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寫給想搞技術(shù)，有心做事的同路人
/ {; O& H& b0 o. n一、技術(shù)體系篇
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從實(shí)踐出發(fā)。$ `/ t, D1 r2 A7 X5 r
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從最簡(jiǎn)單的實(shí)例入手，自己親手搭建一個(gè)能夠被控制的小車。最好直接從網(wǎng)上買個(gè)帶實(shí)物和資料的，最便宜的大約100塊左右。
: K- A \$ m- E2 k3 a1、從最基本的工程制圖開始搭建知識(shí)能力體系，制圖學(xué)習(xí)可以參考大學(xué)課程，從大學(xué)視頻課程中學(xué)習(xí)，這種成體系比較成熟的知識(shí)能力構(gòu)建最快最好的方式就是通過(guò)上課學(xué)習(xí)來(lái)獲得。
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2、把制圖學(xué)會(huì)了，能夠畫出三維和二維圖紙即可；有了畫圖能力，開始搭建機(jī)械、電、控制等基本能力，機(jī)械方面主要學(xué)習(xí)材料力學(xué)、理論力學(xué)、機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)、電主要學(xué)習(xí)數(shù)字電子模擬電子和電力電子技術(shù)，控制主攻自動(dòng)控制原理，還是通過(guò)網(wǎng)上大學(xué)視頻課程學(xué)習(xí)為主，遇到聽不懂的數(shù)學(xué)原理可以參考網(wǎng)上的高等數(shù)學(xué)和復(fù)變函數(shù)視頻課程。不主張自己獨(dú)立看書瞎琢磨，達(dá)到能夠參考資料寫出小車設(shè)計(jì)說(shuō)明書（包括總體設(shè)計(jì)、動(dòng)力執(zhí)行輔助子部件等說(shuō)明書）。
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d* i7 P" z2 R: p& n3、有了設(shè)計(jì)能力，接下來(lái)主攻實(shí)踐，真正的把東西做出來(lái)，機(jī)械部件的制造，可以把機(jī)械制造技術(shù)和互換性與配合這兩門課學(xué)會(huì)，有條件的可以通過(guò)加床加工出來(lái)，沒(méi)有條件的可以通過(guò)3D打印制作。電路部件的設(shè)計(jì)，能夠把控制小車的電路板自己畫出來(lái)、把板子電路元件搭起來(lái)，把控制代碼寫進(jìn)去，能夠完成整個(gè)小車的裝配和運(yùn)動(dòng)。
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經(jīng)歷了上面的實(shí)踐?？梢哉f(shuō)自己心里就有了底，有了綱，以此為基礎(chǔ)再把知識(shí)能力體系擴(kuò)大擴(kuò)寬鑿深。
n0 A# Q7 k* r3 D這個(gè)過(guò)程還是要找到一根如何把東西造出來(lái)，達(dá)到預(yù)想目標(biāo)的線，把知識(shí)能力串起來(lái)， 比如以后想主攻搞機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的。
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1、第一步從最基本的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)象----材料出發(fā)，從材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)出發(fā)，找那種能把原理和工程實(shí)踐講透的書，比如國(guó)外William F. Smith寫的《材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》，便從最基本的元素物理化學(xué)規(guī)律結(jié)合工程實(shí)踐講透了如何造出能夠達(dá)到設(shè)定強(qiáng)度的工程材料。: P, Y. O; B! k# a S
! _, h5 ^6 S4 _& F/ B) q2、有了材料，再談材料的壽命、強(qiáng)度、剛度等，材料的壽命是由材料造出來(lái)的結(jié)構(gòu)本身、材料所處的工況（受力情況、化學(xué)物理情況）決定的。這是一個(gè)工程實(shí)踐科學(xué)，研究對(duì)象是材料、材料所處工況（材料承受了什么情況的力、化學(xué)等）、材料承受了這些工況后材料還能不能用（評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有材料的剛度（變形過(guò)狠導(dǎo)致不能用）、強(qiáng)度（被壓垮導(dǎo)致不能用）、疲勞沖擊等等）這三者之間的關(guān)系。材料類型、工況、材料能不能達(dá)到預(yù)期，這是工程實(shí)踐科學(xué)，設(shè)計(jì)一個(gè)材料達(dá)到預(yù)期要求，最基本的步驟就是分析材料本身、材料受的工況、然后通過(guò)理論分析出工況作用在材料身上會(huì)導(dǎo)致什么情況（最經(jīng)典的就是強(qiáng)度、剛度、彎扭復(fù)合情況等幾大壽命判據(jù)）。3 b8 F* T: k. F+ S' ~
% _, J+ s, A5 q& o$ F3、接下來(lái)談材料受的工況是如何產(chǎn)生的。工況包括受力應(yīng)力應(yīng)變情況、化學(xué)腐蝕情況等等。應(yīng)力應(yīng)變主要與材料的是如何受力有關(guān)，這里推薦劉鴻文經(jīng)典的材料力學(xué)和圖片工程實(shí)踐實(shí)例較多的《工程材料力學(xué)行為變形、斷裂與疲勞的工程方法》。
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4、材料受的力是那來(lái)的，材料受的力是其他部件傳遞過(guò)來(lái)的，力是如何傳遞和產(chǎn)生的。這就是理論力學(xué)的范疇，推薦看希伯勒的動(dòng)力學(xué)。圖片工程案例比較多，學(xué)會(huì)后很容易工程實(shí)踐。
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' y! Q& w4 d1 m/ y" q5、部件產(chǎn)生的力有哪些規(guī)律，這就是機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)要分析的情況。說(shuō)白了就是一些前人研究的比較經(jīng)典的部件跟函數(shù)庫(kù)是一樣的，別人已經(jīng)研究的比較扎實(shí)了，要利用起來(lái)。推薦學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)經(jīng)典的機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)課程，輔助國(guó)外的機(jī)械設(shè)計(jì)-穆斯版，看國(guó)外的書主要是看別人是如何工程實(shí)踐的。3 a8 {6 \8 P& ]+ m* q* N
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6、有了這些，基本上把綱和思路串起來(lái)了，可以具體工程實(shí)踐了。具體工程實(shí)踐時(shí)，可以再拓寬和挖深，比如一些常見的標(biāo)準(zhǔn)如FMEA失效分析等；比如經(jīng)典的ansys仿真分析軟件可以幫助分析；具體的受力分析理論可以再拓寬學(xué)習(xí)彈性力學(xué)、流體力學(xué)等等；具體的經(jīng)典部件可以再找專業(yè)的書籍看看比如國(guó)內(nèi)翻譯的滑動(dòng)軸承等等?；旧鲜菍儆谘a(bǔ)洞工作了，但基本的綱就在這里。比如以后想主攻控制類的（以電機(jī)控制為例） 這個(gè)過(guò)程還是要找到一根如何把東西造出來(lái)，達(dá)到預(yù)想目標(biāo)的線，把知識(shí)能力串起來(lái)。
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1、第一步從最基本被控對(duì)象的電機(jī)出發(fā)，推薦哈爾濱理工大學(xué)的電機(jī)學(xué)，基本上把電機(jī)的力矩是如何產(chǎn)生的從最基本的電機(jī)的材料、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、電機(jī)特性這之間的關(guān)系推導(dǎo)清楚了。非常經(jīng)典。
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! y; I6 @+ F. \3 V2、有了對(duì)象，再主攻經(jīng)典的自動(dòng)控制原理理論。把自動(dòng)控制的理論搞清楚，說(shuō)白了就是三段論，被控對(duì)象、控制方法、控制效果評(píng)價(jià)。這里被控對(duì)象就是電機(jī)的力矩、速度某個(gè)指標(biāo)或者相關(guān)指標(biāo)；控制方法以常見的經(jīng)典的PID為例，就是把反應(yīng)過(guò)程加大用量、加了催化劑加速反應(yīng)、加了延遲劑滯后反應(yīng)；控制效果評(píng)價(jià)就是被控對(duì)象電機(jī)的力矩輸出情況比如達(dá)到輸出需要的時(shí)間、最后力矩輸出是否穩(wěn)定等等?？刂菩Ч?、控制對(duì)象、控制方法，這三者是通過(guò)數(shù)學(xué)原理和工程實(shí)踐串起來(lái)的，比如1中提高的電機(jī)學(xué)推導(dǎo)出的力矩公式，就有力矩和電流、電壓、轉(zhuǎn)速的關(guān)系。如何把公式化成控制對(duì)象、控制方法、控制效果，這就要參考具體的工程案例了，借鑒其他人的思路了。
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+ @4 y) [* N' k1 |0 K. g- @3、比如永磁同步交流電機(jī)的矢量控制，交流電機(jī)的力矩是需要控制的輸出目標(biāo)、已知的有交流電機(jī)的本身構(gòu)造，可以人為構(gòu)造的得到的物理量有測(cè)出電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速。整個(gè)流程從頭到尾串起來(lái)就是，先談最基本的方程就是能量守恒方程，即在電機(jī)輸出軸的輸入與輸出要相等。永磁同步交流電機(jī)這里簡(jiǎn)化為輸入功率和輸出功率要相等。輸入功率就是電機(jī)軸輸入的功率、輸出功率包括各種電磁損耗、機(jī)械損耗，以及電機(jī)軸輸出的功率。電機(jī)的輸入功率和電機(jī)本身構(gòu)造以及的三相輸入電流相關(guān)、電機(jī)的輸出功率減去負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用于整個(gè)電機(jī)負(fù)載系統(tǒng)地折算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量即可得到角速度即電機(jī)軸的輸出角速度?，F(xiàn)在再把永磁同步交流電機(jī)內(nèi)部的三相電流、電機(jī)的輸出功率串起來(lái)。電機(jī)內(nèi)部三相每項(xiàng)都可以分別寫出電壓方程和磁鏈方程。由電壓和電流便能得到功率方程。一般而言為了方便都采用了等效電路。至此總的框架已經(jīng)有了，方程中的各個(gè)參數(shù)要初步預(yù)先解算出來(lái)，比如電阻、電感等。有的參數(shù)解算需要一些工程實(shí)踐的方法這里不便展開。最后發(fā)現(xiàn)電機(jī)的輸出功率與三相電流有關(guān)，但它們之間的關(guān)系非線性且相互耦合不好，即輸出與輸入之間太復(fù)雜了不好控制。這里為了方便控制便引入了人為構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，把原先靜止坐標(biāo)系下的方程全部換成旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的方程。最后得出此坐標(biāo)系下電機(jī)輸出功率與電流的關(guān)系。
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7 |7 Z G W3 N4、有了這些，基本上把綱和思路串起來(lái)了，可以具體工程實(shí)踐了。把基本的控制電路搭起來(lái)、最基本的電機(jī)負(fù)載系統(tǒng)可以裝配起來(lái)、把控制代碼寫入觀察控制效果。
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0 j/ a3 q8 a4 J* Y5 R0 p5、具體實(shí)踐時(shí)，可以再拓寬和挖深，比如電機(jī)的設(shè)計(jì)、用狀態(tài)空間的數(shù)字控制器去分析電機(jī)的控制、控制電路的工程設(shè)計(jì)等等。
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發(fā)表于 2022-3-29 00:44:28
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