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写给想搞技术，有心做事的同路人
8 s" c/ z4 H% _ i; W$ I2 B" x- X一、技术体系篇$ p$ n! x N: @/ x( r
1 i8 v8 c( C7 ?6 I从实践出发。' h3 \. G3 T/ C6 j7 u% t
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从最简单的实例入手，自己亲手搭建一个能够被控制的小车。最好直接从网上买个带实物和资料的，最便宜的大约100块左右。8 F8 n2 M: S8 B3 Y" H* H- X
1、从最基本的工程制图开始搭建知识能力体系，制图学习可以参考大学课程，从大学视频课程中学习，这种成体系比较成熟的知识能力构建最快最好的方式就是通过上课学习来获得。
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: G5 i$ m+ X5 u! m+ Q- b$ t. F2、把制图学会了，能够画出三维和二维图纸即可；有了画图能力，开始搭建机械、电、控制等基本能力，机械方面主要学习材料力学、理论力学、机械原理和机械设计、电主要学习数字电子模拟电子和电力电子技术，控制主攻自动控制原理，还是通过网上大学视频课程学习为主，遇到听不懂的数学原理可以参考网上的高等数学和复变函数视频课程。不主张自己独立看书瞎琢磨，达到能够参考资料写出小车设计说明书（包括总体设计、动力执行辅助子部件等说明书）。 W$ D9 d) Z8 |* J, E: m
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3、有了设计能力，接下来主攻实践，真正的把东西做出来，机械部件的制造，可以把机械制造技术和互换性与配合这两门课学会，有条件的可以通过加床加工出来，没有条件的可以通过3D打印制作。电路部件的设计，能够把控制小车的电路板自己画出来、把板子电路元件搭起来，把控制代码写进去，能够完成整个小车的装配和运动。
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从理论出发。
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经历了上面的实践。可以说自己心里就有了底，有了纲，以此为基础再把知识能力体系扩大扩宽凿深。0 c' h+ B/ j; G5 L/ S! j! k5 c* O4 m
这个过程还是要找到一根如何把东西造出来，达到预想目标的线，把知识能力串起来， 比如以后想主攻搞机械结构设计的。
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1、第一步从最基本的机械结构设计对象----材料出发，从材料科学基础知识出发，找那种能把原理和工程实践讲透的书，比如国外William F. Smith写的《材料科学与工程基础》，便从最基本的元素物理化学规律结合工程实践讲透了如何造出能够达到设定强度的工程材料。
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2、有了材料，再谈材料的寿命、强度、刚度等，材料的寿命是由材料造出来的结构本身、材料所处的工况（受力情况、化学物理情况）决定的。这是一个工程实践科学，研究对象是材料、材料所处工况（材料承受了什么情况的力、化学等）、材料承受了这些工况后材料还能不能用（评价标准有材料的刚度（变形过狠导致不能用）、强度（被压垮导致不能用）、疲劳冲击等等）这三者之间的关系。材料类型、工况、材料能不能达到预期，这是工程实践科学，设计一个材料达到预期要求，最基本的步骤就是分析材料本身、材料受的工况、然后通过理论分析出工况作用在材料身上会导致什么情况（最经典的就是强度、刚度、弯扭复合情况等几大寿命判据）。% ^( L, j( [1 r. B+ X( V
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3、接下来谈材料受的工况是如何产生的。工况包括受力应力应变情况、化学腐蚀情况等等。应力应变主要与材料的是如何受力有关，这里推荐刘鸿文经典的材料力学和图片工程实践实例较多的《工程材料力学行为变形、断裂与疲劳的工程方法》。8 Q1 W- L7 X, t5 |% o- B0 s
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4、材料受的力是那来的，材料受的力是其他部件传递过来的，力是如何传递和产生的。这就是理论力学的范畴，推荐看希伯勒的动力学。图片工程案例比较多，学会后很容易工程实践。# P2 K" P8 ?$ h$ P
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5、部件产生的力有哪些规律，这就是机械原理和机械设计要分析的情况。说白了就是一些前人研究的比较经典的部件跟函数库是一样的，别人已经研究的比较扎实了，要利用起来。推荐学习国内经典的机械原理和机械设计课程，辅助国外的机械设计-穆斯版，看国外的书主要是看别人是如何工程实践的。2 T5 O9 G8 h1 U% B6 l
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6、有了这些，基本上把纲和思路串起来了，可以具体工程实践了。具体工程实践时，可以再拓宽和挖深，比如一些常见的标准如FMEA失效分析等；比如经典的ansys仿真分析软件可以帮助分析；具体的受力分析理论可以再拓宽学习弹性力学、流体力学等等；具体的经典部件可以再找专业的书籍看看比如国内翻译的滑动轴承等等。基本上是属于补洞工作了，但基本的纲就在这里。比如以后想主攻控制类的（以电机控制为例） 这个过程还是要找到一根如何把东西造出来，达到预想目标的线，把知识能力串起来。 ) H d/ P0 w' g, @5 k
" a$ ~* j+ K0 C3 @3 e1、第一步从最基本被控对象的电机出发，推荐哈尔滨理工大学的电机学，基本上把电机的力矩是如何产生的从最基本的电机的材料、结构、设计、电机特性这之间的关系推导清楚了。非常经典。
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2、有了对象，再主攻经典的自动控制原理理论。把自动控制的理论搞清楚，说白了就是三段论，被控对象、控制方法、控制效果评价。这里被控对象就是电机的力矩、速度某个指标或者相关指标；控制方法以常见的经典的PID为例，就是把反应过程加大用量、加了催化剂加速反应、加了延迟剂滞后反应；控制效果评价就是被控对象电机的力矩输出情况比如达到输出需要的时间、最后力矩输出是否稳定等等。控制效果、控制对象、控制方法，这三者是通过数学原理和工程实践串起来的，比如1中提高的电机学推导出的力矩公式，就有力矩和电流、电压、转速的关系。如何把公式化成控制对象、控制方法、控制效果，这就要参考具体的工程案例了，借鉴其他人的思路了。
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3、比如永磁同步交流电机的矢量控制，交流电机的力矩是需要控制的输出目标、已知的有交流电机的本身构造，可以人为构造的得到的物理量有测出电机输出的转速。整个流程从头到尾串起来就是，先谈最基本的方程就是能量守恒方程，即在电机输出轴的输入与输出要相等。永磁同步交流电机这里简化为输入功率和输出功率要相等。输入功率就是电机轴输入的功率、输出功率包括各种电磁损耗、机械损耗，以及电机轴输出的功率。电机的输入功率和电机本身构造以及的三相输入电流相关、电机的输出功率减去负载转矩作用于整个电机负载系统地折算转动惯量即可得到角速度即电机轴的输出角速度。现在再把永磁同步交流电机内部的三相电流、电机的输出功率串起来。电机内部三相每项都可以分别写出电压方程和磁链方程。由电压和电流便能得到功率方程。一般而言为了方便都采用了等效电路。至此总的框架已经有了，方程中的各个参数要初步预先解算出来，比如电阻、电感等。有的参数解算需要一些工程实践的方法这里不便展开。最后发现电机的输出功率与三相电流有关，但它们之间的关系非线性且相互耦合不好，即输出与输入之间太复杂了不好控制。这里为了方便控制便引入了人为构造的旋转坐标系，把原先静止坐标系下的方程全部换成旋转坐标系下的方程。最后得出此坐标系下电机输出功率与电流的关系。
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4、有了这些，基本上把纲和思路串起来了，可以具体工程实践了。把基本的控制电路搭起来、最基本的电机负载系统可以装配起来、把控制代码写入观察控制效果。
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5、具体实践时，可以再拓宽和挖深，比如电机的设计、用状态空间的数字控制器去分析电机的控制、控制电路的工程设计等等。
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发表于 2022-3-29 00:44:28
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