机电大作业
matlab机电系统仿真大作业
一曲柄滑块机构运动学仿真1、设计任务描述通过分析求解曲柄滑块机构动力学方程，编写matlab程序并建立Simulink 模型，由已知的连杆长度和曲柄输入角速度或角加速度求解滑块位移与时间的关系，滑块速度和时间的关系，连杆转角和时间的关系以及滑块位移和滑块速度与加速度之间的关系，从而实现运动学仿真目的。
2、系统结构简图与矢量模型下图所示是只有一个自由度的曲柄滑块机构，连杆r2与r3长度已知。
图2-1 曲柄滑块机构简图设每一连杆（包括固定杆件）均由一位移矢量表示，下图给出了该机构各个杆件之间的矢量关系图2-2 曲柄滑块机构的矢量环3．匀角速度输入时系统仿真3.1 系统动力学方程系统为匀角速度输入的时候，其输入为ω2=θ2,输出为ω3=θ3,θ3；v 1=r 1,r 1。
(1) 曲柄滑块机构闭环位移矢量方程为:R 2+R 3=R 1(2) 曲柄滑块机构的位置方程{r 2cos θ2+r 3cos θ3=r 1r 2sin θ2+r 3sin θ3=0(3) 曲柄滑块机构的运动学方程通过对位置方程进行求导，可得{−r 2ω2sin θ2−r 3ω3sin θ3=r 1r 2ω2cos θ2+r 3ω3cos θ3=0由于系统的输出是ω3与v 1，为了便于建立A*x=B 形式的矩阵，使x=[ω3v 1],将运动学方程两边进行整理，得到{v 1+r 3ω3sin θ3=−r 2ω2sin θ2−r 3ω3cos θ3=r 2ω2cos θ2将上述方程的v1与w3提取出来，即可建立运动学方程的矩阵形式(r 3sin θ31−r 3cos θ30)(ω3v 1)=(−r 2ω2sin θ2r 2ω2cos θ2) 3.2 M 函数编写与Simulink 仿真模型建立3.2.1 滑块速度与时间的变化情况以及滑块位移与时间的变化情况仿真的基本思路：已知输入w2与θ2，由运动学方程求出w3和v1，再通过积分，即可求出θ3与r1。
【全文】机电一体化系统设计题库资料(只有大作业)
可编辑修改精选全文完整版作业一1直线运动导轨的基本形状有（）。
(A)燕尾形(B)圆形(C)矩形(D)三角形[参考答案：ABCD] 分值：52机电一体化的基本要素有机械本体（）等组成。
(A)动力与驱动部分(B)传感测试部分(C)控制及信息处理(D)执行机构[参考答案：ABCD] 分值：53步进电机的特点（）。
(A)输出角与输入脉冲严格成比例(B)存在失步(C)转子惯量小(D)无误差累积[参考答案：ABCD] 分值：54导轨常用的材料有（）。
(A)铸铁(B)钢(C)有色金属(D)塑料[参考答案：ABCD] 分值：55滚珠丝杆的外循环可分为（）。
(A)端盖式(B)插管式(C)浮动式(D)螺旋槽式[参考答案：AB] 分值：56滚珠螺旋传动特点（）(A)运动精度高(B)运动效率高(C)能自锁(D)具有传动的可逆性[参考答案：ABCD] 分值：57微机控制系统的基本功能（）。
(A)与机电部件的接口功能(B)对控制软件运行的支持功能。
(C)实时信息转换与控制功能(D)人机交互功能[参考答案：ABCD] 分值：58机电一体化系统的设计方法（）。
(A)整体设计法(B)取代法(C)组合法(D)变参数设计[参考答案：ABC] 分值：59模拟信号采集通道一般由（）等组成。
(A)传感器(B)A/D(C)调理电路(D)S/H[参考答案：ABCD] 分值：510微处理器的总线有（）。
(A)控制总线(B)数据总线(C)地址总线(D)状态总线[参考答案：ABC] 分值：511多级齿轮副或蜗轮蜗杆等其它传动机构组成传动链的级数和各级传动比的分配原则（）。
(A)输出轴转角误差最小原则(B)等效转动惯量最小原则院(C)转速最快原则(D)质量最小原则[参考答案：ABD] 分值：512伺服系统主要由被控对象、（）组成。
(A)测量与反馈元件(B)调节元件(C)执行元件(D)比较环节[参考答案：ABCD] 分值：513机电控制系统由（）组成。
机电设备电气控制【综合大作业】
江苏开放大学
形成性考核作业学号
姓名
课程代码 110040
课程名称机电设备电气控制评阅教师
1、设计一个控制电路，三台异步电动机起动时，M1先起动，经过15S后，M2自行起动，运行15S后，M1停止并同时使M3自行起动，再运行15S后，电动机全部停止。
答：
2、设计一小车运行的控制电路，小车由异步电动机拖动，其动作顺序如下：
（1）小车由原位开始前进，到终端后自动停止。
（2）在终端停留2min后自动返回原位停上。
（3）要求在前进或后退途中任意位置都能停止或再次起动。
答：
3、某机床主轴由一台笼型电动机拖动，润滑油泵由另一台笼型电动机拖动，均采用直接启动，工艺要求：主轴必须在油泵开动后，才能启动；主轴正常为正向运转，但为调试方便，要求能正、反向点动；主轴停止后，才允许油泵停止；有短路、过载及失压保护。
试设计主电路及控制电路。
答：。
哈工大机电系统控制基础大作业Matlab时域分析
《机电系统控制基础》大作业一基于MATLAB的机电控制系统响应分析哈尔滨工业大学2013年12月12日1作业题目1. 用MATLAB 绘制系统2()25()()425C s s R s s s Φ==++的单位阶跃响应曲线、单位斜坡响应曲线。
2. 用MATLAB 求系统2()25()()425C s s R s s s Φ==++的单位阶跃响应性能指标：上升时间、峰值时间、调节时间和超调量。
3. 数控直线运动工作平台位置控制示意图如下：X i伺服电机原理图如下：LR(1)假定电动机转子轴上的转动惯量为J 1，减速器输出轴上的转动惯量为J 2，减速器减速比为i ，滚珠丝杠的螺距为P ，试计算折算到电机主轴上的总的转动惯量J ；(2)假定工作台质量m ，给定环节的传递函数为K a ，放大环节的传递函数为K b ，包括检测装置在内的反馈环节传递函数为K c ，电动机的反电势常数为K d ，电动机的电磁力矩常数为K m ，试建立该数控直线工作平台的数学模型，画出其控制系统框图；(3)忽略电感L 时，令参数K a =K c =K d =R=J=1，K m =10，P/i =4π，利用MATLAB 分析kb 的取值对于系统的性能的影响。
源代码：t=[0:0.01:5];u=t;C=[25],R=[1,4,25];G=tf(C,R);[y1,T]=step(G,t);y2=lsim(G,u,t);subplot(121),plot(T,y1);xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)'); grid on;subplot(122),plot(t,y2);grid on;xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)');仿真结果及分析：源代码：t=[0:0.001:1];yss=1;dta=0.02;C=[25],R=[1,4,25];G=tf(C,R);y=step(G,t);r=1;while y(r)<yss;r=r+1;endtr=(r-1)*0.001;[ymax,tp]=max(y);tp1=(tp-1)*0.001;mp=(ymax-yss)/yss;s=1001;while y(s)>1-dta && y(s)<1+dta;s=s-1;endts=(s-1)*0.001;[tr tp1 mp ts]仿真结果及分析：C = 25ans = 0.4330 0.6860 0.2538 1.0000由输出结果知：上升时间为0.4330秒，峰值时间为0.6860秒，最大超调量为0.2538，调整时间1.0000秒。
机电系统仿真第一次大作业试题
说 明大家所做大作业是本门课程成绩评定的依据，将来是要存档、检查的，需认真完成。
一经发现有相互抄袭现象，取消大作业成绩！一、所提交大作业要有封面，其上标注有：课程名称、第几次大作业、专业班级、姓名、学号等。
二、对问题的求解方法、过程要求有详细说明，有程序时需列出程序清单，程序求解结果。
（有问题可答疑）以下问题可设计MATLAB 程序进行求解。
题目一、电动机通过弹性轴联接惯性负载，以电动机输出力矩T m 为激励，负载转角θL 为响应。
已知235L J kg m =⋅，220m J kg m =⋅，15/k kN m rad =⋅，1.5/m c kN m s rad =⋅⋅。
对所给系统进行动力学分析（参考课件的实例分析），求解以下问题：（1）确定系统输入、输出量，选取系统状态变量，列出系统的状态空间表达式（包括状态方程和输出方程）；（2）求系统的特征值，判断系统稳定性、能控性、能观性；（3）求系统输入-输出间的传递函数；（4）求系统输入-输出间的频响函数（绘制出伯德图）；（5）求系统在单位阶跃输入时，状态变量和输出变量的时域响应（绘制出响应图线）；（6）求系统在方波信号（自行产生一方波信号数据作为输入）输入激励下的响应，绘制出状态变量和输出变量的时域响应图线。
题目二、油井钻井平台与钻孔机模型。
钻井平台向钻孔机提供驱动力矩，带动钻轴转动，钻头受被钻物体的接触力矩。
以力矩τ2为输入（驱动），以转角θ2为输出响应。
已知2130J kg m =⋅，2220J kg m =⋅，15/k kN m rad =⋅，1 1.8/c kN m s rad =⋅⋅，22/c kN m s rad =⋅⋅。
对所给系统进行动力学分析（参考课件的实例分析），求解以下问题：（1）确定系统输入、输出量，选取系统状态变量，列出系统的状态空间表达式（包括状态方程和输出方程）；（2）求系统的特征值，判断系统稳定性、能控性、能观性；（3）求系统输入-输出间的传递函数；（4）求系统输入-输出间的频响函数（绘制出伯德图）；（5）求系统在单位阶跃输入时，状态变量和输出变量的时域响应（绘制出响应图线）；（6）求系统在方波信号（自行产生一方波信号数据作为输入）输入激励下的响应，绘制出状态变量和输出变量的时域响应图线。
机电一体化大作业
某车床进行数控改造，其小拖板结构简图如图所示，已知进给系统行程为200mm,快速移动的最大速度为1. 2m /min,最大切削进给速度为0. 25m /min,溜板和刀架的质量为20kg。
1.本设计系统中的计算机拟釆用PLC,请简述其特点。
(6分)(1)可靠性高。
(2)适应性强，应用灵活。
(3)编程简单、容易掌握。
(4)控制系统设计、安装、调试方便，工作量少(5)维修方便。
(6)体枳小，能耗低2.本设讣系统中拟选择反应式三相步进电机驱动，请简述其工作原理。
(6分)设步进电机的三项分别是A、B、C,将电脉冲加到A相，A相产生磁通，并对转子产生磁拉力，1、3两个齿与定子的A相磁极对齐。
而后再将电脉冲通入B相励磁绕组，B相磁极便产生磁通。
使转子2、4两个齿与定子B相磁极对齐。
如果按照AA的顺序通电，转子则沿反时针方向一步步地转动。
3.本设讣系统中的传感器拟釆用光栅传感器，请简述该传感器的特点。
(6分)①精度高。
②可用于大量程测量兼有高分辨力：③可实现动态测量，易于实现测量及数据处理的自动化；④具有较强的抗干扰能力⑤高精度光栅制作成本高，4•对于初步选用的反应式三相步进电机，假设其步距角为。
釆用三项六拍的通电方式工作，脉冲当量5为a 005mm,,请计•算传动链中的传动比7。
(8分)根据题意亠卫1證烏r?360彷5•设工作时丝杠轴向切削分力为Fy=l3O4N,垂直切削分力为F,=1779.3N ,传动系统的总效率为"=0・85。
(1) 计算切削负载力等效到电机轴的等效力矩T皐(8分)T；Q =FxXlo = _"9.3x6_ = 1 ⑹（M 讪）=1（心）"2 托xixq 2x3,14x2x0.85(2) 根据加丄需要，选择燕尾形导轨，在良好的润滑悄况下，其摩擦系数为,计算切削运行时摩擦负载力等效到电机轴的等效力矩T；q(N・m)。
(8分)摩擦阻力斤=（呦+ /；）“ = （20x9.8 +1304）x0.1 = 15O（N）F ISO y 6吒=k = 2x3.14x2x0.85 =强?曲”）=0.0843 （心）(3) 齿轮ZiZ的转动惯量为人=l・6xKr* Kg”几厶2 =6.4 X10* Kg"几丝杠的转动惯量A=L2xlO-^/C^/»\求机械系统等效到电机轴上的等效转动惯量丿“。
机电一体化大作业
实用标准三自由度平动机械手工作台机电系统设计科目：机电一体化班级：机械工程五班成员：罗欣201325070530卢国文201325070501赵效鲁201325070509贾静然201325070502目录一、设计任务 (3)1、题目 (3)2、任务 (3)3、主参数 (3)二、产品总功能的确定 (4)1、单坐标定位。
(4)2、三平面直线插补和圆弧插补。
(4)三、总体方案的确定 (7)1、机械传动部件的选择 (7)2、动力装置的选择 (7)3、.检测与传感装置的选择 (8)4、.控制与信息处理装置的选择 (8)四、机械传动部件的计算与选型 (9)1、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9)2、步进电机的计算与选型 (12)五、检测与传感装置的计算与选型 (15)1、速度的检测与传感装置 (15)、2.位移的检测与传感装置 (17)六、控制与信息处理装置的选择 (20)1、速度控制 (20)2、CPU的选择 (26)七、工作台系统的功能框图 (27)八、工作台装配图的绘制 (28)九、部分源代码 (28)十、感悟与总结 (32)十一、参考文献 (33)一、设计任务1、题目三自由度平动机械手工作台机电系统设计2、任务设计一种适用于机械手空间平动的工作台3、主参数（1）、X、Y、Z方向脉冲当量：= = =0.005mm/脉冲（2）、X、Y、Z方向的定位精度均为：0.01mm（3）、工作台空载最快移动速度：= = =3000mm/min （4）、工作台负载最快移动速度：= = =400mm/min （5）、工作台空间尺寸：500mm500mm500mm（6）、工作台工作空间尺寸：400mm400mm400mm （7）、空载启动时间：Δt=25ms二、产品总功能的确定1、单坐标定位。
2、三平面直线插补和圆弧插补。
本例中采用逐点比较法进行直线和圆弧的插补（1）逐点比较法插补的基本原理逐点比较法插补的基本思路是：在从起点到终点的路程中，根据机械手当前位置与给定轨迹的偏离情况，并为消除这个偏离，在其中一个坐标轴上走一小步，这样一步步直到终点，每一步都是用给定轨迹对实际轨迹进行修正。
机电一体化毕业大作业题目
机电一体化毕业大作业题目
1.带式输送机设计
2.矿用调度绞车的设计
3.塑料盒封口机的设计
4.食品提升皮带机设计
5.工件运输机设计
6.电动绞车驱动系统设计
7.电动大门设计
8.多功能跑步机的设计
9.全自动洗衣机机电一体化设计
10.温湿度自动控制系统
11.十字路口交通信号灯的PLC控制程序设计
12.电梯自动控制系统设计（3层）
13.数控内排屑深孔钻削机床数控工作台及冷却系统设计
14.128点温度采样系统设计
15.步进电机控制器的设计
16.水轮机制动系统的设计
17.小车装卸料运行plc控制系统设计
18.两种液体混合控制电路的设计
19.车辆出入库管理PLC系统设计
20.水塔水位控制PLC系统设计
21.个人自选。
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新型购物车
姓名：冯静学号：201003508102 专业：机械电子工程
主要有以下功能：
1、可以带着顾客找到索要商品的所在地。
2、速度可以根据个人行走的速度自行调整，也可以由顾客自己提供动力源。
3、自动刷条码并结账，找零钱。
4、结完帐后带顾客出门并到原来位置等待顾客拿出东西。
随着人民生活水平的不断提高，为满足广大消费者购物需求，连锁超市，便利店等购物形式越来越受到广大消费者青睐。
但在超市购物中，特别是在规模大、品种多的大型超市中，顾客时常找不到欲购买的商品的位置，了解超市的商品广告及打折信息也很不方便，直接影响到顾客购物情趣和超市营业额。
另外，收银台结帐也是一大瓶颈，每逢周六、日，收银台处的长龙也着实让人望而却步。
因此研发基于STC89C516单片机的超市智能购物车就是为了改变这一现状，使顾客可自行查询商品信息及位置、并带有一个速度和位置可控的伺服电机，能够自动带着顾客找到顾客需要的商品，进而扫描欲购物品条码，购物车能自动显示所购物品总价，并自动结账和找零，大大节省购物时间和结算时间，真正让消费者体会到超市购物的便利。
利用自动确定位置的功能，还可用于超市理货，图书馆理书，以及餐厅能需要传东西的服务场所。
主要分为以下系统模块：
1、液晶显示及按键输入。
2、位置确定及控制电机到相应的位置。
3、扫描记录并显示总价。
4、结账安全系统解除。
在普通购物车上配备一套电子设备，购物车前端有—个微小的电子显示屏，顾客可以在上面查询欲购买的商品，然后根据数据库存储的相关信息指出商品在超市中的位置，从而使顾客快捷地找到商品。
找到商品后顾客如果决定购买则可用购物车上配备的条形码识读器对商品进行自行扫描，价格将直接计人总价。
在顾客购买完毕之后，可将购物清单无线发送至超市主机以方便超市进行备份、核对。
并利用自动售货机支付技术，进行付款和安全解除。
本文选择一种选进的技术，即建立基于GSM和RF网络、银行支付的自动售货系统。
该系统以客户端手机为平台，实现与自动售货机进行信息的识别和交互，并详述描述系统各部分的实现方法、主要的硬件电路以及RFID驱动的实现，完成了自动售货功能，具有一定的实用价值。
主要的硬件的基本框架即实现如下：
1、单片机终端
2、银行前端
3 单片机及其最小系统
智能购物车的MCU选取了宏晶公司的STC89C516RD+单片机，此单片机支持可在线编程，用户可直接将程序通过串口下载到单片机中即可运行，非常方便。
内含64K的Flash程序存储器字节，可重复擦写其中内容。
因此选用此型号的单片机极大的方便了超市工作人员根据超市商品情况的变化(价格，位置等)及时的更改单片机中储存的相关信息，以使顾客能够了解到超市商
品的最新情况。
工作电压5．5—4．0 V，加上晶振和复位电路后即构成了单片机的最小系统。
4 液晶显示系统及按键输入电路[1]
LCD选用了带字库的12854图形点阵液晶屏，单片机的P0口接10K的上拉电阻后连接LCD的数据
线(DB0——DB7)，P2．0接LCD的RS，用于产生寄存器的选择信号IP2．1接LCD的RW，用于产生读／写信号；P2．2接LCD的E使能端；P2．3和P2．4分别接LCD的CSl和Cs2，分别用于产生选择右半屏信号和左半屏信号。
LCD的RET为复位信号端，接高电平lV0和VOUT分别接滑动变阻器，用于调节液晶屏的对比度。
Pl口与4乘4键盘相连，用于进行人机交互。
其中键盘上2、4、6、8四个按键为方向键，用于使光标左右，上下移动，5为确定键，按下即可进入下一层菜单。
液晶显示和按键输入电路的proteus仿真结果见图2。
图2液晶显示和按键输入电路的proteus仿真结果图
5、条形码识读器
nRS232接口电路[2]选用串行接口的条形码扫描枪，因为单片机本身集成了串口通信的口核，串口的控制是相当成熟和简单的，只需做软件上的设计。
条码扫描枪输出的数据经RS232—1vrL电平转换电路后传送至单片机，单片机接收到商品的条形码值后即在内部存储的数据库中查找与该条码值对应的商品，并自动将该商品价格与之前购买的商品价格进行累加。
购物完毕后顾客根据显示屏匕显示的消费总额付相应的金额或者刷卡即可。
这样不仅使顾客能够很方便的得知当前的消毵总额，避免超支，而且超市收银台处也不用为顾客一个—个的扫描商品并进行结算，节约了时间，提高了效率。
Rs232一TTL转接电路见图3。
6、无线数据传输系统
(1)下位机端(购物车端)
采用FC一20l／VB微功率数传模块，此模块特点如下：
①微功率发射：发射功率仅为10 mW。
②工作频率在ISM频段：无需申请频点，载频频率489MHz。
频谱环境洁净，干扰少。
③传输距离远：在视距情况下，传输距离大于300m(功率lOmW)，所以此距离应用于大型超市已经足够了。
④提供透明的数据接口，能适应任何标准或非标准的用户协议。
具有高抗干扰能力和低误码率，能自动过滤掉空中产生的噪音信号及假数据(所发即所收)，因此该设备能够有效的避免顾客的手机信号对其传输数据所造成的干扰。
⑤接口方式FC一201／、倡型模块提供串行接口，接口电平为rrL电平，与单片机连接时不需要通过电平转换，非常方便。
空中传输波特率为1200bps，采用偶校验方式(其他校验方式需定制)。
⑥智能数据控制：FC-201／、俜为标准的半双工通信模式，用户无需编写多余的程序，只要从异步串行接收／发出数据即可，其它如空中收／发转换、控制等操作，FC一201／、忸能够自动完成。
⑦低功耗：接收情况下：电流≤25mA，发射情况下：电流≤35mA。
(2)上位机（超市终端）
上位机端仍用FC20l／、忸数传模块接收数据，输出端经rn．一EIA电平转换电路后与上位机(即超市结算处的主机)相连，以使顾客的购物清单信息无线传送至超市主机处。
无线数据发送整个系统采用多对—{直讯方式，即数个下位机购物车与—个上位机进行通讯。
如果超市规模较大，购物车数量较多，为了使顾客不用在结算处排队等候，超市也可设立多台上位机(即多个结算处)，每个上位机负责与一定数量的购物车进行通讯，接收购物清单等信息。
7、自动付款
系统包括银行服务器终端、银行前端服务系统、自动售货机上的读写器、客户端手机、GSM 网络、数据库、自动售货机、射频网络。
把银行卡和手机号绑定后的客户端手机通过与银行服务器之间进行数据信息的交互，并由银行服务器终端通过RF信号控制售货机是否出货。
该系统支持多人同时操作，更大地提高了售货机的使用效率，还为公交换零提供方便。
8、机构系统
购物车为方形，轮子为两个垂直交叉轴的的球形，在x轴y轴两个方向运动，此结构便于控制只要加上两个离合器就能实现。