电子平衡控制系统

中国科学技术大学

博士学位论文

自平衡控制系统的研究

姓名：屠运武

申请学位级别：博士

专业：模式识别与智能系统指导教师：张培仁

20040401

摘要

自平衡控制系统的主要特征就是以系统在垂直方向上的角度或水平方向上的位移为控制对象．使其控制在一定的范围内。在实际中所见到的重心在上、支点在下的控制系统就是一个自平衡控制系统。本论文提出的自平衡控制系统具有以下主要特点：与传统的自平衡系统相比，负载状态和运行状态是变化；负载本身具有生理上的平衡调节功能：系统不但要保持静态平衡而且要在运动中保持动态平衡。这些特点决定了系统控制的复杂性。系统稳定性的解决需要综合考虑各种控制理论和控制方法，特别是先进控制理论的应用。本文的研究成果，将为复杂的非线性、不确定性系统的稳定性控制提供一个技术支持平台，同时对于两足行走机器人、火箭垂直度等自平衡控制系统的研究具有重要的参考作用。

本文的主要研究内容包括：系统力学分析与建模、控制理论与应用、控制技术与实现。

ｌ、建立系统空间坐标系，应用动力学理论对自平衡小车运动状态、受力情况进行分析，最后得到系统模型，为控制理论和控制方法的研究奠定基础。

２、在平衡点附近，对系统模型的分析和系统参数的计算证明系统是可控的，应用线性控制理论对系统加以

运动控制系统

1

《运动控制系统》

教 案

运动控制系统

绪 论(1学时)

教学目的、要求：本节主要介绍课程的性质、任务、特点以及自动控制系统中的一些基本概念 教学方式：采用多媒体课件。

教学设计：最初接触这一门课程，首先介绍课程的性质、解决任务、工程中的地位以及本课程的特点。讲解清楚教材的特点，选用教材的依据以及教师的讲解思路。初步使学生建立起本门课程的知识框架，用实际的工程事例激发学生的学习兴趣。 一、课程的性质、任务、特点、分类及工程应用

性质：理论与实践紧密结合的、自动化专业学生必修的专业技术课。 任务：研究自动控制系统的控制规律、研究交直流的各种调速方式。 特点：1）综合性强:涉及到的课程较多电子技术、变流、电拖、自控原理等； 2）实践性强: 与工程实际相联系；

3）通用性强: 研究系统的控制规律，如社会、经济、生物等。 1、2、3、4章 直流调速

运动控制系统

交流调速

6、7、8章 控制系统的分类

过程控制系统、计算机控制

系统

工程应用实例： 机床的控制、家用电器、电力拖动

实验三个 共8学时，其中6学时为必做实验，2学时为选做实验。其特点：实践性强，时间占用较长。

电器 汽车电子控制系统

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汽车电子控制系统 数据流检测诊断

微机故障自诊断系统一般只能监测电控系统的电 路信号，并且只能监测信号的范围，并不能监 测传感器特性的变化。 例如：线性节气门位置传感器要输出与节气门开 度成比例的电压信号，控制系统根据其输入的 电压信号来判断节气门的开度即负荷的大小， 从而决定喷油量等其他控制。如果传感器的特 性发生了变化，传感器输出的电压信号虽然在 规定的范围内，但并不与节气门的开度成规定 的比例变化，这时就会出现发动机工作不良， 而故障指示灯却并不会亮，当然也不会有故障 代码。

由此可以看出通过微机故障检测仪读取故障代码 仅能够查找出发动机微机控制系统中大部分传 感器、执行器或电控单元线路短路、断路以及 元件损坏等所导致的无输出信号的故障。 ? 但是，微机故障自诊断电路并不能够检测出微 机控制系统所有类型的故障，特别是无法检测 出大部分执行器以及传感器精度误差等方面的 故障。 ? 事实上，各种传感器出现的模拟性故障，例如 工作不正常和偏差严重等是无法靠故障代码功 能检测出来的，因此，在诊断故障时

运动控制系统

1

《运动控制系统》

教 案

运动控制系统

绪 论(1学时)

教学目的、要求：本节主要介绍课程的性质、任务、特点以及自动控制系统中的一些基本概念 教学方式：采用多媒体课件。

教学设计：最初接触这一门课程，首先介绍课程的性质、解决任务、工程中的地位以及本课程的特点。讲解清楚教材的特点，选用教材的依据以及教师的讲解思路。初步使学生建立起本门课程的知识框架，用实际的工程事例激发学生的学习兴趣。 一、课程的性质、任务、特点、分类及工程应用

性质：理论与实践紧密结合的、自动化专业学生必修的专业技术课。 任务：研究自动控制系统的控制规律、研究交直流的各种调速方式。 特点：1）综合性强:涉及到的课程较多电子技术、变流、电拖、自控原理等； 2）实践性强: 与工程实际相联系；

3）通用性强: 研究系统的控制规律，如社会、经济、生物等。 1、2、3、4章 直流调速

运动控制系统

交流调速

6、7、8章 控制系统的分类

过程控制系统、计算机控制

系统

工程应用实例： 机床的控制、家用电器、电力拖动

实验三个 共8学时，其中6学时为必做实验，2学时为选做实验。其特点：实践性强，时间占用较长。

电动汽车电子控制系统设计

摘要 首先，根据电动汽车的特点，给出了电动汽车的设计思路，分析了城市交通的特点，提出了小型纯电动汽车的性能指标，设计了小型纯电动汽车的电气系统总体，对各个控制单元的功能进行了分析。

其次，建立了电动汽车动力系统数学模型，基于电池组输出能量与电动汽车消耗能量相等的原则，给出了电动汽车续驶里程的计算方法，并对其影响因素进行了分析，为电动汽车的研究开发提供了理论基础。

再次，探讨了电动汽车的优化设计方法，建立了整车及各个组件的数学模型和Simulink仿真模型。

最后，基于 PLC和变频器设计了驱动控制系统的软硬件结构，该控制系统能够对电动汽车的转向、前进、倒车、停止、制动进行较为精确的控制，可以为电动汽车驱动控制器的设计提供新的参考。

关键词 电动汽车, 参数优化, 系统仿真, 自动控制, 可编程控制器

1 绪论

纯电动汽车是以二次电池为储能载体，二次电池以铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池为主。由于二次电池目前在储电量、充放电性能、使用寿命、成本等方面无法与内燃机相比，因此近一时期以来，研究进展不大，大多数研究单位已将研究目标转为混合动力汽车。

续驶里程有限:目前市场上使用的电动汽车一次充电后的续驶里程一般为100～3

题目名称：模拟路灯控制系统（I题）

摘要： 本模拟路灯控制系统以

AT89S52为主控芯片，通过传感器在晚

上是否有行人路过对路灯进行自动开启和关闭，并对路灯的运行状况进行及时反馈，然后通过数码管来显示状况。在提倡节能和高效的今天，大多数的路灯晚上是否有行人都是常开着的，这不仅浪费了电能而且影响了路灯的寿命。而我们设计的模拟路灯不仅在节能上得到了认可，而且在寿命上远远比普通的路灯寿命更长。

关键词: 传感器 ; 路灯 ;节能

Abstract: AT89S52 is used as the master chip in this simulating street light control system. Judging by sensors, the street lights are turned on or off automatically in the evening whether there are pedestrians passing by. The operating conditions of the street lights can be timely feedback and displaye

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柴油机电子控制系统的发展

作者：邹建锋

来源：《科学与财富》2017年第32期

摘 要：柴油机是一种用途广泛的机械设备，其经常在负荷变化的状况下工作。在传统的柴油机运行当中，当柴油机内部的符合突然变化，会导致柴油机油量调节部分反应不及时，导致温度上升，转速加快，进而导致柴油机的喷油量加大，这样的结果导致柴油机的转速进一步上升，容易出现一些危险事故。随着时代的发展，通过电子控制系统对柴油机的运行进行控制变得十分重要。因此，本文就柴油机电子控制系统的发展进行讨论。 关键词：柴油机；电子；控制系统 前言

随着时代的发展，机械系统的进步也越来越大，柴油机作为一种重要的机械部件，发挥着越来越重要的作用。但是，不可否认的是，传统的柴油机存在着一定的缺陷，尤其是当柴油机的负荷出现突然变化时，可能会导致柴油机转数持续上升，进而导致柴油机出现故障。因此，伴随着电子科技的发展，研究人员将电子控制系统植入柴油机当中对柴油机进行有效的控制，本文也对柴油机电子控制系统相应的部分进行分析。 1 柴油机电子控制系统的发展与硬件电路组成

1、飞机平尾（升降舵）、方向舵和副翼的偏转，分别由飞机的俯仰（升降）、方向（航向）和滚转（副翼）三个操作系统进行控制。

2、阻尼器：是有传感器、校正网络、放大器、舵机和飞机机体组成的反馈系统。

3、空气的状态参数与状态方程：温度T、密度ρ、压强p p=ρRT

22、飞机运动参数传感器1、姿态角传感器2、航向角传感器3、角速度传感器4、过载传感器

23、大气数据传感器：动压传感器、静压传感器、总压传感器、空速传感器、气压高度及高度差传感器、迎角与侧滑角传感器等

24、航面运动传感器：用于测量平尾、副翼、方向舵、襟翼、前翼等偏R=287.053J/(kg?K)

4、伯努利方程 p+1/2ρV2=p。 马赫数M=V/a V气流速度 a当地声速 5、微弱扰动的传播1、亚声速（Va）

6、激波：堆积气流与为扰动气流的分界线称为激波

7、临界马赫数Mcr =0.8 上临界马赫数M’cr=1.36 低速飞行M<0.5，亚音速0.55

8、偏航角ψ：飞机纵轴在水平面内的投影与应飞航线的夹角

9、俯仰角Θ：飞机纵轴与水平面的夹角

10、倾斜角γ：飞机竖轴与铅垂平面的夹角

11、航迹倾斜角：飞机速度矢量V水平面间的夹角，V向上时Θ为正 12、航迹偏转角ψs

唐 山 学 院

毕 业 设 计

设计题目：基于单片机的锅炉温度控制系统的设计与实现

系 别： 信息工程系 班 级： 12电气工程及其自动化（2）班 姓 名： 周雄 指 导 教 师： 廉文利

2016年

6月

1 日

唐山学院毕业设计

基于单片机的锅炉温度控制系统的设计

摘 要

根据对当前采暖需求情况广泛调查，目前的广大用户的采暖方式为燃煤锅炉的一次集中供暖，就能源方面的而言，集中燃煤供暖对能源的利用率相对比较低，消耗大，就实际供暖效果而言，燃煤供暖对有的用户供暖过热的时候，而有的用户却没有达到理想的供暖效果。结合工程实际需要，针对燃气锅炉的特点，研制开发了基于MCS-51单片机的小型家用燃气锅炉蒸汽温度控制系统，其目的在于改善燃煤锅炉集中采暖时所遇到的锅炉温度不易控制，改进采暖的控制方式，提高采暖的经济性、实用性。这种采暖方式的目的是将每一位需要供暖的用户都看成一个独立的个体，针对性的供暖。本设计主要利用 Protues电路设计软件，对智能控制器的电源电路、复位电

南 京 理 工 大 学

毕 业 论 文

作 者: 教学点: 专 业: 题 目:

潘嘉琦

学 号： 514308140522

南京理工大学继续教育学院溧阳函授站

电气工程及其自动化 改进型加湿器控制系统

指导者： 丁 盛 讲 师

(姓 名) (专业技术职务)

评阅者：

(姓 名) (专业技术职务)

年 月

南 京 理 工 大 学

毕业设计（论文）评语

学生姓名： 潘嘉琦 班级、学号： 514308140522 题 目： 改进型加湿器控制系统 综合成绩：

指导者评语： 论文选题符合专业培养目标和自身发展方向，能够达到综合训练目标且有一定创新性。研究方向难度较大，工作量较大，圆满完成了毕业设计论文任务书规定的工作。 文章篇幅完全符合学院规定，内容完整，语言表达流畅，层次结构安排科学，文题相符，论点突出，论述紧扣主题，有很强的个人见解。 该生查阅文献资料