机械电子工程管理原理测量与感知

机械电子工程原理第六章测量与感知测量系统测量系统的任务是获得机械电子系统内部各种需要的状态信息，并根据这些信息来控制系统的运行。2感知获取机械电子系统内部的状态信息只是测量的一部分，有些系统，尤其是自主型或智能型机械电子系统（如自主型机器人系统等），还需要获取系统的外部的环境信息，并要求“理解”环境，这部分功能称为“感知”。有时，除了“获取”环境信息外，还要“理解”环境。测量与感知都是系统的测量部分，只是两者对测量对象、测量范围和测量的要求不同，在本书中测量模块主要指的传统测量方式，针对机械电子内部状态信息的测量，感知模块则是指采用传统测量方式和现代测量技术对机械电子外部信息的测量。3测量技术的历史1测量技术并不是一门新的技术，它可以追溯到开始有商品交换的年代。随着科学技术的发展，产生了更多的专用测量仪器以满足人们对自然界研究的需要。在机械制造的手工时期，加工质量（尺寸、几何形状、精度和表面粗糙度等）主要是保证尺寸合格。到了简单机械时期，由于蒸汽动力的机床可以进行小批量生产，因此提出了互换性的精密度要求。机械工业进一步的发展对测量系统提出了更高的要求，为了监测一个机械装置或一个生产过程，要求测量的物理量日益增多，如位移、速度、加速度、力、力矩、应变、温度、压力、流量和液位等。在机械和仪器制造工业中，在同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需任何挑选调整或附加修配（如钳工修理）就能进行装配，并能保证满足机械产品的使用性能要求的一种特性。4测量技术的历史21798年美国技师兼工业家惠特尼（E.Whitney）为了完成万支来复枪的生产要求，提出了互换性的概念，并进行了互换性零件的生产；1851和1852年英国的惠特沃思(J.B.Whitworth)展出了他制造的塞规和螺旋测微装置；1851年和1867年，美国人布朗(J.R.Brown)先后发明了游标卡尺和千分尺（其精度为0.025毫米），并开始成批地生产；1898年瑞典人约翰逊(C.E.Johansson)制成了块规，1907年他进一步将块规同巴黎米原器的标准统一起来。一种量具,常用的有圆孔塞规和螺纹塞规它是比游标卡尺更精密的长度测量仪器。

具有一定形状，但不同尺寸大小之量规5测量技术的历史3最早的仪器本质上都采用模拟方法，提供一些关于过程动作的简单物理参数，而反馈则是由操作者完成的，操作者根据仪表读数进行必要的调节，保持过程正常运行。进一步的发展是自动反馈控制机构的应用，仪表逐渐与过程统一于一体，仪表把信息反馈到控制器，而控制过程只需很少的人工干预就可调节系统动作。6测量技术的历史4在20世纪60年代后期，人们认识到分散控制的优点，并将继电器用于生产过程控制。有一段时间，计算机监测系统与继电器控制系统共同使用，计算机主要作为中央单元依次接收来自各个检测点的信号，起监视作用。后来出现了带有微处理器的可编程控制器和采用嵌入式微处理器的分布式控制系统。20世纪70年代中期以来，微电子和计算机技术的发展，使处理器的性能价格比大大提高。在许多情况下，现有的传感器和换能器已不能满足要求，从而导致新型传感器和换能器的发展。今天人们往往把具有现场处理能力的敏感器件和信号处理电路甚至微处理器集成在一个硅片上。76.1测量系统的基本性能将传感器配合某些特定功能的电路，可以构成一个测量系统。在测量系统中，由于测量的范围不同，而且测量系统的任何一个环节（包括传感器与各级电路）都可能存在内部的噪声或受到外界的干扰，使测量系统的性能受到影响，因此需要用一些指标来表示一个测量系统的性能。8精度精度用三个指标来说明，即：准确性、重复性和精度。准确性描述测量器具测得值与被测量真值的偏差程度。重复性描述测得值的分散程度。精度是准确性与重复性的综合。(a) (b) (c)准确性、重复性与精度9稳定性稳定性有两个指标。一是稳定度，它表示在某一段时间内测量系统输出值的变化；二是影响量，它表示外部环境和工作条件的变化所引起的测量系统输出值的不稳定。稳定度指在规定时间内（通常有每小时、每月、每年）工作环境条件不变的情况下，测量系统输出值的变化程度。影响量指温度、湿度、气压、振动、电源电压和电源频率等环境因素变化所引起的测量系统输出值的变化程度。10输入输出特性静态特性量程和测量范围。通常用可测量上限与可测量下限的差来表示量程，而用区间［可测量上限，可测量下限］来表示测量范围。灵敏度。灵敏度是测量系统在稳定状态下，测量值增量与引起该增量的被测量增量之比，即输入输出特性曲线上各点的斜率（导数）。线性度。用非线性误差来度量特性曲线与拟合直线之间的偏差。滞环误差。滞环误差又称回差、迟滞。反映被测量值增大过程（正行程）中输出量值与被测量值减小过程（反行程）中输出量值的差异。过载能力：测量系统能够承受的被测量的最大值。11静态特性非线性误差滞环误差量程、测量范围与灵敏度线性度滞环特性12动态特性测量系统的动态特性是衡量其动态响应的性能指标，它表示当被测物理量随时间变化时，测量系统的输出是否能及时、准确地跟随被测参量变化。测量系统的动态特性通常用微分方程来描述，分析动态系统的频域方法和时域方法（如传递函数，或阶跃响应的上升时间和超调量等各种时域的指标）均可用于测量系统的动态性能描述。136.2测量方法测量方法指测量原理和测量方式的组合。测量方法的分类形式有多种。按测量手段分类有直接法、间接法；按测量方式分类有偏差式、零位式和微差式等；按测量系统是否向被测对象施加能量作用可分为主动式和被动式；按敏感元器件与被测物体是否有机械接触可分为接触式和非接触式；按被测量是否随时间变化可分为静态测量和动态测量。14直接法、间接法测量使用能对被测量做出直接反映的测量器具对被测量进行测量，这种方法称为直接测量法。在直接测量中，除测量器具之外，参与测量过程的量只有待测量本身。如果已知待测量与其它量有确定的函数关系，可以测其它量，然后再通过已知的函数关系求得待测量值，这种方法称为间接测量法。已知的函数关系可能是某种物理、化学规律，也可以是人为定义某种特定关系。15联立测量法或组合测量法有时一个对象的若干个量值须同时测量，而已知的函数关系式数目较少，这种情形下往往需要直接、间接方法联合使用。即用直接法测出能测的几个量值，代入已知函数关系式中求解出不易直接测的未知参数值。例如直流电功率的测量，以往是用间接法测量，直接测电流和电压，然后由公式P=UI求功率。直接测量简捷、迅速、实时性强，间接测量费时多、手续繁，只是在不便直接测量的情形下才采用。随着技术的发展，越来越多的间接测量手段可以实现直接化，使日益增多的对象能实时测量。16偏差式、零位式、微差式测量法事先标定测量器具的起始点（通常为零点）。测量中，测量仪表对待测量的反映是仪表某个输出量相对于起始点的偏差。这种方法称为偏差式测量法。零位式测量法是将被测量与一个精度较高的标准量比较，用指零仪表来指示比较的结果，如果被测量与标准量相等，指零仪表就指向零，否则指向正和负。微差式测量法综合了偏差式的速度和零位式的精度的优点。微差式测量法先将被测量X与标准量N比较，并取差值△＝X－N，然后用偏差式测量法求得偏差值△，简单计算X＝N＋△。如果N>>△，总的测量结果准确度会很高。176.3测量误差在任何测量过程中，都不可避免地要产生误差。为了评估测得值的可靠程度，必须正确地估算误差。测量误差是测得值X与真值X0之差△X：

△X＝X－X0

实践中，被测量真值X0是不知道的，所以只能估算测量误差。18绝对误差和相对误差绝对误差为│△X│＝│X－X0│实用中往往指出△X的最小值，记为△min，称为极限误差，从而有X－△min≤X0≤X＋△min相对误差为相对误差用于不同数量级、不同类型量的测量结果之间精确程度的比较。而绝对误差只能用于判断对同一被测量的测量精确程度。

19工具误差和方法误差工具误差是由所使用的器具、仪表等工具不完善而造成的误差。器具、仪表等越简陋，引起的工具误差越大。方法误差是由于测量方法不当或所依赖的理论有缺陷导致的误差。例如把非线性特性当作线性特性对待、或线性化处理不当等。20系统误差、随机误差和粗大误差系统误差是在相同测量条件下多次测量同一被测量所呈现的有规律的误差。工具误差和方法误差都属于系统误差。重新选择测量方法、改用较高精度的工具可以减小工具误差。随机误差是由一系列不易控制的偶然因素引起的测量误差，故又称为偶然误差。系统误差决定了测量准确性；随机误差决定了测量重复性。粗大误差是指测量结果中出现的明显不符合事实或由于重大误操作引起的误差。216.4信号处理和信息管理在信号处理方面，由于现代计算机的出现，除了计算外，还增加了存贮等功能，因此使过去的数据计算变为今天的信号处理。由于传感器能够实现低成本的现场处理功能，使得各种补偿得以实现。现场处理功能还可以把测得的信号变换成便于在通讯线路上传输的形式，以便传输给主机进行进一步处理。有现场处理能力的传感器和换能器还可以作常规的自检和自校。主机甚至可以下放一些决策权给传感器和换能器。由于应用了先进的信号数据处理技术，发展出了所谓“传感器融合”和“数据融合”的概念，即用来自多个信息源的信息构成复杂系统的整体图解。226.5测量系统的设计机械电子系统中的测量系统大多是自动测量系统，它把检测、数据处理和显示、故障诊断和报警、校验等技术结合在一起。往往是多个传感器、多路信号有机地构成一个测量系统，而不是若干台仪器仪表的简单合并。自动测量系统往往是在线、实时、动态、自动测量。另外，测量系统不应对被测对象造成任何明显的影响，为此常把尽量减少了体积的传感器置于测量现场，用某种连接方式在一定距离以外接收传感器输出的信号。23连接方式24测量系统总体设计需要的因素确定所需的信息，同时确定为提供所需信息而测量的系统物理参数。用诸如线性度、精度、分辨率等指标来衡量测量系统的特征、质量及性能。确认所能容许的最差效果。测算漂移对系统性能的影响，特别是零漂。分析影响传感器和换能器工作特性的环境因素，如温度、干扰等。成本预算。信息传送的形式和性质。系统的可靠性。人机界面、测量模块与其它模块的界面。25信息过多或信息不足第一种情况（即提供过多信息）是由于不断提高测量系统的测量水平和不断扩大测量范围所致，从而形成了一种以过分的高精度和高分辨率采集所有可以得到的信息的趋势。结果使有用的数据混在大量无关的信息中，且由于这些无关数据的存在，给系统的数据处理带来了沉重的负担。第二种情况（即提供信息不足）大多因为对测量在整个系统中的功能和目的考虑不周所致。这种不能提供所需要全部信息的缺点会导致系统整体功能的显著下降。26测量系统的详细设计要考虑的因素根据性能要求选择测量方法。选择适当的传感器和换能器。考虑所需的现场处理功能。与传感器、换能器相配合的硬件和机械、电器装置的规格及专用器材的制造。有关的软件及软件编制。整个测量系统的设计过程中，必须认识到测量系统和整个系统的联系，包括和其它子系统的联系。27一个实例——运货卡车悬挂系统

测量系统的任务是测出每个车轮相对于车身在垂直方向的位置、速度和加速度以及汽车行驶速度和转向角度。这些信号都要送到微处理器中，并由此确定各执行机构的动作。最佳的测量方法是测量位移和加速度，通过对加速度计的输出进行积分而得到速度。最佳选择是：将一个可调直线式电感传感器安装在轴上，以把所需行程减少。因为传感器易受灰尘、水和腐蚀性盐的影响。因此，需要把传感器安装在一个封闭罩内，以充分保护其不受环境的影响。应在离悬挂系统较远的地方安装一个信号处理器，并用双绞线屏蔽电缆进行通信。28另一个实例——金属塑性成形过程

测量系统的任务是实时测量成形过程中的以下参数：总变形力。模具的错移力。成形件特殊部位单位压力的大小、方向。压力中心的位置。相对应的变形速度。29金属塑性成形过程测量系统位移采用差动式位移传感器或光栅式位移传感器来测量。通过对位移信号微分来得到设备的加载速度信号，然后对成形件的变形量进行实时测量，最后得到对应于每一成形件、每一变形阶段的变形速度。变形力和模具错移力分别采用4只和6只电阻片式测力传感器来测量；特殊部位的单位压力采用若干只特别的压力传感器来测量；通过对4只测变形力传感器的安装位置和测量数据计算可以得到压力中心位置。由于传感器的输出信号很小，需经由前置放大器、隔离放大器、高精度电源组成的信号处理电路加以处理，再经过由A/D换能器和多路转换开关组成的采集系统将模拟量转化为数字量输入计算机进行记录和处理，并在屏幕上实时显示。计算机对数据实时处理和实时显示需要编写专门的软件。1,无摩擦测量2,无限的机械寿命3,无限的分辨率4,零位可重复性具有光学放大作用和误差平均效应，因而能提高测量精度

30作业题为课后思考题2.测量系统有哪些主要指标？3.测量方法有哪些分类形式？31演讲完毕，谢谢观看！EXECUTIONNEW202X/01总经理执行力提升训练xxxx企业管理咨询有限公司主讲：01.关于执行——综述点击此处添加正文。03.保障制度体系的高效运行点击此处添加正文。05.提升管理者的执行力点击此处添加正文。02.建立执行型的企业文化点击此处添加正文。04.选拔执行型人才点击此处添加正文。目录企业缺乏执行力的后果一、关于执行——综述缺乏执行力，战略变形缺乏执行力，制度纸上谈兵缺乏执行力，计划打折或偏向缺乏执行力，企业丧失机会缺乏执行力，组织失去生命力一、关于执行——综述为什么执行难？有无数的人拥有卓越的智慧，但只有那些懂得如何执行的人获得成功。无数的企业拥有伟大的构想，但只有那些懂得如何执行的公司获得成功。一、关于执行——综述执行：一个被长期忽视的主题■破落贵族之后刘备，通过广施仁德，远播贤名，使得文有卧龙、凤雏辅佐，武有关、张、赵云鼎力相助，逐步实施三分天下的战略方针，最终以一介织席贩履的庶民成为开创蜀国大业的一代君王。战略：得人心者得天下失人心着失天下执行：文：三顾茅庐武：三结义一、关于执行——综述执行是什么？为什么一介织席贩履的庶民会成为一代君王？■有人作过统计：在世界五百强里面，美国西点军校毕业出来的懂事长有一千多名，副的也有二千多名，总经理然后董事一级以上的是五千多名。■任何一个商学院都没有培养出来这么多！一、关于执行——综述执行是什么？为什么任何一个商学院都没有西点军校培育的这么多优秀人才准时、守纪、严格、正直、刚毅，正是企业优秀员工必备的素质。一、关于执行——综述西点军校对学生的要求海尔如何从一个集体小厂成为中国家电巨头？战略：服务支撑品牌执行：服务队伍超一流的执行能力一、关于执行——综述执行是什么？为什么张瑞敏能够将海尔从一个集团小厂建成中国家电巨头？■在我们从事的每一个行业都成为第一名或第二名，我们将通过革命性的变革，使之既具有大公司的强势又具有小公司灵活精干。因为GE拥有这样一个制度化的高效系统，GE可以做到所有的重大战略举措一经提出，在一个月内就能够完全进入操作状态，而且总是可以在第一个循环就能在财务上获得很好的效果。——GE2001年年报一、关于执行——综述执行是什么？为什么GE夸口：所有的重大战略举措一经提出，在一个月内就能够完全进入操作状态■重要的是你能够做到多少好点子，而不只是想到多少好点子一、关于执行——综述GE管理基本理念：管理简单化（Managinglessismanagingbetter）一、关于执行——综述中国企业为什么普遍缺乏核心竞争力?——执行力太差

一、关于执行——综述执行力问题是由三大原因造成的——文化原因：由于文化导致的执行问题制度原因：由于制度导致的执行问题人员原因：由于管理水平导致的执行问题1、中国是一个人治社会，我们讲究“用人不疑，疑人不用”，能人第一，制度第二，而现代企业制度讲究的是“用人要疑”，制度第一，能人第二。2、中国是一种清淡文化，我们讲究“大道无术”，缺乏量化管理传统，而现代企业管理讲究“大道有术”—量化管理。3、中国是一种面子文化，我们讲究“以情理服人”，情在前，理在后，而现代企业是一种利益文化，讲究“以理情服人”，理在前，情在后。一、关于执行——综述文化原因导致的执行问题：制度变形，结果是再好的制度也执行不下去；熟人环境里永远实现不了职业化自己做（能人体制）执行就是做事别人做（法治体制）一、关于执行——综述制度原因导致的执行问题：1、真正的执行的根本出路在于对原则的始终追求，世界上所有伟大的执行人才心中都有一个伟大的原则，所以执行是一种战略，是一种对实现原则的不断选择的过程。2、员工是最大的资产，执行力问题的真相实际上是，如果没有执行，那么公司就会是负债，就必然导致公司的衰亡，执行就是将人力资产负债转化为赢利。（与财务并不完全一致）3、优秀的执行人才是免费的，平庸的人才是昂贵的，当领导人缺乏勇气与任人唯亲时，这就意味着企业最大的资产被浪费了。一、关于执行——综述人的原因导致的执行问题：管理者的基本职业认知提升执行力需要职业化管理是什么？管理就是运用手中的资源去达到目标计划组织领导控制人财物技讯时管理者应努力追求个人成就绩效管理就是监督和控制业务与管理的轻重管事与管人注重过程与注重结果管理者主要是对他们的上级领导负责管理者的六大雾区中层管理者的角色功能承上承担单位职责达成组织目标执行上司的指示启下做好组织的管理带领团队达成任务使各项资源充分有效发挥平行间协调公关中层管理者的角色功能

描述你心中所期待的上级描述你心中所希望的部属小组汇总课堂活动

中层管理者的角色功能一：下属作为下属的角色——职务代理人作为下属的四项职业准则作为下属职业经理常见的角色错位准则一你的职权基础是来自于上司的委托或任命准则二你是上司的代表，你的言行是一种职务行为准则四在职权范围内做事（不要错位）服从并坚决地执行上司的决定（不论对与错）职业准则作为下属的四项职业准则

准则三作为下属职业经理常见的角色错位错位一：民意代表错位二：领主（善意的；无意的；有意的）错位三：向上错位错位四：自然人（同情；沉默；反对；支持）我们的使命，主要是为了实现和上级的目标，或者是为了完成组织的目标中层管理者的角色功能二：同事职业经理之间是“内部客户关系”不能把对方看成客户的原因分析内部客户的原则和理念内部客户服务的四个特性实现内部客户服务的保障职业经理之间是内部客户关系良好的客户服务的特征是：充分了解客户的需求及时、周到让客户满意您是我的客户！职业经理之间是内部客户关系

如果公司里的全体经理，都能够以对方为客户，都将对方的满意视为自己职责履行好坏的标准，根据对方实现工作目标所需要的相应支持安排自己的工作。那么，这将是一个不可战胜的、高绩效的团队，一个“梦之队”、一个“胜利之师”。不能把对方看成客户的原因分析外部客户是我们的“衣食父母”，得罪不起。而内部却没有这样的意识；通常情况下人们比较认同“管”与“被管”的角色；都认为自己职责的价值最大；对职责理解的偏差。内部客户的原则和理念其他经理与我之间是客户关系，他是客户，我是供应商；同事是我的衣食父母；将同事当作是外部客户（虚拟各部门为独立的公司）；克服“客户陷阱”；从以职责为中心，向内部客户的需求为中心转变；让内部客户满意实现内部客户服务的保障在内部，以内部客户为中心建立工作流程和工作目标；建立以内部客户满意为导向的绩效考核体制；建立相应的奖惩和淘汰机制。持续的训练，所有经理都能养成一种正确的行为习惯。中层管理者的角色功能三：上司经理人角色的七大变化在工作内容上，从做业务到做管理；在实现方式上，从野牛型到野雁型；在工作方式上，从个性化到组织化；在人际关系上，从感情关系到事业关系；在目标上，从个人目标到团队目标；在工作力度上，从守成到变革；在管理方式上，从指挥到授权角色认知管理能力业务能力业务员型精英型堕落型官僚型高阶方针先见力创造美天好人情变革权放心人性化中阶方法计划力改善善人恶人理应变责操心合理化基层行动实行力维持真地戆人法不变利安心标准化中层的角色企业执行力执行综述建立执行型的企业文化保障制度运行选拔执行型人才管理者的执行能力企业执行力的系统模型01.关于执行——综述点击此处添加正文。03.保障制度体系的高效运行点击此处添加正文。05.提升管理者的执行力点击此处添加正文。02.建立执行型的企业文化点击此处添加正文。04.选拔执行型人才点击此处添加正文。目录二、建立执行型的企业文化一曲“敖包相会”使得内蒙古的敖包名声远扬。去过内蒙你就会知道，原来此“敖包”并非是蒙古包，而是一种由大小石块堆积而成的圆形的实心的包状“建筑”。在敖包上面，竖立有木幡杆，上面还挂有一些五色彩带。在蒙古语中，敖包就是“堆”的意思。它通常建在山顶、湖畔或者滩中醒目之处。据说在敖包旁绕三圈，然后再拣三块石头丢到包上，这样就会得到神灵的庇佑；并且，每年阴历六月举行的“祭敖包”的宗教活动也是蒙古人最隆重的仪式之一。然而经过考证，敖包先于神学的意义却是一种草原中的导航标志。按理说，建造路标是人人得益的事情，并且，牧民每每遇到路标时奉献几块石头也不是什么难事，然而，放牧时还要留意石块并且一路要携带直到遇到路标，的确是件辛苦的活。更何况有那多人贡献，某个人的几块石头也就无足轻重了。但是如果大家都这么想，那么路标的建设成本的分担就变得棘手了，谁都需要路标，但是谁都有让别人去添砖加瓦自己却坐享其成的心态，最终好事难成。

聪明的蒙古人的解决方案让人拍案叫绝，他们赋予了功能性的路标以宗教的意义，让路过的每个人，都自觉地对发挥路标功能的敖包进行建设，在祈福中，完成了自己的贡献。并非虚构的故事——敖包的故事告诉我们：没有信仰，制度就形同虚设；没有信仰，就不会产生执行力。二、建立执行型的企业文化企业文化——企业的社会运行机制二、建立执行型的企业文化企业文化——企业的核心价值体系，企业的社会运营机制企业运行系统分析：

企业运行的基本硬件系统：——战略、组织结构、流程、制度等

企业运行的基本软件系统：——文化，以及由此产生的人的信念、理念与行为习惯操作层制度层理念层企业文化建设的关键：由文化理念转化为行为习惯执行型文化的基本作用模式二、建立执行型的企业文化执行型文化的基本要素责任结果导向客户第一务实精神速度高标准团队协作问题分析：国企、民企、外企执行文化的差异二、建立执行型的企业文化二、建立执行型的企业文化企业文化就是老板文化？在外企里，员工喜欢把自己的上司称为老板，在民企或国企里员工通常把企业的创始人或出资人称为老板，而自己的上司称为领导。“BOSS”的另一释义：“有支配权的人”。在外企里你的上司绝对是可以决定你是否在这个职位继续工作的人，所以在外企里你的上级既是领导也是老板，而在中国的民企或国企里却未必如此，这就是老板文化的差异从转变观念开始领导的行为决定其他人的行为从细微的变化开始自上而下的运作模式：高层研讨——确定方案（行动