角度控制
自动控制原理课程设计
题目：直流电动机角度控制
院（系）：电子工程与自动化学院
专业：智能科学与技术
学生姓名：马磊
学号： 0900390216
指导教师：龙超赵学军
2012 年 3 月 10 日
摘要
在工业生成过程中，减速直流电机角度控制器能实现控制生产流程，控制器械精度可实现精确地检测与调度工作，且具有简单易操作的特点，能够有效地提高生产效率。
电动机角度控制广泛应用于很多自动化设备的控制,此文主要介绍了如何用纯模拟电路来实现直流减速电机角度控制。本次课程设计主要用TIP122/127构成推挽放大电路对直流减速电动机进行正、反转控制；选用OP07作为运算放大器，实现系统的原系统与控制系统。
一、课程设计概述
1、课程设计题目
要求：
将减速直流电机的轴通过联轴器与单圈电位器连接，利用电位器可以进行角度测量，设计功率驱动电路实现±12V线性放大，驱动电动机正反转，设计控制器实现0~300度角度控制，静态控制精度2%，超调＜10%。
2、主要仪器设备
示波器1台
直流稳压电源1台
数字万用表1块
PC机1台
二、设计思路
驱动电机的电压由电位器电压和精密电位器电压作差之后的电压而得，则将单圈电位器的电压取反即将其做为反馈支路和另一电位器用运算放大加法器求和，控制环节用比例微分积分电路（PID）对系统进行调节校正，使电路达到设计要求。用TIP122/TIP127实现对电机正向和反向转动控制。其中电位器B与电机M联轴。
本次课程设计对于减速直流电机角度控制，要求运用纯模拟电路，并且运用自动控制原理对系统进行自动控制来实现。故而电路包含原系统与控制系统：原系统由比例放大电路、功率放大电路（功率驱动电路实现±12V线性放大）和反馈电路组成（形成闭环系统）；控制系统设计为PID控制。
用TIP122/TIP127，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，导通损耗小效率高。1、原系统部分
图一原系统电路
1、驱动部分
图二驱动电路
采用TIP122和TIP127构成推挽电路，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只堆成的功率开关管每次只有一个导通。在分析时，是把三极管的门限电压看作为零，但实际中，门限电压不能为零，且电压和电流的关系不是线性的，在输入电压较低时，输出电压存在着死区，此段输出电压与输入电压不存在线性关系，产生失真。如图二，D1、D2的作用是消除交越失真。而D3、D4是作为TIP122和TIP127的保护管。
3、控制部分( PID控制)
图三控制电路
系统采用PID控制。
当系统只有P控制时，输出的变化与输入控制器的偏差成比例关系，偏差越大输出越大。而比例度太小，控制作用则太弱，不利于系统克服扰动，余差太大，控制质量差；比例度太大时，控制作用太强，容易导致系统的稳定性变差，容易引起震荡。而克服余差的办法是在比例控制的基础上加上积分控制作用。然而积分控制虽然能消除余差，但是它存在着控制不及时的缺点，所以需要加上微分控制，微分控制具有超前调节功能，可有效改善被控对象有较大时间之后的控制品质；但不能消除余差。所以总体采用PID，它集三者之长既有比例作用的及时迅速，又有积分作用的消除余差能力，还有微分作用的超前控制功能。
三、调试（电路调试过程遇到的问题和解决方法）
1、系统调试
在调试系统的时候必须是在先未上电的情况下进行调试，这样可以防止线路错误的时候对LM358造成损坏，确认电路板各部分连接正常之后开始对电路板进行上电操作。上电后测主要节点的电压值，跟理论值作比较。
2、静态调试
1.目测：对电路板进行仔细检查，看是否有短线、短路的地方。若有，进行修改。
2.用万用表检测：在线路间间距较小的时候可能会引起短接，用万用表测量。
3.加电源：先不插LM358上电路板，测各主要节点电呀是否与理论值先进。
在这一步测试中，发现两个问题。一是检查出电路缺线，先用导线代替接上。二是有两个焊盘太近，焊接时焊锡连在一起造成短路，用烙铁加热处理改问题。
3、动态调试
动态调试是用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存储在的器件内部故障，器件间连接逻辑错误等得一种硬件检查。
在安上LM358之后，将电路板与电机、电位器相接，给电路板上电。
1.用万用表测各主要节点电压是否与理论值相符。
2.与示波器相接，测输出波形。对精密可调电阻进行调节，使波形符合设计要求。在这步测试中，有两个问题需要改进。一是电路在控制部分，为了能使静态控制精度2%，超调＜10%，所以在PID控制部分，电容与电阻并联到运放输出端，能够得到改善。二是因为LM358给±12V电压，而电位器和电机则给±5V左右，需要两个电源。因此利用串联电阻分压原理从12V电压中分出所需要的电压，即可去掉两个不同电源供电的麻烦。
四、电路仿真图、原理图、PCB图
见附录
五、测试结果及数据
六、总结
课设时间为三周，一共三次阶段性验收时间，为每周五早晨。
1.第一周：确定个人设计方案和电路仿真。
（1）、先在互联网上查阅、收集资料，在互联网上查阅到很多是关于用单片机来
控制系统的，而本次课程设计的要求是用纯模拟电路来实现直流减速电机的角度
控制。所以在互联网上收集到的资料比较有限，所以到图书馆翻阅相关资料，并
与小组成员讨论具体方案。
（2）、用Protues软件来实现电路仿真。在仿真中，减速电机是比较理想的电机，
所以控制部分用PD校正便可实现所需要的设计要求。而当用PID校正时，电机
会持续在某个电压值附近转动。
2.第二周：装配好电路板。
（1）、用Protel软件画好原理图并生成PCB，完成电路排版。排版要求既要美观，又要元件间无错误连接且线路易连不交叉。由于电路布成双面板，所以有些可能需要两面都要焊，因此要注意某些元件是不好两面焊的。原理图中每个元件都有唯一的编号，否则在生成PCB会出现错误，并且PCB中的元件焊盘的标注不能修改，否则也对应不上，就会遗漏掉某些线路，则做出来的板子会出现断路问题。PCB要覆铜接地。
（2）、购买元件并做出电路板，将元件焊在电路板上。焊接的时候尤其要注意有
些元件是要两面都焊接的。比较接近但不相连的焊盘要注意是否接在一起，容易
引起短路问题。
3、第三周：电路调试实现设计要求。
（1）、
（2）、
附录
5、电路仿真
5.1 Protues仿真
5.2电路原理图
5.3 PCB图
智能建筑现场控制器的设计
智能建筑现场控制器的设计 公共建筑物的内部有大量的电气设备，如空调设备、给排水设备、照 明设备等，这些设备多而散：多，即数量多；散，即这些设备分散在 各个层次和角落。建筑智能化是通过安装于现场设备附近的现场控制 器对建筑内众多电气设备进行自动控制、监视、测量，实现综合协调、运行管理和维护保养工作，提升整个建筑内部设备运行的效率，减少 能源消耗，同时使管理者随时掌握设备状态运行情况、能量消耗情况 及各种参数变化情况［1］。智能建筑现场控制器为建筑物所有电气设 备提供安全、可靠、节能、长效运行的保证，直接决定了整个建筑智 能化的水平，因此设计一款具有功能可靠，通用性好，组网方便，传 输速率高的智能建筑现场控制器有着重要的实际意义。 1智能建筑现场控制器的设计方案 智能建筑现场控制器是是安装于监控对象附近的小型专用控制设备， 本文采用意法半导体推出的32位Cortex－M3结构的芯片 STM32F107VCT6作为主控芯片，设计了智能建筑现场控制器，设计方案图如图1所示，设计了通过按键和液晶显示进行功能参数设定，并由 数据存储电路保存设置的参数；设计了通过模拟／数字输入输出接口 和RS485总线接口对现场普通I／O仪表和智能仪表的信号互连，完成 信息数据的采集、传输、转换和设置，可针对现场设备的控制要求实 现如PID算法，完成对现场设备的监测与调控功能；设计了可与远程 监控PC机及其他现场控制器及以太网设备进行以太网数据通信，实现 远程监控和系统组网。 2现场控制器与仪表接口电路的设计 因为智能建筑现场使用的仪表可分为普通I／O仪表和RS485智能仪 表两种，现场控制器与现场仪表的信号接口电路也分为适用于普通I／ O仪表的数字／模拟输入输出接口电路和适用于RS485智能仪表的 RS485总线接口电路两类。本智能建筑现场控制器设计的模拟量输入接口（AI）电路，因为普通I／O检测仪表一般输出的模拟信号为0～10V
电控动力转向系统(EHPS)介绍
电控动力转向系统（EHPS）介绍 汽车转向系统可按转向的能源不同分为机械转向系统和动力转向系统两类。机械转向系统是依靠驾驶员操纵转向盘的转向力来实现车轮转向；动力转向系统则是在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机产生的液体压力或电动机驱动力来实现车轮转向，所以动力转向系统也称为转向动力放大装置。随着道路条件的不断改善，汽车速度的不断提高，对转向系统操纵的安全性与舒适性提出了更高的要求。动力转向系统由于具有使转向操纵灵活、轻便，设计汽车时对转向器结构形式的选择灵活性大，能吸收路面对前轮产生的冲击等优点，因此已在各国的汽车制造中普遍采用。但是，从易于驾驶和安全性方面考虑，理想的操纵状态是低速时转向始终应当轻快，而在高速时要有适当的手感并且运行平稳，因此，对于传统的液压动力转向器，其固定的放大倍率成为动力转向系统的主要缺点，往往是满足了低速转向轻便的要求便无法满足高速转向时要求的手感，或者满足了高速转向时有良好的手感但低速时又不免转向沉重。 人满意的程度。 向系统（液压式EPS
式电子控制动力转向系统（电动式EPS）。EHPS是在传统的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电子控制单元等装置构成的，电子控制单元根据检测到的车速信号，控制电磁阀的开度，使转向动力放大倍率实现连续可调，从而满足高、低速时的转向助力要求。电动式EPS则是利用直流电动机作为动力源，电子控制单元根据转向参数和车速信号，控制电机输出扭矩。电动机的输出扭矩经由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力。 EHPS从控制方式可以分为以下几种类型： 其中，第（1）种和第（2）种类型是EHPS发展初期的控制方式，主要的控制目标都是将系统中的动力泄荷掉一部分以实现高速时减小助力，但这样做的弊病就是浪费了动力，不利于车辆省油，而且，还有急转弯反应迟钝的缺点，需要安装特别装置才能解决，现在已很少采用。第（3）种油压反馈控制式现在使用的比较普遍，其根据车速传感器，控制反力室油压，改变压力油的输入、输出的增益幅度以控制操舵力。操舵力的变化量，按照控制的反馈压力，在油压反馈机构的容量范围内可任意给出，急转弯也没问题，但是其结构复杂，各部分的加工精度要求较高，价格也较高。第（4）种阀特性控制式是近几年开发的类型，是根据车速控制电磁阀，直接改变动力转向控
圆盘旋转控制装置
石家庄铁道大学四方学院 集中实践报告书 课题名称 圆盘旋转控制装置 姓 名 *** 学 号 2012**** 系、 部 电气工程系 专业班级 方**** 指导教师 李** 2014年12月 31日 ※※※※※※※※ ※ ※※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※※※※※ 2012级 PLC 课程设计
目录 第1章设计目的 (1) 第2章设计要求 (1) 第3章PLC的选型、I/O分配表、接线图 (2) 3.1PLC的选型 (2) 3.2I/O分配表 (2) 3.3接线图 (3) 第4章设计PLC的程序 (4) 4.1梯形图设计 (4) 4.2指令表 (7) 第5章设计总结 (9) 参考文献 (9)
第1章 设计目的 课题“圆盘旋转控制装置”是用PLC 设计出圆盘旋转控制装置系统。了解PLC 系统的设计过程、设计要求、应完成的工作内容和设计方法。通过设计也有助于巩固所学知识，达到灵活运用的目的，培养设计思路，提高动手能力，做到学以致用。圆盘旋转控制装置作为母体可以衍生出很多具体的设计要求。如餐桌的自动旋转设计、元件的自动打磨设计等，应用非常广泛。 第2章 设计要求 1)在圆盘四周每隔90度设置一个限位开关，圆盘在原位时按下起动按钮后，圆盘正转180度，反转90度，正转180度，反转270度到原位停止，如图2-1所示。 2)当停电后再来电时按下起动按钮，圆盘能按照停电前的动作过程继续运行。 3)圆盘旋转控制有两种控制方式为：单周期控制方式，按下起动按钮后，圆盘自动按上述四步工作过程完成后停止；单步进控制方式，每按起动按钮一次，圆盘完成一步工作过程，到原点时停止。 图2-1 工作原理图 (a )圆盘示意图 X5 X6 X4 X0起动按钮 Y0 原位显示X1停止按钮 X2 转移／禁转
外贴式智能超声液位开关说明书样本
CTA-AS10 外贴式智能超声液位开关 Non-Invasive Clamp-on Level Switch 产品说明书 北京凯泰汇龙机电设备有限公司 Beijing CTA Electromachines Equipment Co., Ltd.
目录 一．概述........................................................................ 错误!未定义书签。二．工作原理................................................................ 错误!未定义书签。三．主要特点................................................................ 错误!未定义书签。四．系统示意图............................................................ 错误!未定义书签。五．仪表外观及结构尺寸............................................ 错误!未定义书签。 5．1．控制器和传感器结构外型图.......................... 错误!未定义书签。 5．2．控制器和传感器安装尺寸图.......................... 错误!未定义书签。六．主要指标................................................................ 错误!未定义书签。七．适用范围................................................................ 错误!未定义书签。八．选型及配置............................................................ 错误!未定义书签。 8．1．设计选型时按下图提供型号及参数.............. 错误!未定义书签。 8．2．CTA-AS10液位开关配置表........................... 错误!未定义书签。九．设备安装................................................................ 错误!未定义书签。 9．1．安装前准备...................................................... 错误!未定义书签。 9．2．传感器部分的安装及接线.............................. 错误!未定义书签。 9．3．传感器安装注意事项...................................... 错误!未定义书签。 9．4．传感器与镀锌管的连接示意图...................... 错误!未定义书签。十．仪表标定流程图.................................................... 错误!未定义书签。 10．1．系统设置........................................................ 错误!未定义书签。 10．2．标定流程图.................................................... 错误!未定义书签。
柯蒂斯控制器
第1章概述 柯蒂斯1234，1236和1238交流感应电动机控制器不同于以往的车载控制系统，它能够提供稳定平滑的功率输出。他们采用把现场可编程逻辑控制器嵌入到最先进的电动机控制器的方法，实现控制器输出稳定平滑功率的功能。 嵌入式逻辑控制器在功能齐全的磁场定向AC感应电动机控制操作系统（OS）上运行。通过修改OS参数，可以满足客户不同的定制要求，详细内容见第3节。OS包含OE-developed软件，简称VCL逻辑语言。使用VCL可以进一步提高控制器性能，详细内容见第6节。 VCL是一款由柯蒂斯发展革新的软件编程语言，使用VCL可以编程许多特殊电动汽车功能的程序，并且将更多的功能内置到OE-controlled。VCL开辟了用户定制，产品差异化和市场反应能力的新途径。 和柯蒂斯其他的很多产品一样，1234/36/38包含了CAN总线传输机制，使AC感应电动机控制器成为高效分布式系统的一部分。输入和输出信息可以通过系统实现最佳化分享，同时可以减少系统的布线，创建集成功能和减少系统损耗。 柯蒂斯1234/36/38控制器是满足车辆牵引，起重机，双驱动，其他电机传动和车载控制需要的理想控制器。 图1.柯蒂斯1234（左）1236（中）1238（右）AC感应电动机控制器
三种模型的标准特性相同 和所有的柯蒂斯控制器一样，1234/36/38为电机驱动性能提供了优越的操作控制功能。功能包括： 1.高效，定向运动控制算法； 2.采用先进的PWM技术，实现电源电压高效使用，电机谐波低，能抑制转矩纹波， 最大化降低切换损耗； 3.极其宽泛的转矩/速度变化范围，完整的正反馈性能； 4.实现低速平滑控制，包括0速度； 5.采用能适应电机温度变化的控制算法，在不同的条件下都能保持最佳性能； 6.电池电流，电机转矩，功率实时评估功能； 7.功率限制地图允许在电池核电状态变化时，降低电机热量和性能一致性的功能定制； 8.强大的操作系统，允许车载控制任务，电机控制任务的并行处理和用户配置可编程 逻辑阵列； 9.宽泛的I/O口，适用最大化分布式系统控制； 10.内置荷电状态电池，小时计，维护计时计； 11.高频无声操作； 12.可用于24v-80V电源系统模式，带有200A-650ARMS2分钟额定电流； 13.使用柯蒂斯1311手持编程器和1314 PC编程站，可编程容易； 14.使用CAN通信实现集成控制系统进入分布式控制系统； 15.场可编程，快速下载主要操作编程代码； 16.带有电动机，控制器热保护，提醒功能和自动停止功能； 17.外壳密封严实，在严峻工况下使用时，与外部的连接符合IP65环境密封标准；
分体超声波液位计使用说明书
注意：控制器直接暴露在阳光下，其运行温度可能会超过其指定的限制温度，并减少显示器的能见度。建议：在阳光直射的场合，采用遮阳罩，避免仪器显示屏受到阳光直射，否则会减低仪器的使用寿命 温馨提示：安装调试前，请仔细阅读用户手册！！ YI2000型 用户手册 量程：0.5-5米 额定电压： AC220V 分体超声波液位计
目录 1概述 (3) 2 技术指标及选型代码 (4) 3仪器安装 (5) 3.1支架安装和法兰尺寸 (5) 3.2仪表安装方式 (6) 3.3仪表安装原则 (6) 3.4安装注意事项 (6) 3.5仪表接线 (7) 4仪表调试说明 (9) 4.1仪表界面显示说明 (9) 4.2键盘说明 (10) 4.3菜单说明 (11) 4.4参数的设置 (12) 4.4.1仪表标定的步骤 (12) 4.4.2参数4~20mA设置 (12) 4.4.3继电参数设置 (13) 4.4.4换能器高度设置 (15) 4.4.5显示模式设置 (16) 4.4.6 Window菜单 (16) 4.4.7地址ID号设置 (16) 4.4.8波特率设置 (16) 4.4.9PWDB设置 (16) 4.4.10 4~20mA设定输出 (16) 5设备清单 (17) 5.1生产厂家提供的设备以及附件 (17) 5.2现场需要具备的条件 (17)
注意事项 ●使用和运输过程中请勿强烈摇晃或碰撞设备。 ●仪表在运输与储存期间，环境温度不允许低于-40 ℃和高于+80℃，相对 湿度不大于85%，且周围不含有腐蚀性气体、无强烈电磁场；运输期间必须使用原配包装箱。 ●避免油渍及各种化学物质沾污探头表面及损伤表面。 法律免责声明 ●本产品，从最初购买的交付之日起，如果存在原材料和生产工艺上的缺 陷，都有一年的保修期限，但此类产品需在正常存储、使用和维修条件下操作并按照说明书进行。 ●出售给原购人的产品中所包括的非本公司的所有产品，仅包括特定供应 商所提供的保修（如果有），本公司不对此类产品承担任何责任。 ●本保修仅提供给原购人而不可转让。本保修不适用于任何因误用、疏忽、 事故或异常操作条件下引起损坏的产品。消耗件不在本保修范围之列。 ●本保修范围内的产品如出现任何缺陷，将不得继续使用，以防进一步损 坏。购买人须立即向本公司报告任何缺陷，否则本保修将不适用。 ●本公司如在检查后证明产品确属材料或制造缺陷，可自行决定免费维修 或替换任何此类缺陷产品，条件是该产品须在上述一年期限内退回给本公司。 ●本公司无义务或责任承担任何上述之外的缺陷。 ●本产品免于其它明示或暗示保修。本公司特此放弃特定用途的适销性和 适用性的暗示保修。 1 超声波液位计保修卡回执 用户名称 联系地址 联系人联系电话 产品型号产品编号 验收日期安装负责人 超声波液位计保修卡说明 产品型号产品编号 验收日期安装负责人 保修政策： ●用户在维修时请出示保修卡。在保修期内因正常使用出现的故 障，可凭保修卡享受规定的免费保修。 ●保修期限：本公司产品保修期由验收日期起算十二个月内。 以下情况不在免费保修范围内： ●产品或其部件已超出免费保修期。 ●因使用环境不符合产品使用要求而导致的硬件故障。 ●因不良的电源环境或异物进入设备所引起的故障或损坏。 ●由于未能按使用操作手册上所写的使用方法和注意事项进行操作而造 成的故障。 ●由于不可抵抗力如：雷电、水火灾等自然因素而造成的故障。 擅自拆机修理或越权改装或滥用造成的故障或损坏。 限制说明： ●请用户妥善保存保修卡作为保修凭证，遗失不补。 ●本保修卡解释权限归本公司所有，本公司有权对本卡内容进行修 改，恕不事先通知。 18
控制器三十年和未来十年控制器的发展方向
控制器三十年和未来十年控制器的发展方向 一、历史： 1.1 PLC & DCS 控制器在七十年代开始从传统使用仪表和继电器组对应的两个不同应用领域派生出来DCS 和PLC两类产品。这两类产品在初期确有相当多的不同，DCS对于回路控制这一块更为重视，而PLC对于离散的逻辑控制更为重视。当时的DCS使用通用CPU，采用软解释方式处理程序，而PLC依靠类拟于AMD2910的位块处理器处理逻辑，相对而言在系统结构上，DCS更偏向软件，而PLC更像传统的硬件继电器组。艾驰商城。 在经过数十年的发展后，突然大家对于DCS和PLC的概念含糊不清了，因为PLC也在体系中加入了通用型的CPU，特别软逻辑PLC在指令处理原理方面与DCS并无二样，只是上位机软件的用户指令不同。不过DCS也不是原地不动，DCS在网络方面、多DPU协同工作方面、冗余方面都有了长足的发展，并大多数采用了X86的体系架构，充分利用了PC的技术成果。 那么现在的DCS与PLC的差别是相当小，从具体的技术而言，DCS有基于令牌网络的分布式实时数据库，可以通过全量通信来保证每个DPU的映象数据都是最新的，而PLC在这一块更多的注重单机工作，就算是联网，也假定两台PLC之间只需要很少量的数据交换，所以采用的主从结构的请求应答方式通信。 在发展过程中PLC与DCS都受到PC技术发展的深远影响，特别是DCS，目前的DCS大多采用PC_BASE结构，对PC技术的吸收也相当彻底，而PLC则是在80年代未90年代的软PLC开发浪潮力吸收了DCS、PC的技术，特别是在IEC61131-3标准制定出来后，产生了一系列的以开发软PLC软件的公司，这些公司以欧洲公司居多，这与欧洲公司的开放软件组织成熟有一定关系，同时IEC61131-3对于日式PLC的编程方式基本是排斥的，所以相当多的欧洲企业有兴趣进军这个行业，这方面以KW、一方梯队、ISAGRAF、3S等尤为突出，这些公司对于工控软件化和标准化起到了相当重要的作用，目前的各大工控公司在开发新的软件时都会对这几家公司的产品进行深入的研究。
简易旋转倒立摆及控制装置
2013年全国大学生电子设计竞赛 简易旋转倒立摆及控制装置(C题) 【本科组】 2013年9月7日
摘要 本题要求设计一个简易旋转倒立摆及控制系统，其中角度传感器、步进电机和单片机890C521是系统核心部件。系统接收角度传感器反馈的信号，通过PCF8591将接收的信号转换成数字信号，将数值送入单片机中进行计算，可得出摆杆的位置，进而单片机控制步进电机,对摆杆进行控制,达到所要的旋转或者倒立的控制目标。 关键词：简易旋转倒立摆步进电机单片机角度传感器
目录 1 设计任务及要求 (5) 1.1 设计任务 (5) 1.2 基本要求 (5) 2主控制器件的论证与选择 (6) 2.1控制器选用 (6) 2.2控制系统方案选择 (6) 2.3角度的获取模块论证与选择 (6) 2.4步进电机及其驱动模块的选择 (7) 2.5 AD/DA的选择 (7) 3 系统的硬件设计 (7) 3.1总体电路框图 (7) 图3-1 系统框图 (8) 3.2系统电路与程序设计 (9) 3.2.1 STC89C52单片机最小系统 (9) 3.2.2 PCF8591模块图如图3-2。 (10) 3.3.3 模块芯片TB6560AHQ原理图如图3-3。 (10) 3.3.4 供电电源 (11) 4系统软件总体设计框图 (13) 5 测试方案与测试结果 (13) 6 总结 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)
简易旋转倒立摆及控制装置(C题) 【本科组】 1 设计任务及要求 1.1 设计任务 设计并制作一套简易旋转倒立摆及其控制装置。旋转倒立摆的结构如图1-1 所示。电动机 A 固定在支架 B 上，通过转轴 F 驱动旋转臂 C 旋转。摆杆 E 通过转轴 D 固定在旋转臂 C 的一端，当旋转臂 C 在电动机 A 驱动下作往复旋转运动时，带动摆杆 E 在垂直于旋转臂 C 的平面作自由旋转。 图1-1 旋转倒立摆结构示意图 1.2 基本要求 （1）摆杆从处于自然下垂状态（摆角 0°）开始，驱动电机带动旋转臂作往复旋转使摆杆摆动，并尽快使摆角达到或超过-60°~ +60°； （2）从摆杆处于自然下垂状态开始，尽快增大摆杆的摆动幅度，直至完成圆周运动； （3）在摆杆处于自然下垂状态下，外力拉起摆杆至接近 165°位置，外力撤除同时，启动控制旋转臂使摆杆保持倒立状态时间不少于 5s；期间旋转臂的转动角度不大于 90°。
超声波液位传感器简介
超声波液位传感器简介 超声波液位传感器集非接触开关，控制器，变送器三种功能于一身，适用于小型储罐，EchoPod 超声波液位传感器灵活的设计可以应用于综合系统或者替代浮球开关、电导率开关和静压式传感器，也适用于流体控制和化工供料系统的综合应用，超声波液位传感器对于机器，刹车等设备的小储罐的应用也是很好的选择，PVDF的传感器可以适用于泥浆，腐蚀性介质，超声波液位传感器广泛应用于各种常压储罐，过程罐，小型罐和小型容器，泵提升站，废水储槽等。 工作原理及结构组成 超声波液位传感器 原理 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。[1]组成 超声波传感器主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。超声传感器的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个传感器的性能是不同的，我们使用前必须预先了解它的性能。 超声波传感器的主要性能指标 （1）工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。 （2）工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。医疗用的超声传感器的温度比较高，需要单独的制冷设备。 （3）灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。如超声波传感器，一个复合式振动器被灵活地固定在底座上。该复合式振动器是谐振器以及，由一个金属片和一个压电陶瓷片组成的双压电晶片元件振动器的一个结合体。谐振器呈喇叭形，目的是能有效地辐射由于振动而产生的超声波，并且可以有效地使超声波聚集在振动器的中央部位。 室外用途的超声波传感器必须具有良好的密封性，以便防止露水、雨水和灰尘的侵入。压电陶瓷被固定在金属盒体的顶部内侧。底座固定在盒体的开口端，并且使用树脂进行覆盖。对应用于工业机器人的超声波传感器而言，要求其精确度要达到1mm，并且具有较强的超声波辐射。 特点 超声波液位传感器还有以下特点： □超声波液位传感器的量程为1.25米 □超声波液位传感器DL10 输出4~20mA
汽车方向盘按键控制器系统设计
汽车方向盘按键控制器系统设计 作者：飞思卡尔半导体中国有限公司钱华 随着汽车在人们日常生活中的普及以及汽车电子在汽车应用领域价值不断地扩大，越来越多的舒适性能和“智能”应用被集成进车身电子的领域。飞思卡尔最新的汽车级8位微控制器MC9S08SC4便是本文所要介绍的主角，该款微控制器是业界使用广泛的飞思卡尔HCS08系列汽车级微控制器家族最新的成员，以其低成本、小封装但同时兼具高性能、高可靠性的特点，适用于众多汽车电子应用领域，例如：简单的灯光控制、按键控制、HV AC、LIN通信控制器、车内后视镜调光以及简单的继电器和马达控制。如果你正在为你的应用物色一颗高性能、低成本的汽车级微控制器，但又为电子模块成本和PCB面积的限制而苦恼，相信MC9S08SC4 正是你要找的这颗芯片。 MC9S08SC4的片上资源及性能 MC9S08SC4作为飞思卡尔HCS08汽车级8位微控制器家族的成员，设计上延续了HCS08微控制器许多的优点，例如总线频率高达20Mhz的HCS08内核，高质量汽车级内置Flash存储器可用于EEPROM的模拟，芯片上自带的时钟振荡器在全温度和电压范围内可校准至±2%的精度，还包括内部增强型支持LIN通信的串口控制器。图1是MC9S08SC4芯片内部的结构框图 和资源配置。 MC9S08SC4的典型应用
人们在选择家用轿车时，对舒适性要求不断提高，因此在整车的设计中舒适性能也受到越来越广泛地重视，舒适性能已成为购车因素的一项重要指标。因此即使在许多中低端的轿车上这种需求也随处可见，例如现在汽车的方向盘已经不仅仅是传统的只具备控制方向和喇叭的功能，在它上面往往会集成用于控制其他功能的按键，例如控制收音机的操作按钮、控制DVD 或者CD播放的操作按钮、手机蓝牙免提、自动巡航控制按钮，甚至还预留了用户可配置功能的按键。方向盘按键的不同风格体现了每种车型不同的个性，因此按键设计正受到越来越 多车厂的关注。 本文所要介绍的MC9S08SC4微控制器非常适合类似方向盘按键这样应用，能帮助汽车制造商在不增加高昂成本的情况下获得比竞争者对手较大的差异化优势。MC9S08SC4在键盘的应用中可作为一个LIN通信的Slave节点，负责采集来自方向盘按键的各种控制信号，然后通过LIN总线将这些信号传递给车内其他的控制器单元，这些控制包括车身电子控制器、CD或者DVD控制器、蓝牙通信控制器和仪表盘控制器等。 图2所示是利用MC9S08SC4作为方向盘按键控制器的系统框图，简单地表明了整个控制系统从键盘信号输入端经过逻辑控制最终输出驱动信号这一完整的控制流程。汽车方向盘按键控制器单元由蓝色框内部组成，虽然整个控制系统的结构相对简单，但是该应用还是有一些设 计上的挑战。 汽车方向盘按键控制器系统设计挑战 汽车方向盘按键控制器的设计，主要的挑战在于： 方向盘按键控制器在安装的空间上受到限制，由于控制器会被安装在方向盘面板附近的位置，因此需要在设计时尽可能减小PCB的面积，以方便地嵌入到方向盘下方狭小的空间，并且要
汽车电动助力转向控制系统控制器设计说明
第一章绪论 电动助力转向系统（Electric Power Steering，缩写EPS）是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元（ECU）等组成。它是近代各种先进汽车上所必备的系统之一。 1.1电动助力转向的发展 从最初的机械式转向系统（Manual Steering，简称MS）发展为液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering，简称HPS），然后又出现了电控液压助力转向系统（Electro Hydraulic Power Steering，简称EHPS）和电动助力转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）。 装配机械式转向系统的汽车，在泊车和低速行驶时驾驶员的转向操纵负担过于沉重，为了解决这个问题，美国GM公司在20世纪50年代率先在轿车上采用了液压助力转向系统。但是，液压助力转向系统无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性，因此在1983年日本Koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统。这种新型的转向系统可以随着车速的升高提供逐渐减小的转向助力，但是结构复杂、造价较高，而且无法克服液压系统自身所具有的许多缺点，是一种介于液压助力转向和电动助力转向之间的过渡产品。到了1988年，日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统；1990年，日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统，从此揭开了电动助力转向在汽车上应用的历史。
1.2 电动助力转向的分类： 机械液压助力 机械液压助力是我们最常见的一种助力方式，它诞生于1902年，由英国人Frederick W. Lanchester发明，而最早的商品化应用则推迟到了半个世纪之后，1951年克莱斯勒把成熟的液压转向助力系统应用在了Imperial车系上。由于技术成熟可靠，而且成本低廉，得以被广泛普及。 机械液压助力系统的主要组成部分有液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等等。这种助力方式是将一部分发动机动力输出转化成液压泵压力，对转向系统施加辅助作用力，从而使轮胎转向。电子液压助力 由于机械液压助力需要大幅消耗发动机动力，所以人们在机械液压助力的基础上进行改进，开发出了更节省能耗的电子液压助力转向系统。这套系统的转向油泵不再由发动机直接驱动，而是由电动机来驱动，并且在之前的基础上加装了电控系统，使得转向辅助力的大小不光与转向角度有关，还与车速相关。机械结构上增加了液压反应装置和液流分配阀，新增的电控系统包括车速传感器、电磁阀、转向ECU等。电动助力 EPS就是英文Electric Power Steering的缩写，即电动助力转向系统。电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又
实验一 现场总线接口及DDC控制器编程实验
实验一现场总线接口及DDC编程实验 一．实验目的 1．熟悉DDC控制器的原理 2．熟悉DDC组态设计的方法 3．熟悉CARE软件的使用 二．实验原理 1、CARE功能 CARE软件为Excel5000控制器创建数据文件和控制程序提供了一个图形化的工具。其中Excel5000控制器包括Excel50，Excel80，Excel100，Excel500，Excel600等。 利用CARE软件可以开发： 原理图、控制策略、开关逻辑、点描述和分配、点影像文件、时间程序，工作文档。 CARE是一个微软Windows风格的应用程序，充分利用了菜单工具栏，对话框以及单击编程的特性。用户可以执行以上功能而不需要具备在编程语言方面的全面知识，通过选择控制系统图形元件，如照明系统、供暖、通风和空调等系统设备的图片元件，生成控制策略和开关逻辑，从而使得编程工作快速而有效的完成。同时，作为设计过程的一部分，CARE自动的生成全部文件和材料表格。 2、CARE概念 几个重要概念： Projects—工程 Plants---设备 Plant Schematics—设备原理图 Control Strategy—控制策略 Switching Logic—开关逻辑 Time Programs—时间程序
3、CARE开发步骤 1.启动CARE 2.创建一个工程并且定义工程的一般信息。 3.为该工程定义一个设备，选择设备类型。 4.创建设备原理图显示设备的元件和输入输出。 5.如果需要，为设备创建开关逻辑。 6.如果需要，为设备创建控制策略 7.定义一个控制器DDC，将设备连接到控制器中。 8.修改数据点信息如额外的描述（报警）、工程单位、特性等。 9.在每日和每周的基础上为设备创建时间程序。 10.将设备信息翻译成适合下载到控制器的格式。 11.打印文档 12.如果需要，备份文件 13.退出CARE。
超声波液位开关
超声波液位开关外置式 品牌：北方华瑞 型号：超声波液位开关外置式 1、产品概述 超声波液位控制器外置式（也称液位开关）是由北京北方华瑞公司独立开发的一种新型液位测量报警装置。主要用于监测储罐液面，实现上下限报警或监测管道中是否有液体存在（干 态保护），储罐材质可以是各类金属、非金属或不发泡塑料，壁厚可达50mm。这种技术不 受介质密度、介电常数、导电性、反射系数、压力、温度、沉淀等因素的影响，所以适用于医药，石油，化工，电力，食品等行业的各类液体液位工程控制，对于有毒的、强腐蚀、危险品液体的检测，该产品更是理想的选择。 2．超声波液位开关外置式工作原理 超声波液位控制器外置式（探头）产生的高频超声波脉冲可穿过容器壁。这个脉冲会在容器壁和液体中传播，还会被容器内表面反射回来。通过对这种反射特性的检测和计算，就可以判断出液位是否达到了控制器安装的位置。液位控制器可输出继电器信号，便于实现对液位的监测控制。
3．产品特点 ●非接触式测量：工业仪表中最理想的测量方式 ●精度高、反应灵敏 ●适用面很广：可用于有剧毒的、强腐蚀性的、高压力的、各种复杂工况、以及爆炸性气体环境下的各种液体介质测量 ●安装方便、操作简单 ●安装可不停产、不清罐、不动火 ●仪表不需要定期标定 ●仪表工作可靠、性能稳定 ●仪表不需要使用方维修、免维护 ●使用寿命长 ●智能型、电子仪表 ●抗干扰能力强 4．技术参数 4.1.性能 ●重复性误差：±5mm ●滞后：1～3秒 4.2.供电 ●24V DC±5%（四线制）或220 V AC/24V AC（两线制） 4.3.信号输出 ●输出信号：继电器输出（触点为无源节点） ●继电器容量：60V AC/DC 0.5A（四线制）或250V AC/DC 5A（两线制）
PI控制器
PI 控制原理 1.1 比例（P ）控制 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器实质上是一个具有可调增益的放大器。在信号变换过程中，P 控制器值改变信号的增益而不影响其相位。在串联校正中，加大了控制器增益k ，可以提高系统的开环增益，减小的系统稳态误差，从而提高系统的控制精度。控制器结构如图1： 图1 1.2 比例-微分控制 具有比例-微分控制规律的控制器称PI 控制器，其输出信号m(t)同时成比例的反应出输入信号e(t)及其积分，即： ?+=t i dt t e T k t ke t m 0)()()( （1） 式（1）中，k 为可调比例系数；i T 为可调积分时间常数。PI 控制器如图2所示。 图2 在串联校正时，PI 控制器相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点，同时也增加了一个位于s 左半平面的开环零点。位于原点的极点可以提高系统的型别，以消除或减小系统的稳态误差，改善系统的稳态性能；而增加的负实零点则用来减小系统的阻尼程度， 缓和PI 控制器极点对系统稳定性及动态性能产生的不利影响。只要积分时间常数i T 足够大，PI 控制器对系统稳定性的不利影响可大为减弱，在控制工程中，PI 控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。
2 P 和PI 控制参数设计 2.1 初始条件： 反馈系统方框图如图3所示。K (s)D =1（比例P 控制律），s K K (s)D I + =2（比例积分PI 控制律），)6s )(1s (1s G 1+-+= s (s)，) 2s )(1s (1 G 2++=(s) 2.2 P 控制器设计 2.2.1 比例系数k 的设定 由题目给出的初始条件知，当G(s)=(s)1G ，未加入D(s ）校正环节时，系统开环传递函数为： 6)1)(s -s(s 1 s (s)H(s)++= G s s s 651 s 23-++= （2） 又系统结构图可知系统为单位负反馈系统所以闭环传递函数为： )6)(1(11) 6)(1(1 )(+-+++-+= s s s s s s s s s φ 1 551 23+-++=s s s s （3） 则系统的闭环特征方程为：D(s)=1552 3+-+s s s =0. 按劳斯判据可列出劳斯表如表1： Y 图3
点火控制器
一熔盐炉信号分布图
二硬件功能描述 93U0 95U5混合控制器处理单元阀门开度控制97U4 空气次阀控制TCV6101B 对应VMS通道一98U4空气主阀控制TCV6101A 对应VMS通道二99U4天然气阀控制TCV6101C 对应VMS通道三100U4 煤气阀控制TCV6101D 对应VMS通道四77U0 D-GF150点火控制单元8个LED灯显示着点火时及点火后的各个状态 两条曲线第一条设置吹扫时间， 第二条设置监测火焰的灵敏度（无实际意义）42U1 天然气漏点测试 在燃炉正常工作时天然气放空阀SV8409关闭，停炉后SV8409打开，当试漏时，SV8409关闭，三个阀间的压力低于压力开关的设定值并持续10~15秒钟后表示通过；之后，SV8409打开2到3秒，进一点天然气后关闭，三个阀间的压力大于压力开关的设定值并持续10~15秒后表示通过。只有当两次全部通过后42U1才判断天然气漏点测试通过并结束。42U1内部为机械构造的圆盘，每测试一项并通过后圆盘转动一下，如果没有通过，当我们在PROFACE的面板是复位42U1自动回到初始位置。
36U1 熔盐灌液位传感器（没用） 1Q5 柜内进线总保险 3B2 柜内加热装置（只加热不制冷） PROFACE的PLC及其操作面板，各种指令的中转站，里 面有程序，博特可以提供免费的程序 KS 98-1 负荷控制器 用于设置燃炉工作的各种参数比如： Ⅰ间歇升温时点火和熄火所持续的时间；Ⅱ梯度升温时升温的斜率；Ⅲ加热过程时的目标值。其内部写的有程序，需要收费的。 VMS-4 混合控制器内部有收费的程序 ①面板描述
整车控制系统、整车控制器
整车控制系统 电动汽车动力系统各零部件的工作都是由整车控制器统一协调。 对纯电动汽车而言，电动机驱动和制动能量回收的最大功率都受到电池放电／充电能力的制约。 对混合燃料电池轿车和燃料电池大巴而言，由于其具有两个或两个以上的动力源，增加了系统设计和控制的灵活性，使汽车可以在多种模式下工作适应不同工况下的需求，获得比传统汽车更好的燃料电池性能，降低了有害物的排放，减小对环境的污染和危害，从而达到环保和节能的双重标准。 首先要针对给定的车辆和参数的条件，选择合适的动力系统构型，完成动力系统的参数匹配和优化。在此基础上，建立整车控制系统来协调汽车工作模式的切换和多个动力源／能量源之间的功率／能量流的在线优化控制。 整车控制系统由整车控制器、通信系统、零部件控制器以及驾驶员操纵系统构成，其主要功能是根据驾驶员的操作和当前的整车和零部件工作状况，在保证安全和动力性的前提下，选择尽可能优化的工作模式和能量分配比例，以达到最佳的燃料经济性和排放指标。 (1)整车控制系统及功能分析 1)控制对象：电动汽车驱动系统包括几种不同的能量和储能元件（燃料电池，内燃机或其他热机，动力电池和／或超级电容），在实际工作过程中包括了化学能、电能和机械能之间的转化。 电动汽车动力系统能流图如图5—6所示。
2)整车控制系统结构：电动汽车动力系统的部件都有自己的控制器，为分布式分层控制提供了基础。分布式分层控制可以实现控制系统的拓扑分离和功能分离。拓扑分离使得物理结构上各个子系统控制系统分布在不同位置上，从而减少了电磁干扰，功能分离使得各个子部件完成相对独立的功能，从而可以减少子部件的相互影响并提高了容错能力。 电动汽车分层结构控制系统如图5-7所示。最底层是执行层，由部件控制器和一些执行单元组成，其任务是正确执行中间层发送的指令，这些指令通过CAN总线进行交互，并且有一定的自适应和极限保护功能；中间层是协调层，也就是整车控制器(VMS)，它的主要任务一方面根据驾驶员的各种操作和汽车当前的状态解释驾驶员的意图，另一方面根据执行层的当前状态，做出最优的协调控制；最高层是组织层，由驾驶员或者制动驾驶仪来实现车辆控制的闭环。 3)整车控制系统对车辆性能的影响主要有三个方面： ①动力性和经济性：整车控制器决定发动机和电动机转矩的输出，直接关系到汽车动力性能，影响驾驶员的操纵感觉；燃料电池轿车和大巴有两个或两个以上的能量来源，在汽车实际行使过程中，整车控制器实施控制能量源之间的能量分配，从而实现整车能量的优化，获得较高的经济性。 ②安全性：燃料电池轿车和大巴上包括氢气瓶，动力电池等能量储存单元和动力总线，电动汽车电机及其控制器等强电环节，除了原有的车辆安全性问题（如制动和操作稳定性）之外，还增加了高压电安全和氢安全等新的安全隐患。整车控制器必须从整车的角度及时检测个部件的工作状态，并对可能出现的危险进行及时处理，以保证成员和车辆的安全。 ③驾驶舒适性及整车的协调控制：采用整车控制器管理汽车上的各部件工作，可以整合汽车上各项功能，如自动巡航、ABS、自动换档等，实现信息共享和全局控制，改善驾驶舒适性。整车控制器根据驾驶员操作信号进行驾驶意图解释，根据各个部件和整车工作的
RWD68温度控制器现场使用说明
RWD62、 RWD68温度控制器现场调试概要说明 RWD62、RWD68是SIEMENS 公司推出的用于HV AC （供热）R （反比例）系统的通用控制器。应用在换热系统，它是通过检测温度和设定温度的差值来控制一次热网温控阀的开启度，从而调节一次热源供应量，为营造用户环境舒适性提供人机对话的操作平台。现以RWD62的调试为例进行说明，RWD68调试方法如同，特殊调试见注释。 一、RWD62 、RWD68主显示菜单 A 、 原始界面： ：查看，调整，修改参数及子菜单。 SEL ：选择键，确认，储存。 X1：主温度传感器检测温度值显示。配套传感器型号：（QAE22－ Ni1000Ω－30－＋150℃） 安装位置：二次网供水口处 X2：付温度传感器检测温度值显示。配套传感器型号：（QAC22－ Ni1000Ω－50－+70℃） 安装位置：室外背阴处。检测室外温度。 Y1：模拟输出状态显示（范围 0－10）对应被控温控阀的开启度。0＝0%，10＝100% 白天运行模式 夜间运行模式（在供热系统暂不单独设置） “℃”温度单位，摄氏度。
B、其他界面： 白天运行模式，设定二次供水温度预期值的界面 夜间，暂不设置 主温度显示值（二次供水温度） 副温度显示值（室外温度） 模拟量输出状态（0－10V） 如：8＝80%（代表温控阀开启80%） Y1输出是电压模拟信号DC0－10V，此信号为执行器的指令信号。 二、RWD62、RWD68设定、修改二次供水温度预期值（操作员使用） 例如：将26.5℃修改为83℃
三、RWD62、RWD68控制方案设定（管理员初始设定） ℃ 5 81 1 同时按＋ － 键几秒后 进入第一程序大菜单（主选运行方案） 1 ＃10 ＃10 确认，修改成功 ＃14 ＃14 如将＃10方案改为＃14方案的操作办法 ★注意：RWD62控制器#10（恒温控制）运行方案：温度传感器+电动执行器； #14（室外温度补偿）运行方案：温度传感器+室外温度传感器+电动执行器； RWD68控制器#20（恒温控制）运行方案：温度传感器+电动执行器； #24（室外温度补偿）运行方案：温度传感器+室外温度传感器+电动执行器； 调试方法如同RWD62。 四、RWD62、RWD68温度补偿范围设定（适用于RWD62控制器14#、RWD68控制器24#方案）（管理员初试设定）