发动机流水线控制系统设计带式输送机毕业论文(编辑修改稿)

发动机流水线控制系统设计带式输送机毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩，通过检测定子电阻来达到观测定子磁链的目的，因此省去了矢量控制等复杂的变换计算，系统直观、简洁，计算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。 即使在开环的状态下，也 能输出 100%的额定转矩，对于多拖动具有负荷平衡功能。 (5) 最优控制 最优控制在实际中的应用根据要求的不同而有所不同，可以根据最优控制的理论对某一个控制要求进行个别参数的最优化。 例如在高压变频器的控制应用中，就成功的采用了时间分段控制和相位平移控制两种策略，以实现一定条件下的电压最优波形。 (6) 其他非智能控制方式 16 在实际应用中，还有一些非智能控制方式在变频器的控制中得以实现，例如自适应控制、滑模变结构控制、差频控制、环流控制、频率控制等。 2 智能控制方式 智能控制方式主要有神经网 络控制、模糊控制、专家系统、学习控制等。 在变频器的控制中采用智能控制方式在具体应用中有一些成功的范例。 (1) 神经网络控制 神经网络控制方式应用在变频器的控制中，一般是进行比较复杂的系统控制，这时对于系统的模型了解甚少，因此神经网络既要完成系统辨识的功能，又要进行控制。 而且神经网络控制方式可以同时控制多个变频器，因此在多个变频器级联时进行控制比较适合。 但是神经网络的层数太多或者算法过于复杂都会在具体应用中带来不少实际困难。 (2) 模糊控制 模糊控制算法用于控制变频器的电压和频率，使电动机的升 速时间得到控制，以避免升速过快对电机使用寿命的影响以及升速过慢影响工作效率。 模糊控制的关键在于论域、隶属度以及模糊级别的划分，这种控制方式尤其适用于多输入单输出的控制系统。 (3) 专家系统 专家系统是利用所谓“专家”的经验进行控制的一种控制方式，因此，专家系统中一般要建立一个专家库，存放一定的专家信息，另外还要有推理机制，以便于根据已知信息寻求理想的控制结果。 专家库与推理机制的设计是尤为重要的，关系着专家系统控制的优劣。 应用专家系统既可以控制变频器的电压，又可以控制其电流。 (4) 学习控制 学习控制 主要是用于重复性的输入，而规则的 PWM 信号 (例如中心调制 PWM)恰好满足这个条件，因此学习控制也可用于变频器的控制中。 学习控制不需要了解太多的系统信息，但是需要 1~2 个学习周期，因此快速性相对较差，而且，学习控制的算法中有时需要实现超前环节，这用模拟器件是无法实现的，同时，学习控制还涉及到一个稳定性的问题，在应用时要特别注意。 本章小结 本章主要完成了传送带传动与调速系统的设计及所设计的硬件的选用，传动与调速系统是整个工作单元实现工作目标的第一步，光传感器在这里以采集信号作为整个工作单 元开始自动控制的开端。 当物件行走到指定地点，传送带停止时，则将自动转入物件搬运系统的工作，将在下个章节做详细介绍。 17 第三章 发动机流水线系统的设计 总体设计思路 此次设计中，物件搬运系统是一个自动运行的系统。 要求发动机运至指定位置并停止后，能够进入到升降台上，然后返回进行下一个发动机的流水线装配。 其中控制系统还是采取了 PLC 控制。 发动机流水线的运转的核心部件电动机、减速机以及 PLC 控制中心，为了发动机流水线能够准确定位及自动控制，这里流水线的行动采用了一工位一活动限位块的限制方式来控制。 两头的升降结构则是由气缸、 PLC 控制的电磁阀控制完成。 具体结构图 (图210)如下： 由电磁阀控制气体的进口方向，从而推动气缸活塞的左右运动，达到控制自动化流水线设备左右，上下，抓握等动作。 下面将分别介绍气缸和电磁阀的工作原理、特性及选型。 图 31 气缸运作结构图 气缸的介绍及选用 气动元件及双向活塞式气缸 将压缩空气的压力能转换为机械能，驱动机构作直线往复运动，摆动和旋转运动的元件，称为气动元件。 电磁阀 气 缸 18 在气动 执行元件中，使用最多的是直线运动的气缸。 按照将空气压力转换成力的受压不见的机构不同，有活塞式和非活塞式（如膜片式）目前使用最多的是活塞式。 此次设计中采用的活塞式单杆双向气缸。 双向气缸的活塞前进或后退都能输出动力，行程可根据需要选择。 一般气缸两段都带有缓冲装置，当活塞运动到终端时，活塞撞击的力量很大，所以缓冲装置可以有效的减少冲撞力。 同时，气缸的两端还设有行程开关，用以检测气缸是否行驶到了极限位置。 当气缸行驶到极限位置时，行程开关闭合，电磁阀停止供气。 气缸工作原理 此次设计中，为了实现自动 化流水线设备在一个方向上的双向移动，所以选用双向气缸。 如图 211, 当 a道进气时，活塞带动自动化流水线设备向右移动；当 b道进气时，活塞带动自动化流水线设备向左移动。 图 32 气缸的选用 气缸的选用主要考虑的是气缸直径，气缸长度等。 此次设计中，采用了 SMC CJ2 型，缸径 20mm，长度为 600mm 的标准型双向气缸。 电磁阀的介绍及选用 电磁阀简介及分类 追朔电磁阀的发展史，到目前为止，国内外的电磁阀从原 理上分为三大类（即：直动式、分步直动式、先导式），而从阀瓣结构和材料上的不同与原理上的区别又分为六a b 19 个分支小类 (直动膜片结构、分步膜片结构、先导式膜片结构、直动活塞结构、分步活塞结构、先导活塞结构 )。 一、直动式电磁阀 原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧力把关闭件压在阀座上，阀门关闭。 特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但一般通径不超过 25mm。 二、分步直动式电磁阀 原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口压 差≤ ，通电时，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。 当入口与出口压差 ，通电时，电磁力先打开先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀和主阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。 特点：在零压差或真空、高压时亦能可靠工作，但功率较大，要求竖直安装。 三、先导式电磁阀 原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时 ，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速进入上腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，推动关闭件向下移动，关闭阀门。 特点：流体压力范围上限很高，但必须满足流体压差条件。 电磁阀工作原理图 此次设计采用的是直动式电磁阀，其工作原理是电磁阀内线圈通断电来控制阀门所在位置，以控制气流的行驶方向，从而达到使气缸活塞两边运动的目的。 当需要气缸活塞向右运动时，即气缸左边空间进气。 此时 PLC 给出信号，电磁阀开关打开，线圈断电，使弹簧处于放松状态。 气体从 a管进入气缸。 如图 212 a b 20 图 33 电磁阀打开气流方向 当需要活塞向左运动时，则电磁阀开关闭合，线圈带电，产生磁力。 弹簧被压缩，气体此时只能从 b管进入气缸，推动活塞运动。 如图 215： 图 34 电磁阀关闭气流方向 电磁阀的选用 电磁阀的选用一般从以下五点考虑 : 一、适用性： 管路中的流体 必须和选用的电磁阀系列型号中标定的介质一致。 流体的温度必须小于选用电磁阀的标定温度。 电磁阀允许液体粘度一般在 20CST 以下，大于 20CST 应注明。 工作压差，管路最高压差在小于 时应选用如 ZS,2W,ZQDF,ZCM系列等直动式和分步直动式；最低工作压差大于 时可选用先导式（压差式）电磁阀；最高工作压差应小于电磁阀的最大标定压力；一般电磁阀都是单向工作，因此要注意是否有反压差，如有安装止回阀。 流体清洁度不高时应在电磁阀前安装过滤器，一般电磁阀对介质要求清洁度要好。 电源电流和消耗功率 应根据输出容量选取，电源电压一般允许177。 10%左右，必须注意交流起动时 VA值较高。 二、可靠性： 电磁阀分为常闭和常开二种；一般选用常闭型，通电打开，断电关闭；但在开启时间很长关闭时很短时要选用常开型了。 寿命试验，工厂一般属于型式试验项目，确切地说我国还没有电磁阀的专业标准，因此选用电磁阀厂家时慎重。 动作时间很短频率较高时一般选取直动式，大口径选用快速系列。 a b 21 三、安全性：一般电磁阀不防水，在条件不允许时请选用防水型，工厂可以定做。 电磁阀的最高标定公称压力一定要超过管路内的最高压力，否则使用寿命会缩短或产 生其它意外情况。 有腐蚀性液体的应选用全不锈钢型，强腐蚀性流体宜选用塑料王（ SLF）电磁阀。 爆炸性环境必须选用相应的防爆产品。 四、经济性： 有很多电磁阀可以通用，但在能满足以上三点的基础上应选用最经济的产品。 五、根据持续工作时间长短来选择：常闭、常开、或可持续通电。 当电磁阀需要长时间开启，并且持续的时间多余关闭的时间应选用常开型。 要是开启的时间短或开和关的时间不多时，则选常闭型。 本章小结 发动机流水线主要的工作就是 PLC 控制流水线的步进以及停顿，气缸以及电磁阀结构用来控制半成品以及成品的上下。 它和传送带的传动调速系统一样，都是工作在自动控制系统的控制之下。 自动控制系统以 PLC 为主控单元，接受从信号采集器件即传感器处采集来的信号，经过处理发送给各部分硬件执行相应的操作。 第四章 自动控制系统的设计及软件编写 22 如果说硬件系统是仿佛是人的躯干，那么软件系统就是可以控制躯。