Eaton?
中
等负载柱塞泵（斜盘-轴向）
负载敏感（LS）控制系统
工作原理与操作
——Load Sensing Sytem-Principle and Operation
王清岩[译]
CCE（JLU,CHINA）15-09-2005
Load Sensing Principle of Operation
Page
序言 (3)
何谓负载敏感? (4)
负载敏感系统是如何工作的 (5)
采用负载敏感控制的优点 (14)
开发与调试 (25)
系统比较 (26)
应用 (27)
负载敏感控制技术的前景 (27)
Load Sensing Principle of Operation
序言
早在二十世纪六十年代后期，一些年轻的工程师对液压传动技术的优缺点进行了仔细的分析。中位开放式液压系统,采用了一个定排量的齿轮泵，提供恒定的流量，系统压力是由作用于工作介质上的载荷决定的。为限制系统的最高工作压力，必须设置一个高压溢流阀。当系统工作压力达到设定值，液压泵近乎全部流量将通过溢流阀流回油箱，因而导致极高的功率损失，并在系统中产生大量的热损耗致使系统效率极低。
相比之下中位封闭的液压系统具有排量可调的优点，排量调节的范围可从最小排量至最大排量，甚至正向最大排量至反向最大排量；并且无需在系统中设置溢流阀。其最大工作压力的控制是通过液压泵内部的补偿器实现的。此类补偿器可在系统因负载超出额定范围导致系统受到阻滞的状态下通过限压变量活塞使泵卸荷即液压泵处于高压运转状态、但排量近乎为零。此时液压泵将进入等待状态，并保持较高的工作压力，直至负载被克服或恢复操作阀的控制状态。中位闭式系统的缺点是液压泵试图在所有的工况下均实现所限定的最高工作压力附近的排量调节。 但是液压系统还有这样一类工况，即期望获得较大的流量而所要求的工作压力却很低。中位闭式的系统在此种工况下导致了较高的压力降并在能量损失过程中产生大量的热。
工程师们于是设想，若能将两种系统的优点进行合并将得到最佳的性能。理想的系统应具有这样一种特性：在载荷需要的工作压力下仅提供维持系统工作的必要流量。期望流量与工作压力二者都是可变的，但是无论开式还是闭式系统均未提供这样的工作性能。为实现这一特性，必须设计一种新型液压泵，该泵可以根据系统需求提供必要的的流量及压力，并在工况变化时，具有相应的压力-流量调节功能。显然，一种柱塞式变量泵是实现此种功能的基础元件，但是如何令其同时响应压力和流量两个参数的变化呢？
一位从事本项目研究的工程师开发了一种新的液压补偿器以同时感应系统压力和流量的需求，并使柱塞泵能对流量压力需求的变化做出正确响应。负载敏感液压泵从此诞生了！从技术角度讲，这是一种压力-流量补偿式的变排量柱塞式液压泵。
何谓负载敏感?
简而言之，负载敏感系统是一种感受系统压力-流量需求，且仅提供所需求的流量和压力的液压回路。
实现负载敏感控制的完整装置由如下元件组成：首先需要一个变量柱塞泵，该泵具有一个压力补偿器，系统不工作时，补偿器使其能够在较低的压力（200PSI）下保持待机状态。当系统转入工作状态时，补偿器感受系统的流量需求并在系统工况变化时根据流量需求提供可调的流量。同时，液压泵也要感受并响应液压系统的压力需求。多数液压系统并非在恒定的压力下工作，当外部载荷变化时，液压系统的工作压力是不同的。然后需要一个具有特殊感应油路和阀口的控制阀，以实现负载敏感系统的完整控制特性。当液压系统未工作，处于待机状态时，控制阀必须切断作动油缸（或马达）与液压泵之间的压力信号。这将在系统未工作时导致液压泵自动转入低压等待状态。当控制阀工作时，先从作动油缸（或马达）得到压力需求，并将压力信号传递给液压泵，使泵开始对系统压力做出响应。系统所需的流量是由滑阀的开度控制的。系统的流量需求通过信号道、控制阀反馈给液压泵。这种负载感应式柱塞泵与负载敏感控制阀的组合使整个液压系统具有根据载荷情况提供作需压力-流量的特性，此即负载敏感系统的基本功能。
颜色代码
Return/Intake （回油、吸油）– Any oil in the circuit not under high pressure. This oil can be pressure free oil from the pump or return oil to the reservoir.
Trapped Oil（滞油） – Any oil in the circuit not connected to pump
flow or return. This oil can be high or low static pressure.
Low Pressure Standby（低压等待） – Any oil pressurized at the
low pressure standby pressure.
Working Pressure（工作压力） – Any oil in the circuit connected
to pump flow under working pressure.
High Pressure Standby（高压等待） – Oil in the system
pressurized to the maximum high pressure setting of the
compensator.
Below Low Pressure Standby（低于低压等待压力） – Oil in the
pump flow line moments after start-up.
负载敏感系统是如何工作的
正如名称所暗示的那样,负载敏感控制技术具有监控系统压力、流量和载荷的能力；并且进行流量-压力参数的调节以求获得最高的效率。但是，在讨论其应用过程及具体优点之前，清楚组成负载敏感回路的液压元件以及它们是如何协同工作至关重要。
伊顿负载敏感控制系统在流体传动及控制领域得到了广泛的应用。与其它形式的系统相比较，负载敏感控制技术有着诸多独特的优点。
借助一个简单的负载敏感控制完整回路，下面的理论和工作原理可显而易见地予以说明。这是台轴向柱塞、变量泵， 以及它的斜盘及斜盘倾角控制活塞。
这是液压泵监控系统并调控系统参数的补偿器。
它由一个“高压”补偿器，滑阀与调定值为3000PSI
的调压弹簧相互作用；以及一个低压“压力-流量”
补偿器，其滑阀与调定值为200PSI的调压弹簧相互作
用组成。两个补偿器均直接安装在液压泵上，作为
液压泵的附属元件。
最后两个主要的元件为方向控制滑阀和作动油缸。
在这里我们仅选用了一个方向控制阀和一个油缸以
使系统简洁。事实上，同一负载敏感系统中可以有
多个方向控制阀和多个执行元件。
请注意方向控制阀采用了一种中位封闭的，油口正
遮盖的型式。这意味着一旦滑阀处于中位，液压泵
的为系统提供流量的入口将被阻塞；同时，接通油缸
的两个油口也被阻塞。
方向控制阀结构中装有一个提动式的单向阀，它始终
处于关闭状态，直至液压泵排油压力与油缸压力相
等。若没有该单向阀则控制滑阀初始启动时，承载
的油缸有倒退的可能。
方向控制阀还具有一个负载感应单向阀。当系统具有
多个执行元件、多个方向控制阀时，每一联滑阀均有
这样一个负载感应单向阀。负载感应单向阀的作用是
使补偿器根据系统中最高压力回路进行压力-流量调
节过程。
假设系统目前处于空闲状态即将启动。由于系统中
未建立起压力，调定压力为200 PSI的弹簧迫使压力-
流量补偿器滑阀推至左端。这为斜盘控制活塞与油
箱之间提供了直通的油路，该卸油通道如蓝色油路
所示。.
由于补偿器控制滑阀上没有抵抗弹簧力的压力作
用，这使得斜盘移至最大倾角。在此位置，液压泵
准备在最大排量下工作，可向系统提供最大的流量。
当机器启动、油缸或马达即将运转时，液压泵的流量
提供给方向控制阀，但是由于控制阀为中位闭式的，
流量被阻滞于泵的出口与控制阀的进口之间。
液压泵的流量同样提供给补偿器。油液的压力作用于
压力-流量补偿器滑阀的左端，以及最高压力补偿器控
制滑阀的左端。根据液体的压力传递特性，要牢记所
有作用过程都是在一瞬间完成的。
当作用在压力-流量补偿器滑阀上的油液压力达到
200PSI时，所产生的压力克服弹簧的预紧力使阀芯向
右移动。在其右移过程中，滑阀打开了一个通道，于
是在液压泵封闭油腔中的压力油接通了斜盘倾角控制
活塞。油液压力的作用使控制活塞克服复位弹簧力使
液压泵内斜盘回程至一个零排量附近的倾角。系统的
这一工作状态我们称之为低压待机工况。在这一工况
下，压力-流量补偿器的滑阀将左右振颤以维持作用于
斜盘倾角控制活塞上的需求压力，作为控制作用的又
一结果，也将对液压泵的供油流量产生影响。在低压
待机状态，液压泵只需提供足以补偿内部泄漏的流量
以维持作用于压力-流量补偿器控制滑阀左端近似
200PSI的等待压力。
请注意压力-流量补偿控制滑阀右侧弹簧腔为泄油
状态。这部分液压油从弹簧腔流向方向控制阀。
在那里（方向控制阀内）油液通过一个很小的节流
口流回油箱，从而使得压力-流量控制阀芯在运动过
程中具有相应的阻尼，以确保调节系统乃至过程的
稳定性。（王清岩，2005-09-16）
现在，来观察一下方向控制滑阀移至左端时，系统的
状态将会发生什么样的变化。首先要注意的是液压缸
内的压力将通过方向控制阀内的油路，流过负载感应
单向阀，进入压力-流量补偿器滑阀右端的弹簧腔。由
于这部分油液压力与初始设定为200PSI（此时应为略高
于200PSI的压力，由于弹簧压量有所增加。但弹簧刚
度及位移很小，压力增量可忽略。王清岩，2005-09-16）
的弹簧力一同作用使压力-流量补偿器控制滑阀移至
左端。导致斜盘倾角控制活塞内的部分压力油通过泄
油路接通油箱。弹簧力迫使斜盘倾角控制活塞到达一
个新的位置，液压泵开始向系统提供较大的流量.
因为方向控制阀内的阀芯已经动作，液压泵的流量此
时能够绕过提动阀，经过方向控制的滑阀，进入液压
缸承载腔。尽管压力油也作用于阀内节流口的入口处，
但由于该节流口很小，未在接通压力-流量补偿器控制
滑阀弹簧腔（泄油）的油路上导致可观的功率损失。
通过接入测量仪表，可以查看液压油流经方向控制滑
阀所产生的压力降如何用于液压泵的流量控制。压力
表“A” 和 “B” 显示有相同的压力并且压力表“C” 和
“D” 显示有相同的压力。注意两组压力表间刚好存在
着200PSI的压力差。液压油通过滑阀控制台肩所引起
的压力降与压力-流量控制滑阀以及预调为200PSI的
压力-流量补偿器弹簧一同工作，使阀口前后压力差得
以保持，对应不同的滑阀开度，均可实现液压泵的流
量控制。注意，作用在滑阀左端的800PSI压力抵抗着
作用于右端的600PSI压力和200PSAI弹簧力，600PSI加
上200PSI刚好等于800PSI。（这不是一个等式，却是
一种作用机理。王清岩，2005-09-16）.
在这个原理图中，方向控制阀中的滑阀将沿着与前
述过程相同的方向移动更远的距离。正是由于较远
的阀芯位移，围绕阀芯的阀口开度得以增大；这意
味着阀口对液流的节流作用将有所减弱。流动阻力
的减弱被压力-流量补偿器滑阀所感受。压力-流量补
偿器内的滑阀也要相应地移动，因而斜盘倾角控制
活塞泄出更多油液，从而使液压泵斜盘在能够获得
更高流量的倾角位置上工作。此时液压泵开始向系
统提供更多的流量。
如果再度接入四块压力表，尽管方向控制滑阀开度增
大引起了液流阻力的减小，但液压泵的供油流量有所
增加，两组压力表间依然保持了刚好200PSI的压力差。
在方向控制阀滑阀移动，液压泵通过该阀口向执行元
件供油时，无论阀的开度如何变化，压力-流量补偿器
滑阀均努力通过自身的调节功能，维持200PSI的恒定
压差。
基于这样一种原理，可以得到获得了一个效率很高
的液压系统。这种液压系统仅提供必要的流量保持
系统泵的输出压力高于系统工作压力200PSI。
Provides the oil required at
200 PSI above system working
pressure .
Automatically adjusts to the varying pressure and flow demands. 液压泵将自动调节排量及工作压力以满足系统对不同压力和流量的需求。
渐渐地，液压缸的活塞运动至行程终了位置。此时，通过方向控制滑阀环槽的液流被阻止。控制滑阀两侧的压力趋于相等，作用于压力-流量补偿器控制滑阀两端的压力也相等。预调定的200 PSI 弹簧力将压力-流量补偿器控制阀芯推至左端。此时液压泵的出口液流再次处于封闭状态，而泵的流量将导致出口迅速升至3000 PSI，致使高压补偿器滑阀克服预调定的3000PSI弹簧力移至右端，高压油通过该阀通路作用于斜盘倾角控制活塞。活塞的运动使斜盘倾角转至排量近乎为零的位置。液压泵停止供油，仅提供保持高压的泄漏量。这种工作情况称液压泵的高压待机状态。
Remains in high pressure standby until the load is overcome or the valve spool is returned to neutral. 伊顿负载敏感柱塞泵将保持高压待机状态，直至下述两种情况之一发生：(1) 载荷被克服 (2) 方向控制滑阀回到常态位。
在高压待机状态下，液压泵仅提供必要的流量
以维持高压等待过程中系统的内部泄漏。
Produces only enough flow to
make up for internal leakage.
图示状态表示方向控制滑阀已经回到了常态位。作用
于压力-流量补偿器控制滑阀右端的压力通过方向控
制阀上的节流口卸荷。作用于压力-流量感应滑阀左端
的压力克服预调定的200PSI弹簧力移动至右端，再度
开启泵出口至斜盘倾角控制活塞的油路。使泵的斜盘
回程至接近零排量附近，几乎没有流量产生并提供给
系统。作用于压力-流量控制滑阀左端的200 PSI压力被
作用于控制滑阀右端的弹簧力所平衡。在此状态下控
制滑阀将在平衡位置附近振颤以保持液压泵泄油回
路中200 PSI的待机压力。
负载敏感系统的优点
Advantages
of the
Eaton Pressure-Flow Load Sensing System 目前，您已经对伊顿压力-流量补偿负载敏感控制系统的工作原理及动作过程有所了解，让我们将其与一个常规的，中位开式油路，定量泵系统进行比较，讨论其优点。
伊顿负载敏感控制系统的功率损耗较低，效率远高于
常规液压系统。高效率、功率损失小意味着燃料的节
省以及液压系统较低的发热量。Uses horsepower more
efficiently
? Better fuel economy
? Less system heat
Load Sensing Principle of Operation
为何伊顿负载敏感系统能够高效地利用原动机功率?
Why does the Eaton system
use horsepower more
efficiently?
一个通用的工程计算公式表明，驱动液压泵所需要的功
率（马力）等于系统压力(PSI)乘以系统流量(GPM)，然
后除以常数1714。这个公式计算的结果是准确的，只
是未曾考虑由于摩擦而导致的功率损失（即未计及机
械效率）。
Hp =PXQ/1714
让我们来查看一下公式的运用情况，考虑一个典型
的液压系统能够提供20 GPM的流量，工作压力在2000
PSI。 2000 PSI 乘以 20 GPM, 除以常数1714 得到23.3 马力的功率。根据前面的描述，这即是驱动液压泵的功率。若仔细地考察这个公式，你就会发现无论供油流量或是工作压力发生变化，驱动液压泵的流量也随之变化。
System flow = 20 GPM System Pressure = 2000 PSI 2000 PSI x 20 GPM= 23.3 Hp 1714
这是一个典型的中位开式由齿轮泵所组成的定
排量液压系统。液压泵可提供20 GPM的流量。假
设操作者要测量提供给液压缸的油液流量，油液
的压力需达到 2000 PSI以驱动负载。若使液压
缸安装规定的速度运动仅需要20 GPM当中的5
GPM流量，则有15 GPM的流量返回油箱。但是，
所有的20 GPM流量其工作压力均为2000 PSI。
计算结果表明仅有 5.8 马力的功率被用于驱动
负载做功。
Oil to load is useful work.
2000 PSI x 5 GPM = 5.8 Hp
1714
流回油箱的液压油损耗了17.5马力的功率。.
Oil to tank is wasted horsepower
2000 PSI x 15 GPM = 17.5 Hp
1714
另一个工程计算式（单位换算式）表明，1马力的功率
相当于42.4 BTU/MIN的热量。损失的每一马力功率并未
转换为机械能，而是转换为系统的热损耗。 1 Hp/min. = 42.4 BTU/min.
Each horsepower minute
that is not converted into
mechanical work, is
converted into heat.
这意味着当前这个系统，会产生17.5 马力乘以42.4
BTU 即 742 BTU/MIN的热量将被液压系统吸收或通过
液压油冷却器散发。
对于伊顿负载敏感控制系统而言，情况就不同了。驱
动液压缸运动仅需要5 GPM流量，故而液压泵可根据
液压缸工况自动进行调节仅提供所需的5GPM流量，
其工作压力为克服负载所需的2000 PSI 加上 200 PSI
以保证维持补偿器工作的最小压差。
2000 PSI x 5 GPM = 5.8 Hp 5 GPM 流量工作在2200 PSI 的压力下，即仅仅6.4 马力的功率以满足工作需求。
1714
这样，16.9 马力即716 BTU/MIN
的热损耗被避免产生。若按小时计，节省能量达42,960 BTU 。
Eaton saves
16.9 Hp or 716 BTU per min. or 42,960 BTU per hour saved.
再来看一下常规的液压系统，此时我们考察的是系统在完全溢流状态下的工作情况。系统中液压缸的活塞运动至行程终点，液压泵的全部流量都将通过溢流阀流回油箱，根据溢流阀的调定压力，液流的压力均达到3000PSI 。
3000 PSI 乘以 20 GPM 被 1714 所除，得到 35 马
力。这是通过溢流阀流回油箱的液压油所引起的功
率损失。
3000 PSI x 20 GPM
1714 ___________= 35 Hp
35 Hp x 42.4 BTU = 1484 per min.
or 89,040 BTU per hour 35 马力乘以 42.4 BTU/MIN 等于 1484 BTU。计算结果表明，一旦系统处于溢流工况，则有1484 比特/分钟的热量散失，按小时计，则高达 89,040 BTU/hour。
对于伊顿负载敏感系统，当液压缸活塞运动至行程终点时，液压泵进入高压待机工况。液压泵的斜盘转至零排量附近，没有流量提供给系统。液压泵仅产生很小的流量以补偿内部泄漏。
Only 4.7 horsepower is wasted Only 199 BTU's per minute wasted or 11,940 per hour 由于系统的最大内泄漏量也不过 2.7 GPM，其压力为3000 PSI，那么损失的功率仅为 4.7 马力。 4.7 乘以42.4 BTU/MIN 等于 199 BTU。即仅仅199比特/分钟的热量被散失。若以小时计，则单位时间内的热损耗为 11,940 BTU。与每小时损耗 89,040 BTU的中位开式常规定量泵液压系统相比，损失的热量得到大幅度的降低。.
除了功率损失小、效率高的优点外，伊顿压力-流量补偿及负载敏感液压系统为操作者提供了最佳的
操作控制方式。
1. Uses horsepower more
efficiently
2. Better operator control
在这里解释一下原因，假设当前这一常规液压系统中液压泵提供了20 GPM的流量且阀口开启使一部分油液提供给液压缸，其余油液流回油箱。流经控制滑阀的油液必然导致阀的进出油口之间存在压力差。这种压差作用能够被操作者所感受，并具体表现为操作者移动控制手柄过程中所需力的变化。
（工作分析）计数器工作原理的模式化分析
计数器工作原理的模式化分析 时序逻辑电路是《脉冲和数字电路》这门课程的重要组成部分，计数器是时序逻辑电路基础知识的实际应用，其应用领域非常广泛。计数器原理是技工学校电工电子专业学生必须重点掌握的内容，也是本课程的考核重点，更是设计计数器或其他电子器件的基础。 但近年来技校学生的文化理论基础和理解能力普遍较差，按照课件体系讲授计数器这个章节的知识，超过70%的学生听不懂。 我先后为四届学生讲授过这门课，于教学实践中摸索出壹套分析计数器的方法——模式化分析，即把分析步骤模式化，引导学生按部就班地分析计数器。用这种方法分析，我只要以其中壹种计数器（如异步二进制计数器）为例讲解，学生便能够自行分析其他计数器。 教学实践证明，用这种方法讲授计数器知识，学生比较感兴趣，觉得条理清晰，易于理解，掌握起来比较轻松。这种方法仍有壹个好处，不管是同步计数器仍是异步计数器，不管是二进制计数器仍是十进制计数器，不管是简单的计数器仍是复杂的计数器，只要套用这种方法，计数器工作原理迎刃而解。即使是平时基础很差的学生，只要记住几个步骤，依葫芦画瓢，也能把计数器原理分析出个大概来。 一、明确计数器概念 分析计数器当然要先清楚什么是计数器啦。书上的概念是：
计数器是数字系统中能累计输入脉冲个数的数字电路。我告诉学生，计数器就是这样壹种电子设备：把它放于教室门口，每个进入教室的同学均于壹个按钮上按壹下，它就能告诉你壹共有多少位同学进入教室。其中，每个同学按壹下按钮就是给这个设备壹个输入信号，N个同学就给了N个信号，这N个信号就构成计数器的输入CP脉冲，计数器要统计的就是这个CP脉冲系列的个数。当然，如果没有接译码器，计数器的输出端显示的是二进制数而非十进制数，比如有9位同学进入教室，它不显示“9”，而是显示“1001”。 随后，我简要介绍了计数器的构成和分类，且强调，计数器工作前必须先复位，即每个触发器的输出端均置零。 二、回顾基础知识 分析计数器要用到触发器的关联知识，其中JK触发器最常用，偶尔用到T触发器和D触发器。因此，介绍完计数器概念后，我不急于教学生分析其原理，而是先提问JK、T、D触发器的关联知识，包括触发器的逻辑符号、特性方程、特性表等。 由于计数器的控制单元由逻辑门电路构成，分析前仍要简要回顾壹下和、或、非等常用逻辑门电路的关联知识。另外，用模式化方法分析计数器仍要用到逻辑代数的运算方法、逻辑函数的化简方法等关联知识。 三、画出解题模板 准备工作做完了，下面进入核心部分——列出分析计数器的
汽车各部件工作原理(图解)
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汽车各部位工作原理(图示） ? 差速器具有三种功能: 使发动机动力指向车轮?相当于车辆上的最终传动减速器,在变速器撞击车轮之前最后一次降低其旋转速度 在以不同的速度旋转期间向车轮传输动力（这是将它称为差速器的原因) 本文将介绍汽车需要差速器的原因，以及差速器的作用和缺点。我们还将介绍几种防滑差速器，也称为限滑差速器。为什么需要差速器？车轮旋转的速度是不同的,尤其是转弯时。在以下动画中可以看到转弯时每个车轮行驶不同的距离，并且内侧车轮比外侧车轮行驶的距离短。由于速度等于行驶的路程除以通过这段路程所花费的时间,因此行进路程较短的车轮行驶的速度就较低。同时请注意，前轮与后轮的行驶距离也不同。对于汽车上的非驱动轮(后轮驱动汽车的前轮或前轮驱动汽车的后轮），这并不是问题。因为在前轮和后轮之间没有连接，所以它们独立旋转。但是驱动轮被连接到一起，以便单个发动机和变速器可以同时使两个车轮转动。如果汽车没有差速器,车轮必须锁止在一起,以便以相同的速度旋转。这样汽车将不便于转弯——为了使汽车能够转弯，一个轮胎必须滑动。对于现代轮胎和混凝土路面,轮胎需要很大的动力才会滑动。此动力必须由轴从一个车轮传输到另一个车轮,这会在轴组件上形成很大的压力。什么是差速器?差速器是将发动机扭矩按两个方向分开的设备,可允许每次输出的扭矩以不同的速度旋转。
现在在所有汽车或卡车上都配备差速器,一些全轮驱动车辆上（全时四轮驱动)也配备差速器。这些全轮驱动车辆的每组驱动轮之间都需要一个差速器,并且在前轮和后轮之间也需要一个,因为在转弯时前轮行驶的距离与后轮不同。
电子控制系统的组成和工作过程 一、教学分析 1．教材分析 本课是第一章第二节“电子控制系统的组成和工作过程”。从对比分析两种路灯控制系统的基本组成入手，再通过搭接一个路灯自动控制的电子模型，来学习电子控制系统的基本组成和工作过程，从而为学生学习后面各章提供了一把钥匙。 2．学情分析 学生在通用技术必修2的学习中，已学过关于控制系统的一些概念，例如输入、控制、输出，以及功能模拟方法的含义，但对电子控制系统内部电子元件，例如发光二极管、光敏电阻、三极管等的工作原理不太了解，教师可用通俗的语言补充解释其作用，以利于学生的学习。 二、教学目标 1．知识与技能目标 （1）知道电子控制系统的基本组成。 （2）能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2．过程与方法目标 （1）通过对两种路灯控制系统方框图的对照，知道电子控制系统的基本组成。 （2）通过搭接一个路灯自动控制的电子模型，加深对电子控制系统组成的理解。 3．情感态度和价值观目标 （1）激发学生动手尝试的兴趣和热爱技术的情感。 （2）提高学生比较及分析电子控制系统的能力。 三、教学重难点 1．重点 （1）电子控制系统的基本组成。 （2）能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2．难点 电子控制系统内部常见电子元件的工作原理。 四、教学策略 本节课程以多媒体技术为辅助教学手段，通过观察、基本知识讲授、小组探究、分析表达、技术试验、能力展示等教学方法和策略，在教师指导下，通过学生自主探究建构知识和技能。 五、教学准备 通用技术专用教室、多媒体、课件、路灯自动控制模型。 六、课时安排 共1课时 七、教学过程 （一）新课导入 教师展示：路灯自动控制模型 板书：第一章电子控制系统概述 第二节电子控制系统的组成和工作过程
计数器原理分析及应用实例 除了计数功能外，计数器产品还有一些附加功能，如异步复位、预置数（注意，有同步预置数和异步预置数两种。前者受时钟脉冲控制，后者不受时钟脉冲控制）、保持（注意，有保持进位和不保持进位两种）。虽然计数器产品一般只有二进制和十进制两种，有了这些附加功能，我们就可以方便地用我们可以得到的计数器来构成任意进制的计数器。下面我们举两个例子。在这两个例子中，我们分别用同步十进制加法计数器74LS160构成一个六进制计数器和一个一百进制计数器。 因为六进制计数器的有效状态有六个，而十进制计数器的有效状态有十个，所以用十进制计数器构成六进制计数器时，我们只需保留十进制计数器的六个状态即可。74LS160的十个有效状态是BCD编码的，即0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001[图5-1]。 图5-1 我们保留哪六个状态呢？理论上，我们保留哪六个状态都行。然而，为了使电路最简单，保留哪六个状态还是有一点讲究的。一般情况下，我们总是保留0000和1001两个状态。因为74LS160从1001变化到0000时，将在进位输出端产生一个进位脉冲，所以我们保留了0000和1001这两个状态后，我们就可以利用74LS160的进位输出端作为六进制计数器的进位输出端了。于是，六进制计数器的状态循环可以是0000、0001、0010、0011、0100和1001，也可以是0000、0101、0110、0111、1000和1001。我们不妨采用0000、0001、0010、0011、0100
和1001这六个状态。 如何让74LS160从0100状态跳到1001状态呢？我们用一个混合逻辑与非门构成一个译码器[图5.3.37b]，当74LS160的状态为0100时，与非门输出低电平，这个低电平使74LS160工作在预置数状态，当下一个时钟脉冲到来时，由于等于1001，74LS160就会预置成1001，从而我们实现了状态跳跃。 图5.3.37b用置数法将74160接成六进制计数器（置入1001） 比这个方案稍微繁琐一点的是利用74LS160的异步复位端。下面这个电路中[图5.3.34]，也有一个由混合逻辑与非门构成的译码器。 图5.3.34用置零法将74LS160接成六进制计数器
汽车ABS工作原理 王登伟原创 | 2009-11-9 22:54 | 投票 关键字： wdw 汽车ABS是由控制装置,电磁阀,传感器;总成线束;齿圈;BS警示灯等组成，在不同的ABS 系统中，制动压力调节装置的结构形式和工作原理往往不同，电子控制装置的内部结构和控制逻辑也可能ABS通常都由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子不尽相同。 在常见的ABS系统中，每个车轮上各安装一个转速传感器，将有关各车轮转速的信号输入电子控制装置。电子控制装置根据各车轮转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定，并形成相应的控制指令。制动压力调节装置主要由调压电磁阀组成，电动泵组成和储液器等组成一个独立的整体，通过制动管路与制动主缸和各制动轮缸相连。制动压力调节装置受电子控制装置的控制，对各制动轮缸的制动压力进行调节。 ABS的工作过程可以分为常规制动，制动压力保持制动压力减小和制动压力增大等阶段。在常规制动阶段，ABS并不介入制动压力控制，调压电磁阀总成中的各进液电磁阀均不通电而处于开启状态，各出液电磁阀均不通电而处于关闭状态，电动泵也不通电运转，制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状态，而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态，各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化，此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。
在制动过程中，电子控制装置根据车轮转速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时，ABS就进入防抱制动压力调节过程。例如，电子控制装置判定右前轮趋于抱死时，电子控制装置就使控制右前轮刮动压力的进液电磁阀通电，使右前进液电磁阀转入关闭状态，制动主缸输出的制动液不再进入右前制动轮缸，此时，右前出液电磁阀仍末通电而处于关闭状态，右前制动轮缸中的制动液也不会流出，右前制动轮缸的刮动压力就保持一定，而其它末趋于抱死车轮的制动压力仍会随制动主缸输出压力的增大而增大；如果在右前制动轮缸的制动压力保持一定时，电子控制装置判定右前轮仍然趋于抱死，电子控制装置又使右前出液电磁阀也通电而转入开启状态，右前制动轮缸中的部分制动波就会经过处于开启状态的出液电磁阀流回储液器，使右前制动轮缸的制动压力迅速减小右前轮的抱死趋势将开始消除，随着右前制动轮缸制动压力的减小，右前轮会在汽车惯性力的作用下逐渐加速；当电子控制装置根据车轮转速传感器输入的信号判定右前轮的抱死趋势已经完全消除时，电子控制装置就使右前进液电磁阀和出液电磁阀都断电，使进液电磁阀转入开启状态，使出液电磁阀转入关闭状态，同时也使电动泵通电运转，向制动轮缸泵输送制动液，由制动主缸输出的制动液经电磁阀进入右前制动轮缸， 使右前制动轮缸的制动压力迅速增大，右前轮又开抬减速转动。
一、负载敏感和压力补偿概念 （一）负载敏感(Load Sensing)和压力补偿(Pressure Compensation)是60年代提出的液压传动和控制的新概念。 以往液压系统在使用操纵过程中，存在着以下需解决的问题： 1. 节能要求，适应负载变化提供负载所需要的液压功率（流量和压力），尽量减少流量和压力损失，将节流调速改变为以容积调速为主，特别按负载需要提供负载所需的流量。 2. 操纵阀调速控制时，调速受负载压力变化和油泵流量变化的影响，难以操纵控制。 3. 单泵供多执行器：当多执行器同时动作时，要求相互不干涉，能够操纵各执行器按所需流量供油。合理地分配流量，实现理想复合动作。 4. 液压泵和原动机的匹配问题，能充分利用原动机的功率，保持在发动机最大功率点工作，同时能防止发动机熄火，为了减少能耗节能，要求液压泵和发动机在联合工作最经济点上工作。 为了解决以上问题，60年代提出液压传动控制新概念—负载敏感和压力补偿。 目前液压传动仍存在问题有待解决。例如液压传动遵循帕斯卡原理，一个泵供多个执行器时，系统压力由克服各负载中所需最大压力来确定，因此供给负载较低的执行器时必然存在压力损失。目前人们正在研究采用电路中变压器这类东西，来解决这个问题。 （二）负载敏感和压力补偿的定义：负载敏感是一个系统概念，因此应称为负载敏感系统，可把它看作是一个意义广泛的名词。（即广义的负载敏感和压力补偿）。 负载敏感通过感应检测出负载压力，流量和功率变化信号，向液压系统进行反馈，实现节能控制、流量和调速控制、恒力矩控制、力矩限制、恒功率控制、功率限制、转速限制、同时动作和与原动机动力匹配等控制的总称。负载敏感系统所采用的控制方式包括液压控制和电子控制。 从负载敏感系统的液压元件来看可分： 负载敏感阀：将压力、流量和功率变化信号，向阀进行反馈，实现控制功能的阀。 负载敏感泵：将压力、流量和功率变化信号，向泵进行反馈，实现控制功能的泵和马达。 负载敏感系统可降低液压系统能耗，提高机械生产率，改善系统可控性，降低系统油温，延长液压系统寿命。 压力补偿： 将压差设定为规定值进行的自动控制都叫压力补偿。 压力补偿流量控制：不受负荷压力变化和液压泵流量变化的影响，由设定节流压差值 对流量进行自动控制，称为压力补偿流量控制。 在节流调速中，根据流量基本计算式，p k Q ?=，压差保持不变（=?p 常数） ，只要调节阀口面积（反映在k 上）就能控制通过阀的流量，通过改变阀的开度，不受负载和液压泵流量影响，改变和控制流量，利用流量控制阀的原理来进行调速，提出了压力补偿概念。在节流口上，并联或串联一个压力补偿器。 （三）开中心直通型油路系统存在的问题。 前面已经谈到挖掘机开心式油路都采用六通多路阀，有二条供油路，直通供油路可组成优先油路，中位时直通回油箱进行卸载。并联供油路，组成并联油路，把二种油路采用各种方式组成起来，就构成了复杂多变的挖掘机油路。 操纵阀的结构简图和符号图如图1所示。
典型电---气比例阀、伺服阀的工作原理 电---气比例阀和伺服阀按其功能可分为压力式和流量式两种。压力式比例/伺服阀将输给的电信号线性地转换为气体压力；流量式比例/伺服阀将输给的电信号转换为气体流量。由于气体的可压缩性，使气缸或气马达等执行元件的运动速度不仅取决于气体流量。还取决于执行元件的负载大小。因此精确地控制气体流量往往是不必要的。单纯的压力式或流量式比例/伺服阀应用不多，往往是压力和流量结合在一起应用更为广泛。 电---气比例阀和伺服阀主要由电---机械转换器和气动放大器组成。但随着近年来廉价的电子集成电路和各种检测器件的大量出现，在1电---气比例/伺服阀中越来越多地采用了电反馈方法，这也大大提高了比例/伺服阀的性能。电---气比例/伺服阀可采用的反馈控制方式，阀内就增加了位移或压力检测器件，有的还集成有控制放大器。 一、滑阀式电---气方向比例阀 流量式四通或五通比例控制阀可以控制气动执行元件在两个方向上的运动速度，这类阀也称方向比例阀。图示即为这类阀的结构原理图。它由直流比例电磁铁1、阀芯2、阀套3、阀体4、位移传感器5和控制放大器6等赞成。位移传感器采用电感式原理，它的作用是将比例电磁铁的衔铁位移线性地转换为电压信号输出。控制放大器的主要作用是： 1）将位移传感器的输出信号进行放大； 2）比较指令信号Ue和位移反馈信号U f U； 3）放大，转换为电流信号I输出。此外，为了改善比例阀的性能，控制放大器还含有对反馈信号 Uf的处理环节。比如状态反馈控制和PID调节等。 带位置反馈的滑阀式方向比例阀，其工作原理是：在初始状态，控制放大器的指令信号UF=0，阀芯处于零位，此时气源口P与A、B两端输出口同时被切断，A、B两口与排气口也切断，无流量输出；同时位移传Uf=0。若阀芯受到某种干扰而偏离调定的零位时，位移传感器将输出一定的电压Uf，控制放 放大后输出给电流比例电磁铁，电磁铁产生的推力迫使阀芯回到零位。若指令Ue>0，则 电压差U增大，使控制放大器的输出电流增大，比例电磁铁的输出推力也增大，推动阀芯右移。而阀芯的右移又引起反馈电压Uf的增大，直至Uf与指令电压Ue基本相等，阀芯达到力平衡。此时。
柴油发电机组控系统工作原理 LIXISE 作者： 作者：LIXISE 柴油发电机组控制系统工作原理和算法是相当的复杂，每个电路的设计都有其特定的算法来予以实现。柴油发电机组的控制器系统犹如发电机组的心脏，智能控制系统的使用大大提高了柴油发电机组的运行，保障了柴油发电机组的稳定工作，那么控制系统是通过何种原理和算法来实现呢？柴油发电机组的控制部分，数字式励磁控制器较传统的模拟电路励磁控制器具有精度高，反应快，控制算法适应性强，对于不同特性的电机只要通过调整程序参数就能适应，甚至可以实现更高端的自适应智能控制算法等优点。 一、数字励磁控制器软件实现与算法研究 主要是对数字式励磁控制器的软件和所采用的控制算法进行论述。首先对数字励磁控制器的主程序进行设计，然后对电量参数采集算法和智能励磁控制算法进行研究，并在ＣＰＵ上进行实现。为了实现精确的数字励磁控制，需要得到实时、精确的电量数据，而要获得实时、精确的电量数据，则需要采用交
流采样方法，并推导出交流采样下各个电量的计算公式，最终编写计算出电量数据的算法程序。交流采样是按一定的规律对被测信号的瞬时值进行采样，再按照一定的数学算法求出被测电量参数的测量方法。下面给出交流电压，交流电流，有功功率，无功功率，功率因素的各种算法中的离散公式。 二、数字式励磁控制器总体设计方案 工作电源：由于微处理器的工作电源要求，我们需要一个５Ｖ的稳定直流电源，信号调理电路的运算电路的供电需要一组±１２Ｖ的直流电源，另外，开关量输出需要驱动继电器，所以需要一个＋２４Ｖ的直流电源，为此我们需要设计一个电源转化模块得到系统正常工作所需的三组ＤＣ电源。 三、交流采样锁相环电路 要进行交流采样，通常需要进行同步采样，目前交流采样方式主要有硬件同步采样、软件同步采样和异步采样三种。硬件同步由硬件同步电路向ＣＰＵ提出中断实现同步。硬件同步电路有多种形式，常见的如锁相环同步电路等。硬件同步采样法是由专门的硬件电路产生同步于被测信号的采样脉冲。它能克服软件同步采样法存在截断误差等缺点，测量精度高。利用锁相频率跟踪原理实
负载敏感 一、负载敏感和压力补偿概念 （一）负载敏感(Load Sensing)和压力补偿(Pressure Compensation)是60年代提出的液压传动和控制的新概念。 以往液压系统在使用操纵过程中，存在着以下需解决的问题： 1. 节能要求，适应负载变化提供负载所需要的液压功率（流量和压力），尽量减少流量和压力损失，将节流调速改变为以容积调速为主，特别按负载需要提供负载所需的流量。 2. 操纵阀调速控制时，调速受负载压力变化和油泵流量变化的影响，难以操纵控制。 3. 单泵供多执行器：当多执行器同时动作时，要求相互不干涉，能够操纵各执行器按所需流量供油。合理地分配流量，实现理想复合动作。 4. 液压泵和原动机的匹配问题，能充分利用原动机的功率，保持在发动机最大功率点工作，同时能防止发动机熄火，为了减少能耗节能，要求液压泵和发动机在联合工作最经济点上工作。 为了解决以上问题，60年代提出液压传动控制新概念—负载敏感和压力补偿。 目前液压传动仍存在问题有待解决。例如液压传动遵循帕斯卡原理，一个泵供多个执行器时，系统压力由克服各负载中所需最大压力来确定，因此供给负载较低的执行器时必然存在压力损失。目前人们正在研究采用电路中变压器这类东西，来解决这个问题。 （二）负载敏感和压力补偿的定义：负载敏感是一个系统概念，因此应称为负载敏感系统，可把它看作是一个意义广泛的名词。（即广义的负载敏感和压力补偿）。 负载敏感通过感应检测出负载压力，流量和功率变化信号，向液压系统进行回馈，实现节能控制、流量和调速控制、恒力矩控制、力矩限制、恒功率控制、功率限制、转速限制、同时动作和与原动机动力匹配等控制的总称。负载敏感系统所采用的控制方式包括液压控制和电子控制。 从负载敏感系统的液压组件来看可分： 负载敏感阀：将压力、流量和功率变化信号，向阀进行回馈，实现控制功能的阀。 负载敏感泵：将压力、流量和功率变化信号，向泵进行回馈，实现控制功能的泵和马达。负载敏感系统可降低液压系统能耗，提高机械生产率，改善系统可控性，降低系统油温，延长液压系统寿命。 压力补偿： 将压差设定为规定值进行的自动控制都叫压力补偿。 压力补偿流量控制：不受负荷压力变化和液压泵流量变化的影响，由设定节流压差值 对流量进行自动控制，称为压力补偿流量控制。 在节流调速中，根据流量基本计算式，，压差保持不变（常数），只要调节阀口面积（反映在k上）就能控制通过阀的流量，通过改变阀的开度，不受负载和液压泵流量影响，改变和控制流量，利用流量控制阀的原理来进行调速，提出了压力补偿概念。在节流口上，并联或串联一个压力补偿器。 （三）开中心直通型油路系统存在的问题。 前面已经谈到挖掘机开心式油路都采用六通多路阀，有二条供油路，直通供油路可组成优先油路，中位时直通回油箱进行卸载。并联供油路，组成并联油路，把二种油路采用各种方式组成起来，就构成了复杂多变的挖掘机油路。 操纵阀的结构简图和符号图如图1所示。
伺服驱动器的工作原理 随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用全数字式交流伺服电机作为执行电动机。在控制方式上用脉冲串和方向信号实现。 一般伺服都有三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式。 速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。 如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模式。 如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的死循环控制功能，用速度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。 对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度
方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控制器）；如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。换一种说法是： 1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V 对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。可以通过实时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。 2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。应用领域如数控机床、印刷机械等等。 3、速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行
伺服电机工作原理及和步进电机の区别 2010-03-30 17:14 伺服电机内部の转子是永磁铁，驱动器控制のU/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场の作用下转动，同时电机自带の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，调整转子转动の角度。伺服电机の精度决定于编码器の精度（线数）。 什么是伺服电机？有几种类型？工作特点是什么？ 答：伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到の电信号转换成电动机轴上の角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩の增加而匀速下降.。 请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别？ 答：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制滚珠丝杆，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便宜。永磁交流伺服电动机20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术の发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出の发展，各国著名电气厂商相继推出各自の交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统の主要发展方向，使原来の直流伺服面临被淘汰の危机。90年代以后，世界各国已经商品化了の交流伺服系统是采用全数字控制の正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域の发展日新月异。 永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有：⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。⑵定子绕组散热比较方便。⑶惯量小，易于提高系统の快速性波纹管联轴器。⑷适应于高速大力矩工作状态。⑸同功率下有较小の体积和重量。 伺服和步进电机 伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应の角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲の功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量の脉冲，这样，和伺服电机接受の脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确の控制电机の转动，从而实现精确の定位，可以达到0.001mm。 步进电机是一种离散运动の装置，它和现代数字控制技术有着本质の联系。在目前国内の数字控制系统中，步进电机の应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统の出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制の发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号）弹性联轴器，但在使用性能和应用场合上存在着较大の差异。现就二者の使用性能作一比较。 一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 3.6°、 1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为
1、对照实物总体介绍讲解发动机两大机构和发动机的工作原理； 总的来说，目前发动机由两大机构、五大系统组成 一、曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。 二、配气机构 配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。进、排气门的开闭由凸轮轴控制。凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动。进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构 三、燃料供给系 汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去； 四、润滑系 润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。 五、冷却系 冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。 六、点火系 在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火
系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。 火花塞有一个中心电极和一个侧电极，两电极之间是绝缘的。当在火花塞两电极间加上直流电压并且电压升高到一定值时，火花塞两电极之间的间隙就会被击穿而产生电火花，能够在火花塞两电极间产生电火花所需要的最低电压称为击穿电压；能够在火花塞两电极间产生电火花的全部设备称为发动机点火系。 七、起动系 理解这个并不难，要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转，发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系统。 发动机的基本工作原理 我们以单缸汽油发动机为例，讲解一下汽油机的工作原理。 气缸内装有活塞，活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接。活塞在气缸内做往复运动，通过连杆推动曲轴转动。为了吸入新鲜气体和排出废气，设有进气门和排气门。 活塞顶离曲轴中心最远处，即活塞最高位置，称为上止点。活塞顶部离曲轴中心最近处，即活塞最低位置，称为下止点。上、下止点间的距离称为活塞行程，曲轴与连杆下端的连接中心至曲轴中心的距离称为曲轴半径。活塞每走一个行程相应于曲轴转角180°。对于气缸中心线通过曲轴中心线的发动机，活塞行程等于曲柄半径的两倍。 活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为发动机的工作容积或发动机排量，用符号VL 表示。 四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程，既进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程）和排气行程。 进气行程 化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合，然后再吸入气缸。进气行程中，进气门打开，排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，从而气缸内的压力降低到大气压力以下，即在气缸内造成真空吸力。这样，可燃混
电控系统工作原理 一、电控系统工作原理 随着科技进步和电子工业的发展，国产轿车采用电子控制燃油喷射系统的比率逐年增加，早在2000年，一汽—大众就宣布停止化油器式发动机的生产，产品全部采用电子控制燃油喷射系统。最早研究和开发汽油喷射式发动机的是德国博世(Bosch)公司，汽油喷射技术首先应用于飞机发动机，随着对汽车节能降耗、降低排放和提高舒适性、增加动力性的要求，这一技术被应用于汽车发动机上。目前，博世公司在这一领域的技术和产品仍处于世界领先地位。捷达王轿车就采用了博世公司最新开发的Motronic M3．8．2发动机电控管理系统，并根据中国的国情做了改进和匹配。Motronic M3．8．2发动机电控管理系统为电子控制多点燃油顺序喷射系统，闭环控制，其突出特点是喷油量及点火时刻综合控制。该系统由电子控制单元、传感器、执行器等组成，传感器为燃油喷射系统和点火系统所共用。 1．Motronic M3．8．2发动机电控管理系统的组成及工作原理 Motronic M3．8．2电控系统由电控单元(即ECU，俗称电脑)、发动机转速传感器(也称曲轴位置传感器)、空气流量传感器、节流阀体、进气温度传感器、冷却液温度传感器(发动机水温传感器)、k传感器(即氧传感器)、爆震传感器、相位传感器(也称凸轮轴位置传感器或霍尔传感器)、双点火线圈、油压调节器和喷油器等组成。 驾驶员通过节气门(俗称油门)控制发动机进气量，控制单元通过节气门位置传感器得知节气门开度，再综合发动机转速、空气流量、进气温度、λ探测值等各传感器及电子开关提供的信息，经分析、计算，确定出最佳喷油量和点火时刻，向喷油器和点火线圈发出喷油和点火指令。发动机转速和空气流量信号是ECU计算基本喷油量的主信号，ECU再根据进气温度传感器、冷却液温度传感器、A传感器、爆震传感器和节气门位置等信号对喷油量进行必要的修正，确定出实际喷油量，然后根据转速传感器得到的曲轴位置信号和相位传感器检测到的1缸压缩上止点信号，适时地向喷油器和点火线圈发出动作指令。 发动机工作可分为如下工况： (1)起动工况 发动机被起动机带动运转，当转速低于某值时，ECU识别出发动机处于起动工况，根据转速传感器、凸轮轴位置传感器、节流阀位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器等提供的信号，以及ECU中存储的最佳控制参数，计算出起动喷油量、点火角度和怠速直流电机的位置，并驱动喷油器和点火动力组件动作，使节气门处于起动位置，保证发动机顺利起动。发动机起动后，当转速超过某值时，则起动工况结束。捷达王轿车起动时，司机无需踏油门踏板、节气门会自动处于最佳起动位置。 (2)怠速工况 发动机起动后，怠速运转时，节流阀体内的怠速开关触点闭合，ECU根据此信号得知发动机处于怠速工况，同时根据冷却液温度传感器信号计算出目标转速(存储在ECU中的理论转速，温度越低，理论转速越高，以保证发动机在低温时稳定运转并快速暖机)，并与实际转速进行比较，根据转速差的正负和大小，使节气门处于目标位置，以保证发动机怠速转速达到目标值。KCU同时还通过改变点火提前角来稳定发动机怠速。捷达王发动机热车后怠速转速理论值设置为840r／mjn，怠速点火提前角设置为上止点前12°，这些值存储在ECU中，人工不能调整。 (3)运行工况 运行工况又包括部分负荷、全负荷、加减速过渡及被拖动等工况。ECU根据转
复习旧课： 对上次课以提问的形式复习 1、影响蒸发的因素？ 2、影响液化的因素？ 新课引入： 主要以讲解方式 上一节我们讲了物质的基本状态参数，以及影响物质蒸发和液化的几个因素，这一节我们就来讲一下汽车空调中的常用制冷剂的种类特点以及制冷循环原理。 §1.1.4制冷剂 制冷剂是制冷循环当中传热的载体，通过状态变化吸收和放出热量，因此要求制冷剂在常温下很容易气化，加压后很容易液化，同时在状态变化时要尽可能多的吸收或放出热量（较大的气化或液化潜热）。同时制冷剂还应具备以下的性质： ·不易燃易爆； ·无毒； ·无腐蚀性； ·对环境无害。 制冷剂的英文名称为refrigerant，所以常用其头一个字母R来代表制冷剂，后面表示制冷剂名称，如R12、R22、R134a等。 过去常用的制冷剂是R12（又称为氟立昂）, 这种制冷剂各方面的性能都很好，但是有一个致命的缺点，就是对大气环境的破坏，它能够破坏大气中的臭氧层，使太阳的紫外线直接照射到地球，对植物和动物造成伤害。我国目前已停止生产用R12作为制冷剂的汽车空调系统。
R12的替代品目前汽车上广泛采用的是。R134a在大气压下的沸腾点为-26.9℃，在98kPa的压力下沸腾点为-10.6℃（图6-18）。如果在常温常压的情况下，将其释放，R134a便会立即吸收热量开始沸腾并转化为气体，对R134a加压后，它也很容易转化为液体。R134a的特性见图6-19。该曲线上方为气态，下方为液态，如果要使R134a从气态转变为液态，可以将低温度，也可以提高压力，反之亦然。 注意：R12和R134a两种制冷剂不可以互换使用。 §1.1.5 冷冻润滑油 在空调制冷系统中有相对运动的部件，需要对其润滑。由于制冷系统中的工作条件比较特殊，所以需要专门的润滑油——冷冻润滑油。冷冻润滑油除了起到润滑作用以外，还可以起到冷却、密封和降低机械噪音的作用。在制冷系统中的润滑油还有一个特殊的要求，就是要与制冷剂相容，并且随着制冷剂一起循环。因此在冷冻润滑油的选用上，一定要注意正确选用冷冻润滑油的型号，切不可乱用，否则将造成严重后果。 §1.2汽车空调暖风系统 作用：供暖、除霜、调节温湿度 汽车空调暖风系统是一种将空气送入加热器(又称为热交换器)，同时吸入某种热源的热量，以提高空气温度的装置。按使用热源的不同可分为发动机冷却液采暖系统、发动机废气采暖系统和独立热源式采暖系统。 1、发动机冷却液采暖系统采暖时，将送入加热器中的车外或车内空气，与升温后的发动机冷却液进行热交换，由电动鼓风机将升温的空气经出风口送入车内。冷却液通过热水阀流入加热器，散热后的冷却液再流回水泵参与循环。热水阀对通过加热器的水流量进行调节，而加热器则将冷却液的热量传给空气。鼓风机多为离心式叶片鼓风机，具有高、中、低三挡转速，可以调节换气强度，一般与空调制冷系统送风共用。这种采暖系统没有独立的
控制系统的工作过程与方式 一、教学目标 1.通过案例分析，归纳控制系统的基本特征； 2.了解开环控制和闭环控制的特点； 3.分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程 4.学会用框图来归纳控制系统实例的基本特征，逐步形成理解和分析简单开环和闭环控制系统的一般方法 二、教学内容分析 本节是“控制与设计”第二节的内容，其内容包括“控制系统”、“开环控制系统与闭环控制系统的组成及其工作过程”是学生在学习控制在我们的生活和生产中的应用后，进一步学习有关控制系统的组成、工作方式以及两种重要的控制系统：开环控制和闭环控制，并熟悉它们工作原理和作用。 生活中不乏简单控制系统的应用，人们对此往往象看待日出日落一类自然景色般的习以为常。本部分内容的学习，正是要引导学生，从技术的角度、用控制的思维看周围的存在，分析其道理，理解其基本的组成和工作过程。 本课教学内容，从学生生活经验出发，从实例分析入手，归纳出对控制系统的一般认识，以及根据控制系统方式分类的开环控制系统和闭环控制系统两类，并侧重对开环控制系统的工作过程、方框图、重要参数进行分析。本课要解决的重点是：开环控制系统的工作过程分析，用方框图描述开环控制系统的工作过程。 三、学习者分析 学生在前面的学习中已经学习和分析了控制在生活生产中的应用，获得了有关控制及其应用的初步感性认识和体验，但是对控制的基本工作方式和工作机理还缺乏了解，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。结合前面的应用案例分析，进一步分析案例中控制是如何工作的，以及有怎样的工作方式，是学生学习的最近发展区。 四、教学策略： 1. 教法： 本章的教学结合具体的教学内容和目标我们采用“案例情景—机理分析—总结归纳－认识提升”的模式展开。在教学中把知识点的教与学置于具体的案例情景当中，通过丰富而贴近生活的案例使学生从生活体验到理性分析的思维升华过程。同时关注学生能否用不同的语言表达、交流自己的体验和想法。通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生回想和体会控制系统的工作过程，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。让学生本着“回想—分析—联想—猜想”的思维过程，对教学内容进行步步展开，使学生亲历自主探索和思维升华的过程。 2. 学法： 鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展。注意引导学生体会控制系统的工作过程和方式，特别是引导学生会学用系统框图来抽象概括控制系统、帮助分析和理解控制系统的组成及其工作过程的方法 五、教学资源准备 多媒体设备、相关图片资料、技术试验工具、材料等
伺服电机的工作原理图? 伺服电机工作原理——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，调整转子转动的角度。 永磁交流伺服系统具有以下等优点：（1）电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单；（2）定子绕组散热快；(3)惯量小，易提高系统的快速性；（4）适应于高速大力矩工作状态；（5）相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满足了传动领域的发展需求。 永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后，目前已经进入了全数字的时代。全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加的可靠。现在，高性能的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。伺服驱动器有两部分组成：驱动器硬件和控制算法。控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是国外交流伺服技术封锁的主要部分，也是在技术垄断的核心。 2 交流永磁伺服系统的基本结构 交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结构组成如图1所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。我们的交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性化是传统的驱动系统所不可比拟的。 目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，其优点是可以实现比较复杂的控制算法，事项数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。
计数器工作原理的模式化分析 时序逻辑电路是《脉冲与数字电路》这门课程的重要组成部分，计数器是时序逻辑电路基础知识的实际应用，其应用领域非常广泛。计数器原理是技工学校电工电子专业学生必须重点掌握的内容，也是本课程的考核重点，更是设计计数器或其他电子器件的基础。 但近年来技校学生的文化理论基础和理解能力普遍较差，按照教材体系讲授计数器这个章节的知识，超过70%的学生听不懂。 我先后为四届学生讲授过这门课，在教学实践中摸索出一套分析计数器的方法——模式化分析，即把分析步骤模式化，引导学生按部就班地分析计数器。用这种方法分析，我只要以其中一种计数器（如异步二进制计数器）为例讲解，学生便可以自行分析其他计数器。 教学实践证明，用这种方法讲授计数器知识，学生比较感兴趣，觉得条理清晰，易于理解，掌握起来比较轻松。这种方法还有一个好处，不管是同步计数器还是异步计数器，不管是二进制计数器还是十进制计数器，不管是简单的计数器还是复杂的计数器，只要套用这种方法，计数器工作原理迎刃而解。即使是平时基础很差的学生，只要记住几个步骤，依葫芦画瓢，也能把计数器原理分析出个大概来。 一、明确计数器概念 分析计数器当然要先清楚什么是计数器啦。书上的概念是：计数器是数字系统中能累计输入脉冲个数的数字电路。我告诉学生，计数器就是这
样一种电子设备：把它放在教室门口，每个进入教室的同学都在一个按钮上按一下，它就能告诉你一共有多少位同学进入教室。其中，每个同学按一下按钮就是给这个设备一个输入信号，N个同学就给了N个信号，这N 个信号就构成计数器的输入CP脉冲，计数器要统计的就是这个CP脉冲系列的个数。当然，如果没有接译码器，计数器的输出端显示的是二进制数而非十进制数，比如有9位同学进入教室，它不显示“9”，而是显示“1001”。 随后，我简要介绍了计数器的构成和分类，并强调，计数器工作前必须先复位，即每个触发器的输出端均置零。 二、回顾基础知识 分析计数器要用到触发器的相关知识，其中JK触发器最常用，偶尔用到T触发器和D触发器。因此，介绍完计数器概念后，我不急于教学生分析其原理，而是先提问JK、T、D触发器的相关知识，包括触发器的逻辑符号、特性方程、特性表等。 由于计数器的控制单元由逻辑门电路构成，分析前还要简要回顾一下与、或、非等常用逻辑门电路的相关知识。另外，用模式化方法分析计数器还要用到逻辑代数的运算方法、逻辑函数的化简方法等相关知识。 三、画出解题模板 准备工作做完了，下面进入核心部分——列出分析计数器的9个步骤： 1.驱动方程（即触发器输入端的表达式，注意要化成最简式） 2.特性方程（即触发器的特性方程，计数器有几个触发器就写出几个 特性方程） 3.状态方程（把1代入2后得到的方程，注意要化成最简式）