機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)第5章(編輯修改稿)
2025-02-08 13:56 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Gs = Gm Gme Ge 除此之外，有時(shí)還需整形濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等信號(hào)轉(zhuǎn)換過程 。 30 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 變換器的變換類型 ? 依據(jù)變換的物理過程及要求不同，通常分為以下幾種形式。 1)機(jī)械物理量變換 加速度、速度、位移等機(jī)械物理參量之間的變換。 2)電 /磁變換 機(jī)械 — 電 /磁變換、電 — 磁變換。動(dòng)電式、靜電式、磁阻式、霍爾效應(yīng)式等。 3)壓電變換。 壓電元件 4)應(yīng)變 /電阻轉(zhuǎn)換 機(jī)械位移 — 阻抗轉(zhuǎn)換。應(yīng)變片、半導(dǎo)體應(yīng)變片等。 5)光電變換 光信號(hào) — 電信號(hào)轉(zhuǎn)換。光電二極管、光敏晶體管。 31 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 動(dòng)電式變換器的特性 ? 動(dòng)電式變換器：將回轉(zhuǎn)或平移機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)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(shù)： ()( ) 1 /s meVs KsGs L s R????或 32 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(chǎn)的位移 x所形成的電荷 Q轉(zhuǎn)換成電信號(hào)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(shù) ： dkK F /? ? ? 20/ ddSk ?? ? ? k h ESKddd F ??? ?/0壓電系數(shù)0/ dSC ??式中：電容量： ? — 感應(yīng)系數(shù)。 33 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(cè)范圍內(nèi)輸入與輸出之間近似地成正比。 傳遞函數(shù)： Gm = K (1)差動(dòng)變壓器 (2)靜電式變換器 (3)應(yīng)變計(jì) (4)光電編碼器 34 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 傳感檢測(cè)系統(tǒng)的特性 ? 變換器將被測(cè)量 x變換成機(jī)械量 y的變換式傳感器中的機(jī)械量變換。 mGF? ?2 2 2/( )m n n mG s k????????其中 1 / ( )mk ES?36 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) ? 將被檢測(cè)量 x變換成機(jī)械變量 y的過程中，在力或位移的變化速度較快時(shí)，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(chǎn)生共振（變換器固有頻率 wn應(yīng)為使用最高頻率的 10倍以上）。這一特性是傳感檢測(cè)系統(tǒng)的重要特性 (1)對(duì)于典型 的質(zhì)量、彈簧、阻尼系統(tǒng) (檢測(cè)對(duì)象為位移 x) ? ? 0???? kyyyxm ????? ? 運(yùn)動(dòng)方程 ： mkn /??固有頻率 ： ? ?mk2/?? ?阻 尼 比 ： ? ? ? ?? ? 22 22nnm ssssxsysG??? ???? 傳遞函數(shù) ： 101 10ξ = 11振幅頻率特性曲線 37 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) ? (2)對(duì)于典型的質(zhì)量、彈簧、阻尼系統(tǒng) (檢測(cè)對(duì)象為加速度 ) ? ? 0???? kyyyxm ????? ? 運(yùn)動(dòng)方程 ： 傳遞函數(shù)： ? ? ? ?? ? 222 2 1nnm sssXssYsG??? ???? 1 10101ξ = 1nω / ω振幅頻率 特性曲線 38 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(hào)盡管有所不同，但 輸出均為機(jī)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(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) ?● 電氣執(zhí)行元件系統(tǒng)一般組成： 驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入 —— 驅(qū)動(dòng)電路（整形 /濾波放大電路和功率放大電路） —— 電 /機(jī)變換器（伺服電動(dòng)機(jī)） —— 機(jī)械量變換器（減速器、絲杠螺母機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)等）。 ●電氣式執(zhí)行元件的工作特點(diǎn)分析 由于執(zhí)行元件系統(tǒng)各轉(zhuǎn)換器之間存在信號(hào)或狀態(tài)反饋，其傳遞函數(shù)確定不是簡(jiǎn)單的乘積組
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