導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇控制器設(shè)計(jì)論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

USB2.0設(shè)備連接到主機(jī)后，主機(jī)給設(shè)備供電并發(fā)送復(fù)位信號(hào)復(fù)位設(shè)備，之后設(shè)備進(jìn)入全速模式工作，由圖2所示在fullspeed狀態(tài)檢測(cè)到SE0(linestate[1:0]=00)持續(xù)2.5μs后,高速握手開始，設(shè)備控制器進(jìn)入sendchirp狀態(tài)，設(shè)備向主機(jī)發(fā)送一個(gè)持續(xù)時(shí)間大于1ms的K(linestate[1:0]=01)信號(hào)以檢測(cè)主機(jī)是否支持高速模式。設(shè)備進(jìn)入recvchirp狀態(tài)并準(zhǔn)備接收來自主機(jī)的JK序列。主機(jī)支持高速并檢測(cè)到K之后，向設(shè)備發(fā)送JKJKJK序列以檢測(cè)設(shè)備是否支持高速模式。設(shè)備控制器在recvchirp狀態(tài)成功檢測(cè)到3對(duì)JK序列后高速握手成功，進(jìn)入到highspeed模式工作；否則，設(shè)備以全速模式工作。

2設(shè)備掛起

根據(jù)USB2.0協(xié)議，為了減小功耗，當(dāng)總線3ms沒有動(dòng)作時(shí)，設(shè)備需進(jìn)入掛起（suspend）狀態(tài)，設(shè)備在掛起狀態(tài)只能消耗小于500μA的電流，并且進(jìn)入掛起后設(shè)備需要保留原來的狀態(tài)。(1)全速模式掛起:檢測(cè)到總線狀態(tài)為SE0達(dá)到3ms，設(shè)備從fullspeed狀態(tài)進(jìn)入suspend狀態(tài)。(2)高速模式掛起：設(shè)備工作在高速模式時(shí)，由于高速?gòu)?fù)位和高速掛起都是發(fā)送一個(gè)大于3ms的總線空閑信號(hào)，因此設(shè)備需要區(qū)分這兩個(gè)事件。如圖2，處于highspeed狀態(tài)時(shí)，設(shè)備檢測(cè)到總線空閑(SE0)3ms，進(jìn)入hsrevert狀態(tài)。之后檢測(cè)總線狀態(tài)不為SE0，此后設(shè)備掛起。假如在hsrevert狀態(tài)后還檢測(cè)到SE0持續(xù)100μs,則判斷為高速?gòu)?fù)位，clrtimer2=1。設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換到sendchirp狀態(tài)，開始設(shè)備的高速握手。

3掛起恢復(fù)

設(shè)備處于掛起狀態(tài)時(shí)，在它的上行口接收到任何非空閑信號(hào)時(shí)可以使設(shè)備恢復(fù)工作[5]。(1)全速掛起恢復(fù)：設(shè)備從掛起狀態(tài)起檢測(cè)到的不是持續(xù)的J，則恢復(fù)到fullspeed狀態(tài)，以全速模式工作。(2)高速掛起恢復(fù)：掛起時(shí)保留著高速連接狀態(tài)，highspeed=1且hssupport=1,掛起恢復(fù)需要判斷是由總線動(dòng)作引起還是系統(tǒng)復(fù)位引起。設(shè)備中測(cè)到總線狀態(tài)為SE0，說明是由復(fù)位引起的掛起恢復(fù)，設(shè)備狀態(tài)進(jìn)入sus-preset，然后檢測(cè)到SE0持續(xù)2.5μs后，進(jìn)入高速握手過程sendchirp狀態(tài)；反之，檢測(cè)到掛起恢復(fù)信號(hào)K，則設(shè)備從掛起恢復(fù)到高速模式。

4復(fù)位檢測(cè)

集線器通過在端口驅(qū)動(dòng)一個(gè)SE0狀態(tài)向所連接的USB設(shè)備發(fā)出復(fù)位信號(hào)。復(fù)位操作可以通過USB系統(tǒng)軟件驅(qū)動(dòng)集線器端口發(fā)出復(fù)位信號(hào),也可以在設(shè)備端RE-SET信號(hào)置1，進(jìn)行硬件復(fù)位。(1)設(shè)備是從掛起狀態(tài)復(fù)位：在suspend狀態(tài)檢測(cè)到SE0時(shí)，設(shè)備跳轉(zhuǎn)到suspreset狀態(tài)，檢測(cè)總線狀態(tài)為超過2.5μs的SE0后設(shè)備啟動(dòng)高速握手檢測(cè)，即進(jìn)入sendchirp狀態(tài)。(2)設(shè)備從非掛起的全速狀態(tài)復(fù)位：設(shè)備在檢測(cè)到2.5μs<T<3.0ms的SE0狀態(tài)后啟動(dòng)高速握手檢測(cè)。硬件縱橫HardwareTechnique(3)設(shè)備從非掛起的高速狀態(tài)復(fù)位：設(shè)備在high-speed狀態(tài)檢測(cè)到總線上持續(xù)時(shí)間3.0ms的SE0后，設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換到hsrevert，以移除高速終端并重連D+的上拉電阻，此時(shí)為全速連接狀態(tài)；之后設(shè)備需要在100μs<T<875μs的時(shí)間內(nèi)采樣總線狀態(tài),檢測(cè)到SE0持續(xù)2.5μs后，進(jìn)入sendchirp狀態(tài)，開始高速握手過程。

篇2

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(dòng)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(shí)通信。隨著教育的發(fā)展，教會(huì)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(duì)對(duì)課程設(shè)計(jì)的主要現(xiàn)實(shí)要求。而對(duì)課程目標(biāo)而言，就是要順應(yīng)這一時(shí)代要求，把這一體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡(jiǎn)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(shí)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(duì)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(duì)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(jiǎn)單設(shè)計(jì)和故障排除的職業(yè)需求。同時(shí)對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)知識(shí)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(chǎng)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(shí)的欲望和好奇心，覺得它就在我們身邊。同時(shí)教師還可以配合激勵(lì)機(jī)制聯(lián)系就業(yè)市場(chǎng)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(jiǎn)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(tái)，利用互聯(lián)網(wǎng)和各類科學(xué)技術(shù)講座，不斷灌輸自動(dòng)化對(duì)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(gè)人生活中去，循序漸進(jìn)讓學(xué)生從內(nèi)心里接受知識(shí)，接受不斷進(jìn)取、不斷獲取新知識(shí)新技能的內(nèi)在動(dòng)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(shí)的主人。

4.3把課堂教學(xué)變成互動(dòng)參與的知識(shí)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(dòng)性和參與度，可以采用老師下課題，分組收集相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的方式，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行外延和內(nèi)涵的擴(kuò)展活動(dòng)，從學(xué)生收集的圖片資料和其他應(yīng)用范例中獲取營(yíng)養(yǎng)，在獲取知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)同學(xué)之間的合作意識(shí)和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，增添了學(xué)生學(xué)習(xí)的信心和對(duì)課程的濃厚興趣。對(duì)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(shí)的同時(shí)，可以拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，同時(shí)可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，同時(shí)也可以采用互動(dòng)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(jiǎn)易控制單元，從而使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)，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(duì)于工業(yè)化的理解并不直觀，尤其對(duì)于大型設(shè)備，大型流水線以及數(shù)控加工中心的認(rèn)識(shí)一般都缺乏必要的認(rèn)識(shí)。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(shí)對(duì)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(dòng)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(dòng)手能力的主要考察方向，因此做為一個(gè)良好的課程設(shè)計(jì)，可謂不能不加以充分認(rèn)識(shí)和利用。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們充分的動(dòng)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(shí)，同時(shí)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(dòng)編程器的使用情況，是學(xué)生們走上社會(huì)后直接面對(duì)工作的捷徑，從而提高學(xué)生的社會(huì)適應(yīng)性，增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力；而不單單是一種學(xué)習(xí)知識(shí)了解技能的工具。因此對(duì)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。

篇3

前言

公共照明系統(tǒng)廣泛采用高壓鈉燈（highpressuresodiumlamp）或金屬鹵化物燈（metallichalidelamp），傳統(tǒng)照明系統(tǒng)經(jīng)常采用電感鎮(zhèn)流器，照明燈具采用統(tǒng)一開關(guān)控制方案。

隨著數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，公共照明數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)。節(jié)約能源、保證燈具壽命、提高照明管理水平、美化城市夜量和保證城市夜間出行安全等，已經(jīng)成為對(duì)公共照明系統(tǒng)的一項(xiàng)基本要求。本文將介紹基于鎮(zhèn)流器的全數(shù)字公共照明系統(tǒng)。該系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程單個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)的任意監(jiān)控，并重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)的核心設(shè)備——組群控制器的作用、組成、工作原理是以及主要軟件結(jié)構(gòu)框圖。

1數(shù)字路燈照明系統(tǒng)

圖1給出了數(shù)字路燈系統(tǒng)的系統(tǒng)組成原理圖。在該系統(tǒng)中，每個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)采用全數(shù)字化電子鎮(zhèn)流器，可以實(shí)現(xiàn)0%、50%、80%、100%功率輸出，可以隨時(shí)發(fā)送路燈的電流、電壓信息，并具有開路、斷路和路燈老化報(bào)警功能。每一個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)內(nèi)包含一個(gè)電力載波通信（PLC）模塊，利用電力載波模塊實(shí)現(xiàn)路燈節(jié)點(diǎn)之間以及路燈節(jié)點(diǎn)與組群控制器之間信息通信。組群控制器采用雙CPU結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)日常系統(tǒng)的正常運(yùn)行控制，并可以隨時(shí)響應(yīng)上位管理計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令。組群控制器與照明管理計(jì)算機(jī)通過GSM/GPRS短信方式實(shí)現(xiàn)正常情況下的通信。在組群控制器發(fā)生故障的情況下，照明管理計(jì)算機(jī)可以通過GSM/GPRS直接實(shí)現(xiàn)路燈線路的開關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全雙保險(xiǎn)。照明管理計(jì)算機(jī)采用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圖形化動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。

圖2

2組群控制器工作原是與系統(tǒng)組成

2．2組群控制器系統(tǒng)組成

圖2給出了一種組群控制器設(shè)計(jì)方案。它包括CPU模塊、線路狀態(tài)檢測(cè)模塊、交流接觸器驅(qū)動(dòng)模塊、后備電源模塊、時(shí)鐘模塊、控制策略模塊、電能計(jì)量模塊、溫濕度檢測(cè)模塊、GSM通信模塊和電力載波通信模塊。CPU模塊采用CPU結(jié)構(gòu)。主微控制器采用高性能、8位、40引腳、具有8KBFlash、多路8位A/D的RISC單片機(jī)PIC16F877，負(fù)責(zé)與GSM通信模塊和電力載波模塊通信，與交流接觸器驅(qū)動(dòng)控制，與實(shí)時(shí)時(shí)鐘的讀取和校準(zhǔn)以及根據(jù)照明控制策略發(fā)送控制指令等功能。從微控制器采用與主微控制器同一系列的高性能8位、28引腳、多路8位A/D、具有4KBFlash的RISC單片機(jī)PIC16F873。該控制器負(fù)責(zé)管理電能計(jì)量模塊、后備電源及監(jiān)控模塊、溫濕度監(jiān)控模塊和線路狀態(tài)檢測(cè)模塊等。

圖3

2.3雙CPU通信方法與RS-485通信

雖然PIC16F87x系列單片機(jī)通信接口豐富，但是，整個(gè)系統(tǒng)通信復(fù)雜，接口資源仍然很緊張。主從CPU的可靠通信，是組群控制器可靠工作的關(guān)鍵之一。

根據(jù)資源分配，主微控制器PIC16F877與從微控制器PIC16F873采用SPI接口，并以主從方式通信。根據(jù)系統(tǒng)端口配置需要，PIC16F873采用硬件SPI接口方式，PIC16F877采用普通I/O口RB1～RB3來模擬硬件SPI口，即軟件SPI接口。PIC16F877的SPI硬件資源分配給E2PROM24C64使用。PIC16F873的SPI接口工作在從模式下，PIC16F877需要選用一個(gè)普通I/O口（這里是RB4）與PIC16F873的SPI通信控制端RA4/SS相連，控制SI通信的發(fā)起與結(jié)束，如圖3所示。每次通信都是由PIC16F877發(fā)起，PIC16F873響應(yīng)。

圖4

電能計(jì)量模塊為單獨(dú)模塊，能夠測(cè)量供電線路的電壓、電流、功率、功率因數(shù)等參數(shù)，并具有標(biāo)準(zhǔn)的RS-485接口。為此，PIC16F873利用硬串口RC6/TX和RC7/RX，通過RS485接口變換，與電能計(jì)量模塊JP1相連。這里MAX485芯片作為485總線接口轉(zhuǎn)換芯片，用RC2作為RS-485總線通信輸入/輸出使能控制端，控制信號(hào)的讀入和送出。

2．4交流接觸器控制與狀態(tài)保持

組群控制器的一項(xiàng)重要任務(wù)是通過固體繼電器SSR和交流接觸器實(shí)現(xiàn)照明線路供電控制。固體繼電器為DC3～24V輸入，AC220V輸出，其輸入由NPN型三極管9013驅(qū)動(dòng)。由于系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中存在各種干擾，若則相關(guān)引腳很可能會(huì)出現(xiàn)跳變信號(hào)或三態(tài)，造成交流接觸器誤動(dòng)作。因此“鎖定”復(fù)位前狀態(tài)，對(duì)保證系統(tǒng)可靠性非常重要。這里采用了由1個(gè)D觸發(fā)器、1個(gè)光耦、3個(gè)電阻和3個(gè)I/O引腳組成的采樣/保持電路，如圖4所示。D觸發(fā)器復(fù)位端R和置位端S分別接地，數(shù)據(jù)端D接CPU的數(shù)據(jù)控制端RE0，時(shí)鐘端CLK通過光耦TIP521接CPU的時(shí)鐘產(chǎn)生控制端RE1和RE2。保持電路的關(guān)鍵在于RE0、RE1、RE2單個(gè)引腳誤動(dòng)作無法產(chǎn)生有效時(shí)鐘和控制指令。即使CPU發(fā)生復(fù)位，由RC0腳讀回固態(tài)繼電器當(dāng)前工作狀態(tài)，并將RE0輸出（D觸發(fā)器輸入）置成該狀態(tài)，進(jìn)而保證SSR不產(chǎn)生誤動(dòng)作。電阻R32為上拉電阻，保證RE2出現(xiàn)三態(tài)時(shí)光耦不產(chǎn)生誤導(dǎo)通。電阻R33起限流作用。實(shí)際證明該電路是有效的。

圖5

2．5時(shí)鐘與控制策略

要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定時(shí)控制，系統(tǒng)時(shí)鐘和系統(tǒng)預(yù)存控制策略是關(guān)鍵。組群控制器采用DS1302時(shí)鐘芯片，為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘。DS1302是一種帶備份電源的、8腳、具有I2C串行通信功能的高性能、低功耗時(shí)鐘芯片，提供秒、分、時(shí)、日、周、月、年日歷功能。I2C串行總線SCL和SDA分別需要一個(gè)上拉電阻。主微控制器PIC16F877采用硬件I2C接口（RC3/SCL和RC4/SDA）與DS1302通信，如圖5所示。組群控制器可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程時(shí)鐘校準(zhǔn)。

圖6

組群控制器將每日控制策略時(shí)間表Table1、季節(jié)劃分時(shí)間表Table2、季節(jié)控制策略時(shí)間表Table3和節(jié)假日控制時(shí)間表Table4存儲(chǔ)在E2PROM24C64中。24C64是容量為8KB、支持兩線的I2C串行通信、1000000次擦寫的E2PROM。主微控制器PIC16F877采用2個(gè)普通I/O口（RD1和RD2）模擬I2C串行總線，即實(shí)現(xiàn)軟件I2C總線接口。組群控制器根據(jù)讀得的日歷信息和時(shí)間信息，對(duì)照各種控制策略時(shí)間表，開關(guān)燈及調(diào)光控制指令。

2．6軟件實(shí)現(xiàn)

篇4

為了滿足廢墟災(zāi)難環(huán)境中的控制需求，設(shè)計(jì)了蛇形機(jī)器人控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)上層是監(jiān)控系統(tǒng)，通過ZigBee無線模塊給主控系統(tǒng)發(fā)送控制蛇步態(tài)的指令，如蜿蜒、蠕動(dòng)、翻滾、分體等。主控系統(tǒng)的音視頻信息和慣導(dǎo)、溫度、濕度、壓力、有害氣體等傳感器信息分別通過1．2G無線收發(fā)模塊和ZigBee模塊傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)顯示。主控模塊通過ZigBee無線模塊與從控系統(tǒng)進(jìn)行通信，以控制其實(shí)現(xiàn)相關(guān)的步態(tài)。

1．1．1主控系統(tǒng)

主控系統(tǒng)主要由ARM核微處理器STM32、無線通信模塊以及傳感器組成。主控系統(tǒng)通過無線模塊接收監(jiān)控系統(tǒng)的控制指令，并根據(jù)指令決定搜救機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)步態(tài)、運(yùn)動(dòng)方向以及到達(dá)目標(biāo)的位置;傳感器收集災(zāi)難環(huán)境中音視頻、溫度、濕度、有毒氣體以及紅外測(cè)距信息，微處理器根據(jù)測(cè)距信息選擇合適的運(yùn)動(dòng)步態(tài)，并將控制指令通過無線模塊發(fā)送給從控系統(tǒng)去執(zhí)行。

1．1．2從控系統(tǒng)

從控系統(tǒng)使用了和主控制器一樣的高速ARM處理器，可同時(shí)控制18路PWM舵機(jī)。從控系統(tǒng)通過ZigBee無線模塊從主控制系統(tǒng)獲得控制指令，通過PWM信號(hào)控制關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。

1．2步態(tài)控制

Serpenoid曲線用來規(guī)劃蛇形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，并確定搜救機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)函數(shù)。

2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

2．1蛇形機(jī)器人簡(jiǎn)介

該機(jī)器人具有如下幾個(gè)特點(diǎn):1)采用3D打印而成，既縮短了加工周期又節(jié)約了成本;2)通過ADAMS軟件仿真，進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，直線長(zhǎng)度為2m，具有6個(gè)正交關(guān)節(jié)和1個(gè)分體機(jī)構(gòu)，腿部具有變形機(jī)構(gòu)，可以進(jìn)行站立、臥倒、蜿蜒、蠕動(dòng)、分體、翻滾等步態(tài);3)機(jī)器人采用6V，4500mAh的電池供電，確保機(jī)器人能夠連續(xù)運(yùn)動(dòng)0．5h以上。

2．2平臺(tái)搭建

按照前文所述，搭建了柔性變形蛇形機(jī)器人控制系統(tǒng)的整套硬件電路。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3．1通信實(shí)驗(yàn)

蛇形機(jī)器人上位機(jī)監(jiān)控界面，上位機(jī)通過遠(yuǎn)程監(jiān)控搜救機(jī)器人自主移動(dòng)、翻越障礙物、爬坡等實(shí)驗(yàn)，通過無線模塊實(shí)時(shí)傳輸機(jī)器人所處環(huán)境的各種傳感器信息，并能綜合各種環(huán)境信息通過無線模塊控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了蛇形機(jī)器人控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多信息的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確無線通信，能夠滿足復(fù)雜搜救環(huán)境的通信需求。

3．2移動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)

經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，不斷地調(diào)試分別實(shí)現(xiàn)了自主柔性變形蛇形機(jī)器人蜿蜒、蠕動(dòng)、分體、翻滾等平面和立體運(yùn)動(dòng)步態(tài)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，曲線平滑，蜿蜒運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)0．5m/s。通過穿越狹小空間、翻越障礙物、爬坡等試驗(yàn)，驗(yàn)證了蛇形機(jī)器人在不同的環(huán)境中，具有良好的多步態(tài)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和自主移動(dòng)性能。蛇形機(jī)器人在模擬災(zāi)難場(chǎng)景中的各種運(yùn)動(dòng)步態(tài)。

篇5

0前言

在冶金企業(yè)的煉鋼、焦化、初軋、煉鐵等工廠中，通常采用高溫行車空調(diào)對(duì)高溫車間行車操縱室進(jìn)行局部空氣調(diào)節(jié)，以改善操作人員的工作條件，提高勞動(dòng)效率。高溫行車空調(diào)的工作環(huán)境比較惡劣，具有環(huán)境溫度高、空氣污染較為嚴(yán)重、行車運(yùn)行時(shí)振動(dòng)大等特點(diǎn)。環(huán)境溫度可達(dá)45℃，甚至達(dá)到60℃以上，這些都對(duì)空調(diào)器的性能和可靠性提出了更高要求。因此，有必要建立高溫行車空調(diào)專用的熱工性能實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求對(duì)其各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試，以達(dá)到優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，提高競(jìng)爭(zhēng)力的目的[1～3]。

空氣焓值法實(shí)驗(yàn)裝置主要由絕熱庫(kù)房，空氣再處理裝置，空氣取樣裝置，空氣接受混合裝置，風(fēng)量測(cè)量裝置及電氣控制等部分組成。高溫行車空調(diào)作為特種空調(diào)的一種，目前我國(guó)尚無專門的測(cè)試規(guī)范。根據(jù)一些生產(chǎn)廠家的技術(shù)資料，行車室內(nèi)的空氣干球溫度一般取28～30℃。且根據(jù)文獻(xiàn)[4]，本文采用空氣焓值法測(cè)定高溫行車空調(diào)的制冷量，著重探討空氣取樣測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)方法，通過對(duì)取樣風(fēng)機(jī)、溫濕度測(cè)量箱、空氣接收混合箱和循環(huán)風(fēng)量測(cè)量箱的合理設(shè)計(jì)，達(dá)到盡可能高的測(cè)試精度。

用空氣焓值法測(cè)量空調(diào)器性能，需要測(cè)量空調(diào)器室內(nèi)側(cè)進(jìn)出口處空氣焓值及空調(diào)器的循環(huán)風(fēng)量。因?yàn)槟壳盁o直接測(cè)量焓值的設(shè)備，只能靠間接測(cè)量獲得，即需通過測(cè)量當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫?、空氣干球溫度和濕球溫度求得。空調(diào)器循環(huán)風(fēng)量測(cè)試采用差壓法，即通過測(cè)量空氣經(jīng)過噴嘴的壓力降及噴嘴前的空氣參數(shù)間接計(jì)算出空氣流量[4，5]。

1空氣取樣及測(cè)量裝置設(shè)計(jì)

1.1總體設(shè)計(jì)

空氣取樣及測(cè)量裝置主要由取樣風(fēng)機(jī)、取樣笛管及溫濕度測(cè)量箱組成。利用取樣風(fēng)機(jī)及取樣笛管引入空調(diào)器進(jìn)出口的典型樣本空氣，將其送入溫濕度測(cè)量箱測(cè)量。要求如下：

（1）取樣風(fēng)機(jī)與取樣笛管相互獨(dú)立，兩者間用鋁箔軟管連接，無需保溫；

（2）溫濕度測(cè)量箱采用有機(jī)玻璃膠合而成，主要由風(fēng)道、水盒（用于測(cè)量濕球溫度）、補(bǔ)水杯組成。其標(biāo)準(zhǔn)流通截面尺寸為100mm×100mm，長(zhǎng)250mm；

（3）取樣笛管采用不銹鋼管焊接而成，包括匯合管和笛管。每根笛管開有吸風(fēng)口，兩邊等量交錯(cuò)開孔。

1.2取樣風(fēng)機(jī)的選擇

（1）風(fēng)量計(jì)算

取樣風(fēng)機(jī)的風(fēng)量V可按公式（1）計(jì)算：

（1）

式中：vt為溫濕度測(cè)量箱內(nèi)垂直于溫度傳感器方向的風(fēng)速，取5m/s；At為測(cè)量箱內(nèi)流通截面積，取0.01m2。計(jì)算結(jié)果為0.05m3/s（180m3/h）。

（2）風(fēng)壓計(jì)算

空氣取樣裝置的風(fēng)阻包括取樣笛管到風(fēng)機(jī)進(jìn)口的沿程阻力及局部阻力。可用圖1的模型表示。為計(jì)算簡(jiǎn)便，對(duì)空氣取樣系統(tǒng)的各段風(fēng)管作如下簡(jiǎn)化：

A．1-2為取樣笛管段：1-2的阻力由三部分組成：笛管吸風(fēng)阻力，笛管合流阻力及匯合管合流阻力；

圖1空氣取樣系統(tǒng)風(fēng)道壓力損失模型?

B．2-3為連接軟管段：在此按最不利管路情況模擬：有四個(gè)90°的彎頭，中心彎曲半徑為ф100，同時(shí)管長(zhǎng)按拉伸計(jì)算。2-3的阻力由兩部分組成：風(fēng)管沿程阻力和四個(gè)彎頭阻力；

C．3-4為溫濕度測(cè)量箱段：3-4阻力由兩部分組成：風(fēng)管到測(cè)量箱的突然擴(kuò)大與測(cè)量箱到風(fēng)機(jī)入口的突然縮小阻力；

D．4-5為風(fēng)機(jī)段：空氣從風(fēng)機(jī)出口排出時(shí)存在阻力，因風(fēng)機(jī)尚未選定，故暫不做考慮。

根據(jù)以上分析，計(jì)算結(jié)果匯總于表1。風(fēng)機(jī)所需的風(fēng)壓為：

（2）

式中：P為風(fēng)機(jī)所需全壓，Pa；v為出風(fēng)口的風(fēng)速，m/s；P為總風(fēng)阻，Pa；ρ為空氣密度，取1.2kg/m3。計(jì)算結(jié)果為P=247Pa。

（3）風(fēng)機(jī)選擇

由于整個(gè)裝置的風(fēng)阻較大，且希望風(fēng)機(jī)出口具有較大的全壓，以減小對(duì)被測(cè)空調(diào)器回風(fēng)口的影響，同時(shí)也使安裝方便，根據(jù)所需風(fēng)量180m3/h及風(fēng)壓247Pa（全壓），可按相關(guān)風(fēng)機(jī)樣本的風(fēng)量和全壓參數(shù)選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)。取樣風(fēng)機(jī)選用意大利NICOTRA公司的離心風(fēng)機(jī)，型號(hào)為DD146/190，其主要參數(shù)為風(fēng)量300m3/h，全壓410Pa。

2空氣混合箱和流量箱的一體化設(shè)計(jì)

2.1空氣混合箱設(shè)計(jì)

空氣混合箱用于接收并精確測(cè)量被測(cè)空調(diào)器室內(nèi)側(cè)出風(fēng)溫濕度。因?yàn)榭照{(diào)器出風(fēng)溫度與環(huán)境溫度相差較大，為了減少出風(fēng)溫濕度測(cè)量裝置的漏熱量，將溫濕度測(cè)量裝置置于混合箱內(nèi)。具體要求如下：

表1空氣取樣系統(tǒng)風(fēng)阻匯總管段號(hào)構(gòu)件名稱重要參數(shù)局部阻力系數(shù)ξ壓力損失P=ξρv2/2

1-2側(cè)孔吸風(fēng)支面積比：0.106風(fēng)量比：0.125支風(fēng)速：4.8m/s支風(fēng)速：4m/s0.050.69

主0.98.64

總9.33

笛管合流（選取最不利管路a）支通道面積比：0.25風(fēng)量比：1主風(fēng)速：1m/s支風(fēng)速：4m/s11.82113.47

主0.3250.2

總113.67

匯合管合流支匯合管風(fēng)速：5m/s出口風(fēng)速：6.4m/s1.319.5

主0.819.66

2-3風(fēng)管內(nèi)沿程阻力空氣流量：0.05m3/s管徑：100mm查得Rm=8.5Pa管長(zhǎng)：4m中心彎曲半徑等于管直徑的90°彎風(fēng)速：6.4m/s34

四個(gè)彎頭0.2221.64

3-4突然擴(kuò)大面積比：0.79計(jì)算風(fēng)速：6.4m/s0.051.23

突然縮小0.143.44

總計(jì)222.5

（1）箱體采用δ=100mm雙面彩鋼聚氨酯保溫板，以使漏熱量不大于5%；

（2）取樣管采用φ100mm不銹鋼開孔圓管，開孔率為4%，均勻開孔，引風(fēng)管為φ400mm不銹鋼管；

（3）混合箱進(jìn)口處?kù)o壓測(cè)量采用壁面測(cè)壓法。取壓板結(jié)構(gòu)尺寸如圖2所示，材質(zhì)為青銅，壓力出管尾部有螺紋，用于連接帶螺帽的三通接頭；

（4）為了提高氣流均勻性，需要增加各氣流間的相互擾動(dòng)，故我們考慮在接受室出口前設(shè)置混合器，其形式如圖3所示。

根據(jù)混合箱內(nèi)的風(fēng)速小于0.77m/s[4]以及最大接受風(fēng)量，可計(jì)算出箱體空氣流動(dòng)方向的最小截面積。對(duì)于制冷量范圍為2000～20000kW，風(fēng)量范圍為400～4000m3/h的高溫行車空調(diào)器[6]，可求得箱體最小截面積為1.44m2，取35%的安全余量，則為0.507m2。最后確定箱體截面尺寸為1300×1500（寬×高）。

2.2流量箱總體設(shè)計(jì)

流量測(cè)量箱主要包括噴嘴、噴嘴前后的整流板及取壓板。其用不銹鋼板焊接而成，并與混合箱合為一體，這樣既節(jié)省了材料又增強(qiáng)了系統(tǒng)的緊湊性，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。噴嘴前后箱壁設(shè)有取壓板，將四周的取壓管匯合后接到壓差變送器，以測(cè)量噴嘴前后壓差P。

圖3混合器示意圖

在噴嘴后正壁面上開設(shè)操作門，用來手動(dòng)開關(guān)噴嘴及檢查噴嘴開關(guān)狀態(tài)。具體要求如下：

（1）箱體采用δ=50mm雙面不銹鋼聚氨酯保溫板；

（2）為使噴嘴前后空氣充分混合均勻，在噴嘴前后各設(shè)置一塊整流板，整流板由不銹鋼板加工，開孔率為50%左右；

（3）為防止因風(fēng)機(jī)震動(dòng)影響風(fēng)量測(cè)量，流量箱與調(diào)零風(fēng)機(jī)分離放置，兩者之間采用鋁箔軟管連接。

圖4空氣測(cè)量裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖

2.3噴嘴的選擇計(jì)算

根據(jù)高溫行車空調(diào)器的風(fēng)量范圍、設(shè)計(jì)要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[4～6]，選用長(zhǎng)徑低比值標(biāo)準(zhǔn)噴嘴4只（0.20<B<0.50，β=d/D，d為噴嘴喉部直徑，D為上游管道內(nèi)徑），其中d為ф80的噴嘴1只，ф110的噴嘴3只。噴嘴的結(jié)構(gòu)尺寸見圖5，其技術(shù)數(shù)據(jù)如表2所示。噴嘴的選擇遵循了使設(shè)計(jì)風(fēng)量范圍400～4000m3/h處于噴嘴組合中間范圍內(nèi)的原則，各噴嘴風(fēng)量范圍相互之間有一定的迭加，總的風(fēng)量測(cè)試范圍為271～4254m3/h。

表2噴嘴的技術(shù)數(shù)據(jù)dmm材料流量范圍m3/hD1mmD2mmHmmhmmLmmn

80鑄鋁L104271-6631962261571314

110515-11972662961871806

圖5噴嘴的結(jié)構(gòu)尺寸?

3結(jié)論

作為一個(gè)完整的空調(diào)器熱工性能測(cè)試系統(tǒng)，每一部分的準(zhǔn)確嚴(yán)格設(shè)計(jì)都十分關(guān)鍵，直接關(guān)系到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。本文僅就處于核心地位的空氣取樣裝置、溫濕度測(cè)量裝置及風(fēng)量測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了討論。本設(shè)計(jì)以常規(guī)空調(diào)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為參考，在設(shè)計(jì)中充分考慮高溫行車空調(diào)的工作條件及特點(diǎn)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件選擇、運(yùn)行操作等方面均以可靠、方便、降低成本為出發(fā)點(diǎn)，在提高特種空調(diào)器熱工性能測(cè)試精度及可靠性方面做了一些有益的嘗試。

參考文獻(xiàn)

1.李安桂.特種空調(diào)機(jī).北京：科學(xué)出版社，2001.

2.陸甘華，茅清希，吳利瑞.某大型鋼鐵企業(yè)煉鋼車間行車電氣室空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)狀的調(diào)查研究.建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2002，（6）：12-14.

篇6

課程設(shè)計(jì)是綜合一門或多門課程知識(shí)的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是學(xué)校實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部也是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于電氣控制類專業(yè)，比如自動(dòng)化和電氣工程及其自動(dòng)化等專業(yè)，常見的課程設(shè)計(jì)有計(jì)算機(jī)程序課程設(shè)計(jì)、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)、電氣工程綜合課程設(shè)計(jì)、可編程邏輯控制課程設(shè)計(jì)和工業(yè)控制系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)等，大部分課程設(shè)計(jì)都具有“硬件和軟件相結(jié)合”的特點(diǎn)，實(shí)踐性和實(shí)用性很強(qiáng)，與企業(yè)需求結(jié)合非常緊密，契合度較高?；谠擃愓n程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，在課程設(shè)計(jì)教學(xué)中，筆者打破原有的課程設(shè)計(jì)教學(xué)思路，采用與企業(yè)深度合作，將企業(yè)需求職位的專業(yè)和技能要求融入課程設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的訓(xùn)練，在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的同時(shí)，注重培養(yǎng)其良好的職業(yè)素養(yǎng)和綜合能力。課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容結(jié)合相關(guān)企業(yè)的某個(gè)工程項(xiàng)目，教學(xué)過程盡可能與工程項(xiàng)目的運(yùn)作過程接近，使學(xué)生熟悉工程項(xiàng)目的運(yùn)作流程和不同職位的工作內(nèi)容和專業(yè)技能要求。學(xué)生以團(tuán)隊(duì)合作的形式，由3～5人組成一個(gè)工作小組，根據(jù)企業(yè)需求，每位成員都有相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)分工。通過這種方式的課程設(shè)計(jì)，學(xué)生可以對(duì)企業(yè)的需求有深入的了解，對(duì)自己的能力有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。在此基礎(chǔ)上結(jié)合自己的專長(zhǎng)和愛好，學(xué)生可以盡早明確自己的工作方向，完善個(gè)人的職業(yè)規(guī)劃，最大可能成為企業(yè)需求的綜合性人才。

1．2基于企業(yè)需求的電氣控制類專業(yè)的職位

在課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新教學(xué)模式中，課程設(shè)計(jì)的過程盡可能與企業(yè)中工程項(xiàng)目的運(yùn)作過程接近。根據(jù)對(duì)企業(yè)職位設(shè)置的調(diào)研，筆者將該教學(xué)模式中團(tuán)隊(duì)中各成員的職位和任務(wù)說明如下:

(1)項(xiàng)目管理工程師是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的核心人物，負(fù)責(zé)制定和管理項(xiàng)目進(jìn)程，組織必要的討論和會(huì)議。對(duì)于項(xiàng)目管理工程師而言，如何調(diào)動(dòng)團(tuán)隊(duì)內(nèi)每個(gè)成員的工作積極性，最大程度地發(fā)揮成員的專長(zhǎng)是其主要任務(wù)?？梢?，良好的溝通能力和個(gè)人魅力最為重要。這個(gè)職位為學(xué)生畢業(yè)后的個(gè)人創(chuàng)業(yè)或某些管理職位提供了基本的訓(xùn)練。

(2)硬件工程師和軟件工程師完成整個(gè)項(xiàng)目的核心技術(shù)工作，包括系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、繪制圖紙等。在國(guó)內(nèi)外倡導(dǎo)工程教育的背景下，工程師的工作尤其要與企業(yè)需求和行業(yè)規(guī)范相結(jié)合，指導(dǎo)教師對(duì)軟硬件工程師的具體工作提出嚴(yán)格的要求。

(3)外觀或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師需要機(jī)械類專業(yè)的知識(shí)，不是電氣控制類專業(yè)的主要學(xué)習(xí)范疇，在教學(xué)實(shí)施過程中將機(jī)械類與電氣控制類專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行混合，組成一個(gè)更加專業(yè)的團(tuán)隊(duì)，不僅有利于更好地完成任務(wù)，而且擴(kuò)大了團(tuán)隊(duì)成員的知識(shí)面。而且，一般情況下電氣控制類專業(yè)的學(xué)生也會(huì)學(xué)習(xí)機(jī)械制圖(或AutoCAD)，若設(shè)計(jì)要求不是很高，他們也能完成任務(wù)。

(4)銷售工程師在企業(yè)人員的職位中也是比較重要的角色。在我校電氣控制類專業(yè)的畢業(yè)生中，有不少同學(xué)都從事市場(chǎng)或銷售方面的工作。一方面企業(yè)需要有該類專業(yè)背景的畢業(yè)生，另一方面電氣控制類專業(yè)某些學(xué)生善于言談，親和力強(qiáng)，更喜歡做與人溝通的工作。銷售工程師需要掌握一定的銷售理論，做全面的市場(chǎng)調(diào)研，提煉產(chǎn)品特色和產(chǎn)品賣點(diǎn)，制定完整的銷售計(jì)劃。

(5)秘書的主要任務(wù)是會(huì)議記錄，制作項(xiàng)目陳述PPT，撰寫論文等文字性工作。從方案設(shè)計(jì)開始，秘書就開始構(gòu)思并撰寫論文。秘書的工作是整理和總結(jié)資料，大部分的文檔原始資料都需要其它成員提供。秘書需要經(jīng)常和每一個(gè)成員溝通，盡量按照畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的標(biāo)準(zhǔn)完成課程設(shè)計(jì)論文的撰寫。

2課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新教學(xué)模式的實(shí)施

2．1對(duì)課程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的要求

團(tuán)隊(duì)人數(shù)要適宜，若人數(shù)過多，任務(wù)分配不均，必然有成員的工作較輕松，易偷懶，造成不團(tuán)結(jié);若人數(shù)過少，每個(gè)人承擔(dān)任務(wù)較多，不能起到成員間交流合作，培養(yǎng)良好職業(yè)素養(yǎng)的目的。經(jīng)過實(shí)踐，根據(jù)任務(wù)復(fù)雜程度，一個(gè)課程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的組成人數(shù)以3～5人為宜。團(tuán)隊(duì)中每個(gè)成員根據(jù)需要可以承擔(dān)多項(xiàng)工作，比如項(xiàng)目管理工程師可以兼任其他任何職位，外觀設(shè)計(jì)工程師兼任銷售工程師，采購(gòu)人員兼任秘書;而軟件和硬件工程師一般獨(dú)立設(shè)置，而且在項(xiàng)目軟件編程任務(wù)較多時(shí)，可以采用模塊化設(shè)計(jì)，由多個(gè)人共同承擔(dān)。團(tuán)隊(duì)內(nèi)每位成員按照分工都有自己明確的工作任務(wù)，具有強(qiáng)烈的責(zé)任感和使命感。而且，由于是團(tuán)隊(duì)工作的性質(zhì)，團(tuán)隊(duì)之間的競(jìng)爭(zhēng)更為激烈，在工作過程中每位成員也會(huì)強(qiáng)烈地感受到集體的凝聚力和榮譽(yù)感。在這種情況下，個(gè)體能力強(qiáng)并不意味著集體的成功，只有大家團(tuán)結(jié)合作、互幫互助才能取得最終的成功。因此，在做好課程設(shè)計(jì)的同時(shí)培養(yǎng)了成員的工作主動(dòng)性、積極性和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。

2．2選題要求

多數(shù)應(yīng)用型大學(xué)的電氣控制類課程設(shè)計(jì)都是諸如電子鐘、交通燈的控制之類的小題目，設(shè)計(jì)題目單一，與專業(yè)技術(shù)的當(dāng)前應(yīng)用脫節(jié)［4］，而且容易查找到現(xiàn)成的資料，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。由于以團(tuán)隊(duì)形式工作，人數(shù)增加，可以適當(dāng)?shù)卦黾诱n程設(shè)計(jì)題目的難度。課程設(shè)計(jì)選題可以結(jié)合教師科研項(xiàng)目，與企業(yè)進(jìn)行深度合作并能為其解決實(shí)際問題的綜合性選題最好。比如在單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中，與某企業(yè)合作，設(shè)計(jì)題目為“多功能電壓力鍋”;在工業(yè)控制系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)中，與某自動(dòng)化公司合作，設(shè)計(jì)題目為“恒壓供水系統(tǒng)的PLC控制與遠(yuǎn)程監(jiān)控”［5］。在課程設(shè)計(jì)過程中不滿足于只考慮軟硬件是否能實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求的基本功能，還可以在圖紙的完整性和規(guī)范性、系統(tǒng)的安全性和可靠性等方面提出更高的工程要求。

2．3工作流程

在課程設(shè)計(jì)實(shí)施過程中，教師引導(dǎo)團(tuán)隊(duì)的工作過程盡可能與實(shí)際項(xiàng)目的運(yùn)作過程接近［6］，在任務(wù)量、時(shí)間節(jié)點(diǎn)等方面制定詳細(xì)的計(jì)劃，使成員在具有一定壓力下，既緊張又有條理地完成任務(wù)。課程設(shè)計(jì)基本工作流程如圖1所示。小組會(huì)議是一個(gè)較為正式的環(huán)節(jié)，由項(xiàng)目管理工程師主持，秘書做會(huì)議記錄，指導(dǎo)教師或企業(yè)工程師以及組內(nèi)成員參加，目的是引導(dǎo)學(xué)生明晰工作目標(biāo)和工作內(nèi)容，合理安排時(shí)間，順利完成任務(wù)。在第一次會(huì)議上，項(xiàng)目管理工程師陳述系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，各成員分別總結(jié)前期研究?jī)?nèi)容和明確后期的工作步驟和內(nèi)容，并制定詳細(xì)的工作計(jì)劃。在團(tuán)隊(duì)成員分工后，項(xiàng)目管理工程師也可以根據(jù)需要多次組織會(huì)議，秘書做好會(huì)議記錄，為最終的論文提供素材。指導(dǎo)教師在以學(xué)生主導(dǎo)的會(huì)議中，有目的、有意識(shí)地引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中有計(jì)劃地學(xué)習(xí)、研究問題，綜合運(yùn)用自己的理論、專業(yè)和實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行解決問題，從而提高實(shí)踐創(chuàng)新能力［7］。指導(dǎo)教師通過提問掌握每個(gè)學(xué)生的工作進(jìn)展情況，并對(duì)存在的問題做出正確的啟發(fā)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)討論。各成員總結(jié)自己的階段性成果，提出工作中遇到的困難，成員之間充分溝通。項(xiàng)目陳述和答辯環(huán)節(jié)是課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新模式中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)能力、表達(dá)能力和PPT的制作和展示能力，使其學(xué)生在公眾下能夠不怯場(chǎng)，敢于表現(xiàn)自己。

2．4考核與評(píng)分

在課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新教學(xué)思路和創(chuàng)新模式的引導(dǎo)下，考核也要更新觀念，要與人才培養(yǎng)目標(biāo)相一致。借鑒荷蘭高校對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的考核方法，不僅注重基于任務(wù)分工表現(xiàn)出的實(shí)踐應(yīng)用能力，而且還要兼顧學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過程中展現(xiàn)的思路創(chuàng)新、表達(dá)溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力［8］。由于課程設(shè)計(jì)的教學(xué)時(shí)間一般為一至兩周，所以考核與評(píng)分不能過于繁瑣，筆者在兩輪課程設(shè)計(jì)實(shí)踐基礎(chǔ)上總結(jié)了一套與培養(yǎng)目標(biāo)一致、相對(duì)公平和便于實(shí)施的考核評(píng)分方案，如表1所示。個(gè)人的最終成績(jī)是由小組成績(jī)和個(gè)人成績(jī)兩部分組成［9］，各占50%，其中小組成績(jī)由指導(dǎo)教師根據(jù)不同分項(xiàng)及其權(quán)重給出，個(gè)人成績(jī)由指導(dǎo)教師和組內(nèi)成員共同給出。組內(nèi)成員互評(píng)均分權(quán)重為0．2，這個(gè)獨(dú)創(chuàng)的考核細(xì)節(jié)大大激發(fā)了學(xué)生的工作熱情并營(yíng)造了工作團(tuán)隊(duì)內(nèi)互幫互助的和諧氛圍，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

3課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新教學(xué)模式的支撐體系

(1)加強(qiáng)師資隊(duì)伍的培養(yǎng)。對(duì)于應(yīng)用型大學(xué)而言，高水平的師資隊(duì)伍是應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。要培養(yǎng)出企業(yè)需要的應(yīng)用型人才，必須建立一支綜合素質(zhì)強(qiáng)的“雙師型”教師隊(duì)伍。而大多數(shù)教師從學(xué)校畢業(yè)又進(jìn)入學(xué)校授課，本身沒有在企業(yè)工作過，教師的工程素質(zhì)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，具有豐厚工程背景又有學(xué)術(shù)水平的“雙師”型教師尤其缺乏［10-12］。一方面，可以建立教師有計(jì)劃分批次輪流到企業(yè)鍛煉的常規(guī)制度;另一方面，吸引企業(yè)的優(yōu)秀工程師兼職或全職到教師崗位，充分發(fā)揮其多年來的企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)。

(2)重視校企合作。校企合作是解決實(shí)踐教育缺失的根本途徑［13-14］。一方面大力吸引企業(yè)參與到高校實(shí)踐教學(xué)過程中來，在教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)內(nèi)容上廣泛征詢和適當(dāng)采納相關(guān)業(yè)內(nèi)專家的意見;另一方面，增加學(xué)生在企業(yè)進(jìn)行專業(yè)技能訓(xùn)練和專業(yè)拓展課程的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，理論聯(lián)系實(shí)際，開拓視野，拓寬思路，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新靈感，為課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新教學(xué)模式提供強(qiáng)有力的實(shí)踐平臺(tái)支撐。與相關(guān)企業(yè)建立長(zhǎng)期合作關(guān)系，良性循環(huán)，最大可能實(shí)現(xiàn)更多學(xué)生畢業(yè)和就業(yè)上崗的零過渡，校企共同培養(yǎng)“適銷對(duì)路”的應(yīng)用型人才。

(3)開設(shè)公共選修課。公共選修課是高校面向全體學(xué)生開設(shè)的綜合素質(zhì)培養(yǎng)課程，對(duì)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)完善，知識(shí)面擴(kuò)大，興趣和個(gè)性發(fā)展和綜合素質(zhì)提高有重要意義。對(duì)于工科專業(yè)來說，根據(jù)企業(yè)對(duì)人才的需求，高校開設(shè)如市場(chǎng)營(yíng)銷、會(huì)計(jì)、社交技巧等人文類和經(jīng)濟(jì)類選修課，不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，而且學(xué)生也可以結(jié)合自身職業(yè)生涯規(guī)劃科學(xué)地進(jìn)行選課，為將來的職業(yè)儲(chǔ)備和積累知識(shí)［15］。

篇7

通用化指的就是制定的線路設(shè)計(jì)方案，可以使生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備加工不同性質(zhì)對(duì)象。所以，在電氣控制線路設(shè)計(jì)過程中，一定要盡可能選擇滿足設(shè)計(jì)要求，并且在實(shí)踐活動(dòng)中可以普遍運(yùn)用的線路設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而符合生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備、工藝等方面的要求，保證電氣控制線路設(shè)計(jì)工作的有序完成。

1.2線路設(shè)計(jì)控制電路電源可靠性原則

電路電源是電氣控制工程中確保機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)與前提，一定要予以高度重視。在進(jìn)行線路設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要對(duì)配電方案、接地回路、線路布局等因素進(jìn)行全面的考慮，確保電路電源負(fù)載處在標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)。與此同時(shí)，一定要加強(qiáng)控制系統(tǒng)各電路的設(shè)置，避免其互相影響，并且，防止出現(xiàn)振蘊(yùn)、電路過熱等問題。除此之外，當(dāng)線路控制非常簡(jiǎn)單的時(shí)候，可以選擇電網(wǎng)電源；當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化程度比較高的時(shí)候，可以選擇直流電源。

2強(qiáng)化電氣控制線路設(shè)計(jì)的策略

2.1盡可能減少連接導(dǎo)線

在設(shè)計(jì)電氣控制線路的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員一定要充分考慮各元器件的位置設(shè)定，盡可能減少配線連接導(dǎo)線。如圖1（a）所示線路連接是不合理的，主要原因就是，一般按鈕是安裝在操作臺(tái)上的，而接觸器是安裝在電氣柜中的，也就是說，在設(shè)計(jì)控制線路的時(shí)候，需要從電氣柜中二次引出連接導(dǎo)線，使其和操作臺(tái)進(jìn)行連接，所以，一般而言，均是將啟動(dòng)按鈕和停止按鈕進(jìn)行直接相連，這樣就可以減少一次引出連接導(dǎo)線。如圖1（b）所示線路連接是合理的。

2.2確保連接電器的線圈正確

一般而言，電壓線圈是禁止串聯(lián)使用的，如圖2（a）所示線路連接是不正確的，主要原因就是，其阻抗不相同，進(jìn)而非常容易導(dǎo)致出現(xiàn)兩個(gè)線圈電壓分配不均衡的現(xiàn)象。盡管兩個(gè)線圈型號(hào)一致，外加電壓是其額定電壓之和，那也線路也不可以進(jìn)行這樣的連接，因?yàn)椴还苁侨绾芜B接導(dǎo)線，所有電器動(dòng)作總是存在著先后之分，而當(dāng)其中一個(gè)接觸器動(dòng)作的時(shí)候，其線圈阻抗就會(huì)逐漸增加，進(jìn)而造成該線圈的電壓也隨之增加，進(jìn)而出現(xiàn)另一個(gè)接觸器無法吸合的情況，出現(xiàn)線圈被燒壞的問題。如果是兩個(gè)電感量相差較大的電器線圈，也是不可以進(jìn)行并聯(lián)的。如圖2（b）所示的直流電磁鐵YA、繼電器KA并聯(lián)，在此連接形式下，接通電源之后，能夠進(jìn)行正常運(yùn)行，但是切斷電源之后，就會(huì)因?yàn)殡姶盆F線圈電感量大于繼電器線圈電感量，出現(xiàn)繼電器電感量釋放快的情況，但是電磁鐵線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)就會(huì)致使繼電器出現(xiàn)吸合現(xiàn)象，導(dǎo)致繼電器出現(xiàn)誤動(dòng)作。如圖2（c）所示線路連接是正確的。

篇8

工程項(xiàng)目所確定設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)原則直接決定工程項(xiàng)目總投資，如新技術(shù)應(yīng)用，進(jìn)口設(shè)備的選用，系統(tǒng)布局原則，集約節(jié)約程度，附屬設(shè)施投入和外購(gòu)程度，配套設(shè)施替代條件，藝術(shù)性及形象工程關(guān)注程度，可持續(xù)發(fā)展的條件，創(chuàng)造性思維和方法的應(yīng)用，等等，都會(huì)對(duì)項(xiàng)目總投資起到?jīng)Q定性作用。

(二)設(shè)計(jì)方案直接決定項(xiàng)目投資的經(jīng)濟(jì)性

設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，系統(tǒng)流程的合理性，設(shè)備配置的合理性和效果，資源節(jié)約利用程度，先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)的普及性，落后淘汰技術(shù)的替代和更新程度等，都要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、政策分析，做風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，最終確定項(xiàng)目投資的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)約程度。

(三)設(shè)計(jì)質(zhì)量和效果是影響工程造價(jià)的重要環(huán)節(jié)

工程設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化是通過人員優(yōu)化、項(xiàng)目設(shè)計(jì)管理優(yōu)化以及科學(xué)的統(tǒng)籌安排來完成的系統(tǒng)工作。項(xiàng)目設(shè)計(jì)管理過程要抓住重點(diǎn)與關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)控制,以此提高工程設(shè)計(jì)方案質(zhì)量，減少設(shè)計(jì)變更，控制重復(fù)投資，大力降低工程造價(jià)。

(四)設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣直接決定投運(yùn)后的經(jīng)濟(jì)效益

設(shè)計(jì)方案不僅要考慮投資額的高低，還應(yīng)考慮項(xiàng)目投產(chǎn)后的生產(chǎn)成本高低和經(jīng)營(yíng)效益的好壞，與同行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，環(huán)境及社會(huì)影響程度，更新及技術(shù)改造的投入程度等。

二、優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)控制工程造價(jià)的途徑

(一)加大設(shè)計(jì)管理力度

業(yè)主單位必須高度重視優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，積極采用招標(biāo)等方式優(yōu)選出設(shè)計(jì)單位，優(yōu)化設(shè)計(jì)原則，明確設(shè)計(jì)思路和方法，全過程對(duì)設(shè)計(jì)優(yōu)化加大監(jiān)管力度，以系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法對(duì)項(xiàng)目的整體性、相關(guān)性、有序性、動(dòng)態(tài)性、先進(jìn)性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和最優(yōu)化進(jìn)行分析、論證，運(yùn)用最優(yōu)化的方法建立一個(gè)最佳系統(tǒng)、最佳投資的建設(shè)項(xiàng)目，確保設(shè)計(jì)優(yōu)化工作全方位開展，保證投資項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)、節(jié)約、高效。

(二)做好設(shè)計(jì)方案的全方位細(xì)化優(yōu)化和動(dòng)態(tài)管理工作

設(shè)計(jì)方案優(yōu)化包括工藝流程的優(yōu)化、設(shè)備優(yōu)選、耗用物料的節(jié)省、總圖布置優(yōu)化、自動(dòng)化的優(yōu)選結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、技術(shù)領(lǐng)先戰(zhàn)略最優(yōu)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到最優(yōu)等。最終確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)達(dá)到功能滿足、技術(shù)先進(jìn)、安全適用、結(jié)構(gòu)合理、滿足環(huán)境及節(jié)能要求、投資節(jié)省，對(duì)設(shè)計(jì)方案要以提高綜合價(jià)值為目標(biāo)，以功能分析為核心，以系統(tǒng)觀念為指導(dǎo)，形成最佳方案。

(三)利用價(jià)值工程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較

在方案設(shè)計(jì)中，需要考慮整個(gè)設(shè)計(jì)方案的價(jià)值，要充分考慮項(xiàng)目的投資價(jià)值和功能價(jià)值。需要運(yùn)用價(jià)值工程原理，從功能和成本兩方面來進(jìn)行評(píng)價(jià),計(jì)算改進(jìn)方案的成本和功能值,根據(jù)改進(jìn)方案的評(píng)價(jià),從中優(yōu)選最佳方案，從而通過優(yōu)化設(shè)計(jì)方案有效地降低工程造價(jià)。

(四)強(qiáng)化基建期間的設(shè)計(jì)管理和設(shè)計(jì)質(zhì)量控制

要加強(qiáng)施工階段的設(shè)計(jì)管理，控制設(shè)計(jì)變更，同時(shí)按優(yōu)化設(shè)計(jì)管理的流程和辦法，做好設(shè)計(jì)變更和設(shè)計(jì)質(zhì)量控制工作，強(qiáng)化優(yōu)化設(shè)計(jì)效果。

(五)充分發(fā)揮第三方功能對(duì)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行監(jiān)督和評(píng)價(jià)

設(shè)計(jì)階段，積極推行設(shè)計(jì)監(jiān)理制，對(duì)設(shè)計(jì)優(yōu)化和過程設(shè)計(jì)進(jìn)行監(jiān)理，并對(duì)相關(guān)關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵技術(shù)同時(shí)可委托社會(huì)專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行專項(xiàng)評(píng)價(jià)，充分利用第三方的監(jiān)督、評(píng)價(jià)職能，督促設(shè)計(jì)單位提高優(yōu)化設(shè)計(jì)的水平和效果。切實(shí)推行限額設(shè)計(jì)，推廣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)及典型性設(shè)計(jì)。實(shí)行項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)機(jī)制，對(duì)設(shè)計(jì)方案的項(xiàng)目功能、造價(jià)、工期和設(shè)備、材料、人工消耗等方面進(jìn)行定量與定性結(jié)合的綜合分析，確定技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果好的設(shè)計(jì)方案，提高投資效益。

(六)安全和節(jié)能減排作為投資項(xiàng)目?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)的重中之重

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中不僅僅考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化，更要注重系統(tǒng)設(shè)備的安全性，并要把節(jié)能減排指標(biāo)的控制作為重要設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，在造價(jià)控制過程中，要充分考慮項(xiàng)目投資的功能價(jià)值和工程項(xiàng)目的社會(huì)價(jià)值，達(dá)到綜合價(jià)值最大化。

(七)制定優(yōu)化設(shè)計(jì)、節(jié)約投資的激勵(lì)機(jī)制

項(xiàng)目單位必須制定相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的獎(jiǎng)懲管理辦法，結(jié)合設(shè)計(jì)監(jiān)理和設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)機(jī)制，從設(shè)計(jì)方案選定和評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)變更多少和影響程度，投資費(fèi)用的節(jié)省，生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效果的評(píng)價(jià)和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的比較，等等，全方位推行設(shè)計(jì)獎(jiǎng)懲機(jī)制，推行設(shè)計(jì)索賠制度，切實(shí)保障設(shè)計(jì)質(zhì)量和控制造價(jià)。(八)優(yōu)化設(shè)計(jì)要勇于創(chuàng)新，敢于突破設(shè)計(jì)規(guī)范修改周期一般較長(zhǎng)，而現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又日新月異，設(shè)計(jì)工作要勇于創(chuàng)新，敢于突破，這不僅能節(jié)約造價(jià)還能為優(yōu)化設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

篇9

1控制理論基礎(chǔ)

1．1回路增益

對(duì)于一般負(fù)反饋控制系統(tǒng)，其閉環(huán)系統(tǒng)方框圖如圖1所示。閉環(huán)傳遞函數(shù)C（s)/R(s)=G(s)/[1+G(s)H(s)]，其特征方程式為F(s)=1＋G(s)H(s)=0，特征方程式的根即為系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)。由此方程式可以看出G(s)H(s)項(xiàng)，其包含了所有關(guān)于閉環(huán)極點(diǎn)的信息，一般稱G(s)H(s)為回路增益。實(shí)際應(yīng)用中，可通過對(duì)回路增益Bode圖的分析來設(shè)計(jì)系統(tǒng)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，以達(dá)到閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性要求。

1．2Bode定理

Bode定理對(duì)于判定所謂最小相位系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及求取穩(wěn)定裕量是十分有用的。其內(nèi)容如下：

1）線性最小相位系統(tǒng)的幅相特性是一一對(duì)應(yīng)的，具體地說，當(dāng)給定整個(gè)頻率區(qū)間上的對(duì)數(shù)幅頻特性（精確特性）的斜率時(shí)，同一區(qū)間上的對(duì)數(shù)相頻特性也就被唯一地確定了；同樣地，當(dāng)給定整個(gè)頻率區(qū)間上的相頻特性時(shí)，同一區(qū)間上的對(duì)數(shù)幅頻特性也被唯一地確定了；

2）在某一頻率（例如剪切頻率ωc）上的相位移，主要決定于同一頻率上的對(duì)數(shù)幅頻特性的斜率；離該斜率越遠(yuǎn)，斜率對(duì)相位移的影響越??；某一頻率上的相位移與同一頻率上的對(duì)數(shù)幅頻特性的斜率的大致對(duì)應(yīng)關(guān)系是，±20ndB/dec的斜率對(duì)應(yīng)于大約±n90°的相位移，n=0，1，2，…。

例如，如果在剪切頻率ωc上的對(duì)數(shù)幅頻特性的漸進(jìn)線的斜率是－20dB/dec，那么ωc上的相位移就大約接近－90°；如果ωc上的幅頻漸近線的斜率是－40dB/dec，那么該點(diǎn)上的相位移就接近－180°。在后一種情況下，閉環(huán)系統(tǒng)或者是不穩(wěn)定的，或者只具有不大的穩(wěn)定裕量。

在實(shí)際工程中，為了使系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)南辔辉Ａ?，往往這樣設(shè)計(jì)開環(huán)傳遞函數(shù)，即使幅頻漸近線以－20dB/dec的斜率通過剪切點(diǎn)，并且至少在剪切頻率的左右，從ωc/4到2ωc的這段頻率范圍內(nèi)保持上述漸近線斜率不變。

2逆變器電壓環(huán)傳遞函數(shù)（建模）

一個(gè)逆變器的直流輸入電壓24V，交流輸出電壓110V，頻率400Hz，電路開關(guān)頻率40kHz，功率500W。其控制至輸出整個(gè)電壓環(huán)的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。現(xiàn)求其回路增益。

2．1驅(qū)動(dòng)信號(hào)d（s）至輸出Vo?s）的傳遞函數(shù)

1）驅(qū)動(dòng)信號(hào)d為SPWM脈沖調(diào)制波，加在IGBT管的柵極（G）上，而輸入母線電壓Vin加在管子的集電極（C）和發(fā)射極（E）兩端，根據(jù)圖2所示結(jié)構(gòu)，輸出電壓Vd與驅(qū)動(dòng)d之間相差一個(gè)比例系數(shù)，設(shè)為K1，則K1=。在具體的逆變器電路中，母線電壓Vin為±200V，驅(qū)動(dòng)信號(hào)為12V，代入可得K1=400/12=33.33。2）LC低通濾波網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)推導(dǎo)可得=Vo(s)/Vo''''(s)=1/(s2LC+1)，其中L=3mH，C=2μF。

綜上，驅(qū)動(dòng)信號(hào)d（s）至輸出Vo（s）的傳遞函數(shù)為Vo(s)/d(s)=G1(s)=K1/(s2LC+1)；

2．2輸出Vo（s）至反饋信號(hào)B（s）的傳遞函數(shù)H（s）

1）輸出電壓采樣變壓器的傳遞函數(shù)為一個(gè)比例系數(shù)，即其變比，設(shè)為K2，即V''''o(s)/Vo(s)=K2，具體電路中，K2=18/110=0.164。

2）電阻電容分壓網(wǎng)絡(luò)如圖2虛線框所示，其傳遞函數(shù)為=B(s)/V''''o(s)=1/(sR1C2+R1/R2+1)，其中R1=820Ω，R2=5.1kΩ，C2=10nF。

綜上，Vo（s）至B（s）的傳遞函數(shù)H(s)=B(s)/Vo(s)=K2/(sR1C2+R1/R2+1)；

2.3脈寬調(diào)制器（PWM）傳遞函數(shù)Gd(s)

一般PWM調(diào)制器的傳遞函數(shù)為Gd(s)==，其中Vm為三角波最大振幅。在具體電路中，反饋信號(hào)與基準(zhǔn)正弦波信號(hào)送入差動(dòng)放大器，輸出誤差信號(hào)再與標(biāo)準(zhǔn)三角波比較，生成SPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。此處所用三角波的振幅為Vm=3V。

綜上，在未加入補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)之前，整個(gè)回路增益為

G（s）=G1(s)H(s)Gd(s)

=K1/(s2LC+1)[K2/(sR1C2+R1/R2+1)(1/Vm)

=1.569/[(6×10-9s2+1)(7×10-6s+1)

繪制其幅頻Bode圖，如圖3所示。

3補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

由前述Bode定理，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)加入后的回路增益應(yīng)滿足，幅頻漸近線以－20dB/dec的斜率穿過剪切點(diǎn)（ωc點(diǎn)），并且至少在剪切頻率左右從到2ωc的范圍內(nèi)保持此斜率不變。

由此要求，首先選擇剪切頻率。實(shí)際應(yīng)用中，選fc=fs/5為宜，其中fs為逆變器工作頻率或開關(guān)管開關(guān)頻率。具體逆變器中，開關(guān)頻率為40kHz，則fc=40/5=8kHz。

在未加補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)之前的回路增益Bode圖如圖3所示，在fc=8kHz處的增益為－20.17dB，由此，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足如下條件，即在fc=8kHz處的增益為＋20.17dB，斜率為＋20dB/dec，而且，此斜率在fc/4=2kHz與2fc=16kHz（取15kHz）的范圍內(nèi)保持不變。補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的Bode圖如圖4所示（幅頻）。

由圖4可得：f1=2kHz處，G(ω)=20lg(2πf1)=8.129dB或者2.55（倍數(shù)）=AV1，f2=15kHz處，G(ω)=20lg(2πf2)=25.63dB或者19.12（倍數(shù)）=AV2，兩個(gè)零值對(duì)應(yīng)頻率為fz1=fz2=2kHz，一個(gè)極值在fp1=15kHz處，另一個(gè)極值在fp2=20kHz處?？紤]選用如圖5所示補(bǔ)償放大器時(shí)，其電阻電容參數(shù)值可計(jì)算如下：

取R3=5.1kΩ，R0=39kΩ，則R2=R3AV2=97.5kΩ，C2=1/(2πfp2R2)=81.6pF，C1==816pF，R1=1/(2πfp1R3)=39kΩ，C3=π=2040pF。

實(shí)際電路中，取R2=100kΩ，C2=100pF，C1=800pF，R1=39kΩ，C3=2200pF。

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

篇10

1．1氣化裝置人孔應(yīng)力分析

鎖斗人孔的設(shè)計(jì)為鍛件與筒體內(nèi)壁齊平結(jié)構(gòu)，筒體壁厚130mm，人孔鍛件尺寸為752mm×145mm。Sv(局部薄膜應(yīng)力+一次彎曲應(yīng)力+二次應(yīng)力+峰值應(yīng)力)為204．59MPa。

1．2氣化裝置沖洗水入口應(yīng)力分析

鎖斗沖洗水入口的設(shè)計(jì)為鍛件與筒體內(nèi)壁齊平結(jié)構(gòu)，筒體壁厚130mm，沖洗水入口鍛件尺寸602mm×120mm。Sv(局部薄膜應(yīng)力+一次彎曲應(yīng)力+二次應(yīng)力+峰值應(yīng)力)為198．62MPa。

1．3分析設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)定

從分析設(shè)計(jì)評(píng)定結(jié)果可以看出，筒體上開孔的最大應(yīng)力點(diǎn)在筒體上的最大開孔人孔鍛件內(nèi)側(cè)。此處的應(yīng)力分析結(jié)果是控制整個(gè)筒體壁厚設(shè)計(jì)結(jié)果的關(guān)鍵因素。如果通過人孔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和改進(jìn)達(dá)到降低最危險(xiǎn)處的應(yīng)力值，從而降低筒體壁厚的目的，將是一種經(jīng)濟(jì)合理的措施。

2設(shè)計(jì)優(yōu)化

根據(jù)傳統(tǒng)氣化裝置開孔補(bǔ)強(qiáng)公式，筆者想到，如果接管內(nèi)伸一定的數(shù)值，其可以增加開孔補(bǔ)強(qiáng)面積，進(jìn)而改善筒體開孔處的補(bǔ)強(qiáng)效果，那么這種內(nèi)伸結(jié)構(gòu)在承受交變載荷的疲勞設(shè)備上是否也能起到同樣的效果呢?根據(jù)這個(gè)構(gòu)想，筆者進(jìn)行了一系列的不同人孔結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析:

①在鎖斗筒體壁厚為130mm、人孔鍛件尺寸為752mm×145mm的情況下，應(yīng)力分析結(jié)果云圖，內(nèi)伸170mm的應(yīng)力分析結(jié)果;

②在筒體壁厚90mm、人孔鍛件尺寸為652mm×95mm的情況下，應(yīng)力分析結(jié)果云圖，取不同內(nèi)伸量的應(yīng)力分析

3筒體壁厚及人孔鍛件厚度設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析與結(jié)論

3．1分析

在操作壓力為0～6．6MPa的交變載荷下，鎖斗上的最大開孔———人孔處的鍛件采用內(nèi)伸結(jié)構(gòu)可以有效的大幅降低總應(yīng)力Sv，筒體壁厚和鍛件尺寸有了進(jìn)一步優(yōu)化的可能性。人孔鍛件最大應(yīng)力值隨內(nèi)伸量的增大而減小，但是總體應(yīng)力值變化不大?？紤]到實(shí)際制造和設(shè)備使用情況，可以適當(dāng)選擇一個(gè)比較合適的人孔鍛件內(nèi)伸量數(shù)值。以不同人孔設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其鋼材耗用量見，可看出人孔設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的效果。

3．2結(jié)論

(1)人孔內(nèi)伸結(jié)構(gòu)的內(nèi)伸量增加很大的情況下，應(yīng)力水平降低并不明顯，而人孔鍛件內(nèi)伸過多會(huì)造成材料的浪費(fèi)和設(shè)備制造難度的加大。故在控制合理應(yīng)力水平的情況下，盡量減少鍛件內(nèi)伸量是較為合理的。