《闭环控制系统的干扰与反馈》教学设计[精选]

第一篇：《闭环控制系统的干扰与反馈》教学设计[精选]

闭环控制系统的干扰与反馈 教学设计

1．教材分析及教学设计介绍

本节是在学生对控制系统有一定认识的基础上具体的阐述闭环控制系统的干扰与反馈的辨证关系，是全书的重点章节，也是控制系统的具体应用章节章节。为以后学习的控制系统的设计等内容奠定了理论基础。【教学目标】

知识目标：了解闭环控制系统的干扰与反馈的各方面因素 能力目标：能结合身边的案例找出干扰的因素，并作出分析。

情感目标：培养学生对一个控制系统的理解能力和分析能力，并能从物性到理性过渡，能对学习与人生产生干扰影响的因素进行分析。【重点与难点】

重点：学会分析干扰在控制系统的影响，反馈在技术发明和革新中的作用。难点：干扰系统的全面分析，反馈环节的使用。【教法设计】

本课通过“案例分析法”，采用启发式、讲述式、分析等多种教学方式，以课程目标为依据，努力提高教学的生动性和逻辑性，激发学生的学习兴趣，提高学生的注意力，使学生能够自己建构出本课的知识点。【学法设计】

本节课的教学对象是刚刚对控制系统有了初步的了解学生，对控制的干扰还蒙着一层神秘的面纱。好奇心较强，思维活跃，虽然他们的生活经验不是很丰富，但根据他们现有的认知水平和认知风格还是很容易接受本节课的内容。

本课教给学生的学法是“分析案例——合作探究——得出结论——思维扩展”。【教学资源准备】

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教学相关资料的准备，包括文本（骑自行车的干扰分析，学生生活经验）、图片（各种自行车图片、影响因素图片）；教师演示教学课件。课件容纳一些图片和例子说明。

图片可以从网上下载，也可以把书中照片用数码相机拍摄，通过电脑处理后使用。【教学策略】

根据本课的教学目标，我采用教师讲授，媒体演示，任务驱动，学生自主思考、合作讨论等多种教学方法相结合的策略。2．教案

【创设情境、导入新课】

做一个简单的调查：每天上学骑自行车的感受？乘车的感受等？

在送乘飞机出行时，为什么不能说祝你一路顺风，（活跃课堂气氛，激发学生的求知欲。）

大部分同学应该是有风的影响，从而联系到本节课的内容：干扰因素，同时乘车也有干扰，而且不论是骑自行车还是乘车干扰因素不止一个，有主要的，有次要的。

这节课我们就研究研究闭环控制系统的干扰与反馈。【新课教学】

1、干扰因素

本环节通过对二个典型的案例的分析，由学生归纳闭环控制系统的干扰与反馈。再联系实际生活，由学生列举生活中的例子，证明他们的观点。案例一：逆风中骑自行车。案例二：飞机飞行。

结论：在控制系统中，干扰因素一定有，可能有一个，也可能有若干个 案例三：战士在大风大雨中进行射击练习。

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扩展讨论：生活中还有哪些例子说明“闭环控制系统的干扰是存在的，是不可避免的”？

马上行动：对电冰箱这个系统的分析，干扰因素，对干扰因素的控制，扩展讨论：通过分析，增加对电冰箱的了解，进而了解生活。

案例分析：电视机的工作。从学生看电视的经历来分析，引导，让学生从电视内容中走出来，关注电视的相关技术与控制。

对于城市的学生可以分析自动扶梯的升降控制，农村的学生可以分析蔬菜大棚的温度控制。

结论：干扰因素有时要控制，有时还要利用。

让学生讨论，生活中的一些个干扰因素，哪些要克服？，哪些可以利用？哪些干扰不能克服，也不能利用？

2、反馈 什么是反馈？

从学生的学习、考试与同学、老师的交流来谈反馈。

还要以自行车为例，风这个干扰因素，对骑自行车的人产生的效果，来分析反馈的定义。画反馈的方框图：

分析几个反馈产生的影响，画出反馈的示意图。至少要练习四个，加深印象。骑自行车，电冰箱工作控制，驾驶员开车，某一次考试与成绩。

通过这些分析，得出结论，反馈对系统有一定的控制作用。（引出下一个知识点）闭环控制系统的工作过程：

从反馈的方框图中，进一步的分析就可以理解了，关键是方框图的应用。可以用书中的案例，但如果使用书中第一个案例一直分析下来，使教学有一定的连续性，再结合书中的例子，加以提升，要结合学生的实际，书中的两个案例较

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专业，学生没有见过这样的东西，分析起来难度会大一些。此处建议以电冰箱为重点来分析。

关键：找了一个主要的能检出变化量的干扰因素，结论：能克服外界干扰，使被控量在给定值附近。扩展：控制的范围大小，控制的速度，是现代高科技的体现。●冰箱温度的控制范围，电脑CPU的温度的控制范围。●运动物体的控制。控制的范围，控制的速度均不一样。

3、功能模拟方法

用手动控制代替自动控制的方法，控制器代替人脑实现了需要的控制，执行器代替了人手实现了控制功能，检测器代替了人眼实现了检测的功能。结构模拟与功能模拟：

模拟是人类认识和改造客观世界的主要途径之一，是重要的认知方法。功能模拟是要求模型和原型之间在功能和行为上相似。用模型实现原型的某些功能，模型本身就是研究的主要目的。即主要研究用什么样的模型去实现原型的某些功能，从而为人类创造出有用的技术系统。

4、黑箱方法

中医看病的方法。买西瓜的方法。通过这两个案例的分析，了解对无法打开与不能打开的事物内部的认识的方法，这样的方法的应用还有哪些，让学生充分的去想象、分析。【课外拓展】

为了加深学生对知识的记忆、理解，我对本节课中学生在学习过程中所分析的问题做以简单的总结，并以“电冰箱的控制原理”的案例再现本节课的重点内容。鼓励学生全面的、辨证的分析问题。

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第二篇：数控回转工作台及其闭环控制系统设计

中 文 摘 要

摘要

本次毕业设计的题目是数控回转工作台及其闭环控制系统的设计。本课题主要介绍了数控回转工作台的原理和机械结构的设计，这种回转工作台是一种可以实现圆周进给和精确分度运动的工作台，它主要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等几部分组成，是一种很实用的加工工具。它常被用于卧式镗床和加工中心上，它可提高加工效率，完成更多的工艺。通过本次对数控回转工作台及其闭环控制系统的设计，使我们不仅能够设计出数控回转工作台，而且能够掌握机械设计的方法和步骤。本课题的主要内容包括：确定数控回转工作台的传动方案；驱动力的计算及其它相关计算；机械零件的设计与校核；通过AUTOCAD绘制装配图和零件图。

数控机床的圆周进给是由回转工作台完成的，回转工作台可以与X轴、Y轴、Z轴三个坐标轴联动，从而加工出球面、圆弧曲面等复杂曲面。数控回转工作台可以实现精确的自动分度，从而扩大了数控机床的加工范围。随着数控技术越来越广泛的应用，数控回转工作台的发展已成为历史的必然。关键字：数控回转工作台,齿轮传动,蜗杆传动,数控技术

-I

A b s t r a c t

-III

目录

3.4.1 选择蜗杆传动类型...................................................................15 3.4.2 选择材料..................................................................................15 3.4.3 按齿面接触疲劳强度进行校核.................................................16 3.4.4 蜗杆与蜗轮的主要尺寸与参数………………………………… 18 3.5 轴承的选用....................................................................................................17 3.5.1轴承寿命的验算…………………………………………………… 19 3.5.2轴承游隙调整……………………………………………………..19

3.5.3 滚动轴承的配合………………………………………………………

3.5.4 滚动轴承的润滑………………………………………………………

3.5.5 滚动轴承的密封装置…………………………………………………

3.6 轴的校核与计算…………………………………………………………..22 3.6.1 轴一的校核与计算………………………………………………..22 3.6.2 轴二的校核与计算………………………………………………..25 3.7 夹紧机构的校核与计算…………………………………………………….3.8 齿轮上键的选择与计算…………………………………………………..第四章 控制系统的设计............................................................................27 4.1 CPU板............................................................................................................27 4.1.1 CPU的选择...............................................................................27 4.1.2 CPU接口设计...........................................................................28 4.2 驱动系统和人机界面....................................................................................28 结论...........................................................................................................29 参考文献...................................................................................................30 致谢及声明...................................................................................................31

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第一章

引

言

第一章 引 言

1.1 本课题的背景和意义

2010年在北京举办的第11届中国国际机床展览会上，数控机床、加工中心、复合机床等装备在制造业内已呈现出量大面广的态势，这类工作母机在各类制造业已经得到广泛普及，清晰地表达出了时代特征和发展潮流。机床运动不管是并联运动机床，还是运动叠加的串联机床，对大多数金属加工机床来说，数控进给复合运动的加工，都是以直线轴加上回转轴的联动来实现的。为了应对日益增多的复杂零件加工、提高加工的精度和效率，多轴机床和复合机床需要进一步的创新发展。因此，在现代加工中心的开发中，数控回转工作台的设计与制造便成为了研制机床部件的核心任务之一，而数控回转工作台，同时起着承载工作重量、夹持工件的功能，因此要非常重视其创新设计。

但是，在中国数控回转工作台的产业发展中也出现了很多的问题，情况并不容乐观，如产业结构不合理，产业还集中于劳动力密集型得产品；技术密集型产品明显落后于西方发达国家；生产要素的决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源的破坏力大；企业的总体规模还偏小、技术创新能力比较薄弱、管理水品也相对比较落后等。

从什么角度剖析中国数控回转工作台产业的发展状况？用什么方式评价中国数控回转工作台产业的发展程度？如何定位中国数控回转工作台产业的发展方向和前景？中国数控回转工作台产业发展与当前的经济热点问题关联度如何？此类问题，都是数控回转工作台产业发展中必须面对和解决的。中国数控回转工作台产业已经发展到了岔口：中国数控回转工作台生产企业急需选择发展的方向。

中国数控回转工作台产业发展研究报告阐述了世界数控回转工作台产业的发展历程，分析了中国数控回转工作台产业的发展现状和差距，开创性的提出了“新型的数控回转工作台产业”及其替代品产业概念，在此基础上，从而从四个方面即“以人为本”、“科技创新”、“环境友好”和“面向未来”准确界定了“新型的数控回转工作台产业”及其替代产品的内涵。根据“新型的数控回转工

第一章

引

言

1.3 数控回转工作台的原理与特点

数控回转工作台的使用，为加工中心和数控铣床提供了回转的坐标，通过第四轴、第五轴驱动转台完成等分、不等分或连续的回转加工，加工出复杂的曲面，使机床原有的加工范围得以扩大。数控回转工作台未来的发展方向是：在规格上向两头延伸，也就是开发小规格与大规格的转台以及相关的制造技术；在其性能方面将进一步提高刹紧力矩、提高主轴转速，向可靠性的方面发展。数控机床的圆周进给由数控回转工作台来完成，被称为数控机床的第四轴：回转工作台可以与X轴、Y轴、Z轴三个坐标轴联动，以加工出球、圆弧曲线等复杂曲面。回转工作台可以实现精确的自动分度，使数控机床的加工范围得以扩大。数控回转工作台主要用于数控镗床与铣床，其外形和通用工作台相似，不过它的驱动是伺服系统的驱动方式。它可以与其他伺服进给的轴联动。为自动换刀数控镗床的回转工作台。它的进给、分度转位和定位锁紧都是以给定的程序指令进行控制的。数控转台的发展方向是：在规格上向两头延伸，也就是开发小型转台和大型转台；在性能上将研制以青铜为材料的蜗轮，大幅度的提高工作台转速以及转台的承载能力；在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。机床工具行业的发展，依赖于行业技术整体水平和创新能力的提高，依赖于机床的数控化和产品的升级换代，依赖于制造业从刚性自动化向柔性自动化方向转变的这一社会需求，由于我国机床附件厂资金紧张的原因，造成技术创新和技术改造的力度不大，致使附件水平的发展严重滞后，从而成为制约民族机床工业发展的瓶颈。国产配套件在产品质量、性能、结构创新、品牌信誉、精度稳定性等方面与西方发达国家相比都存在一定的差距，但在产品的价格、交货期和售后服务上占有比较大的优势。另外，近几年台湾地区的数控附件产品明显加大了对大陆市场的开发力度，使国内市场竞争态势日趋激烈。在今后几年中，我国机床附件厂要发展中档次品种，在提高产品质量、性能水平与可靠性的同时，也要跟踪学习西方发达国家的先进技术，并在产品创新下功夫；总结经验，加强产、学、研的结合，走专业化生产的路子，面向市场，积极参与竞争以满足主机发展的需要。

第二章

数控回转工作台的原理与应用

渐增厚。但因为同一侧的螺距是相同的所以仍然可以保持正常的啮合。当工作台静止时转台必须处于锁紧状态。为此在蜗轮底部的辐射方向上有4对夹紧瓦并在底座上均布同样数量的小液压缸。当小液压缸的上腔接通压力油时活塞便压向钢球撑开夹紧瓦从而夹紧蜗轮。在工作台需要回转时，需先使小液压缸的上腔接通回油路，在弹簧的作用下钢球抬起夹紧瓦将蜗轮松开。转台的导轨面是由大型的滚柱轴承支承并由深沟球轴承、双列推力球轴承及双列圆柱滚子轴承保持准确的回转中心。数控回转工作台的定位精度主要取决于蜗杆副的传动精度因此必须采用高精度的蜗杆副。在半闭环控制系统中可以在实际测量工作台的静态定位误差之后确定需要补偿角度的位置以及补偿值，将其记忆在补偿回路中由数控装置进行误差补偿。在全闭环控制系统中由高精度的圆光栅发出工作台精确到位信号反馈给数控装置进行控制。转台设有零点，当它作回零运动时先用挡铁压下限位开关使工作台降速然后由圆光栅或编码器发出零位信号使工作台精确地停在零位。数控回转工作台可以作任意角度的回转和分度也可以作连续的回转进给运动。数控回转工作台的具体结构如图2-1所示。

2.2 设计准则

本课题的设计准则：

1）分析转台的原理和性能；

2）创造性的利用所需要的物理性能； 3）预测机床意外载荷； 4）判别功能载荷和意义；

5）提高合理应力分布以及刚度； 6）创造有利载荷条件；

7）应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸； 8）重量要合理；

9）零件与整体零件之间精度适宜； 10）根据性能组合选择材料； 11）功能设计应适应制造工艺； 12）降低制造成本。

第三章

数控回转工作台的设计

第三章 数控回转工作台的设计

3.1 传动方案的选择

3.1.1 传动方案传动时应满足的要求

此次设计的数控回转工作台主要由原动机、传动装置和转台组成，传动装置是在原动机和转台之间传递运动和动力的，可实现精准地分度运动。合理的传动方案应满足以下要求：

（1）机械功能的要求：应满足工作台的功率和运动形式的要求；（2）工作条件的要求：满足工作环境和工作制度要求；（3）工作性能要求：应该保证该转台工作可靠、传动效率高；

（4）结构工艺性要求：要满足结构简单、尺寸紧凑、使用维护方便、经济性合理等要求。

3.1.2 传动方案及其分析

如图3-1的传动方案所示，数控回转工作台的传动方案：一级传动为齿轮减速传动，二级传动为蜗轮蜗杆传动。

图3-1 传动方案

数控回转工作台的传动方案路线为：交流伺服电机—齿轮减速传动—蜗杆传动—数控回转工作台。

第三章

数控回转工作台的设计

度，从而实现位移，因此，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，与伺服电机接受的脉冲形成了呼应，因此称为闭环，这样一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又回收了多少脉冲，如此，就能够很精确的控制电机的转动，因此，可以实现精确定位。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便，产生电磁干扰，对环境有要求。它一般用于对成本敏感的普通工业以及民用场合。

无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机无需维护，效率高，运行温度低，电磁辐射小，寿命长，适用于各种环境。

2.交流伺服电机是无刷电机，可以分为同步与异步电机，目前的运动控制中一般都采用同步电机，它的功率范围很大，可以得到很大的功率。惯量大，最高的转动速度低，并且随着功率的增大而快速的降低。因此，适合于做低速平稳运行的应用。

3.伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成了电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时，电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，从而，调整转子转动的角度。伺服电机的精度由编码器的精度决定。

3.2.2 伺服电机的选择及运动参数的计算

伺服电机的额定功率应等于或稍大于工作要中求的功率。如果额定功率小于工作中的要求，则不能保证工作机器正常工作，或是电机长期过载、发热大而过早损坏；假如额定功率过大，则电机价格高，由于效率和功率因数低而造成浪费。工作所需功率为：Pw=FwVw/1000w Pw=Tnw/9550w

式中T=150NM,nw36rmin，电机工作效率w=0.97代入上式得

Pw15036/(95500.97)0.57KW

电机所需的输出功率为：Po=Pw/

第三章

数控回转工作台的设计

常生活中用的手表、电扇等都要使用各种各样的齿轮。齿轮的种类很多，有圆柱直齿轮、圆柱斜齿轮、螺旋齿轮、直齿伞齿轮、螺旋伞齿轮、蜗轮等。其中使用较多，亦较简单的是圆柱直齿轮，又称标准圆柱齿轮。

直齿圆柱齿轮啮合时，齿面的接触线均平行于齿轮的轴线。因此轮齿是沿整个齿宽同时进入啮合、同时脱离啮合的，载荷沿齿宽突然加上及卸下因此直齿圆柱齿轮传动的平稳性差，容易产生噪音和冲击，因此不适合应用于高速以及重载的传动中。

根据GB/T10085—1988的推荐，本次毕业设计采用的均为直齿圆柱齿轮。

3.3.2 齿轮材料的选择原则

齿轮材料选择的基本原则：

1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。

2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。

齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。

3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。

4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。

第三章

数控回转工作台的设计

m=1.25mm。

3）计算齿轮传动中心距：am(z1z2)270mm,中心距尺寸的尾数应为0或5。

4）计算齿轮的几何参数：分度圆直径：d1mz145mm，d2mz288mm；齿宽：bdd120mm，取b2=20mm,b1=15mm。齿顶圆直径：da1m(z12ha)=48mm，da2m(z22ha)=90mm；齿根圆直径：df1m(z12ha2c)=40mm；df2m(z22ha2c)=83mm。基圆直径db1d1cosd1cos20o42.3mm；db2d2cosd2cos20o82.7mm。

（4）校核齿轮传动的弯曲疲劳强度

查图16-25取标准齿轮（x=0）的复合齿形系数YFS1=4.2,YFS2=3.96;按式（16-23）验算齿根弯曲疲劳强度

2KT1YFS211071944.2MPa85.25MPaF1

F1d1bm45652.5Y3.96MPa80.38MPaF2

F2F1FS285.25YFS14.2经验算，齿根弯曲疲劳强度满足要求，故合格。

（5）计算齿轮的圆周速度，确定齿轮精度

齿轮的圆周速度为 d1n13.1445980

vms3.53ms

601000601000

查表16-7，根据圆周速度v=3.53ms,取该齿轮传动为8级精度。

（6）绘制齿轮零件图3-2和图3-3。

3.3.4 结构设计

根据齿轮的尺寸查机械设计手册表3.7—31得出小齿轮为实心齿轮，大齿轮为孔板式齿轮。结构图如下图所示：

第三章

数控回转工作台的设计

3.4 蜗轮与蜗杆的选用与校核

3.4.1 选择蜗杆传动类型

由于本次传动场合为机床上的工作台，整体传动要求传动精度高，同时蜗杆副存在传动间隙，因此采用了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置调整间隙。根据整体传动比需要设计比较大，蜗轮蜗杆的整体传动比也比较大，蜗杆采用单头蜗杆，为了工作台在工作中受力平衡与工作平衡，蜗杆的旋向采用右旋。

3.4.2 选择材料

由于考虑到蜗杆传动效率不大，而且速度只是中等，故蜗杆用45号钢；为达到更高的效率和更好的耐磨性，要求蜗杆螺旋齿面淬火，硬度为45-55HRC。蜗轮用铸锡磷青铜Zcusn10Pb1，金属铸造。为了节约贵重的有色金属材料，此处的齿圈用青铜制造。

3.4.3 按齿面接触疲劳强度进行校核

根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，在校核齿根弯曲疲劳强度。传动中心距：

a3kT2(ZEZPH)2(2-5)（1）确定作用在蜗轮上的转距T2 按Z1=2，估取效率η=0.8，则:T2Ti153.4Nmm（2）确定载荷系数K 因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数Kβ=1；由表选取使用系数KA=1.15；由于转速不高，冲击不大，可取动载系数KV=1.1；则

KKAKKV11.151.11.2651.27

（3）确定弹性影响系数ZE

第三章

数控回转工作台的设计

δH1.531.27170402.310.9773429MPa

451552.5tanr

tan(r)验算效率 (0.95~0.96)已知r=19.45oarctanfv;fv 与相对滑动速度Vs有关 Vs=d1n1601000cosr35.51400601000cos19.54o2.76ms

从表中用插值法查的fv=0.0238;1.759o,代入式中得0.89~0.90，所以弯曲强度是满足要求的。

3.4.4 蜗杆与蜗轮的主要尺寸与参数

直径系数q=12；分度圆直径d1=42mm，蜗杆头数Z1=1；分度圆导程角

zm=arctan14.7o,齿形角20o;

d1蜗杆轴向齿距：PA=394mm；

蜗杆齿顶圆直径：da1d12ham50.4mm 蜗杆轴向齿厚：Sa12m=5.5mm 蜗轮：

Z2=120 Z1蜗轮齿数: Z2 =2a/m-q=120，变位系数Χ=0 蜗轮分度圆直径: d2mz23.5120=420mm 蜗轮喉圆直径: da2d22m=420+7=427mm

*传动比: i=蜗轮喉母圆直径: dg22ada2=462-432mm=30mm 蜗轮齿根圆直径： df2d22m(1.16X2)=415mm 蜗轮齿顶圆直径： de2d220.5m=425mm 蜗轮轮缘宽度： B=0.45（d1+6m）=20mm

3.5 轴承的选用

轴承是各种机械设备中的重要支撑件，其功能是支承轴或是轴上的零

第三章

数控回转工作台的设计

3.5.1 轴承寿命的验算

1．求比值 Fa27000.49 Fb5500根据表13-5，深沟球轴承的最大e值为0.44，故此时

Fae。Fb2．初步计算当量动载荷P,根据式(13-8a)Pfp(XFrYFa)

按照表13-6fp1.0~1.2，取fp=1.2。

按照表13-5，X=0.56,Y值需在已知型号和基本额定静载荷Co后才能求出。现暂选一近似中间值，取Y=1.5，则

P1.2(0.5655001.52700)N8556N

3.根据式（13-6），求轴承应有的基本额定动载荷值

60nLh60125050008556N61699N C=P1061064.按照轴承样本或设计手册选择C=61800N的6310轴承 此轴承的基本额定载荷Co=38000N.验算如下：

Fa27001）求相对轴向对应的e值与Y值。相对轴向载荷为0.07105，Co38000在表中介于0.07-0.13之间，对应的e值为0.27-0.31，Y值为1.6-1.4。2）用线性插值法求Y值。

(1.61.4)(0.130.07105)Y=1.4+1.579

0.130.07 X=0.56, Y=1.579 3)求当量动载荷Po P=1.2(0.5655001.5792700)8870.28N 4)验算6009轴承的寿命，根据式（13-5）

106C106618003()()h7000h5000h

Lh60nP6012508870.28即高于其计算寿命。故该对轴承适用。

3.5.2 轴承的游隙的调整

轴承的游隙通过预紧时靠端盖下的垫片来调整的，这样比较方便。

3.5.3 滚动轴承的配合

滚动轴承是标准件，为使轴承便于互换和大量生产，轴承内孔于轴的配合采

第三章

数控回转工作台的设计

3.5.5 滚动轴承的密封装置

密封对轴承来说是不可缺少的。密封既可以防止润滑剂的泄露，也可以防止外界有害异物的侵入。否则会引起轴承滚道的磨粒磨损，降低轴承的使用寿命，还可能使轴承零件受到有害气体和水分的锈蚀，加速润滑剂老化。因此，轴承的密封装置是轴承系统的重要设计环节。设计时应考虑能达到长期密封和防尘的作用，同时要求摩擦和安装误差小，拆卸、装配方便，维修保养简单。

密封装置可分为静密封（固定密封）和动密封（转动密封）两种，前者称为垫圈密封，后者称为密封圈密封。按密封的结构形式又可分为接触式密封和非接触式密封。

接触式密封是密封装置和密封部位间存在着贴合压力的直接接触。因此接触式密封装置的接触形式、贴合压力、润滑状态、滑动速度以及相接触处的表面加工质量等因素都会直接影响到轴承摩擦力容许转速及温升。所有接触式密封装置在运转使用过程中会发生磨损，其磨损和失效的程度与接触式密封装置本身性能及使用条件有关。

非接触式密封就是密封装置和所需密封部位间不发生直接接触。由于非接触式密封装置中的密封间隙处，除了存在润滑剂摩擦外均不会出现任何其他的摩擦，因此非接触式密封不会产生磨损，使用时间较长也不会产生明显的热量，可适用于转速较高的地方。但密封的间隙也不能过大，否则起不到密封效果。

轴承的密封装置可以设置在轴承的支承部位，也可以设置在轴承上，前者为支承密封，后者为自身密封。

此处采用的是接触式密封，唇形密封圈。

唇形密封圈靠弯折了的橡胶的弹性力和附加的环行螺旋弹簧的紧扣作用而套紧在轴上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要紧密封的部位。即如果是为了油封，密封唇应朝内；如果主要是为了防止外物浸入，蜜蜂唇应朝外。

3.6 轴的校核与计算

轴是组成机器的重要零件之一。轴的主要功能是支撑齿轮或带轮等传动零件和轴上其他零件，并传递运动和动力。同时，它又通过轴承被支撑在机架上。轴

第三章

数控回转工作台的设计

2T2350167N476N6 d273tantan20o4666N1748N

蜗轮的径向力

FrFrocoscos121520

蜗轮的轴向力

Fa=Fttan4666tan12o1520N1015N

蜗轮的圆周力

Ft2

3)计算支反力及弯矩。根据图b所示的受力关系绘制垂直平面内的受力简图，如图c所示。求支反力：由MB0,得

Fr59FAV118Fad20

Fr59Fad217385910142732所以 FAVN88N

118118由FV0, 得FBVFrFAV1738(-98)N1866N

求垂直平面各截面的弯矩。对轴的各截面受力状态分析可知，传动力作用点所承受的弯矩最大，对该截面设定为I-I截面；此外，轴段3上承受了较大弯矩的部位是与轴段4连接的直径变化处，对该界面设定为截面。上述两截面是需要校核的两个截面。

； 截面：MIV左9859Nmm5682Nmm

MIV右=183659Nmm108326Nmm

截面：MV1836(5933)Nmm47766Nmm

根据上述计算结果绘制垂直平面内的弯矩图，如图C所示。

计算水平平面内的支反力及弯矩。根据图b所示的受力关系绘制水平平面内的受力图，如图d所示。

求支反力：；由MB0,得

如图d所示，传动力Ft布置于两支反力的中间，且距离相等，故

Ft4666

FAHFBHN2363N

22求垂直平面各截面的弯矩。

截面：MIH233359Nmm=137667Nmm

截面：MV2333(5933)Nmm60668Nmm 求各剖面的合成弯矩。I-I截面：MI左=M2IVM2IH (-5782)21376472Nmm137668Nmm

MI右=M2IVM2IH10832421376472Nmm175259Nmm 截面：

第三章

数控回转工作台的设计

3.6.2 轴二的校核与计算

轴二即蜗杆轴的校核与计算方法与轴一相同，经校验该轴符合要求。

3.7 夹紧机构的校核与计算

在本次设计中采用液压缸作为转台的夹紧机构，液压缸又被称为油缸，它是液压系统中的执行元件，其功能就是将液压能转换成直线往复式或摆动式的机械运动。液压传动具有很多优点：

1、工作比较平稳，反应快，冲击小，可以高速启动；

2、液压缸的体积小，重量轻，惯性小，结构紧凑，能够输出较大的力；

3、控制调节方便，便于实现自动化；4由于功率损失所产生的热量可由流动的油带走，因此，可避免在系统某些局部位置所产生的过度温升。

单个油缸的尺寸计算：

1、活塞：

第三章

数控回转工作台的设计

选A型平键 根据直径d=15mm和轮毂宽度15mm，从表21-1中查的键的截面尺寸为b=5mm，h=5mm，l=10mm，此键的标记为：

键 55 GB 1096-90（2）校核挤压强度

p4Tdhlp L=L-B=(10-5)mm=5mm T=525250Nmm，由表21-2查的许用挤压用力为p=（100-120）Mpa 则p452525015510MPa79.8MPap，故挤压强度足够。电机外伸轴上的半圆键为 键 C315 GB 1096-79 其校核方式和蜗杆轴上的键相同，经校核强度足够。

第四章

控制系统的设计

0、定位器中断1）、RAM为128B、14位的计数器WDT、I/O接口共有32个。

4.1.2 CPU接口设计

CPU接口部分示意图如4—1所示：

图4—1 AT89C51需要完成的任务：

（1）将行程开关的状态读入CPU,通过中断进行处理，它的优先级别最高。（2）通过程序实时控制电机和电磁阀的运行。

（3）接受键盘中断指令，并响应指令，将当前行程开关状态和键盘状态反应到LED上，实现人机交互的作用。AT89C51的I/O接口按以下方式分配： 1）2）3）4）P0口通过锁存器741S373控制七段数码管的段； P1口通过扫描矩阵键盘获取外部指令； P3口控制七段数码管的位的选择；

P4口用于反馈回路的信号输入（光栅）、电磁阀驱动、急停信号等。

4.2 驱动系统和人机界面

传动驱动部分包括交流伺服电机和电磁阀的驱动，交流伺服电机必须满足快速急停、定位和退刀时可以快速运行、工作时能带动工作台并克服外力并按照指令的速度运行。在定位和退刀时夹紧机构放松。

人机界面的设计准则为：要有良好的人机交互能力，要求操作方便。此系统中的八个数码管前四个可以显示键盘输入的数据等指令，后四个可以记下工作台的显示光栅反馈给单片机的位置信号，并将角度位移显示出来。

致谢及声明

致

谢

衷心感谢导师杨教授对本人的精心指导。在此次毕业设计中，由于我所学知识过于繁杂，而且不精，不够系统，所以在做毕业设计时总是会有茫然的感觉，往往遇到问题时就会向老师请教，老师也总是不厌其烦地给我讲解，给我启发，让我知道该怎么去解决所遇到的问题，慢慢得，我学会了如何独立的去解决问题。记得每次去见老师，让老师检查我们所做的东西，老师往往要在电脑前坐好几个小时给我们指点设计中的不足。真诚地感谢杨老师的辛勤付出！

杨教授的言传身教将使我终生受益，同时，杨教授广博的学识和严谨的治学态度也值得我终生学习。

第三篇：《控制系统的设计与实施》教学设计

《控制系统的设计与实施》教学设计

1．教材分析及教学设计介绍

本节内容为本节的第四时，是本节、本章、本书的最后一个时。在前面的学习中，学生已经了解了结构、流程、系统、控制与设计的关系。设计是技术的重要组成部分之一，而且《技术与设计2》大部分都是围绕着设计这个主题来展开的。

结构是设计的基础，流程是设计的方法，系统是设计的保障，控制是设计的关键。

本节可使学生了解控制系统设计的一般思路和步骤，以电加热器的设计为例，实现发热、包层、控制、定时、过热保护等，这电加热器，大部分的学生都有一定的使用各损坏加热器的经验，作起来有一定的实践性。

【学情分析】

学生对一些产品有一定的使用经验，这些经验有成功的，也有失败的，通过控制系统的分析与设计，使学生对一定的实践经验的生活经历，上升到一定的理论认识，对失败的使用经验，能从控制与设计的角度重新的认识。

【教学目标】

知识与技能：

（1）

了解简单被控制对象的基本特征。画出系统方框图，形成初步设计方案

（2）

能设计制作一个控制方法，能进行模拟控制并调试。

过程与方法：通过案例式的探讨和实践改良的技术活动，提高分析能力，培养探究精神。学习权衡的思想。

情感、态度和价值观：

（1）

通过对控制系统的设计与实施的分析，体会产品设计中人性化的设计思想。

（2)培养认真严谨的态度，进而树立“以人为本”的设计理念。

（3)

通过多种形式的教学活动，提高学生学习技术的兴趣。

【重点与难点】

重点：控制系统设计的一般思路。

难点：闭环系统的设计。

关键：案例分析与方框图的绘制。

【教法设计】

（1）通过教师的引导和实例，探究控制系统设计与实施的含义。

（2）通过体验活动，结合学生生活经验，归纳总结控制系统设计与实施的方法。

（3）讲解设计的一般思路，要有所侧重，从众多的因素中选出重点的，不必面面俱到。

（4）通过实践改造活动，让学生感受和领悟，创新的设计思想，并引导学生思考实现合理的设计与控制还要考虑的因素。

【学法设计】

引导学生进行“问题式学习”，通过尝试——发现，探索——研究的过程来掌握本节的知识，在老师的帮助下，把生活中的经验逐步与控制系统联系起来，通过动手实践、改造，亲身体会这种控制实施方法，体验成就感！

【教学资源准备】

以学生动手做与设计方框图为主，制作电吹风控制系统的视频，容纳一些视频和例子说明及方框图的展示。

【教学策略】

本节书从理论上讲内容较难，学生理解起来比较困难，为了能有较好的堂效果，设计如下：

（1）通过一些具体的生活中例子对比来导入有关控制的设计方法，从而引入题。

（2）教师根据本中的案例，引导学生解决问题，提高学习的自主能力。

（3）寻找一些贴近学生生活实际和典型的《电吹风》《电暧气》（有开环与闭环两种）等案例，利用媒体教学手段增加堂气氛，帮助学生在快乐、轻松的氛围中掌握知识。抽水马桶水箱不适合农村的学生，自动升旗控制的设计，难度相对高些，但比较实用，但要结合学生玩电动车的经验。

（4）老师起到引导的作用，学生为主体，在学生掌握的基础上，堂交给学生。让学生进行设计。设计个改进身边的一些控制系统，从而使得学生完成本堂的内容。

2．教案

【新教学】

1、控制系统设计的一般思路

选择开环还是闭环：依据控制精度与条。

被控对象特性的获取方法：往往难以直接得到，从输入与输出之间的关系，若干个干扰因素的分析：找了影响最大的。

简单系统的控制：

执行器与检测器的选择：

设计图样等：

开环控制系统的设计

电风扇，电吹风的设计：

电风扇控制系统的设计：被控对象是电风扇，被控制量是电风扇输出的风速，控制量是电机的转速。设计的目的有：一是有定时关闭电风扇。二是有不同的风速。三是又定时，又有不同的风速。

案例分析：电吹风控制系统的设计（要先介绍一下电吹风的工作原理）

与学生一起分析，这个系统要达到的目的是什么？控制的对象是什么？被控对象有哪些特性？被控量的控制量分别是什么？外界的干扰因素是什么？经济实用？安全教育与设计。

可以选择熨斗，电加热棒，电褥子等进行分析，这些设备，学生有一些使用的经验，拿出来加以分析，还可以增加学生的安全意识。

2、闭环控制系统的设计

对于简单的闭环控制系统有如下的要求：

①

必须是稳定的。一是工作时要稳定，二是干扰出现时要稳定，这个稳定是通过调节而出现的稳定。

②

控制精度要符合要求系统的输出值与给定值要变化，而且在变化的范围内。

③有较好的抗干扰性能。

④几项要求有时产生矛盾，要平衡有侧重点的解决。

案例分析：抽水马桶水箱的自动控制系统的设计。

设计目的与节水：

设计项目：

设计要求：

设计分析：

被控量，控制量，干扰量。分析设计思路。

绘制方框图：

知识与技能：

让学生了解在设计的一般思路，应注意目的，控制量与被控量干扰因素。选择输入与输出的关系检测，执行器，检测器的选择。

让学生自行画出与设计方框图。

综合实践：近几年的冬天，总一些报道说，太阳能热水器出现冻坏的住户，请利用控制系统的知识，分析一下原因，并提出修改设计方案。

【外拓展】

为了加深学生对知识的记忆、理解，鼓励学生全面的、辨证的分析问题。对生活中的一些个系统进行分析，思考，并能收集一些设备的工作原理，只有在掌握了大量的系统的工作原理，占有大量的资料的前提下，对系统进行分析，画出方框图，才能对其设计有一定的了解。

：控制系统的设计与实施

第四篇：无线电干扰与干扰处理

无线电干扰与干扰分析

无线电干扰指在射频（9KHz一3000GHz）频段内，可能对有用信号造成损害的无用信号或电磁骚扰。它可能对无线电通信系统的接收产生影响，如性能下降、误解或信息丢夫。当干扰危害无线电导航或其它安全业务的正常运行，或严重地损、阻碍，或一再阻断按规定正常开展的无线电业开时，这种干扰称为有害干扰。

一、无线电干扰的分类及成因

无线电干犹如按传导形式区分，可分为产导干扰和辐射干扰两大类。但通常按干扰源的性质区分，分为自然干扰和人为干扰两大类。自然干扰来源于自然现象，是不可控制的。主要有天电干扰、太阳干扰、宇宙干扰等。人为干扰来源于机器或其他人工装置。是可控制的。人为干扰又可区分为无线电设备干扰和非无线电设备干扰两类。非无线电设备干扰包括工业、科研、医疗等电器设备干扰，电力线干扰等。为防止其对无线电业务产生有害干扰，国家际准中已对其使用频率和辐射允许值作出了规定。

无线电设备干扰在无线电干扰中占有较大的比例。主要有：

1．同频干扰。凡由其它信号源发送出来与有用信号的频率相同并以同样的方法进入收信机中频通带的干扰都称为同频干扰。由于同频干扰信号与有用信号同样被放大、检波，当两个信号出现载频差时，会造成差拍干扰；当两个信号的调制度不大同时，会引起失真干扰；当两个信号存在相位差时也会引起失真干扰。干扰信号越大，接收机的输出信噪比越小。当干扰信号足够大些，可造成接收机的阻塞干扰。这种干扰，大都是由于同频复用保扩距离太小造成的。一些违章使用电台者，私自使用频率，有意或无意使用与合法电台相同的频率，但因复用距离太小往往对合法无线电台（站）造成同频干扰。当然，也有因无线电管理部门指配频率不当，或相邻地域的无线电管理部门在指配频率时未进行频率协调、或通信网络设计部门在通信网络设计时，对网络电磁兼容性分析计算上疏忽或失误等原因造成同频干扰的。

2．邻频干扰。凡是在收信机射频通带内或通带附近的信号，经变频后落入中频通带内所造成的干扰，称为邻频干扰。这种干扰会使收信机信噪比下降，灵敏度降低；强干扰信号可使收信机出现阻塞干扰。这种干扰，大部分是由于无线电设备的技术指标不产合国家标准造成的。在发射机方面，如频率稳度太差或调制度过大，造成发射频谱过宽，可造成对他台的邻频干扰、就80系列民用调频电话机而言，国家规定信道间隔为25KNZ，最大频偏为5KHz，最高调制频率为3000Hz．经计算其调制带宽为16KHz。事实上由于传输过程中的非线性．发射机发射所占用的频带比需要的要宽。如不严格控制影响发射机带宽的各因素．很容易产生不必要的带外辐射；在收信机方面，当中频滤波器选择性不良时，便容易形成干扰或使干扰变得严重。

3．带外干扰。

发信机的杂散辐射和接收机的杂散响应产生的干扰，称为带外干扰。

（1）发信机的杂散辐射干扰

在VHF和UHF的低频段，移动通信设备尤其是基站的发信机大都采用晶体振荡器以获得较高的频率稳定度。主振的频率fo经多次倍频后才得到要求的发射

频率f T。由于倍频器和倍频放大器的非线性作用，产生了大量的谐波，其频率为fo的1倍、2倍、3倍……。若倍频回路的滤波特性欠佳，这些谐波就会同fT一起放大并辐射出去，干扰在相应频率上工作的接收机。这种干扰可在发信机占用带宽外附近的一个或多个频点上产生。总之，这种干扰是由于发信机的杂散辐射值过大造成的，为此，各种类型的发信机的杂散辐射值，国家标准中大都有严格的规定。发信机杂散辐射值过大，通常是由于倍频次数多、倍频器输出回路的选择性差、倍频器之间的屏蔽隔离不良等因素造成的。

（2）收信机的杂散响应

接收机除收到有用信号外，还能收到其它频率的无用信号。这种对其它无用信号的“响应”能力，通常称为杂散响应，它与接收机本振的频率纯度有关。超外差或收信机的杂散响应主要有镜频响应和中频响应。镜频响应，即镜像频率响应。如图所示，如 fR为接收频率、fi为中频频率，fL为本振频率，则对应镜像频率fR’为：

fR’=fR一（fR—fL）一fi=fR—fi—fi=fR—Zfi

由于镜像频率与本振频率差拍产生中频，同样可以通过中频回路。因此收信机可以在镜像频率上产生响应。中频响应。当干扰信号频率等于收信机的中频频率，干扰信号从收信机的输入回路漏入而高放回路对其抑制不够时，中信号即可直接进入中频回路而产生中频响应。收信机的杂散响应，通常是由于发信机的杂散辐射造成的当然它也与收信机本身的本振频率纯度输入回路和高放回路选择性有着直接的关系。

二、干扰分析几点心得

用频谱分析仪分析干扰的来源、根据干扰信号的频率确定干扰源

在解决电磁干扰问题时，最重要的一个问题是判断干扰的来源，只有准确将干扰源定位后，才能够提出解决干扰的措施。根据信号的频率来确定干扰源是最简单的方法，因为在信号的所有特征中，频率特征是最稳定的，并且电路设计人员往往对电路中各个部位的信号频率都十分清楚。因此，只要知道了干扰信号的频率，就能够推测出干扰是哪个部位产生的。

对于电磁干扰信号，由于其幅度往往远小于正常工作信号，因此用示波器很难测量到干扰信号的频率。特别是当较小的干扰信号叠加在较大的工作信号上时，示波器无法与干扰信号同步，因此不可能得到准确的干扰信号频率。

而用频谱分析仪做这种测量是十分简单的。由于频谱分析仪的中频带宽较窄，因此能够将与干扰信号频率不同的信号滤除掉，精确地测量出干扰信号频率，从而判断产生干扰信号的电路。

2.根据干扰信号的带宽确定干扰源

判断干扰信号的带宽也是判断干扰源的有效方法。例如，在一个宽带源的发射中可能存在一个单个高强度信号，如果能够判断这个高强度信号是窄带信号，则它不可能是从宽带发射源产生的。干扰源可能是电源中的振荡器，或工作不稳定的电路，或谐振电路。当在仪器的通频带中只有一根谱线时，就可以断定这个信号是窄带信号。

根据傅立叶变换，单根的谱线所对应的信号是周期信号。因此，当遇到单根谱线时，就要将注意力集中到电路中的周期信号电路上。

3．用近场测试方法确定辐射源

除了上述的根据信号特征判断干扰源的方法以外，在近场区查找辐射源可以

直接发现干扰源。在近场区查找辐射源的工具有近场探头和电流卡钳。检查电缆上的发射源要使用电流卡钳，检查机箱缝隙的泄漏要使用近场探头。

3.1 电流卡钳与近场探头

电流探头是利用变压器原理制造的能够检测导线上电流的传感器。当电流探头卡在被测导线上时，导线相当于变压器的初级，探头中的线圈相当于变压器的次级。导线上的信号电流在电流探头的线圈上感应出电流，在仪器的输入端产生电压。于是频谱分析仪的屏幕上就可以看到干扰信号的频谱。仪器上读到的电压值与导线中的电流值通过传输阻抗换算。传输阻抗定义为：仪器50? 输入阻抗上感应的电压与导线中的电流之比。对于一个具体的探头，可以从厂家提供的探头说明书中查到它的转移阻抗ZT。因此，导线中的电流等于：

I = V / ZT

如果公式中的所有物理量都用dB表示，则直接相减。

对于机箱的泄漏，要用近场探头进行探测。近场探头可以看成是很小的环形天线。由于它很小，因此灵敏度很低，仅能对近场的辐射源进行探测。这样有利于对辐射源进行精确定位。由于近场探头的灵敏度较低，因此在使用时要与前置放大器配套使用。

3.2用电流卡钳检测共模电流

设备产生辐射的主要原因之一是电缆上有共模电流。因此当设备或系统有超标发射时，首先应该怀疑的就是设备上外拖的各种电缆。这些电缆包括电源线电缆和设备之间的互连电缆。

将电流探头卡在电缆上，这时由于探头同时卡住了信号线和回流线，因此差模电流不会感应出电压，仪器上读出的电压仅代表共模电流。

测量共模电流时，最好在屏蔽室中进行。如果不在屏蔽室中，周围环境中的电磁场会在电缆上感应出电流，造成误判断。因此应首先将设备的电源断开，在设备没有加电的状态下测量电缆上的背景电流，并记录下来，以便与设备加电后测量的结果进行比较，排除背景的影响。

如果在用天线进行测量时将频谱分析仪的扫描频率局限感兴趣的频率周围很小的范围内，则可以排除环境中的干扰。

3.3用近场探头检测机箱的泄漏

如果设备上外拖电缆上没有较强的共模电流，就要检查设备机箱上是否有电磁泄漏。检查机箱泄漏的工具是近场探头。将近场探头靠近机箱上的接缝和开口处，观察频谱分析仪上是否有感兴趣的信号出现。一般由于探头的灵敏度较低，即使用了放大器，很弱的信号在探头中感应的电压也很低，因此在测量时要将频谱分析仪的灵敏度调得尽量高。根据前面的讨论，减小频谱分析仪的分辨带宽能够提高仪器的灵敏度。但是要注意的是，当分辨带宽很窄时，扫描时间会变得很长。为了缩短扫描时间，提高检测效率，应该使频谱分析仪的扫描频率范围尽量小。因此一般在用近场探头检测机箱泄漏时，都是首先用天线测出泄漏信号的精确频率，然后使仪器用尽量小的扫描频率范围覆盖住这个干扰频率。这样做的另一个好处是不会将背景干扰误判为泄漏信号。

对于机箱而言，靠近滤波器安装位置的缝隙是最容易产生电磁泄漏的。因为滤波器将信号线上的干扰信号旁路到机箱上，在机箱上形成较强的干扰电流，这些电流流过缝隙时，就会在缝隙处产生电磁泄漏。

第五篇：电梯控制系统中信号反馈问题详解

电梯控制系统中信号反馈问题

电梯控制系统中的信号多种多样，通常电梯控制系统信号反馈主要有以下几种：①控制系统运行指令的执行器件的反馈信号（如上下行接触器、制动接触器、运行接触器、抱闸接触器、快慢车接触器等信号）；②ACVV及VVVF装置故障信号，VVVF运行中信号反馈；③抱闸线圈得失电检测信号反馈（即抱闸线圈动作检测信号）；④电机热保护信号反馈（或电机过电流信号）；⑤电源错缺相信号反馈；⑥速度检测信号反馈。

针对以上几个主要信号反馈问题作简单介绍，以帮助读者设计电气原理图和编制系统程序。1 控制系统运行指令的执行器件的反馈信号

运行指令的执行器件通常是由一些接触器或继电器组成，也就是说我们可以将这些接触器或继电器辅助触点接入微机控制系统中，由微机来判别这些器件的执行情况。在电梯每次起动前，都对这些信号进行检测，在这些器件收到微机的执行指令后也要进行一次状态检测。如果执行器件的反馈信号在电梯起动前正确，则允许电梯的内外指令登记，否则电梯进入故障保护状态；如果执行器件收到微机的执行指令后反馈给微机系统的信号正确，则允许电梯作正常运行；如果执行器件收到微机的执行指令后反馈给微机系统的信号不正确，则微机立即取消执行指令，控制电梯紧急停止并进入故障保护状态。笔者维修一台电梯，型号为SPVV，该电梯控制系统采用OMRON C200H可编程控制器，拖动系统采用德国交流调压调速装置，内外召唤指令输入及输出采用矩阵扫描方式。该电梯故障现象为：当电源刚接通时，C200H第二通道有矩阵扫描脉冲输出，大约2～3s后，扫描脉冲消失，从而使电梯无法进入正常运行状态。该电梯部分执行器件反馈信号如图1所示。

从图1中我们可以看出该电梯检修部分是通过调压装置输出动力电源，因为执行器件只有3个主接触器SC、XC及C，从PLC输入点可以观察到第6通道02点不导通，在待机状态下02点应该处于导通状态，经观察发现C接触器铁芯卡住，致使02点输入信号不正常，将C接触器进行修复，控制屏重新上电，一切恢复正常。C接触器是该电梯控制系统中起着非常重要作用的一个执行器件，它直接给电机提供直流制动力矩，如果C接触器有机械卡住或线圈断路情况，电梯将产生飞车以致引起电梯冲顶或 底。后经询问客户，该电梯确实发生过冲顶。下面我将OTIS300VF电梯控制系统中的主要执行器件的反馈信号画给读者，以供参考（如图2）。

在图2中，U表示上行继电器；D表示下行继电器；SC表示速度检测继电器；ETSC表示紧急终端速度检测继电器；INS为检修继电器；UD表示运行继电器；UDX表示运行辅助继电器；LB表示松闸继电器。2 ACVV及VVVF装置故障信号，VVVF运行中信号反馈

ACVV及VVVF装置故障信号、VVVF运行中信号也称为使能信号，它们大多数由继电器或光电晶体管输出，此信号可直接送入微机控制系统输入接口回路中，如果故障信号出现时，控制系统应立即取消内外召唤指令，使电梯停止运行；如果VVVF装置运行中信号正确，则电梯抱闸打开，电梯运行，如果运行中信号丢失，电梯停止运行，并进入故障保护状态。故障信号是对电梯拖动系统进行实时监控，此信号反馈对电梯安全运行至关重要。抱闸线圈得失电检测信号反馈（即抱闸线圈动作检测信号）

抱闸线圈得失电检测可通过抱闸微动开关进行检测，当抱闸线圈得电时，抱闸打开带动微动开关动作，微动开关信号反馈给微机输入接口电路，自微机发出抱闸打开指令起延迟1～2s时间。如果在1～2s时间内收到微动开关反馈信号不正确，控制系统应立即取消电梯运行的各种命令，使电梯进入无效运行状态。这一信号对于保护电机及各种调速装置非常有用，处理不当的话，容易引起重大设备损坏，严重的会引发火灾。电机热保护信号反馈（或电机过电流信号）

预埋在电机内部的热敏电阻是检测电机是否过热的器件，此信号通过外部电子线路对这一信号进行放大和比较后反馈给微机输入接口电路中，由软件实施控制。电机过电流信号在不同的电梯中执行器件不同，在交流双速梯和交流调压调速梯中，该信号通常由热继电器给出，此时该信号可直接串入电梯安全回路中，也可输入微机输入接口。在变频调速电梯中，变频器输出电流由变频器故障信号或运行中信号进行监测，这一信号的处理方法在上面已作了详细说明，这里不作说明。在变频器三相交流输入侧的过电流可通过三相空气开关或热继电器进行检测，采用空气开关可直接切断变频器动力电源，空气开关容量的选择应与变频器的容量一致；由热继电器进行检测时，需将热继电器输出信号串入电梯安全回路中或直接送给微机输入接口电路中由软件实施控制。5 电源错缺相信号反馈

该信号反馈大多数采用相序继电器输出，给出的信号可直接串入电梯安全回路中，这里不再细说。6 速度检测信号反馈

在有些直流调速和交流调速电梯中，通常将电机速度反馈信号单独送到速度检测器。速度检测器由一些电子元器件构成，速度反馈信号源有2种：一是模拟量（直流测速发电机）；另一种是数字量（由旋转编码器产生）。对于模拟量信号源可直接由比较电路进行信号比较及放大电路处理，由继电器或晶体管输出。继电器或晶体管输出的信号反馈给微机输入接口，由微机控制电梯是否处于正常运转状态。在VVVF拖动系统中速度检测信号直接进入变频器，变频器输出故障信号给微机系统，这种情况在上面已作了说明，这里不必细说。

通过以上几个例子的说明，我们可以看出对于电梯整个控制系统来说，控制信号的反馈构成了一个完整的电梯自动控制系统，只有正确认识各种控制信号反馈的意义，才能建立一个完善的电梯控制原理图及可靠的系统软件，从而保证电梯可靠安全的运行。