時(shí)間：2023-02-18 13:20:51
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇自動(dòng)控制類(lèi)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：PLC，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)以太網(wǎng)，組態(tài)軟件
1 前言
安鋼高線(xiàn)水處理系統(tǒng)采用了工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用組態(tài)王、PROFIBUS總線(xiàn)和PLC技術(shù)完成水處理遠(yuǎn)程監(jiān)控控制。論文參考，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)以太網(wǎng)。在完善提高基礎(chǔ)自動(dòng)控制同時(shí)，將各系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)測(cè)信號(hào)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)連接起來(lái)，對(duì)壓力波動(dòng)、溫度變化和液位等現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和分析處理，實(shí)現(xiàn)集過(guò)程控制與生產(chǎn)管理于一體的現(xiàn)代化高效管理。論文參考，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)以太網(wǎng)。
2 水處理工藝流程
高線(xiàn)水處理系統(tǒng)大體分為凈循環(huán)水系統(tǒng)、濁循環(huán)水系統(tǒng)、軟水系統(tǒng)、事故水系統(tǒng)以及給排水系統(tǒng)。水處理系統(tǒng)的工藝流程：冷卻水由凈循環(huán)供水泵組、濁循環(huán)供水泵組加壓后送至各用水點(diǎn)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)冷卻設(shè)備后水溫升高到約50℃并含有大量污油、鐵鱗、污泥等，經(jīng)過(guò)沖氧化鐵皮供水泵組將水經(jīng)沖渣溝至旋流池，在旋流池內(nèi)沉淀、由平流池供水泵組加壓后送至平流沉淀池、經(jīng)過(guò)二次去油、去渣，由過(guò)濾器后送至冷卻塔、冷卻后溫度低于35℃。流回濁循環(huán)水池，再由凈循環(huán)、濁循環(huán)泵組加壓后送用水點(diǎn)循環(huán)使用。
3 水處理PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)水處理系統(tǒng)規(guī)模，系統(tǒng)主要有上位監(jiān)控機(jī)、SIMENSS7-300可編程控制器、DX220無(wú)紙記錄儀、prfibus-DP總線(xiàn)通訊設(shè)備、ethernet通訊設(shè)備等。論文參考，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)以太網(wǎng)。論文參考，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)以太網(wǎng)。
基礎(chǔ)自動(dòng)控制系統(tǒng)采用SIMENS S7-300 CPU 318-2（6SE7 318-2AJ00-0AB0）可編程序控制器，二個(gè)中央槽架之間由UR0的IM360（6SE7360-3AA01-0AA0）與UR1上的IM361（6SE7 361-3CA01-0AA0）模塊相連接，現(xiàn)場(chǎng)配有9臺(tái)ET200M，PLC和工控機(jī)之間通過(guò)PROFIBUS-DP總線(xiàn)進(jìn)行通訊。過(guò)程量采集使用兩臺(tái)DX220無(wú)紙記錄儀，與工控機(jī)之間通過(guò)ethernet通訊。上位機(jī)采用DELL GX－240（P4 1.7G/256M/80G）主機(jī)，構(gòu)成一套完整的控制與監(jiān)控配置方案。
水處理控制系統(tǒng)通過(guò)帶有PROFIBUS-DP主/從接口的中央處理單元，采用分布式I/O、PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制，同遠(yuǎn)程ET200站構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，結(jié)合組態(tài)王操作畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與DX220無(wú)紙記錄儀的通訊，實(shí)現(xiàn)組態(tài)王過(guò)程參數(shù)畫(huà)面監(jiān)控，進(jìn)而達(dá)到了現(xiàn)場(chǎng)工藝生產(chǎn)要求。
控制系統(tǒng)采用就地手動(dòng)、上位機(jī)點(diǎn)操和集中自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)三種控制方法相組合，現(xiàn)場(chǎng)采用33塊6ES7321-1BL00-0AA0輸入模板，輸入點(diǎn)數(shù)998點(diǎn)，輸出采用22塊6ES7322-1BH00-0AA0輸出模板，輸出點(diǎn)數(shù)503點(diǎn)，有關(guān)硬件組態(tài)及模塊安裝位置見(jiàn)附圖1，主要用于操作方式的選擇、水泵運(yùn)行、壓力、水位、電動(dòng)蝶閥限位、水泵起停、電動(dòng)蝶閥開(kāi)閉，備用泵自投以及指示燈顯示和遠(yuǎn)程畫(huà)面等。兩臺(tái)DX220無(wú)紙記錄儀均為16通道模擬量輸入回路，主要采集水溫、水流量、水壓等參數(shù)，用于畫(huà)面的報(bào)警與顯示。
圖1 系統(tǒng)構(gòu)成示意圖
4 水處理控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
水處理控制系統(tǒng)軟件按照工藝過(guò)程和控制設(shè)計(jì)，編程軟件采用西門(mén)子STEP7編程軟件，其最大的特點(diǎn)是采用了塊結(jié)構(gòu)的方式。對(duì)于許多工藝控制條件相同的設(shè)備，只編制一個(gè)功能塊(FBs)，在組織塊中通過(guò)調(diào)用賦予不同數(shù)據(jù)塊的功能塊，來(lái)控制相對(duì)應(yīng)的同類(lèi)設(shè)備，在程序的調(diào)試和修改中，只需修改FB，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)同類(lèi)所有設(shè)備控制的修改。
5 實(shí)時(shí)監(jiān)控
上位機(jī)軟件采用Windows2000操作系統(tǒng)，組態(tài)平臺(tái)為工控組態(tài)軟件KingView6.0。上位機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能為：數(shù)字顯示水處理系統(tǒng)中的液位、管道壓力、進(jìn)出水流量實(shí)時(shí)值與累積值、水溫度。論文參考，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)以太網(wǎng)。按照水處理自動(dòng)化的要求，對(duì)一些實(shí)時(shí)參數(shù)以及歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總記錄，生成各類(lèi)組態(tài)王報(bào)表，或者將數(shù)據(jù)輸出到SQL數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行記錄。各設(shè)備的運(yùn)行、故障等狀態(tài)顯示，各設(shè)備的啟動(dòng)、停止操作，并進(jìn)行操作記錄，以便查詢(xún)；出現(xiàn)每個(gè)設(shè)備故障時(shí)發(fā)出聲音報(bào)警并記錄故障情況（故障時(shí)刻、故障類(lèi)型等），方便進(jìn)行事故分析。論文參考，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)以太網(wǎng)。重要參數(shù)、報(bào)警、故障都可以報(bào)表打印。
6 結(jié)語(yǔ)
該系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來(lái)，穩(wěn)定可靠，在線(xiàn)修改和調(diào)試方便，給操作人員和維護(hù)人員帶來(lái)很大方便，在高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、降低能耗和安全環(huán)保等方面發(fā)揮了很大作用，進(jìn)一步推動(dòng)了水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵字】西門(mén)子，STEP7，編程軟件，使用方法
中圖分類(lèi)號(hào)： TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
一．前言
西門(mén)子STEP7編程軟件是一種通用型的現(xiàn)代PLC軟件系統(tǒng)。西門(mén)子STEP7編程軟件在現(xiàn)代社會(huì)中的使用十分的普遍，我們隨處都可以看到人們熟練的使用該項(xiàng)編程軟件，在工作中，學(xué)習(xí)中，生活中都得到了巨大的應(yīng)用和推廣。西門(mén)子STEP7編程軟件是一種新的編程軟件系統(tǒng)，它本質(zhì)上是對(duì)編程語(yǔ)言的一種修改和創(chuàng)新，該項(xiàng)軟件較多的將現(xiàn)代型的自動(dòng)化的項(xiàng)目和方式應(yīng)用到該款編程軟件之中。根據(jù)目前的使用和推廣情況，它的應(yīng)用還是比較的廣泛的，但是從大多數(shù)用戶(hù)的反映中，我們發(fā)現(xiàn)，較多的用戶(hù)還是對(duì)這款編程軟件比較大哦陌生，對(duì)它的使用方法還不夠熟練，用戶(hù)在使用中也表現(xiàn)出煩惱和憂(yōu)慮。為了使廣大用戶(hù)和學(xué)者能夠輕松的掌握這款軟件的操作方法，本文采取實(shí)例的方法來(lái)幫助大家掌握如何使用這款軟件。
二．西門(mén)子STEP7編程軟件的示例項(xiàng)目
筆者下面就會(huì)通過(guò)一個(gè)具體的實(shí)例，來(lái)幫助初學(xué)者了解如何使用西門(mén)子STEP7編程軟件的使用方法，希望初學(xué)者能夠盡快掌握該種方法，這樣才打到了本文作者的目的。
1.西門(mén)子STEP7編程軟件的控制要求
西門(mén)子STEP7編程軟件安裝的是自動(dòng)控制系統(tǒng)，改變了過(guò)去手動(dòng)控制的模式。在自動(dòng)控制模式下，電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反的轉(zhuǎn)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)該電動(dòng)機(jī)還可以進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)的相互轉(zhuǎn)換。手動(dòng)模式下的電動(dòng)機(jī)可以自主進(jìn)行，自自動(dòng)控制下，用戶(hù)就可以點(diǎn)一下按鈕就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，要想使其停止運(yùn)轉(zhuǎn)，用戶(hù)可以按一下停止按鈕，機(jī)器就自動(dòng)停止了，操作起來(lái)比較的方便。
2．在西門(mén)子STEP7編程軟件上創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目項(xiàng)目
首先開(kāi)始為該電動(dòng)機(jī)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)在西門(mén)子STEP7編程軟件上創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，我們可以把這個(gè)項(xiàng)目叫做My-project。
緊接著就要在工具欄中選擇菜單，或者可以點(diǎn)擊工具條中的圖標(biāo)，然后可以打開(kāi)準(zhǔn)備建立項(xiàng)目的對(duì)話(huà)框，然后就在已經(jīng)打開(kāi)的對(duì)話(huà)框中，輸入我們剛剛?cè)〉捻?xiàng)目的名稱(chēng)。當(dāng)我們輸入完畢后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出一個(gè)對(duì)話(huà)框，從而來(lái)幫助我們建立一個(gè)項(xiàng)目。然后我們就單擊執(zhí)行菜單的命令，再單擊頁(yè)面選項(xiàng)卡，選擇保存我們項(xiàng)目的一個(gè)存儲(chǔ)路徑，這樣就基本完成了項(xiàng)目的建立工作，可以開(kāi)始下一步的進(jìn)行了。
3.啟動(dòng)西門(mén)子STEP7編程軟件，在其上插入一個(gè)站
建立了項(xiàng)目以后，我們就在系統(tǒng)上插入一個(gè)站，單擊執(zhí)行菜單命令，在系統(tǒng)上插入一個(gè)站，當(dāng)將這個(gè)站插入后，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)為這個(gè)站取一個(gè)名字，我們可以隨時(shí)修改這個(gè)站名。
接下來(lái)就要執(zhí)行菜單命令，啟動(dòng)硬件組態(tài)編輯器，或者是直接點(diǎn)擊圖標(biāo)啟動(dòng)硬件組態(tài)編輯器。打開(kāi)以后就會(huì)顯示出硬件組態(tài)并且將其存盤(pán)，存盤(pán)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注意電源以及插槽的注意要點(diǎn)，盡量按照系統(tǒng)彈出的對(duì)話(huà)框的步驟進(jìn)行，這樣就可以進(jìn)行下一步的程序。
5.后續(xù)程序的跟進(jìn)方式和方法
緊接著，我們就要在新建項(xiàng)目中插入西門(mén)子STEP7編程軟件，插入該軟件，我們可以單擊菜單，執(zhí)行菜單命令進(jìn)行，也可以直接點(diǎn)擊圖標(biāo)進(jìn)行插入，插入后，我們可以對(duì)其名稱(chēng)作出修改。接下來(lái)我們就要測(cè)試接線(xiàn)了，測(cè)試接線(xiàn)，我們可以使用工具M(jìn)onitor，來(lái)檢測(cè)是否將數(shù)字量和輸出模塊連接起來(lái)，這一環(huán)節(jié)十分重要。
我們需要在系統(tǒng)上建立符號(hào)表，建立符號(hào)表的好處就是可以使系統(tǒng)程序更輕松的理解每個(gè)符號(hào)的意思，這樣就會(huì)使程序的運(yùn)行比較快捷。建立符號(hào)表，可以直接單擊圖標(biāo)，就會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話(huà)框，然后就可以在上面建立符號(hào)表了。如圖一所示，編輯符號(hào)表后，就可以通過(guò)菜單命令，將符號(hào)表所列的進(jìn)行排序，排序可以使升序，也可以使降序的。
圖一 1電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制
接著我們就要打開(kāi)變量表，通過(guò)變量表來(lái)測(cè)試系統(tǒng)接線(xiàn)，這樣就可以保證程序的繼續(xù)運(yùn)行。可以單擊執(zhí)行菜單命令在程序上打開(kāi)變量表，如圖二所示，就可以通過(guò)變量表進(jìn)行接線(xiàn)測(cè)試了。
圖二 利用變量表測(cè)試接線(xiàn)
三．編制自動(dòng)控制程序
現(xiàn)在我們就要進(jìn)行自動(dòng)程序的編制了，首先我們要在程序中創(chuàng)建FC1和FC2，雙擊FC1或者是FC2，我們就可以進(jìn)行自動(dòng)程序的編制了。我們選擇在FC1上編寫(xiě)自動(dòng)控制程序，如圖三所示，上升時(shí)就會(huì)啟動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)閉合式就會(huì)關(guān)閉系統(tǒng)，這些動(dòng)作通過(guò)開(kāi)關(guān)9K34 就可以了，我們可以選擇手動(dòng)模式，當(dāng)然也可以選擇自動(dòng)模式，我們?cè)谶x擇操作模式的時(shí)候，我們就需要通過(guò)
按鈕9K36 來(lái)完成。如果我們要改變模式或者是要停止時(shí)，以前所選擇的模式將會(huì)自動(dòng)取消。
圖三 FC1電動(dòng)機(jī)的模式選擇程序
然后再來(lái)編寫(xiě)自動(dòng)控制程序， 自動(dòng)控制需要在自動(dòng)模式下進(jìn)行操作，操作時(shí)，通過(guò)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)使其正轉(zhuǎn)右行，然后閉合，它就自動(dòng)停止了，接著再按按鈕使其自動(dòng)左行，然后閉合，使其停止，只有這樣反復(fù)的測(cè)試才能確認(rèn)程序運(yùn)轉(zhuǎn)正常。
接著要在OB1中調(diào)用FC1和FC2，同時(shí)還要下載程序，我們可以雙擊打開(kāi)OB1的編程窗口，也可以在圖標(biāo)中直接打開(kāi)，根據(jù)彈出對(duì)話(huà)的指示，選擇邏輯指令、程序控制指令、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算指令、功能和功能塊等，接著我們就可以來(lái)調(diào)試FC1了，將FC1調(diào)試好以后，我們可以用同樣的方法來(lái)調(diào)試FC2。
前面的步驟完成后，我們就要開(kāi)始測(cè)試制作的程序了。程序中的一些邏輯錯(cuò)誤或者是其他指令性錯(cuò)誤只有通過(guò)對(duì)程序的不斷調(diào)試，才能夠試驗(yàn)出來(lái)，這樣才能保證所制作的程序是可以使用的。西門(mén)子STEP7編程軟件提供了對(duì)程序進(jìn)行跟蹤調(diào)查的功能。打開(kāi)程序檢測(cè)窗口后，單擊按鈕，我們就進(jìn)入了程序的檢測(cè)環(huán)節(jié)，這種檢測(cè)不同于其他的檢測(cè)，檢測(cè)窗口中會(huì)顯示出檢測(cè)的質(zhì)量和信號(hào)，以及檢測(cè)的狀態(tài)都可以在檢測(cè)窗口中實(shí)時(shí)表現(xiàn)出來(lái)。檢測(cè)完成后，我們基本上就完成了程序的制作，也基本上對(duì)西門(mén)子STEP7編程軟件的使用方法有了全面的了解和掌握。
四．結(jié)束語(yǔ)
西門(mén)子STEP7編程軟件是目前最新的一款程序編制軟件，它的使用方法并不是那么深不可測(cè)，只要基本掌握其使用的每一個(gè)步驟，基本上就可以很熟練的使用西門(mén)子STEP7編程軟件了。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】電氣；自動(dòng)控制；控制方式
中圖分類(lèi)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(chēng)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(chēng)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(chēng)為閉環(huán)控制，相應(yīng)的控制系統(tǒng)稱(chēng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)又被稱(chēng)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(chēng)為按偏差控制，或稱(chēng)反饋控制。此類(lèi)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(chēng)為前向通道；由被控量至系統(tǒng)輸入端的通道稱(chēng)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(lèi)
自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)方法較多，常見(jiàn)的有以下幾種：線(xiàn)性系統(tǒng)和非線(xiàn)性系統(tǒng)。由線(xiàn)性微分方程或線(xiàn)性差分方程所描述的系統(tǒng)為線(xiàn)性系統(tǒng)；由非線(xiàn)性方程所描述的系統(tǒng)稱(chēng)為非線(xiàn)性系統(tǒng)；定常系統(tǒng)和系統(tǒng)，從系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型來(lái)看，若微分方程的系數(shù)不是時(shí)間變量的函數(shù)則稱(chēng)此類(lèi)系統(tǒng)為定常系統(tǒng)。否則稱(chēng)為是系統(tǒng)。若系統(tǒng)既是線(xiàn)性的又是定常的，則稱(chēng)之為線(xiàn)性定常系統(tǒng)；連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)，從系統(tǒng)中的信號(hào)來(lái)看，若系統(tǒng)各部分的信號(hào)都是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)即模擬量，則稱(chēng)此系統(tǒng)為連續(xù)系統(tǒng)，若系統(tǒng)中有一處或多處信號(hào)為時(shí)間的離散函數(shù)，如脈沖或數(shù)碼信號(hào)，則稱(chēng)之為離散系統(tǒng)。若系統(tǒng)中既有模擬量也有離散信號(hào)，則又稱(chēng)為采樣系統(tǒng)；恒值系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)，若系統(tǒng)的給定值為一定值，而控制任務(wù)就是克服騷動(dòng)，使被控量保持恒值，此類(lèi)系統(tǒng)稱(chēng)為恒值系統(tǒng)。若系統(tǒng)給定值按照事先不知道的時(shí)間函數(shù)變化，并要求被控量跟隨給定值的變化，則此類(lèi)系統(tǒng)稱(chēng)為隨動(dòng)系統(tǒng)。若系統(tǒng)的給定值按照一定時(shí)間函數(shù)變化，并要求被控量隨之變化，則此類(lèi)系統(tǒng)稱(chēng)為程序控制系統(tǒng)。此外，根據(jù)組成系統(tǒng)的物理部件的類(lèi)型，可分為機(jī)電控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)以及生物系統(tǒng)等。根據(jù)系統(tǒng)的的被控量，又可分為位置控制系統(tǒng)、速度系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)等。
關(guān)鍵詞：MATLAB 仿真 應(yīng)用
中圖分類(lèi)號(hào)：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973(2011)004-102-02
在當(dāng)今自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，但隨著生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)要求的不斷提高，這樣對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)也有著相應(yīng)的提高，傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不在滿(mǎn)足其現(xiàn)代生產(chǎn)的要求，這樣MATALAB仿真技術(shù)相應(yīng)產(chǎn)生，而且越來(lái)越多的應(yīng)用在自動(dòng)控制系統(tǒng)中。下面從以下幾個(gè)方面去介紹其在控制系統(tǒng)的應(yīng)用。
1 在經(jīng)典控制的應(yīng)用
我們知道雖然現(xiàn)代控制方法和控制技術(shù)不斷的發(fā)展，但是我國(guó)的很多廠(chǎng)家的生產(chǎn)中均采用的是經(jīng)典PID的控制方法，經(jīng)典PID有著控制簡(jiǎn)單，快速等優(yōu)點(diǎn)，但是要想采用PID算法必須要先確定控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，而確定數(shù)學(xué)模型有兩種方法：一種是機(jī)理建模而另外一種是實(shí)驗(yàn)建模，但是第一種方法雖然建立數(shù)學(xué)模型比較準(zhǔn)確，但是在實(shí)際工況中機(jī)理建模實(shí)際很難用到的，因?yàn)閷?shí)際工況中工藝很復(fù)雜，并且被控對(duì)象會(huì)隨著環(huán)境的改變而改變，通常會(huì)才用第二種實(shí)驗(yàn)建模，實(shí)驗(yàn)建模是要描繪出被控對(duì)象的輸出曲線(xiàn)，以前被控對(duì)象的輸出曲線(xiàn)很難描繪，隨著MATLAB仿真技術(shù)的應(yīng)用這種問(wèn)題迎刃而解了，比如在電阻爐溫度控制中，就得用MATLAB仿真技術(shù)建立電阻爐的數(shù)學(xué)模型。電阻爐是一純滯后一階對(duì)象，其傳遞函數(shù)為W0(s)=Y(s)／C(s)=Ketos／I+TS其飛升曲線(xiàn)如圖所示：
K=輸出穩(wěn)態(tài)值，初始值／240=158-13／240=0.6
TO與τ按工程計(jì)算法求得取
tl=τ+T0／3
t2=τ+TO
其中t1、t2分別對(duì)應(yīng)階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值的28％和 63％的時(shí)間
t1=24 τ=5 t2=62 TO=57
這樣確定電阻爐的數(shù)學(xué)模型就迎刃而解了。
2 在經(jīng)典控制理論計(jì)算的應(yīng)用
在經(jīng)典控制系統(tǒng)中，頻率分析和時(shí)域分析對(duì)系統(tǒng)都很重要。但對(duì)于二階的系統(tǒng)人手算的工作量還不大，但超過(guò)二階以上的系統(tǒng)用人工計(jì)算就非常繁復(fù)了，這樣必須通過(guò)MATA，LB仿真來(lái)完成例如：
某系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳函為G(S)=20／S3+8S3+36S+40求該系統(tǒng)的響應(yīng)和波特圖。
綜上所述，隨著MATALB仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，會(huì)大大促進(jìn)控制系統(tǒng)的發(fā)展并上一個(gè)新的臺(tái)階的。
參考文獻(xiàn)：
論文摘要：結(jié)合實(shí)船燃油輔鍋爐的實(shí)際情況和具體操作要求，通過(guò)建立維模型、人機(jī)交互、Web3D網(wǎng)頁(yè)瀏覽技術(shù)等米構(gòu)建船舶輔鍋爐虛擬操控系統(tǒng)，達(dá)到以虛擬操作代替實(shí)際操作，節(jié)省開(kāi)支、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程培訓(xùn)、以及人機(jī)交互的目的，克服了船舶輔鍋爐控制系統(tǒng)實(shí)際訓(xùn)練中不可避免的資源消耗、維護(hù)費(fèi)用高等難題。
輔鍋爐是船舶動(dòng)力裝置中的重要組成部分其控制的可靠性和經(jīng)濟(jì)性對(duì)保證船舶安全航行有著重要的意義。
船舶輔鍋爐是一個(gè)多輸入、多輸出且相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜的控制對(duì)象，其實(shí)際操作必須遵循嚴(yán)格的步驟，在實(shí)習(xí)和教學(xué)環(huán)節(jié)中，實(shí)現(xiàn)每個(gè)人都進(jìn)行實(shí)際操作有難度。因燃油運(yùn)行成本且可能出現(xiàn)操作失誤，會(huì)給實(shí)習(xí)和教學(xué)帶來(lái)一定的困難和不安全因素。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)生，這些問(wèn)題將逐步得到解決。
1控制系統(tǒng)的組成
輔鍋爐是船舶上最早實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的裝置之一，其控制項(xiàng)目包括：水位自動(dòng)控制，燃燒自動(dòng)控制，鍋爐點(diǎn)火及燃燒時(shí)序自動(dòng)控制和自動(dòng)安全保護(hù)。
1)水位自動(dòng)控制。控制給水量的多少，使進(jìn)人鍋爐的給水量大致大于鍋爐的蒸發(fā)量。
在蒸發(fā)量比較小、蒸汽壓力比較低的船舶輔鍋爐中，大部分采用雙水位自動(dòng)控制系統(tǒng)。雙水位控制系統(tǒng)指輔鍋爐的水位可以在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，輔鍋爐水位所允許的變化范圍是60～120mm。當(dāng)水位下降到水位下限時(shí)，自動(dòng)起動(dòng)給水泵，給水泵開(kāi)始向輔鍋爐供水，輔鍋爐水位就會(huì)逐漸升高；當(dāng)給水量達(dá)到一定限度，也就是水位上限時(shí)，給水泵自動(dòng)停止工作，不再向輔鍋爐供水。
2)燃燒自動(dòng)控制。被控量是輔鍋爐內(nèi)的蒸汽壓力，根據(jù)汽壓的高低自動(dòng)改變進(jìn)入爐膛的噴油量和送風(fēng)量。
對(duì)貨船輔鍋爐，燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求簡(jiǎn)單、可靠，對(duì)輔鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性要求不是很?chē)?yán)格，大多數(shù)這樣的輔鍋爐采用汽壓的雙位控制，少數(shù)采用比例控制，并保證輔鍋爐在不同負(fù)荷下，其送風(fēng)量基本適應(yīng)噴油量的要求。在油船輔鍋爐中，要求汽壓必須穩(wěn)定，同時(shí)對(duì)輔鍋爐的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性要求比較高，這樣輔鍋爐才能在不同的負(fù)荷情況下，保證有一個(gè)最佳的風(fēng)油比，所以通常采用比例積分控制或更好的控制算法。
3)點(diǎn)火及燃燒時(shí)序控制。給鍋爐一個(gè)起動(dòng)信號(hào)后，按時(shí)序的先后進(jìn)行預(yù)掃風(fēng)、預(yù)點(diǎn)火、噴油點(diǎn)火，點(diǎn)火成功后對(duì)鍋爐進(jìn)行預(yù)熱，接著轉(zhuǎn)入正常燃燒的負(fù)荷控制階段，同時(shí)對(duì)鍋爐進(jìn)行一系列的安全保護(hù)。
按下輔鍋爐啟動(dòng)按鈕后，自動(dòng)啟動(dòng)燃油泵和鼓風(fēng)機(jī)，關(guān)閉燃油電磁閥使燃油在輔鍋爐外面循環(huán)，此時(shí)風(fēng)門(mén)開(kāi)的最大，以最大風(fēng)量進(jìn)行預(yù)掃風(fēng)，防止?fàn)t內(nèi)殘存的油氣在點(diǎn)火中產(chǎn)生冷爆。
預(yù)掃風(fēng)的時(shí)間根據(jù)輔鍋爐的結(jié)構(gòu)形式不同而異，一般是20～6OS。達(dá)到預(yù)掃風(fēng)的時(shí)問(wèn)后自動(dòng)關(guān)小風(fēng)門(mén)，同時(shí)點(diǎn)火電極打出火花進(jìn)行預(yù)點(diǎn)火，時(shí)間約為3S。然后打開(kāi)燃油電磁閥或開(kāi)大回油閥，或讓一個(gè)油頭噴油工作，即以小風(fēng)量和少?lài)娪瓦M(jìn)行點(diǎn)火。點(diǎn)火成功后，先維持一段時(shí)間低火燃燒，對(duì)輔鍋爐進(jìn)行預(yù)熱，再開(kāi)大風(fēng)門(mén)關(guān)小回油閥或增加一個(gè)油頭向爐膛噴油，使輔鍋爐轉(zhuǎn)入高火燃燒，即進(jìn)入正常燃燒的負(fù)荷控制階段。在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)若點(diǎn)火不成功或風(fēng)機(jī)失壓、中間熄火等，會(huì)自動(dòng)停爐，待故障排除后按恢復(fù)按鈕使時(shí)序控制恢復(fù)到起動(dòng)前的狀態(tài)，方能重新起動(dòng)輔鍋爐。
2設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)
該系統(tǒng)采用TCP／IP結(jié)構(gòu)，是一個(gè)開(kāi)放的模塊化環(huán)境，系統(tǒng)的管理和三維模型的實(shí)時(shí)渲染都在web服務(wù)器上運(yùn)行，客戶(hù)端只要連接到Internet上的任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)，下載一個(gè)很小的網(wǎng)頁(yè)插件就可以遍覽該系統(tǒng)。而它的實(shí)現(xiàn)方式就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸反映三維場(chǎng)景的模型文件，用戶(hù)根據(jù)自己的需求將相應(yīng)的模型文件下載到客戶(hù)端，通過(guò)網(wǎng)頁(yè)插件來(lái)提供對(duì)模型文件的動(dòng)態(tài)實(shí)施和實(shí)時(shí)渲染。
3三維實(shí)體模型的建立
維實(shí)體模型是該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)漫游和交互的基礎(chǔ)，模型的好壞直接影響運(yùn)行的效果和客戶(hù)端瀏覽的逼真度。粗糙的模型，不能給人視覺(jué)上的美感，失去原有實(shí)體模型的真實(shí)性；模型建得過(guò)細(xì)，就會(huì)降低場(chǎng)景圖形的繪制效率，同時(shí)給渲染和計(jì)算機(jī)的顯示帶來(lái)麻煩，因此建模過(guò)程中，平衡模型細(xì)節(jié)度和復(fù)雜度顯得尤為重要。
采用3dsmax進(jìn)行建模。逐級(jí)對(duì)船舶輔鍋爐的組成部分，各組成部分中的零部件進(jìn)行分割，根據(jù)部件的形狀和工作特征，選擇不同的建模方法，然后把個(gè)部件組合成完整的三維場(chǎng)景，最后導(dǎo)入到虛擬編輯器(VRP編輯器)，以供底層的程序進(jìn)行控制，形成一個(gè)完整動(dòng)態(tài)模型。圖2為鍋爐控制面版的三維圖形。超級(jí)秘書(shū)網(wǎng)
4交互功能的實(shí)現(xiàn)
在交互功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，首先使用VisuaC++中的MFC框架來(lái)設(shè)計(jì)服務(wù)器的用戶(hù)界面根據(jù)界面定義的功能，使用網(wǎng)絡(luò)類(lèi)作為基類(lèi)來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)專(zhuān)門(mén)處理自己窗口通信消息的網(wǎng)絡(luò)對(duì)象通過(guò)消息函數(shù)(CRemoteTestDlg：：()nButtonStartVrp())調(diào)入設(shè)計(jì)的三維場(chǎng)景，通過(guò)控件定義相應(yīng)事件處理函數(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)三維場(chǎng)景，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)j維場(chǎng)景中模型的控制。
在=三維虛擬文件與H’I’MI網(wǎng)頁(yè)結(jié)合上采用超鏈接的方式：在HTMI網(wǎng)頁(yè)中，通過(guò)超鏈接的設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)同維虛擬文件的結(jié)合。瀏覽者可以通過(guò)激活超鏈接來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)與虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的轉(zhuǎn)換，雙方的平面顯示空間不受約束，為場(chǎng)景中的一些重要細(xì)節(jié)呈現(xiàn)提供更廣闊的空間。例如，當(dāng)用戶(hù)點(diǎn)擊視點(diǎn)切換文本框中的一個(gè)超鏈接，維虛擬場(chǎng)景中的視點(diǎn)就會(huì)自動(dòng)切換到相對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景。以輔鍋爐水位控制算法程序?yàn)槔f(shuō)明交互的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。
水位控制的算法分為水位控制的運(yùn)動(dòng)算法和模擬水的行為算法。水位控制的運(yùn)動(dòng)算法相對(duì)簡(jiǎn)單，根據(jù)鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)，水位做相應(yīng)的變化，可以勻速上升、勻速下降、加速上升、加速下降以及在某一水平線(xiàn)的波動(dòng)。模擬水的行為算法是實(shí)現(xiàn)水位控制虛擬化的核心，采用四連通的五位區(qū)域采樣方法，將四連通周?chē)奈鍌€(gè)點(diǎn)求平均值；通過(guò)引入阻尼系數(shù)來(lái)模擬水波上升或下降的震動(dòng)效果，并反映到導(dǎo)航圖中；然后通過(guò)激活水波使整個(gè)水位控制更接近實(shí)際，真正達(dá)到虛擬仿真的效果以下是模擬水的行為算法的部分程序：
5結(jié)束語(yǔ)
從開(kāi)發(fā)高度逼真的船舶輔鍋爐系統(tǒng)的實(shí)際需要開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)出一種純軟件控制系統(tǒng)，在獨(dú)立的PC機(jī)上運(yùn)行，將船舶輔鍋爐控制系統(tǒng)虛擬到計(jì)算機(jī)上，操作人員調(diào)用內(nèi)存中的船舶輔鍋爐操控系統(tǒng)的維圖形，(用鼠標(biāo)控制瀏覽方向)對(duì)三維對(duì)象進(jìn)行虛擬控制，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬動(dòng)態(tài)設(shè)備，仿真出與實(shí)際設(shè)備相近的運(yùn)行過(guò)程，彌補(bǔ)傳統(tǒng)操作流程上真實(shí)感的不足。
同時(shí)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供的高速運(yùn)行環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)多人遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)操作和三維模型的瀏覽和交互動(dòng)態(tài)演示，讓操作者與電腦實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，如同身臨其境，達(dá)到替代實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)操作的目的，克服了實(shí)際操作的單一性和危險(xiǎn)性等缺點(diǎn)，降低了船舶輔鍋爐控制系統(tǒng)運(yùn)行演示的成本以及船舶輔鍋爐誤操作的影響。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：焦?fàn)t，干熄焦?fàn)t，干熄焦鍋爐，發(fā)電機(jī)，一體化控制
1 前言
萊鋼從2005年底第一套干熄焦建成到2008年底3#干熄焦投產(chǎn)，現(xiàn)在運(yùn)行的干熄焦系統(tǒng)共為三套，相應(yīng)的二套發(fā)電設(shè)備也已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行。為了及時(shí)掌握干熄焦設(shè)備和鍋爐運(yùn)行特性，保證干熄焦發(fā)電穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到對(duì)干熄焦最佳運(yùn)行狀況的高水平操作，我們通過(guò)對(duì)干熄焦生產(chǎn)有重大影響的各種因素地不斷探索，提出了將焦?fàn)t、干熄爐、干熄焦鍋爐以及干熄焦發(fā)電機(jī)系統(tǒng)一體化綜合控制方案。
2 系統(tǒng)現(xiàn)狀及功能分析
萊鋼焦?fàn)t及干熄焦節(jié)能一體化控制采用具有自主創(chuàng)新的焦?fàn)t及干熄焦裝置控制技術(shù)，焦?fàn)t部分采用橫河DCS控制系統(tǒng)，干熄爐本體部分采用西門(mén)子PLC控制系統(tǒng)，干熄焦鍋爐部分采用橫河DCS控制系統(tǒng)，干熄焦發(fā)電采用ABB控制系統(tǒng)。目前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已投入運(yùn)行，全部完成了控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件的調(diào)試和正常使用。
根據(jù)干熄焦的工藝生產(chǎn)過(guò)程，其自動(dòng)控制功能主要集中在干熄爐、鍋爐以及干熄焦發(fā)電三個(gè)部分，但焦?fàn)t對(duì)干熄爐生產(chǎn)的影響也不容忽視。因此，本項(xiàng)目主要是通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號(hào)交換系統(tǒng)、智能判斷、人工干預(yù)和分程調(diào)節(jié)等方式實(shí)現(xiàn)焦化廠(chǎng)焦?fàn)t、干熄爐、干熄焦鍋爐與干熄焦發(fā)電機(jī)的智能一體化控制。免費(fèi)論文，干熄焦鍋爐。
3 具體技術(shù)實(shí)施方案
3.1 焦?fàn)t與干熄爐本體一體化控制
焦?fàn)t與干熄爐的一體化控制主要集中在紅焦運(yùn)輸系統(tǒng)。免費(fèi)論文，干熄焦鍋爐。
由于干熄焦電機(jī)車(chē)裝載焦罐在提升機(jī)與焦?fàn)t之間移動(dòng)，若采用有線(xiàn)通訊，會(huì)產(chǎn)生大量隱患，且通訊電纜易被燒損。免費(fèi)論文，干熄焦鍋爐。電機(jī)車(chē)與焦?fàn)t之間通過(guò)編碼電纜實(shí)現(xiàn)感應(yīng)式無(wú)線(xiàn)通訊，但是考慮到熄焦車(chē)與干熄焦之間通訊數(shù)據(jù)量較小，使用編碼電纜成本太高。最終采用由多組有源接近開(kāi)關(guān)構(gòu)成的無(wú)線(xiàn)信號(hào)交換系統(tǒng)，來(lái)完成電機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)與中央EI系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。
3.2 干熄爐本體與干熄焦鍋爐一體化控制
鍋爐DCS與干熄焦本體PLC數(shù)據(jù)交換量較大，采用Profibus通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)，安全、可靠、靈活、易擴(kuò)展。
循環(huán)風(fēng)機(jī)軸振超高，循環(huán)風(fēng)機(jī)電機(jī)定子溫度超高，循環(huán)風(fēng)機(jī)軸承溫度超高，循環(huán)風(fēng)機(jī)稀油站油超壓低，儀表氣接點(diǎn)壓力低于下限，鍋爐汽包液位超高，鍋爐汽包液位超低，除氧水箱液位超低，主蒸汽溫度超高，主蒸汽溫度超低，鍋爐給水泵停止，鍋爐強(qiáng)制循環(huán)泵雙泵不運(yùn)行，鍋爐給水泵雙泵不運(yùn)行，以上條件任何一個(gè)滿(mǎn)足時(shí)，均需要通訊至PLC系統(tǒng)，連鎖停止循環(huán)風(fēng)機(jī)，并緊急停爐。
緊急停爐時(shí)，PLC系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)預(yù)存室放散閥，打開(kāi)緊急放散裝置，關(guān)閉環(huán)行氣道空氣導(dǎo)入閥，關(guān)閉循環(huán)風(fēng)機(jī)入口擋板，關(guān)閉裝入集塵電動(dòng)閥，關(guān)閉旁通管流量調(diào)節(jié)法，并打開(kāi)所有保護(hù)氮?dú)獯等腴y，同時(shí)將“緊急停爐”信號(hào)發(fā)送至鍋爐DCS。DCS系統(tǒng)將自動(dòng)控制主蒸汽放散閥打開(kāi)，主蒸汽切斷閥關(guān)閉，同時(shí)將停爐信息發(fā)送至干熄焦發(fā)電。
3.3 干熄焦鍋爐與干熄焦發(fā)電機(jī)一體化控制
干熄焦鍋爐與干熄焦發(fā)電的一體化的控制關(guān)鍵在于發(fā)電與供熱之間的切換。當(dāng)發(fā)電機(jī)組停機(jī)時(shí)，鍋爐需要切換蒸汽外送管道，切斷送至發(fā)電系統(tǒng)的高壓蒸汽切斷閥，打開(kāi)減溫減壓切斷閥啟用減溫減壓系統(tǒng)，將蒸汽外送至其他用戶(hù)。這里需要通過(guò)減壓調(diào)節(jié)閥與減溫調(diào)節(jié)閥對(duì)外送蒸汽的壓力和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了使蒸汽壓力和溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，我們使用力矩更大、執(zhí)行動(dòng)作更快的電液式執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度。當(dāng)發(fā)電機(jī)組再次開(kāi)機(jī)時(shí)，鍋爐同樣需要切換蒸汽外送管道，切斷送至減溫減壓系統(tǒng)的減溫減壓切斷閥，打開(kāi)高壓切斷閥將蒸汽送至干熄焦發(fā)電系統(tǒng)，并通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥精確控制蒸汽的溫度和壓力等參數(shù)，使過(guò)熱蒸汽快速達(dá)到發(fā)電的要求。
參與切換連鎖的信號(hào)使用冗余，重要信號(hào)可以做到三取二以增加傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。整個(gè)切換過(guò)程采用智能判斷與人工干預(yù)相結(jié)合的控制方式，并且在切換過(guò)程中使用分程調(diào)節(jié)來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。
3.4 干熄焦本體及鍋爐關(guān)鍵控制功能優(yōu)化和完善
3.4.1 熄焦?fàn)t壓力控制優(yōu)化
熄焦?fàn)t壓力控制是為了保證在熄焦過(guò)程中熄焦?fàn)t內(nèi)壓力的平穩(wěn)和焦炭裝入時(shí)裝入口的壓力保持穩(wěn)定進(jìn)行的壓力控制。免費(fèi)論文，干熄焦鍋爐。
由于在裝焦過(guò)程中熄焦?fàn)t頂部的裝入裝置被打開(kāi)，熄焦?fàn)t內(nèi)的壓力會(huì)產(chǎn)生劇烈的波動(dòng)，采用常規(guī)的連續(xù)PID控制方式就會(huì)使系統(tǒng)難以進(jìn)行控制。免費(fèi)論文，干熄焦鍋爐。因此，在進(jìn)行紅焦裝入時(shí)，經(jīng)過(guò)裝入裝置未全閉到熄焦?fàn)t壓力手動(dòng)操作器所經(jīng)過(guò)的時(shí)間后，熄焦?fàn)t壓力手動(dòng)操作器由外部信號(hào)切換為預(yù)置輸出的手動(dòng)狀態(tài)，即在原自動(dòng)狀態(tài)輸出的基礎(chǔ)上再加大裝入裝置開(kāi)啟手動(dòng)操作器的動(dòng)作幅度值，并保持此值輸出不動(dòng)；當(dāng)裝入裝置經(jīng)過(guò)從開(kāi)始閉合到手動(dòng)操作器開(kāi)始動(dòng)作的時(shí)間后，手動(dòng)操作器的輸出經(jīng)手動(dòng)操作器下降裝入裝置閉合手動(dòng)操作器的動(dòng)作幅度所經(jīng)過(guò)的時(shí)間減少值，此時(shí)依然為手動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)中投入裝置全閉信號(hào)產(chǎn)生后，手操器變?yōu)樽詣?dòng)狀態(tài)即恢復(fù)正常狀態(tài)。免費(fèi)論文，干熄焦鍋爐。而熄焦?fàn)t壓力調(diào)節(jié)器在這一過(guò)程中的狀態(tài)是手操器為自動(dòng)時(shí)壓力調(diào)節(jié)器也為自動(dòng)，手操器為手動(dòng)時(shí)壓力調(diào)節(jié)器為自動(dòng)跟蹤狀態(tài)，使壓力調(diào)節(jié)器的輸出始終保持與手操器的輸出一致，確保在狀態(tài)切換時(shí)為無(wú)擾動(dòng)切換。
3.4.2 鍋爐關(guān)鍵控制功能優(yōu)化
干熄焦鍋爐是一種特殊的余熱鍋爐，它是利用吸收了紅焦顯熱的高溫循環(huán)氣體與除鹽除氧水進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生額定參數(shù)和品質(zhì)的蒸汽，并輸送給熱用戶(hù)或者汽輪機(jī)發(fā)電的一種受壓、受熱的設(shè)備。
鍋爐是整套干熄焦系統(tǒng)的重要組成部分，它是連接熄焦?fàn)t本體和蒸汽機(jī)組發(fā)電的關(guān)鍵，鍋爐的控制不僅影響到干熄焦系統(tǒng)的熱力系統(tǒng)，還影響到整套系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益。
主蒸汽溫度控制是通過(guò)在過(guò)熱器后的減溫器向過(guò)熱蒸汽內(nèi)直接噴水達(dá)到減溫目的的。當(dāng)增加噴水量時(shí)主蒸汽溫度就會(huì)下降，當(dāng)減少?lài)娝恐髡羝麥囟染蜁?huì)升高。其控制的好壞直接影響蒸汽的品質(zhì)。本系統(tǒng)的主蒸汽溫度控制是由二次減溫器出口溫度構(gòu)成主回路、減溫水流量構(gòu)成付回路的串級(jí)控制系統(tǒng)。
4 結(jié)論
對(duì)于焦化生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，從焦?fàn)t到干熄爐本體，從干熄爐本體到干熄焦鍋爐，再?gòu)母上ń瑰仩t到干熄焦發(fā)電實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，具有環(huán)保、節(jié)能、節(jié)電的多重意義。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中對(duì)1#、2#、3#干熄焦系統(tǒng)關(guān)鍵控制功能進(jìn)行了優(yōu)化，有效的降低了系統(tǒng)故障率，保障了三套干熄焦及干熄焦發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，并為環(huán)保和節(jié)能做出巨大貢獻(xiàn)，所做的工作對(duì)國(guó)內(nèi)同類(lèi)系統(tǒng)具有一定的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)意義。
參考文獻(xiàn)：
1、潘立慧魏松波等煉焦新技術(shù)[M] 北京：冶金工業(yè)出版社 2006年02月出版
2、潘立慧魏松波等干熄焦技術(shù)[M]北京：冶金工業(yè)出版社 2005年02月出版
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；自動(dòng)控制系統(tǒng)；參數(shù)
中圖分類(lèi)號(hào)：TQ114
在實(shí)際計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制中，有時(shí)候我們不能完全了解被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且其數(shù)學(xué)模型也沒(méi)有精確的數(shù)據(jù)資料，此時(shí)傳統(tǒng)的控制方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)或者操作復(fù)雜，因而PID控制技術(shù)就成為最佳的選擇，在操作過(guò)程中，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)參數(shù)在實(shí)際的操作過(guò)程中，通過(guò)操作經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試進(jìn)行確定。也就是說(shuō)當(dāng)我們要控制一個(gè)完全不了解的被控對(duì)象，并且常規(guī)化手段已經(jīng)無(wú)法獲取被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，PID控制技術(shù)成為了應(yīng)用最廣、最為便捷的方法。PID控制器因其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、平穩(wěn)的工作性能、高度的可靠性、簡(jiǎn)便的調(diào)整程序，使得它發(fā)明至今七十余年仍然散發(fā)出耀眼的光芒。
1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)
1.1 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)（open-loop control system）。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，其輸入和輸出都是單向的，輸出的被控制量沒(méi)有對(duì)輸入和系統(tǒng)過(guò)程造成任何影響。在整個(gè)系統(tǒng)沒(méi)有任何過(guò)程需要依賴(lài)被控制量的反饋而進(jìn)行。
1.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)（closed-loop control system）。閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是相對(duì)的，閉環(huán)控制系統(tǒng)是一個(gè)閉合的系統(tǒng)，其被控對(duì)象的輸出會(huì)返過(guò)影響輸入或系統(tǒng)過(guò)程，形成一個(gè)或多個(gè)閉合回路。閉環(huán)控制系統(tǒng)由其反饋方式可以分為正反饋與負(fù)反饋。正反饋即反饋信號(hào)與原信號(hào)極性相同的反饋方式；負(fù)反饋為與原信號(hào)極性相反的反饋方式，在這指出的原信號(hào)指的是系統(tǒng)原給定的信號(hào)。在一般的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，我們大都采用負(fù)反饋形式。在日常生活中，閉環(huán)控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例無(wú)處不在，例如空調(diào)的自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)，當(dāng)環(huán)境溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，空調(diào)就會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟制冷系統(tǒng)，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到室溫設(shè)定值時(shí)，制冷系統(tǒng)又會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。與此相對(duì)，電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是由各檔位控制的，它不能根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)，這便是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。由此可見(jiàn)，閉環(huán)控制系統(tǒng)在實(shí)際生活中的應(yīng)用跟為方便。
1.3 階躍響應(yīng)系統(tǒng)（step function system）。階躍響應(yīng)是指系統(tǒng)根據(jù)階躍輸入而產(chǎn)生的反應(yīng)輸出。穩(wěn)態(tài)誤差是指當(dāng)系統(tǒng)從一個(gè)穩(wěn)態(tài)過(guò)度到新的穩(wěn)態(tài)，或系統(tǒng)受擾動(dòng)作用又重新平衡后，系統(tǒng)所出現(xiàn)的偏差值。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作性能特點(diǎn)表現(xiàn)為穩(wěn)、準(zhǔn)、快。其中“穩(wěn)”是指控制系統(tǒng)在工作時(shí)具有良好的穩(wěn)定性，要保證一個(gè)系統(tǒng)能進(jìn)行正常工作，并且達(dá)到一定的技術(shù)要求，則該系統(tǒng)首先必須是穩(wěn)定的，從階躍響應(yīng)上分析這一點(diǎn)應(yīng)該是收斂性，即波動(dòng)達(dá)到平穩(wěn)；“準(zhǔn)”是指自動(dòng)控制系統(tǒng)在加工時(shí)表現(xiàn)出的精準(zhǔn)控制和準(zhǔn)確性，穩(wěn)定誤差常用來(lái)表述這一只表，表示系統(tǒng)最終輸出的穩(wěn)態(tài)值與期望值的差值；“快”是指自動(dòng)控制系統(tǒng)的響應(yīng)快速性，通過(guò)上升時(shí)間來(lái)表達(dá)出控制系統(tǒng)的靈敏度。
2 PID控制原理
2.1 比例（P）控制。比例控制在所有的控制方式中是最為簡(jiǎn)單的一種，因其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成固定比例而命名。當(dāng)系統(tǒng)中僅有比例控制時(shí)，系統(tǒng)的輸出會(huì)出現(xiàn)一定的穩(wěn)定誤差。
2.2積分（I）控制。在積分控制中，其控制的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分表現(xiàn)為正比關(guān)系。在計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，當(dāng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后仍然呈現(xiàn)出穩(wěn)態(tài)誤差，則這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或者將其稱(chēng)之為有差系統(tǒng)。對(duì)此，我們?cè)诳刂破髦性黾恿恕胺e分項(xiàng)”來(lái)消除穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差。“積分項(xiàng)”會(huì)隨著時(shí)間的增大而增大，即使誤差很小，它也會(huì)使控制器的輸出增大已達(dá)到穩(wěn)態(tài)誤差的減小，直到完全消除。因此，P與I即比例與積分控制器可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后不存在穩(wěn)態(tài)誤差。
2.3 微分（D）控制。在微分控制中，其控制的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分表現(xiàn)為正比關(guān)系。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)在調(diào)節(jié)誤差時(shí)有一定可能性會(huì)引起波動(dòng)乃至失穩(wěn)現(xiàn)象。因?yàn)樵诳刂浦写嬖诹溯^大比例的慣性環(huán)或者滯后環(huán)節(jié)，能夠抑制誤差，導(dǎo)致了系統(tǒng)的變化會(huì)落后于誤差，所以需要將抑制誤差這一作用進(jìn)行提前。換言之，比例調(diào)節(jié)在計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，比例調(diào)節(jié)只能放大誤差值，并且需要加入微分調(diào)節(jié)，微分調(diào)節(jié)能夠準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)誤差的走向。因此，控制器才能避免被控對(duì)象的嚴(yán)重超調(diào)。故PID控制器能完善的在系統(tǒng)調(diào)控過(guò)程中表現(xiàn)出良好的動(dòng)態(tài)特性。
3 PID參數(shù)的調(diào)整原則
P、I、D的參數(shù)設(shè)定是固定好的，自主控制運(yùn)行過(guò)程，為了更好地實(shí)現(xiàn)加工效果，應(yīng)該在運(yùn)行前對(duì)控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，其具體調(diào)整原則是：若出現(xiàn)被控對(duì)象的物理量在目標(biāo)值附近呈現(xiàn)出波動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，增大合適的積分時(shí)間，待變化穩(wěn)定后繼續(xù)觀(guān)察，如果波動(dòng)仍存在，則可減小一定的比例增益，再進(jìn)行精確的細(xì)調(diào)。若出現(xiàn)被控對(duì)象的物理量難以恢復(fù)初始值時(shí)，增大比例增益，等待穩(wěn)定進(jìn)行觀(guān)察，如果恢復(fù)速度相對(duì)緩慢，可適當(dāng)減小積分時(shí)間，或者增大微分時(shí)間。
4 計(jì)算機(jī)自控參數(shù)設(shè)定方法
計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容就是PID控制器的參數(shù)設(shè)定，其設(shè)定方法至關(guān)重要。根據(jù)被控對(duì)象的控制過(guò)程，我們可以確定PID控制器在控制過(guò)程中的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。在眾多的參數(shù)設(shè)定方法中，我們可以分為兩類(lèi)整定法，一是理論計(jì)算整定法。這是一種依據(jù)所選用系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)精確的理論精算而形成的一種方法。這種方法所得到的數(shù)據(jù)不能夠直接使用，還需要工程中所涉及的實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào)。二是工程整定法，這是一種通過(guò)總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，在試驗(yàn)中進(jìn)行得出數(shù)據(jù)的方法，這種方法簡(jiǎn)單又方便掌握，被廣泛的采納與使用。而在工程整定法中，又可以分出三種主要方法，臨界比例法、反應(yīng)曲線(xiàn)法和衰減法。兩大類(lèi)方法各有特點(diǎn)，但都是由實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)公式得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)再對(duì)PID控制器參數(shù)進(jìn)行整定。但無(wú)論采用何種方法，都需要針對(duì)工程實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào)與完善。在工程中采用最多的是臨界比例法，其整定步驟如下：（1）采用最短的工作周期使得系統(tǒng)進(jìn)行采樣工作；（2）加入比例控制，進(jìn)行觀(guān)察，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記錄比例放大系數(shù)及臨界振蕩周期；（3）通過(guò)工程經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出PID控制器的理論參數(shù)。
5 計(jì)算機(jī)自控參數(shù)設(shè)定步驟
在這里，以PID調(diào)節(jié)器為例來(lái)探究自控參數(shù)設(shè)定方法，并且依據(jù)說(shuō)明經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行具體說(shuō)明：（1）首先將調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)S0調(diào)節(jié)至0，實(shí)際微分系數(shù)k調(diào)節(jié)至0，開(kāi)啟閉環(huán)控制系統(tǒng)，一邊觀(guān)察控制輸出情況，一邊將比例系數(shù)逐漸調(diào)大使得擾動(dòng)信號(hào)呈階躍變化，直至控制輸出達(dá)到預(yù)期效果；（2）將當(dāng)前值乘上0.83作為比例系數(shù)S1，同時(shí)，通過(guò)增大積分系數(shù)，讓擾動(dòng)信號(hào)再一次呈現(xiàn)出階躍變化，對(duì)控制輸出情況進(jìn)仔細(xì)觀(guān)察，直到達(dá)到預(yù)期的輸出效果；（3）保持積分系數(shù)不變，調(diào)整比例系數(shù)，對(duì)控制輸出情況進(jìn)仔細(xì)觀(guān)察來(lái)判斷是否繼續(xù)調(diào)整；（4）觀(guān)察控制輸出情況，適當(dāng)增大比例系數(shù)S1和積分系數(shù)S2，在調(diào)整的同時(shí)，引入實(shí)際微分系數(shù)k和實(shí)際微分時(shí)間TD，然后像前面步驟一樣進(jìn)行，同時(shí)，微分時(shí)間也需要進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，直到達(dá)到滿(mǎn)意的控制輸出效果。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制原理；計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)；考核方式多元化
作者簡(jiǎn)介：陳兆嶺（1967-），男，江蘇泰州人，江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院，講師；劉國(guó)海（1964-），男，江蘇揚(yáng)州人，江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院，教授。（江蘇 鎮(zhèn)江 212013）
基金項(xiàng)目：本文系江蘇省“十二五”高等學(xué)校重點(diǎn)專(zhuān)業(yè)建設(shè)（批準(zhǔn)號(hào)：蘇教高[2012]23號(hào)）、2011年江蘇大學(xué)校級(jí)教學(xué)改革與研究項(xiàng)目（重點(diǎn)）的研究成果。
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）05-0086-02
“自動(dòng)控制原理”是一門(mén)理論性和工程實(shí)踐性都較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程不可缺少的先行基礎(chǔ)課，[1]江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院所有專(zhuān)業(yè)的學(xué)生都要學(xué)習(xí)這門(mén)課。為了提高教學(xué)質(zhì)量，課程教學(xué)組根據(jù)課程特點(diǎn)采用多種教學(xué)手段，對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行了全方位的改革實(shí)踐。
一、課程特點(diǎn)和教學(xué)改革的必要性
“自動(dòng)控制原理”課程的特點(diǎn)是：內(nèi)容成熟豐富、涉及知識(shí)面廣、理論性強(qiáng)、比較抽象但又和工程實(shí)踐聯(lián)系緊密、可供使用的教學(xué)手段更新發(fā)展快，同時(shí)習(xí)題多、難度大，是具有一定深度和學(xué)習(xí)難度的課程，往往讓學(xué)生感到難學(xué)，教師感到難教。[2]教師在講授過(guò)程中也容易過(guò)分強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)而忽視工程應(yīng)用，使這門(mén)課類(lèi)似數(shù)學(xué)課。[3]若教師對(duì)這門(mén)課程采用以“教師為中心”的單一教學(xué)模式，沿用傳統(tǒng)的“課堂板書(shū)講授+驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)方法，則不利于學(xué)生系統(tǒng)地掌握課程知識(shí)點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，從而無(wú)法達(dá)到良好的教學(xué)效果。[4，5]因此教師必須更新觀(guān)念，大力倡導(dǎo)積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)方式，充分應(yīng)用先進(jìn)的現(xiàn)代教學(xué)手段，建立一套包括理論講授、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、作業(yè)講解、網(wǎng)絡(luò)資源共享、評(píng)價(jià)體系和學(xué)術(shù)討論相結(jié)合的全方位的課程教學(xué)改革新體系，充分調(diào)動(dòng)教師和學(xué)生的積極性，努力提高教學(xué)質(zhì)量。
二、全方位教學(xué)改革實(shí)踐
江蘇大學(xué)“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)組經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究，本著“以學(xué)生為中心”、“厚基礎(chǔ)、重實(shí)踐、重能力”的指導(dǎo)思想，在省重點(diǎn)專(zhuān)業(yè)建設(shè)和校級(jí)教學(xué)改革與研究項(xiàng)目的資助下，對(duì)課程體系進(jìn)行整體優(yōu)化，將多種教學(xué)手段并舉，實(shí)現(xiàn)了師生之間學(xué)習(xí)過(guò)程的雙向互動(dòng)，取得了良好的教學(xué)效果。
1.精選教學(xué)內(nèi)容
為了解決“自動(dòng)控制原理”課程內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少的矛盾，教師必須根據(jù)教學(xué)大綱的培養(yǎng)目標(biāo)突出重點(diǎn)優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院各專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)需要，本課程組分別精選了90、75、60和45學(xué)時(shí)的課堂教學(xué)內(nèi)容。自動(dòng)控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和重點(diǎn)是研究系統(tǒng)的特性，即穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能、靜態(tài)性能。“穩(wěn)、快、準(zhǔn)”貫穿了時(shí)域分析、根軌跡分析和頻域分析的過(guò)程，教師在講課過(guò)程中又以工程上應(yīng)用廣泛的頻域分析為重點(diǎn)和難點(diǎn)，將基本概念、基本原理和基本方法講透，讓學(xué)生了解和學(xué)習(xí)“控制論”的思想方法。課程開(kāi)始時(shí)就向?qū)W生推薦幾本國(guó)內(nèi)有影響的參考書(shū)，對(duì)于教學(xué)大綱中規(guī)定的了解內(nèi)容則略講，或讓學(xué)生課余自學(xué)，這樣不但培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力和獨(dú)立思考解決問(wèn)題的能力，也節(jié)省了課時(shí)。
教師也要注重介紹控制學(xué)科前沿的最新發(fā)展，使課程具有先進(jìn)性和時(shí)代感。增加MATLAB軟件的應(yīng)用，減少講授系統(tǒng)根軌跡繪制、頻率特性繪制的內(nèi)容，而將重點(diǎn)放在應(yīng)用根軌跡法和頻域分析法進(jìn)行工程分析與設(shè)計(jì)上，使學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)的知識(shí)與技能。
根據(jù)以上原則，課程組成員編寫(xiě)的教材《自動(dòng)控制原理》將于2013年由機(jī)械工業(yè)出版社正式出版發(fā)行。
2.課堂教學(xué)手段多樣化
課堂教學(xué)是教師講授和學(xué)生學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)。為了增強(qiáng)授課效果，教師應(yīng)采用講授式、探究式、案例式、討論式和對(duì)比式等教學(xué)方法相結(jié)合，采用以多媒體課件為主、減少板書(shū)時(shí)間、增加Matlab軟件應(yīng)用內(nèi)容介紹、增加師生互動(dòng)交流時(shí)間等教學(xué)手段。
課程組教師根據(jù)授課內(nèi)容的不同，將多種教學(xué)方法相結(jié)合，如緒論部分采用了講授式、案例式、對(duì)比式等方法介紹自動(dòng)控制的定義、特點(diǎn)、實(shí)例、基本內(nèi)容和基本要求；采用探究式、討論式和對(duì)比式等方法分析時(shí)域法、根軌跡法和頻域法的區(qū)別與聯(lián)系、應(yīng)用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)等。
由于課程理論性強(qiáng)、公式推導(dǎo)多，采用傳統(tǒng)的板書(shū)方式耗時(shí)費(fèi)力，而采用多媒體課件教學(xué)，不但節(jié)省課時(shí)，而且圖文并茂，增加了信息量，提高了課堂教學(xué)效率。為了適應(yīng)學(xué)生的思維速度，在公式推導(dǎo)時(shí)，教師利用多媒體動(dòng)畫(huà)一步步地給出演算過(guò)程，產(chǎn)生了和板書(shū)相同的效果。
教師引入基于Matlab的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，避免了高次方程解根、高階系統(tǒng)性能指標(biāo)計(jì)算等煩瑣計(jì)算，可以把時(shí)域、根軌跡、頻域分析和校正系統(tǒng)的繪圖很快地在計(jì)算機(jī)上繪制出來(lái)，還可以方便地分析系統(tǒng)傳遞系數(shù)、開(kāi)環(huán)零極點(diǎn)變化等對(duì)系統(tǒng)性能的影響。這不僅提高了課堂的教學(xué)效率，也使學(xué)生鞏固了所學(xué)知識(shí)，拓寬了思路， 提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)的興趣和熱情，同時(shí)為后續(xù)的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)的分析和計(jì)算工作打下良好基礎(chǔ)。
采用的多媒體課件和引入的Matlab輔助教學(xué)節(jié)省了課時(shí)，增加了師生課堂互動(dòng)交流的時(shí)間。教師在授課過(guò)程中可適當(dāng)?shù)亓粢恍夷睿瑔l(fā)學(xué)生思考后再進(jìn)行講解，效果更好。如在講授奈氏穩(wěn)定判據(jù)時(shí)，拋出問(wèn)題：當(dāng)有p個(gè)開(kāi)環(huán)極點(diǎn)在s平面的右半部時(shí)，奈氏曲線(xiàn)會(huì)如何變化，奈氏穩(wěn)定判據(jù)應(yīng)用時(shí)應(yīng)作哪些修改。通過(guò)學(xué)生獨(dú)立思考、師生互動(dòng)解決問(wèn)題后，學(xué)生對(duì)奈氏穩(wěn)定判據(jù)的本質(zhì)理解更深刻，印象更清晰。
教師每講完一章應(yīng)歸納出本章知識(shí)點(diǎn)作為學(xué)生復(fù)習(xí)的重點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生及時(shí)復(fù)習(xí)。
3.改革作業(yè)完成方法和實(shí)驗(yàn)方式
課后及時(shí)做作業(yè)，有利于學(xué)生深入理解學(xué)習(xí)內(nèi)容、鞏固所學(xué)知識(shí)。教師課后布置一些概念性強(qiáng)的習(xí)題，要求學(xué)生閱讀參考書(shū)，利用Matlab指令或Simulink模塊進(jìn)行仿真，這樣既拓展了學(xué)生的思維模式又能讓經(jīng)典的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與時(shí)展相結(jié)合，使學(xué)生在掌握成熟的專(zhuān)業(yè)理論的同時(shí)理解本專(zhuān)業(yè)的性質(zhì)和實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)方面采用驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、仿真實(shí)驗(yàn)和物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、課堂實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法。需要在課堂完成的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)有四個(gè)，同時(shí)學(xué)生也可自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識(shí)利用實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備自由設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證所學(xué)的理論知識(shí)，充分發(fā)揮學(xué)生個(gè)體的能動(dòng)性、創(chuàng)新性來(lái)自主設(shè)計(jì)一些自動(dòng)控制系統(tǒng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生掌握了諸如實(shí)際溫控系統(tǒng)的組成、PID控制器的設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)，更好地將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)中。
課程組教師結(jié)合自身的科研課題，吸收部分學(xué)生實(shí)際參與；組織學(xué)生開(kāi)展各種豐富多彩的課內(nèi)外科技活動(dòng)，進(jìn)行大學(xué)生電子設(shè)計(jì)制作培訓(xùn)；組織學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、校“星光杯”科技作品大賽、大學(xué)生科研立項(xiàng)等活動(dòng)，學(xué)生每年都取得不俗成績(jī)。
4.網(wǎng)絡(luò)資源的建設(shè)和利用
江蘇大學(xué)開(kāi)發(fā)了“自動(dòng)控制原理”課程的網(wǎng)絡(luò)課堂，教師充分利用校園網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行網(wǎng)上輔助教學(xué)。網(wǎng)絡(luò)課堂系統(tǒng)主要分為三大模塊：資源中心模塊、教師管理模塊和學(xué)生自主學(xué)習(xí)模塊。課程教學(xué)大綱、教案概略、參考文獻(xiàn)目錄、網(wǎng)上提交作業(yè)、在線(xiàn)測(cè)試、實(shí)驗(yàn)預(yù)約、師生互動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)課件、部分授課錄像等都已上網(wǎng)使用，并逐步充實(shí)和完善。學(xué)生可在網(wǎng)上下載所需學(xué)習(xí)資料用于課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)資源中心不斷更新充實(shí)國(guó)內(nèi)精品課程、學(xué)術(shù)期刊和相關(guān)技術(shù)資料等內(nèi)容，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了一個(gè)良好平臺(tái)。除此之外，該系統(tǒng)還包括隨機(jī)出題的習(xí)題庫(kù)子系統(tǒng)，學(xué)生可以隨時(shí)通過(guò)習(xí)題庫(kù)進(jìn)行自我測(cè)驗(yàn)，同時(shí)也有網(wǎng)上輔導(dǎo)體系，學(xué)生可以隨時(shí)與教師互動(dòng)答疑。
5.考核評(píng)價(jià)方式多元化
江蘇大學(xué)“自動(dòng)控制原理”課程改變期末一張考卷定成績(jī)的傳統(tǒng)做法，總評(píng)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和考試成績(jī)組成，平時(shí)成績(jī)占25%，考試成績(jī)占75%。平時(shí)成績(jī)主要考核上課出勤、課堂參與情況、作業(yè)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)。試卷命題要知識(shí)覆蓋面廣，分為基本要求部分和提高部分，前者約占試卷總分值的75%，主要考核學(xué)生掌握基本知識(shí)的程度，后者約占試卷總分值的25%，主要考核學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，難度與考研題接近。這樣做既考核了學(xué)生掌握基本知識(shí)的情況，又促進(jìn)學(xué)生深入學(xué)習(xí)研究，保證了考核結(jié)果的區(qū)分度。
6.教改研討活動(dòng)制度化
“自動(dòng)控制原理”是學(xué)院的重點(diǎn)教學(xué)課程，學(xué)院成立了專(zhuān)門(mén)的課程教學(xué)小組，并持續(xù)吸收自動(dòng)化系新教師加入。多年來(lái)，課程組堅(jiān)持開(kāi)展經(jīng)常性的、有計(jì)劃的教學(xué)研究活動(dòng)，針對(duì)課堂教學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)以及新問(wèn)題開(kāi)展專(zhuān)題討論，深化課程的教學(xué)改革，不斷地更新和完善教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法。學(xué)校每年開(kāi)展一次講課競(jìng)賽，提高教師講課技能，積極申報(bào)省市和學(xué)校的教學(xué)改革項(xiàng)目，所涉及的內(nèi)容有：課程教學(xué)體系整體優(yōu)化、教學(xué)內(nèi)容與方法改革、課程群建設(shè)、雙語(yǔ)教學(xué)、教材建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、多媒體教學(xué)研究與建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)等。學(xué)院鼓勵(lì)對(duì)外交流，鼓勵(lì)教師發(fā)表教學(xué)改革論文，派出課程組教師參加每?jī)赡昱e辦一屆的“全國(guó)自動(dòng)化教育學(xué)術(shù)年會(huì)”，直接和兄弟院校交流教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)先進(jìn)的教學(xué)方法和手段，將“自動(dòng)控制原理”課程的教學(xué)改革推向新的臺(tái)階。
三、教學(xué)效果
“自動(dòng)控制原理”課程的全方位教學(xué)改革，取得了良好的教學(xué)效果。學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)興趣濃厚、課程內(nèi)容充實(shí)、學(xué)習(xí)效率提高，考核總評(píng)成績(jī)提高，不及格率下降至7%以下。相當(dāng)數(shù)量的學(xué)生在教師的研究課題中發(fā)揮較大的作用，每年參加的全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，都能取得幾項(xiàng)一等獎(jiǎng)，對(duì)江蘇大學(xué)的電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)（國(guó)家級(jí)特色專(zhuān)業(yè)）和自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)（江蘇省品牌特色專(zhuān)業(yè)）的建設(shè)起到了促進(jìn)作用。
參考文獻(xiàn)：
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[2]李振龍，喬俊飛，孫亮，等.自動(dòng)控制原理課程體系結(jié)構(gòu)和教學(xué)方法探討[J].教學(xué)研究，2009，32（2）.
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關(guān)鍵詞： α值法；灌溉系統(tǒng)；自動(dòng)控制
中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）01-0081-02
1 研究背景與意義
1.1 我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉用水現(xiàn)狀 我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，人均水資源占有量?jī)H為世界平均水平的1/4，水資源人均占有量將繼續(xù)下降，加之水資源污染嚴(yán)重、水質(zhì)惡化的同時(shí)，而農(nóng)業(yè)是用水大戶(hù)，近年來(lái)農(nóng)業(yè)用水約占全國(guó)用水總量的62%，部分地區(qū)高達(dá)90%以上，但是農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)相當(dāng)嚴(yán)重，灌溉水和自然降水利用率低，農(nóng)業(yè)用水效率不高，區(qū)域缺水問(wèn)題已經(jīng)顯現(xiàn)出來(lái)。
目前，傳統(tǒng)的灌溉模式已不再適合我國(guó)國(guó)情的發(fā)展，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉普及較好，我國(guó)有效灌溉面積為9.25億畝，節(jié)水灌溉工程面積4.38億畝，其中高效節(jié)水灌溉工程面積1.87億畝，雖然節(jié)水灌溉發(fā)展成效明顯，但總體滯后于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展和推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的需要，缺乏自動(dòng)化灌溉，仍然存在灌溉水利用率低、田間滲漏量大，灌溉不及時(shí)等問(wèn)題。發(fā)展適時(shí)灌溉，自動(dòng)化節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)已是國(guó)家可持續(xù)戰(zhàn)略的重大舉措之一。
1.2 研究的國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì) 隨著全球性水資源供需矛盾的日益加劇，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家都把發(fā)展節(jié)水高效農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要措施，國(guó)外灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)已逐步趨于成熟、系列化。在國(guó)內(nèi)，近30年間，農(nóng)業(yè)還是依靠傳統(tǒng)灌溉技術(shù)，自動(dòng)化灌溉未能應(yīng)用到灌溉工程中。國(guó)內(nèi)在開(kāi)發(fā)灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)方面處于研制、試用階段。能實(shí)際投入應(yīng)用，且應(yīng)用較廣的系統(tǒng)還不多見(jiàn)，我國(guó)研制自動(dòng)灌溉系統(tǒng)技術(shù)還處在初級(jí)階段，任然停留在理論的探討以及小規(guī)模的試驗(yàn)；另外市場(chǎng)上的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)造價(jià)高，農(nóng)戶(hù)操作不方便，投資較大，這限制了一定灌區(qū)的普及。
1.3 研究的意義與目的 現(xiàn)代自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)與傳統(tǒng)人工灌溉控制系統(tǒng)相比，具有節(jié)水、節(jié)省人工量等優(yōu)點(diǎn)，而且可以避免灌溉中的人為因素，所造成的不利影響，能夠準(zhǔn)確性操作，利于灌區(qū)的科學(xué)管理。此外，通過(guò)自動(dòng)灌溉系統(tǒng)可以適時(shí)、適量進(jìn)行灌水，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，同時(shí)，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。本論文研究的目的在于：
①α值法自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的研究是按照作物土壤適宜含水率為上、下限變化參考值，確定灌溉時(shí)間，適時(shí)灌溉，提高灌水的及時(shí)性。②通過(guò)時(shí)間控制器，控制灌溉水量，定量灌溉，減少深層滲濾量，提高灌水的利用率，節(jié)約水資源，并有效的防止灌溉造成的土壤結(jié)構(gòu)的破壞。③通過(guò)利用太陽(yáng)能對(duì)灌溉水加熱，提高土壤溫度，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育。
2 研究?jī)?nèi)容
該自動(dòng)灌溉系統(tǒng)是利用在充分灌溉條件下按照某時(shí)段內(nèi)作物需水量ET和與ET同時(shí)段的水面蒸發(fā)量E0之間的關(guān)系式，即：ET=αE0，按照該時(shí)段作物土壤適宜含水率為上、下限，通過(guò)蒸發(fā)皿的水位變化監(jiān)控土壤含水率變化，調(diào)控電動(dòng)蝶閥適時(shí)開(kāi)關(guān)給灌溉區(qū)供水，適時(shí)灌溉，提高灌水的及時(shí)性。如：某地區(qū)棉花幼苗期需水模系數(shù)α=0.65，棉花幼苗期土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層為35cm，土壤適宜含水率為55%～70%（以田間持水率的百分率計(jì)），土壤田間持水率為30%（以占土壤體積百分率計(jì)），則田間適宜最大含水量為7.35mm，適宜最小含水量為5.8mm，在無(wú)降雨的情況下采用適時(shí)灌溉，則棉花幼苗期的灌水定額為1.55mm，當(dāng)蒸發(fā)皿（80cm口徑）水位差為2.38mm，則蒸騰量：ET=αE0=0.65×2.38=1.55mm，此時(shí)該地達(dá)到適宜最小含水率，水源水箱開(kāi)始給灌區(qū)灌水，灌水量為1.55mm，蒸發(fā)皿補(bǔ)給水箱為蒸發(fā)皿供水至上立柱點(diǎn)，到下一次再開(kāi)始灌溉。
3 研究基礎(chǔ)
3.1 理論科學(xué)性 傳統(tǒng)的地面灌溉方式是按照土壤田間持水率為上限，作物允許土壤的最小含水率為下限，制定灌溉制度，確定灌水時(shí)間，灌溉制度制定后，遇到降雨和氣象條件與設(shè)計(jì)典型年有變化時(shí)，灌水的及時(shí)性無(wú)法保證。本論文的研究的基礎(chǔ)條件是充分灌溉制度下的灌溉，因?yàn)楝F(xiàn)行的灌溉制度大多是充分灌溉條件下的灌溉制度，這方面的研究資料比較完備。α值法的自控適時(shí)灌溉系統(tǒng)是按照作物土壤適宜含水率為上、下限，通過(guò)蒸發(fā)皿的水位變化監(jiān)控土壤含水率變化，調(diào)控電動(dòng)蝶閥適時(shí)開(kāi)關(guān)給灌溉區(qū)供水，適時(shí)灌溉，提高灌水的及時(shí)性。這為論文的研究運(yùn)用奠定了理論科學(xué)基礎(chǔ)。
3.2 技術(shù)可行性 本論文的理論基礎(chǔ)是用α值法計(jì)算作物需水量，該方法的理論研究、試驗(yàn)和生產(chǎn)運(yùn)用都比較成熟，各地區(qū)灌溉試驗(yàn)站有大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為論文提供了充分的技術(shù)保障。在充分灌溉條件下，實(shí)現(xiàn)自控適時(shí)灌溉，該技術(shù)在模型設(shè)計(jì)中得到體現(xiàn)，并后期應(yīng)用于試驗(yàn)田，通過(guò)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)說(shuō)明，此技術(shù)能夠使作物在最適宜的土壤水分狀況下，達(dá)到豐產(chǎn)、高產(chǎn)的目的，而且該系統(tǒng)具有田間工程簡(jiǎn)單，需要的設(shè)備少，投資省，技術(shù)簡(jiǎn)單，操作方便，群眾容易掌握，能耗少，節(jié)約水資源，節(jié)約灌溉時(shí)間，提高灌水利用率，能夠推廣使用是可行的。
3.3 設(shè)計(jì)思路 大量灌溉試驗(yàn)資料表明，氣象因素（溫度、日照、濕度、風(fēng)速等）是影響作物需水量的主要因素，而當(dāng)?shù)氐乃嬲舭l(fā)量又是各種氣象因素綜合影響的結(jié)果。
α值法是作物需水量的直接計(jì)算方法，是利用水面蒸發(fā)這一參數(shù)估算作物需水量，其計(jì)算公式為：ET=αE0；
其中：ET——某時(shí)段的作物需水量，以水層深度計(jì)，mm；E0——與ET同時(shí)段的水面蒸發(fā)量，以水層深度計(jì)，mm；E0一般采用80cm口徑蒸發(fā)皿的蒸發(fā)值；α——農(nóng)作物需水模系數(shù)，即同時(shí)期需水量與水面蒸發(fā)量之比值，一般由實(shí)驗(yàn)確定。測(cè)定土壤含水率，確定作物某生育期最優(yōu)含水率的上限值和下限值，計(jì)算出在該含水率范圍之間的土壤含水量，即確定了作物的需水量，利用α值法的計(jì)算公式，推算出蒸發(fā)皿的蒸發(fā)量。
利用蒸發(fā)皿的水位變化，適時(shí)監(jiān)控土壤水分變化，在充分灌溉條件下，通過(guò)電磁閥等自動(dòng)裝置，控制灌水時(shí)間和灌水量，實(shí)現(xiàn)以水面蒸發(fā)為參數(shù)的自控適時(shí)灌溉，使作物在最適宜的生長(zhǎng)土壤環(huán)境下，達(dá)到豐產(chǎn)、高產(chǎn)的目的。
4 系統(tǒng)實(shí)施
①系統(tǒng)參數(shù)確定。利用灌溉試驗(yàn)資料，確定作物不同生育期的需水模系數(shù)、土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層、土壤適宜含水率、土壤田間持水率，計(jì)算出作物不同生育期的一次灌溉用水量和蒸發(fā)皿的水位變化量。以甘肅省蘭州市城關(guān)區(qū)某校農(nóng)水實(shí)訓(xùn)基地試驗(yàn)田的棉花種植為例。
②灌溉系統(tǒng)制作。通過(guò)浮標(biāo)、自動(dòng)控制閘閥、時(shí)間控制器等設(shè)備把灌溉水源、蒸發(fā)皿、蒸發(fā)皿補(bǔ)充水箱、田間灌溉系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，組裝成一個(gè)完整的灌溉系統(tǒng)。
③田間試驗(yàn)階段。在完成灌溉水量和灌水系統(tǒng)制作后，在部分實(shí)驗(yàn)田里使用，完成灌溉系統(tǒng)性能測(cè)試。
④產(chǎn)品開(kāi)發(fā)利用。通過(guò)田間試驗(yàn)后，完善系統(tǒng)缺陷，逐步進(jìn)行田間推廣。如果該系統(tǒng)能夠進(jìn)行大面積的推廣，該系統(tǒng)使用方便、維護(hù)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、精度較高，具有良好的商品化開(kāi)發(fā)及廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
5 結(jié)語(yǔ)
α值法自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，農(nóng)戶(hù)可以利用此系統(tǒng)控制大面積的作物灌溉用水，而且在水量充足地區(qū)，同樣適用于充分灌溉條件下的畦灌、溝灌和噴灌，在提高水的有效利用率的同時(shí)，還能節(jié)省人力、物力，操作簡(jiǎn)單，造價(jià)低，實(shí)際應(yīng)用普及程度高。
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關(guān)鍵詞：智能化建筑，系統(tǒng)集成，措施
1.智能建筑的含義
智能化建筑，是指通過(guò)對(duì)智能建筑的四個(gè)基本要素，即結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理以及它們內(nèi)在聯(lián)系，以最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，采用最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)，建立一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理的一體化集成系統(tǒng)，提供一個(gè)投資合理，擁有高效率的優(yōu)雅舒適、便利快捷、高度安全的環(huán)境空間(包括人類(lèi)的生產(chǎn)、生活等空間)。其中，結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)方面的優(yōu)化是指將4C技術(shù)(即Computer計(jì)算機(jī)技術(shù)、Control自動(dòng)控制技術(shù)、Communication通信技術(shù)、CRT圖形顯示技術(shù))和集成技術(shù)(Integration)綜合應(yīng)用于建筑物之中，在建筑物內(nèi)建立一個(gè)計(jì)算機(jī)綜合網(wǎng)絡(luò)，使建筑物智能化。
2.我國(guó)智能建筑發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)的智能化建筑開(kāi)始起步于20世紀(jì)9O年代，并在沿海等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)、城市得到了迅速的發(fā)展，目前的發(fā)展速度居世界前列。1990年建成的北京發(fā)展大廈(18層)可認(rèn)為是我國(guó)智能建筑的雛形，而1993年建成的位于廣州市的廣東國(guó)際大廈可稱(chēng)為我國(guó)大陸首座智能化商務(wù)大廈。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)已建與在建的樓宇中，帶有“智能建筑”色彩的約有數(shù)千幢，上海約有800余幢。這些工程投資在智能化設(shè)備上的費(fèi)用一般占總投資的5％～8％。國(guó)內(nèi)已建成的180m以上的建筑，都具有比較完善的智能化功能。目前，智能建筑所分布的行業(yè)主要集中在金融業(yè)、行政機(jī)構(gòu)、商業(yè)、公共建筑(醫(yī)院、圖書(shū)館、博物館、體育場(chǎng)館等)、住宅小區(qū)、交通樞紐等。
3.建筑智能化集成存在的問(wèn)題
智能建筑多包含HVAC系統(tǒng)、電梯控制、消防、出入控制系統(tǒng)等多種系統(tǒng)和設(shè)備，這些系統(tǒng)和設(shè)備通常來(lái)自各個(gè)不同的供應(yīng)商，他們僅僅關(guān)注自己的設(shè)備的應(yīng)用，并不顧及他們的設(shè)備和系統(tǒng)與其它子系統(tǒng)的互聯(lián)。為了實(shí)現(xiàn)多種不同系統(tǒng)間的通信和互動(dòng)使得設(shè)施管理人員不得不操作多個(gè)系統(tǒng)界面，設(shè)備的管理不能發(fā)揮最大的效應(yīng)。另外，這些子系統(tǒng)的封閉特性也大大限制了在系統(tǒng)擴(kuò)建和改造時(shí)對(duì)產(chǎn)品的選擇性。這種限制主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)設(shè)備選型受到很大限制，不能根據(jù)性能和價(jià)格隨意選擇產(chǎn)品和供應(yīng)商，系統(tǒng)部署后，維修配件供應(yīng)得不到保障，后期設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高，對(duì)產(chǎn)品和供應(yīng)商存在很大的依賴(lài)型。免費(fèi)論文。(2)用戶(hù)必須面對(duì)不同的用戶(hù)界面來(lái)管理不同的子系統(tǒng)，大大降低了生產(chǎn)率，同時(shí)大幅度提高了管理人員的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。(3)各個(gè)子系統(tǒng)間不支持互動(dòng)，增加了操作復(fù)雜性。免費(fèi)論文。一個(gè)典型的例子是火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和HVAC系統(tǒng)之間的互動(dòng)。當(dāng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)到火警時(shí)，需要改變風(fēng)門(mén)的位置、關(guān)掉風(fēng)扇或加快風(fēng)扇的速度來(lái)消除煙霧，這就需要系統(tǒng)互動(dòng)的支持。免費(fèi)論文。
4.改進(jìn)：系統(tǒng)集成的主要技術(shù)手段
隨著智能建筑的功能需求不斷增長(zhǎng)，使建筑內(nèi)各種各樣的機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)的種類(lèi)和范圍不斷擴(kuò)大，它們可能采用不同的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、不同的通信協(xié)議。在實(shí)現(xiàn)BMS系統(tǒng)集成時(shí)，為了解決互聯(lián)和互操作的問(wèn)題，所采用的技術(shù)手段大致為以下幾種：
(1)采用統(tǒng)一的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成的方式
建筑自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)屬過(guò)程控制范疇，長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有建立國(guó)際性的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，這種局面嚴(yán)重障礙了智能建筑技術(shù)的發(fā)展。1995年美國(guó)暖通空調(diào)工程師協(xié)會(huì)推出了樓宇自動(dòng)控制領(lǐng)域的第1個(gè)開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議一BACnet。該協(xié)議密切結(jié)合建筑工程特點(diǎn)，定義了23種對(duì)象、
39種服務(wù)、六種數(shù)據(jù)鏈路結(jié)構(gòu)、三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，正在向BACne/IP方向發(fā)展。同年通過(guò)ANSI認(rèn)證，成為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。很多空調(diào)、制冷、鍋爐、變配電等設(shè)備制造廠(chǎng)商均采納該標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，為智能建筑的系統(tǒng)集成開(kāi)創(chuàng)了十分有利的局面。BACnet采納了五種協(xié)議EIA232一PTP，EIA485一MS/TP，LonTalk，ArCnet，Ethernet。但是在先前的BAC—net協(xié)議中，不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的設(shè)備互聯(lián)仍需通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，尚未達(dá)成開(kāi)放系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互操作的要求。
(2)采用協(xié)議轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成的方式
協(xié)議轉(zhuǎn)換器分為專(zhuān)用的協(xié)議轉(zhuǎn)換器和標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。專(zhuān)用協(xié)議轉(zhuǎn)換器指兩種協(xié)議之間專(zhuān)用的轉(zhuǎn)換器。采用這種協(xié)議轉(zhuǎn)換器，如果要連接多個(gè)不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)，就需要多種類(lèi)型的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。有時(shí)協(xié)議轉(zhuǎn)換器難于匹配不同的網(wǎng)絡(luò)的安置機(jī)制和服務(wù)。另外，當(dāng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器故障時(shí)，這種結(jié)構(gòu)沒(méi)有提供可靠的端到端的機(jī)制，所以這種專(zhuān)用的協(xié)議轉(zhuǎn)換器不可取。采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，在局域網(wǎng)內(nèi)部通信采用了簡(jiǎn)單的通信結(jié)構(gòu)，包括物理層、鏈路層以及對(duì)應(yīng)用層提供連接服務(wù)的會(huì)話(huà)，傳送協(xié)議。這種方案中，接在局部網(wǎng)絡(luò)上的所有站只使用簡(jiǎn)單的會(huì)話(huà)／傳送協(xié)議，而所有協(xié)議轉(zhuǎn)換器之間通信只使用同樣的傳送層協(xié)議IP，由此解決了互聯(lián)網(wǎng)的匹配問(wèn)題。隨著技術(shù)的發(fā)展，協(xié)議轉(zhuǎn)換器方式的應(yīng)用將越來(lái)越少。特別是OPC(OLEfor Process Contro1)技術(shù)與ODBC(OpenDatabaseC0nneCtivity，開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)互連)技術(shù)的成功應(yīng)用，為不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連，開(kāi)辟了新的途徑，協(xié)議轉(zhuǎn)換方式的應(yīng)用將會(huì)更少。
(3)采用OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成的方式
0PC(OLEfor Process Contro1)是一種基于OLE的通信標(biāo)準(zhǔn)，用于過(guò)程控制的OLE0OPC重點(diǎn)解決應(yīng)用軟件與過(guò)程控制設(shè)備之間的數(shù)據(jù)的讀取和寫(xiě)人的標(biāo)準(zhǔn)化及數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋PC提供信息管理域應(yīng)用軟件與實(shí)時(shí)控制域進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ峁?yīng)用軟件訪(fǎng)問(wèn)過(guò)程控制設(shè)備數(shù)據(jù)的方法，解決應(yīng)用軟件與過(guò)程控制設(shè)備之間通信的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。當(dāng)設(shè)備通過(guò)OPC互聯(lián)時(shí)，圖形化應(yīng)用軟件、趨勢(shì)分析應(yīng)用軟件、報(bào)警應(yīng)用軟件等應(yīng)用軟件均基于OPC標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序也均基于OPC標(biāo)準(zhǔn)。在統(tǒng)一的OPC環(huán)境下，各應(yīng)用程序可以直接讀取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)，不需要一個(gè)一個(gè)地編制專(zhuān)用的接口程序，各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備也可直接與不同應(yīng)用之間互連。OPC的重要作用是使設(shè)備的軟件標(biāo)準(zhǔn)化，從而實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，不同通信協(xié)議、不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品方便地實(shí)現(xiàn)互聯(lián)和互操作。OPC技術(shù)的完善和推廣，為智能建筑系統(tǒng)集成時(shí)，實(shí)時(shí)控制域與信息管理域的全面集成創(chuàng)造了良好的軟件環(huán)境。所以說(shuō)，OPC開(kāi)創(chuàng)了系統(tǒng)集成的新途徑，OPC將成為系統(tǒng)集成的主要方式。如果我們將OPC技術(shù)與ODBC技術(shù)作以比較，可以發(fā)現(xiàn)OPC技術(shù)現(xiàn)在比ODBC技術(shù)更為成熟、產(chǎn)品更多，而且我國(guó)已有比較成熟的OPC技術(shù)和產(chǎn)品。所以目前采用OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，可能會(huì)比采用ODBC技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成更為廣泛一些。兩種技術(shù)的融合與補(bǔ)充，將會(huì)使系統(tǒng)集成技術(shù)加快發(fā)展。
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關(guān)鍵詞：人工智能;電氣;自動(dòng)化
人工智能是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法 技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支 它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類(lèi)智能相似的方式作出反應(yīng)的智能機(jī)器．該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人．語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別 自然語(yǔ)言處理和專(zhuān)家系統(tǒng)等。電氣自動(dòng)化是研究與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動(dòng)控制，電力電子技術(shù)、信息處理、試驗(yàn)分析 研制開(kāi)發(fā)以及電子與計(jì)算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域的一門(mén)學(xué)科。實(shí)現(xiàn)機(jī)械的自動(dòng)化，讓機(jī)械部份脫離人類(lèi)的直接控制和操作自動(dòng)實(shí)現(xiàn)某些過(guò)程是電氣自動(dòng)化和人工智能研究的交匯點(diǎn)。積極運(yùn)用人工智能的新成果無(wú)疑有利于電氣自動(dòng)化學(xué)科特別是自動(dòng)控制領(lǐng)域的發(fā)展．也有利于提高電氣設(shè)各運(yùn)行的智能化水平．對(duì)改造電氣設(shè)備系統(tǒng)，增強(qiáng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性．加快生產(chǎn)效率都有重大意義。
1、人工智能應(yīng)用理論分析
人工智能(Artificial Intelligence)，英文縮寫(xiě)為AI。它是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬，延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它企圖了解智能的實(shí)質(zhì)．并生產(chǎn)出一種新的能以人類(lèi)智能相似的方式作出反應(yīng)的智能機(jī)器 該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別 自然語(yǔ)言處理和專(zhuān)家系統(tǒng)等。自從1956年“人工智能 一詞在Dartmouth學(xué)會(huì)上提出以后，人工智能研究飛速發(fā)展，成為以計(jì)算機(jī)為主．涉及信息論．控制論， 自動(dòng)化、仿生學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、數(shù)理邏輯、語(yǔ)言學(xué)、醫(yī)學(xué)和哲學(xué)的一門(mén)學(xué)科。人工智能研究的一個(gè)主要目標(biāo)是使機(jī)器能夠勝任一些通常需要人類(lèi)智能才能完成的復(fù)雜的工作。
當(dāng)今社會(huì)，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲透到生產(chǎn)生活的方方面面．計(jì)算機(jī)編程技術(shù)的日新月異催生自動(dòng)化生產(chǎn)，運(yùn)輸 傳播的快速發(fā)展。人腦是最精密的機(jī)器，編程也不過(guò)是簡(jiǎn)單的模仿人腦的收集、分析、交換、處理、回饋．所以模仿模擬人腦的機(jī)能將是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的主要途徑。電氣自動(dòng)化控制是增強(qiáng)生產(chǎn)．流通、交換、分配等關(guān)鍵一環(huán)．實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，就等于減少了人力資本投入，并提高了運(yùn)作的效率。
2、人工智能控制器的優(yōu)勢(shì)
不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去討論。但Al控制器例如：神經(jīng)、模糊、模糊神經(jīng)以及遺傳算法都可看成一類(lèi)非線(xiàn)性函數(shù)近似器。這樣的分類(lèi)就能得到較好的總體理解．也有利于控制策略的統(tǒng)一開(kāi)發(fā)。這些Al函數(shù)近似器比常規(guī)的函數(shù)估計(jì)器具有更多的優(yōu)勢(shì)．這些優(yōu)勢(shì)如下：
(1)它們的設(shè)計(jì)不需要控制對(duì)象的模型(在許多場(chǎng)合，很難得到實(shí)際控制對(duì)象的精確動(dòng)態(tài)方程，實(shí)際控制對(duì)象的模型在控制器設(shè)計(jì)時(shí)往往有很多不確實(shí)性因素，例如：參數(shù)變化，非線(xiàn)性時(shí)，往往不知道)。
(2)通過(guò)適當(dāng)調(diào)整(根據(jù)響應(yīng)時(shí)間 下降時(shí)間、魯棒性能等)它們能提高性能。例如模糊邏輯控制器的上升時(shí)間比最優(yōu)PID控制器快1.5倍 ，下降時(shí)間快3.5倍， 過(guò)沖更小。
(3)它們比古典控制器的調(diào)節(jié)容易。
(4)在沒(méi)有必須專(zhuān)家知識(shí)時(shí)．通過(guò)響應(yīng)數(shù)據(jù)也能設(shè)計(jì)它們。
(5)運(yùn)用語(yǔ)言和響應(yīng)信息可能設(shè)計(jì)它們。
總而言之，當(dāng)采用自適應(yīng)模糊神經(jīng)控制器、規(guī)則庫(kù)和隸屬函數(shù)在模糊化和反模糊化過(guò)程中能夠自動(dòng)地實(shí)時(shí)確定。有很多方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程，但主要的目標(biāo)是使用系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的解，并且找到最簡(jiǎn)單的拓樸結(jié)構(gòu)配置．自學(xué)習(xí)迅速，收斂快速。
3、人工智能的應(yīng)用現(xiàn)狀
隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，許多高等院校及科研機(jī)構(gòu)就人工智能在電氣設(shè)備的應(yīng)用方面展開(kāi)了研究工作，如將人工智能用于電氣產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)，故障預(yù)測(cè)及診斷、控制與保護(hù)等領(lǐng)域。
3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)
電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作 它不僅要應(yīng)用電路、電磁場(chǎng)、電機(jī)電器等學(xué)科的知識(shí)，還要大量運(yùn)用設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是采用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)手段和根據(jù)經(jīng)驗(yàn)用手工的方式進(jìn)行的．因此很難獲得最優(yōu)方案。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)從手工逐漸轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)，大大縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。人工智能的引進(jìn)．使傳統(tǒng)的CAD技術(shù)如虎添翼．產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率及質(zhì)量得到全面提高。用于優(yōu)化設(shè)計(jì)的人工智能技術(shù)主要有遺傳算法和專(zhuān)家系統(tǒng)。遺傳算法是一種比較先進(jìn)的優(yōu)化算法，非常適合于產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)。因此電氣產(chǎn)品人工智能優(yōu)化設(shè)計(jì)大部分采用此種方法或其改進(jìn)方法。
3.2 故障診斷
電氣設(shè)備的故障與其征兆之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，具有不確定性及非線(xiàn)性．用人工智能方法恰好能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。已用于電氣設(shè)備故障診斷的人工智能技術(shù)有：模糊邏輯、專(zhuān)家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
變壓器由于在電力系統(tǒng)中的特殊地位而備受關(guān)注，有關(guān)方面的研究論文較多。目前對(duì)變壓器進(jìn)行故障診斷最常用的方法是對(duì)變壓器油中分解的氣體進(jìn)行分析．從而判斷變壓器的故障程度。人工智能故障診斷技術(shù)在發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī)方面的研究工作也較為活躍。
3.3 智能控制
人工智能控制技術(shù)在自動(dòng)控制領(lǐng)域的研究與應(yīng)用已廣泛展開(kāi)．但在電氣設(shè)備控制領(lǐng)域所見(jiàn)報(bào)道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3種：模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專(zhuān)家系統(tǒng)控制。由于模糊控制是其中最為簡(jiǎn)單、最具實(shí)際意義的方法．因而它的應(yīng)用實(shí)例最多。
【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；技術(shù)；應(yīng)用
1.引言
目前，我國(guó)工程機(jī)械正處于機(jī)電一體化的特殊發(fā)展時(shí)期，工程機(jī)械領(lǐng)域隨著機(jī)電一體化技術(shù)的引入，電子技術(shù)，自動(dòng)控制，液壓技術(shù)等與機(jī)械技術(shù)結(jié)合起來(lái)，因?yàn)榕c高新技術(shù)的融合，這樣子提高了生產(chǎn)效率和機(jī)械性能。例如，機(jī)電一體化提高了機(jī)械的操作舒適性、燃油經(jīng)濟(jì)性、作業(yè)效率、作業(yè)精度以及使用壽命等[1]。機(jī)電一體化是科技發(fā)展的結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。它是機(jī)械工業(yè)發(fā)生變革的動(dòng)力，使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和概念發(fā)生了革命性的變化。
特別是電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，在工程機(jī)械中得到了廣泛的采用。由于經(jīng)濟(jì)水平的提高和科技的進(jìn)步，對(duì)于工程機(jī)械的性能要求也越來(lái)越高，這促使以微處理器為核心的電子、控制裝置在工程機(jī)械中得到了越來(lái)越普遍的應(yīng)用，電子控制裝置的結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。
2.機(jī)電一體化技術(shù)的研究
2.1 機(jī)電一體化的概念
機(jī)電一體化就是指在結(jié)構(gòu)的主要功能、信息處理功能、控制功能和動(dòng)力功能上引入電子科學(xué)技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)、軟件相結(jié)合的系統(tǒng)的總稱(chēng)。它是工程領(lǐng)域中不同種類(lèi)的技術(shù)的綜合，是建立在微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等一系列技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高新技術(shù)。它能代替和放大體力，并且機(jī)電一體化中的微電子裝置不僅僅可以取代某些機(jī)械部件，還能擁有很多自己的功能。
2.2 機(jī)電一體化的關(guān)鍵技術(shù)
機(jī)電一體化包含軟件技術(shù)和硬件技術(shù)。硬件部分包含機(jī)械本體、信息處理單元、驅(qū)動(dòng)單元以及傳感器，因此，加快機(jī)電一體化發(fā)展進(jìn)度，可以從下面各方面著手：
（1）機(jī)械本體：為了減少機(jī)械產(chǎn)品的重量，不僅僅可以再結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，還可以考慮使用非金屬?gòu)?fù)合材料來(lái)代替鋼鐵材料，這樣子減輕了機(jī)械本體的重量，增加了實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的小型化的可能性，進(jìn)而可以改善快速響應(yīng)等特性，做到提高效率，降低功耗。
（2）信息處理技術(shù)：提高信息處理設(shè)備的可靠性可以進(jìn)一步發(fā)展機(jī)電一體化。提高信息處理的可靠性包括提高A/D轉(zhuǎn)換設(shè)備的可靠性和分時(shí)處理中輸入/輸出的可靠性，提高處理速度。
（3）驅(qū)動(dòng)：很多設(shè)備使用電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，但是它在快速響應(yīng)和效率方面還有很多弱點(diǎn)，因此，需要開(kāi)發(fā)新的電機(jī)，如開(kāi)發(fā)內(nèi)部裝有編碼器的電機(jī)或是開(kāi)發(fā)控制專(zhuān)用組件-電機(jī)和傳感器三位一體的伺服驅(qū)動(dòng)單元。
（4）傳感器：傳感器是獲取自然界中非電量元素的工具，它的可靠性、靈敏度和精確度都時(shí)刻影響著機(jī)械工程的效率，目前正在開(kāi)發(fā)非接觸型檢測(cè)技術(shù)。
（5）軟件技術(shù)：硬件的發(fā)展促使需要配套的軟件一起發(fā)展，軟件的標(biāo)準(zhǔn)化可以減少軟件的研發(fā)成本，提高維修效率。軟件的標(biāo)準(zhǔn)化包括程序標(biāo)準(zhǔn)、軟件程序的固話(huà)以及程序的模塊化等。
2.3 機(jī)電一體化的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)電一體化產(chǎn)品于傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，有很多優(yōu)勢(shì)：（1）使用可靠性和安全性得到了提高。因?yàn)樽詣?dòng)控制技術(shù)的引入，使得機(jī)電一體化產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中具有自動(dòng)監(jiān)視、自動(dòng)診斷和報(bào)警功能。在生產(chǎn)過(guò)程中，遇到過(guò)壓、過(guò)載等電力故障時(shí)，會(huì)自動(dòng)啟用保護(hù)措施，減少生產(chǎn)安全事故的發(fā)生，設(shè)備的使用安全性得到了顯著的提高。（2）生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到了顯著提高。由于自動(dòng)信息處理和自動(dòng)控制技術(shù)的參與，機(jī)電一體化產(chǎn)品的靈敏度和精度都有了大幅度的提高，自動(dòng)控制使得機(jī)械操作的執(zhí)行完全按照預(yù)計(jì)步驟進(jìn)行，而不受工作人員主觀(guān)因素的影響，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)提高了產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率。（3）機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了復(fù)合功能，可以在更多場(chǎng)合得到應(yīng)用。由于生產(chǎn)技術(shù)的提高，機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能水平大大提高，它們具備自動(dòng)控制、自動(dòng)補(bǔ)償以及智能化等多種功能，因此可以被應(yīng)用于各種不同的場(chǎng)合，甚至是不同的領(lǐng)域，滿(mǎn)足需求應(yīng)變力更強(qiáng)。（4）更易于維修。機(jī)電一體化產(chǎn)品可以通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)工作方式的變換，以滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求，這些控制軟件的程序在不改變產(chǎn)品硬件的條件下，可以由多種方式植入機(jī)電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率，開(kāi)發(fā)新一代的機(jī)電一體化產(chǎn)品，研究新一代的機(jī)電一體化系統(tǒng)，研究和設(shè)計(jì)各種穩(wěn)定高效，性能優(yōu)良的機(jī)器人和機(jī)電一體化設(shè)備是發(fā)展趨勢(shì)。隨著人們對(duì)制造模式的認(rèn)識(shí)的轉(zhuǎn)變，由質(zhì)量第一向響應(yīng)市場(chǎng)需求的轉(zhuǎn)變，使得機(jī)電一體化在制造模式領(lǐng)域又開(kāi)辟了一塊新天地。
3.機(jī)電一體化在工程器械上的應(yīng)用
3.1 機(jī)電一體化和機(jī)械工程的關(guān)系
在機(jī)械工程中引進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)，大大提高了機(jī)械的性能，而反過(guò)來(lái)，由于機(jī)械工程性能的改善，使得機(jī)電一體化產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，兩者相輔相成，相互促進(jìn)，共同發(fā)展，形成了一個(gè)良性發(fā)展的循環(huán)系統(tǒng)。
3.2 機(jī)電一體化對(duì)機(jī)械工程的積極作用
由于技術(shù)水平的發(fā)展，現(xiàn)代施工中對(duì)機(jī)械工程的性能要求也逐漸提高，為達(dá)到施工質(zhì)量要求，在施工過(guò)程中使用的器械要求功效高但是同時(shí)要求能耗小，要求具有很好的自動(dòng)化程度以及精度，這些器械使用方法要求簡(jiǎn)單，操作安全，并且具有很長(zhǎng)的使用壽命。在使用過(guò)程中，要求能自動(dòng)監(jiān)視，自動(dòng)診斷，這樣有利于降低維修成本，減少施工事故的發(fā)生，保障生命和財(cái)產(chǎn)的安全。這時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)的引入就成了一件迫在眉睫的事情。它對(duì)工程機(jī)械發(fā)揮了積極的作用。
（1）降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。機(jī)電一體化產(chǎn)品和技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的使用，大大降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還減少了由于操作人員缺乏經(jīng)驗(yàn)而造成對(duì)工程精度的影響。日本小松公司所生產(chǎn)的挖掘機(jī)配備運(yùn)行軌跡控制系統(tǒng)能夠根據(jù)工作人員操作的鏟斗的運(yùn)行軌跡，而自動(dòng)感應(yīng)角度信號(hào)，然后控制斗桿的運(yùn)動(dòng)軌跡，自動(dòng)進(jìn)行坡面的精確挖掘等動(dòng)作，大大提高了生產(chǎn)效率。
（2）提高設(shè)備使用壽命。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品集合了自動(dòng)報(bào)警，監(jiān)視以及故障自我診斷能力，可以針對(duì)工程機(jī)械的相應(yīng)系統(tǒng)如傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前工作狀態(tài)，進(jìn)行監(jiān)視，若發(fā)現(xiàn)異常情況，馬上進(jìn)行自動(dòng)警報(bào)并實(shí)現(xiàn)故障定位，降低工作人員的維修難度，縮短維修時(shí)間，達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的目的。同時(shí)降低了生產(chǎn)事故的發(fā)生頻率，降低了生產(chǎn)成本。
（3）環(huán)保化。機(jī)電一體化工程機(jī)械的使用，大大提高了能源的利用率，符合國(guó)家的節(jié)能減排倡議。因此對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造具有很重要的意義。日本日立公司的挖掘機(jī)由于安裝了自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制，因此使得對(duì)能源的利用率達(dá)到了八分之九十八，大大降低了能耗，傳統(tǒng)的挖掘機(jī)的能源利用率大約為30%。
4.結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)要想全面實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)還任重而道遠(yuǎn)，用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)技術(shù)的工作量很大，很有難度，而用機(jī)電一體化技術(shù)來(lái)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的呼聲很高，但是它的實(shí)現(xiàn)仍很有壓力。雖然我國(guó)的工業(yè)結(jié)構(gòu)等已經(jīng)經(jīng)過(guò)幾番調(diào)整，但那時(shí)由于諸多阻擾因素，效果并不明顯。但是由于機(jī)電一體化技術(shù)的有優(yōu)勢(shì)很明顯，它的出現(xiàn)并不是巧合，它是科技進(jìn)步的產(chǎn)物，它促使機(jī)械工業(yè)發(fā)生戰(zhàn)略性改革，使傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和理念受到了挑戰(zhàn)，并影響著傳統(tǒng)機(jī)械發(fā)生革命性的變化，它是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)革新的必經(jīng)之路。因此，加快培養(yǎng)機(jī)電一體化人才有非常重要的意義。企業(yè)只有注重優(yōu)秀人才的培養(yǎng)，才能在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。
參考文獻(xiàn)：
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