自動化控制畢業(yè)論文精選(九篇)

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第1篇：自動化控制畢業(yè)論文范文

關(guān)鍵詞：電力拖動自動控制系統(tǒng)；課程；實驗；改革

中圖分類號：TN921-4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 02-0000-02

電氣工程和自動化專業(yè)的發(fā)展由來已久，但是為了適應21世紀的社會需求和國家教育模式的改革，需要對高等學校的教育模式改革，培養(yǎng)出具有全面的知識體系和創(chuàng)新能力以及高素質(zhì)的綜合性人才。電子技術(shù)和計算機控制技術(shù)以及改造的能力等是電氣工程及自動化專業(yè)的學生必須具備的能力，為其以后從事與電氣工程專業(yè)相關(guān)的工作和研究打下基礎。為了培養(yǎng)出全面的高素質(zhì)綜合性人才，就需要對現(xiàn)有的教學模式進行改革。

一、課程難度剖析

在學習電力拖動自動控制系統(tǒng)時，學生必須了解直流電動機的工作原理和直流電動機系統(tǒng)中的電磁量以及機械量之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系；了解可控直流電源的產(chǎn)生方法，知道在控制系統(tǒng)中，可以根據(jù)控制對象來控制某一控制量的算法和衡量控制系統(tǒng)性能的基本指標；掌握單片機的原理等。而要實現(xiàn)學生對上面的知識的掌握，就要學習很多的知識，如自動控制理論和電機以及計算機控制技術(shù)等多門學科，所以，電力拖動自動化控制系統(tǒng)的知識面很廣，要求的專業(yè)基礎背景高。而這對于學生來說，都是很難的課程，且要在學校這段有限的時間學會，學透是很不容易的。

二、教學內(nèi)容的改革，加強工程的應用

電氣工程和自動化專業(yè)的課程教學內(nèi)容主要是課程教學與實驗以及課程設計。課程教學的目標是以電機作為對象和電力電子功率變換器為弱電控制強電的媒介，以及自動控制理論為分析和設計的基礎來掌控運動控制系統(tǒng)的控制規(guī)律和設計方法。把課程的設計和綜合實驗結(jié)合起來，可以鞏固課程的理論知識，提高學生的操作能力。為了加強工程的運用，可以通過加強位置控制系統(tǒng)和張力控制系統(tǒng)以及數(shù)字控制系統(tǒng)來增加工程的運用。位置控制系統(tǒng)即位置隨動系統(tǒng)，在使用這個系統(tǒng)時，可以將應用廣泛的伺服電機控制系統(tǒng)和數(shù)字控制結(jié)合起來介紹驅(qū)動器的工作原理和參數(shù)設置，為以后參加工作打好基礎。張力控制系統(tǒng)在加工帶材和線材的過程中，保持卷的進出的張力，使帶材卷的整齊和緊致。數(shù)字控制系統(tǒng)包括數(shù)字控制的硬件電路和軟件流程。

三、教學方法的探討

課程教學的環(huán)節(jié)包括課堂教授和學生自學以及實驗等，在教授理論課時，可以運用多媒體教學在其中加入動態(tài)演示的圖像，讓學生對內(nèi)容更容易理解；在教授對交流和直流控制的軟件系統(tǒng)時，就可以結(jié)合仿真軟件，通過在課堂上建立起模型和課堂以及課后的仿真，使學生更加了解對系統(tǒng)的控制。而對于培養(yǎng)應用型的人才，由于學生沒有真正的參加過工作，所以沒有經(jīng)驗，這就使得學生對于課堂學習的知識不夠理解或不感興趣。這些問題教師在備課時都需要考慮到，如為了提高學生的興趣，可以在教授電力拖動系統(tǒng)時增加其應用背景。在教學過程中逐漸改變學生的態(tài)度和思想，使其不在抱著應付考試的心態(tài)去學習，而是發(fā)自內(nèi)心的真正喜歡這門學科。

四、加強實驗教學中的工程實踐能力

（一）理論與實驗結(jié)合

“電力拖動自動控制系統(tǒng)”是一門在實際生活中運用廣泛的課程，所以它的教學方式不應該僅僅局限于理論知識的學習，還應該將理論與實驗相結(jié)合，增加學生的應用能力。在上實驗課程時，應該讓學生自己動手操作，根據(jù)實驗的目的擬定實驗的路線和選擇合適的儀器儀表以及確定實驗的步驟，然后進行數(shù)據(jù)的測試，并根據(jù)得出的數(shù)據(jù)進行分析。還有就是在上實驗課時，可以盡量讓學生掌握一些電氣測量的方法和實驗設計以及工程的運用結(jié)合。在學生實驗的過程中，可以加深學生對理論知識的理解，對于實驗時獲得的數(shù)據(jù)，可以為學生以后寫畢業(yè)論文時提供依據(jù)。

（二）課程設計強化實踐能力

課程設計的目的在于培養(yǎng)學生的自主理解能力，將課程上所學到的理論知識與實踐技能相結(jié)合，解決工程問題。在課程設計課上，可以選擇幾個與工程運用相關(guān)的主題，如變頻器控制交流電動機調(diào)速的應用和設計PWM控制直流電動機調(diào)速系統(tǒng)設計以及無刷直流電動控制器設計等。在這些主題中，由學生選擇其中的一個，然后進行分組來完成，并且提出相應的要求，如系統(tǒng)設計方案論證和系統(tǒng)指標測試以及硬件開發(fā)等。限定學生完成課程設計的時間在3周以內(nèi)，而且設計的內(nèi)容要包括根據(jù)題目設計相應的電路和參考文獻以及顯示輸出電路等。在這一系列的過程中，學生及掌握了系統(tǒng)開發(fā)設計的流程和方法，也提高了自己的操作能力和創(chuàng)新能力。

五、結(jié)束語

專業(yè)教學長期探討的問題包括如何有效的激發(fā)學生學習的興趣和積極性以及引導學生學會自主學習和思考。本文就結(jié)合電力拖動自動控制的實際教學情況，通過分析其面臨的問題，改革教學內(nèi)容和教學方法以及實踐環(huán)節(jié)，提高了學生學習的積極性和操作技能以及創(chuàng)新的能力，提高了學生的綜合素質(zhì)。

參考文獻：

[1]李新德，郝立，孟正大.電力拖動與運動控制系統(tǒng)課程教學方法探討[J].電氣電子教學學報，2010（06）.

[2]洪乃剛，洪小平，黃松清.電力電子和電力拖動系統(tǒng)虛擬實驗的開發(fā)和應用[J].實驗室研究與探索，2010（05）：338-339.

[3]錢曉耀，陳衛(wèi)民，蔡慧.“電力拖動自動控制系統(tǒng)”課程教學改革探討[J].中國電力教育，2011（07）：61-62.

第2篇：自動化控制畢業(yè)論文范文

【關(guān)鍵詞】步進電機，加減速控制，規(guī)律

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

一、前言

近年來，我國步進電機工程雖然取得了飛速發(fā)展，但依然存在一些問題和不足需要改進，在十八屆三中全會深化改革精神指引下，加快實體經(jīng)濟發(fā)展推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新時期，加強對步進電機加減速控制規(guī)律的掌控，推進步進電機在實體工業(yè)經(jīng)濟尤其是自動化設備中的應用，對步進電機技術(shù)的提高有著重要意義。

二、步進電機的概述

步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。由于脈沖信號數(shù)與步距角的線性關(guān)系，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點，使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。

步進電機作為控制執(zhí)行元件，是自動化設備的關(guān)鍵部件之一, 廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)和精密機械等領域。例如，在儀器儀表、數(shù)控機床設備、木工機械、物流設備以及計算機的設備中（如打印機和繪圖儀等），凡需要對轉(zhuǎn)角進行精確控制的情況下，使用步進電機最為理想。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領域都有應用。

步進電機只能夠由數(shù)字信號控制運行的，當脈沖提供給驅(qū)動器時，在過于短的時間里，控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖數(shù)太多，也就是脈沖頻率過高，將導致步進電機堵轉(zhuǎn)。要解決這個問題，必須采用加減速的辦法。就是說，在步進電機起步時，要給逐漸升高的脈沖頻率，減速時的脈沖頻率需要逐漸減低。這就是我們常說的“加減速”方法。步進電機轉(zhuǎn)速度，是根據(jù)輸入的脈沖信號的變化來改變的。從理論上講，給驅(qū)動器一個脈沖，步進電機就旋轉(zhuǎn)一個步距角（細分時為一個細分步距角）。實際上，如果脈沖信號變化太快，步進電機由于內(nèi)部的反向電動勢的阻尼作用，轉(zhuǎn)子與定子之間的磁反應將跟隨不上電信號的變化，將導致堵轉(zhuǎn)和丟步。所以步進電機在高速啟動時，需要采用脈沖頻率升速的方法，在停止時也要有降速過程，以保證實現(xiàn)步進電機精密定位控制。

三、步進電機的技術(shù)現(xiàn)狀

步進電動機出現(xiàn)于上世紀，它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，動作原理和今天的反應式步進電動機沒有什么區(qū)別，也是依靠氣隙磁導的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。在本世紀初，步進電動機的技術(shù)得到了長足的進步，到了80年代后，由于廉價的微型單片機以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進電動機的控制方式更加靈活多樣。原來的步進電機控制系統(tǒng)采用分立元件或者集成電路組成的控制回路，不僅調(diào)試安裝復雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設計電路。單片機則通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出電動機的潛力。因此，用微型單片機控制步進電機已經(jīng)成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時代趨勢。對于步進電動機國外早已發(fā)展高性能的混合式結(jié)構(gòu)，我國混合式步進電機90年代才開始發(fā)展，混合式電機的使用量近年也在不斷增長。由于長期使用磁阻式電機，使得兩種機型并存，造成與國外的差距加大。在高性能、高技術(shù)含量電動機方面，如無刷直流電動機、交流伺服電動機、直線電機等差距更大一些。這主要是由于我國電子技術(shù)落后，投入不足和人才短缺。

四、步進電機加減速控制規(guī)律

（一）指數(shù)型加減速優(yōu)化控制方法

對于步進電機來說，如果想得到最快的加減速過程，就需要在每個頻率下輸出相應的最大轉(zhuǎn)矩，即電機以最大的加速度來運行，就可以得到最快的加減速曲線。

（二）算法的修正與改進

由上面的理論方法得到的理論加減速曲線，在實際系統(tǒng)的應用中情況并不好，對于負載比較大的系統(tǒng)，所需的加減速臺階數(shù)過多，過程非常復雜，消耗了大量的系統(tǒng)資源，同時步進電機也出現(xiàn)了明顯的失步情況，分析其原因在于每個速度只運行一步，還沒有完全穩(wěn)定就運行到更高的速度了，所以造成了系統(tǒng)的不穩(wěn)定。因此，曲線需要進行一定的修正，通過步進電機加減速實驗尋找其中的規(guī)律，提供合理的制定優(yōu)化曲線的方法。

1、最優(yōu)加減速趨勢

首先，需要知道電機在什么樣的加減速趨勢下，可以用最短的時間完成加減速過程。所以，對于同一個負載，應用不同趨勢的加減速曲線，觀察哪種方式下運行最快。必須獲得采用加速較快的指數(shù)曲線趨勢所用的時間、采用負載所對應的理論的加減速趨勢所用的時間和采用加速較慢的指數(shù)曲線趨勢所用的時間。通過實驗，我們發(fā)現(xiàn)對于負載來說按照理論上的優(yōu)化曲線趨勢下運行，比其它加減速趨勢所用時間短，所以我們可以認為：雖然完全應用理論上的加減速曲線會有很多缺點，但是有理論求取的加減速趨勢是非常合理的，帶來了很好的快速性。這里需要說明的是：為了保證步進電機正常運行，在應用這些曲線時進行了低頻修正―增加低頻運行時的步數(shù)，直到電機正常運行為止。

2、實驗規(guī)律

雖然按照低頻修正后理論上的加減速曲線運行，電機運行速度非?？欤且泊嬖谝欢ǖ膯栴}，加減速臺階過多，非常的復雜，給系統(tǒng)帶來了一定的負擔；系統(tǒng)缺乏連續(xù)性，負載的少量增加，就會導致系統(tǒng)無法正常運行；沒有很好的規(guī)律性，對于不同的負載，設定加減速過程不方便。為了減少運行臺階，對于理論計算得到的加減速曲線中的某些速度臺階，步進電機就直接跳過去，到下一個速度臺階。我們通過實驗發(fā)現(xiàn)了這樣的規(guī)律：選取理論上的優(yōu)化曲線中的一些臺階作為運行曲線，電機仍可以正常運行，但是要增加每個速度臺階的步數(shù)，同時所用的使電機正常運行的最小時間也將增長。電機運行臺階數(shù)越多，使電機正常運行的最小時間也就越少。

同時，我們通過實驗也發(fā)現(xiàn)：時間隨著所取臺階數(shù)的減少而增長，但是對于加速過程和減速過程的影響是不同的。隨著索取臺階數(shù)的減少，加速過程所用時間明顯增加，減速過程所用時間變化則較小。

（三）提出新優(yōu)化方法

通過實際工作中的經(jīng)驗，歸納出了一種升降速曲線的優(yōu)化方法：電機的加減速趨勢采用理論計算得到的指數(shù)加減速曲線趨勢，上升和下降的臺階數(shù)分別取相應的理論優(yōu)化曲線的一半，然后每個上升臺階走5步，每個下降臺階走3步，這樣就可以保證電機正常運行，而且有較快的速度，同時減少了運行的臺階數(shù)(見圖1)，使曲線更簡單，同時即使負載有少量的變化，電機也可以正常運行，使系統(tǒng)性能更好。

（四）勻加減速控制

在步進電機升速過程中,勻加減速運動是加速度保持一恒定值不變,速度以線性規(guī)律上升。該種加速方法快速性較好,但由于速度呈線性上升或下降規(guī)律,不完全符合步進電機的速度變化規(guī)律,所以該種加減速控制方法效果不是十分理想。通過勻加減速控制實驗,步進電機處于負載狀態(tài)下可以按預期的目標升降速,但是出現(xiàn)過沖量大、穩(wěn)定性差、噪音大的現(xiàn)象。所以在短距離的步進電機加減速控制中不適合采用該方法。

（五）加速度控制

由于步進電機轉(zhuǎn)動時,電機各相繞組的電感將形成一個反電勢,在升速過程中,頻率越高,反電勢越大。在其作用下,電機隨頻率 (或速度)增大而相電流減小,從而導致輸出力矩下降。所以,若步進電機升降速曲線不合理,會造成失步或堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象,從而直接影響到整機的精度與穩(wěn)定性。所以，必須要經(jīng)過嚴格的理論計算與大量的實驗來確定最佳的加減速控制方案。由于步進電機為單片機主控,指數(shù)曲線在實際軟件編程中比較麻煩,所以采用離散逼近法獲得理想的升降速曲線,將事先算好的數(shù)據(jù)存貯在ROM內(nèi),在工作過程中直接讀取。步進電機以“突跳頻率”啟動,并按指數(shù)規(guī)律上升。在步進電機速度變化過程中,速度不是連續(xù)變化,而是按分檔階梯變化,每一個速度階梯的運行時間都不同。隨著速度的上升,對應速度階梯運行時間也呈上升趨勢,即隨著速度的上升,對應階梯運行脈沖數(shù)也隨之增加，電機升降速曲線圖見圖2。

五、結(jié)束語

隨著步進電機技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，步進電機加減速控制規(guī)律將會得到更多管理者的重視，在市場競爭日趨激烈的背景下，步進電機加減速控制規(guī)律將會發(fā)揮著越來越重要的作用。

參考文獻

[1]劉亞東，李從心，王小新．步進電機速度的精確控制［J］．上海交通大學學報，2001