数字式双闭环直流伺服系统设计及仿真课程设计任务书.docx
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数字式双闭环直流伺服系统设计及仿真课程设计任务书.docx
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数字式双闭环直流伺服系统设计及仿真课程设计任务书
课程设计任务书
题目数字式双闭环直流伺服系统设计及仿真
系(部)信息工程系
专业自动化
班级
学生姓名
学号
一、设计内容及要求
1研究直流伺服系统的工作原理,设计基于计算机控制的直流伺服系统。
2分别建立闭环调速系统各环节的微分方程和传递函数。
包括:
直流伺服电机传递函数;PWM功率变换器传递函数;光电码盘与滤波器传递函数;霍尔电流传感器与滤波器传递函数;采样开关与零阶保持器;控制器环节。
3建立双闭环直流速度伺服系统动态模型。
4设计合适的数字控制器,如PID控制、IP控制、棒棒控制等。
5基于Matlab/Simulink对数字式双闭环直流伺服系统仿真。
二、设计原始资料
PC机;
Matlab软件;
参考论文。
三、设计完成后提交的文件和图表
1.计算说明书部分
闭环调速系统各环节的微分方程和传递函数,包括:
直流伺服电机传递函数;PWM功率变换器传递函数;光电码盘与滤波器传递函数;霍尔电流传感器与滤波器传递函数;采样开关与零阶保持器;控制器环节。
各环节所选取参数的说明;
至少2组系统参数的Simulink仿真图。
2.图纸部分:
双闭环直流速度伺服系统结构图;
控制算法程序流程图;
算法仿真结构图;
双闭环直流速度伺服系统硬件结构图。
四、进程安排
教学内容学时地点
集中学习0.5天实验室
资料查阅与学习讨论1天实验室
设计及调试8天实验室
成果验收0.5天实验室
五、主要参考资料
[1]章兼源.微机控制技术.电子工业出版社,2003,7
[2]于海生.微型计算机控制技术.清华大学出版社,1999,
[3]何耀三,唐卓尧,林景栋.电气传动的微机控制.重庆大学出版社,1997
[4]王沫然.Simulnik4建模及动态仿真.电子工业出版社,2002,1:
4-7
[5]秦继荣,沈安俊.现代直流伺服控制技术及其系统设计.机械工业出版社,1993.
课程设计任务书
题目基于PID算法的ABS控制仿真研究
系(部)信息工程系
专业自动化
班级
学生姓名
学号
12月13日至12月24日共2周
指导教师(签字)
系主任(签字)
2010年12月10日
一、设计内容及要求
1研究汽车防抱死制动系统结构。
2建立单轮汽车防抱死制动系统(ABS)数学模型,
3设计合适的PID数字控制器。
4基于Matlab/Simulink对ABS仿真。
5选取适当的微控制器,设计ABS控制器,给出硬件原理图、程序流程图及关键子程序。
二、设计原始资料
PC机;
Matlab软件;
单片机;
参考论文。
三、设计完成后提交的文件和图表
1.计算说明书部分
计算各环节的微分方程和传递函数;
各环节所选取参数的依据、说明或推导公式;
至少计算2组系统参数。
2.图纸部分:
ABS系统结构图;
ABS系统控制图;
算法仿真结构图;
控制算法程序流程图;
ABS控制器硬件原理图。
四、进程安排
教学内容学时地点
集中学习0.5天实验室
资料查阅与学习讨论1天实验室
设计及调试8天实验室
成果验收0.5天实验室
五、主要参考资料
[1]于海生.微型计算机控制技术.清华大学出版社,1999,
[2]程军.汽车防抱死制动系统的理论与实践fM],北京:
北京理工大学出版社.1999.
[3]李林,李仲兴,陈昆山.汽车ABS模糊控制方法的分析与仿真[J].江苏大学学报(自然科学版),2003,24(3).
[4]朱伟兴,陈垠昶.模糊PID控制在汽车ABS中的应用与仿真研究[J],江苏大学学报(自然科学版),2004,25(4).
[5]郭孔辉,王会义.模糊控制方法在汽车防抱制动系统中的应用[J],汽车技术,2000,(3).
[6]王英杰,林怡青,彭美春.车辆ABS系统的计算机仿真研究[J].机电工程技术,2007,36(3).
课程设计任务书
题目基于Proteus的车辆速度里程表的设计
系(部)信息工程系
专业自动化
班级
学生姓名
学号
12月13日至12月24日共2周
指导教师(签字)
系主任(签字)
2010年12月10日
一、设计内容及要求
设计基于单片机的车辆的速度里程显示报警表,选择合适的传感器,检测速度,能够用数码管显示速度和里程,并能对超高速或极低速情况声光报警,选择合适的器件,设计整个系统的硬件原理图,并用Proteus软件实现软件仿真功能。
可以使用拨码开关在速度及里程显示间切换,也可使用拨码开关设定最大最小速度。
二、设计原始资料
PC机;
Proteus软件;
Keil51软件。
三、设计完成后提交的文件和图表
1.计算说明书部分
估算程序量及硬件价格,选择性价比高的单片机;
计算速度传感器的电压信号与速度的对应关系;
2.图纸部分:
速度里程表的结构图;
单片机最小系统原理图;
速度里程表的硬件原理图;
程序流程图;
四、进程安排
教学内容学时地点
集中学习0.5天实验室
资料查阅与学习讨论1天实验室
设计及调试8天实验室
成果验收0.5天实验室
五、主要参考资料
[1]周润景.基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2007.
[2]辛友顺.胡永生,薛小钤.单片机应用系统设计与实现[M].福州:
福建科学技术出版社,2005.
[3]张艾和,陈敌北.例说805I[M].北京:
人民邮电出版社,2006.
课程设计任务书
题目电加热炉温度控制系统设计
系(部)信息工程系
专业自动化
班级
学生姓名
学号
12月13日至12月24日共2周
指导教师(签字)
系主任(签字)
2010年12月10日
一、设计内容及要求
具体要求:
1.了解温度控制系统的组成、功能和特点;
2.掌握微机与温度控制器、电加热器的接口电路;
3.掌握C或汇编语言设计控制程序的方法;
4.应用适当的控制算法,实现温箱的闭环控制;
5.利用proteus软件实现PID算法的炉温控制。
某工业电炉在对产品进行加工的过程中,炉温从室温上升到1000℃应为30min,然后温度保持到1000℃,其时间为1小时。
最后断电,使电炉自然冷却。
电炉的加热源是热阻丝,利用大功率可控硅控制热阻丝两端所加的电压大小,来改变流经热阻丝的电流,从而改变电炉炉内的温度。
系统的基本工作原理
系统结构图如图所示,图中
。
系统结构图
整个炉温控制系统应由两大部分组成:
一部分由计算机和A/D&D/A转换器组成,主要完成温度采集、PID运算、产生可控硅的触发脉冲。
另外一部分由传感器、信号放大、同步脉冲形成、以及触发脉冲放大等组成。
炉温控制的基本原理是:
改变可控硅的导通角即改变电热炉加热丝两端的有效电压,有效电压可在0~140V内变化。
可控硅的导通角为0~5bH。
温度传感器是通过一只热敏电阻及其放大电路组成,温度越高其输出电压越小。
外部LED灯的亮灭表示可控硅的导通与关断的占空比时间,如果炉温低于设定值则可控硅导通,系统加热,否则系统停止加热,炉温自然冷却到设定值。
二、设计原始资料
PC机;
Proteus软件;
Keil51软件。
三、设计完成后提交的文件和图表
1.计算说明书部分
(1)系统方案的确定
a.系统的总体架构;
b.硬件方案的确定;
c.软件方案的确定
(2)硬件系统设计
a.完成芯片选型;
b.控制电路设计:
键盘输入、LED显示电路、A/D及D/A接口电路等;
c.晶闸管主电路及驱动电路的设计;
(3)软件系统设计
a.主控程序模块;
b.温度采集、状态检测、控制模块;
c.键盘、显示接口模块。
2.图纸部分:
系统的结构图;
系统硬件原理图;
程序流程图;
Proteus仿真运行结果截图。
四、进程安排
教学内容学时地点
集中学习0.5天实验室
资料查阅与学习讨论1天实验室
设计及调试8天实验室
成果验收0.5天实验室
五、主要参考资料
[1]雷霞.PID参数整定方法的研究与应用[D].硕士学位论文吉林人学.2003.
[2]周润经,张丽娜.基于Proteus的电路及单片机系统设计与仿真[M].北京:
北京航空航天大学出版社.2006.
[3]丁明亮,唐前辉.51单片机心用设计与仿真一基于KeilC与Proteus[M].北京:
北京航空航天大学出版社.2009.
课程设计任务书
题目基于DSP的运动控制器设计
系(部)信息工程系
专业自动化
班级
学生姓名
学号
12月13日至12月24日共2周
指导教师(签字)
系主任(签字)
2010年12月10日
一、设计内容及要求
主要实现系统的硬件电路设计,此外画出系统程序流程图,给出关键子程序。
设计运动控制器的电源产生电路,已知系统给出的是24V直流电源;
设计基于DSP的运动控制器,实现至少两轴控制输出,选择适当的芯片,设计电机驱动电路,测速电路,能够进行速度越限的声光报警;
能用LCD显示实时速度;
能够通过键盘改变设定的报警速度值;
采用PID算法实现电机的闭环控制。
二、设计原始资料
PC机;
直流电机;
DSP;
三、设计完成后提交的文件和图表
1.计算说明书部分
课程设计报告;
硬件选型依据;
PID算法原理及数字PID算法程序。
2.图纸部分:
运动控制器的结构图;
运动控制器总体原理图;
各功能模块硬件原理图;
程序流程图;
四、进程安排
教学内容学时地点
集中学习0.5天实验室
资料查阅与学习讨论1天实验室
设计及调试8天实验室
成果验收0.5天实验室
五、主要参考资料
[1]周永喜,施群,王小椿.基于dPs的运动控制卡的设计与实现.机床与液压,2003.3(3):
86一87,115
[2]刘全秀,朱志红,唐晓琦等.数控系统中运动控制卡的设计与实现.机械工程师,2001.2--931
[3]王念旭等.DSP基础与应用系统设计.北京:
北京航空航天大学出版社,2001.1
课程设计任务书
题目基于RS485总线的数据监控系统设计
系(部)信息工程系
专业自动化
班级
学生姓名
学号
12月13日至12月24日共2周
指导教师(签字)
系主任(签字)
2010年12月10日
一、设计内容及要求
设计基于RS485总线的数据监控系统,从节点至少2个,用PC机作为主节点。
各从节点采集AD转换之后的数据,主节点实时轮询各从节点,并在超级终端或串口调试助手显示出来;
可以通过主节点设计各从节点报警的阈值;
当采集的模拟值大于设置的阈值时,相应节点声光报警并控制继电器动作;
设计简单的PC机数据监控界面(提高选做)。
二、设计原始资料
PC机;
ARM9实验箱。
三、设计完成后提交的文件和图表
1.计算说明书部分
课程设计报告;
硬件选型依据;
传感器原理说明;
信号调理变换公式。
2.图纸部分:
系统的结构图;
系统硬件原理图;
各功能模块硬件原理图;
程序流程图;
四、进程安排
教学内容学时地点
集中学习0.5天实验室
资料查阅与学习讨论1天实验室
设计及调试8天实验室
成果验收0.5天实验室
五、主要参考资料
[1]余永权,汪明慧,等.单片机在控制系统中的应用[M].北京:
电子工业出版社,2003.
[2]谢运祥,欧阳森,等.电力电子单片机控制技术[M].北京:
机械工业出版社,2007.
[3]沙占友,孟志永,等.单片机外围电路设计[M].北京:
电子工业出版社,2006.
[4]孙肖子.实用电子电路手册[M].北京:
高等教育出版社,1991.
[5]郑学坚,周斌.微型计算机原理及应用[M].北京:
清华大学出版社,1999.
课程设计任务书
题目天燃气检测仪的设计
系(部)信息工程系
专业自动化
班级
学生姓名
学号
12月13日至12月24日共2周
指导教师(签字)
系主任(签字)
2010年12月10日
一、设计内容及要求
选择适当的微控制器作为控制核心,选择性价比高的气体传感器,设计信号调理电路,通过微控制器处理天燃气浓度值并由LCD实时显示出来,LCD同时显示实时时钟信息;
检测器可以通过键盘设定浓度报警阈值,当高于一定值时,语音报警,并可控制相应的继电器动作,以便控制天燃气管道阀门或房间排风风扇。
检测器设计有射频接口电路,以无线的方式实现浓度值远传,送给气体浓度无线采集器;无线采集器通过以太网或RS485总线送给监控中心,实现远程监控。
二、设计原始资料
PC机;
单片机;
传感器;
三、设计完成后提交的文件和图表
1.计算说明书部分
课程设计报告;
各硬件选型依据;
传感器原理说明;
信号调理变换公式。
2.图纸部分:
系统的结构图;
系统硬件原理图;
各功能模块硬件原理图;
程序流程图;
关键子程序。
四、进程安排
教学内容学时地点
集中学习0.5天实验室
资料查阅与学习讨论1天图书馆或实验室
设计及调试8天实验室
成果验收0.5天实验室
五、主要参考资料
[1]余永权,汪明慧,等.单片机在控制系统中的应用[M].北京:
电子工业出版社,2003.
[2]谢运祥,欧阳森,等.电力电子单片机控制技术[M].北京:
机械工业出版社,2007.
[3]沙占友,孟志永,等.单片机外围电路设计[M].北京:
电子工业出版社,2006.
[4]孙肖子.实用电子电路手册[M].北京:
高等教育出版社,1991.
[5]郑学坚,周斌.微型计算机原理及应用[M].北京:
清华大学出版社,1999.
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