本文關(guān)鍵詞：基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的接觸網(wǎng)恒張力控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

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【摘要】：接觸網(wǎng)為電力機(jī)車提供電能,是鐵路牽引供電系統(tǒng)的核心。接觸網(wǎng)一旦發(fā)生安全問(wèn)題,將會(huì)造成鐵路運(yùn)營(yíng)中斷甚至是重大的運(yùn)行安全事故。隨著電力機(jī)車運(yùn)行速度的提高和鐵路運(yùn)行密度的加大,接觸網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行也變得越來(lái)越重要。接觸網(wǎng)安全狀態(tài)受多種因素影響,其中接觸網(wǎng)線索張力是一個(gè)很重要的因素,并且接觸網(wǎng)張力也能反映接觸網(wǎng)的安全狀態(tài)。因此,接觸網(wǎng)的恒張力控制系統(tǒng)的研究分析具有十分重要的意義。本文通過(guò)對(duì)接觸網(wǎng)張力控制系統(tǒng)工作原理進(jìn)行分析和研究后,建立了以STC89C52單片機(jī)為主控制單元、以交流伺服電機(jī)為執(zhí)行元件,張力傳感器為反饋元件的閉環(huán)控制系統(tǒng)。分析了控制系統(tǒng)的控制策略,并完成了PID和Fuzzy-PID控制算法的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型的建立和Matlab仿真分析,兩種控制算法都可以取得較好的控制效果。針對(duì)本文的實(shí)驗(yàn)研究,選用了PID控制算法。設(shè)計(jì)了張力控制器的軟件部分,主要包括主程序、A/D采集模塊子程序、D/A控制模塊子程序、各種接口子程序,并完成了整個(gè)軟件系統(tǒng)的調(diào)試。介紹了張力控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái),主要分析了張力控制器輸出信號(hào)和伺服電源的信號(hào)連接部分,以此來(lái)控制伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)節(jié)張力值,實(shí)現(xiàn)了恒張力控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：接觸網(wǎng) 張力控制器 伺服電機(jī) PID
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U225;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題背景及意義9
• 1.2 接觸網(wǎng)的張力控制裝置研究現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)方案9-15
• 1.2.1 接觸網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu)9-12
• 1.2.2 接觸網(wǎng)的張力補(bǔ)償裝置種類12-15
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 第二章 接觸網(wǎng)恒張力控制系統(tǒng)的工作原理16-27
• 2.1 恒張力控制系統(tǒng)基本組成環(huán)節(jié)16-23
• 2.1.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)17-20
• 2.1.2 張力傳感器及變送器20-21
• 2.1.3 張力控制器21-23
• 2.2 張力控制器信號(hào)的處理23-26
• 2.2.1 張力控制器的電路設(shè)計(jì)23-25
• 2.2.2 輸出轉(zhuǎn)換電路25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第三章 恒張力控制系統(tǒng)的控制策略27-36
• 3.1 模擬PID控制27-30
• 3.2 數(shù)字PID控制及改進(jìn)方式30-31
• 3.3 模糊控制原理31-35
• 3.3.1 模糊控制系統(tǒng)31-33
• 3.3.2 模糊控制器33
• 3.3.3 模糊PID控制器33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第四章 恒張力控制器算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)36-51
• 4.1 數(shù)字PID張力控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)36-38
• 4.1.1 位置式PID控制算法36
• 4.1.2 積分分離PID控制算法36-37
• 4.1.3 數(shù)字式PID張力控制器設(shè)計(jì)37-38
• 4.1.4 常規(guī)PID控制的局限性38
• 4.2 模糊PID控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)38-45
• 4.2.1 模糊PID控制器的設(shè)計(jì)步驟38-39
• 4.2.2 模糊PID控制器設(shè)計(jì)39-45
• 4.3 Matlab仿真研究與結(jié)果分析45-50
• 4.3.1 仿真實(shí)例45-49
• 4.3.2 結(jié)果分析49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第五章 恒張力控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)51-58
• 5.1 軟件組成51
• 5.2 主控制程序設(shè)計(jì)51-52
• 5.3 基于PCF8591的A/D、D/A模塊軟件設(shè)計(jì)52-56
• 5.3.1 A/D轉(zhuǎn)換軟件設(shè)計(jì)52-54
• 5.3.2 D/A轉(zhuǎn)換軟件設(shè)計(jì)54-56
• 5.4 LCD1602顯示模塊軟件設(shè)計(jì)56-57
• 5.4.1 LCD1602與單片機(jī)接口時(shí)序56
• 5.4.2 LCD1602讀寫時(shí)序56-57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 第六章 恒張力控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究58-67
• 6.1 實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)58-59
• 6.2 基于單片機(jī)PID算法的系統(tǒng)軟件調(diào)試59-61
• 6.2.1 集成開發(fā)環(huán)境KEIL uVision359-60
• 6.2.2 KEIL開發(fā)系統(tǒng)軟件流程60
• 6.2.3 系統(tǒng)軟件調(diào)試60-61
• 6.3 恒張力控制器實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析61-66
• 6.3.1 恒張力控制器調(diào)試過(guò)程61-64
• 6.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析64-66
• 6.4 本章小結(jié)66-67
• 第七章 結(jié)論與展望67-68
• 7.1 結(jié)論67
• 7.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果71-72
• 致謝72-73
• 附錄一 程序73-77
• 附錄二 插圖清單77-79
• 附錄三 表格清單79

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