第1171章  瑞秋的成果

從電功學(xué)的角度來說，監(jiān)測轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度的手段有很多，但若想實現(xiàn)信號處理，并將邏輯信號輸入到強電流的控制體系中，那就變得極其復(fù)雜了。

天才之處恰恰在于此，瑞秋以天馬行空的思維方式，實現(xiàn)了對驅(qū)動，電源控制信號以及執(zhí)行機構(gòu)三者之間的閉環(huán)控制。也恰恰是這個閉環(huán)控制實現(xiàn)標志著無刷電機項目在理論層面的完善。

提到閉環(huán)控制，便不得不再提一下這段時間正青春正在集中精力做的事情。

機械外骨骼經(jīng)過多次版本的升級，如今已經(jīng)達到一種非常高級的完善狀態(tài)。而現(xiàn)在的主要課題集中在如何繼續(xù)提高機械外骨骼的靈活性。對于這個課題，正青春的主要切入點是非線性彈簧使用。簡單來說便是在主要承重關(guān)節(jié)上使用非線性彈簧，來實現(xiàn)機械外骨骼的運動緩沖以及反彈加速。

然而隨著課題研究的深入，正青春意識到非線性彈簧的局限性。

因為非線性彈簧的設(shè)計本質(zhì)上是一種開環(huán)控制，就是說一旦射擊結(jié)束，那么它的所有參數(shù)便都是確定的，無法根據(jù)實際情況進行調(diào)整，沒有反饋信號的輸入和輸出便沒有對工作特性的調(diào)整和優(yōu)化。

舉個人體方面的例子，伸手去端水，這一個看似簡單的動作實際包含著許多閉環(huán)控制原理，手臂作為執(zhí)行機構(gòu)在向水杯移動的過程中，通過眼睛實時反饋距離信號，再對這個信號進行處理后，大腦會對手臂移動方向和速度進行調(diào)整，所以才會出現(xiàn)距離水杯遠的時候，手臂的移動速度快，臨近水杯之時手臂的移動速度放緩。當手指接觸到水杯的那一刻，手指上的觸覺同樣會反饋信號，如果水杯熱得燙手，那么神經(jīng)元會立刻處理這個信號，命令手掌離開水杯，當然這里說的神經(jīng)元不僅僅指的是大腦皮層，還有可能是脊髓神經(jīng)細胞。但這不是關(guān)鍵，關(guān)鍵是這一整套閉環(huán)控制系統(tǒng)，只有當所有反饋信號都確認無誤之后，手掌才會發(fā)力，將水杯端起來。

試想一下，如果人閉著眼睛去端水，會出現(xiàn)什么情況？

把正青春和瑞秋兩個人手里的工作放在一起對比，其實便是典型的開環(huán)控制和閉環(huán)控制的區(qū)別。

若想提高控制精度，閉環(huán)控制是避不開的一條路。

所以當瑞秋在集中精力解決無刷電機的控制電路時，王朝陽便產(chǎn)生一個想法，等瑞秋的研究結(jié)果出來之后，同樣可以應(yīng)用在機械外骨骼的控制上。傳感器和反饋信號或許不同，但那不是關(guān)鍵，關(guān)鍵的是整體控制理念。

而事實上，王朝陽早就已經(jīng)開始把瑞秋這邊的研究進展情況同步給白丘市那邊的正青春團隊。

憑借正青春敏銳的技術(shù)嗅覺，當然能知道意義所在，已經(jīng)利用近半個月的時間進行前期預(yù)言，只要瑞秋這邊能拿出實際的研究成果，那么正青春一定盡可能地完成應(yīng)用開發(fā)。

正青春和瑞秋相比有著明顯的不同，如果把瑞秋看作是理論研究大牛，那么正青春的長處則在于應(yīng)用開發(fā)，他更加擅長把科研成果應(yīng)用在實際產(chǎn)品上，有助于推行商業(yè)化。

在瑞秋已經(jīng)完成無刷電機的全部理論設(shè)計之后，王朝陽又聯(lián)合國家材料實驗室的幾位教授，利用現(xiàn)有資源做出了一臺樣品機。

這臺樣品機的功率只有兩百瓦，跟市面上已經(jīng)成熟的電動機相比，簡直弱到爆。但這臺樣品機的問世卻有著顛覆性意義，因為它是世界上第一臺具有現(xiàn)代化意義的無刷同步電機，或者更加準確的叫法是，無刷永磁同步調(diào)速電機。

在打樣過程中，王朝陽當初的先見之明得到了淋漓盡致的體現(xiàn)。正所謂麻雀雖小，五臟俱全，雖然這一臺區(qū)區(qū)只有兩百瓦的電動機，總重量不超過一千克，然而它的制造難度卻是極高的。

只用最主要的幾個零件來舉例，用磁鐵材料選用的是燒結(jié)稀土，這種材料的加工難度是極高的，因為它的特性不同于普通的鋼鐵，更傾向于磚瓦，想用普通機械加工的手段去塑造燒結(jié)稀土的形狀，是幾乎不可能的。

并且與此同時這種材料的最大難點還不是它的加工，而是這種材料的稀缺程度。因為燒結(jié)稀土屬于國家層面的戰(zhàn)略儲備材料，不是隨便哪個單位或什么人想用就能用的。

如果王朝陽不是通過國家材料實驗室的這些大咖，他短時間內(nèi)也很難能找到合適的材料。另外重要的材料是銅線，銅線的作用是在硅鋼板上纏繞出線圈，通電之后形成形旋轉(zhuǎn)磁場。

這里的銅線當然不是平時看到的普通銅線，因為電機的整體結(jié)構(gòu)極為緊湊，銅線的線徑被設(shè)計到最小，這又帶來了熱量損耗的問題。

為了有效的控制熱量損耗，銅線的電阻率必須控制到極低的水平，這就要求銅線的純度極高，而且在銅線的外圍還有絕緣漆的要求。

甭說別的，僅僅是把銅線的外圍涂上一層均勻的絕緣漆，目前在國內(nèi)就很少有企業(yè)能實現(xiàn)。同樣的問題，如果不是借助國家材料實驗室的資源，王朝陽很難實現(xiàn)。

而作為電機執(zhí)行機構(gòu)三大部件的另外一個，便是電工鋼板制成的鐵芯，對比于前兩類材料，鐵芯的材料反倒更容易解決，因為就在不久之前，國家材料實驗室才剛剛研發(fā)出一種性能極高的電工鋼板。

這種電工鋼板磁導(dǎo)率是普通鋼板的十倍以上，同時它的損耗又低到令人發(fā)指的水平，這就使得這種新型電工鋼板無限趨近于鐵芯的完美材料。

說起來當初還是馬教授他們發(fā)現(xiàn)這種新材料，只是還沒有意識到這種材料的珍貴之處，王朝陽也是偶然看到才注意到的。也正是在那之后，王朝陽才正式?jīng)Q定向電機行業(yè)進軍。

拋開執(zhí)行機構(gòu)的三大原材料，不得不提的便是電子控制部分的硬件。通用的PCB板以及具有編程功能的  PLC控制器，這些利用現(xiàn)有資源便可滿足，但具有高性能和高穩(wěn)定性的功率開關(guān)則成為了一大難題。

這種功率開關(guān)的作用是什么呢？

簡單來講，是對驅(qū)動電流的通和斷實現(xiàn)控制，它的控制邏輯來自于  PLC對位置信號電流的處理結(jié)果。

這種功率開關(guān)還有一個更普遍的名字叫做三極管，不過它對性能的要求則更加嚴苛。


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