第三章 机电控制工程对象的分析.docVIP

机电控制工程对象的分析 本章教学要点和要求 重点掌握机电控制工程对象的分析方法 理解分析与综合的概念 能根据控制对象的工艺过程会出顺序功能图 机电控制工程的对象分析 机电控制工程的对象分析包括工艺过程分析、环境分析、运动分析、技术分析、使用者素质分析。 机电控制对象的工艺过程分析 机械加工中工艺过程：在生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程，称为工艺过程。国际电工委员会(International Electro Technical Commission)的缩写 图3-1 单序列结构 （2）选择序列结构 1）选择序列的开始称为分支。某一步的后面有几个步，当满足不同的转换条件时，转向不同的步。如图3-2所示，当步5为活动步时，若满足条件e=1，则步5转向步6；若满足条件f=1，则步5转向步8；若满足条件g=1，则步5转向步12。 图3-2 选择序列的分支 图3-2 选择系列的分支 2）选择序列的结束称为合并。几个选择序列合并到同一个序列上，各个序列上的步在各自转换条件满足时转换到同一个步。如图3-3所示，当步7为活动步，且满足条件h=1，则步7转向步16，当步9为活动步，且满足条件j=1时，则步9转向步16；当步12为活动步，且满足条件k=1时，则步12转向步16。 图3-3 选择序列的合并 图3-3 选择系列的合并 （3）并行序列结构 1）并行序列的开始称为分支，当转换的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为并行序列。它们被同时激活后，每个序列中的活动步的进展将是独立的。如图3-4所示，当步11为活动步时，若满足条件b=1，步12、14、18同时变为活动步；步11变为不活动步。并行序列中，水平连线用双线表示，用以表示同步实现转换。并行序列的分支中只允许有一个转换条件，并标在水平双线之上。 图3-4 并列序列的分支 图3-4 并行系列的分支 2）并行序列的结束称为合并。在并行序列中，处于水平双线以上的各步都为活动步，且转换条件满足时，同时转换到同一个步。如图3-5所示，当步13、15、17都为活动步，若满足条件d=1时，则步13、15、17同时变为不活动步，步18变为活动步。并行序列的合并只允许有一个转换条件，标在水平双线之下。 图3-5 并行序列的合并 图3-5 并行系列的合并 （4）子步（microstep） 根据需要，在顺序功能图中，某一步双可分为几个子步。如图3-6所示。图3-6a是以简略开式表示的步3；如图3-6b所示将步3细分为5个子步；详细表示了步3的具体细节。这种步的详细表示方法（即子步）可以使系统的设计者在总体设计时以更加简洁的方式表达系统的总体功能和概貌，从功能入手对整个系统简要地进行全面描述。在总体设计被确认后，再进行深入的细节设计。这样，使系统设计者在设计初期抓住系统的主要矛盾而免于陷入某些细节的纠缠，减少总体设计的错误。同时，也便于设计人员和其他相关人员设计思想的沟通，便于程序的分工设计和检查调试。从而可以缩短程序设计时间和调试时间。“子步”在大型系统中的设计中得到极为广泛的应用。子步中还可以包含更详细的子步。 图3-6 顺序功能图的子步 图3-6 顺序功能图的子步 下面以运料小车为例，运料小车运行示意图如图3-7所示。 系统起动后首先在原位进行装料。15s后装料停止，小车右行。右行至行程开关SQ2处右行停止，进行卸料。10s后，卸料停止，小车左行。左行至行程开关SQ1处，左行停止，进行装料。如此循环一直进行下运河，直至停止工作。 系统的工作过程可以分为若干步（第一步装料，第二步右行，第三步卸料，第四步左行等），当满足某个条件时（如时间15s、碰到行程开关等），系统从当前步转入下一步，同时上一步的动作结束。 上述过程可以用顺序功能图来描述。运料小车控制系统的顺序功能图如图3-8所示，该顺序功能图非常直观地、清晰地描述了小车自动工作的过程。 图3-7 运料小车运行示意图 图3-7 运料小车运行示意图 图3-8运料小车顺序功能图 机电控制对象的环境分析 物理环境分析 物理环境：各种物质都在不停地运动着，运动的形式有机械运动、分子热运动、电磁运动等。物质的运动都表现为能量的交换和转化。这种物质能量的交换和转化，构成了物理环