打孔机设计
软塑胶管打孔机设计
一、所给出的数据及参数
1、材质：塑胶
2、具体成品模型见图
成品模型及尺寸要求
3、已知设计数据：
D=Φ8.2±0.2mm d=Φ4.7±0.2mm 小孔d1=Φ1.9～Φ2.2mm 总长L=138±3mm
打孔距离: L 1=15mm, L 2=25mm, L 3=25mm, L 4=25mm 二、需要注意并且考虑到的问题
1、 该产品为塑胶软管，材质比较软轻，需要在其上精准打穿4个小孔，小孔直径：d 1=Φ1.9～Φ2.2mm ，每个小孔在空间上相互垂直，成90度角。
2、 本次设计目的：围绕塑胶管设计出一专门打孔机器提高打孔效率，原则上能够实现6s 生产出来一个成品件，因此生产效率要求比较高。塑胶管尺寸比较小，所打孔的孔径小，因而生产的精度和准确性也要求比较高。
三、软塑胶管打孔机工作原理及 设计方案（一）
小电机
气缸
注解：1、四个气缸一起推动四个小电机运动。动作协调一致。 2、整个运动控制过程可以通过PLC或单片机编程实现。
图片说明：1、中间盘设计成八方盘，上面设计八个能放置并且固定软塑胶管的塞子。
2、八方盘下面用电机带动，初步选用伺服电机。通过变速器控制八方盘
的转动。
3、打孔时候用四个气缸推动四个小电机进行伸缩运动。气缸通过压力传
感器传递信号到PLC。
4、小电机的开启和停止转动通过PLC控制。
5、大电机经过变速器控制后，通过PLC进行角度控制。每次使得八方盘
转动45度角。
四、图片样式详解
八方盘整体示意1
八方盘整体示意2
固定塞子（需要改进设计）
小型气缸
小电机
推力圆柱滚子轴承
五、设计本身应该考虑的问题
1、角推力轴承的稳定性和定位精度是否能够达到设计要求。
2、电机的选择：小电机能否买到并且满足设计要求，大电机的急停急启动，并且转动要求比较慢，伺服电机能否满足要求。
3、塞子设计不合理，应该进行改进。否则装和取都不方便。很难实现6s完成工件。
4、整个运动过程用PLC能否通过编程实现。
5、整个框架的合理放置问题
六、软塑胶管打孔机工作原理及设计方案（二）
水平放置的气缸和电机
图片说明：1、带轮尺寸应该较大，带的选用最好是同步齿形带。
2带的下方应该添加几个堕轮，保证带的传动的平稳性。
3、带轮的运动可以考虑用，槽轮机构实现，也可以通过电机直接控制实现走停。
4、上面垂直的放上两个电机，水平放置两个电机。都用气动实现伸缩运动。气缸的运动可以用PLC或单片机编程实现运动。
6、同样需要考虑到工件的方便装卸问题。
七、图片详解：
带轮传送
槽轮机构
枪砖
八、设计本身应该考虑的问题
1、带轮和固定件的配合稳定性难满足，轮子尺寸的选取要求比较大。
2、同步齿形带本身有弹性变形，打孔的精度和准确度满足不是很容易。
九、软塑胶管打孔机工作原理及设计方案（三）
图片说明：
1、通过电机实现中间圆柱体转动间隙转动，固定件一面固定在圆柱体上。
2、改进电机转头，实现一个电机在汽缸的推动下打出两个小孔。
3、整个运动过程的实现，同样可以采用PLC或者单片机来实现。
三维图片示意：
圆柱固定轮
固定件拆解示意
图解说明：
1、该图简要说明固定件和工件的装配关系。在工作时候考虑并运用一个电机和气
缸来实现打出两个孔洞的方案。
2、固定件的设计需要改进，可以从中线移动搬开。放上工件后再给合上。
3、整个控制中的定位精度要求比较高。
十、软塑胶管打孔机工作原理及设计方案（四）
图片说明：
1、该设计方案采用机械手来实现工件的安放和取出。
2、电机的配置也尽量采用一个电机带动两个转头来实现打孔要求。
3、整个运动控制过程的实现同样采用PLC或单片机来实现。
三维图示意：
机器手示意
图片详解：
1、该方案是运用一个机械手将装载工件的固定件进行安放和取出。
2、人工实现将工件装放在固定件内。
3、工件装好后运用电机进行打孔操作。
4、整个设计过程应该充分考虑到固定件的装配定位关系。否则无法实现加工。
十一、电机的齿轮配合图
图片说明：
1、考虑到设计中运用四个小电机和四个小型气缸。控制和装配都挺麻烦。
2、能否设计出运用一个电机和气缸带动两个转头进行工作。该图片运用齿轮传递
电机的转矩到两个转头上。
3、同样可以考虑其他设计方案来实现电机的转矩的传递。如：用同步齿形带
中心孔打孔机的设计
中心孔打孔机的设计 摘要：中、长圆钢工件，因其尺寸大，加工时圆跳动大，一般须预先钻好中心孔后，再用顶尖定位一端进行车削加工。但受车床主轴内孔直径限制，当圆钢直径过大时，不能把其装入车床主轴内钻中心孔。本设计的目的在于设计一种专用的中心孔钻孔设备，可方便地对圆钢工件进行中心孔钻孔操作。 关键词：圆钢；中心孔打孔机；设计 Design of Centre Bore Hitting Machine Abstract: For the difficult problems of hitting centre bore of the middle-long work piece made from round steel material, designed centre bore hitting machine which is simply and usefully. It discusses detailed the operation principle and the design of the mechanical structure of the centre bore hitting machine. Because of the use of this equipment, enterprises can reduce the production costs and raise the production efficiency. Key words: Round steel; Centre bore hitting machine; Design 1 前言 中、长圆钢工件，因其尺寸长，加工时圆跳动大，一般需要预先钻好中心孔后，再用顶尖定位一端进行车削加工。但受车床主轴内孔直径限制，当圆钢直径过大时，不能把其装入车床主轴内钻中心孔，对于这种情况通常钻中心孔的方法是把圆钢压放在镗床工作台的V型铁上定位，通过镗削加工而成。用镗床钻中心孔，每次都需要装
轴自动钻孔机控制系统使用说明书
四轴表带自动钻孔机 一简介 四轴表带自动钻孔机控制系统是由海川数控自主研发的 控制系统。硬件组成包括海川自主研发的HC200A4控制器， 人机界面以及接近开关传感器组成。具有自动化程度高，加 工速度快，工作稳定等特点。目前已经多家厂商的机器中正 常应用。 应用背景 随着社会的发展，人们对手表产品的需求日益增多，特别是表带的精密度要求越来越高。鉴于此，海川数控自主研发“四轴表带自动钻孔机系统”。本系统可应用在各种表带钻孔机上。 系统原理及配置 本控制器支持最多6轴联动，24路输入输出。在本绑线系统中,使用了4轴控制机械.运动方式为4轴联动;四轴使用闭环控制，保证了钻孔的准确。 (1)HC200A4控制器 (2)人机界面 (3)接近开关传感器 (4)伺服电机 技术参数 ?
(1) 钻孔速度累计时间可达到1mm/s (2) 支持两种孔位排序模式 (3) 支持两种走到模式 (4) 支持自适应回原点功能及自定义原点功能 (5) 支持伺服报警显示功能 (6) 支持运行速度及回原点速度设定 (7) 支持手动气缸动作方便调机 (8) 支持手动伺服点动及回原点?方便调机 二人机界面使用说明 系统初始化： 设备上电，系统会有一个启动的过程。当这一过程结束后，系统处于初始状态。触摸屏显示首页如图（1-1）所示。 自动操作 首页在此页面上可以进行以下操作。 主界面按一下【主界面】按钮，系统切换到钻孔主界面如图（1-1）所示。 钻孔参数按一下【钻孔参数】按钮，系统切换到钻孔参数页面如图（2-3）所示。 孔位参数按一下【孔位参数】按钮，系统切换到孔位参数页面如图（2-4）所示。 公用参数按一下【公用参数】按钮，系统切换到公用参数页面如图（2-6）所示。 系统参数按一下【系统参数】按钮，系统切换到系统参数页面如图（2-7）所示。
控制系统组成及作用
第四章控制系统 4.1 控制系统的组成及其作用 控制系统的组成（5部分） （1）数字控制装置 作用：程序译码执行；状态信号输入采集处理，产生输出控制信号和状态显示信息 （2）输入装置 作用：接受现场状态信息和操作命令，（专为可识别的信息格式）（3）输出装置（输出设备） 作用：接受来自数字控制装置的控制命令，转化并执行相应命令信息， 产生调解、改变系统工作状态的操作和动作 （4）输入输出接口 作用：连接数字控制装置和输入输出设备的信息桥梁，完成I/O信号的电平转换，隔离，信号方式转换，滤波，锁存和缓冲等功能（5）功率放大电路 作用：将输出接口的输出控制信号进行功率放大，以足够的功率驱动输出执行设备（输出装置），完成系统的运行
控制系统的组成实例1： 控制系统的组成实例2：
作业： 1．简述机电一体化控制系统的构成 2．简述机电一体化控制系统各功能部件的作用 第四章控制系统 4.2 控制系统的设计要求 控制系统的设计要求包括10个部分： （1）功能实用性：指功能，性能，精度，应用范围及特点等技术指标概况 （2）系统可靠性：指系统在给定条件，预定时间内能够正常工作的概率（评价：无故障工作时间和故障的排出时间（含永久性和偶发性故障）） （3）运行稳定性：系统的输入量变化或受到外界干扰时，输出量被迫离开原来的稳定值过渡到另一个新的稳定状态的过程中，输出量发生超出规定限度或 发生非收敛性变化的概率（包括超调，振荡，滞后，静态误差等）（4）操作宜人性：人机工程概念内容，有助于提高效率，速度，质量和可靠性（5）人机安全性：监测，自动保护，报警，显示，急停，极限保护等 （6）环境保护水平：不产生环境污染 （7）技术经济性：包括机电一体化设备制造的性价比和运行的性价比 （8）结构工艺性：设计应满足加工，装配，检测，包装，安装，维护的最佳工艺性（9）造型艺术性：系统外形，比率，形体结构，色彩符合工业设计要求和时代美感（10）成果规范性：设计遵从相关法规，符合相关技术标准和技术规范 附： ※对工业控制计算机系统的基本要求
课程设计说明书--小型孔打孔机的设计
湘潭大学兴湘学院专业课程设计说明书 题目小型孔打孔机的设计 专业机械设计制造及其自动化 班级 学号 姓名 指导教师 完成日期 2017年 1 月 12日
摘要 小型打孔机,包括机壳、电机座、电机导轨和两个压杆,所述机壳内具有推块,机壳的顶部具有螺母,螺杆的一端通过螺母穿过机壳的顶部与推块相连,电机导轨与机壳固定连接,电机座通过电机导轨与机壳滑动连接,电机座内具有电机,电机的输出端连接有动力头;所述推块的下端具有滚轮,推块的中部两侧对称开有向上的两个斜槽,每个压杆的一端装有导向轮,导向轮在斜槽内滑动,每个压杆的中部通过回转销与机壳转动连接,每个压杆的另一端也均装有滚轮。本实用新型的打孔机,不仅能快速的夹紧工件,三点快速夹紧,自动定心,实现自动打孔的目的。 中、长圆钢工件，加工时圆跳动大，一般须预先钻好中心孔后，再用顶尖定位一端进行车削加工。本设计的目的在于设计一种专用的中心孔钻孔设备，可方便地对圆钢工件进行中心孔钻孔操作。 关键字：钻孔；定位；带传动；花键传动
Abstract Center punch, including chassis, motor, rail, and two compressive bar inside the casing has stated push block, the top of the chassis with a nut, one end of the screw nut, through the top of the chassis and blocks are linked together, motor guide rail and the casing is fixed, the motor seat by machine guide rail and slide casing connection, motor seat is, the output of the motor connection power head; As described in the lower end of the block with a roller, block in the middle of the bilateral symmetry runs up two chute, each one end of the push rod is equipped with guide wheel, guide wheel sliding inside the chute, each lever through back to resellers and chassis rotation connection, in the middle of each lever and on the other side of the roller. Center punching machine of the utility model not only can fast clamping workpiece, three fast clamping, automatic centering, the purpose of realizing automatic centering. Round beat, in the long round steel workpiece, processing, generally after good center hole drill in advance, then using top positioning end cutting processing. The purpose of this design is to design a special center hole drilling equipment, easily on round steel workpiece center hole drilling operation. Key words:Center hole；Center positioning；Tape drive；Spline drive
海底隧道钻机控制系统设计-西电模板
各专业完整优秀毕业论文设计图纸 海底隧道钻机控制系统设计 课程设计 时间：2014 .12 .22
一、海底隧道自动控制系统框图 由题已知条件，设N(s)=0，则系统在给定信号R(s)下的闭环传递函数()Φer s 为： 可求得系统在给定信号R(s)时的稳态误差为： K s s s R s s s sE e s s ssr +++==∞→→12)()1(lim )(lim )(2200 当R(s)=0时，在扰动信号N(s)作用下的系统闭环传递函数()Φen s 为： 到此可求得系统在扰动信号N(s)作用下的稳态误差为： () ()200()lim lim 12S ssn S s s sN e sE s s k →→-∞==++ 由（1），（2）两式可得在R(s)和N(s)作用下系统的输出为： 二、接下来根据不同的K 值MATLAB 绘制时域仿真曲线 在单位阶跃输入的N(s)，R(s)时有： )1..(..........1211)()(2)(K s s K s s R s E s er +++==Φ)2.(..........121)()(2)(K s s s N s E s en ++-==Φ22111()()()1212K s C s R s N s s s K s s K +=-++++s s N s s R 1)(,1)(==
- 1 - 此时的输入稳态误差和扰动稳态误差为： 在这里我取K 值分别为1，20，60，100，120，150，单位阶跃输入以及单位阶跃扰动下的系统框图和响应分别为（Δ=2）： （注：由系统的稳定性和闭环传递函数可知，极点必须位于s 左半平面，故K 值必须大于0） 下面的分析中将输入响应和扰动响应进行分开讨论。 （1）K=1系统的模拟框图为: 在N (s)=0时得到的单位阶跃响应曲线，如下图: K e e ssn ssr 1 )(,0)(-=∞=∞
一种管道机器人结构与控制系统设计
摘要 在现代社会中，人们总要遇到各种各样的管道设施，而许多管道系统不是架设在空中就是深埋于地下，这样一来，通过人力对管道的内部进行检测就很不方便。本文研制的移动式管道机器人本身携带CCD摄像头，可以对一定口径的管道内壁进行检测，具有较高的实用价值。 本文首先对国内外管道机器人技术的发展做了综述，给出了移动式管道机器人本体结构设计方案，详细介绍了机器人的驱动机构、云台系统等环节的结构。 所讨论的机器人采用上下位机的控制模式，使用了目前在国内较为先进的光纤信来传送控制信号和来自CCD摄像机的图像信号。下位机以LPC2114为核心处理器，进行了移动式管道机器人行走电机的驱动控制设计、云台电机的驱动控制设计、RS232串口通信电路以及控制系统外围电路的讨论。 关键词：本体结构，控制系统，管道机器人。
Abstract In modern society, people always encounter a variety of pipeline facilities, and many are not set up in the air piping system is buried underground, so that, through human testing within the pipeline is very inconvenient. This pipe mobile robot developed to carry CCD camera itself, you can certainly detect pipe wall diameter, has a high practical value. Firstly, the domestic and international pipeline robot technology summarized in this paper, given the structure of portable pipeline design of the robot body, detailing, the robot drive mechanism, heads and other aspects of the system structure. Robot discussed by upper and lower computer control mode, using more advanced in the domestic fiber channel to transmit control signals and image signals from the CCD camera. The next crew to LPC2114 core processor for the mobile pipeline robot drive motor for control design, the design head of the motor drive control, RS232 serial communication circuit and control system peripheral circuit discussion.
打孔机设计
软塑胶管打孔机设计 一、所给出的数据及参数 1、材质：塑胶 2、具体成品模型见图 成品模型及尺寸要求 3、已知设计数据： D=Φ8.2±0.2mm d=Φ4.7±0.2mm 小孔d1=Φ1.9～Φ2.2mm 总长L=138±3mm
打孔距离: L 1=15mm, L 2=25mm, L 3=25mm, L 4=25mm 二、需要注意并且考虑到的问题 1、 该产品为塑胶软管，材质比较软轻，需要在其上精准打穿4个小孔，小孔直径：d 1=Φ1.9～Φ2.2mm ，每个小孔在空间上相互垂直，成90度角。 2、 本次设计目的：围绕塑胶管设计出一专门打孔机器提高打孔效率，原则上能够实现6s 生产出来一个成品件，因此生产效率要求比较高。塑胶管尺寸比较小，所打孔的孔径小，因而生产的精度和准确性也要求比较高。 三、软塑胶管打孔机工作原理及 设计方案（一） 小电机 气缸 注解：1、四个气缸一起推动四个小电机运动。动作协调一致。 2、整个运动控制过程可以通过PLC或单片机编程实现。 图片说明：1、中间盘设计成八方盘，上面设计八个能放置并且固定软塑胶管的塞子。 2、八方盘下面用电机带动，初步选用伺服电机。通过变速器控制八方盘
的转动。 3、打孔时候用四个气缸推动四个小电机进行伸缩运动。气缸通过压力传 感器传递信号到PLC。 4、小电机的开启和停止转动通过PLC控制。 5、大电机经过变速器控制后，通过PLC进行角度控制。每次使得八方盘 转动45度角。 四、图片样式详解 八方盘整体示意1
八方盘整体示意2 固定塞子（需要改进设计）
小型气缸
线路板的打孔机工作流程设计
C题线路板的打孔机工作流程设计 摘要 本文讨论了电路板的打孔机工作流程中的费用及时间问题，在已知孔型、刀具及行走费用和转刀费用的前提下，综合考虑成本和时间，设计行走路线及换刀方案，使生产效率最高。 本文中首先采用了0-1整数规划方法（模型一），再采用二次逐边修正法（模型二），之后采用了贪心算法（模型三）。在求解过程中，我们先考虑只打孔的情况，即遇到孔便打完，同时以最少费用为目标，对这三个模型进行比较，结果如下： 模型一：该模型的变量较多，且使用0-1规划法，对matlab以及lingo的要求较高，鉴于我们的计算机条件，该模型只有理论上的意义。 模型二：在以最少费用为目标的条件下，费用为79232元，时间为49188秒（约合13.66小时）。 模型三：在以最少费用为目标的条件下，费用为44708元，时间为48665秒（约合13.5小时）。在以最少时间为目标的条件下，费用为374090元，时间为56298秒（约合15.6小时）。 在模型的优化部分，本文将需要两种刀具（或三种）的孔视为两种孔型（或三种），如C型孔，视为C1和C2两种孔型，分别用a刀和c刀（有下刀顺序），D型孔视为两个独立的孔D1和D2（无下刀
顺序）。同时综合考虑费用和时间，建立适合大规模生产的模型，取合适的权值（以费用60%、时间40%为例），费用为49276元，时间为21272秒（约合5.9小时）。 一、问题的重述 过孔是印刷线路板（也称为印刷电路板）的重要组成部分之一，过孔的加工费用通常占制板费用的30%到40%，打孔机主要用于在制造印刷线路板流程中的打孔作业。本问题旨在提高某类打孔机的生产效能。 打孔机的生产效能主要取决于以下几方面：（1）单个过孔的钻孔作业时间，这是由生产工艺决定，为了简化问题，这里假定对于同一孔型钻孔作业时间都是相同的；（2）打孔机在加工作业时，钻头的行进时间；（3）针对不同孔型加工作业时，刀具的转换时间。目前，实际采用的打孔机普遍是单钻头作业，即一个钻头进行打孔。 现有某种钻头，上面装有8种刀具a ，b ，c ，… , h ，依次排列呈圆环状，如图1所示。 图1：某种钻头上8种刀具的分布情况 而且8 种刀具的顺序固定，不能调换。在加工作业时，一种刀具 b c d e f g h a
船舶舵机控制系统改进设计【文献综述】
文献综述 电气工程及其自动化 船舶舵机控制系统改进设计 引 言 设计船舶自动操舵系统首先要确定船舶舵机的数学模型和船舶航行动态模型。船舶舵机的传动机构主要有两类,机械传动和液压传动。随着船舶排水量和航速的增加,舵机上的转矩迅速增大。采用机械传动机构的舵机其重量和体积将变得很大,同时它的效率较低,电动机的容量势必很大。因而目前大型船舶均采用液压传动舵机,甚至中小型船舶也不例外。 船舶舵机 船舶舵机是能够转舵并保持舵位的装置。舵机的大小由外舾装按照船级社的规范决定，选型时主要考虑扭矩大小。船用舵机目前多用电液式，即液压设备由电动设备进行遥控操作。有两种类型：一种是往复柱塞式舵机，其原理是通过高低压油的转换而作工产生直线运动，并通过舵柄转换成旋转运动。另一种是转叶式舵机，其原理是高低压油直接作用于转子，体积小而高效，但成本较高。 船舶操舵系统是实现船舶操纵功能的一个自动控制系统。它把电罗经，舵角传感器等送来的船舶实际航向信号，预定航向信号，及给定的各种限束条件自动地按照一定的调节规律进行信号处理，从而控制舵机，使船舶沿着给定的航向航行。由此可见，该系统的性能直接影响着船舶航行的操纵性，经济性和安全性。因此，船舶操纵系统的性能，一直被当作是一个具有较高经济价值和社会效益的重要问题，引起人们的关注。并吸引着世界各国一代又一代的工程技术人员围绕着进一步改善该系统的性能这一课题而不断地进行研究和探索。
自动舵 自动舵是根据电罗经送来的船舶实际航向与给定航向信号的偏差进行控制的。在舵机投入自动工作时，如果船舶偏离了航向，不用人的干预，自动舵就能自动投入运行，转动舵叶，使船舶回到给定航向上来。 电动—液压式自动舵 国产“HD—5L型自动舵应用半导体无触点控制的比例-微分-积分控制系统。驾驶室具有自动、随动及应急操作三种操舵方式。两套参数相同的放大器互为备用，通过转换开关选择其中一套为自动、随动操舵时使用。应急操舵为随动控制方式，单独使用一套放大器。该型自动舵有A、B、C、D四种型式。A型为电液伺服阀变量泵系统；B型为电磁换向阀、伺服油缸、变量泵系统；C型为伺服马达变量系统；D型为地磁功率阀定量泵系统，它们的电气系统基本上是一致的。 液压伺服系统 液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点在工业控制中得到了广泛的应用。 电液伺服系统 电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。最常见的有电液位置伺服系统﹑电液速度控制系统和电液力(或力矩)控制系统 发展现状 众所周知，自动控制系统是自动控制理论在工业生产中应用的产物。船舶操舵系统也不例外。在自动控制理论发展的不同历史阶段，取得了不同的研究成果，开发出一代又一代新型的自动舵产品，为航运业的发展作出了巨大的贡献。
海底隧道钻机控制系统设计
海底隧道钻机控制系统设计 （此文档为word格式，下载后你可任意修改编辑）一、海底隧道自动控制系统框图
由题已知条件，设N(s)=0，则系统在给定信号R(s)下的闭环传递函数()Φer s 为： 可求得系统在给定信号R(s)时的稳态误差为： K s s s R s s s sE e s s ssr +++==∞→→12) ()1(lim )(lim )(2 200 当R(s)=0时，在扰动信号N(s)作用下的系统闭环传递函数()Φen s 为： 到此可求得系统在扰动信号N(s)作用下的稳态误差为： () ()20 ()lim lim 12S ssn S s s sN e sE s s k →→-∞==++ 由（1），（2）两式可得在R(s)和N(s)作用下系统的输出为： 二、接下来根据不同的K 值MATLAB 绘制时域仿真曲线 在单位阶跃输入的N(s)，R(s)时有： 此时的输入稳态误差和扰动稳态误差为： ) 1..(..........1211)()(2)(K s s K s s R s E s er +++==Φ) 2.( (121) )()(2)(K s s s N s E s en ++-==Φ22111 ()()() 1212K s C s R s N s s s K s s K +=-++++s s N s s R 1)(,1)(= =e e ssn ssr 1 )(,0)(- =∞=∞
在这里我取K值分别为1，20，60，100，120，150，单位阶跃输入以及单位阶跃扰动下的系统框图和响应分别为（Δ=2）： （注：由系统的稳定性和闭环传递函数可知，极点必须位于s左半平面，故K值必须大于0） 下面的分析中将输入响应和扰动响应进行分开讨论。 （1）K=1系统的模拟框图为: 在N(s)=0时得到的单位阶跃响应曲线，如下图:
一、控制系统的组成
4.2控制系统的组成和描述习题 一、判断题 （1）控制器肯定是控制系统中最先动作的构件。（）（2）执行器是能直接对被控对象起控制作用的装置。（）（3）被控对象是连动过程中最后动作的构件。（）（4）存在比较器的控制系统一定是闭环控制系统。（）二、判断下列关于楼道灯声控开关电路的说法是否正确。（1）它是一个闭环控制系统。（） （2）它能自动纠正控制误差。（） （3）灯是被控对象。（） （4）控制量是控制灯的亮灭。（） 二、选择题 1.下列控制系统中，属于开环控制系统的是（） A 电冰箱的温度控制 B 计算机的CPU上的风扇的转速控制 C 现代化农业温室的温度控制 D 家用缝纫机的缝纫速度控制 2 .下面控制系统中，属于闭环控制的有（） A 电风扇机械定时开关控制系统 B 电子门铃控制系统 C 电磁炉温度自动控制系统 D 自行车制动系统 3．下列控制现象属于自动控制的是（）
A 电风扇 B 洗衣机 C 红绿灯定时转换 D 电子词典 4．下列属于闭环控制系统的是（） A 楼道里的防盗报警控制系统 B 火灾自动报警系统 C 公园音乐喷泉自动控制系统 D 电冰箱的温度控制系统 5．下列各项中，属于开环控制系统的是（） A 家用电风扇的转速调节系统 B 电冰箱温度控制系统 C 汽车自动档位控制系统 D 抽水马桶水位的控制系统 6.“皮影戏”是我国的传统的民间艺术，演员只要在屏幕和灯光之间抖动如栓在“小兔”身上的细线，屏幕上就能出现生动活泼的小兔形象，这是一种控制现象，其控制对象是（） A 细线 B “小兔” C 屏幕 D 灯光 7．普通高压锅使用过程中，当锅内压力达到一定值时，压力阀会浮起并放气，使锅内压力维持在预定值水平。该压力控制系统是( ) ①人工系统②自然系统③人工（手动）控制④自动控制 A ①③ B ①④ C ②③ D ②④ 8.闭环控制系统由下列各个环节组成（） ①控制器②执行器③被控对象④检测装置 A ①②③ B ①③④
第四章 机电控制系统的总体设计
第四章机电控制系统的总体设计 本章教学要点和要求 1、掌握机电控制系统的设计方法 2、掌握机电控制系统的总体设计内容 3、掌握机电控制系统的总体设计步骤 第一节机电控制系统总体设计的概念 一、总体设计的概念 机电控制工程是一门涉及光、机、电、液等综合技术的一项系统工程。机电控制系统设计是按照机电控制的思想、方法进行的机电控制产品设计，它需要综合应用各项共性关键技术才能完成。 随着大规模集成电路的出现，机电控制产品得到了迅速普及和发展，从家用电器到生产没备，从办公自动化设备到军事装备机与电紧密结合的程度都在迅速增强形成了一个纵深而广阔的市场。市场竞争规律要求产品不仅具有高性能．而且要有低价格这就给产品设计人员提出了越来越高的要求。另一方面，种类繁多、性能各异的集成电路、传感器和新材料等，给机电控制系统设计人员提供了众多的可选方案，使设计工作具有更大的灵活性。如何充分利用这些条件，应用机电控制技术开发出满足市场需求的机电控制产品，是机电控制总体设计的重要任务。 系统的总体设计概念： 机电控制系统的总体设计是应用系统总体技术，从整体目标出发，综合分析产品的功能要求和机电控制系统各组成模块的特性，选择最合理的模块组合方案，实现机电控制系统整体优化。 第二节机电控制工程总体设计的类型和方法 一机电控制工程总体设计的类型 机电控制产品设计一般可分为三种类型，即开发性设计、适应性设计和变异性设计。 开发性设计：是在没有参照产品的情况下进行的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品。例：最初的录像机、摄像机、电视机等的设计就属于开发性设计。开发性设计要求设计者具备敏锐的市场洞察力、丰富的想象力和广泛而扎实的基础理论知识。 例：料位器就是开发性设计 适应性设计：在总的方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更新，或用微电子技术代替原有的机械结构或成为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品的性能和质量增加某些附加值。例：电子式照相机采用电子快门代替手动调
简述船舶操纵自动舵原理
简述船舶操纵自动舵原理 摘要：船舶操纵的自动舵是船舶系统中的一个不可缺少的重要设备，是用来控制船舶航向的设备，能使船舶在预定的航向上运行，随着现代科学技术的不断进步，各种先进仪器的使用，使得船舶操纵开始向智能化方向发展，本文就船舶操纵自动舵的构成和工作原理方面进行了综述。 关键字：船舶自动舵现代船舶自动化 船舶操纵的自动舵是船舶系统中的一个不可缺少的重要设备，是用来控制船舶航向的设备，能使船舶在预定的航向上运行，它能克服使船舶偏离预定航向的各种干扰影响，使船舶自动地稳定在预定的航向上运行，是操纵船舶的关键设备。它的性能直接关系到船舶的航行安全和经济效益。代替人力操舵的自动舵的发展在相当程度上减少了人力，节省了燃料，降低了机械磨损，直接影响到船舶航行的操纵性、经济性和安全性。 舵机装置由操舵装置、舵机、传动机构和舵叶四部分组成。 （1）操舵装置：操舵装置的指令系统，由驾驶室的发送装置和舵机房的接受装置组成。 （2）舵机：转舵的动力。 （3）传动机构：能将多机产生的转舵力矩传递给舵杆。 （4）舵叶：环绕舵柱偏转，承受水流的作用力，以产生转舵力矩。 在自动操舵仪中，按控制系统分类可分为三种操舵方式： （1）直接控制系统或称单舵系统、应急操舵。 （2）随动控制系统。 （3）自动操舵控制系统，又称自动航向稳定系统。 自动操舵适用于船舶在海面上长时间航行．随动操舵供船舶经常改变航向时使用，如在内河、狭航道区和进出港口。当自动航向／航迹、随动操纵出现故障时，可用应急的简单操舵，直接由人工控制电磁换向阀．使舵正、反或停转。 原理：利用电罗经检测船舶实际航向α，然后与给定航向K°进行比较，其差值作为操舵装置的输入信号，使操舵装置动作，改变偏舵角β。在舵角的作用下，船舶逐渐回到正航向上。船舶回到正航向后，舵叶不再偏转。
控制系统的设计
5、控制系统的设计 5.1 控制策略的选择 在3.2节转子的位移方程一节，我们已经论述过，对转子的位移方程进行变换后， 可以得到如下的电流和位移之间的传递函数： X i K ms K s I s X s G -==2)()()( （5—1） 由上式可以看出，该对象有两个实数极点，其中一个在正实轴上，因而是一个不稳 定的二阶对象，只有通过闭环控制才有可能使之稳定地工作。然而，闭环控制也有很多 种控制策略，采用古典控制论中关于连续系统的分析方法进行近似分析，经分析可知，使系统稳定的基本控制规律为PD 控制。下面对其进行分析。 （1）PD 控制策略 假设PD 控制器传递函数为 ]1[)(s T K s G d p c += （5—2） 其中，K P 为比例系数，T d 为微分时间常数。当忽略功率放大器和位置传感器的惯性， 设功放放大系数为K a ,传感器放大系数为K s ，则此时整个系统的闭环传递函数为： ) ()(1)()()(s G s G K K s G s G K s c s a c a +=Φ （5—3） 将式（5—1）和式（5—2）代入式（5—3）中可以得到： x p i s a d p i s a d p i a K K K K K s T K K K K ms s T K K K s -+++=Φ2) 1()( （5—4） 令k K K K K K x p i s a =- （5—5） 用Routh 判据可知，该系统稳定的充要条件为包括k 在内的所有参数均大于0。由 式（5—4）和（5—5），可得闭环系统的特征方程为 02=++k s T K K K K ms d p i s a
打孔机的结构原理设计(机械系统设计大作业)
机械系统设计 课程作业 打孔机的设计） 一、设计任务书. (1) 二、确定总共能（黑箱） (3) 三、确定工艺原理 (3) （一）机构的工作原理: (3) （二）原动机的选择原理 (3)
（三）传动机构的选择和工作原理 (4) 四、工艺路线图 (5) 五、功能分解（功能树） (5) 六、确定每种功能方案，形态学矩阵 (6) 七、系统边界 (8) 八、方案评价 (8) 九、画出方案简图 (9) 十、总体布局图 (11) 十一、主要参数确定 (12) 十二、循环图 (17) 一、设计任务书
表1
、确定总共能（黑箱） ~220V 噪声 发热 图1 三、确定工艺原理 （一）机构的工作原理: 该系统由电机驱动，通过变速传动将电机的 1450r/min 降到 主轴的2r/min ，与传动轴相连的各机构控制送料，定位，和 进刀等工 艺动作，最后由凸轮机 通过齿轮传动带动齿条上下 平稳地运动,这样动力头也就能带动刀具平稳地上下移动从 而保证了较高的加工质量。 （二）原动机的选择原理 （1）原动机的分类 原动机的种类按其输入能量的不同可以分为两类： A. —次原动机 此类原动机是把自然界的能源直接转变为机械能，称为一 次原动机。 属于此类原动机的有柴油机，汽油机，汽轮机 和燃汽机等。 B.二次原动机 此类原动机是将发电机等能机所产生的各种形态的能量转 变为机械能，称为二次原动机。 属于此类原动机的有电动机， 液压马达，气压马达，汽缸和液压缸等。 （2） 选择原动机时需考虑的因素： 1：考虑现场能源的供应情况。 2：考虑原动机的机械特性和工作制度与工作相匹配。 3：考虑工作机对原动机提出的启动，过载，运转平稳等方 面的要求。 被加工工件 黑箱 有孔的工件
自动舵控制系统设计
自动舵控制系统设计 船舶借助螺旋桨的推力和舵力来改变或保持航速和航向，实现从某港出发按计划的航线到达预定的目的港。由此可见，操舵系统是一个重要控制系统，其性能直接影响着船舶航行的操纵性、经济性和安全性。自动操舵仪是总结了人的操舵规律而设计的装置，是用来控制船舶航向的设备，能使船舶在预定的航向上运行，它能克服使船舶偏离预定航向的各种干扰影响，使船舶自动地稳定在预定的航向上运行,是操纵船舶的关键设备。系统的调节对象是船，被调节量是航向。自动舵是一个闭环系统，它包括：航向给定环节；航向检测环节；给定航向与实际航向比较环节；航向偏差与舵角反馈比较环节；控制器；执行机构；舵；调节对象—船；舵角反馈机构等。自1922年自动舵问世到今天, 代替人力操舵的自动舵的发展确实取得了长足的进展, 在 相当程度上减少了人力, 节约了燃料, 降低了机械磨损, 但是 距离真正意义上的操舵自动化还有相。当大的距离。 一国内外研究现状 自70 年代起,国内一些科研院所、高校开展自动舵的理论与开发工作,并取得了不少成果,一些航海仪表厂家也独立或与研究所、高校合作开展了自动舵的试制和生产,其产品以模拟PID 舵为主。目前虽然国产自适应舵已经投入实船使用,但效果并不明显。智能控制舵还处于理论研究阶段,还没有产品化。航迹舵基
本上也处于研究阶段,还没有过硬的产品。 目前国外市场上有多种成熟的航向舵、航迹舵产品,其控制方法大多为比较成熟的自适应控制,例如日本Tokimec 公司的PR - 8000 系列自适应自动舵、德国Anschuz 公司的NAU TO CONTROL 综合系统中的自动舵、美国Sperry 公司VISIONTECHNOLOGY系统中的自适应自动舵等。近几年发展起来的智能控制及其它近代控制在自动舵上应用尚处于方案可行性论证及实验仿真阶段,还有待于进一步工程实现研究。 我国对自适应舵的研究起步较晚，自80年代以来，有关单位开展了对自适应舵的研究工作，发表了一些设计方案，仿真研究结果和产品。 1980年，南开大学袁著祉、卢桂章老师采用Norrbin性能指标，利用最小方差自校正控制器自适应律设计了船舶航向保持的自适应舵，发表了仿真结果。 1984年，中船总公司系统工程部林钧清利用最小方差自校正调节器，设计了自适应自动舵的软件，并进行了仿真研究。 1986年，大连海事大学陆样润、黄义新老师等人，采用了对偏航速率进行加权的最小方差自校正控制方案，进行了自适应舵的研制，他们先在实验室的实时仿真器上进行了联机实验，随后
自动控制原理课程设计实验
上海电力学院 自动控制原理实践报告 课名：自动控制原理应用实践 题目：水翼船渡轮的纵倾角控制 船舶航向的自动操舵控制 班级： 姓名： 学号：
水翼船渡轮的纵倾角控制 一．系统背景简介 水翼船(Hydrofoil)是一种高速船。船身底部有支架，装上水翼。当船的速度逐渐增加，水翼提供的浮力会把船身抬离水面(称为水翼飞航或水翼航行，Foilborne)，从而大为减少水的阻力和增加航行速度。 水翼船的高速航行能力主要依靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。 航向自动操舵仪工作时存在包括舵机（舵角）、船舶本身（航向角）在内的两个反馈回路：舵角反馈和航向反馈。 当尾舵的角坐标偏转错误!未找到引用源。，会引起船只在参考方向上发生某一固定的偏转错误!未找到引用源。。传递函数中带有一个负号，这是因为尾舵的顺时针的转动会引起船只的逆时针转动。有此动力方程可以看出，船只的转动速率会逐渐趋向一个常数，因此如果船只以直线运动，而尾舵偏转一恒定值，那么船只就会以螺旋形的进入一圆形运动轨迹。 二．实际控制过程 某水翼船渡轮，自重670t，航速45节（海里/小时），可载900名乘客，可混装轿车、大客车和货卡，载重可达自重量。该渡轮可在浪高达8英尺的海中以航速40节航行的能力，全靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求该系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。
上图：水翼船渡轮的纵倾角控制系统 已知，水翼船渡轮的纵倾角控制过程模型，执行器模型为F（s）=1/s。 三．控制设计要求 试设计一个控制器Gc（s），使水翼船渡轮的纵倾角控制系统在海浪扰动D （s）存在下也能达到优良的性能指标。假设海浪扰动D（s）的主频率为w=6rad/s。 本题要求了“优良的性能指标”，没有具体的量化指标，通过网络资料的查阅：响应超调量小于10%，调整时间小于4s。 四．分析系统时域 1.原系统稳定性分析 num=[50]; den=[1 80 2500 50]; g1=tf(num,den); [z,p,k]=zpkdata(g1,'v'); p1=pole(g1); pzmap(g1) 分析：上图闭环极点分布图，有一极点位于原点，另两极点位于虚轴左边，故处于临界稳定状态。但还是一种不稳定的情况，所以系统无稳态误差。 2.Simulink搭建未加控制器的原系统（不考虑扰动）。
数控钻孔机控制系统设计
金华职业技术学院JINHUA COLLEGE OF VOCATION AND TECHNOLOGY 毕业教学环节成果 （2014届） 题目数控钻孔机控制系统设计 学院信息工程学院 专业电气自动化技术 班级自动化112 学号201134010350201 姓名 指导教师 2013年12月25日
金华职业技术学院毕业教学成果 目录 摘要 (1) 英文摘要 (1) 引言 (2) 1 数控钻孔机系统简介 (3) 2硬件设计 (4) 2.1 控制系统结构及工作原理 (4) 2.2 主要器件选型 (5) 2.3 PLC外围接线图 (6) 2.4 控制系统设计原理图 (8) 2.5 I/O口分配表 (8) 3触摸屏界面设计 (9) 4软件设计 (12) 4.1 程序流程图 (12) 4.2 控制程序的设计 (12) 4.3 外围软件信号 (17) 5参数整定 (17) 5.1伺服电机定位参数设置 (17) 5.2伺服系统内部参数设定 (19) 6安装与调试 (20) 6.1 控制系统接线图 (20) 6.2模拟调试 (22) 6.3 联机调试 (22) 结论与谢辞 (22) 参考文献 (23) 附件1 (24) 元器件清单 (24) 附件2 (25) 源程序 (25) 附件3 (34) 实物图 (34)
数控钻孔机控制系统设计 摘要:本文介绍了基于三菱Q系列PLC的数控钻孔机控制系统，该系统选用昆仑通态TPC7062KS嵌入版的触摸屏来实现人机交互，文中不但给出了数控钻孔机的基本架构，而且还简单分析了钻孔机控制系统的控制系统结构及工作原理与传感器的使用，以及介绍了PLC I/O口及钻孔机控制系统的布局图与接线图。 关键字PLC 钻孔机伺服控制 Control system design of NC drilling machine (Information Engineering College of electrical automation technology Jin Ming) Abstract:This paper introduces the control system based on CNC drilling machine Mitsubishi Q series PLC, this system adopts KunLun on state of TPC7062KS embedded touch screen to realize man-machine interaction, this paper not only gives the basic architecture of the CNC drilling machine, but also a simple analysis of the use of drilling machine control system to control the system structure and the work principle and sensor, and introduced PLCI/O port and drilling machine control system layout and wiring diagram. Keywords: PLC drilling machine servo control
531-控制系统设计基础
控制部分: 一、根据人体红外辐射传感器原理，设计一个自动门控制系统 1.画出系统组成方框图（不得少于4个环节）， 人体信号-光学系统-热释电红外传感器-信号处理-自动门控制电路-开关 2.介绍系统运行原理（不多于50字） 3.说出这是按什么控制的（不多于20字） 4.如果将人换成工厂里来了一辆运输车什么来着的，修改哪个环节最好（不多于20字）。 二、水池里的水有时会太多，有时会太少，设计一个液位控制系统 1.画出系统组成结构图， 2.介绍控制装置各个原件，对应什么，有什么用。 期望液位-比较器-控制器（机械或气动装置）-执行器（阀门）-被控量（水池液位）-检测装置（传感器） 三、对于一阶惯性系统，根据系统控制要求选择合适的控制器，可选择的控制器有P,I,D,PI,PD,PID，有2小问， 1.追求较好的控制速度，容许有稳态误差，期望无超调，说出理由（不多于50字）， 2.期望较好的控制速度，不容许有稳态误差，期望无超调，说出理由（不多于50字） 传感器与检测部分: 一、填空题 1.电涡流传感器那里的，线圈下方放置金属导体时，等效电阻会怎样（变大），等效电感会怎样（变小），等效品质因数会怎样（变小）， 2.电容式传感器根据不同的结构分为哪3类（变极距，变面积，变介电常数）， 3.光纤传感器的组成（纤芯，包层，保护套），光在光纤中传播，入射角与折射率应满足（光在包层和纤芯的分界面上发生全反射）。 二、应变片 1.什么是金属导体的电阻应变效应：导体的电阻在受力产生变形时发生变化的现象。
2.金属导体标准阻值R为1200欧姆，传感器灵敏度K为2，应变ε是几百微应变，求电阻变化了多少？（ΔR/R=Kε） 3.一个等强度悬梁臂，上面贴2块应变片，下面贴2块应变片，组成全桥，从上方施加压力，画出电桥的电路，并标出阻值的变化情况，电源电压10V，求输出电压。 三、热电偶 1.说出热电偶的测温原理（热电势的组成及原因，接触电势和温差电势）， 2.计算题，和书上一个例题一样，数值不一样，求热端温度T，给你E(Tn,0)和E(T,Tn)求T，会给一张温度表（PS:书上有，要会查表= =） 面试： 第一，是英文翻译，是现代控制理论的。 第二，是专业问题。 1，用了PD调节器时，出现了较大的震荡，是什么原因（P的增益设的太大） 2，增大无阻尼固有频率会有什么好的影响，但是这样又会有什么不利的影响。 3，非线性有哪些具体形式，对系统有什么影响。 4，李雅普诺夫稳定性的本质是什么，李雅普诺夫稳定判据可以判别非线性系统吗。 5，什么是静稳定飞机，什么是静不稳定飞机。 静稳定性，静不稳定，静中立稳定 动稳定，动不稳定，动中立稳定 6，阻尼器的作用是什么。 以飞机角运动作为反馈信号，稳定飞机的角速率，增大飞机运动的阻尼，抑制振荡 7，飞机飞行时需要用到哪些传感器。 驾驶杆力传感器，驾驶杆位移传感器，脚蹬位移传感器，温度传感器，压力传感器，加速度传感器，迎角传感器 8，什么是可观性，当系统不可测的时候，怎么样控制系统 9，谈谈对飞行控制系统前景及未来的发展。 采用光传操纵系统。利用光纤数据传输技术，抗电磁干扰，防雷电，光线本身电隔离性好，可以减轻控制系统的重量和体积，采用只能空感知系统，在变化的环境下能自主完成目标的