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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。 全面理解设计要求 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。 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。 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。 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 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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 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。 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。 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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1 绪论 (3) LED简介 (3) LED简介和构成 (3) LED屏的分类 (4) 颜色可以分为 (4)按显示器件分类 (5)按显示方式分类 (5)按发光点直径分类 (6).按显示方式分类 (6)2 LED点阵显示屏 (7) LED显示屏的提出 (7) LED显示屏的需求 (7) LED显示屏的开发环境 (8) 显示屏驱动电路的选择 (8) 亮度连续可调 (8) 串行口的选择 (9)3 系统的具体设计与实现 (10) 系统总框图 (10) 硬件条件 (10) 驱动部分 (11) LED显示屏行驱动电路 (11) LED显示屏列驱动电路 (12) 亮度连续可调 (13) 刷新频率的计算 (13) 键盘 (13) 软件方面 (14) 主程序的流程图 (14) 按键程序 (15) 行列的扫描 (15)4 AT89S52部分程序码 (16)5 测试、结果及分析 (17) 基本功能 (17) 发挥部分功能 (17) 其他发挥部分功能 (17)6 总结 (18)致谢 (19)参考文献 (20)1 绪论 概述LED电子显示屏是随着计算机及相关的微电子﹑光电子技术的迅猛发展而形成的一种新型信息显示媒体。[9]它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成可变面积的显示屏幕,以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点,在短短的十来年中,迅速成长为平板显示的主流产品,在信息显示领域得到了广泛的应用。[5] LED简介和构成LED(Light Emitting Diode)即发光二极管是利用半导体的P-N结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。[9] LED具有亮度高、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点。[4]近几年来,它得到迅猛的发展和广泛的应用。从七十年代起,已有人开始用LED做为发光像素研制LED显示器。随着微机技术的发展和LED器件的成熟,LED 显示屏也得到迅猛的发展。目前已研制出多种规格的LED 屏,从色彩上讲有单色、多色、全色显示屏,从显示尺寸上讲,LED屏现已做到了数百平方米。[4]现已形成了一个新兴的高科技产业。最近,蓝色、纯绿色超高亮发光二极管相继研制成功并已商品化,用LED制成室外"大彩电"已成为现实,它标志着 LED显示技术达到了一个新的高度。LED显示屏是用发光二极管作显示像素而构成的显示屏,受空间限制小,适合于几平方米到几百平方米的屏幕,在此范围内和其它几种屏幕相比有较强优势,可表现文字、图形、图像、动画和视频,能较好地适应各种使用环境。[5] LED显示屏系统一般由微机、发送控制板、接收控制板、显示屏屏体、稳压电源及金属框架等部分构成。[5](1)微机微机主要用于大屏幕系统的操作和控制,体现在上层软件部分。用来制作、编辑欲显示的内容,包括文字、图像、表格,并设置各种节目的播放顺序及画面停留时间等。编辑完成后,微机用来运行播放制作好的内容。微机播放时,内容在微机的显示器上显示出来。电子信息与科学技术在现代工程管理中的应用【摘要】近年来,我国经济的迅猛发展把工程管理推入了人们的视野。随着社会的进步与发展,计算机信息技术发展水平也日渐提高,采用信息技术应用到工程管理中,其工作间将会大大减少,工作质量、工作效率也会得到大大提高。因此,电子信息和科学技术在现代工工程管理中的应用在我国现实生活中具有着十分重要的意义。【关键词】电子信息;科学技术;工程管理;应用在当前,随着电子信息科学技术的发展,在工程管理的领域中,以计算机信息技术为主的电子信息技术,越来越得到重视,尤其是在建筑工程管理领域中,将计算机电子信息技术与工程管理进行有效的结合,促进两者的共同进步和发展,不仅能使计算机的电子信息技术得到运用,还能提高工程的管理质量,在建筑工程造价管理和项目管理以及施工管理的工作中都产生了重要的作用。1 电子信息科学技术在工程领域中的应用现状企业的信息化管理系统是集组织模式、企业规范、业务流程以及信息技术为一体的综合化管理体系。计算机中的应用改变了传统的工程管理方法,提高了劳动生产力。但在施工的生产管理、施工过程的控制和监督等方面还是比较落后的。如何使用计算机信息技术对建筑业结构进行优化,如何提高企业与项目的管理水平,以及如何提高劳动生产率都是值得认真探讨和研究的紧迫课题。我国现代的工程承包、施工内容都非常丰富、涉及面极广、建设周期较长,加上经济环境错综复杂,使我国工程建设企业都面临着潜在风险。所以,如何利用快速发展的信息技术来对落后的局面进行改善,已变成企业首要解决的工作。从工程管理程序上来分析,工程管理的思路是信息分析、投标报价、工程施工、工程财务结算。财务领域和投标的计算机应用,在一般企业中只是作为工具使用,并未体现管理的功能。大型企业具有雄厚实力与规范管理,都在乎计算机信息技术的应用。在目前,市场上所引用的项目工程管理软件,主要侧重工程施工的进度控制与资源的总体调配,涉及工程管理中的高层理论化管理。但在我国实际使用中却不能适应工程的变化,资源的调配计划确实做得很好,但施工现场物资资源的调用没有按原计划进行,导致计划的全盘落空。针对现场管理的重要环节,并没有应用到采购、存储、领出和工地消耗为一体的计算机管理系统。工程的进度一直都以来是工程施工的首要任务,工程的按时完成是最重要的。但是,要提高企业的经济效益,只是讲进度是不够的,成本控制是效益的体现,随着市场的经济体制逐渐成熟,成本控制已成为施工企业中重要任务。2 电子信息科学技术在建筑项目工程管理中的功能建筑工程的项目管理是脑力劳动,它主要是依据建筑工程建设工作的实践经验,处理协调各方面的要求,把各项目资源分配到时间节点和恰当环境中,实施动态调整,以合理经济的方式完成预定的目的。电子信息科学技术在建筑工程的项目管理功能主要有以下几点: 完成建筑工程在企业内部进行数据共享现代化的建筑工程项目中的电子信息科学技术系统运用了相对完善的数据管理,它的最大优势是确保数据共享。建筑工程项目管理可以利用那些管理数据共享作为企业内部所采用的标准。现代数据库的管理系统能够运用搜索方法,从上百万数据中寻找到指定的数据,这个过程只需要短短的几秒钟就可以实现了。 保证统计的数据具有准确性建筑项目的资料数据能够以动态的方式将准确性的指定内容提交给工程项目管理人员,防止了人为因素所带来的各种缺点,有效的阻止了时间上的拖延和实际状况的错误判定。如果不能有效的解决这些问题,就会给工程项目带来不便。电子信息科学技术对工程项目进行模拟实施,在较短的时间内把同一项目进行千万次的模拟,因此,统计信息能帮助建筑工程的管理人员进行有效的实施决策管理。 完成数据间的通信通过电子信息科学技术和网络技术,能完成建筑工程管理人员间的信息通信和发布,通过网络技术和公用传讯方式可以将企业总部和建设的施工现场联系起来,从而使供货商和各方之间进行信息交流,完成对远程数据的管理。3 提高工程管理电子信息科学技术应用水平的措施 在掌握施工项目管理的信息化基础上,制定正确计划将电子信息科学技术应用于建筑项目工程管理是工作中的重要内容。不能只把信息化应用看作企业点缀,要把信息化的应用落到实处,处理建筑工程管理中的紧要问题,从而最大程度的发挥信息化技术作用。提高工程施工中的效率和水平对企业发展具有重要意义,所以,我们要利用电子信息科学技术来改造目前的水平与技术。提高工程管理的信息化,关键之处在于电子信息科学技术在其应用水平上的高低。企业要根据建筑工程施工管理所涉及到信息的存储自动化、信息的收集自动化、信息的检索工具化等技术和实际的管理水平,要制定出正确的计划,用科学的方法处理施工中出现的问题,进而最大化的实现现代化信息科学技术的有效率,逐步建立、完善工程施工的管理信息系统。 运用因特网、局域网等载体,实现信息共享和网上公办社会的不断发展,使建设项目的规模逐步扩大,建筑工程所涉及到的单位比较的多,文件和相关信息也繁多复杂。过往的项目管理信息方式都是以纸为分析、记录的载体,分析整理后的数据还要一层层的经过多个部门进行转交,最后到达决策者的手中。这样的办公方式不仅仅浪费时间、财力和人力,还会降低工作效率,最主要的原因是因为转交次数过多而导致信息交流的完好性和有效性受到了严重的影响。因此,在这个信息的时代,要运用科学有效的信息技术来分析、传输第一手信息,并及时向决策者转达信息,从而才能提高工程施工的管理水平。 开发相关的应用系统在因特网上开发出各种工程项目的信息管理系统,建立大的数据库和链接,把网上查询、网上投标、网上材料采购、网上会议等信息公布在大家面前,向有意向人员展现出一个信息交流和共享的平台,把纵向的信息交流方式转变为平行,这样的方法不仅能提高工作效率和信息准确性,还能促进企业间的沟通和合作,提高决策的准确度。在施工的过程中,也要把项目管理的信息系统与技术软件应用到该过程的管理,从而提高管理水平和效率。4 结束语综上所述,我国在建筑项目工程管理所采用信息化发展获得了较大的成功。但与国外的信息化技术相比,我国还存在着很大的问题。每个企业都应该根据自身的实际情况,科学合理的把信息技术应用到工程管理中,从而提高工作效率,从企业的长远发展来看,信息化技术对企业发展具有着深远意义。完