测控工程论文十篇

测控工程论文篇1

测绘工程离不开仪器设备，测量仪器设备的先进性、数量等对工程质量会产生很大影响。例如进行控制测量时所用的GPS的性能和指标，直接影响控制测量成果的精度；碎部测量时所用的全站仪的性能和指标，直接影响所测碎部点的精度；内业数据处理所使用的计算机的配置，直接影响数据处理的速度，进而影响人员的投入情况以及投入的现有人员能否满足项目生产进度的需求等。此外，所用测量仪器是否经过指定仪器鉴定部门进行鉴定，以及测量仪器是否在鉴定有效期内使用。因此，在测量实施阶段，监理工程师必须根据测绘各工序特点，技术设计的要求，以及施测的方法，使测绘生产单位所用的仪器设备必须处于完好的可用状态，而且随时能够满足工程施工进度和质量控制的要求。

2环境影响

在测绘工作中，工作区的项目管理、自然和生产单位劳动等环境对测绘项目的质量影响很大。这些环境影响复杂多变，极大的影响工程质量。所以，测绘监理工程师在审查时要考虑环境对生产组织方案中质量的影响。施工单位应采取有效措施，并且根据现场环境和项目的具体特点把对环境因素的控制与现场生产组织管理紧密结合起来，如在夏季是否考虑如何避暑问题，如在比较偏僻的地区冬季如何解决野外作业人员的保暖问题等，这些都将影响作业人员的工作效率和工作的积极性。所以，测绘监理工程师在编制监理方案时要考虑环境对工程的影响，为了达到质量控制的目的，必须要全面考虑，综合分析项目的地区特点，进而制定行之有效的监理细则。

3方法和监理因素

测绘生产单位所采用方法是通过生产单位质量管理体系、现场生产组织管理、技术方案等具体制度来体现的。测绘成果质量是在测绘生产过程中形成的，而不是最后检验出来的，测绘成果形成的整个过程是由一系列相互联系与制约的作业活动所构成。因此，保证作业活动过程的效果和质量是整个测绘成果得以保证的基础和前提。对于监理单位而言，就要认真做好作业规范性的检查。

1）测绘生产单位的自检系统。

测绘生产单位是成果质量的直接实施者和责任者。监理工程师的质量监督与控制就是使测绘生产单位建立起完善的质量自检体系并能有效运行。测绘生产单位的自检系统一般表现为以下几点：a.参与测绘生产的作业员在作业结束后必须自检；b.不同的作业员之间必须把经自检合格后的产品进行互检，互检要有相应的检查记录；c.不同工序之间的材料交接和转换必须由相关人员进行交接检查，做好资料的交接记录；d.测绘生产单位要设置专职检查机构和专职检查人员进行专检，检查比例按照《测绘产品检查验收规定》（CHl002—95）、《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》（GB／T18316—2001）等有关规范执行，并做好检查记录；e.各个级别检查出来的问题的处理办法和意见，要有相应的整改记录。

2）监理工程师的检查。

监理工程师的质量检查与验收，是对测绘生产单位作业活动质量的复核与确认；监理工程师的检查决不能代替生产单位的自检，而且，监理工程师的检查必须是在生产单位自检并确认合格的基础上进行的。生产单位专职检查员没有检查或检查不合格的成果不能上报监理工程师，不符合上述规定，监理工程师一律拒绝检查。

3）精度指标的检查。

地形图的精度指标主要有数学精度和地理精度。其中数学精度在评判地形图的质量中占有的权重较其他指标更高。因此，测绘生产单位应该把自己检测的结果报送到监理工程师处。监理工程师应该把这项工作列入监理规划和质量控制计划中，并看作是一项经常性工作任务，贯穿于整个生产活动当中。常规测量检核的要素有：绝对精度、相对精度、高程精度、属性精度、地理精度、整饰精度、逻辑精度等。

4）生产单位实际作业过程的检查。

监理工程师要对测绘生产的各个工序进行过程检查，主要检查生产的作业方法、作业流程、生产工艺以及野外实际问题的处理是否符合规范和设计要求。也就是监理所常用的旁站方式进行现场监理。旁站监理的内容，在本节已有论述，这里就不再赘述了。

5）工程进度计划调整的检查。

测控工程论文篇2

1.1改变教学模式

第一，课程中重复的内容不再重复教学。比如：工程力学，力学的基本知识与大学物理重复，在课堂上以学生自主学习为主，每堂课让学生自己准备课堂内容，准备PPT，上台讲解，教师给出指导。第二，软硬件结合的方式教学。比如：单片机课程采取上机教学，使学生边学边用，用软件模拟，再加入实验课时达到软硬件有机结合。第三，学生自由选择跟本门课程相关的课题，完成课程教学。比如CDIO工程导论：教师先介绍本门课程的任务，然后提出课题让学生自行选择，针对每一个课题学生自行收集材料，制作PPT,讲解课题并最终完成课题。每一个课题教师给出的应该相对简单，一个简单的项目学生完成后，他们会有小小的成就感。这样就可以激发学生的兴趣和努力。首先，新生由于刚进入校园彼此还不是很熟悉，通过分配任务让新生能组成团队，进行分工与合作，创造良好的学习氛围。其次，充分利用网络的便捷性，让学生自主到图书馆或者网上查询资料，培养学生积极主动学习的能力。再次，在为学生布置完课题后，让学生自己购买各种元件和工具，能够将理论知识和实践相结合，在实践中检验理论知识的学习水平。最后，在答辩的过程中，让学生扮演不同的角色，培养学生团结合作以及实践操作能力。经过对2010级测控班级的试验，参与项目的学生在学习兴趣以及动手能力方面要比没有参与项目的学生有明显的优势。从毕业就业情况来看，参与项目的同学在就业时候自己感觉压力较小。

1.2制定新的培养方案

针对应用型本科测控专业，为了合理制定培养方案，我们首先对本专业从业人员进行调查，结合以往的教学计划让企业人员给出评定各个课程在本行业的重要性，分别从10分到0分罗列出每一门课的重要性，然后收集这些调查资料进行总结。参考CDIO评价标准，制定符合产业需求的测控专业人才培养方案

2.校企合作

2.1学校和企业合作共同编写符合工程教育需要的教材

如：编写无损检测课程教材并开展相应的技术培训（IDEA培训）。

2.2建立CDIO工程教育模式所需的实践基地

要培养优秀的工程技术人才，应该具有好的工程实践环境，我们建立了职业资格鉴定站，先后与厦门灿坤实业有限公司、爱迪尔电子有限公司等多个公司合作，建成了多个校企合作的实习实训基地，成立企业研究院，创造了满足应用型本科人才培养的工程环境。

2.3提升学生工程实践能力

在大学四年中，一、二年级是理论知识的学习阶段，三、四年级着重实践训练：第五学期为期1周的“电工电子实训”即借助一个典型电路系统完成实训，来检验学生所学的电路、电子知识，培养学生理论联系实践的能力。在第五学期分别安排了两周的单片机和PLC课程设计。在第六学期，安排了为期3周的“测控系统综合实训”。在第七学期安排了一个月的就业实习。同时在每年暑假都安排学生去工厂参观实习。在此过程中有企业的参与，使用多种常用设备，让学生对实际作业更加接近，促进了毕业生与企业接轨的能力。

2.4积极开展课外竞赛，培养学生创新能力

测控工程论文篇3

摘要：隧道的顺利贯通，洞内控制测量至关重要，本文作者结合工作经验，对隧道洞内控制测量进行了论述，引发思考。

关键词 ：隧道贯通洞内控制测量测量方案

1 概述

隧道贯通时，贯通误差的影响值，由洞外和洞内控制测量两部分组成。由于洞外控制测量现如今多采用gps 静态观测控制网，精度高，且观测条件不利影响因素对测量精度的影响较小，易于控制，本文主要对洞内控制测量方案进行论述、分析。本文以作者主持施测的G314 国道奥依塔克镇至布伦口段公格尔隧道工程为例进行论述、分析。

2 测量方案的要求及精度

2.1 洞内导线测量。根据《工程测量规范》（GB50026-2007）规定，洞内的平面控制网宜采用导线形式，并以洞口投点（插点）为起始点沿隧道中线或隧道两侧布设成直伸的长边导线或狭长多环导线。导线的边长宜近似相等，直线段不宜短于200m，曲线段不宜短于70m，导线边距离洞内设施不小于0.2m。当双线隧道或其他辅助坑道同时掘进时，应分别布设导线，并通过横洞连成闭合环。

本次论述、分析的实例公格尔隧道全长为2.3km，根据测量规范要求，本次洞内导线测量的等级应为四等。2.2 洞内水准测量。根据《工程测量规范》（GB50026-2007）规定，洞内的高程控制测量宜采用水准测量方法。隧道两端的洞口水准点、相关洞口水准点（含竖井和平洞口）和必要的洞外水准点，应组成闭合或往返水准路线。洞内水准测量应往返进行，且每隔200~500m 应设立一个水准点。

本次论述、分析的实例公格尔隧道全长为2.3km，根据测量规范要求，本次洞内高程控制测量的等级同样分为四等。

3 测量方案的设计对比及选定

3.1 隧道洞内平面控制网布设方案设计。由于隧道内施工场地狭小，控制网布设难度较大，为了提高导线端点的精度，在不增加较多工作量的前提下，提出以下两个方案。方案一：支导线法（单导线）。传统的支导线布设方案（如下图）简单，观测工作量少，布设灵活，但由于没有多余观测和其他约束条件，在实际工作中即使发生错误也无法检查，同时随着导线长度的增加，端头点横向误差随机迅速变大。

支导线法控制点布置对隧道贯通误差预计的影响计算如下：结合洞内施工条件，洞内导线平均边长200m，从洞口至贯通面设7 个导线点，按四等导线测量技术要求，测角中误差2.5义，导线全长相对闭合差1/35000。

①测角中误差对贯通的影响：

②测边中误差对贯通的影响：因为支导线控制点基本在隧道中线附近布置，测边中误差对贯通误差的影响极小，故将测边中误差对贯通的影响忽略不计。

所以公格尔隧道支导线法布置控制点洞内测量对贯通误差的影响为±45mm。

方案二：双导线法（主副导线法）。沿洞内布置控制点形成闭合导线环，沿隧道中线布设主导线，在主导线旁靠隧道边布设副导线，构成主、副导线环，组成一个闭合导线环。观测闭合环的所有内角，进行角度检核，测量各条导线的边长，通过角度闭合差可以评定角度观测的质量和提高测角的精度，对提高导线端点的横向点位精度非常有利（主副导线网布置见下图）。

双导线法（主副导线法）控制点布置对隧道贯通的影响：

结合洞内施工条件，洞内导线平均边长200m，从洞口至贯通面设7 个导线点，按四等导线测量技术要求，测角中误差2.5义，导线全长相对闭合差1/35000。

①测角中误差对贯通的影响：

②测边中误差对贯通的影响：因为双导线导线控制点基本在隧道中线附近布置，测边中误差对贯通误差的影响极小，故将测边中误差对贯通的影响忽略不计。

所以公格尔隧道双导线法（主副导线法）布置控制点洞内测量对贯通误差的影响为±24mm。

根据以上综合分析可得出以下结论：①导线横向误差随导线延伸成递增趋势，导线越长增加速度越快，当采用双导线法方案时，横向误差精度明显提高。在上述两个方案中，支导线的精度最低，双导线法（主副导线法）精度较高。②在工作量方面，双导线法（主副导线法）较高，支导线法较低。结合以上两方面，按《工程测量规范》（GB50026-2007）中规定，本隧道洞内控制测量横向贯通中误差的限值为45mm，本隧道采用支导线法横向贯通中误差影响值已经达到45mm，故本隧道不可采用支导线法布置洞内控制点；本隧道采用双导线法（主副导线法）布置洞内控制点，经计算横向贯通中误差影响值为24mm，小于《工程测量规范》（GB50026-2007）中规定的45mm，故决定本隧道洞内应使用双导线法（主副导线法）布置洞内控制点。

3.2 隧道洞内高程控制网布设方案设计。为保证隧道竖向施工的精度，首先对隧道洞口附近至少2 个已知高程点进行附合测量，合格后方可进行后续高程测量。高程控制网布设直接利用双导线置的平面控制点，布置图见前文双导线法布置示意图。

本隧道高程测量设计为四等水准，每公里(km)高程测量高程中数中误差m塄=±5mm。

则m塄h=±m塄姨L =±5×姨2.4 =±7.7mm。

结合以上计算，按《工程测量规范》（GB50026-2007）中规定，本隧道洞内控制测量高程贯通中误差影响值的限值为25mm，本隧道采用四等水准高程测量设计经计算高程贯通中误差影响值为7.7mm，小于《工程测量规范》（GB50026-2007）中规定的25mm，故决定本隧道洞内高程测量采用四等水准。

4 技术总结及结束语

由于隧道洞内施工条件的限制，隧道洞内施工控制网在保证隧道顺利贯通有着重要的地位和起着相当关键的作用，而如何合理、严密的建立隧道洞内施工控制网，便成了决定工程质量和生产效益的必不可少的先决条件。因此，在国内外各种长大隧道施工中，测绘工作人员之间也对如何能够建立满足更高精度要求的施工控制网进行了各种论证研究。本着为工程服务的原则，本文以作者主持施测的公格尔隧道控制测量方案的研究简要归纳出以下提高隧道洞内工程控制测量精度的现场施测方案、方法。

通过对两种导线控制网方案的分析比较最终确定采用双导线法（主副导线法），因为此种方法在保证精度的同时又能检核测量成果。此种方法可以使长度在1000 米以上隧道的控制测量取得良好效果，可长期运用到隧道控制测量中。不过隧道工程洞内施工控制网的建立都大同小异，很难找到具有突破性质的新方法，但并不是说所有施工控制网的精度都一样，而相同的最佳布置形式在不同的情况下也不一定是最佳方案。因此，控制测量没有定论，如何选择更好的布置形式不单取决于外界等因素，也要依靠测量工作者长期的经验积累和大量的知识积累。

参考文献：

[1]GB50026-2007，工程测量规范[S].

测控工程论文篇4

关键词：航天测控；教学改革；教学模式

作者简介：陆必应（1976-），男，安徽舒城人，国防科学技术大学电子科学与工程学院，副教授；王建（1981-），男，湖北宜城人，国防科学技术大学电子科学与工程学院，讲师。（湖南 长沙 410073）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）25-0141-02

“航天测控”是国防科学技术大学电子工程专业本科生的一门专业必修课程，同时也是通信工程和信息工程专业本科生的选修课程。课程重点讲述基于无线电的航天测控系统的概念、体制、组成和工作原理，引导学生了解现代航天测控技术的发展动态和方向。[1，2]作为一门专业课，一方面要传授学生航天测控系统的专业知识，另一方面要培养学生对复杂电子系统的分析能力并掌握设计方法，加强学生的工程素养。航天技术的发展及其在军事和国民经济中日益广泛的应用，特别是我国载人航天技术的跨越式发展，激发了学生学习本课程的热情，同时对课程的教学也提出了越来越高的要求。[3]本文先分析“航天测控”课程特点和教学中存在的问题，随后介绍以教学内容、教学方法、教学实践环节相配套的教学改革探索和实践，以实现专业知识学习和工程能力培养兼顾的教学目标。

一、课程特点与教学现状

“航天测控”课程教学具有如下特点：一是基本概念多，涉及领域广 。包括天文学基础、航天器轨道运行基本原理、无线电测距定位原理、高速无线数据传输原理等。二是基本原理复杂，涉及的理论基础宽，包括随机信号分析、信号与系统、雷达原理、通信原理等。三是系统复杂，安排实践环节困难。航天测控系统是复杂的电子系统，而先修课程偏重基础知识的学习，对电子系统的介绍偏少，学生很难通过一两个简单的实验课达到理解和掌握复杂航天系统的目标。以上特点决定采用传统的方法进行教学时，教师讲授难度大，学生学习理解困难，学习效果差。

该课程教学现状与存在的主要问题有：

1.教学内容多，课时少

本课程内容包括航天测控的基本原理、统一载波测控系统、跟踪与数据中继卫星系统、全球定位系统及其在航天测控中的应用四大部分，仅统一载波测控系统就包括跟踪测轨分系统、遥测分系统、遥控分系统。上述每一门技术都具有相对的独立性，涉及的理论、方法和系统都有其独特的内容。国防科学技术大学（以下简称“我校”）电子科学与工程学院早期设有航天测控专业，上述内容安排80～120课时讲授，现行的教学大纲仅安排了40课时，教学内容却没有减少，要完成教学任务，学生学习上存在较大困难。

2.教材相对陈旧，新技术介绍少

本课程的教材编写于1998年，内容上继承了航天测控专业所用内部教材的精华，重点内容为统一载波测控系统的原理、系统分析和系统设计。其优点是基本概念清楚，理论推导详实，系统分析深入，但也存在如下几个问题：一是内容过多，部分内容分析得过于深入，基础稍差的学生掌握起来有困难；二是近年来航天测控技术进步迅速，不断涌现出新概念、新方法和新技术，航天测控体制也从传统的统一载波测控体制加速向以跟踪与数据中继卫星系统为代表的天基测控体制发展，而教材没有充分反映航天测控技术的新发展。

3.教学手段单调，实践环节不足

原先的课程教学以教师板书讲授为主，配合以少量的幻灯片和课后习题作为辅助手段；学生的学习停留在阅读教材和参考书目、做课后习题上，缺少必要的实践环节。这种以讲授为主的教学模式无法充分调动学生的学习兴趣和积极性，缺少必要的实践环节，学生对理论和技术的理解无法深化，学生的主观能动性没有充分发挥，分析问题、解决问题的能力和工程素养得不到提高。

二、教学改革探索与实践

1.突出教学重点，合理选择教学内容

综合考虑航天测控技术的发展现状，并结合电子工程专业本科生的预修课程以及学时数，对教学内容进行了重新安排，修订了教材。将教学内容根据测控体制划分为统一载波测控系统、跟踪与数据中继卫星系统、全球定位系统的原理及其在航天测控中的应用三个部分。对统一载波测控系统部分内容进行了三个方面的删减：一是与先修课程内容有重复或雷同的，如跟踪测轨技术中的角度测量技术，在先修课程“雷达原理”中已有讲述，直接删除；二是要求具备比较专业的预修知识而学生又不具备的，如遥控编码体制，对电子工程专业的本科生来说由于不具备相应的预修课程，理解存在较大的困难，进行了删减，并提供相关的参考书籍供有兴趣的学生参考；三是难度太大的内容，如测控信道的设计，这部分内容要求学生在理解信号调制理论的基础上，结合特定工程实际设计出最佳波形，对大部分学生来说要求过高，也进行了删减。根据航天测控技术的发展趋势，对跟踪与数据中继卫星系统的组成、工作原理以及采用的新技术等部分内容进行了扩充。调整后的教学内容，既重视基本原理的教学，也重视测控系统的分析，还涉及测控新技术的介绍。

2.采用多种模式教学方法，提高教学效率

对课程的总体教学目标和教学所包含的知识点进行了分析，并对教学方法和教学过程进行精心设计。针对不同的教学内容，采取多种形式的教学方法，包括课堂理论教学、比较教学、案例教学、讨论教学等，并有机地结合起来。

基本原理如测控信号基本理论、测距原理、GPS工作原理等内容采用课堂理论教学，开发了多媒体教学课件，除传统的公式推导和文字描述外，配以适当的图片、动画，直观地说明理论分析结果，使学生对一些重要的结论留下深刻的印象，强化教学效果。

航天测控系统的教学若采用简单的讲授教学，由于学生工程实践经验少，往往不能深刻领会系统的内涵，抓不住重点，因此采用案例教学法与比较教学法相结合的教学方法。选择航天测控系统中较为简单但具有代表性的“单通道锁相接收机”作为教学案例，先对系统作简单介绍，使得大家对航天测控系统有一个感性认识，然后提出问题，供同学们分组分析、讨论。如跟踪测轨系统锁相接收机与一般雷达系统接收机进行比较，通过比较启发学生思考二者结构上的根本区别是什么，工作原理有什么不同，航天测控系统采用这种特殊类型接收机的原因是什么。通过比较学生较易理解航天测控跟踪测轨系统与一般雷达系统的异同，达到触类旁通的效果。通过开设讨论环节，营造生动、活跃的课堂气氛，培养学生思考问题、解决问题的能力，变被动接受为主动思考。最后以科研成果进课堂的形式对案例进行总结，同时引导学生了解航天测控系统设计基本方法。将教学团队在航天测控接收机领域所作的科研成果——某改进型航天测控接收机实物搬进课堂，分析传统接收机存在的缺陷，改进型接收机性能有哪些改善，从哪几个方面着手进行改善，如何进行改进等。通过这一具体案例，充分激发了学生的积极性，对航天测控系统设计方法这一难点也有了初步的认识。

在教学手段上，除采用计算机辅助教学外，还充分利用校园网资源，开展网络教学。编制适合网络教学的课件，提倡学生网上提问，进行网上答疑，对课外拓展性的内容提供更多的学习资料和参考文献。此外，利用网络教学可部分缓解教学内容多而课时少的矛盾。

3.重视实践环节，提高学生工程素养

“航天测控”是一门理论较深、实践性强的课程，提高学生的工程素质也是本专业课的一个重要学习目标。航天无线电测控系统是一个复杂庞大的系统，没有条件开展针对整个系统的实践性教学，但在基本原理和分系统教学过程中增加了实践性环节，如简单的实验设计、开放式研究性习题设计等。另外，对深空测控、小卫星测控、星座测控等测控领域的新课题、新技术、新发展，根据情况开设一两个专题讲座，使学生了解航天测控技术的最新发展，提升学生应用能力。

4.加强教学团队建设

作为一门专业课，虽然面向的专业范围窄，学生层次相对统一，只要一两名老师就可完成课程的教学任务，但不能因此就忽视教学团队的建设。作为教学活动中的关键要素之一和教学活动的具体实施者，教师本身的专业理论知识、实践能力、教学能力、科研能力对课程的教学效果有决定性的影响。因此，我校建立了一个由教授、副教授、讲师等不同层次教师组成的教学团队。团队中所有成员都从事航天测控领域的科研工作，由同时具有丰富科研经验和教学经验的副教授担任主讲老师，由教授开展航天测控领域新技术、新发展专题讲座，其他成员的科研成果为教学案例提供支撑。同时通过“跟、帮、带”，促进年青教师的成长，保证教学团队教学水平的稳步提高。

三、结束语

随着航天技术在国防、国民经济中日益广泛的应用，航天测控技术也获得了快速发展和广泛重视，对“航天测控”课程教学提出了越来越高的要求。本文对“航天测控”课程存在的问题进行了分析并提出了切实可行的改进措施，通过教学内容、教学方法、教学过程和师资队伍建设的改革，精简了教学内容，采用了以比较教学法和案例教学法为主导的多样化教学方法，充分调动了学生的学习积极性和主动性，培养了学生自主学习能力、分析解决问题能力，达到了专业知识学习和专业技能培养并举的目标。

参考文献：

[1]周智敏，陆必应，宋千.航天无线电测控原理与系统[M].北京：电子工业出版社，2008.

测控工程论文篇5

关键词：预测控制；Matlab；GUI；仿真；教学研究

中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）09-0049-03

一、引言

预测控制是上世纪70年代后期产生的一类新型计算机控制算法，是继PID控制之后在过程控制应用中最广泛、有效的控制算法。它直接产生于工业过程控制的实际应用，并在与工业应用的紧密结合中不断完善和成熟，具有良好的鲁棒性和控制效果。在石油、化工、冶金、机械等行业的过程控制系统中得到了成功的应用，已成为处理复杂约束多变量控制问题的公认标准[1]。《预测控制》是双控专业硕士重要的专业课程之一，该课程是以实际工业生产过程为背景，以控制理论为基础发展起来的，主要向学生介绍预测控制的基本算法理论，从而使学生理解过程控制的基本原理和概念，对培养学生解决实际应用问题的能力有着重要的作用。预测控制属于先进过程控制领域，先进过程控制（APC）是对那些不同于常规单回路控制，并具有比常规PID控制更好的控制效果的控制策略的统称，主要应用于包含大量复杂多变量的控制问题[2]。因此《预测控制》课程具有理论性强、与实际联系紧密，以及涉及面广的特点，对学生理论基础和设计能力要求较高，这造成该课程较为抽象难学，采用常规的课堂PPT授课方法难以激起学生的学习兴趣，不能适应专业技术课程的发展要求。为了改善这一现状，多媒体技术已经被广泛的应用于控制学科课程的课堂教学。采用多媒体课件结合板书的教学方法，可以将枯燥的理论知识更加形象化、具体化，在一定程度上能够改善教学效果[3-5]。

随着计算机科学的不断发展，各种仿真软件的日益广泛应用给专业课教学提供了现代化的教学手段。其中Matlab语言自上世纪80年代问世以来，以其高性能的数值计算和可视化的图形功能以及简单易学的编程方式，已被广泛应用于教学和科研当中。本文结合《预测控制》课程中被控对象的特点，以系统的控制器设计为例，将Matlab/MPC工具箱GUI的分析与综合的功能应用于《预测控制》教学中，通过简单快速的仿真实验，使学生对控制器设计的过程和控制效果有更加深刻的认识和理解，从而激发学生的学习兴趣，提高教学质量。

二、预测控制和MPC工具箱简介[6]

目前《预测控制》课程所涉及的控制算法主要有基于非参数模型的模型算法控制（MAC）、动态矩阵控制（DMC），以及基于参数模型的广义预测控制（GPC）和广义极点配置控制（GPP）等。其中模型算法控制采用脉冲响应模型，动态矩阵控制采用阶跃响应模型，这两种模型都具有易于获得的优点。广义预测控制和广义极点配置控制是将预测控制思想与自适应控制的结合，有助于提高控制系统闭环的稳定性和鲁棒性。

Matlab的MPC工具箱提供了一系列用于模型预测控制设计和分析的函数。利用这些函数可以方便的设计控制器，通过仿真获得系统直观的控制效果，有助于学生对算法的理解和学习。这些函数包括：系统模型辨识函数，通过多变量线性回归方法计算脉冲响应模型和阶跃响应模型；模型建立和转换函数，建立MPC工具箱使用的MPC状态空间模型，并完成各模型之间的相互转换；模型预测控制器设计和仿真工具，分别面向阶跃响应模型和状态空间模型完成控制器设计和仿真；系统分析工具，计算系统频率响应、极点和奇异值等。除此之外，Matlab/MPC工具箱还有一个基于人机交互界面的预测控制器设计工具，设计者可以根据菜单提示一步一步的完成控制器设计，之后利用Simulink库中的预测控制模块进行调用，对复杂的预测控制系统进行仿真。

在Matlab命令窗口中，直接键入mpctool用于启动MPC设计工具，在图形界面的左侧会出现被控对象（Plan models）、MPC控制器（Controllers）和仿真器（Scenarios）三个栏目。随后打开被控对象的模型输入窗口，选择存于Matlab工作空间或磁盘中的被控对象模型文件，同时设置被控对象输入输出信号的属性，如输入信号类型为控制变量（Manipulated），可测干扰信号（Meas.disturb.）或不可测干扰信号（Unmeas.disturb.）；输出信号类型为可为测干扰信号（Measurd）或不可测信号（Unmeasured）。将输入输出信号属性设置完毕后，再对控制器属性进行设置，如采样间隔时间（Control interval）、预测时域（Prediction horizon）、控制时域（Control horizon），以及约束和权重值设置（Manipulated variables/Output variables）。对被控对象和控制器模型描述完毕后，在仿真器中设置仿真参数，如仿真时间（Duration）、设定点（Setpoints）以及它们的信号类型（Type）、幅值（Size）和作用起始时间（Time）、周期（Period）等。所有参数完成设置后，通过Simulate对系统进行仿真，并将结果通过Export命令保存到Matlab工作空间或磁盘文件中。对于已设计完成的控制器，可以通过Simulink进行调用。

综上所述，可见Matlab的MPC工具箱具有强大的设计和分析功能，能够对预测控制课程中所涉及到的多种基本算法进行仿真验证，而其中基于模型预测控制设计工具的图形界面更是能够避免编写代码过程，使得控制器的设计更加方便直观，非常适于《预测控制》课程的教学。本文在接下来的部分中将通过位置伺服控制对象，基于GUI设计预测控制仿真实验，以帮助学生对理论知识的形象理解。

三、仿真实例

假设位置伺服系统由直流电机、变速箱、弹性轴承和负载组成，其数学模型描述如下：

■L=-■θL-■-■ωL （1）

■M=■■-■θL-■ （1）

ωL=■L

ωM=■M

其中kθ=1282.2；kT=10，JM=0.5；JL=50JM；ρ=20；βM=0.1；βL=25；R=20。电压V为输入变量，过载角位置θL和力矩T为输出变量。控制目标为：在电压的控制下，使过θL跟踪设定值。其中输出力矩满足约束|T|≤78.5Nm，输入满足约束|V|≤220V。首先在Matlab工作空间定义系统的数学模型，记作MotorModel，随后利用MPC工具箱GUI工具设计控制器。

1.导入模型：在命令窗口输入mpctool，点击Import Plant，选中被控对象模型MotorModel，点击Import导入模型，如图1（a）。

2.设置主要参数属性：θL可测；T不可测；输入变量为 V，输出为θL和T，同时将采样周期修改为0.1s。在约束面板，将输出力矩约束修改为|T|≤78.5Nm；在权重面板，输入 V的权重为0，变化率权重为0.1，其他均选为默认值。这里需要注意的是，增加惩罚项能够增加控制器的鲁棒性，但是会降低跟踪的精度，因此需要根据精度和性能折中选取惩罚项，如图1（b～e）。

3.仿真器设置：通过Setpoints设置跟踪参考信号，本例设置θL为阶跃信号，阶跃时间为1s，幅值为1；T为常数，幅值为0，如图1（f）。

4.点击Simulate开始仿真，结果如图2（a），仿真结果尚未达到控制要求，通过进入权重页修改权重值，以获得满意的控制效果，如图2（b）。

5.当仿真得到满意的控制效果，控制器设计完毕，点击Controllers，选择Export，将控制器导出保存至工作空间，控制器设计完毕。

可见，通过MPC工具箱的人机交互图形界面设计预测控制器，可以直观地观察到控制器参数对控制效果的影响，有助于加强学生对理论知识的理解和掌握。

四、结语

在《预测控制》课程教学中引入Matlab/MPC工具箱的图形界面工具，通过对被控对象设计控制器等内容进行辅助分析，将抽象的控制问题形象化，让学生直观了解控制器设计的过程，并掌握控制器参数调整对控制效果的影响，弥补了单一课堂教学中的不足，进一步加强了学生对理论知识的理解，激发了他们的学习兴趣，充分发挥其自主学习的能力，更好地掌握预测控制理论和算法，为后续的应用研究工作打下了基础。

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测控工程论文篇6

课题名称： PLC先进控制策略研究与应用

1、选题意义和背景。

可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)具有可靠性高、抗干扰能力强、功能丰富等强大技术优势，已经成为目前自动化领域的主流控制系统。然而，从目前的应用情况来看，PLC还大都只是承担最基本的控制功能，如顺序控制、数据采集和PID反馈控制。各个PLC厂家也在其产品中设计了PID模块。虽然PID算法控制有很高的稳定性，但对于一些复杂控制系统，PID控制很难满足控制要求，这也使PLC的发展面临着一种挑战。随着越来越多的PLC产品与IEC1131-3标准兼容，PLC控制系统越来越开放，将先进控制算法嵌入PLC常规控制系统成为可能。本课题从工业控制实际应用角度出发，对PLC的控制功能进行深入的研究和探讨，以提高和扩展PLC控制器的应用水平和应用范围。本课题：PLC先进控制策略的研究与应用，其目的是通过研究使一些先进控制算法在PLC及组态系统上得以实现，并开发相应的应用程序，经过验证后最终应用到工业过程控制中去。

在PLC组态系统中实现先进控制算法，包括预测控制算法和模糊逻辑控制算法，形成具有人工智能的控制模块及网络系统，能大大提高系统的控制水平，改善控制质量。从经济角度来看，目前PLC生产商的一些产品具备先进控制模块，如模糊模块。但它们的价格十分昂贵，且封闭性较强，不适合我国中小型企业的工业改造。因此开发较为通用的先进算法实现技术，对于我国中小型企业的工业改造具有很大的意义，既可降低生产成本，又可提高经济效益。

模糊控制与预测控制是智能控制中技术较为成熟的分支，因此，研制和开发出适合工业环境的实时先进控制开发工具，实现模糊控制、预测控制嵌入PLC,与常规控制集成运行，让先进控制从教授、专家手中走出来，实现先进控制的工程化、实用化、转化为社会生产力，对缩短控制系统开发周期，加快先进控制技术的广泛应用，提高我国的工业自动化水平有着重大的意义。

2、论文综述/研究基础。

在过程工业界，从40年代开始，采用PID控制规律的单输入单输出简单反馈控制回路己成为过程控制的核心系统。目前，PID控制仍广泛应用，即便是在大量采用DCS控制的最现代的工业生产过程中，这类回路仍占总回路80%-90%.这是因为PID控制算法是对人的简单而有效操作的总结和模仿，足以维护一般过程的平稳操作与运行，而且这类算法简单且应用历史悠久，工业界比较熟悉且容易接受。

然而，单回路PID控制并不能适用于所有的过程和不同的要求[4}0 50年代开始，逐渐发展了串级、比值、前馈、均匀和Smith预估控制等复杂控制系统，即当时的先进控制系统，在很大程度上满足了单变量控制系统的一些特殊的控制要求。在工业生产过程中，仍有10%-20%的控制问题采用上述控制策略无法奏效，所涉及的被控过程往往具有强藕合性、不确定性、非线性、信息不完全性和大纯滞后等特性，并存在着苛刻的约束条件，更重要的是它们大多数是生产过程的核心部分，直接关系到产品的质量、生产率和成本等有关指标。随着过程工业日益走向大型化、连续化，对工业生产过程控制的品质提出了更高的要求，控制与经济效益的矛盾日趋尖锐，迫切需要一类合适的先进控制策略。自50年代末发展起来的以状态空间方法为主体的现代控制理论，为过程控制带来了状态反馈、输出反馈、解疆控制、自适应控制等一系列多变量控制系统设计方法}s}.上述多变量控制策略有其自身的不足之处，工业过程的复杂性使得建立其正确的数学模型比较困难。同时，计算机技术的持续发展使得计算机控制在工业生产过程中得到了广泛的应用，强大的计算能力可以用来求解过去认为是无法求解的问题，这一切都孕育着过程控制领域的新突破。

整个80年代，出现了许多约束模型预测控制的工程化软件包。通过在模型识别、优化算法、控制结构分析、参数整定和有关稳定性和鲁棒性研究等一系列工作，基于模型控制的理论体系己基本形成，并成为目前过程控制应用最成功，也最有前途的先进控制策略。近年来，人工智能技术有了长足的长进并在许多科学与工程领域中取得了较广泛的应用。就过程控制而言，专家系统、神经网络、模糊系统是最有潜力的三种工具。专家系统可望在过程故障诊断、监督控制、检测仪表和控制回路有效性检验中获得成功应用。神经网络则可以为复杂的非线性过程的建模提供有效的方法，进而可用于过程软测量和控制系统的设计上。模糊系统不仅是行之有效的模糊控制理论基础，而且有望成为表达确定性和不确定性两类混合并提炼这些经验使之成为知识进而改进以后的控制，也将是先进控制的重要内容。

由于先进控制受控制算法的复杂性和计算机硬件两方面因素的影响，早期的先进控制算法通常是在PC机和UNIX机上实施的。随着DCS功能的不断增强，更多的先进控制策略可以与基本控制回路一起在DCS控制站上实现。国外发达国家几乎所有企业都采用了DCS系统或其它智能化设备来实现对生产过程的控制，并在此基础上通过实施先进控制与优化较大的提升了系统的性能。可以说，高性能控制系统，尤其是DCS系统的普及为先进控制的应用提供了强有力的硬件和软件平台。国外从70年代末就开始了先进控制技术商品化软件的开发及应用，并在DCS的基础上实现先进控制和优化。如爱默生公司的DeltaV和Honeywell公司的TDC3000,其先进控制软件RMPGT和RPID等在现场的实际应用都集中在自己的DCS系统上。传统的PLC由于不支持浮点运算以及先进控制所必须的精确的时间，因此，除了模糊逻辑控制外，其他的先进控制并没有在PLG平台上实现。然而，在过程工业中大多系统使用先进灵活的PLC控制系统，因此1996年Barnes提出了一种基于PC-PLC通讯的混合方式，通过控制网络实现计算机与PLG的通讯，从而实现先进控制。

3、参考文献。

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4、论文提纲。

第一章前言

1. I论文研究的目的和意义

1. 2论文研究的主要内容及工作简述

1. 3国内外文献综述

I. 3. 1先进控制的发展及现状

1 .3 . 2 PLC在工业控制领域的应用

1.3 . 3 PLC基本控制方法

1. 3. 4 PLC模糊控制器

I. 3. 5 PLC预测控制算法

第二章SIMATIC S7-300 PLC及STEP7系统

2.1 SIMATIC 57-300 PLC系统

2.1.1 S7-300 PLC

2.1.2 S7-300 PLC控制系统

2.2 STEP7系统

2.2.1 STEP7功能及结构

2.2.2组态环境及编程语言

2.2.3基本控制算法的实现二

第三章PLC模糊控制器的研究与实现

3.1模糊控制算法与系统

3.1.1模糊控制理论

3.1.2模糊控制系统

3.1.2.1模糊控制器的组成

3.1.2.2模糊控制算法

3.1.2.3模糊控制器的结构

3.2 PLC模糊控制器设计

3.2.1 PLC模糊控制器结构

3.2.2模糊控制器离线部分设计

3.2.2.1模糊控制器离线部分算法设计内容

3.2.2.2基于MATLAB模糊逻辑工具箱的设计

3.2.3 STEP7实现模糊控制器设计

3.2.3.1模糊算法流程图

3.2.3.2模糊算法的功能块

3.2.4 PLC模糊控制器的仿真验证

3.2.4.1仿真系统的建立

3.2.4.2仿真结果验证

第四章PLC预测控制器的研究与实现

4.1广义预测控制算法

4.1.1单值广义预测控制

4.1.2单值广义预测控制律计算

4.2 PLC单值广义预测控制器的设计与实现

4.2.1单值广义预测算法的实现步骤

4.2.2单值广义预测控制器的设计

4.3单值广义预测控制器的仿真验证

4.3.1仿真模型的建立

4.3.2仿真结果分析比较

第五章基于PLC的空调性能检测实验室计算机控制系统

5.1工艺流程与控制方案

5.1.1工艺过程简述

5.1.2控制要求

5.1.3控制方案设计

5.2控制系统结构及配置

5.3监控系统组态设计

5.4 57-300 PLC控制系统设计

5.4.1硬件系统组态

5.4.2 PLC控制程序设计

5、论文的理论依据、研究方法、研究内容。

目前，PLC的应用十分广泛，涉及到过程控制的方方面面。但在控制策略上，它依然沿用传统的PID控制。许多PLC开发商把PID算法做成模块，固化在PLC中。

但从长远角度看，对于一些复杂的控制系统，PID很难满足控制要求，这就需要把先进的控制算法嵌入到PLC的设计中。本课题以此为主要研究内容。

工业过程的复杂性以及对于控制日益提高的要求，各种先进控制算法越来越多地深入到控制领域，但由于PLC的编程目前还限于低级语言(如梯形图)，所以，给在PLC上实现先进控制算法带来了困难。SIEMENS在PLC的编程系统STEP7中提供了比较丰富的功能模块，因此，本课题首先是通过对控制算法的研究与改进和对STEP?功能的开发，使先进控制策略在S7-300 PLC上得以较好的实现。本论文重点研究基于PLC的模糊控制器的实现，这一领域目前研究的比较多，因此在总结前人研究方法的基础上，设计出一个基于PLC的通用的模糊控制器，并使其固化在STEP7软件中。此外，对于PLC预测控制虽已有一些研究，但都仅限于理论方面，尚未给出PLC上实现的实例。本课题也想在此方面有所创新，开发出基于PLC的预测控制实现技术。

本论文第一章简要介绍了课题的来源背景、主要内容、目的意义以及国外相关工作的研究状况等。

第二章介绍了SIMATIC S7-300 PLC的主要特点，系统组成及控制系统的配置与实现，同时介绍了STEP?软件的功能及结构，组态环境，以及一些基本算法的实现方法。

第三章重点阐述了模糊控制的基本理论、模糊控制算法、模糊控制器的结构及设计方法。提出了基于PLC的模糊控制器的实现方法，即采用MATLAB离线设计，PLC在线查询的方式。给出了STEP?实现模糊算法的流程图及部分程序。

最后建立一个过程仿真系统，对PLC模糊控制器进行仿真验证。

第四章介绍了预测控制的基本理论，重点阐述了广义预测控制算法，并结合PLC的特点，提出了基于PLC的单值广义预测控制器的设计方法，给出了STEP7实现单值广义预测算法的步骤与流程图。最后建立一个二阶大滞后的对象模型，构成仿真控制系统，与PID控制进行比较分析，验证PLC预测控制器的有效性。

第五章是作者在研究生期间参加的某空调性能检测实验室基于PLC实现的计算机控制系统，从系统控制方案的设计、系统配置和硬件构成、监控系统的设计等几个方面分别进行了详细的论述。

第六章结论与体会，总结自己在课题研究和项目研究的过程中的一些体会和心得，分析了工作中的不足，提出了以后工作的注意事项，改进方法。

6、研究条件和可能存在的问题。

I.尽快建立样板工程，把己经取得的研究成果应用到工程实际过程中，通过实践检验，发现问题以便不断改进和提高。

2. PLC预测控制器目前只应用了简单的单值广义预测算法，有其自身的局限性，如控制精度不高。目前，应用较为成熟的是MPC算法，因此可以把PLC-MPC控制器作为今后研究的一个重点。

3.对于PLC模糊控制器的改进，主要是在算法上，为了提高控制效果，单纯的模糊算法是不足的，改进型模糊算法如模糊PID可以改善控制器性能，因此可以开发PLC模糊PID控制器。

4.进一步挖掘STEP?软件的功能，开发过程对象仿真模块，给出基于PLC建立仿真系统的方法和步骤，为工业实阮应用缩短调试时间，保证系统的可靠性。

7、预期的结果。

1.通过对先进控制各种算法的分析比较，对先进控制理论有了进一步认识，从中学到了不少解决问题的方法，理解了传统控制方法与先进控制方法的区别。

2.基于PLC实现先进控制与基于PC实现先进控制相比较，最重要的一个优势在于PLC实现先进控制不需要通讯协议，而基于PC实现先进控制，在系统设计和运行之前必须正确的配置PC与PLC之间的通讯协议，因此可以降低系统得开发时间。其次，在系统运行时，在下位机上完成先进控制算法比在上位机完成更具有实时性。在可靠性方面，由于基于PC实现先进控制，现场的数据和信号要经过通讯传给上位机，这难免会出现数据的丢失和信号的误差，从而使系统的控制精度下降，而基于PLC实现先进控制避免了这类现象的发生。

3.西门子57-300 PLC功能强、处理速度快、模块化结构易于扩展，被广泛的应用于自动化控制系统中;其相应开发软件STEP7采用模块化编程方法，提供多种编程语言，丰富的功能模块，能实现较为复杂的功能和算法。因此二者结合 起来，为先进控制的设计与开发提供了很好的软硬件平台。

4. PLC模糊控制器采用MTALAB离线设计和PLC在线查表的方法，把复杂的模糊推理过程交给计算机离线完成，得到模糊控制量查询表供PLC在线调用。此方法将复杂琐碎的模糊控制系统的开发工作变得简单明了，大大缩短了开发周期，同时也提高的PLC控制的实时性，是目前被广泛采用且效果良好的PLC模糊控制器的设计方法。

5. PLC单值广义预测控制器采用简单实用的单值广义预测控制算法，它需要调整参数少、在线计算时间短，可适用于PLC类控制采样周期较短的快速动态过程系统。仿真结果表明：PLC单值广义预测控制器保持了预测控制的性能，控制效果较PID控制有很大改善，同时具有计算量小，响应迅速的优点。

8、论文写作进度安排。

20XX.05-20XX.06 开论文会议

20XX.06-20XX.07 确定论文题目

20XX.07-20XX.02 提交开题报告初稿

20XX.02-20XX.06 提交论文初稿

测控工程论文篇7

关键词：连续梁桥；施工控制；立模标高

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

PC连续梁桥，因为地形适应性强，设计、施工技术成熟，跨越能力大，造价合理，近年来被广泛采用。悬臂浇筑法是修建PC连续梁桥的主要施工方法，而按照这种施工方法施工时桥梁主体会产生复杂的内力和位移，如果不慎重对待它们，桥梁的施工质量、施工安全和运营安全就难以保证。所以加强对连续梁施工的监管力度，其最有效的做法之一就是在连续梁桥主梁线形的监测控制。

1 工程简介

江西省德兴至上饶高速公路项目土建工程B7合同段本合同段为B7合同段，起讫桩号K57+000～K61+364.992，路线全长4.364992Km，主要有大桥226米/2座，中桥322米/4座，涵洞通道34座，合同金额86638877元。论文以此高速公路上的某连续梁为工程依托，该连续梁为三跨一联的PC连续箱梁，全长113. 2米，跨径组成为32. 6m+48m+32. 6m。连续梁的详细几何尺寸见图3. 1所示。

连续梁设计标准：

(1)设计速度：客车200km/h，货车120km/h；

(2)线路情况：双线正线，直、曲线，线间距4.74m~5.0m；

(3)轨底至梁顶高度：0.70m；

(4)地震烈度：基本地震烈度不大于7度（地震动峰值加速度不大于0. 15g)。

2 连续梁桥主梁线形施工监控的实施

施工过程中主梁的标高是反映主梁线形的主要量，为了精确控制施工标高，每个施工截面上布置5个标高测量点，各点位置见图1。其中1号、2号和3号点控制主梁顶面的高程及位置，1号和3号点对称分布，在观测连续梁烧度变化的同时，也可以监测箱梁扭转变形的情况，4号和5号点控制底板标高。立模时利用这些点控制k梁的平面位置，保证主梁中轴线的偏差在合理范围内。

图1 主梁标高观测点分布图（单位：cm)

箱梁顶面三个测点1、2和钢筋制作，钢筋粗细要合适，即耐久又不浪费，为了每次测量的位置相同，钢筋顶端应磨平并露出混泥土15mm，用油漆涂红做标记，纵向布置在距施工梁段端10cm处。4和5号测点放在各节段底模板前端中心线两侧。用来做测点的钢筋要固定好，避免测过初始值的观测点（即钢筋头）发生变动。

2.1测点布置

(1)0号块测点布置

0号块用支架现浇，其标高根据模板预压结果来校制。由于后续梁块都是在0号块的基础上施工的，所以0号块的施工精度要严格控制。

0号块施工完毕后，应对控制网中各点的高程进行平差，然后引测到0号块顶面，作为桥梁高程控制的基准，并定期复测。每个0号块布置9个高程观测点，用于控制连续梁平面位置的坐标基准点最好放在点5处，因为在整个施工过程中此处最稳定。

(2)各梁段的高程观测点布置

由于主梁顶板的标高容易测得，所以利用顶板的标高来控制主梁标高。每个节段各设3个测点，中间1个布置在顶板中线上，左右两侧的2个对称布置在翼缘板上。

2.2观测时间

温度和阳光都会对施工测量造成误差，而这二者不能减轻，只能避开它们的影响，所以标高测量应在早晨日出前进行，以避幵日照的影响，尤其是立模时的标高最好在早晨日出前测量。

2.3观测内容

标高的观测内容主要是根据施工工序来确定，对于那些对主梁标高变化影响品著的工序要观测。所以连续梁挂篮施工中标高观测的是挂篮移动前后、混凝土绕筑前后和钢绞线张拉前后的标高。标高的观测应由具有测量资质的人员来测量，测量仪器要定期校核，为了严格监控，可以制定观测计划，确定测量等级，把关误差大小。

3立模标高的确定

挂篮施工是分段进行的，误差也是随着每一段在积累，所以每一段做好是保证施工质量的关键。对于标高控制，施工时每一梁段的立模标高很重要，因为模板误差将直接导致连续梁的施工误差。这里涉及到如何计算预拱度值，并把它加到模板实际架设的高程中。

立模标高的确定是要全面考虑施工前后哪些因素会影响到施工梁段的标高，这里主要有挂篮的变形、预应力作用和徐变收缩。施工中挂篮的变形量可以由挂篮加载试验测得，在试验时观测挂篮不同部位标高的变化规律，进而推测出挂篮在施工过程中的变形量。图2所示的是根据上述试验数据通过线性回归而来的方程曲线。

图2挂蓝预压数据线性回归曲线和回归方程

图2中的方程式中的未知量是重量，把每一段施工梁段的混泥土重量带入即可推测出该梁段施工时挂篮的变形量，这个变形量即是计算立模标高时用到的模板的变形量。

施工阶段连续梁各节段经调整后最终采用的标高控制值见表1所示。

表1 部分节段立模标高（大桥47号敦）

注：截面位置中的正号表示中跨，负号表示边跨。

5监控结果与分析

通过严格执行上述线形监控办法，连续梁最终顺利合拢，下面通过对比连续梁小跨合拢后桥面实测标高来分析线形监控结果，见图3、图4。

图3 连续梁左侧标高控制点的实测标高值与理论计算值的关系图

悬饶梁段的误差规范规定量为（+15 mm，-5mm)。从图3可以看出，在所有梁段左侧的标高实测值与理论计算值的误差中，有1个为15 mm，有1个14 mm，2个-4mm，其余的控制在（13mm，-3mm)之间，误差较大的占12%。

图4连续梁中心标高控制点的实测标高值与理论计算值的关系图

该连续梁横截面从中心向两侧设有2%的横坡度，故中心线上的标高比两侧的大。从图4可以看出，在所有梁段左侧的标高实测值与理论计算值的误差中，有1个为-5 mm，有3个-4 mm，其余的控制在（12mm，-3mm)之间，误差较大的占12%。

6 结束语

通过结果可以看出在连续梁中跨合拢后，除少数点外，连续梁标高误差均在允许范围内，这就保证了连续梁的施工线形达到设计线形的要求。这些分析数据指导现场施工，不仅保证了施工质量，也为整个施工过程保驾护航，获得了对工程实践具有指导意义的结论。

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测控工程论文篇8

交通运输是国民经济的命脉,是经济建本论文由整理提供设不可缺少的基础设施,高速公路的发展满足了城市间的交通运输需求,对当地经济的发展有着重要的意义。高速公路的通行能力以过硬的质量为基础,高速公路在施工过程中要严格控制施工质量。而测量工作贯穿于高速公路施工的整个过程,直接影响工程进度与质量。本文本论文由整理提供就高速公路的不同施工阶段的测量监理工作重点做一些探讨。

1施工准备阶段的测量监理工作要点

1)首要工作是编制详细的测量监理实施细则,实施细则中的内容应当包括:所有施工部位的测量工作的具体限差要求,测量自检和抽检工作的手段方法,测量工作中应注意的事项及改进措施。细则编制完上报业主,由业主审核并修改。然后召开测量技术会议,会议主要目的是贯彻测量监理实施细则的各项条款并指出测量施工时的注意事项。2)组织交接桩,与设计、施工单位一起将合同段内的所有控制测量点、辅助点、中线桩等进行现场校验,并立即组织承包人进行复本论文由整理提供测。在复测过程中,发现点位与实际有偏移或者埋设不稳定等情况,应立即上报业主和设计单位,协调处理。3)审查承包人的测量技术人员资质。承包人的测量技术人员必须具备一定的业务能力和施工经验。作为测量监理工程师,应当对他们尤其是测量工程师的业务能力进行考察,如发现有不满足要求的,要求承包人进行更换。4)检查承包人的仪器设备。要求承包人上报所使用的测量仪器和设备的名称、数量、型号及正规标定机构出具的标定证书,然后对其上报的仪器设备进行逐一检查,如有不符合要求的,要求承包人更换或增加。按照我的经验,最好还应该对几个同类别仪器进行相本论文由整理提供互比较,避免仪器之间存在读数等方面的误差,而对以后的施工质量造成影响。5)复核图纸。这是一项非常重要的工作,在拿到设计单位提供的设计图纸后,测量监理工程师应该马上对图纸进行复核,尤其对桥梁桩位坐标,路基纵横断面设计标高,桥梁、构造物各部位设计标高,隧道、桥梁和路基衔接处标高进行复核,如果发现问题,及时与设计代表联系。在连云港港东疏港高速公路项目中,我们就在复核过程中发现设计图纸上新光路主线桥0号台的坐标与实际计算出的坐标不符,及时与设计代表联系沟通后,纠正过来,避免了责任事故的发生。

2施工阶段测量监理的要点

2.1施工放样方案的审批

对任何施工部位进行施工测量之前,施工单位必须申报施工放样测量方案,经测量工程师审批后方可组织实施。这项工作需要认真对待,首先要审查测量方案的合理性和可靠性;其次要核算放样数据的准确性。

2.2对报验单的审查和批复

施工方根据批准的施工放样方案进行放样。对工程的任何部分进行平面和高程的放样都必须填写施工放样报验单。测量监理工程师应当进行必要的现场观本论文由整理提供察和巡视,以监督方案的执行,并根据承包人提供的放样资料进行现场抽检,对抽检数据和施工单位的自检数据进行比较,如符合规范要求则签字认可。在这一过程中,还应该注意经常检查控制点尤其是加密控制点的坐标和高程,因为施工现场情况复杂,很容易对控制点造成破坏或产生位移和沉降。

2.3施工过程中的测量监理

为保证施工质量,在施工过程中测量监理工程师应实地指导承包人加强施工过程中的测量工作。首先应该注意对控制点的保护和复测。设计单位提供的一些原始控制点有可能在施工作业范围内,这种情况下就应该要求施工单位的测量人员把这些点及时引到施工作业范围外或者引到施工完的稳定的结构物上,并及时按照规范要求进行加密,以免被破坏而影响测量放样工作。每半年组织一次全线导线点和水准点联测,保证控制点满足施工放样要求,在一些沿海地区或者地质本论文由整理提供条件差的地区,应该适当增加联测频率,比如一个季度全线联测一次,或者在雨季过后增加一次全线联测。在连云港港东疏港高速公路项目中,因为当地的地质条件很差,全线基本都是软土地基,采取后一种做法,在雨季后增加一次全线联测,很好的保证了导线点和水准点的可靠性。在桥梁施工过程中,对于关键部位,如桥梁桩位,结构物轴线等,要做到百分之百的抽检频率。在构造物施工时浇筑大量混凝土,如大跨度箱梁悬臂浇筑施工时,应加强变形观测;浇筑后还应对悬臂梁进行挠度观测,并将这些数据作为下段悬臂箱梁立模的依据。

路基施工过程中的测量监理注意事项:在路基施工前,测量监理工程师应当和业主、施工单位一起对原地面高程进行联测,并与设计图纸上的原本论文由整理提供地面高程进行比较。在施工开始以后,高填方和深挖方是检测的重中之重,每填1m左右或挖1m左右,测量监理工程师就应当去现场检测路线中线和路基宽度。在路基施工过程中,还需要对路基的沉降进行动态观测,以确保路基结构在施工工程中的整体稳定性。

2.4分项工程竣工后的测量监理

在各分项工程完工后,承包人都要在构造物上定出轴线和标点,并将数据资料整理好,填写报验单报测量监理工程师审批。测量监理工程师应该先对数据进行核准,然后到实地测量检查,确保数据在允许限差范围内。

3交工验收阶段测量监理要点

高速公路进入工程收尾和交工验收阶段,往往会出现以下情况:经过长时间的施工,原有导线和水准点难免被破坏或使用不便,此时测量监理工程师必须在路基路槽整理和桥梁桥面铺装施工之前对全线导线点和水准点进行一次全面的复测,将该成果作为桥面本论文由整理提供施工的依据。在路面施工中,测量监理工程师应加强对路面结构层标高的检测力度,确定各结构层的不同设计厚度,同时应保证施工测量人员精心操作,严格控制好横断面上各点标高和左、右宽度。在资料整理中,测量监理工程师必须做好测量台账,及时填写监理日记并上交;保存好所有的原始测量记录,分类归档,作为质量评定和工程结算的重要资料。超级秘书网

4结语

测量监理工作是高速公路工程建设监理的重要组成部分,在高速公路建设三个阶段都有其重点内容,这就要求测量监理人员要有高度的责任感,在平时的工作中要耐心、细致,不能有一点马虎。做好测量监理工作,测量监理人员除了要有扎实的测量专业本论文由整理提供知识外,还必须要掌握与国家工程有关的法律、法规及文件精神,熟悉监理工作的一般理论、原则、方法和程序以及高速公路工程建设与管理的标准和规范,不断扩大自己的知识面,在提高自己的业务能力的同时提高自己的职业修养和职业道德。

参考文献:

[1]章书寿,华锡生.工程测量[M].北京:水利电力出版社,2006.

测控工程论文篇9

[关键词]测量过程 控制图 比对测量

中图分类号：P2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）04-0380-01

1 测量过程控制

测量过程控制的方法包括很多种，本文主要介绍了用核查标准加控制图的方法和比对测量法。

1.1 核查标准的原理

测量过程控制的基本原理就是测量过程对核查标准的响应完全类似于对被测对象的响应。用核查标准不断监视受控的测量过程，将核查标准的数据建立数据库，并采用控制图来分析和检验测量过程是否受控。如果发现超出了规定的控制范围，应对测量过程采取相应的纠正措施，直至测量过程返回到控制范围内，从而达到监控测量过程的目的。

1.2 控制方法

1.2.1 本测量过程的控制图采用平均值法或者极差值法计算，水平方向坐标轴为核查时间坐标t，相邻两点间距表示一个核查间隔，即一个月。垂直方向坐标轴为平均值坐标，平均值取连续三次测量的结果的算数平均值，计量单位为μm。

1.2.2 控制线的确定

1.2.3 在监控过程中，每次重复测量三次，测量结果的平均值的连线即为平均值控制线；每次测量极差值的连线即为极差控制线。

1.2.4 将核查数据填入质量监控控制图模板，控制线会自动生成。

1.2.5 测量过程受控与否的判定

1.2.6 测量失控的处理

1）当发现测量过程出现单方向偏移或失控趋势时，应积极采取预防措施，避免测量过程失控。

2）如果测量过程确已失控，则应及时采取纠正措施，直到测量过程恢复受控。测量过程失控阶段开展的测量工作视为无效（作废）。

3）如果纠正措施无效，则需要对测量标准或测量仪器的性能进行重新评估，如果仍符合预期要求，则可用近期积累的核查标准数据重新计算过程参数并确立新的控制极限。

4）测量过程的“失控”也可能是由核查标准引起的，这种情况下应立即更换核查标准，重新建立过程参数和控制极限。

5）即使测量过程受控，也可以将新积累的测量数据和历史数据合并起来确定新的控制极限，以提高其置信度。

1.2.7 测量过程不合格的处置

1）经过核查（也包括日常抽查），发现本测量过程不合格的信息应报告给车间主管技术工程师，由主管技术工程师对不合格测量过程给予标识。标识的方法是向测量过程实施小组发出不合格书面通知，责令停止该测量过程。

2）测量过程实施小组根据不合格报告，查找原因，实施纠正，必要时，制定纠正措施并实施改进。在完成纠正措施后，报告测量过程控制主管工程师。

3）主管技术工程师再次使用核查标准对纠正措施的有效性进行验证。测量过程被验证合格后，以此次验证日期为起点，按规定的核查间隔调整核查时间，重新纳入正常核查和控制。

从上述实例中可以看出，核查标准加控制线方案可以实时对我厂的曲轴主轴颈进行监控，且形成直径尺寸量值溯源性，便于对曲轴的质量的控制。

2 比对测量

定义：在规定的相同条件下，分别对被测件和标准件进行测量，测量的结果进行比对计算。

2.1 比对测量方法

比对测量可以消除仪器的系统误差，使测量结果更准确，更能反映产品的质量问题。

公式：X实际值=X实测值-（标准实测值-标准）

2.2 实例

千分尺测量轴颈量块

轴颈量块的标准值：210.000mm，用千分尺测量轴颈量块的值为：210.005mm，测量X工件的值为：210.007mm

X实际值=210.007-（210.005-210.000）=210.002（mm）

3 结论

通过核查标准加控制线方案和比对测量方案，使我厂曲轴的质量得到有效的监控，以此同时过程控制方法作为一种主动的闭环控制方法，其控制对象包括人员、设备、环境条件、操作程序等在内的整个测量过程，因而可以确保实验室出具测量结果的可靠性，减少测量误差。

4 测量过程统计控制方法的不足

1）测量过程统计控制方法的基本前提是能够对过程测量过程进行重复采样，因而不适用于诸如单次测试、破坏性试验等特殊测试过程。

2）测量过程统计控制方法需要引入核查标准，且需要进行大量的控制测量，因而需要一定的资金以及人力物力投入。

参考文献

[1] 邹琴 计量保证方案的简化应用[期刊论文]-计量技术，2002（02）

[2] 郑党儿 对JJF 1033-2008《计量标准考核规范》中测量过程统计控制的几点意见和建议[期刊论文]-工业计量，2009（01）

[3] Kegel TM Statistical control of a pressure instrument calibration process[外文期刊]，1996

[4] Everhart JL；Harris，GL Process measurement assurance program for U.S.state metrology laboratories，1998

[5] SOP No.9.Recommended Standard Operating Procedure for Control Charts for Calibration of Mass Standards，2003

测控工程论文篇10

关键词: 城市轨道; 特大桥梁; 连续刚构; 现浇箱梁; 悬臂法; 施工技术

中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：

1.施工控制技术

1.1 施工控制的重要性

在桥梁施工过程中, 由于设计参数误差(如材料特性、截面特性、徐变系数等)、施工误差( 如制造误差、安装误差等)、测量误差及结构分析模型误差等原因, 以及温、湿度和时间等因素的影响, 将导致施工过程中桥梁的实际状态( 线形、内力) 与理想目标存在一定的偏差, 当偏差累积到一定程度时如不及时加以识别和调整, 成桥后的结构安全状态将难以得到保证, 且已施工梁段上的线形误差将永久存在,导致成桥状态偏离设计理想状态。

施工控制就是在悬臂施工过程中, 监测主墩和主梁结构在各施工阶段的应力、变形和温度变化情况, 以及时了解结构实际行为。根据监测数据, 确保结构的安全和稳定, 并通过计算分析来调整确定下一梁段的立模高程, 保证结构受力合理和线型平顺,为大桥安全顺利地建成提供技术保障。

1.2 施工监测系统

施工过程中针对结构设计参数、几何状态、应力、预应力、温度等部分进行监测。

1.3 施工控制流程

大跨度连续刚构桥的施工控制是 “施工-测量-识别-修正-预测-施工”的循环过程, 其基本原则是确保施工过程中大桥结构的安全, 在此前提下再对大桥施工过程的结构变形、应力(变)进行双控,确保大桥最终线形和内力满足预期要求。大跨径梁桥施工过程复杂, 影响参数较多, 如结构刚度、梁段重量、施工荷载、混凝土收缩徐变、温度、预应力等, 求解施工控制参数的理论设计值时都假定这些参数为理想值。为了消除因设计参数取值不确切而引起的施工与设计的不一致性, 就需要在施工过程中对这些参数进行识别和预测。对于重大的设计参数误差, 提请设计方进行理论设计值的修改, 对于常规的参数误差则通过优化进行调整。

1.4 理论计算建模

本工程主桥有限元模型按 61 个步骤计算工况,反映了设计的每个施工过程, 共设 187 个节点、170 个单元、3 种材料特性、15 种几何特性, 节段施工 10 天。

按照施工和设计确定的施工工序, 以及设计提供的基本参数, 应用桥梁结构分析程序对施工过程进行正装计算, 获得以下控制数据的理论值: ①各施工梁段的立模标高; ②各施工梁段的状态变量值, 包括移动挂篮、浇注混凝土、张拉预应力索各工况对应的梁段挠度、控制截面应力、应变等; ③典型状态下如合拢前后状态、二期恒载前后状态全桥标高及控制截面的应力和应变值等。

1.5 施工监控思路

在本工程施工监控中, 把成桥通车 3 年后的主梁状态, 包括应力、线形等作为最终目标, 施工中对应各工况下的主梁各控制截面的应力、标高作为中间控制目标和调整参数的依据; 立模标高作为监控控制和调整重点; 各工况对应产生的主梁挠度变形和应力变化作为观测的着眼点和计算参数分析的出发点。采用基于最小二乘法的最优化参数识别算法,体现桥梁施工的自适应控制思想。

⑴ 采用本工程设计资料和设计参数的规范值,进行正装迭代计算。对成桥和主要施工阶段的变形、设计线形等进行计算并与设计方相互校核对比, 找出两组数据的差别和校核其原因, 反复计算直至两套数据基本接近为止。

⑵ 根据对实际施工情况的观测, 反馈调整桥梁设计参数。通过挂篮的试压结果获得挂篮的变形值,进一步调整其纵梁刚度; 对挠度变形、应力应变的实测值与理论值的偏差, 通过参数识别法拟合出新的设计参数将其缩小, 如主梁容重、弹性模量、梁刚度、混凝土收缩徐变系数等, 依次调整计算下一梁段的控制数据。

1.7 应力监控

⑴ 应变测点布置

每梁跨的支点布置10 个测点, 其它普通节段的中间截面布置 4 个测点;DD068#墩距墩底 2m 断面布置 4 个测点; DD067#墩距承台顶面 2m 及墩顶 2.0m 两个断面各布置 6 个测点。采用埋入式振弦式应力计配合读数仪, 精度在±0.2MPa 以内, 每一施工节段浇筑混凝土前后、预应力张拉前后均进行应力测试。

⑵ 测试方法

根据施工控制实施细则, 在典型控制截面处埋设应变计, 对每一施工梁段的每一工况, 包括移挂篮前后、浇注混凝土前后、预应力张拉前后等都进行应变观测, 并与理论值比较, 以掌握主梁内部应力情况, 确保施工期主梁安全。应变测试程序为: 应变计埋入前检查和测初值-混凝土浇筑后测试初读数-测试混凝土浇筑后工况应变。

1.8 现场温度观测

采用长沙某公司生产的 JMZX-215B 型应变计,测取应变和温度, 每梁跨的支点、#"L、#$L 截面, 各截面布置 10 个测点, DD037#桥墩距墩顶 2m 处截面布置 6 个测点。桥墩应变及温度测点导线顺着桥墩引出至桥面, 箱梁应变及温度测点导线引出桥面,各导线均进行编号和接头保护。

1.9 监控成果

挂篮施工前观测挂篮试压情况, 了解挂篮的弹性变形和残余变形情况; 开始挂篮施工后, 多次观测浇注前后挂篮的变形情况, 对后续立模标高(考虑挂篮变形) 的确定十分重要。在对每一工况及时观测的基础上, 认真分析实测值与理论值的差别, 多方查找原因并及时对相关数据和参数作出调整。本工程施工监控取得了令人满意的结果, 根据测点在各工况下挠度变化曲线(图略)的实测值与理论值, 立模标高误差大部分控制在±5mm 以内, 各工况下的变化值控制在±15mm 以内。

2 结论与评价

该大桥于 2009年 11 月中旬浇筑第 1 节段DD68#墩 0#节段混凝土, 并于 2010 年 8 月初完成最后一个中跨合拢段 DD066#～DD067#墩间合拢段混凝土浇注, 历时一年多的施工监控顺利、圆满完成,根据监测结果并结合理论分析, 可得出如下结论:

⑴ 大桥悬臂浇注施工立模标高误差控制在±5mm 内, 各工况下的变化值控制在±10mm, 满足规范要求;

⑵ 各施工工况下, 实测各截面的应力在控制范围内, 各阶段实测值与理论值较为吻合, 说明结构模型和理论分析方法是准确的;

⑶ 大桥两中跨合拢高差均在 20mm 以内, 小于规范限值, 实现了高精度合拢(以梁底线形为主进行控制), 顺利完成体系转换, 支座设偏量正确, 成桥后的梁体线形美观, 满足设计及规范要求。

总之, 在业主和监理、施工及设计方的支持与配合下, 经多方合作, 顺利完成了大桥施工监控工作,确保大桥安全、高精度合拢, 成桥后的线形和应力均满足设计及规范要求, 达到了施工控制目的和要求。在该大桥施工监控中, 把成桥状态作为施工监控的最终目标; 把施工的中间一系列状态作为中间控制目标和调整参数的依据; 把立模标高作为监控工作控制和调整的重点。

根据对实际施工情况的观测, 反馈调整桥梁设计参数。通过挂篮的试压结果, 获得了挂篮的变形值, 进一步调整挂篮的纵梁刚度; 对挠度变形、应力应变的实测值和理论值间存在的差别, 通过参数识别法拟合出新的设计参数, 使理论值和实测值的差值达到最小, 并依次调整计算下一梁段的控制数据。通过监控实施, 本大桥监控成果如下: 悬臂浇注施工立模标高误差控制在±5mm 内, 各工况下的变化值控制在±10mm; 各施工工况下, 实测各截面的应力在各阶段实测值与理论值较吻合; 两中跨合拢高差均在 20mm 以内, 实现了高精度合拢。通过采取上述几项施工监控技术措施, 有效地解决了轨道交通特大桥梁施工控制的一些难题, 为今后类似工程的施工控制提供了可借鉴的理论数据及施工经验。

参 考 文 献