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内容简介：

任务书填写要求 1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、系部领导签字后生效。此任务书应在第七学期结束前填好并发给学生； 2 任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3 任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系部主管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“系部”、“专业”等名称的填写，应写中 文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号； 5 任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 714 2005文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性； 6 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2009 年 3 月 15 日”或“ 2009 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 通过学习，可以了解伺服电路在控制直流电 动机的伺服系统的应用，通过分析伺服电路的工作原理，确定几个故障工作点，设计单片机检测电路检测几个故障工作点的状态与正常值比较，以确定伺服电路工作是否正常。通过毕业设计，可以检验学生是否能把所学的理论运用到实际中，通过实践可以锻炼学生分析问题和解决问题的能力，动手能力。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 要求学生按照毕业论文的题目，应用已学过的理论知识及相关的资料，设计 液压伺服控制电路 。通过对线路的设计，了解元器件的选择方法。 要求学生应用电子线路、 液压 控制等 理论知识，分析和设计出控制电路： 1. 给定信号电压 10V； 伺服阀参数 4040 欧 2. 位置阀输出 2500 3. 设计 液压伺服控制电路 ，画出电路图。 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等： 课题成果内容包括： 1. 完成液压伺服电路的工作原理分析，确定设计方案； 2. 完成 液压伺服控制电路 设计； 3. 用 出原理图。； 4主要参考文献： 1 姚运涛，李著信，张涛，焦光伟 J2001， (1):922 王春行 M械工业出版社， 1985. 3 杨振江等 M安电子科技大学出版社， 2001. 4 章燕申，袁曾任等 M 北京：清华大学出版社， 5 杨兴瑶等 00 例 M . 第一版， 北京：化学工业出版社， 6 冯国楠 M . 第一版， 北京：机械工业出版社， 7 何希才 用 365 例） M . 第一版，北京：电子工业出版社， 8 杨兴瑶等 00 例 M . 第一版， 北京：化学工业出版社， 9 章燕申，袁曾任等 M 北京：清华大学出版社， 10 除愈等 M国铁道出版社， 1983. 毕 业 设 计（ 论 文）任 务 书 5本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2009 年 3 月 9 日 3 月 28 日 3 月 29 日 4 月 15 日 4 月 16 日 5 月 15 日 5 月 16 日 6 月 8 日 6 月 9 日 6 月 14 日 学生查资料，看与题目相关的专业书。 根据题目写开题报告（文献综述）、翻译一篇与题目相关的外文资料。 研究分析伺服电路的工作原理。 设计单片机检测电路，用 最终的电路。 编制单片机检测控制软件，并完成毕业论文。 毕业答辩 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 系 部 意见： 系 部主任 ： 年 月 日 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 部： 机械系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 学 号： 外文出处： 附 件： 指 导教师评语： 该同学翻译的外文资料原稿，紧扣本次毕业设计主题。中文翻译稿语言通顺，与原文表达的意思基本相符，基本符合毕业设计的要求，基本达到了预期的目的。 成绩评定为中。 签名： 年 月 日 注： 请将该封面与附件装订成册。 附件 1：外文资料翻译译文 伺服系统 由输入轴随意运动引起输出轴运动的一种形式是同步发送接收系统。另一种形式是伺 服机构或伺服系统同步系统可在相当大的距离内在两个分开的轴之间工作，但不提供力矩放大 传送到负载的力矩不能超过输入力矩。由于这个原因，并且在传送大力矩时，偏差角增大，同步系统只能用丁转动刻度盘和指针，移动控制活门和驱动其他小力矩负载。另一方面，伺服系统可提供要求移动大负载的大力矩，只需给输入轴加上很小的力矩。遥控运行不是伺服系统的固有特性，但可以通过数据传送装置实现，通常同步器作为系统的一部分。 一、伺服系统的基本要求 伺服系统是一种具有响应和执行指令的装置，伺服系统必须能够满足五项基本要求， 它们是： b伺服系统要能够估计存在条件。 c伺服系统要能够把存在条件与期望结果相比较得出差值或偏差信号。 d伺服系统要能够依据偏差信号，发出校正指令，正确地改变存在条件到期望结果。 e伺服系统要有执行校正指令的方法。 为使伺服系统满足五项基本要求，它必须具有一个偏差检测元件和一个操纵负载位移马达的控制器。 二、伺服系统部件 伺服系统包括偏差指示器和按照图 1 方式连接输入和输出轴的控制器。伺服系统 的目标是驱功输出轴通过保持偏差角（输出轴离输入轴的角位移偏差）尽可能接近于零而重复输入轴运动。偏差指示器确定了偏差角的幅值和方向。在偏差指示器信号控制下，控制器在减小偏差的方向上给输出轴施加力矩。伺服系统是个闭环或称作反馈系统，因为加到控制器的信号引起输出轴转动，改变了偏差角，这样又改变了加到控制器的信号。 图 1 偏差指示器和控制器可以采用很多种形式。控制器必须含有伺服马达或一些产生输出为矩的装量。伺服系统可按照所用伺服马达的类型划分为电动式、液压式、气动式或机械式。本文只讨论电动伺服系统。电动伺服系统 使用多种电动马达。除了伺服马达外，控制器一般还包括功率放大器，能使来自偏差指示器的弱信号转换为较大功率供给马达。这种功率放大器通常称作伺服放大器。偏差指示器最常见的是同步装量。电动伺服系统中，同步发电机和控制变换器机械联接到输入和输出轴上，控制变换器即偏差指示器，其转子电压用作控制器的输入信号。 图 2 大部分航空电子应用中的伺服系统是带控制变换器偏差指示器的电动伺服系统。这种伺服系统的框图如图 2 所示。若这个系统用直流马达，图中放大器必须具有将同步系统的交流电压整流，同时进行功率放大的功能，若使用交流马达 ，则需要交流放大器图 2 所示的系统中，输入轴与输出轴之间的偏差角，确定了由控制变换器产生并送到伺服放大器的偏差电压的相位和幅值。偏差信号依次控制由伺服马达加到输出轴上力矩的方向和幅值。电动伺服系统使用很多类型的伺服马达，而在航空电子应用中，两相感应电机是应用最广的。因而本文只讨论两相感应伺服马达。 三、平衡电位计型偏差指示器 伺服系统中作偏差指示器的另一种装置是平衡电位计（见图 3）本系统中有两个电位计用在电桥中，一个电位计用于指令控制，另一个电位计机械藕合在伺服机械的输出轴上。两个装置的差值将产生偏差信号。依 次引起伺服放大器或控制器转动输出轴，直到电桥平衡为止。平衡电位计产生的偏差信号与控制变换器产生的偏差电压完全是用于同样方式。 图 3 制变换器）的指令一般来自离 段距离的同步发送器转轴的运动，而平衡电位计转轴指令则可加到一个电位计滑动触点的转子上。这种系统的实例正如 康收发机的频道选择器。平衡电位计的输入部分位于频道选择器的控制端，电位计的另一部分位于收发器组件。电位计的滑动触点机械联接到晶体状六角转塔上。 四、两相感应电动机 经常用于驱动伺服机构输出轴的各类交流马达中， 最重要的是两相感应电动机。这种电机在小容量伺服系统中有着广泛的应用，例如用于机载塔康的距离和方位指示器驱动系统和用于驱动雷达平面位量指示器的偏转线圈，还用于大多数航空电于设备上。为了了解采用感应电动机的伺服机构，首先要知道这些电机的特性。 图 4 图 4 给出了表示双极、双相感应电动机的转于、剖面和电路图。定于和转子都是由薄钢片叠加构成的。定子有两个相同的线圈： A 线圈和 B 线圈。如此排列可使两个线圈的磁场相互垂直转子可采用线绕式短路绕组或鼠笼式绕组。鼠笼绕组由转于槽内的导电条组成。这些导电条由转子两端的导电环短 接。定子线圈通常供给幅值相等、相位相差 90 度的交流电，这种交流电可直接从两相电源系统得到，或从单相电源利用移相电路的方式获得如图 4 (d)所示。正如图 4 (e）的相量图所示，B 线圈电流 线圈的感抗而滞后于外加电压 圈电流 电容 C 的容抗大于 A 线圈的感抗而使电流超前于外加电压 E。适当选择电容值的大小，可改变 对 E 的相位，使 相位差接近 90 度。由于电流流过两个线圈，通过转子铁芯的总磁通的幅值是常量，并由定子电流的频率确定磁场沿电动机轴转动的速度。图 5 表明了旋转磁场是如何产生的。图中标明 了在电流的一个周期内各段区间磁通的方向。图中顶行描述了一个电流周期内每隔 90 度时，定子合成磁场的状态。 图 5 图中所示的任何时刻的瞬时磁通，是流过两个线圈电流产生的合成磁通。相位角为零度时仅 A 线圈有电流，磁通方向沿 A 线圈轴线内上。 90 度时，仅 B 线圈有电流，磁通方向向右。 18 度时，由于 A 线圈电流在负值方向上，所以磁通方向向下。顶行图示说明了供电电流每个周期内，磁通旋转一周的变化。图 5 中第二行给出了两个线圈都有电流时，相位角为中间值的磁通状态。由于定子线圈的每匝都分布在槽内，这种方式使气隙磁通密度随转子的角 度呈正弦规律变化，磁通在整个旋转过程中保持恒定幅值。例如。在 45 度相位角，流过 A 线圈的电流幅值是最大值的 个电流产生向上的磁通也是最大值的 。 B 的电流，产生最大值的 的向右的磁通。两个成直角的磁通线圈，其合成相量转到 45 度方向，幅值等于每个单个线圈的最大幅值。 旋转磁通的速度叫做同步转速，它由线圈电流的频率决定。对于工作在400 周秒电源的双极电动机来说，其同步转速为 2400 转分。 两相感应电机中，若把任何一个定子线圈的接 线端子互换，则旋转磁通的方向将反向。换句话说，每个定子电流移相 18 度时，将使电动机反转。当 A 线圈电流 性反向时，磁通的旋转方向也由顺时针变为反时针。 旋转磁通穿过转子导体。在转子导体中产生电势，因此有电流流过转子短路绕组，图 6 表示磁通旋转的某一瞬间，转子电流的方向可用圆点和叉号表示。（图中假定转子转速近似等于同步转速，且转子电流与转子感应电势同相）字母 代表定子旋转磁场的北极和南极。 N和 S代表转子电流产生的转子磁场北极和南级。因此转子成为一个磁体，试图朝定子磁场方向调节自己，由此产生转矩 ，方向是使转子沿定子旋转磁场方向转动 。 附件 2：外文原文 （复印件） ne of an to of an is is or by a to to on to a be at is in a be if of 1. F is a to to an A be to a. A be to an is b. A be to c. A be to a or d. A be to a on to e. A of In a to it an a 2. F an a to in 1. of is to to of by in of of as to as of of a on in a to is a or a to of an is to a of a or as or in of be in of in to a to lo of to is to as is a In a to is as in is A of is 2. If a dc is in in a of a of If an ac is an ac is In 2 of by to in of to by of in t is It be in of a as 3- as an in is (3). In in a is a is to of A in of an in or to is by is in as a T a of a at T; in be to of of An of a is in of is in of is in is to 4. he of of ac to of is in as in in on PI as as To it is to of of a of , so be at to a of or a of in at of by in 0 in be a or be a by of a as 4(d). As in 4(e), H in of of A in a of . By of A be so A B 0 As a of in is in of at a by of 5 is of at in of in 0 in At of in is by in , is of . 0, is to 80, is in in of at of in in 5. of in in a in of is at a 5 a of a. in of a of a to of of at to at an 5 a to of in a he at is of a 0U of of in a is if of In a 180 in of of A in it be of of is as of of in in of by 6 a of (In to be in is ) of of by is a to A is in a to of 毕业设计 (论文 )开题报告 学 生 姓 名： 学 号： 专 业 ： 机械工程及自动化 设计 (论文 )题目 ： 液压系统伺服控制电路的设计 指 导 教 师 : 2009 年 3 月 22 日 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文 档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15篇（不包括辞典、手册）； 4 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2007 年 3 月 15 日”或“ 2007 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1结合毕业 设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文 献 综 述 摘要 液压伺服系统的经典控制理论，是采用基于工作点附近的增量线性化模型来对系统进行分析与综合，设计过程主要在频域中进行，控制器的形式主要为迟后、超前网络和 制等。目前液压伺服系统的经典控制理论已经基本成熟。对于一些频宽不太高、参数变化和外界干扰不大的液压伺服系统，采用经典方法进行设计已经能够满足工程需要。近年来，随着机械工作精度、响应速度和自动化程度的提高，对液压控制技术提出了越来越高的要求、液压控制 技术也从传统的机械、操纵应用场合开始向航空航天和车辆与工程机械等领域扩展。在这种情况下，采用经典液压控制技术难以满足应用场合提出的对控制系统的要求。由此产生了新的液压伺服系统控制技术。 关键词 液压伺服系统 控制技术 电路设计 1引言 液压技术相对于机械传动来说，是一门新兴的技术。人类使用水力机械及液压技术虽然已有很长的历史，但是液压技术在机械领域中得以应用并取得迅速发展则是 20世纪、特别是第二次世界大战以后的事。随着控制理论的出现和控制系统的发展，液压技术和电子技术的结合日益完善，现代的液压技 术已经成为一门独立的学科，这门技术已经被广泛的应用于冶金、机械、交通、以及近代试验科学等方面 12。 在液压系统中的，对液压元件的自动控制主要是通过液压伺服系统来完成的。 2液压伺服系统 压伺服系统的概念和工作原理 伺服系统是一种执行元件能以一定的精度自动地按照输入信号的变化规律而动作的自动控制系统。凡是采用液压控制元件，根据液压传动原理建立起来的伺服系统，都叫做液压伺服系统 3。 其工作原理是利用反馈得到的偏差信号，控制液压能源输入系统的能量（流量和压力 ） ，是系统向着减小偏差的方向变化， 从而使系统的实际输出与希望值相符 10。 压伺服系统的组成 各种液压伺服系统均可由下列一些基本原件组成 145： （ 1） 指令元件：给出与反馈信号具有同样形式和量纲的控制信号，如指令电位器以及其他电器或计算机等。 （ 2） 反馈检测元件：检测被控制量，给出系统的反馈信号，如反馈电位器以及其他类型的传感器等。 （ 3） 放大、转换、控制元件：把偏差信号放大，并作能量形式转换，变成液压信号，并控制执行元件运动，如放大器、伺服阀等 7。 （ 4） 比较元件：把控制信号和反馈信号进行比较，给出偏差信号。有时 不单独存在，而是和其他元件一起由一个结构元件来完成。 （ 5） 直接对控制对象起控制作用的元件：如液压缸和液压马达等。 （ 6） 控制对象：系统所控制的对象，如工作台及其他负载装置等。 此外还可能有各种校正装置，以及不包含在控制回路内的能源装置和其他辅助装置等。 压伺服系统的分类 36 （ 1）按误差信号的产生和传递方式不同分：机液伺服系统；电液伺服系统；气液伺服系统。 （ 2）按液压控制元件的不同分：阀控系统（节流式）；泵控系统（容积式）。 （ 3）按被控物理量不同分：位置伺服系统；速度伺服系统；力（或压 力）伺服系统；其他伺服系统。 压伺服系统的优缺点 液压伺服系统除了具有液压传动所固有的一系列显著优点外，还具有系统刚度大、控制精度高、响应速度快、能高速启动、制动和反向等优点。因而可组成体积小、重量轻、加速能力强，快速动作和控制精度高的伺服系统，来控制大功率和大负载 18。 同样，液压伺服系统除具有液压传动所具有的一些缺点外，还具有其他一些缺点：如它的精密控制元件（如电液伺服阀）加工精度高，因而价格贵；对工作油要求高，工作油的污染对系统可靠性影响较大等 9。 3电液伺服系统的发展和应用 电 液伺服系统作为一种新兴的技术科学，因其具有反应快、重量轻、尺寸小及抗 负载刚性大等优点，近几十年来，特别受重视，得以迅速发展。 电液伺服系统的历史不长，早在 20 世纪 40 年代，电液伺服系统已应用于飞机上，当时使用的电液转换器是用一个小伺服电动机操纵一个滑阀来实现的，系统频率较低，反应速度慢。 20 世纪 50 年代初，出现了快速反应的永磁力矩马达。力矩马达和滑阀的适当组合，形成了电液伺服阀，进一步提高了电液转换的速度。 20 世纪 60 年代以后各种伺服阀的新结构相继出现。到了 20 世纪 70 年代末 80 年代初，逐渐完善和普及的计算 机控制技术，为电子技术和液压技术的结合奠定了基础，大大提高了液压伺服系统的功能与完成复杂控制的能力 213。 现在，液压伺服控制在自动化领域占有重要的地位。凡是需要大功率、快速、精确反应的控制系统，都已经采用了液压伺服控制。不仅仅在国防工业和航天航空事业方面，液压伺服控制系统的在民用工业方面的应用也得到了广泛重视，如机床、冶金、锻铸、轧钢、动力、车辆工程、矿山机械、海底作业、建筑、石油等。当前世界上瞩目的机器人技术也大量采用液压伺服控制系统 12。 液压伺服控制系统今后的发展大体可以有以下几个方面 214： （ 1） 高压大功率。高压的目的主要是为了减轻系统的重量及结构尺寸，大功率是为了解决大惯量与重负载的拖动问题 （ 2） 高的可靠性。液压控制设备一般都是高性能的机器，对油的污染和温度变化都很敏感，把这种机器应用于飞行器上，一开始，可靠性就是一个重要课题。为了提高可靠性，除了对机器本身的研究与改良以及增加监测与诊断技术外，目前还在采用余度技术与重构技术，采用了三或四通道的余度构成系统。 （ 3） 理论解析与特性补偿。液压伺服控制的理论解析，在 20 世纪 50 年代与 60年代，就伺服系统本身的理论，可以说大体上解 决了。近期的研究倾向是利用计算机对复杂系统、复杂因素进行仿真分析，其中大量的研究是围绕动态特性进行的。随着系统应用的目的多样化，控制对象也越来越复杂，大惯量、变参数、非线性及外干扰是经常遇到的。要使这些系统具有满意的性能，必须研究系统的性能补偿问题与近代控制策略。 （ 4） 同微型机的结合。目前液压控制已从模拟控制转为以微机控制与数字控制为主。把微机放入控制回路之内进行实时控制时有很多问题需要研究 计算机速度问题，电液伺服机构如何与计算机配置的问题以及离散化带来的一些问题。直接与数字 机结合需要发展液压数字技术 ，目前已产生了各种形式的数字阀、数字缸及高速开关阀等。电液伺服控制与计算机的结合，提供了计算机创造的全部奇迹与大功率液压伺服控制之间牢靠的、精确的、高性能的联系，产生了各种所谓智能化的电气液压伺服控制系统。 （ 5） 液压伺服控制普通的工业应用阶段。液压伺服控制元部件的批量及规格化生产，降低成本或开发简单廉价的各种转换元件、数字化元部件以及各种抗污染的产品，