📄Работа №210588
Тема: Разработка автоматического управления термокамерой
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Автоматика и управление
Объем:
88 листов
Год:
2021
Просмотров:
26
4880
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
АННОТАЦИЯ 2
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ И ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ТЕРМОКАМЕРЫ 8
1.1 Построение физической модели 11
1.2 Разработка функциональной схемы 14
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ ДЛЯ КЛИМАТИЧЕСКОЙ КАМЕРЫ 16
2.1 Выбор элементной базы для климатической камеры 16
2.2 Построение вентилятора климатической камеры в среде CAD 30
2.3 Разработка математической модели системы 31
3 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ КК 40
3.1 Проверка устойчивости системы 40
3.2 Построение структурной схемы 43
3.3 Моделирование разработанной системы 45
4 РЕАЛИЗАЦИЯ 54
4.1 Выбор программированного логического контроллера 54
4.2 Выбор и подключение технологической сети 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 76
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 7 7
ПРИЛОЖЕНИЕ В 86
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 90
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ И ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ТЕРМОКАМЕРЫ 8
1.1 Построение физической модели 11
1.2 Разработка функциональной схемы 14
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ ДЛЯ КЛИМАТИЧЕСКОЙ КАМЕРЫ 16
2.1 Выбор элементной базы для климатической камеры 16
2.2 Построение вентилятора климатической камеры в среде CAD 30
2.3 Разработка математической модели системы 31
3 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ КК 40
3.1 Проверка устойчивости системы 40
3.2 Построение структурной схемы 43
3.3 Моделирование разработанной системы 45
4 РЕАЛИЗАЦИЯ 54
4.1 Выбор программированного логического контроллера 54
4.2 Выбор и подключение технологической сети 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 76
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 7 7
ПРИЛОЖЕНИЕ В 86
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 90
📖 Аннотация
В данной выпускной квалификационной работе представлена разработка системы автоматического управления термокамерой, предназначенной для испытаний гироскопических приборов в составе динамического стенда. Актуальность исследования обусловлена возрождением отечественной отрасли создания климатического испытательного оборудования, утраченной в 1990-е годы, и необходимостью интеграции современных средств автоматизации в учебные лабораторные комплексы для отработки практических навыков. В ходе работы были последовательно проработаны этапы проектирования: проведен анализ и выбрано техническое решение, разработана физическая и функциональная модель системы, осуществлен подбор элементной базы (двигатель, датчики температуры и влажности, вентилятор), а также построена и верифицирована математическая модель объекта управления. Ключевым результатом стало создание и численное моделирование системы управления с ПД-регулятором, обеспечивающим нулевое перерегулирование, время регулирования 1,04 секунды и статическую ошибку менее 1%, что соответствует техническому заданию. Для аппаратной реализации был выбран контроллер STM32F3Discovery с поддержкой промышленного протокола Modbus RTU и разработано тестовое приложение. Научная значимость работы заключается в комплексном подходе к моделированию и синтезу системы управления термокамерой, а практическая – в создании функционального прототипа, пригодного для использования в учебно-исследовательском процессе. Теоретической основой послужили труды В.С. Богданова в области проектирования систем автоматизации, а также патентные исследования технических решений термокамер, включая работы Н.С. Кобелева, С.С. Полякова и Р.К. Никульшина.
📖 Введение
К настоящему моменту времени автоматические и автоматизированные системы повсюду, самолеты, корабли, автомобили и даже дома без них уже никуда. Но для многих из них необходим гироскоп, например для автомобиля и телефона, наиболее популярные и распространённые на данный момент - оптические и электромеханические гироскопы.
Для испытаний гироскопа можно использовать климатические камеры, они бывают стационарные или вращающиеся. Климатическая камера позволяет точно моделировать агрессивное воздействие окружающей среды.
В России область разработки климатических камер была утеряна в девяностых годах прошлого века, и только последние 10 лет данная область разработки вновь становится актуальной. А для получения практических навыков во время обучения, создаются лаборатории и лабораторные стенды. Данная разработка является углублением теоретических знаний с получением технологии разработки объекта.
Разрабатываемая климатическая камера является частью системы приборов: поворотного динамического стенда, пульта управления системой и климатической камеры.
В ходе выпускной квалификационной работы, будут рассмотрены основные этапы разработки автоматической тепловой камеры, для испытательного стенда по испытанию гироскопических приборов. При выполнении ВКР будут рассмотрены обе части работы: теоретическая и практическая. Теоретическая часть для исследования других технических решений, выборки своего, выбора компонентов системы. Практическая часть необходима для реализации устройства. Исследования в практической части выполнены следующими методами: исследование на устойчивость проведено методом Гурвица, система промоделирована в среде моделирования VISSIM, ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциальный) регулятор подобран Методом Циглера-Николса, с дополнительной ручной настройкой.
Цель ВКР: разработать автоматическую климатическую камеру для испытаний навигационных приборов.
Задачи ВКР:
а) разработать физическую модель климатической камеры;
б) разработать функциональную схему управления климатической камеры;
в) выбрать элементную базу;
г) разработать математическую модель климатической камеры;
в) найти область устойчивости разомкнутой системы;
д) разработать структурную схему ;
е) исследовать систему в программе VISSIM;
ж) подвязать протокол Modbus;
з) проанализировать результаты работы в целом.
Для испытаний гироскопа можно использовать климатические камеры, они бывают стационарные или вращающиеся. Климатическая камера позволяет точно моделировать агрессивное воздействие окружающей среды.
В России область разработки климатических камер была утеряна в девяностых годах прошлого века, и только последние 10 лет данная область разработки вновь становится актуальной. А для получения практических навыков во время обучения, создаются лаборатории и лабораторные стенды. Данная разработка является углублением теоретических знаний с получением технологии разработки объекта.
Разрабатываемая климатическая камера является частью системы приборов: поворотного динамического стенда, пульта управления системой и климатической камеры.
В ходе выпускной квалификационной работы, будут рассмотрены основные этапы разработки автоматической тепловой камеры, для испытательного стенда по испытанию гироскопических приборов. При выполнении ВКР будут рассмотрены обе части работы: теоретическая и практическая. Теоретическая часть для исследования других технических решений, выборки своего, выбора компонентов системы. Практическая часть необходима для реализации устройства. Исследования в практической части выполнены следующими методами: исследование на устойчивость проведено методом Гурвица, система промоделирована в среде моделирования VISSIM, ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциальный) регулятор подобран Методом Циглера-Николса, с дополнительной ручной настройкой.
Цель ВКР: разработать автоматическую климатическую камеру для испытаний навигационных приборов.
Задачи ВКР:
а) разработать физическую модель климатической камеры;
б) разработать функциональную схему управления климатической камеры;
в) выбрать элементную базу;
г) разработать математическую модель климатической камеры;
в) найти область устойчивости разомкнутой системы;
д) разработать структурную схему ;
е) исследовать систему в программе VISSIM;
ж) подвязать протокол Modbus;
з) проанализировать результаты работы в целом.
✅ Заключение
В ходе выпускной квалификационной работы были проработаны 4 раздела разработки автоматизированной климатической камеры и рассмотрены два пирамиды АСУ ТП.
В первом разделе были рассмотрены два технических решения климатической камеры, была разработана физическая модель объекта и разработана функциональная схема управления объекта управления.
Во втором разделе рассмотрен нижний уровень АСУ ТП: произведен выбор элементной базы климатической камеры, построение вентилятора в CAD системе Solid Edge, для получения момента инерции. При выборе элементной базы были подобраны: двигатель; датчики влажности, температуры; вентилятор. Составлена математическая модель системы.
В третьем разделе была проведена работоспособность системы с помощью проверки устойчивости по критерию Гурвица. По математической модели была составлена структурная схема, которая была построена в среде моделирования VISSIM. По результатам моделирования введен ПД регулятор, который обеспечил нулевое перерегулирование, время регулирования составило 1,04 секунды, а статическая ошибка соответствует требованиям ТЗ и меньше 1%.
В четвёртом разделе был произведен выбор отладочной платы STM32F3Discovery, выбран протокол передачи данных по сети Modbus RTU. Реализовано приложение для физического тестирования устройства Modbus.
В первом разделе были рассмотрены два технических решения климатической камеры, была разработана физическая модель объекта и разработана функциональная схема управления объекта управления.
Во втором разделе рассмотрен нижний уровень АСУ ТП: произведен выбор элементной базы климатической камеры, построение вентилятора в CAD системе Solid Edge, для получения момента инерции. При выборе элементной базы были подобраны: двигатель; датчики влажности, температуры; вентилятор. Составлена математическая модель системы.
В третьем разделе была проведена работоспособность системы с помощью проверки устойчивости по критерию Гурвица. По математической модели была составлена структурная схема, которая была построена в среде моделирования VISSIM. По результатам моделирования введен ПД регулятор, который обеспечил нулевое перерегулирование, время регулирования составило 1,04 секунды, а статическая ошибка соответствует требованиям ТЗ и меньше 1%.
В четвёртом разделе был произведен выбор отладочной платы STM32F3Discovery, выбран протокол передачи данных по сети Modbus RTU. Реализовано приложение для физического тестирования устройства Modbus.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.