机电控制系统动态特性测试设备软件部分(附件)【字数：9535】
摘 要自从进入21世纪，自动化得到了空前的发展与应用。本课题主要研究的是机电控制系统的动态特性设备。在自动化控制过程中，理想的控制系统应始终使其输出和输入相应。然而，由于惯性效应、机械质量等原因，元件储能电路中存在的运动部件受到限制，其加速度同样受到限制，位置发生瞬时变化，速度也发生瞬时变化。所以，当给定值变化时，就不可能跟上给定值的变化，就要进行缓冲，此时就需要一个过渡过程来实现。动态过程是指系统在外界信号激励下被测试的对象是怎么样发生着变化的整个过程。测试动态特性的重要性是能够对机电控制系统运行的情况做出快速地反应、调整。脉冲响应、传递函数和频率特性这三个部分组成了机电控制的动态特性。在工程实践中，常常采用DDS扫频测试方法，获取机电系统的频率特性。频率特性可以转化成传递函数和冲击响应。本课题要求提供完整的扫频测试软件程序源程序，还要能够得到对模拟系统实测的频率特性曲线。还要有程序流程图。对扫频程序的关键部分进行注释、说明，方便其他人来阅读程序。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题的主要研究内容 2
1.4本文内容章节安排 2
第二章 课题关键内容综述 4
2.1DDS基本原理及发展 5
2.1.1DDS工作过程 6
2.1.2DDS的优点 6
2.1.3DDS的局限性 7
2.2双T网络作为被测对象 7
2.3 模数转换器 8
2.3.1模数转换器模块的特点 8
2.3.2模数转换的一般步骤和取样定理 8
第三章 硬件部分 10
3.1C8051F005单片机 10
3.2JTAG调试接口 12
3.3二极管检波电路 13
3.4输入，输出电路 14
3.5显示屏的接口图 14
第四章 软件部分 15
4.1Silabs IDE 15
4.1.1Silabs IDE简介 15
4.1.2Silabs IDE特性 15
4.1.3Silabs ID *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
E配置向导简介 15
4.2程序流程图 15
4.3试验结果 16
结束语 16
致 谢 18
参考文献 19
附录 20
第一章 绪论
1.1课题背景
进入第二十一世纪，除了国防工业、空间科学技术等前沿领域不能或缺少的重要技术，在机电过程、交通管理方面、化工工业、冶金行业、轻工业、农业等领域，自动化控制技术的作用变得突出，得到的应用也更加地广泛。产品质量的提高和劳动生产率的加强很大程度上归功于自动控制技术的应用的飞快发展。同时，也改善了劳动的条件，在改善人类居住环境和提高生活的质量方面也发挥着非常重要的作用。我们常常看到生活中有许多需要不停重复的小事情，浪费了我们大量宝贵的时间，尤其是在工厂的工业生产中，如果设计一个机器让他来完成这些小事将是一件多么方便快捷的事情啊。工人得以从智力劳动，繁琐复杂的体力劳动解放出来，从高风险的工作劳动中解脱出来，能够扩大人体器官的功能，大幅度地提高劳动生产率，提高人类对于未知世界的认识，一定程度上都要归因于自动化技术。
1.2国内外研究现状
从我国五十年代开始自动化专业开始出现和发展，自动化学科不仅仅程度广，而且自动化的适应力还非常强，虽然国家的专业做了很多次大的调整，但截止到目前自动化专业仍然欣欣向荣，饱含生机，并没有衰落的迹象。从二十世纪六十年代开始，自动控制专业，机电专业得到了空前的发展，特别是空间技术的发展，使得自动控制原理从量变变成了质变，逐渐形成了“现代控制理论”。本文主要研究的非线性控制系统、多输入多输出和变参数问题的设计与分析问题，主要根据来源于状态空间法。由于计算机技术的飞速发展和应用数学研究的巨大进步，近些年以来，一些新的控制技术，如预测控制、模糊控制的出现，自动控制理论的快速发展，都是基于应用数学发展的飞快发展和计算机技术领域取得大的进展的。目前，大规模系统理论的发展取得了许多重要进展，是大系统工程的发展，是智能控制的大发展。
机电控制系统的发展历程，通常按照所用控制器件来进行划分，它主要经历四个阶段：在二十世纪初出现了最早的机电控制系统，该机电系统通过简单的接触器与继电器等控制电器，实现对被控对象的启、停以及有级调速等控制，但是它的缺点也很明显，控制精度差，速度慢；二十世纪三十年代控制系统从断续控制发展到连续控制，连续控制系统的特点是可随时检查控制对象的工作状态，这是断续控制做不到的，根据输出量与给定量的偏差，连续系统能对被控对象自动进行调整，连续系统的速度性以及控制精度都得到了很大的提升，简化控制系统，减少电路中的触点，机电系统可靠性，生产效率都大为提高；二十世纪四十年代到五十年代出现了大概率可控水银整流器控制；时隔不久，五十年代末期出现了大功率固体可控整流元件——晶闸管，后又出现了功率晶体管控制，由于晶体管、晶闸管具有效率高、反应快、寿命长、可靠性高、维护容易、体积小、重量轻等优点，晶闸管的出现开辟了机电控制系统新的纪元。
1.3课题的主要研究内容
什么是动态特性？
当测量对象输入改变，该对象的输出量是怎样改变的，改变的变化程度有多少，输出量的终值又是多少。输入量和输出量之间的关系就是动态特性的定义。
研究动态特性的重要意义？
生产中，有各种不同特点的被控制物。有时候发展成为重大的安全事件，是因为一些对象相对容易操作，然而一些操作就非常困难，生产过程变量容易波动，会出现超出了该过程允许的范围的情况，将影响到生产，就会演变成安全事件。只有充分了解对象的特点，掌握其固有规律，才能选择到适当的控制变量，操作变量。 要想设计出过程控制系统，第一步就要测量组件，还要测量控制器，最后再选择适当的控制器PID参数。
1.4本文内容章节安排
本文通过对机电控制系统的动态特性测试，得出机电系统的性能。动态特性由冲击响应，传递函数，频率特性来描述。由频率特性可以转换为传递函数和冲击响应。在工程实践中，常采用扫频测量方法，获取其频率特性。得到频率也就可以得到动态特性。其中用双T网络模拟被测的机电控制系统。通过DDS产生输入信号，经过双T网络之后，输出信号再经过二极管检波，AD转换显示在屏幕上。
第一章主要是对选题背景、国内外研究现状以及主要研究动态特征的动态特征的现实意义。第一章主要是国内外研究现状及其动态特征的主要动态特征和动态特性具有的现实意义，还有本课题的研究背景。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题的主要研究内容 2
1.4本文内容章节安排 2
第二章 课题关键内容综述 4
2.1DDS基本原理及发展 5
2.1.1DDS工作过程 6
2.1.2DDS的优点 6
2.1.3DDS的局限性 7
2.2双T网络作为被测对象 7
2.3 模数转换器 8
2.3.1模数转换器模块的特点 8
2.3.2模数转换的一般步骤和取样定理 8
第三章 硬件部分 10
3.1C8051F005单片机 10
3.2JTAG调试接口 12
3.3二极管检波电路 13
3.4输入，输出电路 14
3.5显示屏的接口图 14
第四章 软件部分 15
4.1Silabs IDE 15
4.1.1Silabs IDE简介 15
4.1.2Silabs IDE特性 15
4.1.3Silabs ID *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
E配置向导简介 15
4.2程序流程图 15
4.3试验结果 16
结束语 16
致 谢 18
参考文献 19
附录 20
第一章 绪论
1.1课题背景
进入第二十一世纪，除了国防工业、空间科学技术等前沿领域不能或缺少的重要技术，在机电过程、交通管理方面、化工工业、冶金行业、轻工业、农业等领域，自动化控制技术的作用变得突出，得到的应用也更加地广泛。产品质量的提高和劳动生产率的加强很大程度上归功于自动控制技术的应用的飞快发展。同时，也改善了劳动的条件，在改善人类居住环境和提高生活的质量方面也发挥着非常重要的作用。我们常常看到生活中有许多需要不停重复的小事情，浪费了我们大量宝贵的时间，尤其是在工厂的工业生产中，如果设计一个机器让他来完成这些小事将是一件多么方便快捷的事情啊。工人得以从智力劳动，繁琐复杂的体力劳动解放出来，从高风险的工作劳动中解脱出来，能够扩大人体器官的功能，大幅度地提高劳动生产率，提高人类对于未知世界的认识，一定程度上都要归因于自动化技术。
1.2国内外研究现状
从我国五十年代开始自动化专业开始出现和发展，自动化学科不仅仅程度广，而且自动化的适应力还非常强，虽然国家的专业做了很多次大的调整，但截止到目前自动化专业仍然欣欣向荣，饱含生机，并没有衰落的迹象。从二十世纪六十年代开始，自动控制专业，机电专业得到了空前的发展，特别是空间技术的发展，使得自动控制原理从量变变成了质变，逐渐形成了“现代控制理论”。本文主要研究的非线性控制系统、多输入多输出和变参数问题的设计与分析问题，主要根据来源于状态空间法。由于计算机技术的飞速发展和应用数学研究的巨大进步，近些年以来，一些新的控制技术，如预测控制、模糊控制的出现，自动控制理论的快速发展，都是基于应用数学发展的飞快发展和计算机技术领域取得大的进展的。目前，大规模系统理论的发展取得了许多重要进展，是大系统工程的发展，是智能控制的大发展。
机电控制系统的发展历程，通常按照所用控制器件来进行划分，它主要经历四个阶段：在二十世纪初出现了最早的机电控制系统，该机电系统通过简单的接触器与继电器等控制电器，实现对被控对象的启、停以及有级调速等控制，但是它的缺点也很明显，控制精度差，速度慢；二十世纪三十年代控制系统从断续控制发展到连续控制，连续控制系统的特点是可随时检查控制对象的工作状态，这是断续控制做不到的，根据输出量与给定量的偏差，连续系统能对被控对象自动进行调整，连续系统的速度性以及控制精度都得到了很大的提升，简化控制系统，减少电路中的触点，机电系统可靠性，生产效率都大为提高；二十世纪四十年代到五十年代出现了大概率可控水银整流器控制；时隔不久，五十年代末期出现了大功率固体可控整流元件——晶闸管，后又出现了功率晶体管控制，由于晶体管、晶闸管具有效率高、反应快、寿命长、可靠性高、维护容易、体积小、重量轻等优点，晶闸管的出现开辟了机电控制系统新的纪元。
1.3课题的主要研究内容
什么是动态特性？
当测量对象输入改变，该对象的输出量是怎样改变的，改变的变化程度有多少，输出量的终值又是多少。输入量和输出量之间的关系就是动态特性的定义。
研究动态特性的重要意义？
生产中，有各种不同特点的被控制物。有时候发展成为重大的安全事件，是因为一些对象相对容易操作，然而一些操作就非常困难，生产过程变量容易波动，会出现超出了该过程允许的范围的情况，将影响到生产，就会演变成安全事件。只有充分了解对象的特点，掌握其固有规律，才能选择到适当的控制变量，操作变量。 要想设计出过程控制系统，第一步就要测量组件，还要测量控制器，最后再选择适当的控制器PID参数。
1.4本文内容章节安排
本文通过对机电控制系统的动态特性测试，得出机电系统的性能。动态特性由冲击响应，传递函数，频率特性来描述。由频率特性可以转换为传递函数和冲击响应。在工程实践中，常采用扫频测量方法，获取其频率特性。得到频率也就可以得到动态特性。其中用双T网络模拟被测的机电控制系统。通过DDS产生输入信号，经过双T网络之后，输出信号再经过二极管检波，AD转换显示在屏幕上。
第一章主要是对选题背景、国内外研究现状以及主要研究动态特征的动态特征的现实意义。第一章主要是国内外研究现状及其动态特征的主要动态特征和动态特性具有的现实意义，还有本课题的研究背景。
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