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寫給想搞技術(shù)，有心做事的同路人# m% r) a" j8 w3 M9 `7 \; E
一、技術(shù)體系篇0 P b$ `5 j( q- M" f- C2 a; Q5 u
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從實踐出發(fā),。
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& f, V7 s; m$ M+ q) c從最簡單的實例入手，自己親手搭建一個能夠被控制的小車,。最好直接從網(wǎng)上買個帶實物和資料的，最便宜的大約100塊左右,。
. Z2 H: [; M, }4 \# Z1,、從最基本的工程制圖開始搭建知識能力體系，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能力構(gòu)建最快最好的方式就是通過上課學(xué)習(xí)來獲得。
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7 p9 l/ C5 |) V; h% z& C2,、把制圖學(xué)會了,，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,、電主要學(xué)習(xí)數(shù)字電子模擬電子和電力電子技術(shù),，控制主攻自動控制原理，還是通過網(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)計說明書（包括總體設(shè)計,、動力執(zhí)行輔助子部件等說明書）,。
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0 B) ?: O# G0 f( r1 \! r9 b/ g( R% r& w3、有了設(shè)計能力,，接下來主攻實踐,，真正的把東西做出來，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,，有條件的可以通過加床加工出來，沒有條件的可以通過3D打印制作,。電路部件的設(shè)計,，能夠把控制小車的電路板自己畫出來、把板子電路元件搭起來,，把控制代碼寫進(jìn)去,，能夠完成整個小車的裝配和運(yùn)動,。
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$ u j# \# C; r2 A" l6 u從理論出發(fā)。+ V9 `" `4 ?* a! k9 S
5 S6 s- {* E, o/ r- w# n經(jīng)歷了上面的實踐,�,？梢哉f自己心里就有了底，有了綱,，以此為基礎(chǔ)再把知識能力體系擴(kuò)大擴(kuò)寬鑿深,。
: r/ e' l# `" K- S. H/ d# g3 N這個過程還是要找到一根如何把東西造出來，達(dá)到預(yù)想目標(biāo)的線,，把知識能力串起來,， 比如以后想主攻搞機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的。4 M' f. L1 O* d+ O
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1,、第一步從最基本的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計對象----材料出發(fā),，從材料科學(xué)基礎(chǔ)知識出發(fā)，找那種能把原理和工程實踐講透的書,，比如國外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)合工程實踐講透了如何造出能夠達(dá)到設(shè)定強(qiáng)度的工程材料。% X, u7 K! f9 Z: X5 j4 \
( ?9 P! r% l# t: A2,、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,。這是一個工程實踐科學(xué)，研究對象是材料,、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（評價標(biāo)準(zhǔn)有材料的剛度（變形過狠導(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，這是工程實踐科學(xué),，設(shè)計一個材料達(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、然后通過理論分析出工況作用在材料身上會導(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)）。: l& i# a) C' k6 U. c
" y/ N# u1 H: J1 v b' Z* |- k0 x3,、接下來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)和圖片工程實踐實例較多的《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、材料受的力是那來的,，材料受的力是其他部件傳遞過來的,，力是如何傳遞和產(chǎn)生的。這就是理論力學(xué)的范疇,，推薦看希伯勒的動力學(xué),。圖片工程案例比較多，學(xué)會后很容易工程實踐,。6 }: O6 e' q/ a- S7 d8 N
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5,、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)計要分析的情況,。說白了就是一些前人研究的比較經(jīng)典的部件跟函數(shù)庫是一樣的,，別人已經(jīng)研究的比較扎實了，要利用起來,。推薦學(xué)習(xí)國內(nèi)經(jīng)典的機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計課程,，輔助國外的機(jī)械設(shè)計-穆斯版，看國外的書主要是看別人是如何工程實踐的,。7 L0 E8 ]; \1 w: T
/ O5 J+ @; `7 |6,、有了這些，基本上把綱和思路串起來了,，可以具體工程實踐了,。具體工程實踐時，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)的書籍看看比如國內(nèi)翻譯的滑動軸承等等。基本上是屬于補(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） 這個過程還是要找到一根如何把東西造出來，達(dá)到預(yù)想目標(biāo)的線,，把知識能力串起來,。 2 @1 W( G' K# F6 G/ c" d
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1、第一步從最基本被控對象的電機(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,、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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& b- }* \* C4 N+ f1 }) O; b- T' k2,、有了對象，再主攻經(jīng)典的自動控制原理理論,。把自動控制的理論搞清楚,，說白了就是三段論，被控對象,、控制方法,、控制效果評價。這里被控對象就是電機(jī)的力矩,、速度某個指標(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)；控制效果評價就是被控對象電機(jī)的力矩輸出情況比如達(dá)到輸出需要的時間,、最后力矩輸出是否穩(wěn)定等等,。控制效果,、控制對象,、控制方法，這三者是通過數(shù)學(xué)原理和工程實踐串起來的,，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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( s! ?: t% ~" \6 e+ {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出電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速,。整個流程從頭到尾串起來就是，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)矩作用于整個電機(jī)負(fù)載系統(tǒng)地折算轉(zhuǎn)動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。電機(jī)內(nèi)部三相每項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,，方程中的各個參數(shù)要初步預(yù)先解算出來,，比如電阻、電感等,。有的參數(shù)解算需要一些工程實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,。 + _- o" _" V R
4 V6 n5 W7 K5 j1 I/ B) H/ O# [; L4、有了這些,，基本上把綱和思路串起來了,，可以具體工程實踐了。把基本的控制電路搭起來、最基本的電機(jī)負(fù)載系統(tǒng)可以裝配起來,、把控制代碼寫入觀察控制效果,。
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5、具體實踐時,，可以再拓寬和挖深,，比如電機(jī)的設(shè)計、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)計等等,。
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發(fā)表于 2022-3-29 00:44:28
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