研制電磁制導小車的pid控制

設計（論文）專用紙目錄TOC\o"1-4"\h\u5805摘要 328656ABSTRACT 430940前言 513292本課題的發(fā)展及現(xiàn)狀 51395（1）國內(nèi)外的發(fā)展 515403（2）現(xiàn)狀 615306本課題的任務及意義 78328第一章設計方案 768301.1設計方案 7311181.1.1方案一 8249961.1.2方案二 954241.1.3方案選定 102383第二章電路設計 11189682.1電磁信號源電路 1151182.1.1功能及功能指標 1198502.1.2電路構思 128107電路結(jié)構及工作原理： 1224219555電路： 1311507功率放大電路： 14164852.2.1晶體管的選擇 15273432.2.1工作原理及結(jié)構： 17237442.3、LED電平顯示電路 19236852.3.1功能及指標： 1992352.3.2電路構思： 20261872.3.3電路結(jié)構及工作原理： 21157872.4555構成的占空比可調(diào)電路 22254402.4.1電路組成： 2374102.4.2功能 249632光敏電阻特性 242840占空比可調(diào) 25156392.4.2電路構思 267448暫穩(wěn)態(tài) 26902自動翻轉(zhuǎn) 27173022.5電機驅(qū)動電路 28218332.5.1電路組成 2826301功能 2827180電路構思 2922060元件特性 305684元件參數(shù)選擇 317965第三章整體電路設計 32188733.1整體電路 32205523.1.1整個系統(tǒng)工作原理 331314第四章設計問題及解決方法 34148344.1等效電阻與電機兩端電壓關系： 34231944.2調(diào)試運行小車 35204204.2.1獲取等效電阻方法 35280514.2.2運行小車中電磁傳感器位置的問題 3621551問題1及解決方法 3630835問題二及解決方法 3831440第5章設計成果 40327455.1主要成果 40325105.1.1功能 40322085.1.2技術參數(shù) 40224275.1.3產(chǎn)品（見附錄1） 41102815.1.4元件參數(shù)（見附錄2) 41150105.2操作流程步驟 4123803附錄1 4230225附錄2 4416921總結(jié)與體會 454373謝辭 4724598參考文選 4832677中英文翻譯 4931223英語原文： 4917392中文翻譯： 61摘要本次畢業(yè)設計的任務是：研制電磁制導小車的PID控制，即在地面敷設一條通有交流信號的電纜線，由小車的兩個電磁傳感器（分別置于電纜兩側(cè)）探測電磁信號，小車在行駛中如偏離電纜，兩個電磁探頭輸出的信號將產(chǎn)生差值，經(jīng)控制電路使兩個小車驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生差值，實現(xiàn)自動引導，從而應用于物流自動化。關鍵詞：電磁制導；PID控制；電磁信號；自動引導；信號產(chǎn)生差值；轉(zhuǎn)速產(chǎn)生差值ABSTRACTThegraduationdesigntaskisto:developmentofelectromagneticguidedvehicleofPIDcontrol,namelyintheacsignalonacablelayingontheground,twobythecarelectromagneticsensors(respectivelyinthecable)todetecttheelectromagneticsignal,thecarontheroadsuchasdeviationfromcable,twoelectromagneticsensoroutputsignalwillhavedifference,thecontrolcircuittomaketwocarsdrivingwheelspeeddifference,bootautomatically,whichisappliedtothelogisticsautomation.

Keywords:electromagneticguidance;PIDcontrol;Theelectromagneticsignal;Automaticguided;Signaldifference;Speeddifferenceisproduced前言本課題的發(fā)展及現(xiàn)狀（1）國內(nèi)外的發(fā)展AGV扮演物料運輸?shù)慕巧呀?jīng)50多年了。第一輛AGV誕生于1953年，它是由一輛簡易的AGC產(chǎn)品牽引式拖拉機改造而成的，帶有車兜，在一間雜貨倉庫中沿著布置在空中的導線運輸貨物。到上世紀五十年代末到六十年代初期時，已有多種類型的牽引式AGV用于工廠和倉庫。20世紀70年代，基本的導引技術是靠感應埋在地下的導線產(chǎn)生的電磁頻率。通過一個叫做“地面控制器”的設備打開或關閉導線中的頻率，從而指引AGV沿著預定的路徑行駛。20世紀80年代末期，無線式導引技術引入到AGV系統(tǒng)中，例如利用激光和慣性進行導引，這樣提高了AGV系統(tǒng)的靈活性和準確性，而且，當需要修改路徑時，也不必改動地面或中斷生產(chǎn)。這些導引方式的引入，使得導引方式更加多樣化了。從20世紀80年代以來，自動導引運輸車（AGV）系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中最大的專業(yè)分支之一，并出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的趨勢，成為現(xiàn)代化企業(yè)自動化裝備不可缺少的重要組成部分。在歐、美等發(fā)達國家，發(fā)展最為迅速，應用最為廣泛；在亞洲的日本和韓國，也得到迅猛的發(fā)展和應用，尤其是在日本，產(chǎn)品規(guī)格、品種、技術水平、裝備數(shù)量及自動化程度等方面較為豐富，已經(jīng)達到標準化、系列化、流水線生產(chǎn)的程度。在我國，隨著物流系統(tǒng)的迅速發(fā)展，AGV的應用范圍也在不斷擴展，如何能夠開發(fā)出能夠滿足用戶各方面需求（功能、價格、質(zhì)量）的AGV系統(tǒng)技術是未來我們必須面對的現(xiàn)實問題。綜合分析AGV技術的發(fā)展，我們不難分析出國內(nèi)外AGV有兩種發(fā)展模式：第一種是以歐美國家為代表的全自動AGV技術，這類技術追求AGV的自動化，幾乎完全不需要人工的干預，路徑規(guī)劃和生產(chǎn)流程復雜多變，能夠運用在幾乎所有的搬運場合。這些AGV功能完善，技術先進；同時為了能夠采用模塊化設計，降低設計成本，提高批量生產(chǎn)的標準，歐美的AGV放棄了對外觀造型的追求，采用大部件組裝的形式進行生產(chǎn)；系列產(chǎn)品的覆蓋面廣：各種驅(qū)動模式，各種導引方式，各種移載機構應有盡有，系列產(chǎn)品的載重量可從50kg到60000kg（60噸）。盡管如此，由于技術和功能的限制，此類AGV的銷售價格仍然居高不下。此類產(chǎn)品在國內(nèi)有為數(shù)不多的企業(yè)可以生產(chǎn)，技術水平與國際水平相當。第二種是以日本為代表的簡易型AGV技術－－或只能稱其為AGC（AutomatedGuidedCart），該技術追求的是簡單實用，極力讓用戶在最短的時間內(nèi)收回投資成本，這類AGV在日本和臺灣企業(yè)應用十分廣泛，從數(shù)量上看，日本生產(chǎn)的大多數(shù)AGV屬于此類產(chǎn)品（AGC）。該類產(chǎn)品完全結(jié)合簡單的生產(chǎn)應用場合（單一的路徑，固定的流程），AGC只是用來進行搬運，并不刻意強調(diào)AGC的自動裝卸功能，在導引方面，多數(shù)只采用簡易的磁帶導引方式。由于日本的基礎工業(yè)發(fā)達，AGC生產(chǎn)企業(yè)能夠為其配置上幾乎簡單得不能再簡單的功能器件，使AGC的成本幾乎降到了極限。這種AGC在日本80年代就得到了廣泛應用，2002到2003年達到應用的頂峰。由于該產(chǎn)品技術門檻較低，目前國內(nèi)已有多家企業(yè)可生產(chǎn)此類產(chǎn)品。（2）現(xiàn)狀隨著物流系統(tǒng)的迅速發(fā)展,AGV的應用范圍也在不斷擴展,AGV系統(tǒng),研究設計一種基于電磁導航的無人駕駛小車系統(tǒng)方案.通過實際硬件實驗,系統(tǒng)能夠達到預期設計要求,能夠廣泛運用于工業(yè)、軍事、交通運輸、電子等領域,具有良好的環(huán)境適應能力,很強的抗干擾能力和目標識別能力。本課題的任務及意義本次畢業(yè)設計的任務是：研制電磁制導小車的PID控制，即在地面敷設一條通有交流信號的電纜線，由小車的兩個電磁傳感器（分別置于電纜兩側(cè)）探測電磁信號，小車在行駛中如偏離電纜，兩個電磁探頭輸出的信號將產(chǎn)生差值，經(jīng)控制電路使兩個小車驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生差值，實現(xiàn)自動引導，從而應用于物流自動化。本次畢業(yè)設計的意義是：高等工科院校的畢業(yè)設計是完成教學計劃達到本科生培養(yǎng)目標的重要環(huán)節(jié)。它通過深入實踐、了解社會、完成畢業(yè)設計任務或撰寫論文等諸環(huán)節(jié)，著重培養(yǎng)學生綜合分析和解決問題的能力和獨立工作能力、組織管理和社交能力；同時，對學生的思想品德，工作態(tài)度及作風等諸方面都會有很大影響。對于增強事業(yè)心和責任感，提高畢業(yè)生全面素質(zhì)具有重要意義。是學生在校期間的昀后學習和綜合訓練階段；是學習深化、拓寬、綜合運用所學知識的重要過程；是學生學習、研究與實踐成果的全面總結(jié)；是學生綜合素質(zhì)與工程實踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗；是實現(xiàn)學生從學校學習到崗位工作的過渡環(huán)節(jié)；是學生畢業(yè)及學位資格認定的重要依據(jù)；是衡量高等教育質(zhì)量和辦學效益的重要評價內(nèi)容。第一章設計方案1.1設計方案功能：研制電磁制導小車的PID控制，如圖1所示即在地面敷設一條通有交流信號的電磁引導線，由小車的電磁傳感器1和電磁傳感器2（分別置于電纜兩側(cè)）探測電磁信號，小車在行駛過程中如果偏離電磁引導線，兩個電磁探頭輸出的信號將產(chǎn)生差值，經(jīng)相應的控制電路使小車的兩個電機M1、M2驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生差值，由于兩個電機的轉(zhuǎn)速有差值，所以小車能夠平穩(wěn)的糾正偏差，從而實現(xiàn)小車能夠按照人為的預定的電磁引導線（路線）行駛實現(xiàn)自動引導，從而應用于物流自動化監(jiān)測、管理等。圖1功能原理圖1.1.1方案一先由放大電路將電磁傳感器輸出的信號放大為0—5的電壓信號，送單片機A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入端，根據(jù)小車的轉(zhuǎn)向特性建立數(shù)學模型，經(jīng)單片機開關量輸出口（如p1.0口）送出相應的脈寬信號，再經(jīng)功率放大電路驅(qū)動電動機按相應轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)小車糾偏。電機驅(qū)動電路M1A/D轉(zhuǎn)換放大電路單片電機驅(qū)動電路M1A/D轉(zhuǎn)換放大電路單片機8091電磁信號源電機驅(qū)動電路M1電機驅(qū)動電路M1圖2方案一框圖1.1.2方案二首先通過電磁信號源電路產(chǎn)生電磁信號，通過電磁傳感器把探測到的電磁信號由LED電平顯示電路顯示，從而把電磁信號強弱的變化轉(zhuǎn)化為LED燈亮滅個數(shù)的變化，本設計采用4級顯示即控制四個LED燈亮滅的變化。由于可以通過555電路可構成通過調(diào)節(jié)其中的某個電阻阻值的變化來產(chǎn)生占空比可調(diào)的脈寬電壓，如果這個電阻為光敏電阻，于是可以采用四級光電耦合的方式使555電路輸出占空比可調(diào)的脈寬即把上述中的光敏電阻阻值的變化轉(zhuǎn)化為通過LED燈亮滅個數(shù)的變化來控制光敏電阻阻值的變化。將該555電路的輸出端經(jīng)兩個電機驅(qū)動電路分別驅(qū)動電機M1、M2,通過實驗測出光電耦合光電耦合等效電阻的大小與電機驅(qū)動電路中電機兩端的電壓之間的關系后，建立的起相應的數(shù)學關系即PID控制關系，從而能夠有效控制電機能夠按相應轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。555占空比可調(diào)電路LED電平顯示電磁引導線信號源電路電磁傳感器 四級光電耦合555占空比可調(diào)電路LED電平顯示電磁引導線信號源電路電磁傳感器電機驅(qū)動電路電機驅(qū)動電路電機驅(qū)動電路電機驅(qū)動電路M2M1M2M1 圖3方案二框圖 1.1.3方案選定兩個方案各有優(yōu)勢，使用方案一的話控制起來比較方便，但使用過程中存在死機現(xiàn)象，對設計者編寫程序的能力也有很強的要求，而且在設計過程中出現(xiàn)問題則需要對硬件和軟件兩方面進行檢查這種帶來不便。采用方案二控制起來有一定的難度，而去糾偏的精度沒有方案一的好但也能很好的對小車的糾偏進行有效的PID控制，但方案的話是純硬件設計，設計起來比較方便，遇到問題時也不需要考慮程序書寫是否錯誤的影響，所排障比方案一容易，綜合起來方案二比方案一好一點，因此設計時采用方案一的方法。電路設計2.1電磁信號源電路圖4電磁信號源電路圖2.1.1功能及功能指標圖4為設計方案中為電磁信號源電路，通過本電路能夠產(chǎn)生本設計所需要的電磁信號源，其輸出連接電磁引導線即可在電磁引導線上產(chǎn)生電磁信號；在設計前實驗本設計的提供的電磁傳感器的特性時發(fā)現(xiàn)電磁傳感器的諧振頻率存在不一致性但本設計采用電磁傳感器的頻率約為21.48KHZ的諧振頻率,因此設計電磁信號源電路時產(chǎn)生的頻率應該與電磁傳感器的諧振頻率相符合，因為在該頻率下工作電磁傳感器的抗干擾能力較強。2.1.2電路構思555電路是一種中規(guī)模集成電路，只要在外部配上RX1、R2、C2、C3等阻容元件，就可以方便地構成脈沖產(chǎn)生和整形電路，555電路加上相應的外圍電路即可構成555多諧振蕩器，多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，當電路連接好之后，只要接通電源，在其輸出端便可獲得矩形脈沖，由于矩形脈沖中除基波外還含有極豐富的高次諧波，所以把這種電路叫做多諧振蕩器；電磁信號是一種震蕩信號而矩形脈沖就是一種震蕩信號于是可由555電路加外圍電路構成的多諧振蕩器產(chǎn)生震蕩信號（交變的電信號），按理來說555電路構成的多諧振蕩器其輸出端輸出的震蕩信號可直接使用即直接連接電磁引導線，但經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)直接使用由555電路產(chǎn)生的震蕩信號直接連接電磁引導線時，在該引導線上產(chǎn)生的電磁信號不是很強，因此小車在沿著電磁引導線行駛時尋線效果將會不佳，故本設計中加入了由三級管構成的功率放大電路來加強引導線上的電磁信號（如圖4晶體管部分所示）。電路結(jié)構及工作原理：本設計電磁信號源電路由兩部分構成即555電路構成震蕩信號電路和由三極管構成功的率放大電路，如圖5框圖所示。圖5電磁信號源框圖555電路：555電路內(nèi)部電路如圖6所示接通電源前電容C2上無電荷，所以接通電源瞬間，C2來不及充電，故電容C2兩端電壓為，比較器C1輸出為1、C2輸出為0，基本RS觸發(fā)器的起始狀態(tài)為、=0,3腳輸出、截止。、=0、，截止是一種暫穩(wěn)態(tài)，因為在此狀態(tài)下，電容C2充電、緩慢升高，進行充電，充電回路為，當電容C2充電上升到時，比較器C1輸出跳變?yōu)?，基本RS觸發(fā)器立即翻轉(zhuǎn)到0狀態(tài)，=0、=1、,飽和導通。此時=0、=1是555電路內(nèi)部電路的另一種暫穩(wěn)態(tài)，因為在這種狀態(tài)下，電容C2放電、緩慢下降，進行放電，放電回路為；當電容放電C2放電、下降到時，比較器C2輸出跳變?yōu)?，基本RS觸發(fā)器立即翻轉(zhuǎn)到1狀態(tài)，，=0、，截止變?yōu)槠鹗紶顟B(tài)。電容C2這樣交替充電、放電，接通電源后電路的狀態(tài)不斷來回翻轉(zhuǎn)—振蕩，于是在輸出端就產(chǎn)生了矩形脈沖。由于本設計電磁傳感器存在諧振頻率不是很穩(wěn)定的問題即電磁傳感器的諧振頻率不固定，因此單一頻率信號的電磁信號源在實際操作中中使用起來不方便因此本設計采用的是可調(diào)555頻率可調(diào)占空比可調(diào)的電路構成占空比，，這種情況下只要改變電位器活動端的位置，就可以方便的調(diào)節(jié)占空比q,當RX1=R2時，q=0.5，此時將輸出對稱的矩形脈沖；震蕩信號頻率電位器(RX1可變電阻值范圍為)。由于產(chǎn)生震蕩信號的頻率要約要約等于電磁傳感器的諧振頻率21.48KHZ，因此在相應元器件阻值大小的選擇上以這個為目的來進行選擇，但本設計使用上采用了，電位器RX1的變化范圍為，電容的阻值大?。ㄉ鲜鲈骷柚档倪x擇不是唯一的，只要能夠得到震蕩信號頻率約等于上述選用的電磁傳感器諧振頻率的R2、R1、C0都可以本設計的要求），通過上述公式以及采用的元器件阻值計算得到震蕩信號的頻率范圍約為14.3KHZ~28.6KHZ。（1）當時，通過公式計算得最高頻率。（2）當時，通過公式計算的最低頻率。本設計需要的最佳頻率約為21.48KHZ的震蕩頻率故通可過調(diào)節(jié)電位器RX1阻值大小來得到約為21.48KHZ的震蕩信號頻率。功率放大電路：功率放大電路由三極管T2、R2、R3構成，其中R2、R3均作為限流電阻；R3對三極管的基極電流進行限制、555電路輸出端的最高電壓約為故流過基極的最大電流，通過基極的一般都電流較小，所以在選取R3的阻值時，因盡可能使基極電流較小，因此選取的R3阻值只要符合這個要求就行，本設計采用R3=500來進行限流并產(chǎn)生基極電流；合理的選取R4才能得到合適的管壓降并產(chǎn)生合適的集極電流，只要R4的選取使集極的飽和電流>即讓三極管不可能工作在飽和狀態(tài)的值都可以本設計采用R4=20。555輸出端連接由三極管構成的功率放大電路后，即可在連接的電磁引導線上產(chǎn)生尋線效果俱佳的震蕩信號即電磁信號。圖6555電路內(nèi)部結(jié)構2.2.1晶體管的選擇圖4電路為電磁信號源電路部分的設計：先確定電磁線電流為1A、晶體管T2工作在飽和區(qū)，所選用晶體管T2的型號為TIP41C，晶體管TIP41C的主要參數(shù)為：電流-集電極截止（最大）：700µA最大集電極流--基極直流電壓：最大值120V發(fā)射極直流電壓：最大值100V基極直流電壓：最大值5V最高有效結(jié)溫：最大值150攝氏度封裝形式：直插封裝TO-220管腳：B、C、E（正面看）最大電流允許值：6A最大耗散率：65W放大倍數(shù)：65功率-：2W安裝類型：通孔包裝：散裝晶體管類型：NPN在某Ic、Vce時的最小直流電流增益(hFE)：15@3A,4V主要用途：適用于電子開關線路主要特點：功率大、驅(qū)動電流大性質(zhì)：低頻或音頻放大（LF），功率放大（L）根據(jù)晶體管TIP41C的主要參數(shù)選取放大倍數(shù)為50，由此計算得：實際中沒有4.8、115的電阻，所以以的電阻代的電阻代替。2.2電磁傳感器2.2.1工作原理及結(jié)構：電磁感應式傳感器又稱電動勢式傳感器，是利用電磁感應原理將被測量（如振動、位移、轉(zhuǎn)速等）轉(zhuǎn)換成電信號的一種傳感器。它是利用導體和磁場發(fā)生相對運動而在導體兩端輸出感應電動勢的。它是一種機-電能量變換型傳感器，不需要供電電源，電路簡單，性能穩(wěn)定，輸出阻抗較小，又具有一定的頻率響應范圍（10~1000HZ),所以得到普遍應用。電磁感應式傳感器是以電磁感應原理為基礎的。由法拉第電磁感應定律可知，N匝線圈在磁場中運動切割磁力線或線圈所在磁場的磁通變化時，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢E(V)大小取決于穿過線圈的磁通（Wb)的變化率，即本設計使用的電磁傳感器采用5W220/2x6v電源變壓器的原邊繞組做線圈，將變壓器E型鐵芯改為條型鐵芯，制成有條型鐵芯的兩個線圈作為電磁傳感器，電路圖如7所示條形磁鐵用來增強磁場從而增加感應電動勢從而感應效果也會變得很好。 圖7電磁傳感器根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，交變電流會在周圍產(chǎn)生交變的電磁場。導線中的電流按一定規(guī)律變化時，導線周圍的磁場也將發(fā)生變化，則線圈中將感應出一定的電動勢；電磁引導線上的電流是交變的電流，因此會在電磁引導線的周圍產(chǎn)生按一定規(guī)律分布的和磁場。AGV小車在沿著電磁引導線構成的路徑進行行駛時，由條形磁鐵構成的兩個線圈距離導線的距離、位置在不斷的變化，于是在線圈中產(chǎn)生的磁通量也在不斷的變化，由公式可知，分別在線圈1、線圈2的AB、CD兩端產(chǎn)生可變的感應電動勢u0、u1，故把兩個線圈的輸出端連接到LED電平顯示電路的輸入端將會使LED電平顯示器中LED燈亮滅個數(shù)產(chǎn)生變化，當兩個線圈離電磁引導線的距離一樣時，兩個線圈產(chǎn)生的感應電動勢是一樣的，此時LED顯示器中LED燈的亮滅個數(shù)也是一樣的當兩個線圈距離電磁引導線的距離不一致時，兩個線圈產(chǎn)生的感應電動勢將不一樣導致LED燈的亮滅個數(shù)也不一樣。靠近電磁引導線的線圈產(chǎn)生的感應電動勢E會大一點，遠一點的產(chǎn)生的感應電動勢會小一點，所以利用這一點我們可以對AGV小車的位置進行檢測。2.2.2本設計所用電磁傳感器的特性：由于電磁傳感器在諧振頻率下工作時抗其它信號的干擾能力較強。因此需要測出本設計自作的電磁傳感器的特性，通過實驗測得電磁傳感器的諧振頻率頻率約為21.48KHZ，由諧振頻率公式可計算得到電磁傳感器的電感L、電容C，本設計的電磁傳感器是自作的故在質(zhì)量和工藝方面很差，電磁傳感器的諧振頻率的特性不是非常穩(wěn)定，因此在給電磁傳感器提供信號的信號源為頻率可調(diào)最佳。2.3、LED電平顯示電路圖8LED電平顯示電路2.3.1功能及指標：圖8所示電路是將由電磁傳感器在電磁引導線感應的電磁信號強弱的變化轉(zhuǎn)化為LED燈亮滅個數(shù)的變化，當電磁傳感器距離電磁引導線近一點時電磁信號強一些，LED燈亮的個數(shù)多一些，當電磁傳感器距離電磁引導線遠一點時LED燈亮的個數(shù)少一些，當調(diào)節(jié)RP0時也能改變LED燈亮滅個數(shù)的變化，本設計采用4級LED顯示即將電磁傳感器感應到的電磁信號強弱的變化轉(zhuǎn)化為4個LED燈亮滅個數(shù)的變化。2.3.2電路構思：由于電磁傳感器感應到的電磁信號強弱的變化實際上是電磁傳感器中感應線圈兩端感應電動勢E的變化、感應電動勢一般都比較小不足以驅(qū)動負載故需要放大電路；由于本設要：a、采用4級LED燈顯示即將電磁傳感器感應到的電磁信號強弱的變化轉(zhuǎn)化為4個LED燈亮滅個數(shù)的變化的變化。b、起始兩電磁傳感器距離電磁引導線的距離一樣時4個LED燈全亮，當兩電磁傳感器偏離電磁引導線時，LED燈三個亮、兩個亮、一個亮、0個亮。故采用固定放大倍數(shù)的放大電路時在設計中使用起來很不方便，集成運算放大器原理它有兩個輸入端，一個同相輸入端，一個反向輸入端，一個輸出端。當同相輸入端的電壓比反相輸入端高時，輸出端電壓升高；若同相輸入端電壓比反相輸入端電壓低，輸出電壓降低。如果引入適當?shù)呢摲答仯瑒t輸出電壓與輸入電壓的變化成比例，那么在集成運放的輸出端連接相應的LED燈，就會使LED的亮滅情況與輸入信號有關，LM324系列器件帶有差動輸入的四運算放大器。與單電源應用場合的標準運算放大器相比，它有一些顯著優(yōu)點。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應用場合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運算放大器可用圖8所示的符號來表示，其中“+(圖8中2腳所示）即”、“-（圖8中1腳所示）即”為兩個信號輸入端，“V+(圖8中4腳所示）”、“V-(圖8中5腳所示）”為正、負電源端，“Vo（圖8中1腳”為輸出端。兩個信號輸入端中，V（-）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相反；（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同；因此本設計采用由集成運放LM324加外圍電路構成可調(diào)增益的放大電路。2.3.3電路結(jié)構及工作原理：圖8中C4是輸入耦合電容，VD1、VD2是整流二極管，C5是濾波電容，R09是放電電阻。C4、VD1、VD2、C5、R09的作用是將輸入的音頻信號變成隨音頻幅度而變化的直流脈動信號，送往各運放的同相輸入端，RP0、R50、R06、R07、R08組成分壓電路，其各同相輸入端的各參考電壓電位為即圖8中A、B、C、D的電位：A、B、C、D分別為各運放的反相輸入端提供參考電壓。R01、R02、R03、R04分別是四個發(fā)光二極管的限流電阻，四個發(fā)光二極管起電平指示作用。從上述等式中便可清楚看到通當輸入的電磁的情況下通過過調(diào)節(jié)電位器RP0的阻值大小即可改變輸出的大小，當電位器RP0值調(diào)高一點輸出在相同的電磁信號下輸出電壓將變大點亮的LED燈多，當電位器RP0的阻值值調(diào)小一點時在相同的電磁信號下輸出電壓將變小，點亮的LED少；當輸入信號電平為0時，使各運放同相輸入端電壓為0，各運放都輸出低電平，各發(fā)光二極管都不亮，表示輸入信號電平為0。當整流輸出的直流脈動電壓大于A點參考電壓而小于B點電壓時，運放1輸出高電平，其他的運放輸出低電平，只有D0點亮，表示輸入信號幅度達到一級電平。當整流輸出的直流脈動電壓大于B點參考電壓而小于C點電壓時，運放1、2輸出高電平，運放3、4輸出低電平，使D0、D1點亮，表示輸入信號幅度達到二級電平。以此類推，調(diào)整RP可以改變每級電平的幅度，也就是改變了電平指示靈敏度。2.4555構成的占空比可調(diào)電路圖9555占空比可調(diào)電路圖10555電路內(nèi)部結(jié)構2.4.1電路組成：圖9所示是用555電路構成的占空比可調(diào)的多諧振蕩器、光敏電阻RG0~RG1、電位器W1~W2、電容通過C0、電位器RX0是外接定時元件，由圖10,555電路內(nèi)部結(jié)構知，555電路的TH(6)、(2)端連接起來接,由555電路內(nèi)部結(jié)構圖知道晶體三極管集電極（7）接到電位器RX0的活動動端與其中一個固定端相連接的公共點P。2腳、6腳作為信號輸入端，三個阻值均為5的電阻串聯(lián)起來構成分壓器，給比較器和提供參考電壓，的同相輸入端、的反相輸入端，如果在CO端加控制電壓，可改變、的參考電壓，本設計沒有外加控制電壓，所以2腳、6腳的參考電壓分別為、；晶體管構成開關，其狀態(tài)受控制，當為0時截止、為1時導通。3腳輸出端接反向器G3、4腳接復位端，當為低電平時3腳輸出與輸入無關，輸出始終為低電平即為。2.4.2功能光敏電阻特性通過圖11的方法使用萬用表、用LED電平顯示電路中特定的光照實驗測出所用光敏電阻的特性為：圖11光敏電阻實驗電路亮暗電阻測量亮電阻100暗電阻500圖12亮暗電阻測量通過圖11、12實驗可以看出在圖9電路中可以把光敏電阻沒有光照時的電阻視為無窮大，5v提供電壓時，流過光敏電阻的電流實在太小了，可以忽略不計即視其為斷路。占空比可調(diào)上述電路是要實現(xiàn)在3腳輸出端產(chǎn)生占空比可調(diào)的脈寬電壓即高電平在一個周期之內(nèi)所占的時間比率，如圖13所示即改變在一個周期內(nèi)所占的時間所占的T時間比例，圖9中4個光敏電阻、外側(cè)的三個電位器構成了4級控制電路，RG0構成一級、RG1與W1串聯(lián)構成2級、RG2與W2串聯(lián)構成3級、RG3與W3串聯(lián)構成4級。圖9中555電路構成的多諧振蕩器的占空比為：；圖9中光敏電阻、電位器與串并聯(lián)的方式接入電路中，可算出其等效電阻來計算占空比，故由公式可知通過改變電位器W1、W2、W3的阻值即可改變等效電阻，同時也可以對光敏電阻是否接受進行光照（本設計的光源是圖8中LED電平顯示電路提供，D0給1級提供光源、D1給2級提供光源、D2給3級提供光源、D3給4級提供光源）控制來改變4級控制電路構成的等效電阻，由輸出矩形脈沖的矩形脈沖頻率知本設計通過RX0可改變3腳輸出的矩形脈沖的頻率f,當四級光敏電阻都不受光照時，調(diào)節(jié)RX0直至電機不轉(zhuǎn)動即可。不TTtwtw圖13矩形波形2.4.2電路構思555電路產(chǎn)生矩形脈沖起始狀態(tài)接通電源簽電容上無電荷，接通電源瞬間來不及充電，故，此時2腳、6腳兩端的電位也為0，由555電路內(nèi)部結(jié)構知此時比較器輸出高電平1、輸出低電平0，通過與非門構成的基本RS觸發(fā)器，截止。暫穩(wěn)態(tài)起始狀態(tài)，截止，是電路的一種暫穩(wěn)態(tài)，在這樣的狀態(tài)下，由555電路內(nèi)部結(jié)構值電容將會充電導致兩端電壓不斷升高，2腳、6腳的電壓也緩慢升高，充電回路為，當電容充到，2腳、6腳的電位也為，而比較器5腳同相輸入端的參考電壓為、比較器的反相輸入端的參考電壓為，故此時比較器的輸出跳變?yōu)?、的輸出跳變?yōu)?，通過基本RS觸發(fā)器后立即翻轉(zhuǎn)到的狀態(tài)，此時三極管飽和導通。這種情況下三極管處于導通狀態(tài)，將對電容進行放電，兩端的電壓逐漸下降，放電回路為，這種放電的過程緩慢的進行著，電容在放電的過程中其電位也不斷的降低、當兩端的電壓下降到時，2腳、6腳的電位也為，而比較器5腳同相輸入端的參考電壓為、比較器的反相輸入端的參考電壓為，故此時故此時比較器的輸出跳變?yōu)?、的輸出跳變?yōu)?，通過基本RS觸發(fā)器后立即翻轉(zhuǎn)到的狀態(tài)，此時三極管截止，電容又充電。自動翻轉(zhuǎn)總是處在截止狀態(tài)、要么飽和導通狀態(tài)，截止時電容通過放電，飽和導通時電容通過進行充電，比較器也隨著充電、放電的過程而不斷的改變輸出，基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)也不斷的改變即、兩個狀態(tài)，3腳輸出端也不斷在高低電平之間變來變?nèi)ィ唠娖綖?、低電平?于是就在輸出端產(chǎn)生了具有周期的矩形脈沖電壓。2.5電機驅(qū)動電路圖14電機M1、M2驅(qū)動電路2.5.1電路組成功能截止區(qū)：當圖9中555電路的3腳輸出低電平的時候三極管工作在截止區(qū)，場效應管柵極、漏極之間電壓（大于場效應管的開啟電壓)，場效應管漏極導通，漏極有電流，電流過電機，電機轉(zhuǎn)動。飽和區(qū)：當圖9中555電路的3腳輸出高電平的時候三極管工作在飽和區(qū)，由三極管飽和區(qū)時的特性知道集電極電位為(小于場效應管的開啟電壓），此暢銷管工作在截止區(qū)，漏極沒有電流，沒有電流流過電機，電機停止轉(zhuǎn)動。電路構思從圖9中3腳輸出的電壓不能直接驅(qū)動電機，實驗時知道當電機在額定電壓24下帶負載工作時電機電流為10A，因此也不能用三級管TD來驅(qū)動電機，三極管TD集電極不能承受這么大的電流流過，故只能選用場效應管T1來驅(qū)動電機，因為場效應管T1的漏極一般都能承受很大的電流，而從圖9中555的3腳輸出的電壓也不能直接連接到場效應管T1從而驅(qū)動電機，本設計需要的是可以自動的不斷改變電機兩端的平均電壓，從而改變電機運轉(zhuǎn)的速度，并且從圖8中555電路的3腳輸出的是占空比可調(diào)的矩形脈沖，矩形脈沖的高電平為、低電平為根本無法讓暢銷管導通（本設計所選用場效應管T1的開啟電壓高出高電平很多，所以無法讓場效應管T1導通），而三極管TD的導通電壓只為0.7，所以能夠用來控制三極管的截止與飽和導通（只要基極電阻、集極電阻選取得當讓輸出高電平時基極電流始終大于集電極電流就能讓三極管工作在飽和導通狀態(tài)）；當三極管飽和導通時集電極電位為0.2<場效應管截止；當三級管截止時，如果把場效應管T1的柵極G直接連接到三極管TD集電極，此時并在場效應管T1的漏極D、源極S之間加24的電壓，暢銷管T1的漏極并接到三級管的集電極電阻，場效應管T1此時將會導通，場效應管T1導通時漏極D、源極S之間的電阻非常小，這種情況下如果把電機接到場效應管T1的漏極與電源正極之間的話，電機將工作在額定電壓24下,555電路的3腳輸出的是高低電平不斷變化的矩形脈沖，故三極管TD就處在不斷的飽和導通、截止的狀態(tài)，而場效應管T1工作在與三極管TD相反的狀態(tài),從而電機兩端的平均電壓就會改變即電機的轉(zhuǎn)速會不斷的改變。元件特性圖14中是由三極管、場效應管及相應電阻構成的電機驅(qū)動電路，通過實驗、查閱相關資料測出三極管、場效應管特性為：三極管(TD)9013：9013是一種最常用的普通三極管。它是一種低電壓,大電流,小信號的NPN型硅三極管,相應參數(shù)如下：集電極電流：500mA集電極-基極電壓：40V工作溫度：-55℃to+150℃功率(W):0.625hFE（放大倍數(shù)）:64～202管腳：B、C、E（從三極管平的那面正面看）主要用途：開關應用低頻放大場效應管(T1)IRF640N特性：開啟電壓:7.4V漏極電流==200V=管腳：G、D、S（正面看）主要用途：開關應用元件參數(shù)選擇因為要讓三極管TD工作在截止狀態(tài)、飽和狀態(tài)，當圖8中555的3腳輸出低電平時TD自然截止，當輸出高電平的時候要讓TD工作在飽和區(qū)，由三極管的特性知道：三極管導通時基極電位為0.7，三級管飽和導通時集電極電位為0.2，基極電流集電極電流，由以上條件可得到基極電阻R0、集電極電阻R5,可有如下方法得到：設所要求基極電阻R0為、集電極電阻R5為則阻值可有如下計算式來確定：只要滿足即可。本設計選用的阻值為即R0=、R5=。整體電路設計3.1整體電路圖15整體設計電路原理圖3.1.1整個系統(tǒng)工作原理電磁信號源在電磁信號引導線（圖15中電磁信號引導線粗線所示）產(chǎn)生的電磁信號被兩個電磁傳感器的探頭探測到，電磁傳感器把感應到的信號由電磁傳感器的信號輸出端送到LED電平顯示電路的信號輸入端（圖15中信號輸入端標注處），經(jīng)過集成運放放大后，通過限流電阻R01-R04輸出后點亮相應的LED燈，當通過LED電平顯示電路后，便把電磁信號強弱的變化轉(zhuǎn)化為LED電平顯示的變化即LED即LED燈亮滅個數(shù)的變化，逐一亮或者是逐一熄滅，本設計采用4級顯示控制，因此只需要四個LED燈亮滅的變化來為光電耦合電磁制導電路中的光敏電阻提供光照，D0給RG0構成的1級控制提供供光源提供光源、D1給RG1與W1串聯(lián)構成的2級控制提供光源、D2給RG2與W2串聯(lián)構成的3級控制電路提供光源、D3給RG3與W3串聯(lián)構成的3級控制電路控制提供光源，當相應的LED燈點亮時光敏電阻的阻值為100，沒有被點亮時可視為大即該級斷路；兩個電磁傳感器分別控制兩個電機，小車在沿著電磁引導線的路徑運動時兩個電磁傳感器分別探測的電磁信號強弱不一樣通過其信號輸出端把兩傳感器各自的信號送到各自的LED電平顯示電路的信號輸入端，由于兩LED電平顯示路得到的信號強弱不一樣，因此通過三極管射極輸出后LED燈亮滅情況也不一樣，所以4級控制電路構成的等效電阻也不一樣，導致電機M1、M2的光電耦合電磁制導電路中555電路輸出的占空比不一樣，三極管、場效應管導通截止情況、時間也不一樣，所以電機兩端的平均電壓也不一樣即電機M1、M2轉(zhuǎn)速不一樣。距離電磁引導線近一點的得到的電磁信號強，點亮的LED燈多，等效電阻小，對應的電機轉(zhuǎn)的快距離電磁引導線遠一點的得到的電磁信號弱，等效電阻大，點亮的LED燈少，對應的電機轉(zhuǎn)的慢，兩個電機的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生差值，因此小車將會自動轉(zhuǎn)彎。第四章設計問題及解決方法4.1等效電阻與電機兩端電壓關系：實驗測得4級控制電路構成的等效電阻與電機兩端電壓的關系為如圖16中所示，由于光敏電阻LED燈照射時電阻阻值為100、小車是自動沿著電磁引導線構成的路徑進行尋線，因此在使用AGV小車時，必須先調(diào)節(jié)電位器來得到相應的等效電阻但必須保證電機M1、M2在同樣的LED亮滅情況下等效電阻是一致的，把各級控制電路的電位器預先調(diào)好，具體調(diào)多少可以根據(jù)需要對應圖16中4級控制電路構成的等效電阻與電機兩端電壓的關系來進行調(diào)節(jié)。圖16等效電阻與電機兩端電壓關系4.2調(diào)試運行小車4.2.1獲取等效電阻方法本設計調(diào)試運行前先對小車在沿著電磁引導線構成的路徑巡線時的光電耦合后的等效電阻進行選，本設計選取電機M兩端電壓分別為23V、19V、14V、10V所對應的等效電阻，所對應的LED燈亮滅情況為：23V時4個LED燈全亮、19V時3個LED燈亮、14V時2個LED燈亮、10V時1個LED燈亮。如何調(diào)節(jié)電位器來得到等效電阻，具體方法如下：讓電磁傳感器由遠到近的靠近電磁信號引導線當只有D0亮時，調(diào)節(jié)電位器使電機兩端電壓為10V；當D0、D1兩個亮時此時一級控制電路的電位器不動，調(diào)節(jié)二級控制電路的電位器使電機兩端電壓為14V時為止；當D0、D1、D2三個亮時，一級、二級控制電路的電位器不動，調(diào)節(jié)三級控制電路的電位器，調(diào)到使電機兩端電壓為19V是停止調(diào)節(jié)；當D0、D1、D2、D3四個全亮時，前邊3級控制電路的電位器都不動，調(diào)節(jié)4級控制電路的電位器，使電機兩端電壓為23V時停止調(diào)節(jié)，這樣就可以得到四級控制電路的4個控制電壓、構成的等效電阻與電機兩端電壓的比例關系，為調(diào)試安裝帶來方便。4.2.2運行小車中電磁傳感器位置的問題問題1及解決方法當電磁傳感器位置在兩個電機的一側(cè)時，按上述方法先得到4級控制電壓的等效電阻，起始時讓兩電磁傳感器距離電磁引導線的水平距離均為12cm，高度為5cm,調(diào)節(jié)LED電平顯示電路的靈敏度，使電磁引導線在兩電磁傳感器之間的中點時，左電機M1所對應的LED燈D0D3全亮右電機M2所對應的LED燈D0D3全亮，將電磁傳感器的位置放到兩個電機的一側(cè)，連接、安裝好相應電路，接通電磁引導線，發(fā)現(xiàn)小車的兩個電機轉(zhuǎn)速會發(fā)生變化但不會沿著電磁引導線轉(zhuǎn)彎，而是朝著相反方向轉(zhuǎn)彎而且也走也偏離電磁引導線，導致電磁傳感器探測不到信號，左電機M1、右電機M2所對應的LED電平顯示電路中的D0D3四個LED燈全不亮，小車此時停止運行。由圖17分析得知： 電磁引導線M2M1M2M1電磁傳感器2電磁傳感器1電磁傳感器2電磁傳感器1圖17問題1分析圖電磁傳感器1、電磁傳感器2分別控制的是電機M1、M2，起始時兩個電磁傳感器探測到的信號強度是一致的，所以兩個電機的轉(zhuǎn)速是一樣的，小車將全速前進，不會轉(zhuǎn)彎，小車在運行過程中由圖16可知，電磁傳感器1是在不斷的遠離電磁引導線、電磁傳感器2是在不斷的靠近電磁引導線，所以電磁傳感器1得到的信號比電磁傳感器2得到信號弱，經(jīng)過LED電平顯示后，電機M1所對應的LED電平電路中LED燈亮的個數(shù)比電機M2所對應的LED電平電路中LED燈亮的個數(shù)少。經(jīng)過光電耦合后電機M1所對應的圖9控制電路的等效電阻比電機M2對應的等效電阻大，因此電機M1比電機M2轉(zhuǎn)的更慢，因此小車將右偏即朝著電磁引導線相反的方向轉(zhuǎn)彎。此問題只需要把電磁傳感器1的信號輸出端接到電機M2所對應的LED電平顯示電路的輸入端，電磁傳感器的信號輸出端接到電機M1所對應的LED電平顯示電路的信號輸入端，因為此時電磁傳感器1控制的是電機M2,磁傳感器2控制的是電機M1,這種控制情況下，各電機所對應的LED電平顯示電路中的LED燈亮滅個數(shù)、4級控制電路的等效電阻都與剛剛相反，此時電機M1的速度比電機M2的速度快，小車將會左偏即向左轉(zhuǎn)彎，沿著圖16所示的電磁引導線進行轉(zhuǎn)彎。問題二及解決方法當電磁傳感器在電機一側(cè)時，將上述問題一解決好后，再次對小車的實際運行進行檢測調(diào)試，在小車沿著電磁引導線的路徑進行行駛時發(fā)現(xiàn)，小車已經(jīng)能夠沿著電磁引導線進行轉(zhuǎn)彎，但轉(zhuǎn)彎過程中存在一個很明顯的問題：小車轉(zhuǎn)彎的靈敏度不是很高，導致大多數(shù)地方不能準確轉(zhuǎn)彎，從而也走也偏離電磁引導線，最終導致兩電磁傳感器探測不到信號，兩電機停止轉(zhuǎn)動即小車停止運行。由圖18分析知，只有電機M1的速度比M2的速度快，小車此時才會轉(zhuǎn)彎，但現(xiàn)在小車會轉(zhuǎn)彎，說明兩電機存在轉(zhuǎn)速差， 電磁傳感器2電磁傳感器1 電磁傳感器2電磁傳感器1 電磁引導線M2M1M2M1圖18問題2分析圖但轉(zhuǎn)彎過程中發(fā)現(xiàn)小車還沒轉(zhuǎn)過彎，電磁傳感器1已經(jīng)逐漸遠離電磁引導線、電磁傳感器2已經(jīng)逐漸靠近電磁引導線，導致電機M1與M2的速度差逐漸為0，因此小車將不會轉(zhuǎn)彎行駛，而是朝著正前方行駛，直到兩個電磁傳感器都探測不到信號時，小車停止行駛。說明兩電機的轉(zhuǎn)速差不足夠大，導致小車還沒轉(zhuǎn)過彎，兩電機的速度已經(jīng)越來越接近，所以只有使小車在轉(zhuǎn)彎過程中，兩電機的轉(zhuǎn)速差足夠大才能順利轉(zhuǎn)彎即電機兩端電壓差足夠大，由圖18知，電機兩端電壓與等效電阻有關，所以就可以通過調(diào)節(jié)等效電阻的大小來控制電機在各級控制電路工作時電機兩端的電壓之間的差值很大即電機在各級控制電路工作時轉(zhuǎn)速差很多；按上述分析重新調(diào)節(jié)各級工作時的等效電阻，得到4級的等效電阻后再次對小車進行實際運行，發(fā)現(xiàn)小車還是上述現(xiàn)象（但轉(zhuǎn)彎效果有些提高），經(jīng)過多次這樣實際運行小車，發(fā)現(xiàn)圖18中的所有值都不能很好的實現(xiàn)上述所需，因此最終把電磁傳感器放在兩電機之間正前方處，距離電磁引導線，電磁引導線在兩電磁傳感器的中點時，兩電磁傳感器距離引導線的距離均為8.5時，效果最好，能夠?qū)崿F(xiàn)上述所需的各級控制電路的等效電阻所對應的電壓差的選取也很多，本設計采用了如下選取方案：一級等效電阻,二級等效電阻,三級等效電阻,四級等效電阻,設計成果5.1主要成果5.1.1功能本設計研制電磁制導小車的PID控制，即在地面敷設一條通有交流信號的電纜線，由小車的兩個電磁傳感器（分別置于電纜兩側(cè)）探測電磁信號，小車在行駛中如偏離或者靠近電纜，兩個電磁探頭輸出的信號將產(chǎn)生差值，經(jīng)控制電路使兩個小車驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生差值，從而會進行自動轉(zhuǎn)彎即可以沿著地面鋪設的電磁引導線所形成的路徑進行自動尋線，從而無人工操作自動引導，從而應用于物流自動化。5.1.2技術參數(shù)電磁傳感器在兩輪之間正前方處轉(zhuǎn)彎效果最好兩電磁傳感器距離電磁引導線的高度電磁引導線在兩電磁傳感器的中點時，兩電磁傳感器距離引導線的距離均為產(chǎn)品（見附錄1）5.1.4元件參數(shù)（見附錄2)5.2操作流程步驟圖19操作流程圖附錄1 圖1整車行走實驗照片圖2整車行走實驗照片 圖3LED電平顯示圖4電磁信號源附錄2類型型號（數(shù)值）R01R02R03R04R05~R08R09RP0RA1~RANVVD1~VD2C4C5R2R3R4RX1C2C30.01uFT2TIP41CR0R5C0C1RX0W1~W3TD9013T1IRF640N運放LM324圖5元器件參數(shù)總結(jié)與體會2010年5月，我開始了我的畢業(yè)論文工作，時至今日，論文基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個寫作過程難以用語言來表達。歷經(jīng)了幾個月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實的畢業(yè)設計終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設計的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。3月初，在與指導老師的交流討論中系統(tǒng)介紹了一下我的題目是：電磁制導小車的PID控制。當選題報告，開題報告定下來的時候，我當時便立刻著手資料的收集工作中，當時面對浩瀚的書海真是有些茫然，不知如何下手。我將這一困難告訴了指導老師，在指導老師細心的指導下，終于使我對自己現(xiàn)在的工作方向和方法有了掌握。在搜集資料的過程中，指導老師讓我準備了一個筆記本。讓我我在學校圖書館、在網(wǎng)上查找各類與題目相關資料，將這些寶貴的資料全部記在筆記本上，盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多，這有利于論文的撰寫。然后我將收集到的資料及時拿給導師進行溝通。4月-5月初，資料已經(jīng)查找完畢了，我開始著手設計電磁制導小車的PID控制的工作。在設計電路初期，由于沒有設計經(jīng)驗，覺得無從下手，空有很多設計思想，卻不知道應該怎么做，經(jīng)過趙老師的指導，并和同學互相交流，在設計過程中遇到困難我就及時和指導老師聯(lián)系，我的設計漸漸有了頭緒，在大家的幫助下，困難一個一個解決掉，設計也慢慢成型。5月底開始進行畢業(yè)論文的撰寫，這次畢業(yè)論文的制作過程是我的一次再學習，再提高的過程。在論文中我充分地運用了大學期間所學到的知識。在撰寫論文的過程中，趙老師也給了我很大的幫助，給我多次修改并提出意見，并及時的指出我論文中的一下錯誤和一些不準確的表達，讓我對電磁制導小車的PID控制有了更深的理解，在此我非常感謝趙老師。在整個過程中，我學到了新知識，增長了見識。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實自己，爭取在所學領域有所作為。腳踏實地，認真嚴謹，實事求是的學習態(tài)度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設計中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，也會對我未來的學習和工作有很大的幫助。謝辭在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機會向在這四年中年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來的辛勤栽培。不積跬步何以至千里，各位任課老師認真負責，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。同時，在論文寫作過程中，我還參考了有關的書籍和論文，在這里一并向有關的作者表示謝意。我還要感謝我的同學們以及我的各位室友，在畢業(yè)設計的這段時間里，你們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見，對于你們幫助和支持，在此我表示深深地感謝！在本論文的寫作過程中，我的指導老師趙永康老師傾注了大量的心血，從選題到開題報告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴格把關，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時我還要感謝在我學習期間給我極大關心和支持的各位老師以及關心我的同學和朋友。寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學習的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學習生活的開始。我將銘記我曾是一名昆明理工大學的學子，在今后的工作中把昆明理工大學的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚光大。參考文選童詩白華成英.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社余孟嘗.數(shù)字電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社趙燕.傳感器原理及應用[M].北京：北京大學出版社周文良.電子電路設計與實踐[M].北京：國防工業(yè)出版社黃堅.自動控制原理及運用[M].北京：高等教育出版社王志新羅文光.電機控制技術[M].機械工業(yè)出版社陳伯時．電力拖動自動控制系統(tǒng)[M]．北京：機械工業(yè)出版社馮冬青.謝宋和．模糊智能控制[M]．北京：化工工業(yè)出版社季維發(fā),過潤秋,嚴武升等.機電一體化技術[M].電子工業(yè)出版社飛思卡爾電磁傳感器[J]韓利虎.淺談步進電機的基本原理[J].內(nèi)蒙古石油化工12、趙良炳.現(xiàn)代電力電子技術基礎[M].清華大學出版社13、IsaoTakahashi,ToshihikoNoguchi.Anewresponeseandhigh-efficiencycontrolstrategyofanmotor[J].IEEETransonIndAppl14、DepenbrockM.Directself-control(DSC)ofinverterfedmachine[J].IEEETransonPE15、閻石.數(shù)字電子電路[Z]北京：中央廣播電視大學出版社中英文翻譯英語原文：PIDcontrollerAproportional–integral–derivativecontroller(PIDcontroller)isageneric.controlloopfeedbackmechanismwidelyusedinindustrialcontrolsystems.APIDcontrollerattemptstocorrecttheerrorbetweenameasuredprocessvariableandadesiredsetpointbycalculatingandthenoutputtingacorrectiveactionthatcanadjusttheprocessaccordingly.ThePIDcontrollercalculation(algorithm)involvesthreeseparateparameters;theProportional,theIntegralandDerivativevalues.TheProportionalvaluedeterminesthereactiontothecurrenterror,theIntegraldeterminesthereactionbasedonthesumofrecenterrorsandtheDerivativedeterminesthereactiontotherateatwhichtheerrorhasbeenchanging.Theweightedsumofthesethreeactionsisusedtoadjusttheprocessviaacontrolelementsuchasthepositionofacontrolvalveorthepowersupplyofaheatingelement.By"tuning"thethreeconstantsinthePIDcontrolleralgorithmthePIDcanprovidecontrolactiondesignedforspecificprocessrequirements.Theresponseofthecontrollercanbedescribedintermsoftheresponsivenessofthecontrollertoanerror,thedegreetowhichthecontrollerovershootsthesetpointandthedegreeofsystemoscillation.NotethattheuseofthePIDalgorithmforcontroldoesnotguaranteeoptimalcontrolofthesystemorsystemstability.Someapplicationsmayrequireusingonlyoneortwomodestoprovidetheappropriatesystemcontrol.Thisisachievedbysettingthegainofundesiredcontroloutputstozero.APIDcontrollerwillbecalledaPI,PD,PorIcontrollerintheabsenceoftherespectivecontrolactions.PIcontrollersareparticularlycommon,sincederivativeactionisverysensitivetomeasurementnoise,andtheabsenceofanintegralvaluemaypreventthesystemfromreachingitstargetvalueduetothecontrolaction.Note:Duetothediversityofthefieldofcontroltheoryandapplication,manynamingconventionsfortherelevantvariablesareincommonuse.1.ControlloopbasicsAfamiliarexampleofacontrolloopistheactiontakentokeepone'sshowerwaterattheidealtemperature,whichtypicallyinvolvesthemixingoftwoprocessstreams,coldandhotwater.Thepersonfeelsthewatertoestimateitstemperature.Basedonthismeasurementtheyperformacontrolaction:usethecoldwatertaptoadjusttheprocess.Thepersonwouldrepeatthisinput-outputcontrolloop,adjustingthehotwaterflowuntiltheprocesstemperaturestabilizedatthedesiredvalue.Feelingthewatertemperatureistakingameasurementoftheprocessvalueorprocessvariable(PV).Thedesiredtemperatureiscalledthesetpoint(SP).Theoutputfromthecontrollerandinputtotheprocess(thetapposition)iscalledthemanipulatedvariable(MV).Thedifferencebetweenthemeasurementandthesetpointistheerror(e),toohotortoocoldandbyhowmuch.Asacontroller,onedecidesroughlyhowmuchtochangethetapposition(MV)afteronedeterminesthetemperature(PV),andthereforetheerror.ThisfirstestimateistheequivalentoftheproportionalactionofaPIDcontroller.TheintegralactionofaPIDcontrollercanbethoughtofasgraduallyadjustingthetemperaturewhenitisalmostright.Derivativeactioncanbethoughtofasnoticingthewatertemperatureisgettinghotterorcolder,andhowfast,andtakingthatintoaccountwhendecidinghowtoadjustthetap.Makingachangethatistoolargewhentheerrorissmallisequivalenttoahighgaincontrollerandwillleadtoovershoot.Ifthecontrollerweretorepeatedlymakechangesthatweretoolargeandrepeatedlyovershootthetarget,thiscontrolloopwouldbetermedunstableandtheoutputwouldoscillatearoundthesetpointineitheraconstant,growing,ordecayingsinusoid.Ahumanwouldnotdothisbecauseweareadaptivecontrollers,learningfromtheprocesshistory,butPIDcontrollersdonothavetheabilitytolearnandmustbesetupcorrectly.Selectingthecorrectgainsforeffectivecontrolisknownastuningthecontroller.Ifacontrollerstartsfromastablestateatzeroerror(PV=SP),thenfurtherchangesbyt