固體界面?zhèn)鳠嶙詣訙y量系統(tǒng)軟件畢業(yè)論文

1、<p>　　固體界面?zhèn)鳠嶙詣訙y量系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p>　　摘要：在學(xué)校實驗室條件下，應(yīng)用已經(jīng)設(shè)計組裝好的固體界面?zhèn)鳠嶙詣訙y量系統(tǒng)：該測量系統(tǒng)由步進電機，發(fā)熱電阻絲，溫度傳感器，壓力傳感器以及其他固定輔助部分構(gòu)成。在充分了解設(shè)備工作方式和工作原理的基礎(chǔ)上，利用dSPACE和Matlab/Simulink進行軟件設(shè)計并進行實時仿真運行。首先用Simulink搭建了壓力控制系統(tǒng)，即由步進電機系統(tǒng)組成的

2、伺服系統(tǒng)，在Matlab軟件中進行了離線仿真，在實驗結(jié)果符合控制要求的基礎(chǔ)上，利用dSPACE軟件中相關(guān)組件，通過加入I/O口來替換方框圖中步進電機系統(tǒng)模型，下載到dSPACE硬件中，以滿足實時半實物仿真的要求。同樣，溫度控制部分先利用Simulink模型進行了實驗驗證，然后通過修改完善，下載到dSPACE硬件中進行實驗。該方法免去了常規(guī)方法的編程步驟，節(jié)省了大量的時間，更改控制算法靈活。并且與完全虛擬仿真相比，半實物仿真的實驗結(jié)果和數(shù)

3、據(jù)更加可靠，更有實際應(yīng)用價值。</p><p>　　關(guān)鍵詞:界面?zhèn)鳠幔篸SPACE；Matlab；傳感器；半實物仿真</p><p>　　Software Design Of Solid Interface Heat Transfer Automatic Measurement System</p><p>　　Abstract: In the school lab

4、oratory conditions, use the assembled solid interface heat transfer automatic measurement system: the measurement system is made by stepping motor, heat resistance wire, temperature sensors, pressure sensor and other fix

5、ed auxiliary parts. In the full understanding of equipment and the working principle of work way basis, use Matlab/Simulink and dSPACE to conduct the software design. First using Simulink to build pressure control system

6、, that consists of a stepping mot</p><p>　　Key words: interface heat transfer; dSPACE; Matlab; sensor; Semi-physical simulation</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論

7、1</b></p><p>　　1.1固體界面?zhèn)鳠釂栴}涉及的基本概念1</p><p>　　1.2固體表面?zhèn)鳠嵫芯康囊饬x2</p><p>　　1.3本課題研究范圍及問題處理說明3</p><p>　　2 固體界面?zhèn)鳠釡y量系統(tǒng)硬件介紹4</p><p>　　2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成4</p>

8、;<p><b>　　2.2步進電機5</b></p><p>　　2.3溫度傳感器8</p><p>　　2.4壓力傳感器10</p><p>　　2.5 電阻絲（加熱器）12</p><p>　　3.控制系統(tǒng)軟硬件介紹15</p><p>　　3.1Matlab簡單介紹

9、16</p><p>　　3.2 Simulink的簡單介紹18</p><p>　　3.3 dSPACE介紹20</p><p>　　3.4標(biāo)準(zhǔn)組件系統(tǒng)DS1005+各種I/O板卡21</p><p>　　4.程序編輯及仿真運行22</p><p>　　4.1步進電機模型的搭建及仿真運行22</p&

10、gt;<p>　　4.2溫度控制系統(tǒng)的搭建及仿真25</p><p>　　4.3 dSPACE系統(tǒng)軟硬件的操作過程26</p><p>　　4.4數(shù)據(jù)采集處理及軟件界面設(shè)計30</p><p>　　4.4畢業(yè)設(shè)計總結(jié)30</p><p><b>　　致謝32</b></p><

11、p><b>　　參考文獻(xiàn):33</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1固體界面?zhèn)鳠釂栴}涉及的基本概念</p><p>　　漢語“界面”一詞的意義是“物體與物體之間的接觸面”(現(xiàn)代漢語詞典，中國商務(wù)印書館1988年出版，p583)。實際上，“界面”也指物體(物質(zhì))之間的連接面

12、和連接層。普遍認(rèn)為接觸面兩側(cè)保持同一溫度，即假定兩層壁面之間保持了良好的接觸。而在工程實際中由于任何固體表面之間的接觸都不可能是緊密的，如圖1所示，假設(shè)物體A的溫度為t1，物體B的溫度為t3，并且t1>t3，那么，根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量會自動從A傳遞到B。熱量在傳遞過程中必然通過AB界面，此時接觸面兩側(cè)存在溫度差。在這種情況下，兩壁面之間只有接觸的地方才直接導(dǎo)熱，在不接觸處存在空隙，熱量是通過充滿空隙的流體的導(dǎo)熱、對流和輻射的方

13、式傳遞的，因而存在傳熱阻力，稱為接觸熱阻。產(chǎn)生接觸熱阻的主要原因是，任何外表上看來接觸良好的兩物體，直接接觸的實際面積只是交界面的一部分（見圖1），其余部分都是縫隙。熱量依靠縫隙內(nèi)氣體的熱傳導(dǎo)和熱輻射進行傳遞，而它們的傳熱能力遠(yuǎn)不及一般的固體材料。根據(jù)熱流的收縮程度，即溫差的大小，定義界面熱阻為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中，

14、為界面熱阻，為界面處產(chǎn)生的溫差，Q為傳遞的熱流，為名義的接觸面積。</p><p>　　圖1-1 接觸面?zhèn)鳠崾疽鈭D</p><p>　　1.2固體表面?zhèn)鳠嵫芯康囊饬x</p><p>　　固體界面?zhèn)鳠釂栴}與人類息息相關(guān)，無論是人們?nèi)粘Ｉ?、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還是運行在太空的航天器，都存在固體界面?zhèn)鳠釂栴}。</p><p>　　如今普遍使用的個人電腦

15、，其芯片(微處理器)的散熱好壞直接影響電腦工作的穩(wěn)定性和運行速度，不僅電腦芯片內(nèi)部的晶體管電路與其基片之間需要良好的熱傳遞，而且在芯片上安裝的散熱器和芯片表面之間也存在固體界面?zhèn)鳠釂栴}；在冶金工業(yè)，連鑄結(jié)晶器中渣膜與結(jié)晶器及鑄坯之間的熱傳遞、軋鋼中鋼坯與軋輥之間的傳熱、換熱器中鋼管與翅片之間的熱交換等均存在界面熱阻問題；在高溫超導(dǎo)制冷機直接冷卻系統(tǒng)中，制冷機冷頭與電絕緣墊片之間、電絕緣墊片與電流引線之間都存在界面熱阻，它影響和限制超導(dǎo)器

16、件冷卻的效率和運行可靠性。界面熱阻引起的焦耳熱幾乎占總漏熱的1/3～1/2，對系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性有重要影響，是超導(dǎo)電流引線發(fā)生失超的主要根源之一。</p><p>　　航天器熱控制就是控制航天器內(nèi)外的熱交換過程，使其熱平衡溫度處于要求范圍內(nèi)的技術(shù)，又稱航天器溫度控制。航天器的熱控制是以傳熱學(xué)和工程熱力學(xué)的基本理論為基礎(chǔ)的，是航天技術(shù)的重要組成部分。用于熱控制的各種材料和設(shè)備組成航天器熱控制系統(tǒng)。航天器是在十分嚴(yán)酷的

17、溫度條件下工作的，例如返回式航天器要經(jīng)歷從2000℃以下到10000℃以上的環(huán)境溫度變化。航天器的結(jié)構(gòu)、儀器設(shè)備和所載生物都無法承受這樣劇烈的溫度變化。人造地球衛(wèi)星上有些紅外遙感器還需要有超低溫工作環(huán)境；廣播衛(wèi)星的大功率行波管要求強化散熱；一些航天器的電子設(shè)備艙要求均勻而恒定的溫度環(huán)境；航天飛機則需要解決多次重復(fù)使用的防熱問題。在航天器熱控技術(shù)中，航天器內(nèi)部各部件、構(gòu)件、高功率密度器件之間的熱量傳遞主要是通過接觸導(dǎo)熱方式來完成的。因此，

18、固體接觸界面熱阻是航天器熱控技術(shù)中普遍存在，而又是必須解決的分析計算與制造實施問題。它直接關(guān)系到熱控組件的性能及航天器熱控制的精度與可靠性。由于它的復(fù)雜性與不確定性，給熱控部件導(dǎo)熱理論分析和熱控設(shè)計帶來困難和重要影響</p><p>　　因此，減小和控制低溫界面熱阻是實現(xiàn)超導(dǎo)系統(tǒng)直接冷卻的技術(shù)關(guān)鍵：對于大型的、發(fā)熱量多的衛(wèi)星或其他航天器，要設(shè)計一套復(fù)雜的流體循環(huán)切換裝置，即在衛(wèi)星的各個部位和儀器上采用熱收集器，收

19、集的熱量通過導(dǎo)管中液體的流動帶到一個熱交換器上，再由熱交換器把熱量傳到熱輻射器，通過輻射器把熱量輻射到空間。</p><p>　　1.3本課題研究范圍及問題處理說明</p><p>　　界面?zhèn)鳠釂栴}涉及面非常廣。首先，有物質(zhì)不同形態(tài)之間界面?zhèn)鳠釂栴}，如有液體之間的界面?zhèn)鳠幔灿袣怏w之間的界面?zhèn)鳠?，還有液體和氣體、液體和固體、氣體和固體之間的界面?zhèn)鳠岬取Ｆ浯?，界面的連接情況十分復(fù)雜，從宏觀角

20、度涉及界面壓力、溫度、表面粗糙度、材料特性等參數(shù)，從微觀角度要考慮界面固體物質(zhì)的聲予平均自由程、反射與散射角度等參數(shù)等。因為知識儲備，時間限制以及實驗室的實驗條件，本課題研究范圍局限在固體之間的界面?zhèn)鳠釂栴}，并且主要是研究溫度，壓力這兩個變量在界面?zhèn)鳠嶂械膶嶒灁?shù)據(jù)。并且對部分?jǐn)?shù)據(jù)進行了近似處理，使問題研究簡單化，使可行性提高，本課題拋磚引玉的意義比較大，后續(xù)研究者對實驗進行算法優(yōu)化和設(shè)備改善，會使該課題研究更具科研價值和現(xiàn)實意義。<

21、;/p><p>　　在試驗中，使用Simulink分別構(gòu)造了步進電機閉環(huán)控制系統(tǒng)以及溫度控制閉環(huán)系統(tǒng)，其中步進電機的調(diào)節(jié)使用了傳統(tǒng)PID算法。溫度控制在Simulink仿真時，使用了PID控制，在實際實時仿真，考慮到研究的需要，只是構(gòu)造了簡單了閉環(huán)結(jié)構(gòu)，使溫控的精度并不是很高。</p><p>　　2 固體界面?zhèn)鳠釡y量系統(tǒng)硬件介紹</p><p><b>　　

22、2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成</b></p><p>　　本測量系統(tǒng)，由步進電機（由步進電機驅(qū)動器驅(qū)動），電阻絲，溫度傳感器，壓力傳感器以及固定裝置等組成。該裝置的結(jié)構(gòu)圖以及尺寸圖見圖2-1。</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　1）步進電機 2）絲桿傳力裝置 3)壓力傳感器 4)工件1 5)工件2 <

23、;/p><p>　　a)緊固架 b）支撐架 c）固定套管 d）頂盤 </p><p><b>　　2.2步進電機</b></p><p>　　圖2-3 常見步進電機外形</p><p>　　步進電動機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的機電元件。圖2-3是一種常見的步進電機的外形。步進電動機的輸入量是脈沖序列，輸

24、出量則為相應(yīng)的增量位移或步進運動。正常運動情況下，它每轉(zhuǎn)一周具有固定的步數(shù)；做連續(xù)步進運動時，其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動和負(fù)載變化的影響。由于步進電動機能直接接受數(shù)字量的控制，所以特別適宜采用微機進行控制。</p><p>　　圖2-4 經(jīng)典步進電機剖面圖</p><p>　　圖2-4是最常見的三相反應(yīng)式步進電動機的剖面示意圖。電機的定子上有六個均布的磁極

25、，其夾角是60º，連成A、B、C三相繞組。轉(zhuǎn)子上均布40個小齒。所以每個齒的齒距為θ=360º/40=9º，而定子每個磁極的極弧上也有5個小齒，且定子和轉(zhuǎn)子的齒距和齒寬均相同。由于定子和轉(zhuǎn)子的小齒數(shù)目分別是30和40，其比值是一分?jǐn)?shù)，這就產(chǎn)生了所謂的齒錯位的情況。若以A相磁極小齒和轉(zhuǎn)子的小齒對齊，那么B相和C相磁極的齒就會分別和轉(zhuǎn)子齒相錯三分之一的齒距，即3º。因此，B、C極下的磁阻比A磁極下的磁

26、阻大。若給B相通電，B相繞組產(chǎn)生定子磁場，其磁力線穿越B相磁極，并力圖按磁阻最小的路徑閉合，這就使轉(zhuǎn)子受到反應(yīng)轉(zhuǎn)矩（磁阻轉(zhuǎn)矩）的作用而轉(zhuǎn)動，直到B磁極上的齒與轉(zhuǎn)子齒對齊，恰好轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過3º；此時A、C磁極下的齒又分別與轉(zhuǎn)子齒錯開三分之一齒距。接著停止對B相繞組通電，而改為C相繞組通電，同理受反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)子按順時針方向再轉(zhuǎn)過3º。依次類推，當(dāng)三相繞組按A→B→C→A順序循環(huán)通電時，轉(zhuǎn)子會按順時針方向，以每個通電脈沖

27、轉(zhuǎn)動3º的規(guī)律步進式轉(zhuǎn)動起來。若改變通電順序，按A→C→B→A順序循環(huán)通電，則轉(zhuǎn)子就按逆時針方向以每</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中，Z為轉(zhuǎn)子齒數(shù)；m為定子相數(shù)；C為通電方式，C=1 單向輪流導(dǎo)通電，雙向輪流通電方式，C=2 單，雙向輪流通電方式。</p><p>　　目前常用的有三種步進電動機：

28、</p><p>　　1反應(yīng)式步進電動機(VR)。反應(yīng)式步進電動機結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，步距角??；但動態(tài)性能差。</p><p>　　2永磁式步進電動機(PM)。永磁式步進電動機出力大，動態(tài)性能好；但步距角大。</p><p>　　3混合式步進電動機(HB)?；旌鲜讲竭M電動機綜合了反應(yīng)式、永磁式步進電動機兩者的優(yōu)點，它的步距角小，出力大，動態(tài)性能好，是目前性能最高的

29、步進電動機。它有時也稱作永磁感應(yīng)子式步進電動機。</p><p>　　圖2-5 步進電機控制系統(tǒng)功能框圖</p><p>　　步進電動機不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進電動機驅(qū)動器，如圖2-5所示，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動單元、保護單元等組成。圖中點劃線所包圍的二個單元可以用微機控制來實現(xiàn)。驅(qū)動單元與步進電動機直接耦合，也可理解成步進電動機微機控制器的功率

30、接口。</p><p>　　將“電機固有步距角”細(xì)分成若干小步的驅(qū)動方法，稱為細(xì)分驅(qū)動，細(xì)分是通過驅(qū)動器精確控制步進電機的相電流實現(xiàn)的，與電機本身無關(guān)。其原理是，讓定子通電相電流并不一次升到位，而斷電相電流并不一次降為0（繞組電流波形不再是近似方波，而是N級近似階梯波），則定子繞組電流所產(chǎn)生的磁場合力，會使轉(zhuǎn)子有N個新的平衡位置（形成N個步距角）。</p><p>　　圖2-6 實驗中使

31、用的步進電機驅(qū)動器</p><p><b>　　2.3溫度傳感器</b></p><p>　　圖2-7 實驗中所使用的溫度傳感器</p><p>　　溫度是過程檢測與控制中的重要參量,在要求對溫度進行精確測量和控制的條件下,鉑熱電阻是一種應(yīng)用廣泛的溫度傳感器,具有體積小、準(zhǔn)確度高、測溫范圍寬、穩(wěn)定性好、正的溫度系數(shù)等特點,但它同時也存在非線性

32、的缺點,因此在利用鉑熱電阻進行精確溫度測量時,除要克服測量電路自身的噪聲干擾外,還要對鉑熱電阻的非線性進行矯正。</p><p>　　鉑電阻的物理特性。在氧化性介質(zhì)中，甚至在高溫下，鉑的物理、化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定；但在還原性介質(zhì)中，特別是在高溫下，很容易被氧化中還原成金屬蒸汽所玷污，以至使鉑絲變脆，并改變電阻與溫度的關(guān)系，另外，鉑是貴金屬，價格較貴。盡管如此，從對熱電阻的要求來衡量，鉑在極大程度上能滿足要求，所以它是制

33、造基準(zhǔn)熱電阻，標(biāo)注熱電阻和工業(yè)用熱電阻的最好材料，至于它的缺點，可以用保護套管設(shè)法避免或減輕。</p><p>　　鉑電阻與溫度的關(guān)系可以用下式表示：</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　——溫度為t℃時鉑電阻的電阻值

34、</p><p>　　——溫度為0℃時鉑電阻的電阻值 </p><p>　　——常數(shù) </p><p>　　——常數(shù) </p><p>　　——常數(shù) </p><p>　　

35、表2-1 鉑電阻分度表（Pt100）</p><p><b>　　2.4壓力傳感器</b></p><p>　　（1）電阻應(yīng)變式傳感器</p><p>　　圖2-8 雙孔懸臂梁電阻應(yīng)變式壓力傳感器</p><p>　　電阻應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器, 傳感器由在彈性元件上粘貼電阻應(yīng)變敏感元

36、件構(gòu)成。 </p><p>　　當(dāng)被測物理量作用在彈性元件上時, 彈性元件的變形引起應(yīng)變敏感元件的阻值變化, 通過轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)變成電量輸出, 電量變化的大小反映了被測物理量的大小。應(yīng)變式電阻傳感器是目前測量力、力矩、 壓力、加速度、重量等參數(shù)應(yīng)用最廣泛的傳感器。</p><p>　　2）電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理</p><p>　　導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在受到外界力（

37、拉力或壓力）作用時，產(chǎn)生機械變形，機械變形導(dǎo)致其阻值變化，這種因形變而使其阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“應(yīng)變效應(yīng)”。</p><p>　　導(dǎo)體或半導(dǎo)體的阻值隨其機械應(yīng)變而變化的道理很簡單，因為導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻R = 與電阻率及其幾何尺寸（其中L為長度，S為截面積）有關(guān)，當(dāng)導(dǎo)體或半導(dǎo)體受到外力作用時，這三者都會發(fā)生變化，從而引起電阻的變化。因此通過測量阻值的大小，就可以反映外界作用力的大小。</p>

38、;<p>　　設(shè)有一圓形截面的金屬絲，長度為l，截面積為S，材料的電阻率為，這段金屬線的電阻值R為</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　r為金屬絲的半徑，當(dāng)金屬絲受拉力作用時，其長度l，截面積S（），電阻率的相應(yīng)變化為dl，dS，d，因而引起電阻變化。</p><p><b>　　對上式全微分

39、可得:</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　以R除左式， 除右式，得電阻相對變化量:</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中， 為金屬絲的軸向應(yīng)變； 為金屬絲的徑向應(yīng)變； 為電阻率的相對變

40、化量。</p><p>　　軸向應(yīng)變和徑向應(yīng)變的關(guān)系可表示為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中： ———金屬材料的泊松系數(shù)。</p><p><b>　　綜合以上兩式可得:</b></p><p><b>　?。?）</

41、b></p><p><b>　　令:</b></p><p><b>　　（9）</b></p><p>　　Ks稱為金屬絲的靈敏系數(shù)，表示金屬絲產(chǎn)生單位應(yīng)變時，電阻相對變化的大小。顯然，Ks越大，單位應(yīng)變引起的電阻相對變化越大，故越靈敏。</p><p>　　通常采用電橋電路來將電阻的變化

42、轉(zhuǎn)換成電壓的變化，圖9是一個單臂橋電路，R1、R2、R3為固定電阻，R4為電阻應(yīng)變片，U為加載在電橋上的電源電壓，我們考慮它不變，U0為輸出電壓。分析一下U0與R4的關(guān)系。</p><p>　　圖2-9 單臂橋電路</p><p>　　通過簡單計算可以得出：</p><p><b>　　(10)</b></p><p>

43、;　　假定 時，有:</p><p><b>　?。?1） </b></p><p><b>　　金屬應(yīng)變片：</b></p><p><b>　?。?2）</b></p><p>　　在實際使用中為了提高靈敏度，常采用等臂電橋，四個應(yīng)變片接成差

44、動的全橋工作方式,使得：</p><p><b>　　（13）</b></p><p>　　2.5 電阻絲（加熱器）</p><p><b>　　焦耳定律： </b></p><p>　　電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比。這個規(guī)律叫做焦耳定律，它最先是

45、由英國科學(xué)家焦耳發(fā)現(xiàn)的。 </p><p>　　焦耳定律可以用如下的公式表示： </p><p><b>　?。?4）</b></p><p>　　但是這種公式只適用于純電阻電路，即電流通過導(dǎo)體時，如果電能全部轉(zhuǎn)化為熱，而沒有同時轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，那么就是純電阻電路，電流產(chǎn)生的熱量Q就等于消耗的電能W，即</p><p&

46、gt;　　= （15）</p><p>　　2.6 簡單的可控恒流電路設(shè)計</p><p>　　實驗中我們所用的電阻絲加熱器，需要的電流大約為幾十毫安，基于此，本次實驗本人用運算放大器和三極管設(shè)計了一個恒流電路，見圖2-10。此電路受輸入電壓控制。</p><p>　　圖中V1為電壓源，采用12V供電，V2為輸入電壓，由D/A板輸出

47、，R1為負(fù)載R2為控制電阻，根據(jù)集成運放輸入虛短與虛斷的理論，以及三極管在工作區(qū)，集電極電流受基極電流控制，可以很容易的得出，輸出電流I:</p><p><b>　?。?6）</b></p><p>　　，從安全以及設(shè)計需要，本人用Multisim進行了仿真，Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具。它包含了電路原理圖的圖

48、形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。關(guān)于Multisim這一模擬電路中經(jīng)常用到的仿真軟件的其他信息，文中不再贅述。仿真結(jié)果見圖2-13到圖2-15。</p><p>　　圖2-10 恒流源電路</p><p>　　圖2-11 恒流源仿真運行1</p><p>　　圖2-12 恒流源仿真運行2</p><p>　　圖

49、2-13 恒流源仿真運行3</p><p>　　通過仿真可以看到，本恒流源輸出電流基本不受負(fù)載變化的影響，并且通過調(diào)節(jié)電阻R2可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電流，設(shè)計可行。</p><p>　　3.控制系統(tǒng)軟硬件介紹</p><p>　　在測量系統(tǒng)的硬件部分完全搭建好之后，基于dSPACE的固體界面?zhèn)鳠崛詣訙y量系統(tǒng)試驗的開發(fā)步驟主要包括以下幾點：</p>

50、<p>　　①Matlab/Simulink模型建立以及離線仿真。利用Matlab/Simulink建立仿真對象的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計控制方案，并對系統(tǒng)進行離線仿真。</p><p>　　②輸入/輸出接口（I/O）的接入生成試驗?zāi)Ｐ?。在Matlab/Simulink中保留需要下載到dSPACE中的模塊，從RTI庫中選擇實時控制所需要的的I/O模塊，用硬件接口關(guān)系替代原理的邏輯連接關(guān)系，并對I/O參數(shù)進行設(shè)

51、置，在一些情況下還需要設(shè)置軟硬件中斷優(yōu)先級。</p><p>　?、劾肦TW和dSPACE提供的工具自動生成代碼并下載。由于MATLAB與dSPACE無縫連接的特性，因此只需簡單的操作即可完成目標(biāo)操作系統(tǒng)的實時C代碼的生成、編譯、鏈接和下載，將模型下載為目標(biāo)板DS1103上可運行的程序。</p><p>　?、躣SPACE綜合實驗和調(diào)試。利用dSPACE提供的ControlDesk軟件，

52、對實時運算數(shù)據(jù)進行獲取、改變參數(shù)并進行實時控制等。圖3-1顯示了基于dSPACE的固體界面?zhèn)鳠嶙詣訙y量系統(tǒng)開發(fā)流程。</p><p>　　圖3-1 基于dSPACE的固體界面?zhèn)鳠嶙詣訙y量系統(tǒng)開發(fā)流程</p><p>　　3.1 Matlab簡單介紹</p><p>　　圖3-2 本次實驗中本人所用Matlab R2011a</p><p>

53、;　　（1）Matlab產(chǎn)生的歷史背景</p><p>　　在20世紀(jì)70年代中期，Cleve Moler博士和其同事在美國國家科學(xué)基金的資助下開發(fā)了調(diào)用EISPACK和LINPACK的FORTRAN子程序庫。EISPACK是特征值求解的FORTRAN程序庫，LINPACK是解線性方程的程序庫。在當(dāng)時，這兩個程序庫代表矩陣運算的最高水平。</p><p>　　到20世紀(jì)70年代后期，身為美

54、國New Mexico大學(xué)計算機系系主任的Cleve Moler，在給學(xué)生講授線性代數(shù)課程時，想教學(xué)生使用EISPACK和LINPACK程序庫，但他發(fā)現(xiàn)學(xué)生用FORTRAN編寫接口程序很費時間，于是他開始自己動手，利用業(yè)余時間為學(xué)生編寫EISPACK和LINPACK的接口程序。Cleve Moler給這個接口程序取名為MATLAB，該名為矩陣（matrix）和實驗室（laboratory）兩個英文單詞的前三個字母的組合。在以后的數(shù)年里，

55、MATLAB在多所大學(xué)里作為教學(xué)輔助軟件使用，并作為面向大眾的免費軟件廣為流傳。</p><p>　　1984年，Cleve Moler和 John Lithe成立了MathWorks公司，正式把MATLAB推向市場，并繼續(xù)進行MATLAB的研究和開發(fā)。</p><p>　　在當(dāng)今30多個數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中，就軟件數(shù)學(xué)處理的原始內(nèi)核而言，可分為兩大類。一類是數(shù)值計算型軟件，如 MATLA

56、B、Xmath、Gauss等，這類軟件長于數(shù)值計算，對處理大批數(shù)據(jù)效率高；另一類是數(shù)學(xué)分析型軟件，如Mathematica、Maple等，這類軟件以符號計算見長，能給出解析解和任意精度解，其缺點是處理大量數(shù)據(jù)時效率較低。MathWorks公司順應(yīng)多功能需求之潮流，在其卓越數(shù)值計算和圖示能力的基礎(chǔ)上，又率先在專業(yè)水平上開拓了其符號計算、文字處理、可視化建模和實時控制能力，開發(fā)了適合多學(xué)科、多部門要求的新一代科技應(yīng)用軟件MATLAB。經(jīng)過多

57、年的國際競爭，MATLAB 已經(jīng)占據(jù)了數(shù)值型軟件市場的主導(dǎo)地位。</p><p>　　時至今日，經(jīng)過Math Works公司的不斷完善，MATLAB已經(jīng)發(fā)展成為適合多學(xué)科、多種工作平臺的功能強勁的大型軟件。在國外，MATLAB已經(jīng)經(jīng)受了多年考驗。在歐美等高校，MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)、自動控制理論、數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)字信號處理、時間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真等高級課程的基本教學(xué)工具；成為攻讀學(xué)位的大學(xué)生、碩士生、博士生

58、必須掌握的基本技能。在設(shè)計研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被廣泛用于科學(xué)研究和解決各種具體問題。</p><p>　?。?） MATLAB的語言特點</p><p>　?、僬Z言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富。MATLAB程序書寫形式自由，利用其豐富的庫函數(shù)避開繁雜的子程序編程任務(wù)，壓縮了一切不必要的編程工作。由于庫函數(shù)都由本領(lǐng)域的專家編寫，用戶不必?fù)?dān)心函數(shù)的可靠性?？梢哉f，用MAT

59、LAB進行科技開發(fā)是站在專家的肩膀上。</p><p>　?、谶\算符豐富。由于MATLAB是用C語言編寫的，MATLAB提供了和C語言幾乎一樣多的運算符，靈活使用MATLAB的運算符將使程序變得極為簡短，具體運算符見附表。</p><p>　　③MATLAB既具有結(jié)構(gòu)化的控制語句（如for循環(huán)、while循環(huán)、break語句和if語句），又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦浴?lt;/p>&l

60、t;p>　?、苷Z法限制不嚴(yán)格，程序設(shè)計自由度大。例如，在MATLAB里，用戶無需對矩陣預(yù)定義就可使用。</p><p>　　⑤程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號的計算機和操作系統(tǒng)上運行。</p><p>　?、轒ATLAB的圖形功能強大。在FORTRAN和C語言里，繪圖都很不容易，但在MATLAB里，數(shù)據(jù)的可視化非常簡單。MATLAB還具有較強的編輯圖形界面的能力。&

61、lt;/p><p>　?、進ATLAB的缺點是，它和其他高級程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。由于MATLAB的程序不用編譯等預(yù)處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序為解釋執(zhí)行，所以速度較慢。</p><p>　?、喙δ軓妱诺墓ぞ呦涫荕ATLAB的另一重大特色。MATLAB包含兩個部分：核心部分和各種可選的工具箱。核心部分中有數(shù)百個核心內(nèi)部函數(shù)。其工具箱又可分為兩類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。功能性工具

62、箱主要用來擴充其符號計算功能、圖示建模仿真功能、文字處理功能以及與硬件實時交互功能。功能性工具箱能用于多種學(xué)科。而學(xué)科性工具箱是專業(yè)性比較強的，如control、toolbox、signal processing toolbox、communication toolbox等。這些工具箱都是由該領(lǐng)域內(nèi)的學(xué)術(shù)水平很高的專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學(xué)科范圍內(nèi)的基礎(chǔ)程序，而直接進行高、精、尖的研究。下表列出了MATLAB的核心部分及其工具箱

63、等產(chǎn)品系列的主要應(yīng)用領(lǐng)域。</p><p>　?、嵩闯绦虻拈_放性。開放性也許是MATLAB最受人們歡迎的特點。除內(nèi)部函數(shù)以外，所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件，用戶可通過對源文件的修改以及加入自己的文件構(gòu)成新的工具箱。</p><p>　　3.2 Simulink的簡單介紹</p><p>　　Simulink是MATLAB中的一種可視化仿

64、真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標(biāo)操作就能完成，它

65、提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。</p><p>　　在MATLAB命令窗口中輸入Simulink，桌面上出現(xiàn)一個稱為Simulink Library Browser的窗口，在這個窗口中列出了按功能分類的各種模塊的名稱。下圖展示了打開Simulink的操作。</p><p>　　圖3-3 Simulink</p><p>　

66、　SIMILINK模塊庫按功能進行分類，包括以下8類子庫： </p><p>　　Continuous（連續(xù)模塊） </p><p>　　Discrete（離散模塊） </p><p>　　Function&Tables（函數(shù)和平臺模塊） </p><p>　　Math（數(shù)學(xué)模塊） </p><p>　　Non

67、linear（非線性模塊） </p><p>　　Signals&Systems（信號和系統(tǒng)模塊） </p><p>　　Sinks（接收器模塊） </p><p>　　Sources（輸入源模塊） </p><p>　　當(dāng)然，在我們現(xiàn)在所用的Matlab版本中Simulink庫中，還有Commonly Used Blocks，Use

68、r-Defined Functions,Aditional Math&Discrete等模塊，這些是用戶常用模塊以及用戶自定義以及自行添加的模塊，使操作更加方便，更加人性化。</p><p>　　3.3 dSPACE介紹</p><p>　　dSPACE 是德國的一家國際性高科技公司，成立于 1988 年。公司除在德國 Paderborn 設(shè)有總部以外，在美國的麻省還設(shè)有分部。目前

69、，公司的主要產(chǎn)品方向：為控制工程項目的開發(fā)和測試提供軟/硬平臺。dSPACE 實時仿真系統(tǒng)是由dSPACE 公司開發(fā)的一套基于MATLAB/Simulink 的控制系統(tǒng)。</p><p>　　作為一個全方位的計算機輔助設(shè)計與測試平臺，dSPACE擁有簡單易用的代碼生成及下載軟件、試驗工具軟件，還擁有靈活性極強的硬件組合系統(tǒng)。 就軟件而言，考慮到大多數(shù)用戶使用 MATLAB 進行控制系統(tǒng)的設(shè)計和各種模型的

70、建立， dSPACE 將自己的代碼生成及下載軟件集成于 Matlab 中，實現(xiàn)了與 Matlab 的無縫連接。 從而允許用戶直接在 Matlab 中調(diào)用dSPACE 的各種函數(shù)庫如：實時接口RTI、實時數(shù)據(jù)采集 MTRACE 及 MATLAB 到 dSPACE 的接口MLIB 等。</p><p>　　雖然 dSPACE 的代碼生成及下載軟件、試驗工具軟件都是模塊化的，但從用戶的實際需求出發(fā)，dSPACE提供了軟

71、件組合 CDP 。CDP包括 Real-Time Interface, ControlDesk, MLIB/MTRACE 。CDP 配合 Matlab/Simulink/RTW ，就可以實現(xiàn)控制系統(tǒng)開發(fā)測試的全過程：建立模型（控制系統(tǒng)及控制對象），離線仿真，設(shè)置實時 I/O ，生成代碼，編譯及下載，試驗，通過 MATLAB 指令實現(xiàn)自動測試。 就硬件而言，dSPACE 針對不同用戶的需求，提供了多種可供選擇的方案：</p

72、><p>　　單板系統(tǒng)：主要面向快速控制原型用戶；I/O數(shù)量有限，但包括了進行快速控制原型設(shè)計所需的大多數(shù) I/O（包括A/D ，D/A ，數(shù)字 I/O 等）。還特別考慮了驅(qū)動應(yīng)用方面的需求，配有增量編碼器信號接口及 PWM 信號發(fā)生器。無論是用來進行原型設(shè)計，還是直接用作核心控制板來進行驅(qū)動控制都不失為一種較完美的選擇。 </p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)組件系統(tǒng)：考慮到用戶需求的多樣性，dSPAC

73、E特別設(shè)計了標(biāo)準(zhǔn)組件系統(tǒng)，把處理器板，I/O板完全分開，并提供多個系列和品種。這樣，就允許用戶根據(jù)特定需求隨意組裝，可以使用多塊處理器板、多塊（多種）I/O板，使系統(tǒng)的運算速度、內(nèi)存及 I/O 能力均可大大擴展，從而可以適應(yīng)特別復(fù)雜的應(yīng)用。</p><p>　　車輛內(nèi)置式系統(tǒng)：dSPACE 還專門設(shè)計了車輛內(nèi)置式系統(tǒng)，用來滿足汽車、火車、飛機等用戶對內(nèi)置式系統(tǒng)在空間體積、振動和環(huán)境溫度上的需求。</p&g

74、t;<p>　　3.4標(biāo)準(zhǔn)組件系統(tǒng)DS1005+各種I/O板卡</p><p>　　dSPACE標(biāo)準(zhǔn)組件系統(tǒng)的基本出發(fā)點是將實時系統(tǒng)和提供用戶接口的系統(tǒng)完全分開。無論主機的要求多么復(fù)雜，也無論使用的是何種操作系統(tǒng),dSPACE實時硬件都能保證滿足每一采樣周期的準(zhǔn)確時間要求。</p><p>　　所有的dSPACE標(biāo)準(zhǔn)組件板都必須至少配置一塊處理器板。所有的dSPACE標(biāo)準(zhǔn)組件

75、系統(tǒng)都是以DS1005為核心構(gòu)造的。處理器板通過高速32位總線（PHS總線）提供到I/O板的接口，通過ISA總線提供到主機的硬件接口。</p><p>　　DS1005 PPC處理器板在I/O管理能力及數(shù)字運算能力都非常強，運算能力可達(dá)12.6 SPECfp95，21.8 SPCEint95。其組成多處理器系統(tǒng)的CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸速率>1.25Gbit/S。</p><p>　　利

76、用MATLAB/Simulink及dSPACE的實時接口庫（RTI-1005MP）可輕松完成對DS1005的編程。在MATLAB/Simulink環(huán)境下，無需寫任何一行代碼就可以增減并設(shè)置與DS1005板相連的所有I/O板。代碼的生成、編譯和下載簡化為鼠標(biāo)的輕輕一點。對于那些直接用手工編寫的C代碼，dSPACE提供用來進行初始化和訪問I/O的基本C函數(shù)。在調(diào)試器、編譯器和下載軟件的幫助下同樣可以完成代碼向DS1005板的下載。</

77、p><p>　　圖3-4 實驗室所用DS1105</p><p>　　4.程序編輯及仿真運行</p><p>　　4.1步進電機模型的搭建及仿真運行</p><p>　　在模型的搭載過程中，根據(jù)實際中dSPACE的CP1103連接的為步進電機驅(qū)動器，通過控制步進電機驅(qū)動器輸入的脈沖頻率來控制步進電機的轉(zhuǎn)速大小，通過控制輸入端電平的高低來控制步進

78、電機的方向。搭載了如下模型，本模型中全部應(yīng)用方框圖，不涉及步進電機的傳遞函數(shù)編輯等問題。通過方框圖，節(jié)省了大量的時間。</p><p>　　圖4-1 壓力控制Simulink仿真模型</p><p>　　在本方框中，Simulink的subsystem，為自己編輯的頻率受控的正弦波函數(shù)，其內(nèi)容見圖4-2。</p><p>　　另外，因為實際中控制變量為壓力，而壓力

79、由溫度傳感器產(chǎn)生，這一壓力傳感器函數(shù)傳遞的框圖模型目前已經(jīng)突破本人能力，所以在這里我們用步進電機的旋轉(zhuǎn)角度來演示壓力控制。實踐證明，這個仿真系統(tǒng)和直接控制壓力的系統(tǒng)互通性非常好，并不影響實際效果。</p><p>　　圖4-2 子系統(tǒng)subsystem的方框圖</p><p>　　現(xiàn)在將Simulink模型進行仿真運行，在運行中分別設(shè)置給定為100，-50，通過虛擬儀表進行實驗觀察以及數(shù)

80、據(jù)記錄。進程見4-3到4-5。</p><p>　　圖4-3 給定為100時，系統(tǒng)的響應(yīng)</p><p>　　圖4-4 給定為-50時，系統(tǒng)的響應(yīng)</p><p>　　圖4-5 給定為100時，系統(tǒng)的響應(yīng)</p><p>　　仿真說明以及仿真中發(fā)現(xiàn)的問題:</p><p>　　在前面部分已經(jīng)提過，用步進電機

81、所旋轉(zhuǎn)的角度來代表壓力。給定正的值，來代表測量系統(tǒng)的壓力增加，給定負(fù)的值，來代表系統(tǒng)的壓力減小。通過仿真發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的動態(tài)性能并不是很好，經(jīng)過理論分析得知：步進電機本質(zhì)上是數(shù)字離散電機，直接接受數(shù)字量，將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成位移信號，即給一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度。步進電機內(nèi)部各控制變量高度非線性且相互耦合，而傳統(tǒng)PID控制是以精確數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的，無法有效應(yīng)對系統(tǒng)的不確定信息。用不變的PID參數(shù)不可能達(dá)到較好的控制結(jié)果。</

82、p><p>　　模糊控制不需要對象的精確數(shù)學(xué)模型，對系統(tǒng)變化不敏感，魯棒性好，抗干擾性強。但是由于它的模糊性，穩(wěn)態(tài)精度不好。對于這種情況，可以把模糊控制和PID控制結(jié)合起來來完善這個步進電機伺服系統(tǒng)。但是由于時間的原因，本畢業(yè)設(shè)計中暫不設(shè)計和使用模糊PID算法，希望后來者能夠在控制算法上完善這一系統(tǒng)。</p><p>　　4.2溫度控制系統(tǒng)的搭建及仿真</p><p>

83、　　實驗中溫度控制仿真系統(tǒng)的原理框圖見圖4-6。系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：</p><p><b>　?。?7）</b></p><p>　　式中：T為過程時間常數(shù)，K為調(diào)節(jié)系統(tǒng)總的放大倍數(shù)，為系統(tǒng)的純滯后時間。</p><p>　　這三個值需要在實驗中進行測定，在這里我們使用飛升曲線法。</p><p>　　圖4-6 溫度控

84、制系統(tǒng)的原理框圖</p><p>　　經(jīng)過試驗，我們得出在實驗條件下，k為0.181，T為60，為20。將參數(shù)設(shè)定好之后的框圖見圖4-7。圖4-8對Simulink模型進行仿真運行的記錄。</p><p>　　圖4-7 通過Simulink的溫度控制仿真</p><p>　　圖4-8 設(shè)定為100時的階躍響應(yīng)</p><p>　　我們所用

85、的電阻絲加熱器加熱系統(tǒng)，具有純滯后和大慣性的特點：隨著延遲時間的增大，控制系統(tǒng)滯后也相應(yīng)增大，控制系統(tǒng)不能及時反映系統(tǒng)所受擾動。誤差控制調(diào)節(jié)器的作用也需要延遲一定時間才能作用到被控制的對象，因此常規(guī)的PID算法不能很好的滿足系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性能指標(biāo)，在跟蹤設(shè)定值與抑制擾動之間存在矛盾。并且常規(guī)的PID控制，容易出現(xiàn)以時間常數(shù)為間隔的微弱震蕩。文獻(xiàn)顯示，采用Smith預(yù)估結(jié)合PID算法，使延遲的被控制量提前反應(yīng)到調(diào)節(jié)器，并使之動作，可以較

86、好的滿足溫度控制系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度要求。同樣，由于時間原因以及所做實驗的精度要求，這里使用常規(guī)的PID算法，希望后續(xù)研究者能夠采取上述算法或者更好的方法，使溫度控制系統(tǒng)更加完善。</p><p>　　4.3 dSPACE系統(tǒng)軟硬件的操作過程</p><p>　　通過Matlab的命令窗口，在打開時，我們選擇了此次實驗的半實物仿真單板系統(tǒng)，DS1105，通過輸入RTI,打開dSPACE

87、的接口庫，在里面我們選擇實驗所用的I/O借口，其他部分利用前面用SIMULINK搭好的模型。搭建好之后，打開simulation，進行相應(yīng)的設(shè)置，然后，點擊“build”即可將框圖轉(zhuǎn)為c代碼。</p><p>　　圖4-9 用I/O接口替換原來的虛擬實物</p><p>　　圖4-10 build成功后的Matlab Command窗口顯示</p><p>　　使

88、用dSPACE的軟件ControlDesk可以方便的訪問dSPACE硬件中所運行的實時程序，進行信號和參數(shù)的讀寫。使用ControlDesk，只要通過鼠標(biāo)的操作就能夠?qū)π盘栠M行可視化和分析，例如畫出圖形、使用拖拉條對參數(shù)進行可視化操作。</p><p>　　圖4-11 Controldesk進行l(wèi)ayout設(shè)計頁面</p><p>　　圖4-12 實驗運行中的自動調(diào)整頁面</p&

89、gt;<p>　　圖4-13 實際輸出的矩形波</p><p>　　圖4-14 實際運行中的調(diào)制過程</p><p>　　4.4數(shù)據(jù)采集處理及軟件界面設(shè)計</p><p>　　圖 4-15 數(shù)據(jù)采集點</p><p>　　圖4-16軟件界面設(shè)計</p><p>　　在設(shè)計中選擇四個測量點，并將溫度調(diào)

90、節(jié)曲線和壓力調(diào)節(jié)曲線通過虛擬儀表中的繪圖窗口實時曲線顯示。</p><p><b>　　4.4畢業(yè)設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計，通過兩個多月的研究以及指導(dǎo)老師的點撥，已經(jīng)告于段落。此次畢設(shè)中最大的收獲莫過于對新知識的吸收和應(yīng)用，具體表現(xiàn)在幾個仿真模型的建立以及運行。期間走過不少的彎路，但是時間并沒有浪費，比如我曾經(jīng)用了兩個星期自己設(shè)計了一個鉑電阻

91、傳感器，甚至曾想購買元件來自行制造出來，后來導(dǎo)師告訴我我們已經(jīng)有了可以使用的產(chǎn)品，不必自行制造；我曾經(jīng)花費了一星期時間來對一般常用的小型直流電機進行研究，研究它的傳遞函數(shù)以及控制方案，因為入門是一件非常頭痛而艱巨的事情，當(dāng)我用自己搭載的模型向?qū)熣埥虝r，導(dǎo)師告訴我我們所用的是步進電機，而且從安全及現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上，由步進電機驅(qū)動器進行驅(qū)動，我的方案已經(jīng)偏離主題。但上述經(jīng)歷讓我懂得了很多的道理，無論是做事情還是做學(xué)問，比如，在進行一件項目

92、時，首先要查清楚我們所要使用的器件，以及別人能夠提供給我們的設(shè)備和技術(shù)要求，而不是單純的憑借經(jīng)驗和自己的主觀意識。當(dāng)然，上述事例讓我學(xué)到了更多地知識，雖然對于本次畢設(shè)沒有很大幫助，但對于自己的知識儲備卻有很大的裨益。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計，收獲還在于對仿真軟件上的使用上，比如我在設(shè)計恒流源時，使用了Multisim這一軟件，通過仿真，可以在設(shè)計之時，購買元件之前，發(fā)現(xiàn)問題，并可以很方便的修改，避免了很

93、多的彎路，而且可以讓自己把精力放在電路以及算法的優(yōu)化上。在這里很感激這些軟件的開發(fā)商，還有Matlab/Simulink，難怪有說法是，使用這些工具是我們站在專家的基礎(chǔ)上進行設(shè)計。</p><p>　　另外，關(guān)于此次設(shè)計上，存在幾個有待改進的地方，在論文中我都有提及以及建議，在這里我再次羅列補充一下，以方便讀者或者后續(xù)的研究者進行改進時有更好的方向，首先是PID控制的算法，現(xiàn)在的熱點和實用性的方案便是模糊PID控

94、制，在畢設(shè)中我也曾經(jīng)參考過這方面的資料，但是因為大部分的精力都放在了學(xué)習(xí)dSPACE這一先進平臺的學(xué)習(xí)上，后期已經(jīng)沒有精力進行對算法進行優(yōu)化。其次便是實驗裝置的改進上，本來我的畢業(yè)設(shè)計是軟件設(shè)計，但是實際操作中，發(fā)現(xiàn)我們的硬件有很大的提升空間，比如可以更改電機，因為步進電機本身的離散控制特點，所以將它作為伺服電機時，即使算法再好，控制的精度總會有些影響，其二是界面接觸的金屬并不是很容易拆卸和組裝，可以從設(shè)計上進行修改，以方便我們可以很好

95、的更換工件，讓我們的研究不僅僅是停留在學(xué)校的一個項目實驗，而是使其具有更加廣泛的實際價值和學(xué)術(shù)交流的意義。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本研究及學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師陳進教授的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。</p><p>　　在這里向我的

96、指導(dǎo)老師陳進教授表示感謝。</p><p>　　同時還要感謝鄭璞老師，感謝其在本人畢業(yè)設(shè)計期間提供實驗室，讓我節(jié)約了大量的時間來進行工作，而不是疲于尋找可以使用的實驗室上。尤其是我在測繪放大電路的電路板時，實驗室的萬用表節(jié)省了我大量的時間。</p><p>　　另外，感謝自動化專業(yè)的所有教過以及幫助過我的老師，自從大三專業(yè)學(xué)習(xí)以來，他們給我的個人進步提供了太多的幫助，比如本次的PID控制，

97、多虧徐潔老師在運動控制課上的啟發(fā);本次所用仿真軟件之一的Multisim，是周瑾老師曾經(jīng)教過我們使用的;原理框圖以及計算流程，是在上微機控制技術(shù)上胡志華老師給予的啟發(fā)，模擬電路的注意事項以及運算放大器的計算和反饋電路計算，是張帆老師在高級維修電工培訓(xùn)時指導(dǎo)的內(nèi)容……</p><p>　　感謝同寢室的洪通拉嘎同學(xué)，同專業(yè)的楊國棟同學(xué)，在我畢設(shè)進行中遇到大的困難，頭痛愁苦時，他們給了我很大的鼓勵，并給了我很多建議；感

98、謝葉世文同學(xué)，在我學(xué)習(xí)Matlab時提供了寶貴建議和幫助，讓我在短期內(nèi)熟悉了軟件的使用……</p><p>　　在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們! 此次畢設(shè)的完成，讓我對未來的工作充滿了很大的信心，有無比的勇氣面對未來的種種挫折，更學(xué)會了平和自己的心態(tài)。&l

99、t;/p><p>　　最后，再次對關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝!</p><p><b>　　參考文獻(xiàn):</b></p><p>　　[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）[M]. 北京：高等教育出版社, 2007</p><p>　　[2]王正林等. MATLAB/Simulink與控制系統(tǒng)仿真（第2版）[M].

100、北京：電子工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[3] Takemaya M，Wojtowicz J，Butelski K，et al.Aspects of dSPACE in contemporary design [J].Automaition in construction, 2003, 12(6):689-695</p><p>　　[4] dSPACE System Firs

101、t Work Steps For DS1103, DS1004, DS1005, DS1006, and Micro AutoBox[J]. Germany: dSPACE GmbH, 2007, realse6.0</p><p>　　[5]Paul Horowitz and Win field Hill，The Art of Electronics，2nd ed[M]., Cambridge Universi

102、ty Press, 1989</p><p>　　[6]David Johns, Ken Martín. Analog Integrated Circuit Design[M].New York. John Wiley Sons inc.,1997</p><p>　　[7]尹光浩.固體樣品參數(shù)測量系統(tǒng)設(shè)計[D].上海：上海第二工業(yè)大學(xué)，2011</p><p

103、>　　[8]Isermann R .Hardware-in-loop for the design and testing of engine-control system. [J]Control Engineering Practice, 1997(7):643-653</p><p>　　[9]Richard C Dorf Robert H Bishop.現(xiàn)代控制系統(tǒng)[M].謝紅衛(wèi)，譯.北京：高等教育出

104、版社，1997</p><p>　　[10]Thomas G.Beckwith, Roy D.Marangoni, John H.Lienhard V.Mechanical Measurements (Fifth Edition) [M].Pearson Education, INC., 1993</p><p>　　[11]胡壽松.自動控制原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，1997<