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機(jī)電一體化畢業(yè)論文摘要1

　　題目：基于四桿機(jī)構(gòu)的協(xié)同優(yōu)化方法研究

　　摘要

　　隨著社會(huì)發(fā)展和工程應(yīng)用要求的不斷提高，現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品越來(lái)越朝著機(jī)電一體化的方向發(fā)展，同時(shí)，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)精度、控制穩(wěn)定性和零件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面也提出了更高的要求。一方面，由于機(jī)電一體化產(chǎn)品是一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)強(qiáng)耦合的綜合系統(tǒng)，其所包含的機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之間相互影響，兩者之間模型參數(shù)是否能夠有效匹配，直接影響到系統(tǒng)的整體性能表現(xiàn)。另一方面，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)和控制系統(tǒng)參數(shù)的改變會(huì)對(duì)機(jī)構(gòu)性能產(chǎn)生影響，當(dāng)具體到機(jī)構(gòu)中某個(gè)關(guān)鍵零件時(shí)，這種影響成為不可忽略的因素，進(jìn)而影響到零件的受載情況和優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。

　　傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法不能很好的兼顧機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之間的耦合關(guān)系，不能全面考慮機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、控制系統(tǒng)參數(shù)和零件結(jié)構(gòu)拓?fù)渲g的相互影響，很難滿(mǎn)足實(shí)際的設(shè)計(jì)要求。因此，在機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，綜合考慮機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、控制系統(tǒng)參數(shù)與零件結(jié)構(gòu)拓?fù)渲g的'關(guān)系十分必要，這對(duì)于機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和零件優(yōu)化設(shè)計(jì)有著重要的意義。針對(duì)上述問(wèn)題，本文以受控四桿機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，基于機(jī)電聯(lián)合仿真，給出了在一個(gè)優(yōu)化環(huán)節(jié)中同時(shí)考慮機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、控制系統(tǒng)參數(shù)和零件結(jié)構(gòu)拓?fù)涞膮f(xié)同優(yōu)化流程。

　　首先，在ADAMS軟件中建立四桿機(jī)構(gòu)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型，分析了動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)改變對(duì)機(jī)構(gòu)性能的影響，并在此基礎(chǔ)上對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了優(yōu)化，得到新的動(dòng)力學(xué)模型。然后，在MATLAB/Simulink中建立四桿機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)模型，輸入階躍信號(hào)，利用工程常用的試湊法，以系統(tǒng)快速響應(yīng)為目標(biāo)對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到與機(jī)械系統(tǒng)相匹配的控制系統(tǒng)模型。最后，搭建ADAMS與MATLAB/Simulink的聯(lián)合仿真平臺(tái)，根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型是否優(yōu)化和控制系統(tǒng)參數(shù)是否優(yōu)化組合成四種不同情況，分別進(jìn)行聯(lián)合仿真分析，得到柔性連桿臂的應(yīng)變能和時(shí)間載荷歷程，并通過(guò)OPTISTRUCT對(duì)連桿臂進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化。

　　對(duì)比機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能、控制系統(tǒng)響應(yīng)曲線、連桿臂拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果以及應(yīng)變能曲線，驗(yàn)證優(yōu)化后的效果。本文通過(guò)對(duì)受控四桿機(jī)構(gòu)的分析研究，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型、控制系統(tǒng)參數(shù)和連桿臂結(jié)構(gòu)拓?fù)涞膮f(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到了提高系統(tǒng)綜合性能的優(yōu)化目標(biāo)，為機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和對(duì)機(jī)構(gòu)關(guān)鍵零件的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了有益參考。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)電聯(lián)合仿真；PID控制；拓?fù)鋬?yōu)化；四桿機(jī)構(gòu)

機(jī)電一體化畢業(yè)論文摘要2

　　題目：自適應(yīng)環(huán)境溫度變化的機(jī)電一體化溫度儀表的研制

　　摘要

　　在化工、制藥、輕紡等行業(yè)中溫度的測(cè)量和控制是進(jìn)行安全、高效生產(chǎn)的重要依據(jù)。目前市場(chǎng)上經(jīng)常采用的測(cè)溫儀表是壓力式溫度儀表、雙金屬溫度計(jì)、熱電阻傳感器、熱電偶傳感器等幾種類(lèi)型，其中壓力式溫度儀表、雙金屬溫度計(jì)僅能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指示不能遠(yuǎn)距離監(jiān)控，且其精度容易受到環(huán)境溫度的變化和儀表內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，經(jīng)常需要通過(guò)手動(dòng)去校零，使用不方便；而熱電阻和熱電偶傳感器適用于遠(yuǎn)距離測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)指示需配置二次儀表和電源不方便，且其指示值會(huì)跳動(dòng)不利于現(xiàn)場(chǎng)讀數(shù)。針對(duì)這些問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)環(huán)境溫度變化的機(jī)電一體化溫度儀表。

　　本文所設(shè)計(jì)的溫度儀表由自適應(yīng)環(huán)境溫度變化的壓力式測(cè)溫系統(tǒng)和熱電阻（電子）測(cè)溫系統(tǒng)組成，一個(gè)用于現(xiàn)場(chǎng)指示一個(gè)遠(yuǎn)傳。其中壓力測(cè)溫系統(tǒng)采用壓力式溫度儀表，通過(guò)采用最小二乘支持向量機(jī)（LS-SVM）的方法建立誤差模型研究和分析對(duì)壓力式溫度儀表精度影響最大的兩個(gè)因素，從而設(shè)計(jì)出自適應(yīng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)來(lái)解決壓力測(cè)溫系統(tǒng)的精度問(wèn)題。通過(guò)在壓力測(cè)溫系統(tǒng)中置入熱電阻傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送與監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)測(cè)溫雙重指示的機(jī)電一體化高精度測(cè)溫功能。論文的主要內(nèi)容如下：

　?。?）分析了儀表的兩個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性能，初步選用了壓力測(cè)溫系統(tǒng)和電子測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)溫儀表，并提出了機(jī)電一體化溫度儀表的總體設(shè)計(jì)方案，并確定了相應(yīng)的系統(tǒng)功能與技術(shù)指標(biāo)。

　?。?）采用最小二乘支持向量機(jī)（LS-SVM）的方法建立誤差預(yù)測(cè)模型。分析了液體壓力式溫度儀表的測(cè)溫結(jié)構(gòu)和誤差影響因素，將環(huán)境溫度及毛細(xì)管長(zhǎng)度等特征參數(shù)作為模型輸入，將誤差值及誤差隨毛細(xì)管長(zhǎng)度的變化率作為輸出。根據(jù)回歸預(yù)測(cè)的原理，利用網(wǎng)格搜索和交叉驗(yàn)證的方法尋找最優(yōu)參數(shù)組合，建立液體壓力式溫度儀表的誤差模型。采用LSSVMlab進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究，在MATLAB上運(yùn)行，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出對(duì)壓力式溫度儀表精度影響最大的兩個(gè)因素。

　?。?）對(duì)比分析了傳統(tǒng)的雙金屬補(bǔ)償方法的不足之處，在壓力式溫度儀表的誤差模型分析的基礎(chǔ)上，提出了一種導(dǎo)管補(bǔ)償?shù)姆椒ú⒃O(shè)計(jì)出補(bǔ)償機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)補(bǔ)償，解決對(duì)儀表精度影響最大的兩個(gè)因素。通過(guò)理論分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自適應(yīng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的有效性與優(yōu)越性。

　?。?）依據(jù)熱電阻測(cè)溫儀表的原理、結(jié)構(gòu)等方面理論，選定機(jī)電一體化溫度儀表熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)的熱電阻和航空插頭，并對(duì)整個(gè)熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行了分析。最后制造出本文所設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化溫度儀表，并通過(guò)分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本課題所設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化溫度儀表的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

　　本文對(duì)壓力式溫度儀表進(jìn)行了自適應(yīng)補(bǔ)償機(jī)制的研究與設(shè)計(jì)，并將其與熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)組成機(jī)電一體化溫度儀表來(lái)滿(mǎn)足溫度測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)指示與遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，且這兩個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)能互相監(jiān)視，提高了溫度測(cè)量的可靠性和準(zhǔn)確性，同時(shí)本文所設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化溫度儀表和研究方法對(duì)儀表技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。

機(jī)電一體化畢業(yè)論文摘要3

　　題目：機(jī)電一體化靈巧舵機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　摘 要

　　電動(dòng)舵機(jī)是一種復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)，是飛機(jī)、導(dǎo)彈等飛行器飛行控制系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其性能的好壞直接決定了整個(gè)飛行器性能的優(yōu)劣。隨著電力電子技術(shù)和永磁電機(jī)的發(fā)展，新型永磁無(wú)刷直流電機(jī)以其體積小、功率密度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于電動(dòng)舵機(jī)系統(tǒng)。本文采用盤(pán)式無(wú)刷直流電機(jī)作為電動(dòng)舵機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力源，對(duì)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、驅(qū)動(dòng)方式分別展開(kāi)分析，并對(duì)其數(shù)學(xué)模型和傳遞函數(shù)進(jìn)行了推導(dǎo)。研制了一套體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高的硬件電路，設(shè)計(jì)了位置、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)控制算法，以得到較好的控制精度。為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)的可靠性和控制策略的可行性，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并對(duì)原理樣機(jī)進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，所研制的舵機(jī)系統(tǒng)滿(mǎn)足控制性能要求，具有靈巧的一體化特點(diǎn)，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。論文研究的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：

　　1.提出了電動(dòng)舵機(jī)伺服系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。分析了舵機(jī)用無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)與基本原理，得到了等效電路圖，建立了無(wú)刷直流電機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型，并推導(dǎo)出了電動(dòng)舵機(jī)的傳遞函數(shù)。

　　2.針對(duì)整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，研制了一套以DSP+CPLD為核心控制架構(gòu)的智能功率驅(qū)動(dòng)電路，包括主電源濾波及轉(zhuǎn)換電路、電流檢測(cè)與過(guò)流保護(hù)電路、位置檢測(cè)與旋變激勵(lì)信號(hào)調(diào)理電路、串口通信及其外圍電路。

　　3.根據(jù)無(wú)刷直流電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)及數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了位置、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)控制算法，其中位置環(huán)采用比例積分控制，速度環(huán)、電流環(huán)均采用比例控制。在DSP主控制器中設(shè)計(jì)了控制模塊、定時(shí)器模塊、采樣模塊和串口通信等模塊。在CPLD輔助控制器中設(shè)計(jì)了Hall換相邏輯、舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向解算邏輯、位置超限和過(guò)流保護(hù)等邏輯。

　　4.搭建了完整的實(shí)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)，對(duì)原理樣機(jī)進(jìn)行了控制性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)地描述和分析。

　　關(guān)鍵詞：舵機(jī)；無(wú)刷直流電機(jī)；DSP;CPLD;PID控制

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