【正文】 throuth A/D (transform) and be amplified. Secondly, the puter pare the pressure given singal and throuth PID (proportion Integral Differential)revise the control. Signal of the controller .Finally,the system closeloop control is relized ,getting to the demand.Key word:Testing Machine Hydraulic Pump Electronlichydraulic Servo valve Compression Sensor PID目 錄摘要..........................…… …….………….………..IABSTRACT…………….……………………..…………….II1 前言……….…………………………………………………………….….……………..12 總體方案的確定說(shuō)明...........................……………… …….………….………..2 動(dòng)力的選擇...........................……………… …….………….………..2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇...........................……………… …….………….………..2 傳感器的選擇...........................……………… …….………….………..33 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)...........................……………… …….………….………..4 工況分析...........................……………… …….………….………..4 液壓缸主要尺寸的確定...........................……………… …….………….………..4 液壓泵的選擇...........................……………… …….………….………..6 電動(dòng)機(jī)的選擇...........................……………… …….………….………..7 聯(lián)軸器的選擇...........................……………… …….………….………..7 液壓閥的選擇...........................……………… …….………….………..74 傳感器的選擇...........................……………… …….………….………..10 傳感器的選用原則...........................……………… …….………….………..10 傳感器的性能指標(biāo)...........................……………… …….………….………..10 傳感器的比較和選用...........................……………… …….………….………..115 過(guò)程通道的一般結(jié)構(gòu)形式...........................……………… …….………….………..14 過(guò)程通道的設(shè)計(jì)...........................……………… …….………….………..14 過(guò)程通道的其他主要部件...................……………… …….………….………..17 傳感器的比較和選用...........................……………… …….………….………..196 控制軟件的設(shè)計(jì)...........................……………… …….………….………..297 結(jié)論...........................……………… …….………….………..35參考文獻(xiàn)...........................……………… …….………….………..36致謝...........................……………… …….………….………..371 前言在科技飛速發(fā)展的今天，一種復(fù)合的技術(shù)——機(jī)電（液）一體技術(shù)出現(xiàn)了。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇液壓執(zhí)行元件是將液壓介質(zhì)的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械性能的裝置。 電動(dòng)機(jī)的選擇由以上計(jì)算知：泵的供油壓力為 21Mpa,取泵的總效率 η= 則P1 = = =103 W=????查表選用 Y132S12 型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為 ，轉(zhuǎn)速為 2900r/min 立柱設(shè)計(jì)立柱的直徑 d≧ ，取[a]=600N/mm 2，則 d≧ 取 dmin=22mm。若推動(dòng)故障檢查按鈕可使滑閥閥芯移動(dòng)。通常選擇一般注意以下幾點(diǎn)： 靈敏度靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)定工作下輸出變化對(duì)輸入變化的比值，用 S 表示，S=dy/dx,一般傳感器靈敏度越高越好，靈敏度越高，意味著傳感器所能感知的變化量越小。 量程表示傳感器要測(cè)量的北側(cè)的量值。用來(lái)測(cè)量準(zhǔn)靜態(tài)力、壓力，更適宜于動(dòng)態(tài)和惡劣環(huán)境中的力的測(cè)量。 。控制部分是接受 CPU 的命令向通道中各部件發(fā)送控制信號(hào)的控制接口。CD4051 有很寬的數(shù)字和模擬信號(hào)電平，數(shù)字信號(hào)為 3——15 伏模擬信號(hào)峰值為 15Vpp?？刂戚斎攵擞糜诳刂撇蓸踊虮３?，當(dāng)控制輸入為高電平時(shí)，采樣保持器處于跟隨狀態(tài)，為低電平時(shí)處于保持狀態(tài)，邏輯電平基準(zhǔn)輸入端 LR 能控制信號(hào)與各種邏輯電平兼容， LR 接地時(shí)，控制電平與TTL 兼容。在一個(gè)轉(zhuǎn)化器中，任何數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的實(shí)際模擬電壓與其理想的電壓值之差并不是一個(gè)常數(shù)，把這個(gè)差的最大值定義為絕對(duì)精度。 ?？偟膩?lái)說(shuō)，積分型、電荷平衡型和跟蹤比較性 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度較慢，轉(zhuǎn)換時(shí)間從幾毫秒到幾十毫秒不等，只能構(gòu)成低速 A/D 轉(zhuǎn)換器，一般適用于對(duì)溫度、壓力、流量等，緩變參量的檢測(cè)和控制。數(shù)字芯片則包括高性能比較器、逐次比較邏輯寄存器、時(shí)鐘電路、模擬控制電路以及三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器等。VLOGIC——邏輯電源+5V （）VCC——正電源 +15V(+——+) VEE——負(fù)電源 15V(——)AGND、DGND——模擬、數(shù)字地CE——片允許信號(hào)，高電平有效。5V。但是，他是 12位輸出，就有一個(gè) A/D 輸出位數(shù)和總線(xiàn)位數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系問(wèn)題。當(dāng)這種方式時(shí)，要預(yù)先精確地知道完成一次A/D 轉(zhuǎn)換需要的時(shí)間。這個(gè)轉(zhuǎn)換誤差應(yīng)該是包含非線(xiàn)性誤差、比例系數(shù)誤差以及漂移誤差等綜合誤差。較好的轉(zhuǎn)換器工作溫度范圍在40—85。另外。DAC1210 主要技術(shù)指標(biāo)：輸入數(shù)字為 12 位二進(jìn)制數(shù)字；分辨率 12 位；電流建立時(shí)間 1us；供電源+5 —+15V（單電源供電） ；基準(zhǔn)電壓 VREF 范圍10—+10V 。DAC 寄存器中所有數(shù)字碼全“1”時(shí) IOUT1 為最大，為全“0”時(shí) IOUT1 為零。DGND— 數(shù)字地。以下僅介紹工程上常有的 PID 控制算法。M 2022，05 (5) : 1620.[17] Jean Sharp and Malcolm G. Coulthard. A HeatSealing Device to Disconnect Peritoneal Dialysis Lines[J]. Peritoneal Dialysis International, 1988, 1 (8) : 269271.致 謝時(shí)光荏苒，兩個(gè)月的設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，自始至終，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)都在有條不紊的進(jìn)行，這都要多謝我們的指導(dǎo)老師——王新華老師。我們對(duì)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)已基本掌握，過(guò)去的所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了全面的系統(tǒng)的復(fù)習(xí)。此外，數(shù)字控制系統(tǒng)還具有人機(jī)界面友好、系統(tǒng)中間及最后結(jié)果的輸出方便等優(yōu)點(diǎn)。它是器件的電源引腳?！猉FER—傳送控制信號(hào)（低電平有效） 。D/A 轉(zhuǎn)換中，參考電壓源是唯一影響輸出結(jié)果的模擬參量，是 D/A轉(zhuǎn)換接口中的重要電路，對(duì)接口電路的工作性能、電路的結(jié)構(gòu)有很大的影響，使用內(nèi)部帶有低漂移精密度參考電壓源的 D/A 轉(zhuǎn)換器（如 AD558/AD1147）不僅能保證有較好的轉(zhuǎn)換精度，而且可以簡(jiǎn)化接口電路。有些邏輯電平可以改變的 D/A 轉(zhuǎn)換器可以滿(mǎn)足與 TTL、高低壓 CMOS、PMOS 等各種器件直接連接的要求。（7）輸出電平不同信號(hào)的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件的輸出電平相差較大。例如，單片集成 D/A 轉(zhuǎn)換器 AD5741 的分辨率為 12 位，單片集成 D/A 轉(zhuǎn)換器DAC0832 的分辨率為 8 位等線(xiàn)性度通常用非線(xiàn)性誤差的大小表示 D/A 轉(zhuǎn)換器的線(xiàn)性度。就是在啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換器工作后，程序不斷讀取 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，若檢測(cè)到結(jié)束信號(hào)有效，則認(rèn)為結(jié)束一次轉(zhuǎn)換，即可用輸入指令讀取轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)。如果要求 ,則在模擬電壓輸入回路中應(yīng)分別串聯(lián) 200 歐或 500 歐的電阻。轉(zhuǎn)換開(kāi)始 STS=1。由于轉(zhuǎn)換精度高，所提供電源必須有良好的穩(wěn)定性，并加以充分濾波，以防止高頻噪聲的干擾。AD574 有六個(gè)等級(jí)，其中AD574AJ、AD574AK、AD574AL，適用于 0——+ 溫度范圍內(nèi)工作：AD574AS、AD574AT 和 AD574AV 可用在55——+ 溫度范圍內(nèi)工作。因?yàn)?，我們這次課題的精度要求是 1/2022，用 8 位的 A/D 轉(zhuǎn)化器的精度是 1/28=1/256,精度不夠，而 y 用 12 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器的精度是 12/212，精度剛好過(guò)了 1/2022。再設(shè)計(jì)模擬量輸入通道時(shí)，應(yīng)按實(shí)際應(yīng)用的需要和成本來(lái)確定這一項(xiàng)參數(shù)的選擇。在不計(jì)其它誤差的情況下，一個(gè)分辨率有限的 ADC 的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)與具有無(wú)限分辨率的 ADC 轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)（直線(xiàn)）之間的最大偏差，稱(chēng)之為量化誤差。圖中運(yùn)算放大器 AA2 都接成跟隨形式，A1 的輸出阻抗很低，A2 的輸入阻抗很高，故它接近理想的采樣保持器。4 選 1 的芯片有 74LS155,8 選 1 的芯片有CD40574LS151 、AD7503 等，16 選 1 的芯片有 74LS150、AD7506 等等。如果各種信號(hào)源的信號(hào)幅值相差懸殊，可采用增益可控的可編程放大器，它的閉環(huán)增多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)采樣保持器A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)I/O接口電路CPU過(guò)程參數(shù)檢測(cè)信號(hào)處理信號(hào)處理多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)放大器A/D轉(zhuǎn)換I/O接口電路采樣保持器控制 CPU益由計(jì)算機(jī)控制。 一個(gè)通道設(shè)置一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器如圖（3）圖中 A/D 轉(zhuǎn)換器是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的裝置，也是模擬量輸入通道的關(guān)鍵性部件。當(dāng)單晶硅半導(dǎo)體（如 PSi，NSi）沿某方向受到外力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生變化，導(dǎo)致電阻值相對(duì)變化的現(xiàn)象稱(chēng)為壓阻效應(yīng)。 傳感器的性能指標(biāo) 精度表示測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的真值的靠近程度，精度一般用極限誤差來(lái)表示，或者用極限誤差與滿(mǎn)量程之比按百分比表示。系統(tǒng)泄漏的油液必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾后返回油箱，由于它不會(huì)在主油路上造成壓力下降，又不承受系統(tǒng)的工作壓力，故可選用強(qiáng)度較低的過(guò)濾器，過(guò)過(guò)濾器的通油能力應(yīng)不小于回油管的最大流量。其最高壓力為 7—32Mpa，額定流量為40L/min，公稱(chēng)直徑為 10mm，榆次系列。 液壓缸主要尺寸的確定 工作壓力 P 的確定工作壓力 P 根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器類(lèi)型來(lái)初步確定，參照如下：主機(jī)類(lèi)型 工作壓力精加工機(jī)床 ——2半精加工機(jī)床 3——5龍門(mén)刨床 2——8機(jī)床 拉床 8——10農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu) 10——16液壓機(jī)、重型機(jī)械、起重機(jī)械 20——30表 機(jī)器類(lèi)型與負(fù)載大小液壓機(jī)的工作壓力為 20—30Mpa。但控制系統(tǒng)復(fù)雜。主要由微機(jī)、液壓泵、溢流閥、電液比例閥、壓力傳感器等組成。油液有泄漏等缺點(diǎn)。全自動(dòng)液壓試驗(yàn)機(jī)的液壓系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)、泵、溢流閥、換向閥、電液比例閥、壓力傳感器、液壓缸組成。當(dāng)液壓力小于調(diào)壓彈簧的彈簧力時(shí)，錐閥關(guān)閉，此閥不起調(diào)節(jié)作用。在液壓泵的吸管道上，必須安裝網(wǎng)式過(guò)濾器，以清除較大的顆粒雜質(zhì)，保護(hù)液壓泵?？偠灾_度表示傳感器輸出和被測(cè)量值的一致程度。壓電式傳感器可等效位帶電荷 Q 的電容器，其電容 CA 為： CA=εA/δ式中 ε—電介質(zhì)的介電常數(shù)，ε=ε Rε 0，其中 εr、ε0 分別為相對(duì)介電常數(shù)和真空介電常數(shù)。計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的控制通道也有兩種，即模擬量輸出通道及數(shù)字量輸出通道，計(jì)算機(jī)輸出的控制信號(hào)是以數(shù)字形式給出的，有執(zhí)行元件要求提供模擬的電流或電壓，故采用模擬量輸出通道來(lái)傳達(dá)；有得執(zhí)行元件值要求提供數(shù)字量（或開(kāi)關(guān)量）信號(hào)故采用數(shù)字量輸出通道。圖 43 多通道共享采樣保持器和 A/D 轉(zhuǎn)換器經(jīng)過(guò)比較后最后選用節(jié)約成本的多通道共享采樣保持器和 A/D 轉(zhuǎn)換器 模擬量輸入的一般結(jié)構(gòu)下圖是多路模擬量輸入通道的一般組成原理框圖。目前的微機(jī)系統(tǒng)多采用集成的多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。采樣保持器基本組成電路如圖所示。（2） 量程量程是指所能轉(zhuǎn)換的電壓范圍。（5） 轉(zhuǎn)化時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間是指 A/D 到轉(zhuǎn)換結(jié)束所需要的時(shí)間。然而估計(jì)時(shí)，A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)至少要比總精度要求的最低分辨率率高一位（雖然分辨率與轉(zhuǎn)換精度是不同的概念，但沒(méi)有基本的分辨率就談不上轉(zhuǎn)換精度，精度是在分辨率的基礎(chǔ)上反映的） 。AD574A 片內(nèi)配有三態(tài)輸出緩沖電路，因而可直接與各種典型的 8 位或 16 位的微處理器相連，而無(wú)須附加邏輯接口電