【终稿】挖掘机工作装置液压系统设计【含整套CAD图纸】

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化不大，被控量不允许有余差的控制系统，它是工程上使用最多应用最广泛的种控制方法。比例积分加微分控制控制比例积分加微分控制的特点是微分的作用使控制器的输出与偏差变化的速度成比例，它对克服对象的容量之后有显著的效果。在比例基础上加入微分作用，使稳定性提高，再加上积分作用，可以消除余差。因此，控制适用于负荷变化大容量滞后较大控制品质要求有很高的控制系统。综合本设计任务与要求，我选用最常用的比例积分控制控制，由于是集于单片机实现控制过程，采用这种方法不会增加系统硬件成本。而且采用控制在满足电路要求的基础上，在软件编写方面也比控制简单很多。.硬件的整合与软件设计硬件的整合水温控制电路的原理图见附录二根据原理图，实际水温显示的字型码是由口送出，十位个位和小数位分别由.选通设定温度显示的字型码是由口送出，十位个位和小数位分别由.选通。按键接在.，分别控制设定温度的十位个位和小数位。温度传感器输入到.口，单片机的输出控制信号由.输出。软件的设计.主程序流程图如图所示图水温控制电路的主流程图.按键处理子程序流程图如图所示图按键处理子程序.预置温度非法报警程序流程图如图图预置温度非法报警程序流程图.输出可采用波，加在电炉上的平均电压与脉宽成正比。流程图定时中断子程序定时如图。图流程图.控制系统的数学模型温度控制系统可采用比例积分调节器来校正，按定采样周期采集和,其偏差值为根据偏差值来计算输出，其对应差分方程为其中必须连续可调。般来说改变输入电炉的电压平均值就可以改变电炉的输出功率，而较简单的调压方法有相位控制调压和通断控制调压法。本设计采用的脉宽调制输出控制电炉与电源的接通和断开的比例，以通断控制调压法控制电炉的输入功率。这种方法不仅十输出通道省去了转换器和移向触发电路，大大简化了硬件系统。在后向通道的控制中，般采用继电器可控硅等开关器件。继电器又有电磁继电器和固态继电器之分。些常用的小型电磁继电器，由于受电流大小的限制，只能控制功率较小的负载。在实际的工程项目设计中，由于继电器控制的负载多为感性或容性负载比如本设计中的电炉就是感性负载，如果电磁隔离不好，这些负载所产生的高次谐波信号便会串进单片机控制电路产生各种干扰。这种干扰信号往往会导致系统的可靠性降低，具体表现有系统死机反复复位控制失灵等，也就是常说的“程序的跑飞”。因此对于大功率负载的控制，信号的隔离是电路设计中的个非常重要的环节。我们可以采用光耦对电路进行隔离。由于电磁继电器启动瞬间会产生电磁火花干扰，所以在实际应用中如本设计类似的控制般都选用固态继电器。下面我就重点介绍下固态继电器。固态继电器固态继电器是近几年发展起来的种新型电子继电器，其输入控制电流小，用等集成电路或加简单的辅助电路就可直接驱动，因此适宜于单片机测控系统中作为输出通道的控制元件其输出利用晶体管或可控硅驱动，无触点。与普通的电磁式继电器和磁力开关相比，具有无机械噪声无抖动和回跳开关速度快体积小质量轻寿命长工作可靠等特点，并且耐冲击抗潮湿抗腐蚀，因此在单片机测控等领域中，已逐渐取代传统的电磁式继电器和磁力开关作为开关量输出控制元件。.固态继电器的主要特性功率小由于其输入采用的是光电耦合器，其驱动电流仅需几毫安便能可靠地控制，所以可以直接用等集成驱动电路控制。高可靠性由于其结构上无可动接触不见，且采用全塑密闭式封装，所以开关时无抖动和回跳现象，无机械噪声，同时能耐潮耐振耐腐蚀由于无触点火花，可用在有依然易爆介质的场合。低电磁噪声交流型在采用了过零触发技术后，电路具有零电压开启零电流关断的特性，可使对外界和本系统的射频干扰减低到最低程度。能承受的浪涌电流大其数值可为额定值的倍。对县原电压适应能力强交流型的负载电源电压可以在范围内任选。抗干扰能力强由于输入与输出之间采用了光电隔离，割断了两者的电气联系，避免了输出功率负载电路对输入电路的影响。另外，又在输出端附加了干扰抑制网络，有效地抑制了线路中的和的影响。二.固态继电器的分类固态继电器是种四端器件，两端输入，两端输出。他们之间用光电耦合器隔离。以负载电源类型分类可分为直流型和交流型两种。直流型是用功率晶体管做开关器件交流型则用双向晶闸管做开关器件，分别用来接通和断开直流或交流负载电源。以开关触点形式分类可分为长开式和常闭式。目前市场上以常开式为多。以控制触发信号的形式分类可分为过零型。他们的区别在于负载交流电流导通的条件。非过零型在输入信号时，不管负载电源电压相位如何，负载端立即导通。而过零型必须在负载电源电压接近零且控制信号有效时，输出端负载电源才导通。其关断向晶闸管的负载电流为零时，关断。三.固态继电器的典型应用.输入端的驱动触点控制最基本的驱动触点控制，见图。驱动，见图。驱动，见图。.输出端驱动负载驱动大功率负载，见图。驱动有常规电源的条件下读取电路更加简洁，仅适用个口实现测温。要想使进行精确的温度转换，线必须保证在温度转换期间提供足够的能量，由于每个在温度转换期间工作电流达到，当几个温度传感器挂在同根线上进行多点测温时，只靠.上拉电阻就无法提供足够的能量，会造成无法转换温度或温度误差极大。因此，图电路只适应于单温度传感器测温情况下使用，不是待用电池供电系统中。并且工作电源必须保证在，当电源电压下降时，寄生电源能够汲取的能量也降低，会使温度误差变大。注此电路当低于.时，测出的温度值比实际的温度高，误差较大。当电源电压降为时，温度误差有之多，应该是因为寄生电源汲取能量不够造成的，建议在开发测温系统是不要使用此电路。图寄生电源供电方式电路图.寄生电源强上拉供电方式电路图改进的寄生电源供电方式如下面图所示，为了使在动态转换周期中获得足够的电流供应，当进行温度转换或拷贝到存储器操作时，用把线直接拉到就可提供足够的电流，在发出任何涉及到拷贝到存储器或启动温度转换的指令后，必须在最多内把线转换到强上拉状态。在强上拉方式下可以解决电流供应不走的问题，因此也适合于多点测温应用，缺点就是要多占用根口线进行强上拉切换。图寄生电源强上拉供电方式电路图注意在图和图寄生电源供电方式中，的引脚必须接地。.的外部电源供电方式外部电源供电方式如下图所示，工作电源由引脚接入，此时线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，也是本设计选用的种工作方式，此方式可以保证转换精度，同时在总线上理论可以挂接任意多个传感器如下图所示，组成多点测温系统。图的外部电源供电方式注意在外部供电的方式下，的引脚不能悬空，否则不能转换温度，读取的温度总是。图外部供电方式的多点测温电路图外部电源供电方式是最佳的工作方式，工作稳定可靠，抗干扰能力强，而且电路也比较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。站长推荐大家在开发中使用外部电源供电方式，毕竟比寄生电源方式只多接根引线。在外接电源方式下，可以充分发挥宽电源电压范围的优点，即使电源电压降到时，依然能够保证温度量精度。四.本设计中使用中注意事项虽然具有测温系统简单测温精度高连接方便占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意些问题，下面列出本设计中使用应注意的问题连接的总线电缆是由长度限制的。当采用普通型号电缆传输长度超过时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。在测温程序设计中，向发出温度转换命令后，程序总要等待的返回信号，旦个接触不好或断线，当程序读该时，将没有返回信号，程序进入死循环。这点在进行硬件连接和软件设计时也要给予定的重视。测温电缆线建议采用屏蔽芯双绞线，其中对线接地线与信号线，另组接和地线，屏蔽层在源端单点接地。由于本设计要求不高，所以只采用了简单的电源线。温度检测子程序见附录六.后向通道的设计为了实现水温的控制，电路的输出不能是个简单的开关量，输入电炉的功带的负载为个额定功率，接交流电的电炉。所以继电器的要选用交流型，耐压在以上，电流为.以上。本设计选用的是供电，的固态继电器。后向通道中单片机对继电器的控制方案的确定由于水温控制电路的控制对象具有热贮存能力大，惯性也较大的特点，水在容器内的流动或热量传递都存在定的阻力，因而可以归于具有纯滞后的阶大惯性环节。般来说，热过程大多具有较大的滞后，他对热核信号的响应都回推迟些时间使输出与输入之间产生相移。对于这样些存在大的滞后特性的过渡过程控制，般可采用以下几种控制方案输出开关量控制对于惯性较大的过程可简单地采用输出开关量控制的方法，这种方法通过比较给定值与被控参数的偏差来控制输出的状态开通或关断，因此控制过程十分简单也容易实现。但由于输出控制量只有两种状态，使被控参数在两个方向上变化的速率均为最大，因此容易引起反馈回路产生振荡，对自动控制会产生十分不利的影响，甚至会因为输出开关的频繁动作而不能满足系统对控制精度的要求。因此，这种控制方案般在大惯性系统对控制精度和动态特性要求不高的情况下采用。比例控制控制比例控制的特点是控制器的输出与偏差成比例，输出量的大小与偏差之间有对应关系。当负荷变化时，抗干扰能力强，过渡过程时间短,但过程终了存在余差。因此它适应于控制通道滞后较小，负荷变化不大允许被控量在定范围内变化的系统。应用时还应注意经过段时间后需要将累计误差消除。比例积分控制控制由于比例积分控制的特点是控制器的输出与偏差的积分比例，积分的作用使过渡过程结束时无余差，但系统的稳定性降低。虽然加大比例度可使稳定性提高，但又使过渡过程时间家常。因此，适用于之后较小，负荷变重建项目项目建设地点市区乡场镇蚀断裂中山，山形为条形背岭，并行排列向西绵延，多漏斗溶洞，洞泉暗河发达。境内最高峰为天池梁海拔米，最低点鸣水洞海拔米，乡政府驻地寺海拔米。气候较湿润，年均降雨量毫米，年均气温，最高气温，最低气温，无霜期天。水文概况区内地表水系横纵交错，呈树枝状分布，均属嘉陵江分支，其流量受季节控制。全年降水量为左右，降水量季节变化规律是冬干春夏旱秋绵雨冬季降水量最少，仅占全年降水量，个别年份不到，春季降水量占全年，雨季多集中于月，约占全年降水量。地质概况拟建场地位于市区乡，场地地势较开阔，相对平坦，场地地貌区位于秦巴山地区中部，地貌类型相对较复杂，场地处于典型构造剥蚀中低山地貌单元。基础设施概况工程区位于区乡政府院内，交通方便。在以前，基础设施相对落后，特别是交通通讯落后近几年，在乡党委政府组织号召下，进行了大规模以公路为主基础设施建设，使主干线公路达到等级化，全乡以上村组都通了公路完成了“普九”达标任务各村基本实现通电话同时加大了改田改土造林等各项目力度。全乡基础设施建设发展为乡经济发展奠定了坚实基础。灾害损失及影响评价汶川特大地震给我乡人民群众生命财产早