第6章：机电有机结合的与设计汇编.ppt

4）引起失效的可能原因 冗余技术能大大提高由于随机原因引起的失效；但对由于应力所引起的失效无效。 如果某一环境条件是使并联各单元失效的共同因素，则冗余单元也不可靠。 通常 机械系统常采用裕度法来提高可靠性； 电气系统常采用冗余技术来提高可靠性。 5）经济上的可行性和产品的体积和重量等因素。 （3）诊断技术 任务： 1）出现故障时，迅速确定故障的种类和位置； 2）在故障尚未发生时，确定产品中有关元器件距离极限状态的程度，采用维护措施或进行自动调整，防止发生故障。 诊断过程是： 1、测试诊断对象，得出诊断信号 2、将诊断信号分析得到异常信号 3、将异常信号与标准信号进行分析 4、确定故障的种类和故障位置 1）测试 是在故障出现之前进行的 在在故障发生之后进行的 诊断测试 故障监测 2）征兆 直接征兆 间接征兆 直接征兆： 在检测产品的输出参数时取得的异常性诊断信号。 间接征兆： 从那些与产品工作能力存在函数关系的间接参数中取出的异常性诊断信号。 3）诊断 将测试取得的诊断信号与设定的标准数据相比较，或利用事先确定的征兆与故障之间的对应关系，来确定故障的种类与部位。 裕度法主要是一种改进硬件的措施； 自动控制法及冗余技术和诊断技术是用硬件、软件或两者结合来保证产品可靠性的措施。 3、干扰和抗干扰措施 检测传感器 整流电源 供电干扰 控制器 I/O 辐射干扰 转换接口 执行元件 强电干扰 辐射干扰 接地干扰 干扰渠道示意图 （1）干扰源 （2）抗干扰措施 1）供电系统的抗干扰措施 稳压、滤波、隔离 在可靠性要求很高的地方，可采用不间断电源（UPS） 2）接口电路的抗干扰措施 首先采取吸收的方法，抑制其产生； 然后采用隔离的方法，阻断其传导。 驱动接口的光电隔离措施 差动式运算放大器抗干扰原理 R2 R3 Ui Up _ + R1 Ru 输出信号 U0 近距离数字信号抗干扰接口电路 3）接地系统的抗干扰措施 主要是切断接地环路 ① 单点接地 ② 并联接地 ③ 光电隔离 通常采用的措施有： 单点接地系统 变送 接口 屏蔽层 并联接地系统 CRT 控制器 打印机 接口 整流 电流 ～ 4、软件的可靠性技术 措施包括： 1）增加系统信息管理的软件； 2）利用软件冗余，防止信息的输入/输出过程及传送过程中出错； （1）利用软件来提高系统的可靠性 3）编制诊断程序 4）用软件进行系统调度 （2）提高软件的可靠性 措施： 1）程序分段和层次结构 2）结构简单，易于修改和扩充，故障少； 3）提高可测试性设计； 二、安全性设计 　　　从工业安全角度来看，要减少生产事故的发生，在很大程度上寄希望发展机电一体化技术。 （1）工业机器人产生事故的原因 表现在： 1）对机器人的可靠性还较低的认识不足 2）机器人的运动与人有密切联系 3）机器人的手臂在三维空间运动的，没有在整体上充分考虑安全保护措施。 （2）工业机器人的安全措施 1）安装安全栅 2）安装监视器 3）安装防越程装置 4）安装警视灯 5）安装紧急停止装置 6）低速示教 机电一体化机械设备的自动化还存在如下问题： 1）由于机械设备的高度自动化和大型化，以及控制的软件化，不可能从外观上了解自动化机械的动作，操作者处理异常情况比较困难； 2）由于许多自动化机械与非自动化机械的混合使用，因而事故较多，难以制定对策，以确保安全； 3）异常情况的处理是由人来完成的，而自动化设备并未充分考虑人的存在，在排除故障是容易发生安全问题。 ?c增大，快速性提高； 0 -180° 0° 90° L(?)/dB ?(?) 0 未校正 ?c ? (?c) 未校正 1/Td -90° -270° ? (rad/s) 已校正 ? (?c) 已校正 ?c -40 Kp＝1时，系统的稳态性能没有变化； 0 -180° 0° 90° L(?)/dB ?(?) 0 未校正 ?c ? (?c) 未校正 1/Td -90° -270° ? (rad/s) 已校正 ? (?c) 已校正 ?c -40 高频段增益上升，可能导致执行元件输出饱和，并且降低了系统抗干扰的能力。 0 -180° 0° 90° L(?)/dB ?(?) 0 未校正 ?c ? (?c) 未校正 1/Td -90° -270° ? (rad/s) 已校正 ? (?c) 已校正 ?c -40 （4）PID校正的作用： 在低频段，改善了系统的稳态性能； 在中频段，有效地提高了系统的动态性能。 由于含有微分作用，在要求响应快的系统或噪声比较大的系统不宜采用 3、速度反馈校正 x0(t) t 无