機(jī)械系統(tǒng)分析與綜合學(xué)習(xí)研究報(bào)告

1、機(jī)械系統(tǒng)分析與綜合學(xué)習(xí)研究報(bào)告機(jī)械系統(tǒng)分析與綜合是研究在規(guī)定完成的任務(wù)情況下，進(jìn)行機(jī)械元件的最佳綜合，使系統(tǒng)的輸入與輸出保持某種因果關(guān)系的一門課程。在本課程的學(xué)習(xí)中，要求完成的任務(wù)是提出在自己學(xué)習(xí)、工作、生活中發(fā)現(xiàn)或遇到的與機(jī)械系統(tǒng)有關(guān)的5個(gè)問題，并通過分析思考，提出不少于5個(gè)的解決方案，并對每個(gè)方案的特點(diǎn)分析比較，選出最佳方案，從而完成本課程的學(xué)習(xí)。摘要本文簡要概述了機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本思路和主要過程，介紹了三種不同的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)綜合方法?；谏鲜龇椒?，本文對生活中的一些不便之處做了現(xiàn)象說明、問題分析，并提出了一些解決方案，通過對比其中的解決方案，選出最優(yōu)并優(yōu)化。1、機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本思路

2、、主要過程機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)是一個(gè)創(chuàng)造性很強(qiáng)的活動(dòng)，其思維過程是形象思維和抽象思維綜合作用的結(jié)果。目前主要是利用CAD，并以邏輯思維為基礎(chǔ)，再結(jié)合知識工程和專家系統(tǒng)的方法來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。通常的方案設(shè)計(jì)可表達(dá)為兩個(gè)映射：圖1.1 方案設(shè)計(jì)映射關(guān)系圖方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)階段主要有兩個(gè)任務(wù)：首先是建立技術(shù)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)，然后通過選擇相應(yīng)于功能結(jié)構(gòu)中的每個(gè)功能載體，并組合這些被選擇的功能載體形成整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。由需求域到功能域的映射過程最能體現(xiàn)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造能力，這一過程涉及到對設(shè)計(jì)思維規(guī)律和創(chuàng)造性機(jī)理的認(rèn)識水平，涉及到所需的專業(yè)知識水平等一系列問題。從功能到結(jié)構(gòu)的映射，實(shí)際上是功能結(jié)構(gòu)圖的每一個(gè)分功能與能實(shí)

3、現(xiàn)該功能的結(jié)構(gòu)進(jìn)行匹配，一般來說，總體功能能包括許多分功能，而每一個(gè)分功能可以由不同的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，因此存在組合、協(xié)調(diào)和評價(jià)篩選的問題。2、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)綜合方法簡介機(jī)械結(jié)構(gòu)綜合方法有很多，現(xiàn)本文主要介紹3種：基于結(jié)構(gòu)類型變異機(jī)構(gòu)綜合方法、集成功能推理及結(jié)構(gòu)推理的方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程模型和基于螺旋理論的綜合方法。2.1 基于結(jié)構(gòu)類型變異機(jī)構(gòu)綜合方法自圖論理論被應(yīng)用于機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中后，它在機(jī)構(gòu)分析與綜合方面的應(yīng)用得到了深入的研究。這個(gè)方法中，封閉的圖代表機(jī)構(gòu)，頂點(diǎn)代表連桿，邊代表運(yùn)動(dòng)副。圖可以用矩陣（如鄰接矩陣和關(guān)聯(lián)矩陣）來表示、 分析和計(jì)算。該方法還包括如下幾個(gè)環(huán)節(jié)：1、根據(jù)用戶需求提出機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)任務(wù)與技術(shù)

4、要求：（1）、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)需求（如運(yùn)動(dòng)性質(zhì)）、基本回路數(shù)、運(yùn)動(dòng)副類型及數(shù)目、構(gòu)件類型及數(shù)目、主動(dòng)副類型及其位置； （2）、功能性要求（如輸出構(gòu)件數(shù)目及位置、輸出構(gòu)件的任務(wù)等）； （3）、約束條件（如運(yùn)動(dòng)精度、剛度及制造、裝配、成本等方面的約束）。 2、結(jié)構(gòu)類型綜合。通過結(jié)構(gòu)類型綜合列出滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的全部結(jié)構(gòu)類型并以適當(dāng)形式表示。 3、優(yōu)選結(jié)構(gòu)類型。根據(jù)功能要求和約束條件，篩選出好的結(jié)構(gòu)類型。 2.2 集成功能推理及結(jié)構(gòu)推理的方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程模型集成功能推理及結(jié)構(gòu)推理的方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程模型是基于功能推理和基于結(jié)構(gòu)推理有機(jī)聯(lián)系在一起而形成的方法。該設(shè)計(jì)過程的主要步驟有：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，建立功能

5、結(jié)構(gòu)圖，并尋找滿足各子功能要求的功能載體，組合成為原始機(jī)械方案； （2）將原始機(jī)械方案抽象化為表達(dá)機(jī)械方案聯(lián)系信息的運(yùn)動(dòng)鏈表示，并記錄原始方案一些約束信息，如自由度、桿數(shù)等； （3）運(yùn)動(dòng)鏈發(fā)散。列舉所有與抽象化表示的運(yùn)動(dòng)鏈具有相同自由度、桿副類型及桿數(shù)的非同構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈； （4）機(jī)械方案元型集的生成。對篩選的運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行機(jī)架識別、原動(dòng)件識別、桿組識別，形成用連桿和轉(zhuǎn)動(dòng)副表達(dá)的機(jī)械原型； （5）候選方案集的生成。將以上生成的機(jī)械方案元型通過類型替代，形成候選方案集。并進(jìn)行方案的評價(jià)決策，得到最優(yōu)方案。2.3 基于螺旋理論的綜合方法螺旋理論自1978年用于機(jī)構(gòu)學(xué)研究以來，眾多學(xué)者又推動(dòng)了其應(yīng)用與發(fā)展。比

6、較系統(tǒng)的觀點(diǎn)是約束螺旋綜合方法。主要觀點(diǎn)有：1、機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用傳統(tǒng)符號法表示，并附上、下標(biāo)表示運(yùn)動(dòng)副軸線之間的幾何關(guān)系； 2、運(yùn)動(dòng)螺旋系用于描述機(jī)構(gòu)兩構(gòu)件之間瞬時(shí)相對運(yùn)動(dòng)特征，約束螺旋系用于描述兩構(gòu)件之間的瞬時(shí)約束特征，兩者為互易螺旋系。一般地，螺旋系的Plucker 坐標(biāo)含有機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)位置參數(shù)，并與選取的定坐標(biāo)系有關(guān)。 3、給出了用于結(jié)構(gòu)綜合的兩個(gè)數(shù)學(xué)公式和一個(gè)機(jī)構(gòu)自由度公式，公式含有運(yùn)動(dòng)位置參數(shù)。運(yùn)動(dòng)螺旋系的并運(yùn)算公式 （2-1）約束螺旋系的并運(yùn)算公式 （2-2）自由度公式 （2-3） 4、螺旋系的運(yùn)算規(guī)則：線性運(yùn)算。螺旋系的相關(guān)性判定與定坐標(biāo)系無關(guān)。應(yīng)用此方法的一般步驟有： （1）獲得期

7、望自由度，建立機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)螺旋系，求出反螺旋，建立機(jī)構(gòu)約束螺旋系； （2）查找有關(guān)表格，建立分支約束螺旋系，求出反螺旋，建立分支運(yùn)動(dòng)螺旋系； （3）對運(yùn)動(dòng)螺旋系進(jìn)行線性組合，判斷分支運(yùn)動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)是否滿意，若滿意就進(jìn)行下一步，不滿意返回步驟（2）； （4）構(gòu)建符合對應(yīng)幾何條件的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并判斷是否為瞬時(shí)機(jī)構(gòu)，若為瞬時(shí)機(jī)構(gòu)，可直接得到期望機(jī)構(gòu)，若不是瞬時(shí)機(jī)構(gòu)返回步驟（2）?；诼菪碚摰木C合方法的運(yùn)算規(guī)則主要是線性運(yùn)算，可以得到瞬時(shí)機(jī)構(gòu)與瞬時(shí)自由度，但對于存在幾何條件較弱的機(jī)構(gòu)，非瞬時(shí)性判定比較困難。3、 實(shí)例分析3.1 多功能折疊凳3.1.1 現(xiàn)象說明隨著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對現(xiàn)代生活的要求也越來越

8、高，特別是對家居用品的要求不單純是功能需要，更是裝飾美觀的需要、更是彰現(xiàn)個(gè)性的需要，本著“方便，物美價(jià)廉”的要求去挑選。在都市生活中，由于家庭，辦公場所，商場，超市，圖書館等地方均需要達(dá)到夠高，比如整理柜子頂上的物品、換洗窗簾、換電燈泡等都有一定的難度，通常我們都會(huì)使用梯子，而梯子在本來面積就狹隘的公寓里顯得頗占面積，放到倉庫里，到要用時(shí)又顯得比較麻煩，如何協(xié)調(diào)這之間的矛盾成了需要解決的問題。3.1.2 問題分析這個(gè)現(xiàn)象說明人們在平常居家生活過程中經(jīng)常會(huì)遇到“夠高問題”，也即是人與所需物體之間總有一段距離，所以我們所需做的就是設(shè)法縮短人與物體之間的距離。距離的縮短大致可分為兩種情況：一是降低物

9、體的高度；二是提高人的高度。3.1.3 方案設(shè)計(jì)根據(jù)上述問題的分析，可提出以下集中方案的設(shè)計(jì)：1、根據(jù)降低物體高度的設(shè)想，我們考慮可以把窗簾做成上下可調(diào)式，在窗簾的上方設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)來固定窗簾，并在下面設(shè)計(jì)一個(gè)類似開關(guān)的機(jī)構(gòu)控制上面的固定架。當(dāng)放開固定架時(shí)，可以通過窗簾兩邊的拉鏈來控制窗簾的上下拉動(dòng)，從而完成窗簾的收放動(dòng)作。2、從提高人的高度方面考慮，可以設(shè)計(jì)一種折疊凳能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)集凳子，梯子等功能。從實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上來說，這種凳子可以做成液壓性。設(shè)想是把凳子的四條腿用液壓缸代替，通過液壓系統(tǒng)的傳送功能，使人站上后能夠控制凳子的升高，升到預(yù)定高度后可以手動(dòng)固定。3、凳子通過變換機(jī)構(gòu)也可以做成“梯子

10、型”， 只是需要把凳子的腿做成可折疊形，當(dāng)需要用到時(shí)，把凳腿打開后便能實(shí)現(xiàn)升高這一功能。不過新的問題又出現(xiàn)了，凳腿打開處，也即與作為凳子時(shí)，地面接觸處這一轉(zhuǎn)角的地方應(yīng)采用什么機(jī)構(gòu)才能保證它的功能？在連接處，我們曾考慮用彎管套筒連接，用兩個(gè)曲率半徑一樣但自身半徑不同的管子相互配合，在要打開時(shí)把直徑小的彎管套進(jìn)大彎管里，當(dāng)梯子使用時(shí)通過彎曲處受力來保持平衡。4、為了方便好用，在“拐角”處可以考慮采用簡單的鉸鏈連接，整體可以考慮做成“褲衩型”。當(dāng)要展成梯子使用時(shí)，可以拉開凳面，在凳腿中間處設(shè)計(jì)有兩根強(qiáng)度很高的角鐵連接，故可以承受相當(dāng)?shù)牧?，這時(shí)通過鉸鏈連接處把凳腿旁的兩個(gè)附加小腿打開，并用套筒套緊，從

11、而可以避免展成梯子后產(chǎn)生晃動(dòng)。當(dāng)要收起時(shí)，將套筒在鋁管上做適當(dāng)滑動(dòng)，通過套筒的卡槽與鋼管的突出銷子處相扣，從而可以固定套筒使其不能滑下。這種鉸鏈連接操作簡單方便。3.1.4 方案比較第一種方案可以節(jié)約空間體積，減少占地面積，且收拉方便，缺點(diǎn)是只能實(shí)現(xiàn)單一物體的升降，不能實(shí)現(xiàn)人的主動(dòng)夠高，例如當(dāng)燈泡需要換時(shí)還是比較麻煩。第二種方案液壓型升降凳可以較好的完成規(guī)定的功能，但考慮到液壓系統(tǒng)的制作復(fù)雜而且要密封的緊密，且液壓缸等制作成本與技術(shù)要求高，增加液壓裝置會(huì)導(dǎo)致凳子龐大沉重等問題。第三種方案“拐角”處采用彎管套筒連接，升高后能夠保持穩(wěn)定，但是市場上并無理想中的空心彎管，與所需直徑不符，要想把小彎管

12、套在大彎管上，需特別加工定制，且加工工藝較高。第四種方案，設(shè)計(jì)鉸鏈連接，整體做成“褲衩型”，簡單易操作，節(jié)約和最有效地利用了空間，且能實(shí)現(xiàn)所需功能。經(jīng)過以上綜合比較，初定第四種方案。3.1.5 方案優(yōu)化當(dāng)作為凳子使用時(shí)的結(jié)構(gòu)簡圖為：圖3.1 凳子結(jié)構(gòu)簡圖當(dāng)作梯子使用時(shí)的結(jié)構(gòu)簡圖為：圖3.2 梯子結(jié)構(gòu)簡圖折疊凳整體效果圖為：圖3.3 折疊凳效果圖再進(jìn)一步考慮，當(dāng)用作梯子時(shí)，可以考慮把凳面處分成兩塊，在中間設(shè)計(jì)一個(gè)可伸縮機(jī)構(gòu)，這樣可以凳子又可以改造為一個(gè)簡易晾衣架。在此不再鰲述。3.2 電梯乘坐時(shí)間優(yōu)化3.2.1 現(xiàn)象說明隨著高層智能化建筑的不斷出現(xiàn)，作為主要的垂直運(yùn)輸工具的電梯得到了越來越廣泛的

13、應(yīng)用，電梯控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，但還是有不少問題亟待解決。比如如何縮短乘坐電梯的等候時(shí)間（特別是在高峰上班期），如何最優(yōu)化電梯到達(dá)目標(biāo)樓層的時(shí)間等，研究這個(gè)問題具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，一方面可以減少出行的時(shí)間，去創(chuàng)造更多的剩余價(jià)值，另一方面可以提高乘坐電梯的舒適感，使得電梯乘坐更具人性化、智能化。3.2.2 問題分析電梯群控的復(fù)雜程度是由電梯群控系統(tǒng)的特性所決定的，具體表現(xiàn)在電梯群控系統(tǒng)所固有的不確定性、多目標(biāo)性和擾動(dòng)性等幾個(gè)方面。如何最小的縮短乘客到達(dá)目標(biāo)樓層的時(shí)間本質(zhì)上是以乘客的侯梯時(shí)間最短為原則，對多臺(tái)電梯如何進(jìn)行調(diào)度的問題，這主要涉及到三個(gè)因素的影響：相對距離（指電梯從當(dāng)前位置到目標(biāo)樓

14、層需要經(jīng)過的距離），梯內(nèi)人數(shù)（如果梯內(nèi)人數(shù)較多表示停站次數(shù)也較多，如果梯內(nèi)人數(shù)已經(jīng)飽和則預(yù)示著外面的人不能再進(jìn)入電梯）和停站次數(shù)（電梯從當(dāng)前位置到目標(biāo)樓層過程中會(huì)發(fā)生的停站次數(shù)）。大的方向可以從兩方面來考慮：一是縮短等候電梯的時(shí)間；二是加快電梯的上下運(yùn)行的時(shí)間。3.2.3 方案設(shè)計(jì)根據(jù)上述問題的分析，可提出以下幾種方案的設(shè)計(jì)：1、根據(jù)梯內(nèi)人數(shù)，實(shí)時(shí)判別所需停站的次數(shù)。在電梯運(yùn)行過程中，電梯的啟停動(dòng)作占據(jù)了很大一部分時(shí)間。所以我們可以設(shè)想，先根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出一個(gè)電梯最多能容納多少人（不是安全人數(shù)，是根據(jù)體積上最多能容納多少人），然后應(yīng)用計(jì)算機(jī)的圖像處理技術(shù)識別轎廂里的乘客數(shù)，當(dāng)乘客數(shù)達(dá)到或超過容納人

15、數(shù)極限值時(shí)，可以采用控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電梯的“直達(dá)”直接到達(dá)最近的目標(biāo)樓層。這樣即節(jié)省了梯內(nèi)乘客的出行時(shí)間，又避免梯外乘客出現(xiàn)誤判而增加等候時(shí)間。2、除了上文的根據(jù)圖像識別來，還可以考慮根據(jù)重量（非安全重量）來識別人數(shù)?？梢愿鶕?jù)實(shí)驗(yàn)得出每天乘坐電梯乘客的平均體重的閾值范圍，當(dāng)有人乘坐電梯時(shí)，與電梯的實(shí)際最多容納量相比較，當(dāng)達(dá)到或超過人數(shù)極限值時(shí)，方法同上，采用控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電梯的“直達(dá)”。3、上面兩種方案都是根據(jù)梯內(nèi)人數(shù)的數(shù)量控制停站次數(shù)來達(dá)到縮短乘客等候的時(shí)間的目的。現(xiàn)考慮使用縮短等候電梯的時(shí)間來提高乘客的舒適度。具體方案為：把電梯系統(tǒng)的選層信號盤改在電梯轎廂外的侯梯廳內(nèi)，乘客在侯梯廳通過樓層盤

16、選擇自己要前往的目標(biāo)樓層，電梯管理系統(tǒng)將所有選定的內(nèi)呼信號進(jìn)行存儲(chǔ)并統(tǒng)一進(jìn)行派梯規(guī)劃，群控派梯中心得到派梯結(jié)果后，在選層盤或顯示系統(tǒng)中給出信號通知乘客到指定的電梯外等候，從而達(dá)到電梯乘客目的層客流的管理來實(shí)現(xiàn)快速出行。4、基于搜索算法也可實(shí)現(xiàn)縮短電梯等候時(shí)間。當(dāng)有選層信號按下時(shí)，系統(tǒng)自行搜索滿足約束條件的最優(yōu)方案，控制某個(gè)電梯到達(dá)用戶層，而后不再考慮對該層的呼叫（即只有一部電梯到達(dá)用戶層，當(dāng)用戶層電梯駛離時(shí)再重新分配）。其約束條件是侯梯時(shí)間，行程時(shí)間及轎廂擁擠度加權(quán)和最小。5、針對上行高峰期或下行高峰期，由于乘客及召喚的分散性（如下行高峰期），電梯從高層站向下運(yùn)行時(shí)，往往在上部的層站就已經(jīng)趨于

17、滿載，可通過采用分區(qū)服務(wù)的方式來提高電梯的整體運(yùn)送能力。實(shí)現(xiàn)方法是根據(jù)電梯臺(tái)數(shù)和建筑物層數(shù)將電梯劃分為固定的運(yùn)行區(qū)域，調(diào)度一組轎廂服務(wù)于通常毗鄰的樓層，各部電梯僅響應(yīng)自己本分區(qū)域的層站呼叫。3.2.4 方案比較方案一根據(jù)圖像識別來控制電梯，不失為一種先進(jìn)的方法，但其制作成本較為高昂，難以普及和推廣；方案二根據(jù)重量進(jìn)行檢測，易于操作，方便可行；方案三的目的層預(yù)約控制系統(tǒng)使得電梯的客流管理基本理念反生改變，另可通過軟件實(shí)現(xiàn)群控。但缺點(diǎn)是國內(nèi)要想實(shí)現(xiàn)預(yù)約控制，除要掌握必須的群控系統(tǒng)核心技術(shù)外，乘客的相關(guān)素質(zhì)還應(yīng)進(jìn)一步提高；方案四能夠?qū)崿F(xiàn)響應(yīng)最快，但是缺乏靈活性，使得指派電梯改組變得困難；方案五難以適

18、應(yīng)時(shí)變的交通特性。3.2.5 方案優(yōu)化電梯群控技術(shù)是一個(gè)動(dòng)態(tài)離散事件系統(tǒng)，其建模、分析、優(yōu)化都很復(fù)雜，所面臨的問題也是基于當(dāng)前的狀態(tài)和歷史數(shù)據(jù)，找到一個(gè)派遣程序來決定什么時(shí)間或是地點(diǎn)，轎廂是應(yīng)運(yùn)行還是停止。而系統(tǒng)的建立還應(yīng)根據(jù)具體樓層建筑的高度、交通量等因素來考慮，也即是“具體問題，具體分析”，這樣才能達(dá)到電梯群控的最優(yōu)化，才能實(shí)現(xiàn)乘客侯梯時(shí)間的最短，快速出行。3.3 燈光照明亮度3.3.1 現(xiàn)象說明生活中常常碰到的這樣一個(gè)現(xiàn)象：一家人晚上有人看電視，有人要睡覺，開燈會(huì)影響到睡覺的人，不開燈則會(huì)使得看電視的行動(dòng)不方便。針對這個(gè)現(xiàn)象，筆者就考慮能不能設(shè)計(jì)一種裝置來調(diào)節(jié)燈光的亮度，從而來解決上述的

19、矛盾。這樣以來就可以通過控制頂燈及壁燈的燈光強(qiáng)度調(diào)至適合看電視或讀書時(shí)的狀態(tài)，另還可將客廳內(nèi)燈光調(diào)至較為適合家人朋友聚會(huì)時(shí)的狀態(tài)，能夠滿足聚會(huì)氣氛的需要，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的效果。3.2.2 問題分析家庭生活中的燈具使用一般分為兩種：白熾燈和熒光燈。白熾燈的工作原理是將燈絲通電加熱到白熾狀態(tài)，利用熱輻射發(fā)出可見光；熒光燈的工作原理是利用低氣壓的汞蒸氣在通電后釋放紫外線，從而使熒光粉發(fā)出可見光，它屬于低氣壓弧光放電光源。所謂燈光調(diào)節(jié)，其實(shí)就是根據(jù)家中某一區(qū)域的使用功能、不同的時(shí)間、室外光亮度等來控制照明。根據(jù)工作原理的不同，調(diào)節(jié)白熾燈可通過控制白熾燈兩端電壓來控制亮度。3.3.3 方案設(shè)計(jì)1、標(biāo)準(zhǔn)

20、安裝的墻壁開關(guān)是最普通的控制方法,僅有打開和關(guān)閉兩種狀態(tài)。當(dāng)用到一些白熾燈照亮?xí)r可在開關(guān)中加入一些人工調(diào)光裝置（類似于吊扇的無級調(diào)速）， 能夠連續(xù)調(diào)節(jié)燈光的亮度或通過固定設(shè)置的檔位調(diào)節(jié)燈光的亮度，從而滿足人們對不同生活環(huán)境的照度要求。2、設(shè)計(jì)一個(gè)反饋調(diào)節(jié)電路，通過照度傳感器檢測房間內(nèi)部光的照度，包括自然光照和人工光照，將測量值與預(yù)先設(shè)定的照度值相比較，如實(shí)際值與預(yù)設(shè)值有差異，則自動(dòng)調(diào)節(jié)人工光照,使之滿足房間照度的要求。因?yàn)閳鼍氨旧砭褪歉鶕?jù)人們對于不同場景的燈光需求來設(shè)置的，它可由調(diào)控系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用。3、因?yàn)榈碗妷簳r(shí)日光燈甚至不能啟動(dòng)，所以通過調(diào)節(jié)日光燈兩端的電壓來調(diào)節(jié)燈管的亮度不適宜，可以考慮基

21、于微控制器和采用相位控制的交流調(diào)壓電路的新型日光燈亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)控制。具體解決方法為：系統(tǒng)上電啟動(dòng)時(shí)，微控制器對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后讀取手動(dòng)控制開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)用戶設(shè)定手動(dòng)控制開關(guān)閉合時(shí)，微控制器直接設(shè)定雙向晶閘管導(dǎo)通觸發(fā)角，控制雙向晶閘管保持導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)，亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)不產(chǎn)生作用。當(dāng)手動(dòng)控制開關(guān)打開時(shí)，微控制器采樣光敏傳感器輸出的環(huán)境光照信息，并和程序設(shè)定的光照信息作比較，計(jì)算出新的雙向晶閘管移向觸發(fā)角，輸出到移向觸發(fā)器，控制雙向晶閘管的導(dǎo)通。4、設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)光器來控制燈的亮暗程度。調(diào)光器由主器和子器構(gòu)成，其中調(diào)光器所能附帶的子器數(shù)量主要由主器的驅(qū)動(dòng)能力和實(shí)際需求所決定。調(diào)光器的設(shè)計(jì)主要是以

22、單片機(jī)為中心進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括電源驅(qū)動(dòng)模塊，電壓比較電路，雙向可控硅調(diào)光電路等。軟件部分的設(shè)計(jì)可以分為幾個(gè)獨(dú)立的模塊，并能保證可以實(shí)時(shí)檢測按鍵操作、調(diào)光等服務(wù)。3.3.4 方案比較方案一便于操作，成本低，但由于低電壓時(shí)日光燈甚至不能啟動(dòng)，所以這種方案只能用于調(diào)節(jié)白熾燈；方案二可以實(shí)現(xiàn)智能化控制，無需人工干涉，缺點(diǎn)是當(dāng)需要改變亮度時(shí)，操作繁瑣，缺乏靈活性；方案三具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、 成本低等優(yōu)點(diǎn)，在滿足使用者光照強(qiáng)度的要求下，可以達(dá)到節(jié)約能源的目的；方案四運(yùn)用功能日趨完善的 MCU( 單片機(jī))技術(shù), 只要結(jié)合比較少的外圍電路, 就能由軟件實(shí)現(xiàn)功能完善，并且實(shí)用的照明控制，在降低電路設(shè)計(jì)復(fù)雜度、提

23、高軟硬件模塊復(fù)用能力的同時(shí)，還提高了調(diào)光器的集成度、穩(wěn)定性、抗干擾能力和功能可擴(kuò)展性，但軟件硬件應(yīng)用較多，結(jié)構(gòu)組成較為復(fù)雜，若有損壞不易維修。3.3.5 方案優(yōu)化通過比較幾種不同的方案可以發(fā)現(xiàn)方案四是最為可行的，單片機(jī)的使用也為按鍵控制留下了靈活的發(fā)展空間，如可通過程序?qū)Π存I進(jìn)行多功能使用設(shè)置，實(shí)現(xiàn)長按和短按不同的功能；可以設(shè)定場景，記錄想保存的燈光亮度等。若采用電路模塊復(fù)用技術(shù)，很容易在進(jìn)行一定接口修改基礎(chǔ)上，用于與其他智能系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)立形成“智能生活”，本文在此不再鰲述。4、心得體會(huì)經(jīng)過一個(gè)學(xué)期機(jī)械系統(tǒng)分析與綜合的學(xué)習(xí)，我初步掌握了解決問題的基本思路：遇到一種現(xiàn)象或問題，首先應(yīng)分析問題，找出問題的本質(zhì)，只有