第一章绪论
1.1课题研究背景
机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它不但可以提高工人的生产效率，还可以代替人类从事乏味、劳累和危险的工作，甚至完成人类不能胜任的工作，因而日益受到人们的重视。随着人类探索太空、建设航天站、开发海洋、军事作战与反恐侦察等任务和需求的增加，人们对机器人的性能提出了更高的要求。它可以说是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。
我国从1987年实施国家“863”高技术研究发展计划以来，把智能机器人确立为自动化领域的主体之一，在特种机器人、机器人应用工程、机器人基础学科等方面取得了很大成绩。其中非结构环境下的机器人是当今世界最重要的高技术之一，它集计算机、微电子、传感、自动控制等技术为一身，己成为衡量一个国家科技水平的重要标志之一。
仿生学（Bionics）是20世纪60年代出现的一门综合性边缘科学，它由生命科学与工程技术学科相互渗透、相互结合而成，通过学习、模仿、复制和再造生物系统的结构、功能、工作原理及控制机制，来改进现有的或创造性的机械、仪器、建筑和工艺过程。仿生学将有关生物学原理应用到对工程系统的研究与设计中，尤其对当今日益发展的机器人科学起到了巨大的推动作用。在35亿年进化过程中，生物发展了灵巧的运动机构和机敏的运动模式，成为机器人技术创新发展的源泉之一。仿生机器人就是模仿自然界中生物的精巧结构、运动原理和行为方式等的机器人系统。科学家们向生物学习，创造出了众多高性能的仿生机器人，如机器鱼、机器蛇、机器蝇，以及各种仿生材料。
壁虎是一种可在地面、陡壁、天花板等不同法向面上自由灵活运动的四足动物。科学家以壁虎的这种运动能力为研究模仿对象，研制出了各种爬壁机器人，爬壁机器人在民用、军事、航天上具有广泛的用途，因而越来越受到人们的重视。
在民用领域，爬壁机器人被用来清洗大厦外壁墙面和玻璃、检测舰船船体、检测核密封罐等；在军事反恐领域，爬壁机器人可用来进行侦察窃听、研制蛙人等；
在航天领域，爬壁机器人可用来进行舱外维修等。但传统爬壁机器人的吸附原理和移动机理与真实壁虎毫无关系，其缺点限制看应用环境和工作范围，而壁虎的吸附原理和移动方式为突破传统爬壁机器人的限制提供了新的思路，因而成为一个新的研究方向。
1.1.1国内外研究现状
目前仿壁虎机器人技术的研究主要分为吸附技术的研究与移动技术的研究，吸附技术研究主要是围绕研制仿壁虎脚掌的吸附材料展开，移动技术则主要是模仿生物的灵巧移动方式。目前，美国、日本等西方发达国家都在开展仿壁虎机器人方面的研究，美国处在领先的位置，但仍处于初级阶段。我国也已开展这方面的研究，其中在壁面清洗方面实现了爬壁机器人的应用，在壁虎脚掌吸附材料研制上也取得一定成果，但距离国外研究水平仍有一定的差距。
美国
图1-1
图1-1所示是美国斯坦福大学的一个研究小组在2006年开发的一种仿壁虎机器人，称为Stickybot 。Stickybot具有4只粘性脚足，每个脚足有4个脚趾，趾底长着数百万个极其微小的用于粘附的人造毛发（由人造橡胶制成），每个脚趾都有脚筋，脚筋可以实现脚趾的外翻与展平。每个脚足上的4个脚筋可以联动，从而轻松实现脚足与附着面的最大接触以及脚足粘附材料与附着面的吸附于脱附。从图上分析，壁虎的腿是个四杆机构，依靠一个电机实现腿的前后移动，并借助另外一个电机实现四杆机构平面的转动从而实现抬腿动作。此外，应该另有一个马达实现壁虎脚趾的驱动。Stickybot 从吸附原理、运动形式、机器人外形上都比较接近真实的壁虎。
CMU（Carnegie Mellon University）微小型机器人实验室研制了两种结构形式的爬壁机器人。一种是具有两个行走轮、每个行走轮上具有3个吸附足的爬
壁机器人，吸附足采用特殊的粘性材料粘附在墙面上。其移动方式本质上是轮式移动，前进和倒退通过改变两个轮子的转动方向即可实现。支撑足与轮毂是球销副连接，既可以在行进时围绕足踝轴转动，也可在转弯时围绕足中心轴旋转。转弯的时候一边的轮子不转，通过另一边的轮子转动来实现机器人的转弯。由于采用滚动方式，因而可以实现不同法向面的过渡，即从地面可自主爬到竖直面上。它的机构比较巧妙，用两个足式轮子实现了爬行、转弯等运动，还可以实现墙面过渡。缺点是采用的是粘性材料对壁面的要求较高，稳定性不是很好，吸附面积有限，载重能力不强。
另一种是CMU开发的履带式壁虎机器人，其履带是由特殊的粘性材料制作的，可以粘在墙面上，使得机器人在墙面上的行走有如履带机器人在地面上的行走。其移动就是履带传动，通过两头动力轮的转动实现履带在墙面上的移动，在前端的履带被压在墙面上实现粘附的同时后面的履带被拉起。履带式机器人粘附面积较大，可以承受较大的负载，也可从地面过渡到竖直面上，但由于履带机器人转弯时存在滑动摩擦，会破坏吸附，因而不能实现转弯。
加州大学伯克利分校与iRobot 合作开发了 Mecho-Gecko 壁虎机器人。Mecho-Gecko 是两轮驱动的四轮式机器人，驱动轮上长有三足，通过在足上预装粘合剂和剥离粘合剂来实现对壁面的吸附，其结构相对比较复杂。
美国克利夫兰 Case Western Reserve University 设计了一种轮腿式爬壁机器人，其机构就像一辆汽车有4个车轮，每个车轮上面装有由具有粘性的聚合物材料制成的叶片。同一条轴上的两个轮子的步调是错开的，以保证在行动的时候有一边的轮子能够粘在墙面上。但它只能向前爬行，不能实现后退、转弯等动作，所以它只是作为一种爬行材料的验证机器人，要实现实际的用途还有待改进。
日本
为了实现各种法向面的灵活过渡，东京工艺研究院和Isikawajima-Harima 重工业有限公司联合设计开发了“忍者”机器人。“忍者”机器人的吸附方式采用的是一种被称为VM（汽门复合管理）的高功效真空吸盘，褶皱或者粗糙的墙壁都可以吸附。它有4条腿，每条腿上装有一个真空吸盘的足，每条腿都有3个自由度，可以往3个方向挪动。该机器人可以很方便地实现前进后退，也可以横向移动，也很容易实现墙面过渡。它的移动方式是与移动方向同侧的两条腿吸附在墙上，另外两条腿移动，然后交换，如此交替实现移动。
日本三菱重工业公司正在销售的一种磁性爬壁喷涂机器人，可以吸附在20mm 以上厚度的建筑物上，磁力可达2000kgf 左右，并能沿各种磁性结构运动，如钢筋墙壁、天花板，甚至在潮湿的壁面运动，速度可达10m/min。
日本应用技术研究所研制出一种车轮式磁吸附爬壁机器人，它可以吸附在各种大型构造物如油罐、球形煤气罐、船舶等的壁面，代替人进行检查或修理等作业。这种爬壁机器人靠磁性车轮对壁面产生吸附力，其主要特征是：行走稳定，速度快，适用于各种形状的壁面，且不损坏壁面的油漆。1989年，日本东京工业大学的宏油茂男研究开发了吸盘式磁吸附爬壁机器人，吸盘与壁面之间有一个
很小的倾斜角度，这样吸盘对壁面的吸力仍然很大，每个吸盘分别由一个电动机来驱动，与壁面线接触的吸盘旋转，爬壁机器人就随着向前移动，这种吸附机构的吸附力可以达到很大。
中国
国内仿壁虎机器人技术的研究主要针对爬壁机器人展开，沈阳自动化所、哈尔滨工业大学、上海大学、上海交通大学、北京航空航天大学等研究单位都已经对爬壁机器人做了大量研究，部分技术已经产品化，这些机器人主要采用了真空吸附和电磁吸附原理，其中用于非导磁壁面如高层建筑壁面清洗的机器人一般采用真空吸附方式，导磁壁面如大型锅炉的壁面清洗以及具有放射性废液储罐焊缝的检测和修复的机器人主要采用电磁吸附方式。
哈尔滨工业大学时我国较早开展爬壁机器人研究的单位之一，他们开发的CLR-2型壁面清洗爬壁机器人2000年在北京国贸大厦正式投入使用。CLR-2采用圆形的吸盘进行吸附。
上海大学谈力士等人设计开发了面向球形存储罐检修的球面移动爬壁机器人，它采用真空吸附方式和腿足式移动机构，可以适应不同曲率半价的曲面，并可跨越300mm高的障碍。
北京航空航天大学机器人研究所也是国内较早开展爬壁机器人技术研究的单位之一，其研制开发的“蓝天洁士”系列爬壁清洗机器人已向上海大学图书馆、国家大剧院、北京西站等单位销售多台。“蓝天洁士”以2个紧密相连的、成十字交叉状的无杆气缸构成其主体。机器人可以再X、Y两个方向运动。在X和Y 气缸的顶端有4个Z向气缸用以支持和升降机器人的主体。各个Z向气缸下端分别固连有2个真空吸盘，使得机器人能够吸附于附着面。该机器人机构简单，可自主运动，但缺点是气缸位置的精确定位比较困难。2005年北京航空航天大学机器人所研制出了微小型爬壁机器人，大小只有270mm*270mm，自重3.2kg，吸附力可达15kgf。该机器人采用负压吸附方式，由中央高速旋转电机将内腔抽成真空，用弹性橡胶作裙边密封，可以适应具有不超过2cm宽浅沟的粗糙壁面。采用轮式移动，通过调节两侧车轮的转速实现机器人的前进、后退和转弯。2006年研制的正压贴附爬壁机器人，它基于直升机原理，将螺旋桨总距设成负值从而产生压力，将机器人压附在墙面上，这种正压机器人由于采用空气压力贴附在壁面上，所以对壁面粗糙度和材料均无要求。
国内其它一些研究机构还研究了抡腿轮换式负压爬壁机器人、磁吸附履带式爬壁机器人、被动负压履带式爬壁机器人等。
1.1.2壁虎机器人关键技术
目前，仿生机器人研究的两个主要方向是运动机理的研究和行为方式的研究。壁虎机器人应该是能在各种壁面与天花板上灵活运动的机器人，它主要模仿的是壁虎的吸附能力和运动能力。
吸附技术
传统爬壁机器人有真空吸附和磁吸附两种吸附形式，真空吸附方式具有不受壁面材料限制的优点，但当壁面凹凸不平时，容易使吸盘漏气，从而使吸附力和承载能力明显下降。磁吸附法可分为电磁体和永磁体两种，电磁体式维持吸附力需要电力，但控制较方便。永磁体式不受断电的影响，使用中安全可靠，但控制较为麻烦。磁吸附方式对壁面的凹凸适应性强，且吸附力远大于真空吸附方式，不存在真空漏气的问题，但要求壁面必须是导磁材料，因此严重地限制了爬壁机器人的应用环境。
近年来，科学家研究较多的是一种叫作干性粘合剂的吸附技术并己获得较大进展。干性粘合剂实际是一种人造仿生壁虎脚。生物科学家发现，壁虎每个脚趾上有许许多多褶襞，每个褶上密布着无数根刚毛，而每一根刚毛的尖端又都分布着数千个更加微小的衬垫，使壁虎脚掌和物体间的接触几乎接近分子水平，于是两种不同分子之间的吸引力被壁虎巧妙充分地利用，这种特殊的黏着力是由壁虎脚底大量的刚毛与物体表面分子之间产生的“范德瓦尔斯力”累积而成的。根据计算，一只大壁虎的四只脚产生的总作用力压强相当于10个大气压。壁虎就是通过“范德瓦尔斯力”牢牢地吸附在墙面上。科学家在生物壁虎原型吸附的功能原理和作用机理的基础上，探索出一种与壁虎趾表面结构相近的、经物理改性的极性高分子材料（人造仿生壁虎脚干性粘合剂），并应用MEMS加工技术，设计制作出模拟壁虎脚趾的吸附装置，该吸附装置能适应各种材质（如玻璃、粉墙和金属等）和任意形状的表面（如平面、柱面、弧面、和拐角等）。但目前干性粘合剂的附着能力比起真实壁虎还相差很多，加工不易但易损耗。
此外还有正压吸附方式，它能适应各种表面，但还有待于进一步深入研究。
移动技术
目前，壁虎机器人的移动方式主要是车轮式、履带式、导轨式、腿足式和混合式。
车轮式移动速度快、控制灵活，但维持一定的吸附力较困难，越障碍能力差；履带式对壁面适应性强，着地面积大，但不易转弯，越障碍能力差。导轨式移动也较快，具有一定的越障碍能力，但不能转向。腿足式移动灵活，地面适应能力强，具有较高的越障碍能力和不同平面之间的过渡能力，但移动速度慢、控制复杂。混合式一般采用轮足混合，兼具车轮式移动和腿足式移动的优点，但控制和结构也更为复杂。
目前，常见的腿足式机器人以两足式、四足式、六足式应用较多。结构主要为缩放型机构、四连杆机构、多关节串联机构、平行杆机构、并联机构和摆动缩放机构。在微型爬壁机器人中以四连杆机构和并联机构应用较多。
●能源供给
常规机器人能源供给一般采用有缆方式或者采用电池供电。
有缆方式的优点是电力供应充足，缺点是电缆会对机器人的移动范围形成约束，并且电缆重力会对机器人形成一定影响。
电池供电可以省去电缆，但其能量有限，而且电池随着体积的缩小供电性能急剧下降，能量密度有待进一步提高。
此外，新的能源供给方式也在积极探索之中。比如，通过微波对微机器人提供能量和控制信号就是一种较为理想的方法，日本DENSO公司已经较为成功地将微波技术应用到一台由8层PZT驱动的无线微型腿足式管内机器人上。
●驱动方式
目前，常规的壁虎机器人驱动装置主要是气泵和电机。
对于微小型壁虎机器人，传统驱动方式其性能随体积减小而迅速降低，且导致传动系统复杂化，引起结构复杂、传动误差增加、摩擦增大、重量加大等一系列问题，因而难以适用。针对微小型机器人，要采用新材料、新工艺开发出新型的微驱动器，如目前已有直线驱动电机、压电陶瓷（PZT）、超声电机、形状记忆合金（SMA）等新型驱动器出现，其中以形状记忆合金、超声电机驱动器最引人注目。
（1） SMA驱动器
SMA的主要特征是具有形状记忆效应，即某些被变形的金属具有受热后恢复其原来形状的能力。SMA驱动器具有以下优点：①功率/质量比大；
②结构紧凑、轻巧，可直接输出直线运动；③动作柔顺、适应性强，可感
知温度和位移的变化；④无噪音、无污染；⑤易于控制，可通过控制电压或通电时间来实现加热控制。SMA的缺点是响应慢、位移小、寿命短、退化和费电。但目前这些不足已基本上得打了很好的解决。如美国
NanoMuscle 公司开发的SMA驱动器，每秒钟可以往复运动数次，最大行
程可达到自身长度的13%，可连续往复运动数百万个周期，仅仅需要几百毫安的供电。所以SMA 驱动器在微型爬壁机器人上将具有较好的应用前
景。
（2）超声电机
超声电机又称电压马达，是采用压电材料驱动的一种新型微持电机，它利用逆压电效应使定子机体产生柔性波动，进而在定子表面质点的振动摩擦作用下将振动能耦合成转子的力矩输出。超声电机具有体积小、质量
轻、结构简单紧凑、定位精度高、响应速度快、低转速、大力距输出等特点。由于超声电机具有众多的优点，使得它将在微型机器人上具有很好的应用前景，但由于超声电机对于驱动信号有较高的要求，所以控制相对复
杂。
1.1.3壁虎机器人发展趋势
经过对壁虎机器人国内外现状的分析和壁虎机器人各类关键技术优缺点的比较，结合机器人技术发展的总体趋势，我们认为壁虎机器人的发展有如下趋势：
?吸附方式将越来越多地采用干性粘合剂
负压吸附方式和磁吸附方式技术发展已经相对成熟，并已有商用化产品出现。但它们的缺点也是显而易见的。干性粘合剂作为一种仿生智能材料，能够适应各种材质壁面，并且没有噪音。虽然目前其吸附能力还比较差，但相信随着MEMS加工技术和新材料的发展，人造壁虎脚掌的性能将会有明显提升。目前，西方发达国家都很重视对壁虎脚掌仿生材料的研究，我国南京航空航天大学也已经开展相关方面的研究。
?向微小型化发展
科学家预言，21世纪的尖端技术之一是微型机器人。仿生微型机器人可用于小型管道检测作业，可进入人体肠道进行检查和实施治疗而不伤害人体，也可以进入狭小的复杂环境进行各种作业。因此，壁虎机器人的小型化和微型化是一个发展趋势。
?移动方式用腿足式
在移动机器人中，轮式和履带式移动方式已获得广泛的应用，但是腿足式移动方式具有轮式和履带式所没有的优点。腿足式移动方式的机器人可以相对较容易地跨过比较大的障碍，并且机器人的足所具有的大量的自由度可以使机器人的运动更加灵活，对凹凸不平的地形适应能力更强。正是由于腿足式移动结构多样、运动灵活，适应于各种形状的壁面，而且能够跨越障碍物，因此足式结构将在爬壁机器人上，尤其是在微小型爬壁机器人上，有着较好的应用前景。
?生物壁虎机器人
生物机器人是借助于电子信息技术刺激来控制动物神经信号，从而达到对动物的运动或某些行为的人为控制目的的技术。日本和美国DARPA都已设立了生物机器人研究计划，而我国南京航空航天大学也已经展开了生物壁虎机器人技术研究并已取得初步的成果。通过在壁虎上安装载荷并控制壁虎来完成任务将在能源供给、运动灵活性、隐蔽性、机动性和适应性方面较仿生壁虎机器人具有更明显的优势。
1.2课题的基本内容
设计一个电动机控制系统，通过控制机器人关节电动机，实现仿壁虎型机器人的行走控制。用FutabaS3107舵机作为驱动电动机；采用电磁铁作为吸附装置代替仿壁虎脚掌材料。
1.3课题的研究方法、技术路线、研究方案
研究方法：在网上和图书馆查阅课题相关资料参考文献、同学间的讨论和请教
指导老师
技术路线：分为机器人控制系统硬件电路、C语言软件编程、模拟仿真。硬件电路可包括电源电路、控制系统电路、通信电路、舵机等。
设计方案：主控部分使用PIC16F877A单片机；供电分两部分供电，分别为舵机供电和控制电路供电；通信部分选用MAX232和MC55；舵机用FutabaS3107舵机；采用电磁铁作为吸附装置代替仿壁虎脚掌材料；CAD模型进行仿真测试。
1.4课题的效果预测
通过分析仿真，设计的仿壁虎机器人能够模仿壁虎爬行行为，并且满足应用人工壁虎脚掌材料对爬行运动的要求，而采用的对角线步态可以完成壁虎直线行走以及原地转弯动作。
第二章电动机控制系统设计
2.1 电动机种类
在各类机电系统中，由于直流电动机具有良好的启动、制动和调速性能，直流调速技术已广泛运用于工业、航天领域的各个方面。随着电力电子技术的发展，脉宽调制（PWM）直流调速技术成为一种常用的直流调速方法，它具有调速精度高、响应速度快、调速范围宽和耗损低等特点。PWM驱动装置与传统晶闸驱动装置比较，具有下列优点：需用的大功率可控器件少，线路简单；调速范围宽；电流波形系数好，附加损耗小；功率因数高；可以广泛应用于现代直流电动机伺服系统中。
2.1.1 步进电动机
步进电动机是一种将数字信号转换为位移的几点执行元件，每当输入一个脉冲时，转轴变转过一个固定的机械角度，可以通过控制脉冲的个数来控制电动机的角位移量，从而达到精确定位的目的；同时还可以通过控制脉冲频率来控制电动机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
目前，比较常用的步进电动机包括反应式步进电动机（VR）、永磁式步进电动机（PM）、混合式步进电动机（HB）和单相式步进电动机等。
它具有结构简单、可靠性高、成本低、快速启停、精确步进、没有积累误差且能直接接收数字信号的特点，在数字控制系统中得到了广泛地应用。
2.1.2 舵机
最近几年国内机器人开始起步发展，很多高校、中小学都开始进行机器人技术教学。小型的机器人、模块化的机器人、组件式的机器人是教学机器人的首选。在这些机器人产品中，舵机是最关键，使用最多的部件。
根据控制方式，舵机应该称为微型伺服马达。早期在模型上使用最多，主要用于控制模型的舵面，所以俗称舵机。舵机接受一个简单的控制指令就可以自动转动
河南科技大学 2009 届本科毕业论文 论文题目：基于单片机的直流电机调速系统设计 学生姓名： 所在院系：信息工程学院 所学专业：计算机科学与技术 导师姓名： 完成时间：2009-05-22
摘要 本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。此外，本文中还采用了芯片IR2110作为直流电机正转调速功率放大电路的驱动模块，并且把它与延时电路相结合完成了在主电路中对直流电机的控制。另外，本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将测量值送到A/D 转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行PI运算，从而实现了对直流电机速度的控制。在软件方面，文章中详细介绍了PI运算程序，初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。 关键词：PWM信号，测速发电机，PI运算 1
The Design of Direct Current Motor speed Regulation System Based On SCM Chenli School of Information and Engineering Abstract This article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using MCS-51 single-chip computer to control the speed of a D.C. motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. In addition, IR2110 has been used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation o f D.C. motor. What’s more, tachogenerator is used in this system to measure the speed of D.C. motor. The result of the measurement is sent to A/D converter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the single-chip computer and participates in a PI calculation. As for the software, this article introduces in detail the idea of the programming and how to make it. Key words:PWM signal，tachogenerator，PI calculation 2
毕业设计论文 水温自动控制系统 钟野 院系：电子信息工程学系 专业：电气自动化技术 班级： 学号： 指导教师： 职称（或学位）： 2011年5 月
目录 1 引言 (2) 2 方案设计 (2) 2.1 总体系统的设计思路 (2) 2.2 部分外围系统的设计思路 (3) 3 硬件电路设计 (3) 3.1 单片机最小系统的设计 (3) 3.2 温度检测电路的设计与论证 (4) 3.3 显示功能电路的设计与论证 (5) 3.4 温度报警提示功能电路的设计与论证 (5) 3.5 外围电路控制设计 (6) 3.6 扩展部分方案设计 (7) 4 软件设计 (7) 4.1 控制主程序设计 (7) 4.2 温度设置程序设计 (8) 4.3 上下限报警程序设计 (8) 5 结论 (9) 结束语 (9) 致谢 (10) 参考文献 (10) 附录............................................................................................................... 错误！未定义书签。
水温自动控制系统 钟野 （XXXX电子信息工程学系指导教师：CXJ） 摘要：本文设计主要是采用A T89C51单片机为控制核心、以温度传感器（DS18B20）为温度采集元件, 外加温度设置电路、温度采集电路、显示电路、报警电路和加热电路来实现对水温的显示同时自动检测及线性化处理,其误差小于±0.5℃。本文重点介绍硬件设计方案的论证和选择，以及各部分功能控制的软件的设计。本次设计的目标在于：由单片机来实现水温的自动检测及自动控制，实现设备的智能化。 关键词：单片机;温度传感器;自动控制 Abstract: This paper is designed AT89C51 microcontroller as control core and temperature sensor DS18B20) for (temperature gathering element, plus the temperature setting circuit, temperature gathering electriccircuit, display circuit, alarm circuit and heating circuit to achieve water temperature display while automatically detecting and linearization, its error is less than 0.5 + ℃. This paper mainly introduces the hardware design argumentation and choice, and some functional control software design. This design goal is: by single-chip microcomputer to realize the automatic detection and automatic temperature control, realize the intellectualized equipment. Keywords: Microcontroller; Temperature sensors; Automatic control
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直流电动机无极调速 摘要 本设计主要是运用调速系统对直流电动机进行调速，使其实现无级的效果。此调速系统由主电路和控制电路两部分组成：主电路是采用晶闸管可控整流装置进行调速;控制电路是采用双闭环速度电流调节方法进行反馈。系统采用调压调速的调速方法可以获得与电动机固有机械特性相互平行的人为机械特性，调速方向是基速以下，只要输出的电压是连续可调的，即可实现电动机的无级调速。双闭环速度电流调节这种方法虽然初次头次成本相对而言较高，但它保证了系统的性能，保证了对生产工艺要求的满足，它既兼顾了启动时的电流的动态过程，又保证稳态后速度的稳定性，在起动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反馈。达到稳态后，只要转速负反馈，不让电流负反馈发挥主要作用很好地满足了生产需要。 关键词：无级调速；双闭环；晶闸管 II
北方民族大学学士学位论文论文题目:温度自动控制系统的设计 北方民族大学教务处制
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
附录2：英文资料及其中文翻译 Stepper motor is an electrical pulse will be converted into angular displacement of the implementing agencies. Put it in simple language-speaking: When the stepper drive pulse signal to a receiver, it drives stepper motor rotation direction by setting a fixed point of view (and the step angle). You can control the number of pulses to control the amount of angular displacement, so as to achieve the purpose of accurate positioning; At the same time, you can by controlling the pulse frequency to control the motor rotation speed and acceleration, so as to achieve the purpose of speed. Stepper motor directly from the AC-DC power supply, and must use special equipment - stepper motor drive. Stepper motor drive system performance, in addition to their own performance with the motor on the outside, but also to a large extent depend on the drive is good or bad. A typical stepper motor drive system is operated by the stepper motor controller, stepper motor drives and stepper motor body is composed of three parts. Stepper motor controller stepper pulse and direction signal, each made of a pulse, stepper motor-driven stepper motor drives a rotor rotating step angle, that is, step-by-step further. High or low speed stepper motor, or speed, or deceleration, start or stop pulses are entirely dependent on whether the level or frequency. Decide the direction of the signal controller stepper motor clockwise or counterclockwise rotation. Typically, the stepper motor drive circuit from the logic control, power driver circuit, protection circuit and power components. Stepper motor drive controller, once received from the direction of the signal and step pulse, the control circuit on a pre-determined way of the electrical power-phase stepper motor excitation windings of the conduction or cut-off signal. Control circuit output signal power is low, can not provide the necessary stepping motor output power, the need for power amplifier, which is stepper motor driven power drive part. Power stepper motor drive circuit to control the input current winding to form a space for
摘要 随着经济建设的迅速发展，我国的基础建设力度正逐渐加大，道路交通，机场，港口，水利水电，市政建设等基础设施的建设规模也越来越大，市场汽车起重机的需求也随之增加。本文通过对徐工50吨汽车起重机主臂进行研究，进一步进行主臂设计，通过计算对主臂的三铰点、主臂的长度、及每节臂的长度、液压缸尺寸进行确定，选择零部件，确定主臂伸缩方式及主臂内钢丝绳的缠绕方法，通过SOLID WORKS软件对主臂进行三维建模。 关键词：50吨汽车起重机、主臂设计、三铰点、伸缩方式、三维建模
Abstract With the rapid development of economic construction, China's infrastructure is gradually increase the intensity, road traffic, airports, ports, water conservancy and hydropower, municipal construction of infrastructure such as the scale of construction is also growing, crane truck crane market demand with the increase. Based on the Xu Gong 50 tons of truck crane boom study, further boom design, by calculating the main arm of the three hinges, the main arm length, and the length of each arm, hydraulic cylinder size identify, select Parts and components, identify the main telescopic arm and the boom in the way of winding rope method, SOLID WORKS software on the main arm for three-dimensional modeling. Keywords: 50-ton truck crane，the boom design，the three hinge points ，stretching，three-dimensional modeling
PLC控制三相异步电动机正反转设计 Plc control with a three wire asynchronous motor is inverting design 摘要本论文文设计了三相异步电动机的PLC控制电路，就是三相异步电动机的正反转控制，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点。非常实用。三相异步电动机的应用非常广泛，具有机构简单，效率高，控制方便，运行可靠，易于维修成本低的有点，几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域,在这些应用领域中,三相异步电动机运行的环境不同，所以造成其故障的发生也很频繁，所以要正确合理的利用它。本文研究的这个系统的控制是采用PLC的编程语言----梯形图,梯形语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能，使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，它是专为在恶劣工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术等操作的指令，并采用数字式，模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。 关键词：PLC 三相异步电动机可编程控制梯形图
Plc control with a three wire asynchronous motor is inverting design Abstract This paper designed the three-phase asynchronous motor PLC control circuit, is a three-phase asynchronous motor positive inversion control, compared with the traditional relay control, with high speed, high reliability, flexibility and other advantages. Very practical. The three-phase asynchronous motor is widely used, has the advantages of simple mechanism, high efficiency, easy control, reliable operation, easy to repair and low cost a little, almost covers the industrial and agricultural production and all aspects of human life, in these applications, three-phase asynchronous motor running in different environments, so the fault occurrence is also very frequently, so a correct and reasonable use of it. This paper studies the system control is the use of PLC programming language - ladder, ladder language is in the programmable controller in the most widely used language, because it is in the relay is added on the basis of the many functions, the use of flexible instruction, so that the logic relationship of a clear and intuitive, easy programming, readability is strong, the realization of the functions it considerably exceeds the traditional relay control circuit, the programmable controller is a digital electronic computing operating system, it is designed for use in harsh industrial application environment and design, it uses a programmable memory, used in the internal memory to perform logic operations, sequence control, timing, counting and arithmetic operations such as instruction, and the use of digital, analog input and output, the
毕业设计（论文） 题目:无刷电机驱动的电动自行车 的控制系统设计 专业:数控技术 班级: 学号: 姓名: 指导老师:
摘要 近年来，燃油交通工具因尾气排放问题已造成城市空气的严重污染。于是发展绿色交通工具已经成为一个重要的课题。考虑到我国的国情，发展电动自行车具有重要的环保意义。随着电机技术及功率器件性能的不断提高，电动自行车的控制器发展迅速。本文设计采用无刷直流电机专用控制芯片MC33033为控制芯片，以功率器件MOSFET为开关器件驱动电机，实现对无刷直流电机的控制。设计出了电路原理图、印制板电路图和电路板实物的3维效果图。 关键词：无刷直流电机MC33033 原理图印制板电路图
Abstract In recent years, transportation fuel emission problem has been caused by urban air pollution levels. So the development of green transport has become an important issue. Taking into account China's national conditions, development of electric bicycles has important environmental significance. With the motor technology and continuously improve the performance of power devices, the rapid development of electric bicycle controller. This design uses a brushless DC motor for the control of dedicated control chip MC33033 chip, in order to power MOSFET devices as the switching device drive motor, to achieve control of the electric bike. Design a circuit diagram, PCB circuit diagrams and circuit board real 3-D renderings. Keywords：brushless DC motor MC33033 Schematic PCB circuit
论文题目:温度自动控制系统的设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
本科毕业设计 基于单片机的步进电机控制系统的设计
摘要 随着自动控制系统的发展和对高精度控制的要求，步进电机在自动化控制中扮演着越来越重要的角色，区别于普通的直流电机和交流电机，步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。步进电机作为控制执行元件，是机电一体化的关键组成之一，广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。 本系统介绍了一种基于单片机的步进电机控制系统的设计，包括了硬件设计和软件设计两部分。其中，硬件设计包括单片机最小系统、键盘控制模块、LCD显示模块、步进电机驱动模块、位置检测模块共5个功能模块的设计。系统软件设计采用C语言编写，包括主程序、数字键处理程序、功能键处理程序、电机驱动处理程序、显示模块、位置采集模块。 本设计采用STC89C52单片机作为主控制器，4*4矩阵键盘作为输入，LCD1602液晶作为显示，ULN2003A芯片驱动步进电机。系统具有良好的操作界面，键盘输入步进电机的运行距离；步进电机能以不同的速度运行，可以在不超过最大转速内准确运行到任意设定的位置，可调性较强；显示设定的运行距离和实际运行距离；方便操作者使用。关键词：单片机步进电机液晶显示键盘驱动
Design of the Stepping Motor Control System Based on SCM Qiu Haizhao (College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642,China) Abstract:With the development of automatic control system and the requirements of high-precision control, stepping motor control in automation is playing an increasingly important role, different from the common DC and AC motor, stepper motor rotation angle and rotational speed can be high-precision controlled. Stepper motor as a control actuator is a key component of mechanical and electrical integration, widely used in a variety of automated control systems and precision machinery and other fields. Stepper motor is the open-loop control components changing electric pulse signals into angular displacement or linear displacement .In the case of non-overloaded, the motor speed, stop position depends only on the pulse frequency and pulse number, regardless of load changes, that is, to add a pulse motor, the motor is turned a step angle. This system introduces a design of stepper motor control system based on single chip microcomputer, including hardware design and software design in two parts. Among them, the hardware design, including single chip minimal system, keyboard control module, LCD display module, the stepper motor drive module, position detection module five functional modules. System software design using C language, including the main program, process number keys, the key of function processes, motor driver handler, the display module, position acquisition module. This design uses STC89C52 microcontroller as the main controller, 4 * 4 matrix keyboard as an input, LCD1602 LCD as a display, ULN2003A chip as stepper motor driver. System has a good user interface, keyboard input stepper motor running distance; Stepper motor can run at different speed, and run to any given position accurately in any speed without exceeding the maximum speed, with a strong adjustable ; Display the running distance and the actual running distance, which is more convenient for the operator to use. Key words: SCM stepper LCD keyboard driver
桥式起重机毕业设计 由于工业生产规模不断扩大生产效率日益提高以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加促使大型或高速起重机的需求量不断增长起重量越来越大工作速度越来越高并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作容易维护而且安全性要好可靠性要高要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性,起重机的出现大大提高了人们的劳动效率以前需要许多人花长时间才能搬动的大型物件现在用起重机就能轻易达到效果尤其是在小范围的搬动过程中起重机的作用是相当明显的。在工厂的厂房内搬运大型零件或重型装置桥式起重机是不可获缺的。桥式起重机作为物料搬运机械在整个国民经济中有着十分重要的地位。经过几十年的发展我国桥式起重机制造厂和使用部门在设计、制造工艺设备使用维修、管理方面不断积累经验不断改造推动了桥式起重机的技术进步。本论文主要通过电气系统的设计使5t桥式起重机规定的各种运动要求。现根据起重机的新理论、新技术和新动向结合实例简要论述国外先进起重机的特点和发展趋势。 1.1起重机的特点和发展趋势现根据起重机的新理论、新技术和新动向结合实例简要论述国外先进起重机的特点和发展趋势。1.1.1大型化和专用化由于工业生产规模的不断扩大生产效率日益提高 以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加促使大型或高速起重机的需求量不断增长。起重量越来越大工作速度越来越高并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作容易维护而且安全性要好可靠性要高要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。目前世界上最大的浮游起重机起重量达6500t最大的履带起重机起重量达3000t最大的桥式起重机起重量为1200t集装箱岸边装卸桥小车的最大运行速度已达350m/min堆垛起重机最大运行速度是240m/min垃圾处理用起重机的起升速度达100m/min 。工业生产方式和用户需求的多样性使专用起重机的市场不断扩大品种也不断更新以特有的功能满足特殊的需要发挥出最佳的效用。例如冶金、核电、造纸、垃圾处理的专用起重机防爆、防腐、绝缘起重机和铁路、船舶、集装箱专用起重机的功能不断增加性能不断提高 适应性比以往更强。德国德马格公司研制出一种飞机维修保养的专用起重机在国际市场打开了销路。这种起重机安装在房屋结构上跨度大、起升高度大、可过跨、停车精度高。在起重小车下面安装有多节伸缩导管与飞机维修平台相连并可作360度旋转。通过大车和小车的位移、导管的升降与旋转可使维修平台到达飞机的任一部位进行飞机的维护和修理极为快捷方便。 1.1.2模块化和组合化用模块化设计代替传统的整机设计方法将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途有相同联接要素和可互换的标准模块通过不同模块的相互组合形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进只需针对某几个模块。设计新型起重机只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产实现高效率的专业化生产企业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。达到改善整机性能降低制造成本提高通用化程度用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品充分满足用户需求。目前德国、英国、法国、美国和日本的著名起重机公司都已采用起重机模块化设计并取得了显著的效益。德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后比单件设计的设计费用下降12% 生产成本下降45%经济效益十分可观。德国德马格公司还开发了一种KBK柔性组合式悬挂起重机起重机的钢结构由冷轧型轨组合而成起重机运行线路可沿生产工艺流程任意布置可有叉道、转弯、过跨、变轨距。所有部件都可实现大批量生产再根据用户的不同需求和具体物料搬运路线在短时间内将各种部件组合搭配即成。这种起重机组合性非常好操作方便能充分利用空间运行成本低。有手动、自动多种形式还能组成悬挂系统、单梁悬挂起重机、双梁悬挂起重机、悬臂起重机、轻型门式起重机及手动堆垛起重机甚至能组
目录 摘要 (1) ABSTRACT (1) 第一章中小型电机设计概述 (2) 1.1设计技术要求 (2) 1.2电机主要尺寸 (2) 1.3绕组构及成原理 (4) 1.4主磁路 (4) 1.5电抗 (6) 1.6损耗与效率 (7) 1.7通风散热 (7) 第二章三相异步电动机设计（Y180L-6/15KW） (9) 2.1电机主要尺寸及绕组设计 (9) 2.2电磁计算步骤与程序 (9) 第三章电机优化设计方案 (28) 3.1相关理论分析 (28) 3.2电磁调整方案 (28) 第四章 AUTOCAD简介及其绘图 (30) 4.1A UTO CAD简介 (30) 4.2A UTO CAD的基本功能 (30) 4.3A UTO CAD绘图 (31) 总结 (32) 参考文献： (32) 附录（Ⅰ）外文资料原文及译文 (34) 附录（Ⅱ）三设计方案结果 (39)
三相鼠笼式异步电动机设计（Y180L-6 ／15kW）专业：电气工程极其自动化学号：02131107 学生姓名：刘常洲指导老师：肖倩华 摘要 异步电机是工农业生产中应用最广泛的电机。其性能的提高具有重要意义。在文章中简要介绍了异步电机设计的基础知识，阐述了中小型电机的设计方法与步骤，介绍了电磁设计的步骤与计算程序，也述及电机的优化设计。 电磁设计是根据设计技术要求确定电机的电磁负荷，计算转子、定子冲片和铁心各部分尺寸及绕组数据，进而核算电机各项参数及性能，并对设计数据做必要的调整，直到达到设计要求。本文也简单介绍了AutoCAD 绘图的基础知识。 关键词：异步电机电磁计算 The design of the Three-phase squirrel cage induction motor （Y180L-6 ／15kW） Abstract The induction motor is the most widespread electrical machinery in the industry and agriculture production . Its performance enhancement has the vital significance. In this article , the elementary knowledge of the induction motor designs is Briefly introduced, the method and the step of the middle and small scale electrical machinery design is also elaborated, the electromagnetism design step and the design computational procedure is introduced, the optimized design of the electrical machinery is also mentioned. The electromagnetism design is according to the specification of designs to determine the electromagnetism load, calculates each part of sizes of the rotor、 the stator piece and iron core and the winding data, then calculates each parameter and the performance of the electrical machinery, and to make the essential adjustment to the designs data, until meets the design requirements. AutoCAD cartography elementary knowledge is also simply introduced in this article. Keywords：induction motor electromagnetism computation