第7章機(jī)電結(jié)合分析與設(shè)計(jì)

1、第第7 7章章機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)電一體化系統(tǒng)機(jī)電有機(jī)結(jié)合機(jī)電有機(jī)結(jié)合分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì) 第第7 7章章 機(jī)電系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合分析與設(shè)計(jì)機(jī)電系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合分析與設(shè)計(jì) 重點(diǎn)學(xué)習(xí)：重點(diǎn)學(xué)習(xí)： 機(jī)電有機(jī)結(jié)合的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法機(jī)電有機(jī)結(jié)合的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法 機(jī)電有機(jī)結(jié)合的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法機(jī)電有機(jī)結(jié)合的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法 在機(jī)電位置在機(jī)電位置/速度控制系統(tǒng)，一般可直接或者間速度控制系統(tǒng)，一般可直接或者間接經(jīng)機(jī)械變換機(jī)構(gòu)（減速器、絲杠螺母機(jī)構(gòu)）來驅(qū)接經(jīng)機(jī)械變換機(jī)構(gòu)（減速器、絲杠螺母機(jī)構(gòu)）來驅(qū)動(dòng)被控制對象。動(dòng)被控制對象。 主要任務(wù)主要任務(wù)：是圍繞被控制對象的具體要求，采是圍繞被控制對象的具體要求，采用合理的設(shè)計(jì)方法，

2、尋求最終獲取機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律和用合理的設(shè)計(jì)方法，尋求最終獲取機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)性能指標(biāo)參數(shù)。運(yùn)動(dòng)性能指標(biāo)參數(shù)。 學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法：結(jié)合典型的機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，掌結(jié)合典型的機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，掌握機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法和手段。握機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法和手段。7.1 機(jī)電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方機(jī)電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法法 機(jī)電有機(jī)結(jié)合的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法機(jī)電有機(jī)結(jié)合的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法 在機(jī)電伺服系統(tǒng)主要元件選擇或設(shè)計(jì)、各在機(jī)電伺服系統(tǒng)主要元件選擇或設(shè)計(jì)、各部分之間連接方式、系統(tǒng)控制方式、所需能部分之間連接方式、系統(tǒng)控制方式、所需能源供給形式、校正補(bǔ)償方法、信號轉(zhuǎn)換方式源供給形式、校正補(bǔ)償方法、信

3、號轉(zhuǎn)換方式等初步確定的基礎(chǔ)上，進(jìn)行機(jī)電系統(tǒng)總體方等初步確定的基礎(chǔ)上，進(jìn)行機(jī)電系統(tǒng)總體方案的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)案的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)靜態(tài)設(shè)計(jì)，為機(jī)電系統(tǒng)靜態(tài)設(shè)計(jì)，為機(jī)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)創(chuàng)造條件。的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)創(chuàng)造條件。 重點(diǎn)研究：重點(diǎn)研究：系統(tǒng)自身的穩(wěn)態(tài)特性（假設(shè)無系統(tǒng)自身的穩(wěn)態(tài)特性（假設(shè)無外界干擾）外界干擾） 系統(tǒng)穩(wěn)定設(shè)計(jì)的目的：系統(tǒng)穩(wěn)定設(shè)計(jì)的目的： 使控制被控對象能完成所需要的機(jī)械運(yùn)動(dòng)使控制被控對象能完成所需要的機(jī)械運(yùn)動(dòng)即進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的即進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析動(dòng)力學(xué)分析以及以及計(jì)算，保障整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)的整體性能。計(jì)算，保障整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)的整體性能。典型機(jī)電一體化系統(tǒng)典型機(jī)電一體化系統(tǒng)工業(yè)機(jī)

4、器人的組成與運(yùn)動(dòng)特征工業(yè)機(jī)器人的組成與運(yùn)動(dòng)特征v工作空間工作空間v自由度自由度v位姿位姿v關(guān)節(jié)變量關(guān)節(jié)變量連桿連桿移動(dòng)關(guān)節(jié)移動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)方法研究的主要內(nèi)容或步驟：穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)方法研究的主要內(nèi)容或步驟： 信號的有效傳遞。信號的有效傳遞。 各級增益的分配。各級增益的分配。 各級之間阻抗的匹配和所采取各級之間阻抗的匹配和所采取的抗干擾的措施。的抗干擾的措施。 系統(tǒng)總體方案的確定。系統(tǒng)總體方案的確定。 使系統(tǒng)的輸出運(yùn)動(dòng)參數(shù)達(dá)到所要求技術(shù)狀態(tài)。使系統(tǒng)的輸出運(yùn)動(dòng)參數(shù)達(dá)到所要求技術(shù)狀態(tài)。 執(zhí)行元件的參數(shù)選擇。執(zhí)行元件的參數(shù)選擇。 功率（力功率（力/ /力矩）匹配以及過載能力的驗(yàn)算。力矩）匹配以

5、及過載能力的驗(yàn)算。 各主要元件的選擇與控制電路的設(shè)計(jì)。各主要元件的選擇與控制電路的設(shè)計(jì)。穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)方法學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容：穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)方法學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容：（1）負(fù)載分析。）負(fù)載分析。（2）執(zhí)行元件匹配選擇。）執(zhí)行元件匹配選擇。（3）機(jī)械傳動(dòng)比選擇與各級減速）機(jī)械傳動(dòng)比選擇與各級減速比確定原則。比確定原則。（4）檢測傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換接）檢測傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換接口電路、放大電路、電源匹配與設(shè)口電路、放大電路、電源匹配與設(shè)計(jì)。計(jì)。（5）機(jī)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立。）機(jī)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立。（6）分析研究系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性。）分析研究系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性。 單位階躍響應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性單位階躍響應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性7.1.1 負(fù)

6、載分析負(fù)載分析 （1）典型負(fù)載形式）典型負(fù)載形式 無論被控制對象的運(yùn)動(dòng)形無論被控制對象的運(yùn)動(dòng)形式如何，負(fù)載形式及其特點(diǎn)式如何，負(fù)載形式及其特點(diǎn)千差萬別，歸納起來具有一千差萬別，歸納起來具有一些共性負(fù)載些共性負(fù)載典型負(fù)載。典型負(fù)載。 包括：包括：慣性負(fù)載慣性負(fù)載、外力負(fù)外力負(fù)載載、內(nèi)力負(fù)載內(nèi)力負(fù)載、彈性負(fù)載彈性負(fù)載、摩擦負(fù)載摩擦負(fù)載 。 三維掃描儀或裝置三維掃描儀或裝置 目的：獲取負(fù)載特征參量。目的：獲取負(fù)載特征參量。 方法：綜合負(fù)載特性，進(jìn)行有效組合，獲取方法：綜合負(fù)載特性，進(jìn)行有效組合，獲取必要負(fù)載特征參量。為系統(tǒng)執(zhí)行元件，機(jī)械變必要負(fù)載特征參量。為系統(tǒng)執(zhí)行元件，機(jī)械變換機(jī)構(gòu)等的選用或設(shè)計(jì)，

7、系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性設(shè)計(jì)換機(jī)構(gòu)等的選用或設(shè)計(jì)，系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)創(chuàng)造條件。和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)創(chuàng)造條件。43615x2y（2）慣量和負(fù)載的等效換算）慣量和負(fù)載的等效換算 慣量和負(fù)載轉(zhuǎn)換的作用慣量和負(fù)載轉(zhuǎn)換的作用： 為使所選擇執(zhí)行元件（功率、力為使所選擇執(zhí)行元件（功率、力/ /力矩、運(yùn)力矩、運(yùn)動(dòng)參量）與被控對象的固有參數(shù)（質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)參量）與被控對象的固有參數(shù)（質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、運(yùn)動(dòng)參數(shù)）等相匹配，將輸出軸各部分慣量、運(yùn)動(dòng)參數(shù)）等相匹配，將輸出軸各部分的慣量和負(fù)載轉(zhuǎn)換到執(zhí)行元件的輸出端，以便的慣量和負(fù)載轉(zhuǎn)換到執(zhí)行元件的輸出端，以便。jj23i電動(dòng)機(jī)1j4i12j1）等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算

8、無論機(jī)械傳動(dòng)或變換元件是直線運(yùn)動(dòng)還是回轉(zhuǎn)運(yùn)無論機(jī)械傳動(dòng)或變換元件是直線運(yùn)動(dòng)還是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用總動(dòng)能不變的原理，可進(jìn)行等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量動(dòng)，應(yīng)用總動(dòng)能不變的原理，可進(jìn)行等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算。的計(jì)算。 能量守恒：能量守恒：e = ektjjjkjnjnjmiviif2121kjmijkimiikcqjvmj等效慣量：21212121jmijimiijvme能量綜合：221kkcqkje等效能量：2）等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 無論外部或內(nèi)部負(fù)載是力還是力矩，應(yīng)用虛功無論外部或內(nèi)部負(fù)載是力還是力矩，應(yīng)用虛功原理，可進(jìn)行等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算。原理，可進(jìn)行等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算。mjjjmiiitttvfw

9、11虛功：ttwkkeqk等效虛功：mjkjjmikiikeqtvft11/等效轉(zhuǎn)矩：wwk能量守恒：7.1.2 執(zhí)行元件的匹配選擇執(zhí)行元件的匹配選擇 執(zhí)行元件的匹配選擇主要包括執(zhí)行元件的匹配選擇主要包括轉(zhuǎn)矩匹配轉(zhuǎn)矩匹配、功率匹配功率匹配、過熱保護(hù)系數(shù)過熱保護(hù)系數(shù)和和過載保護(hù)系數(shù)驗(yàn)過載保護(hù)系數(shù)驗(yàn)算算四部分。四部分。直流電機(jī)直流電機(jī)步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)（1）執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)矩匹配）執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)矩匹配tttmeq慣 考慮機(jī)械傳動(dòng)效率，則執(zhí)行元件的等效輸出轉(zhuǎn)矩：考慮機(jī)械傳動(dòng)效率，則執(zhí)行元件的等效輸出轉(zhuǎn)矩： 注意：執(zhí)行元件為伺服電動(dòng)機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作區(qū)注意：執(zhí)行元件為

10、伺服電動(dòng)機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作區(qū)域應(yīng)在恒轉(zhuǎn)矩輸出調(diào)速區(qū)內(nèi)。域應(yīng)在恒轉(zhuǎn)矩輸出調(diào)速區(qū)內(nèi)。 測算執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)矩測算執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)矩 （摩擦負(fù)載（摩擦負(fù)載和工作負(fù)載）和等效慣性轉(zhuǎn)矩和工作負(fù)載）和等效慣性轉(zhuǎn)矩t慣的總和。的總和。kcqt/ )(/tttmeq慣（2）執(zhí)行元件的功率匹配）執(zhí)行元件的功率匹配 電機(jī)功率的合理確定是執(zhí)行元件選擇的重要電機(jī)功率的合理確定是執(zhí)行元件選擇的重要參數(shù)之一。參數(shù)之一。 主要依據(jù)電機(jī)的等效負(fù)載和最高轉(zhuǎn)速確定。主要依據(jù)電機(jī)的等效負(fù)載和最高轉(zhuǎn)速確定。 常用下式進(jìn)行預(yù)選。常用下式進(jìn)行預(yù)選。 maxmax55. 9tnjtpmmeqmeq 再通過過熱驗(yàn)算和過載驗(yàn)算，

11、最終確定電機(jī)再通過過熱驗(yàn)算和過載驗(yàn)算，最終確定電機(jī)的功率。的功率。（3）電機(jī)的過熱驗(yàn)算）電機(jī)的過熱驗(yàn)算 電機(jī)在一定工作時(shí)間范圍內(nèi)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)，應(yīng)電機(jī)在一定工作時(shí)間范圍內(nèi)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)，應(yīng)用等效法（勵(lì)磁磁通近似不變）計(jì)算電機(jī)的等效轉(zhuǎn)矩用等效法（勵(lì)磁磁通近似不變）計(jì)算電機(jī)的等效轉(zhuǎn)矩（平均轉(zhuǎn)矩）。（平均轉(zhuǎn)矩）。電機(jī)不產(chǎn)生過熱的條件為：電機(jī)不產(chǎn)生過熱的條件為： ，21122121ttttttteqeqntteqnpp mnkttmax7.1.3 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)減速比的匹配選擇減速比的匹配選擇與各級減速比的分配與各級減速比的分配 減速比匹配的減速比匹配的目的目的是可最終獲得被控制對象的運(yùn)動(dòng)是可最

12、終獲得被控制對象的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)速度要求。規(guī)律和運(yùn)動(dòng)速度要求。（1）減速比匹配選擇的一般原則要求減速比匹配選擇的一般原則要求 在第在第2章中，提到了機(jī)械傳動(dòng)減速比的分配原則，章中，提到了機(jī)械傳動(dòng)減速比的分配原則，主要依據(jù)是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小、重量最輕、傳動(dòng)誤差最小，主要依據(jù)是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小、重量最輕、傳動(dòng)誤差最小，以及綜合考慮來確定各級傳動(dòng)的減速比。以及綜合考慮來確定各級傳動(dòng)的減速比。 jj23i電動(dòng)機(jī)1j4i12j 本節(jié)提到的減速比匹配及分配，本節(jié)提到的減速比匹配及分配，是以滿足控制對象的運(yùn)動(dòng)特性、是以滿足控制對象的運(yùn)動(dòng)特性、加速特性和動(dòng)力特性為準(zhǔn)則。加速特性和動(dòng)力特性為準(zhǔn)則。 即依據(jù)負(fù)載特性、脈沖

13、當(dāng)量（分辨率）、特殊要求即依據(jù)負(fù)載特性、脈沖當(dāng)量（分辨率）、特殊要求等綜合分析選擇確定，減速比的確定既要滿足被控制等綜合分析選擇確定，減速比的確定既要滿足被控制對象的調(diào)速范圍并使在一定條件下綜合指標(biāo)參數(shù)達(dá)到對象的調(diào)速范圍并使在一定條件下綜合指標(biāo)參數(shù)達(dá)到最佳，也要滿足脈沖當(dāng)量（分辨率）與進(jìn)給角之間的最佳，也要滿足脈沖當(dāng)量（分辨率）與進(jìn)給角之間的相應(yīng)關(guān)系和在一定條件下輸出轉(zhuǎn)速最大或輸出轉(zhuǎn)矩最相應(yīng)關(guān)系和在一定條件下輸出轉(zhuǎn)速最大或輸出轉(zhuǎn)矩最大等要求大等要求。（2）各級減速比的分配原則）各級減速比的分配原則與方法與方法 1）按加速度最大原則選擇減速比按加速度最大原則選擇減速比當(dāng)要求輸入信號變化快、響應(yīng)快

14、、加速度大時(shí)，應(yīng)按當(dāng)要求輸入信號變化快、響應(yīng)快、加速度大時(shí)，應(yīng)按下式?jīng)Q定減速比下式?jīng)Q定減速比 i：212mlmlfmlfjjtttti2）按輸入速度恒定原則選擇減速比按輸入速度恒定原則選擇減速比 在輸入速度信號近似恒速時(shí)，有加速度最小，可按在輸入速度信號近似恒速時(shí)，有加速度最小，可按下式確定減速比下式確定減速比 i ：21122ffttttimlfmlf負(fù)載的粘性摩擦系數(shù)電動(dòng)機(jī)的粘性摩擦系數(shù)21ffoli3600maxninkki1max即即 最小原則：最小原則：5）按速度和加速度規(guī)定要求選擇減速比按速度和加速度規(guī)定要求選擇減速比 在速度和加速度有要求時(shí)，除按加速度最大原則選在速度和加速度有要

15、求時(shí)，除按加速度最大原則選擇減速比外，還應(yīng)依據(jù)負(fù)載最大角速度與電機(jī)輸出角擇減速比外，還應(yīng)依據(jù)負(fù)載最大角速度與電機(jī)輸出角速度之間的關(guān)系，最終確定減速比。速度之間的關(guān)系，最終確定減速比。mlimax 注意：應(yīng)用上述方法確定機(jī)械傳動(dòng)部分的減速比，注意：應(yīng)用上述方法確定機(jī)械傳動(dòng)部分的減速比，不能單一應(yīng)用某一種方法，應(yīng)用多種方法，綜合分不能單一應(yīng)用某一種方法，應(yīng)用多種方法，綜合分析，結(jié)合被控制對象的具體情況，在依據(jù)減速比的析，結(jié)合被控制對象的具體情況，在依據(jù)減速比的分配原則（分配原則（2章），最終確定機(jī)械傳動(dòng)總減速比和各章），最終確定機(jī)械傳動(dòng)總減速比和各級減速比。級減速比。7.1.4 檢測傳感裝置、信號

16、轉(zhuǎn)換接口電路、檢測傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換接口電路、 放大電路、電源的匹配與設(shè)計(jì)放大電路、電源的匹配與設(shè)計(jì) 要達(dá)到機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要性能指標(biāo)要達(dá)到機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要性能指標(biāo)（功能指標(biāo)），系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在伺服系（功能指標(biāo)），系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)，主要涉及兩方面內(nèi)容：統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)，主要涉及兩方面內(nèi)容： 信號處理與轉(zhuǎn)換、功率放大與驅(qū)動(dòng)、信號處理與轉(zhuǎn)換、功率放大與驅(qū)動(dòng)、系統(tǒng)電源匹配等。系統(tǒng)電源匹配等。 信號檢測、信號處理與誤差傳遞、信號檢測、信號處理與誤差傳遞、動(dòng)態(tài)計(jì)算與調(diào)整電路設(shè)計(jì)（正補(bǔ)償設(shè)動(dòng)態(tài)計(jì)算與調(diào)整電路設(shè)計(jì)（正補(bǔ)償設(shè)計(jì)、輔助電路設(shè)計(jì)）等。計(jì)、輔助電路設(shè)計(jì)）等。 最終

17、使系統(tǒng)在輸入信號作用下，其最終使系統(tǒng)在輸入信號作用下，其輸出具有收斂特性。輸出具有收斂特性。系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)步驟：系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)步驟： 主要包括功能部件的選擇與設(shè)計(jì)（不含執(zhí)行元件）主要包括功能部件的選擇與設(shè)計(jì)（不含執(zhí)行元件） 1）檢測傳感裝置的選擇檢測傳感裝置的選擇 依據(jù)被檢測對象的類型，考慮依據(jù)被檢測對象的類型，考慮傳感器的精度（分辨?zhèn)鞲衅鞯木龋ǚ直媛剩?、不靈敏區(qū)、工作范圍、輸入率）、不靈敏區(qū)、工作范圍、輸入/ /輸出特性（線性）、輸出特性（線性）、信號的轉(zhuǎn)換、信噪比、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和摩擦特性、穩(wěn)定性和信號的轉(zhuǎn)換、信噪比、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和摩擦特性、穩(wěn)定性和可靠性等，合理選擇傳感器?？煽啃缘?，合理選擇傳感器。

18、32411.標(biāo)尺光柵 2.指示光柵3.光電元件 4.光源光柵傳感器的工作原理光柵傳感器的工作原理同步感應(yīng)器的工作原理同步感應(yīng)器的工作原理輸 出 信 號勵(lì) 磁 電 源654ss3nnsss7nn1snn200abx磁柵位移傳感器磁柵位移傳感器光電編碼傳感器光電編碼傳感器mi0rlv0測速發(fā)電機(jī)速度傳感器測速發(fā)電機(jī)速度傳感器透 鏡光 源光 電 器 件帶 縫 隙 圓 盤指 示 縫 隙 盤光電脈沖轉(zhuǎn)速傳感器光電脈沖轉(zhuǎn)速傳感器引出線3質(zhì)量塊1 殼體壓電晶片m4 2 壓電式加速度傳感器3241c12c空氣阻尼式加速度傳感器a)ppb)p1r4r2r4r1r2rr3r3pc)rr1r3a1rd r3r42b

19、4r2cr應(yīng)變片測力傳感器2）信號轉(zhuǎn)換接口電路的設(shè)計(jì)和選用信號轉(zhuǎn)換接口電路的設(shè)計(jì)和選用 主要指主要指a/da/d、d/ad/a的選用的選用 盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)、通用、商業(yè)集成元件作為信號盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)、通用、商業(yè)集成元件作為信號轉(zhuǎn)換電路的核心元件設(shè)計(jì)接口電路。重點(diǎn)考慮輸入轉(zhuǎn)換電路的核心元件設(shè)計(jì)接口電路。重點(diǎn)考慮輸入輸出通道數(shù)，通道類型，通道阻抗與連接元件阻抗輸出通道數(shù)，通道類型，通道阻抗與連接元件阻抗之間的匹配等。之間的匹配等。 3）伺服系統(tǒng)放大器（驅(qū)動(dòng)電路）的設(shè)計(jì)與選用伺服系統(tǒng)放大器（驅(qū)動(dòng)電路）的設(shè)計(jì)與選用 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)通常分為兩部分：信號處理與功率驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)通常分為兩部分：信號處理與功率放大

20、（提高信號品質(zhì)為主），功率放大（增大能量放大（提高信號品質(zhì)為主），功率放大（增大能量為主）。為主）。 具體要求：具體要求： a）最后輸出級的功率應(yīng)與執(zhí)行元件功率（電流、電壓、最后輸出級的功率應(yīng)與執(zhí)行元件功率（電流、電壓、容量、額定值）相匹配。容量、額定值）相匹配。 輸出阻抗小輸出阻抗小、效率高效率高、時(shí)間常數(shù)小時(shí)間常數(shù)小。b）為為執(zhí)行元件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供必要的適宜條件。執(zhí)行元件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供必要的適宜條件。 制動(dòng)條件制動(dòng)條件、限流保護(hù)條件限流保護(hù)條件等。等。c c）放大器應(yīng)有足夠的線性范圍，保障執(zhí)行元件的容量放大器應(yīng)有足夠的線性范圍，保障執(zhí)行元件的容量得以正常發(fā)揮。得以正常發(fā)揮。d）輸入級應(yīng)與檢

21、測傳感器相匹配。輸入級應(yīng)與檢測傳感器相匹配。 輸入阻抗大，可減輕檢測傳感器的負(fù)荷。輸入阻抗大，可減輕檢測傳感器的負(fù)荷。e e）放大器要有足夠的放大倍數(shù)，工作特性穩(wěn)定可靠、放大器要有足夠的放大倍數(shù)，工作特性穩(wěn)定可靠、易于調(diào)整等。易于調(diào)整等。4）伺服系統(tǒng)的能源（電源）支持伺服系統(tǒng)的能源（電源）支持 電源系統(tǒng)由于受所選用或設(shè)計(jì)的各分系統(tǒng)能電源系統(tǒng)由于受所選用或設(shè)計(jì)的各分系統(tǒng)能源輸入形式和要求不同的限制，電源供給統(tǒng)一源輸入形式和要求不同的限制，電源供給統(tǒng)一是困難的。但是、在設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡可是困難的。但是、在設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡可能地作到電源的輸出類型要少，在電源參量輸能地作到電源的輸出類型要少，

22、在電源參量輸出具有出具有足夠穩(wěn)定性（電壓、頻率）的同時(shí)足夠穩(wěn)定性（電壓、頻率）的同時(shí)，要，要采取保護(hù)措施，采取保護(hù)措施，防止外界干擾信號的進(jìn)入和電防止外界干擾信號的進(jìn)入和電源波動(dòng)、掉電、欠壓、過流、短路等非正常品源波動(dòng)、掉電、欠壓、過流、短路等非正常品質(zhì)電源的輸入對系統(tǒng)的影響。質(zhì)電源的輸入對系統(tǒng)的影響。 常用措施：常用措施：濾波、隔離、屏蔽干擾信號；穩(wěn)濾波、隔離、屏蔽干擾信號；穩(wěn)壓、限壓、限流、斷電保護(hù)和短路保護(hù)。壓、限壓、限流、斷電保護(hù)和短路保護(hù)。7.1.5 機(jī)電一體化機(jī)電一體化系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的類系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的類型型 機(jī)電一體化系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的類型實(shí)際上是多種多機(jī)電一體化系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的類型實(shí)際上

23、是多種多樣的，但從控制系統(tǒng)工作原理上講，主要分為樣的，但從控制系統(tǒng)工作原理上講，主要分為開環(huán)開環(huán)控制控制、半閉環(huán)控制半閉環(huán)控制、閉環(huán)控制閉環(huán)控制三類數(shù)學(xué)模型。三類數(shù)學(xué)模型。 下面結(jié)合典型實(shí)例進(jìn)行學(xué)習(xí)。下面結(jié)合典型實(shí)例進(jìn)行學(xué)習(xí)。（1）開環(huán)控制系統(tǒng)）開環(huán)控制系統(tǒng) 開環(huán)控制比較簡單，前面已學(xué)習(xí)。開環(huán)控制比較簡單，前面已學(xué)習(xí)。 傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型為：傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型為：（2）半閉環(huán)控制系統(tǒng)）半閉環(huán)控制系統(tǒng) 如圖如圖滾珠絲杠傳動(dòng)半閉環(huán)伺服進(jìn)給控制系統(tǒng)滾珠絲杠傳動(dòng)半閉環(huán)伺服進(jìn)給控制系統(tǒng) memesgggg (t)ii2d工作臺(tái)vifii1滾珠絲杠傳感器電動(dòng)機(jī)1前置放大功放u(t)i測速發(fā)電機(jī)滾珠絲杠傳動(dòng)半閉

24、環(huán)控制系統(tǒng)框圖滾珠絲杠傳動(dòng)半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖 ka前置放大器增益；前置放大器增益；ka功率放大器增益；功率放大器增益；kv速度反饋增益；速度反饋增益； tm直流伺服電機(jī)時(shí)間常數(shù)；直流伺服電機(jī)時(shí)間常數(shù)；i1、i1減速比；減速比；kr位置傳感器增益；位置傳感器增益； vi(s)輸入電壓的拉式變換；輸入電壓的拉式變換；i(s)絲杠輸出轉(zhuǎn)角的拉式變換。絲杠輸出轉(zhuǎn)角的拉式變換。 iv(s)gg12g34gkakamkms（1+t s）i11k sgvg6kr2i15gi765432173243211)()()(gggggggggggggsvssgii)/()1 (/2121i ikkkkskkkstik

25、kkrmaavmammaa1）無外界干擾時(shí)的傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型）無外界干擾時(shí)的傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型2）有外界干擾時(shí)的傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型）有外界干擾時(shí)的傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型 附加擾動(dòng)力矩（電壓附加擾動(dòng)力矩（電壓vd表示）的系統(tǒng)框圖表示）的系統(tǒng)框圖 附加擾動(dòng)力矩等效電壓后的系統(tǒng)框圖附加擾動(dòng)力矩等效電壓后的系統(tǒng)框圖 )/()1 ()/()()()()(21210i ikkkkskkkstikrrksvssgrmaavmamtamiiig52s（1+t s）gk skgv7a2m3gmk(s)11i4g1ig6gkkv(s)ira1tak kr +r0adv(s)ak kta0r +rv(s)dkas（1+t s

26、）mmk1i1ikaki1r1k sv3）全閉環(huán)控制系統(tǒng)）全閉環(huán)控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型：傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型：i滾珠絲杠電動(dòng)機(jī)d1位置檢測傳感器前置放大功放fi工作臺(tái)i速度環(huán)位置環(huán)微機(jī)測速發(fā)電機(jī)v(s)iak1gg5s（1+t s）gg7k svak2gm3mg4g(s)jx(s)ikb)()1 ()()()()(2sgkkkkskkkstsgkkksvsxsgjbmaavmamjmaaii小小 結(jié)結(jié) 本小節(jié)掌握的主要內(nèi)容是通過對本小節(jié)掌握的主要內(nèi)容是通過對系統(tǒng)負(fù)載和傳動(dòng)系統(tǒng)分析匹配，執(zhí)系統(tǒng)負(fù)載和傳動(dòng)系統(tǒng)分析匹配，執(zhí)行元件和傳感元件等的合理選用與行元件和傳感元件等的合理選用與匹配設(shè)計(jì)，采用一定的

27、總體設(shè)計(jì)方匹配設(shè)計(jì)，采用一定的總體設(shè)計(jì)方法和步驟，最終得到系統(tǒng)的傳遞函法和步驟，最終得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)數(shù)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型。穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型。7.2 機(jī)電一體化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法機(jī)電一體化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法： 在穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)所建立的數(shù)學(xué)模型（傳遞函數(shù)）基礎(chǔ)上，在穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)所建立的數(shù)學(xué)模型（傳遞函數(shù)）基礎(chǔ)上，選擇系統(tǒng)的控制方式和校正（或誤差補(bǔ)償）形式，有效選擇系統(tǒng)的控制方式和校正（或誤差補(bǔ)償）形式，有效地與穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)所建立的數(shù)學(xué)模型（傳遞函數(shù)）系統(tǒng)相融地與穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)所建立的數(shù)學(xué)模型（傳遞函數(shù)）系統(tǒng)相融合，構(gòu)成具有誤差補(bǔ)償作用的反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，達(dá)到穩(wěn)定合，構(gòu)成具有誤

28、差補(bǔ)償作用的反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，達(dá)到穩(wěn)定工作和滿足被控制對象的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)要求。工作和滿足被控制對象的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)要求。 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的目的：系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的目的： 在穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，保證系統(tǒng)的在穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，保證系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、過渡動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、過渡過程的品質(zhì)（響應(yīng)特性、振蕩特性等）、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定精度，過程的品質(zhì)（響應(yīng)特性、振蕩特性等）、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定精度，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性等指標(biāo)參數(shù)。動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性等指標(biāo)參數(shù)。 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的主要方法或手段：動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的主要方法或手段：為保證系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定各指標(biāo)參數(shù)的誤差（精度），常用為保證系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定各指標(biāo)參數(shù)的誤差（精度），常用的設(shè)計(jì)方法有的設(shè)計(jì)方法有校正（或誤差補(bǔ)償）法校正（或

29、誤差補(bǔ)償）法、波德（波德（bodebode）圖）圖法法、根軌跡圖法根軌跡圖法等。等。 7.2.1 伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法 （1）伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析與過渡過程伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析與過渡過程 對于任何系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定過程主要有三種情況。對于任何系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定過程主要有三種情況。 即：即：指數(shù)規(guī)律上升平穩(wěn)地趨于穩(wěn)定值，系統(tǒng)輸出發(fā)指數(shù)規(guī)律上升平穩(wěn)地趨于穩(wěn)定值，系統(tǒng)輸出發(fā)散沒有穩(wěn)定值，系統(tǒng)輸出振蕩最終能趨于穩(wěn)定值。散沒有穩(wěn)定值，系統(tǒng)輸出振蕩最終能趨于穩(wěn)定值。 1）動(dòng)態(tài)穩(wěn)定過程的特點(diǎn)：）動(dòng)態(tài)穩(wěn)定過程的特點(diǎn)： 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和系統(tǒng)在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)

30、是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和系統(tǒng)在過渡階段的性能參量。上述三種情況各有其特點(diǎn)。過渡階段的性能參量。上述三種情況各有其特點(diǎn)。 第一種情況第一種情況：系統(tǒng)直接趨于穩(wěn)定，剛性大（加速度大），無：系統(tǒng)直接趨于穩(wěn)定，剛性大（加速度大），無振蕩環(huán)節(jié)，系統(tǒng)過渡階段誤差大，不利于系統(tǒng)性能參量的調(diào)節(jié)。振蕩環(huán)節(jié)，系統(tǒng)過渡階段誤差大，不利于系統(tǒng)性能參量的調(diào)節(jié)。 第二種情況第二種情況：系統(tǒng)振蕩發(fā)散不穩(wěn)定。：系統(tǒng)振蕩發(fā)散不穩(wěn)定。 第三種情況第三種情況：系統(tǒng)振蕩收斂逐步衰減區(qū)域穩(wěn)定，系統(tǒng)剛性較：系統(tǒng)振蕩收斂逐步衰減區(qū)域穩(wěn)定，系統(tǒng)剛性較小，但慣量較大，過渡階段誤差教小，利于系統(tǒng)性能參數(shù)的調(diào)小，但慣量較大，過渡階段誤差教小，利于系統(tǒng)性

31、能參數(shù)的調(diào)節(jié)匹配。節(jié)匹配。 鑒于第三種情況的控制系統(tǒng)，最能保證系統(tǒng)穩(wěn)定（硬件和軟鑒于第三種情況的控制系統(tǒng)，最能保證系統(tǒng)穩(wěn)定（硬件和軟件保證），利于系統(tǒng)性能參量的調(diào)節(jié)匹配，系統(tǒng)過渡階段誤差件保證），利于系統(tǒng)性能參量的調(diào)節(jié)匹配，系統(tǒng)過渡階段誤差最小的控制系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用的控制系統(tǒng)中最為常見。最小的控制系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用的控制系統(tǒng)中最為常見。2）動(dòng)態(tài)系統(tǒng)過渡階段的主要性能指標(biāo)）動(dòng)態(tài)系統(tǒng)過渡階段的主要性能指標(biāo) 動(dòng)態(tài)特性參量或指標(biāo)動(dòng)態(tài)特性參量或指標(biāo)：上升時(shí)間：上升時(shí)間ts；延滯時(shí)間；延滯時(shí)間ty；調(diào)整；調(diào)整時(shí)間時(shí)間tt；最大超調(diào)量；最大超調(diào)量%，如圖所示。，如圖所示。 （2）伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性校正方法伺服

32、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性校正方法 若靜態(tài)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)性能不穩(wěn)定或穩(wěn)定系統(tǒng)的主若靜態(tài)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)性能不穩(wěn)定或穩(wěn)定系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)（過渡階段和穩(wěn)定階段）不能滿足使用要要性能指標(biāo)（過渡階段和穩(wěn)定階段）不能滿足使用要求。采取的主要措施是：第一步，設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器（校正求。采取的主要措施是：第一步，設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器（校正器），調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能參數(shù)；第二步，設(shè)計(jì)反饋控器），調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能參數(shù)；第二步，設(shè)計(jì)反饋控制器，改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能參數(shù)。制器，改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能參數(shù)。目的在于達(dá)到系統(tǒng)的目的在于達(dá)到系統(tǒng)的使用要求使用要求穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)。穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)。 盡管可用于系統(tǒng)調(diào)節(jié)和校正的理論（數(shù)學(xué)模型）方盡管可用于系統(tǒng)調(diào)節(jié)和校正的

33、理論（數(shù)學(xué)模型）方法和手段較多，但在實(shí)際應(yīng)用控制系統(tǒng)中，應(yīng)用最為法和手段較多，但在實(shí)際應(yīng)用控制系統(tǒng)中，應(yīng)用最為廣泛和簡單的是廣泛和簡單的是pid調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器。 下面針對下面針對pid調(diào)節(jié)器的應(yīng)用特點(diǎn)學(xué)習(xí)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器的應(yīng)用特點(diǎn)學(xué)習(xí)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)和使用方法。和使用方法。1）pid調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù)（含調(diào)節(jié)電路）調(diào)節(jié)器及其傳遞函數(shù)（含調(diào)節(jié)電路） pid調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器無源阻容式調(diào)節(jié)器無源阻容式調(diào)節(jié)器和和有源阻容式調(diào)節(jié)器有源阻容式調(diào)節(jié)器。 無源阻容式調(diào)節(jié)器無源阻容式調(diào)節(jié)器具有結(jié)構(gòu)簡單，無須提供外界電源等具有結(jié)構(gòu)簡單，無須提供外界電源等特點(diǎn)，但存在衰減較大、不易與系統(tǒng)的其它環(huán)節(jié)相匹配，應(yīng)用特點(diǎn)，但存在

34、衰減較大、不易與系統(tǒng)的其它環(huán)節(jié)相匹配，應(yīng)用受到一定的限制。受到一定的限制。 有源阻容式調(diào)節(jié)器有源阻容式調(diào)節(jié)器主要運(yùn)算放大器與阻容電路組成。通主要運(yùn)算放大器與阻容電路組成。通過合理的配置，可達(dá)到過合理的配置，可達(dá)到不但能改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，也能改善不但能改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，也能改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的能力。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的能力。 有源阻容式調(diào)節(jié)器的電路構(gòu)成有源阻容式調(diào)節(jié)器的電路構(gòu)成r12x(s)y(s)gx(s)r1gy(s)x(s)r1gy(s)r1g222x(s)c1有源阻容式調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)和特點(diǎn)：有源阻容式調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)和特點(diǎn)： a ) 比例比例( ( p ) )調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)圖圖a 傳遞函數(shù)：傳遞

35、函數(shù)：gc(s) = kp= r2 /r1 特點(diǎn)：調(diào)節(jié)作用主要取決于特點(diǎn)：調(diào)節(jié)作用主要取決于增益增益kp的大小的大小 ，kp值越大調(diào)節(jié)作值越大調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，但存在調(diào)節(jié)誤差，且當(dāng)用越強(qiáng)，但存在調(diào)節(jié)誤差，且當(dāng)kp值太大時(shí)，可能引起系統(tǒng)不穩(wěn)值太大時(shí)，可能引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。定。 b b ) 積分積分( i )( i )調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)圖圖b b 傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：gc(s) = 1/( ti s )= 1/( r1c s ) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：可以減少或消除調(diào)節(jié)誤差，但響應(yīng)慢，因而較少單獨(dú)可以減少或消除調(diào)節(jié)誤差，但響應(yīng)慢，因而較少單獨(dú)使用。使用。 c ) 比例比例積分積分圖圖c 傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：gc(s) =

36、kp 1+1/(ti s ) 其中：其中：kp =r2/r1； ti = r2c。 既克服了單純比例既克服了單純比例( p )( p )調(diào)節(jié)存在調(diào)節(jié)誤差的缺點(diǎn)，又避免了調(diào)節(jié)存在調(diào)節(jié)誤差的缺點(diǎn)，又避免了積分積分( i )( i )調(diào)節(jié)響應(yīng)慢的弱點(diǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能得到了改調(diào)節(jié)響應(yīng)慢的弱點(diǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能得到了改善。善。 d ) 比例比例積分積分微分微分( pid )調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)圖圖d 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)：gc(s) = kp1+1/(ti s ) +td s 其中：其中：kp =(r1c1+r2c2)/( r1 r2)； ti = r1c1 +r2c2； td = r1c1r2c2/(r1c

37、1+r2c2)。 特點(diǎn)：不但能改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性能也能改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，相特點(diǎn)：不但能改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性能也能改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，相比之下，它比比之下，它比( pi )調(diào)節(jié)能使系統(tǒng)具有更好的穩(wěn)定性能和動(dòng)態(tài)性能。調(diào)節(jié)能使系統(tǒng)具有更好的穩(wěn)定性能和動(dòng)態(tài)性能。但是，由于含有微分環(huán)節(jié)，在噪聲比較大或系統(tǒng)要求響應(yīng)快時(shí)，但是，由于含有微分環(huán)節(jié)，在噪聲比較大或系統(tǒng)要求響應(yīng)快時(shí)，不宜采用不宜采用pid調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。 pid調(diào)節(jié)器使用調(diào)整方法：調(diào)節(jié)器使用調(diào)整方法： 在實(shí)際工程應(yīng)用中，有源的在實(shí)際工程應(yīng)用中，有源的pid調(diào)節(jié)器校正與誤差調(diào)整方法，調(diào)節(jié)器校正與誤差調(diào)整方法，通常不是依靠理論計(jì)算來確定系統(tǒng)參數(shù)的，而是通過觀察輸

38、出響通常不是依靠理論計(jì)算來確定系統(tǒng)參數(shù)的，而是通過觀察輸出響應(yīng)波形是否滿足使用要求，先調(diào)整比例時(shí)間常數(shù)應(yīng)波形是否滿足使用要求，先調(diào)整比例時(shí)間常數(shù)kp；再調(diào)整積分；再調(diào)整積分時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)ti；最后調(diào)整微分時(shí)間常數(shù)；最后調(diào)整微分時(shí)間常數(shù)td；反復(fù)調(diào)整直到所觀察到；反復(fù)調(diào)整直到所觀察到的輸出波形能滿足使用要求的輸出波形為止，便可確定的輸出波形能滿足使用要求的輸出波形為止，便可確定pid調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器控制的系統(tǒng)參數(shù)器控制的系統(tǒng)參數(shù) （3）pid調(diào)節(jié)器對伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)校正性能分調(diào)節(jié)器對伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)校正性能分析析 對于如圖所示的典型閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，在有效輸入對于如圖所示的典型閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，在有效輸

39、入信號和外界干擾信號作用下，為改善系統(tǒng)的性能。信號和外界干擾信號作用下，為改善系統(tǒng)的性能。 pid調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器的目的：器的目的：是使系統(tǒng)輸出誤差（與目標(biāo)參量是使系統(tǒng)輸出誤差（與目標(biāo)參量相比）最小和在外界干擾作用下產(chǎn)生輸出誤差最小相比）最小和在外界干擾作用下產(chǎn)生輸出誤差最小。er(s)基準(zhǔn)信號反饋量g (s)h檢測量偏差信號設(shè)定元件ag (s)m(s)g (s)c調(diào)節(jié)器g (s)控制元件vd(s)外部干擾g (s)執(zhí)行元件pd目標(biāo)值被控量c(s) 典型閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的構(gòu)成典型閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的構(gòu)成在輸入和干擾信號同時(shí)作用下，傳遞函數(shù)：在輸入和干擾信號同時(shí)作用下，傳遞函數(shù)：)()()()(1)()

40、()()()(sgsgsgsgsgsgsagsrschpvcpvc)()()()(1)()()()(sgsgsgsgsgsgsdschpvcdp)()()()()(1)()()()()()()(1)()()()(sdsgsgsgsgsgsgsrsgsgsgsgsgsgsagschpvcdphpvcpvc在輸入信號作用下，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：在輸入信號作用下，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：在干擾信號作用下，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：在干擾信號作用下，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：（4）pid調(diào)節(jié)器對閉環(huán)控制系統(tǒng)性能改善的實(shí)例分析調(diào)節(jié)器對閉環(huán)控制系統(tǒng)性能改善的實(shí)例分析如上圖閉環(huán)控制系統(tǒng)，假設(shè)如上圖閉環(huán)控制系統(tǒng)，假設(shè) ； ； ； ；a=1；

41、比例調(diào)節(jié)器的比例系；比例調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)數(shù) k0 = 1.5（無調(diào)節(jié)時(shí)，（無調(diào)節(jié)時(shí)，k0 = 1）。）。 1241)(sstksgdpp411)(pdksg6)(vvksg2)(hhksg1)()(11sksrscr1)()(12sksdscd)(1)(1)(1211sdsksrsksc對閉環(huán)控制系統(tǒng)性能改善分析：對閉環(huán)控制系統(tǒng)性能改善分析： 1 1）調(diào)節(jié)器為比例調(diào)節(jié)（）調(diào)節(jié)器為比例調(diào)節(jié)（p p）輸入信號與輸出信號的傳遞函數(shù)：輸入信號與輸出信號的傳遞函數(shù)：干擾信號與輸出信號的傳遞函數(shù)：干擾信號與輸出信號的傳遞函數(shù)：閉環(huán)響應(yīng)的傳遞函數(shù)：閉環(huán)響應(yīng)的傳遞函數(shù)：有無比例調(diào)節(jié)器時(shí)的性能比較有無比例調(diào)節(jié)器

42、時(shí)的性能比較 代入閉環(huán)控制系統(tǒng)各部分（元件）的性能參數(shù)有：代入閉環(huán)控制系統(tǒng)各部分（元件）的性能參數(shù)有： （無比例調(diào)節(jié)器時(shí)為：（無比例調(diào)節(jié)器時(shí)為： ）；）； （無比例調(diào)節(jié)器時(shí)為：（無比例調(diào)節(jié)器時(shí)為： ）；）； （無比例調(diào)節(jié)器時(shí)為：（無比例調(diào)節(jié)器時(shí)為： ）；）；則有：則有： （無比例調(diào)節(jié)器前：（無比例調(diào)節(jié)器前： ）; （無比例調(diào)節(jié)器前：（無比例調(diào)節(jié)器前： ）; ; 系統(tǒng)總的響應(yīng)為：系統(tǒng)總的響應(yīng)為： 7335721361001hpvpvkkkkkkakk49241k732101hpvdkkkkt4912k7311102hpvkkkkk4921732361)()(11ssksrscr492241)()

43、(11ssksrscr73211)()(12ssksdscd49211)()(12ssksdscd)(1)(1)(1211sdsksrsksc 性能改善：由性能改善：由系統(tǒng)響應(yīng)推導(dǎo)和響應(yīng)仿真比較結(jié)果系統(tǒng)響應(yīng)推導(dǎo)和響應(yīng)仿真比較結(jié)果得出，閉環(huán)響應(yīng)仍為二階響應(yīng)，但時(shí)間常數(shù)比未加得出，閉環(huán)響應(yīng)仍為二階響應(yīng)，但時(shí)間常數(shù)比未加入調(diào)節(jié)器前的時(shí)間常數(shù)小，說明閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)快。入調(diào)節(jié)器前的時(shí)間常數(shù)小，說明閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)快。 0.10.50.90.9511.05c(t)ttytstt%無無pidpid調(diào)節(jié)的系統(tǒng)響應(yīng)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)響應(yīng)有有pidpid調(diào)節(jié)的系統(tǒng)響應(yīng)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)響應(yīng) 比例調(diào)節(jié)的特點(diǎn)：比例調(diào)節(jié)的特點(diǎn)： a) 當(dāng)干

44、擾信號為階躍信號（幅值為當(dāng)干擾信號為階躍信號（幅值為d0）時(shí)，拉氏變換）時(shí)，拉氏變換d(s)=d0/s，依據(jù)拉氏變換終值定理，系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，依據(jù)拉氏變換終值定理，系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)(t)時(shí)，擾時(shí)，擾動(dòng)信號輸出，即誤差動(dòng)信號輸出，即誤差cssd為：為： 表明系統(tǒng)在干擾信號的作用下，其輸出全為誤差，誤差值大小表明系統(tǒng)在干擾信號的作用下，其輸出全為誤差，誤差值大小由系數(shù)由系數(shù)k2和幅值和幅值d0決定。決定。 b) 當(dāng)輸入信號也為階躍信號（幅值為當(dāng)輸入信號也為階躍信號（幅值為r0）時(shí)，其拉氏變換為）時(shí)，其拉氏變換為r(s)=r0/s，依據(jù)拉氏變換的終值定理，系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，依據(jù)拉氏變換的終值定理，系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)

45、(t)時(shí)，時(shí)，輸入信號輸出，即誤差輸入信號輸出，即誤差cssr為：為： 表明系統(tǒng)在輸入信號作用下，其輸出穩(wěn)態(tài)值大小由系數(shù)表明系統(tǒng)在輸入信號作用下，其輸出穩(wěn)態(tài)值大小由系數(shù)k k1 1和幅和幅值值r r0 0決定。當(dāng)決定。當(dāng)k k1 1=1=1時(shí)，即時(shí)，即a a=(1+=(1+k k0 0k kv vk kp pk kh h)/()/( k k0 0k kv vk kp p) )，系統(tǒng)輸出與，系統(tǒng)輸出與目標(biāo)值相等。目標(biāo)值相等。 02012121lim)(1lim)(lim)(limdksdskssdsksssctccssdsdtssd01)(limrkssccdsssr2）調(diào)節(jié)器為積分調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器為

46、積分調(diào)節(jié)（i） 其閉環(huán)響應(yīng)輸出信號為：其閉環(huán)響應(yīng)輸出信號為： 通過計(jì)算可知，積分調(diào)節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)對干擾信號為階躍信號時(shí)通過計(jì)算可知，積分調(diào)節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)對干擾信號為階躍信號時(shí)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為零，表明外界干擾信號不會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為零，表明外界干擾信號不會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。若輸入信號的目標(biāo)值也為階躍信號時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)所具有的穩(wěn)態(tài)若輸入信號的目標(biāo)值也為階躍信號時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)所具有的穩(wěn)態(tài)輸出為：輸出為： 當(dāng)當(dāng)a=kh時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)輸入階躍信號的穩(wěn)態(tài)輸出信號為時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)輸入階躍信號的穩(wěn)態(tài)輸出信號為cssr= r0，表明系統(tǒng)穩(wěn)定輸出等于目標(biāo)輸出。，表明系統(tǒng)穩(wěn)定輸出等于目標(biāo)輸出。 )() 1(111)(

47、) 1(1) 1()(0sdststkkkstsrststkkkststkkascdihpddihpvdipv0)(rkasscimlchrsssr積分調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)積分調(diào)節(jié)器的特點(diǎn) : 積分調(diào)節(jié)器構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)可完全消除誤差，但是所需時(shí)間一積分調(diào)節(jié)器構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)可完全消除誤差，但是所需時(shí)間一般較長，系統(tǒng)響應(yīng)慢。即調(diào)節(jié)器輸出值與誤差的存在有關(guān)，輸出般較長，系統(tǒng)響應(yīng)慢。即調(diào)節(jié)器輸出值與誤差的存在有關(guān)，輸出值隨時(shí)間的推移逐漸增大，直到消除誤差趨于穩(wěn)態(tài)輸出，達(dá)到穩(wěn)值隨時(shí)間的推移逐漸增大，直到消除誤差趨于穩(wěn)態(tài)輸出，達(dá)到穩(wěn)態(tài)輸出時(shí)的時(shí)間值與所存在誤差值的大小有關(guān)，誤差值越大，所態(tài)輸出時(shí)的時(shí)間值與所存在誤

48、差值的大小有關(guān)，誤差值越大，所需的時(shí)間越長；反之，則小。需的時(shí)間越長；反之，則小。3）調(diào)節(jié)器為比例調(diào)節(jié)器為比例積分調(diào)節(jié)積分調(diào)節(jié)（pipi） 閉環(huán)響應(yīng)輸出信號為：閉環(huán)響應(yīng)輸出信號為：)(1)(1) 1()(0020020sdttkkkkstkkkkstssrttkkkkstkkkksstttkkakscdihpvdhpvddihpvdhpvidipv比例比例積分調(diào)節(jié)（積分調(diào)節(jié)（pipi）的特點(diǎn)：）的特點(diǎn)： 比例比例積分調(diào)節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)對干擾信號為階躍信號時(shí)的積分調(diào)節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)對干擾信號為階躍信號時(shí)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為零，表明外界干擾信號不會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為零，表明外界干擾信號不會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出。若

49、輸入信號的目標(biāo)值也為階躍信號時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)輸出。若輸入信號的目標(biāo)值也為階躍信號時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)所具有的穩(wěn)態(tài)輸出為：所具有的穩(wěn)態(tài)輸出為： 當(dāng)當(dāng)a=kh時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)輸入階躍信號的穩(wěn)態(tài)輸出信號時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)輸入階躍信號的穩(wěn)態(tài)輸出信號為為cssr= r0，表明系統(tǒng)穩(wěn)定輸出等于目標(biāo)輸出。，表明系統(tǒng)穩(wěn)定輸出等于目標(biāo)輸出。 最大的特點(diǎn)是在改善閉環(huán)控制系統(tǒng)瞬時(shí)響應(yīng)的同時(shí)，最大的特點(diǎn)是在改善閉環(huán)控制系統(tǒng)瞬時(shí)響應(yīng)的同時(shí)，即可降低單純即可降低單純比例調(diào)節(jié)存在的穩(wěn)態(tài)誤差，有可提高積分比例調(diào)節(jié)存在的穩(wěn)態(tài)誤差，有可提高積分調(diào)節(jié)的響應(yīng)速度。因而得到廣泛的應(yīng)用。調(diào)節(jié)的響應(yīng)速度。因而得到廣泛的應(yīng)用。 0)(rkasscimlchrss

50、sr4）調(diào)節(jié)器為比例調(diào)節(jié)器為比例積分積分微分調(diào)節(jié)微分調(diào)節(jié)（pid） 調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)中微分調(diào)節(jié)（調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)中微分調(diào)節(jié)（d）的作用是調(diào)節(jié)）的作用是調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程過渡階段響應(yīng)特性的品質(zhì)（減系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程過渡階段響應(yīng)特性的品質(zhì)（減小超調(diào)量）。小超調(diào)量）。 pid調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過程：調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)過程： 調(diào)整比例調(diào)節(jié)和微分調(diào)節(jié)提高系統(tǒng)的響調(diào)整比例調(diào)節(jié)和微分調(diào)節(jié)提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和動(dòng)態(tài)過程過渡階段的響應(yīng)特性品質(zhì)。應(yīng)速度和動(dòng)態(tài)過程過渡階段的響應(yīng)特性品質(zhì)。 通過積分調(diào)節(jié)消除干擾信號產(chǎn)生的誤差通過積分調(diào)節(jié)消除干擾信號產(chǎn)生的誤差輸出。輸出。 重復(fù)上述過程，直到控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能重復(fù)上述過程，直到控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)性能指

51、標(biāo)達(dá)到要求為止。指標(biāo)和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)達(dá)到要求為止。p 動(dòng) 作 控 制i 動(dòng) 作 控 制pi 動(dòng) 作 控 制無 控 制（4）速度反饋校正（測速發(fā)電機(jī)局部負(fù)反饋）速度反饋校正（測速發(fā)電機(jī)局部負(fù)反饋） 在電機(jī)處于低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所帶動(dòng)的工作臺(tái)往往會(huì)產(chǎn)生在電機(jī)處于低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所帶動(dòng)的工作臺(tái)往往會(huì)產(chǎn)生“爬行現(xiàn)爬行現(xiàn)象象”，若系統(tǒng)功率放大增益線性相當(dāng)差（非線性因素的作用），若系統(tǒng)功率放大增益線性相當(dāng)差（非線性因素的作用），這種現(xiàn)象相當(dāng)明顯。為了改善和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，在控制系這種現(xiàn)象相當(dāng)明顯。為了改善和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，在控制系統(tǒng)中常采用電流負(fù)反饋或速度負(fù)反饋來提高系統(tǒng)低速穩(wěn)定性。統(tǒng)中常采用電流負(fù)反饋或速度

52、負(fù)反饋來提高系統(tǒng)低速穩(wěn)定性。 如圖所示二階速度負(fù)反饋控制系統(tǒng)。如圖所示二階速度負(fù)反饋控制系統(tǒng)。 無負(fù)反饋時(shí)傳遞函數(shù)無負(fù)反饋時(shí)傳遞函數(shù) 有負(fù)反饋時(shí)傳遞函數(shù)有負(fù)反饋時(shí)傳遞函數(shù) j等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；f等效粘性摩擦系數(shù)；等效粘性摩擦系數(shù)；k系統(tǒng)開環(huán)增益。系統(tǒng)開環(huán)增益。 s ( j s + k )kg ( s )0t sde ( s )r ( s )c ( s )kfsjsks2)(ksktfjsksd)()(2系統(tǒng)有系統(tǒng)有/ /無測速發(fā)電機(jī)負(fù)反饋的系統(tǒng)仿真無測速發(fā)電機(jī)負(fù)反饋的系統(tǒng)仿真 有測速發(fā)電機(jī)負(fù)反饋后，系統(tǒng)阻尼增加，有測速發(fā)電機(jī)負(fù)反饋后，系統(tǒng)阻尼增加，系統(tǒng)的超調(diào)量明顯減小，系統(tǒng)的相對穩(wěn)定

53、系統(tǒng)的超調(diào)量明顯減小，系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性得到了較大的提高。性得到了較大的提高。 7.2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)彈性變形對系統(tǒng)的影響簡介機(jī)械結(jié)構(gòu)彈性變形對系統(tǒng)的影響簡介 實(shí)際上，任何機(jī)械系統(tǒng)都是質(zhì)量實(shí)際上，任何機(jī)械系統(tǒng)都是質(zhì)量彈性振動(dòng)彈性振動(dòng)系統(tǒng)。存在固有頻率，一旦系統(tǒng)振蕩頻率接近系統(tǒng)。存在固有頻率，一旦系統(tǒng)振蕩頻率接近機(jī)械系統(tǒng)的固有頻率，機(jī)械系統(tǒng)將發(fā)生共振，機(jī)械系統(tǒng)的固有頻率，機(jī)械系統(tǒng)將發(fā)生共振，損壞零部件。損壞零部件。 為了避開共振對機(jī)械系統(tǒng)的影響，常采用的為了避開共振對機(jī)械系統(tǒng)的影響，常采用的方法：方法：（1）依據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、尺寸大小、材料和）依據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、尺寸大小、材料和承受的外載荷等情況

54、，應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力承受的外載荷等情況，應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、振動(dòng)力學(xué)、彈性力學(xué)等相關(guān)的理論知識，學(xué)、振動(dòng)力學(xué)、彈性力學(xué)等相關(guān)的理論知識，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)方程。動(dòng)力學(xué)方程。 （2）依據(jù)機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)方程，從機(jī)械）依據(jù)機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)方程，從機(jī)械系統(tǒng)彈性變形出發(fā)簡化系統(tǒng)，建立彈性變形時(shí)機(jī)械系系統(tǒng)彈性變形出發(fā)簡化系統(tǒng)，建立彈性變形時(shí)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞結(jié)構(gòu)框圖。統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞結(jié)構(gòu)框圖。 （3）由機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞結(jié)構(gòu)框圖，寫出機(jī)械）由機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞結(jié)構(gòu)框圖，寫出機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞

55、的控制等效框圖。系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的控制等效框圖。 （4）建立機(jī)械系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。）建立機(jī)械系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。 （5）應(yīng)用根軌跡法等，對系統(tǒng)的傳遞函數(shù)進(jìn)行因式分）應(yīng)用根軌跡法等，對系統(tǒng)的傳遞函數(shù)進(jìn)行因式分解，并分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)諧振頻率分量，評價(jià)和判斷系解，并分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)諧振頻率分量，評價(jià)和判斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)諧振頻率分量是否對機(jī)械系統(tǒng)的控制頻帶產(chǎn)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)諧振頻率分量是否對機(jī)械系統(tǒng)的控制頻帶產(chǎn)生影響，若系統(tǒng)存在自激振蕩現(xiàn)象，應(yīng)采取相應(yīng)地措生影響，若系統(tǒng)存在自激振蕩現(xiàn)象，應(yīng)采取相應(yīng)地措施避開自激振蕩，從而使系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。施避開自激振蕩，從而使系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。7.3 機(jī)電一體化系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)機(jī)電一體

56、化系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)（1）可靠性的概念）可靠性的概念 指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。產(chǎn)品的可靠性是一個(gè)綜合性評價(jià)指標(biāo)體系，常用力。產(chǎn)品的可靠性是一個(gè)綜合性評價(jià)指標(biāo)體系，常用mtbf指標(biāo)來衡量。指標(biāo)來衡量。（2）保證產(chǎn)品（系統(tǒng)）可靠性的主要方法）保證產(chǎn)品（系統(tǒng)）可靠性的主要方法 1）提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量）提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量裕度法、自動(dòng)控制。裕度法、自動(dòng)控制。 2）采用冗余技術(shù)）采用冗余技術(shù)工作冗余、后備冗余。工作冗余、后備冗余。 3）故障診斷技術(shù)）故障診斷技術(shù)測試、癥兆、診斷。測試、癥兆、診斷。 注意：裕度法是從改進(jìn)硬件性能，提高系統(tǒng)可靠性的有注意：裕度法是從改進(jìn)硬件性能，提高系統(tǒng)可靠性的有效方法；自動(dòng)控制、冗余技術(shù)、故障診斷技術(shù)是用硬件和軟效方法；自動(dòng)控制、冗余技術(shù)、故障診斷技術(shù)是用硬件和軟件來提高系統(tǒng)可靠性的有效措施。件來提高系統(tǒng)可靠性的有效措施。（3）系統(tǒng)干擾和提高抗干擾能力的措施）系統(tǒng)干擾和提高抗干擾能力的措施