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寫給想搞技術，有心做事的同路人* _ G1 i: a( V+ I
一、技術體系篇/ u: v6 F" c+ m0 f Z5 I
$ x3 ~" l2 d0 w$ c: s, T" }- @從實踐出發。: g8 d- |' Y/ U, a4 ~8 J
) V; k6 m' D. ^2 ~- @4 @7 p9 s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。最好直接從網上買個帶實物和資料的，最便宜的大約100塊左右。
3 X# @, F1 d$ h3 @8 r; u1、從最基本的工程制圖開始搭建知識能力體系，制圖學習可以參考大學課程，從大學視頻課程中學習，這種成體系比較成熟的知識能力構建最快最好的方式就是通過上課學習來獲得。! p3 ?' g5 t) Z# c- }- \
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2、把制圖學會了，能夠畫出三維和二維圖紙即可；有了畫圖能力，開始搭建機械、電、控制等基本能力，機械方面主要學習材料力學、理論力學、機械原理和機械設計、電主要學習數字電子模擬電子和電力電子技術，控制主攻自動控制原理，還是通過網上大學視頻課程學習為主，遇到聽不懂的數學原理可以參考網上的高等數學和復變函數視頻課程。不主張自己獨立看書瞎琢磨，達到能夠參考資料寫出小車設計說明書（包括總體設計、動力執行輔助子部件等說明書）。
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0 r" ~$ M; w5 ~% W8 Z9 A3、有了設計能力，接下來主攻實踐，真正的把東西做出來，機械部件的制造，可以把機械制造技術和互換性與配合這兩門課學會，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，把控制代碼寫進去，能夠完成整個小車的裝配和運動。
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從理論出發。. F; X! `3 z9 ?- X8 T. G$ N
2 O* D) y/ X1 |! U% d經歷了上面的實踐。可以說自己心里就有了底，有了綱，以此為基礎再把知識能力體系擴大擴寬鑿深。! n/ Y3 R3 W7 A/ i) b+ h& i3 g
這個過程還是要找到一根如何把東西造出來，達到預想目標的線，把知識能力串起來， 比如以后想主攻搞機械結構設計的。
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. `3 r7 e1 j8 f; Y1、第一步從最基本的機械結構設計對象----材料出發，從材料科學基礎知識出發，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《材料科學與工程基礎》，便從最基本的元素物理化學規律結合工程實踐講透了如何造出能夠達到設定強度的工程材料。6 k+ [0 ^: j F6 R$ T
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2、有了材料，再談材料的壽命、強度、剛度等，材料的壽命是由材料造出來的結構本身、材料所處的工況（受力情況、化學物理情況）決定的。這是一個工程實踐科學，研究對象是材料、材料所處工況（材料承受了什么情況的力、化學等）、材料承受了這些工況后材料還能不能用（評價標準有材料的剛度（變形過狠導致不能用）、強度（被壓垮導致不能用）、疲勞沖擊等等）這三者之間的關系。材料類型、工況、材料能不能達到預期，這是工程實踐科學，設計一個材料達到預期要求，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致什么情況（最經典的就是強度、剛度、彎扭復合情況等幾大壽命判據）。7 {- K1 d- i; N3 V
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3、接下來談材料受的工況是如何產生的。工況包括受力應力應變情況、化學腐蝕情況等等。應力應變主要與材料的是如何受力有關，這里推薦劉鴻文經典的材料力學和圖片工程實踐實例較多的《工程材料力學行為變形、斷裂與疲勞的工程方法》。( x0 x/ h: g- {( p" D
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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，力是如何傳遞和產生的。這就是理論力學的范疇，推薦看希伯勒的動力學。圖片工程案例比較多，學會后很容易工程實踐。( d9 W- F* p/ A3 [ F0 @+ C- S# L7 v
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5、部件產生的力有哪些規律，這就是機械原理和機械設計要分析的情況。說白了就是一些前人研究的比較經典的部件跟函數庫是一樣的，別人已經研究的比較扎實了，要利用起來。推薦學習國內經典的機械原理和機械設計課程，輔助國外的機械設計-穆斯版，看國外的書主要是看別人是如何工程實踐的。
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% a3 G2 f4 U1 T3 Q" a; z$ ^- g6、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，比如一些常見的標準如FMEA失效分析等；比如經典的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習彈性力學、流體力學等等；具體的經典部件可以再找專業的書籍看看比如國內翻譯的滑動軸承等等。基本上是屬于補洞工作了，但基本的綱就在這里。比如以后想主攻控制類的（以電機控制為例） 這個過程還是要找到一根如何把東西造出來，達到預想目標的線，把知識能力串起來。
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# A8 ^" \1 ?* a! E) c1、第一步從最基本被控對象的電機出發，推薦哈爾濱理工大學的電機學，基本上把電機的力矩是如何產生的從最基本的電機的材料、結構、設計、電機特性這之間的關系推導清楚了。非常經典。
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7 f" G( y n# R) p7 x2、有了對象，再主攻經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的力矩、速度某個指標或者相關指標；控制方法以常見的經典的PID為例，就是把反應過程加大用量、加了催化劑加速反應、加了延遲劑滯后反應；控制效果評價就是被控對象電機的力矩輸出情況比如達到輸出需要的時間、最后力矩輸出是否穩定等等。控制效果、控制對象、控制方法，這三者是通過數學原理和工程實踐串起來的，比如1中提高的電機學推導出的力矩公式，就有力矩和電流、電壓、轉速的關系。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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3、比如永磁同步交流電機的矢量控制，交流電機的力矩是需要控制的輸出目標、已知的有交流電機的本身構造，可以人為構造的得到的物理量有測出電機輸出的轉速。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，即在電機輸出軸的輸入與輸出要相等。永磁同步交流電機這里簡化為輸入功率和輸出功率要相等。輸入功率就是電機軸輸入的功率、輸出功率包括各種電磁損耗、機械損耗，以及電機軸輸出的功率。電機的輸入功率和電機本身構造以及的三相輸入電流相關、電機的輸出功率減去負載轉矩作用于整個電機負載系統地折算轉動慣量即可得到角速度即電機軸的輸出角速度。現在再把永磁同步交流電機內部的三相電流、電機的輸出功率串起來。電機內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。至此總的框架已經有了，方程中的各個參數要初步預先解算出來，比如電阻、電感等。有的參數解算需要一些工程實踐的方法這里不便展開。最后發現電機的輸出功率與三相電流有關，但它們之間的關系非線性且相互耦合不好，即輸出與輸入之間太復雜了不好控制。這里為了方便控制便引入了人為構造的旋轉坐標系，把原先靜止坐標系下的方程全部換成旋轉坐標系下的方程。最后得出此坐標系下電機輸出功率與電流的關系。
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4、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、最基本的電機負載系統可以裝配起來、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，比如電機的設計、用狀態空間的數字控制器去分析電機的控制、控制電路的工程設計等等。
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發表于 2022-3-29 00:44:28
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