简易制导航弹控制系统的设计
收稿日期:2003-03-18
简易制导航弹控制系统的设计
薛晓中 柏 静 孙瑞胜
(南京理工大学动力工程学院,南京210094)
摘要 基于某简易制导航弹工程的研制背景,为配合总体方案设计,以航弹为研究对
象,建立了纵向和侧向控制系统模型;采用控制系统经典的PID 调节规律,论述了参数
设计原则,并由此进行了简易制导炸弹控制系统的参数设计.经3轴转台的地面半实物
仿真实验,对相关参数作了适当的调整.通过飞机带飞试验和投弹试验验证,本控制系
统设计是正确的.
关键词 简易制导航弹,纵向控制系统,侧向控制系统,PI D 调节规律
中图分类号 V 249.122
由常规炸弹改装的简易制导航弹,实际上是一种装有控制装置的无人驾驶机,该机沿着方案弹道飞行.在工程实践中,总是将制导航弹的空间运动分解为:铅垂平面内的纵向运动和水平面内的侧向运动,使航弹在空间的复杂运动得到简化.
为了使简易制导航弹的弹着点满足规定CEP 精度要求,必须通过纵向控制系统,对航弹的俯仰姿态角和飞行高度加以控制,使其在铅垂平面内按预定的弹道飞行.由于简易制导航弹采用轴对称的“X -X ”气动布局,除了按方案弹道规定的攻角对重力进行补偿外,纵向和侧向控制系统的结构设计和参数选取的原理相同.所以纵向控制系统比侧向控制系统的任务更加繁重,从而在控制系统的设计也就更复杂,在方法上更具有代表性.
1 简易制导航弹控制系统的组成
简易制导航弹纵向飞行控制系统的基本结构如图1所示,弹体的俯仰角运动和质心运动是纵向控制系统的控制对象.由姿态敏感模块包围的回路称为姿态稳定回路,由质心敏感模块包围的回路,称为质心控制回路.敏感模块由IM U /GPS 修正组合导航仪构成,测量弹的俯仰角速度﹒ (°/s )、俯仰角位置 (°)、飞行高度H (m )和在铅垂方向的飞行速度﹒H (m /s ).舵机成为纵向控制系统的执行机构,输入信号为升降舵偏转数值量δz (
°),输出的是期望的舵面偏角,其放大系数为K b ;信号处理模块核心部分由俯仰角稳定控制律和质心高度控制律组成.通过导航计算机实时处理制导航弹飞行参数与纵向方案弹道的偏差,按照纵向飞行控制律得到纠正偏差的舵偏角,对俯仰角回路进行稳定,对飞行高度进行控制.
传递函数是描述线性部件和线性定常系统输入-输出关系的一种常用数学模型.实际第15卷第3期
2003年9月弹道学报Journal of Ballistics Vol .15No .3Sept .2003
图1 纵向飞行控制系统的基本结构图
的控制系统是一个非线性时变系统,工程上多采用在一定条件下等效线性化的方法.纵向控制系统结构图如图2所示,并给出纵向控制系统各部件的传递函数.
W u =u 0(s )/u i (s )=K y
(1)W δ=K b /(T δs +1)
(2)W δz =K m (T 1s +1)/s (T 2m s 2+2ξm T m s +1)(3)
式(1)为信号综合放大器和功率放大器,式(2)为舵机伺服系统的传递函数,式(3)为弹体纵向传递函数.式中,i 为被放大的参数,T δ为舵系统的时间常数,K m 、T 1、T m 、ξm 与简易制导航弹的动力系数有关,决定于制导航弹的弹体参数、空气动力参数、运动参数和气象条件等
.
图2 纵向控制系统结构框图
俯仰角速率增量Δ﹒ 到铅垂方向速度增量Δ﹒H (m /s )的传递函数为v cos θ/(T 1s +1),v (m /s )为简易制导航弹的飞行速度,θ(rad )为方案弹道的弹道倾角.
简易制导航弹偏航运动控制系统中,如图1所示,GPS +IMU 组合导航仪实时测量出弹的偏航角速率﹒ψ(°/s ),航向角位置ψ(°),质心位置Z (m )和在偏航方向的飞行速度﹒Z (m /s ).舵机作为执行机构,信号处理模块核心部分由偏航角稳定控制律和质心控制律组成.通过导航计算机,实时处理制导航弹飞行参数与方案弹道的偏差,按照控制律得到方向舵的舵偏角,对偏航角回路进行稳定,对质心位置进行控制.
2 控制回路分析与设计
气动增益的改变不仅会影响控制系统的带宽,还会使系统的品质改变很大,因此控制系46弹道学报第15卷
统设计,主要针对气动增益的变化及为弹体提供适当的阻尼而进行的.吹风数据表明弹体的短周期振荡是严重欠阻尼的,阻尼系数不大于0.2,即使不加控制,虽然弹体运动是稳定的,但受到较大的扰动后,将产生剧烈的振荡使弹体承受无穷大的法向过载,导致攻角过大.同时剧烈的振荡会降低系统的跟踪精度,造成过大的脱靶量.为此,俯仰回路必须考虑欠阻尼的弹体特性对系统的影响.
为了简化控制系统的设计,通常只对短周期运动进行设计,这给控制系统的设计创造条件.为了提高控制系统的快速性,一般要求舵机小角度范围的带宽是稳定回路带宽的3～5倍,给控制系统的设计带来困难,使系统的相角裕度变小.为了增大相位裕度,必须引入相位超前环节,可能使系统出现噪声过大,从而使系统品质下降.因此舵机的快速性是重要的.
为避免机弹干涉和为GPS 接收机重捕创造条件,在前3s ,控制系统仅有角稳定回路工作,提供较大弹体阻尼比,以稳定简易制导航弹的姿态;3s 以后质心控制回路开始工作,这时选择角稳定回路的控制参数使得弹体阻尼比较小,以提高弹体质心的可控性;因为控制飞行整个过程所需要的时间很可能超过方案弹道的飞行时间,在这种情况下,此后控制飞行已无方案弹道数据可用,届时可以考虑,仅采用俯仰角稳定回路,把简易制导航弹的姿态稳定在方案末端所需的弹道倾角的方向上.所以在0.2s 和3.2s 选取两个特征点,把舵机简化为放大系数为1的比例环节,分别设计纵向控制系统的参数.
例如飞机在2000m 高度,以208.3m /s 的速度水平投弹,弹体传递函数各参数在弹道特征点上的数值如下表1所示.
表1 特征点上的弹体传递函数值
特征点/s
K m /s T 1/s T m /s ξm v /(m /s )θ/(°)0.2
0.114510.50970.12760.0960208.1-1.6373.20.113910.55830.12840.0963206.0-9.
816
图3 系统纵向控制回路的开环对数频率特性曲线
由特征点的模型参数,可求得未加校正
前系统开环频率特性.下面为第二个特征点
(t =3.2s )为例,系统的开环对数频率特
性曲线如图3所示.由经典控制理论可知,
系统必须采用合适的校正环节来保证系统
稳定.
采用经典控制理论与自适应控制设计
方法,可以优化出相应弹道段上的特征点的
纵向控制系统参数.下面给出t =3.2s 处的
幅频曲线和系统响应曲线.
当t =3.2s 时的俯仰角稳定回路开环
传递函数为
W ﹒ (s )=K W (T 1s +1)(K ﹒ s +
K )/[s (T 2m s 2+2T m ξm s +1)]=47第3期薛晓中等 简易制导航弹控制系统的设计
(4) 由上式可绘出角稳定回路的开环对数幅频曲线如图4所示.高度稳定回路总的开环传递函数为
W g (s )=K φ(K ﹒H s 2+K H s +K GH )v cos θ/[s 2(T φs +1)(T 2φ1s 2
+2T φ1ξφs +1)]=
(24.36s 2+14.21s +0.1218)/s 2(0.1457s 3+2.3282s 2+19.5395s +1)(5)
式中,K φ、T φ、T φ1、ξφ为俯仰角稳定回路的闭环传递系数,忽略小零点影响后,高度稳定回路的闭环传递函数为
Υg (
s )=167.193(s +0.5746)/(s 2+1.4284s +0.8548)(s 2+14.5424s +112.34)(6)因此,可绘出系统的闭环阶跃响应曲线如图5所示
.图4 角稳定回路的开环对数幅频曲线图5 系统的闭环阶跃响应曲线
侧向控制系统的主要任务是对航弹航向姿态角和质心位置进行控制,使其按方案弹道规定的航向飞行,以及对倾斜角运动进行稳定.偏航扰动运动与纵向短周期运动具有相同形式的传递函数,因此侧向控制系统的结构设计和参数选取的原理与纵向相似,本文不再进行赘述.
3 初步设计结果
在表2中列出相应特征点的闭环纵向控制系统满足的时域与频域指标,由表2数据表明,系统有足够的幅值裕度,且相位裕度大于50°,工程实践证明对于最小相位系统,如果相角裕度大于30°,幅值裕度大于6dB ,即使系统的参数在一定范围内变化,也能保证系统的正常工作.因此,利用本文介绍的方法所设计的PID 参数,满足简易制导航弹制导与控制系统的性能要求.
表2 纵向控制系统满足的时域与频域指标
特征点/s 超调σ/(%)调节时间t s /s 内回路阻尼ξ相位裕度Pm /(°)幅值裕度Gm /db 截止频率ωc /(rad ·s -1)0.2
0.7355.51Inf 11.33163.220.75.560.6959.5521.5051.3614
48弹道学报第15卷
图6 纵向方案弹道跟踪曲线图
4 结束语
飞机带飞试验和投弹试验时,在每一时间
节拍点上,根据实际投弹点与纵向方案弹道理
想投弹点的偏差量,形成升降舵偏角.由此产生
控制力矩改变炸弹姿态以及空气动力,炸弹质
心向预定的纵向方案弹道靠拢,如图6所示,进
而验证了本控制系统设计是正确的.
参考文献
1 王艳东,黄继勋.GPS /INS 组合导航系统半实物仿真
研究.北京航空航天大学学报,1999,25(3)
2 钱杏芳,张鸿瑞,林瑞雄.导弹飞行力学.北京:北京工业学院出版社,1987
3 潘容霖.飞航导弹自动控制系统.北京:宇航出版社,1991
RUDIMENTAL DESIGNING OF C ONTROL SYSTEM FOR THE BOMB WITH SIMPLELY C ONTROLLED
AND GUIDED SYSTEM
Xue Xiaozhong Bai Jing Sun Ruisheng
(Power Eng .College ,NUST ,Nanjing ,210094)
Abstract Based on the engineering background of the bomb w ith simplely co ntrolled and guided system (SCGS ),in this article the control system w as discussed by dividing tw o subsystems :the longitudinal and the transverse .Through the classic PID parameters design and analy sis individually for the tw o subsy stems ,the parameters are determined rudimentally .After adjusting slightly the parameters in the experiments of three -axis simulation and the flying testings ,the conclusion that control systems are effective is reached .
Key words bomb w ith simplely controlled and g uided system ,longitudinal co ntrol system ,transverse control system ,PID regulation rule 49第3期薛晓中等 简易制导航弹控制系统的设计
机电传动控制课程设计解析
学号：0121018700306 课程设计 题目组合机床加工过程PLC自动控制设计 学院物流学院 专业物流工程 班级行政1001班 姓名徐宏华 指导教师徐沪萍 2013 年 6 月29 日
课程设计任务书 学生姓名：徐宏华专业班级：物流行政1001班 指导教师：徐泸萍工作单位：物流学院 题目: 组合机床加工过程PLC自动控制设计 初始条件： 1.编程环境：Step7v5.5软件 2.PLC型号：西门子公司S7系列，S7-300 3.机电传动的相关资料指导书 4.仿真环境：S7-PLCSIM 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 液压滑台式组合机床在原位启动后，快速向前到设定的位置时转为慢速前进，到达攻丝进给位置时停止前进，转为攻螺纹主轴转动，丝锥能向前攻入，打到规定深度时，主轴快速制动。接着攻螺纹反转退出，回到原位时快速制动，同时滑台能快速退回原位，并在原位停止。 时间安排：十八周 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
本科生课程设计成绩评定表 指导教师签字： 年月日
目录 摘要------------------------------------------------------------------------------------------------- 0第一章基本知识介绍 ------------------------------------------------------------------------ 1 1.1 设计的任务要求--------------------------------------------------------------------- 1 1.2 组合机床概述------------------------------------------------------------------------ 2 1.2.1 组合机床部件分类 --------------------------------------------------------- 2 1.2.2 组合机床的特点 ------------------------------------------------------------ 2 1.3 PLC控制系统 ----------------------------------------------------------------------- 3 1.3.1 PLC简介 --------------------------------------------------------------------- 3 1.3.2 PLC控制系统设计的基本原则 ------------------------------------------ 4 1.3.3 PLC控制系统的一般步骤 ------------------------------------------------ 4第二章总体方案选择和控制方式选择----------------------------------------------------- 6 2.1 总体方案选择------------------------------------------------------------------------ 6 2.2 控制方式的选择--------------------------------------------------------------------- 6第三章电路图的设计 -------------------------------------------------------------------------- 6 3.1 主电路的设计------------------------------------------------------------------------ 6 3.2 PLC的I/O地址分配--------------------------------------------------------------- 8第四章控制程序的设计 --------------------------------------------------------------------- 10 4.1 顺序功能图的设计---------------------------------------------------------------- 10 4.2 梯形图的设计---------------------------------------------------------------------- 11 4.3 语句表的设计---------------------------------------------------------------------- 15 第五章调试及结果分析 ------------------------------------------------------------------- 21 5.1 硬件组态---------------------------------------------------------------------------- 21 5.2 仿真结果分析---------------------------------------------------------------------- 21 感想----------------------------------------------------------------------------------------------- 25 参考资料书-------------------------------------------------------------------------------------- 26
机电控制系统课程设计
JIANG SU UNIVERSITY 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院：机械学院 班级：机械 (卓越14002) 姓名：张文飞 学号： 3140301171 指导教师：毛卫平 2017年 6月
目录 一： MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2 气动回路图 (3) 1.3 PLC的I/O分配表，I/O接线图（1、3、6站电气线路图） (4) 1.4 顺序流程图&梯形图 (5) 1.5 触摸屏控制画面及说明，控制、信息软元件地址表 (10) 1.6 组态王控制画面及说明 (13) 二： MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图（两站）&从站梯形图 (14) 2.2 通讯软元件地址表 (14) 三：调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四：设计的收获和体会 (19) 五：参考文献 (20)
一：MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构： 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。 1．吸盘机械手臂机构：机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2．上下摆臂结构：由摆臂缸（直线缸）摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3．仓料换位机构：由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位（蓝、黑工件切换）。 4．推料机构：由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5．真空发生器：当手臂在工件上方时，真空发生器通气吸盘吸气。 5．I/O接口板：将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6．控制面板：完成设备启动上电等操作。（具体在按钮上有标签说明）。
基于PLC的温室控制系统的设计开题报告
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(完整word版)基于51单片机的温度控制系统设计
基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。
摇臂钻床电气控制系统课程设计
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一摇臂钻床简单介绍 钻床是一种专门进行孔加工的机床，主要用于钻孔，扩孔，铰孔和攻丝等。钻床得主要类型有台式钻床，立式钻床，卧式钻床，深孔钻床和多轴钻床等。摇臂钻床是立式钻床中的一种，具有操作方便灵活，应用范围广的特点，特别适用于单件或批量生产中带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。 图1 摇臂钻床示意图 1—内外立柱；2—主轴箱；3—摇臂；4—主轴；5—工作台；6—底座；SB1—主电动机停止按钮；SB2—主电动机启动按钮；SB3—摇臂上升按钮；SB4—摇臂下降按钮；SB5—松开按钮；SB6—夹紧按钮 二电气控制要求 (1) 主要控制电器为四台电机：主电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机、冷却泵电机。 (2)主电动机和液压泵电机采用热继电器进行过载保护，摇臂升降电动机、冷却泵电机均为短时工作，不设过载保护。
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滨州学院 毕业设计（论文）开题报告题目基于PLC温室大棚控制系统设计 系（院）自动化系年级2010级 专业电气自动化技术班级4班 学生姓名石瑞学号1023091219 指导教师王国明职称助教 滨州学院教务处 二〇一三年三月 开题报告填表说明 1.开题报告是毕业设计（论文）过程规范管理的重要环节，是培养学生严谨务实工作作风的重要手段，是学生进行毕业设计（论文）的工作方案，是学生进行毕业设计（论文）工作的依据。 2.学生选定毕业设计（论文）题目后，与指导教师进行充分讨论协商，对题意进行较为深入的了解，基本确定工作过程思路，并根据课题要求查阅、收集文献资料，进行毕业实习（社会调查、现场考察、实验室试验等），在此基础上进行开题报告。 3.课题的目的意义，应说明对某一学科发展的意义以及某些理论研究所带来的经济、社会效益等。 4.文献综述是开题报告的重要组成部分，是在广泛查阅国内外有关文献资料后，对与本人所承担课题研究有关方面已取得的成就及尚存的问题进行简要综述，并提出自己对一些问题的看法。 5.研究的内容，要具体写出在哪些方面开展研究，要突出重点，实事求是，所规定的内容经过努力在规定的时间内可以完成。 6.在开始工作前，学生应在指导教师帮助下确定并熟悉研究方法。 7.在研究过程中如要做社会调查、实验或在计算机上进行工作，应详细说明使用
的仪器设备、耗材及使用的时间及数量。 8.课题分阶段进度计划，应按研究内容分阶段落实具体时间、地点、工作内容和阶段成果等，以便于有计划地开展工作。 9.开题报告应在指导教师指导下进行填写，指导教师不能包办代替。 10.开题报告要按学生所在系规定的方式进行报告，经系主任批准后方可进行下
机电传动控制课程设计
机电传动控制课程设计 一、目录 引言 2 设计说明相关内容 （一）、课程设计题目 3 （二）、设计目的及要求 3 （三）、设计内容 4 一、控制方案设计 4 二、线路设计 4 三、控制电路的设计 6 四、元件的选取 6 五、柜体设计 8 六、结束语 11 七、参考文献 12
二、引言 《机电传动控制》课程是机械制造及其自动化专业的一门必修专业基础课，它是机电一体化人才所需电知识结构的躯体。在学习《机电传动控制》这门课程的时候，我能够深刻的体会到其重要性。作为机械类专业本基础教材，本课程涵盖了经典控制理论的基本原理和基本知识，内容与机械类课程现代控制理论相衔接。本书所讲内容突出机电结合，电为机用。在保证基本内容的前提下，简化理论分析，加强反映了当前机电领域的新技术和新知识，加强实例的分析、设计，力求做到内容深入浅出、重点突出，以利于我们开拓思路、深化知识。《机电传动控制》是机械设计制造及其自动化专业系列的教材之一，可以作为机械类专业及与之相近专业的同学们学习和研究。本课程不仅在于它是一门系统理论基础课程，是我们掌握控制论的基础知识，解决机械工程中的控制问题，更重要的是通过呵护唯物辩证法的方法论的建明阐述，使我们学会用控制理论观点，系统论方法，分析、处理机械工程中遇到的难题，启迪和发展我们的思维，培养我们分析问题和解决问题的能力。 由于现代科学和计算机技术的迅速发展，控制理论应用于机械工程的重要性日益明显。将理论联系实际，展开设计的课程设计实践，可以激发我们对该课程的学习兴趣而且能够让我们初步掌握系统性能分析及系统设计的基本方法，为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础。由此可见，本次课程设计势在必行！
温度自动控制系统的设计毕业设计论文
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
基于PLC的大棚温度自动控制系统设计
清华大学 毕业设计（论文） 题目基于PLC的大棚温度自动控制 系统设计 系（院）自动化系 专业电气工程与自动化班级2009级3班 学生姓名雷大锋 学号2009022321 指导教师王晓峰 职称副教授 二〇一三年六月二十日
独创声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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。 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 年月日 毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名: 年月日
基于PLC的大棚温度自动控制系统设计 摘要 大棚温度自动控制系统是一种为作物提供最好环境、避免各种棚内外环境变化对其影响的控制系统。该系统采用FX2N系列PLC作为下位机，PC机作为上位机，采用三菱D-720通用变频器,采用温度、湿度、光照传感器采集现场信号，这些模拟量经PLC转化为数字信号，把转化来的数据与设定值比较，PLC经处理后给出相应的控制信号使环流风机、遮阴帘、微雾加湿机等设备动作，大棚温度就能实现自动控制。这种技术不但实现了生产自动化，而且非常适合规模化生产，劳动生产率也得到了相应的提高，通过种植者对设定值的改变，可以实现对大棚内温度的自动调节。 关键词：大棚，温度控制，PLC
机电传动控制课程设计报告
机电传动控制课程设计报 告 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
引言 作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。 可编程控制器的定义可编程控制器，简称PLC，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
1 PLC控制系统设计 PLC控制系统设计的基本原则 任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则： 1.最大限度地满足被控对象的控制要求 2.C控制系统安全可靠 3. 力求简单、经济、使用及维修方便 4. 适应发展的需要 PLC机型选择 随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和型号越来越多，功能日趋完善。从美国，日本、德国等国家引进的PLC产品及国内厂商组装或自行开发的PLC 产品已有几十个系列。上百种型号。其结构形式、性能、容量、指令系统，编程方法、价格等各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选择PLC产品，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。一般来说，各个厂家生产的产品在可靠性上都是过关的，机型的选择主要是指在功能上如何满足自己需要，而不浪费机器容量。PLC的选择主要包括机型选择，容量选择，输入输出模块选择、电源模块选择等几个方面。 1、可编程控制器控制系统I/O点数估算 I/O点数是衡量可编程控制器规模大小的重要指标。根据被控对象的输入信号与输出信号的总点数，选择相应规模的可编程控制器并留有10%～15%的I/O 裕量。估算出被控对象上I/O点数后，就可选择点数相当的可编程控制器。如果是为了单机自动化或机电一体化产品，可选用小型机，如果控制系统较大，输入输出点数较多，被控制设备分散，就可选用大、中型可编程控制器。 2、内存估计 用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响：内存利用率；开关量输入输出点数；模拟量输入输出点数。 （1）内存利用率用户编的程序通过编程器键入主机内，最后是以机器语言的形式存放在内存中，同样的程序，不同厂家的产品，在把程序变成机器语言存放时所需要的内存数不同，我们把一个程序段中的接点数与存放该程序段所代表的机器语言所需的内存字数的比值称为内存利用率。高的利用率给用
太阳能热水器自动温度控制器设计_王彤
接启动一个拨号服务器。然后,在计算机B 中的pc Anywhere 软件中启动一个通过拨号连接的Clinet (客户端),拨通计算机A ,建立起连 接以后,就可以进行通信了 。 图1被控端计算机的屏幕显示在主控端上 图2主控端搜索被控端计算机A 图3在计算机C 中渐入A 的IP 地址 当需要多台计算机终端进行协同交互时,(比如有三台计算机A ,B ,C )。首先启动A 为Host ,B 为Clinet ,建立A 和B 的连接,在重新启动一个计算机B 上的pc Anywhere 被设为Host ,C 为Clinet 。建立C 与B 的hos t 之间的联系。这样A ,B ,C 三台计算机上同时显示计算机A 屏幕上的内容,三台计算机之间即可进行交互工作。 5总 结 综上所述,远程监控技术随着Internet 的不断发展而得到广泛应用,同时,随着控制、计算机、通信及网络技术的发展,信息交换沟通的领域正在迅速覆盖控制应用的现场设备、控制及管理的各个层次。信息技术的飞速发展,引发了自动化结构的深刻变革,逐步形成了以网络集成自动化系统为基础的信息系统。目前在过程自动化、制造自动化、楼宇、家庭及交通等领域得到了广泛的应用。 值得提出的是近年来,随着远程控制技术发展的日趋成熟,黑客技术也在不断发展,对网络安全造成了极大的威胁,黑客的主要攻击手段之一,就是使用远程控制技术,渗透到对方的主机系统里。从而实现远程操作目标主机。其破坏力之大,决不容忽视的。因此,我们必须加强安全意识,合理安全的应用远程控制技术。 参 考 文 献 [1]何牧泓.轻松玩转远程控制.重庆出版社,2002. [2]崔彦锋,许小荣.VB 网络与远程控制编程实例教程.北京希望出版社, 2002.[3]王 达.计算机网络远程控制.清华大学出版社,2003.作者简介:樊丽萍,女,硕士研究生,研究方向:计算机控制及应用,通信地址:大连铁道学院303#(116028)E -mail :xiao fanshi wo @https://www.360docs.net/doc/b918185219.html, ;袁爱进,男,研究生导师,研究方向:现场总线技术。作者注:辽宁省教育厅重大项目“工业现场智能化设备的嵌入式软件构件平台研究” 文章编号:1671-1041(2004)05-0029-02 太阳能热水器自动温度控制器设计 王 彤 (丹东电子研究设计院有限责任公司,辽宁丹东118000) 摘要:介绍了太阳能热水器的自动控制器的功能和组成,阐述了控制系统的 工作原理,硬件和软件设计及相关技术问题,实际应用表明该系统可靠性高、操作简单,具有良好的经济和社会效益。关键词:自动控制;单片机中图分类号:T P273 文献标识码:A The design of automatic temperature controller of solar heater W ANG Tong (Dandong Electronic research &Design institute Co .,Ltd .Dandong 118000China ) Ab stract :Fu nctio n an d co mpo sitio n o f au to matic temp era tu re co ntr olle r of so la r h e ate r a re in trod uce d in th is p a pe r .Also d escribe s t he wo rk p rinciple o f th e co nt rol syste m ,t he ha rd wa re d esign ,t he sof twa re d esig n a nd corre lative t ech niq ue pro b -le m .Th e pra ctical a p plica tion h a s sh ow n th at th is system is o f go od re lia blity a nd e as y op e ratio n ,a n d sig nifican t eco no mic an d so cia l be n efit .Ke y Wo rds :a u toma tic con tro l ;sin gle -chip micr ocomp u ter 收稿日期:2004-04-23 电子邮件来稿 目前,市场上销售的太阳能热水器大多没有自动控制功能,使用 起来不灵活方便,为此,为太阳能热水器加装自动控制功能,具有广泛的市场。 1自动控制系统技术要求 (1)设定温度的范围为25℃至65℃。 (2)输入信号为水温传感器产生的温度信号;水位传感器产生的水量信号。 (3)输出信号为控制水温电信号(控制加热电热管)和控制水流量调节阀信号(控制加水电磁阀)。 (4)配有输入功能键盘:完成自动/手动、手动加水键、手动加热键、温度设定键、水位档选择键。 (5)具有两位LED 数码显示电路,显示温度设定值、实际温度测量值,六个发光二极管指示六档水位(10%、30%、50%、70%、90%、100%)。 2系统硬件设计及原理 太阳能热水器加装自动控制功能,主要是加装一个数据采集系 统和一个电脑控制板。根据太阳能热水器的技术要求及经济方面的考虑,我们选用89C51单片机为核心控制器[1],组成热水器温度控制系统。系统由89C51单片机、数据采集系统、水位选择电路、温度显 29 仪器仪表用户 科研设计与成果 欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布广告产品信息
机电控制系统课程设计
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院：机械学院 班级：机械 (卓越14002) 姓名：张文飞 学号： 指导教师：毛卫平 2017年 6月 目录 一： MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2 气动回路图 (3) 1.3 PLC的I/O分配表，I/O接线图（1、3、6站电气线路图） (4) 1.4 顺序流程图&梯形图 (5) 1.5 触摸屏控制画面及说明，控制、信息软元件地址表 (10) 1.6 组态王控制画面及说明 (13) 二： MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图（两站）&从站梯形图 (14) 2.2 通讯软元件地址表 (14) 三：调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四：设计的收获和体会 (19)
五：参考文献 (20) 一：MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构： 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。 1．吸盘机械手臂机构：机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2．上下摆臂结构：由摆臂缸（直线缸）摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3．仓料换位机构：由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位（蓝、黑工件切换）。 4．推料机构：由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5．真空发生器：当手臂在工件上方时，真空发生器通气吸盘吸气。 5．I/O接口板：将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6．控制面板：完成设备启动上电等操作。（具体在按钮上有标签说明）。 1.2气动回路图
大棚温湿度自动控制系统设计说明
大棚温湿度自动控制系统设计 摘要：本设计是基于STC89C52RC单片机的大棚温湿度自动控制系统，采用SHT10作为温湿度传感器，LCD1602液晶屏进行显示。SHT10使用类似于I2C总线的时序与单片机进行通信，由于它高度集成，已经包括A/D转换电路，所以使用方便，而且准确、耐用。LCD1602能够分两行显示数据，第一行显示温度，第二行显示湿度。这个控制系统能够测量温室大棚中的温度和湿度，将其显示在液晶屏LCD1602上，同时将其与设定值进行对比，如果超出上下限，将进行报警并启动温湿度调节设备。此外，还可以通过独立式键盘对设定的温湿度进行修改。通过设计系统原理图、用Proteus软件进行仿真，证明了该系统的可行性。 关键词：STC89C52RC，SHT10，I2C总线，独立式键盘，温湿度自动控制 Abstract: This design is an automatic temperature and humidity controller for greenhouses, with the STC89C52RC MCU being its main controller. It uses the SHT10 as the temperature and humidity sensor, and the LCD1602 to display the messages. The SHT10 uses a timing sequence much like the I2C to communicate with the micro-controller. Because it’s a highly integrated chip, it already includes an analog to digital converter. Therefore, it’s quite convenient to use, and also accurate and durable. The LCD1602 can display two lines of messages, with the first line for temperature and the second line for humidity. The design can measure the temperature and humidity in a greenhouse, and then display it on a LCD1602. Meanwhile, it compares the data with the set limit. If the limit is exceeded, then the system will send out a warning using a buzzer and activate the temperature and humidity controlling equipment. Besides, the set limit can be modified with the independent keyboard. Through schematic design and Proteus simulation, the feasibility of this design has been proved. Keywords: STC89C52RC, SHT10, I2C bus, independent keyboard, temperature and humidity control
机电控制技术课程设计
《机电控制技术》课程设计指导书 第一节、课程设计的目的及要求 《机电控制技术》课程是高等院校机械电子工程专业比修一门专业基础课，可编程序控制器应用技术、单片机应用技术是机电控制技术的重要组成部分，也是工程技术人员用以实现各种控制功能的常规方法。结合《机电控制技术》这门课程，开设本课程设计，其目的是加强实践环节，让学生通过对从生产实践中精心提炼出来的具有典型意义课题进行系统设计、编程、调试，使得学生对如何设计和开发一个PLC或单片机应用系统有一定的感性认识，同时可培养和提高学生解决工程问题的能力，启发学生的创造性思维，从而改变以往学生遇到面宽一点、复杂程度大一点的机电结合型测控系统课题，就一筹莫展而不能进入角色的局面，并为他们以后的实际工作打下基础。通过本课程设计，要求学生能综合运用本课程的基础知识，进行融汇贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的设计任务。 第二节、汽车连杆半精镗专用机床PLC控制系统的设计 1、设计任务 设计一汽车连杆半精镗专用机床PLC控制系统，并用编程器调试、开发该系统的硬件和软件。 2、控制系统设计要求 汽车连杆半精镗专用机床由以下几个部分组成：左滑台、右滑台、左动力头、右动力头、工件定位夹具及液压站。图2为机床的大致轮廓。机床的左、右滑台动作及工件的定位夹紧都由液压提供动力。 左动力头 右 动 力 头定位夹具 左滑台右滑台 图2 机床轮廓 M 汽车连杆的加工工艺过程要求一面两销定位，同时装卡两件，两件同时加工。机床在原始状态，两件人工认销，认销完成后，首先同时按SB7、SB8启动循环，然后同时按SB1、SB2按钮，将工件夹紧（继电器YV5、YV7、YV9得电）。夹紧力到后（夹紧压力继电器SP0得电），进行拔销（YV11继电器得电）。拔销到位后SQ2继电器得电发出指示信号。接着右动力头在右滑台带动下快进（继电器YV1得电），同时右主轴启动（接触器KM1得电），右滑台快进一段距离，碰到工件后，液压系统内压力升高，（右滑台压力继电器SP1发出得电信号后），右滑台通过液压行程调速自动转为工进，同时镗工件的两个大孔和两个小孔，镗完孔到终点，碰到右滑台终点行程开关SQ3时，右滑台后退（继电器YV2得电）。右滑台碰到原位行程开关SQ4时，右主轴停止（KM1断电），同时左滑台带动左动力头快进（继电器YV3带动），与此同时，左主轴启动（左主轴接触器KM2得电）。当左滑台快进一段距离碰到加工工件后，液压系统压力升高（左滑台压力继电器SP2得电），左滑台通过液压行程阀自动调整为工进，加工左边的孔，碰到左滑台终点行程开关SQ5后，左滑台快退（继电器YV4得电）。左滑台退回原位，
温室大棚控制系统-设计报告详解
哈尔滨师范大学 物联网感知综合课程设计报告 题目：温室大棚控制系统 年级： 2013级专业：物联网工程姓名：高英亮袁昊慈指导教师：李世明杜军
温室大棚控制系统 高英亮、袁昊慈 摘要中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。利用物联网的传感器技术实时采集温室环境的空气温湿度、土壤水分和光照度等因素，单片机将数据进行分析处理做出合理的控制决策，控制执行器进行自动喷灌，实现了计算机自动控制，按需、按期和按量喷灌。系统主要由温室环境信息采集模块、单片机模块和控制模块组成，采集模块包括光照度传感器和空气温湿度传感器。该系统采用传感器技术和单片机相结合，由上位机和下位机( 都用单片机实现) 构成，采用接口进行通讯，实现温室大棚自动化控制。本系统环保节能、节水、省力，具有很好的实用性和推广性。 1 引言 中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节。 目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。