随动系统
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经典控制系统——随动控制系统设计
1 概述
控制技术的发展使随动系统广泛地应用于军事工业和民用工业随动系统是一种带反馈控制的动态系统在这种系统中输出量一般是机械量例如位移速度或者加速度等等反馈装置将输出量变换成与输入量相同的信号然后进行比较得出偏差系统是按照偏差的性质进行控制的控制的结果是减少或消除偏差使系统的输出量准确地跟踪或复现输入量的变化系统中的给定量和被控制量一样都是位移
或代表位移的电量可以是角位移也可以是直线位移根据位置给定信号和位置反馈反馈信号以及两个信号的综合比较来分类可分成模拟式随动系统和数字式随动系统
由于随动系统的输出量是一种机械量故其输出常常以机械轴的运动形式表示出来该机械轴称为输出轴通常输出轴带动较大的机械负荷而运动在随动系统中如果被控量是机械位置或其导数时这类系统称之为伺服系统
位置随动系统的应用例子如
1机械加工过程中机床的定位控制和加工轨迹控制是位置随动系统的典型实例
2冶金工业中轧刚机压下装置以及其它辅助设备的控制在轧制钢材的过程中必须使上下轧辊之间的距离能按工艺要求自动调整焊接有缝钢管或钢板要求焊机头能准确地对正焊缝的控制
3仪表工业中各种记录仪的笔架控制如温度记录仪计算机外部设备中的x-y
记录仪各种绘图机以及计算机磁盘驱动器的磁头定位控制
4制造大规模集成电路所需要的制图机
分布重复照相机和光刻机机器人或机
械手的动作控制等
5
火炮群跟踪雷达天线或电子望远镜瞄准目标的控制舰船上的自动探舱装置使位于船体尾部的舱叶的偏角模仿复制位于驾驶室的操作手轮的偏转角以便按照航向要求来操纵船舶的航向陀螺仪惯性导航系统各类飞行器的姿态控制等也都是位置随动系统的具体应用
2 结构原理
位置随动系统是一种位置反馈控制系统因此一定具有位置指令和位置反馈的检测装置通过位置指令装置将希望的位移转换成具有一定精度的电量利用位置反馈装置随时检测出被控机械的实际位移也把它转换成具有一定精度的电量与指令进行比较把比较得到的偏差信号放大以后控制执行电机向消除偏差的方向旋转直到达到一定的精度为止这样被控制机械的实际位置就能跟随指令变化构成一个位置随动系统
原理框图可描述如图1所示 工作过程
因为系统存在惯性当输入X (t )
变化时输出Y (t )难以立即复现此时Y (t )≠X (t )
即e (t )= Y (t )X (t )≠
0——测量元件将偏差e (t )转换成电压输出——
经小信号放大器放大功率放大器——执行电机转动——减速器——使被控对象朝着消除误差的方向运动只要X (t )≠Y (t
)就有e (t )≠
0执行电机就会转动一直到偏差e (t )=0执行电机停止转动此时系统实现了输出量Y (t )对输入量X (t )的复现当X (t )随时间变化时Y (t )就跟着X (t )作同样变
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化这种现象就称为随动
图1 位置随动系统原理框图
随着机电产品及电子元件的不断发展与完善图1中各个环节均可采用多种不同的元器件来实现组成系统的元部件按职能分类主要有以下几种
测量元件是用来检测被控制的物理量如果这个物理量是非电量一般要转换为电量如电位器旋转变压器或自整角机用于检测角度转换成电压测速发电机用于检测电动机的速度转换为电压而光电编码器作为位置与角度的检测元件应用在计算机位置控制系统及计算机速度控制系统中
放大元件其职能是将偏差信号进行放大用来推动执行电机去控制被控对象可用晶体管晶闸管集成电路等组成的电压放大级和功率放大级将偏差信号放大
执行元件其职能是直接推动被控对象使其被控量发生变化用来作为执行元件的有电动机等
减速器其职能是实现执行元件与负载之间的匹配由于执行元件常为高转速小转矩的电动机而负载通常均为低转速大转矩所以在执行元件到负载之间需要引入减速器以达到两者之间的匹配减速器通常为一齿轮组
典型的随动系统框图如图2所示
图2 典型的随动系统框图
3 各部件结构与数学模型
一
测量元件
测量元件的种类电位器自整角机旋转变压器光栅多极旋转变压器感应同步器光电码盘等
1伺服电位器
最常用的伺服电位器是接触式电阻变换器或称为电阻式位移变换器它是在输入位移的作用下改变接入电路中的固定电阻即改变其电阻值的大小实际应用中通常将两个电位器并联构成桥式电路用以测量系统位移误差的大小
如图3所示电位器的滑动端固定在转轴上其
中和指令轴相联的称为发送电位器RPT 和输出轴相联的称为接收电位器RPR 两滑动端之间的电压U rp 与输入位移输出位移之差成正比供电电压Us 可为直流也可以是交流视具体情况确定电位器用于测量角位移时是转动式的当用于测量直线位移时则采图3 用电位器测量系统位移误差
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用直线位移式
伺服电位器作位置检测元件线路简单惯性小消耗功率小所需电源简单且价格便宜使用方便缺点是位移范围有限测量精度不高容易磨损而造成接触不良且寿命短所以一般电位器只适用于测量精度要求不高位移范围有限的系统中
2控制式自整角机
自整角机或旋转变压器作为随动系统的测量元件通常是成对使用的控制式自整角机工作原理如图4
图4中左边为自整角机发送机右边为自整角机接收机发送机的转子绕组接交流激磁电压U j 称激磁绕组接收机的转子绕组输出电压称为输出绕组发送机激磁绕组对定子D 1相的夹角用θ1表示接收机输出绕组对定子D 1’相的夹角用θ2表示θ1θ2就是发送机接收机激磁绕组轴线的夹角差值经推导后可得出输出绕组中产生的感应电势的有效值为
E 2=E 2max cos δ
式中δ=θ1θ2 通常把δ= 90°的位置作为协调位置偏离此位置的角度为失调角γ即δ=90°γ故
E 2=E 2max cos δ= E 2max sin γ
当接收机输出绕组接上交流放大器时可认为输出绕组电压
U 2=U 2max sin γ
在γ角很小时sin γ=γ
U 2=U 2max γ 3旋转变压器
旋转变压器如图5所示其原理和自整角机类似一般来说角差的转换精度比自整角机高
二交流放大器
交流放大器是由基本运算放大器和反馈网络等组成因有电容的隔直作用可降低漂移及噪声交流放大器的线路图如图6其中的电容C 起隔直作用稳压管W 1W 2 用来限制输出信号主要目的是为了保护交放电路
交流放大器的输入U sr 旋转变压器的角差信号通过耦合变压器输出到交流放大器的输入端交流放大器的输出U sc 解调环节的输入信号
交流放大器的放大倍数为1
31R R K = 交流放大器的放大倍数是确定的为使系统工作于线性区应使输入电压较小 图4 自整角机
图5 旋转变压器
图6 交流放大器
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三
解调环节
在随动系统中误差敏感元件的输出信号是交流信号而我们以前分析研究的校正网络指在直流情况下进行的所以在系统中必须引入一个交流信号变为直流信号的环节——解调环节线路图如图7所示晶体管T 1T 2 对接是为了减少残余电压饱和时抵消饱和压降截止时抵消反向电流晶体管T 1T 2 作为开关截止时断开
饱和时导通π型滤波电路用于减少输出的脉动成份
工作原理U t 上正下负V be 反偏T 1T 2 截止U sr 不能通过U t 上负下正V be 正偏又因为U sr <
对输入信号和解调信号的要求a)输入信号和解调信号同频率b)相位差0°或180°当同相时输出电压为正半周直流电压的极性为正当反相时输出电压为负半周直流电压的极性为负
从输入端看进去解调环节的等效电路如图8所示其中R 2为后级电路的等效输入阻抗由等效电路可得解调滤波环节的传递函数为
s T K V V s s s o +=
1 其中2211
22)//(,C R R T R R R K s s =+=
可见它是一个一阶惯性环节解调滤波电路的形式很多可以用类似的方法求出它们对应的传递函数
四脉宽调制
脉宽调制PWM 变换器是是一个电压脉冲变换装置其输出的PWM 波形信号经过功率放大便可以驱动直流电机实现调速控制线路图如图9U 为三角波发生器输出的信号U s 为控制器输出的直流控制电压波形图如图10所示
U s =0U sc 的正负半波脉宽相等输出平均电压为零参见图10 (a)此信号经功率放大后电机不会转
U s >0U sc 的正半波宽度>负半波宽度参见
图10 (b)此信号经功率放大后电机正转
U s <0U sc 的正半波宽度<负半波宽度参见图10 (c)此信号经功率放大后电机反转 U sc 的脉冲宽度正比于U s 实现了电压—脉冲的转换在三角波不包含直流成分时输出的线性度非常高
采用PWM 控制电机速度的随动系统中由于开关频率高靠电枢的滤波作用可消除脉冲交流对直流电机的影响其开关频率f 应高于调速系统的最高工作频率通频带f c 一般希望f 10f c 同时还应当高于系统中所有回路的谐振频率以防引起共振但其上限受晶体管开关损耗和开关时间的限制一般选2000Hz 左右 图7 解调环节
图8 解调环节的等效电路
图9 脉宽调制
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图10 脉宽调制的波形
五直流放大器和功率放大器
直流放大器是为了满足静态及动态的性能指标需要改变系统增益系数K 而设定的直流放大器由基本运放电路和反馈网络组成且增益系数可调在线性工作区可将其看作一比例环节
功率放大器在线性工作区同样是一比例环节
六执行电机
执行电机有很多种应根据系统类型功率外形等要求进行合理选择图11是直流电机的原理图
L a 很小可以忽略电机的传递函数为
1
)()(+=
?s T K s U s m m a
式中Ω为电机转速K m 是电机增益常数T m 是电机时间常数
若以角度θ为输出电机方框图为
图12 电机方框图
七校正环节
1串联超前校正
超前校正图13左边为无源校正网络右边为有源校正网络
13 超前校正网络
对有源校正其传递函数为
A
C 1
R 1
R 2
U sc
U sr
C 1
R 1
R 2
U sc
U sr
()()11+=s T K s G p c 111C R T =1
2R R K p ?=图11 控制电枢式直流电机
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对无源网络其传递函数为
()1
111
1++=
s T s T s G i
i c αα
其中 1
2
21>+=R R R i α111C R T =
若1T i >>α则()()111+≈s T s G i
c
α
2串联滞后校正
滞后校正图14左边为无源校正网络右边为有源校正网络
14 超前校正网络
有源滞后网络的传递函数为
()()()????????+=?
??????
?+=+==s T K s T T s s T s U s U s G p sr sc c 222
2
11111ττ 其中
1
2
R R K p ?
=21C R =τ222C R T = 无源滞后网络的传递函数为
()()()()()1
1
22
12++===s T s T s X s X s U s U s G j sr sc c α 其中2
2
1R R R j +=
α222C R T =
3并联校正
a 速度校正
进行并联的速度校正可以提高电机的响应速度且不会影响闭环系统的极点 输入转角θ(t)输出电压U sc (t)如图15所示
传递函数
c sc c K s s U s G ==
)
()
()(θK c 为发电机系数 为了使测速电机的输出电压可调常常通过一个电位器进行分压再输出
A
C 2
R 1
R 2
U sc
U sr
C 2
R 1
R 2
U sc
U sr
图15 速度校正
图16 速度校正
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R
R
K s s U s G c sc c 1)()()(=′=
θ b 速度—微分校正
如图16所示传递函数
1
)(2
+=
s T s T K s G c c c c 式中参数K c T c 由环节本身的结构参数所决定
4 小功率随动系统设计
采用旋转电位器作为测量元件直流电机作为执行元件质量不大的飞轮作为负载构成一个小功率的随动系统根据性能指标要求设计合理的校正网络调试完成满足要求的随动系统如图17为小功率随动系统实验装置包括“Lab311控制系统实验箱”和“控制系统实验台”
图17 小功率随动系统实验装置
一设计任务与要求
1 根据给定的元部件和有关装置设计一套闭环控制的角度随动系统
2 对系统的有关参数进行测试
3 设计出合理的校正网络在系统中加以实现使得校正后的系统满足σ%≤20%
t s ≤1s 并具有较大的静刚度和工作范围
4 写出详细的技术报告包括以下内容a 主要任务b 设计构思元部件使
用电路系统工作原理c 参数测定与处理d 开环传递函数的确定校正方法及实现e 校正前后系统性能的理论分析f 心得体会及遗留问题
二元部件的技术性能与参数测定
1 WDD35精密导电塑料电位器
WDD35系列电位器具备连续旋转功能常在显示记录仪表中使用其滑动端与导电塑接收电位器
直流电机
测速电机
飞轮
发送电位器
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料接触实现角度电压的变换如图18为WDD35D-1型电位器外形
旋转电位器在随动系统中完成角度电压变换是一个比例环节其系数K
r 可由测得的旋转角度输出电压拟合曲线的斜率求出
表5-1 WDD35D-1型电位器主要技术指标 标准阻值K Ω 1 启动力矩(mN.m) ≤1 电阻公差(%) ±15 介质耐压(V) 500
AC.RMS min 独立线性度(%) 0.5 绝缘电阻 M Ω
≥1000
500VDC
理论电旋转角 345±2(°) 分辨力 理论上无限 输出平滑性(%) ≥0.05 额定功耗
2W at 70 0W at 125
旋转负荷寿命
圈 50×106400r /min,每隔15min
反转 输出平滑性变化≤50对标准值 独立线性度变化≤50对标准值
电阻温度系数 ≤±400ppm/ 耐湿 90
RH240h
电阻变化≤10
工作温度范围 -55 - +125(
)
振动 振幅1.52mm 或加速度15g 频率
10-200Hz 电阻变化≤±2 机械转角(°)
360(连续)
冲击
50g 11ms 电阻变化≤±2
2 直流力矩电机
执行部件为SYL-5永磁式直流力矩电动机连续堵转力矩M f =0.49N·m 连续堵转电流1.8A 连续堵转电压U f =20V 空载转速n omax =500r/min 静摩擦力矩0.098 N·m
T m 的确定方法
用频率特性测试仪获得电机的幅频曲线进行直线拟合转折频率即为1/T m K m 的确定方法
用转速表测得转速n 与U sr 的关系则K m =n /U sr 为测量准确应选择不同的U sr 进行多次测量取平均值
关于实验台中的飞轮负载可以与电机联接在一起看成一个整体进行上述参数的测量
3 测速电机
测速元件为CYD-1永磁式直流测速发电机U n =0.1v/r·min r L =23Ωn max =400r/min 测速电机作为测速元件工作在发电机状态与电机输出轴进行机械相联它的时间常数必须很小这样其惯量对被测系统的影响可以忽略不计因此测速电机也可以看作一个比例环节其比例系数K’m 可由测得的旋转速度输出电压拟合曲线的斜率求出
在计算过程中需注意所有的参数和系数都有各自的单位为了不发生错误相关的参数应采用一致的度量在这里角位移用弧度表示时间用秒表示因而转速的单位“转/分”应化为“弧度/秒”
三系统框图
小功率随动系统的结构框图如图19所示
图18 WDD35D-1型电位器
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图19 小功率随动系统结构图
其中K r1K r2分别是发送
接收电位器的比例系数K i 为功率放大器的系数
G c s 为校正环节
请读者自行分析上述模型的稳态特性并在此基础上确定校正方法
四几个注意问题
1 实验调试过程中要注意反馈的极性尤其对于非电信号的环节判断起来比较困难当系统出现振荡现象时首先应检查是否接成了正反馈
2 注意运放必须工作在线性区防止输入信号过大出现饱和
3 旋转电位器虽然能连续旋转但电旋转角只有340°左右其余20°左右的区域滑动端无信号输出
4 实验过程中应充分利用三用表或示波器等仪器来检查测量和调整控制信号以及检查控制元件是否正常
5 调试完成的系统的实测性能和理论值有偏差这主要是由于设计过程中没有考虑到的非线性因素元器件精度等原因造成
自动控制系统位置随动系统课程设计
摘要 随动系统是指系统的输出以一定的精度和速度跟踪输入的自动控制系统，并且输入量是随机的，不可预知的，主要解决有一定精度的位置跟随问题，如数控机床的刀具给进和工作台的定位控制，工业机器人的工作动作，导弹制导、火炮瞄准等。在现代计算机集成制造系统（CIMC）、柔性制造系统（FMS）等领域，位置随动系统得到越来越广泛的应用。 位置随动系统要求输出量准确跟随给定量的变化，输出响应的快速性、灵活性和准确性为位置随动系统的主要特征。 本次课程设计研究的是位置随动系统的超前校正，并对其进行分析。 关键词：随动系统超前校正相角裕度
目录 1 位置随动系统原理 (1) 1.1 位置随动系统原理图 (1) 1.2 各部分传递函数 (1) 1.3 位置随动系统结构框图 (4) 1.4 位置随动系统的信号流图 (4) 1.5 相关函数的计算 (4) 1.6 对系统进行MATLAB仿真 (5) 2 系统超前校正 (6) 2.1 校正网络设计 (6) 2.2 对校正后的系统进行Matlab仿真 (8) 3 对校正前后装置进行比较 (9) 3.1 频域分析 (9) 3.2 时域分析 (9) 4 总结及体会 (10) 参考文献 (12)
位置随动系统的超前校正 1 位置随动系统原理 1.1 位置随动系统原理图 图1-1 位置随动系统原理图 系统工作原理： 位置随动系统通常由测量元件、放大元件、伺服电动机、测速发电机、齿轮系及绳轮等组成，采用负反馈控制原理工作，其原理图如图1-1所示。 在图1-1中测量元件为由电位器Rr 和Rc 组成的桥式测量电路。负载固定在电位器Rc 的滑臂上，因此电位器Rc 的输出电压Uc 和输出位移成正比。当输入位移变化时，在电桥的两端得到偏差电压ΔU=Ur-Uc ，经放大器放大后驱动伺服电机，并通过齿轮系带动负载移动，使偏差减小。当偏差ΔU=0时，电动机停止转动，负载停止移动。此时δ=δL ,表明输出位移与输入位移相对应。测速发电机反馈与电动机速度成正比，用以增加阻尼，改善系统性能。 1.2 各部分传递函数 (1)自整角机： 作为常用的位置检测装置，将角位移或者直线位移转换成模拟电压信号的幅值或相位。自整角机作为角位移传感器，在位置随动系统中是成对使用的。与指令轴相连的是发送机，与系统输出轴相连的是接收机。 12()(()())()u t K t t K t εεθθθ=-=? (1-1) 零初始条件下，对上式求拉普拉斯变换，可求得电位器的传递函数为
基于北斗的车辆监控调度系统项目解决方案V10
基于北斗的车辆监控调度系统 解决方案 北京国翼恒达导航科技有限公司
目录 1系统概述 (1) 2系统建设目标 (1) 3系统总体设计 (2) 3.1 系统总体结构 (2) 3.2 系统组成 (3) 4车辆监控管理平台分系统设计 (3) 4.1 车辆实时监控管理软件 (3) 4.1.1 地图服务 (3) 4.1.2 车辆位置监控 (4) 4.1.3 车辆轨迹回放 (4) 4.1.4 车辆状态监控 (5) 4.1.5 车辆报警管理 (5) 4.1.6 车辆指挥调度 (6) 4.1.7 车辆统计分析 (6) 4.1.8 系统管理 (7) 4.2 北斗指挥机 (7) 5智能车载终端分系统设计 (7) 5.1 北斗RDSS车载终端 (8) 5.1.1 产品功能 (8) 5.1.2 产品技术指标 (8) 5.1.3 产品结构特征 (10) 5.2 导航仪 (11) 5.2.1 产品性能指标 (11) 5.2.2 产品结构特征 (12) 5.3 嵌入式软件 (13) 6 系统预算 (14)
1系统概述 在不同行业领域的应用中，车辆不再简单充当运输载体，车辆管理部门往往把车辆作为一个信息点对其进行数据采集跟踪指挥布控。在现阶段，车辆监控普遍采用GPS（全球定位系统）与其他通信系统相结合的方式，实现对车辆监控的要求。但是采用这种车辆监控方式也存在着诸多的弊端，如在移动基站信号覆盖弱的地方，通信成功率低、车队之间无法远距离通信、上级管理部门无法指挥调度等问题，都将影响监控系统的稳定可靠性。北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的全球卫星定位与通信系统，随着我北斗二代系统投入使用，北斗系统运用于各特种车辆及重点车辆监控，是必然的发展趋势。 基于北斗的车辆监控调度系统将北斗卫星导航定位技术、GIS地理信息系统技术、互联网技术有机结合，针对不同类型车辆如危化品运输车、客运车、政府部门车辆及各种特种车辆如警用车、运钞车、消防车，救护车、邮政车、工程抢险车等，可提供系统监控中心的整体解决方案。监控中心通过北斗卫星网络，能够实现全天候网络无缝覆盖获取车辆的地理位置、运行方向、运行速度及各种状态信息，对车辆进行实时监控、调度、发布服务信息、受理各种类型的报警信息等。本系统扩展性强，配置灵活方便，规模可大可小，监控中心可适应小到几辆车，大到数万辆车的监控和管理。 2系统建设目标 基于北斗的车辆监控调度系统以北斗卫星导航系统作为车辆定位和监控调度及监控中心与车辆间通信的支持平台。本系统能够在广阔疆域全天候、无缝隙、
实验八单闭环温度恒值控制系统
实验八单闭环温度恒值控制系统 一、实验目的 1．理解温度闭环控制的基本原理； 2．了解温度传感器的使用方法； 3．学习温度PID控制参数的配置。 二、实验设备 1．THKKL-6型控制理论及计算机控制技术实验箱； 2．PC机1台(含软件“THKKL-6”、“keil uVision3”及“Easy 51Pro”)； 3．51单片机下载线； 4．USB数据线。 三、实验原理 1．温度驱动部分 该实验中温度的驱动部分采用了直流15V的驱动电源，控制电路和驱动电路的原理与直流电机相同，直流24V经过PWM调制后加到加热器的两端。 2．温度测量端（温度反馈端） 温度测量端（反馈端）一般为热电式传感器，热电式传感器式利用传感元件的电磁参数随温度的变化的特性来达到测量的目的。例如将温度转化成为电阻、磁导或电势等的变化，通过适当的测量电路，就可达到这些电参数的变化来表达温度的变化。 在各种热电式传感器中，已把温度量转化为电势和电阻的方法最为普遍。其中将温度转换成为电阻的热电式传感器叫热电偶；将温度转换成为电阻值大小的热电式传感器叫做热电阻，如铜电阻、热敏电阻、Pt 电阻等。 铜电阻的主要材料是铜，主要用于精度不高、测量温度范围（－50℃～150℃）不大的的地方。而铂电阻的材料主要时铂，铂电阻物理、化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，它能用作工业测温元件和作为温度标准。铂电阻与温度的关系在0℃～630.74℃以内为Rt＝R0（1＋at＋bt2） 式中Rt――温度为t ℃时的温度；R0――温度为0℃时的电阻； t――任意温度；a、b――为温度系数。 本实验系统中使用了Pt100作为温度传感器。 在实际的温度测量中，常用电桥作为热电阻的测量电阻。在如图15-1中采用铂电阻作为温度传感器。当温度升高时，电桥处于不平衡，在a，b两端产生与温度相对应的电位差；该电桥为直流电桥。
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位置随动控制系统设计与实现 王桂霞, 李 媛 (中国船舶重工集团公司第704研究所,上海 200031) 摘 要:计算机控制系统是保证位置随动系统功能和性能的重要部分,文中结合船用仿真 转台阐述了多机集散控制结构形式的位置随动转台的计算机控制系统方案,并以某位置随动转台为背景,对系统工程实现中的接口电路设计、电机、伺服放大器以及采样频率选取、程序设计等一系列问题进行了讨论,设计结果在位置随动试验样机中应用取得了良好效果. 关键词:位置随动;控制系统;采样频率;设计 中图分类号:T M571,TP273 文献标识码:A 文章编号:100528354(2007)1220029204 Desi gn and reali zati on of control syste m of rando m positi on WANG Gui 2Xia,L I Yuan (No .704Research I nstitute,CSI C,Shanghai 20031,China ) Abstract :The co m puter control syste m is an i m portant part of guaranteeing perfor m ance of control syste m of rando m position .Co m bining the m arine si m ulation turntable,this paper set forth the co m puter control syste m sche m e on the rando m position turntable w ith m ulti 2co m puter distributes control structure .Then taking a certain turntable of rando m position as background,it respectively discussed such key proble m s of syste m engineering re 2alization as the interface circuit design,choice of m otor ,servo am plifier and sam ple frequency and the program design .The design sche m e is applied in a rando m position proto type and gets a good result . Key words :rando m position;control syste m;sam ple frequency;design 收稿日期:2007211219 作者简介:王桂霞(19772),女,工程师,主要从事自动控制的工作位置随动控制系统设计与实现 0 引言 位置随动转台系统由机械台体和计算机控制系统两个重要部分组成,前者是实现仿真功能的基础,而后者是保证转台系统功能和性能的核心部分.转台既要满足一定的动态、静态指标要求,也要为试验提供方便的操作界面和数据采集、处理手段,计算机控制系统不仅要具有实时控制功能,而且应具备监控管理功能,因此,计算机控制系统设计就成为仿真转台设计和工程实现的重要内容. 当前在各种控制系统中计算机已得到非常广泛的应用,根据不同的情况,控制系统的结构形式各不相同,一般分为操作指示系统、直接数字控制系统(DDC )和集散控制系统(DCS )等类型,在下文中将讨论集散控制结构形式的计算机控制系统的设计问题,其中主 要包括结构设计、系统工程实现中的接口线路设计、采样频率选择、程序设计等内容,并给出设计结果. 1 结构设计 本仿真转台采用多机集散控制形式,即采用上下位机的两级式结构.图1 为集散控制系统应用于本转 图1 原理框图
位置随动系统教学提纲
位置随动系统
1位置随动系统的结构与工作原理 1.1 位置随动系统的结构组成 位置随动系统的原理图如图1-1。该系统的作用是使负载J(工作机械)的角位移随给定角度的变化而变化，即要求被控量复现控制量。系统的控制任务是使工作机械随指令机构同步转动即实现：Q(c)=Q(r) 图1-1 位置随动系统原理图Z1—电动机，Z2—减速器，J—工作机械 系统系统主要由以下部件组成：系统中手柄是给定元件，手柄角位移Qr是给定值（参考输入量），工作机械是被控对象，工作机械的角位移Qc是被控量（系统输出量），电桥电路是测量和比较元件，它测量出系统输入量和系统输出量的跟踪偏差（Qr –Qc）并转换为电压信号Us，该信号经可控硅装置放大后驱动电动机，而电动机和减速器组成执行机构。 1.2 系统的工作原理 控制系统的任务是控制工作机械的角位移Qc跟踪输入手柄的角位移Qr。如图1-1，当工作机械的转角Qc与手柄的转角Qr一致时，两个环形电位器组成的桥式电路处于平衡状态。其输出电压Us=0，电动机不动，系统处于平衡状态。当手柄转角Qr发生变化时，若工作机械仍处于原来的位置不变，则电桥输出电压Us不等于0，此电压信号经放大后驱动电动机转动，并经减速器带动工作机械使角位移Qc向Qr变化的方向转动，并
逐渐使Qr和Qc的偏差减小。当Qc=Qr时，电桥的输出电压为0，电机停转，系统达到新的平衡状态。当Qr 任意变化时，控制系统均能保证Qc 跟随Qr任意变化，从而实现角位移的跟踪目的。 该系统的特点：1、无论是由干扰造成的，还是由结构参数的变化引起的，只要被控量出现偏差，系统则自动纠偏。精度高。 2 、结构简单，稳定性较高，实现较容易。 2系统的分析与设计 2.1 位置随动系统方块图 根据系统的结构组成和工作原理可以画出系统的原理方块图，如图2-1。可以看出，系统是一个具有负反馈的闭环控制系统。 R C 给定电放大器电动机减速器负载 — 反馈电位 图2-1位置随动控制系统方块图 2.2 系统数学模型的建立 该系统各部分微分方程经拉氏变换后的关系式如(2-1)： (2-1)(a) (2-1)(b) (2-1)(c) (2-1)(d) (2-1)(e) (2-1)(f) (2-1)(g) (2-1)(h) 根据各个环节结构图及其传函写出整个系统的结构图，如图2-2所示。
基于GPS定位的车辆调度管理系统
基于GPS和无线网络的车辆调度管理系统 大唐高鸿数据网络技术股份有限公司 2005.1
、八 大唐高鸿公司提供的车辆调度管理系统（最新软件版本 3.0 ），采用Client （客户机） /Server （服务器）模式，以gpsOne/GPS技术为基础，综合运用GIS （Geographic In formation System ，地理信息系统）技术、CDMAIX^动通信技术，可广泛用于各种车辆、船舶和其它移动目标的位置跟踪、指挥调度、应急救急等。同时，所配移动终端具有全球定位、防盗报警、监听录音、紧急求助、车况记录、车载电话、移动上网、图像传输等功能。 本系统最大的特点在于： 采用gpsOne/GPS定位，gpsOne技术可以最大限度缩少定位盲区；支持CDMA1数 据传输； 同时支持通过GSM/CDM短信中心和GSM/CDM前置机两种通讯方式，能满足位置服务商和集团用户的不同需要； 有C/S 模式、B/S 模式，人性化操作，自动换图，无缝拼接；支持手机短信查询。
一、项目综述.......................................................................... 二、系统方案......................................................................... 2.1系统简介........................................................................ 2.2 方案论证....................................................................... 2.2.1 GPS定位原理......................................................... 2.2.2 gpsOne 定位原理...................................................... 2.2.3系统构架比较 ........................................................... 2.3结论............................................................................ 三GPSONE/GP弄辆调度管理系统 ..................................................... 3.1概述............................................................................ 3.2系统结构........................................................................ 3.3系统功能........................................................................ 3.3.1 系统实现功能.......................................................... 3.3.2 gpsOne/GPS定位终端功能 .............................................. 3.4系统特点....................................................................... 3.4.1 成熟的短信网关技术..................................................... 3.4.2成熟的监控中心软件和终端硬件产品 ...................................... 3.4.3完善的技术服务保障体系 ................................................ 3.4.4 系统其他优点........................................................... 3.5系统性能指标.................................................................... 3.5.1系统容量 ............................................................... 3.5.2定位精度 ............................................................... 3.5.3实时性................................................................. 3.5.4移动定位终端工作参数 ................................................... 附录A:公司情况简介 .................................................................. A.1公司简介........................................................................ A.2技术、工艺、设备介绍........................................................... A.2.1产品技术及工艺优势..................................................... A.2.2主要产品...............................................................
伺服控制系统(设计)
第一章伺服系统概述 伺服系统是以机械参数为控制对象的自动控制系统。在伺服系统中，输出量能够自动、快速、准确地跟随输入量的变化，因此又称之为随动系统或自动跟踪系统。机械参数主要包括位移、角度、力、转矩、速度和加速度。 近年来，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术、现代控制技术、材料技术的快速发展以及电机制造工艺水平的逐步提高，伺服技术已迎来了新的发展机遇，伺服系统由传统的步进伺服、直流伺服发展到以永磁同步电机、感应电机为伺服电机的新一代交流伺服系统。 目前，伺服控制系统不仅在工农业生产以及日常生活中得到了广泛的应用，而且在许多高科技领域，如激光加工、机器人、数控机床、大规模集成电路制造、办公自动化设备、卫星姿态控制、雷达和各种军用武器随动系统、柔性制造系统以及自动化生产线等领域中的应用也迅速发展。 1.1伺服系统的基本概念 1.1.1伺服系统的定义 “伺服系统”是指执行机构按照控制信号的要求而动作，即控制信号到来之前，被控对象时静止不动的；接收到控制信号后，被控对象则按要求动作；控制信号消失之后，被控对象应自行停止。 伺服系统的主要任务是按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出的转矩、速度及位置都能灵活方便的控制。
1.1.2伺服系统的组成 伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。它由检测部分、误差放大部分、部分及被控对象组成。 1.1.3伺服系统性能的基本要求 1）精度高。伺服系统的精度是指输出量能复现出输入量的精确程度。 2）稳定性好。稳定是指系统在给定输入或外界干扰的作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。 3）快速响应。响应速度是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。 4）调速范围宽。调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比。 5）低速大转矩。在伺服控制系统中，通常要求在低速时为恒转矩控制，电机能够提供较大的输出转矩；在高速时为恒功率控制，具有足够大的输出功率。 6）能够频繁的启动、制动以及正反转切换。 1.1.4 伺服系统的种类 伺服系统按照伺服驱动机的不同可分为电气式、液压式和气动式三种；按照功能的不同可分为计量伺服和功率伺服系统，模拟伺服和功率伺服系统，位置
位置随动系统课程设计
第一章位置随动系统的概述 1.1 位置随动系统的概念 位置随动系统也称伺服系统，是输出量对于给定输入量的跟踪系统，它实现的是执行机构对于位置指令的准确跟踪。位置随动系统的被控量(输出量)是负载机械空间位置的线位移和角位移，当位置给定量(输入量)作任意变化时，该系统的主要任务是使输出量快速而准确地复现给定量的变化，所以位置随动系统必定是一个反馈控制系统。 位置随动系统是应用非常广泛的一类工程控制系统。它属于自动控制系统中的一类反馈闭环控制系统。随着科学技术的发展，在实际中位置随动系统的应用领域非常广泛。例如，数控机床的定位控制和加工轨迹控制，船舵的自动操纵，火炮方位的自动跟踪，宇航设备的自动驾驶，机器人的动作控制等等。随着机电一体化技术的发展，位置随动系统已成为现代工业、国防和高科技领域中不可缺少的设备，是电力拖动自动控制系统的一个重要分支。 1.2 位置随动系统的特点及品质指标 位置随动系统与拖动控制系统相比都是闭环反馈控制系统，即通过对输出量和给定量的比较，组成闭环控制，这两个系统的控制原理是相同的。对于拖动调速系统而言，给定量是恒值，要求系统维持输出量恒定，所以抗扰动性能成为主要技术指标。对于随动系统而言，给定量即位置指令是经常变化的，是一个随机变量，要求输出量准确跟随给定量的变化，因而跟随性能指标即系统输出响应的快速性、灵敏性与准确性成为它的主要性能指标。位置随动系统需要实现位置反馈，所以系统结构上必定要有位置环。位置环是随动系统重要的组成部分，位置随动系统的基本特征体现在位置环上。根据给定信号与位置检测反馈信号综合比较的不同原理，位置随动系统分为模拟与数字式两类。总结后可得位置随动系统的主要特征如下： 1．位置随动系统的主要功能是使输出位移快速而准确地复现给定位移。 2．必须具备一定精度的位置传感器，能准确地给出反映位移误差的电信号。 3．电压和功率放大器以及拖动系统都必须是可逆的。 4．控制系统应能满足稳态精度和动态快速响应的要求，其中快速响应中，更强调快速跟随性能。 1.3 位置随动系统的基本组成
车辆GPS调度管理系统解决方案
×××××××× 车辆GPS调度管理系统解决方案 甘肃通服信息技术分公司 二〇一二年十月
目录 一、引言 (3) 二、需求分析 (3) 三、系统解决方案 (4) 1.系统结构 (4) 2.硬件选型及特性 (5) 四、系统主要功能 (6) 1.基本功能 (6) 1)车辆实时定位与跟踪 (6) 1)集群定位 (7) 2)紧急报警 (7) 3)历史轨迹查看及回放 (8) 4)运营数据管理 (8) 5)电子围栏和偏航报警（线路监控） (9) 6)分段限速、超速监控 (9) 7)组织及权限管理 (10) 2.专用功能 (10) 1)语音调度与通话 (10) 2)3G图像监控 (10) 五、系统先进性 (11) 1.便捷的查车方式 (11) 2.多种电子地图显示 (12) 3.便捷的二次地图开发 (13) 六、系统效应 (13) 七、售后服务 (13) 1、硬件售后服务 (13) 2、软件售后服务 (14)
一、引言 非常感谢××××××××提供给甘肃通服信息技术分公司制作通信方案的机会。能为贵单位信息化建设工作尽一份力量，我们感到非常荣幸。 在了解了贵单位的需求现状以后，我们立即组织相关部门进行了深入、细致的研究，并先后多次和贵单位业务主管部门沟通交流。现根据我们对贵单位需求的理解，结合中国通信服务甘肃公司综合信息服务的优势，我们制作了此方案，敬请贵单位领导审阅。我们相信，凭借中国通信服务甘肃公司完善的服务、科学的管理、丰富的经验以及强大的综合信息服务提供能力，我们完全有能力满足贵单位全面信息化建设服务的要求，为贵单位提供满意的解决方案和优质的持续服务。 我们对建设项目需求的理解可能有不够准确的地方，如果方案中出现不符合需求的情况，欢迎提出宝贵意见，以便改进和提高我们的工作，提供更符合您需求解决方案。 二、需求分析 随着企业经营规模的增大，内部车辆的增多，车辆管理工作变的越来越烦杂。相关管理部门会常常需要思考以下一些问题： ?要求为司机规划、指引最佳线路，减少司机走错路，减少油耗。 ?要求车辆统一管理和高效调度，提高车辆的利用率 ?要求掌握车辆实时信息，对车辆实施实时监控要 ?求杜绝驾驶员不合理用油、过桥过路费用过高 ?要求防止违章驾驶，保证行车安全 ?如何做到特种车辆实时状态监控？ ?如何对服务行业车辆司乘人员如何监管？ ?特殊环境下如何得到远程监控对象的位置及状态？
1 控制系统概述
第一章协调控制系统（CCS）概述 引言 CCS是一种连续的调节系统（Continuious Control System），被控的变量是模拟量。 电站的最终目标是满足电网负荷要求，要靠锅炉和汽轮发电机共同配合，由于两者特性有较大差异，所以为了既满足电网需求，又能使机组安全稳定运行，必须协调锅炉和汽轮机之间的运行，所以需要一种负荷协调控制系统（Coordinated Control System）。 这种系统往往是将被控量与设定值进行比较，经调节器运算后输出控制信号，使被控量发生变化，最终使被控量等于或接近设定值，系统是一个闭合的回路。所以又称其为闭环控制系统（Closed loop Control System）。 所以CCS术语有三种来源，但本质上并无很大区别。狭义上讲，CCS只是指负荷协调控制系统，广义上讲，单元机组上所有的连续调节系统都属于CCS。 电厂生产过程采用自动化技术已有较长历史，相对于其它工业部门具有较高的自动化水平，而且仍以较快的速度发展。促使这种发展的主要因素有： （1）随着大容量、高参数汽轮发电机组的出现，要求监控的参数越来越多。因此，自动控制系统已成为锅炉、汽轮发电机组不可缺少的组成部分。为了保证机组的安全、经济运行，对自动化设备的可靠性以及对自动控制系统的性能都提出了更高的要求。（2）电子技术的发展也为自动化提供了越来越完备的仪表和设备。特别是随着计算机控制技术的发展，微机分散控制系统（DCS）以其功能全面、组态灵活、安全可靠的优点，而被广泛应用于火电厂的自动控制。 1 基础知识 1.1 自动控制的基本概念及术语 被控对象――被控制的生产过程或设备，也称为调节对象或简称对象。例如汽包水位控制系统中的汽包。 被控量――控制系统所要控制的参数，又称为被调量，例如汽包水位。 设定值――被控量所要达到或保持的数值。例如汽包水位定值。 扰动量――破坏被控量与设定值相一致的一切作用，例如汽包水位控制系统中的蒸汽流量、给水量。 调节器――用于自动控制系统中的控制装置或具有相似作用的软件。例如P、PI、PID 调节器。 控制指令――或称调节指令。一般是调节器的输出信号，也可是运行人员手动给出的控制信号，该信号被送往执行机构。 执行机构――接受控制指令、对被控对象施加作用的机构。也称为执行元件、执行器。例如，机械执行机构、电动执行机构、液压执行机构。 控制机构――其动作可以改变进入对象的质量或能量的装置，例如给水阀门、空气挡板。 1.2 自动控制系统的分类 实际生产过程中采用的自动控制系统的类型是多种多样的，从不同的角度出发，可以进行不同的分类。 （1）按设定值变化的规律来分，有恒值控制系统、程序控制系统和随动控制系统。恒值控制系统是指设定值不随时间而变化。例如电厂锅炉水位、汽温控制系统，属于这一类型 （2）按系统的结构来分，有闭环控制系统、开环控制系统和复合控制系统。
位置随动系统超前校正设计讲解
课程设计任务书 学生姓名: 专业班级：_____________________ 指导教师：____________ 工作单位：________________ 题目：位置随动系统的超前校正 初始条件: & = 0.12 V.s， 2 Ra=8O, La=15mH J=0.0055kg.m , C e=Cm=0.38N.m/A,f=0.22N.m.s,减速比i=0.4 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） 1、求出系统各部分传递函数，画出系统结构图、信号流图，并求出闭环传递函数； 2、求出开环系统的截至频率、相角裕度和幅值裕度，并设计超前校正装置，使得系统的相角裕 度增加10度。 3、用Matlab对校正前后的系统进行仿真分析，比较其时域相应曲线有何区别，并说明原因。 时间安排: 任务时间（天） 审题、查阅相关资料 1 分析、计算 1.5
指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 位置随动系统的超前校正 1位置随动系统原理分析 1.1系统原理分析 工作原理：输入一定的角度弓，如果输出角度礼等于输入角度齐，则电动机不转动，系统处于平衡状态；如果兀不等于4，则电动机拖动工作机械朝所要求的方向快速偏转，直到电动机停止转动，此时系统处于与指令同步的平衡工作状态，即完成跟随。 电枢控制直流电动机的工作实质：是将输入的电能转换为机械能，也就是有输入的电枢电压u a t在电枢回路中产生电枢电流i a t，再由电流i a t与励磁磁通相互作用产生电磁转矩M m t，从而拖动负载运动。 工作过程：该系统输入量为角度信号，输出信号也为角度信号。系统的输入角度信号片与反馈来的输出角度信号入通过桥式电位器形成电压信号u；,电压信号u ；与测速电机的端电压ut相减形成误差信号u，误差信号u再经过放大器驱动伺服电机转到，经过减速器拖动负载转动。 1.2系统框图 由题目可得系统框图如图1.1所示：
位置随动系统建模与分析
课程设计任务书 题 目: 位置随动系统建模与分析 初始条件： 图示为一位置随动系统，放大器增益为Ka ，电桥增益2K ε=,测速电机增益0.15t k =V.s ，Ra=7.5Ω，La=14.25mH ，J=0.006kg.m 2 ，C e =Cm=0.4N.m/A,f=0.2N.m.s,减速比i=0.1 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） 1、 求出系统各部分传递函数，画出系统结构图、信号流图，并求出闭环传递 函数； 2、 当Ka 由0到∞变化时，用Matlab 画出其根轨迹。 3、 Ka ＝10时，用Matla 画求出此时的单位阶跃响应曲线、求出超调量、超 调时间、调节时间及稳态误差。 4、 求出阻尼比为0.7时的Ka ，求出各种性能指标与前面的结果进行对比分 析。 时间安排： 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 位置随动系统建模与分析
1 位置随动系统的建模 1.1 系统总体分析 1.1.1 系统概述 随动控制系统又名伺服控制系统。其参考输入是变化规律未知的任意时间函数。随动控制系统的任务是使被控量按同样规律变化并与输入信号的误差保持在规定范围内。这种系统在军事上应用最为普遍.如导弹发射架控制系统，雷达天线控制系统等。其特点是输入为未知。伺服驱动系统（Servo System）简称伺服系统，是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，例如数控机床等。使用在伺服系统中的驱动电机要求具有响应速度快、定位准确、转动惯量较大等特点，这类专用的电机称为伺服电机。当然，其基本工作原理和普通的交直流电机没有什么不同。该类电机的专用驱动单元称为伺服驱动单元，有时简称为伺服，一般其内部包括电流、速度和/或位置闭环。 1.1.2 系统基本原理分析 首先输入角度和输出角度通过圆形电位器将角位移量转换为电压量，通过两个电位器构成的电桥进行比较产生角度电压误差，这个角度电压误差反映了输入角度与输出角度的角度误差，测速发电机的输出电压与伺服电机的角速度ω成正比，测速发电机产生的电压与角度电压误差通过比较产生电压误差，将这个电压误差送给放大器，经过放大器放大之后用来驱动伺服电机。伺服电机的输出角度还要经过减速箱进行转速变换之后才是最终的输出角度。 1.1.2 系统基本原理框图 图1-1 系统基本原理框图 1.2 各部分传递函数 1.2.1 由双电位器构成电桥 电位器是一种把线性位移或角位移变换成电压量的装置，在控制系统中一对电位器可以构成误差检测器。 单个电位器的工作原理：单个电位器的电刷角位移与输出电压是线性正比
经典随动控制系统.
经典控制系统 ——随动控制系统设计 1，概述 控制技术的发展使随动系统广泛地应用于军事工业和民用工业，随动系统是一种带反馈控制的动态系统。在这种系统中输出量一般是机械量，例如：位移，速度或者加速度等等。反馈装置将输出量变换成与输入量相同的信号，然后进行比较得出偏差。系统是按照偏差的性质进行控制的，控制的结果是减少或消除偏差，使系统的输出量准确地跟踪或复现输入量的变化。系统中的给定量和被控制量一样都是位移（或代表位移的电量），可以是角位移，也可以是直线位移。根据位置给定信号和位置反馈反馈信号以及两个信号的综合比较来分类，可分成模拟式随动系统和数字式随动系统。 由于随动系统的输出量是一种机械量，故其输出常常以机械轴的运动形式表示出来。该机械轴称为输出轴。通常输出轴带动较大的机械负荷而运动，在随动系统中，如果被控量是机械位置或其导数时，这类系统称之为伺服系统。 位置随动系统的应用例子如: (1)机械加工过程中机床的定位控制和加工轨迹控制是位置随动系统的典型实例 (2)冶金工业中轧刚机压下装置以及其它辅助设备的控制在轧制钢材的过程中，必须使上、下轧辊之间的距离能按工艺要求自动调整；焊接有缝钢管或钢板；要求焊机头能准确地对正焊缝的控制。 (3)仪表工业中各种记录仪的笔架控制，如温度记录仪、计算机外部设备中的x-y记录仪，各种绘图机以及计算机磁盘驱动器的磁头定位控制。 (4)制造大规模集成电路所需要的制图机、分布重复照相机和光刻机，机器人或机械手的动作控制等。 (5)火炮群跟踪雷达天线或电子望远镜瞄准目标的控制:舰船上的自动探舱装置使位于船体尾部的舱叶的偏角模仿复制位于驾驶室的操作手轮的偏转角,以便按照航向要求来操纵船舶的航向:陀螺仪惯性导航系统,各类飞行器的姿态控制等,也都是位置随动系统的具体应用。 2结构原理 位置随动系统是一种位置反馈控制系统,因此,一定具有位置指令和位置反馈的检测装置，通过位置指令装置将希望的位移转换成具有一定精度的电量，利用位置反馈装置随时检测得到的偏差信号放大以后，控制执行电机向消除偏差的方向旋转，直到达到一定的精度为止。这样被控制机械的实际位置就能跟随指令变化，构成一个位置随动系统。 原理框图可描述如图1所示。 因为控制存在惯性，当输入X(t)变化时，输出Y(t)难以立即复现，此时Y(t)≠X(t)，即：e(t)= Y(t)-X(t)≠0，——测量元件将偏差e(t)转换成电压输出——经小信号放大器放大，功率放大器——执行电机转动——减速器——使被控对象朝着消极误差的方向转动，只要X(t)≠Y(t)，就有e(t)≠0，执行电机就会转动，一直到偏差e(t)=0，执行电机停止转动，此时系统实现了输出Y(t)对输入量X(t)的复现。当X(t)随时间变化时，Y(t)就跟着X(t)作同样变化，这种现象就称为随动。 图1 位置随动控制系统原理框图 随着机电产品及电子元件的不断发展与完善，图1中各个环节均可采用多种不同的元器件来实现。组成系统的元部件按职能分类主要有以下几种。 测量元件：是用来检测被控制的物理量，如果这个物理量是非电量，一般要转换为电量，如电位器、旋转变压器或自整角机用于检测角度转换成电压；测速发电机用于检测电动机的速度转换为电压。而光电编码器作为位置与角度的检测元件应用在计算机位置控制系统及计算机速度控制系统中。 放大元件：其职能是将偏差信号进行放大，用来推动执行电机去控制被控对象。可用 晶体管、晶闸管、集成电路等组成的电压放大级和功率放大级将偏差信号放大。 执行元件：其职能是直接推动被控对象，使其被控量发生变化。用来作为执行元件的有电动机等。 减速器：其职能是实现执行元件与负载之间的匹配由于执行元件常为高转速、小转矩的电动机，而负载通常均为低转速、大转矩，所以在执行元件到负载之间需要引入减速器以达到两者之间的匹配，减速器通常为一齿轮组。 典型的随动系统框图如图2所示
GPS公共车辆跟踪调度系统设计方案
GPS 公共车辆跟踪调度系统 设计方案 GPS 车辆应用系统的构成 GPS 车辆应用系统主要由GPS 车辆跟踪调度系统和车辆导航系统两大部分组成，它们在功能上截然不同，一种是用于车辆的防盗，一种则是用于车辆的自主导航。 GPS 共车辆跟踪调度系统结构 一、通信系统 通信系统包含GPRS/GSM 实时通信模块、车载终端远程管理模块、车载终端软件无线升级模块，通信服务器负载均衡模块、智能调度模块。 应用GSM 通信技术的车载定位系统一般由三部分构成：①车载单元；②监GPS 共车辆跟 踪调度系统 通信 系统 调度 管理 系 统 GIS 系统 管理调度呼叫中心 WEB 服务系统
控中心；③GSM通信服务系统。 主要功能为： （1）防盗报警功能：当有紧急情况发生时，用户可以触发隐蔽的报警按钮，车载单元会自动将GPS接收机中的位置数据通过GSM手机的短消息功能传送给监控中心。防盗激活功能，当车辆遭遇非法入侵时自动发送报警信息至控制中心； （2）导航功能：GPS提供移动目标的准确位置、速度和方向等数据，无差分的定位精度在10m左右，差分精度为3-5m。系统可以通过调度中心进行导航，也可以在终端上存储电子地图。 （3）通话功能：车载GSM手机可进行通话，当用户离车时还可将手机取下正常使用。 （4）服务：提供一组服务按钮，当车主需要服务时按下相应按钮，由服务中心提供服务。 二、WEB服务系统 WEB服务系统把车辆地理信息在互联网上发布，供有权限的用户使用及各出租汽车公司监控本单位的车辆。其包括车辆地理信息显示、车辆资料查询、车辆身份识别。 三、GIS系统 GIS 的组成部分 从应用的角度，地理信息系统由硬件、软件、数据、人员和方法五部分组成。硬件和软件为地理信息系统建设提供环境；数据是GIS的重要内容；方法为GIS建设提供解决方案；人员是系统建设中的关键和能动性因素，直接影响和协调其它几个组成部分。 硬件主要包括计算机和网络设备，存储设备，数据输入，显示和输出的外围设备等等。 软件主要包括以下几类：操作系统软件、数据库管理软件、系统开发软件、GIS 软件，等等。 GIS软件的选型，直接影响其它软件的选择，影响系统解决方案，也影响着系统建设周期和效益。 人是GIS系统的能动部分。人员的技术水平和组织管理能力是决定系统建设成败的重要因素。系统人员按不同分工有项目经理、项目开发人员、项目数据人员、系统文档撰写和系统测试人员等。各个部分齐心协力、分工协作是GIS系统成功建设的重要保证。 四、车辆调度管理系统 GPS车辆调度管理系统
实验十五 单闭环温度恒值控制系统
实验十五单闭环温度恒值控制系统 一、实验目的 1．理解温度闭环控制的基本原理； 2．了解温度传感器的使用方法； 3．学习温度PID控制参数的配置。 二、实验设备 1．THBCC-1型信号与系统?控制理论及计算机控制技术实验平台 2．THBXD数据采集卡一块(含37芯通信线、16芯排线和USB电缆线各1根) 3．PC机1台(含软件“THBCC-1”) 三、实验原理 1．温度驱动部分 该实验中温度的驱动部分采用了直流15V的驱动电源，控制电路和驱动电路的原理与直流电机相同，直流15V经过PWM调制后加到加热器的两端。 2．温度测量端（温度反馈端） 温度测量端（反馈端）一般为热电式传感器，热电式传感器式利用传感元件的电磁参数随温度的变化的特性来达到测量的目的。例如将温度转化成为电阻、磁导或电势等的变化，通过适当的测量电路，就可达到这些电参数的变化来表达温度的变化。 在各种热电式传感器中，已把温度量转化为电势和电阻的方法最为普遍。其中将温度转换成为电阻的热电式传感器叫热电偶；将温度转换成为电阻值大小的热电式传感器叫做热电阻，如铜电阻、热敏电阻、Pt 电阻等。 铜电阻的主要材料是铜，主要用于精度不高、测量温度范围（－50℃～150℃）不大的的地方。而铂电阻的材料主要时铂，铂电阻物理、化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，它能用作工业测温元件和作为温度标准。铂电阻与温度的关系在0℃～630.74℃以内为Rt＝R0（1＋at＋bt2） 式中Rt――温度为t ℃时的温度；R0――温度为0℃时的电阻； t――任意温度；a、b――为温度系数。 该实验系统中使用了Pt100作为温度传感器。 在实际的温度测量中，常用电桥作为热电阻的测量电阻。在如图15-1中采用铂电阻作为温度传感器。当温度升高时，电桥处于不平衡，在a，b两端产生与温度相对应的电位差；该电桥为直流电桥。 4．温度控制系统与实验十三的直流电机转速控制相类似，虽然控制对象不同，被控参数有差别，但对于计算机闭环控制系统的结构，却是大同小异，都有相同的工作原理，共同的结构及特点。 四、实验步骤 1、实验接线 1.1 用导线将温度控制单元24V的“+”输入端接到直流稳压电源24V的“+”端； 1.2 用导线将温度控制单元0～5V的“+”输入端接到数据采集卡的“DA1”的输出端，同时将温度变送器的“+”输出端接到数据采集卡的“AD1”处； 1.3打开实验平台的电源总开关。 2、脚本程序的参数整定及运行
位置随动系统设计与仿真
中文摘要：随动系统，通常也被称为伺服系统，是一种反馈控制系统。它是用来控制被控对象的某种状态，使被控对象的输出能自动、连续、精确地复现输入信号变化规律的一种控制系统,随动系统的控制对象通常为角度或机械位置，该系统最初用于船舶的操舵系统、火炮控制以及指挥仪中，后来慢慢推广到众多领域，尤其多见于自动车床、天线位置的控制还有导弹和飞船的制导等。如今随动系统的应用几乎扩展到了民用、工业、军事等各个领域，随着家用电器的普及和全自动化，它在生活中的应用也越来越广泛。而位置随动系统的被控量是位置，一般用线位移或角位移表示。当位置给定量作某种变化时，该系统的主要任务就是使输出位移快速而准确地复现给定量位移。
第一章绪论 1.1课题研究背景 1.1.1随动系统现状及历史 随动系统，通常也被称为伺服系统，是一种反馈控制系统。它是用来控制被控对象的某种状态，使被控对象的输出能自动、连续、精确地复现输入信号变化规律的一种控制系统，其衡量指标主要有超调量、稳态误差、峰值时间等时域指标以及相角域度、幅值域度、频带宽度等频域指标，其输入是一种变化规律未知的时间函数。随动系统中的驱动电机应该具有响应速度快、定位准确、转动惯量大等特点，这类专用的电机称为伺服电机。早在二十世纪三十年代，伺服机构这个词便进入人们的视线了。到二十世纪中期，在自动控制理论的发展下随动系统也得到了极大的发展，其应用领域进一步扩大。近几十年，伺服技术更是取得飞跃发展，其应用也迅速扩展到民用、工业和军事领域中。在冶金行业，它用于多种冶金炉的电极位置控制，机器的运行控制等；在运输行业中，水路陆路空中三方的运输工作也都用到了伺服系统，比如，飞机的驾驶，电力机车的调速，船舶的操舵等，一定程度上都实现了“自动化”控制；如今，军事领域也充分运用到了伺服系统，比如雷达天线的自动瞄准的跟踪控制，导弹和鱼雷的自动控制等等。另外，随着空调、洗衣机等各类家用电器在家庭中的普及，伺服系统的应用也走入到了我们的日常生活中。 1.1.2随动系统的应用 随动系统的控制对象通常为角度或机械位置，该系统最初用于船舶的操舵系统、火炮控制以及指挥仪中，后来慢慢推广到众多领域，尤其多见于自动车床、天线位置的控制还有导弹和飞船的制导等。如今随动系统的应用几乎扩展到了民用、工业、军事等各个领域，随着家用电器的普及和全自动化，它在生活中的应用也越来越广泛。 人们应用随动控制系统主要是为了达到下面几个目的： ⒈用较小的功率指令信号来控制很大功率的负载，比如火炮控制、船舵控制等。 2.在没有机械连接的情况下，利用输入轴控制远处的输出轴，从而实现远距离的同步传动控制。