自动化综合课程设计任务书详解

自动化专业综合课程设计

任

务

书

班级：自动化131

指导教师：洪露

学期： 2016－2017－1

自动化系

2016年12月

一、课程设计目的

自动化综合设计是学生必修的实践环节之一，应使学生较系统的完成自动化系统设计，从选题、方案论证、设计与实现、系统测试、总结报告等基本过程，加深对自动控原理、过程控制、运动控制、测试技术与自动化仪表等相关课程理论知识的分析理解。通过实践引导学生把原理分析与工程设计结合，掌握自动控制系统设计的基本方法和一般规则，提高综合应用能力，培养学生的创新思维和实践能力，为毕业设计打下坚固的基础。

1、培养独立完成一个课题或实际问题的能力

2、培养查阅资料文献手册的能力

3、熟悉元器件类型，掌握合理选取元件的规则

4、锻炼撰写论文和设计报告的能力

5、培养科学的工作作风和严谨务实的态度

二、设计内容

本设计的主要内容包括：自主选题、理论设计、调试与仿真、撰写设计报告并答辩等。

自主选题。每个题目学生不超过3人，鼓励学生单独完成。

理论设计包括方案选择、系统设计等。通过调试与仿真，进一步完善设计，使之达到课程设计要求，使其更接近于实际产品。

撰写设计总结报告，把理论设计内容，调试过程进行全面总结。小组成员既要分工，又要协作，同一小组成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验，但每个学生必须独立完成设计报告，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过50%的课程设计考核按不及格处理。

最后，通过答辩过程展现课程设计所做的工作。

三、设计组织方式

课程设计过程采用相对集中方式，以分组为单位集中到实验室进行。配备计算机、相关软件及电子元器件等器材设备。实验室提供常见元器件及设备，其他所需器件应提前通知实验室采购或自行购买。

在课程设计过程中，实训教学课堂化，严格考勤制度，在课程设计期间累计旷课达到10学时，取消考核资格。需要外出查找资料，购买电子元件时，必须向指导老师请假，经同意后方可外出。

四、设计题目

1.双闭环直流电机调速系统电流环模拟PI调节器

●电机对象参数测量；

●电流环、转速环PI参数设计；

●以运算放大器为核心器件设计并实现电流比较器及PI运算硬件电路。

2.双闭环直流电机调速转速环数字PID调节器

●电机对象参数测量；

●电流环、转速环PI参数设计；

●以A/D转换器和单片机为核心器件设计并实现转速信号采集和数字PI运

算。

3.风机远程报警控制系统设计

●对远程风机的运转状态进行监控报警控制；

●设计远程数据无线传输的方案；

●进行系统设计，收集相关的试验数据。

4.三相异步电机变频调速实验

●以三相异步电机为研究对象，研究空间矢量PWM产生原理；

●测取空间矢量PWM波形；

●进行开环控制实验，收集相关的实验数据。

5.方波频率偏移控制

●产生方波信号；

●完成电路并搜集实验数据；

●进行开环控制实验，收集相关的实验数据。

6.三自由度步进电机逻辑电路控制器

●利用逻辑电路器件设计步进电机控制器；

●能对步进电机进行分档调速；

●能实现步进电机的换向控制。

7.供水水塔水位控制系统

●利用常规继电器设计水塔供水系统的控制系统；

●设置上下控制水位；

●系统能发出水泵驱动电机电源的开关信号。

8.锅炉汽包水位调节系统PID参数整定

●以KPS2000软件为模拟锅炉运行平台，设计锅炉汽包水位控制系统方案；

●按工程整定方法将控制系统投入运行状态；

●进行PID参数整定，采用蒸汽负荷以阶跃变化形式施加干扰。整定目标：

水位在干扰扰动情况下的暂态过程为4：1衰减过程。

9.热电偶冷端自动补偿温度计

●选择一常温热电偶，对其作简单的标定；

●利用热电阻设计一自动冷端补偿电路；

●系统工作满足温度计一般要求。

10.气动磨头转速报警控制装置设计（可选择数字逻辑电路方案也可采用单片机）

●设计一气动磨头转速测量装置，要求设置气动磨头的高、低报警转速，并

发出相应信号；

●依据报警信号，控制调整电机的转向；

●系统满足控制气动磨头的转速工作在要求的速度范围之内。

11.电子秤

●利用称重传感器设计测量电路，设计应变片检测电路中的相敏检波器、变

换电桥；

●对电子称进行标定；

●系统工作满足电子秤一般要求。

12.光电式速度计

●利用光电式传感器设计速度计量系统；

●具有计数功能；

●系统工作满足速度计一般要求。

13.磁电式速度计

●利用磁电式传感器设计速度测量系统；

●具有计数功能；

●系统工作满足速度计一般要求。

14.电容数字测量仪

●设计电容数字测量仪电路，测量并显示电容大小

●测量电容范围为100pF~1 F

●系统工作满足电容测量一般要求。

15.数控直流电源设计

●输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV，输出电流500mA

●输出电压值由数码管显示

●由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减

16.基于单片机的多路数据采集

●设计八路模拟信号自动采集与数据处理系统；

●以单片机作为下位机，能够完成模拟电压信号采集和A/D转换，用三位数

码管进行显示，要求对通道号和测量值进行显示。

17.小型机器人关节角控制

●研究关节控制原理；

●设计关节控制方案；

●完成硬件电路并搜集实验数据。

18.小型机器人脚底力采集装置

●研究脚底力采集装置的工作原理；

●测取脚底受力信号波形；

●完成硬件电路并收集实验数据。

19.三相异步电机变频调速实验

●以三相异步电机为研究对象，研究空间矢量PWM产生原理；

●测取空间矢量PWM波形；

●进行开环控制实验，收集相关的实验数据。

20.截止频率可选的抗混滤波器的设计

●学习抗混滤波器的有关知识和技术；

●设计一套抗混滤波器系统方案；

●完成系统实施硬件电路的设计和调试。

21.加热炉炉温控制系统设计

●设计加热炉炉温测量系统方案；

●设计炉温控制系统方案；

●完成系统设计和调试。

22.智能定时抢答器设计

●几个选手，谁先按下自己手中的按钮，LED显示器SM就会显示相对应的选

手号码。

●声控切换按钮和启动抢答开始按钮具有互锁功能，当声控切换按钮开启之

后，开始按钮于无效状态，防止主持人在没说“开始”之前就误按了启动

抢答按钮。

●抢答器可以进行20秒倒计时，选手必须在20秒之内进行抢答，几个选手，