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

    Хочешь уникальную работу?

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

    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    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
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 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)