等效負(fù)載慣量等效負(fù)載慣量 ：meqB等效阻尼系數(shù)等效阻尼系數(shù) ：22jjmeqjjmjBBBimeqK等效彈簧剛度等效彈簧剛度 ：22jjmeqjjmjKKKi結(jié)論：機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、質(zhì)量、阻尼系數(shù)、彈性系數(shù)由低速端結(jié)論：機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、質(zhì)量、阻尼系數(shù)、彈性系數(shù)由低速端向高速端轉(zhuǎn)換時(shí)需要除以傳動(dòng)比的平方。向高速端轉(zhuǎn)換時(shí)需要除以傳動(dòng)比的平方?；貞洠簷C(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，速度、位移、加速度由低速端向高速端轉(zhuǎn)換時(shí)需回憶：

7、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，速度、位移、加速度由低速端向高速端轉(zhuǎn)換時(shí)需要乘以傳動(dòng)比；力、轉(zhuǎn)矩由低速端向高速端轉(zhuǎn)換時(shí)需要除以傳動(dòng)比。要乘以傳動(dòng)比；力、轉(zhuǎn)矩由低速端向高速端轉(zhuǎn)換時(shí)需要除以傳動(dòng)比。12131415meqTTT慣meqT1 1）系統(tǒng)執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)矩匹配）系統(tǒng)執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)矩匹配 設(shè)伺服進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行元件輸出軸所承受的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩為設(shè)伺服進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行元件輸出軸所承受的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 ，等效，等效慣性負(fù)載轉(zhuǎn)矩為慣性負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 ，則電動(dòng)機(jī)軸上的總負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：，則電動(dòng)機(jī)軸上的總負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：T慣()/meqTTT慣 考慮到機(jī)械的總傳動(dòng)效率考慮到機(jī)械的總傳動(dòng)效率 時(shí)，則有：時(shí)，則有： 以機(jī)床工作臺(tái)的伺服進(jìn)給系統(tǒng)為例

8、，運(yùn)動(dòng)軸所采用的執(zhí)行元件（電動(dòng)機(jī)）以機(jī)床工作臺(tái)的伺服進(jìn)給系統(tǒng)為例，運(yùn)動(dòng)軸所采用的執(zhí)行元件（電動(dòng)機(jī)）的額定轉(zhuǎn)速基本上應(yīng)該是系統(tǒng)所需最大轉(zhuǎn)速；額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于（考慮機(jī)械損的額定轉(zhuǎn)速基本上應(yīng)該是系統(tǒng)所需最大轉(zhuǎn)速；額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于（考慮機(jī)械損失）所需的最大轉(zhuǎn)矩，即大于等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩與等效慣性負(fù)載轉(zhuǎn)矩之和。失）所需的最大轉(zhuǎn)矩，即大于等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩與等效慣性負(fù)載轉(zhuǎn)矩之和。1617maxmax()(W)9.55mmeqeqmTJnPT2 2）系統(tǒng)執(zhí)行元件的功率匹配（直流、交流伺服電動(dòng)機(jī)）系統(tǒng)執(zhí)行元件的功率匹配（直流、交流伺服電動(dòng)機(jī)） 預(yù)選電動(dòng)機(jī)的估算功率可由下式確定預(yù)選電動(dòng)機(jī)的估算功率可由下式確定maxmaxn式中

9、，式中， 電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速（電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速（r/minr/min）；）； 電動(dòng)機(jī)的最高角速度（電動(dòng)機(jī)的最高角速度（rad/srad/s）；）； 考慮電動(dòng)機(jī)、減速器等的功率系數(shù)，一般考慮電動(dòng)機(jī)、減速器等的功率系數(shù)，一般1.21.22 2。在功率預(yù)選后，需要進(jìn)行過(guò)熱、過(guò)載驗(yàn)算。在功率預(yù)選后，需要進(jìn)行過(guò)熱、過(guò)載驗(yàn)算。18eqdxTT（a a）過(guò)熱驗(yàn)算：當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為變量時(shí)，應(yīng)用等效法求其等效轉(zhuǎn)矩）過(guò)熱驗(yàn)算：當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為變量時(shí)，應(yīng)用等效法求其等效轉(zhuǎn)矩 ，在電動(dòng)機(jī)磁通在電動(dòng)機(jī)磁通 近似不變時(shí)，有：近似不變時(shí)，有： 預(yù)選電動(dòng)機(jī)的估算功率可由下式確定預(yù)選電動(dòng)機(jī)的估算功率可由下式確定22112212eqdxT

10、 tT tTTtt式中，式中， ， 時(shí)間間隔，在此時(shí)間間隔內(nèi)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩分別為時(shí)間間隔，在此時(shí)間間隔內(nèi)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩分別為 ， 。1t1TNeqNdxTTPP2t2T則所選電動(dòng)機(jī)的不過(guò)熱的條件為：則所選電動(dòng)機(jī)的不過(guò)熱的條件為：式中式中 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩；電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩； 電動(dòng)機(jī)的額定功率；電動(dòng)機(jī)的額定功率；由等效轉(zhuǎn)矩?fù)Q算的電動(dòng)機(jī)功率由等效轉(zhuǎn)矩?fù)Q算的電動(dòng)機(jī)功率, , 。其中其中 為電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。為電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。()/9.55dxeqNPT nNTNPNndxP19maxmNTkTmaxT（b b）過(guò)載驗(yàn)算：應(yīng)使得瞬時(shí)最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩）過(guò)載驗(yàn)算：應(yīng)使得瞬時(shí)最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩 與電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)的

11、額定轉(zhuǎn)矩 的的比值不大于某一系數(shù)，即比值不大于某一系數(shù)，即NTmk式中，式中， 電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)。電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)。20 減速比主要根據(jù)負(fù)載性質(zhì)、脈沖當(dāng)量和機(jī)電一體化系統(tǒng)減速比主要根據(jù)負(fù)載性質(zhì)、脈沖當(dāng)量和機(jī)電一體化系統(tǒng)的綜合要求來(lái)選擇確定，既要使減速比達(dá)到一定條件下最佳，的綜合要求來(lái)選擇確定，既要使減速比達(dá)到一定條件下最佳，同時(shí)又要滿足脈沖當(dāng)量與步距角之間的相應(yīng)關(guān)系，還要同時(shí)滿同時(shí)又要滿足脈沖當(dāng)量與步距角之間的相應(yīng)關(guān)系，還要同時(shí)滿足最大轉(zhuǎn)速要求等。當(dāng)然要全部滿足上述要求是非常困難的。足最大轉(zhuǎn)速要求等。當(dāng)然要全部滿足上述要求是非常困難的。211/2LFLFLmmmTTJiTTJ（a a）使加速度

12、最大的選擇方法，當(dāng)輸入信號(hào)變化快、加速度又很大時(shí)，應(yīng)）使加速度最大的選擇方法，當(dāng)輸入信號(hào)變化快、加速度又很大時(shí)，應(yīng)使得：使得：1/2LFLFLmmmTTfiTTf（b b）使速度最大的選擇方法，當(dāng)輸入信號(hào)近似恒值，即加速度很小時(shí)，應(yīng)）使速度最大的選擇方法，當(dāng)輸入信號(hào)近似恒值，即加速度很小時(shí)，應(yīng)使得：使得：其中，其中， 電動(dòng)機(jī)的粘性摩擦系數(shù)；電動(dòng)機(jī)的粘性摩擦系數(shù)； 負(fù)載的粘性摩擦系數(shù)。負(fù)載的粘性摩擦系數(shù)。1f2f0/(360)il（c c）滿足送進(jìn)系統(tǒng)傳動(dòng)基本要求的選擇方法。即滿足脈沖當(dāng)量）滿足送進(jìn)系統(tǒng)傳動(dòng)基本要求的選擇方法。即滿足脈沖當(dāng)量 、步距、步距角角 和絲桿基本導(dǎo)程和絲桿基本導(dǎo)程 之間的

13、匹配關(guān)系：之間的匹配關(guān)系： 。0lmax()/nkk ni（d d）減速器輸出軸角誤差最小原則，即）減速器輸出軸角誤差最小原則，即 最小最小 。maxLmi（e e）對(duì)速度和加速度均有一定要求的時(shí)，按照（）對(duì)速度和加速度均有一定要求的時(shí)，按照（a a）選擇減速比）選擇減速比i i，然后驗(yàn)，然后驗(yàn)算是否滿足算是否滿足 ，式中的，式中的 為負(fù)載的最大角速度；為負(fù)載的最大角速度； 為電為電動(dòng)機(jī)輸出的角速度。動(dòng)機(jī)輸出的角速度。maxLm22四、檢測(cè)傳感裝置、信號(hào)轉(zhuǎn)換接口電路、放大電路及電源等的匹配選擇四、檢測(cè)傳感裝置、信號(hào)轉(zhuǎn)換接口電路、放大電路及電源等的匹配選擇與設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)23（a) a) 功率輸出級(jí)

14、必須與所用執(zhí)行元件匹配，其輸出電壓、電流應(yīng)滿足執(zhí)功率輸出級(jí)必須與所用執(zhí)行元件匹配，其輸出電壓、電流應(yīng)滿足執(zhí)行元件的容量要求，不僅要滿足執(zhí)行元件額定值的需要，而且還應(yīng)該能夠行元件的容量要求，不僅要滿足執(zhí)行元件額定值的需要，而且還應(yīng)該能夠保證執(zhí)行元件短時(shí)過(guò)載、短時(shí)快速的要求?？傊?，輸出級(jí)的輸出阻抗要小保證執(zhí)行元件短時(shí)過(guò)載、短時(shí)快速的要求?？傊敵黾?jí)的輸出阻抗要小，效率要高，效率要高, , 時(shí)間常數(shù)要小。時(shí)間常數(shù)要小。（b b）放大器應(yīng)為執(zhí)行元件放大器應(yīng)為執(zhí)行元件( (如電動(dòng)機(jī)如電動(dòng)機(jī)) )的運(yùn)行狀態(tài)提供適宜條件。例如：的運(yùn)行狀態(tài)提供適宜條件。例如：為大功率電動(dòng)機(jī)提供制動(dòng)條件，為力矩電動(dòng)機(jī)或永磁式

15、直流電動(dòng)機(jī)的電樞為大功率電動(dòng)機(jī)提供制動(dòng)條件，為力矩電動(dòng)機(jī)或永磁式直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流提供限制保護(hù)措施。電流提供限制保護(hù)措施。（c c）放大器應(yīng)有足夠的線性范圍，以保證執(zhí)行元件的容量得以正常發(fā)揮放大器應(yīng)有足夠的線性范圍，以保證執(zhí)行元件的容量得以正常發(fā)揮。（d d）輸入級(jí)應(yīng)能與檢測(cè)傳感裝置相匹配。即它的輸入阻抗要大，以減輕輸入級(jí)應(yīng)能與檢測(cè)傳感裝置相匹配。即它的輸入阻抗要大，以減輕檢測(cè)傳感裝置的負(fù)荷。檢測(cè)傳感裝置的負(fù)荷。（e e）放大器應(yīng)具有足夠的放大倍數(shù)，其特性應(yīng)穩(wěn)定可靠，便于調(diào)整。放大器應(yīng)具有足夠的放大倍數(shù)，其特性應(yīng)穩(wěn)定可靠，便于調(diào)整。 242526半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如下圖半閉環(huán)伺服控

16、制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如下圖b b所示。所示。27上圖的傳遞函數(shù)為上圖的傳遞函數(shù)為: :2829 2 2 . . 全全閉閉環(huán)環(huán)控控制制方方式式30hPhP3132331 2/(2)hPii221 22mheqPBBii1 22( )/(2)( )( )ihjmmmieqeqX sKPiiG ssJ sB sK3435363738 根據(jù)上面拉氏變換得到的方程，可畫(huà)出如下圖所示的簡(jiǎn)化系統(tǒng)框圖。根據(jù)上面拉氏變換得到的方程，可畫(huà)出如下圖所示的簡(jiǎn)化系統(tǒng)框圖。通過(guò)系統(tǒng)框圖的進(jìn)一步簡(jiǎn)化可得系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為通過(guò)系統(tǒng)框圖的進(jìn)一步簡(jiǎn)化可得系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為39hP1 2/(2)hPi i40414243444546 機(jī)電

17、一體化系統(tǒng)的伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)只是初步確定了系統(tǒng)的機(jī)電一體化系統(tǒng)的伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)只是初步確定了系統(tǒng)的主回路，還很不完善。在穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上所建立的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型一主回路，還很不完善。在穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上所建立的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型一般不能滿足系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的要求，甚至是不穩(wěn)定的。為此，必須進(jìn)般不能滿足系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的要求，甚至是不穩(wěn)定的。為此，必須進(jìn)一步進(jìn)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。一步進(jìn)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)包括：選擇系統(tǒng)的控制方式和校正系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)包括：選擇系統(tǒng)的控制方式和校正( (或補(bǔ)償或補(bǔ)償) )形形式，設(shè)計(jì)校正裝置，將其有效地連接到穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)階段所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)式，設(shè)計(jì)校正裝置，將其有效地連接到穩(wěn)態(tài)設(shè)

18、計(jì)階段所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中去，使補(bǔ)償后的系統(tǒng)成為穩(wěn)定系統(tǒng)，并滿足各項(xiàng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)的要求中去，使補(bǔ)償后的系統(tǒng)成為穩(wěn)定系統(tǒng)，并滿足各項(xiàng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)的要求。一、機(jī)電伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)一、機(jī)電伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)47 對(duì)數(shù)頻率法即波德圖法，主要適用于線性定常最小相位系統(tǒng)。系統(tǒng)以對(duì)數(shù)頻率法即波德圖法，主要適用于線性定常最小相位系統(tǒng)。系統(tǒng)以單位反饋構(gòu)成閉環(huán)，若主反饋系統(tǒng)不為單位反饋構(gòu)成閉環(huán)，若主反饋系統(tǒng)不為l l（單位反饋），則需要等效成單單位反饋），則需要等效成單位反饋的形式來(lái)處理。這是因?yàn)樵摲椒ㄖ饕孟到y(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性進(jìn)行位反饋的形式來(lái)處理。這是因?yàn)樵摲椒ㄖ饕孟到y(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性進(jìn)行設(shè)計(jì)，必須將各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)反映到

19、波德圖上，并畫(huà)出一條能滿足要求的系設(shè)計(jì)，必須將各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)反映到波德圖上，并畫(huà)出一條能滿足要求的系統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性，并與原始系統(tǒng)統(tǒng)開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性，并與原始系統(tǒng)( (穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上建立的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上建立的系統(tǒng)) )的開(kāi)的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性相比較，找出所需補(bǔ)償環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性相比較，找出所需補(bǔ)償( (或校定或校定) )裝量的對(duì)數(shù)幅頻特性。裝量的對(duì)數(shù)幅頻特性。然后根據(jù)此特性來(lái)設(shè)計(jì)校正然后根據(jù)此特性來(lái)設(shè)計(jì)校正( (或補(bǔ)償或補(bǔ)償) )裝置，將該裝置有效地連接到原始裝置，將該裝置有效地連接到原始系統(tǒng)的電路中去，使校正系統(tǒng)的電路中去，使校正( (或補(bǔ)償或補(bǔ)償) )后的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性基本上與所希后的開(kāi)

20、環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性基本上與所希望系統(tǒng)的特性相一致。這就是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的一般考慮方法和步驟。望系統(tǒng)的特性相一致。這就是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的一般考慮方法和步驟。48 當(dāng)系統(tǒng)在階躍信號(hào)作用下，過(guò)渡過(guò)程大致有以下三種情況：系統(tǒng)的當(dāng)系統(tǒng)在階躍信號(hào)作用下，過(guò)渡過(guò)程大致有以下三種情況：系統(tǒng)的輸出按指數(shù)規(guī)律上升，最后平穩(wěn)地趨于穩(wěn)態(tài)值；系統(tǒng)的輸出發(fā)散，即輸出按指數(shù)規(guī)律上升，最后平穩(wěn)地趨于穩(wěn)態(tài)值；系統(tǒng)的輸出發(fā)散，即沒(méi)有穩(wěn)態(tài)值，此時(shí)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的；系統(tǒng)的輸出雖然有振蕩，但最終沒(méi)有穩(wěn)態(tài)值，此時(shí)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的；系統(tǒng)的輸出雖然有振蕩，但最終能趨于穩(wěn)態(tài)值。能趨于穩(wěn)態(tài)值。 49 當(dāng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后，其輸出當(dāng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后，其輸出值達(dá)

21、到與輸出相對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)值達(dá)到與輸出相對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)的輸出值與目標(biāo)值之差稱為穩(wěn)態(tài)誤系統(tǒng)的輸出值與目標(biāo)值之差稱為穩(wěn)態(tài)誤差。具體表征系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性好壞的定量差。具體表征系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性好壞的定量指標(biāo)就是系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)，在指標(biāo)就是系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)，在時(shí)域內(nèi)，這種品質(zhì)指標(biāo)一般用單位階躍時(shí)域內(nèi)，這種品質(zhì)指標(biāo)一般用單位階躍響應(yīng)曲線（如圖所示）中的參數(shù)來(lái)表示響應(yīng)曲線（如圖所示）中的參數(shù)來(lái)表示，即，即50 1. 1. PIDPID調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù)調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù)51525354 2. 2. 調(diào)節(jié)作用分析調(diào)節(jié)作用分析 55565758596061623. 3. 速度反饋校正速度反饋校

22、正6364656667432TTlTKd G686970717273747576772.2.減小或消除結(jié)構(gòu)諧振的措施減小或消除結(jié)構(gòu)諧振的措施7879808182838485四、四、 傳動(dòng)間隙對(duì)系統(tǒng)特性的影響傳動(dòng)間隙對(duì)系統(tǒng)特性的影響 1. 1. 機(jī)械傳動(dòng)間隙機(jī)械傳動(dòng)間隙 86四、四、 傳動(dòng)間隙對(duì)系統(tǒng)特性的影響傳動(dòng)間隙對(duì)系統(tǒng)特性的影響 1. 1. 機(jī)械傳動(dòng)間隙機(jī)械傳動(dòng)間隙 8788892. 2. 傳動(dòng)間隙的影響傳動(dòng)間隙的影響 902. 2. 傳動(dòng)間隙的影響傳動(dòng)間隙的影響 9192 上述主要介紹了可計(jì)算上述主要介紹了可計(jì)算( (傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)) )部分的動(dòng)態(tài)分析方法。機(jī)械系統(tǒng)部分的動(dòng)態(tài)分析方法。機(jī)

23、械系統(tǒng)( (包括機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械支承系統(tǒng)包括機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械支承系統(tǒng)) )在內(nèi)、外的變化載荷作用下，會(huì)在內(nèi)、外的變化載荷作用下，會(huì)表現(xiàn)出不同的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。某些動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性會(huì)影響機(jī)電一體化系表現(xiàn)出不同的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。某些動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性會(huì)影響機(jī)電一體化系統(tǒng)的正常工作，工程設(shè)計(jì)人員必須給予足夠的重視。對(duì)不可計(jì)算的復(fù)統(tǒng)的正常工作，工程設(shè)計(jì)人員必須給予足夠的重視。對(duì)不可計(jì)算的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析，通常采用被廣泛使用的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析方法。雜機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析，通常采用被廣泛使用的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析方法。 通過(guò)這種方法可識(shí)別機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)，如固有振動(dòng)頻率、通過(guò)這種方法可識(shí)別機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)，如固有振動(dòng)頻率、振型、模態(tài)剛度、模態(tài)質(zhì)量及模態(tài)阻尼等。從而建立用這些模態(tài)參數(shù)振型、模態(tài)剛度、模態(tài)質(zhì)量及模態(tài)阻尼等。從而建立用這些模態(tài)參數(shù)表示的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方程，通過(guò)分折找出其