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1模拟电路

模拟电路处理自由变化从零到满电源电压信号的电路。这矗立在对比数字电路，其中几乎全部采用“全有或全无”的信号：限制值的零点和满电源电压没有在这些极限之间的有效状态，电压。模拟电路通常称为线性电路强调禁止在数字电路的信号范围的有效连续性，但不幸的是，这个标签误导。仅仅因为一个电压或电流信号是允许不同顺利零点和满电源限制的极端之间并不一定意味着所有这些信号之间的数学关系中的“直线”或“比例”这个词的意义的线性。许多所谓的“线性”的电路，在他们的行为相当非线性，通过物理的必要性或设计。

该电路使用的IC，集成电路，组件。这些组件实际上是相互关联的构成部分的半导体材料的单晶圆制造网络。提供多种预先设计的功能的集成电路是在非常低的成本，受益学生，业余爱好者和专业电路设计人员提供。大多数集成电路提供相同的功能，“离散”半导体电路在更高级别的可靠性和成本的一小部分。通常情况下，分立元件电路施工青睐，只有当功耗水平过高集成电路处理。

也许最通用和最重要的学生掌握模拟集成电路运算放大器，运算放大器。本质上没有什么比一个具有非常高的电压增益差分放大器，运算放大器是模拟设计界的主力。通过巧妙地运用一个或多个输入的运算放大器的输出反馈，各种各样的行为，可从这个单一设备。许多不同型号的运放，以较低的成本。

一个比较器电路比较两个电压信号，并确定哪一个是更大的。这种比较的结果是输出电压表示：如果的运算，放大器的输出是积极的方向饱和，在同相输入（+），是更大，更积极，比反相输入端电压（ - ），所有电压与地面测量。如果运放的电压是负电源电压（在这种情况下，0伏，或地电位）附近，这意味着，反相输入（ - ）具有更大的电压比同相输入端（+）Y

这种行为是很容易理解试验与一个比较器电路，它是通过阅读别人的口头说明。在这个实验中，两个电位器提供可变的电压运算放大器相比。运算放大器的输出状态由LED显示直观。通过调整两个电位器，并观察LED，人们可以很容易理解的一个比较器电路的功能。 2 A类放大器

A类放大器总是有一个良好的信誉之间的高保真音响爱好者。在约低功耗设计时，这些在大多数情况下，设计为A类音频功率放大器时，画面是完全不同的的。B类和A / B放大器发挥主导作用，而A类是更很少。在这篇文章中，我们将看看在不同类型的。

要解释类A，B和A / B之间的区别，它是最简单的看待当前的放大器本身。在图。 2.7它是与互补晶体管的典型版本的一个例子。 Fig2.7它是一个具有互补性的一个典型的版本的例子晶体管。

晶体管Q1和Q2的驱动程序，而Q3和Q4的功率晶体管。电阻R1和R2决定了驱动程序的静态工作点，而电阻R3和R4的功率晶体管的静态工作点智商为防止热“失控”。偏差电压VBIAS从而使静态电流IQ。 A类操作，也不Q3或Q4应关闭负载RL最大的电压摆幅。

通常情况下，静态电流计算的最大连续输出功率P于心。因此将最低的静态电流IQ= SQRT（P/2RL）。为P =25瓦RMS和RL= 8欧姆，IQ= 1.25 A是必要的。这是交付的最大电流的一半负载。同样，为100瓦RMS的需求是最低智商=2.5 A的静态电流负载上的电压摆动，是最低的20 V峰值40 V的峰值，分别。 “电源电压应选择稍微比这更高的允许压降晶体管和电阻。当司机和电阻的损失，没有考虑到，电源效率为50％。 25瓦RMS连续输出功率，Q3和Q4相应消散50瓦，而这些晶体管为100瓦RMS连续输出功率耗散200 W。请注意，这个推挽输出级的电源效率是双电源“单端”（恒流）输出级的效率。

现在50％的电源效率不健全坏，但其计算方法是完整的连续输出功率。如果它由一个单一的，有音乐信号会很无聊语调和发挥最大输出电平。事实上，电源效率要低得多。它将取决于负载，音乐信号的内容和应用量。功率损耗然而将是相同的。

考虑用100瓦的放大器，输出晶体管单独消散的例子超过200 W.这就需要大型散热片。传统的散热器作为一个例子，有一个有效的热阻为0.25 W / K，温度将上升超过50度以上的环境温度。添加散热器不完全是廉价的事实，我们已经有两个原因，以避免驱动器A级。

3数字逻辑系统

第一条线索就是我们所说的特殊类型的电路。这种类型的电路完全是从少数不同类型的构建模块电路构造。这些电路的每个人都有一个或多个输入连接和输出连接。信号我们应用的输入和输出可以观察到，用测试仪，，有一个特殊的特征。该信号始终在一个或两个电压等级的其他。为了简化问题上，我们会觉得这些电压等级高（电压）或低（电压）。我们呼吁这些信号的逻辑信号和电路本身的逻辑电路。作为一种替代方法来调用高或低的信号，我们可以把它们真或假的分别时，我们认为电路作为逻辑电路。

我们称这些电路的逻辑电路，因为用于描述他们的理论，我们使用一个数学家发明的，谁开发的数学理论的逻辑。 “数学家乔治布尔出版他的著作“法律调查思想“于1854年。布尔的概念成为正式的方式有关数学的争论基本面。在1930年，克劳德香农为实现这一理论的意义继电器和开关电路的描述，并写了他的论文，对这一概念的应用开关电路设计。他的论文“一个继电器的符号分析，他的帐户开关电路“，横贯。 AIEE，卷57，页713?723，于1938年发表的利益工程社区。香农的文件，与今天的古朴，但有见地的阅读事后。在那些日子里，当然，电话交换采用机械继电器，这是一个这一发展的主要应用。我们现在使用的技术，以及在1948年来到Brattain，Bardeen和Shockly在贝尔电话实验室时发表了他们的发明晶体管和时间不长，后在1959年时，平面晶体管生产。这

开始在集成电路的革命，加快了信息的自动化技术，我们今天所享有的。从香农的原始，已经开发的理论在其间的贡献，就像适用于今天的逻辑电路，因为它是继电器和开关电路。

当一个信号，使得从低到高或前高后低的过渡，它这样做非常快。对于这一论述，我们将忽视的事实，实际上，信号通过在一个过渡的中间值。实际电路符合这个理想确实非常好。所以，现在我们已经到达的理解，我们已经构建模块电路中的所有信号是在高（真）电压等级或低（假）的电压水平，可以使近两个层次之间的瞬间转换。

建设与多个输入块电路被称为闸门，虽然建设块只有一个输入电路是一个缓冲区或逆变器。我们称的许多输入电路门，因为他们允许或阻止通过的信号。我们将只考虑2输入的大门，但门可以有很多投入是需要的。缓冲电路简单提高

任何不改变极性，极性，因此，它可以信号的动力驱动器有更多的投入到其它电路，逆变器，同时变化的信号电平不管是什么样的输入信号电平是相反其输出信号电平。当我们画电路的符号，在输出端加一个小圆圈表示反相器。

4数字系统显示

作为一般规则，平均每人呼吁读取数字系统的输出不会熟悉的显示数字的BCD方法。数字系统，因此必须改变这成为一个合适的方法显示的信息以实际。字母数字显示器今天常用来实现这一操作。这些设备可用于同时显示数字和字母信息。在这种情况下，我们只关心与数字显示信息。

现已推出三种显示数字信息的常用方法。这包括离散数的方法，矩阵显示器，点阵。每一种方法是一个独特的光能转变成电能的设备。基本设备的特点决定这样的事情，工作电压，电流，照度水平显示字符和质量。

数字显示的三个基本方法如图。 4.5。每个显示生产特定类型的性格，很容易识别。参与电子流程生产一个特定的显示包括电离气体和供电白炽灯元素，发光二极管和液晶显示元素。每个显示的方法有选择时必须考虑的一些功能和特点一个特定的应用设备。 气态显示装置

气态显示管已使用了多年的数字读数装置。该设备的建设，包括塑造为一个共同的阳极和阴极多个离散号码或分段栏。直到通电电号码，或栏段，仍然有些透明。随着应用之间的一个特定的值电压阳极和选定的阴极，特色的橙色光晕周围出现相应的阴极。这辉光显示器外壳内的氖气电离。

图4.6显示了两种类型的气体显示设备及其相应的电电路。在离散的数字显示（Fig.4.6（一）），每个开关电路完成阳极和选定的阴极。是需要一个直流电源电压为170V或以上本设备的氖气电离，使之能。开关动作的控制操作通常是通过一个解码器IC。此装置只完成了地面返回路径适当数量时，需要的是一个显示。

七段气态显示设备（Fig.4.6（二））的操作非常相似，刚刚讨论离散单元。显示的方法，然而，有些不同。它是通过两个或两个以上的离散细分的组合通电。 “8号，例如，所有段通电时显示。显示数字0当所有段通电中心除外。这显示分段条是标记A，B，C，D，E，F和G，分别与定位，以形成一个框8号。 白炽灯显示

在一些工业数字系统使用七段白炽灯显示设备今天。这些显示单元包含七个分立暂停之间的电阻元件辅助人员职位。每个元素的一面是连接到一个共同的连接点。照明通过一个特定的元素和共同的一点，当电流流过时发生。通常情况下，5伏交流或直流电力生产所需的照明度。这显示装置俗称Numitrons。 RCA是该设备的主要生产厂家。

图4.7显示电路的一个DR2000 Numitron。请注意，这显示产生一个块七段一些类似的气态显示设备的类型。这位负责人Numitron优势是其不同的强度特性。本灯丝段设备，然而，有些脆弱时通电。 当的一个Numitron离散组成部分是电气通电，热发生。如果有足够的热

长丝线的变化沉闷的橙色外观，开发，生产的光能量。生产照明度是非常明显的的，相比与尚未行使元素。因此，这种明显的变化是用来指示段照明。一个Numitron离散长丝段连接起来，形成一个单一的并列点。这实际上意味着每个灯丝呈现出从当前的并行路径源。作为这方面的建设，灯丝电流时，每增加一个固定数目段通电。因此，当显示8时是目前最大的数值。

与其他sevensegment相比，一个Numitron电路有所简化显示设备。例如，它并不需要一个限流电阻。这阻力是建立在自足或在每个灯丝元素。通常是共同并列点源连接到积极的一面，每个段是连接其通电另一侧接地。 发光二极管显示器

发光二极管常用的七段和5×这些设备的LED产生可见光正向偏置时，并没有反向偏置时的光。7点阵显示。由于这两种状态的状况，离散段或点可以照亮当

二极管通电。通常情况下，积极的一面的能量来源是适用于阳极每通过一个限流电阻，二极管。各自的二极管的阴极接地开关动作。当电路完成后，二极管通电，从而产生光。

七段LED显示设备往往包含四个或更多的连接的分立二极管平行，形成一个段。这种类型的建筑通常必须只有一个每个段的限流电阻。电压的量生产所需的照明通常是3.5?5 V DC。

图4.8显示电路七段和5×7点阵LED显示设备。在两个电路中的LED在各方面都相似。切换方法需要通电具体二极管是有些特殊。（二））在七段设备，每段由一个单一的开关控制。点阵电路（图4.8（四））， （图4.8通过比较，控制由两个或两个以上的交换机。一个分立二极管，如第4行由两个开关，可通电第5列。将需要一个完整的垂直行一列开关和所有七个行开关。一个完整的横向排一排开关和所有五个列开关通电。作为一般规则，点阵显示设备是用于生产的信显示超过号码。 LED显示设备更频繁地使用在工业应用的今天比其他设备相结合。

液晶显示器单位代表的显示设备的第四大分类。这显示的方法是通过电压的形式应用在电能离散栏磷化硅。当施加电压，它从一个透明的晶体材料的变化状态，不透明的状况，反映环境光。在严格意义上说，这次行动发生当荧光粉轰击电子的能量来源。 液晶显示器

液晶数字显示设备通常七段类型。该电路建设是非常相似的七段LED显示图。 4.8。每个分段栏响应作为一个LED，当通电。作为一般规则，液晶显示器

常用的手表，袖珍计算器和便携式数字设备。非常小的所需电能的数额产生了显著的读数显示。 液晶显示器的设计主要是反映正常的室内光线，当他们通电。因此，这种类型的显示的发展大大减少光照强度，当与其他显示器相比。液晶单位甚至很少用于工业应用今天，因为这方面的不足。

6 电气工程

早在16世纪的后半部，实验者探索静电的行为。 W.吉尔伯特试验电动充电和放电。本杰明富兰克林在1750年证明，闪电在性质上是电气。无论调查发现任何东西，这是从电力应用的角度来看显著。在某些

岩石的磁性，发现之前，最早的电力知识。这种知识常见公元前约600。电气知识的应用在这个时代是完全不存在。

在1800年，沃尔特发现电动电池的原则。伏打电池之一电气艺术史上最重要的发现，因为它提供了一个合理的低电压的连续源电力可观的金额。早期的通信系统，如电话和电报，这是一个必不可少的组成部分。 由J.少量在1800年获得美国第一个“电气电报专利。约瑟夫亨利在1827年宣布了一个实际电磁铁的发明。少量和亨利这些发明开辟一个更显著的发明，电磁电报的方式。设想在1831年的这个通信行业的先行者的原则是，在1837年的实际证明，并申请专利1840年由塞缪尔。 F. B.莫尔斯。

很少有发展，有大于莫尔斯的发明在美国生活的影响。他思想铺平了电气通信，电报的第一个系统的方式。这反过来又导致电话和无线电报后来到。

于1831年由迈克尔法拉第电磁感应的发现建立了许多现代机器的原则。电动机，发电机，变压器，和许多其他电器法拉第发现重型电机行业中的设备。 “法拉第在电力行业的贡献是与那些在莫尔斯字段的通信。

发现基于法拉第披露的第一个重要的发展之一是电发电机。英国专利no.1858描述操作的原则。在随后的几年多类型直流发电机和用于商业用途。克环形电枢一第一个使用换向器配合。这台机器是有点低效，但它提供了一个相当大的发电能力相对较高的电压源（可达100千瓦）莫尔斯字段的通信。

由托马斯爱迪生的发展，随着高电阻碳丝灯泡1880年，直流发电机成为恒电位照明的重要组成部分之一制度。商业照明和住宅照明成为实用，电光源和电力行业诞生了。直流在此期间最常见的用途之一是街道照明。

于1883年宣布第一个变压器。此设备可能没有更多的比其他任何具有革命性意义的输变电系统。高电压的优点低电流低电压大电流的电力传输系统，系统良好已知的。继发现变压器，电源可以在低电压下产生，转化为更高的电压，远距离传输（几百公里），然后降低变压器利用率较低值。

自1945年以来的巨大进步已作为晶体管的发明的结果。这种固态器件已成为可能，许多元件的小型化，集成电路和计算器。在这同一时期，在电子光学研究之前激光和全息技术的发展。

电气工程研究的增长速度在20世纪40年代作为增强联邦机构支持的结果。这一时期的军事行动相关的许多想法现正用于商业用途，用于科研目的。微波炉已成为部分现代通信系统。半导体的发展做出了尽可能多坚固耐用，小，更便宜的系统。在小型化方面的研究，大大提高了速度现代计算机。提供了超过百万的激光通信系统的执行英里。集成电路减少尺寸和重量，并作出实际的行星际和

卫星通信。行星雷达天文学和射电天文学的结果通过研究开发的电器元件的工程系统的适应。 7 SCADA系统简介

SCADA系统或监控和数据采集系统等功能基于计算机，报警，数据采集，操作界面，非实时控制，数据库和日志文件，报告和信息共享等。

基于计算机。我们认为，SCADA软件必须将所有可能的类型连接和集成。这意味着串口，以太网，PCI插槽，和运行的能力各种各样的应用。 PLC和简单的操作界面（即不是基于常规Windows操作系统）在其功能和能力太有限。

报警和事件的监测。 SCADA系统必须能够检测，显示和记录报警和事件。当有问题的SCADA系统，必须通知经营者采取纠正行动。报警和事件必须被记录下来，以便工程师或程序员可以查看报警，以确定引起报警，并防止再次发生。

数据采集。 SCADA系统必须能够读取数据从PLC和其它硬件然后分析和图形化目前的用户数据。 SCADA系统必须能够读取并写入多个数据源

操作界面。 SCADA系统收集有关进程的所有信息。“SCADA系统则需要显示数据的操作人员，使他们能够理解是怎么回事的过程。

非实时控制。对于简单的控制要求，SCADA系统应能够执行，而不是一个PLC控制。然而，比简单

的控制的任何其他喜欢PLC或软PLC做非实时控制与SCADA的实时控制。SCADA系统是运营商和实时控制器之间的媒介。它允许操作控制系统，如启动一个新的批处理，加载一个新的配方，等 数据库和数据记录。大多数应用程序需要配方，数据记录和其他读取和写入数据库的手段。关于SCADA系统的伟大的事情是，他们可以日志供以后查看磁盘的数据令人难以置信的数额。这是有助于解决问题以及提供信息，提高的过程。许多不同的方法应可用，包括纯文本，二进制固定列，逗号分隔变量（CSV），XML，Excel中，访问，SQL，SQL Server的，ODBC，Web服务。 报告和信息共享。良好的SCADA系统，所有这些信息，如果你不能与他人分享呢？与前面介绍的一些重叠报告数据库和数据记录。例如，用户可能更喜欢你把结果Excel电子表格或数据库，使他们可以使用自己的工具，用于创建报告。或用户可能希望您能够创建在Microsoft Word格式的报 您还必须与其他用户共享数据。如，Web服务器和Web的Windows Sockets服务。这三种方法，让几乎每一个在世界各地的计算机能够访问和使用这些信息提供，他们有正确的权限。 8反应堆和计算机控制的眼神 核电厂运营商盯着电脑屏幕，打着哈欠。作为一个长期的转变接近尾声时，他感觉很累，因为他看着泵，管道和涡轮机的图标。即便如此，它仍然是早在反应堆启动顺序。当反应堆已经关键的指示出现在屏幕上，操作员试图振奋自己。有没有必要对他或其他人惊慌，但。看着屏幕上的操作员，计算机已经检测到，他是很累，并已开始协助运营商在反应堆控制。在放大显示计算机操作员需要监测反应性和突出的重要数据。如果有必要的， 它甚至可以假设局部反应器控制。 在一个研究实验室，在她的电脑软盘上认知科学家，并研究了屏幕。数据表明，一个反应器运营商已经在反应堆控制室的电脑屏幕上的一些分散的点上进行了一个短时间内扫视。“所有这些眼球运动”，科学家说，“告诉我的运营商正经历着过多的心理工作负荷。这似乎与反应器控制相关的几个显示，必须重新设计，使其更易于操作人员迅速了解发生了什么事情。“ 他的父亲给他买了一个“眼打字机” -一台 一个一次车祸失去了双手的青年已经找到了一种重新写的方法，计算机从一个字母在字母表中中，他们盯着屏幕上的显示，显示和打印。男孩喜欢他的控制能力，简单地看它一个电脑。 这些未来主义的的情况表明，眼睛看着眼前的信息 -人看一个物体的方式-可以投入使用，以确定一个人的心理工作负荷和水平疲劳，指导电脑显示器的设计，以加速人类的信息处理，控制计算机。其他应用包括控制机器人上的摄像机的位置，并指导一个人工智能系统识别敌方目标。 在橡树岭国家实验室的计算机软件已发展到有可能改善眼睐测量技术。这种创新可以为先进的眼睛凝视系统的基础上可能如上面提到的那些应用。 9计算机模拟简介 电脑一直用于创建现实世界中的数值和逻辑模型系统，我们称之为模拟。事实上，很大一部分动机发展第一在20世纪30年代和40年代的计算机能够执行计算模拟和分析物理系统，如电路和导弹飞行。从那时起，计算机模拟已成为不可或缺的工具，科学家，工程师，经济师和其他人谁工作，并渴望了解复杂系统的行为。为什么你建立和使用计算机模拟模型？原因有很多，以下是其中最常见的。 在许多情况下，一个真实世界的系统测试，可昂贵或干脆不可能的。看到一个汽车如何倒塌时碰到一个障碍，就是一个例子昂贵的运动，在现实中进行。但是，通过模拟汽车撞向模拟墙壁上工作站，汽车安全工程师可以快速地评估潜在的设计，并减少实车的数量必须检测和测试赛道牺牲。 例子是一个不可能实现的实验估算环境由一个与地球相撞的小行星带来的损害。目前，我们缺乏能力进行这在具体的实验。但在电脑上，我们可以放心地踩住所有的模拟小行星到一个模拟地球整天的各个部分的大小和形状，而不必担心引发现实世界中的大规模灭绝。

许多系统是如此复杂，其正确性和行为可以很容易地或自信地预言，分析或通过经验和直觉。一个集成集成电路（IC）是这种制度的一个例子。对于设备正常运行，数百数以千计的单个电路必须严格按照计划操作。在完成隔离的错误产品可很难找出。出于这个原因，软件厂商已经开发了许多专门的电路仿真工具让设计人员模拟赛道上的表现各种经营条件和刺激下，计算机显示器的行为电路在任何一点。如果没有这样的工具，甚至中度复杂的集成电路的发展困难和昂贵得多，而且在许多情况下，几乎是不可能的.. 除了让工程师，看看他们的设计工作，计算机模拟使快速比较的替代设计。通过比较各种排列的表现一个给定的设计，工程师可以优化性能，成本，或其他可取的属性设计，受到的限制范围内，它必须功能。 最后，您可以使用计算机模拟获得系统如何定性的见解的行为。即使是相对简单的系统，可以表现出非直观，真正令人惊讶行为，这可能不是他们的数学公式明显。计算机模拟和模拟，大大资助到复杂的系统，作为生态等领域的研究，气象学和天体物理学。 10 质量 - 弹簧 -阻尼器系统 许多振动系统的最简单的模型是显示质量 - 弹簧 -阻尼系统结构图。 10.1。质量 - 弹簧 -阻尼系统许多实际结构的准确陈述或设备的例子包括加速度计（一个设备测量加速度），地震仪（为设备测量地球的振动）和振动吸收器（安装设备，用于吸收振动设备）。其他系统，如机床或压缩机上的弹性挂载，可以看作一个质量 - 弹簧 -阻尼系统为简化分析。这系统，而原油，表明大多数的现象振动系统，正因为如此，相关的，它是振动研究的基本构建块。许多振动系统的最简单的模型是显示质量 - 弹簧 -阻尼系统。

物理上，质量为M的支持与刚度常数K的弹簧和阻尼器阻尼常数K。外力X（T）是适用于群众，导致群众一个平衡的位移y（t）的测量，向上或向下移动值。 （也就是说，Y（T）= 0时不施加外力。）当质量高于其平衡值，Y（T）> 0，而当大众低于其均衡值，y（T）<0。 “它压缩的群众运动是抵制的春天（如果质量是向下移动，春天，然后行为对群众向上推）。阻尼行为耗能机械能转换成热能，叶以热的形式系统。对于例如，在汽车减震器包含一个阻尼器。

质量 - 弹簧 -阻尼系统的输入/输出微分方程是由我（T）+颐（T）+ KY（T）= X（T）执行拉普拉斯变换方程（10-9），我们得到的传递函数制度。图10.1示意图;质量 - 弹簧 -阻尼系统

通过采用MATLAB / Simulink的软件，我们可以创建一个仿真模型制度。我们可能会获得一个阶跃输入的响应图，通过设置男，K和D不同的价值观。

11运动控制

运动控制是使用权力控制的机械系统的运动。大部分现在使用电动马达运动控制。电机可以交流或直流，旋转或线性。运动控制，可以简单，只要接通电源，电机使用复杂的运动控制器多轴轮廓。我们看到的运动控制的大部分落入之一 几类：

（1） - 快速开/关控制，易于实现;（2）步进电机 -小负荷小，价格便宜，良好的定位; （3）变频器/变频调速器 -用于控制较大负载;（4）伺服电机 -价格昂贵，很好的定位，加速快; （5）多轴，2D或3D的控制，包括数控和机器人。

通常有三种使用运动控制：定位，速度和转矩控制。简单的开/关控制运动控制的最简单的类型。对于电动机，你有一些排序继电器（首发），仅仅适用于电机功率。注意：你还必须有保险丝或断路器，过载保护，以及其他安全机制。我们通常安装某种反馈表明，电机的实际运行。例如，一个传感器将被放置在 感的议案，并提供确认系统，输送机，其实是一个输送移动..

自动化系统中的反馈始终是一个好主意。例如，假设你有一个倾销到移动输送机每分钟20部分。如果输送机驱动马达会失败然后，你每分钟有20个被弃置在彼此的顶部（在地板上，等）的部分。

步进电机磁场是在小的步骤，以旋转的小型马达使电机旋转。步进电机通常需要一个控制器和一个驱动器。 “控制器读取命令，如平方秒，速度10加速20％革命每秒，距离2.3英寸的革命，走了，自动生

成移动配置文件该坡道速度高达20 RPSS加速到10的RPS，保持10 RPS速度然后减速电机。步进电机和控制器是最便宜的之一方法得到准确的定位，但步进电机只能处理小负荷。相反的是有些人告诉你，你可以对步进电机的编码器，以减少电机的影响滑

低端变频器变得如此便宜，这是证明他们即使是简单的开/关控制。使用逆变器/变速驱动器的另一个优点是你的反馈。该驱动器会告诉你的电压，电流和其他有关数据应用。所以不仅是你得到控制，但也监测以及能力

伺服电机有更多的扭矩比步进电机和能力，而且成本约步进马达的两倍多。多年前，伺服电机是很难处理，因为你不得不调整电机和控制器。现在大多数伺服控制器自动调整电机及其控制器。重要的是要调整电机负载连接后，使控制器可以看到系统上的负载的影响。伺服电机是已知的非常准确，快速，高扭矩，精确的控制

CNC（计算机数控控制）是一个多轴伺服系统使用一种特殊的摹代码的语言。 G代码，有助于使所有控制器都运行相同的程序，虽然它通常并非如此简单。机械设计师，联系实际，可以在AutoCAD中生成的部分，或类似的软件，运行程序，生成的G代码，其下载到CNC控制器，负载金属的股票机，按下启动按钮，机器将会使一部分。

运动技术最进步由于固态设备和通信。今天，你可以得到廉价的电子控制器做简单的控制，监测和保护复杂的CNC和机器人控制器。通信如PROFIBUS，最近以太网网络，让运动控制紧密集成控制器和SCADA系统。即使所有的技术进步，设计师和运动控制的用户仍需要采取一些额外的时间，第一站，并考虑

议案，把该系统之前，可能产生的后果。

12倒立摆控制

平衡一个人鈥檚手扫帚的问题是类似的问题控制导弹在发射的初始阶段的态度。这个问题是经典倒立摆的有趣的问题，装上车，如图所示。 12.1。 “车必须移动，因此，质量为m始终处于直立位置。只有平衡条件是胃（T）=0和胃（T）=0。

状态变量必须对角旋转胃（T）和位置车Y（T）。可描述系统的运动微分方程写在水平方向上的总和的部队和有关时刻的总和支点。我们将假设M M和胃的旋转角度非常小，所以，方程是线性的。在水平方向上的力量的总和

U（T）等于上车的力量，和L的质量为m的支点的距离点。对支点的力矩的总和为两个二阶方程的状态变量选择：1X=2X= Y，Y，3胃和4 X = X =胃。然后的状态向量T T12 34 ×（T）=[X，X，X，X]=[Y，Y，胃，胃]

都写在状态变量方程（12-1）（12-2）2 4 MX + MLX鈭U（T）= 024 30 X + LX鈭GX=为了获得必要的一阶差分方程，我们解决了在方程4 LX（12-4）代入式（12-3）取得（注：M M）2 3 MX+ MGX= U（T）（12-5）从方程（12-3）代入式（12-4）的2倍，我们有该系统的状态方程X（T）= AX + BU（12-7） 因此，系统矩阵

13 显示仪表

一般来说，指标包括一个装配，生产和控制的议案指针到一个固定的规模，还是规模，与固定点或议案参考线，或介绍，以数字形式的数据（数字或字母）。在这个基本框架有变化分数。

另一种分类将打破显示仪表分为三类：（1）例如机械设备类型，熟悉的拨号式压力表或上升或下降列汞在温度计或晴雨表，设计（2）光学类型在移动指针，可失重束的辐射的，例如，光束型振或一个阴极射线管（CRT）的许多配置和相关电子显示管指标，（3）机电，电光组合，和甚至电化学原理。

为方便起见，这些指标也可能被列为其中全部或模拟指标一个校准规模的一部分，使观察者看到在连续指示的证据这样讲反对的全部或部分的总的范围内摆动指标可能，和数字其中信息的指标显示在一块的时间。除了高精度数字式指标，报警和报警器上pseudodigital的原则运作，在他们只表示一定在使用彩色灯光或牛角和铃铛的情况下转到/ NO - GO类型说明已超过限制。

有几种形式，除了非常特殊的指示，合理罕见目的，说明仪器的工程师们应用到的数据显示，别出

心裁问题。测温锥和彩色蜡笔和油漆，这表明（历史）是否一定温度范围内已超出实际需要的服务在某些高温测量的情况下，特别是在运动，在隧道窑，参与。手动操作，光学高温计配色也存在一个不寻常的，有趣的说明格式。

显示仪表也可分为速度，除非与任期快速记录的手段，必须属于人类的识别和解决的能力。虽然这些特点各不相同，从一个人，下，标准24帧每秒电影设备预计是人类的指示传感个别事件的时间限制。在选择最合适的（包括经济上的理由）说明文书机制，设计者必须考虑测量设备以及整体响应时间的相关重要性测量数据和运营商/仪器接口鈥并在这样做，的，因而不会overengineer或underdesign显示模式。

14 介绍控制工程

每当能源是故意要使用某种形式的管制是必要的。在最近次已有了相当的进步，在艺术的自动控制。 在一个简单的离心调速器系统，在发动机转速的变化检测和使用控制蒸汽进入发动机的压力。在稳定的条件下下的那一刻金属球的重量平衡，由于离心力和蒸汽阀门开放只是足以维持发动机转速在所要求的水平。当一个额外的负载扭矩是发动机，它的速度将趋于下降，离心力将下降，金属球将趋于小幅下降。他们的身高控制蒸汽阀门开幕现在打开进一步允许对发动机的蒸汽压力更大。因此速度趋于上升，抵消了原来的速度下降的趋势。如果被删除，额外负荷逆过程发生时，金属球往往小幅上涨，因此抚育关闭蒸汽阀和抵消任何的速度上升趋势。

这显然是没有总督的速度会落在土地相当。然而，在正确设计的系统与一个总督，在速度上的下降将非常少。真正的问题是在这种类型的所有系统合成，以防止过度振荡，但同时产生良好的“调控”。稳压器是用来保留一些物理量常数（如速度，电压，液位，湿度等），无论负载变化。一个良好的稳压器具有非常小的调节。

1914年至1918年战争造成的军事工程师们意识到，要打赢要重群众位置（如坚船利炮）准确，快速。经典作品在1920年初的船舶自动转向和由N在美国Minorsky自动定位在船上的枪。 1934年，H. L.哈森首先定义了一个作为功率放大设备的伺服放大器的元素在其中驱动输出驱动伺服输入和输出之间的差异。最近，它已有人建议，“伺服系统”或“伺服”一词加以限制，以反馈控制系统中，控制变量是机械位置。 中遇到的各种大型工业过程自动化控制，制造和化工，食品和金属处理，已经出现在过去的三年作为一个极其重要的部分，一般控制工程领域。在初始发展阶段，这是几乎没有意识到，过程控制理论密切伺服机构和监管的理论。即使如今完成学业过程控制系统的设计几乎是不可能的，由于我们对穷人的理解动力学的进程。 伺服机构和监管机构通常用来作为例子来说明分析方法。然而，这些方法通常适用处理控制系统。

15热电效应和温度测量

他们出现时使用不同的金属，在不同的电路连接温度。 热电电压的错误最常见的的低电平电压源测量。

在此背景下，两个热电效应是重要的。首先，塞贝克效应电流的流动而产生两种不同的金属电路路口时在不同温度下。其次，汤姆逊效应描述了一个生产在相同的材料在不同温度下的两个点之间的电动势。 每个金属对金属的交界处产生电动势成正比，其温度和必须采取预防措施，以尽量减少热电偶电压和温度变化在低平电压测量中。最好的连接是使用铜 -铜形成轧花连接。表15-1列出了铜和其他金属的热电电压常见于电子。

热电偶重复性好，体积小，价格便宜。这并不奇怪因此，他们常用来测量温度。

在图 15.7，如果参考结J2是在一个已知的温度下举行，J1的温度可以通过使用标准表测得的电压差推断出。维护恒定的参考温度往往是不便，但专门的集成电路（如AD594/5）称为“电子冷路口”可用。他们创建和监视参考自己的包装内的交界处，包括精密直流放大器自由化电路。

16整定PID控制器 PID算法是最流行的的在使用过程中的反馈控制器

行业。它已成功地用于50岁以上。这是容易理解的一个强大的 尽管不同的动态算法，它可以提供优良的控制性能 特色工艺厂。

控制器调整涉及KC，钛和TD的最佳值的选择（如果PID 所使用的算法）。这往往是一个主观的过程，是一定的过程依赖。 文献中已经提出了一些方法，在过去的50年。然而，最近的调查表明： （1）30％安装的控制器操作手册。 （2）30％的循环增加变化。 （3）25％的循环使用默认设置。 （4）30％的循环设备的问题。

一个可能的解释是这个过程的动态缺乏了解，缺乏 PID算法的或知识的缺乏有效的调整程序的了解。 本节的音符集中在PID调节程序。建议是，如果 PID能有多大的范围，以改善经营业绩的适当调整 化学工艺厂。

当调谐PID算法，一般目的是为了匹配一些先入为主的“理想”闭环系统的响应曲线。下面的响应型材是典型的。通常情况下，精确的设定值以下级别的系统是没有必要的，因此比例

经常被用来控制。可慢，因为温度循环动力学过程传热滞后。死区时间是可能的，尤其是在热交换器和温度通常不嘈杂。因此PID控制通常是首选。一般快流循环动力学（为了秒）。控制阀的动态通常在循环中最慢的。流系统大声喧哗。然而，噪声通常可以处理简单地通过降低增益。 17开关模式DC- AC逆变器介绍

开关模式的DC - AC逆变器用于交流电机驱动器和不间断交流电源

供应目标是产生一个正弦交流输出的幅度和频率既可以得到控制。作为一个例子，考虑一个交流电机驱动器，Fig.17.3块图表的形式。整顿和过滤线电压，最常见的是通过直流电压二极管整流电路。交流电机的负载，在其终端电压所需的正弦和其幅度和频率可调。这是完成开关模式的DC - AC逆变器图。 17.3，它接受输入的直流电压和生产所需的交流电压输出。

要精确，逆变器开关模式图。 17.3是转换器通过功率流是可逆的。然而，功率流的大部分时间是从直流侧交流侧的电机，要求逆变器的操作模式。因此，这些开关模式转换器往往简称为开关模式逆变器... 要减慢图17.3交流电机。 动能的惯性电机及其负载的恢复和交流电机作为发电机的行为。在所谓的制动电机，电源从交流侧流向开关模式转换器的直流侧和在整流模式进行操作。在交流电机制动回收的能量可消散在一个电阻，可以切换直流母线电容器与此并行在图的目的。 17.3。然而，在执行此制动应用频繁，更好的办法是再生制动能源回收电机的负载惯量反馈到电网，在所示系统图。 17.4％。这就要求该转换器将驱动器连接到电网是一个两象限变流器与一个可逆的直流电流，这可以作为整流器在驾驶交流电机的模式，并作为在逆变器制动电机。这种可逆的电流两象限变流器，可实现两个背回连接线频率晶闸管转换器或开关模式转换器如图。 17.4.There是因为大部分时间，电源等原因，使用这种开关模式整流器（称为整流器从AC线路输入到直流母线）的流动与公用工程系统的驱动器接口。一个详细开关模式整流器的讨论推迟到其他文件，处理问题有关电力电子设备与电网的连接。

我们将讨论与单相和三相交流输出逆变器。输入到开关模式逆变器将被假定为一个直流电压源块假设图图。 17.3和图。 17.4％。这种逆变器被称为电压源逆变器VSI）“。其他类型，目前只用于非常高功率的交流电机驱动器，变频器电流源逆变器（CSI）的直流逆变器的输入是直流电流源。由于其有限的应用，电流源逆变器（CSI）的直流输入到逆变器是一种直流电流源..

电压源逆变器可进一步分为以下三个一般 类别：

脉冲宽度调制（PWM）逆变器。在这些逆变器，输入直流电压基本上是恒定的幅度，如在图电路。1。 17.3，其中一个二极管整流用于改善线路电压。因此，逆变器必须控制的程度和交流输出电压的频率。这是通过脉冲宽度调制（PWM）的被称为PWM逆变器逆变器开关，因此这样的逆变器。有不同的计划脉冲宽度调节逆变器开关，以形成输出电压要尽可能靠近尽可能的正弦波。

2。方波逆变器。在这些逆变器输入直流电压控制，以控制输出交流电压的幅度，因此逆变器只控制输出电压的频率。其输出交流电压的波形类似方波因此，这些逆变器被称为方波逆变器。

3。单相逆变器电压取消。在与逆变器的情况下单相输出，它是可以控制的幅度和频率变频器输出电压，变频器的输入，即使是一个恒定的直流电压和逆变器

开关脉宽调制（因此输出电压波形是像一个正方形波），因此，这些逆变器结合前两个逆变器的特点。它应注意电压消除技术与单相逆变器只三相逆变器。

开关模式逆变器的基本概念

在本节中，我们会考虑开关模式逆变器的基本要求。对于简单，让我们考虑一个单相逆变器，以方框图的形式显示在图17.5，变频器的输出电压是使UO可以被假定为筛选正弦。由于逆变器提供一个感性负载，如交流电机，IO滞后UO。 “输出波形显示，间隔1期间，UO和IO都是积极的，而在间隔3，UO和IO都是负面的。因此，在间隔1和3，瞬时功率流宝（= uoio）是从直流侧交流侧，相应的逆变器的操作模式。在相比之下，UO和IO的符号相反，在间隔2和4，因此PO从交流侧流向逆变器的直流侧，对应的整流器运作模式。因此，开关模式逆变器图。 17.5必须能够在所有操作IO - UO平面的四个象限，在每个周期的AC输出。这样一个四象限变频器中首次引入了其他部分，它表明，在全桥转换器，IO可逆和UO可以任一极性独立的IO方向。因此，全桥变换器符合要求的逆变器开关模式。

18模糊逻辑与模糊控制介绍

“模糊逻辑”已成为在机械控制的共同的流行语。然而，这个词本身激发一定的怀疑，听起来等同于“半桶水的逻辑”或“假逻辑”。有些可能有其他的命名是可取的，但现在为时已晚，和模糊逻辑实际上是非常简单。

例如，考虑防抱死制动系统，微控制器芯片的指示。 “微控制器有制动温度，速度，并在系统中的其他变量的基础上作出决定。

在这个系统变量“温度”，一个“国家”的范围，如可分为冷，冷静，温和，温暖，热，很热。定义这些国家的边界是一个有点棘手。一个阈值可以设置为意分从“热”的“热情”，但是这会导致不连续的变化，当输入值超过该阈值通过。

解决这个问题的办法就是让国家“模糊”，就是让他们逐步改变从一个状态到下一个。您可以定义输入温度使用“会员国如下面的功能“：

有了这个计划，输入变量的状态不再跳突然从一个状态到下一步。相反，随着温度的变化，它失去一个隶属函数值而争取在未来的价值。在任何一个时间，“真理的价值”的刹车温度几乎总是在某种程度两个隶属函数部分：0.6名义及0.4温暖，或0.7名义和0.3凉爽，依此类推。

一般在模糊控制系统的输入变量映射到套隶属函数与此类似，被称为“模糊集”。转换过程中清脆一个模糊值的输入值是所谓的“模糊化”。

控制系统可能也有各种类型的开关，或“开 - 关”，连同其投入模拟输入，当然，这种开关的投入将始终有一个真理的价值等于1或0，但该计划可以对付他们的简化，是一个值或模糊功能另一个。鉴于“映射”输入变量的隶属函数和真值，微控制器然后做了一套“规则”的基础上采取何种行动的决定，每个形式： 如果制动温度是温暖和速度不是很快制动压力略有下降。

在这个例子中，两个输入变量是“刹车温度”和“速度”，已值定义为模糊集。输出变量，“制动压力”，也是一个模糊集定义像“静”，“略有增加”，“略有下降”，等等，可以有值。

这种规则本身是非常令人费解，因为它看起来像它可以不打扰的情况下使用模糊逻辑，但要记住的决定是基于一组规则：所有适用的规则被调用时，使用的隶属函数和真值获得输入，以确定规则的结果。 这反过来的结果将被映射到一个隶属函数和真理的价值控制输出变量。

这些结果结合起来，给一个特定的（“脆”）的答案，实际的制动压力，一个被称为“模糊化”过程。 传统的控制系统是基于数学模型控制系统使用一个或多个微分方程定义其输入系统响应的描述。这样的系统往往是实施“比例 - 积分 -微分（PID）控制器。他们几十年的发展和理论分析的产品，深受有效。

如果PID等传统控制系统这么发达，为什么还要用模糊控制？它具有一定的优势。在许多情况下，控

制过程的数学模型可能不存在，或可能是太“贵”在计算机处理能力和内存方面，和经验规则为基础的系统可能会更有效。此外，模糊逻辑，非常适合于基于廉价传感器的低成本实现，低分辨率模拟到数字转换器，4位或8位单芯片微控制器芯片。这种系统可以很容易地升级加入新的规则，以提高性能或添加新的功能。在许多情况下，模糊控制，可用于改善现有的传统的控制系统通过增加一个额外的情报层的电流控制方法。

19自动化和软PLC

自动化的目的（在这种情况下，自动控制）是使事情变得更好（更高质量），更快（更高的效率和产率），比手工做便宜。手动控制应被视为基准比较一个自动化的优点制度。

有很多的操作，正在向低劳动率的国家，不使用自动化。这是否有意义？如果你有一个非常低的成本和低质量的产品，然后是，我们会认为这是有道理的。成本高和高品质的产品，我们认为熟练劳动和自动化，更有意义。

单回路控制器（和他们的堂兄弟，特殊用途的控制器）是伟大的为当你只需要一个参数/功能/你需要控制的设备。但是，我们一直在控制室大概有一百年的单回路控制器。我们的回应“哇！你必须真的很喜欢单回路控制器。一旦你开始把两个或更多一起，“单回路最大的问题控制器是，PLC和其它控制器启动意义，使所有功能的控制和监测综合。

即使与PLC或其他控制器，它可能是明智的做法是使用一个循环或特殊用途控制器。例如，我们有特殊用途/单回路控制器用于锅炉，暖气，压缩机，运动控制和机器人技术，焊工，电子停止，打印机，和其他特殊用途应用，我们要减少我们的风险和代码的开发或公司如何控制特定设备的令人难以置信的知识和洞察力。所以，不要忽视单回路和特殊用途的控制器可整合成较大的 控制器。

我们看不到传统的可编程逻辑控制器（PLC）去。他们是能够承受在工厂车间，可以方便地连接到工业布线，并在实时性好控制。

有很多新设备，是很难进行分类。例如，有什么区别“砖”PLC和嵌入式控制器的I / O？他们不是为了控制大流程只是本地组的I / O对于较大的应用程序，他们需要更高层次控制器来协调所有的单独的控制器...

多年来，“软”的PLC销售人员预测传统PLC的厄运。软PLC是一个普通的电脑，模仿的运作上运行的程序标准的PLC。软PLC的对手指向“蓝屏死亡”和其他不可靠缺点PC业务。我们认为这些意见是不公平的。我们建议是，如果你知道你正在做的，然后尝试这些软PLC的非关键过程的第一个。

在旧时代，大的“实时”电脑使用了大量的自动化应用。现在，小型计算机有尽可能多的速度，大型计算机已不再使用。

今天的通用计算机控制器可以是任何东西，从正在运行的PCVisual Basic或C＃一个工作站上运行的专有代码。再加上普通的网络，中有一台计算机上每个进程，但网络使计算机提供冗余他们的数据提供给大家。

有基于PC/104模块，紧凑型PCI，性病和其他许多“嵌入式计算机”类型的计算机总线，整合不同的模块。有单一的任务和实时，多任务的操作系统。这些控制器往往是廉价和小大小。

分布式控制系统（DCS）像秘而不宣的庞大的系统的主机，所以该公司可以向您收取大量的金钱前期系统，然后再每年为支持合同。他们的工作以及它所有的特殊费用，使他们不得人心的。

行之间有什么是PLC，DCS，计算机，I / O或其他控制器变得更加模糊每天。不要陷入什么是最好的，你叫什么东西，对焦应用程序和客户舒服。

20嵌入式系统

在20世纪七十年代和八十年代，嵌入式处理器已用于工业控制等领域。随着智能控制的需求不断增长每一个部门，如工业，医疗保健，国防，更高的要求，嵌入式微处理器的运作速度，可扩展能力，系统的责任，权力消费和综合水平是必要的。为了满足各个领域的需求，嵌入式微处理器系统结构经历了一个从CISC到RISC的，从4位，8位，16位，32位到64位，可以寻求从64 KB的地址空间超过16 MB，常见的封装从8英尺到144英尺，处理速度从0.1 MIPS到2000 MIPS。微处理器的功耗明显降低，其综合水平进一

步的提高，大量的SOC（片上系统）系统的出现。

如今，嵌入式系统已经被应用到诸如信息领域家电，移动通信，信息设备和工业控制。国外著名的处理器制造商（，如摩托罗拉，英特尔，AMD，日立，国科会，爱普生）陆续介绍每个嵌入式处理器之一，最有代表性的是：摩托罗拉公司的PowerPC系列，英特尔公司的StrongArm系列，AMD公司的x86系列，爱普生公司S1C33系列等，这些微处理器每个人都有自己的特点，大多具有优越的性能，高集成度，可扩展能力强，它们可以适用于各种嵌入式系统的广泛所有。

嵌入式系统架构，包括应用程序特定的硬件部分，这与环境的相互作用。同时，应用程序的特定的软件部分上运行微控制器。嵌入式系统的最终目的是应用程序。它是基于计算机其软件和硬件技术，可以进行处置，这是一个特定于应用程序的系统它具有很强的限制的功能，成本，体积，功耗，使计算机 使用称为嵌入式计算机。这种系统一般是由嵌入式微处理器，外围硬件设备，嵌入式操作系统和应用程序方案，以便控制，监测和管理的其他设备。该系统的结构各不相同与应用程序，它可以镶嵌，设备或系统中的应用埋在的形式单板，身体的情况下或分布式的联合等在本质上，在嵌入式计算机系统始终处于一种实时计算模式，我们可以认为，嵌入式计算机应具有一定的的实时性。换句话说，有一些固有的嵌入式应用和实时应用程序的计算机之间的连接，根据该应用程序的属性强调。这种计算机应用系统可以称为嵌入式系统，真正的实时系统或嵌入式实时系统。

大多数实时系统都是嵌入式应用。计算机是一种智力的一部分，里面安装的系统，具有很大的响应速度，主要功能是作为在一个大型项目的系统信息处理的一部分。，在这种情况下，用户并不需要一般，知道有存在的计算机设备，它可以不编程用户。它有一些特定于应用程序的I / O设备和接口。因此，嵌入式软件通过交叉开发研制，开发环境是不同的实时环境。与通用计算机相比，有很多嵌入式系统特点，如：及时响应，并行处理，应用程序特定的，结构紧凑，技术密集型，难以发展，品种等

21数控

数控机床用真空管，电气继电器和复杂machinecontrol接口。第二代的机器利用改进的微型电子管，后来固态电路。随着计算机技术的提高，数控的经历之一在历史上最知名的快速变化。第三代集成电路用大大改善。计算机硬件开始逐步更便宜和更可靠和NC首次推出的控制建设者阅读只读存储器（ROM）的技术。数控是成功地引入到几乎每一个生产过程。钻孔，铣削和车削，“加工中心”和“车削中心”。数控玻璃切割超过了，电火花加工，钢轧机轧辊磨床，三坐标测量，电气放电束焊接，弯管，起草，印制电路制造，绕线，功能测试，机器人，和许多其他进程。

伴随着许多固定循环，数控建设者介绍了可视化显示编辑在内存中的部分方案。各种周期问题产生的报警和数百可以显示适用的诊断消息。几乎每一个功能的机器被捆绑到系统，并在操作过程中的监控。恒表面速度控制注册成立，并不断预期的最有效的主轴转速主轴加速度下切，以尽量减少时间损失。传统的直线和圆弧笛卡尔（矩形）坐标插补，极坐标补充和螺旋插补。安全区，可以通过编程的代码或内部参数，创建一个电子防撞护栏，以防止工具碰撞。后者组功能显着的高科技制造或金属切削行业的到来。

在改善驱动器系统的贡献是重要的微处理器或小型机。进给驱动，通常称为伺服驱动器，包括一个电机及其控制，接收来自数控运动指令。他们的表现和数控系统的准确性，可靠性，灵活性至关重要。 第四代微处理器数控在许多情况下成立的争议磁泡存储器，非磁性基板上生长的晶体磁性石榴石，不等从2至30微米的大小，以及用作非易失性数据存储器。虽然在这个阶段在大型计算机的竞争力，磁泡存储器是关闭磁盘的成本差距存储设备。对不利的温度变化，灰尘和振动，气泡不敏感内存表现出卓越的可靠性，在车间环境。不过，日立，另一个电子巨头认为，磁泡存储器将提供直接经济答案数控（DNC）。

其中的第四代微处理器CNC（MCNC）的优势，增值部分程序内存存储，减少印刷电路板，可编程接口，速度更快内存访问，参数子程序和宏功能。

。现在可以做循环使用的 该系统的用户现在可以编写针对特定应用程序（用户的特定固定循环宏）

变量子程序的数学计算纳入的部分方案。微处理器控制计算和运动命令。因此，下面的一个过程压制，一个容忍的条件将反馈和刀具偏置将被自动修改，以达到预期的零件尺寸。

22正向和反向控制

一些简单的，大多数类型的电机，可向任一方向旋转修改其绕组连接。通常情况下，电机需要两个磁电机接触器来完成正向和反向操作。这些接触器配合使用，与三个按键开关：前进，后退，停止。当向前按钮开关是郁闷，正向接触通电。这是停用时停止按键按下。一个类似的过程发生在反向操作的地方。

直流电动机反转

直流电动机，其旋转方向改变或逆转电枢连接或现场连接到电源。在图。 22.7，直流并励电动机显示控制电路。向前按下按钮时，线圈（F）是通电后，引起的F接触密切。电枢电路，然后完成从L1通过较小的f接触，通过电枢，通过上层的F跟，并返回到L2。按下停止按钮deenergizes线圈（F）的反向按下按钮时，电机的旋转方向相反。这是由于通过电枢电流的方向变化。按反向按钮通电线圈（R）和关闭的R联系。电枢电流的路径，然后从L1通过上?联系，通过电枢，通过降低?联系，并回到L2。按下停止按钮。 deenergizes线圈（R）

单相的交流感应电机的启动和运行绕组的方向在图中使用的电路旋转扭转。 22.7。图修改更换分流与运行绕组和启动绕组与电枢励磁线圈。单相感应电机通过改变启动绕组或运行绕组的连接逆转但两者不能在同一时间。

三相异步电机反转

三相电机旋转方向，通过简单地改变扭转任何两个电源线的连接。这改变施加到电机的相序。一三相异步电机反转控制电路如图。 22.8。

向前按下按钮时，向前线圈通电，并关闭了F接触。销售应用于三相电压是从L1到T1，L2到T2到T3和L3，造成。电机操作。停止按钮deenergizes向前线圈。当反向按钮被按下时，反向线圈通电的R接触将关闭。电压，然后应用

从L1到T3，L2到T2和L3为T1。这个动作反转的L1和L3连接电机导致电机反向旋转。

23闭环沃德 -伦纳德速度控制方法

美国变频器后的名字命名，该系统包含一个电机，其速度要控制（称为工作电机），连同马达发电机组。工作电机通常有一个恒定励磁，其骨架是由电动机发电机发电机美联储设置（以恒定速度后者经营）。一般安排如图。 23.4。

在详细描述了电路的工作，这是值得解释的需要而引进晶闸管驱动器的时候，几乎普遍病房伦纳德方法使用。病房伦纳德速度控制方法使用户可以顺利地控制速度工作电机从静止到全速在任一方向旋转。此外，再生制动的内在驱动两个方向，使电气制动在任一方向旋转“蠕变”速度（全速工作的电机必须最终停止一些机械制动）。也就是说，速度控制的病房伦纳德方法是一个理想的四象限可控硅驱动器的先行者，并作为一个很好的模型速度控制。

交流电机驱动发电机，以恒定的速度和电枢电压U约发电机磁场通量成正比按照方程开发较早。助焊剂，反过来，是依赖于误差电压放大器端子。

第一近似，而忽略了装载和饱和度，Uαε的影响。由于工作电机励磁是不变的，其通量是常数，ωαU结合上述方程表明，ωαε即系统的错误动作和工作电机轴的速度是成正比的错误电压。

工作电机轴的旋转方向是相反的扭转极性速度参考电压U1。这逆转产生的电压和电流的极性，扭转了工作的电机转矩。在图。 23.4，速度是衡量一个测速，但由式（23-5）电枢可以用作高速信号电压，提供负载电流小。随着大

负载电流值，IaRa下降使得式（23-5）不准确的。精确的速度控制，电压反馈回电机的反电动势（必须成正比）AA E = U -红外。一个简单的电枢电压降补偿电路如图。 23.5。在R PDIaRa，并在B电压，相对于A是[/（）]21 2 RURRIR A + -，这是从到类似反电动势方程。通过选择合适的值，A和B之间的电压 反电动势成正比，消除一个测速的需要。在实践中，电阻R是不是总是必要的，可能被用来作为整个工作电机换向极 PD。

它可以表明，电机的电枢电阻Ra，这是在电路中使用图的类型。 23.5，IaRa压降补偿，如果是获得1 2一个R R = R R（23-7）

如果任何上述三个值是已知的，那么可以计算出第四。虽然在图中的电路。 23.5病房伦纳德类型的

驱动器是令人满意的工作电机电枢电压由直流发电机供电时，可能不适合晶闸管驱动器（见，例如，在图的速度控制系统。23.1），其中获得电枢供电

（23-7）是满意的，A和 从晶闸管。原因是晶闸管电源的输出含有丰富的谐波，甚至当式中的条件。

点B点之间的电压在图23.5是非常扭曲，甚至工作时电机处于恒速运行。为了减少A和B之间的电压中的谐波，这是必要的分流电阻R2电容C，显示在图的虚线连接。 23.5。电容C的值，可以计算出 方程1架C= R R（23-8其中L是电感工作电机电枢。在晶闸管驱动器，式（23-7）（23-8）必须满足给予IaRa补偿。工作的电机可直接耦合驱动器，如图。 23.4，尤其是在大型低速装置，也可能是通过速度，减少变速箱耦合，所以

允许高速的低惯量伺服电机要使用。如果一个很宽的速度范围内是必需的，

基本系统修改，以允许现场工作电机的削弱给予更高的价值速度。采用这种技术在许多机床应用。病房伦纳德系统的功能，再生制动是与生俱来的。当参考信号降低，发电机的电压下降，但工作的电机转速（反电动势）在负载储存的能量维持很短的时间。瞬间，工作电机EMF是两个直流发电机的电压和通过的电流方向机转子反转，导致工作电机作为发电机功能（驱动储存能量的负载）。直流发电机作为电机运行，迫使交流电机操作返回的能源供电系统的发电机。再生制动下来工作电机“蠕变”的速度，以这种方式获得的。 ，AVI，CSI 24性能比较（PWM）

这些类型的逆变器通常设计允许在这些电机的操作约束。不同之处在于用于生成伏/赫兹的技术，可调频率，最低和最高频率的任何固有的设计限制。这不是这本书的目的，采取双方或传递的相对优劣的判断或三种类型的逆变器的优点和缺点。他们都做好时，正确运用和正确设计的。一些制造商提供了两种设计，并在某些情况下，所有三个设计，取决于马力范围和应用需求。然而，目前，最经常提到的这些优点和缺点 三个最常用的逆变器类型列出如下： AVI优势

（1）基本简单：它具有简单的逻辑和可以操作的开环。 （无反馈 安培或伏所需的稳态运行） （2）单个控制器可用于多台电机。

（3）可靠性好，一定程度上比为PWM类型更好。 （4）电机绝缘上的电压应力也相对较低。 （5）可设计多达500赫兹运行。 AVI的缺点

（1）速度范围是有限的，因为在6赫兹电机齿槽及以下。

（2）直流母线的稳定性，可在低速时，由于直流电动机与互动的一个问题 链接滤芯。

（3）需要在输入级功率器件的额外设置，如果再生回 AC线需要。

（4）要获得通过能力扩展乘坐传入的功率损耗，直流斩波 被添加到直流母线。

（5）输入功率因数差低于基本速度。 PWM的优点

（1）一个更广泛的速度范围内（低于额定频率）是可能的。 （2）可与多台电机。

（3）输入功率因数是在所有的频率。

（4）二极管输入阶段允许骑通过输入电源中断。 PWM的缺点

（1）逻辑电路比较复杂。

（2）120?150赫兹以上的操作难度。

CSI优势

（1）能够再生回交流线路，因为直流母线的极性可 逆转。

（2）大型直流环节滤波电感和稳压电源作为电流限制器， 使其更容易申请保护熔断器。 （3）有能力渡过电源线中断。

（4）晶闸管输出阶段，可以是商业级。 CSI缺点

（1）齿槽可发生于6赫兹以下的速度。

（2）直流母线滤波电感大，成本高，损失和外壳尺寸。 （3）可引起电机端子上的高电压尖峰。 （4）通常不可能使用多台电机。 （5）电动机的功率因数控制器进线出现。 （6）电压钳位器件整体效率较低。 （7）电机参数可能需要特殊的调整。 摘要性能比较

技术参考涵盖不同的各种优势和劣势更详细的逆变器的类型。对于这本书的目的是足以状态，伟大的大多数的项目，被应用到一个特定的选择变频器时，必须考虑应用程序是相同的，不管逆变器的类型。换句话说，90％的问题电机和操作选项，10％的问题是正确的选择是否选择PWM或AVI或CSI。

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