機電一體化技術與系統(tǒng)(第3章)

1、2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤11機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)（機電液一體化技術及應用）（機電液一體化技術及應用）機械電子工程、機械制造及其自動化機械電子工程、機械制造及其自動化學術型、專業(yè)型碩士選修課程學術型、專業(yè)型碩士選修課程浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院鄭鄭 堤堤2014年春季年春季2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤22機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程第三章第三章機械、接口、檢測、伺服系統(tǒng)設計

2、分析機械、接口、檢測、伺服系統(tǒng)設計分析第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 機械系統(tǒng)設計分析機械系統(tǒng)設計分析第三節(jié)第三節(jié) 接口系統(tǒng)設計分析接口系統(tǒng)設計分析第四節(jié)第四節(jié) 檢測系統(tǒng)設計分析檢測系統(tǒng)設計分析第五節(jié)第五節(jié) 伺服系統(tǒng)設計分析伺服系統(tǒng)設計分析2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤33機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程第一節(jié)第一節(jié) 概述概述機械、接口、檢測、伺服系統(tǒng)均為機電一體化系統(tǒng)的機械、接口、檢測、伺服系統(tǒng)均為機電一體化系統(tǒng)的重要組成部分，也是機電一體化技術的共性關鍵技術。重要組成部分，也是機電一體化技術的共性關鍵技術。各項技

3、術的進步推動了機電一體化技術的發(fā)展，機電各項技術的進步推動了機電一體化技術的發(fā)展，機電一體化技術與系統(tǒng)的發(fā)展對各項技術提出了越來越高一體化技術與系統(tǒng)的發(fā)展對各項技術提出了越來越高的要求。的要求。各項技術均有其獨自的理論和技術體系，但在機電一各項技術均有其獨自的理論和技術體系，但在機電一體化技術和系統(tǒng)中應用，必須統(tǒng)籌考慮各自的特點和體化技術和系統(tǒng)中應用，必須統(tǒng)籌考慮各自的特點和優(yōu)勢，取長補短，優(yōu)勢互補，統(tǒng)籌優(yōu)化。優(yōu)勢，取長補短，優(yōu)勢互補，統(tǒng)籌優(yōu)化。本章內(nèi)容部分在本科生的課程里有所反映和介紹，不本章內(nèi)容部分在本科生的課程里有所反映和介紹，不再過多重復，這里主要概略介紹在機電一體化技術與再過多重復，

4、這里主要概略介紹在機電一體化技術與系統(tǒng)中常用的技術與方法。系統(tǒng)中常用的技術與方法。2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤44機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程功用：在計算機信息網(wǎng)絡協(xié)調(diào)控制下，完成主功用：在計算機信息網(wǎng)絡協(xié)調(diào)控制下，完成主功能或操作功能、構造功能。功能或操作功能、構造功能。要求：要求：F高精度：保證機電一體化系統(tǒng)準確地完成所規(guī)定的高精度：保證機電一體化系統(tǒng)準確地完成所規(guī)定的主功能或操作功能、構造功能；主功能或操作功能、構造功能；（剛度；傳動間隙）（剛度；傳動間隙）F快速響應：快速響應控制指令，保證良好的動態(tài)性快速響

5、應：快速響應控制指令，保證良好的動態(tài)性能，提高效率；能，提高效率；（剛度、阻尼、慣性；摩擦；傳動間隙）（剛度、阻尼、慣性；摩擦；傳動間隙）F良好的穩(wěn)定性：抗干擾能力強，在不同環(huán)境干擾條良好的穩(wěn)定性：抗干擾能力強，在不同環(huán)境干擾條件下穩(wěn)定運行；件下穩(wěn)定運行；F剛度、可靠性、重量、體積、壽命等。剛度、可靠性、重量、體積、壽命等。第二節(jié)第二節(jié) 機械系統(tǒng)設計分析機械系統(tǒng)設計分析2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤55機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程機械系統(tǒng)的組成機械系統(tǒng)的組成F傳動機構：轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳遞與變換，伺服傳動傳動機構：轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳

6、遞與變換，伺服傳動F導向機構：支承和導向，保證運動裝置準確實現(xiàn)規(guī)導向機構：支承和導向，保證運動裝置準確實現(xiàn)規(guī)定方向上的運動定方向上的運動F執(zhí)行機構：在執(zhí)行元件的驅(qū)動下，通過傳動機構的執(zhí)行機構：在執(zhí)行元件的驅(qū)動下，通過傳動機構的傳動，沿著導向機構確定的方向，完成所規(guī)定的操傳動，沿著導向機構確定的方向，完成所規(guī)定的操作。作。F基礎支承構件：大件；剛度、質(zhì)量、阻尼，體積基礎支承構件：大件；剛度、質(zhì)量、阻尼，體積2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤66機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程一、傳動機構一、傳動機構常用傳動機構：常用傳動機構：

7、F齒輪齒輪F齒輪齒條齒輪齒條F絲杠螺母（滾動、滑動）絲杠螺母（滾動、滑動）F軟軸軟軸F同步齒形帶同步齒形帶F諧波齒輪減速器諧波齒輪減速器F錐環(huán)無鍵聯(lián)軸器錐環(huán)無鍵聯(lián)軸器消除間隙、預緊、提高剛度、保證傳動精度和消除間隙、預緊、提高剛度、保證傳動精度和傳動速度、功率要求。傳動速度、功率要求。2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤77機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程二、導向機構二、導向機構常用導向機構：常用導向機構：F普通滑動導軌普通滑動導軌F動壓導軌動壓導軌F靜壓導軌靜壓導軌F氣浮導軌氣浮導軌F磁浮導軌磁浮導軌F滾動導軌（矩形、梯形、

8、燕尾形、圓柱形、滾珠花鍵副）滾動導軌（矩形、梯形、燕尾形、圓柱形、滾珠花鍵副）F塑料導軌（導軌軟帶、金屬塑料復合導軌板、涂層）塑料導軌（導軌軟帶、金屬塑料復合導軌板、涂層）導向精度、耐磨性、剛度、低速運動平穩(wěn)性、結構工導向精度、耐磨性、剛度、低速運動平穩(wěn)性、結構工藝性藝性開式、閉式；鑲條、壓板開式、閉式；鑲條、壓板2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤88機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程三、執(zhí)行機構三、執(zhí)行機構為實現(xiàn)不同的目的功能，需采用不同原理、不同形式、為實現(xiàn)不同的目的功能，需采用不同原理、不同形式、不同結構的執(zhí)行機構。不同

9、結構的執(zhí)行機構。執(zhí)行機構與執(zhí)行元件的異同：執(zhí)行機構與執(zhí)行元件的異同：F執(zhí)行元件一般是指將各種不同形式的能量轉(zhuǎn)換成機械能，以執(zhí)行元件一般是指將各種不同形式的能量轉(zhuǎn)換成機械能，以驅(qū)動被控對象完成相應操作的元件，如電動機、電磁鐵等；驅(qū)動被控對象完成相應操作的元件，如電動機、電磁鐵等；F執(zhí)行機構一般是指執(zhí)行元件和傳動機構之后具體實現(xiàn)所要求執(zhí)行機構一般是指執(zhí)行元件和傳動機構之后具體實現(xiàn)所要求的操作的機構；的操作的機構；F科學技術的發(fā)展，使得執(zhí)行元件和傳動機構、執(zhí)行機構、導科學技術的發(fā)展，使得執(zhí)行元件和傳動機構、執(zhí)行機構、導向機構逐漸趨于一體化，如微機械里很難區(qū)分執(zhí)行元件和執(zhí)向機構逐漸趨于一體化，如微機械

10、里很難區(qū)分執(zhí)行元件和執(zhí)行機構。行機構。要求響應速度快，動態(tài)特性好，動靜態(tài)精度高，動作要求響應速度快，動態(tài)特性好，動靜態(tài)精度高，動作靈敏度高，便于控制，效率高、體積小、質(zhì)量輕、可靈敏度高，便于控制，效率高、體積小、質(zhì)量輕、可靠性高?？啃愿?。2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤99機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程常見執(zhí)行機構：常見執(zhí)行機構：F微動機構：微動機構：手動機械式手動機械式熱變形式熱變形式磁致伸縮式磁致伸縮式超磁致伸縮式超磁致伸縮式壓電晶體（陶瓷）式壓電晶體（陶瓷）式F分度定位機構分度定位機構F自動換刀刀庫與回轉(zhuǎn)刀架自動換

11、刀刀庫與回轉(zhuǎn)刀架F氣動、液壓、機械動力卡盤氣動、液壓、機械動力卡盤F工業(yè)機器人末端執(zhí)行器工業(yè)機器人末端執(zhí)行器機械夾持器機械夾持器特種末端執(zhí)行器特種末端執(zhí)行器靈巧手靈巧手2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤1010機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程第三節(jié)第三節(jié) 接口系統(tǒng)設計分析接口系統(tǒng)設計分析機電一體化系統(tǒng)由機械子系統(tǒng)和電子子系統(tǒng)兩機電一體化系統(tǒng)由機械子系統(tǒng)和電子子系統(tǒng)兩大部分組成，二者又分別由若干要素組成。大部分組成，二者又分別由若干要素組成。要將各要素、各子系統(tǒng)有機地結合起來，構成要將各要素、各子系統(tǒng)有機地結合起來，構成一個完

12、整的系統(tǒng)，必須能夠順利地在各要素、一個完整的系統(tǒng)，必須能夠順利地在各要素、各子系統(tǒng)之間進行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與各子系統(tǒng)之間進行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換。交換。各要素和各子系統(tǒng)相聯(lián)結處必須具備一定的聯(lián)各要素和各子系統(tǒng)相聯(lián)結處必須具備一定的聯(lián)系條件，這個聯(lián)系條件通常被稱為接口。系條件，這個聯(lián)系條件通常被稱為接口。各要素和各子系統(tǒng)之間的接口性能是綜合系統(tǒng)各要素和各子系統(tǒng)之間的接口性能是綜合系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。性能好壞的決定性因素。2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤1111機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程接口的分類：接

13、口的分類：F按變換和調(diào)整功能分按變換和調(diào)整功能分零接口零接口被動接口被動接口主動接口主動接口智能接口智能接口F按輸入輸出功能分按輸入輸出功能分機械接口機械接口電氣接口電氣接口信息接口信息接口環(huán)境接口環(huán)境接口F按所聯(lián)系的子系統(tǒng)不同分按所聯(lián)系的子系統(tǒng)不同分人機接口人機接口機電接口機電接口2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤1212機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程一、人機接口設計一、人機接口設計人機接口類型人機接口類型F輸入接口：操作者通過輸入接口向機電系統(tǒng)輸入各輸入接口：操作者通過輸入接口向機電系統(tǒng)輸入各種控制命令，干預系統(tǒng)的運行

14、狀態(tài)，以完成規(guī)定的種控制命令，干預系統(tǒng)的運行狀態(tài)，以完成規(guī)定的任務。任務。F輸出接口：機電系統(tǒng)通過輸出接口向操作者顯示系輸出接口：機電系統(tǒng)通過輸出接口向操作者顯示系統(tǒng)的各種狀態(tài)、運行參數(shù)及結果等信息。統(tǒng)的各種狀態(tài)、運行參數(shù)及結果等信息。人機接口的特點人機接口的特點F專用性：不同產(chǎn)品有不同要求專用性：不同產(chǎn)品有不同要求F低速性：與微機相比，人機接口的工作速度很低低速性：與微機相比，人機接口的工作速度很低2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤1313機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程輸入接口設計輸入接口設計F開關輸入接口設計開關輸入接

15、口設計接通與斷開時的電壓抖動接通與斷開時的電壓抖動硬件消抖電路（硬件消抖電路（R-S觸發(fā)器）；軟件消抖（延時）觸發(fā)器）；軟件消抖（延時）F撥盤輸入接口設計撥盤輸入接口設計靜態(tài)接口：占用硬件資源多；軟件簡單。靜態(tài)接口：占用硬件資源多；軟件簡單。動態(tài)接口：占用硬件資源少；軟件復雜。動態(tài)接口：占用硬件資源少；軟件復雜。F鍵盤輸入接口設計：鍵盤輸入接口設計：矩陣式鍵盤程控方式掃描監(jiān)控程序的四個步驟：矩陣式鍵盤程控方式掃描監(jiān)控程序的四個步驟： 判斷鍵盤上有無鍵閉合；判斷鍵盤上有無鍵閉合； 判別閉合鍵的鍵號；判別閉合鍵的鍵號； 去除鍵機械抖動的影響；去除鍵機械抖動的影響； 使微機對鍵的一次閉合做且僅做一次

16、處理。使微機對鍵的一次閉合做且僅做一次處理。矩陣式鍵盤中斷工作方式矩陣式鍵盤中斷工作方式2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤1414機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程R-S觸發(fā)器觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)多諧單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器振蕩器5-10ms2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤1515機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤1616機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程2022-6-29

17、浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤1717機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程輸出接口設計輸出接口設計F數(shù)碼管顯示器接口設計數(shù)碼管顯示器接口設計靜態(tài)工作方式接口：驅(qū)動電流；譯碼（硬件、軟件；共陰、靜態(tài)工作方式接口：驅(qū)動電流；譯碼（硬件、軟件；共陰、共陽）共陽）動態(tài)工作方式接口：視覺暫留效應；刷新掃描動態(tài)工作方式接口：視覺暫留效應；刷新掃描F打印機接口設計打印機接口設計點陣式微打點陣式微打PP40微型微型4筆描繪器：筆描繪器： 文本方式；圖案方式文本方式；圖案方式 硬件接口；監(jiān)控軟件硬件接口；監(jiān)控軟件FCRT顯示器接口顯示器接口F揚聲器接口揚聲器接

18、口蜂鳴器蜂鳴器揚聲器（喇叭）揚聲器（喇叭）2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤1818機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程1.52.5V510mA2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤1919機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程共共陽陽極極共共陰陰極極2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤2020機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤2121機

19、電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程二、機電接口設計二、機電接口設計機電接口類型機電接口類型F信息采集（傳感器）輸入接口：信息檢測、整形、信息采集（傳感器）輸入接口：信息檢測、整形、放大、匹配、轉(zhuǎn)換，采集入計算機。放大、匹配、轉(zhuǎn)換，采集入計算機。F控制量輸出接口：控制量輸出、匹配、轉(zhuǎn)換、功率控制量輸出接口：控制量輸出、匹配、轉(zhuǎn)換、功率放大，驅(qū)動執(zhí)行元件。放大，驅(qū)動執(zhí)行元件。機電接口特點機電接口特點F信號形式多樣，既有開關信號，又有頻率信號；既信號形式多樣，既有開關信號，又有頻率信號；既有數(shù)字量，又有模擬量；有數(shù)字量，又有模擬量；F模模/數(shù)轉(zhuǎn)換；抗干擾設計；數(shù)轉(zhuǎn)換；

20、抗干擾設計；F數(shù)數(shù)/模轉(zhuǎn)換；弱電信號，功率放大與驅(qū)動。模轉(zhuǎn)換；弱電信號，功率放大與驅(qū)動。2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤2222機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程信號采集通道中的信號采集通道中的A/D轉(zhuǎn)換接口設計轉(zhuǎn)換接口設計F雙積分式：雙積分式：MC14433，3（1/2）位十進制，）位十進制，410 次次/秒，分時輸出秒，分時輸出BCD碼；硬件接口設計，監(jiān)控程碼；硬件接口設計，監(jiān)控程序設計，價格較高。序設計，價格較高。F逐次比較式：逐次比較式：ADC0809，8位二進制，位二進制，100s，價格，價格較低。較低?？刂屏枯敵?/p>

21、接口中的控制量輸出接口中的D/A轉(zhuǎn)換接口設計轉(zhuǎn)換接口設計FDAC0832：8位梯形電阻式，雙極性電流輸出型，位梯形電阻式，雙極性電流輸出型，通過變換輸出電壓。通過變換輸出電壓。控制量輸出接口中的功率接口設計控制量輸出接口中的功率接口設計F實現(xiàn)功率放大功能的接口電路實現(xiàn)功率放大功能的接口電路2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤2323機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤2424機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程電流電流-電壓電壓變換

22、變換電壓偏置電壓偏置2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤2525機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程常用電力電子器件常用電力電子器件F晶閘管晶閘管單向晶閘管單向晶閘管SCR：導通條件（：導通條件（VAK0，門極正向觸發(fā)）與關斷，門極正向觸發(fā)）與關斷條件（電流小于維持電流）條件（電流小于維持電流）雙向晶閘管雙向晶閘管TRIAC：門極觸發(fā)后可雙向?qū)?；感性負載時注意：門極觸發(fā)后可雙向?qū)ǎ桓行载撦d時注意防止失控（不關斷）防止失控（不關斷）門極可關斷晶閘管門極可關斷晶閘管GTO：導通、截止均可控（門極加正、負控：導通、截止均可控（門極加

23、正、負控制信號）制信號）光控與溫控晶閘管：受光信號與溫度控制信號控制導通的特種晶光控與溫控晶閘管：受光信號與溫度控制信號控制導通的特種晶閘管閘管F功率晶體管功率晶體管大功率范圍應用的晶體管；復合管；開關速度高；大功率范圍應用的晶體管；復合管；開關速度高；有開關或模擬兩種工作狀態(tài)，在功率接口中主要用做高速開關；有開關或模擬兩種工作狀態(tài)，在功率接口中主要用做高速開關；F功率場效應管功率場效應管MOSFET可靠性高，過載能力強；輸入阻抗高，驅(qū)動電流小，容易接口可靠性高，過載能力強；輸入阻抗高，驅(qū)動電流小，容易接口F固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器SSR直流型、過零型、非過零型直流型、過零型、非過零型通態(tài)壓降、斷

24、態(tài)漏電流通態(tài)壓降、斷態(tài)漏電流可直接由可直接由TTL器件驅(qū)動器件驅(qū)動2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤2626機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤2727機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤2828機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤2929機電一體化技術與系統(tǒng)機電一

25、體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤3030機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程光電耦合器驅(qū)動接口設計光電耦合器驅(qū)動接口設計F結構：將發(fā)光二極管與光敏三極管或光敏晶閘管封裝在一起，結構：將發(fā)光二極管與光敏三極管或光敏晶閘管封裝在一起，利用光信號傳遞電信號；利用光信號傳遞電信號；F功能：電氣隔離，抑制干擾，電平轉(zhuǎn)換；功能：電氣隔離，抑制干擾，電平轉(zhuǎn)換；F應用：弱電與強電之間的隔離接口。應用：弱電與強電之間的隔離接口。2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤3131

26、機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤3232機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程繼電器和接觸器驅(qū)動接口設計繼電器和接觸器驅(qū)動接口設計F驅(qū)動電源特點：直流型驅(qū)動電源特點：直流型/交流型；電壓較高；交流型；電壓較高；F控制信號特點：電壓低，電流小；控制信號特點：電壓低，電流?。籉負載特點：感性負載，斷電瞬間產(chǎn)生反電動勢，接通瞬間產(chǎn)負載特點：感性負載，斷電瞬間產(chǎn)生反電動勢，接通瞬間產(chǎn)生沖擊電流干擾；生沖擊電流干擾；F設計時應注意的問題：采用續(xù)流二極管保護驅(qū)動器件；接口設

27、計時應注意的問題：采用續(xù)流二極管保護驅(qū)動器件；接口處光電隔離。處光電隔離。2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤3333機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程第四節(jié)第四節(jié) 檢測系統(tǒng)設計分析檢測系統(tǒng)設計分析功能：計測功能；機電接口。功能：計測功能；機電接口。構成：傳感器，信號檢測與處理電路，信號采集、分析、構成：傳感器，信號檢測與處理電路，信號采集、分析、顯示與反饋電路。顯示與反饋電路。基本要求：基本要求：F精度、靈敏度、分辨率高；精度、靈敏度、分辨率高；F線性、穩(wěn)定性、重復性好；線性、穩(wěn)定性、重復性好；F抗干擾能力強；抗干擾能力強；F

28、靜動態(tài)特性好；靜動態(tài)特性好；F體積小、成本低、便于安裝維修、環(huán)境適應性好。體積小、成本低、便于安裝維修、環(huán)境適應性好。檢測系統(tǒng)設計的主要任務：根據(jù)使用要求合理選擇傳感檢測系統(tǒng)設計的主要任務：根據(jù)使用要求合理選擇傳感器，設計或器，設計或選用選用信號檢測與處理電路，系統(tǒng)分析與調(diào)試。信號檢測與處理電路，系統(tǒng)分析與調(diào)試。2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤3434機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程檢測系統(tǒng)設計方法：實驗分析法檢測系統(tǒng)設計方法：實驗分析法理論分析理論分析與實驗測試相結合。與實驗測試相結合。檢測系統(tǒng)設計的一般步驟：檢測系統(tǒng)設

29、計的一般步驟：F設計任務分析；設計任務分析；F系統(tǒng)方案選擇；系統(tǒng)方案選擇；F系統(tǒng)構成框圖設計；系統(tǒng)構成框圖設計；F環(huán)節(jié)設計與制造；環(huán)節(jié)設計與制造；F總裝調(diào)試與實驗分析；總裝調(diào)試與實驗分析；F系統(tǒng)運行及考核。系統(tǒng)運行及考核。檢測系統(tǒng)設計特點：非線性設計過程，需反復檢測系統(tǒng)設計特點：非線性設計過程，需反復多次才能達到目標。多次才能達到目標。2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤3535機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程一、模擬式傳感器信號的檢測一、模擬式傳感器信號的檢測典型組成框圖：典型組成框圖：基本轉(zhuǎn)基本轉(zhuǎn)換電路換電路2022-6-

30、29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤3636機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程基本轉(zhuǎn)換電路：基本轉(zhuǎn)換電路：電參數(shù)（電阻、電感、電參數(shù)（電阻、電感、電容等）電容等） 電量（電流、電壓等）。電量（電流、電壓等）。F分壓電路分壓電路F差動電路差動電路F非差動橋式電路非差動橋式電路F調(diào)頻電路調(diào)頻電路F脈沖調(diào)寬電路脈沖調(diào)寬電路串聯(lián)諧振式串聯(lián)諧振式并聯(lián)諧振式并聯(lián)諧振式工作在諧振點附近工作在諧振點附近橋式差動電路橋式差動電路）（圖d, c3-42i0oUZZU）（圖b3-4i0oUZZU2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤3

31、737機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程阻容相位電橋阻容相位電橋阻感相位電橋阻感相位電橋LCf21kRCBCR1tanarc2LRtanarc22022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤3838機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程信號放大電路信號放大電路F高輸入阻抗放大器高輸入阻抗放大器F高共模抑制比放大器高共模抑制比放大器F參量放大器參量放大器F線性化放大器線性化放大器F放大器增益切換放大器增益切換1242f1oUURRURf/R1=0時，得到電壓跟隨器時，得到電壓跟隨器i1o1URRUf2022-6

32、-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤3939機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程差模增益差模增益為定值；為定值；共模增益共模增益為為0。共模抑制共模抑制比無窮大。比無窮大。)(i1i21oUURRUf)(21 (1 i2i1oUURRRRUwff2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤4040機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程i0ouSCui1ouRRRuio)21(uRRRRuf2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤4141機電一體化技術與系統(tǒng)機電一

33、體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程)()(A)()(o0oifoikufxfuxfuuukxuxfu則要求：已知：2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤4242機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程ui-+)1 (4321oRRRRuuo2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤4343機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程信號調(diào)制與解調(diào)電路信號調(diào)制與解調(diào)電路采用信號調(diào)制與解調(diào)電路給傳感器信號賦予不同采用信號調(diào)制與解調(diào)電路給傳感器信號賦予不同的特征，以便于傳輸和處理，防止

34、干擾信號對檢的特征，以便于傳輸和處理，防止干擾信號對檢測精度的影響。測精度的影響。F幅值調(diào)制與解調(diào)：讓一個具有特定角頻率的高頻信號的幅值調(diào)制與解調(diào)：讓一個具有特定角頻率的高頻信號的幅值隨被測量的變化而變化。幅值隨被測量的變化而變化。 相乘型半波調(diào)制、相乘型全波調(diào)制相乘型半波調(diào)制、相乘型全波調(diào)制 包絡檢波、相敏檢波包絡檢波、相敏檢波tmxUucmscos)(2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤4444機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程OuiOOUcuotttb)4-23 全波相乘調(diào)制電路全波相乘調(diào)制電路2022-6-29浙江大學寧

35、波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤4545機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程峰值檢波峰值檢波平均值檢波平均值檢波2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤4646機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程socsoc01uuUuuU時，時，2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤4747機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程F相位調(diào)制與解調(diào)：讓一個具有特相位調(diào)制與解調(diào)：讓一個具有特定角頻率的高頻信號的相位隨被定角頻率的高頻信號的相位隨被測量的變化

36、而變化。測量的變化而變化。傳感器內(nèi)調(diào)制，調(diào)相電路傳感器內(nèi)調(diào)制，調(diào)相電路異或門鑒相，異或門鑒相，RS觸發(fā)器鑒相觸發(fā)器鑒相)cos(cmsmxtUumx2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤4848機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程時鐘頻率調(diào)相信號頻率ffNffcc3602022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤4949機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程差動放大器求差差動放大器求差通過濾波器求平均電壓通過濾波器求平均電壓采用計數(shù)電路對脈沖寬度計數(shù)采用計數(shù)電路對脈沖寬度計數(shù)下下

37、降降沿沿微微分分2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤5050機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程F頻率調(diào)制與解調(diào)：讓一個高頻振蕩的載波信號的頻率隨被測量頻率調(diào)制與解調(diào)：讓一個高頻振蕩的載波信號的頻率隨被測量的變化而變化。的變化而變化。振弦式調(diào)頻傳感器，多諧振蕩器調(diào)頻電路振弦式調(diào)頻傳感器，多諧振蕩器調(diào)頻電路微分鑒頻電路，窄脈沖鑒頻電路微分鑒頻電路，窄脈沖鑒頻電路tmxUu)cos(cms2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤5151機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程傳感

38、器電容傳感器電容傳感器電阻傳感器電阻2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤5252機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤5353機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程濾波器濾波器功用功用F 濾除信號中的噪聲、干擾；濾除信號中的噪聲、干擾；F 濾除調(diào)制過程中的載波；濾除調(diào)制過程中的載波；F 將不同頻率的有用信號分開；將不同頻率的有用信號分開；F 對系統(tǒng)頻率特性進行補償對系統(tǒng)頻率特性進行補償分類分類F 模擬（機械式、電氣式）、數(shù)字模擬（機械式

39、、電氣式）、數(shù)字濾波器濾波器F 無源、有源濾波器無源、有源濾波器F 低通、高通、帶通、帶阻濾波器低通、高通、帶通、帶阻濾波器F 一階、二階、高階濾波器一階、二階、高階濾波器基本參數(shù)基本參數(shù)F 截止頻率截止頻率F 帶寬帶寬F 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)F 倍頻程選擇性倍頻程選擇性0102010221ffffBfQc頻率變化一個倍頻程時，幅頻特性的衰減量頻率變化一個倍頻程時，幅頻特性的衰減量反映對通頻帶以外頻率成分的衰減能力。反映對通頻帶以外頻率成分的衰減能力。2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤5454機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程無源

40、無源RC濾波器濾波器FRC低通濾波器低通濾波器FRC高通濾波器高通濾波器FRC帶通濾波器帶通濾波器2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤5555機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程RCfAssUsUsGutuutuRCuiRu2121arctan)(11)(11)()()(dddd022iooooooi2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤5656機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程有源濾波器有源濾波器F有源低通有源低通F有源高通有源高通F有源帶通有源帶通2022-6-2

41、9浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤5757機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程 RC網(wǎng)絡：濾波網(wǎng)絡：濾波 運放：級間隔離，信號放大運放：級間隔離，信號放大 一階濾波器：倍頻程選擇性一階濾波器：倍頻程選擇性為為4dB； 二階濾波器：倍頻程選擇性二階濾波器：倍頻程選擇性為為7.4dB2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤5858機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程運算電路運算電路F 線性加、減運算線性加、減運算F 積分、微分運算積分、微分運算F 參量控制乘除運算參量控制乘除運算F 峰值運

42、算峰值運算2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤5959機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程tuRCud1iotuRCuddio2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤6060機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程)714(70-4/xyyDSoyxfyDSfoDSxGSUURkURrUUUkRUrRUrkUU）（正峰值正峰值負峰值負峰值2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤6161機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生

43、課程二、數(shù)字式傳感器信號檢測二、數(shù)字式傳感器信號檢測數(shù)字信號檢測系統(tǒng)組成數(shù)字信號檢測系統(tǒng)組成2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤6262機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程F數(shù)字式傳感器：直接將被測量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出，數(shù)字式傳感器：直接將被測量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出，既可提高檢測精度、分辨率及抗干擾能力，又易于既可提高檢測精度、分辨率及抗干擾能力，又易于信號的運算處理、存儲和遠距離傳輸；常見的有光信號的運算處理、存儲和遠距離傳輸；常見的有光柵、磁柵、感應同步器、光電編碼器等；主要用于柵、磁柵、感應同步器、光電編碼器等；主要用于幾何位

44、置、速度測量；輸出信號為幾何位置、速度測量；輸出信號為增量碼增量碼形式（信形式（信號變化的周期數(shù)與被測位移成正比）。號變化的周期數(shù)與被測位移成正比）。F細分電路：使傳感器信號每變化細分電路：使傳感器信號每變化1/n個周期計一個數(shù)，個周期計一個數(shù)，以提高分辨率，其中以提高分辨率，其中n稱為細分數(shù)。稱為細分數(shù)。F辨向電路：辨別被測量的變化方向。辨向電路：辨別被測量的變化方向。F脈沖當量變換電路：將脈沖當量轉(zhuǎn)換成易于讀出和脈沖當量變換電路：將脈沖當量轉(zhuǎn)換成易于讀出和處理的值。處理的值。2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤6363機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)

45、碩士研究生課程碩士研究生課程多路信號采集細分與辨向：利用多個傳感元件對同一多路信號采集細分與辨向：利用多個傳感元件對同一被測量同時采集多路相位不同的信號而實現(xiàn)的細分方被測量同時采集多路相位不同的信號而實現(xiàn)的細分方法；最高可實現(xiàn)法；最高可實現(xiàn)10倍細分。倍細分。2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤6464機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤6565機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程UZ穩(wěn)壓值穩(wěn)壓值UD導通壓降導通壓降作業(yè)：分析具有回

46、差作業(yè)：分析具有回差的零值比較器原理的零值比較器原理2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤6666機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程MoMf1of1iaMoMf1of1iaof1if1ffoa1aiMoaMoa, 0, 0;0;0UuURRuRRuuUuURRuRRuuuRRuRRRuRuuRuuUuuUuua時，時，饋狀態(tài)。運放工作在非線性正反時，時，Mf1URRUmmMf1Mf1msinsinUURRURRUa2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤6767機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩

47、士研究生課程碩士研究生課程電阻鏈移相細分與辨向：在電路中細分的方法；可實現(xiàn)電阻鏈移相細分與辨向：在電路中細分的方法；可實現(xiàn)860倍細倍細分。分。UmsinUmcosUmsin(+)2122211arctan,sinRRRRR2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤6868機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程可靠性高可靠性高抗干擾性能好抗干擾性能好試列出輸入端試列出輸入端信號真值表，信號真值表，輸出端信號邏輸出端信號邏輯表達式。輯表達式。二進制二進制計數(shù)器計數(shù)器2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤6969

48、機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤7070機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤7171機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤7272機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程鎖相倍頻細分與辨向：被測信號的變化頻率為鎖相倍頻細分與辨向：被測信號的變化頻率為fi，通過，通過鎖相

49、倍頻電路使輸出信號的頻率為鎖相倍頻電路使輸出信號的頻率為f0=nfi。2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤7373機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程積分器積分器跟隨器跟隨器比較器比較器Ud與與Ui和和UB之間的之間的相位差成線性關系。相位差成線性關系。fo/n2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤7474機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤7575機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程

50、碩士研究生課程n（2，4，8，16）分頻器）分頻器2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤7676機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤7777機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程脈沖填充細分與辨向：用于調(diào)相信號的細分；采脈沖填充細分與辨向：用于調(diào)相信號的細分；采用對頂脈沖與交錯脈沖消除電路實現(xiàn)辨向。用對頂脈沖與交錯脈沖消除電路實現(xiàn)辨向。)2/(nf 參考信號參考信號調(diào)相信號調(diào)相信號2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學

51、院 鄭堤鄭堤7878機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程三、檢測信號的采集與預處理三、檢測信號的采集與預處理l 計算機按一定方式、通過適當?shù)慕涌陔娐凡杉盘?。計算機按一定方式、通過適當?shù)慕涌陔娐凡杉盘?。l 為去除混雜在有用信號中的各種干擾，并對檢測系統(tǒng)的非為去除混雜在有用信號中的各種干擾，并對檢測系統(tǒng)的非線性、零位和增益誤差進行補償和修正，需對采集入計算線性、零位和增益誤差進行補償和修正，需對采集入計算機的信號進行適當?shù)念A處理。機的信號進行適當?shù)念A處理。l 模擬量的轉(zhuǎn)換輸入方式（圖模擬量的轉(zhuǎn)換輸入方式（圖4-70）l 模擬多路開關：模擬多路開關：F 用于信號通

52、路的切換用于信號通路的切換F 導通電阻?。婚_路電阻大，交叉干擾小；切換速度快；傳輸線導通電阻??；開路電阻大，交叉干擾??；切換速度快；傳輸線性度好。性度好。F 電力機械開關（繼電器，干簧管等）；電子開關（二極管，雙電力機械開關（繼電器，干簧管等）；電子開關（二極管，雙極型三極管，場效應晶體管等）極型三極管，場效應晶體管等）2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤7979機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤8080機電一體化技術與系統(tǒng)機電一

53、體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程四雙向模擬開關四雙向模擬開關八八選選一一多多路路開開關關2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤8181機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程信號采樣與保持信號采樣與保持信號采樣：把時間連續(xù)的信號變成一連串脈沖時間序列信號采樣：把時間連續(xù)的信號變成一連串脈沖時間序列的過程。的過程。采樣定理：采樣定理：采樣保持：保證在采樣保持：保證在A/D轉(zhuǎn)換過程中采樣信號保持不變。轉(zhuǎn)換過程中采樣信號保持不變。max2 ffs采樣開關采樣開關采樣信號采樣信號采樣周期采樣周期采樣頻率采樣頻率采樣時刻采樣時刻采樣寬度

54、采樣寬度2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤8282機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程跟隨器保持電容采樣開關跟隨器開關驅(qū)開關驅(qū)動電路動電路開關保開關保護電路護電路2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤8383機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程數(shù)字信號的預處理數(shù)字信號的預處理F去除混雜在有用信號中的各種干擾信號。去除混雜在有用信號中的各種干擾信號。F數(shù)字濾波：數(shù)字濾波：不需要額外硬件設備，不存在阻抗匹配問題；不需要額外硬件設備，不存在阻抗匹配問題；可對頻率很低或很高的

55、信號實現(xiàn)濾波；可對頻率很低或很高的信號實現(xiàn)濾波；可針對不同信號情況采用不同的濾波方法或參數(shù)，靈活、方便、功可針對不同信號情況采用不同的濾波方法或參數(shù)，靈活、方便、功能強。能強。F中值濾波：適用于緩變信號中由偶然因素引起的脈沖干擾中值濾波：適用于緩變信號中由偶然因素引起的脈沖干擾F算術平均濾波：適用于具有周期脈動特點的干擾信號算術平均濾波：適用于具有周期脈動特點的干擾信號（習題（習題4-26）F滑動平均濾波：速度快，實時性好，適用于周期性干擾滑動平均濾波：速度快，實時性好，適用于周期性干擾F低通濾波：用軟件算法模擬硬件低通濾波器功能；關鍵是濾波平低通濾波：用軟件算法模擬硬件低通濾波器功能；關鍵是

56、濾波平滑系數(shù)（滑系數(shù)（11）的選取。的選取。2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤8484機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程ttfnYnXnYnYtnXttnYnYtnYnYnXutuuc2)1 (221) 1()1 ()()() 1()()()() 1()()(ddooi濾波平滑系數(shù)，濾波平滑系數(shù)， 11如取如取=1/32，t=0.5s, ,即每秒即每秒采樣采樣2 2次，則截次，則截止頻率止頻率fc0.010.01Hz。用差分替代微分的方法用差分替代微分的方法對連續(xù)模型進行離散化對連續(xù)模型進行離散化tt2022-6-29浙江大學

57、寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤8585機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程傳感器的非線性補償傳感器的非線性補償F采用軟件方法對傳感器與檢測系統(tǒng)的非線性傳輸特采用軟件方法對傳感器與檢測系統(tǒng)的非線性傳輸特性進行補償。性進行補償。F計算法；查表法。計算法；查表法。F代數(shù)插值法：以多項式作為插值函數(shù)。代數(shù)插值法：以多項式作為插值函數(shù)。根據(jù)標定數(shù)據(jù)建立插值多項式；根據(jù)標定數(shù)據(jù)建立插值多項式；求解插值多項式；求解插值多項式；用插值多項式代替?zhèn)鬏斕匦?，根?jù)計算機采集到的信號按用插值多項式代替?zhèn)鬏斕匦?，根?jù)計算機采集到的信號按插值多項式進行計算，并作為采集信號的實際

58、值（即經(jīng)過插值多項式進行計算，并作為采集信號的實際值（即經(jīng)過非線性修正的值）。非線性修正的值）。F插值多項式的階次越高，逼近精度越高，但計算工插值多項式的階次越高，逼近精度越高，但計算工作量越大，時間滯后越長。作量越大，時間滯后越長。F線性插值：在相鄰標定點間用直線相連，并用線性線性插值：在相鄰標定點間用直線相連，并用線性函數(shù)代替實際的傳輸特性計算有效輸入值。函數(shù)代替實際的傳輸特性計算有效輸入值。2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤8686機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程多項式插值多項式插值線性插值線性插值2022-6-29浙

59、江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤8787機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究生課程碩士研究生課程零位誤差和增益誤差的補償零位誤差和增益誤差的補償F溫度漂移和時間漂移導致零位誤差和增益誤差。溫度漂移和時間漂移導致零位誤差和增益誤差。F采用軟件對零位誤差進行補償采用軟件對零位誤差進行補償數(shù)字調(diào)零（數(shù)字調(diào)零（去皮重去皮重）；）；F采用軟件實現(xiàn)增益誤差補償采用軟件實現(xiàn)增益誤差補償數(shù)字校準。數(shù)字校準。RRiiUaxaxUaxy000a0URxixRUi02022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤8888機電一體化技術與系統(tǒng)機電一體化技術與系統(tǒng)碩士研究

60、生課程碩士研究生課程第五節(jié)第五節(jié) 伺服系統(tǒng)設計分析伺服系統(tǒng)設計分析基本概念：能夠跟蹤輸入的指令信號動作，從而獲得基本概念：能夠跟蹤輸入的指令信號動作，從而獲得精確的位置、速度、或力輸出的自動控制系統(tǒng)。精確的位置、速度、或力輸出的自動控制系統(tǒng)。特點：根據(jù)輸入的指令值與輸出的物理量之間的偏差特點：根據(jù)輸入的指令值與輸出的物理量之間的偏差進行動作控制，其工作過程是一個偏差不斷產(chǎn)生，又進行動作控制，其工作過程是一個偏差不斷產(chǎn)生，又不斷消除的動態(tài)過渡過程。不斷消除的動態(tài)過渡過程?；窘Y構形式：基本結構形式：控制器控制器偏差偏差2022-6-29浙江大學寧波理工學院浙江大學寧波理工學院 鄭堤鄭堤8989機