专业英语第八章.docx

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专业英语第八章

AnalogSensorsforMoti0nMeasurement

8.3.1Introduction

Measurementofplantoutputsisessentialforfeedbackcontrol.Outputmeasurementsarealsousefulinperformanceevaluationofaprocess.Furthermore,inlearningsystems（e.g.,teach-repeatoperationofroboticmanipulators）,measurementsaremadeandstoredinthecomputerforsubsequentuseinoperatingthesystem.Inputmeasurementsareneededinfeedforwardcontrol.Itisevident,therefore,thatthemeasurementsubsystemisanimportantpartofacontrolsystem.

8.3用于运动测量的模拟传感器

8.3.1引言/导论/简介

对反馈控制来说，被控对象输出的测量是基本的。

输出测量在过程的性能评价中也很有用。

而且，在学习系统（例如，机械手的示教-重现操作）中，进行测量并将测量结果存储在计算机中，用于随后的系统运行。

在前馈控制中，需要对输入量进行测量。

因此，很明显，测量子系统是一个控制系统的重要组成部分。

Themeasurementsubsysteminacontrolsystemcontainssensorsandtransducersthatdetectmisbrandsandconvertthemintoacceptablesignals-typically,voltages.Thesevoltagesignalsarethenappropriatelymodifiedusingsignal-conditioninghardwaresuchasfilters,amplifiers,demodulators,andanalog-to-digitalconverters.Impedancematchingmightbenecessarytoconnectsensorsandtransducerstosignal-conditioninghardware.

控制系统的测量子系统包含传感器和变送器，它们检测被测量并将被测量转换成可接受的信号—通常是电压信号。

接着，这些电压信号被适当的调理，所用的信号调理硬件有滤波器、放大器、解调器和模-数转换器。

传感器和变送器与信号调理硬件之间的连接，阻抗匹配是必须的。

Accuracyofsensors,transducers,andassociatedsignal-conditioningdevicesisimportantincontrolsystemapplicationsfortwomainreasons.Themeasurementsysteminafeedbackcontrolsystemissituatedinthefeedbackpathofthecontrolsystem.Eventhoughmeasurementsareusedtocompensateforthepoorperformanceintheopen-loopsystem,anyerrorsinmeasurementsthemselveswillenterdirectlyintothesystemandcannotbecorrectediftheyareunknown.Furthermore,itcanbeshownthatsensitivityofacontrolsystemtoparameterchangesinthemeasurementsystemisdirect.Thissensitivitycannotbereducedbyincreasingtheloopgain,unlikeinthecaseofsensitivitytotheopen-loopcomponents.Accordingly,thedesignstrategyforclosed-loop（feedback）controlistomakethemeasurementsveryaccurateandtoemployasuitablecontrollertoreduceothertypesoferrors.

传感器、变送器和辅助信号调理装置的精度在控制系统应用是重要的，主要有两个原因。

反馈控制系统的测量系统位于控制系统的反馈回路，尽管在开环系统中，测量可用于补偿不良特性，但测量本身的误差会直接进入系统，如果误差未知，则无法校正。

而且，可以看出，控制系统对参数变化的敏感性在测量系统中是直接的，与开路部件敏感性情形不同，这种敏感性不能通过增大回路增益方法进行减小。

因而，对反馈控制系统来说，其设计策略是使测量非常精确，并采用合适的控制器降低其它类型的误差。

Mostsensor-transducerdevicesusedinfeedbackcontrolapplicationsareanalogcomponentsthatgenerateanalogoutputsignals.Thisisthecaseeveninreal-timedirectdigitalcontrolsystems.Whenanalogtransducersareusedindigitalcontrolapplications,however,sometypeofanalog-to-digitalconversion（ADC）isneededtoobtainadigitalrepresentationofthemeasuredsignal.Theresultingdigitalsignalissubsequentlyconditionedandprocessedusingdigitalmeans.

在反馈控制应用中，大多数传感器-变送器装置是产生模拟信号的模拟部件。

即使是在实时直接数字控制系统中，也是如此。

然而，当模拟变送器应用在数字控制场合时，为了获得被测信号的数字表示，必须采用某种类型的模数转换。

所获得的数字信号应用数字方法进行后续调理和处理。

Inthesensorstage,thesignalbeingmeasuredisfeltasthe“responseofthesensorelement.”Thisisconvertedbythetransducerintothetransmitted（ormeasured）quantity.Inthisrespect,theoutputofameasuringdevicecanbeinterpretedasthe“responseofthetransducer.”Incontrolsystemapplications,thisoutputistypically（andpreferably）anelectricalsignal.Notethatitissomewhatredundanttoconsiderelectrical-to-electricalsensors-transducersasmeasuringdevices,particularlyincontrolsystemstudies,becauseasmeasuringdevices,particularlyincontrolsystemstudies,becauseelectricalsignalsneedconditioningonlybeforetheyarefedintoacontrollerortoadrivesystem.Inthissense,electrical-to-electricaltransductionshouldbeconsidereda“conditioning”taskratherthana“measuring”function.

在传感阶段，被测信号可以看作是“传感单元的响应”。

该信号被变送器转换成被传输的信号量。

在这一方面，测量装置的输出可以看作是“变送器的响应”。

在控制系统应用中，该输出信号通常（更可取地）是一个电气信号。

注意，把电气信号到电气信号的传感器-变送器看作是测量装置有些多余，尤其是在控制系统研究中，因为只有在电气信号被送入控制器或驱动系统之前，才需要进行调理。

在这种意义上，电气信号到电气信号的变送可以被看作是一个“信号调理”任务而不是“测量”功能。

8.3.2MotionTransducers

Bymotion,wemeanthefourkinematicvariables:

●Displacement（includingposition,distance,proximity,andsizeorgage）

●Velocity

●Acceleration

●Jerk

8.3.2运动传感器

就运动而言，我们指的是四个运动学变量：

●位移（包括位置、距离、接近度和尺寸或厚度）；

●速度；

●加速度；

●冲击；

Notethateachvariableisthetimederivativeoftheprecedingone.Motionmeasurementsareextremelyusefulincontrollingmechanicalresponsesandinteractionsindynamicsystems.Numerousexamplescanbecitedofsituationsinwhichmotionmeasurementsareusedforcontrolpurposes.Therotatingspeedofaworkpieceandthefeedrateofatoolaremeasuredincontrollingmachiningoperations.Displacementsandspeeds（bothangularandtranslator）atjoints（revoluteandprismatic）ofroboticmanipulatorsforkinematiclinkagesareusedincontrollingmanipulatortrajectory.Inhigh-speedgroundtransitvehicles,acceleratio