機電有機結(jié)合的分析與設(shè)計

機電有機結(jié)合的分析與設(shè)計第1頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1概述機電一體化系統(tǒng)設(shè)計過程是機電有機結(jié)合即機電參數(shù)相互匹配的過程。

機電伺服系統(tǒng)是典型的機電一體化系統(tǒng)。工程上是圍繞機械運動的規(guī)律和運動參數(shù)對它們提出技術(shù)要求的。第2頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1概述機電伺服系統(tǒng)設(shè)計的一般方法制訂出系統(tǒng)的控制方案該方案通常只是一個初步的輪廓，包括系統(tǒng)主要元、部件的種類，各部分之間的聯(lián)接方式，系統(tǒng)的控制方式，所需能源形式，校正補償方法(以及信號轉(zhuǎn)換的方式等)。定量的分析計算穩(wěn)態(tài)設(shè)計計算動態(tài)設(shè)計計算。通過樣機的試驗與調(diào)試，最后確定系統(tǒng)的實際線路及其實際參數(shù)。

第3頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月穩(wěn)態(tài)設(shè)計穩(wěn)態(tài)設(shè)計的目的通過穩(wěn)態(tài)設(shè)計，系統(tǒng)的主回路各部分特性、參數(shù)已初步確定、便可著手建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，為系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計作好準備。穩(wěn)態(tài)設(shè)計主要內(nèi)容使系統(tǒng)的輸出運動參數(shù)達到技術(shù)要求執(zhí)行元件(如電機)的參數(shù)選擇功率及過載能力的驗算，各主要元、部件的選擇與控制線路設(shè)計，信號的有效傳遞、各級增益的分配、各級之間阻抗的匹配和抗干擾措施等，為后面動態(tài)設(shè)計中的校正補償裝置的引入留有余地。第4頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月動態(tài)設(shè)計動態(tài)設(shè)計主要目的機電伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計只是初步確定了系統(tǒng)的主回路，但并不完善。在穩(wěn)態(tài)設(shè)計基礎(chǔ)上所建立的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型一般不能滿足動態(tài)品質(zhì)的要求，甚至是不穩(wěn)定的。動態(tài)設(shè)計的主要內(nèi)容選擇系統(tǒng)的控制方式和校正（或補償）形式，設(shè)計校正裝置，將其有效地聯(lián)接到穩(wěn)態(tài)設(shè)計階段所設(shè)計的系統(tǒng)中去，使補償后的系統(tǒng)成為穩(wěn)定系統(tǒng)，并滿足各項動態(tài)指標的要求。通常要進行計算機仿真，或借助計算機進行輔助設(shè)計。第5頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)通過理論設(shè)計計算，完成的僅僅是一個設(shè)計方案，而且這種工程設(shè)計計算一般是近似的，只能作為工程實踐的基礎(chǔ)。系統(tǒng)的實際線路及其實際參數(shù)，往往要通過樣機的試驗與調(diào)試，才能最后確定下來。這并不等于以上設(shè)計計算是多余的，經(jīng)過設(shè)計計算后確定的方案，考慮了機電參數(shù)的有機結(jié)合與匹配，這對工程實踐是必需的，這有利于減少盲目性和加快樣機的調(diào)試和線路參數(shù)的確定。第6頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2機電一體化穩(wěn)態(tài)設(shè)計的考慮方法一、負載分析1．典型負載2.負載的等效換算

二、執(zhí)行元件的匹配選擇1．系統(tǒng)執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)矩匹配2．系統(tǒng)執(zhí)行元件的功率匹配(直流、交流伺服電機)三、減速比的匹配選擇與各級減速比的分配四、檢測傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換接口電路、放大裝置及電源等的匹配選擇與設(shè)計五、系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立1.半閉環(huán)控制方式2.全閉環(huán)控制方式第7頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月一、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——負載分析1.典型負載被控對象的運動形式多種多樣具體負載往往比較復(fù)雜，為便于分析，常將它分解為幾種典型負載，結(jié)合系統(tǒng)的運動規(guī)律再將它們組合起來，使定量設(shè)計計算得以順利進行。典型負載有以下幾種慣性負載外力負載彈性負載摩擦負載(滑動摩擦負載、粘性摩擦負載、滾動摩擦負載等)。第8頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月一、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——負載分析2.負載的等效換算執(zhí)行元件的額定轉(zhuǎn)矩(或力)，加減速控制及制動方案的選擇，應(yīng)與被控對象的固有參數(shù)(如質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量等)相互匹配。要將被控對象相關(guān)部件的固有參數(shù)及其所受的負載(力或力矩等)等效換算到執(zhí)行元件的輸出軸上，即計算其輸出軸承受的等效轉(zhuǎn)動慣量和等效負載力矩(回轉(zhuǎn)運動)或計算等效質(zhì)量和等效力(直線運動)。

第9頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月一、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——負載分析機床工作臺的伺服進給系統(tǒng)

第10頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月一、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——負載分析(1)求等效轉(zhuǎn)動慣量[J]k

該系統(tǒng)運動部件的動能總和為設(shè)等效到執(zhí)行元件輸出軸上的總動能為由于E=EK，故第11頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月一、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——負載分析（2)求等效負載轉(zhuǎn)距[T]K

設(shè)上述系統(tǒng)在時間t內(nèi)克服負載所作的功的總和為

同理，執(zhí)行元件所作的功為

由于W=WK，故第12頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月一、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——負載分析（3)計算舉例已知：Mg＝400kg；

FL＝800N(含的摩擦阻力)；

Jm＝4×10-5kgm2，

JI＝5×10-4kgm2；

JII＝7×10-4kgm2，

TL＝4Nm；

Z1=20,Z2=40，m=1求：等效到電機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量和等效轉(zhuǎn)矩。

第13頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月一、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——負載分析解：①求[J]m根據(jù)等效轉(zhuǎn)動慣量一般變換公式第14頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月一、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——負載分析解：①求[J]m根據(jù)等效轉(zhuǎn)動慣量一般變換公式及運動變換關(guān)系有第15頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月一、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——負載分析解：①求[J]m第16頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月一、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——負載分析解：②求[T]m根據(jù)等效負載轉(zhuǎn)矩一般變換公式有第17頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月一、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——負載分析②求[T]m第18頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月二、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——執(zhí)行元件的匹配選擇

伺服系統(tǒng)的有些元、部件已有系列化商品供選用。為降低機電一體化系統(tǒng)的成本、縮短設(shè)計與研制周期，應(yīng)盡可能選用標準化商品。設(shè)計系統(tǒng)方案時，首先確定執(zhí)行元件的類型，然后根據(jù)技術(shù)條件的要求進行綜合分析，選擇與被控對象及其負載相匹配的執(zhí)行元件。被控對象由電機驅(qū)動時，電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率等參數(shù)應(yīng)和被控對象的需要相匹配。如果冗余量大、易使執(zhí)行元件價格貴，機電一體化系統(tǒng)的成本升高，市場競爭下降，在使用時，冗余部分用戶用不上，易造成浪費。如果選用的執(zhí)行元件的參數(shù)數(shù)值偏低，將達不到使用要求。所以，應(yīng)選擇與被控對象的需要相適應(yīng)的執(zhí)行元件。

第19頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月二、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——執(zhí)行元件的匹配選擇

1．系統(tǒng)執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)矩匹配

電機軸上的總負載力矩為

考慮到機械的總傳動效率時，則

額定轉(zhuǎn)矩T(Nm或Ncm)應(yīng)大于(考慮機械損失)所需要的最大轉(zhuǎn)矩

T’∑第20頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月二、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——執(zhí)行元件的匹配選擇

1．系統(tǒng)執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)矩匹配

第21頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月二、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——執(zhí)行元件的匹配選擇

1．系統(tǒng)執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)矩匹配

第22頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月二、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——執(zhí)行元件的匹配選擇

2．系統(tǒng)執(zhí)行元件的功率匹配(直流、交流伺服電機)

先進行預(yù)選預(yù)選電機的估算功率P可由下式確定

第23頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月二、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——執(zhí)行元件的匹配選擇

2．系統(tǒng)執(zhí)行元件的功率匹配(直流、交流伺服電機)

驗算

(1)過熱驗算

當負載力矩為變量時，應(yīng)用等效法求其等效轉(zhuǎn)矩，在電機激磁磁通近似不變時式中t1，t2……－時間間隔，在此時間間隔內(nèi)的負載力矩分別為T1、T2……。第24頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月二、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——執(zhí)行元件的匹配選擇

則所選電機的不過熱的條件為式中

TN—電機的額定轉(zhuǎn)矩(N·m)；

PN—電機的額定功率(W)；

Pdx——由等效轉(zhuǎn)矩Tdx換算的電機功率；

Pdx＝(Tdx·nN)／9.55(W)，式中nN為電機的額定轉(zhuǎn)速(r／min)第25頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月二、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——執(zhí)行元件的匹配選擇

(2)過載驗算

即應(yīng)使瞬時最大負載轉(zhuǎn)矩與電機的額定轉(zhuǎn)矩的比值不大于某一系數(shù)式中km為電機的過載系數(shù)，一般電機產(chǎn)品目錄中給出。第26頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月三、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——減速比的匹配選擇與各級減速比的分配

(1)使加速度最大的選擇方法。當輸入信號變化快，加速度很大時，應(yīng)使

(2)最大輸出速度選擇方法。當輸入信號近似恒速變化，即加速度很小時，應(yīng)使

式中

f1

—電機的粘性摩擦系數(shù)；f2—負載的粘性摩擦系數(shù)。

(3)滿足基本傳動送進系統(tǒng)的選擇方法。即滿足脈沖當量δ、步距角α和絲杠基本導(dǎo)程l0之間的匹配關(guān)系

加速轉(zhuǎn)矩

由于負載特性和工作條件的不同，最佳傳動比有各種各樣的選擇方法。在伺服電動機驅(qū)動負載的傳動系統(tǒng)中常采用使負載加速度最大的方法。使等效負載轉(zhuǎn)矩最小或負載加速度最大的總傳動比，即為最佳總傳動比。如圖，額定轉(zhuǎn)矩為Tm、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量為Jm的直流伺服電動機通過減速比為i的齒輪減速器帶動轉(zhuǎn)動慣量為JL負載轉(zhuǎn)矩為TLF的負載，其傳動比如下TmTLF當最佳傳動比為第27頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月三、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——減速比的匹配選擇與各級減速比的分配(4)減速器輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則

(5)對速度和加速度均有一定要求的選擇方法

當對系統(tǒng)的輸出速度、加速度都有一定要求時，應(yīng)選按(1)選擇減速比i，然后驗算是否滿足

為負載的最大角速度；

為電機輸出軸的角速度。

式中

第28頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月總減速比確定后，需合理確定減速級數(shù)及分配各級速比，其分配原則參看第二章。三、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——減速比的匹配選擇與各級減速比的分配第29頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月四、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——檢測傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換接口電路、放大裝置及電源等的匹配選擇與設(shè)計

伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計就是要從兩頭入手首先從系統(tǒng)應(yīng)具有的輸出能力及要求，選定執(zhí)行元件和傳動裝置；再從系統(tǒng)的精度要求出發(fā)，選擇和設(shè)計檢測裝置及信號的前向和后向通道。最后通過動態(tài)設(shè)計計算，設(shè)計適當?shù)男Ｕa償裝置、完善電源電路及其它輔助電路，從而達到機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計要求。第30頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月四、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——檢測傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換接口電路、放大裝置及電源等的匹配選擇與設(shè)計檢測傳感裝置的匹配檢測傳感裝置的精度(即分辨力)、不靈敏區(qū)等要適應(yīng)系統(tǒng)整體的精度要求；在系統(tǒng)的工作范圍內(nèi)，其輸入／輸出應(yīng)具有固定的線性特性；信號的轉(zhuǎn)換要迅速及時、信噪比大；裝置的轉(zhuǎn)動慣量及摩擦阻力矩要盡可能?。恍阅芤€(wěn)定可靠等。第31頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月四、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——檢測傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換接口電路、放大裝置及電源等的匹配選擇與設(shè)計信號轉(zhuǎn)換接口電路的匹配選擇盡量選用商品化的集成電路；要有足夠的輸入／輸出通道；不僅要考慮與傳感器輸出阻抗的匹配，還要考慮與放大器的輸入阻抗符合要求。第32頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月四、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——檢測傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換接口電路、放大裝置及電源等的匹配選擇與設(shè)計伺服系統(tǒng)放大器的設(shè)計與選擇主要考慮以下幾個問題：

功率輸出級必須與所用執(zhí)行元件匹配，輸出級的輸出阻抗要小，效率高、時間常數(shù)小。放大器應(yīng)為執(zhí)行元件(如電機)的運行狀態(tài)提供適宜條件。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。輸入級應(yīng)能與檢測傳感裝置相匹配，即它的輸入阻抗要大，以減輕檢測傳感裝置的負荷。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。

第33頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月四、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——檢測傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換接口電路、放大裝置及電源等的匹配選擇與設(shè)計伺服系統(tǒng)的電源在一個系統(tǒng)中，所需電源一般很難統(tǒng)一，特別是放大器的電源常常為適應(yīng)各放大級的不同需要而進行適應(yīng)性設(shè)計。最關(guān)鍵的還是動力電源，它常常制約系統(tǒng)方案的形式。系統(tǒng)對電源的穩(wěn)定度和對頻率的穩(wěn)定度都有一定要求。設(shè)計時要注意不要讓干擾信號從電源引入。所使用電源應(yīng)具有足夠的保護措施和抗干擾措施?？傊?，系統(tǒng)設(shè)計牽涉的知識面較廣，每一個環(huán)節(jié)均要給予充分注意。第34頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月五、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計算1.半閉環(huán)控制方式

在穩(wěn)態(tài)設(shè)計的基礎(chǔ)上，利用所選元部件的相關(guān)參數(shù)，繪制系統(tǒng)框圖，根據(jù)自動控制理論建立各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，進而建立系統(tǒng)傳遞函數(shù)。第35頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月五、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計算1.半閉環(huán)控制方式

第36頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月五、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計算1.半閉環(huán)控制方式

第37頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月五、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計算當系統(tǒng)受到附加外擾動力矩

(如摩擦力矩)時，第38頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月五、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計算當系統(tǒng)受到附加外擾動力矩

(如摩擦力矩)時，第39頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月五、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計算當系統(tǒng)受到附加外擾動力矩

(如摩擦力矩)時，第40頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月五、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計算2．全閉環(huán)控制方式

第41頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月五、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計算2．全閉環(huán)控制方式

第42頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月五、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計算2．全閉環(huán)控制方式

第43頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月五、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計算機械系統(tǒng)傳遞函數(shù)Gj(s)的建立方法如下

:第44頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月五、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計算第45頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月3.工作臺進給系統(tǒng)的主諧振頻率

在控制系統(tǒng)中往往感興趣的是機械傳動系統(tǒng)的主諧振頻率五、穩(wěn)態(tài)設(shè)計——系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及主諧振頻率的計算第46頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月3.工作臺進給系統(tǒng)的主諧振頻率第47頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月3.工作臺進給系統(tǒng)的主諧振頻率第48頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月3.工作臺進給系統(tǒng)的主諧振頻率第49頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月3.工作臺進給系統(tǒng)的主諧振頻率第50頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月3.工作臺進給系統(tǒng)的主諧振頻率第51頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月主諧振頻率的計算實例已知：直流伺服電機：n＝1300(r／min)，P＝l.5(kW)，Jm＝2×10－4(kgm2)；齒輪箱：i＝3，Z1＝17，Z2＝51，模數(shù)m＝2，齒輪寬度B＝15(mm)；滾珠絲杠：d＝60(mm)，l＝2.16(m)，l0＝12(mm)，ns＝400(r／min)；工作臺：W＝2000(N)，最大進給速度為4.8(m／min)，導(dǎo)軌摩擦系數(shù)0.05。求：該機械傳動系統(tǒng)的主諧振頻率第52頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月主諧振頻率的計算實例解：求主諧振頻率

第53頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月主諧振頻率的計算實例第54頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月主諧振頻率的計算實例第55頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3機電一體化系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計的考慮方法動態(tài)設(shè)計主要目的機電伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計只是初步確定了系統(tǒng)的主回路，但并不完善。在穩(wěn)態(tài)設(shè)計基礎(chǔ)上所建立的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型一般不能滿足動態(tài)品質(zhì)的要求，甚至是不穩(wěn)定的。穩(wěn)態(tài)設(shè)計的主要內(nèi)容選擇系統(tǒng)的控制方式和校正（或補償）形式，設(shè)計校正裝置，將其有效地聯(lián)接到穩(wěn)態(tài)設(shè)計階段所設(shè)計的系統(tǒng)中去，使補償后的系統(tǒng)成為穩(wěn)定系統(tǒng)，并滿足各項動態(tài)指標的要求。通常要進行計算機仿真，或借助計算機進行輔助設(shè)計。第56頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月機電一體化系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計的考慮方法校正形式也多種多樣。設(shè)計者需要結(jié)合穩(wěn)態(tài)設(shè)計所得到的系統(tǒng)的組成特點，從中選擇一種或幾種校正形式，這是進行定量計算分析的前提。具體的定量分析計算方法很多，每種方法都有其自身的優(yōu)點和不足。而工程上常用對數(shù)頻率法即借助波德(Bode)圖和根軌跡進行圖解設(shè)計的方法進行設(shè)計，這些方法作圖簡便、概念清晰、應(yīng)用廣泛。對數(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1，則需要等效成單位反饋的形式來處理。第57頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

研究機電伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性的方法先根據(jù)系統(tǒng)組成建立系統(tǒng)的傳遞函數(shù)(即原始系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型)，不易用理論方法求解的可用實驗方法建立。進而可以根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)(響應(yīng)的快速性和振蕩)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。第58頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

在階躍信號作用下，過渡過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，即沒有穩(wěn)態(tài)值，此時系統(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。第59頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

在時域內(nèi)，系統(tǒng)過渡過程的品質(zhì)指標一般用單位階躍響應(yīng)曲線中的參數(shù)表示，即

Ts—上升時間，Ty—延滯時間；Tt—調(diào)整時間；σ％—最大超調(diào)量。第60頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

當系統(tǒng)不穩(wěn)定或雖然穩(wěn)定，但過渡過程性能和穩(wěn)態(tài)性能不能滿足要求時，可先調(diào)整系統(tǒng)中的有關(guān)參數(shù)，仍不能滿足使用要求時(常采用校正網(wǎng)絡(luò))就需進行校正。第61頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

第62頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

第63頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

校正的主要類型校正也可稱為補償。一個控制系統(tǒng)當僅靠調(diào)整系統(tǒng)本身參數(shù)而不能具有希望的性能時，就需要引入附加裝置——校正裝置，實際上是通過改變原系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)的性能得到改善。串聯(lián)校正并聯(lián)校正第64頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)串聯(lián)校正

校正裝置串聯(lián)在前向通道中稱為串聯(lián)校正。如圖所示，串聯(lián)校正裝置一般都放在前向通道的前端，以減小功率消耗。第65頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月反饋校正

反饋校正是從被校正環(huán)節(jié)或系統(tǒng)的輸出提取信息，經(jīng)處理后反饋給被校正環(huán)節(jié)的輸入以改善系統(tǒng)性能，單位反饋控制就是一種最簡單的反饋校正。G2(s)Gc(s)Xi(s)Xo(s)G1(s)+__反饋校正同樣改變了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它可起到串聯(lián)校正類似的效果。由于外部干擾、系統(tǒng)元件的參數(shù)變化等信息都可以通過輸出反映出來，因此反饋校正還可有效抑制干擾和系統(tǒng)參數(shù)變化的影響。反饋校正的特點(2)并聯(lián)校正第66頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月順饋校正

順饋校正是一種開環(huán)補償結(jié)構(gòu)，不影響系統(tǒng)的動態(tài)特性。干擾可以是外部干擾，也可以是系統(tǒng)元件的參數(shù)變化，只要這些干擾信息可以得到，就可通過設(shè)計合適的順饋校正裝置，產(chǎn)生附加的控制量對其進行完全或近似的補償。

順饋校正也屬于并聯(lián)校正，它是通過對可測干擾的補償，來消除干擾對系統(tǒng)的影響。G2(s)Xi(s)Xo(s)G1(s)_+Gc(s)(2)并聯(lián)校正第67頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

校正裝置的構(gòu)成

電子電路機械、液壓、氣動元件數(shù)字算法校正裝置應(yīng)便于調(diào)整,且不應(yīng)成為系統(tǒng)的負載.由有源電子元件構(gòu)成的校正裝置所吸收的控制功率極少,因此在連續(xù)(模擬)系統(tǒng)的校正中多被采用.由微機構(gòu)成的校正裝置,多用于復(fù)雜且有較高要求的系統(tǒng)的校正,校正功能由算法即程序來實現(xiàn).說明:第68頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月校正網(wǎng)絡(luò)所使用的校正網(wǎng)絡(luò)多種多樣，其中最簡單的校正裝置是比例－積分－微分調(diào)節(jié)器，簡稱PID調(diào)節(jié)器，PID控制器的組成式中:(t)——偏差信號(指令信號與反饋信號之差)

Kp——比例系數(shù)

Ti——積分時間常數(shù)

Td

——微分時間常數(shù)PID控制器的設(shè)計就是確定合適的Kp、Ti

和Td

第69頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

1．PID調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù)(1)比例調(diào)節(jié)(P)

調(diào)節(jié)作用的大小主要取決于增益(比例系數(shù))Kp的大小。Kp越大，調(diào)節(jié)作用越強，但是存在調(diào)節(jié)誤差。而且Kp太大會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。第70頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

1．PID調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù)(2)積分環(huán)節(jié)（I）系統(tǒng)中采用積分環(huán)節(jié)可以減少或消除誤差，但由于積分調(diào)節(jié)器響應(yīng)慢，很少單獨使用。第71頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

1．PID調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù)(3)比例－積分調(diào)節(jié)（PI）既克服了單純比例環(huán)節(jié)有調(diào)節(jié)誤差的缺點又避免了積分環(huán)節(jié)響應(yīng)慢的弱點，既能改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性能又能改善其動態(tài)性能。

Kp＝R2／RlTi＝R2C

第72頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

1．PID調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù)(4)比例—積分一微分調(diào)節(jié)(PID)

這種校正環(huán)節(jié)不但能改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性能也能改善其動態(tài)性能。但是，由于它含有微分作用，在要求響應(yīng)快的系統(tǒng)或噪聲比較大的系統(tǒng)不宜采用。PID調(diào)節(jié)器能使閉環(huán)系統(tǒng)更加穩(wěn)定。其動態(tài)性能也比用PI調(diào)節(jié)器時更好。第73頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

有源校正，通常不是靠理論計算而是用工程整定的方法來確定其參數(shù)的。大致做法如下：在觀察輸出響應(yīng)波形是否合乎理想要求的同時，按照先調(diào)Kp、后調(diào)Ti、再調(diào)Td的順序，反復(fù)調(diào)整這三個參數(shù)，直至觀察別輸出響應(yīng)波形比較合乎理想狀態(tài)要求為止一般認為在機電閉環(huán)伺服系統(tǒng)的過渡過程曲線中，若前后二個相鄰波峰值之比為4﹕1時，則響應(yīng)波形較為理想。第74頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

2．調(diào)節(jié)作用分析第75頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

控制系統(tǒng)對輸入和干擾信號的閉環(huán)傳遞函數(shù)分別為系統(tǒng)在輸入和干擾信號同時作用下的輸出象函數(shù)為第76頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

(1)應(yīng)用比例(P)調(diào)節(jié)器的情況比例調(diào)節(jié)作用的大小，主要取決于比例系數(shù)K0，比例系數(shù)愈大，調(diào)節(jié)作用愈強，動態(tài)特性也愈好。但K0太大時，會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。（2）應(yīng)用積分(I)調(diào)節(jié)器的情況

積分作用能消除誤差，這是它的主要優(yōu)點。但由于積分調(diào)節(jié)器響應(yīng)慢，所以很少單獨使用。(3)應(yīng)用比例—積分(PI)調(diào)節(jié)器的情況

既克服了單純比例調(diào)節(jié)有穩(wěn)態(tài)誤差存在的缺點，又避免了積分調(diào)節(jié)器響應(yīng)慢的缺點，即穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性都得到了改善，所以應(yīng)用比較廣泛。第77頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計--系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法

(4)應(yīng)用比例—積分—微分(PID)器的情況采用PID調(diào)節(jié)器無論從穩(wěn)態(tài)，還是動態(tài)的角度來說，調(diào)節(jié)品質(zhì)均得到改善，從而使用PID調(diào)節(jié)器成為一種應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器。由于PID調(diào)節(jié)器含有微分作用，所以響應(yīng)快或噪聲大的系統(tǒng)最好不使用。第78頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4可靠性、安全性設(shè)計第79頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月可靠性設(shè)計——基本概念

1．可靠性概念所謂可靠性，是指“產(chǎn)品(或系統(tǒng))在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力”?！巴瓿梢?guī)定功能”就是能夠連續(xù)地保持產(chǎn)品(或系統(tǒng))的工作能力，使各項技術(shù)指標符合規(guī)定值。如果產(chǎn)品不能完成規(guī)定功能，就稱為失效，對于可修復(fù)的產(chǎn)品，也可稱為故障。“規(guī)定條件”是指使用時的應(yīng)力條件(工作條件)、環(huán)境條件和存儲時的存儲條件等，“規(guī)定條件”不同，產(chǎn)品的可靠性也不同?！耙?guī)定時間”長短的不同，產(chǎn)品的可靠性也不同，一般來說，規(guī)定的時間越長，故障越多，可靠性也就越低。第80頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月可靠性設(shè)計——方法保證產(chǎn)品具有必要的可靠性，是一個綜合性問題，不能單純依靠某一特定的方法。提高產(chǎn)品的設(shè)計和制造質(zhì)量是最根本的方法，它的作用是消除故障于發(fā)生之前，或者降低故障率。由于故障是一種隨機事件，因而是不可避免的。在這種情況下，冗余技術(shù)(掩蔽法)就成為保證產(chǎn)品可靠性的一種重要方法。診斷技術(shù)就是一種暴露法，它可以把已經(jīng)出現(xiàn)的或即將出現(xiàn)的故障及時暴露出來，以便迅速修復(fù)。第81頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月可靠性設(shè)計——方法可靠性設(shè)計方法設(shè)計階段制造階段可靠性試驗裕度法自動控制其他考慮工作冗余后備冗余提高產(chǎn)品的設(shè)計和制造質(zhì)量冗余技術(shù)診斷技術(shù)第82頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月提高產(chǎn)品的設(shè)計和制造質(zhì)量在設(shè)計過程中，要進行可靠性分析，估計系統(tǒng)和單元中各種引起失效的可能因素，采取必要的可靠性措施，以降低產(chǎn)品的故障率?？梢圆捎每煽啃灶A(yù)測的方法，對各種可靠性指標進行估計。制造階段中的原材料和制造工藝，都要保證完全達到各項設(shè)計指標。最后，可對產(chǎn)品進行可靠性試驗，以便確定實際產(chǎn)品的可靠性指標。第83頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月裕度法對于關(guān)鍵性產(chǎn)品，可以加大設(shè)計的安全系數(shù)，以保證一定的可靠性儲備。設(shè)產(chǎn)品的某一輸出參數(shù)為Ylim，如果Y達到Y(jié)lim時還沒有達到失效時的參數(shù)值Ymax，則稱為具有可靠性儲備，用可靠性儲備系數(shù)KR表示即第84頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月自動控制在產(chǎn)品設(shè)計中，利用機電一體化技術(shù)的優(yōu)勢，使產(chǎn)品（或系統(tǒng)）具有自適應(yīng)、自調(diào)整、自診斷甚至自修復(fù)的功能，這樣可以大大提高產(chǎn)品的可靠性。第85頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月其他考慮

在設(shè)計階段就應(yīng)考慮到在使用階段如何保證產(chǎn)品可靠性的問題，應(yīng)規(guī)定適當?shù)沫h(huán)境條件、維護保養(yǎng)條件和操作規(guī)程。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的維修性，如易損件應(yīng)便于更換、故障應(yīng)便于診斷、容易修復(fù)等。第86頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月冗余技術(shù)工作冗余：又稱工作儲備或掩蔽儲備，是一種兩個或兩個以上單元并行工作的并聯(lián)模型。

后備冗余：又稱非工作儲備或待機儲備。平時只需一個單元工作，另一個單元是冗余的，用于待機備用。通常，機械系統(tǒng)很少采用冗余技術(shù)，而常采用裕度法來提高可靠性。在采用冗余技術(shù)時，還要考慮經(jīng)濟上的可行性和產(chǎn)品的體積和重量等因素，第87頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月診斷技術(shù)從本質(zhì)上來看，診斷技術(shù)是一種檢測技術(shù)，用來取得有關(guān)產(chǎn)品中產(chǎn)生的失效(故障)類型和失效位置信息。它的任務(wù)有二:一是出現(xiàn)故障時，迅速確定故障的種類和位置，以便及時修復(fù)；二是在故障尚未發(fā)生時，確定產(chǎn)品中有關(guān)元器件距離極限狀態(tài)的程度，查明產(chǎn)品工作能力下降的原因，以便采取維護措施或進行自動調(diào)整，防止發(fā)生故障。診斷的過程首先對診斷對象進行特定的測試，取得診斷信號(輸出參數(shù))，再從診斷信號中分離出能表征故障種類和位置的異常性信號，即癥兆；最后將癥兆與標準數(shù)據(jù)相比較，確定故障的種類和故障位置。

第88頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月3．干擾和抗干擾措施(1)干擾源干擾信號傳導(dǎo)型（線路傳入）輻射型（空間感應(yīng)）供電干擾強電干擾接地干擾電磁干擾靜電干擾第89頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月干擾渠道第90頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月供電干擾控制器一般都配備有專用的直流穩(wěn)壓電源，即使如此，從交流供電網(wǎng)傳來的干擾信號仍然可能影響電源電壓的穩(wěn)定性，并可能經(jīng)過整流電源竄入控制器。這些干擾信號主要來源于附近大容量用電設(shè)備的負載變化和開、停時產(chǎn)生的電壓波動。這些設(shè)備在啟動時使電網(wǎng)電壓瞬時降低，在停止時又產(chǎn)生過電壓和沖擊電流。雷電感應(yīng)也會產(chǎn)生沖擊電流。供電電網(wǎng)對控制器的另一種干擾是斷電或瞬時斷電，這將引起數(shù)據(jù)丟失或程序紊亂。第91頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月強電干擾驅(qū)動電路中的強電元件如繼電器、電磁鐵和接觸器等感性負載，在斷電時會產(chǎn)生過電壓和沖擊電流。這些干擾信號不僅影響驅(qū)動電路本身，還會通過電磁感應(yīng)干擾其他信號線路。這種強電干擾信號能通過外部接口通道影響控制器內(nèi)部I/O接口的狀態(tài)，并通過I/O接口進入控制器。第92頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月接地干擾接地干擾是由于接地不當、形成接地環(huán)路產(chǎn)生的。接地環(huán)路的兩種典型情況：圖(a)是由于接地點遠而形成的環(huán)路，因為不同位置的接地點一般不可能電位相同，因此形成圖中所示的地電位差；圖(b)是采用公用地線串聯(lián)接地而形成的環(huán)路，由于各設(shè)備負載不平衡、過載或漏電等原因，可能在設(shè)備之間形成電位差。第93頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月輻射干擾在控制系統(tǒng)附近存在磁場、電磁場、靜電場或電磁波輻射源，就可能通過空間感應(yīng)，直接干擾系統(tǒng)中的各設(shè)備(控制器、驅(qū)動接口、轉(zhuǎn)換接口等)和導(dǎo)線，使其中的電平發(fā)生變化，或產(chǎn)生脈沖干擾信號。系統(tǒng)附近或系統(tǒng)中的感性負載是最常見的干擾源，它的開、停會引起電磁場的急劇變化，其接點的火花放電也會產(chǎn)生高頻輻射。人體和處于浮動狀態(tài)的設(shè)備都可能帶有靜電，甚至可能積累很高的電壓。第94頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月3．干擾和抗干擾措施(2)抗干擾措施供電系統(tǒng)的抗干擾措施接口電路的抗干擾措施接地系統(tǒng)的抗干擾措施

第95頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月供電系統(tǒng)的抗干擾措施增加電子交流穩(wěn)壓器：在直流穩(wěn)壓電源的交流進線側(cè)增加電子交流穩(wěn)壓器，用來穩(wěn)定220V單向交流進線電壓，可以進一步提高電源電壓的穩(wěn)定性。增加低通濾波器，用來濾去電源進線中的高頻分量或脈沖電流。加入隔離變壓器，以阻斷干擾信號的傳導(dǎo)通路，并抑制干擾信號的強度。

第96頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月接口電路的抗干擾措施采用RC電路或二極管和穩(wěn)壓二極管吸收在電感負載斷開時產(chǎn)生的過電壓，以消除強電干擾。采用光電隔離措施以防止驅(qū)動接口中的強電干擾及其它干擾信號進入控制器。

轉(zhuǎn)換接口的隔離。第97頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月接地系統(tǒng)的抗干擾措施單點接地

并聯(lián)接地轉(zhuǎn)換接口的隔離光電隔離

對于用長線傳輸?shù)臄?shù)字信號，可用光電耦合器來切斷接地環(huán)路。第98頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.軟件的可靠性技術(shù)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾不可能完全依靠硬件解決，軟件抗干擾設(shè)計也是防止和消除應(yīng)用系統(tǒng)故障的重要途徑。4.1利用軟件來提高系統(tǒng)的可靠性

增加系統(tǒng)信息管理的軟件。軟件冗余。將對控制條件的一次采樣、處理控制輸出改為循環(huán)采樣、處理控制輸出的方式。這種方法對于慣性較大的控制系統(tǒng)具有良好的抗干擾作用。如軟件去抖動。用軟件進行系統(tǒng)調(diào)度，這包括在發(fā)生故障時，進行現(xiàn)場保護、迅速將故障裝置切換成備用裝置；在過負荷或環(huán)境條件變化時，采取應(yīng)急措施，在排除故障后，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)正常，投入運行等。第99頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月

設(shè)置當前輸出狀態(tài)寄存單元。當干擾侵入輸出通道造成輸出狀態(tài)破壞時，系統(tǒng)能及時將寄存單元的輸出狀態(tài)信息傳送到各輸出接口的端口寄存器中，以維持正確的輸出控制。設(shè)置自檢程序。在單片機上電復(fù)位后或在程序中間特定部位及某些內(nèi)存單元插入狀態(tài)標志，在單片機運行中不斷循環(huán)檢測，以保證系統(tǒng)中信息存儲、運輸、運算的高可靠性。單片機應(yīng)用系統(tǒng)需要自檢的部件有EPROM、RAM、I/O口等。

4.軟件的可靠性技術(shù)

第100頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2程序運行失常的軟件對策

一旦單片機因干擾而使得程序計數(shù)器PC偏離了原定的值，程序便脫離正常運行軌道，出現(xiàn)操作數(shù)數(shù)值改變或?qū)⒉僮鲾?shù)當作操作碼的“跑飛”現(xiàn)象。此時，可采用軟件陷阱和“看門狗”技術(shù)使程序恢復(fù)到正常狀態(tài)。(1)設(shè)置軟件陷阱所謂軟件陷阱，是指一些可以使混亂的程序恢復(fù)正常運行或使“跑飛“的程序恢復(fù)到初始狀態(tài)的一系列指令。其主要形式下表。

4.軟件的可靠性技術(shù)第101頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月

軟件陷阱的兩種指令形式及適用范圍形式軟件陷阱形式對應(yīng)入口形式適用范圍1NOPNOPLJMP0000H0000H：LJMPMAIN；運行程序①雙字節(jié)指令和3字節(jié)指令之后②0003H~0030H地址未使用的中斷區(qū)③跳轉(zhuǎn)指令及子程序調(diào)用和返回指令之后④程序段之間的未用區(qū)域⑤數(shù)據(jù)表格及散轉(zhuǎn)表格的最后⑥每隔一些指令(一般為十幾條指令)后2LJMP0202HLJMP0000H0000H：LJMPMAIN；運行主程序：0202H：LJMP0000H：注：形式一的機器碼為0000020000（十六進制）形式二的機器碼為020202020000（十六進制）第102頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月（a）未使用的中斷區(qū)當未使用的中斷因干擾而開放時，在對應(yīng)的中斷服務(wù)程序中設(shè)置軟件陷阱，就能及時捕捉到錯誤的中斷。在中斷服務(wù)程序中要注意：返回指令用RETI，也可用LJMP。其中斷服務(wù)程序形式為以下兩種：形式一：形式二：NOPNOPPOPdirect1POPdirect2LJMP0000HNOPNOPPOPdirect1 ；將原先斷點彈出POPdirect2PUSH00H ；斷點地址改為0000HPUSH00HRETI

4.軟件的可靠性技術(shù)第103頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月（b）未使用的EPROM空間

單片機系統(tǒng)中使用的EPROM很少能夠全部用完，這些非程序區(qū)可用0000020000或020202020000數(shù)據(jù)填滿。需要注意的是，最后一條填入數(shù)據(jù)應(yīng)為020000。當程序“跑飛”進入此區(qū)后，便會迅速自動入軌。（c）運行程序區(qū)

由于程序是采用模塊化的設(shè)計方法，因此，程序也是以模塊方式運行的。此時可以將陷阱指令組分散放置在用戶程序各模塊之間空余的單元里。一般每1K字節(jié)有幾個陷阱就夠了。在正常程序中不執(zhí)行這些陷阱指令，保證用戶程序正常運行；但當程序“跑飛”時，一旦落入這些陷阱區(qū)，馬上就可將“跑飛”的程序拉到正確軌道。

4.軟件的可靠性技術(shù)第104頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月（d）中斷服務(wù)程序區(qū)

設(shè)用戶主程序運行區(qū)間為add1~add2，且定時器T0產(chǎn)生10ms定時中斷；當程序“跑飛”落入add1~add2以外的區(qū)間，此時又發(fā)生了定時中斷，則可在中斷服務(wù)程序中判定中斷斷點地址addx是否在add1~add2之間，若不在則說明發(fā)生了程序“跑飛”，應(yīng)使程序返回到復(fù)位入口地址0000H，使跑飛程序納入正軌。

4.軟件的可靠性技術(shù)第105頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）設(shè)置程序運行監(jiān)視系統(tǒng)。

程序運行監(jiān)視系統(tǒng)又稱“看門狗”（WATCHDOG）?！翱撮T狗”好比是主人（單片機）養(yǎng)的一條“狗”，在正常工作時，每隔—段固定時間就給“狗”吃點東西．“狗”吃過東西后就不會影響主人干活了。如果主人打瞌睡，到一定時間，“狗”餓了，發(fā)現(xiàn)主人還沒有給它吃東西，就會叫醒主人。由此可以看出，“看門狗”就是一個監(jiān)視跟蹤定時器，應(yīng)用“看門狗”技術(shù)可以使單片機從死循環(huán)中恢復(fù)到正常狀態(tài)?！翱撮T狗”可以用硬件電路實現(xiàn)，也可采用軟件技術(shù)通過內(nèi)部定時/計數(shù)器實現(xiàn)。目前，大多數(shù)單片機片內(nèi)都集成有程序運行監(jiān)視系統(tǒng)。

4.軟件的可靠性技術(shù)第106頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月在MAX706內(nèi)部有一個定時器，它獨立工作于單片機之外。若單片機正常工作，每隔一段時間就通過P1.1向“看門狗”輸出一個脈沖，使“看門狗”電路復(fù)位，“看門狗”從0開始重新計數(shù)。但當單片機由于干擾等原因不能正常向“看門狗”電路輸出復(fù)位脈沖時，如果“看門狗”的定時時間已到，MAX706的端就會輸出一個脈沖給單片機，使單片機復(fù)位，使其從故障狀態(tài)恢復(fù)正常。MAX706實現(xiàn)的硬件“看門狗”電路（a）硬件“看門狗”

MAX706是一款帶有“看門狗”和電壓監(jiān)控功能的芯片，由其構(gòu)成的硬件“看門狗”。

4.軟件的可靠性技術(shù)第107頁，課件共115頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）軟件“看門狗”

軟件“看門狗”技術(shù)的基本思路是：在主程序中對定時器T0中斷服務(wù)程序進行監(jiān)視；在定