cindyhouse0221
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天下没有免费的午餐
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大学是干嘛的地方？无论多高的学历和职称，不会设计、制造教具，不会设计、制造教学仪器，不会维修仪器和设备；用你父母的钱进口教学仪器模仿了委托工厂仿制就是佼佼者；用你父母的钱请校外的人来维修设备、从校外采购配件；用你父母的钱请教学仪器生产企业提供教学实验讲义，将作者填上他们的名字就有教学突出成就奖；教你背诵的公式和外语，永远也比不上美国麻省理工学院在网上公开的教材内容。学生也不要埋怨学费贵，除了上面教师的原因，你们自己的基础实验、专业课就上的迷迷糊糊的，高额投资下的创新实验项目、挑战杯、科技竞赛、毕业论文、商业开发，都见不得阳光，将真金白银变成了一堆堆的垃圾！！！！
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程序设计内容
（1）． 密码的设定，在此程序中密码是固定在程序存储器ROM中，假设预设的密码为“12345”共5位密码。
（2）． 密码的输入问题： 由于采用两个按键来完成密码的输入，那么其中一个按键为功能键，另一个按键为数字键。在输入过程中，首先输入密码的长度，接着根据密码的长度输入密码的位数，直到所有长度的密码都已经输入完毕；或者输入确认功能键之后，才能完成密码的输入过程。进入密码的判断比较处理状态并给出相应的处理过程。
（3）．按键禁止功能：初始化时，是允许按键输入密码，当有按键按下并开始进入按键识别状态时，按键禁止功能被激活，但启动的状态在3次密码输入不正确的情况下发生的。
C语言源程序
#include unsigned char code ps[]={1,2,3,4,5};
unsigned char code dispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,
0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40};
unsigned char pslen=9; unsigned char templen;
unsigned char digit; unsigned char funcount;
unsigned char digitcount;
unsigned char psbuf[9];
bit cmpflag;
bit hibitflag;
bit errorflag;
bit rightflag;
unsigned int second3;
unsigned int aa;
unsigned int bb;
bit alarmflag;
bit exchangeflag;
unsigned int cc;
unsigned int dd;
bit okflag;
unsigned char oka;
unsigned char okb;
void main(void)
{
unsigned char i,j;
P2=dispcode[digitcount];
TMOD=0x01;
TH0=(65536-500)/256;
TL0=(65536-500)%6;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
while(1)
{
if(cmpflag==0)
{
if(P3_6==0) //function key
{
for(i=10;i>0;i--)
for(j=248;j>0;j--);
if(P3_6==0)
{
if(hibitflag==0)
{
funcount++;
if(funcount==pslen+2)
{
funcount=0;
cmpflag=1;
}
P1=dispcode[funcount];
}
else
{
second3=0;
}
while(P3_6==0);
}
}
if(P3_7==0) //digit key
{
for(i=10;i>0;i--)
for(j=248;j>0;j--);
if(P3_7==0)
{
if(hibitflag==0)
{
digitcount++;
if(digitcount==10)
{
digitcount=0;
}
P2=dispcode[digitcount];
if(funcount==1)
{
pslen=digitcount;
templen=pslen;
}
else if(funcount>1)
{
psbuf[funcount-2]=digitcount;
}
}
else
{
second3=0;
}
while(P3_7==0);
}
}
}
else
{
cmpflag=0;
for(i=0;i
{
if(ps[i]!=psbuf[i])
{
hibitflag=1;
i=pslen;
errorflag=1;
rightflag=0;
cmpflag=0;
second3=0;
goto a;
}
}
cc=0;
errorflag=0;
rightflag=1;
hibitflag=0;
a: cmpflag=0;
}
}
}
void t0(void)
interrupt 1 using 0 { TH0=(65536-500)/256;
TL0=(65536-500)%6;
if((errorflag==1) && (rightflag==0))
{
bb++;
if(bb==800)
{
bb=0;
alarmflag=~alarmflag;
}
if(alarmflag==1)
{
P0_0=~P0_0;
}
aa++;
if(aa==800)
{
aa=0;
P0_1=~P0_1;
}
second3++;
if(second3==6400)
{
second3=0;
hibitflag=0;
errorflag=0;
rightflag=0;
cmpflag=0;
P0_1=1;
alarmflag=0;
bb=0;
aa=0;
}
}
if((errorflag==0) && (rightflag==1))
{
P0_1=0;
cc++;
if(cc<1000)
{
okflag=1;
}
else if(cc<2000)
{
okflag=0;
}
else
{
errorflag=0;
rightflag=0;
hibitflag=0;
cmpflag=0;
P0_1=1;
cc=0;
oka=0;
okb=0;
okflag=0;
P0_0=1;
}
if(okflag==1)
{
oka++;
if(oka==2)
{
oka=0;
P0_0=~P0_0;
}
}
else
{
okb++;
if(okb==3)
{
okb=0;
P0_0=~P0_0;
}
}
}
}
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电子密码锁的设计研究开题报告
紧张而又充实的大学生活即将结束，大家都开始做毕业设计了，在做毕业设计之前要先写好开题报告，优秀的开题报告都具备一些什么特点呢？下面是我帮大家整理的电子密码锁的设计研究开题报告，欢迎大家分享。
一、 课题背景和意义
锁是一种保安措施，是人类为了保护自己私有财产而发明的一种用钥匙才能开启的装置。随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对锁的要求也越来越高，既要安全可靠的防盗，又要使用方便。这就使得传统的锁防盗效果已经满足不了现代社会的防盗需要，而且还存在着随身带钥匙的不便。因此近几年，随着科学技术的不断发展，一种新型的电子密码锁应运而生。电子密码锁运用电子电路控制机械部分，使两者紧密结合，从而避免了因为机械部分被破坏而导致开锁功能失常的问题，而且密码输入错误是还有报警声，大大增加了电子密码锁的防盗功能。同时因为电子密码锁不需要携带钥匙，弥补了钥匙极易丢失和伪造的缺陷，方便了锁具的使用。传统的锁由于构造简单，所以被撬的事件屡见不鲜，电子密码锁由于具有保密性高、使用灵活性好、安全系数高等优点，受到了广大用户的青睐。
二、国内外研究现状
电子密码锁的种类繁多，例如数码锁、指纹锁、磁卡锁、IC卡锁、生物锁等，但较实用的还是按键式电子密码锁。20世纪xx年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高，成本较高，是适合使用在安全性要求较高的场合，而且需要有电源提供能量，使用还局限在一定范围，难以普及，所以对它的研究一直没有明显的进展。
目前，在西方发达国家，密码锁技术相对先进，种类齐全，电子密码锁已被广泛应用于只能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。在我国密码锁整体水平尚处在国际xx年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平，现国内有几个厂生产供应市场。但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。国内的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。希望通过不的努力，使电子密码锁在我国也能得到广发应用。
三、 设计论文主要内容
1、电子密码锁设计方案的分析与方案选择；
2、设计一典型结构的电子密码锁，分析其电路结构及控制程序；
3、选者合适的电器元件；
4、编写控制程序；
5、将程序输入PC机，并修改进行模拟运行；
四、 设计方案
查阅文献技术资料，分析电子密码锁结构、工作原理和技术要求。以单片机为主控芯片，结合外围电路，通过软件程序组成电子密码锁系统，能够实现：
1。 正确输入密码前提下，开锁提示；
2。 错误输入密码情况下，蜂鸣器报警；
3. 密码可以根据用户需要更改。
五、 工作进度安排
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— 确定毕业设计课题，提交开题报告； 查阅相关论文，调研及收集相关资料； 方案设计、审查和确定，提交中期报告 编写控制程序 整理并撰写论文 完善论文，提交论文
六、 主要参考文献
[1] 石文轩，宋薇。基于单片机MCS—51的智能密码锁设计[M]。武汉工程职业技术学院学报，20xx，（01）;
[2] 祖龙起，刘仁杰。一种新型可编程密码锁[J]。大连轻工业学院学报，20xx，（01）;
[3] 叶启明，单片机制作的新型安全密码锁[J]。家庭电子，20xx，（10）;
[4] 李明喜，新型电子密码锁的设计[J]。机电产品开发与创新，20xx，（03）;
[5] 董继成，一种新型安全的单片机密码锁[J]。电子技术，20xx，（03）;
[6] 杨茂涛，一种电子密码锁的实现[J]。福建电脑，20xx，（08）;
[7] 瞿贵荣，实用电子密码锁[J]。家庭电子，20xx，（07）;
[8] 王千，实用电子电路大全[M]，电子工业出版社，20xx，p101;
[9] 何立民，单片机应用技术选编[M]，北京：北京航空大学出版社，19xx;
[10] ATmega，ATmega8L—8AC，20xx，（01）;
一、开题报告前的准备
毕业设计(论文)题目确定后，学生应尽快征求指导教师意见，讨论题意与整个毕业设计(论文)的工作计划，然后根据课题要求查阅、收集有关资料并编写研究提纲，主要由以下几个部分构成：
1.研究(或设计)的目的与意义。应说明此项研究(或设计)在生产实践上对某些技术进行改革带来的经济与社会效益。有的课题过去曾进行过，但缺乏研究，现在可以在理论上做些探讨，说明其对科学发展的意义。
2.国内外同类研究(或同类设计)的概况综述。在广泛查阅有关文献后，对该类课题研究(或设计)已取得的成就与尚存在的问题进行简要综述，只对本人所承担的课题或设计部分的已有成果与存在问题有条理地进行阐述，并提出自己对一些问题的看法。
3.课题研究(或设计)的内容。要具体写出将在哪些方面开展研究，要重点突出。研究的主要内容应是物所能及、力所能及、能按时完成的，并要考虑与其它同学的互助、合作。
4.研究(或设计)方法。科学的研究方法或切合实际的具有新意的设计方法，是获得高质量研究成果或高水平设计成就的关键。因此，在开始实践前，学生必须熟悉研究(或设计)方法，以避免蛮干造成返工，或得不到成果，甚至于写不出毕业设计(论文)。
5.实施计划。要在研究提纲中按研究(或设计)内容落实具体时间与地点，有计划地进行工作。
二、开题报告
1.开题报告可在指导教师所在教研室或学院内举行，须适当请有关专家参加，指导教师必须参加。报告最迟在毕业(生产)实习前完成。
2.本表(页面：A4)在开题报告通过论证后填写，一式三份，本人、指导教师、所在学院(要原件)各一份。
三、注意事项
1.开题报告的撰写完成，意味着毕业设计(论文)工作已经开始，学生已对整个毕业设计(论文)工作有了周密的'思考，是完成毕业设计(论文)关键的环节。在开题报告的编写中指导教师只可提示，不可包办代替。
2.无开题报告者不准申请答辩。
一、选题依据(拟开展研究项目的研究目的、意义)
随着人们生活水平和自身防范意识的提高，个人人身财产安全越来越受到重视，而锁就是主要的有效保障手段。但是机械锁发展到现在已有悠久的历史，人们对它的内部结构已经有了很透彻的研究，可以做到不使用钥匙而轻易打开锁，也由于金属材料在复杂多变的环境下会生锈，导致锁芯卡死、弹簧老化等问题。
在信息化高速发展的今天，锁也摆脱了以往的造型，向着科技化、信息化、智能化发展。自单片机面世以来，凭借着体积小、价格低、易于编程[2]，逐步成为越来越多的电子产品的核心控制组件[4]。在这种趋势下，电子密码锁也就应运而生，并经过多年的快速发展，整体上有遥控式电子锁、键盘式电子锁[11]、卡式电子锁、生物特征扫描电子锁这几种类型，电子密码锁以其可以自由更换密码、操作简单、安全性高[16]、自动报警、自动锁死、功耗低、外观个性、附加功能多种多样[3]等优点深受人们的喜爱，但由于电子密码锁的价格远高于普通机械锁，因此市场上的主流还是机械锁，所以我们需要不断的研究、改进电子锁，学习借鉴前人的程序编码【18】，使其更加智能化、廉价化，让电子密码锁得到普及，使人们的自身财产安全得到更好的保障。
二、文献综述内容(在充分收集研究主题相关资料的基础上，分析国内外研究现状，提出问题，找到研究主题的切入点，附主要参考文献)
早在80年代，日本生产了最早的电子密码锁，随着经济复苏，电子行业得到快速发展，一些使用门电路设计的简单电路密码锁出现了。到了90年代，美国、意大利、德国、日本等地的微电子技术的进步和通信技术的发展为电子密码锁提供了技术上的支持。我国于90年代初开始对密码锁进行初步的探索。到目前为止，在此领域已经有了相当程度的发展，能够生产各种高智能、高安全性的密码锁。遥控式电子防盗锁分为光遥控和无线电遥控，光遥控利用窄角度的光传输密码，传输信息量大、速度极快、无法再光路径上以仪器捕获信号试图复制，保密性极高，无线电遥控传输信息量大、速度快但是信号发散广容易被仪器捕获。卡式防盗锁，利用磁卡存储个人信息而且在特定场合能够一卡多用。生物特征防盗锁利用生物自带的唯一特征能够起到极高的防盗作用。但是这种高端电子锁只适用于政府机关、大型企业等少数部门，不适用于广大的人们群众的日常生活。普通群众日常使用的还是机械锁，所以需要设计一款功能实用、价格低廉、操作简单的电子密码锁。利用单片机【1】作为控制元件的电子密码锁能够使用C语言[7]和汇编语言简单的对其进行各种人性化的编程[6]，来控制单片机各引脚的高低电位[14]从而实现各元件的接通与关闭，通过整体的配合实现随意更改密码、防盗报警[9]、防暴力破解自锁、LED显示等功能，更加适应不同人群的需求。
参考文献：
[1]宁爱民应用AT89C2051单片机设计电子密码锁.淮海工学院学报.
[2]韩团军;基于单片机的电子密码锁设计[J];国外电子测量技术;2010年07期
[3]郭海英.基于单片机的电子安全密码锁的设计.现代电子技术.
[4]张洪润. 单片机应用技术教程[M].北京:清华大学出版社,1997
[5]李娜,刘雅举. Proteus在单片机仿真中的应用[J].现代电子技术,2007,(04)
[6]杨将新,李华军,刘到骏. 单片机程序设计及应用(从基础到实践)[M].北京:电子工业出版社,2006
[7]谭浩强. C++程序设计[M].北京:清华大学出版社,2004
[8]郑春来;韩团军;李鑫.编译软件Keil在单片机课程教学中的应用.高教论坛.
[9]周功明. 基于AT89C2051单片机的防盗自动报警电子密码锁系统的设计[J].绵阳师范学院学报,2007,(04)
[10]李全利. 单片机原理及接口技术[M].北京:高等教育出版社,2003
[11]瞿贵荣. 实用电子密码锁[J]. 家庭电子,2000,(07):34～73
[12]赵益丹,徐晓林,周振峰. 电子密码锁的系统原理、设计程序及流程图[J].嘉兴学院学报,2003,(15)
[13]李广弟,朱月秀,冷祖祁.单片机基础[M].(第三版) 北京:北京航空航天大学出版社,2007
[14]康华光,陈大钦,张林.电子技术基础(模拟部分)[M].(第五版) 北京:高等教育出版社,2006
[15]李伯成.基于MCS-51单片机的嵌入式系统的设计[M].北京:电子工业出版社,.
[16]郭海英.基于单片机的电子安全密码锁的设计[J].现代电子技术,2005,(13)
[17]蒋辉平 周国雄.基于PROTEUS的单片机系统设计与仿真实例[M].北京:机械工业出版社,.
三、研究方案(主要研究内容、目标，研究方法)
研究内容：
基于整个控制系统的研究设计情况，本设计主要进行如下方面的研究：用智能，集成且功能强大的单片机芯片[15]为控制中心，设计出一套按键式电子密码锁。
本设计主要做了如下几方面的工作：
1.确定密码锁系统的整体设计，包括密码的存储与更改、密码数字的显示、密码是否正确的LED灯提示，暴力破解的密码的蜂鸣器警报。
2.进行各模块的电路设计与连接、大体分配各个器件及模块的基本功能[13]要求。在P0口处接上拉电阻来保证LED屏幕的正常工作以给用户显示正确有效的提示信息，接入两个发光二极管(红、绿各一个)来提示用户的密码是否正确，接入一个蜂鸣器来提示用户密码错误以及在被暴力破解时的报警功能，接入一个4x4矩阵键盘来让用户输入密码，与LED屏幕、发光二极管、蜂鸣器一起起到人机交互的作用。
3.进行软件系统的设计，使用KEI采用C语言对系统进行编程，研究系统的判断逻辑，采用延时函数来有效实现键盘的防抖动功能，采用循环语句来实现键盘的实时监听，采用外接存储器保存密码，采用判断语句判断输入的密码是否正确以及输入错误密码的次数判断是否调用蜂鸣器和键盘响应，将各功能模块整合到一起形成一套高效、简练的系统。
研究目标：
设计一个基于单片机的电子密码锁电路，完成密码的存储与更改、密码数字的显示、密码是否正确的LED灯提示，暴力破解的密码的蜂鸣器警报的功能，完成proteus仿真。
研究方法：
通过文献资料、理论学习，使用KEIL和PROTEUS进行密码锁系统的模拟仿真，验证是否能够实现预期功能。
四、进程计划(各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度)
20xx年12月—20xx年3月
进行大量论文相关材料阅读，撰写开题报告，开题。三月中旬完成开题报告;
20xx年3月—20xx年4月
20xx年四月中旬完成论文初稿，交给导师修改，对不足的地方进行改进，学院进行论文中期检查;
20xx年4月—20xx年5月
对论文不足之处再修改，五月中旬并完成论文，形成定稿;
20xx年5月—20xx年6月
对论文进行评阅，合格的论文进行资格检查，组织毕业论文答辩。
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液压伺服系统设计 液压伺服系统设计 在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大元件。液压伺服系统能以小功率的电信号输入，控制大功率的液压能（流量与压力）输出，并能获得很高的控制精度和很快的响应速度。位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下： 1）明确设计要求：充分了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求，并应详细分析负载条件。 2）拟定控制方案，画出系统原理图。 3）静态计算：确定动力元件参数，选择反馈元件及其它电气元件。 4）动态计算：确定系统的传递函数，绘制开环波德图，分析稳定性，计算动态性能指标。 5）校核精度和性能指标，选择校正方式和设计校正元件。 6）选择液压能源及相应的附属元件。 7）完成执行元件及液压能源施工设计。 本章的内容主要是依照上述设计步骤，进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法。由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统，所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主。 全面理解设计要求 全面了解被控对象 液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部分，它必须满足主机在工艺上和结构上对其提出的要求。例如轧钢机液压压下位置控制系统，除了应能够承受最大轧制负载，满足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程，调节速度和控制精度等要求外，执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束，结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求。要设计一个好的控制系统，必须充分重视这些问题的解决。所以设计师应全面了解被控对象的工况，并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识，使设计的控制系统满足被控对象的各项要求。 明角设计系统的性能要求 1）被控对象的物理量：位置、速度或是力。 2）静态极限：最大行程、最大速度、最大力或力矩、最大功率。 3）要求的控制精度：由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节（如摩擦力、死区等）以及传感器引起的系统误差，定位精度，分辨率以及允许的飘移量等。 4）动态特性：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定，响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定； 5）工作环境：主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求； 6）特殊要求；设备重量、安全保护、工作的可靠性以及其它工艺要求。 负载特性分析 正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题。它直接影响系统的组成和动力元件参数的选择，所以分析负载特性应尽量反映客观实际。液压伺服系统的负载类型有惯性负载、弹性负载、粘性负载、各种摩擦负载（如静摩擦、动摩擦等）以及重力和其它不随时间、位置等参数变化的恒值负载等。 拟定控制方案、绘制系统原理图 在全面了解设计要求之后，可根据不同的控制对象，按表6所列的基本类型选定控制方案并拟定控制系统的方块图。如对直线位置控制系统一般采用阀控液压缸的方案，方块图如图36所示。图36 阀控液压缸位置控制系统方块图表6 液压伺服系统控制方式的基本类型伺服系统 控制信号 控制参数 运动类型 元件组成机液电液气液电气液 模拟量数字量位移量 位置、速度、加速度、力、力矩、压力 直线运动摆动运动旋转运动 1.阀控制：阀-液压缸，阀-液压马达2.容积控制：变量泵-液压缸；变量泵-液压马达；阀-液压缸-变量泵-液压马达3.其它：步近式力矩马达 动力元件参数选择 动力元件是伺服系统的关键元件。它的一个主要作用是在整个工作循环中使负载按要求的速度运动。其次，它的主要性能参数能满足整个系统所要求的动态特性。此外，动力元件参数的选择还必须考虑与负载参数的最佳匹配，以保证系统的功耗最小，效率高。 动力元件的主要参数包括系统的供油压力、液压缸的有效面积（或液压马达排量）、伺服阀的流量。当选定液压马达作执行元件时，还应包括齿轮的传动比。 供油压力的选择 选用较高的供油压力，在相同输出功率条件下，可减小执行元件——液压缸的活塞面积（或液压马达的排量），因而泵和动力元件尺寸小重量轻，设备结构紧凑，同时油腔的容积减小，容积弹性模数增大，有利于提高系统的响应速度。但是随供油压力增加，由于受材料强度的限制，液压元件的尺寸和重量也有增加的趋势，元件的加工精度也要求提高，系统的造价也随之提高。同时，高压时，泄漏大，发热高，系统功率损失增加，噪声加大，元件寿命降低，维护也较困难。所以条件允许时，通常还是选用较低的供油压力。 常用的供油压力等级为7MPa到28MPa，可根据系统的要求和结构限制条件选择适当的供油压力。 伺服阀流量与执行元件尺寸的确定 如上所述，动力元件参数选择除应满足拖动负载和系统性能两方面的要求外，还应考虑与负载的最佳匹配。下面着重介绍与负载最佳匹配问题。 （1）动力元件的输出特性 将伺服阀的流量——压力曲线经坐标变换绘于υ－FL平面上，所得的抛物线即为动力元件稳态时的输出特性，见图37。 图37 参数变化对动力机构输出特性的影响a）供油压力变化；b）伺服阀容量变化；c）液压缸面积变化 图中 FL——负载力，FL=pLA； pL——伺服阀工作压力； A——液压缸有效面积； υ——液压缸活塞速度， ； qL——伺服阀的流量； q0——伺服阀的空载流量； ps——供油压力。 由图37可见，当伺服阀规格和液压缸面积不变，提高供油压力，曲线向外扩展，最大功率提高，最大功率点右移，如图37a。 当供油压力和液压缸面积不变，加大伺服阀规格，曲线变高，曲线的顶点A ps不变，最大功率提高，最大功率点不变，如图37b。 当供油压力和伺服阀规格不变，加大液压缸面积A，曲线变低，顶点右移，最大功率不变，最大功率点右移，如图37c。 （2）负载最佳匹配图解法 在负载轨迹曲线υ－FL平面上，画出动力元件输出特性曲线，调整参数，使动力元件输出特性曲线从外侧完全包围负载轨迹曲线，即可保证动力元件能够拖动负载。在图38中，曲线1、2、3代表三条动力元件的输出特性曲线。曲线2与负载轨迹最大功率点c相切，符合负载最佳匹配条件，而曲线1、3上的工作点α和b，虽能拖动负载，但效率都较低。 （3）负载最佳匹配的解析法 参见液压动力元件的负载匹配。 （4）近似计算法在工程设计中，设计动力元件时常采用近似计算法，即按最大负载力FLmax选择动力元件。在动力元件输出特性曲线上，限定 FLmax≤pLA= ，并认为负载力、最大速度和最大加速度是同时出现的，这样液压缸的有效面积可按下式计算： （37） 图38 动力元件与负载匹配图形 按式37求得A值后，可计算负载流量qL，即可根据阀的压降从伺服阀样本上选择合适的伺服阀。近似计算法应用简便，然而是偏于保守的计算方法。采用这种方法可以保证系统的性能，但传递效率稍低。 （5）按液压固有频率选择动力元件 对功率和负载很小的液压伺服系统来说，功率损耗不是主要问题，可以根据系统要求的液压固有频率来确定动力元件。 四边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为 （38） 二边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为 （39） 液压固有频率ωh可以按系统要求频宽的（5～10）倍来确定。对一些干扰力大，负载轨迹形状比较复杂的系统，不能按上述的几种方法计算动力元件，只能通过作图法来确定动力元件。 计算阀控液压马达组合的动力元件时，只要将上述计算方法中液压缸的有效面积A换成液压马达的排量D，负载力FL换成负载力矩TL，负载速度换成液压马达的角速度 ，就可以得到相应的计算公式。当系统采用了减速机构时，应注意把负载惯量、负载力、负载的位移、速度、加速度等参数都转换到液压马达的轴上才能作为计算的参数。减速机构传动比选择的原则是：在满足液压固有频率的要求下，传动比最小，这就是最佳传动比。 伺服阀的选择 根据所确定的供油压力ps和由负载流量qL（即要求伺服阀输出的流量）计算得到的伺服阀空载流量q0，即可由伺服阀样本确定伺服阀的规格。因为伺服阀输出流量是限制系统频宽的一个重要因素，所以伺服阀流量应留有余量。通常可取15%左右的负载流量作为伺服阀的流量储备。 除了流量参数外，在选择伺服阀时，还应考虑以下因素： 1）伺服阀的流量增益线性好。在位置控制系统中，一般选用零开口的流量阀，因为这类阀具有较高的压力增益，可使动力元件有较大的刚度，并可提高系统的快速性与控制精度。 2）伺服阀的频宽应满足系统频宽的要求。一般伺服阀的频宽应大于系统频宽的5倍，以减小伺服阀对系统响应特性的影响。 3）伺服阀的零点漂移、温度漂移和不灵敏区应尽量小，保证由此引起的系统误差不超出设计要求。 4）其它要求，如对零位泄漏、抗污染能力、电功率、寿命和价格等，都有一定要求。 执行元件的选择 液压伺服系统的执行元件是整个控制系统的关键部件，直接影响系统性能的好坏。执行元件的选择与设计，除了按本节所述的方法确定液压缸有效面积A（或液压马达排量D）的最佳值外，还涉及密封、强度、摩擦阻力、安装结构等问题。 反馈传感器的选择 根据所检测的物理量，反馈传感器可分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器和力（或压力）传感器。它们分别用于不同类型的液压伺服系统，作为系统的反馈元件。闭环控制系统的控制精度主要决定于系统的给定元件和反馈元件的精度，因此合理选择反馈传感器十分重要。 传感器的频宽一般应选择为控制系统频宽的5～10倍，这是为了给系统提供被测量的瞬时真值，减少相位滞后。传感器的频宽对一般系统都能满足要求，因此传感器的传递函数可近似按比例环节来考虑。 确定系统方块图 根据系统原理图及系统各环节的传递函数，即可构成系统的方块图。根据系统的方块图可直接写出系统开环传递函数。阀控液压缸和阀控液压马达控制系统二者的传递函数具有相同的结构形式，只要把相应的符号变换一下即可。 绘制系统开环波德图并确定开环增益 系统的动态计算与分析在这里是采用频率法。首先根据系统的传递函数，求出波德图。在绘制波德图时，需要确定系统的开环增益K。 改变系统的开环增益K时，开环波德图上幅频曲线只升高或降低一个常数，曲线的形状不变，其相频曲线也不变。波德图上幅频曲线的低频段、穿越频率以及幅值增益裕量分别反映了闭环系统的稳态精度、截止频率及系统的稳定性。所以可根据闭环系统所要求的稳态精度、频宽以及相对稳定性，在开环波德图上调整幅频曲线位置的高低，来获得与闭环系统要求相适应的K值。 由系统的稳态精度要求确定K 由控制原理可知，不同类型控制系统的稳态精度决定于系统的开环增益。因此，可以由系统对稳态精度的要求和系统的类型计算得到系统应具有的开环增益K。 由系统的频宽要求确定K 分析二阶或三阶系统特性与波德图的关系知道，当ζh和K/ωh都很小时，可近似认为系统的频宽等于开环对数幅值曲线的穿越频率，即ω-3dB≈ωc，所以可绘制对数幅频曲线，使ωc在数值上等于系统要求的ω-3dB值，如图39所示。由此图可得K值。 图39 由ω-3dB绘制开环对数幅频特性a）0型系统；b）I型系统 由系统相对稳定性确定K 系统相对稳定性可用幅值裕量和相位裕量来表示。根据系统要求的幅值裕量和相位裕量来绘制开环波德图，同样也可以得到K。见图40。 实际上通过作图来确定系统的开环增益K，往往要综合考虑，尽可能同时满足系统的几项主要性能指标。 系统静动态品质分析及确定校正特性 在确定了系统传递函数的各项参数后，可通过闭环波德图或时域响应过渡过程曲线或参数计算对系统的各项静动态指标和误差进行校核。如设计的系统性能不满足要求，则应调整参数，重复上述计算或采用校正环节对系统进行补偿，改变系统的开环频率特性，直到满足系统的要求。 仿真分析 在系统的传递函数初步确定后，可以通过计算机对该系统进行数字仿真，以求得最佳设计。目前有关于数字仿真的商用软件，如Matlab软件，很适合仿真分析。
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