PID温度控制器作为一种重要的控制设备,在化工、食品等诸多工业生产过程中得到了广泛的应用.但是,一般的PID温度控制器,必须由工程人员根据经验,手动调节PID参数.这对于需要经常对PID参数进行调整的用户十分不方便,限制了控制器的应用.本课题的研究目的在于设计出一种能够自动整定PID参数、且控制精度高的PID温度控制器,以满足工业生产中对高性能温度控制器的需求.同时,本温度控制器要能够与PLC(可编程逻辑控制器)配合使用,由PLC来控制本控制器的工作.本文通过理论分析和编程仿真,设计出一种控制性能优良的PID参数自整定控制算法,并开发了控制器的硬件电路及控制程序.本文的研究内容主要包括以下几个方面:(1)采用理论分析与公式推导的方法,设计出了基于阶跃辨识、基于继电辨识和基于Fuzzy推理的三种切实可行的PID参数自整定方法.采用Matlab对这三种PID参数自整定方法进行了建模与仿真,选择了综合性能最好的一种方法应用于本温度控制器中,满足了产品的控制指标要求.(2)通过设计基于单片机的控制电路,实现了本系统的控制功能.(3)通过设计基于CPLD的通讯电路和通讯协议,实现了本温度控制器与PLC的通讯功能.(4)通过设计数据结构和算法,使温度控制器控制软件具有较高的运行效率.本文中通过理论分析与建模仿真设计出了PID参数自整定算法,为以后更高性能的此类算法的开发提供了一条可行的途径;温度控制器电路的设计和控制程序的开发,对其它同类产品的开发具有一定的参考价值.
上传时间： 2022-05-23
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近年来，随着超声学研究的发展，功率超声技术得到了越来越广泛的应用。超声波清洗技术作为功率超声技术的一个分支，以清洗速度快、效果好、易于实现自动化等优点，为传统工业清洗领域注入了新鲜的血液。作为超声波清洗机的核心组件，超声逆变电源的设计一直是超声波清洗系统设计的关键环节，它性能的好坏很大程度上决定了最终的清洗效果。以往的超声逆变电源的设计通常是基于模拟集成控制芯片的，这种实现方式在频率、功率控制的精度和速度上以及系统的灵活性、稳定性方面存在着一定的局限性，限制了超声逆变电源的发展。数字控制技术的出现，很好地弥补了上述缺陷，因此本课题将数字控制技术引入到超声逆变电源控制电路的设计中是很有意义的。 本文首先对超声逆变电源的基本结构和工作原理做了简单介绍，针对超声逆变电源各部分的结构特点，并结合一些传统设计方案优缺点的分析，确定了二极管不控整流的整流电路设计方案、电压源型串联谐振逆变器的逆变电路实现方案、基于锁相环的频率跟踪实现方案、和基于PWM脉宽调制技术的功率调节实现方案。接着，文章详细介绍了频率自动跟踪和功率控制的具体实现方法，利用数学推理和波形分析的方式阐明了方案的可行性，并通过软件仿真验证了方案的正确性。然后，文章还设计了主电路谐振软开关、人机接口电路、采样电路、IGBT驱动以及过流过温保护电路。方案确定了之后，通过观察自制电路板的实验波形表明新构建的超声逆变电源可以保证系统在复杂工况下处于谐振状态，验证了全数字频率跟踪系统和功率调节系统的可行性和有效性。 本文的重点和创新点在于将超声逆变电源的控制电路通过数字化来实现。本文创新地利用FPGA构建了全数字频率跟踪系统——数字锁相环和全数字功率调节系统——数字PWM调制、数字PID调节，从而取代了传统的模拟锁相环芯片CD4046和模拟PWM控制芯片SG3525，在控制的精确性、快速性和灵活性上都有了很大的提高。此外，利用ATmega16单片机实现了人机接口电路、频率采样和电流A/D转换，并通过SPI接口与FPGA进行数据传输，完善了数字控制体系，从而实现了基于FPGA和单片机的全数字控制超声逆变电源系统。
上传时间： 2022-05-30
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随着科学技术的发展，工业控制领域的自动化程度越来越高，工业控制对精度的要求也越来越高。电动机作为工业生产主要的动力源，对其转速的测量以及控制的研究显得十分有意义。电力电子技术、计算机技术、自动控制技术逐渐应用于电动机的转速控制系统中，使得电动机转速控制系统的控制精度得以不断提高。本文的设计是基于AT89C51单片机的交流电动机转速控制系统，以变频调速技术为核心，实现对三相交流异步电动机转速的精确控制和测量。文中主要研究了变频调速技术的相关原理，并以三相交流异步电动机的转速测量和控制为实例，设计基于AT89C51单片机的三相交流异电动机转速控制系统，通过仿真得到验证，并在此基础上开展抗干扰措施的研究。本文主要研究的内容如下： 第一章介绍课题研究的意义及现状，提出课题研究的内容及目标，最后给出了课题研究的技术路线。 第二章阐述基于AT89C51单片机的转速控制系统的原理，并根据该原理分别提出硬件系统、软件系统这两个系统的设计方案。 第三章对转速控制系统的硬件系统进行设计。主要从单片机、电源模块、信号采集模块、显示模块、按键模块这几个方面进行设计，然后作相关的说明。 第四章对转速控制系统的软件系统进行详细的设计。主要从编写语言的选择、AT89C51单片机资源分配、控制单元程序、初始化程序、A/D转换程序、按键程序、显示程序这几个方面进行设计，并作相关的说明。 第五章对前面设计的转速控制系统进行仿真验证。构建硬件系统，然后再对软件系统的程序完成编译以及调试后，加载给硬件系统，协同仿真验证基于AT89C51单片机的转速控制系统设计的可实现性，然后对该系统的应用条件、范围做出说明。 第六章对设计好的转速控制系统进行抗干扰技术的分析研究。先分析干扰可能的来源，然后在前面分析的基础上从硬件、软件两个系统，进行抗干扰技术措施的研究。 文章的最后对论文进行总结，并对未来的研究工作，给出展望。
上传时间： 2022-06-11
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一、课题的提出在日常生产生活中，常遇到液位测量及控制问题。比如在一些工业生产自动化系统中对容器中物料位或者液位的测量，又特别是极其恶劣的环境下的测量，比如对具有腐蚀性的液体液位的测量，传统的采用差位分布电极的电极法，通过电脉冲去检测液位高度，电极长期处于这种环境中，极易被电解、腐蚀，从而很容易在短时间内就失去灵敏性。显然，在这种检测环境对测试设备的抗腐蚀性要求较高。因此传统的液位测量设备已不能满足现代工业生产的需要。超声波液位检测系统是一种新兴的液位测量系统，它利用了超声波传感技术的原理，采取一种非接触检测方法，能够实现对工业生产自动化系统中液位、物料位等进行检测。此外，超声波具有很好的束射性和方向性，一般也不会对人体造成伤害。基于超声波的检测控制系统具有实施方便、迅速，测量精度高，易于实时控制，所以有非常广阔的应用领域。VA/随着人们生活需求和工业标准的提高，液位检测技术愈来愈受到社会的重视，检测的精度以及实时性要求也愈来愈高，另外还要求检测系统对被检测对象具有自动控制功能。可以说，在现在以及今后的很长一段时间里，液位的检测及控制系统的研究也将依然是一个重要的课题。二、课题的意义为了改善工人的工作环境，降低工人的劳动强度，节省财力、物力，避免资源的浪费，降低工业生产成本，特别是对某些特殊的生产环境，比如：易爆、高温、低温、毒性、腐蚀性、高压、低压、有辐射性、易挥发等液体的液位进行检测，对于这些对身体健康有一定损害的测量环境，不易在实地直接进行测量及控制，而这种新兴的液位测量及控制技术就显得特别的重要。
上传时间： 2022-06-17
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一、引言自1956年IBM推出第一台硬盘驱动器IBM RAMAC 350至今已有四十多年了，其间虽没有CPU那种令人眼花缭乱的高速发展与技术飞跃，但我们也确实看到，在这几十年里，硬盘驱动器从控制技术、接口标准、机械结构等方面都进行了一系列改进。正是这一系列技术上的研究与突破，使我们今天终于用上了容量更大、体积更小、速度更快、性能更可靠、价格更便宜的硬盘。如今，虽然号称新一代驱动器的JAZ，DVD-ROM，DVD-RAM，CD-RW，MO，PD等纷纷登陆大容量驱动器市场，但硬盘以其容量大、体积小、速度快、价格便宜等优点，依然当之无愧地成为桌面电脑最主要的外部存储器，也是我们每一台PC必不可少的配置之一。二、硬盘磁头技术1、磁头磁头是硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。传统的磁头是读写合一的电碗感应式磁头，但是，硬盘的读、写却是两种截然不同的操作，为此，这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/两种特性，从而造成了硬盘设计上的局限。而MR磁头（Magnetoresistive heads），即磁阻磁头，采用的是分离式的磁头结构：写入磁头仍采用传统的磁感应磁头（MR磁头不能进行写操作），读取磁头则采用新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读。这样，在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化，以得到最好的读/写性能。另外，MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度，因而对信号变化相当敏感，读取数据的准确性也相应提高。而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关，故磁道可以做得很窄，从而提高了盘片密度，达到200MB/英寸2，而使用传统的磁头只能达到20MB/英寸2，这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因。目前，MR磁头已得到广泛应用，而采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头（Giant Magnetoresistive heads）也逐渐普及。
上传时间： 2022-06-18
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机器人是整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物，能实现环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能。机器人代表了科学技术的最高水平，在工业、农业、医学建筑业甚至军事等领域中均有重要用途]。宋健院士在国际自动控制联合会第14届大会报告中指出：“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化”2吗。现在，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会（Robot Institute of America，RlA）于1979年给机器人的定义：一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统]。作为机器人研究领域的一个重要分支，双足机器人（Humanoid Robot）由于其广阔的应用空间一直是研究热点之一。所谓双足机器人，又称仿人机器人，是具有人形的机器人，是关节转动灵活，控制系统复杂，能完成高难度的动作的机器人。它是机械、自动控制技术、计算机技术、人工智能、微电子学、模式识别、通讯技术、传感器技术、仿生学等多学科和技术综合的结果，代表着一个国家高科技发展水平。研制与人类特征类似，具有人类智能、灵活性，并能与人类交流，不断适应环境的双足机器人一直是人类的努力的目标]。与传统机器人相比，双足机器人具有显著的优势，比一般机器人有更大的机动性、灵活性，同时也具有更广泛的应用领域。双足机器人的出现是控制科学、传感器技术、人工智能、材料科学等学科的技术进步，以及机器人使用范围的扩大和人类日常生活需要的产物。双足机器人在工农业生产、科学探测、军事侦察、生活服务与娱乐等很多方面都有广泛的应用前景。首先双足机器人在拓展人类的认知范围上发挥着重要作用，在外层空间、深海等人类尚不能到达的环境都有双足机器人的身影；其次双足机器人已经广泛应用在恶劣、危险条件下或其它不适合人类活动的环境中。双足机器人的迅速发展和广泛应用，对人类社会的生活和生产产生了深远的影响。也正是因为双足机器人的广泛的应用背景和商业价值，所以近年来，双足机器人成为机器人研究领域内的一个热点]。
上传时间： 2022-06-18
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电力电子技术包括功率半导体器件与1C技术、功率变换技术及控制技术等几个方面，其中电力电子器件是电力电子技术的重要基础，也是电力电子技术发展的“龙头"。从1958年美国通用电气（GE）公司研制出世界上第一个工业用普通晶闸管开始，电能的变换和控制从旋转的变流机组和静止的离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子技术的诞生。到了70年代，晶闸管开始形成由低压小电流到高压大电流的系列产品。同时，非对称晶闸管、逆导晶闸管、双向品闸管、光控晶闸管等品闸管派生器件相继问世，广泛应用于各种变流装置。由于它们具有体积小、重量轻、功耗小、效率高、响应快等优点，其研制及应用得到了飞速发展。由于普通晶闸管不能自关断，属于半控型器件，因而被称作第一代电力电子器件。在实际需要的推动下，随着理论研究和工艺水平的不断提高，电力电子器件在容量和类型等方面得到了很大发展，先后出现了GTR，GTO、功率MOSET等自关断、全控型器件，被称为第二代电力电子器件。近年来，电力电子器件正朝着复合化、模块化及功率集成的方向发展，如IGPT，MCT，HVIC等就是这种发展的产物
上传时间： 2022-06-19
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本书着眼于现代永磁同步电机控制原理分析及 MATLAB 仿真应用，系统地介绍了永磁同步电机控 制 系统的基本理论、基本方法和应用技术 。全 书分为 3 部分共 10 章，主要内容包括 三 相永磁同步电 机 的数学建模及矢量控制技术、 三 相电压源逆变器 PWM 技术、 三 相永磁同步电机的直接转矩控制、 三 相永磁同步电机的无传感器控制技术、六相永磁同步电机的数学建模及矢量控制技术、六相电压源逆变器 PWM 技术和五相永磁同步电机的数学建模及矢量控制技术等。每种控制技术都通过了 MATLAB 仿真建模并进行了仿真分析 。 本书各部分既有联系又相互独立，读者可 根据自己的需要选择学习 。本书可作为从事电气传动自动化、永磁同步电机控制、电力电子技术的工程技术人员的参考书，也可作为大专院校相关专业的教师、研究生和高年级本科生的参考书 。
上传时间： 2022-06-21
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本文围绕光伏离网发电系统的高效率发电技术和逆变控制技术进行了研究，主要内容如下：（1）研究了单相全桥光伏离网逆变器主电路拓扑结构，详细分析了全桥逆变电路的工作原理。研究了面积中心等效SPWM控制算法及电压电流双闭环PI控制算法，在此基础上实现逆变器的稳压控制。（2）重点研究了光伏阵列的输出特性、最大功率点跟踪（MPPT）控制算法和蓄电池充电特性。在对比分析几种常见MPPT控制算法的基础上，提出了一种改进型变步长扰动观察的MPPT控制方法，同时介绍了几种实现MPPT算法的常用DCIDC变换电路，对Boost变换电路的原理进行了分析，并基于Boost电路建立了改进型变步长扰动观察法MPPT控制系统的Matlab/Simulink仿真模型，仿真结果表明改进型变步长扰动观察的MPPT算法能有效地跟踪太阳能光伏系统的最大功率点，提高了系统动态和稳态性能；设计了带MPPT和恒压充电功能的光伏充电控制器，有效地提高了光伏阵列的利用率并实现了蓄电池充电控制的优化。（3）给出了20KW光伏离网逆变器的主电路元件参数及部分硬件电路的原理图设计。（4）给出了详细的软件控制系统设计方案和各功能子模块的软件流程图.重点阐述了带死区补偿的DSPWM控制信号、稳压控制及信号检测的软件实现方法。
上传时间： 2022-06-21
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摘要步进电机广泛应用于数控机床，加工中心等各种自动化控制系统中，随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在国民经济各个领域都有应用。PLC（可编程序控制器）是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一门新兴技术，是实现工业生产、科学研究以及其他各个领域自动化的重要手段之一，应用十分广泛，是现代工业控制的三大支柱之一。本设计是用PLC实现三相六拍步进电机驱动过程控制，使步进电机动作的抗干扰能力强、可靠性高，而且系统构成十分灵活，便于在线修改。第一章课题任务分析1.1三相六拍步进电机概况一般电机都是连续旋转，而步进电机却是一步一步转动的，故叫步进电机。步进电机的转子为多极分布，定子上嵌有多相星形连接的控制绕组，由专门电源输入电脉冲信号，每输入一个脉冲信号，该电机就转过一定的角度，因此步进电机是一种把脉冲信号变为角度位移的执行元件。步进电机有多种通电方式，以下介绍三相六拍步进电机通电方式的基本原理（以转子四个齿为例，即齿距角为90"）；
上传时间： 2022-06-22
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