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                        智能帶鋼對中控制系統設計與開發

                        添加時間:2019/02/26 來源:燕山大學 作者:王婧
                        本論文是基于山海關同業板帶 650 可逆冷連軋機改造的項目,設計了一款具有高精度、高實時性能的帶鋼對中控制器,分析冷軋生產線中引起帶鋼跑偏的原因,得出跑偏是不可避免的,并且選擇CPC(Center Position Control)帶鋼對中裝置對開卷機進行對中工作。
                        以下為本篇論文正文:

                        摘 要

                          在帶鋼的冷軋生產線上,由于來料鋼卷的差異、輥面粗糙程度不一、輥子加工不精準、運送輥軸向不平行以及帶鋼張力的波動等原因,極易使帶鋼發生跑偏現象,因此研究一款具有高精度、高實時性的的帶鋼自動對中控制器具有現實意義。本論文以山海關同業板帶 650 可逆冷連軋機改造的項目為背景,以開卷機為被控對象,液壓裝置為執行機構,內環選用位移傳感器,外環選用光電測量傳感器,主要從硬件和軟件兩個方面設計了一款帶鋼對中控制器。

                          硬件選用 8 位 PIC 單片機 PIC18F6620 作為系統的主控芯片,該芯片的抗干擾能力強,適用于干擾源眾多、環境惡劣的軋制現場;趲т搶χ锌刂葡到y的工藝要求設計了數字量輸入、數字量輸出、模擬量輸入、模擬量輸出以及人機交互接口電路,著重分析了硬件的抗干擾措施。

                          基于 MPLAB 軟件編寫了接口程序,并通過實驗驗證了接口程序的正確性。實現了人機交互功能,操作人員可以通過控制器上的按鍵和 LCD 液晶屏,完成帶鋼對中模式選擇、設置參數以及系統診斷等操作?刂扑惴ú捎媚: PID,并通過仿真比較模糊 PID 比 PID 控制的優越性。然后構建了帶鋼對中控制器的主程序流程圖,在中斷程序中實現了雙閉環控制,采樣周期選擇 10ms,并將模糊 PID 用 C 語言編入控制器中。

                          最后,基于模擬開卷機試驗臺,分別進行了開環控制、沖壓操作、內環控制和雙閉環控制的實驗。通過實驗結果可知,帶鋼對中控制系統采用雙閉環控制的精度可達±0.5mm,調節時間為 0.35s 左右,完全符合項目的控制要求。

                          關鍵詞:帶鋼對中系統;PIC 單片機;模糊 PID;實驗研究

                        Abstract

                          The strip-offline may occur in cold rolling mill process because of the differences between supplied coil, the different roughness of roller surface, inaccurate process of roller, unparallel axial direction of transfer roller and tension fluctuation of strip steel. Therefore, it is significant to design a strip center position controller with high precision and highreal-time performance. This paper is based on the project of Reforming Shan Haiguan Tong Ye Strip 650 Reversible Cold Rolling Mill. Controlled object is decoiler and actuator is hydraulic device. Displacement sensor is used in the inner loop and photoelectric sensor is used in the outer loop. A strip steel center position controller is designed from hardware to software.

                          8 bit PIC single-chip PIC18F6620 is used as the main control chip. This single-chip with high antijamming capability is suitable for the rolling status which has many interference sources and bad environment. Digital input and output interface circuits, analog input and output interface circuits and human machine interface circuits are designed based on the center position system’s process requirement. Hardware antijamming measures are emphasized in this thesis.

                          Interface program is accomplished based on MPLAB software and interface program is testified to be correct. Man-machine interactive function is accomplished and operating people can select center position pattern, set parameters, diagnose, etc. Control algorithm is Fuzzy PID and we use simulation software to compare Fuzzy PID and PID algorithm.

                          Then the main flow chart is built. Dual closed-loop is accomplished in the interrupt program. Meanwhile, Fuzzy PID algorithm was programmed into the controller and the control period is 10ms.

                          Finally, the experiment of open-loop controlling, stamping, inner-loop controlling and dual closed-loop controlling is conducted on the simulative decoiler test-bed. Through the experiment results, the control accuracy is ±0.5mm with dual closed-loop controlling and settling time is 0.35s. The performance of the strip steel center position controller meets the need of the project.

                          Keywords: center position system of strip steel; PIC single-chip; Fuzzy PID; experiment research

                          智能帶鋼對中控制系統設計:

                        菜單設計實物圖
                        菜單設計實物圖

                        模糊 PID 控制原理圖
                        模糊 PID 控制原理圖

                        增益為 35.2 常規 PID 與模糊 PID 仿真結果
                        增益為 35.2 常規 PID 與模糊 PID 仿真結果

                        帶鋼對中控制實驗
                        帶鋼對中控制實驗

                        摩擦負載時 1-2.5V 和 4-2.5V 的階躍響應
                        摩擦負載時 1-2.5V 和 4-2.5V 的階躍響應

                        加載 1 時 1-2.5V 和 4-2.5V 的階躍響應
                        加載 1 時 1-2.5V 和 4-2.5V 的階躍響應

                        目 錄

                          摘 要
                          ABSTRACT
                          第 1 章 緒 論
                            1.1 課題背景及研究意義
                            1.2 帶鋼跑偏的原因
                            1.3 國內外帶鋼對中系統的發展現狀
                              1.3.1 糾偏控制系統的分類
                              1.3.2 糾偏控制的發展趨勢
                            1.4 課題主要研究內容
                          第 2 章 帶鋼對中控制器硬件設計
                            2.1 控制器整體結構
                            2.2 主控芯片 PIC 單片機選型
                            2.3 基于 PIC18F6620 帶鋼對中控制器硬件電路設計
                              2.3.1 數字量接口電路設計
                              2.3.2 模擬量輸入接口電路設計
                              2.3.3 模擬量輸出接口電路設計
                              2.3.4 人機交互接口電路設計
                              2.3.5 電源電路設計
                            2.4 控制器印制電路板設計
                            2.5 硬件抗干擾措施
                            2.6 本章小結
                          第 3 章 帶鋼對中控制器軟件設計
                            3.1 系統軟件總體設計
                            3.2 初始化模塊
                              3.2.1 單片機 I/O 口初始化
                              3.2.2 ADC、DAC 初始化
                              3.2.3 系統參數、LCD 初始化
                              3.2.4 定時器 1 初始化
                            3.3 模擬量輸入輸出子程序
                              3.3.1 驅動信號輸出子程序
                              3.3.2 模擬信號采集子程序
                            3.4 EEPROM 存儲子程序
                            3.5 人機交互界面設計
                              3.5.1 人機界面功能設計
                              3.5.2 人機界面軟件編程
                            3.6 本章小結
                          第 4 章 帶鋼對中控制算法設計
                            4.1 模糊 PID 控制原理
                              4.1.1 PID 控制簡介
                              4.1.2 模糊控制簡介
                              4.1.3 模糊 PID 算法
                            4.2 模糊 PID 控制器設計及仿真
                              4.2.1 帶鋼對中控制系統建模
                              4.2.2 模糊 PID 控制器設計
                              4.2.3 系統仿真及其分析
                            4.3 帶鋼對中控制算法閉環實現
                              4.3.1 雙閉環控制軟件編程
                              4.3.2 模糊 PID 軟件實現
                            4.4 本章小結
                          第 5 章 模擬實驗驗證
                            5.1 模擬實驗條件
                            5.2 模擬實驗調試方法和結果
                            5.3 本章小結
                          結 論
                          參考文獻
                          攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果
                          致 謝
                          作者簡介

                        (如您需要查看本篇畢業設計全文,請您聯系客服索。

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