首页 - 我的作业列表 - 《计算机控制系统》第二次作业答案 完成日期：2020年06月08日 14点48分 说明：每道小题选项旁的标识是标准答案。 一、单项选择题。本大题共16个小题，每小题 3.0 分，共48.0分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.（）是将生产过程工艺参数转换为电参数的装置。 A.传感器 B.A/D转换器 C.D/A转换器 D.互感器 2.在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道是（）。 A.接口 B.过程通道 C.模拟量输入通道 D.开关量输入通道 3.所谓量化，就是采用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为 （）。 A.模拟信号 B.数字信号 C.程序代码 D.量化代码 4.数控系统一般由输入装置、输出装置、控制器和插补器等四大部分组成， 这些功能都由（）来完成。 A.人 B.生产过程 C.计算机 D.实时计算 5.外界干扰的扰动频率越低，进行信号采集的采样周期应该越（）。 A.长 B.短
C.简单 D.复杂 6.数字PID控制器是控制系统中应用最为广泛的一种控制规律，其中能迅速 反应误差，从而减小误差，但不能消除稳态误差的是（）。 A.微分控制 B.积分控制 C.比例控制 D.差分控制 7.在计算机控制系统中，PID控制规律的实现必须采用数值逼近的方法。当 采样周期短时，用求和代替积分、用后向差分代替微分，使模拟PID离散化变为（）。 A.微分方程 B.差分方程 C.积分方程 D.离散方程 8.香农采样定理给出了采样周期的上限，采样周期的下限为计算机执行控制 程序和（）所耗费的时间，系统的采样周期只能在Tmin和Tmax之间选择。 A.输入输出 B.A/D采样时间 C.D/A转换时间 D.计算时间 9.在有交互作用的多参数控制系统中，振铃现象有可能影响到系统的（）。 A.可靠性 B.稳定性 C.经济性 D.通用性 10.在实际生产过程中，因为前馈控制是一个（），因此，很少只采用前馈 控制的方案，常常采用前馈－反馈控制相结合的方案。 A.开环系统
灯光控制系统方案
一、系统概述 系统原理概述 系统所有的单元器件（除电源外）均内置微处理器和存储单元，由一对信号线（UTP5）连接成网络。每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设定其功能，通过输出单元控制各回路负载。输入单元通过群组地址和输出组件建立对应联系。当有输入时，输入单元将其转变为数字信号在系统总线上广播，所有的输出单元接收并做出判断，控制相应回路输出。 系统通过两根总线连接成网络。总线上不仅为每个组件提供24伏直流电源，还加载了控制信号。通过系统编程使控制开关与输出回路建立逻辑对应关系。 系统元件采用 模块化结构、并已 经有系统化产品、 系统扩展方便。同 时，通过专用接口 元件及软件，可能 直截接入电脑进行实时监控，或接入以太网进行远程实时监控。因此在设计时更加简单、灵活。 系统为分布式控制，模块化结构，可靠性高。任何控制模块均内置CPU，每个输入模块（场景开关、多键开关、红外传感器等）都可直接与输出模块（调光器、输出继电器）通讯（发送指令→接受指令→执行指令），避免了集中式结构中央CPU一旦出现故障造成整个系统瘫痪的弱点。 与BA系统的集成
诺雅照明控制系统是一个开放的系统，通过专用接口软件，可方便地与其他系统连接，如楼宇自控系统、门禁系统、保安监控系统、消防系统等。
系统结构图
二、系统功能和优点 智能照明控制系统在学校应用的功能和优点： 1、实现照明控制智能化 可用手动控制面板，根据一天中的不同时间，不同用途精心地进行灯光的场景预设置，使用时只需调用预先设置好的最佳灯光场景，使人产生新颖的视觉效果。随意改变各区域的光照度。 2、美化环境以达到吸引学生的注意力 好的灯光设计，能营造出一种温馨、舒适的环境，增添其艺术的魅力。良好的环境可以培养学生对其产生更大的兴趣，从而得到更好的学习效果。 利用灯光的颜色、投射方式和不同明暗亮度可创造出立体感、层次感，不同色彩的环境气氛，不仅使学生有个很好的学习环境，而且还可以产生一种艺术欣赏感，对课程产生强烈的研究精神。 3、可观的节能效果 由于智能照明控制系统能够通过合理的管理，根据不同日期、不同时间按照各个功能区域的运行情况预先进行光照度的设置，不需要照明的时候，保证将灯关掉；在大多数情况下很多区域其实不需要把灯全部打开或开到最亮，智能照明控制系统能用最经济的能耗提供最舒适的照明；系统能保证只有当必需的时候才把灯点亮，或达到所要求的亮度，从而大大降低了学校的能耗。 4、延长灯具寿命 灯具损坏的致命原因是电压过高。灯具的工作电压越高，其寿命则成倍降低。反之，灯具工作电压降低则寿命成倍增长。因此，适当降低灯具工作电压是延长灯具寿命的有
直流电机驱动与控制系统设计 【摘要】介绍了基于AT89C52单片机，利用光电传感器检测直流电机的转速，采用PWM调速方式，通过AT89C52单片机产生控制信号直接控制驱动芯片LMD18200，从而间接控制直流电机的速度、正反转，以及停止，并可以调节速度至预先设定的速度。 【关键词】直流电机；单片机；lmd18200；PWM调速 直流电机在机器人和各种自动化控制领域发挥着重要的作用，而对电机速度的控制尤其重要，传统的控制系统通常采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，虽在一定程度上满足了生产要求，但线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，从而使系统的运行特性也随之变化，故系统的运行可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故[1]。直流电机的数字控制已经成为了电动机控制的发展趋势，用单片机对电动机进行控制是实现电机数字控制的最常用手段，但是仅仅使用单片机进行控制会使运行程序复杂。为了减小单片机的负担，本文使用专门的直流电机控制芯片LMD18200，设计了一种基于单片机的直流电机驱动控制系统。 1.硬件电路的组成 系统硬件电路结构框图如图1所示，主要包括单片机电路、稳压电路、转速检测电路、转数显示电路、隔离电路、LMD18200驱动电路等。 1.1 稳压电路 硬件系统需要两个不同大小的电压供电。一个电压是所用驱动芯LMD18200电源端口的电压，该电压最大可以使用55V，在该硬件电路中使用的是24V；另一个电压大小为5V，该电压提供给单片机、转数测量电路中的LM393芯片以及隔离电路中的光电耦合芯片6N137。为了减少成本，硬件调试方便及满足设计的合理性，本设计中使用了稳压芯片LM7805，从而实现一个24V电源对整个硬件电路供电。具体电路如图2所示。电路左边接入24V的电经过稳压芯片LM7805将右边输出电压稳定到5V。 1.2 隔离电路 单片机输出的控制信号包括PWM控制信号和转向信号。由于驱动芯片LDM18200的控制信号是由单片机产生的，而驱动芯片输入电压较大，如果电路发生问题，电流就直接流入单片机，这样会对单片机造成损害，为了解决这个问题，在单片机和驱动芯片之间接入隔离电路，从而使单片机和驱动芯片进行隔离。同时考虑到PWM信号频率高[2]，高达16.5khz，普通的光电隔离器件不能应用，故选用了高速光电耦合器芯片6N137。以PWM信号为例，转向信号类似，具体电路如图3所示，该种连接方法在传输过程中逻辑状态不变，单片机产生的PWM 信号从芯片6N137的3号引脚输入，从网络标号PWM端输出。 1.3 转速检测电路 采用光电传感器测量直流电机的转速。在直流电机转轴的末端贴上一个黑白交替的塑料卡片，该塑料卡片由三层组成，上下两层由透明塑料组成，中间夹着十张均匀分布的小黑纸。根据光电传感器的工作原理，直流电机转动一周，光电传感器输出引脚输出十个脉冲信号。同时考虑到光电传感器输出的脉冲信号不规则，将其输入到单片机后，不宜于单片机对其识别，因此在光电传感器的输出引脚连接一个由运放芯片LM393组成的脉冲整形电路[3]。具体电路如图4所示，
《控制系统设计》 重点 一 1. 频谱概念 傅里叶级数的系数表示了各次谐波的幅值和相位，这些系数的集合成为频谱。 2. 线状谱，连续谱 周期信号对其求傅里叶级数，可得到其频谱，周期信号的频谱是离散的； 非周期信号一般可视为T →∞的周期信号，对其取傅氏变换得到频谱，一般来说，其频谱是连续的。非周期信号可以进行周期延拓，这时它的频谱就是对应周期信号的频谱的包络线，但幅值有可能不同。 3. 典型频谱特性（阶跃谱，常值谱，脉冲谱，余弦谱） 脉冲信号的频谱是一常值A 且包含所有的频率，频谱丰富。 余弦谱若输入为t A 1cos ω，则其线谱为 -1δ处的两个f f ±=函数（脉冲函数） 构成，脉冲函数的面积为2A ，即幅值是2A 。 常值谱在所有的频段上均为零，仅在零频率（直流）上有一个-δ函数。 阶跃谱有一个连续变化的部分和一个-δ函数，-δ函数代表直流分量，其他各次谐波构成以连续谱，连续谱随频率增加很快衰减。（P18） 4. 离散，快速傅里叶变换的区别 ①DFT 为离散傅里叶变换，是用数值计算的方法求信号的频谱。其一般公式为： ()()1 -1,0,/2-1 -0 * N k e n f k F N jnk p N n ?==∑=π 对一段给定的信号，在一个周期内取N 个采样点，求其离散傅里叶变换，再除以N 就可得对应的线谱。 求频谱 ：将其乘上?t就可以得到所求频谱的值 求线谱 ：在一个周期内取N 个采样值，求其离散傅立叶变换，再除以N ②FFT 为快速傅里叶变换，它是为了提高DFT 的计算效率而提出的。对FFT 而言，一般要求时间点数为2的整数次方，即r N 2=。
目录 控制系统CAD作业1 (1) 第1章 (1) 第2章 (3) 控制系统CAD作业2 (7) 第3章 (7) 第4章 (9) 控制系统CAD作业3 (16) 第5章 (16) 第6章 (20) 控制系统CAD作业4 (25) 第7章 (25) 第8章 (30)
第1章 一、填空题 1.按控制信号传递的路径不同，可将控制系统划分为：按给定值操纵的开环控制、按偏差调节的闭环（反馈）控制和带补偿调节的复合控制三种控制方式，其中控制精度最高的是带补偿调节的复合控制控制方式。 2.对自动控制系统性能的基本要求可以归纳为“稳、快、准”三个方面，一个系统要能正常工作，其首先必须满足稳定的最基本要求。 3.控制系统的设计包含分析和设计两方面内容。 4.控制系统的仿真依据模型的种类不同，可分为物理仿真、数学仿真和混合仿真三种形式。 二、简答题 1.简述控制系统CAD的发展历程，并简单分析控制系统CAD 和机械CAD或建筑CAD 的相同点和区别。 早期的控制系统设计可以由纸笔等工具容易地计算出来，如Ziegler 与Nichols 于1942 年提出的PID 经验公式就可以十分容易地设计出来。随着控制理论的迅速发展，光利用纸
笔以及计算器等简单的运算工具难以达到预期的效果，加之在计算机领域取得了迅速的发展，于是20世纪70年代出现了控制系统的计算机辅助设计(computer-aided control system design , CACSD)方法。近三十年来，随着计算机技术的飞速发展，各类CACSD 软件频繁出现且种类繁多，其中MATLAB已成为国际控制界的标准分析和辅助设计软件。 控制系统CAD 和机械CAD或建筑CAD的相同点是均是借助计算机软件进行设计；不同的是设计对象不同，其中控制系统CAD是借助计算机对控制系统进行仿真和设计，机械CAD 是借助计算机对机械结构进行设计和计算，建筑CAD借助计算机辅助设计建筑结构，设计对象的不同决定了其各自使用的软件也不尽不同。 2.什么是控制系统的计算机仿真？ 控制系统的计算机仿真是利用计算机对控制系统进行数学仿真。数学仿真就是根据实际系统中各个变化量之间的关系，构建出系统的数学模型，并利用此模型进行分析研究。数学仿真的关键在于数学模型的构建和求解。 数学仿真具有经济、方便和灵活的优点，它的主要工具是计算机，故又称计算机仿真。而控制系统的计算机仿真就是以控制系统的数学模型为基础，借助计算机对控制系统的特性进行实验研究。
目录 有害气体的检测、报警、抽排.................. . (2) 1 意义与要求 (2) 1.1 意义 (2) 1.2 设计要求 (2) 2 设计总体方案 (2) 2.1 设计思路 (2) 2.2 总体设计方框图 2.3 完整原理图 (4) 2.4 PCB制图 (5) 3设计原理分析 (6) 3.1 气敏传感器工作原理 (7) 3.2 声光报警控制电路 (7) 3.3 排气电路工作原理 (8) 3.4 整体工作原理说明 (9) 4 所用芯片及其他器件说明 (10) 4.1 IC555定时器构成多谐振荡电路图 (11) 5 附表一：有害气体的检测、报警、抽排电路所用元件 (12) 6.设计体会和小结 (13)
有害气体的检测、报警、抽排 1 意义与要求 1.1.1 意义 日常生活中经常发生煤气或者其他有毒气体泄漏的事故，给人们的生命财产安全带来了极大的危害。因此，及时检测出人们生活环境中存在的有害气体并将其排除是保障人们正常生活的关键。本人运用所学的电子技术知识，联系实际，设计出一套有毒气体的检测电路，可以在有毒气体超标时及时抽排出有害气体，使人们的生命健康有一个保障。 1.2 设计要求 当检测到有毒气体意外排时，发出警笛报警声和灯光间歇闪烁的光报警提示。当有毒气体浓度超标时能自行启动抽排系统，排出有毒气体，更换空气以保障人们的生命财产安全。抽排完毕后，系统自动回到实时检测状态。 2 设计总体方案 2.1 设计思路 利用QM—N5气敏传感器检测有毒气体，根据其工作原理构成一种气敏控制自动排气电路。电路由气体检测电路、电子开关电路、报警电路、和气体排放电路构成。当有害气体达到一定浓度时，QM—N5检测到有毒气体，元件两极电阻变的很小，继电器开关闭合，使得555芯片组成的多谐电路产生方波信号，驱动发光二极管间歇发光；同时LC179工作，驱使蜂鸣器间断发出声音；此时排气系统会开始抽排有毒气体。当气体被排出，浓度低于气敏传感器所能感应的范围时，电路回复到自动检测状态。
合肥学院HEFEI UNIVERSITY 集散控制系统的工程设计 班级： 10 姓名： 学号： 10 指导教师： 完成时间：
集散控制系统的工程设计 现代科学技术领域中，计算机技术和自动化技术被认为是发展较快的两个分支，工业自动化根据生产过程的特点可分为过程控制和制造工业自动化及自动化测量系统。过程控制自动化是以流程工业为对象，流程工业自动化控制一般采用集散控制系统(DCS)。 一、DCS控制系统介绍 集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 DCS的工程设计主要有12项内容，按先后顺序排列如下：方案论证，DCS 评估，DCS询价，技术谈判，合同签订，开工会议，系统设计，组态编程，安装调试，现场投运，整理文件，工程验收。 1.1集散控制系统的组成 1、现场控制级 又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。 在DCS系统中，这一级别的功能就是服从上位机发来的命令，同时向上位机反馈执行的情况。至于它与上位机交流，就是通过模拟信号或者现场总线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰，所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。
第四章数控机床的驱动与控制系统 第一节位移、速度、位置传感器 数控机床若按伺服系统有无检测装置进行分类，可分为开环系统和闭环(或半环)系统。也就是说检测装置是闭环(半闭环)系统的重要部件之一，它的作用是测量工作实际位移并反馈送至数控装置，使工作台按规定的路径精确移动。因此对于闭环系统来说，检测装置决定了它的定位精度和加工精度。数控机床对检测装置的主要要求为： (1)工作可靠，抗干扰性强； (2)使用维护方便，适应机床的工作环境； (3)满足精度和速度的要求； (4)成本低。 通常，数控装置要求位置检测的分辨率为0.001～0.0lmm；测量精度为±0.002～±0.02mm／m，能满足数控机床以1～l0m／min的最大速度移动． 位置检测装置的分类列表于4－1中。本章仅就其中常用的检测装置(旋转变压器感应同步器光栅、磁栅、编码盘)的结构和原理予以讲述。 旋转变压器
是一种常用的转角检测元件，由于它结构简单，工作可靠，且其精度能满足一般的检测要求，因此被广泛应用在数控机床上。 工作原理 当转子绕组的磁轴与定子绕组的磁轴自垂直位置转动一角度θ时，绕组中产生的感应电势应为 E1＝nV1sinθ ＝nV m sinωt sinθ 式中n——变压比； V1——定子的输入电压； V m——定子最大瞬时电压。 当转子转到两磁轴平行时(即θ＝90o)，转子绕组中感应电势最大，即 E1＝nV m sinωt 旋转变压器的应用 V3＝nV m sinωt sinθ1 + nV m cosωt cosθ1 ＝nV m cos(ωt –θ1) ?感应同步器 感应同步器是一种电磁式位置检测元件，按其结构特点一般可分为直线式和旋转式两种。直线式感应同步器由定尺和滑尺组成；旋转式感应同步器由转子和定子组成。前者用于直线位移的测量，后者用于角度位移的测量。 它们的工作原理都与旋转变压器相似。感应同步器具有检测精度高、抗干扰性强、寿命长、维护方便、成本低、工艺性好等优点，广泛应用于高精度的数控机床。本节主要以直线式感应同步器为例，对其结构特点和工作原理进行讲述。
智能生活智慧人生智能家居控制系统解决方案 广东领航者科技有限公司
一、概述 本方案设计采用witlife智能家居控制系统。 维德莱夫品牌源自澳大利亚，始创于1989年， Witlife维德莱夫—智能生活·智慧人生，系智能化酒店，智能化家居的领航者，在大洋洲和大中华地区设有研发和业务机构。在全球40多个国家和地区设有经销商和代表处。为智能化生活的进一步发展奠定了厚实的基础，为智能化领航起到了决定性作用。公司自创立以来始终不变的核心理念：为智能生活，提供人性化、专业化的全程智能服务，实现超乎客户满意的惊喜。 Witlife维德莱夫大中华地区总部成立于2010年，Wit life维德莱夫是一家专业从事家庭智能化控制产品与解决方案的研发、生产、销售和服务的全球知名企业，是全球知名的智能家居公司。 Witlife维德莱夫智能家居系统，是采用自动化控制系统、计算机网络系统、网络通讯技术、无线射频(RF)技术于一体的智能控制系统。具有实时显示、即时控制、预设控制、远程控制等功能，可以用家用电脑、手机、平板电脑、RF遥控器、触控面板等多种方式进行控制。通过网络可以完全掌控家庭、酒店所有的灯光、空调、电视、音响、热水器、饮水机、电饭煲、房门、窗帘、供养、浇花等。 Witlife维德莱夫，智能生活，智慧人生，一切尽在掌握之中。 推出的世界上最先进的网络家居控制系统，广泛应用于现代住宅中的安防监控、灯光窗帘、温度湿度、音乐影院等智能控制，并能无
缝接入小区网络对讲、家庭物联网。 二、网络家居控制系统的设计标准 本设计方案主要参照以下设计标准： 1、JGJ/T16-92 （民用建筑电气设计规范） 2、EN50090 （欧洲电工标准） 三、智能家居系统结构原理 智能家居控制系统采用目前最先进的网络架构，分散控制各个子系统，最适合现代家居的应用，其结构如下： 智能家居控制系统结构 智能家居控制系统的基本构成是网络点，网络点通过网络线接入路由器构成的家庭局域网。可以高速双向传输控制、信息、视频、音频等。 由上图可看出，智能家居控制系统平台能够搭载各种控制子系统，除了继电器控制信号，它能控制任何控制协议，传输任何音频、视频、信息数据，并能双向反馈。 智能家居控制系统具有： ?居家安防控制 ?居家监控系统 ?灯光智能控制
电机驱动控制系统 摘要 由于单片机具有体积小、集成度高、运算速度快、运行可靠、应用灵活、价格低廉以及面向控制等特点，因此在工业控制、数据采集、智能仪器仪表、智能化设备和各种家用电器等领域得到广泛的应用，而且发展非常迅猛。随着单片机应用技术水平不断提高，目前单片机的应用领域已经遍及几乎所有的领域。 与交流电动机相比，直流电机结构复杂、成本高、运行维护困难，但是直流电机具有良好的调速性能、较大的启动转矩和过载能力强等许多优点，因此在许多行业仍大量应用。近年来，直流电动机的机构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元器件的不断出现，采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）已成为直流电机新的调速方式。这种调速方法具有开关频率高、低速运行稳定、动态性能良好、效率高等优点，更重要的是这种控速方式很容易在单片机控制系统中实现，因此具有很好的发展前景。 本设计为单片机控制直流电机，以AT89C51单片机为核心，采用了PWM技术对电机进行控制，通过对占空比的计算达到精确调速的目的。由键盘控制电动机执行启停、速度和方向等各种功能，用红外对管测量电机的实际转速，并通过1602液晶显示出控制效果。设计上，键盘输入采用阵列式输入，用4*4的矩阵键盘形式，这样可以有效的减少对单片机I/O口的占用。
关键词：AT89C51 PWM 电机测速 一、硬件设计 1、总体设计
20 929303456781011121314151617318RFB 91112 10k 23
1918 2122232425262728 1.2.2 1602液晶显示模块 本模块实现了转速等显示功能。 D ：方向；占空比；预设转速；实测速度； 1.2.3键盘模块 根据实验要求，需由按键完成对直流电机的控制功能，并经分 析得出需要16个按键，为节省I/O 口并配合软件设计，此模块使用了4*4的矩阵模式。并通过P1口与主机相连。 1.2.4 PWM 驱动电路模块设计与比较
控制系统的设计与实施 一、教材分析： 本节课内容为本节的最后一节，是本节、本章、本书的最后一个课时。在前面的学习中，学生已经了解了结构、流程、系统、控制与设计的关系。设计是技术的重要组成部分之一，而且《技术与设计2》大部分都是围绕着设计这个主题来展开的。本节可以说是这单元的“应用”部分，让学生了解控制系统设计的一般思路比较关键，只有这部分内容理解了，才能有效的进行下一个内容——控制系统的设计与实施案例。在控制系统的设计与实施案例中，重点要让学生会分析和选择案例，并最终会设计。 二、学情分析： 在《技术与设计1》中，学生对设计的一般过程已经有了一定的了解。但已有的设计基础更多的是停留在结构设计和外形的设计上，对功能的设计还有待提高。同时在生活中对一些产品有一定的使用经验，这些经验有成功的，也有失败的，通过控制系统的分析与设计，使学生对一定的实践经验的生活经历，上升到一定的理论认识，对失败的使用经验，能从控制与设计的角度重新的认识。 三、学习目标： 1.知识与技能： 1）了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图，并形成初步的控制系统设计的方案。 2）能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置；或者根据简单闭环控制系统的方案进行模拟实施，学会调试运行提出改进方案。 2.过程与方法： 通过案例式的探讨和实践改良的技术活动，提高分析能力，培养探究精神。学习权衡的思想。 3.情感态度价值观： （1）通过对控制系统的设计与实施的分析，体会产品设计中人性化的设计思想。 （2) 培养认真严谨的态度，进而树立“以人为本”的设计理念。 （3) 通过多种形式的教学活动，提高学生学习技术课的兴趣。 四、教学重难点： 1.教学重点： （1）控制系统设计的一般思路，了解简单的被控对象的基本特性，确定相关的量，会画方框 图。 （2）能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置并学会调试运行，提出改进方案。 2.教学难点： 闭环系统的设计；被控量和控制量的确定。 五、教学策略： 本节书从理论上讲内容较难，学生理解起来比较困难，为了能有较好的课堂效果，设计 如下： （1）通过一些具体的生活中例子对比来导入有关控制的设计方法，从而引入课题。 （2）教师根据课本中的案例，引导学生解决问题，提高学习的自主能力。 （3）寻找一些贴近学生生活实际并在前三节课已经分析过的案例，采用元件展示，学生设计 连接的步骤，最后请学生代表上台连接成一个闭环控制系统。主要以“水箱注水的自动控制
控制系统设计作业 要求： 对已知的转子绕线机控制系统（见教材P284例6-12）, 根据控制系统设计的具体要求,设计校正装置（控制器）, 校正装置可设计为： 1.滞后校正网络， 2.滞后-超前校正网络， 3. PID控制器（串联工程设计方法，见教材）， 4. 智能PID控制器， 5.反馈控制器， 6.采用串联综合法校正（见教材）， 7. ITAE优化方法（见教材P613）等形式。 每位学生根据给定的设计要求，选定校正装置型式（每人选一种，不得相同，不能用例6-12中用过的），使用MATLAB对校正装置进行设计，计算校正装置参数。最后利用Matlab对控制系统进行仿真，调整参数，完成整个设计过程。 2．设计内容： 设计目标是用机器代替手工操作，为小型电机的转子缠绕铜线。每个小型电机都有3个独立的转子线圈，上面需要缠绕几百圈的铜线。绕线机用直流电机来缠绕铜线，它应该能快速准确地绕线，并使线圈连贯坚固。采用自动绕线机后，操作人员只需从事插入空的转子、按下启动按钮和取下绕线转子等简单操作。
图1 绕线机控制系统 绕线机控制系统如图1所示，相应的控制系统的原理方块图如图2所示。 控制系统设计的具体目标是：使绕线速度和缠绕位置都具有很高的稳态精度。也就是使绕线机系统对斜坡输入有很高的稳态精度。 (s R )(s Y 图2 绕线机控制系统的原理方块图 该系统至少是个I 型系统，它响应阶跃输入的稳态误差为零，系统对单位斜坡输入21)(s s R =的稳态误差为： v ss K e 1= 其中 50)(lim 0s G K c s v →= 设计的具体要求： 要求设计串联校正装置)(s G c ，使系统满足下述性能指标： (1) 系统对斜坡输入响应的稳态误差小于10％，10=v K ； (2) 系统对阶跃输入的超调量在10％左右； (3) 按2％准则的调节时间s t 不超过3s 。
智能环境控制系统 国家档案局颁布的库房温湿度有关规定：温度: 14℃-24℃；相对湿度: 45% - 60% 一、库房温湿度对档案的影响 1、高温高湿对档案的影响： 2、加速纸中油墨的退化，导致字迹模糊不清； 3、加速有害化学物质对纤维素的损坏，导致纸强度下降：（1）助长昆虫及霉菌的滋生，导致纸的损坏；（2）低温低湿对档案材料的影响：使纸水分过度蒸发，导致纤维部的结构破坏，使得纸变脆，机械强度下降；（3）温湿度波动幅度过大或过快对档案材料的影响：使得档案材料因胀缩不均而产生应力，易使其强度降低，产生变形。 二、解决方案 针对档案库房存在温湿度过高过低的现象。推荐使用由本公司研发设计的智能温湿度控制系统（V8系列）。 该智能控制系统加外部设备（空调、除湿机、加湿机、库房专用空气净化器等设备），通过智能控制，实现对库房设备的自动运行，从而对库房整体环境进行调节，达到国家档案局对库房资料保存的温湿度的要求。 三、BY-V8 智能化环境自控系统设计方案 1、设计依据 1.1 国家档案局1987年颁发《档案库房技术管理暂行规定》 1.2 国家档案局定制《档案库房环境条件标准》 1.3 《民用建筑电气设计规》（JGJ/T16-93） 1.4 《电气装置安装工程电气设备交接实验标准》（GB50150-91） 1.5 《智能建筑设计标准》（DBJ08-47-95） 1.6 《电气装置安装施工及验收规》（GBJ232-90，92） 1.7 《安全防工程程序要求》GB/T75-94 1.8 《探测器通用条件》GB1408、1-89 2、设计原则 我公司通过认真研读贵单位设计图纸，充分理解了本系统的设计要求和设计理念，本着立足用户、完善功能的目标，在设计时充分考虑了使用功能和系统需求，力求满足系统的先进性、稳定性、成熟性、开放性、经济实用性、安全性、可靠性、可扩展性及可升级性、集散式控制等方面的设计要求，在进行各子系统的系统设计和功能配置上，也完全参照以上设计要求进行功能设计，完全遵循以上设计原则。 2.1 先进性 本次我公司为贵单位进行库房温湿度自控系统设计时，充分考虑了采用当前国际最先进的技术来实现系统功能，以适应目前技术应用及将来系统扩展的需求，我们所选择的库房温湿度自控系统，采用了国际领先的现代信息网络技术，包括互联网络技术、综合信息集成技术、自动化控制技术、计算机技术、网络通讯技术和数据库技术，并以技术上的适度超前又符合今后主流技术的发展趋势为指导原则，在可靠性和实用性的前提下采用最先进的技术和系统，采用先进、适用、优化组合的成套技术体系和设备体系，建立一个安全、舒适、通信
电机驱动控制系统 “安邦信”是中国变频器行业的一块老品牌，在技术上沉淀了二十几年，在产、学、研、市场应用的道路上积累深厚的经验。1992年3月在江苏徐州成立，1998年10月迁址深圳，更名为“深圳市安邦信电子有限公司”是第一批国家电子工业部20家变频器企业之一，专注于变频器的研发、生产和销售，快速为客户提供个性化的解决方案。 “安邦信”是国内少数同时生产高、中、低压变频器的企业，主要服务于装备制造业、节能环保、新能源三大领域，营销网络遍布全国。公司在国产品牌厂商中名列前茅，其中专用变频系列产品在多个细分行业处于业内首创或领先地位。 “安邦信”旗下的电机科技有限公司，具有30年多年专注工业电动机与汽车电机的研发、制造历史。拥有先进自动化生产线和专业检测设备，拥有资深的专业电机设计、工艺，工装设计工程师。 多年来，始终坚持“产品做精、市场做专”的经营方针。投重金搭建研发平台，精诚与多所院校建立研发联盟。获得了各种技术专利100多项，掌握了永磁同步、异步、电流开环、闭环矢量控制与485、CAN、PROFIBUS通讯的技术。完成了40V-1000V电压等级，0.4KW-8700KW功率等级产品供货能力。市场横跨电动汽车、工业控制两大行业领域，在电动汽车领域具有永磁电机、异步电机控制，40V-560V电压等级、1.5KW-250KW功率范围，风冷、水冷、油冷全系列的产品供应。当前生产的电动车电机有高效永磁同步电机，高效铜转子异步电机，高效鼠笼式异步电机三大系列。 “安邦信”制造基地根据公司的研发优势，大量采用自动化生产设备，生产设备及仪器业内领先，空间布局，生产线结构都依据国际标准设计，年产能超过15万台。 规范的流程，先进的设备，敬业的员工是安邦信制造体系的核心竞争力，严谨而人性化的生产管理实现了大规模生产效应。 电机驱动控制系统产品 “安邦信”针对市场的需求研发出电机驱动控制系统产品，形成一套驱控体系，为整车厂提供电机驱控系统解决方案，提高整车效率。其中72V，7.5KW和144V，15KW系列产品，经过市场验证，深受好评获得客户良好认可。 7.5KW和15KW电机驱动控制器系统，电机驱动控制系统具有高峰值转矩、高可靠性、低成本的特点。同时具有高效异步铜转子电机采用双冷技术，同步降低电机定转子温度，电机具有高效、高功率密度、
案例一、超市管理系统。是一个面向超市用来进行超市日常信息处理的管理信息系统。该系统能够方便地为超市的售货员提供各种日常售货功能，也能够为超市的管理者提供各种管理功能，如进货、统计商品等。 案例二、考试成绩管理系统。是对每个参与考试的学员成绩进行综合管理的系统。学员报名参加相应的科目考试，通过该系统办理考试报名，并产生相应的考试编号。每次考试完成后，管理员及时将考试学员的考试成绩录入到该系统中。学员和管理员均可查询考试成绩。管理员可以进行各类信息的管理，如查询、删除等。同时该系统能够根据学员考试成绩，执行统计分析并分类显示。 案例三、网上教学系统。学员登录本系统后可以浏览网站的网页信息、选择和查找自己所需要学习的文章和课件并进行下载。教师可以登录本系统，在网站上输入课程介绍，上传课程的课件，发布、更新和修改消息。管理员可以维护本系统页面和批准用户申请注册。 案例四、汽车租赁系统。客户可以通过电话、网上和前台预订租借车辆。客户填写订单后，职员查看客户租赁记录，如记录无问题，同意客户的预订；如果记录情况不佳，可拒绝预订的请求；如果没有查到客户记录，则建立新的客户记录，并通知客户。客户取车时出示通知，职员查看无误后，要求客户支付押金，填写工作记录并更新车辆状态，将车借与客户。客户还车时，结清租借车辆的金额，职员更新车辆状态，填写客户记录，更新工作记录。 案例五、酒店订房系统。可以向用户提供客房介绍、客房预订、预订
变更、客房入住、退房结账、旅客信息查询、娱乐介绍、留言簿等使用功能。订房人可以通过电话、短信、网络或面对面等方式预订客房。允许预订人根据自己情况的变化更改预订信息。旅客入住客房前需要出示证件并登记，并要预交一定的押金。旅客提交押金后，柜台工作人员将要登记旅客信息、分配房间，并打印旅客入住单，旅客持入住单到指定客房入住。旅客离开宾馆前需要结账退房。旅客或宾馆管理人员可以随时查询旅客或客房的入住信息。 案例六、在线购物系统。客户可以在厂商的网页上挑选计算机。计算机分为服务器、台式机和笔记本电脑。客户可以在线挑选标准配置或者按照自己期望的配置组装。可配置的组件如内存，以下拉列表的方式共客户选择。对于每一种新配置，系统都能计算价格。为了使订单生效，客户必须填写送货地址和支付信息。一旦订单被提交，系统会给客户发电子邮件，确认订单的详细信息。在等待过程中，客户随时可以查看订单的状态。 案例七、音像商店管理系统。音像店想要给更广泛的人群提供娱乐素材的租赁和销售。它将保持CD、DVD的存货。存货都是从一个供应商那里订购。现有的客户能够预约娱乐资料，并在指定的日期来取。系统必须具有灵活的搜索引擎来回答客户的查询，包括资料的查询。对于音箱商店没有的资料，可以根据要求订购。 案例八、高校教材管理系统。高校的每个学生使用自己的姓名和学号登陆系统后，可以查询自己每个学期的教材使用情况，也能够查询自己的教材费用。高校的每个教师使用自己的姓名和密码登陆系统后，
第四章数控机床的驱动与控制系统学 时 章节教学内容重点、难点 2 §4-1 位移、速度、位置传感器理解其应用情况 1 §4- 2 进给伺服驱动系统 4 §4-3.1 典型进给伺服系统(位置控制) ——步进式伺服系统 掌握系统的组成及工作 原理 1 §4-3. 2 闭环、半闭环进给伺服系统 第一节位移、速度、位置传感器 数控机床若按伺服系统有无检测装置进行分类，可分为开环系统和闭环(或半环)系统。也就是说检测装置是闭环(半闭环)系统的重要部件之一，它的作用是测量工作实际位移并反馈送至数控装置，使工作台按规定的路径精确移动。因此对于闭环系统来说，检测装置决定了它的定位精度和加工精度。数控机床对检测装置的主要要求为： (1)工作可靠，抗干扰性强； (2)使用维护方便，适应机床的工作环境； (3)满足精度和速度的要求； (4)成本低。 通常，数控装置要求位置检测的分辨率为0.001～0.0lmm；测量精度为±0.002～±0.02mm／m，能满足数控机床以1～l0m／min的最大速度移动． 位置检测装置的分类列表于4－1中。本章仅就其中常用的检测装置(旋转变压器感应同步器光栅、磁栅、编码盘)的结构和原理予以讲述。 旋转变压器 位置检测装置分类
是一种常用的转角检测元件，由于它结构简单，工作可靠，且其精度能满足一般的检测要求，因此被广泛应用在数控机床上。 ?工作原理 当转子绕组的磁轴与定子绕组的磁轴自垂直位置转动一角度θ时，绕组中产生的感应电势应为 E1＝nV1sinθ ＝nV m sinωt sinθ 式中n——变压比； V1——定子的输入电压； V m——定子最大瞬时电压。 当转子转到两磁轴平行时(即θ＝90o)，转子绕组中感应电势最大，即 E1＝nV m sinωt ?旋转变压器的应用 V3＝nV m sinωt sinθ1 + nV m cosωt cosθ1 ＝nV m cos(ωt –θ1) ?感应同步器 感应同步器是一种电磁式位置检测元件，按其结构特点一般可分为直线式和旋转式两种。直线式感应同步器由定尺和滑尺组成；旋转式感应同步器由转子和定子组成。前者用于直线位移的测量，后者用于角度位移的测量。 它们的工作原理都与旋转变压器相似。感应同步器具有检测精度高、抗干扰性强、寿命长、维护方便、成本低、工艺性好等优点，广泛应用于高精度的数控机床。本节主要以直线式感应同步器为例，对其结构特点和工作原理进行讲述。
渤海大学硕士研究生非线性系统课程考核论文 院（系、部）：工学院年级： 2013 级专业：控制理论与控制工程 姓名：郑晓龙学号： 2013080030 密封线 任课教师：刘亮 一、命题部分 考虑如下三阶严格反馈非线性系统 并且 设计状态控制器使得闭环系统是渐进稳定的，并给出一个二阶系统的数值仿真算例。 二、评分标准 1、论文排版格式（15分）； 2、控制器设计过程（45分）； 3、仿真算例控制器设计（25分）； 4、Matlab仿真图片（15分）。 三、教师评语 ____________________________ 本页。学生从第二页开始写作，要求见蓝色字体部分。 注2：“阅卷教师评语”部分请教师用红色或黑色碳素笔填写，不可用电子版。无“评语”视为不合规范。 注3：试题、评分标准、评语尽量控制在本页。 注4：不符合规范试卷需修改规范后提交。
密封线 Backstepping控制设计 郑晓龙 提要Backstepping设计方法是针对非线性系统的一种系统化的控制器综合方法，是将Lyapunov函数的选取与控制器的设计相结合的一种回归设计方法。它通过从系统的最低阶次微分方程开始，引入虚拟控制的概念，一 步一步设计满足要求的虚拟控制，最终设计出真正的控制律。本文基于Backstepping设计方法对三阶严格反 馈非线性系统进行了控制器设计，并对结论做了仿真验证。 关键词 Backstepping 非线性系统控制 一、引言 Backstepping （逐步后推，反推）设计方法是针对不确定性系统的一种系统化的控制器综合方法，是将Lyapunov 函数的选取与控制器的设计相结合的一种回归设计方法。它通过从系统的最低阶次微分方程开始，引入虚拟控制的概念，一步一步设计满足要求的虚拟控制，最终设计出真正的控制律. Backstepping自适应控制是当前自适应控制理论和应用的前沿课题之一,近年来, 在处理线性和某些非线性系统时, 该方法在改善过渡过程品质方面展现出较大的潜力,除航空航天领域外, 在液压控制、电机控制、机器人控制、船舶控制等许多工业控制领域, 反推自适应控制的应用在国内外均有大量报道. Backstepping 方法在处理非线性控制问题方面所具有的独特的优越性，近年来引起了众多学者的极大关注。Backstepping 的基本设计思想是将复杂的非线性系统分解成不超过系统阶数的子系统，然后单独设计每个子系统的部分 Lyapunov 函数，在保证子系统具有一定收敛性的基础上获得子系统的虚拟控制律，在下一个子系统的设计中，将上一个子系统的虚拟控制律作为这个子系统的跟踪目标。相似于上个子系统的设计，获得该子系统的虚拟控制律；以此类推，最终获得整个闭环系统的实际控制律，且结合Lyapunov 稳定性分析方法来保证闭环系统的收敛性。 Backstepping 可用来设计控制方案以满足三角结构单输入单输出非线性系统的匹配条件。Backstepping 设计方法之所以受到国内外学者的极大关注，主要原因为该方法取消了系统不确定性满足匹配条件的约束，从而解决了相对复杂的非线性系统的控制问题。在现实世界中，存在大量非线性系统具有(或者可以经过微分同胚变换成)严格反馈等规范型；该方法为复杂非线系统的 Lyapunov 函数设计提供了较为简单的结构化、系统化方法，解决了一直以来具有严格反馈等结构的非线性系统稳定性分析和控制器设计的难题。自适应 backstepping 设计方法发展的初级阶段，要求系统不确定性能够线性参数化。随着神经网络与模糊系统等智能控制技术的不断发展，很好地取消了自适应 backstepping 设计所需的该约束条件，从而使得 backstepping技术获得了很大的发展空间。特别是神经网络和自适应技术的引入，极大地推广了backstepping 方法的应用。 二、基于Backstepping三阶严格反馈非线性系统控制器设计 考虑如下三阶严格反馈非线性系统 （1）
扫地机的智能控制系统设计 摘要 目前，各式各样的服务机器人越来越多应用于人们的生活中，从事着与人们生活息息相关的服务工作，极大地提高和改善了人们的生活质量。室内智能扫地机器人就是在这种背景下诞生的一种家庭服务机器人。室内智能扫地机器人的路径规划采用区域充满的规划方法，目标是在设定区域内寻找一条从始点到终点且经过所有可达点的连续路径。根据建立的扫地机器人平台，提出清扫机器人随机运动路径规划算法。机器人利用其上安装的红外传感器和摄像头来识别和感知房间环境，机器人开始以螺旋运动方式覆盖房间的空白区域，当遇到障碍物时，启动障碍物应对策略，通过计算机软件仿真和在房间环境中进行实验验证了该算法的有效性。 关键词：扫地机器人，单片机，环境识别，路径规划
SWEEPER INTELLIGENT CONTROLSYSTEM DESIGN ABSTRACT At present time,more and more various of service robots are designed and applied to people’s daily life.The application of these robots is promoting the quality of people’s life tremendously as they deal with the works related to people’s life closely.Indoor automatic cleaning robot is one of these service robots developed to help people to carry out the troublesome room cleaning work.The path planning algorithm of Indoor Automatic Cleaning Robot should spread over the room area using the area filling path planning algorithm to find a continuous path from start to end. A random moving path planning algorithm is put forward based on the platform. The cleaning robot identifies the room environment using the infrared transducer and the camera outfitted on its body.Moving in the spiral motion mode with the gradually enlarging radius,the robot begins to explore and clean the blank area.While it encounters obstacles like wall or furniture,it will start the strategy of dealing with obstacles.This algorithm is validated through computer simulation and robot experiment. KEYWORDS:cleaning robot,single chip microcomputer,environment identification,path planning