关于机电控制传动的应用论文选题

书 代 号：G0134870作 译 者：王宗才出版日期：2011-06定　价：￥0元出 版 社：电子工业出版社I S B N：9787121134876丛 书 名：普通高等教育“十二五”机电类规划教材责任编辑：谭丽莎适用对象：研究生本科教育>工学>机械类>机械设计制造及其自动化 全书分为两篇，共8章，内容包括直流电动机的工作原理及特性，三相异步电动机的工作原理及特性，常用控制电动机的工作原理和应用及电动机的选择，机电传动系统的继电器-接触器控制、可编程序控制器控制和微机控制。本书课程体系新，内容实用，重点突出。本书内容分成机电传动系统的驱动元件（即电动机）与机电传动系统的控制两部分，层次分明又相互联系，知识体系完整。在内容组织上，本书突出新（新技术、新元件），侧重应用，适当淡化纯理论分析，彰显应用实例。读者对象：本书适合作为高等工科院校机械电子工程、机械工程与自动化，以及相关机电类专业的本科生、研究生教材，也可供高职高专、函大、夜大及职大等相关专业使用及有关的工程技术人员参考 目 录绪论 1一、机电传动系统的组成 1二、机电传动及其控制系统的发展概况 1三、机电传动系统的动力学基础 3四、课程的性质与任务 10习题与思考题 11第1篇 机电传动系统的驱动元件第1章 电动机概述 1 电动机的型号与分类 2 电动机外壳防护等级 3 电动机中的电磁定律 4 电动机中使用的材料 5 电动机中的电磁功率损耗 22习题与思考题 23第2章 直流电动机 1 直流电动机的结构和分类 1 直流电动机的基本结构 2 直流电动机的分类 2 直流电动机的工作原理 3 直流电动机的额定参数 4 直流电动机的机械特性 1 他励直流电动机的机械特性 2 串励直流电动机的机械特性 3 复励直流电动机的机械特性 5 他励直流电动机的启动特性 6 他励直流电动机的调速特性 1 改变电枢电路外串电阻调速 2 改变电动机电枢供电电压调速 3 改变电动机主磁通调速 7 他励直流电动机的制动特性 1 能耗制动 2 反接制动 3 反馈制动 61习题与思考题 64第3章 交流电动机 1 三相异步电动机的结构和工作原理 1三相异步电动机的基本结构 2 三相异步电动机的工作原理 3 三相异步电动机的旋转磁场 4 定子绕组出线端子的连接方式 2 三相异步电动机的定子电路和转子电路 1 三相异步电动机的定子电路 2 三相异步电动机的转子电路 3 三相异步电动机的额定参数 4 三相异步电动机的功率传递 3 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 1 三相异步电动机的电磁转矩 2 三相异步电动机的机械特性 4 三相异步电动机的启动方法 1 三相笼型异步电动机的启动方法 2 绕线式三相异步电动机的启动方法 3 特殊鼠笼式三相异步电动机 5 三相异步电动机的调速方法 1 调压调速 2 转子电路串电阻调速 3 变极对数调速 4 变频调速 6 三相异步电动机的制动 1 反馈制动 2 反接制动 3 能耗制动 7 单相异步电动机 1 单相异步电动机的工作原理 2 单相异步电动机的启动方法 3 单相异步电动机的调速方法 8 三相同步电动机 1 三相同步电动机的结构 2 三相同步电动机的工作原理 3 三相同步电动机的启动方法 106习题与思考题 107第4章 控制电动机 1 伺服电动机 1 交流伺服电动机 2 直流伺服电动机 3 两相交流伺服电动机与直流伺服电动机的性能比较 2 力矩电动机 1 永磁式直流力矩电动机的结构特性 2 直流力矩电动机的特点 3 小功率同步电动机 1 永磁式同步电动机 2 磁阻式电磁减速同步电动机 3 磁滞式同步电动机 4 步进电动机 1 步进电动机的结构与分类 2 步进电动机的工作原理 3 步进电动机的运行特性 4 步进电动机的主要性能指标 5 步进电动机的选择 5 直线电动机 1 直线异步电动机 2 直线直流电动机 3 直线同步电动机 4 直线步进电动机 142习题与思考题 144第5章 机电传动控制系统中电动机的选择 1 电动机功率选择的原则 2 电动机的温度变化规律 3 不同工作制电动机功率的选择 1 连续工作制电动机功率的选择 2 短时工作制电动机功率的选择 3 重复短时工作制电动机功率的选择 4 电动机功率选择的统计法和类比法 5 电动机种类、电压、转速和结构形式的选择 1 根据生产机械的负载性质来选择电动机的类型 2 电动机电压等级的选择 3 电动机额定转速的选择 4 电动机结构形式的选择 156习题与思考题 156第2篇 机电传动系统的控制第6章 机电传动系统的继电器-接触器控制 1 常用低压电器 1 低压开关 2 低压断路器 3 接触器 4 继电器 5 熔断器 6 主令电器 2 电气控制系统的电路图及绘制原则 1 电气控制系统图中的图形符号和文字符号 2 电气原理图 3 电气元件布置图 4 电气安装接线图 3 三相笼型异步电动机的基本控制线路 1 三相笼型异步电动机全压启动控制线路 2 三相笼型异步电动机降压启动控制线路 3 三相笼型异步电动机正反转控制线路 4 三相笼型异步电动机制动控制线路 5 多速三相笼型异步电动机控制线路 6 三相笼型异步电动机的其他控制线路- 4 继电器-接触器控制系统的设计 1 继电器-接触器控制系统设计的基本内容 2 电气原理图设计的基本步骤及一般规律 3 电气控制线路设计举例 207习题与思考题 212第7章 机电传动系统的可编程序控制器控制 1 可编程序控制器概述 1 可编程序控制器的产生 2 可编程序控制器的特点 3 可编程序控制器的主要功能及应用 4 可编程序控制器与继电器-接触器控制系统的区别 5 可编程序控制器的发展趋势 2 可编程序控制器的组成与工作原理 1 可编程序控制器的基本组成 2 可编程序控制器的工作原理及主要技术指标 3 可编程序控制器的分类 4 可编程序控制器的编程语言 3 S7—200系列PLC的基础知识 1 S7—200系列PLC的硬件系统 2 S7—200 系列PLC的内部资源及寻址方式 3 S7—200系列PLC的指令系统及编程软件 4 S7—200系列PLC的基本指令及编程方法 1 基本逻辑指令及使用举例 2 定时器指令和计数器指令 3 顺序控制指令 4 程序控制指令 5 梯形图编程的基本规则及注意事项 5 典型简单电路的PLC程序设计 1 启动、保持、停止电路 2 互锁电路 3 脉冲信号发生电路 4 脉冲宽度可调电路 5 长计数电路 6 长定时电路 7 报警电路 8 单按钮启停电路 6 PLC 控制系统的设计及应用 1 PLC控制系统设计概述 2 PLC控制系统的硬件设计 3 PLC程序设计常用的方法 4 PLC工程应用实例 284习题与思考题 293第8章 机电传动系统的微机控制 1 电动机微机控制系统的组成与特点 2 常用电力电子开关器件 1 晶闸管 2 功率晶体管（GTR） 3 功率场效应晶体管（功率MOSFET） 4 绝缘栅双极型功率晶体管（IGBT） 3 直流电动机的调速控制系统 1 直流电动机的调速方法 2 直流电动机的脉宽调制（PWM）调速 3 直流电动机调速的微机控制系统 4 三相交流异步电动机的变频调速控制系统 1 三相交流异步电动机的变频调速概述 2 变频器简介 3 SPWM电压型变频器 4 通用变频器的介绍及应用 5 PLC控制变频器的方法及应用 5 步进电动机的微机控制 1 步进电动机的驱动 2 步进电动机的控制设计 334习题与思考题 339参考文献 340 前 言机电传动与控制是高等工科院校中一门应用性很强的技术基础课，同时又具有专业课的性质，涉及的基础理论和实际知识面广，是电磁学、动力学、热力学、电气控制、伺服控制等学科知识的综合。随着计算机技术、电力电子技术、自动控制技术的发展，机电传动系统的控制已由继电器—接触器硬接线的常规控制转向以微机为核心的软件控制。特别是可编程控制器（PLC），它具有抗干扰能力强、可靠性和性能价格比高、编程方便、易于应用等特点，在机电传动系统中得到了广泛的应用。为了适应新技术的发展，满足工程实际的需要，我们编写了这本教材。本书分为两篇，共8章内容。第1篇介绍机电传动系统的驱动元件，包括第1章电动机概述、第2章直流电动机、第3章交流电动机、第4章控制电动机、第5章机电传动控制系统中电动机的选择。第2篇介绍机电传动系统的控制，包括第6章机电传动系统继电器—接触器控制、第7章机电传动系统可编程序控制器控制、第8章机电传动系统微机控制。本书层次分明又相互联系，知识体系完整。在内容组织上，本书突出新（新技术、新元件），侧重应用，适当淡化纯理论分析，彰显应用实例。每章后均有习题与思考题，便于学生课后练习。本书适合作为高等工科院校机械电子工程、机械工程与自动化，以及相关机电类专业的本科生、研究生教材，也可供高职高专、函大、夜大及职大等相关专业使用及有关的工程技术人员参考。本书由河南工业大学王宗才任主编，负责全书的组织、通稿和改稿工作。本书的绪论、第1章、第7章由河南工业大学王宗才编写；第2章、第4章由河南理工大学张小明编写；第3章、第5章由河南理工大学杜习波编写；第6章由新乡学院郭宏亮编写；第8章由河南工业大学邱超编写。在本书的编写过程中，参考了大量相关教材和资料，在此对这些教材和资料的作者致以深切的感谢。在本书的出版过程中，得到了电子工业出版社的大力支持和帮助，在此也一并表示衷心的感谢。由于编者水平及编写时间所限，书中难免存在错误和不妥之处，恳请广大读者给予批评指正。

机电一体化的毕业设计可以选择哪些题目？机电一体化的毕业设计可以选择哪些题目？

机电一体化技术及其应用研究摘 要 讨论了机电一体化技术对于改变整个机械制造业面貌所起的重要作用，并说明其在钢铁工业中的应用以及发展趋势。 关键词 机电一体化 技术 应用1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。1 数字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。2 智能化 即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。3 模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。4 网络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。5 人性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。6 微型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。7 集成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。8 带源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。9 绿色化 科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。2 机电一体化技术在钢铁企业中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：1 智能化控制技术(IC) 由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢---连铸---轧钢综合调度系统、冷连轧等。2 分布式控制系统(DCS) 分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。3 开放式控制系统(OCS) 开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。4 计算机集成制造系统(CIMS) 钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。5 现场总线技术(FBT) 现场总线技术(Fied Bus Technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4～20mA，DC直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化PLC(Programmable Logic Controller)和现场就地控制站等的发展。6 交流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。