機電一體化系統設計第5章(編輯修改稿)
2025-02-08 13:56 本頁面
【文章內容簡介】 Gs = Gm Gme Ge 除此之外，有時還需整形濾波、模數轉換等信號轉換過程 。 30 機電一體化系統設計 變換器的變換類型 ? 依據變換的物理過程及要求不同，通常分為以下幾種形式。 1)機械物理量變換 加速度、速度、位移等機械物理參量之間的變換。 2)電 /磁變換 機械 — 電 /磁變換、電 — 磁變換。動電式、靜電式、磁阻式、霍爾效應式等。 3)壓電變換。 壓電元件 4)應變 /電阻轉換 機械位移 — 阻抗轉換。應變片、半導體應變片等。 5)光電變換 光信號 — 電信號轉換。光電二極管、光敏晶體管。 31 機電一體化系統設計 動電式變換器的特性 ? 動電式變換器：將回轉或平移機械量轉換成電信號的一種變換器。 dtdiLvdxdyks ???dtdiLvdtdks ???變換公式： 或 ()( ) 1 /s meVs KsGY s L s R?? ?傳遞函數： ()( ) 1 /s meVs KsGs L s R????或 32 機電一體化系統設計 壓電式變換器的特性 ? 壓電式變換器：是將壓電元件在外力 F作用下生產的位移 x所形成的電荷 Q轉換成電信號的變換元件。 ? ?? ?01//FsFsQ K x R s C vF S d x K v?? ? ???變換特性： ? ?? ? dR C sRsdk R sR C sRsGsFsVmes?????? 11傳遞函數 ： dkK F /? ? ? 20/ ddSk ?? ? ? k h ESKddd F ??? ?/0壓電系數0/ dSC ??式中：電容量： ? — 感應系數。 33 機電一體化系統設計 具有其它平滑特性的變換器 ? 這類傳感器變換器指在一定檢測范圍內輸入與輸出之間近似地成正比。 傳遞函數： Gm = K (1)差動變壓器 (2)靜電式變換器 (3)應變計 (4)光電編碼器 34 機電一體化系統設計 35 機電一體化系統設計 傳感檢測系統的特性 ? 變換器將被測量 x變換成機械量 y的變換式傳感器中的機械量變換。 mGF? ?2 2 2/( )m n n mG s k????????其中 1 / ( )mk ES?36 機電一體化系統設計 ? 將被檢測量 x變換成機械變量 y的過程中，在力或位移的變化速度較快時，若要滿足一定的變換精度，變換器的頻率使用范圍將受到一定的限制，即避免變換器產生共振（變換器固有頻率 wn應為使用最高頻率的 10倍以上）。這一特性是傳感檢測系統的重要特性 (1)對于典型 的質量、彈簧、阻尼系統 (檢測對象為位移 x) ? ? 0???? kyyyxm ????? ? 運動方程 ： mkn /??固有頻率 ： ? ?mk2/?? ?阻 尼 比 ： ? ? ? ?? ? 22 22nnm ssssxsysG??? ???? 傳遞函數 ： 101 10ξ = 11振幅頻率特性曲線 37 機電一體化系統設計 ? (2)對于典型的質量、彈簧、阻尼系統 (檢測對象為加速度 ) ? ? 0???? kyyyxm ????? ? 運動方程 ： 傳遞函數： ? ? ? ?? ? 222 2 1nnm sssXssYsG??? ???? 1 10101ξ = 1nω / ω振幅頻率 特性曲線 38 機電一體化系統設計 執(zhí)行元件的特性分析 ? 常用執(zhí)行元件有電氣式、液壓式、氣壓式，輸入信號盡管有所不同，但 輸出均為機械量 (位移、力等 )， 由此所具有的工作特性也有所不同。其中電氣式最為常用。 39 機電一體化系統設計 ?● 電氣執(zhí)行元件系統一般組成： 驅動信號輸入 —— 驅動電路（整形 /濾波放大電路和功率放大電路） —— 電 /機變換器（伺服電動機） —— 機械量變換器（減速器、絲杠螺母機構、連桿機構等）。 ●電氣式執(zhí)行元件的工作特點分析 由于執(zhí)行元件系統各轉換器之間存在信號或狀態(tài)反饋，其傳遞函數確定不是簡單的乘積組
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