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)告等基本過程，加深對(duì)自動(dòng)控制原理、過程控制、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、 熟悉元器件類型，掌握合理選取元

2、件的規(guī)則；5、 鍛煉撰寫論文和設(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)試過程進(jìn)行全面總結(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

3、料，設(shè)計(jì)報(bào)告雷同率超過50%的課程設(shè)計(jì)考核按不及格處理。最后，通過答辯過程展現(xiàn)課程設(shè)計(jì)所做的工作。課程設(shè)計(jì)過程采用相對(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。在課程設(shè)計(jì)過程中，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)買電子元件時(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

4、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；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、

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

6、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；l 依據(jù)衰減比例度法進(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；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

7、水箱控制系統(tǒng)；l 測(cè)定雙容水箱的特性曲線；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衰減振蕩過程。11、 光控電功率控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(指導(dǎo)教師：張俊)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)工作滿足一般測(cè)距要求。14、 電子秤(指導(dǎo)教師：劉

8、曉東)l 利用稱重傳感器設(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 對(duì)電子稱進(jìn)行標(biāo)定；l 系統(tǒng)工作滿足電子秤一般要求。15、 簡(jiǎn)易電阻測(cè)試儀(指導(dǎo)教師：劉曉東)l 手動(dòng)分檔100、1k、10k、10M；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100pf50Fl 系統(tǒng)工作滿足電容測(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 利用磁電式傳感器設(shè)

9、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)犭娕迹瑢?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)，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)

10、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)12HDAY2DAY3軟、硬件設(shè)計(jì)及仿真24HDAY4DAY5DAY6DAY7申領(lǐng)元器件并進(jìn)行軟、硬件調(diào)試30HDAY8DAY9DAY10DAY11DAY12撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告12HDAY13DAY14DAY15答辯與總結(jié)6H5、 設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)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

11、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，說明它的優(yōu)勢(shì)；或者提出兩種以上方案，通過比較它們的優(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，將各部分之間的邏輯關(guān)系用帶方向的線連接起來（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)畫出各元器件之間的所有引腳，至少應(yīng)畫出本設(shè)計(jì)中所使用到的元器件的引腳（包括電源

12、和接地），應(yīng)畫出各元器件之間的所有連接關(guān)系（包括電源線，地線的連接，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、；開關(guān)編號(hào) K1、K2、；指示燈編號(hào) LED1、LED2、等。標(biāo)出所有引腳序號(hào)和名稱；標(biāo)出元件的標(biāo)稱值，如電容的容量，電阻的阻值等。畫電路圖應(yīng)注意規(guī)范，最好用電路CAD軟件繪制。另外，若使用課程沒有學(xué)過的器件，還需對(duì)它們的功能進(jìn)行單獨(dú)說明。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

13、、 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，并且以文字說明來闡述軟件工作原理。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，個(gè)別較重要的程序還要特別加以說明，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。要求寫出測(cè)試方

14、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)計(jì)分制，分?jǐn)?shù)在90100為優(yōu)秀，8089為良好，7079為中等，6069為及格，59以下為不及格。考核成績(jī)記錄表參見附頁(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?？傮w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。考核時(shí)

15、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、課堂紀(jì)律、學(xué)習(xí)態(tài)度、工作方法等方面。3、 答辯（30分）主要考核問答問題情況，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E-mail值守地點(diǎn)張俊13617691177zhangjun_第三實(shí)驗(yàn)大樓C-508張蓮13368098435zh_第三實(shí)驗(yàn)大樓C-207周鵬第三實(shí)驗(yàn)大樓C-606劉曉東15213117676liu-第三實(shí)驗(yàn)大樓C-207楊佳第三實(shí)驗(yàn)大樓C-207劉成軍15023753597lcj_第三實(shí)驗(yàn)大樓C-406熊文第三實(shí)驗(yàn)大樓C-207