自動(dòng)化綜合設(shè)計(jì).doc

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1、 電子信息與自動(dòng)化學(xué)院 自動(dòng)化系 自動(dòng)化綜合設(shè)計(jì) 1、 目的 自動(dòng)化綜合設(shè)計(jì)是學(xué)生必修的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，應(yīng)使學(xué)生較系統(tǒng)的完成自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)選題、方案論證、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)測(cè)試、總結(jié)報(bào)告等基本過(guò)程，加深對(duì)自動(dòng)控制原理、過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制、測(cè)試技術(shù)與自動(dòng)化儀表等相關(guān)課程理論知識(shí)的分析理解。通過(guò)實(shí)踐引導(dǎo)學(xué)生把原理分析與工程設(shè)計(jì)結(jié)合，掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法和一般規(guī)則，提高綜合應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)固的基礎(chǔ)。 1、 培養(yǎng)科學(xué)的工作

2、作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的態(tài)度； 2、 培養(yǎng)獨(dú)立完成一個(gè)課題或?qū)嶋H問(wèn)題的能力； 3、 培養(yǎng)查閱資料文獻(xiàn)手冊(cè)的能力； 4、 熟悉元器件類(lèi)型，掌握合理選取元件的規(guī)則； 5、 鍛煉撰寫(xiě)論文和設(shè)計(jì)報(bào)告的能力。 2、 設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：自主選題、理論設(shè)計(jì)、調(diào)試與仿真、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告、答辯等。 自主選題。每個(gè)題目限兩組學(xué)生，每組學(xué)生不超過(guò)3人，鼓勵(lì)學(xué)生單獨(dú)完成。每組學(xué)生可申報(bào)5個(gè)以下備選題目，根據(jù)學(xué)生志愿最后確定選題。 理論設(shè)計(jì)包括方案選擇、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。通過(guò)調(diào)試與仿真，進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)，使之達(dá)到課程設(shè)計(jì)要求，使其更接近于實(shí)際產(chǎn)品。 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告，對(duì)理論設(shè)計(jì)內(nèi)容、調(diào)試過(guò)程進(jìn)行全面總

3、結(jié)。小組成員既要分工，又要協(xié)作，同一小組成員之間可以相互探討、協(xié)商，可以互相借鑒或參考別人的設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)，但每個(gè)學(xué)生必須獨(dú)立完成設(shè)計(jì)報(bào)告和后面雷同了，可刪除 ，要有完整的設(shè)計(jì)資料，設(shè)計(jì)報(bào)告雷同率超過(guò)50%的課程設(shè)計(jì)考核按不及格處理。 最后，通過(guò)答辯過(guò)程展現(xiàn)課程設(shè)計(jì)所做的工作。 課程設(shè)計(jì)過(guò)程采用相對(duì)集中方式，以刪除 組為單位集中到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。配備計(jì)算機(jī)、相關(guān)軟件及電子元器件等器材設(shè)備。實(shí)驗(yàn)室提供常見(jiàn)元器件及設(shè)備，其他所需器件應(yīng)提前通知實(shí)驗(yàn)室采購(gòu)或自行購(gòu)買(mǎi)。 在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)訓(xùn)教學(xué)課堂化，嚴(yán)格考勤制度，在課程設(shè)計(jì)期間累計(jì)曠課達(dá)到10學(xué)時(shí)，取消考核資格。需要外出查找資料、購(gòu)買(mǎi)電子元件

4、時(shí)，必須向指導(dǎo)老師請(qǐng)假，經(jīng)同意后方可外出。 3、 設(shè)計(jì)題目 1、 雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)電流環(huán)模擬PI調(diào)節(jié)器(指導(dǎo)教師：周鵬)??? l 電機(jī)對(duì)象參數(shù)測(cè)量； l 電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)PID參數(shù)設(shè)計(jì)； l 以運(yùn)算放大器為核心器件設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)電流比較器及PI運(yùn)算硬件電路。 2、 雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速轉(zhuǎn)速環(huán)數(shù)字PI調(diào)節(jié)器(指導(dǎo)教師：周鵬)???? l 電機(jī)對(duì)象參數(shù)測(cè)量； l 電流環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)PID參數(shù)設(shè)計(jì)； l 以A/D轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)為核心器件設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速信號(hào)采集和數(shù)字PI運(yùn)算。 3、 雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)PID控制仿真(指導(dǎo)教師：周鵬)??? l 分析并建立電機(jī)對(duì)象數(shù)學(xué)模型；

5、l 建立基于SIMULINK環(huán)境的系統(tǒng)仿真模型，進(jìn)行仿真研究； l 在實(shí)際控制系統(tǒng)中驗(yàn)證并分析。 4、 小球陣列多軸運(yùn)動(dòng)控制(指導(dǎo)教師：周鵬)??? l 基于固高四軸運(yùn)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)器的小球陣列控制； l PC機(jī)面向?qū)ο髴?yīng)用程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)小球位置控制； l 小球陣列兩種以上姿態(tài)變換。 5、 三相異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)(指導(dǎo)教師：劉成軍)??? l 以三相異步電機(jī)為研究對(duì)象，研究空間矢量PWM產(chǎn)生原理； l 測(cè)取空間矢量PWM波形； l 進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制實(shí)驗(yàn)，收集相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 6、 PID控制仿真(指導(dǎo)教師：楊佳)??? l 某過(guò)程控制系統(tǒng)如圖所示，試設(shè)計(jì)PID調(diào)節(jié)器參數(shù)，使該系

6、統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能達(dá)到最佳； l 試采用Smith預(yù)估控制方法對(duì)上圖所述系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，并用仿真的方法分析滯后參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響； l MATLAB仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)及干擾分析。 7、 雙容水箱液位系統(tǒng)(指導(dǎo)教師：楊佳)??? l 分析并建立雙容水箱動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型； l 在MATLAB下建立系統(tǒng)仿真模型，并進(jìn)行仿真研究； l 在實(shí)際控制系統(tǒng)中驗(yàn)證并分析。 8、 鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)PID參數(shù)衰減比例度法整定(指導(dǎo)教師：張俊)??? l 以KPS2000軟件為模擬鍋爐運(yùn)行平臺(tái)，設(shè)計(jì)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)方案； l 測(cè)定鍋爐上汽包的特性曲線(xiàn)； l 依據(jù)衰減比例度法進(jìn)行PID控制參

7、數(shù)整定，整定目標(biāo)：1/4衰減振蕩過(guò)程。 9、 鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)PID參數(shù)臨界比例度法整定(指導(dǎo)教師：張俊)??? l 以KPS2000軟件為模擬鍋爐運(yùn)行平臺(tái)，設(shè)計(jì)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)方案； l 測(cè)定鍋爐上汽包的特性曲線(xiàn)； l 依據(jù)臨界比例度法進(jìn)行PID控制參數(shù)整定，整定目標(biāo)：1/4衰減振蕩過(guò)程。 10、 雙容水箱PID參數(shù)整定(指導(dǎo)教師：張俊)??? l 以KPS2000軟件為模擬鍋爐運(yùn)行平臺(tái)，設(shè)計(jì)雙容水箱控制系統(tǒng)； l 測(cè)定雙容水箱的特性曲線(xiàn)； l 依據(jù)經(jīng)驗(yàn)湊試法進(jìn)行PID控制參數(shù)整定，整定目標(biāo)：1/4衰減振蕩過(guò)程。 11、 光控電功率控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(指導(dǎo)教師：張俊)??

8、? l 能對(duì)外界環(huán)境光強(qiáng)進(jìn)行檢測(cè)； l 依據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)輸出電功率進(jìn)行控制。 12、 電容式液位計(jì)(指導(dǎo)教師：張俊)???? l 利用金屬容器和金屬棒制作一液體容器，并形成一測(cè)量液位的電容傳感器； l 設(shè)計(jì)一測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，將電容傳感器的電容變化值轉(zhuǎn)換成1-5V電壓輸出； l 液位顯示。 13、 紅外測(cè)距儀(指導(dǎo)教師：劉曉東)??? l 以紅外線(xiàn)性器件設(shè)計(jì)一紅外輻射源輻射強(qiáng)度測(cè)量電路； l 標(biāo)定紅外輻射和距離關(guān)系； l 系統(tǒng)工作滿(mǎn)足一般測(cè)距要求。 14、 電子秤(指導(dǎo)教師：劉曉東)???? l 利用稱(chēng)重傳感器設(shè)計(jì)測(cè)量電路，設(shè)計(jì)應(yīng)變片檢測(cè)電路中的相敏檢波器、變換電橋； l

9、對(duì)電子稱(chēng)進(jìn)行標(biāo)定； l 系統(tǒng)工作滿(mǎn)足電子秤一般要求。 15、 簡(jiǎn)易電阻測(cè)試儀(指導(dǎo)教師：劉曉東)??? l 手動(dòng)分檔100Ω、1kΩ、10kΩ、10MΩ； l 3位數(shù)碼管顯示； l 測(cè)試精度5%； 16、 電容數(shù)字測(cè)量?jī)x(指導(dǎo)教師：劉曉東)??? l 設(shè)計(jì)電容數(shù)字測(cè)量?jī)x電路，測(cè)量并顯示電容大小 l 測(cè)量電容范圍為100pf~50F l 系統(tǒng)工作滿(mǎn)足電容測(cè)量一般要求。 17、 光電式速度計(jì)(指導(dǎo)教師：張蓮)??? l 利用光電式傳感器設(shè)計(jì)速度計(jì)量系統(tǒng)； l 具有計(jì)數(shù)功能； l 系統(tǒng)工作滿(mǎn)足速度計(jì)一般要求。 18、 磁電式速度計(jì)(指導(dǎo)教師：張蓮)??? l 利用磁電式

10、傳感器設(shè)計(jì)速度測(cè)量系統(tǒng)； l 具有計(jì)數(shù)功能； l 系統(tǒng)工作滿(mǎn)足速度計(jì)一般要求。 19、 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)(指導(dǎo)教師：張蓮)???? l 直流電機(jī)H橋驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)（不能采用集成電路）； l 基于PI控制的閉環(huán)PWM調(diào)速軟件設(shè)計(jì)； l 設(shè)計(jì)按鍵實(shí)現(xiàn)電機(jī)加減速、反轉(zhuǎn)功能； 20、 熱電偶冷端自動(dòng)補(bǔ)償溫度計(jì)(指導(dǎo)教師：熊文)???? l 選擇一常溫?zé)犭娕?，?duì)其作簡(jiǎn)單的標(biāo)定； l 利用熱電阻設(shè)計(jì)一自動(dòng)冷端補(bǔ)償電路； l 系統(tǒng)工作滿(mǎn)足溫度計(jì)一般要求。 21、 基于單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集(指導(dǎo)教師：熊文)???? l 設(shè)計(jì)八路模擬信號(hào)自動(dòng)采集與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)； l 以單片機(jī)作為下位機(jī)

11、，能夠完成模擬電壓信號(hào)采集和A/D轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)出與上位機(jī)的通訊電路和通信程序，把采集數(shù)據(jù)傳遞到上位機(jī)； l PC機(jī)作為上位機(jī)，設(shè)計(jì)上位機(jī)接口程序，并可以在上位機(jī)上顯示采集到的數(shù)據(jù)。 4、 進(jìn)度安排 時(shí)間 項(xiàng)目 學(xué)時(shí)數(shù) DAY1 總體方案設(shè)計(jì) 12H DAY2 DAY3 軟、硬件設(shè)計(jì)及仿真 24H DAY4 DAY5 DAY6 DAY7 申領(lǐng)元器件并進(jìn)行軟、 硬件調(diào)試 30H DAY8 DAY9 DAY10 DAY11 DAY12 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告 12H DAY13 DAY14 DAY15 答辯與總結(jié) 6H 5、 設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)

12、計(jì)報(bào)告需獨(dú)立完成，格式符合要求，文字（不含圖形、程序）不少于3000字，圖形繪制規(guī)范。其基本格式如下： l 封面（參見(jiàn)附頁(yè)） l 摘要 l 目錄 l 正文 l 參考文獻(xiàn) 其中，正文應(yīng)包括以下內(nèi)容： 1、 概述 1、 所做題目的意義 2、 本人所做的工作 3、 系統(tǒng)主要功能 2、 硬件電路設(shè)計(jì)及描述 1、 闡述方案選擇及設(shè)計(jì)思想。 針對(duì)一種方案論述，闡述采用該方案的理由，說(shuō)明它的優(yōu)勢(shì)；或者提出兩種以上方案，通過(guò)比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)，確定一種方案。 2、 繪制原理框圖，描述各功能單元之間的邏輯關(guān)系。 將硬件設(shè)計(jì)按功能劃分為若干部分或單元，每一部分用一個(gè)方框表示，將各部分之

13、間的邏輯關(guān)系用帶方向的線(xiàn)連接起來(lái)（表示信息流向等）。 3、 簡(jiǎn)述工作原理。 結(jié)合原理框圖，用文字和圖形（如波形圖等）將工作原理闡述清楚。 4、 繪制原理電路圖，描述各元器件之間的實(shí)際連接關(guān)系。 電路圖要注意詳盡。應(yīng)畫(huà)出各元器件之間的所有引腳，至少應(yīng)畫(huà)出本設(shè)計(jì)中所使用到的元器件的引腳（包括電源和接地），應(yīng)畫(huà)出各元器件之間的所有連接關(guān)系（包括電源線(xiàn)，地線(xiàn)的連接，以及電源濾波電容等）；標(biāo)出所有元器件編號(hào)和型號(hào)。這里的編號(hào)指的是在圖中對(duì)元器件的編號(hào)，如電容編號(hào) C1、C2、…；電阻編號(hào) R1、R2、…；集成芯片編號(hào) U1、U2、…；開(kāi)關(guān)編號(hào) K1、K2、…；指示燈編號(hào) LED1、LED2、…等

14、。標(biāo)出所有引腳序號(hào)和名稱(chēng)；標(biāo)出元件的標(biāo)稱(chēng)值，如電容的容量，電阻的阻值等。畫(huà)電路圖應(yīng)注意規(guī)范，最好用電路CAD軟件繪制。另外，若使用課程沒(méi)有學(xué)過(guò)的器件，還需對(duì)它們的功能進(jìn)行單獨(dú)說(shuō)明。 5、 繪制元器件清單列表。 元器件清單中應(yīng)列出數(shù)量，如有金額更好。元器件的編號(hào)和型號(hào)，應(yīng)與原理電路圖一致。 3、 軟件設(shè)計(jì)流程及描述 1、 繪制系統(tǒng)模塊層次結(jié)構(gòu)圖 軟件總體設(shè)計(jì)方案應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想，自頂向下，逐步求精。將系統(tǒng)功能劃分為多個(gè)模塊，通過(guò)模塊層次結(jié)構(gòu)圖闡述系統(tǒng)各個(gè)組成模塊的層次結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系。 2、 程序流程圖 軟件的設(shè)計(jì)思路用流程圖描述可以一目了然。流程圖的繪制要力求規(guī)范，如處理為

15、矩形框，判斷為棱形框等。流程圖不易太粗，要能清楚地描述軟件思路，并且以文字說(shuō)明來(lái)闡述軟件工作原理。 3、 源程序代碼 報(bào)告應(yīng)給出完整的程序清單，并加以注釋?zhuān)瑐€(gè)別較重要的程序還要特別加以說(shuō)明，例如體現(xiàn)關(guān)鍵功能的程序段，使用了某些技巧的程序段，有獨(dú)到之處或有所創(chuàng)新的程序段等。 4、 測(cè)試 課程設(shè)計(jì)題目均未給出性能指標(biāo)要求，需自行測(cè)試。要求寫(xiě)出測(cè)試方法、測(cè)試設(shè)備、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，最后給出系統(tǒng)指標(biāo)。 5、 總結(jié) 以上各部分，硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)部分為報(bào)告的重點(diǎn)，但并非所有題目都是軟硬兼施，應(yīng)根據(jù)實(shí)際題目和實(shí)際方案來(lái)側(cè)重詳略。 6、 考核方法 本課程設(shè)計(jì)考核方式為考查，考核結(jié)果為五級(jí)

16、計(jì)分制，分?jǐn)?shù)在90~100為優(yōu)秀，80~89為良好，70~79為中等，60~69為及格，59以下為不及格。 考核成績(jī)記錄表參見(jiàn)附頁(yè)（封面）。主要包括以下內(nèi)容 1、 設(shè)計(jì)質(zhì)量（50分） 包括硬件的連接、程序固化、硬件調(diào)試（仿真）。要求元器件布局合理，連線(xiàn)規(guī)范、整潔、牢固，硬件調(diào)試（仿真）符合設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。 總體方案創(chuàng)新性、硬件設(shè)計(jì)創(chuàng)新性、軟件設(shè)計(jì)創(chuàng)新性、測(cè)試方法創(chuàng)新性?？己藭r(shí)要查看原始設(shè)計(jì)資料和相關(guān)記錄，分別進(jìn)行考核。重點(diǎn)考核擴(kuò)展部分要求是否完成。 設(shè)計(jì)報(bào)告須獨(dú)立完成。格式符合要求，文字不少于3000字，圖形、圖表、圖標(biāo)規(guī)范。 2、 平時(shí)成績(jī)（20分） 主要考核考勤、

17、課堂紀(jì)律、學(xué)習(xí)態(tài)度、工作方法等方面。 3、 答辯（30分） 主要考核問(wèn)答問(wèn)題情況，要求思路清晰，語(yǔ)言準(zhǔn)確、精煉。對(duì)于課程設(shè)計(jì)中的基本問(wèn)題、相關(guān)的基本知識(shí)能夠進(jìn)行解答。其中熟練程度占2/3，答辯中的個(gè)人素質(zhì)占1/3。 7、 指導(dǎo)老師及聯(lián)系方式 姓名 電話(huà) E-mail 值守地點(diǎn) 張俊 13617691177 zhangjun_0415@ 第三實(shí)驗(yàn)大樓C-508 張蓮 13368098435 zh_lian@ 第三實(shí)驗(yàn)大樓C-207 周鵬 13320217010 pengzhou@ 第三實(shí)驗(yàn)大樓C-606 劉曉東 15213117676 liu-xd@ 第三實(shí)驗(yàn)大樓C-207 楊佳 13996036560 yangjia116@ 第三實(shí)驗(yàn)大樓C-207 劉成軍 15023753597 lcj_l@ 第三實(shí)驗(yàn)大樓C-406 熊文 13594155387 sjh25009sjh25009@ 第三實(shí)驗(yàn)大樓C-207