畢業(yè)設(shè)計---基于語音控制的起重運輸機(jī)電路設(shè)計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計</b></p><p>　　基于語音控制的起重運輸機(jī)電路設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次設(shè)計的新型起重機(jī)主要用于金屬物質(zhì)的運輸工作?？刂撇糠植捎肞C和數(shù)據(jù)采集卡相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，便于連接更多的數(shù)據(jù)采集和控制設(shè)備對起重機(jī)的運行情況進(jìn)行實時

2、的反饋和相應(yīng)的操作。</p><p>　　該設(shè)計以計算機(jī)為硬件開發(fā)平臺，微軟的語音識別技術(shù)為軟件開發(fā)平臺，將語音識別技術(shù)和起重機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計了采用語音指令來控制的新型龍門起重機(jī)。該設(shè)計主要包括總體方案和機(jī)械部分設(shè)計、語音識別軟件和控制軟件的設(shè)計以及控制電路部分設(shè)計三部分。本論文主要負(fù)責(zé)電路部分的設(shè)計，它是計算機(jī)到具體機(jī)械構(gòu)件的接口電路。</p><p>　　電路部分設(shè)計中，我們采用

3、了USB-4761控制卡。它是一款USB總線的繼電器輸出和隔離數(shù)字量輸入輸出模塊。在電路設(shè)計中，我們應(yīng)用了它的繼電器開關(guān)和數(shù)據(jù)采集功能?？刂瓶ㄊ请娐泛陀嬎銠C(jī)之間的紐帶，即通過控制控制卡來控制電路，進(jìn)而控制電機(jī)，最后達(dá)到控制機(jī)械構(gòu)件運動的目的。該電路設(shè)計，實現(xiàn)了起重機(jī)的啟動、制動、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)功能。起升重物可以在上升或下降過程中的任意位置準(zhǔn)確制動；同時，計算機(jī)通過控制卡采集安裝在提升機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)上行程開關(guān)的信號，來判斷提升機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)

4、是否到達(dá)極限位置。電路還實現(xiàn)了各種保護(hù)功能，例如過載保護(hù)、短路保護(hù)、過流保護(hù)等。</p><p>　　關(guān)鍵詞：起重機(jī)；電路設(shè)計；控制卡；語音識別</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The design of the new crane mainly is used for the metal materi

5、al transportation work. The part of the control adopted PC and data acquisition card structure, which was convenient to add more data acquisition and control equipment for the operation of a crane to conduct real-time fe

6、edback and the corresponding operation. </p><p>　　The design uses computer for the hardware development platform and Microsoft's Speech recognition technology for the software development platform, and c

7、ombines Speech recognition technology with Crane control technology to design the new gantry cranes which controlled by voice commands . This design includes three parts: the overall plan, mechanical design,</p>&

8、lt;p>　　Speech Recognition software and control software design as well as control circuit design. This paper is mainly responsible for the part of circuit design which is the interface between the computer and the spe

9、cific mechanical components. </p><p>　　The author adopts a USB-4761 control card in the Circuit design. It is a USB bus relay output and isolation of digital input and output module. In the circuit design, w

10、e use the functions of its relay switches and data acquisition. The control card is the link between the computer and the circuit, that means by controlling the control card to control the circuit, finally to control mec

11、hanical components’movement.The circuit design has realized the function of the start of the crane, braking, spe</p><p>　　Key words: Crane; circuit design; control card; Speech recognition目 錄</p>

12、<p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1問題的提出1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3本文研究的主要內(nèi)容、目標(biāo)與方法4</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計6</p><p>　　2.1系統(tǒng)設(shè)計思路

13、6</p><p>　　2.2 總體方案設(shè)計方框圖7</p><p>　　2.3系統(tǒng)軟件、機(jī)械、電路設(shè)計概述8</p><p>　　第三章 龍門起重機(jī)的電路圖的設(shè)計10</p><p>　　3.1電路部分方案設(shè)計方框圖10</p><p>　　3.2起重機(jī)電氣概述10</p><p>

14、　　3.2.1龍門起重機(jī)機(jī)構(gòu)負(fù)載特點10</p><p>　　3.2.2電動機(jī)的運行狀態(tài)和機(jī)械特性11</p><p>　　3.2.3起重機(jī)及電動機(jī)的特點以及類型14</p><p>　　3.3啟動控制電路的分析14</p><p>　　3.3.1定子串電阻降壓啟動15</p><p>　　3.3.2轉(zhuǎn)子串頻

15、敏變阻器啟動16</p><p>　　3.4制動控制電路的分析17</p><p>　　3.5換向控制電路的分析18</p><p>　　3.6調(diào)速控制電路的分析19</p><p>　　3.7行走機(jī)構(gòu)控制電路的分析20</p><p>　　3.7.1大車行走機(jī)構(gòu)控制電路的分析20</p>&

16、lt;p>　　3.7.2小車行走機(jī)構(gòu)控制電路的分析22</p><p>　　3.8起升電路的分析22</p><p>　　第四章 龍門起重機(jī)的電器元件選擇25</p><p>　　4.1 USB—4761控制卡的結(jié)構(gòu)及其功能介紹25</p><p>　　4.2行走機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇25</p><p>　　

17、4.2.1運行靜阻力的計算25</p><p>　　4.2.2按靜功率初選電機(jī)27</p><p>　　4.2.3起動時間驗算27</p><p>　　4.2.4電動機(jī)過載能力的驗算27</p><p>　　4.2.5電動機(jī)的發(fā)熱驗算29</p><p>　　4.3起升機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇30</p>

18、<p>　　4.3.1按靜功率初選電機(jī)30</p><p>　　4.3.2電機(jī)的起動時間校驗30</p><p>　　4.3.3電機(jī)的發(fā)熱校驗32</p><p>　　4.4電磁鐵的工作原理及選擇32</p><p>　　4.5頻敏變阻器的工作原理及選擇34</p><p>　　4.6電阻器的工

19、作原理及選擇35</p><p>　　4.7行程開關(guān)的工作原理及選擇38</p><p>　　4.8接觸器的工作原理及選擇38</p><p>　　4.9保護(hù)電器39</p><p>　　4.9.1熔斷器40</p><p>　　4.9.2過流繼電氣41</p><p>　　4.9.

20、3熱繼電器42</p><p>　　第五章 龍門起重機(jī)電流引入、改進(jìn)及試運轉(zhuǎn)44</p><p>　　5.1供電方式的選擇及可行性分析44</p><p>　　5.1.1大車、小車供電方式的可行性分析44</p><p>　　5.1.2電流計算46</p><p>　　5.1.3導(dǎo)線截面和滑線截面的選擇48

21、</p><p>　　5.2龍門起重機(jī)電路的改進(jìn)48</p><p>　　5.3龍門起重機(jī)的試運轉(zhuǎn)49</p><p><b>　　總 結(jié)51</b></p><p><b>　　致 謝52</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)53&l

22、t;/b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1問題的提出</b></p><p>　　與機(jī)器進(jìn)行語音交流，讓機(jī)器明白你說什么，這是人們長期以來夢寐以求的事情。語音識別技術(shù)就是讓機(jī)器通過識別和理解過程把語音信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的文本或命令的技術(shù)。語音識別是一門交叉學(xué)科,近二十

23、年來，語音識別技術(shù)取得顯著進(jìn)步，開始從實驗室走向市場。人們預(yù)計，未來10年內(nèi)，語音識別技術(shù)將進(jìn)入工業(yè)、家電、通信、汽車電子、醫(yī)療、家庭服務(wù)、消費電子產(chǎn)品等各個領(lǐng)域。語音識別聽寫機(jī)在一些領(lǐng)域的應(yīng)用被美國新聞界評為1997年計算機(jī)發(fā)展十件大事之一。很多專家都認(rèn)為語音識別技術(shù)是2000年至2010年間信息技術(shù)領(lǐng)域十大重要的科技發(fā)展技術(shù)之一。語音識別技術(shù)所涉及的領(lǐng)域包括：信號處理、模式識別、概率論和信息論、發(fā)聲機(jī)理和聽覺機(jī)理、人工智能等等。&l

24、t;/p><p>　　語音設(shè)別是一種賦能技術(shù)，現(xiàn)在很多的人機(jī)交互界面都可能通過補(bǔ)充語音識別功能而得到改善，此外還可以創(chuàng)造一批新的機(jī)器和新的信息服務(wù)行業(yè)進(jìn)入人的生活。語音識別技術(shù)可以把費腦、費力、費時的機(jī)器操作變成一件很容易且很有趣的事情，在許多“手忙”、“手不能用”、“手所不能及”、“沒有手的殘疾人”、“懶得用手”的場景中，包括像駕駛室、一些危險的工業(yè)場合、強(qiáng)電按鈕、遠(yuǎn)距離自動信息獲取、家電控制等方面，語音識別技術(shù)可

25、帶動一系列嶄新和更便捷功能的設(shè)備出現(xiàn)，使人們的生活更方便、工作更安全。</p><p>　　計算機(jī)通信技術(shù)的發(fā)展，使互聯(lián)網(wǎng)在信息聚集和傳播方面成為很先進(jìn)的社會基礎(chǔ)設(shè)施，由于使用手段的限制，還有的人或有些場合還無法廣泛普及使用。但有線固定電話和無線移動電話網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用已經(jīng)得到了廣泛的普及使用。特別是無線信息傳播的普及使用幾乎達(dá)到了社會的所有階層，但電話網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在最主要的功能還是語音通訊。由于知識層次和知識領(lǐng)域的差異，現(xiàn)

26、實生活中有相當(dāng)一部分人很難得到現(xiàn)代化生活可能帶來的方便，包括信息服務(wù)和其他各類先進(jìn)設(shè)備可提供的幫助。語音識別技術(shù)有助于改善這種情況，使得各個階層更多的人享受到更多的社會信息資源和現(xiàn)代化服務(wù)，提高整個社會的信息化程度。如果將兩者結(jié)合，用電話網(wǎng)絡(luò)作為互聯(lián)網(wǎng)的語音入口，用語音識別作為人與網(wǎng)上信息交互的便捷工具，則可以在相當(dāng)大的范圍，使人們享受到更多的社會信息資源和現(xiàn)代化服務(wù)促進(jìn)社會的進(jìn)步。此外將語音識別與語言理解、文字翻譯、語音合成進(jìn)行系統(tǒng)創(chuàng)

27、新集成的語音同聲翻譯技術(shù)，可以用于突破不同語種的人說話交流的語言壁壘。語音技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為一個具有競爭性的新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　在語音識別日趨完善的形勢之下，我們是否可以考慮將語音識別技術(shù)融入到工業(yè)生產(chǎn)之中，使得傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)與其它學(xué)科現(xiàn)代化的新技術(shù)相結(jié)合，形成一種更為簡潔和方便的控制體系呢？是否通過人發(fā)出語音指令來控制機(jī)構(gòu)相應(yīng)的運動來代替以往傳統(tǒng)的人機(jī)交互界面呢？是否能通過人說話來控制機(jī)械

28、來實現(xiàn)我們所期望的功能呢？ </p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　語音識別研究從二十世紀(jì)50年代開始到現(xiàn)在已經(jīng)歷半個多世紀(jì)的蓬勃發(fā)展，在這期間獲得了巨大的進(jìn)展。60年代，相繼出現(xiàn)并發(fā)表了語音識別的幾個重要研究思想。在60年代中，三個研究項目的開展對其后20多年的語音識別研究和開發(fā)產(chǎn)生了重大影響。第一個研究項目在RCA Lab開始于60年代后期，目的是研究語音事件

29、在時間刻度上不均勻性的現(xiàn)實解決辦法。在能夠可靠檢測出語音事件的始末點的基礎(chǔ)上，發(fā)展了一套時間歸正的基本方法，顯著降低了識別匹配評分的變化程度。幾乎與此同時，前蘇維埃的研究人員Vintsyuk提出使用動態(tài)規(guī)劃來對齊兩個不同長度的語音音段。盡管動態(tài)時間彎折(DTW)概念的實質(zhì)和用于連接詞識別的算法雛形已經(jīng)包含在Vintsyuk的工作中，但直到80年代才在西方廣為人知、并發(fā)揚(yáng)光大。60年代的最后一項成就是研究人員Reddy用動態(tài)跟蹤音素的方法

30、進(jìn)行連續(xù)語音識別的開創(chuàng)性工作。Reddy的這項工作最終在CMU（他在60年后期加入CMU）培育出長期進(jìn)行的并獲極大成功的語音識別研究計劃，在連續(xù)語音識別系統(tǒng)的研究方面至今仍然保持世界領(lǐng)先的水平。70年代，語音識別研究取得了一系列具有里程碑意義的成就。首先，在模式</p><p>　　我國的漢語語音識別研究工作最早開始于中科院聲學(xué)所。50年代后期，中科院聲學(xué)所用頻譜分析的方法研究了漢語10個元音的語音識別，到70年

31、代后期，構(gòu)建了基于模板匹配的孤立詞語音識別系統(tǒng)。在80年代后期，主持研究了八五期間中科院人機(jī)語音對話研究項目。在此期間國內(nèi)大專院校和研究所相繼開始了語音識別研究。聲學(xué)所、自動化所、北大、清華等研究機(jī)構(gòu)在中國的語音識別研究的方向和內(nèi)容等方面起了積極的催化和引導(dǎo)作用。繼“863”計劃期間，漢語大詞匯量語音識別—聽寫機(jī)技術(shù)成為研究的重點之后，漢語自然口語對話和語音翻譯在“973”計劃期間成為新的研究焦點。就我國語音識別技術(shù)研究具有代表性的研究

32、單位便是清華大學(xué)電子工程系與中科院自動化研究所模式識別國家重點實驗室。在語音識別技術(shù)的研究水平上已經(jīng)基本上與國外同步，在漢語語音識別技術(shù)上還有自己的特點與優(yōu)勢，并達(dá)到國際先進(jìn)水平。</p><p>　　在電話與通信系統(tǒng)中，智能語音接口正在把電話機(jī)從一個單純的服務(wù)工具變成為一個服務(wù)的“提供者”和生活“伙伴”；使用電話與通信網(wǎng)絡(luò)，人們可以通過語音命令方便地從遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中查詢與提取有關(guān)的信息；隨著計算機(jī)的小型化，

33、鍵盤已經(jīng)成為移動平臺的一個很大障礙，想象一下如果手機(jī)僅僅只有一個手表那么大，再用鍵盤進(jìn)行撥號操作已經(jīng)是不可能的。語音識別正逐步成為信息技術(shù)中人機(jī)接口的關(guān)鍵技術(shù)，語音識別技術(shù)與語音合成技術(shù)結(jié)合使人們能夠甩掉鍵盤，通過語音命令進(jìn)行操作。語音技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為一個具有競爭性的新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　1.3本文研究的主要內(nèi)容、目標(biāo)與方法</p><p>　　龍門起重機(jī)（俗稱龍門吊）是

34、減輕裝卸工人勞動強(qiáng)度，提高裝卸作業(yè)生產(chǎn)能力的大型起重和裝卸設(shè)備，用途十分的廣泛。在鐵路貨場裝卸火車與汽車，在船廠里吊裝船段，在水電站大壩起吊閘門，在港口碼頭裝卸集裝箱，在工廠內(nèi)部起吊和搬運笨重的成件物品，在建筑安裝工地進(jìn)行施工作業(yè)，在貯木場堆積木材，在金屬垃圾處理廠等等，都需要龍門起重機(jī)的參與。</p><p>　　龍門起重機(jī)是靠兩個水平往復(fù)運動的綜合，使得貨物能在任意水平方向移動。使貨物水平方向移動的機(jī)構(gòu)稱為龍

35、門起重機(jī)的運行機(jī)構(gòu)。加上使貨物上下移動的起升機(jī)構(gòu)，就能使龍門起重機(jī)為一個長方形的面積及其上空的空間服務(wù)。</p><p>　　對于傳統(tǒng)的龍門起重機(jī)而言，其司機(jī)控制室位于龍門起重機(jī)之上，隨時都需作業(yè)者在高空中進(jìn)行起重機(jī)的控制操作。對于高空作業(yè)而言，事故不但易發(fā)而且事故一旦發(fā)生作業(yè)者將很難生還。此外傳統(tǒng)的龍門起重機(jī)一般都采用手動控制的方法來控制起重機(jī)的運行和貨物的裝卸。而大多數(shù)的手動控制開關(guān)都采用閘刀開關(guān)和凸輪控制器

36、、按鈕開關(guān)等強(qiáng)電開關(guān)。這都需要人親自的去接觸，有發(fā)生觸電危險的安全隱患。而在露天工作中，設(shè)備的老化使得安全事故更容易發(fā)生。因此在起重機(jī)作業(yè)中幾乎每年都有大大小小的事故發(fā)生。設(shè)計將現(xiàn)代化的語音識別技術(shù)融入到龍門起重機(jī)控制技術(shù)之中，形成一種新型采用語音指令來控制的龍門起重機(jī)。通過人發(fā)出聲音指令來控制龍門起重機(jī)在水平方向的運動和在豎直方向的運動，并包括貨物的裝卸是本設(shè)計所研究的主要內(nèi)容。使語音識別技術(shù)從實驗室走向具體的生產(chǎn)和生活之中，通過語音

37、識別技術(shù)來改進(jìn)過去傳統(tǒng)的設(shè)備或創(chuàng)造一系列嶄新和更便捷功能的設(shè)備，使人們的生活更方便、工作更安全是本設(shè)計的目標(biāo)。 </p><p>　　本設(shè)計是設(shè)計出計算機(jī)與機(jī)械機(jī)構(gòu)的接口電路，它是整個設(shè)計（包括機(jī)械部分設(shè)計、語音識別軟件和控制軟件的設(shè)計、電路部分設(shè)計）的一部分。通過該接口電路，將語音識別技術(shù)和控制軟件與機(jī)械構(gòu)件結(jié)合起來，用語音控制起重機(jī)運動。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計&

38、lt;/p><p><b>　　2.1系統(tǒng)設(shè)計思路</b></p><p>　　該語音控制系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能是從軟件的語音識別到相關(guān)的電路控制最后再到具體的機(jī)構(gòu)的運動。要實現(xiàn)該功能我們得從以下幾點考慮：</p><p>　　第一，需要開發(fā)一個語音識別系統(tǒng)或語音識別芯片，所實現(xiàn)的功能是從人發(fā)出語音到電腦，軟件對所發(fā)出的語音進(jìn)行識別，來獲得人所發(fā)出的語

39、音指令。識別的正確與否，將直接決定電路控制部分的電路輸出，識別率的高低，將直接的影響該語音控制系統(tǒng)的工作效率。為此，在進(jìn)行語音識別的時候，必須保證所設(shè)計的語音識別系統(tǒng)具有很高正確率，這點是阻礙語音識別技術(shù)發(fā)展的最大障礙，也是這是保證語音控制系統(tǒng)正常工作的前提。</p><p>　　第二，在完成了從人發(fā)出語音指令到識別軟件正確的識別之后，就涉及到了從個人電腦到具體機(jī)械構(gòu)件的接口問題——電路控制部分設(shè)計。電腦所輸出的

40、電壓一般都是5~12V而一般的機(jī)械機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生運動都采用的是380V或更高的高電壓。要實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運動就必須注意以下幾點：</p><p>　　（1）選擇一個既能連接個人電腦又能承受高壓的控制裝置；</p><p>　　（2）所選擇的裝置必須有低壓和高壓的隔離保護(hù)裝置；</p><p>　?。?）必須具有中斷處理能力；</p><p>　?。?）

41、要完成許多機(jī)械機(jī)構(gòu)的運動，那么該裝置還必須具有多路輸出通道；</p><p>　?。?）為了便于語音控制軟件功能的擴(kuò)展，所選擇的裝置最好還應(yīng)該具有多路數(shù)字輸入量的通道。</p><p>　　在電路設(shè)計方面，除了完成了從個人計算機(jī)到控制開關(guān)之間的連接的電路設(shè)計之外，還應(yīng)該完成相關(guān)機(jī)械運動構(gòu)件控制電路的設(shè)計。首先，對于龍門起重機(jī)這種大、中容量的電動機(jī)，因啟動電流較大，過大的啟動電流引起電源電壓

42、波動，影響其它設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，所以一般不能采用直接啟動；其次，三相異步電動機(jī)電源切斷后，由于慣性的原因，總要經(jīng)過一段時間，才可以完全停止旋轉(zhuǎn)。這往往不能適應(yīng)某些生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求，如起重機(jī)、機(jī)床設(shè)備等。從提高生產(chǎn)效率、生產(chǎn)安全以及準(zhǔn)確定位等方面考慮，都要求電動機(jī)迅速停車，因此需要對電動機(jī)進(jìn)行制動控制；再次，行走機(jī)構(gòu)（大車、小車）希望有兩個速度，這要求電路設(shè)計中應(yīng)具有調(diào)速功能；最后，要保證起升機(jī)構(gòu)能準(zhǔn)確地停留在空間任意位置；此外，在整個電

43、路設(shè)計中，應(yīng)具有各種電路保護(hù)功能，例如過載保護(hù)、短路保護(hù)、過流保護(hù)等等。</p><p>　　第三，在完成了上述兩個步驟的設(shè)計之后，我們應(yīng)該設(shè)計一個機(jī)械系統(tǒng)來驗證該語音控制系統(tǒng)的實用性。在機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計方面我們應(yīng)該注意以下幾點：</p><p>　　所設(shè)計的機(jī)械構(gòu)件必須能體現(xiàn)現(xiàn)代化語音識別技術(shù)與現(xiàn)代生活和工作之間很好的融合性；</p><p>　　所設(shè)計的機(jī)械部分最

44、好是在工程之中應(yīng)該比較廣泛的機(jī)器；</p><p>　　進(jìn)行機(jī)械部分設(shè)計的時候必須按照工程上的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，以此來體現(xiàn)現(xiàn)代化語音識別技術(shù)在工程控制之中的實用性。</p><p>　　最后，完成上述的軟件部分、機(jī)械部分和電路部分的設(shè)計之后，所要進(jìn)行的工作就是對三個部分進(jìn)行連接、試運行及各部分之間的調(diào)試，直到該語音控制系統(tǒng)能夠使得機(jī)械機(jī)構(gòu)能按照所給定的語音指令平衡穩(wěn)定的運行。</p&

45、gt;<p>　　2.2 總體方案設(shè)計方框圖</p><p>　　圖2-2 總體方案設(shè)計方框圖</p><p>　　如圖2-2所示，總體方案設(shè)計方框圖。當(dāng)人工發(fā)出語音指令給計算機(jī)系統(tǒng)，計算機(jī)通過軟件對語音進(jìn)行識別、處理，并把這個指令傳輸給USb-4761控制卡，用于決定控制卡通道的通斷，此時USb-4761控制卡相當(dāng)于繼電器開關(guān)，控制卡的通道與電機(jī)的接觸器相連，從而控制電機(jī)，

46、最后達(dá)到控制起升機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)（包括大車和小車）運動的目的。</p><p>　　同時，在起重機(jī)小車行走機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)上安置行程開關(guān)，行程開關(guān)用于檢測機(jī)構(gòu)是否運動到極限位置。當(dāng)起升機(jī)構(gòu)或小車運動到極限位置時，行程開關(guān)斷開。此時，行程開關(guān)與USb-4761控制卡數(shù)據(jù)采集端口相連，控制卡采集控制卡的信號，并反饋到計算機(jī)，計算機(jī)通過程序處理，反饋給語音控制人員。</p><p>　　2.3系統(tǒng)軟

47、件、機(jī)械、電路設(shè)計概述</p><p>　　軟件部分設(shè)計，計算機(jī)語音識別過程與人對語音識別處理過程基本上是一致的。目前主流的語音識別技術(shù)是基于統(tǒng)計模式識別的基本理論。一個完整的語音識別系統(tǒng)可大致分為三部分：    （1）語音特征提?。浩淠康氖菑恼Z音波形中提取出隨時間變化的語音特征序列。   （2）聲學(xué)模型與模式匹配（識別算法）：聲學(xué)模型是識

48、別系統(tǒng)的底層模型，并且是語音識別系統(tǒng)中最關(guān)鍵的一部分。聲學(xué)模型通常由獲取的語音特征通過訓(xùn)練產(chǎn)生，目的是為每個發(fā)音建立發(fā)音模板。在識別時將未知的語音特征同聲學(xué)模型（模式）進(jìn)行匹配與比較，計算未知語音的特征矢量序列和每個發(fā)音模板之間的距離。聲學(xué)模型的設(shè)計和語言發(fā)音特點密切相關(guān)。聲學(xué)模型單元大小（字發(fā)音模型、半音節(jié)模型或音素模型）對語音訓(xùn)練數(shù)據(jù)量大小、系統(tǒng)識別率，以及靈活性有較大的影響。    （3）

49、語義理解：計算機(jī)對識別結(jié)果進(jìn)行語法、語義分析。明白語言的意義以便做出相應(yīng)的反應(yīng)。通常是通過語言模型來實現(xiàn)。語義理解作為一個相對獨立研究領(lǐng)域，是以語言作為理解的對象，也有很多方法和成果。目前比較成功的語言模型通常是采用統(tǒng)計語法的語言模型與基于規(guī)則語法結(jié)構(gòu)命令語言模型。作為一個完整的語音應(yīng)用系統(tǒng)。鑒于</p><p>　　對于普通的個人電腦而言，操作系統(tǒng)中將有微軟所推出的語音訓(xùn)練向?qū)?，而后面推出的Vista系統(tǒng)其自身

50、所帶有語音辨認(rèn)及語音朗讀的功能，我們可以通過對操作系統(tǒng)之中的語音識別方面的功能進(jìn)行深入的了解，借鑒其采用的語法腳本的方法來確定，我們的語音識別軟件采用面向?qū)ο蟮恼Z言Microsoft Visual BASIC和腳本語法文件等等來開發(fā)語音識別軟件。</p><p>　　電路部分設(shè)計，我們一方面要解決從個人電腦到具體機(jī)械構(gòu)件（電機(jī)）電路控制部分的接口的問題。我們選擇采用USB-4761控制卡。USB-4761是一款U

51、SB總線的繼電器輸出和隔離數(shù)字量輸入輸出模塊。它提供8路帶2，500VDC隔離保護(hù)的隔離數(shù)字量輸入，用于在噪聲環(huán)境下接受數(shù)字量輸入；以及提供8路繼電器輸出，用于開/關(guān)控制設(shè)備或小型電力開關(guān)。為了便于監(jiān)視，每個繼電器都帶有一個顯示其開/關(guān)狀態(tài)的紅色LED指示燈。USB-4761帶有8個光隔離數(shù)字量輸入通道，非常適合噪聲環(huán)境下或有漂移電壓情況下的數(shù)字量輸入。對該控制卡而言，其在生產(chǎn)的時候除了為用戶提供測試軟件以外，還附有豐富的、功能齊全的軟

52、件庫函數(shù)資源。這樣我們可以使用公司為我們提供的“DLL”動態(tài)連接庫函數(shù)，這使得我們在采用Microsoft Visual BASIC進(jìn)行編程的難度也有所降低。另一方面，要實現(xiàn)機(jī)構(gòu)確實的運行，那么我們就必須按照工程上的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計其電氣設(shè)備包括控制電路、保護(hù)電路等等。</p><p>　　機(jī)械部分設(shè)計，我們要將現(xiàn)代化的語音識別技術(shù)融入到工程應(yīng)用之中，實現(xiàn)語音控制技術(shù)從實驗室到具體工程應(yīng)用的跨越。龍門起重機(jī)（俗稱龍

53、門吊）是減輕裝卸工人勞動強(qiáng)度，改善工人操作條件，提高裝卸作業(yè)生產(chǎn)能力的大型起重和裝卸設(shè)備，用途十分的廣泛。在鐵路貨運裝卸、船泊長船段的吊裝、工廠內(nèi)部貨物的搬運、港口碼頭裝卸集裝箱等等，都需要龍門起重機(jī)的參與。為此我們機(jī)械部分選用龍門起重機(jī)來進(jìn)行設(shè)計。 </p><p>　　第三章 龍門起重機(jī)的電路圖的設(shè)計</p><p>　　3.1電路部分方案設(shè)計方框圖</p><p&

54、gt;　　圖3-1電路部分方案設(shè)計方框圖</p><p>　　如圖3-1所示，電路部分方案設(shè)計方框圖。計算機(jī)輸入控制信號到 USB-4761控制卡，控制卡與接觸器線圈相連，接觸器線圈主觸點與主控制電路連接，通過控制卡，就可控制線圈及其觸點，進(jìn)而控制主電路，在主電路中可根據(jù)需要，實現(xiàn)啟動、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)、制動等功能。</p><p>　　同時，輸出機(jī)械裝置上安裝行程開關(guān)，行程開關(guān)用于檢測機(jī)構(gòu)是

55、否運動到極限位置，行程開關(guān)與控制卡的數(shù)據(jù)采集端相連?？刂瓶ú杉谐涕_關(guān)的信號，并把信號傳輸給計算機(jī)。</p><p>　　3.2起重機(jī)電氣概述[6]</p><p>　　3.2.1龍門起重機(jī)機(jī)構(gòu)負(fù)載特點</p><p><b>　　1.起升機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　起升機(jī)構(gòu)屬于恒轉(zhuǎn)矩位能負(fù)載（對某一載荷下的負(fù)載，

56、轉(zhuǎn)矩不隨轉(zhuǎn)速變化，但在不同負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩是不同的）。龍門起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)，吊貨上升時都是阻力負(fù)載；下降時多數(shù)是動力負(fù)載，但當(dāng)空載或負(fù)載較輕，不是克服機(jī)構(gòu)摩察阻力時，也會出現(xiàn)阻力負(fù)載。其負(fù)載圖如圖3-2所示。一般情況下，最大靜負(fù)載轉(zhuǎn)矩約為電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的0.7~1.4倍。</p><p><b>　　2.運行機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　龍門起重機(jī)一般在室外工作，當(dāng)逆

57、風(fēng)運行時，除克服摩察阻力外，還要克服風(fēng)阻力，通常是阻力轉(zhuǎn)矩，最大靜負(fù)載轉(zhuǎn)矩經(jīng)常小于電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的0.7倍。運行機(jī)構(gòu)負(fù)載圖如圖3-3所示。對港口用龍門起重機(jī)，風(fēng)阻力占靜阻的比例相當(dāng)大，最大可達(dá)60%以上，因此，逆風(fēng)運行時阻力負(fù)載；而順風(fēng)運行時，往往是由阻力里負(fù)載變成動力負(fù)載。</p><p>　　圖3-2起升機(jī)構(gòu)負(fù)載圖 圖3-3運行機(jī)構(gòu)負(fù)載圖</p><p>

58、;　　3.2.2電動機(jī)的運行狀態(tài)和機(jī)械特性</p><p>　　電動機(jī)的運行狀態(tài)分電動狀態(tài)和制動（發(fā)電）狀態(tài)兩種。</p><p>　　在龍門起重機(jī)中，當(dāng)電機(jī)引進(jìn)電能時，電機(jī)開始運轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，這種運行狀態(tài)稱為電動狀態(tài)。比如起升機(jī)構(gòu)起吊貨物上升時，電機(jī)處于電動狀態(tài)。此時，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是正的，因為電磁轉(zhuǎn)矩是幫助電機(jī)旋轉(zhuǎn)。經(jīng)常處于電動狀態(tài)的電機(jī)成為電動機(jī)。</p>&

59、lt;p>　　當(dāng)電動機(jī)上加上機(jī)械能，除去電機(jī)本身的損耗外，在電機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)換成電能，這種運行狀態(tài)稱為制動（發(fā)電）狀態(tài)。如起升機(jī)構(gòu)重載下降時，因貨物本身的重量便會下降，為了防止過大的加速度，須加一反向力矩，該力矩稱為制動力矩。此時電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是負(fù)的，因為該轉(zhuǎn)矩是阻止電機(jī)旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　在一定條件下，任何一臺電機(jī)，都可以上述兩種狀態(tài)中的某一種狀態(tài)。</p><p>　　根據(jù)電機(jī)

60、運行時轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系式n=f(M),可畫成圖線，成為電動機(jī)的機(jī)械特性。</p><p>　　電機(jī)運行在額定條件下（對感應(yīng)電機(jī)來說，即在額定電壓及額定頻率時，而且在轉(zhuǎn)子電路中又沒有附加電阻），所具有的機(jī)械特性稱為自然特性。對于在其它情況（接入電阻、改變電壓等）下的機(jī)械特性，通常稱為人為特性，討論人為特性的目的是為了使電動機(jī)的特性滿足拖動機(jī)械的工作需要。</p><p>　　機(jī)械特性的硬度通

61、常用機(jī)械特性對垂直坐標(biāo)軸傾斜角度α的正切來表示。當(dāng)點電動機(jī)的特性為直線時用下式表示：β=tgα=?M/?n，式中β—硬度系數(shù)（即曲線斜率）。</p><p>　　機(jī)械特性分為下列幾類：</p><p><b>　　1.絕對硬特性 </b></p><p>　　轉(zhuǎn)速不依賴負(fù)載的大小而變化（圖3-4中的直線1），同步電動機(jī)具有這種特性，此時，硬度系

62、數(shù)；</p><p><b>　　2.硬特性</b></p><p>　　轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變化很?。▓D3-4中直線2）。直流并激電動機(jī)及感應(yīng)電動機(jī)具有這種特性，此時，硬度系數(shù)β=（90~95）%。</p><p><b>　　3.軟特性</b></p><p>　　轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變化很大。直流串激電動機(jī)具有這

63、種特性，它的硬度系數(shù)β一般小于80%。</p><p>　　為分析電動機(jī)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，可將其機(jī)械特性畫在直角坐標(biāo)系的四個象限</p><p>　　圖3-4 電動機(jī)的機(jī)械特性硬度</p><p>　　中（圖3-5）。坐標(biāo)系表示轉(zhuǎn)速(n)的負(fù)方向則表示負(fù)載下降或小車向后運行時電動機(jī)的轉(zhuǎn)向。橫坐標(biāo)表示拖動轉(zhuǎn)向（M）,當(dāng)電動機(jī)的拖動轉(zhuǎn)矩與上述假定的正轉(zhuǎn)速（n）方向一致時為正，

64、相反為負(fù)。</p><p>　　圖3-5 電動機(jī)的機(jī)械特性</p><p>　　如圖3-5所示，特性曲線在第一象限內(nèi)表示電動機(jī)正傳，處于電動狀態(tài)下工作。屬于這種運行狀態(tài)的如龍門起重機(jī)的小車運行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)。對運行機(jī)構(gòu)而言，電磁轉(zhuǎn)矩（M）克服了小車運行阻力矩，使之運行；對起升機(jī)構(gòu)而言，電磁轉(zhuǎn)矩克服了吊貨重量引起的阻力矩，使貨物上升。</p><p>　　特性曲線在第

65、二象限內(nèi)表示電動機(jī)正傳，但在制動（發(fā)電）狀態(tài)下工作。如運行機(jī)構(gòu)受外力（順風(fēng)與下坡等）作用前進(jìn)時，防止小車的加速度過大而需要制動。此時，電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生了阻止機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動的制動轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　特性曲線在第三象限內(nèi)表示電動機(jī)反轉(zhuǎn)，在電動狀態(tài)下工作。對于運行機(jī)構(gòu)與第一象限相同，只是方向相反；對于起升機(jī)構(gòu)由于吊貨重量較輕，則屬輕載強(qiáng)力下降特性。這些機(jī)械特性曲線不僅提供了電動機(jī)在各種運行狀態(tài)下關(guān)于n=f(M)變化特點的

66、概念，而且還可以利用特性曲線很容易地解決有關(guān)拖動運行的問題。例如，可以用圖解法求出起動和調(diào)速電阻的大??；可以清楚地看出電動機(jī)由一種運行狀態(tài)過渡到另一種運行狀態(tài)時轉(zhuǎn)矩變化的情況等。</p><p>　　3.2.3起重機(jī)及電動機(jī)的特點以及類型</p><p>　　起重機(jī)的工作特點是重復(fù)短時的，頻繁的啟動、制動及反轉(zhuǎn)；有顯著的機(jī)械振動和沖擊，經(jīng)常過載等。為了滿足上述工作特點的要求，專門生產(chǎn)起重及

67、冶金用電動機(jī)。該電動機(jī)具有以下特點：</p><p>　　一、電動機(jī)按重復(fù)短時運行方式制造，不同的負(fù)載持續(xù)率（JC值），電動機(jī)具有不同的功率。而負(fù)載持續(xù)率分為JC=15%、JC=25%、JC=40%、JC=60%、JC=100%（即連續(xù)工作）五種。</p><p>　　二、電動機(jī)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和過載能力（最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的2.8倍），能承受經(jīng)常的機(jī)械沖擊及振動，適用于頻繁的啟動、制動

68、及反轉(zhuǎn)。</p><p>　　三、電動機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪矩（GD的平方）較小，轉(zhuǎn)子長度與其直徑比值（L/D）較大，因而啟動時間較小，且啟動損耗較少。</p><p>　　龍門起重機(jī)上常用的感應(yīng)電動機(jī)有JZR、JZ、JZR2、JZ2等系列，它們的技術(shù)指出特性可查閱有關(guān)設(shè)計手冊。</p><p>　　其中JZR系列電機(jī)在起重機(jī)械中應(yīng)用的電動機(jī)工作情況比較繁重，這主要表現(xiàn)在：電動

69、機(jī)是以重復(fù)而短暫方式工作的，故每小時結(jié)合次數(shù)很多；每次起動都會引起很大的過載和沖擊；工作環(huán)境經(jīng)常是惡劣的（如露天、潮濕、多塵以及高溫條件）等。因此在電機(jī)制造業(yè)的產(chǎn)品中備有為起重機(jī)械和冶金機(jī)械專用起重機(jī)。這類電動機(jī)的特點，是具有較高的過載能力和較小的飛輪轉(zhuǎn)矩。我國生產(chǎn)的起重機(jī)專用的三相交流電動機(jī)標(biāo)準(zhǔn)型號有：JZR型繞線式異步電動機(jī)和JZ型鼠籠式異步電動機(jī)兩種。但是，只有在工作不繁重和功率較小的小車運行機(jī)構(gòu)中，才采用鼠籠式異步電動機(jī)。雖然我

70、們設(shè)計的起重機(jī)的起重為5噸，即功率較小，但其中要求起重機(jī)的工作比較繁重，而且能夠調(diào)速，比如：用于廢舊汽車處理站的起重機(jī)。所以選繞線式異步電機(jī)作為起重電機(jī)。</p><p>　　3.3啟動控制電路的分析</p><p>　　在所設(shè)計的龍門起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)和運行機(jī)構(gòu)中，采用兩種不同的電機(jī)啟動方式，主要是基于兩者工作特點，以及制造和使用成本的考慮。定子串電阻降壓啟動的優(yōu)點是控制線路結(jié)構(gòu)簡單，成本低

71、，動作可靠，提高了功率因數(shù)，有利于保證電網(wǎng)質(zhì)量。轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動控制電路中，由于等值阻抗隨轉(zhuǎn)子電流頻率減小而自動下降（自動變阻）從而只須一級變阻器就可以把電動機(jī)平穩(wěn)地起動起來。行走機(jī)構(gòu)特別要求行走平穩(wěn)，所以采用轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動；而起升機(jī)構(gòu)的電機(jī)功率較大，啟動時對電網(wǎng)的影響較大，而定子串電阻降壓啟動剛好克服了這一缺點。采用定子串電阻降壓啟動，已經(jīng)能滿足了設(shè)計的使用要求，而且頻敏變阻器的價格較電阻器的高。所以在該設(shè)計中，起重機(jī)的起升

72、機(jī)構(gòu)和運行機(jī)構(gòu)采用了兩種不同的電機(jī)啟動方式。</p><p>　　3.3.1定子串電阻降壓啟動</p><p>　　在起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的電路設(shè)計中，采用的是定子串電阻降壓啟動。即在三相定子電路中串接電阻（或電抗）來降低定子繞組上的電壓，使電動機(jī)在降低了的電壓下起動，以達(dá)到限制起動電流的目的。一旦電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定值時，切除串聯(lián)電阻（或電抗），使電動機(jī)進(jìn)入全電壓正常運行。這種線路的設(shè)計思想，通

73、常都是采用時間原則，按時切除啟動時串入的電阻（或電抗），以完成起動過程。在具體線路中，可采用人工手動控制或時間繼電器自動控制來加以實現(xiàn)。顯然，這種方法會消耗大量的電能且裝置成本較高，一般僅是適用于繞線式交流電動機(jī)的一些特殊場合下使用，如起重機(jī)械等[3]。</p><p>　　圖3-6定子串電阻降壓啟動控制線路</p><p>　　如圖3-6所示，定子串電阻降壓起動控制線路。其工作過程如下：

74、 </p><p>　　初始狀態(tài)，N11-C11通道斷開；啟動，計算機(jī)給控制卡USB-4761發(fā)出指令信號，N11-C11通道閉合，線圈KM7得電，主觸點KM7閉合，電機(jī)定子串電阻降壓啟動，時間繼電器KT延時得電開始計時；時間繼電器KT延時一段時間，得電，輔助觸電KT閉合，線圈KM9得電，同時常開輔助觸點KM9閉合，自鎖，常閉輔助觸點KM9斷開，時間繼電器KT失電，常開輔助觸點KT斷開。</p&g

75、t;<p>　　定子串電阻降壓啟動的優(yōu)點是控制線路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，動作可靠，提高了功率因數(shù)，有利于保證電網(wǎng)質(zhì)量。但是，電阻上的功率損耗大。啟動電阻一般采用由電阻絲繞制的板式電阻。為降低功率損耗，可采用電抗器代替電阻，但價格較貴，成本較高。</p><p>　　3.3.2轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動</p><p>　　頻敏變阻器是根據(jù)通過其交流電的頻率f高、低呈現(xiàn)不同的電阻值改變電

76、阻的設(shè)備；原理是根據(jù)LC并聯(lián)諧振時呈高阻特性的原理制成的；在電動機(jī)起動過程中，由于等值阻抗隨轉(zhuǎn)子電流頻率減小而自動下降（自動變阻）從而只須一級變阻器就可以把電動機(jī)平穩(wěn)地起動起來。</p><p>　　圖3-7 轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動控制電路</p><p>　　如圖3-7所示，電動機(jī)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動電路。其工作過程如下：</p><p>　　初始狀態(tài)，異步電機(jī)處于

77、停轉(zhuǎn)狀態(tài)；要求異步電機(jī)啟動，計算機(jī)發(fā)給USB-4761控制卡指令信號，N5-C5通道接通，線圈KM3得電，主觸點KM3閉合，N7-C7通道接通，線圈Q3得電，主觸點Q3閉合，異步電機(jī)啟動；異步電機(jī)啟動時，轉(zhuǎn)子電流的頻率是50赫茲，頻敏電阻器的LC并聯(lián)諧振，呈高阻性，增大了啟動電阻，限制了啟動電流，增大啟動轉(zhuǎn)矩，改變電機(jī)的機(jī)械特性；當(dāng)異步電機(jī)正常運行時，轉(zhuǎn)子電流的頻率是幾個赫茲，此時LC處于非并聯(lián)諧振狀態(tài)，呈低阻性，電阻最小，等于將轉(zhuǎn)子三

78、相繞組短接，恢復(fù)三相異步電機(jī)的額定運行狀態(tài)。</p><p>　　頻敏變阻器可以直接傳入轉(zhuǎn)子繞組一起轉(zhuǎn)動，并且自動實現(xiàn)變阻，省去了轉(zhuǎn)子滑環(huán)、電刷，使繞線式異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單化。</p><p>　　3.4制動控制電路的分析</p><p>　　在該電路設(shè)計中，電機(jī)采用的是反接制動控制。它是電動機(jī)電氣制動方法之一， 電動機(jī)需要反接制動時，可將電動機(jī)電源線任意兩相對調(diào)，

79、電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場立即改變方向，但電動機(jī)轉(zhuǎn)子由于慣性依然保持原來的轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電勢和電流方向改變電磁轉(zhuǎn)矩方向也隨之改變，與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，起到制動作用，使電動機(jī)迅速停止。為了保證制動準(zhǔn)確，在電動機(jī)轉(zhuǎn)速低于100r/sin時，利用電動機(jī)軸所接的速度繼電器常開觸點斷開，從而斷開控制電路，接觸器線圈失電釋放，主觸頭斷開電動機(jī)及時脫離電源，準(zhǔn)確停止防止反向起動。如圖3-8所示，電動機(jī)反接制動控制線路[3]。其工作過程如下：</p>

80、;<p>　　初始狀態(tài)，電機(jī)高速運轉(zhuǎn)，N11-C11通道閉合，N10-C10通道斷開，線圈KM7得電，主觸電KM7閉合，輔助觸點KM7斷開，速度繼電器KS閉合；要求電機(jī)停轉(zhuǎn)，計算機(jī)給控制卡USB-4761發(fā)出指令信號，N11-C11通道斷開，線圈KM7失電，輔助常閉觸點KM7閉合；同時，N10-C10通道閉合（速度繼電器的常開輔助觸點KS此時仍保持閉合狀態(tài)），線圈KM5得電，主觸點KM5閉合，輔助常閉觸點KM5斷開，電機(jī)進(jìn)

81、入反接制動狀態(tài)，其中常閉輔助觸點KM7與常閉輔助觸點KM5實現(xiàn)電機(jī)反接制動時的互鎖。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于100r/min時，速度繼電器的常開輔助觸點KS復(fù)位（斷開），恢復(fù)到非動作狀態(tài)，線圈KM5失電，主觸點KM5釋放斷開，反接制動結(jié)束。</p><p>　　圖3-8電動機(jī)反接制動控制線路</p><p>　　由于電機(jī)反接制動時，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度接近于兩倍的同步速度，所以，定子繞組中流過的

82、反接制動電流相當(dāng)于全電壓啟動時電流的兩倍，因此，反接制動的特點之一是制動力大，制動迅速，效果好，多用在停止動作要求準(zhǔn)確的機(jī)械設(shè)備控制電路，但制動時有沖擊，制動不平穩(wěn)，而且能量損耗大，通常僅適用于較小容量電機(jī)的制動。為了減少沖擊電流通常要求在電動機(jī)主電路中傳入一定的電阻以限制反接制動電流。這個電阻，稱為反接制動制動電阻。反接制動得另一個要求，即在電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近于零時，即使切斷反向序電源，以防止反向再啟動。</p><p

83、>　　3.5換向控制電路的分析</p><p>　　三相交流電機(jī)的換向原理：任意交換三相交流電機(jī)其中兩相的相序，比如電機(jī)正轉(zhuǎn)時相序是A—B—C—A，那么反轉(zhuǎn)時的相序就可能是C—B—A—C或B—A—C—B或A—C—B—A。</p><p>　　如圖3-9所示，電動機(jī)換向控制線路。其工作過程如下：</p><p>　　初始狀態(tài)，電機(jī)處于正轉(zhuǎn)運行狀態(tài)，N5-C5通道

84、閉合，N4-C4通道斷開，線圈KM3有電，主觸點KM3閉合，輔助常閉觸點KM3斷開，線圈KM4沒有電流流過，主觸點KM4斷開，輔助常閉觸點KM4閉合；要求電機(jī)反轉(zhuǎn)，計算機(jī)給控制卡USB-4761指令信號，N5-C5通道斷開，N4-C4通道閉合，線圈KM3失電，主觸點KM3斷開，輔助常閉觸點KM3閉合，線圈KM4得電，主觸點KM4閉合，輔助常閉觸點KM4斷開，電機(jī)反轉(zhuǎn)。其中輔助常閉觸點KM3和輔助常閉觸點KM4互鎖。</p>

85、<p>　　圖3-9電動機(jī)換向控制線路</p><p>　　3.6調(diào)速控制電路的分析</p><p>　　不管是小車運行機(jī)構(gòu)還是大車運行機(jī)構(gòu)，一般都希望有兩個速度。本設(shè)計中，是用頻敏變阻器——電阻器來控制的，快速時，切除電阻，慢速時，帶著電阻工作。 </p><p>　　如圖3-10所示，電動機(jī)調(diào)速控制線路。若要改變起重機(jī)行走機(jī)構(gòu)的速度，可以通過以下方式

86、來實現(xiàn)，其工作過程如下：</p><p>　　初始狀態(tài)，電機(jī)處于運行狀態(tài)，N7-C7通道斷開，線圈Q3沒電，主觸點Q3斷開；若要起重機(jī)行走機(jī)構(gòu)慢速行走，計算機(jī)給控制卡USB-4761發(fā)出指令信號，N6-C6通道斷開，線圈Q4失電，主觸點Q4斷開，串入電阻，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，起重機(jī)慢速行走；反之，若要起重機(jī)行走機(jī)構(gòu)快速行走，計算機(jī)給控制卡USB-4761發(fā)出指令信號， N6-C6通道閉合，線圈Q4得電，主觸點Q4閉合，

87、切除電阻，電機(jī)轉(zhuǎn)速上升，起重機(jī)快速行走。</p><p>　　圖3-10 電動機(jī)調(diào)速控制線路</p><p>　　3.7行走機(jī)構(gòu)控制電路的分析</p><p>　　3.7.1大車行走機(jī)構(gòu)控制電路的分析</p><p>　　如圖3-11大車行走機(jī)構(gòu)主電路圖，圖3-12大車行走機(jī)構(gòu)控制電路所示，其工作過程如下分析如下：</p>&l

88、t;p>　　啟動：大車行走機(jī)構(gòu)采用的是轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動，前面已經(jīng)詳細(xì)闡述，不再累述。值得注意的是：這兒是四個電機(jī)同時啟動，在四個電機(jī)啟動的同時，制動電磁鐵得電，松閘。</p><p>　　制動：因為大車行走機(jī)構(gòu)的運行速度很慢，所以不需要增加制動裝置。直接切斷大車行走機(jī)構(gòu)的控制電路，即計算機(jī)給控制卡指令信號，N0-C0通道斷開，線圈KM1斷電，主觸點KM1斷開，大車行走機(jī)構(gòu)電機(jī)停轉(zhuǎn)；同時，制動電磁鐵失電，

89、抱閘。</p><p>　　換向：換向前面已經(jīng)詳細(xì)闡述，這兒不再累述。 </p><p>　　調(diào)速：采用的是轉(zhuǎn)子串電阻逐級切除電阻調(diào)速，屬于無級調(diào)速。前面已經(jīng)詳細(xì)闡述，這兒不再累述。</p><p>　　圖3-11大車行走機(jī)構(gòu)主電路</p><p>　　圖3-12大車行走機(jī)構(gòu)控制電路</p><p>　　3.7.2小車

90、行走機(jī)構(gòu)控制電路的分析</p><p>　　圖3-13 龍門起重機(jī)小車行走機(jī)構(gòu)控制電路</p><p>　　如圖3-13所示，龍門起重機(jī)小車行走機(jī)構(gòu)控制電路。其啟動、調(diào)速、換向、制動換向前面已經(jīng)詳細(xì)闡述，這兒不再累述。</p><p>　　行程開關(guān):將在起升機(jī)構(gòu)控制電路中詳細(xì)闡述，這兒不再累述。</p><p>　　3.8起升電路的分析<

91、;/p><p>　　如圖3-14 所示，龍門起重機(jī)起升主電路圖；如圖3-15 所示，龍門起重機(jī)起升控制電路。其工作過程分析如下：</p><p>　　啟動:計算機(jī)給控制卡發(fā)出指令信號，N11-C11通道閉合，線圈KM7得電，主觸點KM7閉合，電機(jī)定子串電阻降壓啟動，時間繼電器KT延時得電開始計時，同時制動電磁鐵得電，松閘，起升機(jī)構(gòu)開始運行；時間繼電器KT延時一段時間，得電，輔助觸電KT閉合，線

92、圈KM9得電，同時常開輔助觸點KM9閉合，自鎖，常閉輔助觸點KM9斷開，時間繼電器KT失電，常開輔助觸點KT斷開。</p><p>　　圖3-14龍門起重機(jī)起升主電路</p><p>　　圖3-15 龍門起重機(jī)起升控制電路</p><p>　　制動：此時，電機(jī)高速運轉(zhuǎn)，有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)兩種狀態(tài)。正轉(zhuǎn)時，N11-C11通道閉合，N10-C10通道斷開；反轉(zhuǎn)時，N11-C1

93、1斷開通道斷開，N10-C10通道閉合，N9-C9通道閉合。正轉(zhuǎn)時制動，計算機(jī)給控制卡USB-4761發(fā)出指令信號，N11-C11通道斷開，線圈KM7失電，輔助常閉觸點KM7閉合；同時，N10-C10通道閉合（速度繼電器的常開輔助觸點KS此時仍保持閉合狀態(tài)），線圈KM5得電，主觸點KM5閉合，輔助常閉觸點KM5斷開，電機(jī)進(jìn)入反接制動狀態(tài)，其中常閉輔助觸點KM7與常閉輔助觸點KM5實現(xiàn)電機(jī)反接制動時的互鎖。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于100r/min時

94、，速度繼電器的常開輔助觸點KS復(fù)位（斷開），恢復(fù)到非動作狀態(tài)，線圈KM5失電，主觸點KM5釋放斷開，正轉(zhuǎn)反接制動結(jié)束。反轉(zhuǎn)時制動，計算機(jī)給控制卡USB-4761發(fā)出指令信號，N9-C9通道斷開，線圈KM6失電，主觸點KM7斷開，電機(jī)進(jìn)入反轉(zhuǎn)反接制動狀態(tài)。</p><p>　　換向：此時電機(jī)處于正轉(zhuǎn)運行狀態(tài)，即N10-C10通道斷開，N11-C11通道閉合，且主觸點KM9處于閉合狀態(tài)。要求電機(jī)反轉(zhuǎn)，計算機(jī)給控制卡U

95、SB-4761指令信號，N11-C11通道斷開，N10-C10通道閉合，N9-C9通道閉合，線圈KM7失電，主觸點KM7斷開，輔助常閉觸點KM7閉合，線圈KM5得電，主觸點KM5閉合，輔助常閉觸點KM4斷開，電機(jī)反轉(zhuǎn)。其中輔助常閉觸點KM3和輔助常閉觸點KM4互鎖。</p><p>　　要求起升機(jī)構(gòu)停在空中的任一位置，則可利用換向和反接制動一起來實現(xiàn)。電機(jī)的正反轉(zhuǎn)（換向），可實現(xiàn)起升機(jī)構(gòu)的上升和下降。反接制動的制

96、動力大，制動迅速，效果好，而且制動準(zhǔn)確，多用在停止動作要求準(zhǔn)確的機(jī)械設(shè)備控制電路。</p><p>　　行程開關(guān): 小車行走機(jī)構(gòu)上安置了行程開關(guān)裝置，用于檢測機(jī)構(gòu)是否運動到極限位置。當(dāng)小車運動到極限位置時，行程開關(guān)閉合。此時，行程開關(guān)與USb-4761控制卡數(shù)據(jù)采集端口相連，控制卡采集控制卡的信號，并反饋到計算機(jī)，計算機(jī)通過程序處理，反饋給語音控制人員。</p><p>　　第四章 龍門起

97、重機(jī)的電器元件選擇</p><p>　　4.1 USB—4761控制卡的結(jié)構(gòu)及其功能介紹</p><p>　　支持USB 2.0 ，攜帶方便，無需外部電源，有12路繼電器輸出通道，12路隔離數(shù)字量輸入，顯示繼電器狀態(tài)的LED指示燈，8個C型繼電器輸出通道，輸入通道高電壓隔離(2，500VDC)，高ESD保護(hù)(2，000VDC) ，寬輸入范圍(5~30VDC)，中斷處理能力 ，模塊接線端子。

98、 </p><p>　　USB-4761是一款USB總線的繼電器輸出和隔離數(shù)字量輸入輸出模塊。它提供12路帶2，500VDC隔離保護(hù)的隔離數(shù)字量輸入，用于在噪聲環(huán)境下接受數(shù)字量輸入；以及提供8路繼電器輸出，用于開/關(guān)控制設(shè)備或小型電力開關(guān)。為了便于監(jiān)視，每個繼電器都帶有一個顯示其開/關(guān)狀態(tài)的紅色LED指示燈。USB-4761帶有8個光隔離數(shù)字量輸入通道，非常適合噪聲環(huán)境下或有漂移電壓情況下的數(shù)字量輸入。</

99、p><p>　　4.2行走機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇</p><p>　　4.2.1運行靜阻力的計算[1]</p><p><b>　　1.運行阻力</b></p><p>　　式中 ——起重機(jī)運行靜阻力（牛）；</p><p>　　——起重機(jī)運行摩擦阻力（牛）；</p><p>　　——

100、起重機(jī)在有坡度軌道上運行時須克服由起重機(jī)重量分力引起的阻力（牛）；</p><p>　　——室外起重機(jī)運行時由風(fēng)載荷引起的阻力（牛）；</p><p><b>　　運行摩擦阻力</b></p><p>　　起重機(jī)滿載運行時的最大摩擦阻力</p><p>　　式中——起升載荷重量（牛）；</p><p&

101、gt;　　——起重機(jī)自重（牛）；</p><p>　　——滾動摩擦系數(shù)（厘米）；</p><p>　　——軸承內(nèi)徑（厘米）；</p><p><b>　　——軸承摩擦系數(shù)；</b></p><p>　　——附加摩擦阻力系數(shù)；</p><p>　　——車輪直徑（厘米）；</p><

102、;p><b>　　——摩擦阻力系數(shù)；</b></p><p><b>　　g——重力加速度</b></p><p><b>　　已知：，</b></p><p><b>　　查表知：</b></p><p><b>　　可得：</b&

103、gt;</p><p>　　2.滿載運行時最大坡度阻力</p><p><b>　　已知：，</b></p><p><b>　　查表知：</b></p><p><b>　　可得：</b></p><p>　　3. 滿載運行時最大風(fēng)阻力</p&g

104、t;<p>　　式中——風(fēng)載體體型系數(shù)</p><p>　　——工作狀態(tài)時的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓（）</p><p>　　——起重機(jī)（小車）的擋風(fēng)面積（）</p><p>　　——物品的擋風(fēng)面積（）</p><p><b>　　已知：</b></p><p><b>　　查表[6]知：

105、，</b></p><p><b>　　可得：</b></p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　4.2.2按靜功率初選電機(jī){1}</p><p>　　1.滿載運行時電動機(jī)的靜功率</p><p>　　式中 ——起重機(jī)滿載運行時的靜阻力（牛）

106、</p><p><b>　　在室外工作時</b></p><p>　　——起重機(jī)的運行速度（米/分）</p><p><b>　　——機(jī)構(gòu)傳動效率</b></p><p><b>　　——電動機(jī)個數(shù)</b></p><p><b>　　已知：

107、</b></p><p><b>　　可得：</b></p><p>　　2.對于橋式、龍門起重機(jī)和裝卸橋的大小車運行機(jī)構(gòu)</p><p>　　式中 ——電動機(jī)起動時為克服慣性的功率增大系數(shù)，對于在室外工作的龍門起重機(jī)的大、小車和裝卸橋的大車運行機(jī)構(gòu)，取，可得：，</p><p>　　查表[1]選取電機(jī)（由大

108、連第二電機(jī)廠生產(chǎn)），其功率為1.5千瓦，額定轉(zhuǎn)速為925轉(zhuǎn)/分。</p><p>　　4.2.3起動時間驗算[6]</p><p>　　電動機(jī)的起動時間是根據(jù)所選電機(jī)的平均動力距扣除折算到電機(jī)軸上的靜力矩，用其剩余力矩來克服起動過程中的直線運動質(zhì)量和回轉(zhuǎn)運動質(zhì)量的慣性力矩而求得。</p><p>　　起動時間利用以下公式計算：</p><p>

109、;　　式中 ——運行機(jī)構(gòu)折算到電機(jī)軸上總的飛輪距，；</p><p>　　——電機(jī)軸上回轉(zhuǎn)質(zhì)量的飛輪距，應(yīng)為此軸上電機(jī)轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸器及制動輪的飛輪距之和（）；由相應(yīng)的產(chǎn)品目錄表中查取；</p><p><b>　　——電動機(jī)的數(shù)目；</b></p><p>　　——電動機(jī)的平均起動力矩（），其值為：</p><p>　　對