基于电磁原理实现的模拟电磁炮毕业设计论文毕业设计手册.docx
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基于电磁原理实现的模拟电磁炮毕业设计论文毕业设计手册.docx
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基于电磁原理实现的模拟电磁炮毕业设计论文毕业设计手册
毕业设计(论文)手册
学 院:
电子信息工程学院
专 业:
电气工程及其自动化
班 级:
XX
学生姓名:
XX
学 号:
XX
指导教师:
XX
XX教务处制
XXXX年XX月
使用说明
本手册共分为五部分,第一部分是毕业设计(论文)任务书,由指导教师填写,学生针对指导教师任务书的具体内容进行第二部分的撰写。
第二部分是开题报告,需学生填写,其成绩由答辩小组经开题答辩后给出。
第三部分是中期检查,指导教师根据毕业设计(论文)的计划完成情况给出评语,并给出成绩。
第四部分是成绩考核,指导教师、评阅人、答辩委员会(小组)要按照评分标准给出评语并给出评定分数,并根据权重给出总分数,并按五级分制填写总成绩。
第五部分为工作记录,需要学生填写,指导教师填写评语。
本手册作为毕业设计(论文)工作的重要文件资料,由学生妥善保管,答辩时学生须向答辩委员会(小组)提交本手册,没有本手册或本手册填写不完备不能参加答辩。
整个毕业设计(论文)过程,指导教师要随时对学生进行检查,同时在手册的相应部位签字。
本手册最后装入学生毕业设计(论文)资料袋。
XX大学毕业设计任务书
毕业设计
题目
基于电磁原理实现的模拟电磁炮
起止日期
XXXX.2.24-XXXX.6.12
共计16周
学生姓名
XX
学号
XX
专业
电气工程及其自动化
指导教师
XX
所在系室
电气工程及其自动化
职称
XX
毕业设计基本内容
本设计制作并实现一个基于电磁原理实现的模拟电磁炮系统,车模带动电磁炮运行,利用通电线圈产生的磁场用洛伦兹力将直径为8mm的钢珠射出并击中目标。
该系统由电磁炮、智能小车、云台控制系统以及显示电路构成,云台水平方向和垂直方向可调节,主控芯片通过接收远端蓝牙信号实现控制小车电机转动。
电磁炮由直流稳压电源供电,电磁炮系统内使用容性储能元件,车模采用履带式坦克小车,承重性能更强,使用蓝牙模块进行APP遥控,并在OLED显示屏上面显示小车状态以及参数的设置和掉电保存。
云台控制系统由两个MG996R舵机构成,通过STM32单片机输出PWM控制其转动角度。
主要技术指标
1.该系统包括自行火炮、智能小车、云台控制系统以及显示电路,各部分相对独立;
2.实现车模无线遥控控制;
3.炮弹能自行发射;
4.车模速度、炮弹射程可调整;
5.系统设计包括硬件设计和软件设计。
设计(论文)要求
设计结果
电路图纸仿真模拟软件设计□其他
论文字数
1.5万字
译文字数
3000字
实物制作
是□否
毕业设计所需的参考资料(教师指定)
[1]蔡冬如,毛桂平,曹靖伟,张珂,张鹏.微型电磁线圈炮的设计与实现[J].价值工程,XX18,37(29):
156-158.
[2]张宇辰,黄鸿志,黄诗铭,王晓,许添旗.一种可控定向电磁炮发射装置的设计和制作[J].中国新通信,XXXX,22(02):
130-131.
[3]曹靖伟,张珂,毛桂平,蔡冬如,张鹏.车载电磁炮的设计与实现[J].价值工程,XX18,37(27):
160-164.
[4]崔文庆,王雨桐,谭文.用PID控制近似线性自抗扰控制[J/OL].控制理论与应用:
1-8[XXXX-05-12].
[5]龚仁乐.电子工程技术中单片机的应用[J].计算机产品与流通,XXXX(05):
94.
[6]权小兵.电气自动化在电气工程中的融合运用[J].计算机产品与流通,XXXX(05):
100.
[7]陈林,黄昶,陆娇娇.基于roboRIO的跟踪云台控制器[J].信息通信,XX18(12):
38-39.
[8]张泊宁,杜忠华,鲍科著.基于机器视觉的二轴云台的目标跟踪设计[J].电子设计工程,XX19,27(12):
152-157.
[9]LiyanXu,XiaodongTan,ShengyunLiu.DesignofdancingrobotcontrolsystembasedonSTM32.XXXX,309
[10]InHyukKim,YoungIkSon.DesignofaLow-OrderHarmonicDisturbanceObserverwithApplicationtoaDCMotorPositionControl.XXXX,13
[11]PahlavandustMohammad,RouhollahYazdaniMohammad.Single-SwitchBoostDC-DCConverterwithZero-Current-Switching,HighPowerDensityandLowElectromagneticInterference[J].AEUE-InternationalJournalofElectronicsandCommunications,XXXX.
XX大学毕业设计开题报告
毕业设计
题目
基于电磁原理实现的模拟电磁炮
学生姓名
XX
学号
XX
专业
电气工程及其自动化
指导教师
XX
所在系室
电气工程及其自动化
职称
XX
1.课题研究的目的和意义
电磁炮是利用电磁力将弹丸加速到高速度,使电源电能转换为物体动能的新概念武器。
传统火炮是利用弹药爆炸时的瞬间膨胀产生的推力将炮弹迅速加速,推出炮膛。
两者相比,电磁炮具有速度高、性能优良和可控性好等诸多优势,故各国都将电磁炮作为新概念武器装备展开军备竞赛。
以美国为首的一些发达国家投入巨额经费进行电磁炮的实验研究,并取得了突破性的成果,已成功试射了5倍音速,射程XX0km的电磁炮。
随着智能技术的发展,武器装备逐渐向智能化、小型化方向发展,欧美各国也在逐渐考虑将电磁炮小型化以构成一种智能型单兵武器。
与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同,电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力,其作用的时间要长得多,可大大提高弹丸的速度和射程,因而引起了世界各国军事家们的关注。
电磁炮利用电磁力所作的功作为发射能量,不会产生强大的冲击波和弥漫的烟雾,因而具有良好的隐蔽性。
电磁炮可根据目标的性质和距离,调节、选择适当的能量来调整弹丸的射程,其弹丸体积小,重量轻,使其在飞行时的空气阻力很小,因而电磁炮的发射稳定性好,初速度高,射程远。
由于电磁炮的发射过程全部由计算机控制,所以具有很高的射击精度。
从发射能量的成本来看,常规火炮的发射药产生每兆焦耳能量需10美元,而电磁炮只需0.1美元。
而且电磁炮还可以省去火炮的药筒和发射装置,故而重量轻、体积小、结构简单、运输以及后勤保障等方面更为安全可靠和方便。
自80年代初期以来,电磁炮在未来武器的发展计划中,已成为越来越重要的部分。
电磁炮距离投入使用的目标已经不远,因此,世界各国都在投入大量的人力、物力对电磁炮进行研究,我国在原始武器落后于欧美,但是在新兴武器上一定要领先,因此我国也对电磁炮投入了大量的研究。
2.课题目前的研究现状
早在19世纪,科学家已发现磁场中的电荷和电流会受到洛仑兹力的作用。
XX世纪初,有人提出利用洛仑兹力发射炮弹的设想。
在两次世界大战中,法国、德国和日本都曾研究过电磁炮。
第二次世界大战以后,其他国家也进行过这方面的研究。
澳大利亚在XX世纪70年代初试造了一门5米长的电磁轨道炮,将3.3克重弹丸加速到每秒5900米。
1992年,美国已把一门口径90毫米、炮口动能9兆焦的电磁炮样炮推到尤马靶场进行试验。
电磁炮从实验室到靶场说明,电源小型化技术已有所突破。
北京时间XX10年12月12日消息,美国研发的强力武器电磁轨道炮离成功再迈进一步。
在美国海军在前日的试射中,将电磁炮以音速5倍的极速,击向XX0公里外目标,射程为海军常规武器的10倍,且破坏力惊人,是至今试射的最佳成果。
美军目标在8年内进行海上实测,并于XX25年前正式配备于军舰上。
美国海军前日在弗吉尼亚州达尔格伦水面作战中心,先后两次试射电磁炮。
电磁炮主要由两条「轨道」组成,炮身装在拖车大小的长方形枪管,轨道中间放着铝制XX磅炮弹。
电磁炮接上电源后,电流会通过两条轨道,从而生成强大推力,将铝弹以高速弹射。
两次试射所生成的能量,分别达33兆和32兆焦耳,打破于XX08年创下的10兆焦耳纪录。
1兆焦耳能量相当于1吨重汽车以时速160公里行驶,电磁炮威力可想而知。
除威力外,33兆焦耳下发射的炮弹射程较现时常规武器远10倍,亦是电磁炮一大优势。
现在的电磁动能武器受限于加速装置,也就是传统弹药的底火部分以及枪支的加速部,简单来说就是体积太大,体积和重量是电磁炮武器化和战术应用的主要障碍之一。
另外理论上电磁炮具有初速快,比传统炮弹飞行时间短,命中率高,弹丸杀伤力强,炮口火焰小、后座力小等优点。
但电磁炮发射速度快,高温高压,炮口动能等对炮管寿命影响极大,目前没有发现合适的长寿命炮管轨道好材料。
电磁炮脉冲功能电源需在极短时间内,把存储的能量释放出来,以产生兆安倍的电流,最关键的部件是大功率开关,却成了制约电磁炮发展的一个关键性技术瓶颈。
电磁炮电源储能密度依然较低,脉冲电源系统会占据极大的空间,就极大地限制了电磁炮的发展。
理论上电磁炮能源转换率能达到50%以上,但是目前技术条件下,还是做不到这么高的能源转换率。
随着科技的发展,人类终归会找到并解决电磁炮包括激光炮发射所需要的巨大能量,并使其装备小型化,那么电磁炮包括激光炮,才能真正有效地投入实战。
3.参考文献
[12]蔡冬如,毛桂平,曹靖伟,张珂,张鹏.微型电磁线圈炮的设计与实现[J].价值工程,XX18,37(29):
156-158.
[13]张宇辰,黄鸿志,黄诗铭,王晓,许添旗.一种可控定向电磁炮发射装置的设计和制作[J].中国新通信,XXXX,22(02):
130-131.
[14]曹靖伟,张珂,毛桂平,蔡冬如,张鹏.车载电磁炮的设计与实现[J].价值工程,XX18,37(27):
160-164.
[15]崔文庆,王雨桐,谭文.用PID控制近似线性自抗扰控制[J/OL].控制理论与应用:
1-8[XXXX-05-12].
[16]龚仁乐.电子工程技术中单片机的应用[J].计算机产品与流通,XXXX(05):
94.
[17]权小兵.电气自动化在电气工程中的融合运用[J].计算机产品与流通,XXXX(05):
100.
[18]赵久奋,唐勤洪,史绍琨.基于曲线拟合的通用仿真弹道设计方法研究[J].战术导弹技术,XX19(03):
53-58.
[19]马子光,马游春,孙宇梦.电磁轨道炮过载测试系统设计[J].电子技术应用,XX18,44(12):
51-54.
[20]陈林,黄昶,陆娇娇.基于roboRIO的跟踪云台控制器[J].信息通信,XX18(12):
38-39.
[21]张泊宁,杜忠华,鲍科著.基于机器视觉的二轴云台的目标跟踪设计[J].电子设计工程,XX19,27(12):
152-157.
[22]LiyanXu,XiaodongTan,ShengyunLiu.DesignofdancingrobotcontrolsystembasedonSTM32.XXXX,309
[23]InHyukKim,YoungIkSon.DesignofaLow-OrderHarmonicDisturbanceObserverwithApplicationtoaDCMotorPositionControl.XXXX,13
[24]PahlavandustMohammad,RouhollahYazdaniMohammad.Single-SwitchBoostDC-DCConverterwithZero-Current-Switching,HighPowerDensityandLowElectromagneticInterference[J].AEUE-InternationalJournalofElectronicsandCommunications,XXXX.
[25]KhalilIbrahim,AbdelBadieSharkawy.AhybridPIDcontrolschemeforflexiblejointmanipulatorsandacomparisonwithslidingmodecontrol[J].AinShamsEngineeringJournal,XX18.
[26]MebtuBeza,MassimoBongiorno.Impactofconvertercontrolstrategyonlow-andhigh-frequencyresonanceinteractionsinpower-electronicdominatedsystems[J].InternationalJournalofElectricalPowerandEnergySystems,XXXX,1XX.
4.课题的主要设计内容和拟采用的实施方案
4.1主要设计内容
课题的主要设计内容是自行设计并制作一个基于电磁原理实现的模拟电磁曲射炮(以下简称电磁炮),炮管采用线圈炮,水平方位及垂直仰角方向可调节,车模带动电磁炮运行,用电磁力将弹丸射出,击中目标。
该系统由12伏锂电池供电,电磁炮系统内允许使用容性储能元件。
主控芯片通过蓝牙接收远端数据控制小车运行方向和速度。
电磁炮发射系统有两种控制方式:
手动控制和自动控制。
当手动控制时,先通过按键输入定标点位置,单片机对电容充电电压和云台俯仰角进行检测,确定发射距离,将控制信号送给发射电路,进而控制弹珠发射。
当自动控制时,则利用传感器进行信号采集,通过调整舵机角度,进行精准定位,确定发射距离,然后单片机启动储能电路对电容进行充电,再通过电压检测电路反馈电容充电电压给单片机,当达到阈值电压时,单片机控制发射电路,将弹珠发射出去,同时OLED液晶屏上可实时显示充电电压、充电时间、设置距离等信息。
4.2拟采用的实施方案
本课题是基于电磁原理、STM32控制的模拟电磁炮发射系统的可行方案。
该系统方案主要由STM32单片机最小系统,电机驱动电路、储能电路、电压检测电路、电磁炮发射电路、舵机云台控制电路、OLED显示屏、矩阵键盘等部分组成。
系统的总体结构框图如图1所示。
(图1)
5.进度安排
XXXX.02.24-XXXX.03.01查阅参考资料,给出论文的总体方案,
XXXX.03.02-XXXX.03.04撰写开题报告,论文结构、目录;
XXXX.03.05-XXXX.03.XX针对总体方案,撰写论文的绪论和总体方案两章,分析系统原理,绘制系统电路图;
XXXX.03.21-XXXX.04.05撰写论文的硬件设计部分,分析各部分电路功能;
XXXX.04.06-XXXX.04.23撰写论文的软件设计部分,编写系统程序,准备中期检查;
XXXX.04.24-XXXX.05.09完成论文初稿,并细化论文内容;
XXXX.05.10-XXXX.05.13进行论文格式编排,提交论文;
XXXX.05.14-XXXX.05.15指导教师评定、审阅人评定;
XXXX.05.16-XXXX.05.27准备毕业设计答辩;
XXXX.05.28-XXXX.06.05整理并上交毕业设计相关资料。
6.评语和评定分数
按照检查标准,通过审阅开题报告,进行开题答辩,该同学开题报告质量评定:
检查内容
评价
选题意义与价值
□优秀□良好□一般□较差
研究现状综述
□优秀□良好□一般□较差
设计方案可行性
□优秀□良好□一般□较差
参考文献搜集情况
□优秀□良好□一般□较差
进度安排合理性
□优秀□良好□一般□较差
结论:
□同意开题
本项满分10分,评定分数:
。
□修改后开题□不同意开题
开题答辩小组负责人签字:
年月日
XX大学毕业设计中期检查表
毕业设计
题目
基于电磁原理实现的模拟电磁炮
学生姓名
XX
学号
XX
专业
电气工程及其自动化
指导教师
XX
所在系室
电气工程
职称
XX
1.按计划完成情况检查
检查内容
评价
研究内容是否有变更
□是□否
是否按要求进度执行
□是□否
初稿质量
□优秀□良好 □一般□较差
译文质量
□优秀□良好 □一般□较差
图纸/仿真程序/实验完成情况
□优秀□良好 □一般□较差
递交材料是否齐全
□是□否
存在问题及建议:
2.评定分数
本项满分10分,评定分数:
。
检查人签字:
系、室主任签字:
年月日
XX大学毕业设计指导教师评定表
毕业设计
题目
基于电磁原理实现的模拟电磁炮
学生姓名
XX
学号
XX
专业
电气工程及其自动化
指导教师
XX
所在系室
电气工程
职称
XX
1.对学生表现审查
审查内容
执行情况
是否缺勤累计超过总时间的1/3
□是□否
是否无故旷课累计超过6天以上或请假累计12天以上
□是□否
是否有重大违规、违纪事件发生
□是□否
是否有抄袭行为
□是□否
写作格式是否规范
□是□否
论文材料是否按时、全部交齐
□是□否
结论:
□同意参加答辩□不同意参加答辩
2.对论文质量的评语
3.评定分数
本项满分XX分,评定分数:
。
指导教师签字:
年月日
XX大学毕业设计审阅人评定表
毕业设计
题目
基于电磁原理实现的模拟电磁炮
学生姓名
XX
学号
XX
专业
电气工程及其自动化
指导教师
XX
所在系室
电气工程
职称
XX
1.论文质量审查
审查项目内容
评价
研究内容是否与专业相符合
□是□否
论文框架结构
□优秀□良好□一般□较差
设计原理及分析
□优秀□良好□一般□较差
论文撰写规范
□优秀□良好□一般□较差
图纸质量/实验、仿真结果
□优秀□良好□一般□较差
2.论文质量审阅评语
3.评定分数
本项满分XX分,评定分数:
。
审阅人签字:
年月日
XX大学毕业设计院级答辩考核表
毕业设计
题目
基于电磁原理实现的模拟电磁炮
学生姓名
XX
学号
XX
专业
电气工程及其自动化
指导教师
XX
所在系室
电气工程
职称
XX
1.答辩记录
序号
提问的主要内容
回答问题记录
1.
2.
3.
4.
5.
2.答辩委员会(小组)评语
3.评定分数:
本项满分40分,评定分数:
。
答辩组成员签字:
年月日
XX大学毕业设计总评成绩表
毕业设计
题目
基于电磁原理实现的模拟电磁炮
学生姓名
XX
学号
XX
专业
电气工程及其自动化
指导教师
XX
所在系室
电气工程
职称
XX
1.成绩汇总
成绩分项
满分
评定分数
开题
10
中期检查
10
指导教师
XX
审阅人
XX
院级答辩组
40
成绩总计
100
院级答辩成绩等级
校级二次答辩成绩等级
指导教师签字:
年月日
系、室主任签字:
年月日
教学院长签字:
年月日
XX大学毕业设计学生工作记录
第
一
周
指导教师考核:
年月日
第
二
周
指导教师考核:
年月日
第
三
周
指导教师考核:
年月日
第
四
周
指导教师考核:
年月日
第
五
周
指导教师考核:
年月日
第
六
周
指导教师考核:
年月日
第
七
周
指导教师考核:
年月日
第
八
周
指导教师考核:
年月日
第
九
周
指导教师考核:
年月日
第
十
周
指导教师考核:
年月日
第
十
一
周
指导教师考核:
年月日
第
十
二
周
指导教师考核:
年月日
第
十
三
周
指导教师考核:
年月日
第
十
四
周
指导教师考核:
年月日
第
十
五
周
指导教师考核:
年月日
第
十
六
周
指导教师考核:
年月日
- 配套讲稿:
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