控制系统方案的初步设计
多轴同步运动控制系统应用软件初步设计方案
运动控制系统应用软件初步设计方案一、软件应实现的功能1. 运动控制功能（1）.根据运动控制系统的技术要求绘制出负载轴速度图；根据设计要求本系统为多轴位置同步运动方式。
即控制5个机架辊的驱动电机SM11～SM51在运行过程中保持角位置同步。
以使各负载轴位置角θL51～θL55在高速运行中满足下关系：θL51=θL52=θL53=θL54=θL5=给定值 （1）我们可利用三菱运动控制器Q173中的虚拟主轴技术实现上述要求。
即由虚拟伺服电机发出位置给定，并通过各机架辊电机伺服驱动器的位置闭环实现对给定指令的跟踪。
从而实现各负载轴的位置同步。
根据上述，各负载轴与给定轴（虚拟主轴）的速度曲线如下图所示：图1— 伺服电机速度与指令脉冲（2）.分析运动控制算法，确定被控量与指令脉冲之间的函数关系；若已知伺服电机位置传感器的分辨率为P f0=131072 （PLS/rev ），则每个脉冲所对应的负载轴转动角度△θC 为：Z1131072360C ⨯=∆θ （2） 因此被控量θL5i （i=1～5）与指令脉冲P C 之间的函数关系为： C C C P Z P i ⨯⨯=⨯∆=1131072360L5θθ （3） （3）.应解决的中心问题加减速过程中，在保持机架辊角位置同步的同时，当产品位置出现偏差时应能进行在线动态补偿，以保证将产品的误差控制在允许的范围内。
2. 自动化功能（1）.运动指令脉冲的算法处理；（2）.生产过程数据采集和处理；（3）.应能实现生产工艺所要求的各种自动检测和自动控制功能；3. 人机界面（HMI）功能（1）.运行参数设定功能：操作人员可根据产品规格，工艺要求及材料特性，对希望的运行参数。
如：传动比、最大车速、升/降速时间、等进行自动或手动设定；（2）.操作指导功能：系统应能根据操作规程及工艺要求，以交互方式指导操作人员进行正确的操作，当误操作发生时，系统应能做出判断，警示操作人员并给出相应提示信息；（3）.运行状态监视功能：系统在线实时监视生产线各种运行状态及运行参数，并能以各种形式进行显示，如表计、棒图、趋势图、指示灯等，当故障发生时，除声光报警外，还应显示并记录故障，减少停机率。
冷热源系统
冷热源控制系统的设计与调试一、冷热源控制系统方案设计（一）、技术上的可行性分析1.对于honeywell care 软件、力控、CAD 软件的掌握，便于绘制文档所需要的各类图纸文件。
2.从课本中学习到关于智能建筑中冷热源控制系统的相关知识，将所学的知识应用于文档的设计中。
3.利用互联网，在网络上搜索关于智能建筑中冷热源控制系统的知识，以便于文档的相关设计。
4.掌握了对于文档设计的技巧，以及掌握了冷热源控制系统的原理，以便灵活的应用于设计中。
（二）、经济上的可行性分析在现代智能建筑中，暖通空调系统的能耗占据了建筑物总能耗的65%左右，而冷热源设备及水系统的能耗又是暖通空调系统能耗最主要的部分，占其80%~90%。
如果提高了冷热源设备及水系统的效率就解决了楼宇设备自动化系统节能最主要的问题，冷热源设备与水系统的节能控制是衡量楼宇设备自动化系统成功与否的关键因素之一。
同时，冷热源设备又是建筑设备中最核心、最经济价值的设备之一，保证其安全、高效地运行十分重要。
用DDC （直接数字控制系统）可降低能源和人力方面的费用。
所有区域都经中心调度和控制，而且系统可根据自动起动或停止楼宇智能设备，使其在不必要时不运转，以避免浪费。
它还可通过操作终端自动诊断和处理许多问题，而无需人员亲临现场，从而省去许多费用，降低维修成本。
处于不同位置的多个建筑，可由一个中心控制室统一管理监控，而不必单独控制，从而省了人力。
（三）、管理体制上的可行性分析第二周将绘制的截图截图插入文档对应的位置，并对文档进行修改。
对于文档所涉及的图文进行绘制，包括力控模拟、CARE 软件、CAD 平面图第三周对于资料进行汇总，整理成完整的文档，并进一步修改。
对于文档进行深入的熟悉，准备答辩。
、冷热源控制系统的初步设计1、冷热源控制系统的功能和系统组成1）、系统的功能冷冻机组、冷却水系统以及冷冻水系统的监测与控制，以确保冷冻机有足够的冷却水通过，冷却塔风机、水泵安全正常工作，并根据实际冷负荷调整冷却水运行工作，保证足够的冷冻水流量图 1 制冷系统监控原理图采用直接数字（DDC）控制器进行控制。
过程控制1章单回路
干扰（扰动）。
（2）工作原理
假定控制阀为气关式（气闭式）， 控制器为反作用 。
①F1旳变化造成 L 变化 （ F1 > F2 ）→ L ↑ → u ↓ → F2 ↑→ L ↓ （ F1 < F2 ）→ L ↓ → u ↑ → F2 ↓→ L ↑
(3)所选旳间接指标参数必须具有足够大旳变化敏捷度。 (4) 在被控变量选择时还需考虑到工艺旳合理性和国内、 外仪表生产旳现状。
1.3 操纵变量旳选择 操纵变量选择原则： 1. 选择操纵变量必须满足工艺上旳可实现性与合理性 可实现性——工艺上是可控旳。
如加热燃料旳流量与成份，流量是可控旳，成份是不 可控旳。
各环节特征： 检测元件：
Km 1 5s
干燥筒8.5S 1)(8.5S 1
K2 (100S 1)(100S 1)
混合过程： K3
1 10S
e 风管： 3s
选择： 1）乳液流量动态特征最佳，但工艺不合理，故不取。 2）空气量通道动态特征优于蒸汽流量，故空气流量选为
被控变量旳选择措施： （1）首选直接参数； （2）其次选择间接参数。
1.首选直接参数做被控变量 直接参数——能直接反应生产过程产品产量和质量、
稳定性以及安全运营旳参数。一般对于以温度、压力、流 量、液位为操作指标旳生产过程，就选择温度、压力、流 量、液位作为被控变量。 例：蒸汽锅炉锅水位控制系统，水位就是直接参数；
①被控对象 需要实现控制旳、与被控参数有关联旳设备或生产
过程称为被控对象，简称对象。
②被控变量 对象中需要进行控制（保持数值在某一范围内或按预
定规律变化）旳物理量称为被控变量。如本例中旳贮槽液 位。
方案及初步设计管理流程——方案及初步设计管理流程
方案及初步设计管理流程编制日期审核日期批准日期修订记录，三、工作程序3.1方案设计准备在《产品定位报告》审定后，由规划设计部负责向以下部门收集相关资料：a)规划设计部：该类型产品标准条款，如有变更按《产品标准管理流程》规定提交《产品标准条款执行变更表》；如具备初勘条件，组织选择勘察单位并出具《地质初勘报告》；地震安全性评价，交通评估报告；b)研究发展部：审批确定的《产品定位报告》，定位的深化建议；楼栋编号建议；c)商业经营部：商业定位与配置要求；d)前期开发部：确定的规划条件，环境评估报告；e)工程管理部：大市政条件如热力、供水、排水、供电、燃气等的现有及规划条件、接口位置、接口高程等；f)客服中心/物业公司：提供《物业管理建议》，明确物业用房性质、位置和面积要求；g)成本管理中心：定位评审时确定的成本测算指标作为方案设计预控目标。
3.2《方案设计任务书》编制和评审1）规划设计部根据以上资料编制《规划设计任务书》（参考《方案设计任务书模板》），并经规划设计部总经理审核后，发送研究发展部、经纪公司、商业经营部（项目具有商业建设时）、工程管理部、客服中心、项目部、项目总监。
2）以上部门和人员对任务书进行审查，填写《设计评审表》并在规定时间内向规划设计部反馈，规划设计部负责整理和分析各人员和部门的审查意见，对任务书进行修改完善。
3）规划设计部组织以上部门和人员召开任务书评审会，各人员和部门对修改后的任务书进行讨论，并评审产品标准的使用落实情况，提出补充完善意见；当发生意见分歧时，由规划设计部总经理协调，项目总监负责决策。
4）规划设计部将评审确定后的任务书交规划设计部总经理审核，项目总监审批。
3.3方案设计与评审1）方案设计单位采用邀标/议标的方式确定，具体按《招标管理流程》执行。
设计单位按《方案设计任务书》要求的时间、成果标准提交设计资料；在方案设计过程中同步进行景观设计单位和精装修设计单位的选择确定工作。
数控车床控制系统的设计样本
CK6163数控车床控制系统设计1.本课题项目背景及研究意义金融危机爆发以来, 国际机床市场不断下滑, 国内经济型数控机床市场也受到了相称大影响, 产销量大幅下降。
虽然数据显示上半年已经止住下滑趋势, 略微回升, 但研究应对方略仍旧是当务之急。
经济型数控机床是国内数控机床行业发展起步产品, 发展时间比较长, 生产公司对此类机床技术掌握状况和生产能力也都比较成熟。
正由于如此, 加之其在国内拥有大量市场空间, 金融危机爆发之前产量较大。
但从去年金融危机后来总体状况来看, 国内经济型数控机床生产公司生产能力明显过剩。
近来中华人民共和国机床工具工业协会调研成果中得到公司生产状况显示, 重要生产经济型数控机床公司受到冲击比较大, 特别是某些产品档次比较低、产量比较大公司受到冲击更大, 甚至浮现某些公司限产现象。
导致这种状况浮现重要因素还是由于市场需求在减少, 加上经济型数控机床生产能力比较强, 生产公司比较多, 竞争比较激烈,同步经济型车床、钻床和铣床出口量下降比较严重, 某些产品出口转内销, 进一步加剧了国内市场竞争。
而对于产品档次比较高公司来说, 受到冲击就不是很明显, 特别是高精尖高档机床仍旧是供不应求。
数控机床代表着机械制造业当代科学技术发展方向和水平。
当前, 国内数控机床发展不但从技术水平上已研制出五坐标数控铣床加工中心, CNC系统和自动编程系统等。
同步, 也拥有了一定数量数控机床开发、生产、使用以及拥有量等都与世界上先进国家有较大差距。
要达到世界先进水平, 迅速发展国内数控机床行业势在必行。
经济型数控机床设计必然性: 数控机床能较好地解决形状复杂、精密、小批多变零件加工问题。
可以稳定加工质量和提高生产率, 也具备适应性强、较高加工精度。
但是应用数控机床还受到其他条件限制。
价格昂贵, 一次性投资巨大, 对于中小公司心有余而力局限性。
当前各公司均有大量通用机床, 完全用数控机床代替主线不也许, 并且代替下来机床闲置起来, 又会导致挥霍。
控制系统方案的初步设计
控制系统方案的初步设计一、引言控制系统是利用各种传感器和执行器来监测和控制特定过程或设备的技术体系。
一个控制系统方案的初步设计关乎到整个控制系统的性能和稳定性。
本文将介绍控制系统方案的初步设计的内容和步骤。
二、控制目标和需求分析在进行控制系统方案的初步设计之前，需要对控制目标和需求进行充分的分析和明确。
这包括对被控对象的特性、控制变量的选择、控制目标的界定、系统稳定性要求等方面的内容。
只有通过充分的目标和需求分析，才能确保控制系统方案的有效性和可行性。
三、系统建模和模型选择在进行控制系统方案的初步设计之前，需要进行系统的建模和模型的选择。
系统建模是将被控对象和控制器进行数学建模的过程，可以采用传统的数学建模方法或者基于数据的建模方法。
模型选择是指选择合适的系统模型，包括经典的连续时间模型、离散时间模型、状态空间模型等。
通过系统建模和模型选择，可以为控制系统的初步设计提供基础。
四、控制器的选择和设计控制器是控制系统中最核心的部分，控制系统方案的初步设计需要选择合适的控制器，并进行系统的控制器设计。
控制器的选择可以根据系统的特性和控制要求来确定，可以选择PID控制器、模糊控制器、模型预测控制器等。
控制器的设计需要根据系统的数学模型和控制目标进行，可以采用各种控制策略和优化方法来设计。
五、传感器和执行器的选择和配置控制系统方案的初步设计还需要选择合适的传感器和执行器，并进行系统的传感器和执行器的配置。
传感器用于测量被控对象的状态变量，执行器用于控制被控对象的控制变量。
选择合适的传感器和执行器可以提高系统的测量和控制性能，配置传感器和执行器可以提高系统的稳定性和可靠性。
六、系统仿真和优化在完成控制系统方案的初步设计之后，还需要进行系统的仿真和优化。
系统仿真可以通过建立系统的仿真模型，模拟系统在不同工况下的运行情况，评估控制系统的性能和稳定性。
通过仿真结果可以调整和优化控制系统的参数和配置，进一步提高控制系统的性能。
机器人控制系统设计
机器人控制系统设计机器人控制系统设计是机器人研发的关键环节之一。
一个优秀的控制系统可以确保机器人能够准确地感知环境、自主决策、有效地执行任务，提高机器人的整体性能和智能化水平。
本文将从以下几个方面探讨机器人控制系统设计。
一、引言随着人工智能技术的不断发展，机器人已经广泛应用于生产、生活、医疗等诸多领域。
机器人控制系统是机器人的核心部分，它负责接收传感器输入的信息，根据预设的程序或算法进行处理，并产生相应的控制信号，以控制机器人的行动。
因此，设计一个性能优良的机器人控制系统，对于提高机器人的智能化水平和工作效率具有至关重要的意义。
二、系统架构机器人控制系统的架构通常包括以下几个主要组成部分：1、传感器接口：用于接收来自传感器的信息，包括环境感知、自身状态等传感器数据。
2、信息处理单元：对接收到的传感器数据进行处理和分析，提取有用的信息以供控制系统使用。
3、决策单元：根据信息处理单元输出的信息，做出相应的决策和控制指令。
4、执行器：接收决策单元发出的控制信号，驱动机器人执行相应的动作。
5、电源管理单元：负责整个控制系统的电源供应，确保系统的稳定运行。
这些组成部分通过一定的通信协议和接口相互连接，形成一个完整的控制系统架构。
三、算法设计机器人控制系统的算法设计是实现系统功能的核心环节。
根据不同的控制需求，需要选择和设计合适的算法。
以下是一些常用的算法：1、决策算法：根据机器人的感知数据和预设规则，做出相应的决策和控制指令。
常见的决策算法包括基于规则的推理、模糊逻辑等。
2、路径规划算法：在给定起点和终点的情况下，计算出机器人从起点到终点的最优路径。
常用的路径规划算法包括基于搜索的方法（如A*算法）、基于网格的方法（如Dijkstra算法）和基于启发式的方法（如遗传算法）等。
3、运动控制算法：根据机器人的运动学模型和动力学模型，控制机器人的运动轨迹和姿态。
常用的运动控制算法包括PID控制、鲁棒控制、自适应控制等。
简单控制系统设计
根据前面的讨论，图可以8标－出5各方框的作用方向。
图8－5 控制系统方框图
假设执行器也是正作用
假设执行器也是正作用，此时，来确定 控制器的作用方向。
如果h受到扰动而增加，则有：
扰动→h↑→Y↑→e↓
（5）比例积分微分
微分作用对于克服容量滞后有显著效果， 对克服纯滞后是无能为力的。在比例作用的 基础上增加微分作用能提高系统的稳定性，
如再加上积分作用消除余差，又有 ，TI ，
TD三个参数可调，因此可以使得系统获得较 高的控制质量，它适合容量滞后大、负荷变 化大、控制质量要求高的场合，如反应器、 聚合釜的温度控制。
比例控制作用于控制通道滞后较小、时 间常数不太大、扰动幅度较小、负荷变化不 大、控制质量要求不高、允许有余差的场合。 如储灌液位、塔釜液位的控制和不太重要的 蒸汽压力的控制等。
（3）比例积分控制
引入积分作用能够消除余差，因此比例积分 控制是使用最多、应用最广泛的控制规律，但是， 加入积分作用后要保持系统原有的稳定性，必须加 大比例度（削弱比例作用），导致控制质量有所下 降，如最大偏差和振荡周期相应增大，过渡时间加 长。
1、控制规律选择
控制规律主要根据过程特性和要求来选： （1）位式控制
常见的位式控制有双位和三位两种。一般 适用于滞后较小，负荷变化不大也不剧烈，控 制质量要求不高，允许被控变量在一定范围内 波动的场合。如恒温箱、电阻炉等的温度控制 等。
（2）比例控制
是最基本的控制规律，当负荷变化时， 克服扰动能力强，控制作用及时，过渡过程 时间短，但过渡过程结束时存在余差，且负 荷变化越大余差也越大。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
声控灯组成
声传感器 控制器 常开接点 灯泡
了解被控对象的基本特性
常规灯
开----有电流，灯亮 关----无电流，灯灭
声控灯
有声----有电流，灯亮 无声----无电流，灯灭
正常情况下，输入和输出之间的关 系，输出与干扰之间的关系，叫被 控对象的基本特性
确定被控量与控制量
被控对象-----灯泡 被控量--------电流 控制量--------接点的来自与不通 输入量--------声响
确定被控量与控制量
被控量----室温
控制量----电磁阀的开度x(t)
确定系统的构成方案
感温元件----反馈 闭环控制系统
绘制系统框图
f(t)
r(t)
e(t)
继 电
器
电 磁
x(t) 散热器——棚室
c(t)
阀
感温元件
r(t)-输入 e(t)-偏差
x(t)-控制 f(t)-干扰
c(t)-输出
控制系统方案初步设计方法
确定系统的构成方案
不需反馈 开环控制
系统构成：声传感器/控制器/ 常开接点
绘制系统框图
输入 传
感 （声响 ） 器
控 常开接点 电
制
灯
输出
器
（执行器）
（ 对
（亮/灭）
象）
案例:棚室温度控制系统
了解被控对象的基本特性
输出量---棚室温度：c(t) 输入量---棚室设定温度：r(t) 干扰---室外冷环境：f(t)
第四章 控制与设计
4.5 控制系统方案的初步设计
复习: 技术设计的一般过程
发现与 明确问 题
制定设 计方案
模型或 原型制 作
方案优化
一、形成初步的控制设计方案
（案例4-5） 声控灯系统
声控灯原理
声控灯已经广泛应用在居民楼的楼道中,它给人 民的生活带来很多的方便。这些声控灯电路中几 乎都使用了集成电路,并且直接使用220V的交流 电源。虽然这样做简化了电路,但对于初学者来 说他们理解电路有一定的困难,调试电路也具有 一定的危险性。这里介绍一个简单的声控灯电路, 采用了三极管等分立元件和低压电源,不仅适合 初学者的学习,而且通过电路中的继电器也可以 控制其它电器进行工作。当你对着声控电路拍手 或喊叫时,电路中的继电器会动作,如果用它控制 小灯,可以使小灯工作几秒钟,然后自动关闭。
1、从分析入手 2、首先关注 :传感器/控制器/执行器 /对象/反馈 3、了解对象的基本特性
4、变量：输入/控制/被控量/反馈 量/偏差量
5、开/闭环选择 6、绘制系统框图