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液压伺服系统设计 液压伺服系统设计 在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大元件。液压伺服系统能以小功率的电信号输入，控制大功率的液压能（流量与压力）输出，并能获得很高的控制精度和很快的响应速度。位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下： 1）明确设计要求：充分了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求，并应详细分析负载条件。 2）拟定控制方案，画出系统原理图。 3）静态计算：确定动力元件参数，选择反馈元件及其它电气元件。 4）动态计算：确定系统的传递函数，绘制开环波德图，分析稳定性，计算动态性能指标。 5）校核精度和性能指标，选择校正方式和设计校正元件。 6）选择液压能源及相应的附属元件。 7）完成执行元件及液压能源施工设计。 本章的内容主要是依照上述设计步骤，进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法。由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统，所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主。 4.1 全面理解设计要求 4.1.1 全面了解被控对象 液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部分，它必须满足主机在工艺上和结构上对其提出的要求。例如轧钢机液压压下位置控制系统，除了应能够承受最大轧制负载，满足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程，调节速度和控制精度等要求外，执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束，结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求。要设计一个好的控制系统，必须充分重视这些问题的解决。所以设计师应全面了解被控对象的工况，并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识，使设计的控制系统满足被控对象的各项要求。 4.1.2 明角设计系统的性能要求 1）被控对象的物理量：位置、速度或是力。 2）静态极限：最大行程、最大速度、最大力或力矩、最大功率。 3）要求的控制精度：由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节（如摩擦力、死区等）以及传感器引起的系统误差，定位精度，分辨率以及允许的飘移量等。 4）动态特性：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定，响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定； 5）工作环境：主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求； 6）特殊要求；设备重量、安全保护、工作的可靠性以及其它工艺要求。 4.1.3 负载特性分析 正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题。它直接影响系统的组成和动力元件参数的选择，所以分析负载特性应尽量反映客观实际。液压伺服系统的负载类型有惯性负载、弹性负载、粘性负载、各种摩擦负载（如静摩擦、动摩擦等）以及重力和其它不随时间、位置等参数变化的恒值负载等。 4.2 拟定控制方案、绘制系统原理图 在全面了解设计要求之后，可根据不同的控制对象，按表6所列的基本类型选定控制方案并拟定控制系统的方块图。如对直线位置控制系统一般采用阀控液压缸的方案，方块图如图36所示。图36 阀控液压缸位置控制系统方块图表6 液压伺服系统控制方式的基本类型伺服系统 控制信号 控制参数 运动类型 元件组成机液电液气液电气液 模拟量数字量位移量 位置、速度、加速度、力、力矩、压力 直线运动摆动运动旋转运动 1.阀控制：阀-液压缸，阀-液压马达2.容积控制：变量泵-液压缸；变量泵-液压马达；阀-液压缸-变量泵-液压马达3.其它：步近式力矩马达 4.3 动力元件参数选择 动力元件是伺服系统的关键元件。它的一个主要作用是在整个工作循环中使负载按要求的速度运动。其次，它的主要性能参数能满足整个系统所要求的动态特性。此外，动力元件参数的选择还必须考虑与负载参数的最佳匹配，以保证系统的功耗最小，效率高。 动力元件的主要参数包括系统的供油压力、液压缸的有效面积（或液压马达排量）、伺服阀的流量。当选定液压马达作执行元件时，还应包括齿轮的传动比。 4.3.1 供油压力的选择 选用较高的供油压力，在相同输出功率条件下，可减小执行元件——液压缸的活塞面积（或液压马达的排量），因而泵和动力元件尺寸小重量轻，设备结构紧凑，同时油腔的容积减小，容积弹性模数增大，有利于提高系统的响应速度。但是随供油压力增加，由于受材料强度的限制，液压元件的尺寸和重量也有增加的趋势，元件的加工精度也要求提高，系统的造价也随之提高。同时，高压时，泄漏大，发热高，系统功率损失增加，噪声加大，元件寿命降低，维护也较困难。所以条件允许时，通常还是选用较低的供油压力。 常用的供油压力等级为7MPa到28MPa，可根据系统的要求和结构限制条件选择适当的供油压力。 4.3.2 伺服阀流量与执行元件尺寸的确定 如上所述，动力元件参数选择除应满足拖动负载和系统性能两方面的要求外，还应考虑与负载的最佳匹配。下面着重介绍与负载最佳匹配问题。 （1）动力元件的输出特性 将伺服阀的流量——压力曲线经坐标变换绘于υ－FL平面上，所得的抛物线即为动力元件稳态时的输出特性，见图37。 图37 参数变化对动力机构输出特性的影响a）供油压力变化；b）伺服阀容量变化；c）液压缸面积变化 图中 FL——负载力，FL=pLA； pL——伺服阀工作压力； A——液压缸有效面积； υ——液压缸活塞速度， ； qL——伺服阀的流量； q0——伺服阀的空载流量； ps——供油压力。 由图37可见，当伺服阀规格和液压缸面积不变，提高供油压力，曲线向外扩展，最大功率提高，最大功率点右移，如图37a。 当供油压力和液压缸面积不变，加大伺服阀规格，曲线变高，曲线的顶点A ps不变，最大功率提高，最大功率点不变，如图37b。 当供油压力和伺服阀规格不变，加大液压缸面积A，曲线变低，顶点右移，最大功率不变，最大功率点右移，如图37c。 （2）负载最佳匹配图解法 在负载轨迹曲线υ－FL平面上，画出动力元件输出特性曲线，调整参数，使动力元件输出特性曲线从外侧完全包围负载轨迹曲线，即可保证动力元件能够拖动负载。在图38中，曲线1、2、3代表三条动力元件的输出特性曲线。曲线2与负载轨迹最大功率点c相切，符合负载最佳匹配条件，而曲线1、3上的工作点α和b，虽能拖动负载，但效率都较低。 （3）负载最佳匹配的解析法 参见液压动力元件的负载匹配。 （4）近似计算法在工程设计中，设计动力元件时常采用近似计算法，即按最大负载力FLmax选择动力元件。在动力元件输出特性曲线上，限定 FLmax≤pLA= ，并认为负载力、最大速度和最大加速度是同时出现的，这样液压缸的有效面积可按下式计算： （37） 图38 动力元件与负载匹配图形 按式37求得A值后，可计算负载流量qL，即可根据阀的压降从伺服阀样本上选择合适的伺服阀。近似计算法应用简便，然而是偏于保守的计算方法。采用这种方法可以保证系统的性能，但传递效率稍低。 （5）按液压固有频率选择动力元件 对功率和负载很小的液压伺服系统来说，功率损耗不是主要问题，可以根据系统要求的液压固有频率来确定动力元件。 四边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为 （38） 二边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为 （39） 液压固有频率ωh可以按系统要求频宽的（5～10）倍来确定。对一些干扰力大，负载轨迹形状比较复杂的系统，不能按上述的几种方法计算动力元件，只能通过作图法来确定动力元件。 计算阀控液压马达组合的动力元件时，只要将上述计算方法中液压缸的有效面积A换成液压马达的排量D，负载力FL换成负载力矩TL，负载速度换成液压马达的角速度 ，就可以得到相应的计算公式。当系统采用了减速机构时，应注意把负载惯量、负载力、负载的位移、速度、加速度等参数都转换到液压马达的轴上才能作为计算的参数。减速机构传动比选择的原则是：在满足液压固有频率的要求下，传动比最小，这就是最佳传动比。 4.3.3 伺服阀的选择 根据所确定的供油压力ps和由负载流量qL（即要求伺服阀输出的流量）计算得到的伺服阀空载流量q0，即可由伺服阀样本确定伺服阀的规格。因为伺服阀输出流量是限制系统频宽的一个重要因素，所以伺服阀流量应留有余量。通常可取15%左右的负载流量作为伺服阀的流量储备。 除了流量参数外，在选择伺服阀时，还应考虑以下因素： 1）伺服阀的流量增益线性好。在位置控制系统中，一般选用零开口的流量阀，因为这类阀具有较高的压力增益，可使动力元件有较大的刚度，并可提高系统的快速性与控制精度。 2）伺服阀的频宽应满足系统频宽的要求。一般伺服阀的频宽应大于系统频宽的5倍，以减小伺服阀对系统响应特性的影响。 3）伺服阀的零点漂移、温度漂移和不灵敏区应尽量小，保证由此引起的系统误差不超出设计要求。 4）其它要求，如对零位泄漏、抗污染能力、电功率、寿命和价格等，都有一定要求。 4.3.4 执行元件的选择 液压伺服系统的执行元件是整个控制系统的关键部件，直接影响系统性能的好坏。执行元件的选择与设计，除了按本节所述的方法确定液压缸有效面积A（或液压马达排量D）的最佳值外，还涉及密封、强度、摩擦阻力、安装结构等问题。 4.4 反馈传感器的选择 根据所检测的物理量，反馈传感器可分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器和力（或压力）传感器。它们分别用于不同类型的液压伺服系统，作为系统的反馈元件。闭环控制系统的控制精度主要决定于系统的给定元件和反馈元件的精度，因此合理选择反馈传感器十分重要。 传感器的频宽一般应选择为控制系统频宽的5～10倍，这是为了给系统提供被测量的瞬时真值，减少相位滞后。传感器的频宽对一般系统都能满足要求，因此传感器的传递函数可近似按比例环节来考虑。 4.5 确定系统方块图 根据系统原理图及系统各环节的传递函数，即可构成系统的方块图。根据系统的方块图可直接写出系统开环传递函数。阀控液压缸和阀控液压马达控制系统二者的传递函数具有相同的结构形式，只要把相应的符号变换一下即可。 4.6 绘制系统开环波德图并确定开环增益 系统的动态计算与分析在这里是采用频率法。首先根据系统的传递函数，求出波德图。在绘制波德图时，需要确定系统的开环增益K。 改变系统的开环增益K时，开环波德图上幅频曲线只升高或降低一个常数，曲线的形状不变，其相频曲线也不变。波德图上幅频曲线的低频段、穿越频率以及幅值增益裕量分别反映了闭环系统的稳态精度、截止频率及系统的稳定性。所以可根据闭环系统所要求的稳态精度、频宽以及相对稳定性，在开环波德图上调整幅频曲线位置的高低，来获得与闭环系统要求相适应的K值。 4.6.1 由系统的稳态精度要求确定K 由控制原理可知，不同类型控制系统的稳态精度决定于系统的开环增益。因此，可以由系统对稳态精度的要求和系统的类型计算得到系统应具有的开环增益K。 4.6.2由系统的频宽要求确定K 分析二阶或三阶系统特性与波德图的关系知道，当ζh和K/ωh都很小时，可近似认为系统的频宽等于开环对数幅值曲线的穿越频率，即ω-3dB≈ωc，所以可绘制对数幅频曲线，使ωc在数值上等于系统要求的ω-3dB值，如图39所示。由此图可得K值。 图39 由ω-3dB绘制开环对数幅频特性a）0型系统；b）I型系统 4.6.3 由系统相对稳定性确定K 系统相对稳定性可用幅值裕量和相位裕量来表示。根据系统要求的幅值裕量和相位裕量来绘制开环波德图，同样也可以得到K。见图40。 实际上通过作图来确定系统的开环增益K，往往要综合考虑，尽可能同时满足系统的几项主要性能指标。 4.7 系统静动态品质分析及确定校正特性 在确定了系统传递函数的各项参数后，可通过闭环波德图或时域响应过渡过程曲线或参数计算对系统的各项静动态指标和误差进行校核。如设计的系统性能不满足要求，则应调整参数，重复上述计算或采用校正环节对系统进行补偿，改变系统的开环频率特性，直到满足系统的要求。 4.8 仿真分析 在系统的传递函数初步确定后，可以通过计算机对该系统进行数字仿真，以求得最佳设计。目前有关于数字仿真的商用软件，如Matlab软件，很适合仿真分析。
天下没有免费的午餐
在学习、工作或生活中，大家都跟作文打过交道吧，通过作文可以把我们那些零零散散的思想，聚集在一块。那么问题来了，到底应如何写一篇优秀的作文呢？下面是我精心整理的我的遥控车作文，欢迎阅读与收藏。
我有一辆模拟遥控车。爸爸从长春给我买的，我很喜欢。
遥控车的主材是塑料，类似长方体，长约25厘米，宽约10厘米，高约7厘米。
遥控车和真车一样漂亮，大家一看就喜欢。它看起来像一辆战车，旁边有一把枪和一门大炮。它的电池可以充电，可以储存很多电。车里的司机正在专心开车，司机旁边的人已经睡着了。车内还有一个小插座，插着mp3，一插上就可以听自己喜欢的歌。
遥控车跟着我手里遥控器的命令走，就像一个跟着命令走的士兵。只要你按键打开遥控器的门，它就会开门，你一按键往前走，它就会乖乖往前走，停下来，按下停止键。
我非常喜欢我的遥控车，因为它给我带来了很多快乐的时光。
我有一辆崭新的遥控车，是我过生日的时候,我大姨从广州给我带回来的，我非常喜欢它。
它是用塑料做成的，长约40厘米，宽约15厘米，高约10厘米。放在地上，你就会发现车里有三个运动员，有羽毛球冠军张怡宁，有女子体操冠军邓琳琳，还有乒乓球冠军王楠，样子和真人一样，非常好看，里面算司机在内共有六个人。车门可以打开，也可以把人拿出来，功能可多了，我特别喜欢它。
有一次，我病了，自己在一个病房里躺着，感觉很没有意思，妈妈为我带来我最喜欢的玩具——遥控车，有了它陪伴，我不再孤单，心情好多了。我的病慢慢好了，我很感谢遥控车给我带来的快乐。
当我不开心的时候，我就把我的遥控车拿出来，和它玩一会，烦恼就跑的无影无踪。我感觉这辆遥控车就是我的好朋友。
……
我玩过很多玩具车，这辆旋风遥控车给我的印象最深。
这辆车全身都是金色的，只有轮胎是黑色的。它很小，但跑得很快，一秒钟可达2米。它的前轮是活动的，可以旋转360度。旋风车这个名字就是这样来的。
旋风车不但好玩儿，而且还能充电。遥控器下面有一个透明的玻璃盖，打开里面有一个充电器，只要把车子底盘上的小孔对到充电器的铁片上，车子就开始充电，电充满了充电器就会自动关闭。不用换电池就可以痛痛快快地玩了。
这个遥控车的设计真先进！
我有一个我最心爱的玩具――遥控车。遥控车是“雷速登”品牌的，并且是“1比32竞赛系列”的，这更让我喜欢它了。
我的遥控车特点还是很多，不是我在这里乱吹牛皮。特别是这辆小轿车的外貌：一身蓝色的车壳，透明的玻璃，就连雨刷都有，后面还有尾气管（尽管是假的）和车牌号。通过玻璃可以清楚的看见车的内部：圆圆的方向盘，座位上还写着“一帆风顺”几个字。车门和车舱可以打开，车舱还可以装东西呢。
不仅如此，我的车还可以为我小弟弟当“搬运工”，我小弟弟把他的玩具扔的老远的时候，我的遥控车就会“大显神通”，去把玩具“搬回来”。还有一个值得一提的特点，就是它的速度，丝毫不亚于“头文字D”里周杰伦开车的速度。车子有时来个急刹车，就横摆在那里了。还有时拐弯时刹车，车子就掉了头。这些足可以显出它的速度之快吧。
我的遥控车，我喜欢它。如果它是真的赛车的话，我要带着它环游全世界！
我最喜欢的玩具是我的遥控车。它是暑假去爷爷家的'时候买的，
平时我会把它放在我的玩具箱里，周末的时候拿出来玩一下。
它全身都是黄色的，车顶有两条黑色的线，方向盘也是黑色的，因为它是一辆跑车，所以车里面只有两个座椅。它的车灯是银白色的，一启动两个灯闪烁非常漂亮。轮胎是一个皮套一个白色的内圈，轮胎皮上布满了小疙瘩，那些小疙瘩是起防滑的作用的。
启动小汽车，它会发出和真车一模一样的声音。我操控它时，车前方的“眼睛”就亮了起来，像看见了自己很喜欢的东西。它“跑”起来飞快，我必须小跑才能追上它呢！当我正玩得起劲时，它突然不动了，原来是没电了，我拿出充电线给它充上。充电时它后面的“眼睛”会亮起来，当“眼睛”不亮了，就说明电充好了，它又可以开心的和我玩了。
这就是我最喜欢的遥控车，我最心爱的玩具！
我六一儿童节的时候，妈妈给我买来一辆遥控车，我非常喜欢。对这辆车，我给它起了个名字：风影号!和普通遥控车一样，他有个车灯，四个光滑轮胎，但它有一个与其他车不同的一个特点，他车灯前有一个闪亮的标志，它的金黄色车身颜色，让我承认他是世界上“最”漂亮的遥控车。
有一次，我在练车时，在想怎样才能“飘移”呢?你们可能不知道：“什么是飘移?”告诉你们：“飘移是指四个车轮在斜向侧滑的同时，改变车辆行驶方向来转弯的高驾驶技术，许多车都想追求这种技术。”“马上进入弯道了，唉，肯定翻车。”“嚓……!我惊奇的发现我的风影号竟奇迹般“飘”过了弯道。我抱起风影号跑向远处……
我现在有了很多玩具，但我仍然很喜欢他，它给了我的童年无穷的乐趣，我喜欢的玩具——风影号!
在我最喜爱玩的玩具中，谁都比不上我心爱的遥控车了。
它有一本大词典大小，它的车窗呈蓝色，车后有黄色的闪电符号，样子可真帅。车的门那儿有一串黑色的英文，车的前面有一个很可怕的魔鬼标志。
它由塑料件、橡胶轮子、马达和电线等组成，在它背面有一个用螺丝拧紧的一块塑料板，这里面就是用来装电池的位置了。
你们可能会想：它该怎样跑呢？别忘的车的遥控器了，它的天线几乎全是绿的，其它的地方都是红色和黄色的。按一下上箭头键，车就会向前跑，按下箭头它就会向后退，按左箭头会向左拐弯，按右箭头就会向右拐弯。遥控器的下方有两个黄色的按钮。一个小喇叭形的按钮，一按就会有“嘀嘀”地叫声，按下一个锁形的按键，就会把遥控器关掉，不能再遥控了，如果再按一下，就会打开遥控器。
它是我最喜欢的玩具，没事无聊的时候，一玩它不愉快的事就烟消云散。它是我的“知心朋友”，也是我解闷时必不可少的玩具。
我有三个遥控车，我特别喜欢最大的那个遥控车。
因为它不但动作特别灵活，外形漂亮，而且关于它还有一件难过事呢。你们想听吗？还是让我先说说他的外形吧。他满身都是红色的，黑黑的、宽宽的轮胎，使它的速度更快。他还有着像兔子耳朵一样的天线，一收到信号急忙就跑。在车的里面有七个闪闪发光的彩灯。里面有七个座位好像是在迎接七个小矮人似的。它的上面有一个像滑板一样的东西，好想证明能在冰上走。对了怎么把故事给忘了。那是三月一日的那一天，我把遥控车带到了学校。下课了，我拿出遥控车，当时有许多人围着我，都想玩儿一玩儿我的遥控车。尤其是韩云龙，如果我不给韩云龙玩呢，他就生气。我要给韩云龙呢！我又玩儿不找了，我又心疼电池钱。
于是我想出了一个妙计，我说“你玩吧，玩没电了也行，你应答应我一个条件，给我买几节新电池吧。”韩云龙吓的就说我不玩了。怎么样这招好使吧！
我有三辆遥控车，特别喜欢最大的一辆。因为它不仅外形非常灵活漂亮，还有一个可悲的地方。你想听吗？先说他的长相。他身上覆盖着红黑宽的轮胎，这让它跑得更快。他还有兔子耳朵一样的天线，一收到信号就跑。
车里有七盏闪闪发光的彩灯。里面有七个座位，好像他们在欢迎七个小矮人。上面有类似滑板的东西，所以我想证明我可以在冰上行走。对了，怎么才能忘记故事？那是3月1号，我把遥控车带到了学校。下课后，我拿出我的遥控车。当时很多人围着我，想玩我的遥控车。尤其是韩云龙，我不跟他玩会生气。我要给韩云龙！又找不到了，电池钱的事我也很难受。所以我想出了一个聪明的计划。
我说：“你会玩。不用电也可以玩。你应该答应我一个条件，给我买些新电池。”韩云龙吓得说我不玩了。这个招数怎么样？
大学是干嘛的地方？无论多高的学历和职称，不会设计、制造教具，不会设计、制造教学仪器，不会维修仪器和设备；用你父母的钱进口教学仪器模仿了委托工厂仿制就是佼佼者；用你父母的钱请校外的人来维修设备、从校外采购配件；用你父母的钱请教学仪器生产企业提供教学实验讲义，将作者填上他们的名字就有教学突出成就奖；教你背诵的公式和外语，永远也比不上美国麻省理工学院在网上公开的教材内容。学生也不要埋怨学费贵，除了上面教师的原因，你们自己的基础实验、专业课就上的迷迷糊糊的，高额投资下的创新实验项目、挑战杯、科技竞赛、毕业论文、商业开发，都见不得阳光，将真金白银变成了一堆堆的垃圾！！！！
这个应容易。加上一个温度传感器，不同温度控制电机的不同速度就可以。
<正>本实用新型涉及一种环保型多功能空调扇,属电风扇,它至少包括有电扇体、香柜体和制冷机体三部分中之二,从上至下或从左至右按其顺序组合,彼此间由紧固件连接后,设一个与所控制电器连接的电控制盘。其结构简单,成本低,可供室内调温、调湿、除味及净化空气之用,其应用前景非常广阔。该专利投资效益:①该技术是现有的空调厂、暖风机厂、风机盘管厂的最好的接产单位,对资金不足的小企业,可采用外加工的方式,自己组装。对于资金雄厚的大企业就无所谓了,具体需要多【分类号】：TM925.11【DOI】：CNKI:ISSN:1002-6673.0.2007-01-041【正文快照】：本实用新型涉及一种环保型多功能空调扇,属电风扇,它至少包括有电扇体、香柜体和制冷机体三部分中之二,从上至下或从左至右按其顺序组合,彼此间由紧固件连接后,设一个与所控制电器连接的电控制盘。其结构简单,成本低,可供室内调温、调湿、除味及净化空气之用,其应用前景非常广
很快就更何况国际化个vjmhgjkg 好看客户均可将根据客户鬼哭狼嚎
呵呵，风扇控制器，也许是，控制风扇风量呢，分级的
开题报告的格式(通用) 由于开题报告是用文字体现的论文总构想，因而篇幅不必过大，但要把计划研究的课题、如何研究、理论适用等主要问题说清楚，应包含两个部分：总述、提纲。 1 总述开题报告的总述部分应首先提出选题，并简明扼要地说明该选题的目的、目前相关课题研究情况、理论适用、研究方法、必要的数据等等。2 提纲开题报告包含的论文提纲可以是粗线条的，是一个研究构想的基本框架。可采用整句式或整段式提纲形式。在开题阶段，提纲的目的是让人清楚论文的基本框架，没有必要像论文目录那样详细。3 参考文献开题报告中应包括相关参考文献的目录4 要求开题报告应有封面页，总页数应不少于4页。版面格式应符合以下规定。开 题 报 告 学 生： 一、 选题意义 1、 理论意义 2、 现实意义 二、 论文综述 1、 理论的渊源及演进过程 2、 国外有关研究的综述 3、 国内研究的综述 4、 本人对以上综述的评价 三、 论文提纲 前言、 一、1、2、3、�6�1�6�1�6�1 �6�1�6�1�6�1二、1、2、3、�6�1�6�1�6�1 �6�1�6�1�6�1三、1、2、3、结论 四、论文写作进度安排 毕业论文开题报告提纲一、开题报告封面：论文题目、系别、专业、年级、姓名、导师二、目的意义和国内外研究概况三、论文的理论依据、研究方法、研究内容四、研究条件和可能存在的问题五、预期的结果六、进度安排
本系统主要由单片机和GSM短信模块组成，借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，以最直观的中文短消息或电话形式，直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。它采用主动式红外传感器进行检测，变有形的传统防盗网防盗窗为无形，给火灾时的逃生提供方便。并配备烟雾传感器和燃气泄漏传感器，实现防火、防燃气泄漏的作用。【关键词】单片机 GSM模块 传感器237513901
Abstract: This article mainly elaborated has used the indoor remote control lighting set-up which the infrared way realized, used MCS-51 series AT89C205 8 monolithic integrated circuit microprocessors, realized the infrared remote control launch and the receive through the software simulation. Realizes the indoor remote control illumination to have several main methods, has chosen the most economical most practical one way through the comparison, is also by the infrared way. This systems synthesis has utilized the infrared wireless remote control technology, the monolithic integrated circuit control technology as well as analogous circuit's related knowledge. The design included has launched and accepts two parts. The transmission circuit by the instruction key, the command code electric circuit, the tone circuit, the driving circuit, the transmission circuit and so on several parts is composed. The acceptor by the accepting circuit, the amplifying circuit, demodulates the electric circuit, the instruction decoding circuit, the driving circuit, the executive circuit and so on several parts is composed. Finally realizes the different pressed key to control several different electric circuit's functions. Through the test, system's performance has met the anticipated requirements. key word: Infrared; AT89C2051; TL0038; Remote control 我刚翻译过！！！
智能无线防盗系统的设计 摘要：系统地介绍智能无线防盗系统的基本原理、组成框图，详细地描述电话网络的接收方法；论述热释电红外传感器、语音等电路，给出部分基本电路和软件流程。 关键词：无线防盗 报警 热释电红外传感器 随着国家智能化小区建设的推广，防盗系统已成为智能小区的必需设备。本文利用单片机控制技术和无线网络技术，开发一种具有联网功能的智能无线防盗系统，并开发相关的传感器。采用无线数据传输方式，不需重新布线，特别适用于已装修用户及布线不方便的场合。 1 智能无线防盗系统的基本原理 智能无线防盗系统由传感器、家庭智能报警器、物业管理中心接警主机及相关的控制管理软件组成。图1为家庭智能报警器方框图，图2为物业管理中心接警主机方框图。 1.1 主机电路 如图1所示，主机电路由射频接收模块接收传大吃一惊器发来的报警信号，通过解码器（PT2272）解码后得到报警传感器的地址和数据类型只有主机和传感器地址相同时才能被主机接收。解码输出的数字代表传感器类型解骊输出信号进入CPU的INT1，触发中断处理程序。中断处理程序通过DTMF收发电路，拨打用户预先设好的电话号码（如手机号码，办公室号码）进行远程拨号报警；同时，启动语音电路，将预先录制好的语音信号通过电话线传给主人，实现语音提示通信功能。CPU输出警笛触发信号，经放大后推动警笛或喇叭，以驱赶和震胁盗贼。用户还可通过电话线进行远程设/布防，及输入远程控制信号，通过8路控制输出端控制有线连接的电器设备，也可通过编码电路和射频发射模块控制无线连接的电器设备。显示部分采用RT12232A图形点阵LCD模块，实现汉字显示功能；显示报警时间与报警类型。键盘可实现密码修改、语音录入和信息查看功能。 物业管理中心的接收主机具有家庭报警主机的功能外，还可以通过RS232实现与物业管理中心的通信 功能，实现联网和小区控制。 1.1.1 DTMF收发电路 要实现电话线远程通信，关键部分为DTMF收发电路。它将实现自动拨号、忙音识别、铃声识别、远程接键数字信号识别等功能。我们选用MT8888双音多频（DTMF）收发器，与单片机及音频放大电路组合，实现各种信号音的检测及DTMF信号的产生，并将DTMF信号送到电话线上，如图3所示。 MT8888是采用CMOS工艺生产的DTMF信号收发一体的集成电路。它的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式D/A变换器，可发出16种双音多频DTMF信号。接收部分用于完成DTMF信号的妆收、分离和译码，并以4位并行二进制码的方式输出。 图3 选择中断模式时，当接收或发送了有效的音频信号后IRQ/CP脚输出低电平，产生中断信号供给CPU，在延迟控制电压的跳变缘将数据锁存至输出端；当选择呼叫过程（CP）方式时，只能接收250～550Hz的信号音，在拒收或无输入时，IRQ/CP脚输出低电平。 （1）电话信号音格式 忙音：450Hz,350ms有，350ms无。拨号音：450Hz，持续。回铃音：450Hz，1s有，4s无。 （2）信号音的判断方式 将MT8888的IRQ/CP脚连到AT89S52的T0脚，电话呼叫过程中的各种信号音经MT8888滤波限幅后得到方波，由MT8888的IRQ输出到AT89S52的T0脚，对T0脚信号记数5s。计数值位于2175～2357范围内，为拨号音；计数值位于1041～1212范围内，为忙音；计数值位于425～475范围内，为回铃音。在实际编程中，考虑到计数的误差以及程序的简化，可将范围适当放宽，但不能重叠。 (3)自动摘机 控制器与家里电话并接在一条电话线上。为了实现报警放打电话共用一条线，摘机电路按如下设置：将电话振铃信号通过光电耦合器TP521输入到AT89S52的IT脚，进行计数。接到振铃信号时，若连续振铃10次用户还没有摘机，则自动转到家庭智能报警器，CPU置P1.5脚为“1”，使继电器K1吸合，实现自动摘机功能。若在这10次振铃过程中，用户接通了电话，则控制器不响应，这样，使得控制器与电话不互相干扰。摘机后，检测MT8888输出的双音多频信号，以读出用户发来的远程信息，实现远程通信与控制功能。 图4 （4）自动报警 当接收到热释电传感器等发来的无线报警信号后，CPU立即发出报警信号，通过电话线传到远程用户。报警方式如下：用户通过面板设备10个报警电话，将它们存入24C04存储器中。当接到警情后，从第1个电话开始拨号，一直拨到第10个，来回拨3遍。如果任意一个电话回送了“#”键确认信号，即意味着报警已收到，不再继续拨号。每个号码需拨号。每个号码需拨号时间100ms，号码之间留500ms间隔。拨号时，先检测24C04中存储的电话号码。若为空，即未设此电话，跳过不拨，继续拨下一个电话号码。这样，用户可随意设置数个报警电话号码。我们规定号码长度最多不超过4位，以便存在24C04中。 1.1.2 语音电路 为了便于通信，采用了语音芯片，实现语音指示和报警功能。ISD1420为单片语音记录、回放一体化芯片，记录时长为20s；可被划分为160小段，每段125ms。当REC脚为低电平时，进行录音，PLAYE或PLAYL为低时进行放音，ISD1420可进行连续录音，也可进行分段录音。 分段放音：先送停止录放音码P1.2～P1.4=000，再送放音首地址A7～A0，P1.3或P1.4为低电平（PLAYE或PLAYL）开始放音；延时进行放音，最后送停止录放音码P1.2～P1.4=000，完成本段放音。重复上述过程，可分段放出数段语音。图4为语音电路原理。 1.1.3 编/解码电路 PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗、低价位、通用编解码电路。PT2262/2272最多可有12位（A0～A11）三态地址端引脚（悬空、接高电平、接低电平），任意组合可提供531441地址码。 PT2262最多可有6位（D0～D5）数据端引脚，设定的地址码和数据码从17脚串行输出。编码芯片PT2262发出的编码信号由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字。地址码必须与家庭控制主机内解码芯片PT2272编址相同，以区分家庭控制器；数据码可用于区分传感器类型。当有报警信号时，PT2262的14脚为低电平，使能PT2262，从17脚输出编码信号，通过射频模块发射出去。 解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对，VT脚才输出高电平，送到89S52的INT1，触发中断处理程序，以读取D0～D3的数据码，得知报警传感器状态和报警类型。图5为编/解码电路原理。 1.1.4 射频发射模块与射频接收模块 射频发射模块与射频接收模块原理如图6和图7所示，工作频率为433MHz。最大传输距离可达1000m。 1.2 传感器设计 1.2.1 被动红外热释电传感器 人体有恒定的体温，一般在37℃，所以会发出特定波长为10μm左右的红外线。被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μm左右的红外线，通过菲涅尔滤光片增强后，聚集到红外感应源上。红外感应源泉通常采用热释电元件。这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时将会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后产生报警信号。 图8为双元热释电红外检测元件LHI968的内部电路。它由两个双元热释电陶瓷，感应红外信号，再经场效应管放大输出。D端的电阻和S端的电容具有抗电磁干扰能力。 图7 信号从S端引出经前级放大，通过47μF电容后再次放大，与设定门限电压进行比较，获得报警输出信号。47μF电容能够除直流成分，从而消除了使用环境（阳光、灯光、火源泉等）对探测器的影响，后面再加一延时触发电路以便主人设防与撤防。现在已有专用集成芯片BISS0001实现以上功能。为了适应主人进门时撤防的需要，设计一报警延时电路。延时长度须满足：当人以1m/s的速度从探测器的正前方移动0.2m，不产生报警；但移动3m应报警，测试速度应能检测0.3～3m/s或更宽的速度范围。 1.2.2 门磁传大吃一惊器 无线门磁传感器一般案卷在门内侧的上方。它由两部分组成：较小的部件为永磁体，内部有一块永久磁铁，用来产生恒定的磁场；较大的是无线门磁主体，内部有一个常开型的干簧管。当永磁体和干簧管靠得很近时（小于5mm），无线门磁传感器处于工作守候状态；当永磁体离开干簧管一定距离后，无线门磁传感器立即发射包含地址编码和自身识别码（也就是数据码）的433MHz的高频无线电信号。主机通过识别这个无线电信号的地址码，判断是否为同一个报警系统，然后根据自身识别码（也就是数据码），确定是哪一个无线门磁报警。 2 网络中心控制主机设计 网络中心控制主机设计与家庭控制器基本相同，只是加了一个RS232接口，实现与PC机相连。通过放在物管中心的PC机实现小区网络监控功能。 结语 采用现有电话网络，结合射频无线通信技术和单片机网络控制技术，使本防盗报警系统经济、可靠，组网灵活；家庭无需为传感器布线；具有广泛的市场发展前景。
本科论文不能抄袭,只能借鉴,这有多个专业的论文,可供参考,1.基于labVIEW虚拟滤波器的设计与实现 2.双闭环直流调速系统设计 3.单片机脉搏测量仪 4.单片机控制的全自动洗衣机毕业设计论文 5.FPGA电梯控制的设计与实现 6.恒温箱单片机控制 7.基于单片机的数字电压表 8.单片机控制步进电机毕业设计论文 9.函数信号发生器设计论文 10.110KV变电所一次系统设计 11.报警门铃设计论文 12.51单片机交通灯控制 13.单片机温度控制系统 14.CDMA通信系统中的接入信道部分进行仿真与分析 15.仓库温湿度的监测系统 16.基于单片机的电子密码锁 17.单片机控制交通灯系统设计 18.基于DSP的IIR数字低通滤波器的设计与实现 19.智能抢答器设计 20.基于LabVIEW的PC机与单片机串口通信 21.DSP设计的IIR数字高通滤波器 22.单片机数字钟设计 23.自动起闭光控窗帘毕业设计论文 24.三容液位远程测控系统毕业论文 25.基于Matlab的PWM波形仿真与分析 26.集成功率放大电路的设计 27.波形发生器、频率计和数字电压表设计 28.水位遥测自控系统 毕业论文 29.宽带视频放大电路的设计 毕业设计 30.简易数字存储示波器设计毕业论文 31.球赛计时计分器 毕业设计论文 32.IIR数字滤波器的设计毕业论文 33.PC机与单片机串行通信毕业论文 34.基于CPLD的低频信号发生器设计毕业论文 35.110kV变电站电气主接线设计 36.m序列在扩频通信中的应用 37.正弦信号发生器 38.红外报警器设计与实现 39.开关稳压电源设计 40.基于MCS51单片机温度控制毕业设计论文 41.步进电动机竹竿舞健身娱乐器材 42.单片机控制步进电机 毕业设计论文 43.单片机汽车倒车测距仪 44.基于单片机的自行车测速系统设计 45.水电站电气一次及发电机保护 46.基于单片机的数字显示温度系统毕业设计论文 47.语音电子门锁设计与实现 48.工厂总降压变电所设计-毕业论文 49.单片机无线抢答器设计 50.基于单片机控制直流电机调速系统毕业设计论文 51.单片机串行通信发射部分毕业设计论文 52.基于VHDL语言PLD设计的出租车计费系统毕业设计论文 53.超声波测距仪毕业设计论文 54.单片机控制的数控电流源毕业设计论文 55.声控报警器毕业设计论文 56.基于单片机的锁相频率合成器毕业设计论文 57.基于Multism/protel的数字抢答器 58.单片机智能火灾报警器毕业设计论 59.无线多路遥控发射接收系统设计毕业论文 60.单片机对玩具小车的智能控制毕业设计论文 61.数字频率计毕业设计论文 62.基于单片机控制的电机交流调速毕业设计论文 63.楼宇自动化--毕业设计论文 64.车辆牌照图像识别算法的实现--毕业设计 65.超声波测距仪--毕业设计 66.工厂变电所一次侧电气设计 67.电子测频仪--毕业设计 68.点阵电子显示屏--毕业设计 69.电子电路的电子仿真实验研究 70.基于51单片机的多路温度采集控制系统 71.基于单片机的数字钟设计 72.小功率不间断电源(UPS)中变换器的原理与设计 73.自动存包柜的设计 74.空调器微电脑控制系统 75.全自动洗衣机控制器 76.电力线载波调制解调器毕业设计论文 77.图书馆照明控制系统设计 78.基于AC3的虚拟环绕声实现 79.电视伴音红外转发器的设计 80.多传感器障碍物检测系统的软件设计 81.基于单片机的电器遥控器设计 82.基于单片机的数码录音与播放系统 83.单片机控制的霓虹灯控制器 84.电阻炉温度控制系统 85.智能温度巡检仪的研制 86.保险箱遥控密码锁 毕业设计 87.10KV变电所的电气部分及继电保护 88.年产26000吨乙醇精馏装置设计 89.卷扬机自动控制限位控制系统 90.铁矿综合自动化调度系统 91.磁敏传感器水位控制系统 92.继电器控制两段传输带机电系统 93.广告灯自动控制系统 94.基于CFA的二阶滤波器设计 95.霍尔传感器水位控制系统 96.全自动车载饮水机 97.浮球液位传感器水位控制系统 98.干簧继电器水位控制系统 99.电接点压力表水位控制系统 100.低成本智能住宅监控系统的设计 101.大型发电厂的继电保护配置 102.直流操作电源监控系统的研究 103.悬挂运动控制系统 104.气体泄漏超声检测系统的设计 105.电压无功补偿综合控制装置 106.FC-TCR型无功补偿装置控制器的设计 107.DSP电机调速 108.150MHz频段窄带调频无线接收机 109.电子体温计 110.基于单片机的病床呼叫控制系统 111.红外测温仪 112.基于单片微型计算机的测距仪正文 113.智能数字频率计 114.基于单片微型计算机的多路室内火灾报警器 115.信号发生器 116.基于单片微型计算机的语音播出的作息时间控制器 117.交通信号灯控制电路的设计 118.基于单片机步进电机控制系统设计 119.多路数据采集系统的设计 120.电子万年历 121.遥控式数控电源设计 122.110kV降压变电所一次系统设计 123.220kv变电站一次系统设计 124.智能数字频率计 125.信号发生器 126.基于虚拟仪器的电网主要电气参数测试设计 127.基于FPGA的电网基本电量数字测量系统的设计 128.风力发电电能变换装置的研究与设计 129.电流继电器设计 130.大功率电器智能识别与用电安全控制器的设计 131.交流电机型式试验及计算机软件的研究 132.单片机交通灯控制系统的设计 133.智能立体仓库系统的设计 134.智能火灾报警监测系统 135.基于单片机的多点温度检测系统 136.单片机定时闹钟设计 137.湿度传感器单片机检测电路制作 138.智能小车自动寻址设计--小车悬挂运动控制系统 139.探讨未来通信技术的发展趋势 140.音频多重混响设计 141.单片机呼叫系统的设计 142.基于FPGA和锁相环4046实现波形发生器 143.基于FPGA的数字通信系统 144.基于单片机的带智能自动化的红外遥控小车 145.基于单片机AT89C51的语音温度计的设计 146.智能楼宇设计 147.移动电话接收机功能电路 148.单片机演奏音乐歌曲装置的设计 149.单片机电铃系统设计 150.智能电子密码锁设计 151.八路智能抢答器设计 152.组态控制抢答器系统设计 153.组态控制皮带运输机系统设计 154..基于单片机控制音乐门铃 155.基于单片机控制文字的显示 156.基于单片机控制发生的数字音乐盒 157.基于单片机控制动态扫描文字显示系统的设计 158.基于LMS自适应滤波器的MATLAB实现 159.D功率放大器毕业论文 160.无线射频识别系统发射接收硬件电路的设计 161.基于单片机PIC16F877的环境监测系统的设计 162.基于ADE7758的电能监测系统的设计 163.智能电话报警器 164.数字频率计 课程设计 165.多功能数字钟电路设计 课程设计 166.基于VHDL数字频率计的设计与仿真 167.基于单片机控制的电子秤 168.基于单片机的智能电子负载系统设计 169.电压比较器的模拟与仿真 170.脉冲变压器设计 171.MATLAB仿真技术及应用 172.基于单片机的水温控制系统 173.基于FPGA和单片机的多功能等精度频率计 174.发电机－变压器组中微型机保护系统 175.基于单片机的鸡雏恒温孵化器的设计 176.数字温度计的设计 177.生产流水线产品产量统计显示系统 178.水位报警显时控制系统的设计 179.红外遥控电子密码锁的设计 180.基于MCU温控智能风扇控制系统的设计 181.数字电容测量仪的设计 182.基于单片机的遥控器的设计 183.200电话卡代拨器的设计 184.数字式心电信号发生器硬件设计及波形输出实现 185.电压稳定毕业设计论文 186.基于DSP的短波通信系统设计(IIR设计) 187.一氧化碳报警器 188.网络视频监控系统的设计 189.全氢罩式退火炉温度控制系统 190.通用串行总线数据采集卡的设计 191.单片机控制单闭环直流电动机的调速控制系统 192.单片机电加热炉温度控制系统 193.单片机大型建筑火灾监控系统 194.USB接口设备驱动程序的框架设计 195.基于Matlab的多频率FMICW的信号分离及时延信息提取 196.正弦信号发生器 197.小功率UPS系统设计 198.全数字控制SPWM单相变频器 199.点阵式汉字电子显示屏的设计与制作 200.基于AT89C51的路灯控制系统设计 201.基于AT89C51的宽范围高精度的电机转速测量系统 202.开关电源设计 203.基于PDIUSBD12和K9F2808简易USB闪存设计 204.微型机控制一体化监控系统 205.直流电机试验自动采集与控制系统的设计 206.新型自动装弹机控制系统的研究与开发 207.交流异步电机试验自动采集与控制系统的设计 208.转速闭环控制的直流调速系统的仿真与设计 209.基于单片机的数字直流调速系统设计 210.多功能频率计的设计 211.18信息移频信号的频谱分析和识别 212.集散管理系统—终端设计 213.基于MATLAB的数字滤波器优化设计 214.基于AT89C51SND1C的MP3播放器 215.基于光纤的汽车CAN总线研究 216.汽车倒车雷达 217.基于DSP的电机控制 218.红外恒温控制器的设计与制作 219.串联稳压电源的设计 220.智能编码电控锁设计 221.多用定时器的电路设计与制作 222.基于单片机的数字电压表设计 223.智能饮水机控制系统 224.自行车 车速 报警系统 225.大棚仓库温湿度自动控制系统 226.浮点数运算FPGA实现 227.自行车里程,速度计的设计 228.等精度频率计的设计 229.人体健康监测系统设计 230.基于单片机的音乐喷泉控制系统设计 231.基于嵌入式系统的原油含水分析仪的硬件与人机界面设 232.基于LabVIEW环境下虚拟调幅波解调器的设计 233.虚拟示波器的设计 234.红外线遥控器系统设计 235.基于LabVIEW的虚拟频谱分析仪的研究与设计 236.低频功率放大器设计 237.银行自动报警系统 238.超媒体技术 239.数字电子钟的设计与制作 240.温度报警器的电路设计与制作 241.数字电子钟的电路设计 242.鸡舍电子智能补光器的设计 243.高精度超声波传感器信号调理电路的设计 245.电子密码锁的电路设计与制作 246.单片机控制电梯系统的设计 247.常用电器维修方法综述 248.控制式智能计热表的设计 249.电子指南针设计 250.汽车防撞主控系统设计 251.单片机的智能电源管理系统 252.电力电子技术在绿色照明电路中的应用 253.电气火灾自动保护型断路器的设计 254.基于单片机的多功能智能小车设计 255.对漏电保护器安全性能的剖析 256.解析民用建筑的应急照明 257.电力拖动控制系统设计 258.110kV区域降压变电所电气系统的设计 259.ATMEIL AT89系列通用单片机编程器的设计 260.基于单片机的金属探测器设计 261.双闭环三相异步电动机串级调速系统 262.基于单片机技术的自动停车器的设计 263.自动剪板机单片机控制系统设计 264.单片机电器遥控器的设计 265.试论供电系统中的导体和电器的选择 266.浅论10KV供电系统的继电保护的设计方案 267.论无线通信技术热点及发展趋势 268.论工厂的电气照明 269.论供电系统中短路电流及其计算 270.电气设备的选择与校验 271.电气控制线路的设计原则 272.蓄电池性能测试仪设计 273.红外恒温控制器的设计与制作 274.串联稳压电源的设计 275.智能编码电控锁设计 276.多用定时器的电路设计与制作 277.基于单片机的数字电压表设计 278.智能饮水机控制系统 279.自行车 车速 报警系统 280.大棚仓库温湿度自动控制系统 281.浮点数运算FPGA实现 282.自行车里程,速度计的设计 283.等精度频率计的设计 284.声纳式高度计系统设计和研究 285.集约型无绳多元心脉传感器研究与设计 286.电气电子信息工程,通信工程,课程设计 287.CJ20-63交流接触器的工艺与工装 288.六路抢答器设计 289.V-M双闭环不可逆直流调速系统设计 290.机床润滑系统的设计 291.塑壳式低压断路器设计 292.直流接触器设计 293.SMT工艺流程及各流程分析介绍 294.大棚温湿自动控制系统 295.基于单片机的短信收发系统设计 ――硬件设计 296.三层电梯的单片机控制电路 297.交通灯89C51控制电路设计 298.基于D类放大器的可调开关电源的设计 299.直流电动机的脉冲调速 300.红外快速检测人体温度装置的设计与研制 301.基于8051单片机的数字钟 302.48V25A直流高频开关电源设计 303.继电器保护毕业设计 304.电力系统电压频率紧急控制装置研究 305.用单片机控制的多功能门铃 306.全氢煤气罩式炉的温度控制系统的研究与改造 307.基于ATmega16单片机的高炉透气性监测仪表的设计 308.基于MSP430的智能网络热量表 309.火电厂石灰石湿法烟气脱硫的控制 310.家用豆浆机全自动控制装置 311.新型起倒靶控制系统的设计与实现 312.软开关技术在变频器中的应用 313.中频感应加热电源的设计 314.智能小区无线防盗系统的设计 315.智能脉搏记录仪系统 316.直流开关稳压电源设计 317.用单片机实现电话远程控制家用电器 318.无线话筒制作 319.温度检测与控制系统 320.数字钟的设计 321.汽车尾灯电路设计 322.篮球比赛计时器的硬件设计 323.节能型电冰箱研究 324.交流异步电动机变频调速设计 325.基于单片机控制的PWM调速系统 326.基于单片机的数字温度计的电路设计 327.基于Atmel89系列芯片串行编程器设计 328.基于单片机的实时时钟 329.基于MCS-51通用开发平台设计 330.基于MP3格式的单片机音乐播放系统 331.基于单片机的IC卡智能水表控制系统设计 332.基于MATLAB的FIR数字滤波器设计 333.单片机水温控制系统 334.基于PIC16F74单片机串行通信中继控制器 335.火灾自动报警系统336.基于单片机的电子时钟控制系统337.基于单片机mega16L的煤气报警器的设计338.微机型高压电网继电保护系统的设计 339.智能毫伏表的设计 340.基于单片机的波形发生器设计341.国产化PLC的研制 342.串行显示的步进电机单片机控制系统 343.编码发射与接收报警系统设计：看护机 345.编码发射接收报警设计：爱情鸟346.基于IC卡的楼宇门禁系统的设计 347.基于DirectShow的视频监控系统 348.智能机器人的研究与设计 ——自动循轨和语音控制的349.基于CPLD的出租车计价器设计——软件设计 350.B2C电子商务在线信任模型实证研究
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液压伺服系统设计 液压伺服系统设计 在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大元件。液压伺服系统能以小功率的电信号输入，控制大功率的液压能（流量与压力）输出，并能获得很高的控制精度和很快的响应速度。位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下： 1）明确设计要求：充分了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求，并应详细分析负载条件。 2）拟定控制方案，画出系统原理图。 3）静态计算：确定动力元件参数，选择反馈元件及其它电气元件。 4）动态计算：确定系统的传递函数，绘制开环波德图，分析稳定性，计算动态性能指标。 5）校核精度和性能指标，选择校正方式和设计校正元件。 6）选择液压能源及相应的附属元件。 7）完成执行元件及液压能源施工设计。 本章的内容主要是依照上述设计步骤，进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法。由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统，所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主。 4.1 全面理解设计要求 4.1.1 全面了解被控对象 液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部分，它必须满足主机在工艺上和结构上对其提出的要求。例如轧钢机液压压下位置控制系统，除了应能够承受最大轧制负载，满足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程，调节速度和控制精度等要求外，执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束，结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求。要设计一个好的控制系统，必须充分重视这些问题的解决。所以设计师应全面了解被控对象的工况，并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识，使设计的控制系统满足被控对象的各项要求。 4.1.2 明角设计系统的性能要求 1）被控对象的物理量：位置、速度或是力。 2）静态极限：最大行程、最大速度、最大力或力矩、最大功率。 3）要求的控制精度：由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节（如摩擦力、死区等）以及传感器引起的系统误差，定位精度，分辨率以及允许的飘移量等。 4）动态特性：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定，响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定； 5）工作环境：主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求； 6）特殊要求；设备重量、安全保护、工作的可靠性以及其它工艺要求。 4.1.3 负载特性分析 正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题。它直接影响系统的组成和动力元件参数的选择，所以分析负载特性应尽量反映客观实际。液压伺服系统的负载类型有惯性负载、弹性负载、粘性负载、各种摩擦负载（如静摩擦、动摩擦等）以及重力和其它不随时间、位置等参数变化的恒值负载等。 4.2 拟定控制方案、绘制系统原理图 在全面了解设计要求之后，可根据不同的控制对象，按表6所列的基本类型选定控制方案并拟定控制系统的方块图。如对直线位置控制系统一般采用阀控液压缸的方案，方块图如图36所示。图36 阀控液压缸位置控制系统方块图表6 液压伺服系统控制方式的基本类型伺服系统 控制信号 控制参数 运动类型 元件组成机液电液气液电气液 模拟量数字量位移量 位置、速度、加速度、力、力矩、压力 直线运动摆动运动旋转运动 1.阀控制：阀-液压缸，阀-液压马达2.容积控制：变量泵-液压缸；变量泵-液压马达；阀-液压缸-变量泵-液压马达3.其它：步近式力矩马达 4.3 动力元件参数选择 动力元件是伺服系统的关键元件。它的一个主要作用是在整个工作循环中使负载按要求的速度运动。其次，它的主要性能参数能满足整个系统所要求的动态特性。此外，动力元件参数的选择还必须考虑与负载参数的最佳匹配，以保证系统的功耗最小，效率高。 动力元件的主要参数包括系统的供油压力、液压缸的有效面积（或液压马达排量）、伺服阀的流量。当选定液压马达作执行元件时，还应包括齿轮的传动比。 4.3.1 供油压力的选择 选用较高的供油压力，在相同输出功率条件下，可减小执行元件——液压缸的活塞面积（或液压马达的排量），因而泵和动力元件尺寸小重量轻，设备结构紧凑，同时油腔的容积减小，容积弹性模数增大，有利于提高系统的响应速度。但是随供油压力增加，由于受材料强度的限制，液压元件的尺寸和重量也有增加的趋势，元件的加工精度也要求提高，系统的造价也随之提高。同时，高压时，泄漏大，发热高，系统功率损失增加，噪声加大，元件寿命降低，维护也较困难。所以条件允许时，通常还是选用较低的供油压力。 常用的供油压力等级为7MPa到28MPa，可根据系统的要求和结构限制条件选择适当的供油压力。 4.3.2 伺服阀流量与执行元件尺寸的确定 如上所述，动力元件参数选择除应满足拖动负载和系统性能两方面的要求外，还应考虑与负载的最佳匹配。下面着重介绍与负载最佳匹配问题。 （1）动力元件的输出特性 将伺服阀的流量——压力曲线经坐标变换绘于υ－FL平面上，所得的抛物线即为动力元件稳态时的输出特性，见图37。 图37 参数变化对动力机构输出特性的影响a）供油压力变化；b）伺服阀容量变化；c）液压缸面积变化 图中 FL——负载力，FL=pLA； pL——伺服阀工作压力； A——液压缸有效面积； υ——液压缸活塞速度， ； qL——伺服阀的流量； q0——伺服阀的空载流量； ps——供油压力。 由图37可见，当伺服阀规格和液压缸面积不变，提高供油压力，曲线向外扩展，最大功率提高，最大功率点右移，如图37a。 当供油压力和液压缸面积不变，加大伺服阀规格，曲线变高，曲线的顶点A ps不变，最大功率提高，最大功率点不变，如图37b。 当供油压力和伺服阀规格不变，加大液压缸面积A，曲线变低，顶点右移，最大功率不变，最大功率点右移，如图37c。 （2）负载最佳匹配图解法 在负载轨迹曲线υ－FL平面上，画出动力元件输出特性曲线，调整参数，使动力元件输出特性曲线从外侧完全包围负载轨迹曲线，即可保证动力元件能够拖动负载。在图38中，曲线1、2、3代表三条动力元件的输出特性曲线。曲线2与负载轨迹最大功率点c相切，符合负载最佳匹配条件，而曲线1、3上的工作点α和b，虽能拖动负载，但效率都较低。 （3）负载最佳匹配的解析法 参见液压动力元件的负载匹配。 （4）近似计算法在工程设计中，设计动力元件时常采用近似计算法，即按最大负载力FLmax选择动力元件。在动力元件输出特性曲线上，限定 FLmax≤pLA= ，并认为负载力、最大速度和最大加速度是同时出现的，这样液压缸的有效面积可按下式计算： （37） 图38 动力元件与负载匹配图形 按式37求得A值后，可计算负载流量qL，即可根据阀的压降从伺服阀样本上选择合适的伺服阀。近似计算法应用简便，然而是偏于保守的计算方法。采用这种方法可以保证系统的性能，但传递效率稍低。 （5）按液压固有频率选择动力元件 对功率和负载很小的液压伺服系统来说，功率损耗不是主要问题，可以根据系统要求的液压固有频率来确定动力元件。 四边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为 （38） 二边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为 （39） 液压固有频率ωh可以按系统要求频宽的（5～10）倍来确定。对一些干扰力大，负载轨迹形状比较复杂的系统，不能按上述的几种方法计算动力元件，只能通过作图法来确定动力元件。 计算阀控液压马达组合的动力元件时，只要将上述计算方法中液压缸的有效面积A换成液压马达的排量D，负载力FL换成负载力矩TL，负载速度换成液压马达的角速度 ，就可以得到相应的计算公式。当系统采用了减速机构时，应注意把负载惯量、负载力、负载的位移、速度、加速度等参数都转换到液压马达的轴上才能作为计算的参数。减速机构传动比选择的原则是：在满足液压固有频率的要求下，传动比最小，这就是最佳传动比。 4.3.3 伺服阀的选择 根据所确定的供油压力ps和由负载流量qL（即要求伺服阀输出的流量）计算得到的伺服阀空载流量q0，即可由伺服阀样本确定伺服阀的规格。因为伺服阀输出流量是限制系统频宽的一个重要因素，所以伺服阀流量应留有余量。通常可取15%左右的负载流量作为伺服阀的流量储备。 除了流量参数外，在选择伺服阀时，还应考虑以下因素： 1）伺服阀的流量增益线性好。在位置控制系统中，一般选用零开口的流量阀，因为这类阀具有较高的压力增益，可使动力元件有较大的刚度，并可提高系统的快速性与控制精度。 2）伺服阀的频宽应满足系统频宽的要求。一般伺服阀的频宽应大于系统频宽的5倍，以减小伺服阀对系统响应特性的影响。 3）伺服阀的零点漂移、温度漂移和不灵敏区应尽量小，保证由此引起的系统误差不超出设计要求。 4）其它要求，如对零位泄漏、抗污染能力、电功率、寿命和价格等，都有一定要求。 4.3.4 执行元件的选择 液压伺服系统的执行元件是整个控制系统的关键部件，直接影响系统性能的好坏。执行元件的选择与设计，除了按本节所述的方法确定液压缸有效面积A（或液压马达排量D）的最佳值外，还涉及密封、强度、摩擦阻力、安装结构等问题。 4.4 反馈传感器的选择 根据所检测的物理量，反馈传感器可分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器和力（或压力）传感器。它们分别用于不同类型的液压伺服系统，作为系统的反馈元件。闭环控制系统的控制精度主要决定于系统的给定元件和反馈元件的精度，因此合理选择反馈传感器十分重要。 传感器的频宽一般应选择为控制系统频宽的5～10倍，这是为了给系统提供被测量的瞬时真值，减少相位滞后。传感器的频宽对一般系统都能满足要求，因此传感器的传递函数可近似按比例环节来考虑。 4.5 确定系统方块图 根据系统原理图及系统各环节的传递函数，即可构成系统的方块图。根据系统的方块图可直接写出系统开环传递函数。阀控液压缸和阀控液压马达控制系统二者的传递函数具有相同的结构形式，只要把相应的符号变换一下即可。 4.6 绘制系统开环波德图并确定开环增益 系统的动态计算与分析在这里是采用频率法。首先根据系统的传递函数，求出波德图。在绘制波德图时，需要确定系统的开环增益K。 改变系统的开环增益K时，开环波德图上幅频曲线只升高或降低一个常数，曲线的形状不变，其相频曲线也不变。波德图上幅频曲线的低频段、穿越频率以及幅值增益裕量分别反映了闭环系统的稳态精度、截止频率及系统的稳定性。所以可根据闭环系统所要求的稳态精度、频宽以及相对稳定性，在开环波德图上调整幅频曲线位置的高低，来获得与闭环系统要求相适应的K值。 4.6.1 由系统的稳态精度要求确定K 由控制原理可知，不同类型控制系统的稳态精度决定于系统的开环增益。因此，可以由系统对稳态精度的要求和系统的类型计算得到系统应具有的开环增益K。 4.6.2由系统的频宽要求确定K 分析二阶或三阶系统特性与波德图的关系知道，当ζh和K/ωh都很小时，可近似认为系统的频宽等于开环对数幅值曲线的穿越频率，即ω-3dB≈ωc，所以可绘制对数幅频曲线，使ωc在数值上等于系统要求的ω-3dB值，如图39所示。由此图可得K值。 图39 由ω-3dB绘制开环对数幅频特性a）0型系统；b）I型系统 4.6.3 由系统相对稳定性确定K 系统相对稳定性可用幅值裕量和相位裕量来表示。根据系统要求的幅值裕量和相位裕量来绘制开环波德图，同样也可以得到K。见图40。 实际上通过作图来确定系统的开环增益K，往往要综合考虑，尽可能同时满足系统的几项主要性能指标。 4.7 系统静动态品质分析及确定校正特性 在确定了系统传递函数的各项参数后，可通过闭环波德图或时域响应过渡过程曲线或参数计算对系统的各项静动态指标和误差进行校核。如设计的系统性能不满足要求，则应调整参数，重复上述计算或采用校正环节对系统进行补偿，改变系统的开环频率特性，直到满足系统的要求。 4.8 仿真分析 在系统的传递函数初步确定后，可以通过计算机对该系统进行数字仿真，以求得最佳设计。目前有关于数字仿真的商用软件，如Matlab软件，很适合仿真分析。