基于单片机的水塔水位控制系统

1. 基于单片机的水塔水位控制中的水位检测传感器，应该怎样做呢或者应选择那样的水位传感器呢

位式的就选浮球式液位传感器。要是连续的液位测量，有投入式的，差压式的，电容式的，磁翻板的，浮筒式的，等等。

2. 电子信息工程毕业论文

823. 110kv变电站电气二次部分设计
824. 基于AT89C51的电话远程控制系统
825. 数字电子秤的设计
826. 基于单片机的数字电子钟设计
827. 湿度传感器在农作物生长环境参数监测仪中的应用
828. 基于单片机的数字频率计的设计
829. 简易数控直流稳压源的设计
830. 基于凌阳单片机的语音实时采集系统设计
831. 简单语音识别算法研究
832. 基于数字温度计的多点温度检测系统
833. 家用可燃气体报警器的设计
834. 基于61单片机的语音识别系统设计
835. 红外遥控密码锁的设计
836. 简易无线对讲机电路设计
837. 基于单片机的数字温度计的设计
838. 甲醛气体浓度检测与报警电路的设计
839. 基于单片机的水温控制系统设计
840. 设施环境中二氧化碳检测电路设计
841. 基于单片机的音乐合成器设计
842. 设施环境中湿度检测电路设计
843. 基于单片机的家用智能总线式开关设计
844. 篮球赛计时记分器
845. 汽车倒车防撞报警器的设计
846. 设施环境中温度测量电路设计
847. 等脉冲频率调制的原理与应用
848. 基于单片机的电加热炉温
849. 病房呼叫系统
850. 单片机打铃系统设计
851. 智能散热器控制器的设计
852. 电子体温计的设计
853. 基于FPGA音频信号处理系统的设计
854. 基于MCS-51数字温度表的设计
855. 基于SPCE061A的语音控制小车设计
856. 基于VHDL的智能交通控制系统
857. 基于VHDL语言的数字密码锁控制电路的设计
858. 基于单片机的超声波测距系统的设计
859. 基于单片机的八路抢答器设计
860. 基于单片机的安全报警器
861. 基于SPCE061A的易燃易爆气体监测仪设计
862. 基于CPLD的LCD显示设计
863. 基于单片机的电话远程控制家用电器系统设计
864. 基于单片机的交通信号灯控制电路设计
865. 单片机的数字温度计设计
866. 基于单片机的可编程多功能电子定时器
867. 基于单片机的空调温度控制器设计
868. 数字人体心率检测仪的设计
869. 基于单片机的室内一氧化碳监测及报警系统的研究
870. 基于单片机的数控稳压电源的设计
871. 原油含水率检测电路设计
872. 基于AVR单片机幅度可调的DDS信号发生器
873. 四路数字抢答器设计
874.单色显示屏的设计
875.基于CPLD直流电机控制系统的设计
876.基于DDS的频率特性测试仪设计
877.基于EDA的计算器的设计
878.基于EDA技术的数字电子钟设计
879.基于EDA技术的智力竞赛抢答器的设计
880.基于FPGA的18路智力竞赛电子抢答器设计
881.基于USB接口的数据采集系统设计与实现
882.基于单片机的简易智能小车的设计
883.基于单片机的脉象信号采集系统设计
884.一种斩控式交流电子调压器设计
885.通信用开关电源的设计
886.鸡舍灯光控制器
887.三相电机的保护控制系统的分析与研究
888.信号高精度测频方法设计
889.高精度电容电感测量系统设计
890.虚拟信号发生器设计和远程实现
891.脉冲调宽型伺服放大器的设计
892.超声波测距语音提示系统的研究
893.电表智能管理装置的设计
894.智能物业管理器的设计
895.基于虚拟仪器技术的数字滤波及频率测试
896.基于无线传输技术的室温控制系统设计----温度控制器软件设计
897.基于计算机视觉的构件表面缺陷特征提取
898.基于无线传输技术的室温控制系统设计----温度控制器硬件设计
899.基于微控制器的电容器储能放电系统设计
890.基于单片机的语音提示测温系统的研究
891.基于单片机的数字钟设计
892.基于单片机的数字电压表的设计
893.基于单片机的交流调功器设计
894.基于SPI通信方式的多道信号采集器设计
895.基于LabVIEW的虚拟频谱分析仪的设计
896.功率因数校正器的设计
897.全自动电压表的设计
898.基于Labview的虚拟数字钟设计
899.温度箱模拟控制系统
900.水塔智能水位控制系统
901.基于单片机的全自动洗衣机
902.数字流量计
903.简易无线电遥控系统
904.基于单片机的步进电机的控制
905.基于AT89S51单片机的数字电子时钟
906.基于51单片机的LED点阵显示屏系统的设计与实现
907.超声波测距仪的设计
908.简易数字电压表的设计
909.虚拟信号发生器设计及远程实现
910.智能物业管理器的设计
911.信号高精度测频方法设计
912.三相电机的保护控制系统的分析与研究
913.温度监控系统设计
914.数字式温度计的设计
915.全自动节水灌溉系统--硬件部分
916.电子时钟的设计
917.基于单片机的电阻炉温度控制系统
918.基于GSM网络的无线LED广告牌系统的设计
919.基于单片机的数字函数发生器的设计
920.基于AT89S52的无线自动车库门
921.基于单片机的自动门控系统设计
922.基于单片机的遥控灯光系统
923.基于MultiSim 8的高频电路仿真技术
924.数字式脉搏计
925.实用信号源的设计
926.无线多路遥控发射与接收
927.TL494开关电源的设计
928.数字频率计设计
929.基于单片机的电梯控制系统
930.基于单片机的产品自动计数器
931.水温控制系统的设计
932.智能音乐闹钟设计
933.防盗门密码锁的设计
934.多功能时钟打点系统设计
935.多功能倒计时显示牌
936.程控滤波器的设计
937.多功能程控电源设计
938.电子秤的设计
939.电红外线感应自动门的设计
940.单片机控制的语音录放系统的设计
941.超声波测距仪
942.MP3的设计与实现
943.±5V直流稳压电源的设计
944.用单片机进行温度的控制及LCD显示系统的设计
945.双音报警器
946.可编程动态广告牌控制系统设计
947.基于单片机的遥控灯光系统
·单片机交通灯控制系统设计--带仿真的
·压力容器液位检测装置
·电子密码锁设计
·多路智能报警器设计
·病房无线呼叫系统

·太阳能热水器中央控制器的设计与实现
·汽车安全气囊应用研究
·煤气报警器的设计
·基于AT89S51单片机的出租车计价器
·红外防盗报警器的设计

·红外声控报警系统的设计
·智能家居的发展
·超声波倒车雷达设计
·直流开关变送器的研究
·基于AT89S51单片机的数字电子钟设计
·电子时钟设计 课程设计
·基于凌阳16位单片机的智能录音电话
·基于单片机的照明控制系统
·电子日历钟

·电力监控系统
·电梯控制系统的设计
·电压型三相交流变频调速系统设计
·多点温度采集系统与控制器设计
·多功能秒表系统设计

·多路开关直流稳压电源
·公交车自动报站系统的硬件设计原理
·红外线感应灯控制系统
·交通灯定时控制系统
·快速煤质监测仪的I/O单元设计

·锂电池智能充电控制器的设计
·六相异步电机缺相运行性能分析
·煤矿井下安全监控系统的设计
·数控可调稳压电源
·音乐控制系统的设计

·面向移动机器人的远程PDA控制器通信系统设计
·面向移动机器人的远程PDA控制器主控电路设计
·开关电源的设计研究
·220KV变电站电气部分设计
·直流电机PWM控制系统

·医用数显测温仪设计
·电力负荷预测技术
·串联电容补偿装置的设计研究
·充电电池容量测试电路设计
·间冷式电冰箱电气控制实验模拟台

·基于51单片机数控直流电源的设计
·基于单片机实现红外测温仪设计
·基于单片机的数字万用表设计
·基于单片机的直流同步电机调速系统研究
·基于单片机的电子秤毕业设计论文

·红外感应水龙头
·路灯的节能控制
·多功能智能信号发生器
·锅炉液位控制系统
·电气传动控制系统

·电动自行车调速系统的设计

·脉冲电镀电源的设计
·基于MSP430单片机的多路数据采集系统的设计
·水塔水位自动控制装置
·印染丝光过程的浓烧碱的在线控制
·基于单片机的自动化点焊控制系统

·100kW微机控制单晶硅加热电源设计
·防火卷帘门智能控制装置设计
·基于单片机温湿度控制系统
·出租车计费系统设计
·基于PID控制算法的恒温控制系统

·基于CAN总线的教学模拟汽车模型的设计
·基于单片机的温度测量系统设计
·智能化住宅中的防盗防火报警系统设计
·火灾自动监控报警系统设计
·旅客列车自动报站多媒体系统

·锂电池智能充电器设计
·医疗呼叫系统设计
·基于单片机的饮水机温度控制系统设计
·基于脉宽调制技术的D类音频放大器
·双技术玻璃破碎探测器

其中这些有开题报告

1. 用单片机进行温度的控制及LCD显示系统的设计
2. 基于MultiSim 8的高频电路仿真技术
3. 简易数字电压表的设计
4. 虚拟信号发生器设计及远程实现
5. 智能物业管理器的设计
6. 信号高精度测频方法设计
7. 三相电机的保护控制系统的分析与研究
8. 温度监控系统设计
9. 数字式温度计的设计
10. 全自动节水灌溉系统--硬件部分
11. 电子时钟的设计
12. 全自动电压表的设计
13. 脉冲调宽型伺服放大器的设计
14. 基于虚拟仪器技术的数字滤波及频率测试
15. 基于无线传输技术的室温控制系统设计——温度控制器硬件设计
16. 温度箱模拟控制系统
17. 基于无线传输技术的室温控制系统设计——温度控制器软件设计
18. 基于微控制器的电容器储能放电系统设计
19. 基于机器视觉的构件表面缺陷特征提取
20. 基于单片机的语音提示测温系统的研究
21. 基于单片机的步进电机的控制
22. 单片机的数字钟设计
23. 基于单片机的数字电压表的设计
24. 基于单片机的交流调功器设计
25. 基于SPI通信方式的多通道信号采集器设计
26. 基于LabVIEW虚拟频谱分析仪的设计
27. 功率因数校正器的设计
28. 高精度电容电感测量系统设计
29. 电表智能管理装置的设计
30. 基于Labview的虚拟数字钟设计
31. 超声波测距语音提示系统的研究
32. 斩控式交流电子调压器设计
33. 基于单片机的脉象信号采集系统设计
34. 基于单片机的简易智能小车设计
35. 基于FPGA的18路智力竞赛电子抢答器设计
36. 基于EDA技术的智力竞赛抢答器的设计
37. 基于EDA技术的数字电子钟设计
38. 基于EDA的计算器的设计
39. 基于DDS的频率特性测试仪设计
40. 基于CPLD直流电机控制系统的设计
41. 单色显示屏的设计
42. 扩音电话机的设计
43. 基于单片机的低频信号发生器设计
44. 35KV变电所及配电线路的设计
45. 10kV变电所及低压配电系统的设计
46. 6Kv变电所及低压配电系统的设计
47. 多功能充电器的硬件开发
48. 镍镉电池智能充电器的设计
49. 基于MCS-51单片机的变色灯控制系统设计与实现
50. 智能住宅的功能设计与实现原理研究
51. 用IC卡实现门禁管理系统
52. 变电站综合自动化系统研究
53. 单片机步进电机转速控制器的设计
54. 无刷直流电机数字控制系统的研究与设计
55. 液位控制系统研究与设计
56. 智能红外遥控暖风机设计
57. 基于单片机的多点无线温度监控系统
58. 蔬菜公司恒温库微机监控系统
59. 数字触发提升机控制系统
60. 仓储用多点温湿度测量系统
61. 矿井提升机装置的设计
62. 中频电源的设计
63. 数字PWM直流调速系统的设计
64. 基于ARM的嵌入式温度控制系统的设计
65. 锅炉控制系统的研究与设计
66. 动力电池充电系统设计
67. 多电量采集系统的设计与实现
68. PWM及单片机在按摩机中的应用
69. IC卡预付费煤气表的设计
70. 基于单片机的电子音乐门铃的设计
71. 新型出租车计价器控制电路的设计
72. 单片机太阳能热水器测控仪的设计
73. LED点阵显示屏-软件设计
74. 双容液位串级控制系统的设计与研究
75. 三电平Buck直流变换器主电路的研究
76. 基于PROTEUS软件的实验板仿真
77. 基于16位单片机的串口数据采集
78. 电机学课程CAI课件开发
79. 单片机教学实验板——软件设计
80. 63A三极交流接触器设计
81. 总线式智能PID控制仪
82. 自动售报机的设计
83. 断路器的设计
84. 基于MATLAB的水轮发电机调速系统仿真
85. 数控缠绕机树脂含量自控系统的设计
86. 软胶囊的单片机温度控制（硬件设计）
87. 空调温度控制单元的设计
88. 基于人工神经网络对谐波鉴幅
89. 基于单片机的鱼用投饵机自动控制系统的设计
90. 锅炉汽包水位控制系统
91. 基于单片机的玻璃管加热控制系统设计
92. 基于AT89C51单片机的号音自动播放器设计
93. 基于单片机的普通铣床数控化设计
94. 基于AT89C51单片机的电源切换控制器的设计
95. 基于51单片机的液晶显示器设计
96. 超声波测距仪的设计及其在倒车技术上的应用
97. 智能多路数据采集系统设计
98. 公交车报站系统的设计
99. 基于RS485总线的远程双向数据通信系统的设计
100. 宾馆客房环境检测系统
101. 智能充电器的设计与制作
102. 基于单片机的户式中央空调器温度测控系统设计
103. 基于单片机的乳粉包装称重控制系统设计
104. 基于单片机的定量物料自动配比系统
105. 基于单片机的液位检测
106. 基于单片机的水位控制系统设计
107. 基于VDMOS调速实验系统主电路模板的设计与开发
108. 基于IGBT-IPM的调速实验系统驱动模板的设计与开发
109. HEF4752为核心的交流调速系统控制电路模板的设计与开发
110. 基于87C196MC交流调速实验系统软件的设计与开发
111. 87C196MC单片机最小系统单板电路模板的设计与开发
112. 电子密码锁控制电路设计
113. 基于单片机的数字式温度计设计
114. 列车测速报警系统
115. 基于单片机的步进电机控制系统
116. 语音控制小汽车控制系统设计
117. 智能型客车超载检测系统的设计
118. 直流机组电动机设计
119. 单片机控制交通灯设计
120. 中型电弧炉单片机控制系统设计
121. 中频淬火电气控制系统设计
122. 新型洗浴器设计
123. 新型电磁开水炉设计
124. 基于电流型逆变器的中频冶炼电气设计
125. 6KW电磁采暖炉电气设计
126. 基于CD4017电平显示器
127. 多路智力抢答器设计
128. 智能型充电器的电源和显示的设计
129. 基于单片机的温度测量系统的设计
130. 龙门刨床的可逆直流调速系统的设计
131. 音频信号分析仪
132. 基于单片机的机械通风控制器设计
133. 论电气设计中低压交流接触器的使用
134. 论人工智能的现状与发展方向
135. 浅论配电系统的保护与选择
136. 浅论扬州帝一电器的供电系统
137. 浅谈光纤光缆和通信电缆
138. 浅谈数据通信及其应用前景
139. 浅谈塑料光纤传光原理
140. 浅析数字信号的载波传输
141. 浅析通信原理中的增量控制
142. 太阳能热水器水温水位测控仪分析
143. 电气设备的漏电保护及接地
144. 论“人工智能”中的知识获取技术
145. 论PLC应用及使用中应注意的问题
146. 论传感器使用中的抗干扰技术
147. 论电测技术中的抗干扰问题
148. 论高频电路的频谱线性搬移
149. 论高频反馈控制电路
150. 论工厂导线和电缆截面的选择
151. 论工厂供电系统的运行及管理
152. 论供电系统的防雷、接地保护及电气安全
153. 论交流变频调速系统
154. 论人工智能中的知识表示技术
155. 论双闭环无静差调速系统
156. 论特殊应用类型的传感器
157. 论无损探伤的特点
158. 论在线检测
159. 论专家系统
160. 论自动测试系统设计的几个问题
161. 浅析时分复用的基本原理
162. 试论配电系统设计方案的比较
163. 试论特殊条件下交流接触器的选用
164. 自动选台立体声调频收音机
165. 基于立体声调频收音机的研究
166. 基于环绕立体声转接器的设计
167. 基于红外线报警系统的研究
168. 多种变化彩灯
169. 单片机音乐演奏控制器设计
170. 单目视觉车道偏离报警系统
171. 基于单片机的波形发生器设计
172. 智能毫伏表的设计
173. 微机型高压电网继电保护系统的设计
174. 基于单片机mega16L的煤气报警器的设计
175. 串行显示的步进电机单片机控制系统
176. 编码发射与接收报警系统设计：看护机
177. 编码发射接收报警设计：爱情鸟
178. 红外快速检测人体温度装置的设计与研制
179. 用单片机控制的多功能门铃
180. 电气控制线路的设计原则
181. 电气设备的选择与校验
182. 浅论10KV供电系统的继电保护的设计方案
183. 智能编码电控锁设计
184. 自行车里程,速度计的设计
185. 等精度频率计的设计
186. 基于嵌入式系统的原油含水分析仪的硬件与人机界面设计
187. 数字电子钟的设计与制作
188. 温度报警器的电路设计与制作
189. 数字电子钟的电路设计
190. 鸡舍电子智能补光器的设计
191. 电子密码锁的电路设计与制作
192. 单片机控制电梯系统的设计
193. 常用电器维修方法综述
194. 控制式智能计热表的设计
195. 无线射频识别系统发射接收硬件电路的设计
196. 基于单片机PIC16F877的环境监测系统的设计
197. 基于ADE7758的电能监测系统的设计
198. 基于单片机的水温控制系统
199. 基于单片机的鸡雏恒温孵化器的设计
200. 自动存包柜的设计
201. 空调器微电脑控制系统
202. 全自动洗衣机控制器
203. 小功率不间断电源(UPS)中变换器的原理与设计
204. 智能温度巡检仪的研制
205. 保险箱遥控密码锁
206. 基于蓝牙技术的心电动态监护系统的研究
207. 低成本智能住宅监控系统的设计
208. 大型发电厂的继电保护配置
209. 直流操作电源监控系统的研究
210. 悬挂运动控制系统
211. 气体泄漏超声检测系统的设计
212. FC-TCR型无功补偿装置控制器的设计
213. 150MHz频段窄带调频无线接收机
214. 数字显示式电子体温计
215. 基于单片机的病床呼叫控制系统
216. 基于单片微型计算机的多路室内火灾报警器
217. 基于单片微型计算机的语音播出的作息时间控制器
218. 交通信号灯控制电路的设计
219. 单片机控制的全自动洗衣机毕业设计论文
220. 单片机脉搏测量仪
221. 红外报警器设计与实现

3. 液位控制器生活中的实际应用

目前社会经济不论如何飞速发展，水在人们
正常生活和生产中的重要性都不会被改变。假如没有了水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成严重的生产事故及损失，因此，供水系统和供水设备需要
有着严苛的标准要求，满足及时、准确、安全充足的供水。如果仍然使用人工方式，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障，由此必须进行自动化控制系统的改
造。从而实现提供足够的水量、平稳的水压、设计成本低、高实用价值的自动水位控制器。

水位控制器被测介质为水、油、酸、碱、工
业污水等导电及非导电液体。水位控制器广泛应用于石油、化工、电站、冶金、轻工、制药、造纸、食品及自来水厂和污水处理等领域的自动控制系统中，主要对多
种敞口和密闭容器及地下水池、水槽内介质进行测量和远程控制，并可在中央控制室或仪表控制台上进行监控、显示、报警。

在我国，传统的水塔供水系统是非常的普
遍，应用比较广泛，但是缺点就是能耗大、控制精度低。但是，基于自控原理的水位控制器，会依据不断变化的用水量进行自行的调节，不仅可以满足用户用水的需
求，和能够提高用户用水的质量。水位控制器有很多的优点，结构简单，成本低，安装方便，灵敏性好，节约能源等。水位控制器是一种成本低、高实用价值的仪器
设备，由于使用了单片机，实现了水塔水位的自动控制。

在以前往往是人员低水箱进行操作，但是这
样的话无法对水位进行时刻监视，就无法对水位进行控制，这是非常大的缺点。因此，对水位控制的重要性不言而喻，水位控制器的产生，解决了这个难题，水位控
制器可以对水位进行监视和控制，最大限度的避免发生意外，提高了生产效率，节省了资源。

4. 一种水塔水位控制系统的设计，需要C语言程序。有流程图和原理图

我毕业论文（2011）也是这个课题。

供参考：

金龙国.单片机原理与应用[M].北京：中国水利水电出版社，2005.第221页（汇编语言）。

其中的汇编程序有点排版错误，没有大碍，你自己改一下。

林立.基于Proteus和KeilC单片机原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2009.第180页（C语言）。

如果你去买这两本书的话，给你建议，用第二本书上那个例子中的原理图中电机控制系统部分代替第一本书上那个例子的相应部分。

另外水塔水位可以用二位拔码器代替（高低电平）。

下面给你一些所需要的Proteus仿真元件清单（供参考）：

DIPSW-2（拔码器），MOTOR电机，OPTOCOUPLER-NPN光电耦合器，W107DIP-3继电器。

5. 电子工程毕业论文

液压伺服系统设计
液压伺服系统设计
在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大元件。液压伺服系统能以小功率的电信号输入，控制大功率的液压能（流量与压力）输出，并能获得很高的控制精度和很快的响应速度。位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下：
1）明确设计要求：充分了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求，并应详细分析负载条件。
2）拟定控制方案，画出系统原理图。
3）静态计算：确定动力元件参数，选择反馈元件及其它电气元件。
4）动态计算：确定系统的传递函数，绘制开环波德图，分析稳定性，计算动态性能指标。
5）校核精度和性能指标，选择校正方式和设计校正元件。
6）选择液压能源及相应的附属元件。
7）完成执行元件及液压能源施工设计。
本章的内容主要是依照上述设计步骤，进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法。由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统，所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主。
4.1 全面理解设计要求
4.1.1 全面了解被控对象
液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部分，它必须满足主机在工艺上和结构上对其提出的要求。例如轧钢机液压压下位置控制系统，除了应能够承受最大轧制负载，满足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程，调节速度和控制精度等要求外，执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束，结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求。要设计一个好的控制系统，必须充分重视这些问题的解决。所以设计师应全面了解被控对象的工况，并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识，使设计的控制系统满足被控对象的各项要求。
4.1.2 明角设计系统的性能要求
1）被控对象的物理量：位置、速度或是力。
2）静态极限：最大行程、最大速度、最大力或力矩、最大功率。
3）要求的控制精度：由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节（如摩擦力、死区等）以及传感器引起的系统误差，定位精度，分辨率以及允许的飘移量等。
4）动态特性：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定，响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定；
5）工作环境：主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求；
6）特殊要求；设备重量、安全保护、工作的可靠性以及其它工艺要求。
4.1.3 负载特性分析
正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题。它直接影响系统的组成和动力元件参数的选择，所以分析负载特性应尽量反映客观实际。液压伺服系统的负载类型有惯性负载、弹性负载、粘性负载、各种摩擦负载（如静摩擦、动摩擦等）以及重力和其它不随时间、位置等参数变化的恒值负载等。
4.2 拟定控制方案、绘制系统原理图
在全面了解设计要求之后，可根据不同的控制对象，按表6所列的基本类型选定控制方案并拟定控制系统的方块图。如对直线位置控制系统一般采用阀控液压缸的方案，方块图如图36所示。

图36 阀控液压缸位置控制系统方块图
表6 液压伺服系统控制方式的基本类型
伺服系统 控制信号 控制参数 运动类型 元件组成
机液
电液
气液
电气液 模拟量
数字量
位移量 位置、速度、加速度、力、力矩、压力 直线运动
摆动运动
旋转运动 1.阀控制：阀-液压缸，阀-液压马达
2.容积控制：变量泵-液压缸；变量泵-液压马达；阀-液压缸-变量泵-液压马达
3.其它：步近式力矩马达
4.3 动力元件参数选择
动力元件是伺服系统的关键元件。它的一个主要作用是在整个工作循环中使负载按要求的速度运动。其次，它的主要性能参数能满足整个系统所要求的动态特性。此外，动力元件参数的选择还必须考虑与负载参数的最佳匹配，以保证系统的功耗最小，效率高。
动力元件的主要参数包括系统的供油压力、液压缸的有效面积（或液压马达排量）、伺服阀的流量。当选定液压马达作执行元件时，还应包括齿轮的传动比。
4.3.1 供油压力的选择
选用较高的供油压力，在相同输出功率条件下，可减小执行元件——液压缸的活塞面积（或液压马达的排量），因而泵和动力元件尺寸小重量轻，设备结构紧凑，同时油腔的容积减小，容积弹性模数增大，有利于提高系统的响应速度。但是随供油压力增加，由于受材料强度的限制，液压元件的尺寸和重量也有增加的趋势，元件的加工精度也要求提高，系统的造价也随之提高。同时，高压时，泄漏大，发热高，系统功率损失增加，噪声加大，元件寿命降低，维护也较困难。所以条件允许时，通常还是选用较低的供油压力。
常用的供油压力等级为7MPa到28MPa，可根据系统的要求和结构限制条件选择适当的供油压力。
4.3.2 伺服阀流量与执行元件尺寸的确定
如上所述，动力元件参数选择除应满足拖动负载和系统性能两方面的要求外，还应考虑与负载的最佳匹配。下面着重介绍与负载最佳匹配问题。
（1）动力元件的输出特性
将伺服阀的流量——压力曲线经坐标变换

绘于υ－FL平面上，所得的抛物线即为动力元件稳态时的输出特性，见图37。

图37 参数变化对动力机构输出特性的影响
a）供油压力变化；b）伺服阀容量变化；c）液压缸面积变化
图中 FL——负载力，FL=pLA；
pL——伺服阀工作压力；
A——液压缸有效面积；
υ——液压缸活塞速度，
；
qL——伺服阀的流量；
q0——伺服阀的空载流量；
ps——供油压力。
由图37可见，当伺服阀规格和液压缸面积不变，提高供油压力，曲线向外扩展，最大功率提高，最大功率点右移，如图37a。
当供油压力和液压缸面积不变，加大伺服阀规格，曲线变高，曲线的顶点A ps不变，最大功率提高，最大功率点不变，如图37b。
当供油压力和伺服阀规格不变，加大液压缸面积A，曲线变低，顶点右移，最大功率不变，最大功率点右移，如图37c。
（2）负载最佳匹配图解法
在负载轨迹曲线υ－FL平面上，画出动力元件输出特性曲线，调整参数，使动力元件输出特性曲线从外侧完全包围负载轨迹曲线，即可保证动力元件能够拖动负载。在图38中，曲线1、2、3代表三条动力元件的输出特性曲线。曲线2与负载轨迹最大功率点c相切，符合负载最佳匹配条件，而曲线1、3上的工作点α和b，虽能拖动负载，但效率都较低。
（3）负载最佳匹配的解析法
参见液压动力元件的负载匹配。
（4）近似计算法
在工程设计中，设计动力元件时常采用近似计算法，即按最大负载力FLmax选择动力元件。在动力元件输出特性曲线上，限定

FLmax≤pLA=

，并认为负载力、最大速度和最大加速度是同时出现的，这样液压缸的有效面积可按下式计算：
（37）

图38 动力元件与负载匹配图形
按式37求得A值后，可计算负载流量qL，即可根据阀的压降从伺服阀样本上选择合适的伺服阀。近似计算法应用简便，然而是偏于保守的计算方法。采用这种方法可以保证系统的性能，但传递效率稍低。
（5）按液压固有频率选择动力元件
对功率和负载很小的液压伺服系统来说，功率损耗不是主要问题，可以根据系统要求的液压固有频率来确定动力元件。
四边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为

（38）
二边滑阀控制的液压缸，其活塞的有效面积为

（39）
液压固有频率ωh可以按系统要求频宽的（5～10）倍来确定。对一些干扰力大，负载轨迹形状比较复杂的系统，不能按上述的几种方法计算动力元件，只能通过作图法来确定动力元件。
计算阀控液压马达组合的动力元件时，只要将上述计算方法中液压缸的有效面积A换成液压马达的排量D，负载力FL换成负载力矩TL，负载速度换成液压马达的角速度 ，就可以得到相应的计算公式。当系统采用了减速机构时，应注意把负载惯量、负载力、负载的位移、速度、加速度等参数都转换到液压马达的轴上才能作为计算的参数。减速机构传动比选择的原则是：在满足液压固有频率的要求下，传动比最小，这就是最佳传动比。
4.3.3 伺服阀的选择
根据所确定的供油压力ps和由负载流量qL（即要求伺服阀输出的流量）计算得到的伺服阀空载流量q0，即可由伺服阀样本确定伺服阀的规格。因为伺服阀输出流量是限制系统频宽的一个重要因素，所以伺服阀流量应留有余量。通常可取15%左右的负载流量作为伺服阀的流量储备。
除了流量参数外，在选择伺服阀时，还应考虑以下因素：
1）伺服阀的流量增益线性好。在位置控制系统中，一般选用零开口的流量阀，因为这类阀具有较高的压力增益，可使动力元件有较大的刚度，并可提高系统的快速性与控制精度。
2）伺服阀的频宽应满足系统频宽的要求。一般伺服阀的频宽应大于系统频宽的5倍，以减小伺服阀对系统响应特性的影响。
3）伺服阀的零点漂移、温度漂移和不灵敏区应尽量小，保证由此引起的系统误差不超出设计要求。
4）其它要求，如对零位泄漏、抗污染能力、电功率、寿命和价格等，都有一定要求。
4.3.4 执行元件的选择
液压伺服系统的执行元件是整个控制系统的关键部件，直接影响系统性能的好坏。执行元件的选择与设计，除了按本节所述的方法确定液压缸有效面积A（或液压马达排量D）的最佳值外，还涉及密封、强度、摩擦阻力、安装结构等问题。
4.4 反馈传感器的选择
根据所检测的物理量，反馈传感器可分为位移传感器、速度传感器、加速度传感器和力（或压力）传感器。它们分别用于不同类型的液压伺服系统，作为系统的反馈元件。闭环控制系统的控制精度主要决定于系统的给定元件和反馈元件的精度，因此合理选择反馈传感器十分重要。
传感器的频宽一般应选择为控制系统频宽的5～10倍，这是为了给系统提供被测量的瞬时真值，减少相位滞后。传感器的频宽对一般系统都能满足要求，因此传感器的传递函数可近似按比例环节来考虑。
4.5 确定系统方块图
根据系统原理图及系统各环节的传递函数，即可构成系统的方块图。根据系统的方块图可直接写出系统开环传递函数。阀控液压缸和阀控液压马达控制系统二者的传递函数具有相同的结构形式，只要把相应的符号变换一下即可。
4.6 绘制系统开环波德图并确定开环增益
系统的动态计算与分析在这里是采用频率法。首先根据系统的传递函数，求出波德图。在绘制波德图时，需要确定系统的开环增益K。
改变系统的开环增益K时，开环波德图上幅频曲线只升高或降低一个常数，曲线的形状不变，其相频曲线也不变。波德图上幅频曲线的低频段、穿越频率以及幅值增益裕量分别反映了闭环系统的稳态精度、截止频率及系统的稳定性。所以可根据闭环系统所要求的稳态精度、频宽以及相对稳定性，在开环波德图上调整幅频曲线位置的高低，来获得与闭环系统要求相适应的K值。
4.6.1 由系统的稳态精度要求确定K
由控制原理可知，不同类型控制系统的稳态精度决定于系统的开环增益。因此，可以由系统对稳态精度的要求和系统的类型计算得到系统应具有的开环增益K。
4.6.2由系统的频宽要求确定K
分析二阶或三阶系统特性与波德图的关系知道，当ζh和K/ωh都很小时，可近似认为系统的频宽等于开环对数幅值曲线的穿越频率，即ω-3dB≈ωc，所以可绘制对数幅频曲线，使ωc在数值上等于系统要求的ω-3dB值，如图39所示。由此图可得K值。

图39 由ω-3dB绘制开环对数幅频特性
a）0型系统；b）I型系统
4.6.3 由系统相对稳定性确定K
系统相对稳定性可用幅值裕量和相位裕量来表示。根据系统要求的幅值裕量和相位裕量来绘制开环波德图，同样也可以得到K。见图40。
实际上通过作图来确定系统的开环增益K，往往要综合考虑，尽可能同时满足系统的几项主要性能指标。
4.7 系统静动态品质分析及确定校正特性
在确定了系统传递函数的各项参数后，可通过闭环波德图或时域响应过渡过程曲线或参数计算对系统的各项静动态指标和误差进行校核。如设计的系统性能不满足要求，则应调整参数，重复上述计算或采用校正环节对系统进行补偿，改变系统的开环频率特性，直到满足系统的要求。
4.8 仿真分析
在系统的传递函数初步确定后，可以通过计算机对该系统进行数字仿真，以求得最佳设计。目前有关于数字仿真的商用软件，如Matlab软件，很适合仿真分析。

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