+7 (800) 505-67-97

Информационное моделирование и разработка системы управления двигателем постоянного тока с помощью микроконтроллера

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Ван, Шии Отделение автоматизации и робототехники (ОАР)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Выпускная квалификационная работа содержит три главы. В первой главе разработано подключение аппаратного обеспечения и получены экспериментальные данные.
Во второй главе рассмотрены и проанализированы линейные модели системы управления двигателем постоянного тока, и на основание экспериментальные данных определены передаточные функции и оценены показатели качества систем управления.
В третий главе рассмотрены и проанализированы нелинейные модели системы управления ДПТ, получены переходные процессы с помощью PID-Tuner. Полученные наработки и результаты будут использованы в дальнейших исследованиях в лаборатории научного студенческого творчества отделения автоматизации и робототехники.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 11
1 Аппаратное обеспечение ……………………………………………………………………….. 12
1.1 Макетная плата системы ……………………………………………………………….. 12
1.2 Двигатель постоянного тока с датчиком эффекта Холла ………………… 13
1.3 Драйвер L298N ……………………………………………………………………………… 15
1.4 Платы Arduino ………………………………………………………………………………. 19
2 Программное обеспечение …………………………………………………………………….. 24
2.1 Simulink и Arduino ………………………………………………………………………… 25
2.2 Simulink Arduino Support package …………………………………………………… 27
2.3 System Identification Toolbox………………………………………………………….. 29
2.4 PID-Tuner ……………………………………………………………………………………… 32
3 Разработка модели на основе экспериментальных данных ……………………… 34
4 Разработка линейной модели системы управления …………………………………. 37
4.1 Передаточные функции двигателя постоянного тока ……………………… 43
4.2 Разработка и моделирование регулятора с обратной связью …………… 45
4.3 Сравнение показателей качества ……………………………………………………. 48
5 Разработка нелинейной модели системы управления……………………………… 50
5.1 Модель Nonlinear ARX ………………………………………………………………….. 50
5.2 Модель Хаммерштейна-Виннера …………………………………………………… 54
5.3 Идентификация и моделирование нелинейной системы …………………. 58
5.4 Синтез регулятора …………………………………………………………………………. 63
6 Финансовый менеджмент ресурсоэффективность и ресурсосбережение…. 68
6.1 Анализ конкурентных технических решений …………………………………. 68
6.2 Планирование работ по проектированию тепловой сети ………………… 71
6.3 Определение трудоемкости выполнения работ ………………………………. 73
6.4 Разработка графика проведения проекта ……………………………………….. 73
6.5 Бюджет затрат на проектирование …………………………………………………. 80
6.6 Ресурсоэффективность ………………………………………………………………….. 89
7 Социальная ответственность …………………………………………………………………. 91
7.1 Техногенная безопасность …………………………………………………………….. 92
7.2 Анализ опасных факторов производственной среды………………………. 97
7.3 Организационные мероприятия обеспечения безопасности ………….. 101
Заключение ……………………………………………………………………………………………. 105
The conclusion ………………………………………………………………………………………… 106
Список публикаций ………………………………………………………………………………… 107
Список используемых источников ………………………………………………………….. 108
Приложение А Раздел ВКР выполненный на иностранном языке ……………. 113

Развитие компьютерной техники и аппаратных средств цифровой
обработки сигнала привело к широкому применению цифровых
микропроцессорных устройств в составе систем автоматического управления.
Однако, несмотря на преимущества применения цифровых устройств в составе
систем управления: невысокая стоимость, гибкость решаемых задач,
возможность реализации корректирующих динамических звеньев, имеются
сложности в анализе и моделировании таких систем [1]. Это связано с тем, что
нужна точная и надежная модель не только двигатель постоянного тока (ДПТ),
но и системы управления. В литературном источнике решается задача
информационного моделирование ДПТ путём использования программного
обеспечения Simulink и Control System Toolbox Matlab [2]. Но, широтно-
импульсная модуляция и сам ДПТ вносят нелинейность в процесс управления и
усложняют решение задачи информационного моделирования.
Тема ВКР является актуальной. В настоящее время существует два
подхода использования моделирования. Один из них основывается при
моделировании на основе данных, полученных при использовании математиках
или физиках процессов, протекающих в готовом изделии. Но во многих
ситуациях либо завод слишком сложный, либо инженер просто не имеет времени
или навыков для разработки детальной модели. В таких ситуациях мы можем
использовать входные и выходные данные, измеренные на эксперименте, чтобы
построить математическую модель.
Для этого необходимо решить следующие задачи:
1. моделирование системы управления двигателем постоянного тока в
Simulink;
2. разработка модели на основе экспериментальных данных для
линейной системы;
3. разработка модели на основе экспериментальных данных для
нелинейной системы.

В выпускной квалификационной работе было разработано подключение
аппаратного обеспечения двигателя постоянного тока с драйвером, создана
модель управления двигателем в Simulink, определены передаточные функции и
выполнены расчет показателей качества для линейной и нелинейной моделей.
Кроме того, проведено сравнение отклика расчетной модели и
экспериментальных данных, проанализированы полученные графики
экспериментальных данных и переходных процессов по линейной и нелинейной
моделям.
В работе решается задача информационного моделирования и разработки
системы управления двигателем постоянного тока с помощью
микроконтроллером, персонального компьютера и программного продукта
Matlab.
Для повышения отклика экспериментальных данных и улучшения
показателей качества управления был применён ПИД-регулятор. Решение задач
информационного моделирования системы управления ДПТ может быть
использовано в учебном процессе.
The conclusion
In the final qualifying work, the connection of the DC motor hardware with a
driver was developed, a model of motor control was created in Simulink, the transfer
functions were determined, and the quality indicators for linear and nonlinear models
were calculated. In addition, a comparison was made of the response of the
computational model and experimental data, and the resulting graphs of experimental
data and transients were analyzed using linear and non-linear models.
The paper solves the problem of information modeling and development of a
control system for a DC motor using a microcontroller, a personal computer and Matlab
software.
To improve the response of experimental data and improve management
quality indicators, a PID controller was used. The solution of the problems of
information modeling of the control system of DC can be used in the educational
process.
Список публикаций
1. Яковлева Е.М., Ван Шии. ИИнформационное моделирование
системы управления серводвигателем БПЛА // Евразийское Научное
Объединение (ЕНО) – Москва, 2017. — 236-239 с.
2. Яковлева Е.М., Ван Шии. Информационное моделирование и
разработка системы управления двигателем постоянного тока с помощью
микроконтроллером Евразийское Научное Объединение (ЕНО) – Москва, 2018.
— 128-132 с.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать «Информационное моделирование и разработка системы управления двигателем постоянного тока с помощью микроконтроллера»

    Последние выполненные заказы

    Глава 3 Совершенствование рекламной и PR деятельности спортивных клубов на примере АО ПФК ЦСКА
    Автор не первый раз выручает, очень нравится скорость и качество выполнения р...
    Фискальная деятельность таможенной службы. (на примере ООО Fortwine)
    Замечательно, как всегда. Спасибо за Вашу работу!
    Социальная защита детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей, в РФ, как социальном государстве
    Работа выполнена в соответствии с требованиями учебного заведения и точно в с...
    Разработка системы навигации для малых космических аппаратов
    Доволен работой автора
    Контрольно-надзорная деятельность государства: система, элементы и проблемы определения её границ
    Эксперт супер! Выполнил работу в срок, внес все необходимые корректировки. Вс...
    Составление плана и введения в магистерскую диссертацию
    Отличный эксперт! Рекомендую обращаться к данному автору! 10/10/10
    Организация работы службы доставки в ресторане Якитория
    Доволен работой автора
    Синтаксические ошибки школьников приоднородных членах предложения
    Автор хороший, вежливый. Работу выполняет быстро, на сообщения отвечает быстро.
    Тема:"Спецпроекты в новой газете, тематическая направленность и жанровая форма публикации "
    Доволен работой автора

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Удаленное управление распределенными объектами с применением WEB-Технологий
    📅 2019 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка информационной системы поддержки принятия управленческих решений
    📅 2021 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Исследование влияния настроек регулятора Смита на качество регулирования
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Реализация цифрового фильтра на основе сглаживающего штрафного P-сплайна
    📅 2019 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Псевдолинейный регулятор для управления объектом второго порядка
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Корневой анализ систем на основе вершинных характеристических полиномов
    📅 2019 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)