毕业论文-机电一体化专业 (2)

1、.毕业论文机电一体化电动机的控制与保护目录内容摘要 1关键字 1图索引1引文1第一章机电一体化技术发展历程和趋势11.1机电一体化技术开发课程11.2机电一体化发展趋势1第二章机电一体化期间电动执行机构的硬件设计和工作原理42.1系统工作原理4第三章机电一体化阀门位置和速度控制原理6第四章主要技术问题解决7第五章机电一体化继电保护现状及发展95.1继电保护发展现状95.2继电保护的未来发展105.2.1计算机化105.2.2网络115.2.3保护、控制、测量、数据通信集成125.2.4智能13结尾13工具书14.内容摘要根据机电一体化技术的发展前景，提出了新的电动执行机构的设计方案，详细介绍了

2、牙齿执行机构各功能组件的选型和设计、阀门位置和速度控制原理，以及各种主要问题的解决方案。执行机构将阀门、伺服电动机、控制器集成在一起，使用8031单筹码微电脑、变频技术实现阀门的运动速度和位置控制，解决阀门的准确定位、阀门柔性开关、极限位置判断、电动机保护和模拟信号隔离等技术问题。现场运行表明，牙齿电动执行机构具有动作快、保护完善、便于与计算机通信等优点，充分利用机电一体化技术的便利和速度。关键词:电机阀继电保护机电一体化技术综述图片索引图2-1电动执行器控制系统块图表.4图2-2 IPM输出电流，电压检测。5图2-3程序是意外的自我修复电路.6图3-1阀门位置和速度控制块图表.6图3-2执行

3、机构的正常运行速度.7图4-1线性绝缘放大器.8引文在现代化生产过程控制中，执行机关起着非常重要的作用，这是自动控制系统不可缺少的一部分。现有国产大流量传动执行机构存在控制手段落后、机械传动机构多、结构复杂、位置精度低、可靠性差等问题。执行机构的整体运行速度还取决于电动机的输出轴速度和内部减速齿轮的减速比。一旦出货，牙齿速度不能固定调整，通用性差。整个机构缺乏完善的保护和问题解决措施以及必要的通信手段，系统安全性不好，无法连接到计算机和网络。为此，使用现有大流量传动执行机构的控制系统，可靠性和稳定性较差。随着计算机网络、现场巴士和其他技术在产业工序中的应用，这些执行机构远远不能满足产业生产的要

4、求。笔者设计的大流量电动执行机构采用机电一体化技术，将阀门、伺服电动机、控制器集成为一个，利用异步电动机直接驱动阀门的开闭。通过内置变频器，可以使用模糊神经网络控制阀门的运动速度、准确定位、柔性开关和电动机转矩等。牙齿电动执行机构具有动作快、保护完善、电脑联网方便的优点，消除了用于控制电动机正、反转接触器和硅开关模块、机械传动装置和复杂昂贵的控制柜和配电箱的功能。实际运行表明，牙齿执行机构稳定，性能可靠。电子技术一问世，电子技术和机械技术的结合就开始了。半导体集成电路，特别是以微处理器为代表的大规模集成电路出现后，“机电一体化”技术取得了明显进展，受到了广泛关注。.第一章机电一体化技术发展历程

5、和趋势机电一体化机器、微型电子学、控制、电脑、信息处理等多学科的交叉融合，发展和进步取决于相关技术的进步和发展，主要发展方向是数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、小型化、整合、一体化、源泉化、绿色化。1.1机电一体化技术发展1、数控机床的出现写了机电一体化历史的第一页。微电子学技术给“机电一体化”带来活力。3、可编程控制器、“电力电子”等的发展为“机电一体化”提供了强大的基础。4、激光技术、模糊技术、信息技术等新技术将“机电一体化”推向了新的高度。1.2机电一体化发展趋势1、数字化微控制器及其发展为不断发展的数字控制机器和机器人等机械产品数字化奠定了基础。电脑网络的迅速崛起为数字设计和制造

6、(如虚拟设计、电脑集成制造等)铺平了道路。数字化具有要求机电一体化产品的软件高可靠性、可操作性、可维护性、自我诊断功能和熟悉的人机界面。数字化实施方便了远程操作、诊断和修复。2，智能也就是说，对机器和传记产品要求特定的智能，使其具备相似人的逻辑思维、判断推理、自主决策等能力。例如，向CNC数字控制机器添加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能流程数据库，对使用、操作和维护有很大帮助。模糊控制、神经网络、灰色理论、沙发理论、混沌、分支等人工智能技术的发展和发展为机电一体化技术的发展开辟了广阔的天地。3，模块化因为机电一体化产品种类和制造商很多，开发和开发具有标准机械介面、动力介面、环境接口的机电

7、一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如果开发集成了集减速、变频电机的动力驱动装置，则有具备视觉、图像处理、识别和测距等功能的电动机集成控制装置等。这样，在进行产品开发设计时，可以利用这些标准模块化设备快速开发新产品。4、网络随着互联网的普及，基于网络的多种远程控制和监控技术占了优势。远程控制的终端设备本身是机电一体化产品。通过现场总线和局域网技术实现家用电器联网，利用家庭网络将各种家电连接到以电脑为中心的电脑集成家用电器系统，使人们在家里充分享受各种先进技术的优点。因此机电一体化产品无疑要朝着网络化的方向发展。5、人性化机电一体化产品的最终使用对象是人类。如何给机电一体化产品赋予智能、

8、情感、人性变得越来越重要。机电一体化产品除了完美的性能外，还要求在颜色、建模等方面与环境协调。使用这种产品对人来说是一种艺术享受。例如，家庭机器人的最高境界是人类集成。6、小型化小型化是精密加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微型电子机械系统(Micro Electronic Mechanical Systems，MEMS)是指可以部署微型机构、微型传感器、微型执行器和信号处理和控制电路，直到集成了介面、通信和电源供应设备的微型设备或系统。1986年，美国斯坦福大学开发了第一个医用微探针，1988年美国加利福尼亚大学伯克利分校开发了第一个微马达，此后国内外在MEMS工艺、材料和微观机理研究

9、方面取得了很大进展。开发各种MEMS设备和系统，如各种微传感器(压力传感器、微加速度计、微触觉传感器)。7、集成整合包括各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的最优化和复合，以及在生产过程中同时处理处理、装配、检查、管理等各种流程。为了实现多种、少量批量生产的自动化和效率，系统必须更加广泛和灵活。首先将系统划分为多个层，以分散系统功能，调整各个部分并安全运行，然后通过软、硬件将各个层有机地连接起来，以实现最佳性能和功能。8、频带源机电一体化产品本身包含太阳能电池、燃料电池、大容量电池等能源。由于在很多情况下不能用电，运动的机电一体化产品有自己的动力源独特的优点。腰带源化是机电一体化产品

10、的发展方向之一。9、绿色科学技术的发展给人们的生活带来了巨大的变化物质丰富也带来了资源减少和生态环境恶化的后果因此，环境保护、回归自然、可持续发展、环保产品的概念在这种呼声中产生。环保产品是低功耗、低材料消耗、低污染、舒适、和谐、可回收的产品。在设计、制造、使用和报废时，必须满足环境和人体健康的要求。机电一体化产品的绿色化主要意味着使用时不污染生态环境，产品寿命结束后可以分解和回收产品。10、光学机电一体化。典型的机电一体化系统由传感器系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部分组成。因此，引入光学技术实现光学技术的先天优势是有效改善机电一体化系统的传感系统、能量(动力)系统和信息处理系统。光

11、电集成是机电一体化产品发展的重要趋势。11、自律分配系统化灵活性。未来机电一体化产品、控制和执行系统具有充分的“冗余”和“灵活性”牙齿，能够更好地应对突发事件，被设计为“自主分配系统”。在自主分配系统中，每个子系统徐璐独立运行，在为整个系统提供服务的同时，子系统具有自己的“自主性”，徐璐根据不同的环境条件徐璐做出不同的反应。子系统可以生成自己的信息并附加给定的信息，通常可以更改特定的“行为”。这样可以大大提高系统的适应性(灵活性)，而不会因子系统故障而影响整个系统。12、全息系统3354智能。今后机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平也在提高。这主要在于模糊技术、信息技术，尤其是软件

12、和筹码技术的发展。此外，系统的层次结构成为简单的“自上而下”情况，是复杂、冗馀的双向连接。13、“生物软件”化学-模仿生物系统化。今后的机电一体化设备对信息的依赖度高，往往结构上“静态”时不稳定，但动态(工作)时稳定。这类似于生物活体总结。如果控制系统(大脑)牙齿停止工作，生物就会“死亡”，如果控制系统(大脑)牙齿工作，生物就会很有活力。在仿生学探索领域发现的一些生物体的优秀器官可以为机电一体化产品提供新的气体，但如何使牙齿新型气体成为活的“生命”还需要进一步探索。牙齿研究领域被称为“生物软件”或“生物系统”，生物的特征不能分为硬件(身体)软件(大脑)一体。机电一体化产品正在向生物系统化发展，

13、但似乎还有很长的路要走。14、微型电脑传记化学3354微型化。目前利用半导体零件制造过程中的蚀刻技术，实验室已经制造了微米级机械零件。将牙齿结果用于实际产品时，不需要区分机械部分和控制器。届时，机器和电子可以完全融合，机体、执行机构、传感器、CPU等可以合并为一个，体积小，构成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。第二章机电一体化期间电动执行机构的硬件设计和工作原理电动执行器控制系统原理框图见图2-1。智能执行机构在结构上主要分为控制部分和执行驱动部分。控制部分主要包括单筹码微电脑、PWM波发生器、IPM逆变器、A/D、D/A转换模块、整流模块、输入/输出通道、故障检测和报警

14、电路等。执行驱动部分主要包括三相伺服电动机和位置传感器。2.1系统工作原理在霍尔电流、电压传感器和位置传感器中检测到的逆变模块三相输出电流、电压和阀的位置信号在A/D转换后传输到单个磁盘。单筹码微型计算机通过8255控制PWM波发生器，生成的PWM波通过光电耦合作用于逆变模块IPM，实现了电机的变速调速和阀位置控制。逆变模块操作所需的直流电压信号是通过整流电路上的380V电源供应设备进行全校准获得的。2.2控制系统各功能组件的选择与设计1、选择单筹码微电脑英特尔生产8031单筹码微电脑，主要通过并行8255端口控制系统的信号处理：接收系统对力矩、阀打开、关闭和阀打开等设置信号，提供三相PWM波

15、发生器所需的控制信号，处理IPM发送的错误信号和报警信号。处理通过模拟输入端口接收的电流、电压、位置等检测信号。提供显示传记执行器的工作状态信号。运行控制系统的控制信号，并将信号反馈给控制系统。二、三相PWM波发生器PWM波生成通常有模拟和数字两种茄子方法。模拟电路复杂，有温度漂移现象，精度低，限制系统性能。数字方法是根据徐璐不同的数字模型，用计算机计算每个切换点，将其存储在内存中，然后通过表和必要的计算生成PWM波。牙齿方法占用大量内存，不能保证系统的准确性。为了满足智能电源模块所需的PWM波控制信号，为了确保微处理器有足够的时间执行整个系统的检测、保护和控制等功能，我们选择了MITEL生产

16、的SA8282作为三相PWM生成器。SA8282是专用大规模集成电路，具有包含波形、频率、振幅等控制信息的独立标准微处理器接口。3、智能逆变模块IPM在电动机电源供应设备上使用智能电源模块IPM，以满足执行器小、可靠性高的要求。牙齿执行机构主要适用于额定电压为380V、功率因数为0.75的小于5.5kW的三相异步电动机。选择日本产的智能电源模块PM50RSA120，满足系统要求。牙齿电源模块是高性能电源开关设备，将电源开关和驱动电路、制动电路合并为一个，并内置过电流、短路、低压和过热保护和报警输出。4、位置检测电路位置检测电路是执行器的重要组成部分，其功能是提供准确的位置信号。关键问题是位置传感器的选择。传统的电动执行机构常用接线电位器、差动变压器、导电塑料电位器等。绕组电位器寿命短，被淘汰了。差动变压器受线性区域太短，温度特性不好的限制。导电塑料电位器目前比较流行，但有触点，寿命也不能长，准确度也不高。笔者采用的位置传感器是无