工業(yè)控制技術(shù)復(fù)習(xí)材料

1、第1-1講： 工業(yè)控制技術(shù)概述 1. 開(kāi)環(huán)系統(tǒng):若系統(tǒng)中的信號(hào)只從控制裝置向被控對(duì)象傳遞，而無(wú)方向傳遞，即信號(hào)傳遞路徑不構(gòu)成回路，這類(lèi)控制稱(chēng)為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。 2. 閉環(huán)系統(tǒng);在控制系統(tǒng)中，通過(guò)測(cè)量裝置檢測(cè)輸出量，并與輸入信號(hào)進(jìn)行比較，進(jìn)而使控制裝置按照二者的差值來(lái)調(diào)節(jié)輸出量，這類(lèi)控制稱(chēng)為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。 第1-2講：機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 1. 方向判斷：TM轉(zhuǎn)矩與n同向?yàn)檎?，反向?yàn)樨?fù)。    TL轉(zhuǎn)矩與n同向?yàn)樨?fù)，反向?yàn)檎?。（Td=TM-TL） 2. 折

2、算: 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=m2=m D2 /4 = GD2/(4g)  =2n/60   TL=9549P/n   1) 轉(zhuǎn)矩折算：等功率法 PL: 負(fù)載軸功率                   2) PM:  折算到電機(jī)軸上的等效功率 

3、;3. 負(fù)載特性: 1）恒轉(zhuǎn)矩型 反抗性：傳送帶、攪拌機(jī)、擠壓成形機(jī)等摩探負(fù)載，方向：恒與運(yùn)動(dòng)       方向相反（阻礙作用）              位能性：車(chē)或升降機(jī)等重力負(fù)載方向：與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān) 2）離心式通風(fēng)機(jī)型：按離心力原理工作的，離心式鼓風(fēng)機(jī)，水泵等3) 直線(xiàn)型：TL隨n的增加成正比地增大， 如勵(lì)直流發(fā)電機(jī)

4、60;4) 恒功率型：TL與n成反比，如車(chē)床 4.系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件：1. 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(xiàn)n=f(Tm)和生產(chǎn)機(jī)械的特性曲線(xiàn)n=f(T)有交點(diǎn)（即拖動(dòng)系統(tǒng)的平衡點(diǎn)）；2. 當(dāng)轉(zhuǎn)速大于平衡點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，Tm<T，即若干擾使轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)干擾消除后應(yīng)有Tm-T<0；而當(dāng)轉(zhuǎn)速小于平衡點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，Tm>T，即若干擾使轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)干擾消除后應(yīng)有Tm-T>0 五. 動(dòng)力基本方程：Td=TM-TL= GD2dn/375 dt 第2-1講：傳感器（測(cè)速傳感器）;  

5、;增量式光學(xué)旋轉(zhuǎn)編碼器（方向，轉(zhuǎn)速計(jì)算）    1. M法測(cè)速（適合于高轉(zhuǎn)速場(chǎng)合）    編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生 N 個(gè)脈沖，在T 時(shí)間段內(nèi)有 m1 個(gè)脈沖產(chǎn)生，則轉(zhuǎn)速為: n = 60m1/（NT） 有一增量式光電編碼器，其參數(shù)為1024p/r，在5s時(shí)間內(nèi)測(cè)得65536個(gè)脈沖，則轉(zhuǎn)速為 ：      n = 60 

6、5; 65536 /（1024 × 5）=768 r/min                                        

7、                                 2. T法測(cè)速（適合于低轉(zhuǎn)速場(chǎng)合） 編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生N個(gè)脈沖，用已知頻率fc作為時(shí)鐘，填充到編碼器輸出的兩個(gè)相鄰脈沖之間的脈沖數(shù)為m2，則轉(zhuǎn)速(r/min)為： n 

8、= 60fc / （Nm2 ） 有一增量式光電編碼器，其參數(shù)為1024p/r，測(cè)得兩個(gè)相鄰脈沖之間的脈沖數(shù)為3000，時(shí)鐘頻率fc為1MHz則轉(zhuǎn)速為n = 60fc /（Nm2）=60×106/（1024×3000）=19.53 r/min 第2-2講：直流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性； 1. 基本結(jié)構(gòu): 定子：產(chǎn)生主磁場(chǎng)和支撐電機(jī)； 轉(zhuǎn)子：產(chǎn)生機(jī)械轉(zhuǎn)矩以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換； 2. 工作原理:  一臺(tái)他勵(lì)直流

9、電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電樞反電勢(shì)為E1，如負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl不變，外加電壓和電樞電阻均不變，問(wèn)：當(dāng)減弱勵(lì)磁使轉(zhuǎn)速上升到新的穩(wěn)態(tài)值時(shí)，電樞反電勢(shì)如何變化？  T不變，減小，I增大，U不變，E減小   電樞電壓平衡方程：U=IaRa+E  電磁轉(zhuǎn)矩方程：T=KeIa        電勢(shì)方程：E=Ken 機(jī)械特性（轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系）: n=U/Kt  (Ra/KeKt 2)T Ra=(0.50.75)(1Pn

10、/UnIn) Un/In                  h¢=¢=例:已知某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)（見(jiàn)P40, 3.8） (1) 估算電樞電阻Ra                 &#

11、160; (2) 求KeN                      (3) 求理想空載轉(zhuǎn)速n0                 4) 求額定轉(zhuǎn)矩TN 

12、0; 得到兩點(diǎn):（0, n0）和（TN，nN） 3.啟動(dòng)： 1) 降壓?jiǎn)?dòng): 電壓由小到大，隨轉(zhuǎn)速的升高而逐步加大，直到滿(mǎn)足要求。 2) 串接電阻啟動(dòng)（單、多級(jí)） 調(diào)速：速度變化：由于電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化而引起的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化（其特性曲線(xiàn)不發(fā)生變化）。 4. 速度調(diào)節(jié)：在某一負(fù)載條件下負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持不變，靠人為改變機(jī)械特性而得到的。 1) 改變外串電阻 特點(diǎn)：(a) 機(jī)械特性軟，電阻愈大，特性愈軟，穩(wěn)定度愈低； (b) 輕

13、載時(shí)調(diào)速范圍不大；調(diào)速電阻消耗大量能量；一般適用于調(diào)速性能要求不高的中小容量電機(jī)。 2) 改變供電電壓 特點(diǎn)：(a) 無(wú)級(jí)調(diào)速；(b) 機(jī)械特性硬度不變,穩(wěn)定度高，調(diào)速范圍較大；       (c) 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速； (d) 設(shè)備簡(jiǎn)單。  3) 改變主磁通 特點(diǎn)：（a）無(wú)級(jí)調(diào)速(高于額定轉(zhuǎn)速)；(b) 調(diào)速特性軟，調(diào)速范圍不大(最高為額定轉(zhuǎn)速為1.2倍)； (c) 恒功率調(diào)速；&#

14、160;(d)轉(zhuǎn)矩隨磁通的減小而減小。        5. 制動(dòng) 1) 反饋制動(dòng)（左圖）：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于理想空載轉(zhuǎn)速（電車(chē)下坡） 2) 反接制動(dòng)  a. 電源反接制動(dòng)（U反向）（中圖） b. 倒拉反接制動(dòng)（E反向）（右圖） 電樞電路中串入附加電阻，使特性曲線(xiàn)由1過(guò)渡到2，最后停止在b點(diǎn)。 3) 能耗制動(dòng) 產(chǎn)生：電樞電壓突然降為零，并串接一個(gè)Rad。 U=0，增加Rad

15、，    特性曲線(xiàn)過(guò)原點(diǎn)。 特點(diǎn)：特性曲線(xiàn)過(guò)原點(diǎn)，可應(yīng)用迅速而準(zhǔn)確停車(chē)的場(chǎng)合。 a.反抗矩負(fù)載制動(dòng)     優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)出現(xiàn)反向起動(dòng)的危險(xiǎn) b.位能負(fù)載制動(dòng)狀態(tài)   優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行速度穩(wěn)定不會(huì)出現(xiàn)倒拉制動(dòng)那樣因計(jì)算不準(zhǔn)而引起不降反而上升的事故 第2-3講：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性； 1. 重要參數(shù)：步距角m 定子相數(shù)   Z  轉(zhuǎn)子齒數(shù)  &

16、#160;C = 1  單、雙相輪流通電方式  C = 2  單、雙相輪流通電方式 2. 轉(zhuǎn)速計(jì)算（公式） m 定子相數(shù)  Z  轉(zhuǎn)子齒數(shù)  ，C = 1  單、雙相輪流通電方式，C = 2  單、雙相輪流通電方式  3. 基本結(jié)構(gòu) 4. 工作原理（1）磁阻式步進(jìn)電機(jī)：

17、定子轉(zhuǎn)子均無(wú)磁（磁阻）；定子有繞組而轉(zhuǎn)子無(wú)繞組；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直徑小有利于高速響應(yīng)；步距角可做得比較小。但無(wú)鎖定轉(zhuǎn)矩、制造成本高、效率低、轉(zhuǎn)子阻尼差、噪聲大。 （2）永磁式步進(jìn)電機(jī)：轉(zhuǎn)子采用永磁體、定子采用軟磁鋼，通過(guò)磁場(chǎng)（相互吸引和相互排斥）實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。有鎖定轉(zhuǎn)矩、效率高、造價(jià)便宜。但是，一般步距角大、轉(zhuǎn)子慣量大。  （3）混合式：兼二者之優(yōu)點(diǎn) 5. 基本概念： 1)矩角特性， 2)啟動(dòng)頻率：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率， 脈沖信號(hào)頻率對(duì)電機(jī)運(yùn)行的影響：如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正

18、常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲?#160; 3)通電方式：?jiǎn)?、雙、混 4)驅(qū)動(dòng)電路： a.單電壓限流型驅(qū)動(dòng)電路                  特點(diǎn)：R上有功率消耗。為了提高快速性，需加大R的阻值，隨著阻值的加大，電源電壓也勢(shì)必提高

19、，功率消耗也進(jìn)一步加大，正因?yàn)檫@樣，單電壓限流型驅(qū)動(dòng)電路的使用受到了限制。  b.高低壓切換型驅(qū)動(dòng)電路   優(yōu)點(diǎn)：功耗小，啟動(dòng)力矩大，突跳頻率和工作頻率高。 缺點(diǎn)：大功率管的數(shù)量要多用一倍，增加了驅(qū)動(dòng)電源。  c.斬波恒流驅(qū)動(dòng)電路  高低壓驅(qū)動(dòng)，使波形變形，斬波方法，可使電流恒定在額定值附近。Arduino編程 1. I/O:pinMode(pin,INPUT/OUTPUT);  各種引腳 PWM: 013  

20、60;digital:2252雙數(shù)  analog: A0A15 數(shù)字I/O： digitalRead(pin, HIGH/LOW)    digitalWrite(pin)  模擬I/O： analogRead(pin, HIGH/LOW)    analogWrite(pin) 2、延時(shí)：delay（ms）    delayMicroseconds(us)

21、0;3、中斷：打開(kāi)中斷 interrupts()   關(guān)閉中斷 noInterrupts(); attachInterrupt (中斷通道, 中斷函數(shù), 觸發(fā)方式);  中斷通道:   int.0：2  int.1：3 int.2：21  int.3：20  int.4：19  int.5：18 中斷模式： LOW :低電平 C

22、HANGE:電平變化 RISING上升沿  FALLING ：下降沿 4、LCD1602庫(kù)（#include <LiquidCrystal.h>） 第1腳：GND   第2腳：VCC   第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”接GND     第4腳：RS  第5腳：RW  第6腳：E

23、N  第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。 第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。 4.1引腳接線(xiàn)  LiquidCrystal（RS,EN,D4,D5,D6,D7） (四線(xiàn)接法)   RW接地 4.2設(shè)置顯示尺寸 begin(列數(shù)，行數(shù));     4.3 清屏 clear(); 4.4 設(shè)置光標(biāo)位置 setCursor(列數(shù)，行數(shù))； &

24、#160;4.5打開(kāi)液晶 display(); 關(guān)閉液晶 noDisplay(); 4.6 顯示字符 print(data); 或 print(data,BASE);   BASE為：二進(jìn)制BIN，八進(jìn)制OTC,十進(jìn)制DEC，十六進(jìn)制HEX 5、定時(shí)器庫(kù)（#include <FlexiTimer2.h>）  5.1設(shè)置中斷時(shí)間及處理函數(shù)FlexiTimer2:set(500,flas);  500為時(shí)間（ms），f

25、las為處理函數(shù)名    打開(kāi)定時(shí)器中斷：FlexiTimer2:start(); 6、按鍵 void keyscan()   / 掃描按鍵        for(int i=22;i<26;i+)                 digitalWrite(i,LOW);          for(int.j=26;j<30;j+)     keyvaluei-22j-26=digitalRead(j);