控制設(shè)計(jì)論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇控制設(shè)計(jì)論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

將電感線圈串入控制儀中如圖3所示的串聯(lián)諧振回路中，對于這個回路，其輸出電壓USC隨傳感器電感線圈電感量L變化的關(guān)系曲線可用圖4來表示。

2主動測量控制儀的工作電路設(shè)計(jì)

2.1振蕩器電路的設(shè)計(jì)振蕩器電路的設(shè)計(jì)見圖6。由于在設(shè)計(jì)時始終使L0在整個工作區(qū)域內(nèi)大于3.6mH，故實(shí)際工作時，選用了右半邊曲線，即隨著工件內(nèi)孔的磨削，L0逐漸地增大，而USC則逐漸地減小，至此，被加工工件尺寸的變化就轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓敵隽恕?.3電信號的處理電信號的處理可用圖5所示的框圖來表示。振蕩器作為LC串聯(lián)諧振回路的交流電源，產(chǎn)生幅度(有效值)為1.1V，頻率為20kHz的正弦波，采用的是LC回路選頻振蕩。整個振蕩器分三級:第一級由晶體管BG101及選頻回路(振蕩線圈T1的初級及電容C104)構(gòu)成;第二級由晶體管BG102、BG103構(gòu)成的復(fù)合管所組成的功率放大級組成，這樣可以提高振蕩器的帶負(fù)載能力;第三級是由大功率晶體管BG104所組成的輸出級。開機(jī)后，+12V電壓經(jīng)過電阻R101限流，使穩(wěn)壓管產(chǎn)生6V的穩(wěn)定電壓，流過穩(wěn)壓管D101的電流。這一穩(wěn)定的6V電壓作為振蕩管BG101集電極的電源，C101的作用是消除穩(wěn)壓管工作時的噪聲。這一6V的電壓經(jīng)過電阻R102的作用使BG101基極電位升高，基極電位的升高使發(fā)射極的電位也升高，發(fā)射極通過發(fā)射極電阻R103使選頻回路得電，于是，LC選頻回路就開始產(chǎn)生電磁振蕩，產(chǎn)生各種高次諧波。而其他頻率的振蕩則被抑制掉了。由于振蕩線圈的初級是在同一個磁芯上相同方向連續(xù)繞制而成的，所以任何瞬間點(diǎn)B的電壓都比點(diǎn)A的電壓高。正反饋電容C103的作用是使BG101的基極電壓繼續(xù)上升，這樣就形成了正反饋的作用，故振蕩器得以工作。電容C102與電阻R103的作用均是負(fù)反饋，用以改善正弦波的波形。正弦波經(jīng)振蕩線圈耦合到次級，送到后級功率放大，電阻R104與電阻R105構(gòu)成BG102的直流偏置電路，BG102的基極電壓:由于BG103發(fā)射極電位為5.14V，而正弦波的最大值為槡1.12=1.56V，故二極管D102始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，其作用是隔離，使信號無法倒流，電容C110將輸出波形中的直流分量隔去，使送到傳感器中去的為不含直流成分的正弦波。另外，電容C108、電位器W102組成基準(zhǔn)點(diǎn)取樣電路，基準(zhǔn)點(diǎn)的大小可調(diào)整W102得到，基準(zhǔn)點(diǎn)的大小決定了傳感器的前行程量(前行程量為控制儀電表示值，為0μm時二測點(diǎn)之間的距離與傳感器為自由狀態(tài)時二測點(diǎn)之間距離差的絕對值)。傳感器電壓線圈的信號經(jīng)耦合線圈T2，由信號取樣電位器W104的中心抽頭輸出。輸出信號也是純凈的正弦波，其幅度隨被加工工件尺寸的變化而變化。

2.2振蕩器輸出信號的整流濾波振蕩器輸出信號的整流濾波電路見圖9。由于輸出指示電表采用的是直流電流表，故需把電位器Wl04中心抽頭輸出的正弦波整流成直流信號，才能去電表指示，二極管D201A與二極管D202A及電容C204、C205就組成了整流濾波電路，三極管BG201、BG202組成的復(fù)合管如前所述一樣是功率放大器，信號經(jīng)電容C201耦合至BG201的基極，基極電位。信號由BG202的發(fā)射極輸出，該點(diǎn)的直流電位為7.2－1.4=5.8V。電容C203為隔直電容，將純凈的正弦波信號電壓送到二極管D201A、D202A去整流，電阻R204與R205組成整流二極管D202A的偏置電路，使D202A與D201A始終處于導(dǎo)通狀，導(dǎo)通后，D202A的正極電位為1.4V(直流)，這樣可提高檢波的靈敏度。信號電壓由電容C204取出后，由電阻R206、R207送到相加器IC201的反相端，振蕩板上的基準(zhǔn)電壓經(jīng)過另外一路反向極性的整流濾波電路，由電容C210取出后經(jīng)電阻R216、R208也送到相加放大器的反相端，與信號電壓相加后經(jīng)運(yùn)算放大器IC201作反相放大后由運(yùn)算放大器的6腳輸出。

2.3直流輸出信號的再處理振蕩器的輸出信號經(jīng)整流濾波后，由運(yùn)算放大器IC201的6腳輸出，其輸出信號分4路，分別為高低精度量程轉(zhuǎn)換電路、指示電路、線性補(bǔ)償電路及發(fā)訊電路。運(yùn)算放大器IC201的6腳輸出的一路進(jìn)行高低精度量程的電平比較轉(zhuǎn)換，該控制儀采用單電表來代替雙電表指示，故電表指針的二次回程中，電表滿刻度所代表的量程是不同的(相差10倍)，第一次回程時，電表滿刻度為500μm(每小格刻度為10μm)，第二次回程時，電表滿刻度為50μm(每小格刻度為1μm)，指針在50μm處實(shí)現(xiàn)量程的轉(zhuǎn)換。指示電路用發(fā)光二極管指示，指示高低量程擋位，指示磨削尺寸等。線性補(bǔ)償電路帶可調(diào)電位器，安裝在儀表板上供操作者調(diào)節(jié)。

發(fā)訊電路共有4擋，粗磨、精磨、光磨及到尺寸發(fā)訊，由于其發(fā)訊電路完全一樣，故只需取其中1路發(fā)訊為例，其余3路類推。由電阻R301、電位W301及電阻R302組成了發(fā)訊點(diǎn)的取樣電路，調(diào)節(jié)W301，可使該路的發(fā)訊點(diǎn)隨之而變。當(dāng)調(diào)節(jié)好W301中心抽頭的電位以后，運(yùn)放IC301的同相輸入端3腳的電位也就同時確定了，由于磨削開始時，IC201的輸出端6腳的電壓總是高于IC301的3腳電平，故IC301的輸出端6腳為低電平(－12V)，此時三極管BG301的發(fā)射結(jié)處于反偏，BG301不導(dǎo)通，J1不吸合，隨著磨加工的進(jìn)行，IC201的輸出端6腳(即IC301的反相輸入端2腳)的電壓逐漸下降，當(dāng)下降至IC301的2腳電壓低于3腳電壓時，IC301的輸出端6腳由原來的－12V變?yōu)?12V，此時，一方面使BG301的發(fā)射極處于正偏而導(dǎo)通，使繼電器J1動作，另一方面使正反饋回路中的二極管D301導(dǎo)通，而使同相輸入端3腳的電位高于原設(shè)定值約0.23V(可通過計(jì)算得到)，從而使輸出端6腳的電位更加穩(wěn)定，這樣可使機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作穩(wěn)定。此電路中，二極管D305為保護(hù)二極管，當(dāng)IC301輸出端6腳為負(fù)時，D305導(dǎo)通，使三極管BG301的發(fā)射結(jié)的反偏電壓箝在0.7V，從而使BG301不至于因反偏電壓過大而損壞，二極管D309為泄放二極管，為繼電器線圈提供放電回路。

3主動測量控制儀的應(yīng)用及性能指標(biāo)

篇(2)

裝置總體設(shè)計(jì)

鑒于目前所實(shí)施的階梯峰谷電價和將來的實(shí)時電價政策，文中設(shè)計(jì)的家電控制裝置包括智能插座和家庭互動終端，兩個裝置通過無線通信構(gòu)成一套家庭用電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。智能插座將采集用電數(shù)據(jù)發(fā)送給家庭互動終端，互動終端實(shí)時顯示家庭用電和電價情況，互動終端根據(jù)電價情況為用戶提供不同的智能節(jié)電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，智能控制室內(nèi)各電器工作屬性，用戶根據(jù)實(shí)際情況可以對節(jié)電方案進(jìn)行調(diào)整，最大程度上降低用電量和用電費(fèi)的支出，實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化配置。

智能插座

智能插座是基于光纖復(fù)合電纜或無線雙通道連接家電和電源的中間設(shè)備，實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部異構(gòu)傳感網(wǎng)絡(luò)，對家庭用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控與管理，在執(zhí)行通斷電操作、獲得家電狀態(tài)信息的同時兼插座使用。

1智能插座主要功能

1）對家用電器的用電量進(jìn)行計(jì)量，并采集家電的電壓、電流、功率、功率因數(shù)，將所需數(shù)據(jù)上傳至家庭互動終端；2）利用無線等通信方式，接收互動終端下發(fā)的控制指令，對家用電器執(zhí)行通斷電操作，在家電進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)時切斷電源，達(dá)到消除待機(jī)能耗、節(jié)能省電的目的。

2智能插座硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)智能插座的功能，硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，智能插座主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計(jì)量模塊、通信模塊、時鐘和存儲模塊等。

1）控制管理模塊

智能插座在功能上要求較低，但安裝數(shù)量較多，因此在設(shè)計(jì)時經(jīng)濟(jì)實(shí)用性著重考慮，可選用ATMEL公司的AT89S52。

2）電能計(jì)量模塊

用于監(jiān)測電器當(dāng)前的工作狀態(tài)，如實(shí)際功率、電壓、電流等，可采用計(jì)量芯片ATT7022B。

3）開關(guān)模塊

智能插座內(nèi)部的繼電器來控制家用電器電源的通斷，微處理器接收到通斷電指令后，令繼電器吸合或斷開。

4）通信模塊

選擇ZigBee微功率無線技術(shù)，通信的可靠性和通信速率高。通信模塊采用CC2530芯片，CC2530能以非常低的成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)向控制器發(fā)送數(shù)據(jù)和接收控制器的指令。

家庭互動終端

用戶通過家庭互動終端了解室內(nèi)用電信息，互動終端根據(jù)電價情況為用戶提供不同的智能節(jié)電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，用戶根據(jù)實(shí)際情況可以對節(jié)電方案進(jìn)行調(diào)整?；咏K端根據(jù)用電方案對各用電器進(jìn)行控制，最大程度上降低用電量和用電費(fèi)的支出，實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化配置。

1家庭互動終端主要功能

1）接收智能插座發(fā)送的電器用電數(shù)據(jù)、實(shí)時電價數(shù)據(jù)，以及上述數(shù)據(jù)的存儲。2）為用戶提供平臺，用戶通過互動終端查詢家庭用電信息及其它相關(guān)信息。3）用戶設(shè)定電器控制指令，互動終端讀取用戶下達(dá)的條件并處理后將控制指令發(fā)送給各與家用電器連接的智能插座，從而控制家用電器的開關(guān)狀態(tài)。對信息家電的調(diào)控可以不只是簡單地開、關(guān)控制，設(shè)定的調(diào)控選項(xiàng)包括開關(guān)的控制、溫度的設(shè)置、風(fēng)速和模式的設(shè)置等，能夠達(dá)到取代家電遙控器的作用。

2家庭互動終端硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)家庭互動終端的功能，硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示，互動終端主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計(jì)量模塊、通信模塊、時鐘和存儲模塊等。

1）控制管理模塊

家庭互動終端需要處理大量信息，因此需要一個性能優(yōu)異的芯片才能保證其高效穩(wěn)定工作，選用TI公司基于ARM核心的LM3S9000系列。

2）LCD與按鍵模塊

該模塊包括按鍵、LCD及其驅(qū)動3個部分，互動終端將接收到的家電用電信息、每天的實(shí)時電價經(jīng)過處理以圖表的形式展現(xiàn)給用戶。

3）通信模塊

互動終端的通信模塊與智能插座類似，負(fù)責(zé)向智能插座發(fā)送控制指令和接收智能插座采集的數(shù)據(jù)。

4）數(shù)據(jù)存儲模塊

互動終端的數(shù)據(jù)存儲模塊包含微處理器的鐵電存儲器和LCD液晶屏的顯存。

軟件設(shè)計(jì)

1初始化設(shè)置

目前的居民電價政策主要是階梯峰谷電價，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，還會采用實(shí)時電價政策。根據(jù)不同的電價政策，設(shè)計(jì)的裝置為用戶提供不同的能效服務(wù)，用戶在使用裝置時可以根據(jù)具體的電價政策選擇裝置的工作模式。對于階梯峰谷電價參數(shù)的初始化輸入，用戶能將各階梯電量、各階梯的調(diào)價電費(fèi)、峰谷時段輸入到互動終端?；咏K端LCD提供界面，用戶根據(jù)界面提示通過按鍵依次輸入各參數(shù)值；對于實(shí)時電價，用戶只需選定后互動終端便進(jìn)入工作狀態(tài)并進(jìn)行實(shí)時電價的采集。實(shí)現(xiàn)流程圖如圖4所示。

2信息獲取及存儲

在家庭正常用電時互動終端根據(jù)用戶的初始化輸入統(tǒng)計(jì)每天在峰電價時段工作的電器及其用電量，用戶可以通過LCD查詢統(tǒng)計(jì)的信息。家庭互動終端采集每天的實(shí)時電價并進(jìn)行存儲，以時段及相應(yīng)電價的形式存儲；互動終端LCD提供實(shí)時電價查詢界面，以曲線圖的形式展示，用戶通過按鍵瀏覽過去一（兩）天的實(shí)時電價，實(shí)現(xiàn)流程如圖5所示。

篇(3)

1國內(nèi)外成功應(yīng)用案例研究

1.1國內(nèi)應(yīng)用

（1）上海截至2011年底，上海中心城快速路路網(wǎng)里程數(shù)穩(wěn)定在141.0km，基本采用高架形式。至2009年，上海浦西地區(qū)快速路88個入口匝道中有70多個實(shí)施了匝道控制，除了武寧路實(shí)施了匝道調(diào)節(jié)控制，其他都為匝道開關(guān)控制，其中部分入口預(yù)留了匯入控制功能。浦東中環(huán)8個匝道及A1的11個匝道實(shí)施匝道控制，其中17個入口匝道為開關(guān)控制，并預(yù)留遠(yuǎn)期匯入控制功能，1個入口匝道實(shí)施自適應(yīng)匯入控制，1個出口匝道實(shí)施可變車道控制。近期，在楊高路上匝道，匯入南浦大橋的入口處，浦東張揚(yáng)路上匝道與進(jìn)入楊浦大橋的主線，設(shè)置了挑桿信號燈控制。上述匝道控制在關(guān)聯(lián)道路上布設(shè)“固定文字+可變文字”可變信息標(biāo)志，在匝道入口及高架路段上設(shè)置了交通流情報信息板，目前系統(tǒng)運(yùn)行良好。上海市快速路出入口控制系統(tǒng)開關(guān)控制較多，有交通引導(dǎo)信息/交通監(jiān)控設(shè)備，電子警察設(shè)備。2005年上?？焖俾吩训缹?shí)施控制系統(tǒng)后，交通量和平均車速均有一定程度的提升，特別是在內(nèi)環(huán)高架內(nèi)圈武夷路入口匝道實(shí)施自適應(yīng)匯入控制后，更是取得了很好的控制效果，充分體現(xiàn)了匯入控制的優(yōu)越性。試驗(yàn)區(qū)域主線流量提高了1.1%~23.2%；主線平均車速提高了11.1%~84.6%，主線擁堵時間減小了22.8%~76.5%，縮短了主線車輛排隊(duì)長度，改善了快速路主線的交通狀態(tài)。上?？焖俾烦鋈肟诳刂葡到y(tǒng)改善了快速路主線的交通狀態(tài)，同時，快速路控制系統(tǒng)的交通信息和誘導(dǎo)設(shè)施均衡了交通需求，提高了快速路系統(tǒng)和區(qū)域路網(wǎng)的服務(wù)水平。（2）北京北京快速路由二、三、四、五環(huán)和11條聯(lián)絡(luò)線組成，長達(dá)360km，承擔(dān)著全市50%以上的交通流，快速路出入口密集，平均間距僅為318m，是世界上最復(fù)雜、控制難度最大的快速路。北京快速路與呼市類似，即為地面快速路，兩側(cè)設(shè)置地面輔路，快速路出入口加減速車道較短，從輔路匯入分流。針對這一結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，北京市公安交管局自主研發(fā)了快速路出入通流特性分析、快速路多節(jié)點(diǎn)OD建模技術(shù)和給予主輔路占有率映射算法的交通控制策略，以及城市快速路交通控制技術(shù)?；谏鲜黾夹g(shù)建成的快速路交通控制系統(tǒng)，利用設(shè)置在快速路主要出入口的信號燈，依據(jù)對快速路主輔路流量信息的檢測實(shí)施占有率控制，智能控制快速路出入口的開啟和關(guān)閉。北京的地面快速路+輔路形式使得其匝道控制與上海有很大的不同。出入口控制方式包括入口開關(guān)控制、入口匯入控制、出口輔路信號控制，配有交通監(jiān)控系統(tǒng)。北京快速路出入口控制系統(tǒng)有效提高了北京快速路網(wǎng)的承載能力、交通管控能力和城市抗風(fēng)險能力，快速路網(wǎng)日均時速提高6.92%。

1.2國外應(yīng)用

（1）美國美國采用“stop-and-go”（停-走）交通信號，控制進(jìn)入高速公路主線車輛的頻率。華盛頓大多數(shù)的快速路出入口匝道調(diào)節(jié)允許每次綠燈通過1輛車，最多不超過3輛，調(diào)節(jié)率大概在4~15s之間，這樣的間隔可以保障進(jìn)口匝道的匯入交通受到一定的阻滯，減少高速匯入時容易產(chǎn)生的刮擦、碰撞等事故。美國亞特蘭實(shí)行固定周期式匝道調(diào)節(jié)，但是如果排隊(duì)檢測器檢測到預(yù)設(shè)的排隊(duì)長度極限值，匝道調(diào)節(jié)的速度將會被提高，周期縮短，以盡快地減少排隊(duì)。在美國快速路控制系統(tǒng)采用需求-容量控制策略較為廣泛。需求-容量控制策略是以交通量為控制參量，通過調(diào)節(jié)進(jìn)入快速路的交通量，使得進(jìn)入快速路的交通量與上游交通量之和不超過匝道下游的通行能力，保證主路下游交通量維持在其通行能力之內(nèi)，最大限度利用快速路。華盛頓實(shí)施匝道調(diào)節(jié)后，該地區(qū)高速公路全范圍內(nèi)事故發(fā)生率降低30％，在Renton的I405高速公路，匝道調(diào)節(jié)使得平均行程時間減少了3~16min，匝道調(diào)節(jié)是一種比較有效地緩解交通擁擠的控制手段。（2）歐洲歐洲的高快速路出入口匝道控制一般是車隊(duì)放行，每次綠燈信號放行匝道車輛數(shù)不確定，但每次最多放行的車輛數(shù)有限制，一般不超過9輛，控制策略中的紅燈時長和綠燈時長都是變化的。歐洲的快速路系統(tǒng)大部分采用ALINEA控制算法。ALINEA控制算法屬于線性狀態(tài)調(diào)節(jié)，由Papageorgiou在1991年提出。它通過調(diào)整匝道調(diào)節(jié)率使得其下游主線的占有率盡量維持在理想狀態(tài)，是經(jīng)典控制理論的應(yīng)用，現(xiàn)在歐洲很多國家在該算法的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了許多不同的改進(jìn)，在實(shí)際應(yīng)用中也得到了很好的效果。

1.3應(yīng)用小結(jié)

通過國內(nèi)外的快速路出入口控制系統(tǒng)，可以看到出入口匝道控制是比較常用的控制方法。它通過限制入口匝道匯入主線的車流量，達(dá)到減少主線交通擁堵的目的，通過控制出口匯出輔路的交通流，使主線的交通流可以更快地離開主線。快速路匝道控制主要采用在入口匝道處及出口匝道相連輔路上設(shè)置信號燈的方式，調(diào)節(jié)進(jìn)出快速路的交通流，使匝道交通流進(jìn)出有度、有序，避免快速路上形成交通瓶頸。為達(dá)到此目的，在進(jìn)行匝道信號控制時應(yīng)從城市快速路的交通特性、控制策略、配時方法及協(xié)調(diào)效果幾方面加以考慮。在出入口控制算法方面，對于在美國得到廣泛應(yīng)用的需求-容量差額控制方法，還存在著一些不足。由于該方法僅僅檢測交通量的值，所以不能夠判斷快速路主線是擁擠還是自由流的狀態(tài)，并且算法采用開環(huán)控制，不能把控制后的微小變化再反饋給系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，因此，往往無法達(dá)到理想的控制效果。歐洲采用的ALINEA算法研究表明，即使算法中的值在很大范圍內(nèi)變動，系統(tǒng)也能保持一個良好的性能，說明ALINEA算法的穩(wěn)健性較好。此外，ALINEA算法的可移植性強(qiáng)，如果外部交通條件變化，只需要調(diào)整目標(biāo)占有率的值，而且控制算法簡單，易于實(shí)現(xiàn)。目前它成為實(shí)際應(yīng)用中非常成功的一種單點(diǎn)動態(tài)控制方法，在實(shí)際中還有許多的應(yīng)用對該方法進(jìn)行了改進(jìn)。

總之，快速路出入口控制方法的效果取決于多種因素，交通特性、道路條件、匝道分布等多種因素都會影響到控制算法的適用性。即使是同樣的控制算法，其控制參數(shù)的取值往往也會在很大程度上影響控制的效果。從本質(zhì)上講，入口匝道控制是對主線交通與入口匝道交通進(jìn)行調(diào)節(jié)，方案的可行性與當(dāng)?shù)氐缆方煌l件緊密相關(guān)。呼市快速路系統(tǒng)和國內(nèi)外其他城市的快速路相比，有自身的特點(diǎn)和情況，主要表現(xiàn)為：（1）以主輔路布置形式為主，部分路段采用高架、地下隧道、半地下路塹形式；（2）快速路網(wǎng)少，承載的交通流量大，主線交通流量、匝道需求將常處于飽和運(yùn)行狀態(tài)；（3）匝道布置間距較小，主輔路之間的合流、分流成為影響主線運(yùn)行狀況的一個重要因素；（4）周邊路網(wǎng)發(fā)達(dá)，匝道車輛的可行替代路徑較多。所以應(yīng)該在總結(jié)國內(nèi)外其他城市快速路出入口控制系統(tǒng)的前提下，結(jié)合呼市自身的實(shí)際情況，選擇符合需求的快速路出入口的控制系統(tǒng)。

2快速路出入通管理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)目標(biāo)

目前呼市快速路正在建設(shè)，出入口的現(xiàn)狀道路基礎(chǔ)條件、線形較好，存在著出入口控制系統(tǒng)實(shí)施可行性較好的地點(diǎn)。通過綜合考慮各方面因素（科學(xué)性及實(shí)用性），應(yīng)用比較成熟的技術(shù)，吸取北京上海經(jīng)驗(yàn)，可以在呼市快速路出入口實(shí)現(xiàn)出入口控制，體現(xiàn)出入口控制的效果、優(yōu)勢。經(jīng)過對呼市快速路網(wǎng)的布局和交通控制系統(tǒng)現(xiàn)狀的深入分析，建立呼市快速路出入口控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：（1）保證主路基本暢通、輔路不至于產(chǎn)生嚴(yán)重的交通擁堵；（2）改善出入口匝道車輛的行駛秩序，確保車輛行駛安全；（3）對快速路及其關(guān)聯(lián)區(qū)域進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，有效使用地面道路的容量；（4）保證大型活動、緊急事件等非常態(tài)的快速路骨架路網(wǎng)作用；（5）與其他系統(tǒng)協(xié)同，提高對道路交通的誘導(dǎo)能力和綜合調(diào)控水平。

2.2系統(tǒng)功能需求

目前呼市二環(huán)線以內(nèi)路網(wǎng)密度較大，但高峰時間交通擁堵嚴(yán)重，其中一個重要原因是呼市交通信息管理系統(tǒng)不完善，出行者無法及時查詢或獲取路況信息，導(dǎo)致交通需求分布失衡。因此，呼市快速路出入口管理與控制系統(tǒng)功能主要集中在幾個方面：中心控制、出入口多級調(diào)控、出入口信號協(xié)調(diào)、快速路交通信息采集、快速路信息、系統(tǒng)關(guān)聯(lián)、快速路信息查詢。呼市快速路出入通管理控制系統(tǒng)可分為三個層次：策略層、管控層、執(zhí)行層。三個層次相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息采集、多級調(diào)控、日常管理和系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的功能[3]。

2.3控制管理中心

管理控制中心分為硬件設(shè)備和軟件設(shè)備兩大部分。其中，硬件部分按功能分為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、管理端設(shè)備、以太網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和不間斷電源（UPS）等幾個部分；軟件部分分為系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、數(shù)據(jù)處理軟件、管理平臺軟件等[4]?？焖俾烦鋈肟诳刂浦行木钟蚓W(wǎng)系統(tǒng)是系統(tǒng)集成和管理協(xié)調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺，是一個分布式計(jì)算機(jī)平臺，包括基礎(chǔ)平臺服務(wù)、分布式計(jì)算和對象服務(wù)、公共設(shè)施、共享領(lǐng)域服務(wù)以及應(yīng)用，可以讓不同的軟件對象跨網(wǎng)絡(luò)、跨操作系統(tǒng)進(jìn)行互操作，滿通信息的與查詢、訪問。

2.4系統(tǒng)控制方法和算法

根據(jù)以往研究，快速路控制系統(tǒng)匝道進(jìn)出口的主要控制方法包括單點(diǎn)信號燈控制、單點(diǎn)開關(guān)控制、多匝道協(xié)調(diào)控制、快速路干線控制、區(qū)域控制、路由控制和不同控制方式的協(xié)調(diào)控制等[3]。目前呼市二環(huán)線快速路匝道相距較近，主線為雙向六車道，沿線相交道路高峰時間交通流量大，擁堵嚴(yán)重。因此，針對呼市快速路交通瓶頸形成原因，快速路出、入口匝道控制主要采用在入口匝道處及出口匝道相連輔路上設(shè)置信號燈的方式，平峰時間采用單點(diǎn)控制，高峰時間采用整體協(xié)調(diào)控制方法，調(diào)節(jié)進(jìn)出快速路的交通流，使匝道交通流進(jìn)出有度、有序，避免快速路上形成交通瓶頸，并有效利用輔路容量。建議呼市快速路與常規(guī)道路信號控制綜合考慮，形成快速路、區(qū)域信號控制協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，提高快速路的抗風(fēng)險能力和消散阻塞的能力。進(jìn)一步確?？焖俾废到y(tǒng)的高速、高效、安全和舒適性。根據(jù)呼市快速路道路網(wǎng)設(shè)計(jì)和出入口布置形式，建議呼市快速路出入口控制算法可以結(jié)合采用改進(jìn)型的ALINEA控制算法、需求-容量差額控制算法、占有率控制算法和定時控制算法。針對呼市快速路道路網(wǎng)不同的道路條件、交通狀況，采用不同的快速路出入口控制算法，將幾種控制算法相互結(jié)合，針對不同的適用條件和系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況選擇合適的快速路出入口控制算法策略[5]。

2.5出入口信號協(xié)調(diào)控制

由于快速路出入口的控制有很多的限制條件，對于不同的路段和車流量，出入口控制的效果也會有很大差異。其中對出入口控制影響最大的還是出入口是否有較多的道路空間資源可以儲存出入口控制造成的排隊(duì)。對于呼市部分快速路出入口間距較小的路段，將快速路出入口控制和快速路上下游交叉口控制結(jié)合起來，實(shí)行協(xié)調(diào)控制。快速路出入口協(xié)調(diào)控制從區(qū)域路網(wǎng)的角度上，將快速路和普通道路進(jìn)行銜接和整合，制定協(xié)調(diào)控制的策略和方法，將快速路出入口和上下游交叉口控制作為一個整體控制系統(tǒng)，從整體路網(wǎng)的角度出發(fā)，制定統(tǒng)一的協(xié)調(diào)控制目標(biāo)。從而更好地提高整個道路系統(tǒng)的運(yùn)輸效率[6]。

2.6誘導(dǎo)信息系統(tǒng)

用于快速路出入通信息，對交通流進(jìn)行有效地引導(dǎo)分流。入口控制信息情報板能夠接受匝道控制器的指令，在可變文字顯示部分以不同顏色顯示“匝道開放”、“匝道關(guān)閉”、“匯入調(diào)節(jié)”等匝道控制內(nèi)容，以及“主線暢通”、“主線擁擠”、“主線堵塞”等交通狀態(tài)信息[7]。目前呼市尚缺少交通誘導(dǎo)信息系統(tǒng)，導(dǎo)致交通高峰期間部分路段和區(qū)域非常擁擠，而有些道路上車流量很少，道路資源未得到有效利用。

3結(jié)語

篇(4)

關(guān)鍵詞：PWM控制電路CPLDVHDL

在直流伺服控制系統(tǒng)中，通過專用集成芯片或中小規(guī)模的數(shù)字集成電路構(gòu)成的傳統(tǒng)PWM控制電路往往存在電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，體積大，抗干擾能力差以及設(shè)計(jì)困難、設(shè)計(jì)周期長等缺點(diǎn)因此PWM控制電路的模塊化、集成化已成為發(fā)展趨勢。它不僅可以使系統(tǒng)體積減小、重量減輕且功耗降低，同時可使系統(tǒng)的可靠性大大提高。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是專用集成電路（ASIC）設(shè)計(jì)技術(shù)的日趨完善，數(shù)字化的電子自動化設(shè)計(jì)（EDA）工具給電子設(shè)計(jì)帶來了巨大變革，尤其是硬件描述語言的出現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)電路原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)工程的諸多不便。針對以上情況，本文給出一種基于復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）的PWM控制電路設(shè)計(jì)和它的仿真波形。

1PWM控制電路基本原理

為了實(shí)現(xiàn)直流伺服系統(tǒng)的H型單極模式同頻PWM可逆控制，一般需要產(chǎn)生四路驅(qū)動信號來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換控制。當(dāng)PWM控制電路工作時，其中H橋一側(cè)的兩路驅(qū)動信號的占空比相同但相位相反，同時隨控制信號改變并具有互鎖功能；而另一側(cè)上臂為低電平，下臂為高電平。另外，為防止橋路同側(cè)對管的導(dǎo)通，還應(yīng)當(dāng)配有延時電路。設(shè)計(jì)的整體模塊見圖1所示。其中，d[7:0]矢量用于為微機(jī)提供調(diào)節(jié)占空比的控制信號，cs為微機(jī)提供控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制信號，clk為本地晶振頻率，qout[3:0]矢量為四路信號輸出。其內(nèi)部原理圖如圖2所示。

該設(shè)計(jì)可得到脈沖周期固定（用軟件設(shè)置分頻器I9可改變PWM開關(guān)頻率，但一旦設(shè)置完畢，則其脈沖周期將固定）、占空比決定于控制信號、分辨力為1／256的PWM信號。I8模塊為脈寬鎖存器，可實(shí)現(xiàn)對來自微機(jī)的控制信號d[7：0]的鎖存,d[7：0]的向量值用于決定PWM信號的占空比。clk本地晶振在經(jīng)I9分頻模塊分頻后可為PWM控制電路中I12計(jì)數(shù)器模塊和I11延時模塊提供內(nèi)部時鐘。I12計(jì)數(shù)器在每個脈沖的上升沿到來時加1，當(dāng)計(jì)數(shù)器的數(shù)值為00H或由0FFH溢出時，它將跳到00H時，cao輸出高電平至I7觸發(fā)器模塊的置位端，I7模塊輸出一直保持高電平。當(dāng)I8鎖存器的值與I12計(jì)數(shù)器中的計(jì)數(shù)值相同時，信號將通過I13比較器模塊比較并輸出高電平至I7模塊的復(fù)位端，以使I7模塊輸出低電平。當(dāng)計(jì)數(shù)器再次溢出時，又重復(fù)上述過程。I7為RS觸發(fā)器，經(jīng)過它可得到兩路相位相反的脈寬調(diào)制波，并可實(shí)現(xiàn)互鎖。I11為延時模塊，可防止橋路同側(cè)對管的導(dǎo)通，I10模塊為脈沖分配電路，用于輸出四路滿足設(shè)計(jì)要求的信號。CS為I10模塊的控制信號，用于控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。

2電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用的是Lattice半導(dǎo)體公司推出的is-plever開發(fā)平臺，該開發(fā)平臺定位于復(fù)雜設(shè)計(jì)的簡單工具。它采用簡明的設(shè)計(jì)流程并完整地集成了LeonardoSpectrum的VHDL綜合工具和ispVMTM系統(tǒng)，因此，無須第三方設(shè)計(jì)工具便可完成整個設(shè)計(jì)流程。在原理設(shè)計(jì)方面，本設(shè)計(jì)采用自頂向下、層次化、模塊化的設(shè)計(jì)思想，這種設(shè)計(jì)思想的優(yōu)點(diǎn)是符合人們先抽象后具體，先整體后局部的思維習(xí)慣。其設(shè)計(jì)出的模塊修改方便，不影響其它模塊，且可重復(fù)使用，利用率高。本文僅就原理圖中的I12計(jì)數(shù)器模塊和I11延遲模塊進(jìn)行討論。

計(jì)數(shù)器模塊的VHDL程序設(shè)計(jì)如下：

entitycounteris

port(clk:instdlogic;

Q:outstdlogicvector(7downto0);

cao:outstd_logic);

endcounter;

architecturea_counterofcounteris

signalQs:std_logic_vector(7downto0);

signalreset:std_logic;

signalcaolock:std_logic;

begin

process(clk,reset)

begin

if(reset＝‘1＇)then

Qs＜＝“00000000”;

elsifclk＇eventandclk＝‘1＇then

Qs＜＝Qs＋‘1＇;

endif;

endprocess;

reset＜＝‘1＇whenQs＝255else

‘0＇;

caolock＜＝‘1＇whenQs＝0else

‘0＇;

Q＜＝Qs;

cao＜＝resetorcaolock;

enda_counter;

圖2PWM可逆控制電路原理圖

在原理圖中，延遲模塊必不可少，其功能是對PWM波形的上升沿進(jìn)行延時，而不影響下降沿，從而確保橋路同側(cè)不會發(fā)生短路。其模塊的VHDL程序如下：

entitydelayis

port(clk:instd_logic;

input:instd_logic_vector(1downto0);

output:outstd_logic_vector(1downto0)

enddelay;

architecturea_delayofdelayis

signalQ1,Q2,Q3,Q4:std_logic;

begin

process(clk)

begin

ifclk＇eventandclk＝‘1＇then

Q3＜＝Q2;

Q2＜＝Q1;

Q1＜＝input(1);

endif;

endprocess;

Q4＜＝notQ3;

output(1)＜＝input(1)andQ3;

output(0)＜＝input(0)andQ4;

enda_delay;

圖3為原理圖中的若干信號的波形仿真圖。

篇(5)

1.1電力工程設(shè)計(jì)階段決定項(xiàng)目投資效益

在電力工程施工前的設(shè)計(jì)階段，要對貫穿整個項(xiàng)目全程的造價控制予以高度重視，主要有兩方面原因：一方面，當(dāng)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)方案確定后，后期投資方案則也基本成型；另一方面，“筆下一條線，投資千千萬”，工程設(shè)計(jì)階段決定了電力工程項(xiàng)目是否經(jīng)濟(jì)高效。因此，設(shè)計(jì)階段對整個電力工程的造價控制十分重要。

1.2電力工程設(shè)計(jì)階段是造價控制的重要階段

有資料表明，初步設(shè)計(jì)階段對工程造價的影響為35%-75%，施工圖設(shè)計(jì)階段對造價的影響為25%-35%，施工階段對造價的影響為10%。雖然設(shè)計(jì)費(fèi)用在整個工程費(fèi)用中占不到1%，但其是決定整個工程項(xiàng)目是否合理、經(jīng)濟(jì)、高效益的關(guān)鍵階段。

2.電力工程設(shè)計(jì)階段的造價控制存在的問題分析

2.1造價控制意識方面

長期以來，電力工程設(shè)計(jì)單位與部門都對相關(guān)設(shè)計(jì)的技術(shù)、速度以及產(chǎn)值高度重視，對產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)行不夠重視。但是，由于工程設(shè)計(jì)階段的造價控制對整個工程項(xiàng)目的實(shí)施有重要影響，如果設(shè)計(jì)初期存在失控的問題，即使其他階段非常嚴(yán)格地控制成本，也無法改變整個工程不良的造價效果。但是，現(xiàn)階段許多技術(shù)人員盡管工作能力和技術(shù)水平很高，但缺乏經(jīng)濟(jì)觀念，很少考慮如何降低造價，缺乏造價控制意識，不能正常處理先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)合理兩者之間的關(guān)系。

2.2造價控制方法方面

(1)不善于運(yùn)用價值工程理論優(yōu)化設(shè)計(jì)

在工程設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員存在設(shè)計(jì)思想保守，過分加大安全系數(shù)的思想，導(dǎo)致肥梁、胖柱、配筋過量、深基礎(chǔ)等問題的產(chǎn)生。設(shè)計(jì)初期多方案經(jīng)濟(jì)比較多為只畫草圖，不管經(jīng)濟(jì)賬，很少從造價方面認(rèn)真考慮，使得造價難以控制，造成浪費(fèi)。

(2)限額設(shè)計(jì)未得到充分運(yùn)用

限額設(shè)計(jì)即指，按照批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書及造價估算控制初步設(shè)計(jì)及概算情況，按照批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)要求，按各專業(yè)分配的造價限額進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證估算。限額設(shè)計(jì)的目的是控制項(xiàng)目的建設(shè)資金和投資支出，緩解工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的對立關(guān)系。但目前來看，我國電力工程項(xiàng)目目前設(shè)計(jì)變更管理不完善，難以實(shí)現(xiàn)限額設(shè)計(jì)。并且，由于現(xiàn)行設(shè)計(jì)收費(fèi)與限額設(shè)計(jì)矛盾，導(dǎo)致設(shè)計(jì)費(fèi)低與付出勞動不匹配，所以設(shè)計(jì)人員總會主動提高造價以保證經(jīng)濟(jì)利益。

2.3造價控制工具方面

目前我國工程經(jīng)濟(jì)分析采用定額計(jì)算方法，需要較為完善的設(shè)計(jì)資料與圖紙，以計(jì)算相應(yīng)的工程量與造價。但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，居民用電量迅速增加，這種方法耗時耗力，難以滿足市場需求。但現(xiàn)階段，還未能有一個完善的工程造價管理系統(tǒng)，可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)，對工程造價信息進(jìn)行搜集、加工、作業(yè)、與處理。舊的方法與體制已不適合發(fā)展如此迅速的信息時代，唯有使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工程造價的動態(tài)管理，才能不斷完善工程造價管理。

2.4造價控制機(jī)制方面

現(xiàn)階段的工程設(shè)計(jì)體制功能單一，專業(yè)分工不合理。設(shè)計(jì)體制將工作機(jī)械分塊，導(dǎo)致不能全局控制和把握造價，只能靜態(tài)控制造價，主要表現(xiàn)為：

(1)工程設(shè)計(jì)前期，項(xiàng)目的可行性研究及造價估算不夠細(xì)致，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)控制不嚴(yán)，導(dǎo)致限額設(shè)計(jì)失去依據(jù)；

(2)整個工程項(xiàng)目缺乏合理的設(shè)計(jì)周期，方案選擇太過于形式化，工程設(shè)計(jì)的各階段工作和論證不夠細(xì)致，與工程項(xiàng)目管理的周期不能很好地協(xié)調(diào)配合；

(3)設(shè)計(jì)分工中各專業(yè)各部門自成一體，缺乏溝通，缺乏整體協(xié)作的意識，導(dǎo)致不能全局把握和進(jìn)行造價控制；

(4)概預(yù)算流于形式，缺乏準(zhǔn)確性。預(yù)算人員只是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行計(jì)算，沒有主動影響設(shè)計(jì)和施工。

(5)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思想落后，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S和方法，實(shí)際中多以經(jīng)驗(yàn)型管理為主，隨分析人員的不同，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的結(jié)果差別很大。

3.電力工程設(shè)計(jì)階段造價控制的內(nèi)容

根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，可將設(shè)計(jì)階段分為三個階段：方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、以及施工設(shè)計(jì)。對于電力工程項(xiàng)目，其造價的控制有固定的工作程序。比如在設(shè)計(jì)階段其工作程序?yàn)椋合冗M(jìn)行可行性分析研究，再根據(jù)研究報告做初步設(shè)計(jì)，按照初步設(shè)計(jì)確定概算實(shí)施施工圖的設(shè)計(jì)，最后完成整個設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)相關(guān)人員應(yīng)嚴(yán)格按照程序保證設(shè)計(jì)工作順利有序進(jìn)行。電力工程項(xiàng)目的各個設(shè)計(jì)階段，造價控制的具體內(nèi)容如下：

(1)方案設(shè)計(jì)階段

方案設(shè)計(jì)階段主要根據(jù)相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)的說明書和圖紙、以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，做出造價估算書。首先編寫編制初步造價估算，進(jìn)行可行性分析，對項(xiàng)目提出的背景、投資的必要性、資源和原材料的分析，公用設(shè)施的情況、產(chǎn)品方案的比較、投資估算和資金籌措方式說明，同時編制造價估算。方案設(shè)計(jì)階段要確定投資目標(biāo)，編制項(xiàng)目的總投資分配、分解規(guī)劃。

(2)初步設(shè)計(jì)階段

初步設(shè)計(jì)即為根據(jù)可行性報告所做的具體實(shí)施方案。根據(jù)設(shè)計(jì)說明書和圖紙，對工程項(xiàng)目進(jìn)行初步設(shè)計(jì)總概算。初步設(shè)計(jì)不能更改可行性報告中的建設(shè)規(guī)模、總投資額等。如果超過可行性報告的投資估算，需要說明原因并重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(3)施工圖設(shè)計(jì)階段

根據(jù)批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)投資概算，繪制出正確的、完整的、詳細(xì)的建筑安裝圖紙，包括建設(shè)項(xiàng)目工程的詳圖、零部件結(jié)構(gòu)的明細(xì)表、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及方法等。

4.結(jié)語

篇(6)

可編程控制器課程單元，是對于在電子電器以及拖動設(shè)備中設(shè)置的邏輯控制單元原理和應(yīng)用方式進(jìn)項(xiàng)簡潔介紹的課程單元，早期的PLC只能做些開關(guān)量的邏輯控制，因而叫PLC。近年來，PLC采用微處理器作為中央處理單元，不僅有邏輯控制功能，還有算術(shù)運(yùn)算、模擬量處理甚至通信聯(lián)網(wǎng)功能，正確應(yīng)稱為PC。但為了與個人計(jì)算機(jī)有所區(qū)別，仍稱其為PLC。盡管功能在逐步強(qiáng)大，但是由于該技術(shù)是依托于成熟的儲存模塊，通過寫入讀出進(jìn)行控制過程設(shè)置的一項(xiàng)實(shí)用性技術(shù)，其現(xiàn)實(shí)應(yīng)用雖是集通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動化技術(shù)為一體的新型自動控制裝置，但組裝方便，編程簡單，適合大規(guī)模格式化應(yīng)用，因此對學(xué)習(xí)者的基礎(chǔ)要求和編程能力沒有特殊要求，可以作為一種實(shí)用性技術(shù)作為教學(xué)目標(biāo)。尤其是對于學(xué)習(xí)電力自動化和電子電器的學(xué)生，學(xué)好可編程自動化課程對于熟悉自動化控制原理以及將來在工作實(shí)踐中，能夠得心應(yīng)手的處理電器問題以及簡單設(shè)計(jì)一些控制單元有著決定性的作用，因此對于中等職業(yè)學(xué)校的可編程控制器教學(xué)單元課程設(shè)計(jì)的好壞，不僅決定了學(xué)校自動化控制專業(yè)的水平，也同時決定了學(xué)校的畢業(yè)生是否能夠順應(yīng)社會，成為社會上可造之材的關(guān)鍵課程，不得不引起電子電器以及自動化控制專業(yè)的專業(yè)課程所重視，并花大力氣解決教學(xué)課程設(shè)計(jì)等工作。

2可編程控制器教學(xué)的主要課程目標(biāo)

可編程控制器技術(shù)，是現(xiàn)代工業(yè)自動化三大支柱之一，其目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖和設(shè)備運(yùn)行的即時通信。隨著教育的發(fā)展，教會學(xué)生了解可編程控制器的原理，以及工作特點(diǎn)是課程的首要任務(wù)，也是教育要面向未來的最基本要求，這是現(xiàn)代工業(yè)對對課程設(shè)計(jì)的主要現(xiàn)實(shí)要求。而對課程目標(biāo)而言，就是要順應(yīng)這一時代要求，把這一體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)的實(shí)用技術(shù)方法傳授給學(xué)生，使得學(xué)生能夠按照從業(yè)需求掌握相關(guān)知識和技能。

3教學(xué)課程的設(shè)計(jì)重點(diǎn)選擇

課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)來源于所教授單元的結(jié)構(gòu)體系，對于可編程控制器技術(shù)而言，它是設(shè)備電氣系統(tǒng)的心臟和交互傳輸中心，可編程控制器就是這一完整單元的承載者和實(shí)現(xiàn)者，而對于中等職業(yè)學(xué)校的學(xué)生而言，控制原理主要作為了解，而控制輸入單元的設(shè)計(jì)和運(yùn)行原理就需要加大力度去了解，并加以熟練掌握，達(dá)到能夠簡單設(shè)計(jì)和故障排除的職業(yè)需求。同時對于中等職業(yè)學(xué)校的學(xué)生而言，執(zhí)行機(jī)構(gòu)由控制元件和開關(guān)系統(tǒng)指揮各類機(jī)械的運(yùn)行對于這類學(xué)生是主要的學(xué)習(xí)目標(biāo)，因此重中之重應(yīng)該安排這部分的教學(xué)設(shè)計(jì)。

4課程設(shè)計(jì)的主要方法和教學(xué)途徑分析

4.1入門教育

可編程控制器科目的學(xué)習(xí)，對于中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校的學(xué)生而言，很容易產(chǎn)生畏難情緒，以為像計(jì)算機(jī)編程語言一樣晦澀難懂，從而產(chǎn)生畏難情緒。因此初始教案的設(shè)計(jì)就應(yīng)當(dāng)有針對性的進(jìn)行設(shè)計(jì)，從學(xué)生的興趣愛好入手，充分利用學(xué)生對知識的渴望和新鮮感，加以正確有效的引導(dǎo)。從身邊的PLC應(yīng)用入手，講解相應(yīng)專業(yè)同可編程控制器應(yīng)用的關(guān)系，給學(xué)生描繪可編程控制器在城市便捷交通控制、生活設(shè)施，以及市場上流行的數(shù)控加工中心、機(jī)械手，甚至3D打印機(jī)應(yīng)用的廣泛實(shí)例，激發(fā)學(xué)生獲取知識的欲望和好奇心，覺得它就在我們身邊。同時教師還可以配合激勵機(jī)制聯(lián)系就業(yè)市場的需求（有較多單位提出“懂得PLC者優(yōu)先”），從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。

4.2課程進(jìn)度設(shè)計(jì)要素

根據(jù)學(xué)生素質(zhì)參次不齊的現(xiàn)狀，中等職業(yè)教育可控制編程器課程單元應(yīng)當(dāng)是從簡單應(yīng)用入手，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的信心和勇于探索的內(nèi)在需求。在現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的今天，信息的來源層出不窮，充分發(fā)揮校園信息平臺，利用互聯(lián)網(wǎng)和各類科學(xué)技術(shù)講座，不斷灌輸自動化對生活的改變，讓學(xué)生身處可編程控制器帶來的驚喜改變中，把課程設(shè)計(jì)融入學(xué)生的個人生活中去，循序漸進(jìn)讓學(xué)生從內(nèi)心里接受知識，接受不斷進(jìn)取、不斷獲取新知識新技能的內(nèi)在動力。在享受科技發(fā)展帶來的便利和科技進(jìn)步之余，也將自己融入科技進(jìn)步的洪流中去，真正成為知識的主人。

4.3把課堂教學(xué)變成互動參與的知識殿堂

教學(xué)的主體最終還是學(xué)生自身，因此在課程設(shè)計(jì)上需要著重增加學(xué)生的主動性和參與度，可以采用老師下課題，分組收集相關(guān)知識點(diǎn)的方式，讓學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行外延和內(nèi)涵的擴(kuò)展活動，從學(xué)生收集的圖片資料和其他應(yīng)用范例中獲取營養(yǎng)，在獲取知識的同時培養(yǎng)同學(xué)之間的合作意識和競爭意識，增添了學(xué)生學(xué)習(xí)的信心和對課程的濃厚興趣。對于可編程控制器這一實(shí)用但略顯枯燥的課程而言，直觀教學(xué)的方法無疑可以帶來良好的課程效果，在增加感性認(rèn)識的同時，可以拓寬學(xué)生的知識視野，同時可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，同時也可以采用互動環(huán)節(jié)，讓同學(xué)們自助設(shè)計(jì)和制作示教板和器具以及簡易控制單元，從而使學(xué)生對理論知識，學(xué)生在感性直觀教學(xué)中易于理解、掌握。

4.4充分利用多媒體教學(xué)手段

中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校的生源一般都來自城市周邊，對于工業(yè)化的理解并不直觀，尤其對于大型設(shè)備，大型流水線以及數(shù)控加工中心的認(rèn)識一般都缺乏必要的認(rèn)識。在實(shí)習(xí)和學(xué)習(xí)之前，充分利用多媒體輔助教學(xué)，就可以解決這一難題，充分利用多媒體技術(shù)制作教案，用豐富的設(shè)備設(shè)施充分體現(xiàn)可編程控制器的應(yīng)用。同時對于晦澀難懂的理論也可以直觀的分化出來，把編程輸入和控制流程，直到各種控制動作的實(shí)現(xiàn)都一一展現(xiàn)在學(xué)生的面前，達(dá)到控制過程直觀呈現(xiàn)的效果，充分理解可編程控制器的控制原理，細(xì)化程序的設(shè)計(jì)理念和操作方法，摒棄枯燥的填鴨教學(xué)以避免給學(xué)生帶來畏難情緒。

4.5利用好實(shí)驗(yàn)手段，展示課程魅力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

眾所周知，實(shí)驗(yàn)課是電子電器類課程最能吸引學(xué)生好奇心和創(chuàng)造性的科目，不但可以起到理論課的補(bǔ)充作用，更是強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果的重要手段，在現(xiàn)代教學(xué)理念中還把實(shí)驗(yàn)課作為檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和動手能力的主要考察方向，因此做為一個良好的課程設(shè)計(jì)，可謂不能不加以充分認(rèn)識和利用。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們充分的動手實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象和結(jié)論，不僅可以加深理解所學(xué)的基礎(chǔ)知識，同時通過實(shí)際的模擬實(shí)驗(yàn)，可以直接了解將來工作中手動編程器的使用情況，是學(xué)生們走上社會后直接面對工作的捷徑，從而提高學(xué)生的社會適應(yīng)性，增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)競爭力；而不單單是一種學(xué)習(xí)知識了解技能的工具。因此對于以造就實(shí)用型復(fù)合人才為培養(yǎng)目標(biāo)的中等職業(yè)學(xué)校，充分利用好實(shí)驗(yàn)手段，是教學(xué)課程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵命題。

5結(jié)語

篇(7)

【關(guān)鍵詞】：單片機(jī);抗干擾;控制狀態(tài);冗余技術(shù)

隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。中小規(guī)模的單片機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中的智能機(jī)電一體化產(chǎn)品得到了廣泛的應(yīng)用。在單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，我們不單要突出設(shè)備的自動化程度及智能性，另一方面也要重視控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，否則就無法體現(xiàn)控制系統(tǒng)的優(yōu)越性。

1.系統(tǒng)受到干擾的主要原因和現(xiàn)象

由于單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境往往是比較惡劣和復(fù)雜的，其應(yīng)用的可靠性、安全性就成為一個非常突出的問題。單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用必須長期穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，否則將導(dǎo)致控制誤差加大，嚴(yán)重時會使系統(tǒng)失靈，甚至造成巨大的損失。

影響單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的可靠、安全運(yùn)行的主要因素是來自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，以及系統(tǒng)結(jié)果設(shè)計(jì)、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環(huán)境條件等。這些因素對控制系統(tǒng)造成的干擾后果主要表現(xiàn)在下述幾個方面。

（1）數(shù)據(jù)采集誤差加大。干擾侵入單片機(jī)控制系統(tǒng)測量單元模擬信號的輸入通道，疊加在有用信號之上，會使數(shù)據(jù)采集誤差加大，特別是當(dāng)傳感器輸出弱信號時干擾更加嚴(yán)重。

（2）控制狀態(tài)失靈。微機(jī)輸出的控制信號常依賴某些條件的狀態(tài)輸入信號和這些信號的邏輯處理結(jié)果。若這些輸入的狀態(tài)信號受到干擾，引入虛假狀態(tài)信號，將導(dǎo)致輸出控制誤差加大，甚至控制失常。

（3）數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化。單片機(jī)控制系統(tǒng)中，由于RAM存儲器是可以讀/寫的，故在干擾的侵害下，RAM中的數(shù)據(jù)有可能被竄改。在單片微機(jī)系統(tǒng)中，程序及表格、常數(shù)存于程序存儲器中，避免了這些數(shù)據(jù)受到干擾破壞，但對于內(nèi)RAM、外擴(kuò)RAM中的數(shù)據(jù)都有可能受到外界干擾而變化。根據(jù)干擾竄入的途徑、受干擾數(shù)據(jù)的性質(zhì)不同，系統(tǒng)受損壞的情況也不同．有的造成數(shù)據(jù)誤差．有的使控制失靈，有的改變程序狀態(tài)，有的改變某些部件（如定時器/計(jì)數(shù)器，串行口等）的工作狀態(tài)等。

（4）程序運(yùn)行失常。單片機(jī)控制系統(tǒng)中程序計(jì)數(shù)器的正常工作，是系統(tǒng)維持程序正常運(yùn)行的關(guān)鍵所在。如果外界干擾導(dǎo)致計(jì)數(shù)器的值改變，破壞了程序的正常運(yùn)行。由于受到干擾后計(jì)數(shù)器的值是隨機(jī)的，因而導(dǎo)致程序混亂。通常的情況是程序?qū)?zhí)行一系列毫無意義的指令，最后進(jìn)入"死循環(huán)"，這將使輸出嚴(yán)重混亂或系統(tǒng)失靈。

2.系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的分析和方法

單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性技術(shù)涉及到生產(chǎn)過程的方方面面，不僅與設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、安裝、維護(hù)有關(guān)，還與生產(chǎn)管理、質(zhì)量監(jiān)控體系、使用人員的專業(yè)水平與素質(zhì)有關(guān)。這里主要是從技術(shù)角度分析提高系統(tǒng)可靠性的最常用方法。

導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的內(nèi)部因素主要有以下三點(diǎn)：

（1）元器件本身的性能與可靠性。元器件是組成系統(tǒng)的基本單元，其特性好壞與穩(wěn)定性直接影響整系統(tǒng)性能與可靠性。因此，在可靠性設(shè)計(jì)當(dāng)中，首要的工作是精選元器件，使其在長期穩(wěn)定性、精度等級方面滿足要求。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，電子元器件的可靠性不斷提高，現(xiàn)在小功率晶體管及中小規(guī)模IC芯片的實(shí)際故障大約為10×10-9/h。這為提高系統(tǒng)性能與可靠性提供了很好的基礎(chǔ)。

（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。包括硬件電路結(jié)構(gòu)和運(yùn)行軟件設(shè)計(jì)。電路設(shè)計(jì)中要求元器件或線路布局合理以消除元器件之間的電磁耦合相互干擾，優(yōu)化的電路設(shè)計(jì)也可以消除或削弱外部干擾對整個系統(tǒng)的影響，如去耦電路、平衡電路等。同時也可以采用冗余結(jié)構(gòu)，也稱容錯技術(shù)或故障掩蓋技術(shù)，它是通過增加完成同一功能的并聯(lián)或備用單元〔包括硬件單元或軟件單元〕數(shù)目來提高系統(tǒng)可靠性的一種設(shè)計(jì)方法。當(dāng)某些元器件發(fā)生故障時也不影響整個系統(tǒng)的運(yùn)行。對于消減外部電磁干擾，可采用電磁兼容設(shè)計(jì)，目的是提高單片機(jī)系統(tǒng)在電磁環(huán)境中的適應(yīng)性，即能保持完成規(guī)定功能的能力。常用的抗電磁干擾的硬件措施有濾波技術(shù)、去耦電路、屏蔽技術(shù)、接地技術(shù)等。

軟件是微機(jī)系統(tǒng)區(qū)別于其它通用電子設(shè)備的獨(dú)到之處，通過合理編制軟件可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。常用的軟件措施主要有：一是信息冗余技術(shù)，對單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用而言，保持信號信息和重要數(shù)據(jù)是提高可靠性的主要方面。為防止系統(tǒng)故障等原因而丟失信息，常將重要數(shù)據(jù)或文件多重化，復(fù)制一份或多份"拷貝"，并存于不同空間，一旦某一區(qū)間或某一備份被破壞，則自動從其它部分重新復(fù)制，使信息得以恢復(fù)。二是時間冗余技術(shù)，為提高單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性，可采用重復(fù)執(zhí)行某一操作或某一程序，并將執(zhí)行結(jié)果與前一次結(jié)果進(jìn)行比較對照來確認(rèn)系統(tǒng)工作是否正常。只有當(dāng)兩次結(jié)果相同時，才被認(rèn)可，并進(jìn)行下一步操作。

若兩次結(jié)果不相同，可再次重復(fù)執(zhí)行一次，當(dāng)?shù)谌谓Y(jié)果與前兩次之中的一次相同時，則認(rèn)為另一結(jié)果是偶然故障引起的，應(yīng)剔除。若三次結(jié)果均不相同，則初步判定為硬件永久性故障，需進(jìn)一步檢查。這種辦法是用時間為代價來換取可靠性，稱為時間冗余技術(shù)，也稱為重復(fù)檢測技術(shù)。三是故障自動檢測與診斷技術(shù)，對于復(fù)雜系統(tǒng)，為了保證能及時檢測出有故障裝置或單元模塊，以便及時把有用單元替換上去，就需要對系統(tǒng)進(jìn)行在線測試與診斷。這樣做的目的有兩個：一是為了判定動作或功能的正常性；二是為了及時指出故障部位，縮短維修時間。四是軟件可靠性技術(shù)：單片機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行軟件是系統(tǒng)要實(shí)行的各項(xiàng)功能的具體反映。軟件的可靠性主要標(biāo)志是軟件是否真實(shí)而準(zhǔn)確地描述了要實(shí)現(xiàn)的各種功能。因此對生產(chǎn)工藝過程的了解程度直接關(guān)系到軟件的編寫質(zhì)量。提高軟件可靠性的前提條件是設(shè)計(jì)人員對生產(chǎn)工藝過程的深入了解，并且使軟件易讀、易測和易修改。五是失效保險技術(shù)：有些重要系統(tǒng)，一但發(fā)生故障時希望整個系統(tǒng)應(yīng)處于安全或保險狀態(tài)。此外，還有常見的數(shù)字濾波、程序運(yùn)行監(jiān)視及故障自動恢復(fù)技術(shù)等。

（3）安裝與調(diào)試。元器件與整個系統(tǒng)的安裝與調(diào)試，是保證系統(tǒng)運(yùn)行與可靠性的重要措施。盡管元器件選擇嚴(yán)格，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)合理，但安裝工藝粗糙，調(diào)試不嚴(yán)格，仍然達(dá)不到預(yù)期的效果。

導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的外因是指單片機(jī)控制系統(tǒng)所處工作環(huán)境中的外部設(shè)備或空間條件導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行的不可靠因素，主要包括以下幾點(diǎn)：一是外部電氣條件，如電源電壓的穩(wěn)定性、強(qiáng)電場與磁場等的影響；二是外部空間條件，如溫度、濕度，空氣清潔度等；三是外部機(jī)械條件，如振動、沖擊等。

為保證系統(tǒng)可靠工作，必須創(chuàng)造一個良好的外部環(huán)境。例如：采取屏蔽措施、遠(yuǎn)離產(chǎn)生強(qiáng)電場干擾的設(shè)備；加強(qiáng)通風(fēng)以降低環(huán)境溫度；安裝緊固以防振動等。

元器件的選擇是根本，合理安裝調(diào)試是基礎(chǔ)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)是手段，外部環(huán)境是保證，這是可靠性設(shè)計(jì)遵循的基本準(zhǔn)則，并貫穿于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行的全過程。為實(shí)現(xiàn)這些準(zhǔn)則，必須采取相應(yīng)的硬件或軟件方面的措施，這是可靠性設(shè)計(jì)的根本任務(wù)。

中小規(guī)模的單片機(jī)控制系統(tǒng)在開發(fā)過程中，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用中的工作環(huán)境，采用以上的系統(tǒng)抗干擾優(yōu)化設(shè)計(jì)的措施與方法，基本能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，充分地體現(xiàn)單片機(jī)控制系統(tǒng)在不增加控制成本的情況提高機(jī)電設(shè)備的自動化性能與智能性的優(yōu)越所在。

參考文獻(xiàn)

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