机电一体化与过程控制课程设计指导书.pdf

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机电一体化与过程控

制课程设计指导书

曹艳明

华南农业大学工程学院农业工程系

2009年

课程设计内容

第一局部问题的引出

第二局部问题的分析与对策

第三局部系统硬件的选择

第四局部系统的软件设计与信号的分析

第五局部系统整体的正常运转过程

第六局部参考文献

0、序言

农业工程技术装备使农业生产的效率、土地的生产率得到了很大提高，生产本钱大幅度

降低、用工减少等，但装备本身还存在着以下缺点：1〕机械设备本身固有的局限性；2〕

机械设备的适应性差；3〕自动化程度低；4〕局部作业并不十分切合农艺要求；5〕传

统机具无法使特殊作业机械化

自20世纪90年代以来，信息技术、传感技术、电子技术和自动化和化智能技术在农

业上应用日益广泛。光、机、电一体化是国家确立的高科技，过程控制作为其重要组成局部

正在蓬勃开展。在未来农业生产中，过程控制技术将为实现各种最优经济指标、提高劳动生

产率、土地生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境、提高经济效益和社会效益以及农

产品的附加值和提高农业生产的机械化程度等方面起到巨大的作用。

农业工程指效劳与大农业生产过程的机械化、自动化、设施、生物环境、农产品加工、

水土保持、农业的系统等工程。从系统的角度看，是一个集环境—生物—机械—过程控制—

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人而成的大系统，涉及的因素多而不确定，构造关系复杂。

机电一体化及过程控制是使农业生产中的机器、装置、设备按照人的设想或者农业生产

过程、生物过程所要求的条件自动完成作业。包含在农业生产过程、生物过程的机械化和自

动化工程之中

1、机电一体化与过程控制开展概述

机电一体化与过程控制开展的第一个阶段在20世纪50年代前后。主要特点：

1〕检测控制普遍采用基地式仪表和局部单元组合式仪表

2〕控制构造大多是单输入，单输出系统

3〕被控参数是温度、压力、流量和液位四种

4〕目的是保持参数的稳定

5〕控制理论主要是经典反响控制理论

机电一体化与过程控制开展的第二个阶段在20世纪60年代前后。主要特点：

1〕开场大量采用气动和电动单元组合仪表

2〕计算机控制系统开场应用于过程控制领域，实现了数字控制〔DDC〕与设定值控制

〔SPC〕

3〕相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统

4〕过程控制由单变量系统转向多变量系统控制

5〕控制理论在采用经典理论的同时，应用在线性代数根底上开展起来的现代控制理论

开展的第三个阶段在20世纪70年代前后。主要特点：

1〕过程控制开展现代控制的新时代—计算机时代

2〕工艺过程集中控制，利用计算机进展综合控制

80年代以后，过程出现了飞跃式的开展

1〕现代控制理论从本质上解决了一般多变量系统的控制问题

2〕过程控制构造从包括手动控制的分散局部控制站改变为具有高度自动化的集中、远

程控制中心

3〕柔性化、分散化和集成化的综合自动化系统，已被应用于实际的过程控制

2、现阶段农业工程中的机电一体化控制

1〕在自动化技术、信息技术、计算机控制和生产工艺技术的根底上，通过信息集成，

把控制、优化、调度、管理、经营决策融为一体，实现与环境实现良好的操作，能适应大惯

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量、时变过程、总体最优，高效益、高柔性的农业工程过程控制系统。2〕开展的方向将是

走向智能化

系统的组成和分类

过程控制系统通常是指生产过程中控制系统的被控量，如温度、压力、流量、液位、成

分、粘度、湿度等这样一些过程变量系统