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淺談機電一體化課程的仿真設計論文
1 計算機仿真教學(xué)介紹
PROTEUS 與 Keil C51 軟件是兩個(gè)計算機仿真與編程軟件。兩者可以結合在一起，開(kāi)發(fā)基于仿真電路的控制系統。機電一體化技術(shù)這門(mén)課程是機電一體化專(zhuān)業(yè)的必修課程。課程除了正常的實(shí)驗環(huán)節之外，需要進(jìn)行機電一體化設計。以往的做法是布置課題后，由學(xué)生進(jìn)行機電結合設備的參數設計和CAD繪圖設計，并將設計內容熟練掌握。通過(guò)答辯驗證學(xué)生的課程設計結果。在建立仿真實(shí)驗室后，在課程設計的內容上，增加了利用仿真軟件進(jìn)行電機驅動(dòng)電路設計，并進(jìn)行仿真的環(huán)節。其做法是，教師布置并講解電機驅動(dòng)的相關(guān)電路，學(xué)生根據驅動(dòng)原理設計與機電一體化結構設計相配套的驅動(dòng)電路，然后進(jìn)行仿真。使用獨立式鍵盤(pán)控制步進(jìn)電動(dòng)機的電路設計。所設計的驅動(dòng)電路，采用PROTEUS 完成。按下S1、S2、S3 鍵盤(pán)，電機分別完成正轉、反轉和停轉控制。學(xué)生在設計前，必須復習步進(jìn)電機的驅動(dòng)原理。就是步進(jìn)電機是將單片機的電脈沖轉換成步距角進(jìn)行旋轉運動(dòng)的裝置。一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機轉一個(gè)步距角。而脈沖的頻率決定步進(jìn)電機的轉動(dòng)速度。步進(jìn)電機的驅動(dòng)脈沖是分時(shí)由脈沖分配器供給的。因此，學(xué)生要設計步進(jìn)電機的環(huán)形脈沖分配表。在此基礎上，學(xué)生需要動(dòng)手編制電路驅動(dòng)所用的驅動(dòng)程序。步進(jìn)電機脈沖驅動(dòng)電路的控制程序流程圖
機電一體化仿真設計過(guò)程
學(xué)生設計好教師要求的軟件和電路圖后，必須使用PROTEUS程序調用KEIL C51 程序進(jìn)行聯(lián)調。見(jiàn)圖4。KEIL C51 可以根據PROTEUS 程序的調試結果進(jìn)行修改，直到兩軟件將PROTEUS 所設計的硬件電路和KEIL C51 程序所代表的軟件程序完美地被結合到一起，并符合所要求的設計要求后，整個(gè)設計過(guò)程結束。學(xué)生要能夠完整地設計所要求的電路，并根據電路特點(diǎn)進(jìn)行編程。所謂的電路特點(diǎn)的掌握，就是機電一體化設計中自動(dòng)控制理論所需達
到和掌握的知識。這些知識中，確定為核心與必須學(xué)生掌握的部分，包括步進(jìn)電機轉向原理的掌握、步距角與電機脈沖數的關(guān)系、步進(jìn)電機與直流伺服電機和交流伺服電機的控制特點(diǎn)上的區別與聯(lián)系、步進(jìn)電機環(huán)形脈沖分配的順序和特點(diǎn)、C 程序設計流程圖與編程語(yǔ)句中需要解決與注意的幾大問(wèn)題等等。
學(xué)生在設計完成后，要對自己的設計進(jìn)行創(chuàng )新性的變化設計。這些設計也要與之前的結構設計理念相匹配。這樣，通過(guò)增加機電一體化設計的仿真設計環(huán)節，使學(xué)生的機電結合的知識更加鞏固，同時(shí)對相關(guān)知識的理解也更趨向于立體化，也使課程設計的內容更為豐富。學(xué)生在進(jìn)行機電一體化設計時(shí)，不僅僅對機電設備結構與驅動(dòng)電機選型、機械零件參數校核，同時(shí)也動(dòng)手進(jìn)行控制環(huán)節的過(guò)程進(jìn)行設計并驗證設計的正確性。通過(guò)這樣增加的設計環(huán)節，使此課程設計的內容更加豐富。大大鍛煉了學(xué)生的機電結合的設計能力。增加這樣的仿真環(huán)節，對同樣有此課程的同行們，會(huì )有一定的啟示作用。
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