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時(shí)間：2023-03-08 15:39:43
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一、工程概況：
本空調(diào)工程全部采用吊頂暗裝風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)。室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管承擔(dān)全部的室內(nèi)冷負(fù)荷和濕負(fù)荷，新風(fēng)機(jī)組把引入的室外新風(fēng)處理到室內(nèi)焓值，再按需求分配到各個(gè)房間。按舒適性空調(diào)設(shè)計(jì)，采用露點(diǎn)送風(fēng)。系統(tǒng)冷熱源選用風(fēng)冷式空氣源熱泵，安置于天臺(tái)上?？照{(diào)水系統(tǒng)采用一次泵定水量系統(tǒng)，雙管制，閉式循環(huán)。系統(tǒng)主機(jī)采用遠(yuǎn)程控制，各房間的風(fēng)機(jī)盤管可單獨(dú)控制調(diào)節(jié)。
二、空氣房間溫度自動(dòng)控制是通過(guò)接通或斷開(kāi)電加熱器，以增加或減少精加熱器的熱量，而改變送風(fēng)溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
空調(diào)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)常用的改變送風(fēng)溫度方法有：控制加熱空氣的電加熱器，空氣加熱器（介質(zhì)為熱水或蒸汽）的加熱量或改變一、二次回風(fēng)比等。室溫控制規(guī)律有位式、比例、比例積分、比例積分微分以及帶補(bǔ)償與否等幾種。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)室溫允許波動(dòng)范圍大小的要求，被控制的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及設(shè)備形式，選配測(cè)溫傳感器、溫度調(diào)節(jié)器及執(zhí)行器，組成溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)。
（1）控制電加熱器的功率
控制電加熱器的功率來(lái)控制室溫的系統(tǒng)，其原理圖及方框圖見(jiàn)下
①是室溫位式控制方案，由測(cè)溫傳感器TN，位式溫度調(diào)節(jié)器TNC，及電接觸器JS組成。當(dāng)室溫偏離設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)器TNC輸出通斷指令的電信號(hào)，使電接觸器閉合或斷開(kāi)，以控制電加熱器開(kāi)或停，改變送風(fēng)溫度，達(dá)到控制室溫的目的
②是室溫PID控制方案，由測(cè)溫傳感器TN，PID溫度調(diào)節(jié)器TNC及可控硅電壓調(diào)整器ZK組成，可實(shí)現(xiàn)室溫PID控制。
（2）控制空氣加熱器的熱交換能力
控制進(jìn)入空氣加熱器熱媒流量的室溫控制系統(tǒng)及其原理如下：
該方案是由測(cè)溫傳感器TN，溫度調(diào)節(jié)器TNC，通斷儀ZJ及直通或三通調(diào)節(jié)閥組成。當(dāng)室溫偏離設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出偏差指令信號(hào)，控制調(diào)節(jié)閥開(kāi)大或關(guān)小，改變進(jìn)入空氣熱交換器的蒸汽量或熱水量，從而改變送風(fēng)溫度，達(dá)到控制室溫的目的。
（3）制進(jìn)入空氣加熱器的熱水溫度
該溫控方案組成與上面相同，不同的是控制三通閥來(lái)改變進(jìn)入空氣加熱器的水溫，改變熱交換能力，達(dá)到控制室溫的目的。
三、房間空氣相對(duì)濕度自動(dòng)控制的方法
空調(diào)房間溫濕度控制：
空調(diào)房間溫濕度的干擾因素的多樣性，氣候變化的多工況性以及房間存在的較大的熱慣性等因素使得利用單回路直接控制房間溫濕度的方法難以達(dá)到滿意的調(diào)節(jié)效果。因此，應(yīng)該另選有效的方法。針對(duì)空調(diào)房間的熱特性，采用串級(jí)調(diào)節(jié)較適宜。其調(diào)節(jié)框圖如圖所示
室溫調(diào)節(jié)器用于克服維護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱，室內(nèi)熱源散熱引起的室溫干擾。室溫調(diào)節(jié)器根據(jù)房間內(nèi)實(shí)際溫度與設(shè)定溫度的偏差調(diào)整送風(fēng)溫度的設(shè)定值。送風(fēng)溫度調(diào)節(jié)器則用來(lái)控制送風(fēng)溫度。這一環(huán)節(jié)主要克服在不同的季節(jié)，新風(fēng)、回風(fēng)混合比的變化引起的對(duì)換熱器的出口狀態(tài)干擾。使其在進(jìn)入房間前受到一定的抑制，減少對(duì)室內(nèi)狀態(tài)的影響。采用串級(jí)調(diào)節(jié)后，還能改變對(duì)象的時(shí)間特性，提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量。
四、風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制
（一）溫控器
（1）風(fēng)機(jī)盤管宜采用溫控器控制電動(dòng)水閥，手動(dòng)控制風(fēng)機(jī)三速的控制方式。風(fēng)機(jī)啟停與電動(dòng)水閥連鎖。
（2）冬夏季均運(yùn)行的風(fēng)機(jī)盤管，其溫控器應(yīng)有冬夏轉(zhuǎn)換措施。一般以各溫控器獨(dú)自設(shè)置冬夏轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為好。
（二）節(jié)能鑰匙
（1）房間設(shè)有節(jié)能鑰匙系統(tǒng)時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管宜與其連鎖以節(jié)能。
（2）當(dāng)要求不高時(shí)，可采用插、拔鑰匙使風(fēng)機(jī)盤管啟動(dòng)或斷電停轉(zhuǎn)的方式。使用要求較高時(shí)，可增設(shè)一個(gè)溫度開(kāi)關(guān)。
（三）定流量水系統(tǒng)
風(fēng)機(jī)盤管定流量水系統(tǒng)自控方式較簡(jiǎn)單易行，但節(jié)能效果沒(méi)有變流量自控方式好。
五、風(fēng)機(jī)盤管的定流量水系統(tǒng)自動(dòng)控制
該工程使用定流量二管制，其風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的控制通常采用兩種方式。
（1）三速開(kāi)關(guān)手控的二管制定流量系統(tǒng)
采用二管制水系統(tǒng)時(shí)，表面冷卻器中的水是常通的。水量依靠閥門的一次性調(diào)整，而室溫的高低是由手動(dòng)選擇風(fēng)機(jī)的三檔轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
（2）溫控器加三速開(kāi)關(guān)的二管制定流量水系統(tǒng)
采用這種控制的水系統(tǒng)時(shí)，表面冷卻器中的水是常通的，水量依靠閥門一次性調(diào)整。室內(nèi)溫度控制器控制風(fēng)機(jī)啟停，而手動(dòng)三檔開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
溫控器選擇AFT06*系列即可滿足要求。該系列是帶浸入式套管的。
六、變風(fēng)量系統(tǒng)的監(jiān)控
變風(fēng)量系統(tǒng)的基本思想是當(dāng)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷改變以及室內(nèi)空氣參數(shù)設(shè)定值變化時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)送入房間的送風(fēng)量，使通過(guò)空氣送入房間的負(fù)荷與房間的實(shí)際負(fù)荷相匹配，以滿足室內(nèi)人員的舒適要求或工藝生產(chǎn)要求。同時(shí)送風(fēng)量的調(diào)節(jié)可以最大限度的減少風(fēng)機(jī)的動(dòng)力，節(jié)約運(yùn)行能耗。
除了節(jié)能的優(yōu)勢(shì)外，VAV系統(tǒng)還有以下特點(diǎn)：（1）能實(shí)現(xiàn)局部區(qū)域的靈活控制，可根據(jù)負(fù)荷變化或個(gè)人舒適度要求調(diào)節(jié)。（2）由于能自動(dòng)調(diào)節(jié)送入各房間的冷量，系統(tǒng)內(nèi)各用戶可以按實(shí)際需要配置冷量，考慮各房間的同時(shí)使用系數(shù)和負(fù)荷分布，系統(tǒng)冷源配置可以減少20%~30%左右，設(shè)備投資相應(yīng)較大減少。（3）室內(nèi)無(wú)過(guò)冷過(guò)熱現(xiàn)象。
該系統(tǒng)采用單風(fēng)管再加熱VAV空調(diào)系統(tǒng)，其原理和控制系統(tǒng)圖如下：
七、空調(diào)用制冷裝置的自動(dòng)控制
1、蒸發(fā)器的自動(dòng)控制
空調(diào)用制冷裝置系統(tǒng)的蒸發(fā)器和冷凝器溫度的自動(dòng)控制如圖所示
空調(diào)負(fù)荷是經(jīng)常變化的，因此，要求制冷裝置的制冷量也要相應(yīng)地變化。而制冷量的變化，就是循環(huán)的制冷劑流量的變化，所以需要對(duì)蒸發(fā)器的供液量進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)載冷劑即被冷卻物質(zhì)的溫度控制?？照{(diào)用制冷裝置的中常用的供液量自動(dòng)控制的設(shè)備是熱力膨脹閥。
熱力膨脹閥的一種直接作用式調(diào)節(jié)閥，安裝在蒸發(fā)器入口管上，感溫包安裝在蒸發(fā)器的出口管上。DV1和DV2是電磁閥，壓縮機(jī)停時(shí)，電磁閥立即關(guān)閉，切斷冷凝器至蒸發(fā)器的供液。
2、冷凝器的自動(dòng)控制
在制冷裝置上通常用冷卻水量調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)冷凝溫度。冷卻水量調(diào)節(jié)閥是一種直接作用式調(diào)節(jié)閥，安裝在冷凝器的冷卻水進(jìn)水管上，它的壓力測(cè)量溫包安裝在壓縮機(jī)的排氣端，或冷凝器的制冷劑入口端，以感受Pl的變化。
3、制冷裝置的自動(dòng)保護(hù)
為了保證制冷裝置的安全運(yùn)行，在制冷系統(tǒng)中常有一些自動(dòng)保護(hù)器件。制冷系統(tǒng)常用的自動(dòng)保護(hù)包括排氣壓力保護(hù)、吸氣壓力保護(hù)、減壓保護(hù)、斷水保護(hù)、冷凍水防凍保護(hù)等。其系統(tǒng)圖如下：
（一）排氣與吸氣壓力自動(dòng)保護(hù)
在制冷設(shè)備中設(shè)置了安全閥，還使用壓力控制器來(lái)控制排氣壓力。當(dāng)排氣壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)，壓力控制器立即切斷壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)電源，起高壓保護(hù)作用；控制吸氣壓力的采用壓力控制器PxS。它對(duì)吸氣壓力有保護(hù)作用。
（二）油壓的自動(dòng)保護(hù)
在制冷壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，它的運(yùn)動(dòng)部件會(huì)摩擦生熱。為了防止部件因發(fā)熱而變形而發(fā)生事故，必須不斷供給一定壓力的油。油壓控制器是一個(gè)壓差控制器，用它可以實(shí)現(xiàn)制冷裝置油壓的自動(dòng)保護(hù)。
（三）斷水自動(dòng)保護(hù)
為了保證壓縮機(jī)的安全，在壓縮機(jī)水套出水口和冷凝器出水口，裝設(shè)了斷水保護(hù)裝置。該裝置是由測(cè)量冷凝器出水口水的電阻的兩個(gè)電極，配以晶體管控制電路的水流控制器SLS及繼電器所組成。
（四）凍水防凍自動(dòng)保護(hù)
在制冷裝置運(yùn)行中，蒸發(fā)器中冷凍水溫度過(guò)低，容易發(fā)生凍結(jié)影響壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，因此設(shè)置了冷凍水防凍自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在蒸發(fā)器出口端安裝了溫度控制器TfS，當(dāng)冷凍水出口處溫度降至較低時(shí)，溫度控制器使中間繼電器斷開(kāi)，壓縮機(jī)也就停止運(yùn)轉(zhuǎn)；在壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)后，若蒸發(fā)器冷凍水溫度回升到某一溫度時(shí)，溫度控制器使中間繼電器接通，冷凍水泵和冷卻水泵就重新啟動(dòng)，而壓縮機(jī)也恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
4、水量調(diào)節(jié)閥的選擇：
根據(jù)系統(tǒng)水管管徑尺寸為：DN25DN32DN50三種，選擇相應(yīng)閥門口徑的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。結(jié)果如下：（品牌：丹佛斯）
閥門口徑KV值經(jīng)過(guò)閥們的流量（m^3/h）
壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)
0.20.250.30.350.40.450.50.550.6
DN25104.475.005.485.926.326.717.077.427.75
DN32167.168.008.769.4710.1210.7311.3111.8712.39
DN504017.8920.0021.9123.6625.3026.8328.2829.6630.98
二通閥選擇：DN25Kvs=10m^3/h編號(hào)：065Z3420法蘭連接VL2（PN6）
065B1725法蘭連接VF2（PN16）
065B1525法蘭連接VFS2（PN25）
DN32Kvs=16m^3/h編號(hào)：065Z3421法蘭連接VL2（PN6）
065B1732法蘭連接VF2（PN16）
065B1532法蘭連接VFS2（PN25）
DN50Kvs=40m^3/h編號(hào)：065Z3423法蘭連接VL2（PN6）
065B1750法蘭連接VF2（PN16）
065B1550法蘭連接VFS2（PN25）
三通閥選擇：DN25Kvs=10m^3/h編號(hào)：內(nèi)螺紋：065B1425外螺紋：065B1325
法蘭連接VF3，VL3
DN32Kvs=16m^3/h編號(hào)：內(nèi)螺紋：065B1432外螺紋：065B1332
DN50Kvs=40m^3/h編號(hào)：內(nèi)螺紋：065B1450外螺紋：065B1350
模擬量控制驅(qū)動(dòng)器：AME15，AME16，AME25，AME35
AME電子驅(qū)動(dòng)器用在DN50以下的VRB，VRG，VF，VL，VFS2，VEF2閥門。該驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)適應(yīng)行程到閥的終端位置以減少調(diào)試時(shí)間。電源電壓：24V~。適配器編號(hào)：065Z7548，介質(zhì)溫度超過(guò)150℃。閥桿加熱器，用于DN15~DN50的閥門，編號(hào)是065B2171。
手動(dòng)平衡閥：MSV-C該閥用于平衡制冷、供熱和生活用水系統(tǒng)的流量。其特點(diǎn)有：固定的測(cè)量孔板；帶有2件針式測(cè)量接頭；手輪具有關(guān)斷功能，一圈360度均可讀數(shù)；數(shù)字刻度指示，并具有鎖定功能；固定孔板測(cè)量精度是+-5%，MSV-C為內(nèi)螺紋。
八、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的監(jiān)控
風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的控制通常包括風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制和室內(nèi)溫度控制兩部分。
1、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的監(jiān)控功能
（1）室內(nèi)溫度測(cè)量；（2）冷、熱水閥開(kāi)關(guān)控制；（3）風(fēng)機(jī)變速及啟停控制
其監(jiān)控原理圖如圖
九、新風(fēng)機(jī)組的監(jiān)控
新風(fēng)機(jī)組通常與風(fēng)機(jī)盤管配合進(jìn)行使用，主要是為各房間提供一定的新鮮空氣，滿足人員衛(wèi)生要求。其基本監(jiān)控功能有：（1）監(jiān)測(cè)功能檢查風(fēng)機(jī)電機(jī)的工作狀態(tài)，確定是處于開(kāi)或關(guān)；檢測(cè)風(fēng)機(jī)電機(jī)的電流是否過(guò)載；測(cè)量風(fēng)機(jī)出口處的空氣溫濕度，以了解機(jī)組是否已將新風(fēng)處理到要求的狀態(tài)；測(cè)量空氣過(guò)濾器兩側(cè)的壓差，以了解過(guò)濾器是否要求清洗；檢查新風(fēng)閥狀態(tài)，確定是開(kāi)還是關(guān)。（2）控制功能根據(jù)要求啟停風(fēng)機(jī)；控制水量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度；控制干蒸汽加濕器調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度；換熱器的冬季防凍保護(hù)（3）集中管理功能顯示新風(fēng)機(jī)組啟停狀態(tài)，送風(fēng)溫濕度，風(fēng)閥，水閥狀態(tài)。通過(guò)中央控制管理機(jī)啟停機(jī)組，修改送風(fēng)參數(shù)設(shè)定值
為實(shí)現(xiàn)上述功能，相應(yīng)的硬件配置如下：
新風(fēng)機(jī)組的新風(fēng)閥配置開(kāi)關(guān)式風(fēng)閥控制器。這是因?yàn)樾嘛L(fēng)機(jī)組的風(fēng)量是根據(jù)工作區(qū)內(nèi)人員數(shù)量計(jì)算出來(lái)的，一般不做調(diào)節(jié)，因此新風(fēng)門只有開(kāi)、閉兩種狀態(tài)。在風(fēng)機(jī)開(kāi)啟時(shí)，風(fēng)閥全開(kāi)，停機(jī)時(shí)，風(fēng)閥全關(guān)。風(fēng)閥的控制通過(guò)一路DO通道完成。當(dāng)輸入為高電平時(shí)，風(fēng)閥全開(kāi)；低電平時(shí)，風(fēng)閥全關(guān)。若要了解風(fēng)閥的實(shí)際狀態(tài)，還可以用一路DI接受風(fēng)閥執(zhí)行器的反饋信號(hào)。
十、電子機(jī)械房間恒溫控制器RMTE
該控制器廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工業(yè)和住宅建筑。適用于供熱，制冷和全年空調(diào)系統(tǒng)的室溫控制，特別是風(fēng)機(jī)盤管和電加熱器等。特點(diǎn)是：高度敏感，無(wú)基準(zhǔn)振動(dòng)問(wèn)題，硬防火塑料底座和上蓋，一體結(jié)構(gòu)，易于安裝，系統(tǒng)OFF位置，切斷所有環(huán)路。RMTE-HC2適用于2管制供熱/關(guān)斷/制冷，溫度范圍是10~30℃。電源等級(jí)：230V+-10%50/60HZ電流等級(jí)：恒溫控制器1A230V/AC風(fēng)機(jī)6（2）A230V/AC
十一、區(qū)域電動(dòng)閥ZV-2/3
該系列閥門與時(shí)間溫度控制器一起用來(lái)控制家庭和商業(yè)的中央供熱，熱水及冷水系統(tǒng)中的水量。主要參數(shù)：適用于各種安裝要求和偏好，適用于供熱和供冷應(yīng)用，性能可靠，使用壽命長(zhǎng)，易于安裝和接線，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。相關(guān)數(shù)據(jù)如下：
類型產(chǎn)品編號(hào)種類DN關(guān)閉壓力KV螺紋（外）介質(zhì)
ZV-215087N72402-通開(kāi)/關(guān)152.5bar3.2G1/2”制冷/熱水（+5/+90）
ZV-220087N7241202bar3.2G3/4”
ZV-225087N7242250.8bar6.8G1”
ZV-315087N72373-通分流器152.5bar4.3G1/2”
ZV-320087N7238201bar4.6G3/4”
ZV-325087N7239251bar5.7G1”
十二、SIEMENS3LD主控和急停開(kāi)關(guān)
3LD1開(kāi)關(guān)可用于控制主回路、輔助回路以及三相電機(jī)和其它負(fù)載。應(yīng)用
它是手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)，符合IEC947-3/DINVDE0660第107部分(EN60947-3)標(biāo)準(zhǔn)，并且滿足隔離要求。3LD1控制開(kāi)關(guān)可以用于：起/停(ON/OFF)。控制該開(kāi)關(guān)有三個(gè)相鄰的主觸頭，在開(kāi)關(guān)的任何一邊都可以裝第四個(gè)觸頭。這個(gè)觸頭可以是N觸頭或一個(gè)帶1常開(kāi)和1常閉觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)
SIEMENS3TH中間繼電器
3TH系列中間繼電器，適用于交流50Hz或60Hz，電壓至660V和直流電壓至600V的控制電路中，用來(lái)控制各種電磁線圈及作為電信號(hào)的放大和傳遞，符合IEC947，VDE0660，GB14048等標(biāo)準(zhǔn)。繼電器動(dòng)作機(jī)構(gòu)靈活，手動(dòng)檢查方便，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，可防止外界雜物及灰塵落入繼電器的活動(dòng)部位。接線端都有罩覆蓋，人手不能直接接觸帶電部位，安全防護(hù)性很高；繼電器電磁鐵工作可靠、損耗小、噪音小、具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，線圈的接線端裝有電壓規(guī)格標(biāo)志牌，標(biāo)志牌按電壓等級(jí)著有特定的顏色，清晰醒目，接線方便，可避免因接錯(cuò)電壓規(guī)格而導(dǎo)致線圈燒毀。
十三、壓差控制器
根據(jù)閥門口徑，選擇以下幾種：ASV-PVDN25ASV-PVDN32AIPDN50
ASV壓差平衡閥可自動(dòng)保證供熱和制冷系統(tǒng)的水力平衡。該工程中采用的是定水量系統(tǒng)，壓差控制器用在排氣與吸氣壓力自動(dòng)保護(hù)中。使用ASV閥門，可避免煩瑣的調(diào)試過(guò)程，安裝完閥門即可。在所有負(fù)荷下自動(dòng)平衡系統(tǒng)，也有助于節(jié)能。安裝時(shí)需安在回水管，且流向應(yīng)與閥體上的箭頭一致。
十四、參考文獻(xiàn)
建筑環(huán)境與設(shè)備的自動(dòng)化劉耀浩天津大學(xué)出版社
1自動(dòng)化控制玻璃溫室大棚系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1玻璃溫室大棚自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)材料和結(jié)構(gòu)
玻璃溫室是以透明玻璃為覆蓋材料的溫室，透光率一般為60%一70%。溫室的骨架為鍍鋅鋼管，門窗框架、屋脊為鋁合金輕型鋼材，肩高約8ma大棚管理系統(tǒng)采用JPK-013型自動(dòng)化控制系統(tǒng)。開(kāi)啟電腦，輸入用戶名及密碼，在桌面點(diǎn)擊海峽農(nóng)業(yè)示范園控制系統(tǒng)圖標(biāo)，點(diǎn)擊特殊菜單，點(diǎn)擊登錄“開(kāi)”，彈出對(duì)話框，再次輸人另外一個(gè)用戶名及密碼，就可進(jìn)行參數(shù)操作設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)束后，下拉特殊菜單，點(diǎn)擊退出“關(guān)”。把目標(biāo)溫度設(shè)計(jì)為300C，降溫需求百分比為10%。
1.2系統(tǒng)功能及操作設(shè)計(jì)方案
1.2.1夏、秋季的操作設(shè)計(jì)方案根據(jù)南方夏、秋季需要降溫的要求設(shè)計(jì)操作方案。
1.2.2冬、春季的操作設(shè)計(jì)方案根據(jù)南方冬、春季的氣候特點(diǎn)設(shè)計(jì)保溫操作方案。
2玻璃溫室大棚自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)管理要點(diǎn)
2.1水肥機(jī)一體化系統(tǒng)管理
水肥機(jī)由以色列Galcon公司提供。操作步驟:電腦開(kāi)機(jī)一桌面一點(diǎn)擊Client系統(tǒng)一點(diǎn)擊Mixero
2.2分區(qū)設(shè)計(jì)管理
2.2.1水肥機(jī)一體化分區(qū)管理將整個(gè)溫室分成6個(gè)水肥灌溉區(qū)域，即與電腦連接的6個(gè)水閥所控制的灌溉區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)獨(dú)立的單元。區(qū)域布置見(jiàn)圖to水肥機(jī)裝肥料母液的肥料桶共7個(gè)桶，A,B液各3個(gè)桶，另外1個(gè)酸液桶，分為3個(gè)組別，酸液桶共用。針對(duì)不同作物，每組的肥料母液可以有所區(qū)別。A桶(Fert.1)和B桶(Fert.2)吸量都設(shè)為5.0L/m3，酸液(Fert.3)吸量設(shè)為3.5I}/m3。1區(qū)、2區(qū)種植瑞豐番茄，2014年5月31日移植;3區(qū)種植金玉滿堂番茄，4區(qū)種植串串紅鈴番茄，3區(qū)、4區(qū)均為5月22日移植。從移植到7月2日每天灌溉1次，清晨5:00開(kāi)始滴灌，時(shí)間為10mino7月2日開(kāi)始增加為4次，每次3min。因?yàn)?區(qū)、4區(qū)結(jié)果多，植株細(xì)弱，7月6日再增加1次，即3區(qū)、4區(qū)結(jié)果期每天灌溉5次，每次3mino5區(qū)、6區(qū)分別種植金石王1號(hào)和金玉滿堂番茄，2013年11月9日移植，前期灌溉同3區(qū)、4區(qū)，因結(jié)果盛期需肥水較多，增至每天7次(表3)。
2.2.2各區(qū)域的項(xiàng)目編號(hào)綁定及灌溉時(shí)間表(Irri-gationProgramNo.)設(shè)計(jì)各區(qū)域的電腦識(shí)別代碼及灌溉時(shí)間表設(shè)計(jì)見(jiàn)表30
2.3灌溉時(shí)間等數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)及修改
在Mixer的圖案里，點(diǎn)擊IrrigationProgramNo.，在左上角白色框格里輸入所要修改或設(shè)定的項(xiàng)目編號(hào)(ProgramNo.)，回車，再在左上角白色框格的左邊，點(diǎn)擊鎖匙(解鎖)，選擇要修改的數(shù)據(jù)，輸人要修改的數(shù)據(jù)，全部修改完畢，再次點(diǎn)擊解鎖，點(diǎn)擊確定(sure)完成修改。其他項(xiàng)目的修改過(guò)程同樣。
2.4所需EC,pH值的修改及其感應(yīng)器校準(zhǔn)
點(diǎn)擊FertilizationPrograms，在肥料項(xiàng)目號(hào)7,8,9欄目?jī)?nèi)修改各種植區(qū)所需的灌溉水肥的EC,pH值。2014年種植番茄，1,2,3,4區(qū)的EC值設(shè)置為1.5ms/cm,爪6區(qū)盛果期設(shè)置為2.0ms/cm;pH值都設(shè)置為5.7。當(dāng)發(fā)現(xiàn)水肥機(jī)上的EC,pH值有偏差時(shí)，要用標(biāo)準(zhǔn)液來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。
2.5洗鹽
點(diǎn)擊右上角IrrigationPrograms進(jìn)人操作界面，點(diǎn)擊ProgramSettings進(jìn)入灌水?dāng)?shù)據(jù)界面。程序號(hào)(Prog.No)要選擇灌溉肥料沒(méi)用過(guò)的空白號(hào)。優(yōu)先權(quán)(PrioritySetup)選擇low。灌溉間隔天數(shù)(Irri.Cycledays)選擇1d，時(shí)間單位(Irri.Unit)為min;灌水量(Quantity)為持續(xù)灌水60min，肥料(Fert.Prog)填寫0。開(kāi)始(StartTime)寫0:O1，結(jié)束寫23;59;各區(qū)的間隔灌溉時(shí)間(Duratior)寫250min(洗鹽1輪60x4為240min，其間休息10min。這就是洗鹽1d的循環(huán)模式。
2.6過(guò)濾器清洗
每個(gè)肥料母液桶下面都有1個(gè)過(guò)濾器，選擇在沒(méi)有灌溉的時(shí)間段里，關(guān)閉水肥母液桶的開(kāi)關(guān)，把過(guò)濾器小心擰開(kāi)，用清水沖洗過(guò)濾片，干凈為止。然后在灌溉之前裝回，打開(kāi)水肥開(kāi)關(guān)。水肥機(jī)后面也有1個(gè)過(guò)濾器。
2.7混合桶溢水問(wèn)題的解決
灌溉是邊混合水肥邊進(jìn)行灌溉，如果遇到突然停電，等來(lái)電時(shí)，電腦不知道混合桶的水肥該往哪個(gè)區(qū)走。因此，當(dāng)看到混合桶溢水時(shí)，應(yīng)立即手工把混合桶里的水肥舀出1/2。
1.任務(wù)布置。在課程進(jìn)行到某一階段，將任務(wù)分配給學(xué)生。任課教師向?qū)W生提供一份詳細(xì)的Seminar課程計(jì)劃，內(nèi)容包括Seminar教學(xué)目標(biāo)、Seminar選題范圍、成績(jī)考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)以及關(guān)于各個(gè)選題的相關(guān)參考。根據(jù)班級(jí)人數(shù)具體情況和選題范圍，將學(xué)生分成若干小組，此環(huán)節(jié)教師要干預(yù)，保證每個(gè)小組既有成績(jī)好的學(xué)生也有成績(jī)較差的學(xué)生，這樣既避免了小組間的優(yōu)劣懸殊，又可以達(dá)到好學(xué)生帶動(dòng)差學(xué)生的目的。然后學(xué)生自由選題，每個(gè)小組領(lǐng)到一個(gè)題目，經(jīng)過(guò)1~2周的課下準(zhǔn)備，進(jìn)行具體的課堂交流。
2.課堂交流。不同于一般的Seminar教學(xué)，每次只進(jìn)行一個(gè)主題。在自動(dòng)控制原理課程的Seminar中，要進(jìn)行多個(gè)題目的討論，每個(gè)題目為時(shí)20~30分鐘，共計(jì)100分鐘。首先每個(gè)小組選擇代表宣講或演示所選題目的分析研究結(jié)果，然后其他組員給予補(bǔ)充，時(shí)間約為8~10分鐘。其后，教師和學(xué)生們?cè)诖嘶A(chǔ)上展開(kāi)積極提問(wèn)和熱烈討論，發(fā)表自己的不同意見(jiàn)，時(shí)間約為10~15分鐘。隨著討論的不斷深入，新的問(wèn)題和觀點(diǎn)會(huì)不斷涌現(xiàn)，教師在Seminar上除了傾聽(tīng)、參與和評(píng)價(jià)學(xué)生們的討論之外，還要注意控制討論節(jié)奏，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)言，保證課堂上每一個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)充分表達(dá)自己觀點(diǎn)。最后，再由教師對(duì)整堂課的內(nèi)容做出簡(jiǎn)明的梳理、總結(jié)、擴(kuò)展和引申，時(shí)間約為3~5分鐘。Seminar的目的在于使學(xué)生處于一個(gè)相對(duì)輕松、平等的環(huán)境，對(duì)課堂上學(xué)習(xí)過(guò)的一些知識(shí)，勇于發(fā)表自己的見(jiàn)解，進(jìn)行觀點(diǎn)交流、碰撞、融合和分享，使存在于學(xué)生內(nèi)心深處的問(wèn)題浮出表面。
3.成績(jī)?cè)u(píng)定。教師對(duì)學(xué)生在Seminar的成績(jī)?cè)u(píng)定，將作為期末成績(jī)的組成部分。學(xué)生Seminar成績(jī)的評(píng)定由課堂宣講、個(gè)人發(fā)言對(duì)集體討論的貢獻(xiàn)情況、書面報(bào)告、出勤率四部分組成。課堂宣講以小組為單位，或以多媒體輔助進(jìn)行，它是學(xué)生口頭展示分析結(jié)果，引發(fā)Seminar討論的基礎(chǔ)，教師根據(jù)學(xué)生準(zhǔn)備情況評(píng)分，口頭表達(dá)的學(xué)生代表酌情加分。Seminar上的集體討論有助于學(xué)生在現(xiàn)有的分析總結(jié)基礎(chǔ)上深化對(duì)于自己題目的認(rèn)識(shí)，開(kāi)展進(jìn)一步的探索和分析，以形成完整的書面報(bào)告。書面報(bào)告所涉及分值將占Seminar成績(jī)?cè)u(píng)定的較大分值，教師對(duì)書面報(bào)告要嚴(yán)格把關(guān)，同一小組的學(xué)生的書面報(bào)告不能雷同，應(yīng)給予學(xué)生充裕的時(shí)間去完成。個(gè)人發(fā)言和出勤率，是用于衡量學(xué)生在參與Seminar討論時(shí)的表現(xiàn)。一般情況下，個(gè)人發(fā)言和參與討論情況所占分值比例較出勤率要高，因?yàn)橛懻摬糠质荢eminar最核心內(nèi)容，是用于激勵(lì)學(xué)生不再僅僅滿足于“身在課堂上”，從而脫離他人討論時(shí)的“旁觀者”的身份，改被動(dòng)為主動(dòng)，積極參與發(fā)言。教師根據(jù)發(fā)言情況和發(fā)言的質(zhì)量評(píng)定成績(jī)。
二、實(shí)施Seminar教學(xué)的關(guān)鍵問(wèn)題
1.構(gòu)建具有自動(dòng)控制原理課程特色的Seminar模式。自動(dòng)控制原理課程是本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，其內(nèi)容繁多，理論性和基礎(chǔ)性較強(qiáng)，課程的特點(diǎn)并不適合一般意義上的Seminar教學(xué)模式。需根據(jù)自動(dòng)控制原理課程的實(shí)際情況構(gòu)建適合它的Seminar模式。不適合整個(gè)學(xué)期采用Seminar教學(xué)，最好在學(xué)期中，課程進(jìn)行到某一階段，適當(dāng)?shù)亟M織Seminar教學(xué)。任課教師根據(jù)實(shí)際情況制定選題范圍，并給出成績(jī)?cè)u(píng)定，作為學(xué)期成績(jī)的重要組成部分。這樣，教師應(yīng)用兩種不同的教學(xué)模式———傳統(tǒng)的課堂講授的教學(xué)模式和Seminar教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式的教學(xué)活動(dòng)。Seminar的引入，不是原有的課堂教學(xué)的對(duì)立或重復(fù)，而是對(duì)整個(gè)教學(xué)過(guò)程的一種有益補(bǔ)充、深化和應(yīng)用。在這期間，采用一種任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式，引導(dǎo)學(xué)生探索主動(dòng)學(xué)習(xí)。因此，適時(shí)引入Seminar教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)改革，不失為自動(dòng)控制原理教學(xué)過(guò)程的一種有益的嘗試和探索。
2.制定合適的選題范圍。Seminar的主題內(nèi)容要兼顧課程的整體性、層次性，且具有一定的系統(tǒng)性、可討論性和拓展性。任課教師需擬定詳細(xì)的、條理清晰的整體籌劃綱要，形成一以貫之的學(xué)術(shù)脈絡(luò)，并將課程內(nèi)容分割形成具體的、可操作性的相關(guān)主題，能夠使討論有序進(jìn)行。
3.設(shè)立嚴(yán)格規(guī)范的課堂交流制度。Seminar教學(xué)活動(dòng)不能簡(jiǎn)單化地等同一般的課堂討論，否則將失去Seminar教學(xué)的意義，因此必須制定嚴(yán)格規(guī)范的交流制度。在制度的運(yùn)作上，必須嚴(yán)格、公正、一視同仁，獎(jiǎng)懲分明，評(píng)分嚴(yán)格。若有的同學(xué)出現(xiàn)抄襲報(bào)告的情況，雷同報(bào)告一起作廢。表現(xiàn)優(yōu)秀的同學(xué)要適當(dāng)加分。交流過(guò)程中，及時(shí)控制討論節(jié)奏，避免使活動(dòng)流于一般的泛泛而談，甚至出現(xiàn)游離于主題之外的閑聊和不負(fù)責(zé)任的空發(fā)議論，從而走向歧途。
4.任課教師應(yīng)具備良好的素養(yǎng)和較強(qiáng)的控場(chǎng)能力。Seminar教學(xué)模式對(duì)任課教師的綜合素質(zhì)提出了更高的要求，要求任課教師具有較高的專業(yè)水平和奉獻(xiàn)精神。能夠即時(shí)把握學(xué)科發(fā)展動(dòng)向，收集相關(guān)素材，提煉升華課程內(nèi)容，以戰(zhàn)略性的眼光制定選題范圍，既能適合目前學(xué)生特點(diǎn)，又能體現(xiàn)專業(yè)課程內(nèi)容的特點(diǎn)。Seminar教學(xué)模式的引入，無(wú)形中增加了教師的工作量，備課難度增大，課外指導(dǎo)學(xué)生的時(shí)間增加，批閱書面報(bào)告的時(shí)間和精力增加。這都要求教師具有敬業(yè)奉獻(xiàn)精神，孜孜不倦，無(wú)怨無(wú)悔。在學(xué)生的討論交流過(guò)程中，教師要善于及時(shí)地捕捉有價(jià)值的信息，例如新觀點(diǎn)、建議和學(xué)生的困惑，以便有效進(jìn)行下一步的教學(xué)。
三、Seminar教學(xué)模式在本科生培養(yǎng)中的積極意義
1.全面調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，變被動(dòng)為主動(dòng)。Semi-nar模式最大的特點(diǎn)是改變傳統(tǒng)的學(xué)生只聽(tīng)不講這一垂直的單向教學(xué)模式。要求學(xué)生根據(jù)指定任務(wù)主動(dòng)去探索，尋找答案，然后在相對(duì)開(kāi)放的平等空間里，亮出自己的答案，也亮出自己。這種模式也為參與者提供了相互激勵(lì)的空間背景。
2.培養(yǎng)學(xué)生的查閱資料能力、表達(dá)能力。Seminar教學(xué)模式的引入，要求學(xué)生課前準(zhǔn)備階段必須廣泛查閱資料，自主分析總結(jié)，這樣他們將提前接觸各類數(shù)據(jù)庫(kù)的文獻(xiàn)檢索，并熟練操作技能。在語(yǔ)言表達(dá)能力方面，Seminar的討論需要學(xué)生邏輯清晰地表達(dá)觀點(diǎn)，重點(diǎn)明確地回答疑問(wèn)，有理有據(jù)地進(jìn)行辯論，積極理性地說(shuō)服他人；在書面寫作能力方面，學(xué)生對(duì)于選題的最終研究成果都要以報(bào)告的形式出現(xiàn)。
3.培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。自動(dòng)控制原理是專業(yè)基礎(chǔ)課，面向?qū)W生90人左右，必須分成若干小組進(jìn)行Seminar教學(xué)，設(shè)一組長(zhǎng)負(fù)責(zé)聯(lián)絡(luò)本組同學(xué)，同一小組的同學(xué)面向同一任務(wù)，這時(shí)候需要小組成員分工合作，共同查閱資料，分析整理研究，課堂交流進(jìn)程中，作為一個(gè)團(tuán)體，回答其他小組的發(fā)問(wèn)質(zhì)疑，并提出問(wèn)題。在整個(gè)準(zhǔn)備過(guò)程中，相互學(xué)習(xí)，相互促進(jìn)，相互激勵(lì)，增進(jìn)同學(xué)之間的學(xué)習(xí)情誼和集體榮譽(yù)感，培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)合作精神。
4.平等互動(dòng)的獨(dú)特模式，達(dá)到教學(xué)相長(zhǎng)、共同提高的目的。Seminar教學(xué)模式的獨(dú)特性體現(xiàn)在師生之間的平等關(guān)系，大家可以任意提出問(wèn)題，發(fā)出質(zhì)疑，雙方平等互動(dòng)。這個(gè)平等、公正、親和的結(jié)構(gòu)空間，“師不必賢于弟子，弟子不必不如師”，為“教學(xué)相長(zhǎng)”的現(xiàn)實(shí)化提供了真正的可能。教師在整個(gè)討論過(guò)程中，根據(jù)學(xué)生的提問(wèn)、回答，不斷地總結(jié)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和處理問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)。教與學(xué)有機(jī)地、動(dòng)態(tài)地融合在一起。
通過(guò)對(duì)雙離合器自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)發(fā)生的故障分析，其中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器發(fā)生的故障率相對(duì)較高，因此，設(shè)計(jì)工作人員在對(duì)雙離合器自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)進(jìn)行故障容錯(cuò)控制和故障檢測(cè)診斷時(shí)，要重點(diǎn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器進(jìn)行診斷，以及與其有著密切關(guān)系的被控對(duì)象和控制器等相應(yīng)的同步器、離合器以及控制器驅(qū)動(dòng)電路等模塊。
2雙離合器自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)故障檢測(cè)診斷策略
在對(duì)車輛進(jìn)行診斷時(shí)，方法有很多種，其中極值法是最為簡(jiǎn)單的診斷方法。極值法主要選擇要診斷的信號(hào)，然后針對(duì)此信號(hào)設(shè)定一個(gè)在正常范圍內(nèi)的信號(hào)值，在進(jìn)行診斷時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)選擇的信號(hào)值超出設(shè)定的范圍并且達(dá)到一定的時(shí)間，根據(jù)這類情況就可以看出車輛是否發(fā)生故障。在故障檢測(cè)診斷的方法中，利用冗余技術(shù)的診斷方法是現(xiàn)今最常用的診斷技術(shù)，而冗余技術(shù)也分為軟件冗余和硬件冗余等兩種方法。軟件冗余的方法主要是根據(jù)車輛內(nèi)的傳感器之間和傳感器信號(hào)與車輛輸出的信號(hào)之間產(chǎn)生的冗余關(guān)系，并從中分析出車輛出現(xiàn)的故障，軟件冗余在診斷的過(guò)程中無(wú)需添加硬件，但是，這個(gè)診斷技術(shù)存在著處理器的開(kāi)銷;硬件冗余，相對(duì)于軟件冗余技術(shù)來(lái)說(shuō)診斷準(zhǔn)確率高，原理簡(jiǎn)單等，但是，此技術(shù)需要增加冗余傳感器設(shè)施，提升了整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度，而且診斷成本更高。除此之外，還有轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器診斷技術(shù)、桿位診斷技術(shù)、離合器診斷技術(shù)、電磁閥及其驅(qū)動(dòng)電路診斷技術(shù)等。
2．1同步器及其位置傳感器的故障檢測(cè)診斷雙離合器自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)的整個(gè)系統(tǒng)有四個(gè)同步器，需要分別檢測(cè)這四個(gè)位置的傳感器。當(dāng)同步器在中間位置時(shí)傳感器輸出電壓為0V，在兩邊擋位時(shí)輸出電壓分別為+2.5V(L)和+5V(H)。在車輛行駛的過(guò)程中，如果是按照各固定擋駕駛時(shí)，那么，同步器相應(yīng)位置的傳感器所產(chǎn)的值是保持不變的。如果在車輛行駛過(guò)程中，檔位轉(zhuǎn)換時(shí)，會(huì)出現(xiàn)預(yù)嚙合的階段，在這個(gè)過(guò)程中檔位的電磁閥或發(fā)生動(dòng)作，在發(fā)生動(dòng)作后同步器實(shí)現(xiàn)掛檔狀態(tài)，在這個(gè)過(guò)程中，同步器相應(yīng)位置的傳感器所產(chǎn)生的值會(huì)發(fā)生變化。如果在后續(xù)情況下，同步器相應(yīng)的感應(yīng)器所產(chǎn)生的值未發(fā)生變化，則是發(fā)生故障的狀態(tài)?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)同步器的換檔拔叉進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算輸出軸與下一檔的輸入軸的轉(zhuǎn)速相比，進(jìn)而分析掛檔操作是否實(shí)現(xiàn)，如果這個(gè)環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)掛檔成功的話，那么就是同步器及其位置傳感器發(fā)生錯(cuò)誤。
2．2離合器故障檢測(cè)診斷技術(shù)離合器故障檢測(cè)診斷主要使用極值法進(jìn)行診斷。在車輛行駛的過(guò)程中，需要對(duì)離合器的結(jié)合或分離進(jìn)行判斷是否執(zhí)行正確。在車輛行駛中，換檔或固定檔行駛時(shí)，離合器相應(yīng)的也會(huì)執(zhí)行不同的工作，判斷離合器的運(yùn)行狀態(tài)，要對(duì)離合器的分離和結(jié)合的預(yù)定時(shí)間對(duì)比，當(dāng)然，在這個(gè)過(guò)程中可能要多花費(fèi)一些時(shí)間，如果在診斷過(guò)程中發(fā)現(xiàn)離合器運(yùn)行的分離和結(jié)合的時(shí)間超出了預(yù)定值，那么，可以根據(jù)這個(gè)依據(jù)推斷出離合器沒(méi)有在正常工作狀態(tài)下運(yùn)行，離合器存有故障。
2．3雙離合器自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)綜合故障的診斷技術(shù)策略為了能及時(shí)發(fā)現(xiàn)車輛離合器汽車自動(dòng)變速器的故障，需要把離合器汽車自動(dòng)變速器的故障檢測(cè)診斷程序設(shè)計(jì)改為對(duì)車輛行駛的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視的狀態(tài)。要對(duì)離合器汽車自動(dòng)變速器的綜合故障檢測(cè)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其部分診斷程序能夠有效地協(xié)調(diào)運(yùn)行狀態(tài)。在汽車鑰匙到ACC的位置后，TCU系統(tǒng)啟動(dòng)，對(duì)PRND桿位進(jìn)行故障檢測(cè)診斷，在對(duì)檔位進(jìn)行診斷時(shí)需要注意以下幾點(diǎn):仔細(xì)檢查桿位與TCU中的儲(chǔ)存桿是否正常;仔細(xì)排查車輛電磁閥的工作是否正常;檢查車輛的離合器的工作狀態(tài)是否正常;檢查車輛同步器以及相應(yīng)的傳感器的工作狀態(tài)是否正常;檢查車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)是否正常;檢查車輛轉(zhuǎn)速傳感器的工作狀態(tài)是否正常等。
3雙離合器自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)故障容錯(cuò)控制
根據(jù)故障對(duì)車輛行駛的影響程度大致可以分為嚴(yán)重故障、中等故障以及輕微故障等。嚴(yán)重故障主要就是指由于發(fā)生的故障而導(dǎo)致車輛不能正常使用運(yùn)行的故障;中等故障指因故障導(dǎo)致車輛的動(dòng)力傳感受到極大的影響，致使車輛不能使用全部的檔位，只能在部分的檔位可以使用的故障;輕微故障相對(duì)來(lái)說(shuō)要比之前的兩種故障形式發(fā)生率要高，輕微故障不影響車輛的正常運(yùn)行，車輛動(dòng)力傳感以及換檔等都能保持完整性，但是，車輛在運(yùn)行的過(guò)程中的控制精度相對(duì)降低了。雙離合器自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)故障容錯(cuò)控制主要就是當(dāng)雙離合器自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)的某個(gè)部分發(fā)生故障的時(shí)候，故障檢測(cè)診斷系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)把檢測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)容錯(cuò)處理程序顯示出相應(yīng)的錯(cuò)誤信息。
雷達(dá)系統(tǒng)根據(jù)其工作頻率一般分為米波雷達(dá)、分米波雷達(dá)和厘米波雷達(dá)，其接收機(jī)通常是超外差形式的。分米波雷達(dá)和厘米波雷達(dá)由于其工作頻率較高，一般都有自動(dòng)頻率控制（AFC）系統(tǒng)，控制本振頻率自動(dòng)跟蹤發(fā)射頻率的變化，或者控制發(fā)射頻率自動(dòng)穩(wěn)定在本振頻率對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)上，保證雷達(dá)接收機(jī)的中頻頻率穩(wěn)定。但是傳統(tǒng)的模擬式單環(huán)路或雙環(huán)路AFC系統(tǒng)由于受模擬電路本身的局限，使得AFC的跟蹤速度慢、跟蹤頻率范圍窄、精度低，甚至有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤跟蹤的情況；此外，控制本振的自頻控雷達(dá)由于在本機(jī)振蕩器上加裝了頻率調(diào)整裝置，影響了本振的頻率穩(wěn)定度，這對(duì)動(dòng)目標(biāo)雷達(dá)而言是難以接受的。米波雷達(dá)由于其工作頻率較低，基本上沒(méi)有自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)，但是米波雷達(dá)的發(fā)射機(jī)工作頻率和接收機(jī)本機(jī)振蕩頻率由于環(huán)境溫度、電源電壓和負(fù)載變化而發(fā)生一定的變化，其變化范圍從幾十千赫茲到數(shù)百千赫茲，通常在500～600kHz之間。雖然由此造成的中頻頻率變化量的絕對(duì)值不會(huì)超出中頻放大器的通頻帶范圍（中頻放大器的通頻帶通?！?MHz），但是數(shù)百千赫茲的變化量使回波信號(hào)不能得到最有效的放大，造成雷達(dá)接收機(jī)技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)性能降低，此時(shí)即使加裝DSU（DigitalStableUnit）設(shè)備，也由于中頻頻率漂移的影響，使DSU的性能無(wú)法得到最有效的發(fā)揮。
應(yīng)用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)方案，這種方案的應(yīng)用解決了非相參雷達(dá)的自動(dòng)頻率跟蹤與本振頻率穩(wěn)定度之間的矛盾，但是鎖相環(huán)固有的大慣性、大步進(jìn)間隔和非線性誤差卻嚴(yán)重地限制著鎖相環(huán)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)的性能，使其無(wú)法滿足高速、高頻率分辨率、大帶寬的要求。
DDS技術(shù)是近幾年來(lái)迅速發(fā)展的頻率合成技術(shù)，它采用全數(shù)字化的技術(shù)，具有集成度高、體積小、相對(duì)帶寬寬、頻率分辨率高、跳頻時(shí)間短、相位連續(xù)性好、可以寬帶正交輸出、可以外加調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，并能直接與單片機(jī)接口構(gòu)成智能化的頻率源?；贒DS技術(shù)的自適應(yīng)米波雷達(dá)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)是新一代的自動(dòng)頻率控制（AFC）系統(tǒng)，它以直接數(shù)字頻率合成技術(shù)（DDS）為基礎(chǔ)，以單片機(jī)為控制核心，通過(guò)高速高精度脈內(nèi)頻率測(cè)量模塊對(duì)雷達(dá)發(fā)射頻率進(jìn)行精確測(cè)量，然后由單片機(jī)控制DDS，對(duì)發(fā)射頻率進(jìn)行搜索和跟蹤。因此它是一種易于實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式智能化自適應(yīng)頻率控制系統(tǒng)。
圖2DDS頻率合成模塊結(jié)構(gòu)圖
1系統(tǒng)組成及工作原理
基于DDS技術(shù)的自適應(yīng)米波雷達(dá)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)主要由高速脈內(nèi)頻率測(cè)量模塊、DDS頻率合成模塊、單片機(jī)和包括頻率顯示、控制鍵盤的人機(jī)接口模塊組成，如圖1所示。
系統(tǒng)采用高速高精度實(shí)時(shí)脈內(nèi)頻率測(cè)量技術(shù)，利用頻率穩(wěn)定度高達(dá)10－9的高穩(wěn)恒溫時(shí)標(biāo)對(duì)頻率進(jìn)行倒計(jì)數(shù)法測(cè)量，由單片機(jī)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析處理，并控制DDS頻率合成模塊，完成對(duì)發(fā)射頻率的搜索和跟蹤。系統(tǒng)中除了DDS輸出后的濾波、放大電路采用模擬電路外，其它全部采用高速數(shù)字電路，并結(jié)合了單片機(jī)具有的可編程能力，使系統(tǒng)避免了傳統(tǒng)模擬式AFC的缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)更加靈活的控制。
雷達(dá)開(kāi)機(jī)后，系統(tǒng)首先工作于搜索模式：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制DDS頻率合成模塊輸出本振頻率的最低值，與從發(fā)射機(jī)耦合過(guò)來(lái)并經(jīng)過(guò)衰減后的發(fā)射脈沖頻率混頻，取出下變頻后的中頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)頻率測(cè)量模塊測(cè)量后將結(jié)果送入單片機(jī)，單片機(jī)若判斷頻率測(cè)量結(jié)果不是規(guī)定的中頻頻率值，則控制DDS頻率合成模塊將輸出的本振頻率按規(guī)定的步長(zhǎng)（通常是頻率測(cè)量系統(tǒng)的頻率分辨率）調(diào)高，重復(fù)此過(guò)程，直到頻率測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量得到的頻率值為規(guī)定的中頻頻率值為止。若搜索過(guò)程中本振頻率達(dá)到上限時(shí)仍未搜索到規(guī)定的中頻頻率值，則返回到本振頻率最低值，重新開(kāi)始新一輪的搜索。系統(tǒng)一旦搜索到規(guī)定的中頻頻率值就進(jìn)入跟蹤狀態(tài)。
在跟蹤狀態(tài)，頻率測(cè)量模塊對(duì)每一個(gè)發(fā)射脈沖頻率與本振頻率下變頻得到的中頻脈沖頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)精確測(cè)量，在發(fā)射脈沖結(jié)束時(shí)將測(cè)量結(jié)果送入單片機(jī)。單片機(jī)立即根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算出響應(yīng)的本振頻率調(diào)整量，并控制DDS頻率合成模塊調(diào)整輸出頻率，保證在目標(biāo)回波信號(hào)到達(dá)接收機(jī)時(shí)，本振信號(hào)已經(jīng)調(diào)整到與該發(fā)射脈沖頻率對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)上，使目標(biāo)回波信號(hào)下變頻后的頻率值為準(zhǔn)確的中頻頻率值，從而保證目標(biāo)回波信號(hào)能夠得到最有效的放大。
跟蹤模式實(shí)質(zhì)上是一個(gè)自適應(yīng)的控制過(guò)程：某一發(fā)射脈沖的頻率比前一發(fā)射脈沖的頻率升高（降低）在本振頻率不變的條件下，中頻頻率升高（降低）頻率測(cè)量模塊的測(cè)量結(jié)果升高（降低）單片機(jī)得到測(cè)量結(jié)果后控制DDS頻率合成模塊，使之輸出的本振頻率相應(yīng)升高（降低）中頻頻率降低（升高）到規(guī)定值。
2硬件結(jié)構(gòu)
2．1DDS頻率合成模塊
DDS頻率合成模塊以DDS芯片AD9854為核心，包括濾波電路、放大電路和與單片機(jī)的接口電路，圖2是其組成框圖。
AD公司推出的AD9854是DDS芯片中的典型代表之一，它具有300MHz的內(nèi)部時(shí)鐘，4～20倍的內(nèi)部可編程倍頻器使外部輸入的時(shí)鐘信號(hào)頻率可以從15MHz到75MHz，另外具有100MHz的并行接口總線，內(nèi)置正交雙通道DAC輸出，具有多種編程工作方式，能產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)和非線性調(diào)頻信號(hào)等復(fù)雜信號(hào)。
AD9854采用CMOS結(jié)構(gòu)，工作電壓為3．3V，而單片機(jī)AT89C51工作在5V電壓下，其總線電平是5V的TTL電平，為保證AD9854的正常工作，必須經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后再與AD9854接口，AD9854的時(shí)鐘信號(hào)也必須經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換后送到AD9854的時(shí)鐘引腳。AD9854有正交雙通道DAC輸出，每一個(gè)通道都是反相的互補(bǔ)輸出，經(jīng)MAX436放大后濾波，然后再經(jīng)MAX436放大到雷達(dá)要求的本振電平。兩路輸出中的一路用于和發(fā)射脈沖混頻，將下變頻后的中頻信號(hào)送到頻率測(cè)量模塊進(jìn)行頻率測(cè)量，系統(tǒng)已經(jīng)知道DDS頻率合成模塊輸出的本振頻率，測(cè)量出發(fā)射脈沖的中頻頻率就能計(jì)算出發(fā)射頻率；另一路作為接收機(jī)的本振信號(hào)。
根據(jù)奈奎斯特采樣定律，當(dāng)DDS系統(tǒng)的時(shí)鐘為300MHz時(shí)，其輸出頻率的上限是150MHz，在工程應(yīng)用中通常只使用到時(shí)鐘頻率的40％，即120MHz。某型米波雷達(dá)的本振頻率上限略高于120MHz，經(jīng)查閱AD9854的數(shù)據(jù)手冊(cè)，其輸出頻率能夠達(dá)到理論的150MHz；同時(shí)經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，AD9854能夠在雷達(dá)本振頻率上限值處穩(wěn)定工作，且輸出信號(hào)質(zhì)量完全可以滿足雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)本振的要求。
2．2高速高精度脈內(nèi)頻率測(cè)量模塊
高速高精度脈內(nèi)頻率測(cè)量模塊采用倒計(jì)數(shù)法進(jìn)行頻率測(cè)量，主要由下變頻混頻器、濾波整形電路、計(jì)數(shù)器T0、計(jì)數(shù)器T1和時(shí)序控制電路組成。圖3是其結(jié)構(gòu)的組成框圖，圖4是倒計(jì)數(shù)法頻率測(cè)量的時(shí)序圖。
倒計(jì)數(shù)法測(cè)頻是用被測(cè)信號(hào)的N個(gè)周期形成一個(gè)計(jì)數(shù)門時(shí)間T＝N·Tx，在T時(shí)間內(nèi)由時(shí)標(biāo)F0計(jì)數(shù)，這樣一來(lái)測(cè)頻就相當(dāng)于測(cè)量門寬T，T的最大量化誤差是T0，Tx的最大量化誤差是T0/N。
某型雷達(dá)的發(fā)射脈沖的寬度是13μs，考慮到其發(fā)射機(jī)是單級(jí)振蕩式發(fā)射機(jī)，每個(gè)脈沖在起振和停振的過(guò)程中振蕩不穩(wěn)定，因此取中間的10μs作為測(cè)頻區(qū)間。該型雷達(dá)的第一中頻頻率為30MHz，在正常工作時(shí)，發(fā)射脈沖與本振信號(hào)下變頻的輸出頻率應(yīng)該是準(zhǔn)確的30MHz，在10μs的測(cè)頻時(shí)間內(nèi)應(yīng)有300個(gè)脈沖，即可取N＝300；高穩(wěn)定的時(shí)標(biāo)的頻率是100MHz，T0＝10ns，相應(yīng)的Tx的最大誤差是T0／300＝1／30ns，據(jù)此可計(jì)算出測(cè)頻的分辨率是30kHz，相對(duì)于雷達(dá)中頻放大器接近1MHz的帶寬而言，此指標(biāo)完全能夠滿足雷達(dá)系統(tǒng)的要求。用頻譜分析儀實(shí)際測(cè)得的系統(tǒng)跟蹤誤差如表1所示。
表1實(shí)際測(cè)得的系統(tǒng)跟蹤誤差表
發(fā)射頻率/MHz147.000147.500148.000148.500149.000149.500
本振輸出頻率/MHz116.999117.495118.008118.492118.990119.493
跟蹤誤差/kHz-1-5+8-8-10-7
發(fā)射頻率/MHz150.000150.500151.000151.500152.000152.500
本振輸出頻率/MHz119.995120.490120.990121.510122.005122.500
跟蹤誤差/kHz-5-10-10+10+50
模塊的工作過(guò)程是：當(dāng)雷達(dá)觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，時(shí)序控制電路打開(kāi)計(jì)數(shù)器T，發(fā)射脈沖隨后到來(lái)，經(jīng)下變頻、濾波、整形后轉(zhuǎn)換成TTL方波作為計(jì)數(shù)器T的時(shí)鐘。當(dāng)計(jì)數(shù)器T計(jì)到第32個(gè)脈沖時(shí)，時(shí)序控制電路打開(kāi)計(jì)數(shù)器T0，T0開(kāi)始對(duì)高穩(wěn)定時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)器T計(jì)到第332個(gè)脈沖時(shí)，時(shí)序控制電路關(guān)閉計(jì)數(shù)器T和T0，并通知單片機(jī)已經(jīng)完成一次頻率測(cè)量，單片機(jī)取走測(cè)量結(jié)果，并對(duì)硬件電路復(fù)位，準(zhǔn)備下一個(gè)周期的測(cè)量。
2．3高穩(wěn)定度恒溫時(shí)鐘模塊
本機(jī)振蕩器的頻率穩(wěn)定度是影響雷達(dá)接收機(jī)性能的關(guān)鍵性指標(biāo)。由于DDS頻率合成方法的輸出頻率穩(wěn)定度僅僅取決于其時(shí)鐘的頻率穩(wěn)定度，因此選用頻率穩(wěn)定度高達(dá)10－9的恒溫晶體振蕩器作為整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘。恒溫晶體振蕩器輸出的100MHz高穩(wěn)正弦波經(jīng)放大后整形為標(biāo)準(zhǔn)的TTL方波，一路作為頻率測(cè)量模塊的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，另一路經(jīng)F161分頻為25MHz的TTL方波，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后作為AD9854的外部時(shí)鐘信號(hào)，利用AD9854內(nèi)部的可編程倍頻器倍頻12倍使AD9854工作在300MHz的內(nèi)部時(shí)鐘頻率下。高穩(wěn)定度恒溫時(shí)鐘模塊組成框圖如圖5所示。
3軟件結(jié)構(gòu)
單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，可以充分利用軟件可編程控制的優(yōu)勢(shì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行靈活有效的控制。圖6是單片機(jī)的軟件框圖。
通電以后單片機(jī)首先進(jìn)行初始化，然后設(shè)置DDS模塊的工作模式等參數(shù)，再進(jìn)行時(shí)序控制電路的復(fù)位并對(duì)所有計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零操作。隨后單片機(jī)不斷查詢測(cè)量完成信號(hào)。當(dāng)時(shí)序控制電路在雷達(dá)觸發(fā)脈沖的作用下完成一次測(cè)量時(shí)?熏就通過(guò)該信號(hào)通知單片機(jī)，單片機(jī)一旦查詢到測(cè)量完成便立即讀入測(cè)量結(jié)果。然后進(jìn)行分析，是標(biāo)準(zhǔn)中頻頻率時(shí)不進(jìn)行本振頻率的調(diào)整，直接準(zhǔn)備下一脈沖周期的測(cè)量，若不是則計(jì)算所需的頻率調(diào)整量，控制DDS頻率合成模塊進(jìn)行頻率調(diào)整，然后再準(zhǔn)備下一脈沖周期的測(cè)量。
0 引言
電氣自動(dòng)化控制技術(shù)是建立在電子信息和自動(dòng)化技術(shù)之上的，以電氣控制系統(tǒng)為核心，以電動(dòng)機(jī)為主要傳輸動(dòng)力，具有自動(dòng)檢測(cè)、信息控制等多項(xiàng)功能，利用自動(dòng)化技術(shù)可使各項(xiàng)電氣設(shè)備自主控制完成電力生產(chǎn)任務(wù)。將其應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，可有效解決其復(fù)雜結(jié)構(gòu)帶來(lái)的一系列問(wèn)題，降低工作難度，減少人工勞動(dòng)量，進(jìn)而維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，提高生產(chǎn)效率。然而在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還有一些不足之處應(yīng)引起重視，促進(jìn)該技術(shù)在未來(lái)有更好的發(fā)展。
1 電氣自動(dòng)化技術(shù)的功能及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
1.1 功能
首先是自動(dòng)控制功能，即對(duì)電力設(shè)備的自動(dòng)控制，是自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)重要體現(xiàn)。多采用分散式控制方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)操作系統(tǒng)的控制，運(yùn)行中若有設(shè)備出現(xiàn)異常，自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)， 并將故障電路切除，以免有電流經(jīng)過(guò)，使得故障進(jìn)一步擴(kuò)大。而電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，線路復(fù)雜，要想準(zhǔn)確切斷電路，還需依靠分散控制來(lái)完成，所以說(shuō)自動(dòng)控制功能是維護(hù)系統(tǒng)整體穩(wěn)定的一個(gè)重要保障。
其次是保護(hù)功能，受內(nèi)部運(yùn)行或外部環(huán)境影響，電力設(shè)備難免會(huì)出現(xiàn)各種故障，進(jìn)而影響到系統(tǒng)安全。而電氣自動(dòng)化控制技術(shù)則能夠保護(hù)設(shè)備運(yùn)行安全，如輸入電壓不穩(wěn)定時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)控制設(shè)備自動(dòng)將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓，保護(hù)設(shè)備內(nèi)部的元件和導(dǎo)線不被損壞，將可能會(huì)出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，盡可能地保護(hù)設(shè)備安全。電力設(shè)備運(yùn)行時(shí)的承受能力有限，一旦電流過(guò)大，必將受損，所以說(shuō)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，可提高設(shè)備的使用壽命。
此外是監(jiān)督功能，主要是監(jiān)督不穩(wěn)定電流，因?yàn)殡娏鞑环€(wěn)定時(shí)，對(duì)設(shè)備危害較大，自動(dòng)化控制系統(tǒng)則能對(duì)其加以監(jiān)督。此時(shí)顯示器上的指針會(huì)有所偏移，且信號(hào)燈閃爍，提示工作人員對(duì)線路進(jìn)行檢查。進(jìn)而控制不穩(wěn)定電流，避免故障發(fā)生。
1.2 應(yīng)用
首先是電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，為生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)者必須具備極強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)，并了解當(dāng)前需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，以及產(chǎn)品的用途和工作環(huán)境。以往多以經(jīng)驗(yàn)為主，缺少科學(xué)性，而且工作量較大，精確度低。而現(xiàn)代化產(chǎn)品則要利用高科技和現(xiàn)代化工具，如計(jì)算機(jī)等。另外，控制理論也越來(lái)越成熟，尤其是專家系統(tǒng)、遺傳算法等的應(yīng)用，為產(chǎn)品提供了質(zhì)量保障。
其次是設(shè)備故障的診斷，現(xiàn)代化電氣設(shè)備功能增多，智能化程度越來(lái)越高，故障也變得更加復(fù)雜，具有非線性的特點(diǎn)，檢測(cè)處理難度加大。傳統(tǒng)的方法顯然已不適用，而當(dāng)前則逐漸形成了一套設(shè)計(jì)理論，以此對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)。這是一大創(chuàng)新，在智能化產(chǎn)品故障檢測(cè)中較為適用，效率很高。當(dāng)然還可以結(jié)合模糊邏輯系統(tǒng)等使用，進(jìn)一步提升檢測(cè)效率。
2 新型電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用分析
2.1 案例
某電力企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，降低故障發(fā)生頻率，于2003年引進(jìn)了DCS系統(tǒng)。隨著用電需求的增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)變得更加復(fù)雜多變，DCS系統(tǒng)的應(yīng)用可控制輸入輸出設(shè)備，從而采集系統(tǒng)的有關(guān)信息，并進(jìn)行分析處理，然后對(duì)功率計(jì)電壓等加以適當(dāng)調(diào)整。該系統(tǒng)以控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，具有分散控制、分級(jí)管理、集中操作等功能，在電力生產(chǎn)中一度發(fā)揮著重要作用。但隨著電網(wǎng)事業(yè)的改革，這種系統(tǒng)的弊端日益顯現(xiàn)，信息處理量有限，抗干擾能力較差，接線復(fù)雜，成本昂貴，且反應(yīng)太慢，往往不能很好地處理瞬態(tài)電信號(hào)。為此，企業(yè)于2007年開(kāi)始引進(jìn)并應(yīng)用電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)（Electric Control System），簡(jiǎn)稱ESC系統(tǒng)，這是對(duì)計(jì)算機(jī)、信號(hào)處理、現(xiàn)場(chǎng)總線等技術(shù)的綜合應(yīng)用，可對(duì)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化裝置進(jìn)行有效的測(cè)量控制，并保護(hù)其安全。
2.2 ESC系統(tǒng)
該系統(tǒng)包括以下3層：（1）間隔層：由多個(gè)智能元件構(gòu)成，如直流接地選線裝置、常用電壓保護(hù)裝置、自動(dòng)準(zhǔn)同期控制裝置等，可完成系統(tǒng)的專業(yè)化功能。多是通過(guò)嵌入式軟硬件技術(shù)開(kāi)發(fā)的，由CPU、現(xiàn)場(chǎng)總線等設(shè)備；（2）通信管理層：主要由通信網(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)的管理裝置組成，利用以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線將DSC系統(tǒng)、各項(xiàng)智能設(shè)備及其他子系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò)通信工作；（3）站控層：包括各種專業(yè)軟件、通訊接口、服務(wù)器和監(jiān)控設(shè)備，且軟件都具有數(shù)據(jù)采集、故障診斷的功能。
2.3 特點(diǎn)和功能
ECS 系統(tǒng)采用通信管理層和站控層組態(tài)一體化的設(shè)計(jì)， 可保證組態(tài)調(diào)試的一次性完成， 進(jìn)行調(diào)試時(shí)可以更加方便， 并且符合人的操作習(xí)慣。 并且從整體出發(fā)綜合考慮系統(tǒng)的通信功能，保證站控層、通信層、間隔層的通信速度，并開(kāi)設(shè)與 DCS、 MIS、 SIS 的通訊接口。并且 ECS 與 DCS 互相通信是不受限制， 還可以節(jié)省大量的通信纜線和變送器。 ECS 采用先進(jìn)可靠地自動(dòng)化電氣裝置， 完全可以不受通訊功能限制并可以獨(dú)立運(yùn)行， 保證了系統(tǒng)的安全性和可靠程度。
ECS 系統(tǒng)的間隔層采用保護(hù)測(cè)控裝置， 抗干擾能力強(qiáng)，適用于復(fù)雜環(huán)境。且系統(tǒng)還采用了冗余容錯(cuò)技術(shù)， 包括雙現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)、 站控層設(shè)備冗余等多種措施，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定。系統(tǒng)保護(hù)測(cè)控裝置局采用高性能的 DSP 并 IJ 微處理器，硬件系統(tǒng)采用多 CPU 智能化結(jié)構(gòu)，大大提高了數(shù)據(jù)的處理速度。
3 結(jié)束語(yǔ)
電氣自動(dòng)化控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中起著重要作用，可保護(hù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定，提高工作效率。在今后，將進(jìn)一步朝著智能化方向發(fā)展，有很多事項(xiàng)需注意，對(duì)于其中存在的問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)解決。
參考文獻(xiàn)：
[1]蔣志榮.電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的研究[J].黑龍江科技信息，2014（01）：109-110.
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）21-0042-02
控制理論是自動(dòng)化及其相關(guān)專業(yè)的一門重要核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，在武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我院”）自動(dòng)化專業(yè)，控制理論所授主要內(nèi)容為以經(jīng)典控制論為核心的“自動(dòng)控制原理”和以卡爾曼的狀態(tài)空間分析法為核心的“現(xiàn)代控制理論”。
其中，“自動(dòng)控制原理”是研究控制系統(tǒng)的一般規(guī)律，并為系統(tǒng)的分析和綜合提供基本理論和方法的專業(yè)基礎(chǔ)核心課程。該課程又是“現(xiàn)代控制理論”“過(guò)程控制系統(tǒng)”“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”“智能控制”等許多后續(xù)課程的基礎(chǔ)。而作為其后續(xù)課程的“現(xiàn)代控制理論”仍作為碩士研究生“線性系統(tǒng)理論”與“最優(yōu)控制”等學(xué)位課程的基礎(chǔ)。這兩門課程理論性強(qiáng)，概念多且雜，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高。而我院作為一個(gè)三本院校，自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生相比較一本和二本的學(xué)生而言，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較為薄弱，故學(xué)好這兩門課對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)至關(guān)重要且具有一定的難度。
而教好上述兩門課程也是教師必須思考和解決的重要問(wèn)題。筆者經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐，摸索出一套比較適合三本院校學(xué)生的系統(tǒng)化教學(xué)方法，致力于培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀，進(jìn)行了一些嘗試，且取得了一定的效果。
一、工程背景系統(tǒng)性
任何一種理論的產(chǎn)生都有其歷史背景，都是在實(shí)踐中產(chǎn)生的。自動(dòng)控制技術(shù)萌芽在18世紀(jì)，在第一次世界工業(yè)革命期間，自動(dòng)控制技術(shù)逐漸應(yīng)用到現(xiàn)代工業(yè)中。其中最卓越的代表是瓦特（J.Watt）發(fā)明的蒸汽機(jī)離心調(diào)速器，一種憑借直覺(jué)的實(shí)證性發(fā)明。飛球調(diào)節(jié)器有時(shí)使蒸汽機(jī)速度出現(xiàn)大幅度振蕩，其他自動(dòng)控制系統(tǒng)也有類似現(xiàn)象。
由于當(dāng)時(shí)還沒(méi)有自控理論，所以不能從理論上解釋這一現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問(wèn)題，盲目探索了大約一個(gè)世紀(jì)之久。1868年英國(guó)麥克斯韋爾的“論調(diào)速器”論文指出：不應(yīng)單獨(dú)研究飛球調(diào)節(jié)器，必須從整個(gè)系統(tǒng)分析控制的不穩(wěn)定。麥克斯韋爾的這篇著名論文被公認(rèn)為自動(dòng)控制理論的開(kāi)端，接著就進(jìn)入了經(jīng)典控制理論發(fā)展的孕育期。1875年，英國(guó)勞斯提出代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)。1895年，德國(guó)赫爾維茲提出代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)。1892年，俄國(guó)李雅普諾夫提出穩(wěn)定性定義和兩個(gè)穩(wěn)定判據(jù)。1932年，美國(guó)奈奎斯特提出奈氏穩(wěn)定判據(jù)。戰(zhàn)中自動(dòng)火炮、雷達(dá)、飛機(jī)以及通訊系統(tǒng)的控制研究直接推動(dòng)了經(jīng)典控制的發(fā)展。1948年，維納出版《控制論》，形成完整的經(jīng)典控制理論，標(biāo)志控制學(xué)科的誕生。維納成為控制論的創(chuàng)始人。
經(jīng)典控制理論的主要內(nèi)容包括：系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、時(shí)域分析法、頻率特性法、根軌跡法、系統(tǒng)綜合與校正、非線性系統(tǒng)和采樣控制系統(tǒng)分析法等。
從四十年代到五十年代末，經(jīng)典控制理論的發(fā)展與應(yīng)用使整個(gè)世界的科學(xué)水平出現(xiàn)了巨大的飛躍，幾乎在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸及國(guó)防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域都廣泛采用了自動(dòng)化控制技術(shù)（可以說(shuō)工業(yè)革命和戰(zhàn)爭(zhēng)促使了經(jīng)典控制理論的發(fā)展）?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展不僅需要迅速地發(fā)展控制理論，而且也給現(xiàn)代控制理論的發(fā)展準(zhǔn)備了兩個(gè)重要的條件――現(xiàn)代數(shù)學(xué)和數(shù)字計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)代數(shù)學(xué)，例如泛函分析、現(xiàn)代代數(shù)等，為現(xiàn)代控制理論提供了多種多樣的分析工具；而數(shù)字計(jì)算機(jī)為現(xiàn)代控制理論發(fā)展提供了應(yīng)用的平臺(tái)。[1]
在二十世紀(jì)五十年代末，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了核能技術(shù)、空間技術(shù)的發(fā)展，并且為多輸入多輸出系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)提供了新的手段。
五十年代后期，貝爾曼（Bellman）等人提出了狀態(tài)分析法，在1957年提出了動(dòng)態(tài)規(guī)劃。1959年卡爾曼（Kalman）和布西創(chuàng)建了卡爾曼濾波理論；1960年在控制系統(tǒng)的研究中成功地應(yīng)用了狀態(tài)空間法，并提出了可控性和可觀測(cè)性的新概念。
由上面的歷史背景介紹可以看出，現(xiàn)代控制理論是在自動(dòng)控制理論的基礎(chǔ)上發(fā)展得到的，盡管兩種理論在方法和思路上有顯著的不同，但是在教授的時(shí)候不能將兩者視為單獨(dú)的個(gè)體。筆者每次在緒論部分都會(huì)系統(tǒng)化地講解理論的產(chǎn)生，以讓學(xué)生對(duì)兩門課程形成一個(gè)初步的比較清晰的認(rèn)識(shí)。
二、理論教學(xué)的系統(tǒng)性
在這兩門課程的理論教學(xué)過(guò)程中，雖然涉及到的知識(shí)點(diǎn)有差異，但是經(jīng)筆者研究，在具體教學(xué)中，兩門課程的教學(xué)有些許共性，比如說(shuō)兩門課程的教學(xué)流程就基本一致。如圖1所示：相對(duì)于現(xiàn)代控制原理而言，自動(dòng)控制原理理論推導(dǎo)較少，同時(shí)其工科背景較強(qiáng)，實(shí)例較多。在學(xué)習(xí)之初，可先幫助學(xué)生搭建起分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的基本框架，形成一個(gè)較為初步的系統(tǒng)觀。
自動(dòng)控制原理分析問(wèn)題的核心是數(shù)學(xué)建模，穩(wěn)定性判斷和性能指標(biāo)的計(jì)算，[2]主要分析方法是時(shí)域分析法、頻域分析法和根軌跡分析法。時(shí)域分析法直觀易懂，頻域分析法是自動(dòng)控制原理的核心，根軌跡分析法在目前的工程實(shí)踐中已用的很少，在學(xué)時(shí)有限的情況下可略講。在實(shí)際講解的過(guò)程中，要合理安排學(xué)時(shí)，適當(dāng)加快時(shí)域分析法的講授，略講根軌跡分析法，重點(diǎn)講解頻域分析法及系統(tǒng)校正。
現(xiàn)代控制理論包含了大量的理論概念機(jī)數(shù)學(xué)公式，在實(shí)際講授中，應(yīng)弱化理論推導(dǎo)，在教學(xué)過(guò)程中可結(jié)合倒立擺工程實(shí)例，從建模、穩(wěn)定性分析、能控能觀性分析、極點(diǎn)配置到狀態(tài)反饋，形成一個(gè)較為完整的分析過(guò)程。[3]
總而言之，在講解的過(guò)程中，注重引言，初步建立系統(tǒng)觀，結(jié)合實(shí)例，比較異同，突出重難點(diǎn)，最后再通過(guò)總結(jié)強(qiáng)化各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系。[4]
三、實(shí)踐教學(xué)的系統(tǒng)性
1.重視實(shí)驗(yàn)，理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)化[5]
以往，控制理論的實(shí)驗(yàn)課和理論課教學(xué)是獨(dú)立的，理論課教師和實(shí)驗(yàn)課教師各行其道，相互交流匱乏。目前，學(xué)院已明確提出，理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的一致性，理論課教師必須參與進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教學(xué)手段要豐富、系統(tǒng)。
2.實(shí)驗(yàn)箱教學(xué)和仿真教學(xué)的系統(tǒng)化
首先在實(shí)驗(yàn)箱上搭建模擬電路，利用信號(hào)發(fā)生器、示波器等測(cè)量波形和數(shù)據(jù)。同時(shí)引入MATLAB仿真，先引出數(shù)學(xué)模型，利用MATLAB強(qiáng)大的系統(tǒng)工具箱分析并繪制各種相應(yīng)曲線，利用Simulink工具箱進(jìn)行校正和狀態(tài)反饋設(shè)計(jì)。[6]最后，對(duì)比電路測(cè)試波形和仿真結(jié)果，可讓學(xué)生深入了解理論和實(shí)際參數(shù)之間的差異，進(jìn)而尋找原因，加深理解。
四、今后教學(xué)方向
在今后的教學(xué)過(guò)程中，可進(jìn)一步加強(qiáng)比較，加強(qiáng)學(xué)生的系統(tǒng)觀，并且嘗試遷移到其他相關(guān)學(xué)科，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)整個(gè)學(xué)科的理解。
參考文獻(xiàn)：
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“自動(dòng)控制理論”課程是研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的共同規(guī)律，為自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和綜合提供基本理論和基本方法的一門專業(yè)基礎(chǔ)課[1]。該課程是一門重要的測(cè)控類專業(yè)的基礎(chǔ)課，具有較強(qiáng)的理論性，與前續(xù)課程聯(lián)系緊密，知識(shí)面廣，學(xué)生不易理解掌握[2-3]。學(xué)好這門課程不僅可以為后續(xù)專業(yè)課的掌握打下良好的理論基礎(chǔ)，而且能在今后從事專業(yè)工作時(shí)，直接運(yùn)用它去分析和解決實(shí)際技術(shù)問(wèn)題。對(duì)于工程實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)作用，受到人們的廣泛重視。在本課程的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)理論知識(shí)的理解、掌握、鞏固具有重要的作用。
1 當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足
長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)被一種固定的模式所束縛，教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)方法呆板，在一定程度上限制了學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，難以激發(fā)他們獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的興趣和激情，沒(méi)有體驗(yàn)過(guò)從失敗中自己尋找成功之路的經(jīng)歷，抑制了學(xué)生個(gè)性的發(fā)展，這樣不利于對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。
1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)主要是按章節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)儀器功能固定，實(shí)驗(yàn)只能按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書設(shè)計(jì)好的步驟進(jìn)行， 學(xué)生被束縛在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中，對(duì)出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題缺少系統(tǒng)、多角度的分析，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
1.2 實(shí)驗(yàn)時(shí)間限制
一般的實(shí)驗(yàn)都要求在實(shí)驗(yàn)室2個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)完成，學(xué)生很難全面深入地把握實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容和方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的、實(shí)驗(yàn)原理無(wú)法理性地理解，更別提實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)故障的排解分析，限制了學(xué)生的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，不利于鍛煉學(xué)生的綜合能力。
1.3 實(shí)驗(yàn)儀器制約
實(shí)驗(yàn)儀器過(guò)于固化，儀器設(shè)置上未給學(xué)生留下設(shè)計(jì)性和探究問(wèn)題的空間。儀器組成以理論驗(yàn)證為主，缺少實(shí)際控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，特別是反饋部分的傳感部分，更不具備跟隨學(xué)科發(fā)展而開(kāi)拓新實(shí)驗(yàn)的延伸性。
1.4 實(shí)驗(yàn)方法落后
實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平和內(nèi)容更多地滿足于基礎(chǔ)性實(shí)踐環(huán)節(jié)，缺乏系統(tǒng)的綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，以及缺少在利用多種現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)手段、方法和工具對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的結(jié)果和現(xiàn)象進(jìn)行深入分析研究方面對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要完成連線操作、數(shù)據(jù)記錄等簡(jiǎn)單的工作。
2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)
針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，摒棄以往按部就班完成指定實(shí)驗(yàn)步驟操作驗(yàn)證形式，按照學(xué)生對(duì)科學(xué)的自然認(rèn)知進(jìn)度設(shè)置靈活變換的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)置按多層次，從簡(jiǎn)到難，逐步引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)，逐步走向從問(wèn)題出發(fā)的探究、創(chuàng)新。同時(shí)，研究新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，開(kāi)發(fā)配套軟件，保證實(shí)驗(yàn)硬件滿足新環(huán)境下的要求。結(jié)合靈活的教學(xué)儀器改變教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手的積極性，引導(dǎo)其創(chuàng)新。
2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置
開(kāi)設(shè)不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，既要滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的驗(yàn)證、演示等基本功能，又要激發(fā)學(xué)生的興趣。
基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：根據(jù)給定實(shí)驗(yàn)任務(wù)、方案和步驟，選擇并完成一定數(shù)量基本實(shí)驗(yàn)；同時(shí)，通過(guò)調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)得到不同結(jié)果，增加思考空間。
綜合實(shí)驗(yàn)：將各個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合在一起，各課程之間關(guān)聯(lián)內(nèi)容綜合。
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：以任務(wù)的形式，給定實(shí)驗(yàn)題目，允許學(xué)生按照自己思路選擇設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和研究的方法。
創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：自行命題實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生的構(gòu)想通過(guò)儀器現(xiàn)有功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，在探究式學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
2.2 實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的要求，開(kāi)發(fā)適合本專業(yè)的教學(xué)儀器。儀器具有控制系統(tǒng)需要驗(yàn)證的各種典型環(huán)節(jié)模塊、信號(hào)發(fā)生器模塊等基本功能，還結(jié)合工程實(shí)際將傳感器引入反饋環(huán)節(jié)，增加執(zhí)行器件，構(gòu)成完整的閉環(huán)系統(tǒng)。避免教學(xué)儀器箱只能完成信號(hào)源作為激勵(lì)，控制環(huán)節(jié)構(gòu)成系統(tǒng)的不足。同時(shí)，儀器上的控制效果通過(guò)便于觀看的形式展示出來(lái)，讓控制過(guò)程可視化。儀器要預(yù)留出擴(kuò)展接口，便于在實(shí)驗(yàn)中添加新的模塊。儀器在結(jié)合計(jì)算機(jī)完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，又能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)配套軟件要能對(duì)硬件平臺(tái)對(duì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行仿真和虛擬實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以根據(jù)測(cè)試參量的不同選擇相應(yīng)的傳感器，完成非電量到電量的轉(zhuǎn)換，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，結(jié)合控制理論完成創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。
2.3 實(shí)驗(yàn)方法的轉(zhuǎn)變
1）以學(xué)生為主體，開(kāi)辟新知識(shí)領(lǐng)域，重視實(shí)踐能力的鍛煉；2）培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力；3）科學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)上，建立系統(tǒng)、科學(xué)且開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，注重課程之間縱向和橫向的聯(lián)系。
結(jié)合開(kāi)發(fā)的教學(xué)儀器，在實(shí)驗(yàn)方法上除了基本的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，其他實(shí)驗(yàn)按任務(wù)的形式給出，不對(duì)學(xué)生做過(guò)多的限制，留出學(xué)生思考、動(dòng)手、創(chuàng)新的空間。充分利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算、分析功能以及儀器配套軟件（采用數(shù)學(xué)工具M(jìn)ATLAB編寫的程序）在實(shí)驗(yàn)前完成必要的仿真分析，讓實(shí)驗(yàn)有的放矢，理論指導(dǎo)實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)既做到軟硬精密結(jié)合，又能相互獨(dú)立，兩者相輔相成?？朔?dāng)前實(shí)驗(yàn)中儀器平臺(tái)不能脫離計(jì)算機(jī)，配套軟件不能獨(dú)立工作，學(xué)生只能在實(shí)驗(yàn)課中有限的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)的不足，讓實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過(guò)軟件可以在任意計(jì)算機(jī)上完成。
3 總結(jié)
對(duì)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和總結(jié)，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法3個(gè)方面提出改進(jìn)方法。自動(dòng)控制理論來(lái)源于實(shí)踐，反過(guò)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐[5]。結(jié)合當(dāng)前人才培養(yǎng)的趨勢(shì)，理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生實(shí)踐能力，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題進(jìn)而培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號(hào)：TM92文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1006-0278（2013）06-183-01
一、概述
一個(gè)理想的控制系統(tǒng)，在其控制過(guò)程中應(yīng)始終使被控量等于給定值。但是，由于系統(tǒng)中儲(chǔ)能元件的存在以及能源功率的限制，使得運(yùn)動(dòng)部件的加速度受到限制，其速度和位置難以瞬時(shí)變化。所以，當(dāng)給定值變化時(shí)，被控量不可能立即等于給定值，而需要經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，即瞬態(tài)過(guò)程。所謂瞬態(tài)過(guò)程就是指系統(tǒng)受到外加信號(hào)作用后，被控量隨時(shí)間變化的全過(guò)程。瞬態(tài)過(guò)程可以反映系統(tǒng)內(nèi)在性能的好壞，而常見(jiàn)的評(píng)價(jià)系統(tǒng)優(yōu)劣的性能指標(biāo)也是從瞬態(tài)過(guò)程定義出來(lái)的。對(duì)系統(tǒng)性能的基本要求有三個(gè)方面：穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性。
自動(dòng)控制理論研究的是如何接受控制對(duì)象和環(huán)境特征，通過(guò)能動(dòng)地采集和運(yùn)用信息，施加控制作用，使系統(tǒng)在變化或不確定的條件下正常運(yùn)行并具有預(yù)定功能。它是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)，其主要內(nèi)容涉及受控對(duì)象、環(huán)境特征、控制目標(biāo)和控制手段以及它們之間的相互作用。具有“自動(dòng)”功能的裝置自古有之，瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)上離心調(diào)速器是比較自覺(jué)地運(yùn)用反饋原理進(jìn)行設(shè)計(jì)并取得成功的首例。麥克斯韋對(duì)它的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，于1868年發(fā)表的論文當(dāng)屬最早的理論工作。從20世紀(jì)20年代到40年代形成了以時(shí)域法、頻率法和根軌跡法為主要內(nèi)容的“經(jīng)典”控制理論。60年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和航天等高科技的推動(dòng)，又產(chǎn)生了基于狀態(tài)空間模型的“現(xiàn)代”控制理論。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，人們力求使設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的性能指標(biāo)，為了使系統(tǒng)在一定的約束條件喜下，其某項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)而實(shí)行的控制稱為最優(yōu)控制。當(dāng)對(duì)象或環(huán)境特性變化時(shí)，為了使系統(tǒng)能自行調(diào)節(jié)，以跟蹤這種變化并保持良好的品質(zhì)，又出現(xiàn)了自適應(yīng)控制。
二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及控制方式
（一）開(kāi)環(huán)控制
控制裝置與受控對(duì)象之間只有順向作用而無(wú)反向聯(lián)系時(shí)，稱為開(kāi)環(huán)控制。開(kāi)環(huán)控制的特點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制過(guò)程很簡(jiǎn)單，但抗擾能力差、控制精度不高，故一般只能用于對(duì)控制性能要求較低的場(chǎng)合。
（二）閉環(huán)控制
控制裝置與受控對(duì)象之間，不但有順向作用，而且還有反向聯(lián)系，既有被控量對(duì)控制過(guò)程的影響，這種控制稱為閉環(huán)控制，相應(yīng)的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)又被稱為反饋控制或按偏差控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)是通過(guò)給定值與反饋量的偏差來(lái)實(shí)現(xiàn)控制作用的，故這種控制常稱為按偏差控制，或稱反饋控制。此類系統(tǒng)包括了兩種傳輸信號(hào)的通道：由給定值至被控量的通道稱為前向通道；由被控量至系統(tǒng)輸入端的通道稱為反饋通道。閉環(huán)系統(tǒng)能減小或消除作用，但若設(shè)計(jì)調(diào)試不當(dāng)，易產(chǎn)生震蕩設(shè)置不能正常工作。自動(dòng)控制原理中所討論的系統(tǒng)主要是閉環(huán)控制系統(tǒng)。
（三）復(fù)合控制
反饋控制是在外部的作用下，系統(tǒng)的被控量發(fā)生變化后才做出相應(yīng)調(diào)節(jié)和控制的，在受控對(duì)象具有較大時(shí)滯的情況下，其控制作用難以及時(shí)影響被控量，進(jìn)而形成快速有效的反饋控制。前饋補(bǔ)償控制，則在測(cè)量出外部作用的基礎(chǔ)上，形成與外部作用相反的控制量，該控制量與相應(yīng)的外部作用共同作用的結(jié)果，使被控量基本不受影響，即在偏差產(chǎn)生之前就進(jìn)行了防止偏差產(chǎn)生的控制。在這種控制方式中，由于被控量對(duì)控制過(guò)程不產(chǎn)生影響，故它也屬于開(kāi)環(huán)控制。前饋補(bǔ)償控制與反饋控制相結(jié)合，就構(gòu)成了復(fù)合控制。復(fù)合控制有兩種基本形式：按輸入前饋補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制和按擾動(dòng)前饋補(bǔ)償控制的復(fù)合控制。
三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類
中圖分類號(hào)：TL372 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言
自動(dòng)控制學(xué)科是近幾十年來(lái)了發(fā)展起來(lái)的一門很重要的學(xué)科。它的發(fā)展很迅速，特別是計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，更加快了它的發(fā)展，尤其是工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展。自動(dòng)化學(xué)科研究的范圍也是很廣泛的，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化、對(duì)迅速提升我國(guó)綜合國(guó)力具有重要和積極作用。
自動(dòng)控制（automatic control）是指在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置，使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。
自動(dòng)控制是相對(duì)人工控制概念而言的。指的是在沒(méi)人參與的情況下，利用控制裝置使被控對(duì)象或過(guò)程自動(dòng)地按預(yù)定規(guī)律運(yùn)行。自動(dòng)控制技術(shù)的研究有利于將人類從復(fù)雜、危險(xiǎn)、繁瑣的勞動(dòng)環(huán)境中解放出來(lái)并大大提高控制效率。 自動(dòng)控制是工程科學(xué)的一個(gè)分支。它涉及利用反饋原理的對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)影響，以使得輸出值接近我們想要的值。從方法的角度看，它以數(shù)學(xué)的系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)。我們今天稱作自動(dòng)控制的是二十世紀(jì)中葉產(chǎn)生的控制論的一個(gè)分支。 基礎(chǔ)的結(jié)論是由諾伯特?維納，魯?shù)婪?卡爾曼提出的.
自動(dòng)控制技術(shù)是能夠在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用附加裝置使生產(chǎn)過(guò)程或生產(chǎn)機(jī)械（被控對(duì)象）自動(dòng)地按照某種規(guī)律（控制目標(biāo)）運(yùn)行，使被控對(duì)象的一個(gè)或幾個(gè)物理量（如溫度、壓力、流量、位移和轉(zhuǎn)速等）或加工工藝按照預(yù)定要求變化的技術(shù)。它包含了自動(dòng)控制系統(tǒng)中所有元器件的構(gòu)造原理和性能，以及控制對(duì)象或被控過(guò)程的特性等方面的知識(shí)；自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析與綜合；控制用計(jì)算機(jī)（能作數(shù)字運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的控制機(jī)）的構(gòu)造原理和實(shí)現(xiàn)方法。自動(dòng)控制技術(shù)是當(dāng)展迅速，應(yīng)用廣泛，最引人矚目的高技術(shù)之一；是推動(dòng)新的技術(shù)革命和新的產(chǎn)業(yè)革命的核心技術(shù)；是自動(dòng)化領(lǐng)域的重要組成部分。
自動(dòng)控制技術(shù)有很強(qiáng)的應(yīng)用背景，無(wú)論是在煉鋼、軋鋼、化工、石油、電力等工業(yè)上，或是造紙、紡織、皮革和食品等工業(yè)上；無(wú)論是在航空、航海、汽車和鐵路運(yùn)輸工業(yè)和國(guó)防工業(yè)上，或是圖書資料的管理、實(shí)驗(yàn)室技術(shù)設(shè)備上都得到廣泛應(yīng)用。自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)導(dǎo)彈和人造地球衛(wèi)星是非常重要的，對(duì)于研究原子能的應(yīng)用，研究飛機(jī)和導(dǎo)彈的空氣動(dòng)力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也是有用的。沒(méi)有應(yīng)用背景的“控制理論”就缺乏生命力。如何巧妙地運(yùn)用控制的基礎(chǔ)理論來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題是和研究控制理論本身不同的另一種創(chuàng)造性工作。
一、自動(dòng)化控制原理
自動(dòng)化控制有半自動(dòng)與全自動(dòng)化
例如：機(jī)器、設(shè)備可以按照生產(chǎn)的要求和目的，進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)；全自動(dòng)人只需要作為操作員，確定控制的要求和程序，不用直接參與生產(chǎn)過(guò)程的控制技術(shù)；半自動(dòng)化控制要人通過(guò)設(shè)施、設(shè)備、機(jī)械、儀器或手工等勞動(dòng)力的參與。
自動(dòng)化控制技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭等方面。采用自動(dòng)化控制不僅可以把人從繁重的體力勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)以及惡劣、危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來(lái)，而且能擴(kuò)展人的器官功能，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增強(qiáng)人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。因此，自動(dòng)化控制是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標(biāo)志。
自動(dòng)化控制理論是自動(dòng)化專業(yè)的重要學(xué)習(xí)課程。
二、自動(dòng)化控制的應(yīng)用
2.1過(guò)程自動(dòng)化
石油煉制和化工等工業(yè)中流體或粉體的化學(xué)處理的自動(dòng)化控制。一般采用由檢測(cè)儀表、調(diào)節(jié)器和計(jì)算機(jī)等組成的過(guò)程控制系統(tǒng)，對(duì)加熱爐、精餾塔等設(shè)備或整個(gè)工廠進(jìn)行最優(yōu)控制。采用的主要控制方式有反饋控制、前饋控制和最優(yōu)控制等。
2.2機(jī)械制造自動(dòng)化
這是機(jī)械化、電氣化與自動(dòng)控制相結(jié)合的結(jié)果，處理的對(duì)象是離散工件。早期的機(jī)械制造自動(dòng)化是采用機(jī)械或電氣部件的單機(jī)自動(dòng)化或是簡(jiǎn)單的自動(dòng)生產(chǎn)線。20世紀(jì)60年代以后，由于電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等。研制出適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)型式的柔性制造系統(tǒng)（FMS）。以柔性制造系統(tǒng)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化車間，加上信息管理、生產(chǎn)管理自動(dòng)化，出現(xiàn)了采用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的工廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
2.3管理自動(dòng)化
工廠或事業(yè)單位的人、財(cái)、物、生產(chǎn)、辦公等業(yè)務(wù)管理的自動(dòng)化控制，是以信息處理為核心的綜合性技術(shù)，涉及電子計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)與控制等學(xué)科。一般采用由多臺(tái)具有高速處理大量信息能力的計(jì)算機(jī)和各種終端組成的局部網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)代已在管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上研制出決策支持系統(tǒng)（DSS），為高層管理人員決策提供備選的方案。
三、自動(dòng)化控制系統(tǒng)
自動(dòng)化控制系統(tǒng)是指能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制任務(wù)的系統(tǒng)，由控制器與控制對(duì)象所組成。
自動(dòng)化控制系統(tǒng)的概念
自動(dòng)化控制是一種現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域中機(jī)械電氣一體自動(dòng)化集成控制技術(shù)和理論。
自動(dòng)控制（automatic control）是指在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置，使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。
四、自動(dòng)控制系統(tǒng)特點(diǎn)
自動(dòng)控制能自動(dòng)調(diào)節(jié)、檢測(cè)、加工的機(jī)器設(shè)備、儀表，按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行作業(yè)的技術(shù)措施。其目的在于增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低成本和勞動(dòng)強(qiáng)度、保障生產(chǎn)安全等。
自動(dòng)控制系統(tǒng)理論
自動(dòng)控制是相對(duì)人工控制概念而言的，指的是在沒(méi)人參與的情況下，利用控制裝置使被控對(duì)象或過(guò)程自動(dòng)地按預(yù)定規(guī)律運(yùn)行。自動(dòng)控制技術(shù)的研究有利于將人類從復(fù)雜、危險(xiǎn)、繁瑣的勞動(dòng)環(huán)境中解放出來(lái)并大大提高控制效率。
自動(dòng)控制是工程科學(xué)的一個(gè)分支，它涉及利用反饋原理的對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)影響，以使得輸出值接近我們想要的值。從方法的角度看，它以數(shù)學(xué)的系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)。我們今天稱作自動(dòng)控制的是二十世紀(jì)中葉產(chǎn)生的控制論的一個(gè)分支。
結(jié)束語(yǔ)：
隨著科技的發(fā)展，自動(dòng)化控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)。直流調(diào)速器在數(shù)控機(jī)床、造紙印刷、紡織印染、光纜線纜設(shè)備、包裝機(jī)械、電工機(jī)械、食品加工機(jī)械、橡膠機(jī)械、生物設(shè)備、印制電路板設(shè)備、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、焊接切割、輕工機(jī)械、物流輸送設(shè)備、機(jī)車車輛、醫(yī)設(shè)備、通訊設(shè)備、雷達(dá)設(shè)備、衛(wèi)星地面接受系統(tǒng)等行業(yè)都有應(yīng)用。相信不久的將來(lái)會(huì)帶給人們更多的便利。
《自動(dòng)控制原理》是一門理論性很強(qiáng)的課程，教師在教學(xué)過(guò)程中就要滿足本科教育的需要，讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)這門課程，既能學(xué)會(huì)分析系統(tǒng)性能指標(biāo)的基本方法，又能應(yīng)用自動(dòng)控制理論對(duì)實(shí)際控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和改善。因此多媒體課件作為教學(xué)輔助的手段，在開(kāi)發(fā)前，必須進(jìn)行必要的需求分析。
一、建立課件系統(tǒng)的整體框架
多媒體課件開(kāi)發(fā)平臺(tái)由多媒體軟件工具來(lái)完成，按其功能可分為多媒體加工軟件如Word、Photoshop、Free-hand、Corel Draw、Animator Pro、Flash、Cool Edit、Cakewalk等；多媒體編著軟件如Authorware、Powerpoint、Dreamweaver、Visual Basic等；VCD光盤刻錄軟件如Video Pack4.0、Easy CD Creator、Winon
-CD3.X等。由于每個(gè)多媒體軟件工具的特點(diǎn)以及功能各不相同，所以目前課件的制作都是根據(jù)課件開(kāi)發(fā)的具體情況，如課程特點(diǎn)和課件規(guī)模，教學(xué)課件使用對(duì)象來(lái)選擇合適的軟件工具。但事實(shí)往往是單一的制作工具很難滿足課件開(kāi)發(fā)的全部需要，而自行開(kāi)發(fā)專用的平臺(tái)又費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本過(guò)高，并且在多媒體課件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，常由于對(duì)教學(xué)規(guī)律了解不夠，對(duì)教學(xué)大綱把握不準(zhǔn)，對(duì)學(xué)生接受知識(shí)的規(guī)律掌握不夠全面，且又不做認(rèn)真的需求分析，缺乏完備的文檔資料和審查，因而開(kāi)發(fā)的課件常難以滿足實(shí)際教學(xué)需要，又難以維護(hù)。因此，本課題根據(jù)《自動(dòng)控制原理》課程的特點(diǎn)，以三本院校學(xué)生為對(duì)象采取一種折中而有效的方法：采用多種平臺(tái)相結(jié)合，即選取一種通用的制作工具作為多媒體課件制作的主要平臺(tái)或主環(huán)境，再根據(jù)需要選另一、兩種工具作為輔助平臺(tái)，二者在功能上形成互補(bǔ)。以軟件工程作為課件開(kāi)發(fā)的一種工程思想，從而有效的合理組織整個(gè)課件開(kāi)發(fā)過(guò)程，以提高和保證課件的質(zhì)量，較好滿足實(shí)際教學(xué)需要。還可大大提高開(kāi)發(fā)的成功率和可靠性、可維護(hù)性，共同滿足開(kāi)發(fā)的要求。
二、課件局部及細(xì)節(jié)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)
《自動(dòng)控制原理》需要描繪大量曲線，比如伯德圖，奈氏曲線，根軌跡等。所以我們開(kāi)發(fā)的多媒體課件將采用Flash等工具，將曲線繪制過(guò)程制作成動(dòng)畫形式。繪圖的每一步驟可制作一個(gè)動(dòng)畫，通過(guò)動(dòng)畫的連續(xù)播放使學(xué)生掌握繪圖的動(dòng)態(tài)過(guò)程。同時(shí)將會(huì)使教學(xué)過(guò)程變得輕松活潑，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)也更加容易。例如緒論我們就可以采用多媒體教學(xué)，用它來(lái)展示自動(dòng)控制理論和系統(tǒng)的發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用。通過(guò)演示水位自動(dòng)控制系統(tǒng)和爐溫自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程，用圖像、動(dòng)畫、聲音，使學(xué)生置于生動(dòng)、形象的立體化教學(xué)環(huán)境中，從而引出自動(dòng)控制原理、自動(dòng)控制系統(tǒng)的概念，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們進(jìn)入學(xué)習(xí)本課程的最佳狀態(tài)。
三、測(cè)試使用效果，課件系統(tǒng)的維護(hù)
在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，會(huì)對(duì)課件的各個(gè)部分進(jìn)行多次調(diào)試，以確保效果，盡管如此，在整個(gè)課件合成后仍有很多問(wèn)題，所以有必要進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，從而發(fā)現(xiàn)并修改各種不穩(wěn)定因素和難以發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤，特別是基于多種平臺(tái)制作的多媒體課件系統(tǒng)，通過(guò)多次調(diào)試可以避免多種平臺(tái)在匹配的過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題。測(cè)試方法可以從幾個(gè)方面進(jìn)行：錯(cuò)誤測(cè)試、功能測(cè)試及效果測(cè)試。經(jīng)過(guò)調(diào)試沒(méi)有錯(cuò)誤的多媒體教學(xué)系統(tǒng)就可以投入運(yùn)行使用。在運(yùn)行使用中，要定期對(duì)課件使用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，課件評(píng)價(jià)是課件設(shè)計(jì)不可缺少的一部分，它既是課件設(shè)計(jì)的結(jié)束，也是軟件設(shè)計(jì)的開(kāi)始。對(duì)課件的評(píng)價(jià)主要檢查它是否達(dá)到預(yù)期的教育、教學(xué)要求和技術(shù)要求。所以必須根據(jù)軟件使用人員（主要是學(xué)生和教師）的意見(jiàn)，對(duì)軟件進(jìn)行升級(jí)維護(hù)，不斷提高軟件的質(zhì)量。
四、總結(jié)
本課件開(kāi)發(fā)以Authorware為主要開(kāi)發(fā)平臺(tái)，文本、圖形、圖像、動(dòng)畫、視頻等媒體的綜合使用使教學(xué)內(nèi)容表現(xiàn)得豐富多彩、形象生動(dòng)。仿真平臺(tái)的創(chuàng)建使學(xué)習(xí)過(guò)程簡(jiǎn)單化，并且能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性，從而有效地提高課程的教學(xué)質(zhì)量。另外，該課件系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)友好，導(dǎo)航措施完善，能夠清晰簡(jiǎn)潔地呈現(xiàn)課件內(nèi)容，方便地實(shí)現(xiàn)各知識(shí)點(diǎn)間的選擇與跳轉(zhuǎn)，既有助于教師教學(xué)，也能提供給學(xué)生一個(gè)輕松自學(xué)的平臺(tái)。論文中的制作課件的方法，可使教師在教學(xué)過(guò)程中針對(duì)高職學(xué)生層次的高低，調(diào)整課件中實(shí)例的難易程度，使學(xué)生能“聽(tīng)得懂，會(huì)分析”，對(duì)后續(xù)課件的使用與發(fā)展有著積極的作用。
