第一篇：ups逆變器控制系統(tǒng)設(shè)計開題報告

青島大學(xué)

畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告

題目：UPS逆變器控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)院:自動化工程學(xué)院 專業(yè): 電氣工程及其自動化 姓名:張隆 指導(dǎo)教師: 王忻

2014年

月13日 課題研究意義

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,供電網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載越來越復(fù)雜,特別是大型用電負(fù)載的啟動和停止,大型可控電力電子設(shè)備的應(yīng)用以及網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部噪聲會使交流正弦波發(fā)生畸變。另外,自然界的雷電,電網(wǎng)的接地不良等因素均影響到電網(wǎng)的供電質(zhì)量。由于以上因素的影響,可能會導(dǎo)致接在電網(wǎng)上的計算機(jī)設(shè)備,包括通信、醫(yī)療等精密的工業(yè)儀器設(shè)備發(fā)生失控、丟失數(shù)據(jù)、停機(jī)、損壞等嚴(yán)重后果,直接影響到用戶的正常工作,造成經(jīng)濟(jì)損失或其他嚴(yán)重事故。如何解決這些市電問題,正是UPS(Uninterruptible Power System)不間斷電源的責(zé)任。所以以單片機(jī)為控制核心的UPS電源可以為各種設(shè)備機(jī)器提供高質(zhì)量的電源。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)的各個領(lǐng)域?qū)﹄娫吹目煽啃裕|(zhì)量等有著越來越高的要求，一套好的UPS系統(tǒng)可以提高運(yùn)行的穩(wěn)定性，隨著單片機(jī)的應(yīng)用，UPS已經(jīng)可以實現(xiàn)全數(shù)字化和智能化。同時，電力電子器件的飛速發(fā)展也為主功率部分的簡化以及先進(jìn)控制策略的應(yīng)用提供了必要條件。IGBT作為MOSFET和GTR的復(fù)合器件已廣泛地應(yīng)用到逆變器中。它有MOSFET的工作速度快、輸入阻抗高、驅(qū)動電路簡單、熱溫度性好的優(yōu)點，又有GTR的載流量大、阻斷電壓高等優(yōu)點。

因此，以IGBT為代表組成的逆變器，以單片機(jī)為控制核心的UPS電源已普遍應(yīng)用于我國的各行各業(yè)，本課題就是以此展開研究和設(shè)計的。

2發(fā)展前景

隨著電子器件的發(fā)展，使UPS向小型化、高效率、高可靠性發(fā)展。而網(wǎng)絡(luò)智能化UPS技術(shù)和全數(shù)字化UPS技術(shù)的出現(xiàn)，不僅提供完全可靠的網(wǎng)絡(luò)電源管理，也為節(jié)能、環(huán)保提供了一種最佳的解決方案。所以UPS電源技術(shù)總的發(fā)展趨勢是逐步向小型網(wǎng)絡(luò)智能化和全數(shù)字方向發(fā)展。隨著科學(xué)的進(jìn)步，UPS電源技術(shù)在不久的將來會開辟一個更新的領(lǐng)域。

高頻化：雖然傳統(tǒng)在線式UPS的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，由于它本身帶有許多無法突破的問題，使其發(fā)展前途受限。高頻化概念的引入，給UPS的發(fā)展帶來了許多新的思路和空間。隨著高頻技術(shù)和器件的發(fā)展，3KV及以下的高頻在線式UPS的技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)成熟，其功能和可靠性均應(yīng)高于傳統(tǒng)UPS。高頻化對于減小體積、降低成本以及對非線性負(fù)載有更好的響應(yīng)上起著重要的作用。

智能化：微處理器在UPS上的應(yīng)用，過去只在大、中型UPS上采用，但近年來已逐漸向小型、微型UPS方面發(fā)展，其帶來的結(jié)果是UPS的智能化發(fā)展，包括控制、檢測和通信。UPS逐漸由計算機(jī)來進(jìn)行管理，并且計算機(jī)及外設(shè)能“自主”應(yīng)付一些可能預(yù)見到的問題，能進(jìn)行自動管理和調(diào)整，如自動關(guān)閉宿主計算機(jī)的操作系統(tǒng)并關(guān)閉其電源，定時 開關(guān)UPS本身等，并能將有關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳遞給操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)管理員，便于進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。

網(wǎng)絡(luò)化：把UPS做為網(wǎng)絡(luò)家庭一個成員的要求越來越迫切，因為它是網(wǎng)絡(luò)能正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。要求UPS擁有更大的蓄電量、可以同時為多臺計算機(jī)或其它外設(shè)服務(wù)，并能夠通過某種機(jī)制達(dá)成負(fù)載之間的動態(tài)配置。

大容量單機(jī)冗余化：由于網(wǎng)絡(luò)對UPS可靠性的要求越來越高，而解決可靠性的途徑除要求元器件本身高可靠外，就是用冗余的方法。小容量UPS的單機(jī)內(nèi)冗余已出現(xiàn)。而大容量的UPS目前還必須通過并機(jī)的方法實現(xiàn)，但這樣作又使用戶投資太大。毫無疑問，使用Internet技術(shù)監(jiān)控UPS系統(tǒng)將成為未來UPS技術(shù)的主流之一。

3各種方案的比較和課題所選用的方案

（1）預(yù)測控制：預(yù)測控制從七十年代中期提出至今，一直是控制界的一個研究熱點，不斷發(fā)展，先后出現(xiàn)了模型算法控制(MAC)、動態(tài)矩陣控制(DMC)和廣義預(yù)測控制(GPC)等幾十種，且在實際復(fù)雜工業(yè)過程控制中得到了成功應(yīng)用。對于大滯后的被控過程，預(yù)測控制是一種非常有效的控制方法，因為預(yù)測控制不是根據(jù)被調(diào)量的當(dāng)時值進(jìn)行控制的，而是根據(jù)被調(diào)量在未來一段時間內(nèi)的預(yù)測值進(jìn)行控制的，因此，控制作用可以提前一段時間動作，這對大滯后被控過程的控制是至關(guān)重要的。

由于各類預(yù)測控制方法在預(yù)測模型假定或設(shè)計思想上存在某些差異，從而使相應(yīng)的控制律各有不同的特點，但其主要思想仍是相似的，對于一個SISO系統(tǒng)可用圖1來簡單說明，其控制決策描述如下:

?(t),y?(t?1),?,y?(t?Np?1)}1)在“當(dāng)前”t時刻對過程的未來輸出進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測值{y取決于過程t時刻的已知信息、動態(tài)預(yù)測模型以及所假定的未來控制序列{v(t), v(t+1), ?, v(t+Nu-1)}；

2)在所假設(shè)的不同的未來控制作用中，選擇“最優(yōu)”控制序列{v*(t),v*(t?1),?,v*(t?Nu?1)}，?以“最好”的方式逼近參考軌跡yr。最優(yōu)逼近可定義為使某一特定使過程的輸出預(yù)測值y的目標(biāo)函數(shù)最小。對輸出誤差和控制增量加權(quán)的二次型性能指標(biāo)(1)是目前采用最多的目標(biāo)函數(shù)。

Np?(t?k)?yr(t?k))???k(?u(t?k?1))2(1.1)minJ??(y2k?1k?1Nu3)將“最優(yōu)”控制序列中t時刻的控制信號u(t)?v*(t)作用于實際過程。在下一個采樣時刻重復(fù)進(jìn)行上面的計算步驟。

可以實現(xiàn)很小的電流畸變，抗噪音能力強(qiáng)。但是這種算法要求知道精確的附在模型和電流參數(shù)，而且有數(shù)值計算造成的延時在實際應(yīng)用中也是一個問題。（2）滯環(huán)控制：也叫做bang-bang控制或紋波調(diào)節(jié)器控制，即將輸出電壓維持在內(nèi)部參考電壓為中心的滯環(huán)寬度內(nèi)。具有快速的響應(yīng)速度，較高的穩(wěn)定性。但是，滯環(huán)控制的開關(guān)頻率不穩(wěn)定，使電路工作可靠性下降，輸出電壓的頻譜變差，對系統(tǒng)性能不利。

（3）數(shù)字PID控制：就是把現(xiàn)場的控制變量的模擬信號和對現(xiàn)場受控變量的輸出信號均轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號，PID的實現(xiàn)也是通過數(shù)字信號的設(shè)定來完成的?，F(xiàn)在大多在DCS、PLC系統(tǒng)內(nèi)完成的。隨著處理器芯片的運(yùn)算速度不斷提升，更多的PID采用數(shù)字控制。

可以方便的調(diào)整PID參數(shù)，具有很大的靈活性和很強(qiáng)的適應(yīng)性。PID算法簡單明了，控制過程快速，準(zhǔn)確，平穩(wěn)。

本課題設(shè)計方案為：基于單片機(jī)控制的全數(shù)字UPS逆變器。它大大改善了產(chǎn)品的一致性，增加了控制的柔性，提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

4課題擬采用的方案和技術(shù)路線

本課題設(shè)計方案為：基于單片機(jī)的在線式UPS逆變器控制系統(tǒng)設(shè)計 擬采用的技術(shù)路線：

（1）使用IGBT作為功率器件，設(shè)計三相逆變電路；

（2）以AT89C51單片機(jī)為控制核心，設(shè)計控制電路來控制三相PWM波產(chǎn)生控制信號；（3）用AT89C51單片機(jī)來實現(xiàn)UPS電源的過電壓、過電流等監(jiān)測；（4）設(shè)計的UPS電源能提供較好的交流電源，其輸出電源電壓：

220V/AC，頻率：50Hz 5 各階段時間安排

第1至2周 搜集資料,撰寫開題報告 第3至4周 主電路設(shè)計 第5至6周 控制電路設(shè)計 第7至8周 軟件設(shè)計 第9至10周 仿真調(diào)試 第11至12周 撰寫論文

第13至14周 修改論文，準(zhǔn)備答辯

參考文獻(xiàn)：

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第二篇：開題報告-開關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計

開題報告

電氣工程及自動化

開關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計

一、前言

開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、容錯性高、功率密度高能夠高速運(yùn)行，并且它能方便地實現(xiàn)起動和發(fā)電雙功能，因此，目前越來越廣泛的應(yīng)用于航空和汽車上的起動／發(fā)電系統(tǒng)。開關(guān)磁阻電機(jī)具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

二、主題

（一）、開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)展概述

“開關(guān)磁阻電機(jī)”一詞源于美國學(xué)者S.A.Nasar

1969年所撰論文，它描述了這種電機(jī)的兩個基本特征：開關(guān)性和磁阻性。20世紀(jì)80年代以來，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注開關(guān)磁阻電機(jī)，并對此進(jìn)行了大量的研究。美國空軍和GE公司聯(lián)合開發(fā)了航空發(fā)動機(jī)用SRD電機(jī)系統(tǒng)，有30KW、270V、最大轉(zhuǎn)速為52000r/min和250KW、270V最大轉(zhuǎn)速為23000r/min兩種規(guī)格。加拿大、前南斯拉夫在SR電機(jī)的運(yùn)行理論電磁場分析上做了大量研究工作。一些學(xué)者還研究了盤式SRM/外轉(zhuǎn)子式SRM、直線式SRM和無位置傳感器SRM等新型結(jié)構(gòu)的電機(jī)。

1984年開始，我國許多單位先后開展了SR

電機(jī)的研究工作且SRM被列入中小型電機(jī)“七五”科研規(guī)劃項目。在借鑒國外經(jīng)驗技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國的SR電機(jī)研究技術(shù)進(jìn)展很快。近年來，中國在開關(guān)磁阻電機(jī)的研發(fā)方面取得了很大的進(jìn)步例如南京航空航天大學(xué)開發(fā)了

3KW、6KW

及

7.5KW

三套原理樣機(jī)，電機(jī)采用的是風(fēng)冷形式。但在大功率方面的研究還很少，僅有原理樣機(jī)方面的仿真。

（二）、開關(guān)磁阻電機(jī)的優(yōu)缺點

開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)越，可靠性高，覆蓋功率范圍10W~5MW的各種高低速驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)。使得開關(guān)磁阻電機(jī)在各種需要調(diào)速和高效率的場合均能得到廣泛使用（電動車驅(qū)動、通用工業(yè)、家用電器、紡織機(jī)械、電力傳動系統(tǒng)等各個領(lǐng)域）。

其結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，電機(jī)的轉(zhuǎn)子沒有繞阻和磁鐵。

（1）轉(zhuǎn)矩方向與電流方向無關(guān)，只需單方相繞阻電流，每相一個功率開關(guān)，功率電路簡單可靠，可降低系統(tǒng)成本。

（2）易于實現(xiàn)各種再生制動能力。

（3）定子線圈嵌裝容易，熱耗大部分在定子，易于冷卻，效率高，損耗小，允許有較大的溫升。

（4）轉(zhuǎn)子上沒有電刷，結(jié)構(gòu)堅固，適用于危險環(huán)境，控制靈活。

（5）調(diào)速范圍寬，控制靈活并且輸出效率很高。

（6）電機(jī)的繞組電流方向為單方向，控制電路簡單，具有較高的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小，有較高轉(zhuǎn)矩慣量比。

其主要缺點為轉(zhuǎn)矩脈動大、需要根據(jù)轉(zhuǎn)子與定子相對位置投勵、必須與控制器一同使用才能穩(wěn)速運(yùn)行、主接線數(shù)隨著相數(shù)的增多而大量增多。

（三）、基本內(nèi)容

功率變化器在SRD中占的比重非常的大，因此合理的設(shè)計功率變換器是提高SRD性能跟價格的關(guān)鍵之一。從功率變換器與電動機(jī)結(jié)構(gòu)匹配、效率高，控制方便，結(jié)構(gòu)簡單、成本低的要求出發(fā)，一個理想的功率變換器應(yīng)該具備如下條件：

（1）最少數(shù)量的主開關(guān)器件；

（2）基數(shù)相和偶數(shù)相的SR電機(jī)都適合用；

（3）所有的電源電壓都可以加到相繞阻上；

（4）主開關(guān)器件的額定電壓接近電動機(jī)額定電壓；

（5）相繞阻電流變化速度快；

（6）通過主開關(guān)器件調(diào)制，能夠有效的控制相電流；

（7）繞阻磁鏈減少的同時能夠?qū)⒛芰炕仞伣o電源。

具備以上條件的電路有很多。主要有每相只有一個主開關(guān)管的電路，據(jù)有最少數(shù)量主開關(guān)器件的功率變換電路。

3.1每相只有一個主開關(guān)管的電路

每相只有一個主開關(guān)管的電路包括雙繞阻功率變換器、采用分裂式直流電源的功率變換器、帶儲存電容的功率變換器和再生式SR電動機(jī)功率變換器。

雙繞阻功率變換器要求SR電動機(jī)每相有一個二次繞阻與一次繞阻完全耦合器主開關(guān)器件裝置的額定電壓至少是電機(jī)繞阻額定值的兩倍，因此未能用足主開關(guān)器件的額定電壓，另一缺點是銅線的利用率低。但是就逆變電路而言它是經(jīng)濟(jì)的。

采用分裂式直流電源的功率變換器這種功率變換器中電容量和電源電壓的定額將顯著增加。為了保證三線電源兩側(cè)的負(fù)載相等，使上下臂各相工作電壓相等，采用這種功率變換器方案只適用于偶數(shù)相的SR電機(jī)，這種方案對蓄電池供電系統(tǒng)是十分合適的。

帶儲存電容的功率變換器根據(jù)能量回饋電源的方法不同可以有如下幾種方案：1、利用諧振回收能量2、利用阻尼回收能量3、利用斬波器回收能量。其各有優(yōu)缺點。

3.2具有最少數(shù)量主開關(guān)器件的功率變換器

它是在不對稱半橋電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的少主開關(guān)器件的功率變換電路它保留了橋式電路的所有優(yōu)點但所用的每相主開關(guān)可以少于兩個。但是主開關(guān)的工作狀態(tài)必須根據(jù)與其連接的所有相繞阻的電流來決定，所以必須提出對所有相電流獨立控制的主開關(guān)器件策略，同時SR電機(jī)相繞阻接至功率變換器的方式必須加以限定。

電流檢測電路用來檢測定子繞組的電流大小，將其反饋到控制器中。四相電機(jī)可以采取A/C、B/D共用一套電流傳感器，SRM功率變化器輸出的相電流是單向的，可以用電阻采樣，直流電流互感器，霍爾元件采樣，磁敏電阻采樣。

位置檢測的目的是確定轉(zhuǎn)子定子的的相對位置，即要用絕對位置傳感器檢測定子的相對位置，然后將信號反饋到邏輯控制電路，以確定對應(yīng)相繞阻。通過電機(jī)四相繞阻的不同位置可以判斷出轉(zhuǎn)子的相對位子，從而達(dá)到檢測轉(zhuǎn)子相對位置的目的。

數(shù)字控制電路完成象限控制軟起動等其他控制功能。通過單片機(jī)能實現(xiàn)非常多的控制功能，靈活性好、智能性好，但它也是有缺點的，就是系統(tǒng)響應(yīng)速度受到單片機(jī)速度的影響。

（四）、開關(guān)磁阻電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型

開關(guān)磁阻電動機(jī)控制參數(shù)多，數(shù)學(xué)模型十分復(fù)雜。為了降低難度，對開關(guān)磁阻電動機(jī)采用簡化、線性化或準(zhǔn)線性化的分析方法，以便建立比較準(zhǔn)確的開關(guān)磁阻電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型。考慮了電動機(jī)的磁路飽和、渦流、磁滯效應(yīng)等非線性的所有因素，可以列出一個很精確的數(shù)學(xué)模型，但是計算復(fù)雜很難用于仿真分析。因此，在建立開關(guān)磁阻電動機(jī)數(shù)學(xué)模型的時候，要在理論性和實用性上加以折中考慮。為了簡化分析，做出如下的假設(shè):

(1)主電路電源的直流電壓Us恒定不變；

(2)主開關(guān)器件為理想開關(guān)，即導(dǎo)通壓降為零，關(guān)斷時流過的電流為零；

(3)忽略所有的功率消耗；

(4)電動機(jī)各相參數(shù)對稱，忽略相間互感；

(5)在一個電流脈動周期內(nèi)，認(rèn)為轉(zhuǎn)速恒定。

（五）、開關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用

作為一種新型調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)，開關(guān)磁阻電機(jī)愈來愈得到人們的認(rèn)可和應(yīng)用。目前已成功應(yīng)用于在電動車用驅(qū)動系統(tǒng)、家用電器、工業(yè)應(yīng)用、伺服系統(tǒng)、高速驅(qū)動、航空航天等眾多領(lǐng)域中。下面介紹開關(guān)磁阻電機(jī)的一些應(yīng)用實例。

5.1在電動車中的應(yīng)用

電動車是解決世界能源危機(jī)，環(huán)境污染等重大難題的理想交通工具，是21世紀(jì)的高科技產(chǎn)品之一。目前電動摩托車和電動自行車的驅(qū)動電機(jī)主要有永磁有刷及永磁無刷兩種，然而采用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動有其獨特的優(yōu)勢。矩脈動大，噪聲大，相對永磁電機(jī)而言，功率密度和效率偏低；要使用位置傳感器，增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，降低了可靠性這些是MRD的缺點。

5.2在食品加工機(jī)械中的應(yīng)用

在食品加工機(jī)械中，開關(guān)磁阻電機(jī)顯現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢：體積小、不燒電機(jī)、沒有或只有小的齒輪減速比、電機(jī)外形設(shè)計靈活，適應(yīng)性好、能夠安全停機(jī)、速度離散可選或者連續(xù)可調(diào)、易實現(xiàn)特殊要求的機(jī)械特性。開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)、體積、特性上的優(yōu)勢非常明顯，降低了電機(jī)成本，提高了產(chǎn)品的可靠性。

5.3在龍門刨床中的應(yīng)用

龍門刨床是機(jī)械行業(yè)的一種重要加工機(jī)械，其主傳動系統(tǒng)的作用是帶動工作臺實現(xiàn)往返運(yùn)行。

實踐證明，開關(guān)磁阻電機(jī)的特性特別適合于頻繁起制動和換相運(yùn)行，換相過程起動電流小，只有額定電流的0.5倍，起、制動轉(zhuǎn)矩可調(diào)，因而工藝符合要求。輕型龍門刨床以往之所以取較低的速度是由于傳動形式所限。當(dāng)開關(guān)磁阻電機(jī)能滿足提升速度的條件下，再加上主機(jī)也允許，提升速度和切削能力是絕對合理的。實驗證明，將機(jī)床速度提高到40m/min以上，機(jī)床系統(tǒng)剛性滿足，這樣可以使刨床的生產(chǎn)效率提高一倍。

（六）、開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)展趨勢展望

1、數(shù)學(xué)模型的研究

數(shù)學(xué)模型是控制理論應(yīng)用的基礎(chǔ)。在以往的研過程中，人們已經(jīng)提出了各種各樣的開關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模。近年來，多維系統(tǒng)辨識、小波模型、神經(jīng)網(wǎng)建模等各種建模理論發(fā)展迅速。SRM數(shù)學(xué)模型的研究也必定會得到快速發(fā)展。我們相信在不久的將來結(jié)合各種現(xiàn)代建模理論的SRM非線性數(shù)學(xué)模型將被提出。

2、非線性控制理論、智能控制理論的應(yīng)用。近年來雖然些學(xué)者已將非線性控制理論和智能控制理論應(yīng)用在SRM制系統(tǒng)中，由于控制理論所結(jié)合的控制策略還不完善，控制效果并不理想?？梢灶A(yù)見，未來一段時間各非線性控制理論、智能控制理論，將與控制策略的究同步進(jìn)行，它們將以更加有效的途徑應(yīng)用于SRM系統(tǒng)中。

3、高性能SRM驅(qū)動系統(tǒng)的研究

SRM具有體積小、重量輕、轉(zhuǎn)矩/慣量比小等優(yōu)點。但是，SRM的線性特性和轉(zhuǎn)矩脈動難以抑制，使得以往SRM伺服驅(qū)動系統(tǒng)的研究進(jìn)展較為緩慢。隨著轉(zhuǎn)矩脈動抑制研究的進(jìn)一步發(fā)展以及人們對SRM非線性本質(zhì)認(rèn)識的加深SRM在伺服驅(qū)動系統(tǒng)中應(yīng)用的研究必定會得到空前的發(fā)展。

三、小結(jié)

目前，人們已經(jīng)提出線性、準(zhǔn)線性、非線性等多SRM數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上結(jié)合各種各樣的消轉(zhuǎn)矩脈動的控制策略，將線性控制理論、非線性控理論和智能控制理論應(yīng)用于SRM的控制器設(shè)計，已經(jīng)取得了豐碩的成果。但是，在SRM控制領(lǐng)域研究還遠(yuǎn)未到完善的程度，未來一段時間，SRM制技術(shù)將在數(shù)學(xué)模型、控制策略、控制理論應(yīng)用以高性能驅(qū)動系統(tǒng)開發(fā)等方面，繼續(xù)得到發(fā)展。

四、參考文獻(xiàn)：

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第三篇：開題報告-基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計

開題報告

電氣工程及自動化

基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計

一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義

1.本課題的研究背景及意義

（1）題目背景：隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，樓群建筑不斷增多，電梯在當(dāng)今社會的生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為樓群建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯實際上是一個人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，大部分電梯控制系統(tǒng)都采用隨機(jī)邏輯方式控制。傳統(tǒng)的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制線路。這種控制線路，存在易出故障、維護(hù)不便、運(yùn)行壽命較短、占用空間大等缺點。從技術(shù)上發(fā)展來看，這種系統(tǒng)將逐漸被淘汰。如何解決電梯的可靠性、維護(hù)方便等問題已成為全社會關(guān)注的焦點和大眾的迫切心聲。

（2）題目研究的意義：目前，由可編程序控制器和微機(jī)組成的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用PLC控制的電梯可靠性高、維護(hù)方便、開發(fā)周期短，這種電梯運(yùn)行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)，已成為電梯控制的發(fā)展方向，其許多功能是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)。

可編程控制系統(tǒng)是專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。通過可編程控制器可以實現(xiàn)由繼電器實現(xiàn)的邏輯控制功能，而且最主要的是可編程控制器的“可編程”功能，使得當(dāng)改變電梯的控制功能時，只要更改程序即可，而不需要像繼電器控制系統(tǒng)那樣改變硬件和接線。

2．國內(nèi)外電梯的情況

當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況與使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。在一些發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，電梯的使用相當(dāng)普遍。

世界上有名的幾家電梯公司，諸如:美國奧梯斯公司、瑞士訊達(dá)公司、日本三菱和日立公司、芬蘭科恩等，其電梯的產(chǎn)量已占世界市場的51%。其中，奧梯斯公司和三菱公司是世界上最大的電梯生產(chǎn)企業(yè)。

目前，國外除了以交流電梯取代直流電梯以外，在低層樓房越來越多的使用液壓電梯。此外，家用小型電梯將成為電梯家族中新的組成部分。

電梯是集機(jī)電一體的復(fù)雜系統(tǒng)，不僅涉及機(jī)械傳動、電氣控制和土建等工程領(lǐng)域，還要考慮可靠性、舒適感和美學(xué)等問題。而對現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度的安全性。事實上，在電梯上己經(jīng)采用了多項安全保護(hù)措施。在設(shè)計電梯的時候，對機(jī)械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險系數(shù)。然而，只有電梯的制造，安裝調(diào)試、售后服務(wù)和維修保養(yǎng)都達(dá)到高質(zhì)量，才能全面保證電梯的最終高質(zhì)量、在國外，己“法規(guī)”實行電梯制造、安裝和維修一體化，實行由各制造企業(yè)認(rèn)可的、法規(guī)認(rèn)證的專業(yè)安裝隊和維修單位，承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和檢查試驗，從而為電梯運(yùn)行的可靠性和安全性提供了保證。因此，可以說乘坐電梯更安全。美國一家保險公司對電梯的安全性做過認(rèn)真地調(diào)查和科學(xué)計算，其結(jié)論是:乘電梯比走樓梯安全5倍。據(jù)資料統(tǒng)計，在美國乘其他交通工具的人數(shù)每年約為80億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有540億人次之多。

解放前，我國只有2000臺電梯，幾乎沒有電梯生產(chǎn)企業(yè)。解放后，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，電梯企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。我國的電梯企業(yè)由60年代開始起步，到了70年代己初具規(guī)模。

改革開放以來，我國電梯的需求量急劇上升。在我國通過引進(jìn)國際電梯標(biāo)準(zhǔn)以及發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)產(chǎn)品和技術(shù)，產(chǎn)生了一支以中外合資企業(yè)為主體的外向型企業(yè)隊伍。如中國迅達(dá)公司、天津奧梯斯公司、上海三菱公司、蘇州迅達(dá)公司和廣州電梯工業(yè)公司等企業(yè)，就是通過合資和補(bǔ)償貿(mào)易方式，引進(jìn)發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)管理和技術(shù)，不斷改善現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和管理體制，使企業(yè)素質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量都提高到了一個新水平，推出一代電梯新產(chǎn)品。

目前，交流調(diào)壓調(diào)速電梯技術(shù)已趨成熟，一些企業(yè)都有成功的產(chǎn)品。微機(jī)控制電梯是電梯技術(shù)的方向，一些生產(chǎn)企業(yè)與科研單位相結(jié)合，相繼推出了微機(jī)控制的電梯新機(jī)型，使控制功能得到增強(qiáng)，電梯的性能得到改善，明顯提高了可靠性。除了合資企業(yè)外，也有其他廠家開發(fā)出了變頻調(diào)速電梯新產(chǎn)品。另外，用可編程序控制器取代繼電器控制系統(tǒng)的機(jī)型對單梯進(jìn)行控制還是有前途的。有些生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)了緊急供電裝置、放火廳們、地震控制、自檢測以及語言合成等電梯新功能;對機(jī)械系統(tǒng)采用了新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)和新工藝。總之，與國外先進(jìn)技術(shù)水平相比，雖然還存在一定差距，但國內(nèi)電梯技術(shù)正以迅猛的發(fā)展速度趕超世界先進(jìn)水平。

近年來，為保證電梯最終質(zhì)量，在建立全國性完整的電梯管理法規(guī)、落實檢查機(jī)構(gòu)、壯大安裝調(diào)試隊伍、組建維修保養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)和提高相關(guān)人員技術(shù)素質(zhì)等方面，正在進(jìn)行著一系列實質(zhì)性的工作。我國電梯行業(yè)，正在走向法規(guī)化，加速步入世界先進(jìn)行列。

二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：

(1)查找相關(guān)資料，了解國內(nèi)外電梯控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，熟悉現(xiàn)有電梯控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。

(2)

闡述電梯的結(jié)構(gòu)和可編程控制器的結(jié)構(gòu)，了解PLC在電梯領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢及其硬件組成。

(3)對電梯的硬件設(shè)計。

(4)對電梯PLC控制原理進(jìn)行分析。

(5)對電梯的軟件設(shè)計。

這里我主要應(yīng)用PLC原理對電梯的指層控制模塊、轎內(nèi)指令和廳外召喚登記與消號模塊、電梯的選層和定向模塊、電梯運(yùn)行控制模塊等進(jìn)行設(shè)計。

三、研究步驟、方法及措施：

步驟及方法：

(1)了解現(xiàn)行電梯的結(jié)構(gòu)和可編程控制器的結(jié)構(gòu)。

(2)分析相關(guān)的PLC改造。

(3)基于PLC的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計。

(4)分析效果。

(5)得出結(jié)論。

措施：圖書館查找相關(guān)的書籍、期刊、雜志等，通過上網(wǎng)尋找相關(guān)的一些資料，查看當(dāng)代對該技術(shù)的研究成果和最新的動態(tài)。然后通過對這些資料的學(xué)習(xí)和研究進(jìn)一步的熟悉和理解設(shè)計所需的相關(guān)知識。在設(shè)計過程中及時與指導(dǎo)老師探討，對不了解的問題及時向老師請教。

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第四篇：開題報告-船用小型UPS電源系統(tǒng)設(shè)計

開題報告

電氣工程及自動化

船用小型UPS電源系統(tǒng)設(shè)計

一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義

有些小型船用應(yīng)急電源一般采用沖放電板帶蓄電池來組成，當(dāng)蓄電池處在浮充狀態(tài)時，能夠提供不間斷電源，但有一些缺點：

（1）

受電源的限制功率小，承擔(dān)的負(fù)荷太小，滿足不了要求

（2）

不能提供交流電源

（3）

電源品質(zhì)不能保證，如波動問題、頻率問題等

因此，船上一些重要設(shè)備的備用電源不能直接由充放電板提供，需要更加穩(wěn)定

UPS（Uninterrupted

Power

Supply）系統(tǒng)。

當(dāng)船舶主電源發(fā)生故障時，在應(yīng)急發(fā)電機(jī)啟動并正常運(yùn)行前，為了確保通訊導(dǎo)航設(shè)備、無線電設(shè)備、檢測報警設(shè)備及維系生命安全的重要設(shè)備供電的連續(xù)性，應(yīng)當(dāng)采用更為保險的UPS系統(tǒng)。應(yīng)急發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行后，所有的UPS負(fù)載均可轉(zhuǎn)移到應(yīng)急配電板上。

那么到底什么是UPS呢？不間斷電源，從名稱上看，即保證一些重要負(fù)載供電的連續(xù)性，如報警設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備等。這些設(shè)備一旦出現(xiàn)供電間斷，可能會引起重大事故。UPS主要構(gòu)成包括整流器、充電部分、蓄電池（組）、直流匯流排、逆變器。UPS的基本工作原理：外部電源經(jīng)過整流后通過充電回路對蓄電池進(jìn)行充電，旁通電路給負(fù)載供電；當(dāng)外部電源因發(fā)生故障而停止供電時，由蓄電池作為電源，經(jīng)逆變器逆變后對負(fù)載供電。好的UPS系統(tǒng)應(yīng)滿足一下要求：輸出正弦電壓波形、電源波形畸變小、輸出頻率穩(wěn)定、電壓波動小、效率高、損耗小、噪音低、操作簡單、維修方便。

陸用UPS技術(shù)相對成熟，主要是陸地穩(wěn)定，干擾小，滿足以上要求更為簡單。但是，船舶交流電網(wǎng)的線路及供電質(zhì)量遠(yuǎn)不及陸上電網(wǎng)，且由于多種設(shè)備集中在船艙狹小的空間內(nèi)，這對船用UPS電源的抗電磁干擾及可靠性提出了嚴(yán)格的要求，因此，作為船舶供電網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備，船用UPS技術(shù)的研究具有重要的理論意義和實際意義。

我國在船用UPS的設(shè)計和制造方面已經(jīng)取得了出不成績，但與陸用UPS產(chǎn)品相比還存在著一定的差距，目前我國船用UPS技術(shù)存在諸多局限性。

目前UPS主要向兩個方向發(fā)展，一是網(wǎng)絡(luò)智能化控制控制，二是全數(shù)字化技術(shù)。智能化，即采用并聯(lián)技術(shù)將多臺小功率UPS設(shè)備連接后實現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行，這樣不但可以方便靈活地配置整個電源系統(tǒng)的容量，而且可以實現(xiàn)電源系統(tǒng)的冗余，大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可用性、可靠性，因此船用UPS的控制技術(shù)相應(yīng)地向網(wǎng)絡(luò)智能化方向發(fā)展是勢在必行。采用微處理器、數(shù)字信號處理DSP構(gòu)成的全數(shù)字式控制UPS有很明顯的優(yōu)點：可以大大減少控制元件的數(shù)量，提高系統(tǒng)抗干擾能力，降低故障率及對工作溫度的要求；制作設(shè)計靈活，并聯(lián)的多臺UPS一致性好；可改進(jìn)性好，一旦有更好的控制方法，只要修改程序即可，無需變動硬件電路，即硬件電路軟件化，大大縮短了設(shè)計周期；輸出電能質(zhì)量好，可靠性高，便于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化管理；并聯(lián)多臺UPS，控制方法靈活，更有利于發(fā)揮冗余優(yōu)勢。

船上使用UPS具有重要的作用和意義：一，應(yīng)急作用，當(dāng)船舶因為意外故障而斷電，比如電線老化、氣候影響等等，UPS可以防止突然斷電而影響船上重要儀器的工作，給船上各個供電系統(tǒng)造成損害；二，消除電源上的電涌、瞬間高電壓、瞬間低電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”，可以極大的改善電源質(zhì)量，為船舶供電系統(tǒng)提供高質(zhì)量、不間斷的穩(wěn)定電源。因此，在當(dāng)前的形勢下，船用UPS電源的使用越來越廣泛，而對UPS的研究也是非常有必要的。

二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：

設(shè)計一個為船舶中通訊設(shè)備，照明設(shè)備、控制設(shè)備、輔助機(jī)械設(shè)備等提供性能可靠的后備UPS電源系統(tǒng)。此UPS系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)如下框圖所示，三相逆變電路

LC濾波

負(fù)載

蓄電池組

要求選蓄電池組的電壓為168V，能獨立提供的線電壓為66V，最大輸出電流為20A，供電時間為30min，當(dāng)輸出由空載變?yōu)闈M載時輸出電壓下降不超過2.5%。

設(shè)計的基本內(nèi)容：

（1）

根據(jù)要求設(shè)計出主電路的結(jié)構(gòu)形式，畫出主電路的原理框圖。

（2）

主電路各個元件的參數(shù)計算和型號選擇。

（3）

研究UPS與常用電源的合理切換。

（4）

設(shè)計蓄電池組的充電回路。

（5）

對系統(tǒng)進(jìn)行仿真和研究。

（6）

整理設(shè)計數(shù)據(jù)資料，設(shè)計總結(jié)，撰寫論文。

電路的基本框架圖已經(jīng)給出如上圖，各元件的參數(shù)選擇需經(jīng)過計算后才能得出。所謂合理切換，即船電正常時UPS系統(tǒng)不工作，當(dāng)船電不正常時啟用UPS系統(tǒng)，保證供電的連續(xù)性。充電電路的設(shè)計是本文的一個重點，蓄電池電壓較高，有一定的設(shè)計難度。充電要求電壓必須大于蓄電池組電壓，還得保證不能過沖，即應(yīng)該有電壓反饋、鎖定環(huán)節(jié)。當(dāng)然，UPS中有一個很重要的環(huán)節(jié)----逆變，逆變技術(shù)的先進(jìn)與否直接反映電源的質(zhì)量。本次設(shè)計采用三相橋式電壓型逆變電路，原理圖如下：

開關(guān)器件采用全控型電力MOSFET，主要特點是驅(qū)動電路簡單，需要的驅(qū)動功率小。第二個特點是開關(guān)速度快，工作頻率高，熱穩(wěn)定性能好。MOS管的驅(qū)動使用特定的驅(qū)動電路完成。直流電輸入，電路正常工作時，每個瞬時有三個橋臂導(dǎo)通，同一相的上下兩個橋臂要通斷互補(bǔ)。為了防止短路直通現(xiàn)象，可采取先斷后通策略。

MOS管的通斷控制采用PWM控制方法，PWM波由芯產(chǎn)生，輸出PWM波形的占空比由軟件控制。有電壓閉環(huán)反饋環(huán)節(jié)，從輸出端進(jìn)行電壓采樣，采樣值與設(shè)定值比較，形成偏差，再通過PI調(diào)節(jié)器自動調(diào)整，把調(diào)整信號輸入單片機(jī)，單片機(jī)控制PWM芯片波改變其輸出PWM的占空比。

三、研究步驟、方法及措施：

（1）查找相關(guān)資料，總體方案設(shè)計論證，作好開題報告。

（2）根據(jù)方案，設(shè)計所需要的逆變電路。

（3）計算所需電力電子器件的參數(shù)，挑選合適的型號。

（4）挑選合適的主芯片，設(shè)計控制電路。

（5）挑選適合的芯片，設(shè)計蓄電池好充電回路

（6）對所需的電路進(jìn)行仿真。

（7）完成報告，總結(jié)設(shè)計過程。

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第五篇：畢業(yè)設(shè)計開題報告_四軸碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計（模版）

幻燈片1

畢業(yè)設(shè)計開題報告

——四自由度碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計

幻燈片2

四自由度碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計

? 背景

? 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 ? 控制系統(tǒng)

? 具體實現(xiàn)細(xì)節(jié)與技術(shù)要點 ? 實踐安排 ? 總結(jié)

幻燈片3 背景介紹

? 自從20世紀(jì)60年代初人類制造出第一臺工業(yè)機(jī)器人后，機(jī)器人就顯示出了強(qiáng)大的生命力。機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用水平已經(jīng)成為了衡量一個國家制造水平和科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。? 作為工業(yè)機(jī)器人的典型的一種，碼垛機(jī)器人在工業(yè)應(yīng)用，尤其是包裝領(lǐng)域和物流領(lǐng)域正發(fā)揮著越來越大的作用。將機(jī)器人與包裝線相結(jié)合，既提高了生產(chǎn)線的工作效率，又增強(qiáng)了運(yùn)行的可靠性，減少了人力資源的開支，更讓當(dāng)代企業(yè)迅速適應(yīng)不斷變化的市場要求，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

幻燈片4 背景介紹

碼垛機(jī)器人能適應(yīng)于紙箱、袋裝、罐裝、箱體、瓶裝等各種形狀的包裝成品碼垛作業(yè)。

1.從效率上說，碼垛機(jī)器人不僅能承擔(dān)高負(fù)重，而且速度和質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工。

2.從精度上看，每一臺碼垛機(jī)器人都有獨立的控制系統(tǒng)，極大地保證了作業(yè)精度。

3.在成本控制方面，機(jī)器人雖然前期投入較高，但是卻能達(dá)到邊際成本效用最大化，且各家機(jī)器人都在為客戶的成本控制而在產(chǎn)品中不斷加入新的科技成果。

幻燈片5

四自由度碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計 ? 背景

? 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 ? 控制系統(tǒng)

? 具體實現(xiàn)細(xì)節(jié)與技術(shù)要點 ? 實踐安排 ? 總結(jié)

幻燈片6 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

? 目前歐、美、日的碼垛機(jī)器人在碼垛市場的占有率均超過了90％，絕大數(shù)碼垛作業(yè)由碼垛機(jī)器人完成。并且基本壟斷了全球市場。? 我國的工業(yè)機(jī)器人從上世紀(jì)80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家支持下，通過“七五”“八五”“九五”科技攻關(guān)，取得了長足的進(jìn)步，涌現(xiàn)出了一大批代表企業(yè)和產(chǎn)品，國外碼垛機(jī)器人在我國市場一統(tǒng)天下的局面正在被打破。

?

幻燈片7 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 ? 但總的看來，我國的碼垛機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用水平和國外相比還有很大差距，如可靠性低于國外同類產(chǎn)品，起步較晚，運(yùn)動速度和精度還有很大提升空間。生產(chǎn)線技術(shù)水平與國外相比仍有差距。和全球市場相比，碼垛機(jī)器人應(yīng)用規(guī)模仍然很小，還未發(fā)展成專門的產(chǎn)業(yè)。并且當(dāng)前我國的碼垛機(jī)器人生產(chǎn)品種規(guī)格多，批量小，零部件通用化程度低，供貨周期長、成本高，可靠性和穩(wěn)定性不足。? 因此迫切需要對碼垛機(jī)器人及其相關(guān)物流、包裝自動化等產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全面規(guī)劃，整合資源優(yōu)勢，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。同時立足實際，完善碼垛機(jī)器人相關(guān)的產(chǎn)品、系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)，努力提高我國的機(jī)器人發(fā)展水平。

幻燈片8

四自由度碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計 ? 背景

? 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 ? 控制系統(tǒng)

? 具體實現(xiàn)細(xì)節(jié)與技術(shù)要點 ? 實踐安排 ? 總結(jié)

幻燈片9 碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng) ? 機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu) ? 硬件控制系統(tǒng) ? 抓手設(shè)計

? 軟件控制系統(tǒng)

幻燈片10

機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)

該機(jī)器人由四個關(guān)節(jié)組成，實現(xiàn)四個運(yùn)動：

腰座旋轉(zhuǎn)（X軸）

水平前后運(yùn)動（Y軸）

垂直上下運(yùn)動（Z軸）

腕部回轉(zhuǎn)運(yùn)動（U軸）

這4種運(yùn)動全部由交流伺服電機(jī)驅(qū)動，可以滿足讀懂大慣性負(fù)載和快速精確定位的要求，可根據(jù)實際要求設(shè)計腕部抓手

幻燈片11 碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)

? 機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu) ? 硬件控制系統(tǒng) ? 抓手設(shè)計

? 軟件控制系統(tǒng)

幻燈片12

硬件控制結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計、分布式控制結(jié)構(gòu)

上位機(jī)為普通工控機(jī)，用于系統(tǒng)監(jiān)控與作業(yè)管理，包括示教盒控制、坐標(biāo)計算、顯示控制、I/O控制、機(jī)器人語言編譯、計算軌跡、發(fā)出運(yùn)動命令、接收檢測返回值、判斷執(zhí)行狀況和環(huán)境狀態(tài)。實現(xiàn)對個關(guān)節(jié)點的協(xié)調(diào)控制

下位機(jī)采用DSP控制器和PLC可編程邏輯控制器

DSP控制器即圖中PMAC運(yùn)動控制卡，主要執(zhí)行實時運(yùn)動學(xué)計算、軌跡規(guī)劃、插補(bǔ)運(yùn)算、伺服控制等，不斷讀取編碼器脈沖量與實時位置，并與給定比較，進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。PLC主要用于外圍設(shè)備控制，如機(jī)器人手爪氣動吸盤、設(shè)備監(jiān)控等

伺服部分通過插補(bǔ)運(yùn)算得到各部分坐標(biāo)值，按一定原則，形成控制電機(jī)的電流指令值。

該過程對當(dāng)前各關(guān)節(jié)角度值和角速度值檢測，用軟件與給定值相比較，對偏差進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對各關(guān)節(jié)的控制

碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng) 機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)

硬件控制系統(tǒng)

抓手設(shè)計

軟件控制系統(tǒng)

抓手設(shè)計

根據(jù)碼垛物品的不同，安裝相應(yīng)的抓手實現(xiàn)抓取

主要完成以下動作： 待機(jī)—取箱—移箱—碼垛—復(fù)位

系統(tǒng)軟件設(shè)計

開放式通用機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)語言環(huán)境下開發(fā)，以實現(xiàn)可移植性、易修改、提供標(biāo)準(zhǔn)接口等，故應(yīng)采用模塊化的工程設(shè)計方法

與硬件相對應(yīng)，軟件也分為上下兩層，各模塊之間相互獨立，調(diào)用簡單。

為適應(yīng)變化的對象，必須使伺服系統(tǒng)具有某種柔性，通過軟件實現(xiàn)，稱為軟伺服

示教盒軟件設(shè)計

示教盒與上位機(jī)通過串口進(jìn)行通訊，將接收到的控制指令判斷類型，調(diào)用相應(yīng)的控制電機(jī)子程序，實現(xiàn)對各軸參數(shù)的修改、運(yùn)動方式控制和示教位置信息的存儲

四自由度碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計

背景

國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

控制系統(tǒng)

具體實現(xiàn)細(xì)節(jié)與技術(shù)要點

實踐安排

總結(jié)

具體實現(xiàn)細(xì)節(jié)與技術(shù)要點

機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)合理性設(shè)計與分析

控制結(jié)構(gòu)整體設(shè)計

綜合布線設(shè)計與連接

軟件設(shè)計

現(xiàn)場調(diào)試

實踐與進(jìn)度安排..調(diào)研階段

其任務(wù)是對碼垛機(jī)器人系統(tǒng)及實現(xiàn)目標(biāo)進(jìn)行深入和全面的了解，分析需求的性質(zhì)與特點，分析解決問題的途徑及技術(shù)關(guān)鍵，并對獲取的信息進(jìn)行加工和整理。調(diào)查的方法主要有查閱文獻(xiàn)和考察現(xiàn)場等。

實踐安排在寒假放假之前。..開題

做畢業(yè)設(shè)計開題報告，對整個畢業(yè)設(shè)計階段進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃，明確完成目標(biāo)及所要做的工作。時間集中在開學(xué)期一周。..具體技術(shù)環(huán)節(jié)實施

包括系統(tǒng)相關(guān)知識學(xué)習(xí)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，軟件設(shè)計，現(xiàn)場實施及調(diào)試等。該環(huán)節(jié)會一直持續(xù)到論文答辯前。其中會在第8周進(jìn)行中期進(jìn)度檢查，進(jìn)行相關(guān)總結(jié)，明確下一步工作方向與安排。..畢業(yè)論文寫作

整理相關(guān)文獻(xiàn)資料，明確論文寫作內(nèi)容與格式要求，進(jìn)行畢業(yè)論文的撰寫，進(jìn)行論文細(xì)節(jié)的修改，對論文打印裝訂等..時間安排在論文答辯前四周。..論文答辯

認(rèn)真準(zhǔn)備相關(guān)材料，準(zhǔn)備答辯。對老師提出的相關(guān)問題進(jìn)行回答。

時間安排在實習(xí)階段最后一周總結(jié)

碼垛機(jī)器人具有優(yōu)良的工作特性，能夠滿足多行業(yè)的搬運(yùn)碼垛需求，具有廣闊的市場前景。進(jìn)行相關(guān)課題的研究，更能促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與工業(yè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步，進(jìn)一步落實服務(wù)山東，服務(wù)全國的理念。

通過這一階段的實習(xí)設(shè)計達(dá)到以下目的：

進(jìn)一步鞏固加深對所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識的掌握，使之系統(tǒng)化、綜合化。

獲得從事科研工作的初步訓(xùn)練，培養(yǎng)自身的獨立工作、獨立思考和綜合運(yùn)用已學(xué)知識解決實際問題的能力，尤其是獨立獲取新知識的能力。

培養(yǎng)設(shè)計計算、工程繪圖、實驗方法、數(shù)據(jù)處理、文件編輯、文字表達(dá)、文獻(xiàn)查閱、計算機(jī)應(yīng)用、工具書使用等基本工作實踐能力，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法。樹立具有符合國情和生產(chǎn)實際的正確設(shè)計思想和觀點；樹立嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)、實事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識、善于與他人合作的工作作風(fēng)。

對碼垛機(jī)器人的原理與應(yīng)用有一個更加深刻和清醒的認(rèn)識，對相關(guān)行業(yè)有一個初步了解，對系統(tǒng)設(shè)計理念進(jìn)一步加深。