Разработка цифровой системы контроля и управления климатическими параметрами в помещении.
Заказать уникальную дипломную работу- 82 82 страницы
- 11 + 11 источников
- Добавлена 03.06.2011
- Содержание
- Часть работы
- Список литературы
- Вопросы/Ответы
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ………………..4
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..5
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ…………………………………...8
1.1 Описание принципов функционирования и управления объектом……..8
1.2 Общая характеристика проблем…………………………………………...10
1.3 Обзор литературы………………………………………………………..…11
2. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ЦИФРОВОЙ САУ……………………………………..13
2.1. Постановка общей задачи синтеза…………………………………….….13
2.2. Математическое описание системы…………………………………........13
2.2.1. Формирование функциональных схем системы………………………..14
2.2.2. Формирование структурной схемы системы………………...…………14
2.3. Функциональная схема системы управления………………….…………17
2.4. Статический расчет………………………………………………………...18
2.5. Динамический расчет системы………………………………………........21
2.6. Синтез корректирующего устройства…………………………………....24
3. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ НАБОРА СУ НА ЛАБОРАТОРНОМ СТЕНДЕ….29
4. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ……………………………………………….33
4.1 Подготовка алгоритмов управления и реализации на управляющем вычислителе ………………………………………………………………………33
4.2 Построение функциональной схемы управляющего вычислителя……………………………………………………………………….38
4.3 Разработка принципиальной электрической схемы вычислителя……....40
4.4 Выбор элементной базы и разработка принципиальной схемы вычислителя………………………………………………………………………..44
5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………….49
5.1. Разработка технологической схемы сборки вычислителя……………49
5.2. Анализ технологичности……………………………………….……… 52
5.3. Разработка маршрутной технологии…………………………………...53
6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ………………………………………………..56
7. БЕЗОПАСТНОСТЬ ЖИЗНИДЕЯТЕЛЬНОСТИ……………………………67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………68
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………...70
ПРИЛОЖЕНИЕ А………………………………………………………………...71
ПРИЛОЖЕНИЕ Б…………………………………………………………………72
ПРИЛОЖЕНИЕ В…………………………………………………………………73
ПРИЛОЖЕНИЕ Г…………………………………………………………………74
ПРИЛОЖЕНИЕ Д………………………………………………………………....75
ПРИЛОЖЕНИЕ Е………………………………………………………………....81
ПРИЛОЖЕНИЕ З ...…………………………..…………………………………..82
В связи с этим входной сигнал, пропорциональный углу поворота реостата, рационально представить в форме широтно-импульсно модулированного сигнала.
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) - импульсный сигнал, информация в котором заключена в скважности, т.е. в соотношении времени активного состояния сигнала к периоду ШИМ. Данный сигнал характеризуется наличием двух уровней - уровень логического нуля и логической единицы.
4.4 Выбор элементной базы и разработка принципиальной схемы вычислителя
Разработаем схему электрическую принципиальную ШИМ-модулятора. Одним из способов построения разрабатываемого модулятора является схема на двух операционных усилителях. При этом первый операционный усилитель является генератором опорной частоты ШИМ, его схема представлена на рисунке 4.5.
Рисунок 4.5 Генератор опорной частоты.
Второй операционный усилитель выдает ШИМ сигнал, пропорциональный сопротивлению потенциометра. Для этого на один из его входов подается опорный пилообразный сигнал, а на второй (инвертирующий) выход - сигнал с делителя напряжения, один из резисторов которого является датчиком температуры.
В качестве операционного усилителя выбрали микросхему LM324, которая представляет собой четыре операционных усилителя в одном корпусе. Схема ШИМ-модулятора представлена па рисунке 4.6.
Рисунок 4.6 ШИМ-модулятор
Преобразованный ШИМ-сигнал через шинный формирователь приходит на вход INTO микроконтроллера, где осуществляется измерение длины импульса.
Так как уровни выходных сигналов микроконтроллера недостаточны для подачи непосредственно на вход исполнительного устройства, необходимо воспользоваться шинным формирователем, который применяется для увеличения мощности выходных сигналов микроконтроллера до 20 мА, а также для разграничения магистрали данных и портов микроконтроллера.
В качестве шинного формирователя используем микросхему КР1533АП6. Микросхема представляет собой восьмиразрядный двунаправленный приемопередатчик с двумя состояниями на выходе и без инверсии входной информации. Режим работы определятся комбинацией сигналов на двух входах управления - COZ и COD. При подаче низкого уровня сигнала на оба входа, получим следующее направление передачи D2D1. Схема подключения шинного формирователя представлена на рисунке 4.7.
Рисунок 4.7 Шинный формирователь.
Принципиальная схема вычислителя приведена в приложении А.
Для программирования микроконтроллера использовался язык программирования С++, исходный текст программы представлен в приложении З. В этой реализации программного кода используются следующие соглашения Разрешение порогов увеличено до десятых градуса. При достижение второго порога вывод устанавливается, при снижении температуры до первого порога сбрасывается. Датчик настроен на разрешение 12 бит. Время оцифровки температуры - 1 секунда.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
47
1.Барковский В.В., Захаров В.Н., Шаталов А.С. Методы синтеза систем управления. М - Машиностроение, 1969. - 328 с;
2.Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования М- Наука, 1975. - 768 с;
3.Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами М- Машиностроение, 1973. - 504 с;
4. Кулик А.С. Основы моделирования систем. Учебное пособие. Харьков, ХАИ.1998.
5. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. М.: Высшая школа, 1989
6. Кулик А.С Расчет и проектирование элементов и систем управления (примеры расчетов): учебное пособие. Харьков, ХАИ.1986.
7.Моделирование динамических систем в среде SIMULINK / Кортунов В.И., Дыбская И.Ю. – Харьков: Гос. Аэрокосмический ун-т “ХАИ”, 1999. - 131 с.
8.Расчет электронных схем. Учебное пособие для вузов. М – Высшая школа, 1987. - 335с.
9. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха: теория и практика. –М.: Евроклимат, 2000. – 416с.
10. Вентиляции и кондиционирование воздуха. Под ред. А.Я. Креслинь. – Рига.: РТУ, 1990. - 121с.
11. А.К. Каллиопин. Математическое моделирование авиационных систем кондиционирования воздуха. Учебное пособие. – М.: МАИ, 1992. – 78с.
Вопрос-ответ:
Что представляет собой разработка цифровой системы контроля и управления климатическими параметрами в помещении?
Разработка цифровой системы контроля и управления климатическими параметрами в помещении - это разработка специального программного обеспечения и аппаратных компонентов, которые позволяют автоматически контролировать и управлять параметрами воздуха, освещения и другими факторами внутри помещений с использованием цифровых технологий.
Какие проблемы обычно возникают при управлении климатическими параметрами в помещениях?
При управлении климатическими параметрами в помещениях могут возникать различные проблемы, такие как недостаточная эффективность системы, несоответствие требованиям пользователей, неправильная работа датчиков и исполнительных устройств, сложность настройки и управления системой и другие.
Какие принципы функционирования и управления объектом используются при разработке цифровой системы контроля и управления климатическими параметрами в помещении?
При разработке цифровой системы контроля и управления климатическими параметрами в помещении используются принципы автоматизации, регулирования и мониторинга. Система автоматически контролирует параметры воздуха, освещения и другие факторы, а также может подстраиваться под требования пользователей.
Какая литература была использована при обзоре предметной области разработки цифровой системы контроля и управления климатическими параметрами в помещении?
При обзоре предметной области разработки цифровой системы контроля и управления климатическими параметрами в помещении была использована следующая литература: [список литературы].
Какая задача стоит перед разработчиками при синтезе цифровой системы автоматического управления?
Основной задачей, стоящей перед разработчиками при синтезе цифровой системы автоматического управления, является создание комплексной системы, способной автоматически контролировать и регулировать климатические параметры в помещении с использованием цифровых технологий и учитывая требования пользователей и другие факторы.
Какие принципы функционирования описаны в статье?
В статье описывается принцип функционирования и управления объектом, который позволяет контролировать и управлять климатическими параметрами в помещении.
В чем заключается основная проблема управления в данной системе?
Основная проблема управления в данной системе состоит в разработке цифровой системы контроля и управления климатическими параметрами в помещении.
Какое оборудование необходимо для реализации цифровой системы управления?
Для реализации цифровой системы управления необходимо использовать компьютерное оборудование, датчики, исполнительные устройства и программное обеспечение.
Какие проблемы могут возникнуть при разработке системы управления?
При разработке системы управления могут возникнуть проблемы, связанные с выбором оптимальных алгоритмов, интеграцией различных элементов системы и обеспечением надежности и безопасности работы системы.
Какая информация представлена в разделе "Анализ и синтез цифровой САУ"?
В разделе "Анализ и синтез цифровой САУ" представлена постановка общей задачи синтеза и обзор литературы по данной тематике.