《控制電機》論文

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1、 《控制電機》論文 學(xué)生姓名： 任課教師： 張冬梅 學(xué)生學(xué)號： 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 信息技術(shù)學(xué)院 2012 年 4 月 控制電機綜述 一、控制電機的種類與特點： 1.控制電機在自動控制系統(tǒng)中的作用可以分為以下兩大類： (1) 執(zhí)行元件 (2) 測量元件 2.控制電機的特點 運行平穩(wěn)、響應(yīng)迅速、準(zhǔn)確可靠；體積小、重量輕。 二、控制電機的發(fā)展歷程和趨勢 1. 控制電機的發(fā)展歷程 控制電機的基礎(chǔ)理論主要源于電磁感應(yīng)等基本定律，因此它與普通電機一樣，具有較為悠久

2、的發(fā)展歷史。 目前，世界上控制電機的生產(chǎn)基地以美國、英國、法國、日本、德國、俄羅斯等為多。 我國控制電機工業(yè)是在第一個五年計劃期間逐步建立并完善起來的。 2. 控制電機的發(fā)展趨勢 (1) 微型化 (2) 大型化 (3) 新型化 1.旋轉(zhuǎn)變壓器 旋轉(zhuǎn)變壓器（resolver/transformer）是一種電磁式傳感器，又稱同步分解器。它是一種測量角度用的小型交流電動機，用來測量旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度。 旋轉(zhuǎn)變壓器主要有： 1. 正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器 2. 線性旋轉(zhuǎn)變壓器 3. 特種函數(shù)旋轉(zhuǎn)變壓器 1.1旋轉(zhuǎn)變壓器的用途 主要用途就是進行三角函數(shù)計算、坐標(biāo)變換和角度

3、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。永磁交流電動機的位置傳感器，原來是以光學(xué)編碼器居多，現(xiàn)在迅速地被旋轉(zhuǎn)變壓器代替。 (1) 在家電中，不論是冰箱、空調(diào)、還是洗衣機，目前都是向變頻變速發(fā)展，采用的是正弦波控制的永磁交流電動機。 (2) 電動汽車中所用的位置、速度傳感器都是旋轉(zhuǎn)變壓器。例如，驅(qū)動用電動機和發(fā)電機的位置傳感、電動助力方向盤電機的位置速度傳感、燃氣閥角度測量、真空室傳送器角度位置測量等等，都是采用旋轉(zhuǎn)變壓器。 (3) 在應(yīng)用于塑壓系統(tǒng)、紡織系統(tǒng)、冶金系統(tǒng)以及其他領(lǐng)域里，所應(yīng)用的伺服系統(tǒng)中關(guān)鍵部件伺服電動機上，也是用旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置速度傳感器。 1.2旋轉(zhuǎn)變壓器的選用 一、旋轉(zhuǎn)變壓器的主要技術(shù)

4、數(shù)據(jù) (1) 額定電壓 指勵磁繞組應(yīng)加的電壓，有12、16、26、36、60、90、110V等幾種。 (2) 額定頻率 指勵磁電壓的頻率，有50Hz和400Hz兩種。 (3) 變比 指在規(guī)定的勵磁一方的勵磁繞組上加上額定頻率的額定電壓時，與勵磁繞組軸線一致的處于零位的非勵磁一方繞組的開路輸出電壓與勵磁電壓的比值，有0.15、0.56、0.65、0.78、1.0和2.0等幾種。 (4) 輸出相位移 指輸出電壓與輸入電壓的相位差。該值越小越好，一般約在3～l2電角度左右。 (5) 開路輸入阻抗（空載輸入阻抗） 輸出繞組開路時，從勵磁繞組看進去的等效阻抗值。標(biāo)準(zhǔn)開路輸入阻

5、抗有200、400、600、1000、2000、3000、4000、6000和10000等幾種。 二、旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差 1. 旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差種類 (1) 函數(shù)誤差 函數(shù)誤差是評價正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器性能的主要指標(biāo)，它是指旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁繞組加上額定電壓，補償繞組短路時，在不同的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角下，兩個輸出繞組實際輸出特性和理想輸出特性間的最大差值與理論上輸出電壓的最大值的百分比，其誤差范圍一般為0.02%～0.1% 。函數(shù)誤差直接影響作為解算元件的解算精度。 (2) 零位誤差 零位誤差也是評價正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器性能的主要指標(biāo)，它是指旋轉(zhuǎn)變壓器勵磁繞組加上額定電壓，補償繞組短路時，兩個輸出繞組的實

6、際電氣零位與理論電氣零位之差。以角分表示，誤差范圍一般為2’～10’。零位誤差直接影響計算和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的精度 (3) 線性誤差 線性誤差是評價線性旋轉(zhuǎn)變壓器性能的主要指標(biāo)，它是指旋轉(zhuǎn)變壓器在一定的轉(zhuǎn)角范圍(一般為60)，在采用線性旋轉(zhuǎn)變壓器方式接線時，轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)角與理想特性上所對應(yīng)轉(zhuǎn)角的最大差值。 (4) 電氣誤差 電氣誤差是評價數(shù)據(jù)傳輸用旋轉(zhuǎn)變壓器性能的主要指標(biāo)， 它是指轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)角與對應(yīng)的理論轉(zhuǎn)角之差，以累積誤差的形式表示。 三、旋轉(zhuǎn)變壓器的使用原則 (1) 旋轉(zhuǎn)變壓器應(yīng)盡可能在接近空載的狀態(tài)下工作。因此，負載阻抗應(yīng)遠大于旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出阻抗。兩者的比值越大，輸出電壓的畸

7、變就越小。 (2) 使用時首先要準(zhǔn)確地調(diào)準(zhǔn)零位，否則會增加誤差，降低精度。 (3) 勵磁一方只用一相繞組時，另一相繞組應(yīng)該短路或接一個與勵磁電源內(nèi)阻相等的阻抗。 (4) 勵磁一方兩相繞組同時勵磁時，即只能采用二次側(cè)補償方式時，兩相輸出繞組的負載阻抗應(yīng)盡可能相等。 2.自整角機 自整角機是利用自整步特性將轉(zhuǎn)角變?yōu)榻涣麟妷夯蛴赊D(zhuǎn)角變?yōu)檗D(zhuǎn)角的感應(yīng)式微型電機，在伺服系統(tǒng)中被用作測量角度的位移傳感器。自整角機還可用以實現(xiàn)角度信號的遠距離傳輸、變換、接收和指示。兩臺或多臺電機通過電路的聯(lián)系，使機械上互不相連的兩根或多根轉(zhuǎn)軸自動地保持相同的轉(zhuǎn)角變化，或同步旋轉(zhuǎn)。電機的這種性能稱為自整步特性。在

8、伺服系統(tǒng)中，產(chǎn)生信號一方所用的自整角機稱為發(fā)送機，接收信號一方所用自整角機稱為接收機。。 自整角機主要有： 1.力矩式自整角機 2.控制式自整角機 3.差動式自整角機 2.1自整角機的用途 自整角機廣泛應(yīng)用于冶金、航海等位置和方位同步指示系統(tǒng)和火炮、雷達等伺服系統(tǒng)中 2.2自整角機的選用 一、自整角機的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 1. 力矩式自整角機的技術(shù)數(shù)據(jù) (1) 比整步轉(zhuǎn)矩 指力矩式自整角機在失調(diào)角為1時發(fā)送機和接收機轉(zhuǎn)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩。比整步轉(zhuǎn)矩是力矩式自整角機的一項重要的性能指標(biāo)，它直接影響自整角機系統(tǒng)的靈敏度，產(chǎn)品數(shù)據(jù)中均要列出它的數(shù)值。 (2) 零位誤差 在力矩式自整角

9、發(fā)送機中，當(dāng)勵磁繞組勵磁后，發(fā)送機轉(zhuǎn)子從基準(zhǔn)電氣零位開始，每轉(zhuǎn)過60電角度，總會有兩根輸出線之間的空載電壓等于零，此位置稱為理論電氣零位。由于設(shè)計與工藝的不盡完善，實際電氣零位與理論電氣零位存在著差異，兩者之差稱為力矩式自整角機的零位誤差，單位為角分。習(xí)慣上以累積誤差的形式來表示，即取各點零位誤差中正、負最大誤差絕對值之和的一半，其大小決定發(fā)送機的精度。 (3) 靜態(tài)誤差 在力矩式自整角接收機中，由于系統(tǒng)出現(xiàn)失調(diào)角而使接收機轉(zhuǎn)子隨發(fā)送機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動同樣的角度，最后穩(wěn)定在失調(diào)角為零的位置。但實際上，當(dāng)接收機轉(zhuǎn)子處在協(xié)調(diào)位置時，由于接收機轉(zhuǎn)軸上存在摩擦轉(zhuǎn)矩，所以接收機與發(fā)送機轉(zhuǎn)子之間總存在轉(zhuǎn)角差，

10、這個轉(zhuǎn)角差就是靜態(tài)誤差，單位為角分。通常也是以累積誤差的形式表示，其大小決定接收機的精度。 (4) 阻尼時間 所謂阻尼時間，就是指強迫接收機轉(zhuǎn)子失調(diào)177加減2，放松后，經(jīng)過衰減振蕩達到協(xié)調(diào)位置所需要的時間。按規(guī)定，它不應(yīng)超過3”。阻尼時間越短，表示接收機的跟隨性能越好。 2. 控制式自整角機的技術(shù)數(shù)據(jù) (1) 比電動勢 指控制式自整角機在失調(diào)角為1時接收機的空載輸出電壓。比電動勢是控制式自整角機一項重要的性能指標(biāo)，它直接影響自整角機系統(tǒng)的靈敏度，一般產(chǎn)品數(shù)據(jù)中均要列出它的數(shù)值。 (2) 零位誤差 當(dāng)接收機轉(zhuǎn)子和發(fā)送機轉(zhuǎn)子處在協(xié)調(diào)位置時，接收機的輸出電壓理論上應(yīng)等于零。由于設(shè)計和

11、工藝等原因，常有誤差存在，輸出電壓實際上不為零。我們把接收機和發(fā)送機處在協(xié)調(diào)位置時，接收機輸出繞組出現(xiàn)的端電壓稱為剩余電壓，即零位誤差，它會降低自整角機系統(tǒng)的靈敏度。 (3) 靜態(tài)誤差 當(dāng)控制式自整角機在靜態(tài)下到達新的協(xié)調(diào)位置，即輸出電壓等于剩余電壓時，發(fā)送機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度與接收機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度之差稱為靜態(tài)誤差或電氣誤差。若以角分表示靜態(tài)誤差，其允許范圍為3’～10’。它的大小直接影響自整角機系統(tǒng)的精度?？刂剖阶哉菣C的精度等級就是根據(jù)靜態(tài)誤差來劃分的。 二、自整角機的使用原則 (1) 各類自整角機在使用前應(yīng)首先確定其基準(zhǔn)電氣零位。 (2) 對接使用的自整角機，對接繞組的額定電壓和額

12、定頻率必須相同。 (3) 力矩式自整角機所帶機械負載較重時，應(yīng)根據(jù)所要求的精度選擇比整步轉(zhuǎn)矩較大的自整角機。 (4) 在電源容量允許的情況下，應(yīng)選用輸入阻抗較小的發(fā)送機，以獲得較大的負載能力。 (5) 選用控制式自整角機時，應(yīng)選用輸入阻抗較大的接收機，以減輕發(fā)送機的負載。 (6) 發(fā)送機和接收機不能互換使用，因為兩者結(jié)構(gòu)上有差異，參數(shù)也不盡相同。 3.測速發(fā)電機 測速發(fā)電機是一種把輸入的轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換成輸出電壓信號的機電式信號元件。輸出電動勢與轉(zhuǎn)速成比例的微特電機。測速發(fā)電機的繞組和磁路經(jīng)精確設(shè)計，其輸出電動勢E和轉(zhuǎn)速n成線性關(guān)系，即E=Kn,K是常數(shù)。改變旋轉(zhuǎn)方向時輸出電動勢的極性

13、即相應(yīng)改變。在被測機構(gòu)與測速發(fā)電機同軸聯(lián)接時，只要檢測出輸出電動勢，就能獲得被測機構(gòu)的轉(zhuǎn)速，故又稱速度傳感器。 測速發(fā)電機主要分為直流、交流、特種三大類。 3.1測速電機用途 測速發(fā)電機廣泛用于各種速度或位置控制系統(tǒng)。在自動控制系統(tǒng)中作為檢測速度的元件，以調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速或通過反饋來提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度；在解算裝置中可作為微分、積分元件，也可作為加速或延遲信號用或用來測量各種運動機械在擺動或轉(zhuǎn)動以及直線運動時的速度。 3.2測速電機的選用 選用測速發(fā)電機時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的頻率、電壓、工作速度范圍和在系統(tǒng)中所起的作用來選。 例如：作解算元件時考慮線性誤差要小、輸出電壓的穩(wěn)定性要好；作一般

14、速度檢測或阻尼元件時靈敏度要高；對要求快速響應(yīng)的系統(tǒng)則應(yīng)選轉(zhuǎn)動慣量小的測速發(fā)電機等。 4.伺服電動機 伺服電動機可以把輸入的電壓信號變換成為電機軸上的角位移或角速度輸出，在控制系統(tǒng)中常作為執(zhí)行元件，所以伺服電動機又稱執(zhí)行電動機。改變輸入電壓的大小和方向就可以改變轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 伺服電動機主要有： 1.直流伺服電動機 2.交流伺服電動機 4.1伺服電動機的用途 將電壓信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速信號。 4.2伺服電動機的選用 1. 直流伺服電動機使用原則 (1) 電磁式直流伺服電動機在起動時首先要接通勵磁電源，然后再加電樞電壓，以避免電樞繞組因長時間流過大電流而燒壞電機。這是因為

15、如果先加電樞電壓，電樞電流Ia=Uc/Ra，電壓Uc全部加在電樞電阻Ra上，而Ra很小，造成電樞電流Ia過大，極易燒壞電機。 (2) 在電磁式直流伺服電動機運行過程中，絕對要避免勵磁繞組斷線，以免造成電樞電流過大和“飛車”事故。 (3) 永磁式直流伺服電動機的性能很大程度上取決于永磁材料的優(yōu)劣。大多數(shù)永磁材料的機械強度不高，易于破碎。在安裝和使用這類電機時，要注意防止劇烈的振動和沖擊，否則容易引起永磁體內(nèi)部磁疇排列的混亂，使永磁體退磁。另外，盡量遠離熱源，因為有些永磁材料的溫度系數(shù)較高，磁性能易受溫度變化的影響。 2. 交流伺服電動機使用原則 (1) 交流伺服電動機的電源是兩相的，但通

16、常的電源是三相的或是單相的，這樣就要將電源移相之后才能使用。對于三相有中線的電源，可取一相電壓及其它兩相之間的線電壓分別作為勵磁電壓和控制電壓；對于三相無中線的電源，可利用三相變壓器副邊的相電壓和線電壓形成90相位移的電源系統(tǒng)。如果只有單相電源時，則需要通過移相電容產(chǎn)生兩相電源，通過對電容值的合理選擇，可以使勵磁電壓和控制電壓正好相差90電角度。通常，移相電容為零點幾微法到幾十微法。 (2) 在控制系統(tǒng)中，控制信號通常是通過放大器加到交流伺服電動機的控制繞組上。這樣，大的控制電流和控制功率就會增大放大器的負擔(dān)，使放大器的體積和重量增大?？梢酝ㄟ^在控制繞組兩端并聯(lián)電容的方法，提高控制相的功率因

17、數(shù)，從而減小放大器輸出的無功電流，減小放大器的負擔(dān)。 (3) 交流伺服電動機為了滿足控制性能的要求，轉(zhuǎn)子電阻通常都設(shè)計得比較大，而且經(jīng)常工作在低速段和不對稱狀態(tài)，因此它的損耗比一般電機大，發(fā)熱多，效率低。為了保證其溫升不超過允許值，在安裝時應(yīng)改善散熱條件，如將電機安裝在面積足夠大的金屬支架上，保證通風(fēng)良好，遠離其它熱源。 5.微特同步電動機 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相同的交流電動機。其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁極對數(shù)p、電源頻率f之間滿足n=60f/p。轉(zhuǎn)速n決定于電源頻率f，故電源頻率一定時，轉(zhuǎn)速不變，且與負載無關(guān)。具有運行穩(wěn)定性高和過載能力大等特點。微型同步電動機主要分為永磁式、磁阻式和磁滯

18、式微型同步電動機。 5.1微特同步電動機用途 廣泛應(yīng)用于需要恒速運行的自動控制裝置、遙控、無線通信、磁帶錄音及同步隨動系統(tǒng)中。 5.2微特同步電動機選用 1.永磁同步電動機 永磁同步電動機是一種節(jié)能型電動機，具有較高的力能指標(biāo)，其功率因數(shù)可以達到或接近1。它采用永磁體勵磁，沒有勵磁損耗及轉(zhuǎn)子損耗，沒有集電環(huán)、電刷等部件及其所產(chǎn)生的損耗，因而電機效率得到很大的提高。 永磁同步電動機的轉(zhuǎn)速與電源頻率有嚴格的關(guān)系，應(yīng)用于數(shù)控機床能夠獲得很高的加工精度，還可以應(yīng)用于化纖、紡織、印染等要求同步驅(qū)動的工業(yè)領(lǐng)域。 2.磁阻同步電動機 磁阻同步電動機是利用轉(zhuǎn)子上兩個正交方向磁阻不等而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的

19、原理進行工作的，它的主要特點是結(jié)構(gòu)簡單， 成本低廉，運行可靠。 其轉(zhuǎn)子總是采用凸極結(jié)構(gòu)，并在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)適當(dāng)設(shè)置隔磁塊或隔離槽，使轉(zhuǎn)子直、交軸方向的磁阻有較大差值，從而提高電磁轉(zhuǎn)矩。但是，這類電動機勵磁電流較大，功率因數(shù)較低，效率較低。 磁阻同步電動機主要用于容量較小的同步驅(qū)動系統(tǒng)中，如可用于電子設(shè)備、記錄儀器、光學(xué)儀器及攝影、錄音和錄像等設(shè)備中。 3.磁滯同步電動機 磁滯同步電動機一種利用磁滯轉(zhuǎn)矩起動并同步運行的電動機，它的突出優(yōu)點是具有自起動能力，不需要加裝任何起動裝置就能直接自行起動，且平滑地進入同步運行狀態(tài)。另外，磁滯同步電動機的轉(zhuǎn)子沒有一定的極性，其極數(shù)由定子繞組決定，所以在定子

20、上安裝不同極對數(shù)的繞組，便可以在工頻電源下得到不同轉(zhuǎn)速的多速電動機。 磁滯同步電動機適用于恒速傳動的自動化裝置或自動控制系統(tǒng)，例如在記錄儀器、傳真機和精確的自動計時裝置中作為驅(qū)動元件。 4.低速同步電動機 低速同步電動機是利用定、轉(zhuǎn)子開口槽造成氣隙磁阻變化的原理而工作的，它的優(yōu)點是在起動、正反轉(zhuǎn)運行時，電流變化不大，這對供電電源較為有利。這類電動機的起動主要依靠其本身的同步轉(zhuǎn)矩，因此當(dāng)電源頻率較高或轉(zhuǎn)子慣性較大時，往往不易自行起動。采用電機轉(zhuǎn)軸與負載軸彈性聯(lián)接的方法，可以改善電機的起動性能。 低速同步電動機在自動控制系統(tǒng)中主要作為驅(qū)動元件使用。 6.無刷直流電動機 一種用電子換

21、向的小功率直流電動機。又稱無換向器電動機、無整流子直流電動機。它是用半導(dǎo)體逆變器取代一般直流電動機中的機械換向器，構(gòu)成沒有換向器的直流電動機。 6.1無刷直流電動機用途 這種電機結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，沒有火花，電磁噪聲低，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代生產(chǎn)設(shè)備、儀器儀表、計算機外圍設(shè)備和高級家用電器。 6.2無刷直流電動機的選用 無刷直流電動機的轉(zhuǎn)速是通過調(diào)節(jié)直流端的電壓來控制的，故控制系統(tǒng)比較簡單，價格較便宜。但是由于換向會引起轉(zhuǎn)矩脈動，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能稍差，調(diào)速范圍亦較窄，故多應(yīng)用于對運行性能要求不是很高、體積及重量受限的場合。 7.步進電動機 步進電動機是將電脈沖激勵信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角

22、位移或線位移的離散值控制電動機，這種電動機每當(dāng)輸入一個電脈沖就動一步，所以又稱脈沖電動機。 7.1步進電動機用途 步進電動機多用于數(shù)字式計算機的外部設(shè)備，以及打印機和磁盤等裝置。 7.2步進電動機選用 步進電動機的選擇首先要考慮的是外形尺寸（機座號）、轉(zhuǎn)矩和步距角。最大靜轉(zhuǎn)矩是主要參考指標(biāo)。 步進電動機在較高速或大慣量負載時，一般不在工作頻率起動，而是采用逐漸升頻提速，這樣可確保電機不失步，同時可以減少噪音。 使用步進電動機時，還要注意自振蕩現(xiàn)象。當(dāng)反應(yīng)式步進電動機的控制脈沖頻率連續(xù)升高達到一定值時，開始出現(xiàn)顯著的振蕩現(xiàn)象，頻率繼續(xù)提高時，振蕩越來越大，直到不能運轉(zhuǎn)。 步進電動機

23、的性能在很大程度上取決于矩頻特性，而矩頻特性又與驅(qū)動控制器密切相關(guān)。常用的驅(qū)動控制方式有單電壓驅(qū)動、雙電壓驅(qū)動、斬波恒流驅(qū)動、調(diào)壓調(diào)頻驅(qū)動和細分驅(qū)動等。 除了注意驅(qū)動方式和矩頻特性外，在選擇步進電動機驅(qū)動控制器時，還應(yīng)注意： (1) 使用的電源是交流的還是直流的； (2) 驅(qū)動方式是定電壓驅(qū)動還是定電流驅(qū)動； (3) 輸入信號的電平邏輯、脈沖寬度； (4) 輸出信號的電壓、電流序列。 8.直線電動機 這是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機械能而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的裝置；結(jié)構(gòu)多樣，可以根據(jù)需要制成扁平型、圓筒型或盤型等各種形式；可以采用交流電源、直流電源或脈沖電源等各種電源進行工作

24、；不同種類具有截然不同的工作特點，可以根據(jù)需要選擇。能滿足高速、大推力的驅(qū)動要求，也能滿足低速、精細的要求，如步進直線電動機。 8.1直線電動機用途 1.軍事領(lǐng)域 利用直線電機制成各種電磁炮，并試圖將它用于導(dǎo)彈、火箭的發(fā)射； 2.交通運輸業(yè) 利用直線電機制成時速達500km以上的磁懸浮列車； 工業(yè)領(lǐng)域。用于生產(chǎn)輸送線，以及各種橫向或垂直運動的機械設(shè)備中； 3.精密儀器設(shè)備 例如計算機的磁頭驅(qū)動裝置、照相機的快門、自動繪圖儀、醫(yī)療儀器、航天航空儀器、各種自動化儀器設(shè)備等； 4.民用裝置 如門、窗、桌、椅的移動，門鎖、電動窗簾的開、閉等。 8.2直線電動機選用 直線電動機既

25、可作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件，也可以用于較大功率的電力拖動自動控制系統(tǒng)。 步進電動機應(yīng)用 基于ATMEGA16智能雙精度太陽能跟蹤系統(tǒng) 1.前言 太陽能作為綠色新能源，是未來能源發(fā)展的重點，但是太陽能最大的缺點就是能量密度比較低。為了提高太陽能的利用率，以ATMEGA16單片機為控制核心，采取極軸式跟蹤方式，設(shè)計了一套以視日運動軌跡跟蹤為主,光電跟蹤進行跟蹤校正的智能型雙精度太陽跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過采集時鐘芯片信息計算當(dāng)前太陽位置，實現(xiàn)視日運動軌跡跟蹤；同時采用嵌入式技術(shù)，將兩個光敏電阻串聯(lián)，利用集成了高精度AD的單片機測量其

26、中間點電壓，從而判斷光源方向，實現(xiàn)光電跟蹤校正軌跡偏差，保證聚光板與太陽光相垂直。使用智能追光裝置后，電池板的發(fā)電效率能提高30%以上。 2.系統(tǒng)總體設(shè)計 系統(tǒng)主要由太陽能電池板、光電測量部分、驅(qū)動模塊、調(diào)整執(zhí)行機構(gòu)、控制系統(tǒng)等部分組成。系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)示意圖如下： 圖1 系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)示意圖 控制結(jié)構(gòu)主要分兩部分：太陽軌跡跟蹤部分和光電跟蹤部分。太陽軌跡跟蹤部分通過單片機采集時鐘信息計算當(dāng)前太陽位置，控制水平和俯仰步進電動機轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)自動跟蹤；光電跟蹤部分通過光敏電阻采集光強信息，經(jīng)過ATMEGA16單片機集成的A

27、/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換之后反饋給控制器，再通過調(diào)整步進電動機，修正太陽跟蹤軌跡偏差，調(diào)整太陽能電池板始終與太陽光保持垂直。系統(tǒng)電路控制結(jié)構(gòu)圖如下圖2： 光電傳感器 太陽能電池板 限位電路 驅(qū)動電路 水平步進電機 俯仰步進電機 單片機 時鐘電路 圖2 系統(tǒng)電路控制結(jié)構(gòu)圖 3.具體設(shè)計方案 3.1 單片機選擇 智能追光系統(tǒng)采用的ATMEGA16芯片與8051系列相比具有如下優(yōu)良特性： ? 高性能、低功耗的8位AVR微處理器 ? 先進的RISC結(jié)構(gòu) ? 外設(shè)特點 – 兩個具有獨立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時器/計數(shù)器 – 一個具有預(yù)分頻器、比較功

28、能和捕捉功能的16位定時器/計數(shù)器 – 具有獨立振蕩器的實時計數(shù)器RTC – 四通道PWM – 8路10位ADC – 具有獨立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器 – 片內(nèi)模擬比較器 ? ATmega16L 在1MHz,3V,25C時的功耗 – 正常模式: 1.1mA – 空閑模式: 0.35mA – 掉電模式: < 1μA 3.2 光電檢測部分 光電檢測部分利用光敏電阻接受光照時阻值發(fā)生變化的原理，將4組光敏電阻十字對稱排列，分別放在檢測模塊的東南西北方向，負責(zé)檢測太陽能電池板是否對準(zhǔn)太陽的基準(zhǔn)。中間一組位于十字中心，用于判斷光強是否達到光電跟蹤強度。其中每組兩

29、個光敏電阻，兩個光敏電阻串聯(lián)在一起，兩邊加上5V的電壓，將這兩個光敏電阻對準(zhǔn)太陽，當(dāng)光線是垂直照射到這兩個光敏電阻上的時候，兩個光敏電阻的組織會基本相同（由于光敏電阻自身誤差的原因，阻值會略微不同），因而其中間點電壓會在2.5V左右。這時我們用ATMEGA16自身的AD去測量其電壓，經(jīng)過計算就會得出天空之太陽的具體位置。光電檢測模塊結(jié)構(gòu)圖如下圖3，電路圖如下圖4： 圖4 電路圖 圖3光電檢測模塊結(jié)構(gòu)圖 3.3 實時時鐘模塊 系統(tǒng)設(shè)計了實時時鐘模塊進行時間控制，選用串行實時時鐘DS3231SN。可提供秒、分、時、日、星期、月、年（閏年補償），可采用12H或者24H方式計時。它

30、具有日歷時鐘、計時、可編程定時中斷，并提供256字節(jié)低功耗靜態(tài)RAM。采用I2C串行數(shù)據(jù)線，可方便與單片機連接。采用雙電源（主電源和備用電源）供電。其電路如下圖5 圖5 時鐘模塊電路圖 3.4 驅(qū)動模塊 該太陽跟蹤裝置選用42BYG系列二相/四相混合式步進電機，步距角為0.9，為滿足高精度跟蹤要求，提高步進電機步進角度分辨率，選用SWT-201系列高性能步進電機細分驅(qū)動器作為控制電路驅(qū)動器。選用原裝驅(qū)動模塊純正弦波電流細分控制方式，具有很強的抗干擾能力?？刂菩盘柵c內(nèi)部線路實現(xiàn)光電隔離，并具有精度高，可靠性好等特點。單片機與驅(qū)動模塊的接線原

31、理圖，如下圖6： 圖6單片機與驅(qū)動模塊的接線原理圖 3.5 軟件部分 3.5.1 太陽自動跟蹤主程序 主程序完成初始化，單片機相關(guān)功能模塊巡回檢測光電檢測模塊的光強信號，判斷是否啟用光電跟蹤校正模式，存儲位置信息等功能，進而驅(qū)動電機使太陽能電池板始終正對太陽。主程序流程圖如圖7。 N N N Y Y Y 開始 是否到日升時間？ 上電初始化 太陽軌跡跟蹤 光強是否達到光電跟蹤？ 光電跟蹤 位置信息存儲 是否到日落時間？ 結(jié)束

32、 讀取位置信息 太陽軌跡跟蹤 圖7主程序流程圖 3.5.2太陽軌跡自動跟蹤子程序 太陽運動軌跡跟蹤就是通過調(diào)整太陽高度角和方位角來跟蹤太陽。雖然太陽的位置時刻都在變化，但其運行就有嚴格的規(guī)律，在地平坐標(biāo)中，太陽的位置可由高度角h和方位角A來確定。 cosA=(sinhsinφ-sinδ)/coshcosφ sinh=sinφsinδ+sinφcosδcost 式中δ為太陽赤尾，φ為當(dāng)?shù)鼐暥?，t為太陽時角 太陽赤尾與時角由本地時間確定，而對于確定

33、的地點，它的緯度角是確定的，因此只需要輸入當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度與時間信息就可以確定某時刻太陽的位置。太陽軌跡跟蹤子程序流程圖如下圖所示。 開始 讀取預(yù)設(shè)參數(shù)：經(jīng)度、緯度 年、月、日、時、分、秒 太陽高度角，方位角計算 計算電機轉(zhuǎn)動步數(shù) 驅(qū)動俯仰步 進電機轉(zhuǎn)動 驅(qū)動水平步 進電機轉(zhuǎn)動 調(diào)整高度 角到位 調(diào)整方位 角到位 返回主程序 圖8太陽軌跡跟蹤子程序流程圖 3.5.3光電跟蹤子程序 光電跟蹤子程序負責(zé)探測太陽光信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后將信號送給處理器

34、，經(jīng)過計算判斷太陽能板是否正對太陽，并在其有偏差時調(diào)整太陽能板位置，然后返回主程序。光電跟蹤子程序流程如下圖。 N Y 開始 采集光信號 A/D轉(zhuǎn)換 計算壓差 控制水平俯仰步進電機轉(zhuǎn)動 壓差是否為0？ 返回主程序 圖9 光電跟蹤子程序流程圖 3.6智能雙精度太陽能跟蹤系統(tǒng)電路圖 圖10 系統(tǒng)電路圖 畢業(yè)論文答辯開場白 尊敬的主持人、評委老師： 早上好，我是09春

35、行政管理本科的學(xué)生——xxx。我的畢業(yè)論文題目是《論我國城市公共物品及其供給》，指導(dǎo)老師是xxx老師。我的論文從確定題目、擬定提綱到完成初稿、二稿、三稿到最后的定稿，得到了x老師的精心指導(dǎo)，使我很快掌握了論文的寫作方法，并在較短的時間內(nèi)完成了論文的寫作。不論今天答辯的結(jié)果如何，我都會由衷的感謝指導(dǎo)老師的辛勤勞動，感謝各位評委老師的批評指正。 首先，我想談?wù)勥@個畢業(yè)論文設(shè)計的目的及意義。 隨著全球經(jīng)濟一體化的突飛猛進,國家之間的經(jīng)濟界限漸趨模糊,但卻使國家次級的經(jīng)濟形式――城市經(jīng)濟的重要性日漸突出起來,城市之間的競爭正成為國家之間競爭的重要依托。世界各國(地區(qū))政府都正積極致力于培育和提高城

36、市競爭力,而城市公共物品的供給則是推動城市競爭力提高的重要因素,城市公共物品的供給理所當(dāng)然地受到了各國(地區(qū))政府的高度重視。在二十一世紀的今天,城市化不僅是我國經(jīng)濟增長的一個支撐點,也是增進國民福利的重要手段,若處理不當(dāng)則會成為我國經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展的障礙。未來10幾年,中國城市化將進入從40%發(fā)展到70%的國際公認的加速發(fā)展時期。隨著中國城市化進程的日益加快,如何在新的形勢下,實現(xiàn)城市公共物品有效地供給以滿足城市發(fā)展的需要,成為我們當(dāng)前急需解決的重大問題。為此，研究我國城市公共物品的問題，具有十分重要的理論和現(xiàn)實意義。于是最終將論文題目定為《論我國城市公共物品及其供給》。 其次，說說文章的

37、具體結(jié)構(gòu)。 論文闡述了城市公共物品的定義及特點，分析了我國城市公共物品供給不足的現(xiàn)狀及城市公共物品供給方式，著重探討目前提高我國城市公共物品供給的方法：樹立“公共財政”觀念,轉(zhuǎn)變政府職能 ；加快投資融資體制的改革,加大對城市公共物品的投資 ；改進政府對公共物品生產(chǎn)的管制方法 ；發(fā)揮市場與社會的力量,形成供給主體多元化格局等。 只有切實做好對城市公共物品的供給，才能使公共物品滿足城市公眾的需要，更有效地為社會和民眾服務(wù)。唯有如此，和諧社會的建設(shè)才會事半功倍。 我想談?wù)勥@篇論文存在的不足：限于各種條件的制約，使得本論文對城市公共物品的供給方式探索不夠深入，還需要繼續(xù)進行思考和探索。 最后，

38、再次感謝x老師在我的畢業(yè)論文寫作過程中所給與的悉心幫助與指導(dǎo)；其次我要感謝各位專業(yè)老師在這兩年來我的教育與培養(yǎng)，使我初步掌握了行政管理專業(yè)的基本知識，還要感謝本專業(yè)同學(xué)對我的關(guān)心與支持，和你們生活在一起的日子很快樂！也很難忘！ 懇請各位老師、同學(xué)們進行批評指正。謝謝大家！ 畢業(yè)論文答辯開場白 尊敬的主持人、評委老師： 早上好，我是09春行政管理本科的學(xué)生——xxx。我的畢業(yè)論文題目是《論我國城市公共物品及其供給》，指導(dǎo)老師是xxx老師。我的論文從確定題目、擬定提綱到完成初稿、二稿、三稿到最后的定稿，得到了x老師的精心指導(dǎo)，使我很快掌握了論文的寫作方法，并在較短的時間內(nèi)完成了

39、論文的寫作。不論今天答辯的結(jié)果如何，我都會由衷的感謝指導(dǎo)老師的辛勤勞動，感謝各位評委老師的批評指正。 首先，我想談?wù)勥@個畢業(yè)論文設(shè)計的目的及意義。 隨著全球經(jīng)濟一體化的突飛猛進,國家之間的經(jīng)濟界限漸趨模糊,但卻使國家次級的經(jīng)濟形式――城市經(jīng)濟的重要性日漸突出起來,城市之間的競爭正成為國家之間競爭的重要依托。世界各國(地區(qū))政府都正積極致力于培育和提高城市競爭力,而城市公共物品的供給則是推動城市競爭力提高的重要因素,城市公共物品的供給理所當(dāng)然地受到了各國(地區(qū))政府的高度重視。在二十一世紀的今天,城市化不僅是我國經(jīng)濟增長的一個支撐點,也是增進國民福利的重要手段,若處理不當(dāng)則會成為我國經(jīng)濟持續(xù)

40、高速發(fā)展的障礙。未來10幾年,中國城市化將進入從40%發(fā)展到70%的國際公認的加速發(fā)展時期。隨著中國城市化進程的日益加快,如何在新的形勢下,實現(xiàn)城市公共物品有效地供給以滿足城市發(fā)展的需要,成為我們當(dāng)前急需解決的重大問題。為此，研究我國城市公共物品的問題，具有十分重要的理論和現(xiàn)實意義。于是最終將論文題目定為《論我國城市公共物品及其供給》。 其次，說說文章的具體結(jié)構(gòu)。 論文闡述了城市公共物品的定義及特點，分析了我國城市公共物品供給不足的現(xiàn)狀及城市公共物品供給方式，著重探討目前提高我國城市公共物品供給的方法：樹立“公共財政”觀念,轉(zhuǎn)變政府職能 ；加快投資融資體制的改革,加大對城市公共物品的投資

41、；改進政府對公共物品生產(chǎn)的管制方法 ；發(fā)揮市場與社會的力量,形成供給主體多元化格局等。 只有切實做好對城市公共物品的供給，才能使公共物品滿足城市公眾的需要，更有效地為社會和民眾服務(wù)。唯有如此，和諧社會的建設(shè)才會事半功倍。 我想談?wù)勥@篇論文存在的不足：限于各種條件的制約，使得本論文對城市公共物品的供給方式探索不夠深入，還需要繼續(xù)進行思考和探索。 最后，再次感謝x老師在我的畢業(yè)論文寫作過程中所給與的悉心幫助與指導(dǎo)；其次我要感謝各位專業(yè)老師在這兩年來我的教育與培養(yǎng)，使我初步掌握了行政管理專業(yè)的基本知識，還要感謝本專業(yè)同學(xué)對我的關(guān)心與支持，和你們生活在一起的日子很快樂！也很難忘！ 懇請各位老師、同學(xué)們進行批評指正。謝謝大家！