研制電磁制導(dǎo)小車的pid控制

設(shè)計(jì)（論文）專用紙目錄TOC\o"1-4"\h\u5805摘要 328656ABSTRACT 430940前言 513292本課題的發(fā)展及現(xiàn)狀 51395（1）國(guó)內(nèi)外的發(fā)展 515403（2）現(xiàn)狀 615306本課題的任務(wù)及意義 78328第一章設(shè)計(jì)方案 768301.1設(shè)計(jì)方案 7311181.1.1方案一 8249961.1.2方案二 954241.1.3方案選定 102383第二章電路設(shè)計(jì) 11189682.1電磁信號(hào)源電路 1151182.1.1功能及功能指標(biāo) 1198502.1.2電路構(gòu)思 128107電路結(jié)構(gòu)及工作原理： 1224219555電路： 1311507功率放大電路： 14164852.2.1晶體管的選擇 15273432.2.1工作原理及結(jié)構(gòu)： 17237442.3、LED電平顯示電路 19236852.3.1功能及指標(biāo)： 1992352.3.2電路構(gòu)思： 20261872.3.3電路結(jié)構(gòu)及工作原理： 21157872.4555構(gòu)成的占空比可調(diào)電路 22254402.4.1電路組成： 2374102.4.2功能 249632光敏電阻特性 242840占空比可調(diào) 25156392.4.2電路構(gòu)思 267448暫穩(wěn)態(tài) 26902自動(dòng)翻轉(zhuǎn) 27173022.5電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 28218332.5.1電路組成 2826301功能 2827180電路構(gòu)思 2922060元件特性 305684元件參數(shù)選擇 317965第三章整體電路設(shè)計(jì) 32188733.1整體電路 32205523.1.1整個(gè)系統(tǒng)工作原理 331314第四章設(shè)計(jì)問題及解決方法 34148344.1等效電阻與電機(jī)兩端電壓關(guān)系： 34231944.2調(diào)試運(yùn)行小車 35204204.2.1獲取等效電阻方法 35280514.2.2運(yùn)行小車中電磁傳感器位置的問題 3621551問題1及解決方法 3630835問題二及解決方法 3831440第5章設(shè)計(jì)成果 40327455.1主要成果 40325105.1.1功能 40322085.1.2技術(shù)參數(shù) 40224275.1.3產(chǎn)品（見附錄1） 41102815.1.4元件參數(shù)（見附錄2) 41150105.2操作流程步驟 4123803附錄1 4230225附錄2 4416921總結(jié)與體會(huì) 454373謝辭 4724598參考文選 4832677中英文翻譯 4931223英語原文： 4917392中文翻譯： 61摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是：研制電磁制導(dǎo)小車的PID控制，即在地面敷設(shè)一條通有交流信號(hào)的電纜線，由小車的兩個(gè)電磁傳感器（分別置于電纜兩側(cè)）探測(cè)電磁信號(hào)，小車在行駛中如偏離電纜，兩個(gè)電磁探頭輸出的信號(hào)將產(chǎn)生差值，經(jīng)控制電路使兩個(gè)小車驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生差值，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)引導(dǎo)，從而應(yīng)用于物流自動(dòng)化。關(guān)鍵詞：電磁制導(dǎo)；PID控制；電磁信號(hào)；自動(dòng)引導(dǎo)；信號(hào)產(chǎn)生差值；轉(zhuǎn)速產(chǎn)生差值A(chǔ)BSTRACTThegraduationdesigntaskisto:developmentofelectromagneticguidedvehicleofPIDcontrol,namelyintheacsignalonacablelayingontheground,twobythecarelectromagneticsensors(respectivelyinthecable)todetecttheelectromagneticsignal,thecarontheroadsuchasdeviationfromcable,twoelectromagneticsensoroutputsignalwillhavedifference,thecontrolcircuittomaketwocarsdrivingwheelspeeddifference,bootautomatically,whichisappliedtothelogisticsautomation.

Keywords:electromagneticguidance;PIDcontrol;Theelectromagneticsignal;Automaticguided;Signaldifference;Speeddifferenceisproduced前言本課題的發(fā)展及現(xiàn)狀（1）國(guó)內(nèi)外的發(fā)展AGV扮演物料運(yùn)輸?shù)慕巧呀?jīng)50多年了。第一輛AGV誕生于1953年，它是由一輛簡(jiǎn)易的AGC產(chǎn)品牽引式拖拉機(jī)改造而成的，帶有車兜，在一間雜貨倉庫中沿著布置在空中的導(dǎo)線運(yùn)輸貨物。到上世紀(jì)五十年代末到六十年代初期時(shí)，已有多種類型的牽引式AGV用于工廠和倉庫。20世紀(jì)70年代，基本的導(dǎo)引技術(shù)是靠感應(yīng)埋在地下的導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁頻率。通過一個(gè)叫做“地面控制器”的設(shè)備打開或關(guān)閉導(dǎo)線中的頻率，從而指引AGV沿著預(yù)定的路徑行駛。20世紀(jì)80年代末期，無線式導(dǎo)引技術(shù)引入到AGV系統(tǒng)中，例如利用激光和慣性進(jìn)行導(dǎo)引，這樣提高了AGV系統(tǒng)的靈活性和準(zhǔn)確性，而且，當(dāng)需要修改路徑時(shí)，也不必改動(dòng)地面或中斷生產(chǎn)。這些導(dǎo)引方式的引入，使得導(dǎo)引方式更加多樣化了。從20世紀(jì)80年代以來，自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車（AGV）系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中最大的專業(yè)分支之一，并出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的趨勢(shì)，成為現(xiàn)代化企業(yè)自動(dòng)化裝備不可缺少的重要組成部分。在歐、美等發(fā)達(dá)國(guó)家，發(fā)展最為迅速，應(yīng)用最為廣泛；在亞洲的日本和韓國(guó)，也得到迅猛的發(fā)展和應(yīng)用，尤其是在日本，產(chǎn)品規(guī)格、品種、技術(shù)水平、裝備數(shù)量及自動(dòng)化程度等方面較為豐富，已經(jīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、流水線生產(chǎn)的程度。在我國(guó)，隨著物流系統(tǒng)的迅速發(fā)展，AGV的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)展，如何能夠開發(fā)出能夠滿足用戶各方面需求（功能、價(jià)格、質(zhì)量）的AGV系統(tǒng)技術(shù)是未來我們必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問題。綜合分析AGV技術(shù)的發(fā)展，我們不難分析出國(guó)內(nèi)外AGV有兩種發(fā)展模式：第一種是以歐美國(guó)家為代表的全自動(dòng)AGV技術(shù)，這類技術(shù)追求AGV的自動(dòng)化，幾乎完全不需要人工的干預(yù)，路徑規(guī)劃和生產(chǎn)流程復(fù)雜多變，能夠運(yùn)用在幾乎所有的搬運(yùn)場(chǎng)合。這些AGV功能完善，技術(shù)先進(jìn)；同時(shí)為了能夠采用模塊化設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)成本，提高批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，歐美的AGV放棄了對(duì)外觀造型的追求，采用大部件組裝的形式進(jìn)行生產(chǎn)；系列產(chǎn)品的覆蓋面廣：各種驅(qū)動(dòng)模式，各種導(dǎo)引方式，各種移載機(jī)構(gòu)應(yīng)有盡有，系列產(chǎn)品的載重量可從50kg到60000kg（60噸）。盡管如此，由于技術(shù)和功能的限制，此類AGV的銷售價(jià)格仍然居高不下。此類產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)有為數(shù)不多的企業(yè)可以生產(chǎn)，技術(shù)水平與國(guó)際水平相當(dāng)。第二種是以日本為代表的簡(jiǎn)易型AGV技術(shù)－－或只能稱其為AGC（AutomatedGuidedCart），該技術(shù)追求的是簡(jiǎn)單實(shí)用，極力讓用戶在最短的時(shí)間內(nèi)收回投資成本，這類AGV在日本和臺(tái)灣企業(yè)應(yīng)用十分廣泛，從數(shù)量上看，日本生產(chǎn)的大多數(shù)AGV屬于此類產(chǎn)品（AGC）。該類產(chǎn)品完全結(jié)合簡(jiǎn)單的生產(chǎn)應(yīng)用場(chǎng)合（單一的路徑，固定的流程），AGC只是用來進(jìn)行搬運(yùn)，并不刻意強(qiáng)調(diào)AGC的自動(dòng)裝卸功能，在導(dǎo)引方面，多數(shù)只采用簡(jiǎn)易的磁帶導(dǎo)引方式。由于日本的基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)達(dá)，AGC生產(chǎn)企業(yè)能夠?yàn)槠渑渲蒙蠋缀鹾?jiǎn)單得不能再簡(jiǎn)單的功能器件，使AGC的成本幾乎降到了極限。這種AGC在日本80年代就得到了廣泛應(yīng)用，2002到2003年達(dá)到應(yīng)用的頂峰。由于該產(chǎn)品技術(shù)門檻較低，目前國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)可生產(chǎn)此類產(chǎn)品。（2）現(xiàn)狀隨著物流系統(tǒng)的迅速發(fā)展,AGV的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)展,AGV系統(tǒng),研究設(shè)計(jì)一種基于電磁導(dǎo)航的無人駕駛小車系統(tǒng)方案.通過實(shí)際硬件實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)能夠達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求,能夠廣泛運(yùn)用于工業(yè)、軍事、交通運(yùn)輸、電子等領(lǐng)域,具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力,很強(qiáng)的抗干擾能力和目標(biāo)識(shí)別能力。本課題的任務(wù)及意義本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是：研制電磁制導(dǎo)小車的PID控制，即在地面敷設(shè)一條通有交流信號(hào)的電纜線，由小車的兩個(gè)電磁傳感器（分別置于電纜兩側(cè)）探測(cè)電磁信號(hào)，小車在行駛中如偏離電纜，兩個(gè)電磁探頭輸出的信號(hào)將產(chǎn)生差值，經(jīng)控制電路使兩個(gè)小車驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生差值，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)引導(dǎo)，從而應(yīng)用于物流自動(dòng)化。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義是：高等工科院校的畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成教學(xué)計(jì)劃達(dá)到本科生培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。它通過深入實(shí)踐、了解社會(huì)、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)或撰寫論文等諸環(huán)節(jié)，著重培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決問題的能力和獨(dú)立工作能力、組織管理和社交能力；同時(shí)，對(duì)學(xué)生的思想品德，工作態(tài)度及作風(fēng)等諸方面都會(huì)有很大影響。對(duì)于增強(qiáng)事業(yè)心和責(zé)任感，提高畢業(yè)生全面素質(zhì)具有重要意義。是學(xué)生在校期間的昀后學(xué)習(xí)和綜合訓(xùn)練階段；是學(xué)習(xí)深化、拓寬、綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的重要過程；是學(xué)生學(xué)習(xí)、研究與實(shí)踐成果的全面總結(jié)；是學(xué)生綜合素質(zhì)與工程實(shí)踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗(yàn)；是實(shí)現(xiàn)學(xué)生從學(xué)校學(xué)習(xí)到崗位工作的過渡環(huán)節(jié)；是學(xué)生畢業(yè)及學(xué)位資格認(rèn)定的重要依據(jù)；是衡量高等教育質(zhì)量和辦學(xué)效益的重要評(píng)價(jià)內(nèi)容。第一章設(shè)計(jì)方案1.1設(shè)計(jì)方案功能：研制電磁制導(dǎo)小車的PID控制，如圖1所示即在地面敷設(shè)一條通有交流信號(hào)的電磁引導(dǎo)線，由小車的電磁傳感器1和電磁傳感器2（分別置于電纜兩側(cè)）探測(cè)電磁信號(hào)，小車在行駛過程中如果偏離電磁引導(dǎo)線，兩個(gè)電磁探頭輸出的信號(hào)將產(chǎn)生差值，經(jīng)相應(yīng)的控制電路使小車的兩個(gè)電機(jī)M1、M2驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生差值，由于兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速有差值，所以小車能夠平穩(wěn)的糾正偏差，從而實(shí)現(xiàn)小車能夠按照人為的預(yù)定的電磁引導(dǎo)線（路線）行駛實(shí)現(xiàn)自動(dòng)引導(dǎo)，從而應(yīng)用于物流自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、管理等。圖1功能原理圖1.1.1方案一先由放大電路將電磁傳感器輸出的信號(hào)放大為0—5的電壓信號(hào)，送單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入端，根據(jù)小車的轉(zhuǎn)向特性建立數(shù)學(xué)模型，經(jīng)單片機(jī)開關(guān)量輸出口（如p1.0口）送出相應(yīng)的脈寬信號(hào)，再經(jīng)功率放大電路驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)按相應(yīng)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)小車糾偏。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路M1A/D轉(zhuǎn)換放大電路單片電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路M1A/D轉(zhuǎn)換放大電路單片機(jī)8091電磁信號(hào)源電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路M1電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路M1圖2方案一框圖1.1.2方案二首先通過電磁信號(hào)源電路產(chǎn)生電磁信號(hào)，通過電磁傳感器把探測(cè)到的電磁信號(hào)由LED電平顯示電路顯示，從而把電磁信號(hào)強(qiáng)弱的變化轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)ED燈亮滅個(gè)數(shù)的變化，本設(shè)計(jì)采用4級(jí)顯示即控制四個(gè)LED燈亮滅的變化。由于可以通過555電路可構(gòu)成通過調(diào)節(jié)其中的某個(gè)電阻阻值的變化來產(chǎn)生占空比可調(diào)的脈寬電壓，如果這個(gè)電阻為光敏電阻，于是可以采用四級(jí)光電耦合的方式使555電路輸出占空比可調(diào)的脈寬即把上述中的光敏電阻阻值的變化轉(zhuǎn)化為通過LED燈亮滅個(gè)數(shù)的變化來控制光敏電阻阻值的變化。將該555電路的輸出端經(jīng)兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路分別驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1、M2,通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出光電耦合光電耦合等效電阻的大小與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中電機(jī)兩端的電壓之間的關(guān)系后，建立的起相應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系即PID控制關(guān)系，從而能夠有效控制電機(jī)能夠按相應(yīng)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。555占空比可調(diào)電路LED電平顯示電磁引導(dǎo)線信號(hào)源電路電磁傳感器 四級(jí)光電耦合555占空比可調(diào)電路LED電平顯示電磁引導(dǎo)線信號(hào)源電路電磁傳感器電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路M2M1M2M1 圖3方案二框圖 1.1.3方案選定兩個(gè)方案各有優(yōu)勢(shì)，使用方案一的話控制起來比較方便，但使用過程中存在死機(jī)現(xiàn)象，對(duì)設(shè)計(jì)者編寫程序的能力也有很強(qiáng)的要求，而且在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)問題則需要對(duì)硬件和軟件兩方面進(jìn)行檢查這種帶來不便。采用方案二控制起來有一定的難度，而去糾偏的精度沒有方案一的好但也能很好的對(duì)小車的糾偏進(jìn)行有效的PID控制，但方案的話是純硬件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)起來比較方便，遇到問題時(shí)也不需要考慮程序書寫是否錯(cuò)誤的影響，所排障比方案一容易，綜合起來方案二比方案一好一點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)時(shí)采用方案一的方法。電路設(shè)計(jì)2.1電磁信號(hào)源電路圖4電磁信號(hào)源電路圖2.1.1功能及功能指標(biāo)圖4為設(shè)計(jì)方案中為電磁信號(hào)源電路，通過本電路能夠產(chǎn)生本設(shè)計(jì)所需要的電磁信號(hào)源，其輸出連接電磁引導(dǎo)線即可在電磁引導(dǎo)線上產(chǎn)生電磁信號(hào)；在設(shè)計(jì)前實(shí)驗(yàn)本設(shè)計(jì)的提供的電磁傳感器的特性時(shí)發(fā)現(xiàn)電磁傳感器的諧振頻率存在不一致性但本設(shè)計(jì)采用電磁傳感器的頻率約為21.48KHZ的諧振頻率,因此設(shè)計(jì)電磁信號(hào)源電路時(shí)產(chǎn)生的頻率應(yīng)該與電磁傳感器的諧振頻率相符合，因?yàn)樵谠擃l率下工作電磁傳感器的抗干擾能力較強(qiáng)。2.1.2電路構(gòu)思555電路是一種中規(guī)模集成電路，只要在外部配上RX1、R2、C2、C3等阻容元件，就可以方便地構(gòu)成脈沖產(chǎn)生和整形電路，555電路加上相應(yīng)的外圍電路即可構(gòu)成555多諧振蕩器，多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，當(dāng)電路連接好之后，只要接通電源，在其輸出端便可獲得矩形脈沖，由于矩形脈沖中除基波外還含有極豐富的高次諧波，所以把這種電路叫做多諧振蕩器；電磁信號(hào)是一種震蕩信號(hào)而矩形脈沖就是一種震蕩信號(hào)于是可由555電路加外圍電路構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生震蕩信號(hào)（交變的電信號(hào)），按理來說555電路構(gòu)成的多諧振蕩器其輸出端輸出的震蕩信號(hào)可直接使用即直接連接電磁引導(dǎo)線，但經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)直接使用由555電路產(chǎn)生的震蕩信號(hào)直接連接電磁引導(dǎo)線時(shí)，在該引導(dǎo)線上產(chǎn)生的電磁信號(hào)不是很強(qiáng)，因此小車在沿著電磁引導(dǎo)線行駛時(shí)尋線效果將會(huì)不佳，故本設(shè)計(jì)中加入了由三級(jí)管構(gòu)成的功率放大電路來加強(qiáng)引導(dǎo)線上的電磁信號(hào)（如圖4晶體管部分所示）。電路結(jié)構(gòu)及工作原理：本設(shè)計(jì)電磁信號(hào)源電路由兩部分構(gòu)成即555電路構(gòu)成震蕩信號(hào)電路和由三極管構(gòu)成功的率放大電路，如圖5框圖所示。圖5電磁信號(hào)源框圖555電路：555電路內(nèi)部電路如圖6所示接通電源前電容C2上無電荷，所以接通電源瞬間，C2來不及充電，故電容C2兩端電壓為，比較器C1輸出為1、C2輸出為0，基本RS觸發(fā)器的起始狀態(tài)為、=0,3腳輸出、截止。、=0、，截止是一種暫穩(wěn)態(tài)，因?yàn)樵诖藸顟B(tài)下，電容C2充電、緩慢升高，進(jìn)行充電，充電回路為，當(dāng)電容C2充電上升到時(shí)，比較器C1輸出跳變?yōu)?，基本RS觸發(fā)器立即翻轉(zhuǎn)到0狀態(tài)，=0、=1、,飽和導(dǎo)通。此時(shí)=0、=1是555電路內(nèi)部電路的另一種暫穩(wěn)態(tài)，因?yàn)樵谶@種狀態(tài)下，電容C2放電、緩慢下降，進(jìn)行放電，放電回路為；當(dāng)電容放電C2放電、下降到時(shí)，比較器C2輸出跳變?yōu)?，基本RS觸發(fā)器立即翻轉(zhuǎn)到1狀態(tài)，，=0、，截止變?yōu)槠鹗紶顟B(tài)。電容C2這樣交替充電、放電，接通電源后電路的狀態(tài)不斷來回翻轉(zhuǎn)—振蕩，于是在輸出端就產(chǎn)生了矩形脈沖。由于本設(shè)計(jì)電磁傳感器存在諧振頻率不是很穩(wěn)定的問題即電磁傳感器的諧振頻率不固定，因此單一頻率信號(hào)的電磁信號(hào)源在實(shí)際操作中中使用起來不方便因此本設(shè)計(jì)采用的是可調(diào)555頻率可調(diào)占空比可調(diào)的電路構(gòu)成占空比，，這種情況下只要改變電位器活動(dòng)端的位置，就可以方便的調(diào)節(jié)占空比q,當(dāng)RX1=R2時(shí)，q=0.5，此時(shí)將輸出對(duì)稱的矩形脈沖；震蕩信號(hào)頻率電位器(RX1可變電阻值范圍為)。由于產(chǎn)生震蕩信號(hào)的頻率要約要約等于電磁傳感器的諧振頻率21.48KHZ，因此在相應(yīng)元器件阻值大小的選擇上以這個(gè)為目的來進(jìn)行選擇，但本設(shè)計(jì)使用上采用了，電位器RX1的變化范圍為，電容的阻值大?。ㄉ鲜鲈骷柚档倪x擇不是唯一的，只要能夠得到震蕩信號(hào)頻率約等于上述選用的電磁傳感器諧振頻率的R2、R1、C0都可以本設(shè)計(jì)的要求），通過上述公式以及采用的元器件阻值計(jì)算得到震蕩信號(hào)的頻率范圍約為14.3KHZ~28.6KHZ。（1）當(dāng)時(shí)，通過公式計(jì)算得最高頻率。（2）當(dāng)時(shí)，通過公式計(jì)算的最低頻率。本設(shè)計(jì)需要的最佳頻率約為21.48KHZ的震蕩頻率故通可過調(diào)節(jié)電位器RX1阻值大小來得到約為21.48KHZ的震蕩信號(hào)頻率。功率放大電路：功率放大電路由三極管T2、R2、R3構(gòu)成，其中R2、R3均作為限流電阻；R3對(duì)三極管的基極電流進(jìn)行限制、555電路輸出端的最高電壓約為故流過基極的最大電流，通過基極的一般都電流較小，所以在選取R3的阻值時(shí)，因盡可能使基極電流較小，因此選取的R3阻值只要符合這個(gè)要求就行，本設(shè)計(jì)采用R3=500來進(jìn)行限流并產(chǎn)生基極電流；合理的選取R4才能得到合適的管壓降并產(chǎn)生合適的集極電流，只要R4的選取使集極的飽和電流>即讓三極管不可能工作在飽和狀態(tài)的值都可以本設(shè)計(jì)采用R4=20。555輸出端連接由三極管構(gòu)成的功率放大電路后，即可在連接的電磁引導(dǎo)線上產(chǎn)生尋線效果俱佳的震蕩信號(hào)即電磁信號(hào)。圖6555電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.2.1晶體管的選擇圖4電路為電磁信號(hào)源電路部分的設(shè)計(jì)：先確定電磁線電流為1A、晶體管T2工作在飽和區(qū)，所選用晶體管T2的型號(hào)為TIP41C，晶體管TIP41C的主要參數(shù)為：電流-集電極截止（最大）：700µA最大集電極流--基極直流電壓：最大值120V發(fā)射極直流電壓：最大值100V基極直流電壓：最大值5V最高有效結(jié)溫：最大值150攝氏度封裝形式：直插封裝TO-220管腳：B、C、E（正面看）最大電流允許值：6A最大耗散率：65W放大倍數(shù)：65功率-：2W安裝類型：通孔包裝：散裝晶體管類型：NPN在某Ic、Vce時(shí)的最小直流電流增益(hFE)：15@3A,4V主要用途：適用于電子開關(guān)線路主要特點(diǎn)：功率大、驅(qū)動(dòng)電流大性質(zhì)：低頻或音頻放大（LF），功率放大（L）根據(jù)晶體管TIP41C的主要參數(shù)選取放大倍數(shù)為50，由此計(jì)算得：實(shí)際中沒有4.8、115的電阻，所以以的電阻代的電阻代替。2.2電磁傳感器2.2.1工作原理及結(jié)構(gòu)：電磁感應(yīng)式傳感器又稱電動(dòng)勢(shì)式傳感器，是利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)量（如振動(dòng)、位移、轉(zhuǎn)速等）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。它是利用導(dǎo)體和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在導(dǎo)體兩端輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的。它是一種機(jī)-電能量變換型傳感器，不需要供電電源，電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，輸出阻抗較小，又具有一定的頻率響應(yīng)范圍（10~1000HZ),所以得到普遍應(yīng)用。電磁感應(yīng)式傳感器是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，N匝線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力線或線圈所在磁場(chǎng)的磁通變化時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E(V)大小取決于穿過線圈的磁通（Wb)的變化率，即本設(shè)計(jì)使用的電磁傳感器采用5W220/2x6v電源變壓器的原邊繞組做線圈，將變壓器E型鐵芯改為條型鐵芯，制成有條型鐵芯的兩個(gè)線圈作為電磁傳感器，電路圖如7所示條形磁鐵用來增強(qiáng)磁場(chǎng)從而增加感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)從而感應(yīng)效果也會(huì)變得很好。 圖7電磁傳感器根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，交變電流會(huì)在周圍產(chǎn)生交變的電磁場(chǎng)。導(dǎo)線中的電流按一定規(guī)律變化時(shí)，導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)也將發(fā)生變化，則線圈中將感應(yīng)出一定的電動(dòng)勢(shì)；電磁引導(dǎo)線上的電流是交變的電流，因此會(huì)在電磁引導(dǎo)線的周圍產(chǎn)生按一定規(guī)律分布的和磁場(chǎng)。AGV小車在沿著電磁引導(dǎo)線構(gòu)成的路徑進(jìn)行行駛時(shí)，由條形磁鐵構(gòu)成的兩個(gè)線圈距離導(dǎo)線的距離、位置在不斷的變化，于是在線圈中產(chǎn)生的磁通量也在不斷的變化，由公式可知，分別在線圈1、線圈2的AB、CD兩端產(chǎn)生可變的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)u0、u1，故把兩個(gè)線圈的輸出端連接到LED電平顯示電路的輸入端將會(huì)使LED電平顯示器中LED燈亮滅個(gè)數(shù)產(chǎn)生變化，當(dāng)兩個(gè)線圈離電磁引導(dǎo)線的距離一樣時(shí)，兩個(gè)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是一樣的，此時(shí)LED顯示器中LED燈的亮滅個(gè)數(shù)也是一樣的當(dāng)兩個(gè)線圈距離電磁引導(dǎo)線的距離不一致時(shí)，兩個(gè)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將不一樣導(dǎo)致LED燈的亮滅個(gè)數(shù)也不一樣。靠近電磁引導(dǎo)線的線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E會(huì)大一點(diǎn)，遠(yuǎn)一點(diǎn)的產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)小一點(diǎn)，所以利用這一點(diǎn)我們可以對(duì)AGV小車的位置進(jìn)行檢測(cè)。2.2.2本設(shè)計(jì)所用電磁傳感器的特性：由于電磁傳感器在諧振頻率下工作時(shí)抗其它信號(hào)的干擾能力較強(qiáng)。因此需要測(cè)出本設(shè)計(jì)自作的電磁傳感器的特性，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得電磁傳感器的諧振頻率頻率約為21.48KHZ，由諧振頻率公式可計(jì)算得到電磁傳感器的電感L、電容C，本設(shè)計(jì)的電磁傳感器是自作的故在質(zhì)量和工藝方面很差，電磁傳感器的諧振頻率的特性不是非常穩(wěn)定，因此在給電磁傳感器提供信號(hào)的信號(hào)源為頻率可調(diào)最佳。2.3、LED電平顯示電路圖8LED電平顯示電路2.3.1功能及指標(biāo)：圖8所示電路是將由電磁傳感器在電磁引導(dǎo)線感應(yīng)的電磁信號(hào)強(qiáng)弱的變化轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)ED燈亮滅個(gè)數(shù)的變化，當(dāng)電磁傳感器距離電磁引導(dǎo)線近一點(diǎn)時(shí)電磁信號(hào)強(qiáng)一些，LED燈亮的個(gè)數(shù)多一些，當(dāng)電磁傳感器距離電磁引導(dǎo)線遠(yuǎn)一點(diǎn)時(shí)LED燈亮的個(gè)數(shù)少一些，當(dāng)調(diào)節(jié)RP0時(shí)也能改變LED燈亮滅個(gè)數(shù)的變化，本設(shè)計(jì)采用4級(jí)LED顯示即將電磁傳感器感應(yīng)到的電磁信號(hào)強(qiáng)弱的變化轉(zhuǎn)化為4個(gè)LED燈亮滅個(gè)數(shù)的變化。2.3.2電路構(gòu)思：由于電磁傳感器感應(yīng)到的電磁信號(hào)強(qiáng)弱的變化實(shí)際上是電磁傳感器中感應(yīng)線圈兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的變化、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一般都比較小不足以驅(qū)動(dòng)負(fù)載故需要放大電路；由于本設(shè)要：a、采用4級(jí)LED燈顯示即將電磁傳感器感應(yīng)到的電磁信號(hào)強(qiáng)弱的變化轉(zhuǎn)化為4個(gè)LED燈亮滅個(gè)數(shù)的變化的變化。b、起始兩電磁傳感器距離電磁引導(dǎo)線的距離一樣時(shí)4個(gè)LED燈全亮，當(dāng)兩電磁傳感器偏離電磁引導(dǎo)線時(shí)，LED燈三個(gè)亮、兩個(gè)亮、一個(gè)亮、0個(gè)亮。故采用固定放大倍數(shù)的放大電路時(shí)在設(shè)計(jì)中使用起來很不方便，集成運(yùn)算放大器原理它有兩個(gè)輸入端，一個(gè)同相輸入端，一個(gè)反向輸入端，一個(gè)輸出端。當(dāng)同相輸入端的電壓比反相輸入端高時(shí)，輸出端電壓升高；若同相輸入端電壓比反相輸入端電壓低，輸出電壓降低。如果引入適當(dāng)?shù)呢?fù)反饋，則輸出電壓與輸入電壓的變化成比例，那么在集成運(yùn)放的輸出端連接相應(yīng)的LED燈，就會(huì)使LED的亮滅情況與輸入信號(hào)有關(guān)，LM324系列器件帶有差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運(yùn)算放大器可用圖8所示的符號(hào)來表示，其中“+(圖8中2腳所示）即”、“-（圖8中1腳所示）即”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+(圖8中4腳所示）”、“V-(圖8中5腳所示）”為正、負(fù)電源端，“Vo（圖8中1腳”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，V（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相反；（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同；因此本設(shè)計(jì)采用由集成運(yùn)放LM324加外圍電路構(gòu)成可調(diào)增益的放大電路。2.3.3電路結(jié)構(gòu)及工作原理：圖8中C4是輸入耦合電容，VD1、VD2是整流二極管，C5是濾波電容，R09是放電電阻。C4、VD1、VD2、C5、R09的作用是將輸入的音頻信號(hào)變成隨音頻幅度而變化的直流脈動(dòng)信號(hào)，送往各運(yùn)放的同相輸入端，RP0、R50、R06、R07、R08組成分壓電路，其各同相輸入端的各參考電壓電位為即圖8中A、B、C、D的電位：A、B、C、D分別為各運(yùn)放的反相輸入端提供參考電壓。R01、R02、R03、R04分別是四個(gè)發(fā)光二極管的限流電阻，四個(gè)發(fā)光二極管起電平指示作用。從上述等式中便可清楚看到通當(dāng)輸入的電磁的情況下通過過調(diào)節(jié)電位器RP0的阻值大小即可改變輸出的大小，當(dāng)電位器RP0值調(diào)高一點(diǎn)輸出在相同的電磁信號(hào)下輸出電壓將變大點(diǎn)亮的LED燈多，當(dāng)電位器RP0的阻值值調(diào)小一點(diǎn)時(shí)在相同的電磁信號(hào)下輸出電壓將變小，點(diǎn)亮的LED少；當(dāng)輸入信號(hào)電平為0時(shí)，使各運(yùn)放同相輸入端電壓為0，各運(yùn)放都輸出低電平，各發(fā)光二極管都不亮，表示輸入信號(hào)電平為0。當(dāng)整流輸出的直流脈動(dòng)電壓大于A點(diǎn)參考電壓而小于B點(diǎn)電壓時(shí)，運(yùn)放1輸出高電平，其他的運(yùn)放輸出低電平，只有D0點(diǎn)亮，表示輸入信號(hào)幅度達(dá)到一級(jí)電平。當(dāng)整流輸出的直流脈動(dòng)電壓大于B點(diǎn)參考電壓而小于C點(diǎn)電壓時(shí)，運(yùn)放1、2輸出高電平，運(yùn)放3、4輸出低電平，使D0、D1點(diǎn)亮，表示輸入信號(hào)幅度達(dá)到二級(jí)電平。以此類推，調(diào)整RP可以改變每級(jí)電平的幅度，也就是改變了電平指示靈敏度。2.4555構(gòu)成的占空比可調(diào)電路圖9555占空比可調(diào)電路圖10555電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.4.1電路組成：圖9所示是用555電路構(gòu)成的占空比可調(diào)的多諧振蕩器、光敏電阻RG0~RG1、電位器W1~W2、電容通過C0、電位器RX0是外接定時(shí)元件，由圖10,555電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)知，555電路的TH(6)、(2)端連接起來接,由555電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖知道晶體三極管集電極（7）接到電位器RX0的活動(dòng)動(dòng)端與其中一個(gè)固定端相連接的公共點(diǎn)P。2腳、6腳作為信號(hào)輸入端，三個(gè)阻值均為5的電阻串聯(lián)起來構(gòu)成分壓器，給比較器和提供參考電壓，的同相輸入端、的反相輸入端，如果在CO端加控制電壓，可改變、的參考電壓，本設(shè)計(jì)沒有外加控制電壓，所以2腳、6腳的參考電壓分別為、；晶體管構(gòu)成開關(guān)，其狀態(tài)受控制，當(dāng)為0時(shí)截止、為1時(shí)導(dǎo)通。3腳輸出端接反向器G3、4腳接復(fù)位端，當(dāng)為低電平時(shí)3腳輸出與輸入無關(guān)，輸出始終為低電平即為。2.4.2功能光敏電阻特性通過圖11的方法使用萬用表、用LED電平顯示電路中特定的光照實(shí)驗(yàn)測(cè)出所用光敏電阻的特性為：圖11光敏電阻實(shí)驗(yàn)電路亮暗電阻測(cè)量亮電阻100暗電阻500圖12亮暗電阻測(cè)量通過圖11、12實(shí)驗(yàn)可以看出在圖9電路中可以把光敏電阻沒有光照時(shí)的電阻視為無窮大，5v提供電壓時(shí)，流過光敏電阻的電流實(shí)在太小了，可以忽略不計(jì)即視其為斷路。占空比可調(diào)上述電路是要實(shí)現(xiàn)在3腳輸出端產(chǎn)生占空比可調(diào)的脈寬電壓即高電平在一個(gè)周期之內(nèi)所占的時(shí)間比率，如圖13所示即改變?cè)谝粋€(gè)周期內(nèi)所占的時(shí)間所占的T時(shí)間比例，圖9中4個(gè)光敏電阻、外側(cè)的三個(gè)電位器構(gòu)成了4級(jí)控制電路，RG0構(gòu)成一級(jí)、RG1與W1串聯(lián)構(gòu)成2級(jí)、RG2與W2串聯(lián)構(gòu)成3級(jí)、RG3與W3串聯(lián)構(gòu)成4級(jí)。圖9中555電路構(gòu)成的多諧振蕩器的占空比為：；圖9中光敏電阻、電位器與串并聯(lián)的方式接入電路中，可算出其等效電阻來計(jì)算占空比，故由公式可知通過改變電位器W1、W2、W3的阻值即可改變等效電阻，同時(shí)也可以對(duì)光敏電阻是否接受進(jìn)行光照（本設(shè)計(jì)的光源是圖8中LED電平顯示電路提供，D0給1級(jí)提供光源、D1給2級(jí)提供光源、D2給3級(jí)提供光源、D3給4級(jí)提供光源）控制來改變4級(jí)控制電路構(gòu)成的等效電阻，由輸出矩形脈沖的矩形脈沖頻率知本設(shè)計(jì)通過RX0可改變3腳輸出的矩形脈沖的頻率f,當(dāng)四級(jí)光敏電阻都不受光照時(shí)，調(diào)節(jié)RX0直至電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)即可。不TTtwtw圖13矩形波形2.4.2電路構(gòu)思555電路產(chǎn)生矩形脈沖起始狀態(tài)接通電源簽電容上無電荷，接通電源瞬間來不及充電，故，此時(shí)2腳、6腳兩端的電位也為0，由555電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)知此時(shí)比較器輸出高電平1、輸出低電平0，通過與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，截止。暫穩(wěn)態(tài)起始狀態(tài)，截止，是電路的一種暫穩(wěn)態(tài)，在這樣的狀態(tài)下，由555電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)值電容將會(huì)充電導(dǎo)致兩端電壓不斷升高，2腳、6腳的電壓也緩慢升高，充電回路為，當(dāng)電容充到，2腳、6腳的電位也為，而比較器5腳同相輸入端的參考電壓為、比較器的反相輸入端的參考電壓為，故此時(shí)比較器的輸出跳變?yōu)?、的輸出跳變?yōu)?，通過基本RS觸發(fā)器后立即翻轉(zhuǎn)到的狀態(tài)，此時(shí)三極管飽和導(dǎo)通。這種情況下三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，將對(duì)電容進(jìn)行放電，兩端的電壓逐漸下降，放電回路為，這種放電的過程緩慢的進(jìn)行著，電容在放電的過程中其電位也不斷的降低、當(dāng)兩端的電壓下降到時(shí)，2腳、6腳的電位也為，而比較器5腳同相輸入端的參考電壓為、比較器的反相輸入端的參考電壓為，故此時(shí)故此時(shí)比較器的輸出跳變?yōu)?、的輸出跳變?yōu)?，通過基本RS觸發(fā)器后立即翻轉(zhuǎn)到的狀態(tài)，此時(shí)三極管截止，電容又充電。自動(dòng)翻轉(zhuǎn)總是處在截止?fàn)顟B(tài)、要么飽和導(dǎo)通狀態(tài)，截止時(shí)電容通過放電，飽和導(dǎo)通時(shí)電容通過進(jìn)行充電，比較器也隨著充電、放電的過程而不斷的改變輸出，基本RS觸發(fā)器的狀態(tài)也不斷的改變即、兩個(gè)狀態(tài)，3腳輸出端也不斷在高低電平之間變來變?nèi)?，高電平為、低電平?于是就在輸出端產(chǎn)生了具有周期的矩形脈沖電壓。2.5電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖14電機(jī)M1、M2驅(qū)動(dòng)電路2.5.1電路組成功能截止區(qū)：當(dāng)圖9中555電路的3腳輸出低電平的時(shí)候三極管工作在截止區(qū)，場(chǎng)效應(yīng)管柵極、漏極之間電壓（大于場(chǎng)效應(yīng)管的開啟電壓)，場(chǎng)效應(yīng)管漏極導(dǎo)通，漏極有電流，電流過電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。飽和區(qū)：當(dāng)圖9中555電路的3腳輸出高電平的時(shí)候三極管工作在飽和區(qū)，由三極管飽和區(qū)時(shí)的特性知道集電極電位為(小于場(chǎng)效應(yīng)管的開啟電壓），此暢銷管工作在截止區(qū)，漏極沒有電流，沒有電流流過電機(jī)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。電路構(gòu)思從圖9中3腳輸出的電壓不能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)驗(yàn)時(shí)知道當(dāng)電機(jī)在額定電壓24下帶負(fù)載工作時(shí)電機(jī)電流為10A，因此也不能用三級(jí)管TD來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，三極管TD集電極不能承受這么大的電流流過，故只能選用場(chǎng)效應(yīng)管T1來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，因?yàn)閳?chǎng)效應(yīng)管T1的漏極一般都能承受很大的電流，而從圖9中555的3腳輸出的電壓也不能直接連接到場(chǎng)效應(yīng)管T1從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)，本設(shè)計(jì)需要的是可以自動(dòng)的不斷改變電機(jī)兩端的平均電壓，從而改變電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度，并且從圖8中555電路的3腳輸出的是占空比可調(diào)的矩形脈沖，矩形脈沖的高電平為、低電平為根本無法讓暢銷管導(dǎo)通（本設(shè)計(jì)所選用場(chǎng)效應(yīng)管T1的開啟電壓高出高電平很多，所以無法讓場(chǎng)效應(yīng)管T1導(dǎo)通），而三極管TD的導(dǎo)通電壓只為0.7，所以能夠用來控制三極管的截止與飽和導(dǎo)通（只要基極電阻、集極電阻選取得當(dāng)讓輸出高電平時(shí)基極電流始終大于集電極電流就能讓三極管工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)）；當(dāng)三極管飽和導(dǎo)通時(shí)集電極電位為0.2<場(chǎng)效應(yīng)管截止；當(dāng)三級(jí)管截止時(shí)，如果把場(chǎng)效應(yīng)管T1的柵極G直接連接到三極管TD集電極，此時(shí)并在場(chǎng)效應(yīng)管T1的漏極D、源極S之間加24的電壓，暢銷管T1的漏極并接到三級(jí)管的集電極電阻，場(chǎng)效應(yīng)管T1此時(shí)將會(huì)導(dǎo)通，場(chǎng)效應(yīng)管T1導(dǎo)通時(shí)漏極D、源極S之間的電阻非常小，這種情況下如果把電機(jī)接到場(chǎng)效應(yīng)管T1的漏極與電源正極之間的話，電機(jī)將工作在額定電壓24下,555電路的3腳輸出的是高低電平不斷變化的矩形脈沖，故三極管TD就處在不斷的飽和導(dǎo)通、截止的狀態(tài)，而場(chǎng)效應(yīng)管T1工作在與三極管TD相反的狀態(tài),從而電機(jī)兩端的平均電壓就會(huì)改變即電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)不斷的改變。元件特性圖14中是由三極管、場(chǎng)效應(yīng)管及相應(yīng)電阻構(gòu)成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，通過實(shí)驗(yàn)、查閱相關(guān)資料測(cè)出三極管、場(chǎng)效應(yīng)管特性為：三極管(TD)9013：9013是一種最常用的普通三極管。它是一種低電壓,大電流,小信號(hào)的NPN型硅三極管,相應(yīng)參數(shù)如下：集電極電流：500mA集電極-基極電壓：40V工作溫度：-55℃to+150℃功率(W):0.625hFE（放大倍數(shù)）:64～202管腳：B、C、E（從三極管平的那面正面看）主要用途：開關(guān)應(yīng)用低頻放大場(chǎng)效應(yīng)管(T1)IRF640N特性：開啟電壓:7.4V漏極電流==200V=管腳：G、D、S（正面看）主要用途：開關(guān)應(yīng)用元件參數(shù)選擇因?yàn)橐屓龢O管TD工作在截止?fàn)顟B(tài)、飽和狀態(tài)，當(dāng)圖8中555的3腳輸出低電平時(shí)TD自然截止，當(dāng)輸出高電平的時(shí)候要讓TD工作在飽和區(qū)，由三極管的特性知道：三極管導(dǎo)通時(shí)基極電位為0.7，三級(jí)管飽和導(dǎo)通時(shí)集電極電位為0.2，基極電流集電極電流，由以上條件可得到基極電阻R0、集電極電阻R5,可有如下方法得到：設(shè)所要求基極電阻R0為、集電極電阻R5為則阻值可有如下計(jì)算式來確定：只要滿足即可。本設(shè)計(jì)選用的阻值為即R0=、R5=。整體電路設(shè)計(jì)3.1整體電路圖15整體設(shè)計(jì)電路原理圖3.1.1整個(gè)系統(tǒng)工作原理電磁信號(hào)源在電磁信號(hào)引導(dǎo)線（圖15中電磁信號(hào)引導(dǎo)線粗線所示）產(chǎn)生的電磁信號(hào)被兩個(gè)電磁傳感器的探頭探測(cè)到，電磁傳感器把感應(yīng)到的信號(hào)由電磁傳感器的信號(hào)輸出端送到LED電平顯示電路的信號(hào)輸入端（圖15中信號(hào)輸入端標(biāo)注處），經(jīng)過集成運(yùn)放放大后，通過限流電阻R01-R04輸出后點(diǎn)亮相應(yīng)的LED燈，當(dāng)通過LED電平顯示電路后，便把電磁信號(hào)強(qiáng)弱的變化轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)ED電平顯示的變化即LED即LED燈亮滅個(gè)數(shù)的變化，逐一亮或者是逐一熄滅，本設(shè)計(jì)采用4級(jí)顯示控制，因此只需要四個(gè)LED燈亮滅的變化來為光電耦合電磁制導(dǎo)電路中的光敏電阻提供光照，D0給RG0構(gòu)成的1級(jí)控制提供供光源提供光源、D1給RG1與W1串聯(lián)構(gòu)成的2級(jí)控制提供光源、D2給RG2與W2串聯(lián)構(gòu)成的3級(jí)控制電路提供光源、D3給RG3與W3串聯(lián)構(gòu)成的3級(jí)控制電路控制提供光源，當(dāng)相應(yīng)的LED燈點(diǎn)亮?xí)r光敏電阻的阻值為100，沒有被點(diǎn)亮?xí)r可視為大即該級(jí)斷路；兩個(gè)電磁傳感器分別控制兩個(gè)電機(jī)，小車在沿著電磁引導(dǎo)線的路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)兩個(gè)電磁傳感器分別探測(cè)的電磁信號(hào)強(qiáng)弱不一樣通過其信號(hào)輸出端把兩傳感器各自的信號(hào)送到各自的LED電平顯示電路的信號(hào)輸入端，由于兩LED電平顯示路得到的信號(hào)強(qiáng)弱不一樣，因此通過三極管射極輸出后LED燈亮滅情況也不一樣，所以4級(jí)控制電路構(gòu)成的等效電阻也不一樣，導(dǎo)致電機(jī)M1、M2的光電耦合電磁制導(dǎo)電路中555電路輸出的占空比不一樣，三極管、場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通截止情況、時(shí)間也不一樣，所以電機(jī)兩端的平均電壓也不一樣即電機(jī)M1、M2轉(zhuǎn)速不一樣。距離電磁引導(dǎo)線近一點(diǎn)的得到的電磁信號(hào)強(qiáng)，點(diǎn)亮的LED燈多，等效電阻小，對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)的快距離電磁引導(dǎo)線遠(yuǎn)一點(diǎn)的得到的電磁信號(hào)弱，等效電阻大，點(diǎn)亮的LED燈少，對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)的慢，兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生差值，因此小車將會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)彎。第四章設(shè)計(jì)問題及解決方法4.1等效電阻與電機(jī)兩端電壓關(guān)系：實(shí)驗(yàn)測(cè)得4級(jí)控制電路構(gòu)成的等效電阻與電機(jī)兩端電壓的關(guān)系為如圖16中所示，由于光敏電阻LED燈照射時(shí)電阻阻值為100、小車是自動(dòng)沿著電磁引導(dǎo)線構(gòu)成的路徑進(jìn)行尋線，因此在使用AGV小車時(shí)，必須先調(diào)節(jié)電位器來得到相應(yīng)的等效電阻但必須保證電機(jī)M1、M2在同樣的LED亮滅情況下等效電阻是一致的，把各級(jí)控制電路的電位器預(yù)先調(diào)好，具體調(diào)多少可以根據(jù)需要對(duì)應(yīng)圖16中4級(jí)控制電路構(gòu)成的等效電阻與電機(jī)兩端電壓的關(guān)系來進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖16等效電阻與電機(jī)兩端電壓關(guān)系4.2調(diào)試運(yùn)行小車4.2.1獲取等效電阻方法本設(shè)計(jì)調(diào)試運(yùn)行前先對(duì)小車在沿著電磁引導(dǎo)線構(gòu)成的路徑巡線時(shí)的光電耦合后的等效電阻進(jìn)行選，本設(shè)計(jì)選取電機(jī)M兩端電壓分別為23V、19V、14V、10V所對(duì)應(yīng)的等效電阻，所對(duì)應(yīng)的LED燈亮滅情況為：23V時(shí)4個(gè)LED燈全亮、19V時(shí)3個(gè)LED燈亮、14V時(shí)2個(gè)LED燈亮、10V時(shí)1個(gè)LED燈亮。如何調(diào)節(jié)電位器來得到等效電阻，具體方法如下：讓電磁傳感器由遠(yuǎn)到近的靠近電磁信號(hào)引導(dǎo)線當(dāng)只有D0亮?xí)r，調(diào)節(jié)電位器使電機(jī)兩端電壓為10V；當(dāng)D0、D1兩個(gè)亮?xí)r此時(shí)一級(jí)控制電路的電位器不動(dòng)，調(diào)節(jié)二級(jí)控制電路的電位器使電機(jī)兩端電壓為14V時(shí)為止；當(dāng)D0、D1、D2三個(gè)亮?xí)r，一級(jí)、二級(jí)控制電路的電位器不動(dòng)，調(diào)節(jié)三級(jí)控制電路的電位器，調(diào)到使電機(jī)兩端電壓為19V是停止調(diào)節(jié)；當(dāng)D0、D1、D2、D3四個(gè)全亮?xí)r，前邊3級(jí)控制電路的電位器都不動(dòng)，調(diào)節(jié)4級(jí)控制電路的電位器，使電機(jī)兩端電壓為23V時(shí)停止調(diào)節(jié)，這樣就可以得到四級(jí)控制電路的4個(gè)控制電壓、構(gòu)成的等效電阻與電機(jī)兩端電壓的比例關(guān)系，為調(diào)試安裝帶來方便。4.2.2運(yùn)行小車中電磁傳感器位置的問題問題1及解決方法當(dāng)電磁傳感器位置在兩個(gè)電機(jī)的一側(cè)時(shí)，按上述方法先得到4級(jí)控制電壓的等效電阻，起始時(shí)讓兩電磁傳感器距離電磁引導(dǎo)線的水平距離均為12cm，高度為5cm,調(diào)節(jié)LED電平顯示電路的靈敏度，使電磁引導(dǎo)線在兩電磁傳感器之間的中點(diǎn)時(shí)，左電機(jī)M1所對(duì)應(yīng)的LED燈D0D3全亮右電機(jī)M2所對(duì)應(yīng)的LED燈D0D3全亮，將電磁傳感器的位置放到兩個(gè)電機(jī)的一側(cè)，連接、安裝好相應(yīng)電路，接通電磁引導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)小車的兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生變化但不會(huì)沿著電磁引導(dǎo)線轉(zhuǎn)彎，而是朝著相反方向轉(zhuǎn)彎而且也走也偏離電磁引導(dǎo)線，導(dǎo)致電磁傳感器探測(cè)不到信號(hào)，左電機(jī)M1、右電機(jī)M2所對(duì)應(yīng)的LED電平顯示電路中的D0D3四個(gè)LED燈全不亮，小車此時(shí)停止運(yùn)行。由圖17分析得知： 電磁引導(dǎo)線M2M1M2M1電磁傳感器2電磁傳感器1電磁傳感器2電磁傳感器1圖17問題1分析圖電磁傳感器1、電磁傳感器2分別控制的是電機(jī)M1、M2，起始時(shí)兩個(gè)電磁傳感器探測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度是一致的，所以兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是一樣的，小車將全速前進(jìn)，不會(huì)轉(zhuǎn)彎，小車在運(yùn)行過程中由圖16可知，電磁傳感器1是在不斷的遠(yuǎn)離電磁引導(dǎo)線、電磁傳感器2是在不斷的靠近電磁引導(dǎo)線，所以電磁傳感器1得到的信號(hào)比電磁傳感器2得到信號(hào)弱，經(jīng)過LED電平顯示后，電機(jī)M1所對(duì)應(yīng)的LED電平電路中LED燈亮的個(gè)數(shù)比電機(jī)M2所對(duì)應(yīng)的LED電平電路中LED燈亮的個(gè)數(shù)少。經(jīng)過光電耦合后電機(jī)M1所對(duì)應(yīng)的圖9控制電路的等效電阻比電機(jī)M2對(duì)應(yīng)的等效電阻大，因此電機(jī)M1比電機(jī)M2轉(zhuǎn)的更慢，因此小車將右偏即朝著電磁引導(dǎo)線相反的方向轉(zhuǎn)彎。此問題只需要把電磁傳感器1的信號(hào)輸出端接到電機(jī)M2所對(duì)應(yīng)的LED電平顯示電路的輸入端，電磁傳感器的信號(hào)輸出端接到電機(jī)M1所對(duì)應(yīng)的LED電平顯示電路的信號(hào)輸入端，因?yàn)榇藭r(shí)電磁傳感器1控制的是電機(jī)M2,磁傳感器2控制的是電機(jī)M1,這種控制情況下，各電機(jī)所對(duì)應(yīng)的LED電平顯示電路中的LED燈亮滅個(gè)數(shù)、4級(jí)控制電路的等效電阻都與剛剛相反，此時(shí)電機(jī)M1的速度比電機(jī)M2的速度快，小車將會(huì)左偏即向左轉(zhuǎn)彎，沿著圖16所示的電磁引導(dǎo)線進(jìn)行轉(zhuǎn)彎。問題二及解決方法當(dāng)電磁傳感器在電機(jī)一側(cè)時(shí)，將上述問題一解決好后，再次對(duì)小車的實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行檢測(cè)調(diào)試，在小車沿著電磁引導(dǎo)線的路徑進(jìn)行行駛時(shí)發(fā)現(xiàn)，小車已經(jīng)能夠沿著電磁引導(dǎo)線進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，但轉(zhuǎn)彎過程中存在一個(gè)很明顯的問題：小車轉(zhuǎn)彎的靈敏度不是很高，導(dǎo)致大多數(shù)地方不能準(zhǔn)確轉(zhuǎn)彎，從而也走也偏離電磁引導(dǎo)線，最終導(dǎo)致兩電磁傳感器探測(cè)不到信號(hào)，兩電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)即小車停止運(yùn)行。由圖18分析知，只有電機(jī)M1的速度比M2的速度快，小車此時(shí)才會(huì)轉(zhuǎn)彎，但現(xiàn)在小車會(huì)轉(zhuǎn)彎，說明兩電機(jī)存在轉(zhuǎn)速差， 電磁傳感器2電磁傳感器1 電磁傳感器2電磁傳感器1 電磁引導(dǎo)線M2M1M2M1圖18問題2分析圖但轉(zhuǎn)彎過程中發(fā)現(xiàn)小車還沒轉(zhuǎn)過彎，電磁傳感器1已經(jīng)逐漸遠(yuǎn)離電磁引導(dǎo)線、電磁傳感器2已經(jīng)逐漸靠近電磁引導(dǎo)線，導(dǎo)致電機(jī)M1與M2的速度差逐漸為0，因此小車將不會(huì)轉(zhuǎn)彎行駛，而是朝著正前方行駛，直到兩個(gè)電磁傳感器都探測(cè)不到信號(hào)時(shí)，小車停止行駛。說明兩電機(jī)的轉(zhuǎn)速差不足夠大，導(dǎo)致小車還沒轉(zhuǎn)過彎，兩電機(jī)的速度已經(jīng)越來越接近，所以只有使小車在轉(zhuǎn)彎過程中，兩電機(jī)的轉(zhuǎn)速差足夠大才能順利轉(zhuǎn)彎即電機(jī)兩端電壓差足夠大，由圖18知，電機(jī)兩端電壓與等效電阻有關(guān)，所以就可以通過調(diào)節(jié)等效電阻的大小來控制電機(jī)在各級(jí)控制電路工作時(shí)電機(jī)兩端的電壓之間的差值很大即電機(jī)在各級(jí)控制電路工作時(shí)轉(zhuǎn)速差很多；按上述分析重新調(diào)節(jié)各級(jí)工作時(shí)的等效電阻，得到4級(jí)的等效電阻后再次對(duì)小車進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)小車還是上述現(xiàn)象（但轉(zhuǎn)彎效果有些提高），經(jīng)過多次這樣實(shí)際運(yùn)行小車，發(fā)現(xiàn)圖18中的所有值都不能很好的實(shí)現(xiàn)上述所需，因此最終把電磁傳感器放在兩電機(jī)之間正前方處，距離電磁引導(dǎo)線，電磁引導(dǎo)線在兩電磁傳感器的中點(diǎn)時(shí)，兩電磁傳感器距離引導(dǎo)線的距離均為8.5時(shí)，效果最好，能夠?qū)崿F(xiàn)上述所需的各級(jí)控制電路的等效電阻所對(duì)應(yīng)的電壓差的選取也很多，本設(shè)計(jì)采用了如下選取方案：一級(jí)等效電阻,二級(jí)等效電阻,三級(jí)等效電阻,四級(jí)等效電阻,設(shè)計(jì)成果5.1主要成果5.1.1功能本設(shè)計(jì)研制電磁制導(dǎo)小車的PID控制，即在地面敷設(shè)一條通有交流信號(hào)的電纜線，由小車的兩個(gè)電磁傳感器（分別置于電纜兩側(cè)）探測(cè)電磁信號(hào)，小車在行駛中如偏離或者靠近電纜，兩個(gè)電磁探頭輸出的信號(hào)將產(chǎn)生差值，經(jīng)控制電路使兩個(gè)小車驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生差值，從而會(huì)進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)彎即可以沿著地面鋪設(shè)的電磁引導(dǎo)線所形成的路徑進(jìn)行自動(dòng)尋線，從而無人工操作自動(dòng)引導(dǎo)，從而應(yīng)用于物流自動(dòng)化。5.1.2技術(shù)參數(shù)電磁傳感器在兩輪之間正前方處轉(zhuǎn)彎效果最好兩電磁傳感器距離電磁引導(dǎo)線的高度電磁引導(dǎo)線在兩電磁傳感器的中點(diǎn)時(shí)，兩電磁傳感器距離引導(dǎo)線的距離均為產(chǎn)品（見附錄1）5.1.4元件參數(shù)（見附錄2)5.2操作流程步驟圖19操作流程圖附錄1 圖1整車行走實(shí)驗(yàn)照片圖2整車行走實(shí)驗(yàn)照片 圖3LED電平顯示圖4電磁信號(hào)源附錄2類型型號(hào)（數(shù)值）R01R02R03R04R05~R08R09RP0RA1~RANVVD1~VD2C4C5R2R3R4RX1C2C30.01uFT2TIP41CR0R5C0C1RX0W1~W3TD9013T1IRF640N運(yùn)放LM324圖5元器件參數(shù)總結(jié)與體會(huì)2010年5月，我開始了我的畢業(yè)論文工作，時(shí)至今日，論文基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)寫作過程難以用語言來表達(dá)。歷經(jīng)了幾個(gè)月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。3月初，在與指導(dǎo)老師的交流討論中系統(tǒng)介紹了一下我的題目是：電磁制導(dǎo)小車的PID控制。當(dāng)選題報(bào)告，開題報(bào)告定下來的時(shí)候，我當(dāng)時(shí)便立刻著手資料的收集工作中，當(dāng)時(shí)面對(duì)浩瀚的書海真是有些茫然，不知如何下手。我將這一困難告訴了指導(dǎo)老師，在指導(dǎo)老師細(xì)心的指導(dǎo)下，終于使我對(duì)自己現(xiàn)在的工作方向和方法有了掌握。在搜集資料的過程中，指導(dǎo)老師讓我準(zhǔn)備了一個(gè)筆記本。讓我我在學(xué)校圖書館、在網(wǎng)上查找各類與題目相關(guān)資料，將這些寶貴的資料全部記在筆記本上，盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多，這有利于論文的撰寫。然后我將收集到的資料及時(shí)拿給導(dǎo)師進(jìn)行溝通。4月-5月初，資料已經(jīng)查找完畢了，我開始著手設(shè)計(jì)電磁制導(dǎo)小車的PID控制的工作。在設(shè)計(jì)電路初期，由于沒有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，覺得無從下手，空有很多設(shè)計(jì)思想，卻不知道應(yīng)該怎么做，經(jīng)過趙老師的指導(dǎo)，并和同學(xué)互相交流，在設(shè)計(jì)過程中遇到困難我就及時(shí)和指導(dǎo)老師聯(lián)系，我的設(shè)計(jì)漸漸有了頭緒，在大家的幫助下，困難一個(gè)一個(gè)解決掉，設(shè)計(jì)也慢慢成型。5月底開始進(jìn)行畢業(yè)論文的撰寫，這次畢業(yè)論文的制作過程是我的一次再學(xué)習(xí)，再提高的過程。在論文中我充分地運(yùn)用了大學(xué)期間所學(xué)到的知識(shí)。在撰寫論文的過程中，趙老師也給了我很大的幫助，給我多次修改并提出意見，并及時(shí)的指出我論文中的一下錯(cuò)誤和一些不準(zhǔn)確的表達(dá)，讓我對(duì)電磁制導(dǎo)小車的PID控制有了更深的理解，在此我非常感謝趙老師。在整個(gè)過程中，我學(xué)到了新知識(shí)，增長(zhǎng)了見識(shí)。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實(shí)自己，爭(zhēng)取在所學(xué)領(lǐng)域有所作為。腳踏實(shí)地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅(jiān)持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計(jì)中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對(duì)我實(shí)際能力的一次提升，也會(huì)對(duì)我未來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。謝辭在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機(jī)會(huì)向在這四年中年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來的辛勤栽培。不積跬步何以至千里，各位任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。同時(shí)，在論文寫作過程中，我還參考了有關(guān)的書籍和論文，在這里一并向有關(guān)的作者表示謝意。我還要感謝我的同學(xué)們以及我的各位室友，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，你們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見，對(duì)于你們幫助和支持，在此我表示深深地感謝！在本論文的寫作過程中，我的指導(dǎo)老師趙永康老師傾注了大量的心血，從選題到開題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。我將銘記我曾是一名昆明理工大學(xué)的學(xué)子，在今后的工作中把昆明理工大學(xué)的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大。參考文選童詩白華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社趙燕.傳感器原理及應(yīng)用[M].北京：北京大學(xué)出版社周文良.電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社黃堅(jiān).自動(dòng)控制原理及運(yùn)用[M].北京：高等教育出版社王志新羅文光.電機(jī)控制技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社陳伯時(shí)．電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社馮冬青.謝宋和．模糊智能控制[M]．北京：化工工業(yè)出版社季維發(fā),過潤(rùn)秋,嚴(yán)武升等.機(jī)電一體化技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社飛思卡爾電磁傳感器[J]韓利虎.淺談步進(jìn)電機(jī)的基本原理[J].內(nèi)蒙古石油化工12、趙良炳.現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].清華大學(xué)出版社13、IsaoTakahashi,ToshihikoNoguchi.Anewresponeseandhigh-efficiencycontrolstrategyofanmotor[J].IEEETransonIndAppl14、DepenbrockM.Directself-control(DSC)ofinverterfedmachine[J].IEEETransonPE15、閻石.數(shù)字電子電路[Z]北京：中央廣播電視大學(xué)出版社中英文翻譯英語原文：PIDcontrollerAproportional–integral–derivativecontroller(PIDcontroller)isageneric.controlloopfeedbackmechanismwidelyusedinindustrialcontrolsystems.APIDcontrollerattemptstocorrecttheerrorbetweenameasuredprocessvariableandadesiredsetpointbycalculatingandthenoutputtingacorrectiveactionthatcanadjusttheprocessaccordingly.ThePIDcontrollercalculation(algorithm)involvesthreeseparateparameters;theProportional,theIntegralandDerivativevalues.TheProportionalvaluedeterminesthereactiontothecurrenterror,theIntegraldeterminesthereactionbasedonthesumofrecenterrorsandtheDerivativedeterminesthereactiontotherateatwhichtheerrorhasbeenchanging.Theweightedsumofthesethreeactionsisusedtoadjusttheprocessviaacontrolelementsuchasthepositionofacontrolvalveorthepowersupplyofaheatingelement.By"tuning"thethreeconstantsinthePIDcontrolleralgorithmthePIDcanprovidecontrolactiondesignedforspecificprocessrequirements.Theresponseofthecontrollercanbedescribedintermsoftheresponsivenessofthecontrollertoanerror,thedegreetowhichthecontrollerovershootsthesetpointandthedegreeofsystemoscillation.NotethattheuseofthePIDalgorithmforcontroldoesnotguaranteeoptimalcontrolofthesystemorsystemstability.Someapplicationsmayrequireusingonlyoneortwomodestoprovidetheappropriatesystemcontrol.Thisisachievedbysettingthegainofundesiredcontroloutputstozero.APIDcontrollerwillbecalledaPI,PD,PorIcontrollerintheabsenceoftherespectivecontrolactions.PIcontrollersareparticularlycommon,sincederivativeactionisverysensitivetomeasurementnoise,andtheabsenceofanintegralvaluemaypreventthesystemfromreachingitstargetvalueduetothecontrolaction.Note:Duetothediversityofthefieldofcontroltheoryandapplication,manynamingconventionsfortherelevantvariablesareincommonuse.1.ControlloopbasicsAfamiliarexampleofacontrolloopistheactiontakentokeepone'sshowerwaterattheidealtemperature,whichtypicallyinvolvesthemixingoftwoprocessstreams,coldandhotwater.Thepersonfeelsthewatertoestimateitstemperature.Basedonthismeasurementtheyperformacontrolaction:usethecoldwatertaptoadjusttheprocess.Thepersonwouldrepeatthisinput-outputcontrolloop,adjustingthehotwaterflowuntiltheprocesstemperaturestabilizedatthedesiredvalue.Feelingthewatertemperatureistakingameasurementoftheprocessvalueorprocessvariable(PV).Thedesiredtemperatureiscalledthesetpoint(SP).Theoutputfromthecontrollerandinputtotheprocess(thetapposition)iscalledthemanipulatedvariable(MV).Thedifferencebetweenthemeasurementandthesetpointistheerror(e),toohotortoocoldandbyhowmuch.Asacontroller,onedecidesroughlyhowmuchtochangethetapposition(MV)afteronedeterminesthetemperature(PV),andthereforetheerror.ThisfirstestimateistheequivalentoftheproportionalactionofaPIDcontroller.TheintegralactionofaPIDcontrollercanbethoughtofasgraduallyadjustingthetemperaturewhenitisalmostright.Derivativeactioncanbethoughtofasnoticingthewatertemperatureisgettinghotterorcolder,andhowfast,andtakingthatintoaccountwhendecidinghowtoadjustthetap.Makingachangethatistoolargewhentheerrorissmallisequivalenttoahighgaincontrollerandwillleadtoovershoot.Ifthecontrollerweretorepeatedlymakechangesthatweretoolargeandrepeatedlyovershootthetarget,thiscontrolloopwouldbetermedunstableandtheoutputwouldoscillatearoundthesetpointineitheraconstant,growing,ordecayingsinusoid.Ahumanwouldnotdothisbecauseweareadaptivecontrollers,learningfromtheprocesshistory,butPIDcontrollersdonothavetheabilitytolearnandmustbesetupcorrectly.Selectingthecorrectgainsforeffectivecontrolisknownastuningthecontroller.Ifacontrollerstartsfromastablestateatzeroerror(PV=SP),thenfurtherchangesbyt