比例阀用比例电磁铁控制系统的研究与设计

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比例阀是一种应用在电液比例技术中的起着控制液体介质流量与速度的液压阀。它在工业、军事、航空等领域都有很重要的应用,在液压系统中,电液比例控制技术的好坏,影响着整个系统的稳定性和可靠性。因此比例阀特性的好坏直接关系到液压系统的性能。比例电磁铁作为比例阀的机—电转换器,电磁铁性能的好坏对于比例阀性能的可靠性起着很重要的作用,比例电磁铁通过推动比例阀阀芯运动,影响液压流动的速度和流量进而控制液压系统的能量传递。本文主要工作是对比例电磁铁进行控制系统的研究与设计。首先通过搭建实验测试平台,用来测试比例电磁铁的性能。其次选定单片机AT89S51作为控制系统的核心处理器,设计出相关的外围电路包括AD转换电路,通信接口电路等电路。根据比例电磁铁的特性要求设计出比例电磁铁的功率驱动电路。在完成电路设计的基础上对电路的抗干扰设计做了研究。在完成硬件电路的基础上,本文研究了常见的比例电磁铁的PID控制策略,选定了积分分离PID作为系统的控制策略,并设计了相关的程序。在对系统进行了软件设计的基础上,研究了系统的软件抗干扰设计。在完成系统控制系统的基础上,对比例电磁铁的特性进行实验研究,测试结果表明控制系统设计较为理想,达到了预期的目的。
摘要第3-4页
ABSTRACT第4-5页
第一章 绪论第8-18页
    1.1 引言第8页
    1.2 电液比例技术的发展历程和方向第8-11页
    1.3 比例阀及比例电磁铁概况第11-15页
    1.4 比例阀控制器介绍及国内外发展概况第15-16页
    1.5 论文研究的内容第16-17页
    1.6 小结第17-18页
第二章 控制系统方案设计第18-26页
    2.1 控制系统的主要组成部分第18-20页
        2.1.1 系统控制部分的组成第18-19页
        2.1.2 实验平台的组成第19-20页
    2.2 控制器总体方案设计第20-25页
        2.2.1 系统对控制器的总体要求第20页
        2.2.2 附属设备的选择第20-25页
    2.3 小结第25-26页
第三章 控制系统硬件设计第26-43页
    3.1 控制器硬件结构组成第26页
    3.2 单片机型号的选定第26-30页
        3.2.1 单片机的特性第27-28页
        3.2.2 时钟和复位电路第28-30页
    3.3 数据输入的AD转换电路第30-32页
    3.4 功率电路的设计第32-39页
        3.4.1 驱动芯片的选择第35-38页
        3.4.2 自举电容的选择第38-39页
    3.5 电源电路的设计第39页
    3.6 通信接口设计第39-40页
    3.7 实验平台的抗干扰设计第40-42页
        3.7.1 硬件电路抗干扰的设计第40-41页
        3.7.2 印制电路的抗干扰性设计第41-42页
    3.8 小结第42-43页
第四章 控制系统的软件设计第43-63页
    4.1 控制系统算法研究第43-54页
        4.1.1 比例电磁铁模型的建立第44-46页
        4.1.2 控制算法的设计第46-51页
        4.1.3 PWM与比例电磁铁电流之间的关系第51-54页
    4.2 程序的设计与实现第54-60页
        4.2.1 主程序设计第54-56页
        4.2.2 AD采样程序设计第56-58页
        4.2.3 通讯接口程序设计第58-60页
        4.2.4 单片机的PWM输出程序设计第60页
    4.3 软件的抗干扰设计第60-62页
    4.4 小结第62-63页
第五章 系统实验与调试第63-65页
    5.1 测试平台的搭建与实验第63-64页
    5.2 小结第64-65页
第六章 总结与展望第65-66页
参考文献第66-69页
致谢第69-70页
攻读硕士学位期间发表的论文第70页
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