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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。
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摘要 分析单片机原理与接口技术课程教学的现状，找出理论教学和实验教学中存在的不足。从教材选择、教学方式改进、考核方式改革等方面对本课程提出教学改革。关键词 单片机；考核方式；教学改革1 引言单片机原理与接口技术课程是计算机、自动化、机械等多个工科专业基础课，也是一门理论和实践性均非常强的课程。但目前由于教学资源、教学方法、实验设备等原因，大多数学生感觉该课程难学，学生的学习积极性不高。因此，如何调动学生学习兴趣，使学生摆脱枯燥记忆理论知识的困境，优化教学效果，使学生能学以致用，以致主动学习，是授课教师需要重点思索的问题。2 教学现状2.1 理论教学特点单片机原理与接口技术是一门软硬件结合得非常紧密的课程。目前，大多数院校在该课程上的学时分配不足，导致部分教学内容无法完成。采用先进的教学手段，在一定程度上提高了教学质量。但是目前，过多采用多媒体进行教学，反而使得教学效果很差。只有部分教师能综合使用各种教学手段，如辅助声音、图像、视频等方式，方可保证教学效果。2.2 实验特点及现状在教学改革过程中，各高校都相当重视实践教学，但是由于重理论、轻实践观念的长期影响, 改革的效果并不明显，实践教学仅仅作为理论教学的验证与补充的状况并没有得到根本的转变。单片机实验不仅可以让学生建立起单片机应用系统的完整概念，还可以让学生真正体会到单片机的应用价值，激发学生学习和实践的兴趣。然而由于实验学时和实验条件的限制，类似这样的综合性实验很难开展。由于实验学时、硬件条件、评价体系等方面的限制，这类综合性的实验实际上难以达到预定的效果。3 改革措施3.1 选择合适的教材如何选择一本好的教材是学生学好这门课、教师教好这门课的前提。由于本专业学生自身的特点，在选择课程内容时要紧密结合机电类产品。比如，机电控制类的产品是由单片机来控制的，结合实际进行讲解，内容会更生动、更具吸引力。通过实例学习，让学生了解单片机，学到单片机的知识，还掌握在具体实践过程中如何进行方案的设计和分析、具体的实施以及后期的扩展等技能。因此在教材建设方面，一直紧扣本专业的发展方向，并编写适合学生的教材及辅导教材。理论教材从课程教学目的出发，突出课程重点，突出基本原理，覆盖本课程最基本的内容。辅导教材切合实际，注重培养学生的应用能力和创新能力。3.2 改进教学方式和方法通常单片机课程的教学过程是：先介绍单片机的组成和内部结构、存储器、指令系统、寻址方式、程序设计方法，然后介绍芯片的外部引脚功能，然后讨论单片机定时/计数、中断、串行口等功能应用，最后介绍外部扩展及键盘、显示器、A/D、D/A等接口技术。大多数学生在学习指令系统和汇编语言程序设计时常常感到很头疼。由于该课程是机械专业学生第一次较多地接触硬件方面的知识，较为抽象。加上汇编语言直接与系统硬件有关，并且指令较为烦琐，给学生造成该课程比较难学、枯燥的感觉。因此，教师需要不断地改进教学方法和教学手段，以实现生动、形象地传授知识，提高学生的学习兴趣。同时注重研究传授知识与培养能力的关系。1）完善电子教案，利用多媒体课件提高直观性和趣味性，培养学生的学习兴趣。并且为减轻教师制作课件的工作强度，使教师将主要精力放在深入究教学法上面，建设多媒体教学资源库，为该课程的多媒体教学提供一个共享思想与资源的信息平台。2）了解学生对内容的掌握情况，随时调整授课进度与方法。3）授课中有意识地渗透科研意识，培养、激发学生创造兴趣。3.3 改革考核方式改革单片机原理与接口技术课程的考核方式，有助于对学生实践能力的考核，同时也将有助于单片机原理与接口技术的学习。以前的考核只以期末考试一次成绩作为定论，而实践只是作为平时成绩。现在把单片机原理与接口技术课程成绩为3个部分测试：第一部分是笔试，主要考核学生对于单片机原理与接口技术课程基本理论的掌握程度，占总成绩的40%；第二部分是基本实验的考核，在学生做过的十几个实验中，随机抽取一个进行单独考核，主要考核学生对单片机原理与接口技术基本操作能力，占总成绩的30%；第三部分是布置学生一次综合大作业，让学生完成硬件布置、软件设计，最后调试全过程，以答辩形式给出成绩，主要考核单片机原理与接口技术课程的综合能力，占总成绩的30%。最后，3个部分的总和作为课程的最终成绩。这是对学生的一个全面考核，达到使学生全面掌握单片机原理与接口技术的目的。4 结束语单片机原理与接口技术课程在机械专业有着非常重要的地位。无论是理论教学内容的改革，还是实验教学体系的改革，其目的是要切实提高单片机课程的教学质量，丰富和完善单片机教学内容，使学生真正能够引起浓厚的兴趣，变被动性实验为主动性实验，从而掌握单片机的本质内容，提高学生单片机的实际应用能力。单片机教学的改革只是做了一定的尝试，进一步的教学改革任重而道远。随着教学改革的深入，各方面的不足也会显现出来，但只要抓住以学生为本的基本思路，就能使实践教学改革不断地完善，切实体现实践教学应有的地位，促进高等教育的改革。我能找到的就是这个 也不知道能不能帮到你哦 建议你可以去（59168）这网站上看看 直接在百度输入就可以的 以前我们也在那里找文献资料的
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基于PIC单片机的智能在线辐射测温仪研制 完整内容到中国论文援助中心下载【摘要】 红外线测温仪以其响应速度快、准确、便捷、使用寿命较长等优势,在冶金、电子、石化、食品等行业得到广泛应用,成为企业故障检测,产品质量控制和提高经济效益的重要手段。红外线测温主要是利用任何物体都会发出红外辐射的原理来测量的,而运用了辐射中高温测量技术的智能在线辐射测温仪不仅克服了传统测温产品的不足,而且还能实现对被测物体温度非接触的准确测量。本课题所研究的智能在线辐射测温仪属于中高温测量领域的研究。在测温范围的起始阶段,由于目标辐射能量小、信号微弱,因而受系统干扰影响较大,尤其是当探测器的输出信号的大小与系统的零点信号大小相当时,系统零点的影响将成为影响辐射测温仪测量精度的主要因素,因此如何提高被测物体温度在测量范围的起始阶段时系统前级放大电路信号的大小,是不可缺少的重要环节。在本课题的研究中,采用了多点标定与数据拟合相结合的方法,较好地实现了测量电路前级放大电路信号的提高,实现了高稳定性和高精度的温度测量。本文研究的智能在线辐射测温仪在功能结构上分为信号采集和处理模块、温度显示模块、串口通信模块、电源模块四部分。信号采集用的红外传感器采用硅光电二极管红外探测器,温度信号采样、数据处理由P...更多IC16F877A单片机实现;温度显示采用智能数字显示表;串口通信采用单片机内部模块USART通用同步/异步收发器;电源模块直接采用了AC/DC转换模块。由于本课题研制的智能在线辐射测温仪精度高、速度快、使用安全方便、性能价格比高,对于一些不易接触测量物体尤为适用。同时本测温仪应用了特有的发射率计算方法,因而能较准确的计算出被测物体的发射率,从而使辐射测温仪具有更好的稳定性和更高的测量精度,因此本辐射测温仪有着很好的市场前景。 【Abstract】 Infrared thermometer has been widely used in metallurgy, electronics, petrochemical, food industries and other areas because its fast response, accurate, convenient, long life and other advantage, it has been a main method of corporate fault detection, product quality control and improving economic efficiency. Infrared temperature measurement is mainly to use the theory that any objects send infrared radiation. However, the smart online radiation thermometer adopts the infrared radiation technology in middle and high-temperature measurement so that it is not only able to overcome the disadvantage of traditional thermometer very well but also it can accomplish near instance as well as long instance accurate temperature measurement.The smart-online infrared radiation thermometer introduced in this paper belongs to the infrared radiation measurement field of middle and high temperature. In the start-up 内容到中国论文援助中心下载
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