控制技术论文范文10篇

控制技术论文范文篇1

在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中，交流伺服系统的应用越来越广泛，其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流，而且调试、使用十分简单，因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样，在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统，并充分发挥DSP的高速运算能力，自动完成整个伺服系统的增益调节，甚至可以跟踪负载变化，实时调节系统增益；有的驱动器还具有快速傅立叶变换（FFT）的功能，测算出设备的机械共振点，并通过陷波滤波方式消除机械共振。

一般情况下，这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式，即伺服电机上的编码器反馈既作速度环，也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度，应在最终的运动部分安装高精度的检测元件（如：光栅尺、光电编码器等），即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是：伺服系统只接受速度指令，完成速度环的控制，位置环的控制由上位控制器来完成（大多数全闭环的机床数控系统就是这样）。这样大大增加了上位控制器的难度，也限制了伺服系统的推广。目前，国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统，使得高精度自动化设备的实现更为容易。其控制原理如图1所示。

该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷，伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等)，作为位置环，而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙（如齿轮间隙、丝杠间隙等），补偿机械传动件的制造误差（如丝杠螺距误差等），实现真正的全闭环位置控制功能，获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成，无需增加上位控制器的负担，因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中，开始采用这种伺服系统。

2直线电机驱动技术

直线电机在机床进给伺服系统中的应用，近几年来已在世界机床行业得到重视，并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。

在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台（拖板）之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式，带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。

1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件（如丝杠等），使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。

2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。

3.动刚度高由于"直接驱动"，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时也提高了其传动刚度。

4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车（时速可达500Km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的最大进个速度（要求达60～100M/min或更高）当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达2～10g（g=9.8m/s2），而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1～0.5g。5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。

6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。

7.效率高由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗，传动效率大大提高。

直线传动电机的发展也越来越快，在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品，其中美国科尔摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统，它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动；德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。

3可编程计算机控制器技术

自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）问世以来，PLC控制技术已走过了30年的发展历程，尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展，它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器（PCC）就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。

与传统的PLC相比较，PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小，这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题，它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台，这样应用程序的运行周期则与程序长短无关，而是由操作系统的循环周期决定。由此，它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来，满足了实时控制的要求。当然，这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求，任意修改。

基于这样的操作系统，PCC的应用程序由多任务模块构成，给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求，如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等，分别编制出控制程序模块（任务），这些模块既独立运行，数据间又保持一定的相互关联，这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后，可一同下载至PCC的CPU中，在多任务操作系统的调度管理下并行运行，共同实现项目的控制要求。

PCC在工业控制中强大的功能优势，体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS（分布式工业控制系统）技术互相融合的发展潮流，虽然这还是一项较为年轻的技术，但在其越来越多的应用领域中，它正日益显示出不可低估的发展潜力。

4运动控制卡

运动控制卡是一种基于工业PC机、用于各种运动控制场合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制单元。它的出现主要是因为：（1）为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求；（2）在各种工业设备（如包装机械、印刷机械等）、国防装备（如跟踪定位系统等）、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中，急需一个运动控制模块的硬件平台；（3）PC机在各种工业现场的广泛应用，也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。

运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心，大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地，运动控制卡与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；控制卡完成运动控制的所有细节（包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。

这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行，运动控制卡也形成了一个独立的专门行业，具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现，如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。

控制技术论文范文篇2

1）汽车发动机基本原理和构造

当今世界上的汽车发动机工作过程基本上都由四个冲程组成，即进气、压缩、膨胀和排气。利用燃料和空气的混合气在气缸内燃烧产生的高温高压气体的膨胀，发动机借助于曲柄连杆机构通过曲轴对外输出扭矩而作功。发动机按照所用燃料可分成汽油机、柴油机和燃气发动机；按照点火方式可分成点燃式和压燃式；汽油机按照空气和燃油的比例可分成理论当量燃烧和稀薄燃烧；按照汽油喷射地点可分成中央喷射、进气口喷射和缸内喷射。

发动机的各个部分按其功能可分成燃油供应系统、进气排气系统、点火系统、曲柄连杆传动机构、润滑系统、冷却系统和辅助系统如发电机、起动机、空调压缩机和各种泵等。

发动机工况可分成冷起动、起动后、暖机、怠速、部分负荷、全负荷、加速、减速和倒拖滑行等。这些工况主要根据负荷与转速，结合发动机温度（即冷却液温度）来区分。

2）电子控制在发动机中的重要意义

汽车电子控制始于发动机电子控制。电子控制之于1957年引入发动机以及于1967年商品化，其初衷是为了满足越来越严格的排放法规要求，同时提高汽车的动力性、燃油经济性和舒适性。现代汽车和发动机技术离开了电子控制是不可思议的。电子产品的产值在整个汽车中所占的比例随着汽车级别的提升而升高，可达30以上。

3）发动机电子控制的核心问题

汽油机电子控制的核心问题是燃油定量和点火定时。柴油机电子控制的核心问题是燃油定量和喷油定时。

2．汽车和发动机电子控制系统的组成

汽车和发动机电子控制系统跟其它电子控制系统一样，也是由传感器、电子控制单元（ECU）和执行器组成。

1）传感器

（1）目前汽油机电子控制系统常用的传感器有：

l进气岐管绝对压力传感器（提供进气岐管绝对压力信息供计算负荷等）

l燃油压力传感器（提供油轨燃油压力信息）

l燃油箱压力传感器（提供燃油箱压力信息）

l机油压力传感器（提供机油压力信息）

l冷却液温度传感器提供（提供发动机温度信息）

l进气温度传感器（提供进气温度信息供计算空气密度等）

l空调蒸发器温度传感器（提供空调蒸发器温度信息）

l空调冷凝器温度传感器（提供空调冷凝器温度信息）

l空气流量传感器（提供空气流量信息供计算负荷等）

l节气门位置传感器（提供负荷信息、负荷范围信息、加速减速信息）

l油门踏板位置传感器（提供负荷信息、负荷范围信息、加速减速信息等）

l霍尔传感器（提供转速信息、曲轴位置和相位信息）

l感应式转速传感器（提供转速信息和曲轴位置信息）

l燃油箱液面位置传感器（提供燃油箱液面位置信息）

l爆震传感器（提供发动机机体接收到的振动信息）

l排气再循环阀阀杆位移传感器（提供排气再循环阀开度信息）

l氧传感器（提供过量空气系数l是大于1还是小于1的信息）

（2）目前柴油机电子控制系统常用的传感器有：

l增压压力传感器（提供增压压力信息）

l燃油压力传感器（提供共轨燃油压力信息）

l机油压力传感器（提供机油压力信息）

l冷却液温度传感器（提供发动机温度信息）

l燃油温度传感器（提供燃油温度信息）

l进气温度传感器（提供进气温度信息）

l排气温度传感器（提供排气口和排气管的温度信息）

l空调蒸发器温度传感器（提供空调蒸发器温度信息）

l空调冷凝器温度传感器（提供空调冷凝器温度信息）

l空气流量传感器（提供空气流量信息）

l节气门位置传感器（提供节气门位置信息用于排气再循环控制）

l转角传感器（提供分配泵轴转角信息）

l油门踏板位置传感器（提供负荷信息、负荷范围信息、加速减速信息）

l霍尔传感器（提供转速和曲轴相位信息）

l海拔高度传感器（提供海拔高度信息）

l车速传感器（提供车速信息）

l感应式转速传感器（提供转速信息和曲轴位置信息）

l燃油箱液面位置传感器（提供燃油箱液面位置信息）

l排气再循环阀阀杆位移传感器（提供排气再循环阀开度信息）

l氧传感器（提供过量空气系数l的具体数值）

l压差传感器（提供微粒物捕集器的压差信息）

lNOX传感器（提供排气后处理系统的NOX浓度信息）

2）电子控制单元

电子控制单元（ECU）接受传感器提供的各种信息并加以处理，根据处理向执行器发出指令给，对发动机实施控制。电子控制单元由微型计算机和模拟电路组成。随着发动机技术的不断发展，电子控制单元的信息处理量越来越大，现在所用的芯片已经达到32位，晶体管数量可超过700万个，匹配参数可超过6000个，针脚数目可超过150个。

3）执行器

（1）目前汽油机电子控制系统常用的执行器有：

l电动燃油泵

l电磁喷油器

l点火线圈

l各种怠速执行器

l炭罐控制阀

l排气再循环控制阀

l电动节气门（又称电子油门）

l液压回路电磁阀（用于可变气门定时控制等）

l气动回路电磁阀（用于可变进气管长度控制等）

l全可变气门电子控制执行器

l涡轮增压废气放空控制阀

l电动二次空气泵

l三效催化转化器加热执行元件

l冷却风扇

l空调压缩机电磁离合器

l发动机上的其他辅助设备

（2）目前柴油机电子控制系统常用的执行器有：

l电动输油泵

l各种燃油喷射泵

l喷油量执行器（集成于燃油喷射泵内）

l喷油提前角执行器（集成于燃油喷射泵内）

l燃油切断阀（集成于燃油喷射泵内）

l共轨高压泵

l共轨压力控制阀

l各种共轨喷油器

l单元喷嘴系统和单元泵系统的高压燃油电磁阀

l炽热塞

l排气再循环控制阀

l电动节气门（又称电子油门）

l可变气门控制执行器

l可变进气管长度执行器

l涡轮增压废气放空控制阀

l冷却风扇

l空调压缩机电磁离合器

l发动机上的其他辅助设备

一部分柴油机传感器和执行器集成于燃油喷射设备之内，因所用的柴油喷射设备而异。

3．汽油机基本的电子控制项目

1）燃油定量。这是汽油机最重要的电子控制项目。控制对象是进入发动机的空气与燃油的质量比例，由ECU根据发动机的负荷、转速和冷却液温度等参数决定。负荷就是驾车人对发动机的扭矩要求，通过吸入空气量或油门踏板位置传递给ECU。执行器是电动燃油泵和电磁喷油器。燃油定量影响汽车的动力性、燃油经济性、舒适性、排放和零部件的安全。

2）点火定时。点火定时通常用点火发生时活塞在压缩冲程上止点之前多少度曲轴转角，即点火提前角来表征，也要根据发动机的负荷、转速和冷却液温度等工况参数决定。执行器是点火线圈。点火定时同样影响汽车的动力性、燃油经济性、舒适性、排放和零部件的安全。

3）爆震控制。汽油机爆震会损坏发动机，恶化排放和燃油经济性。通过电子控制避免爆震的主要途径是减小点火提前角。所以爆震控制通过点火定时控制实施。但是过小的点火提前角会影响燃油经济性。爆震控制的目的就是使点火提前角保持在恰好不发生爆震的临界点。

4）油箱蒸发排放物控制。油箱蒸发排放物都是碳氢化合物，是有害物质，必须利用活性炭罐加以吸附，并在适当的时候用新鲜空气清洗活性炭罐。清洗气流通过进气管送入气缸燃烧。并不是任何工况下都可以进行清洗，所以要利用炭罐控制阀对清洗气流加以控制。

4．柴油机基本的电子控制项目

柴油机基本的电子控制项目就是燃油定量和喷油定时。这两者都由喷射设备根据转速、负荷和冷却液温度等信息控制。这里，负荷信息由油门踏板传感器提供。如果说汽油机可以采用，也可以不采用油门踏板位置传感器的话，那么柴油机必须采用。

5．扩展的发动机电子控制项目

1）扩展的汽油机电子控制项目

l可变进气管长度电子控制。用于提高发动机动力性。

l可变气门电子控制。用于提高发动机动力性、经济性和舒适性，降低有害物质排放。

l增压压力电子控制。用于提高发动机动力性和经济性，降低有害物质排放。

l排气再循环电子控制。用于降低发动机氮氧化物排放。

l二次空气电子控制。用于满足欧4以上法规对碳氢化合物和一氧化碳排放的要求。

l三效催化转化器燃油加热或电加热电子控制。用于满足欧4以上法规对排放的要求。

l停车-起动运行电子控制。用于提高发动机经济性和满足欧4以上法规对排放的要求。

l气缸封闭和气门封闭电子控制。用于提高发动机经济性，降低有害物质排放。

l喷油压力和喷油定时控制。用于汽油直喷，提高动力性和经济性，降低有害物质排放。

2）扩展的柴油机电子控制项目

l喷油压力电子控制。用于提高发动机动力性和经济性，降低有害物质排放。

l喷油规律电子控制。用于提高发动机动力性和经济性，降低有害物质和噪声排放。

l多次喷油电子控制。用于提高发动机动力性和经济性，降低有害物质和噪声排放。

l可变进气管长度电子控制。用于提高发动机动力性。

l可变气门电子控制。用于提高发动机动力性、经济性和舒适性，降低有害物质排放。

l增压压力电子控制。用于提高发动机动力性和经济性，降低有害物质排放。

l排气再循环电子控制。用于降低发动机氮氧化物排放。

l停车-起动运行电子控制。用于提高发动机经济性和满足欧4以上法规对排放的要求。

l气缸封闭和气门封闭电子控制。用于提高发动机经济性，降低有害物质排放。

l微粒物捕集器再生电子控制。用于降低发动机微粒物排放。

6．展望和结语

1）发动机电子控制系统是一个非常有潜力的市场。随着排放法规的逐步趋严和燃油经济性要求的逐步提高，发动机技术正在飞速发展，新的电子控制技术还在不断涌现。

2）都说世界制造业的重心正在向中国转移。汽车行业，包括汽车电子行业，也在一定程度上出现了这种趋势。但是，目前中国发动机电子控制系统的原配套产品基本上都出自外资企业。这些企业组装产品用的元件几乎都不是在中国生产的。由此我国丧失了许多GDP和就业岗位。国营和民营企业技术水平低下，只能仿造外资企业的产品，跟在外资企业后面从维修备件市场分一点残羹冷饭。有的甚至还偷偷摸摸地打着外资企业的招牌，干着生产假冒伪劣产品的勾当。这种局面应当扭转。政府应当看到，这个行业的发展将会带来巨大的GDP增长，并创造大量的就业机会。所以政府应当做出规划，对这一行业加以扶植和整顿。

控制技术论文范文篇3

关键词：混凝土；裂缝；干缩；收缩；骨料；水灰比；硬化；添加剂

1.引言

大体积混凝土由于水泥凝结硬化过程中释放出大量的水化热，形成较大的内外温差，当温差较大超过25℃时，混凝土内部的温度应力有可能超过混凝土的极限抗拉强度从而产生温度裂缝，同时混凝土降温阶段如果降温过快，由于厚板收缩，又受到强大的摩阻力，可能导致收缩贯穿裂缝。此外，混凝土本身的收缩也可能造成裂缝的产生。因此大体积混凝土存在的主要问题是裂缝的控制。

2.大体积混凝土的概念

目前国内对于大体积混凝土尚无一个明确的定义。我国有的规范认为，当基础边长大于20m，厚度大于1m，体积大于400m3时称大体积混凝土；有的则认为混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m，或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大，导致裂缝的混凝土为大体积混凝土。

3.大体积混凝土的主要类型

目前主要根据混凝土的种类和要求的性能进行分类。按照混凝土种类主要分为不含钢筋的素混凝土、含钢筋的钢筋混凝土或掺入钢纤维的钢纤维混凝土；按照要求的性能主要分为干硬性混凝土、低流态混凝土、高流态混凝土和常态混凝土等。

4.大体积混凝土的特点及施工技术要求

大体积混凝土结构厚、体形大、钢筋密、一次浇注量大、施工时间长、施工工艺要求高、受环境影响大，浇注完毕后，由于体积过大，造成混凝土水化热大，温度场梯度大，混凝土“内热外冷”极易产生裂缝。工程实践证明，大体积混凝土施工难度比较大，混凝土产生裂缝的机率较多。

5.大体积混凝土裂缝的主要类型

5.1干缩裂缝

混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。是混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。

5.2塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽、两端细，且长短不一，互不连贯状态。常发生在混凝土板或比表面积较大的墙面上，较短的裂缝一般长20～30cm，较长的裂缝可达2～3m，宽1～5mm.从外观分为无规则网络状和稍有规则的斜纹状或反映出混凝土布筋情况和混凝土构件截面变化等规则的形状，深度一般3～10cm，通常延伸不到混凝土板的边缘。

5.3沉陷裂缝

沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致。或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土出现沉陷裂缝。特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。

5.4温度裂缝

温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。混凝土浇注后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升。而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差。较大的温差造成混凝土内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。

6.大体积混凝土裂缝的材料控制技术

6.1水泥的合理选取

优先选用收缩小的或具有微膨胀性的水泥。因为这种水泥在水化膨胀期（1～5d）可产生一定的预压应力，而在水化后期预压应力部分抵消温度徐变应力，减少混凝土内的拉应力，提高混凝土的抗裂能力。

6.2骨料的合理选取

选择线膨胀系数小、岩石弹性模量低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料，这样可以获得较小的空隙率及表面积，从而减少水泥的用量，降低水化热，减少干缩，减小了混凝土裂缝的开展。

6.3尽可能减少水的用量

水对混凝土具有双重作用，水化反应离不开水的存在，但多余水贮存于混凝土体内，不仅会对混凝土的凝胶体结构和骨料与凝胶体间的界面过度区相的结构发展带来影响，而且一旦这些水分损失后，凝胶体体积会收缩，如果收缩产生的内应力超过界面过度区相的抗力，就有可能在此界面区产生微裂缝，降低混凝土内部抵抗拉应力的能力。再者，大体积混凝土一般强度都不是很高。

7.混凝土凝结硬化过程的控制

宏观上，硬化混凝土在约束条件下，收缩变形会产生弹性拉应力，拉应力的近似值最初可假定为杨氏模量和变形的乘积，当诱导拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土材料就会开裂。但事实上，由于混凝土是一种兼具粘性和延展性（徐变）的复杂相组成的非均质材料，一些应力被徐变松弛所释放，混凝土是否产生裂缝是徐变应力松弛后的残余应力所决定。

8.外加剂与掺合材料的控制

8.1粉煤灰

混凝土中掺用粉煤灰后，可提高混凝土的抗渗性、耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗拉强度，抑制碱集料反应，减少新拌混凝土的泌水等。这些诸多好处均将有利于提高混凝土的抗裂性能。但是同时会显着降低混凝土的早期强度，对抗裂不利。试验表明，当粉煤灰取代率超过20%时，对混凝土早期强度影响较大，对于抗裂尤其不利。

8.2硅粉

（1）抗冻性：微硅粉在经过300～500次快速冻解循环，相对弹性模量隆低10～20%，而普通混凝土通过25～50次循环，相对弹性模量隆低为30～73%.（2）早强性：微硅粉混凝土使诱导期缩短，具有早强的特性。（3）抗冲磨、控空蚀性：微硅粉混凝土比普通混凝土抗冲磨能力提高0.5～2.5倍，抗空蚀能力提高3～16倍。

8.3减水剂

缓凝高效减水剂能够提高混凝土的抗拉强度，并对减少混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形等性能起着极为重要的作用。

8.4引气剂

引气剂除了能显着提高混凝土抗冻融循环和抗侵蚀环境的能力外，能显着降低新拌混凝土的泌水，提高混凝土的工作度，降低混凝土的弹性模量，优化混凝土体内微观结构，提高混凝土的抗冻性能。

9.结语

大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素有几种：一是结构型裂缝，由外荷载引起的。二是材料型裂缝，主要由温度应力和混凝土的收缩引起的。目前控制和解决的重点是温度应力引起的混凝土裂缝。

参考文献：

控制技术论文范文篇4

在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中，交流伺服系统的应用越来越广泛，其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流，而且调试、使用十分简单，因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样，在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统，并充分发挥DSP的高速运算能力，自动完成整个伺服系统的增益调节，甚至可以跟踪负载变化，实时调节系统增益；有的驱动器还具有快速傅立叶变换（FFT）的功能，测算出设备的机械共振点，并通过陷波滤波方式消除机械共振。

一般情况下，这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式，即伺服电机上的编码器反馈既作速度环，也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度，应在最终的运动部分安装高精度的检测元件（如：光栅尺、光电编码器等），即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是：伺服系统只接受速度指令，完成速度环的控制，位置环的控制由上位控制器来完成（大多数全闭环的机床数控系统就是这样）。这样大大增加了上位控制器的难度，也限制了伺服系统的推广。目前，国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统，使得高精度自动化设备的实现更为容易。其控制原理如图1所示。

该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷，伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等)，作为位置环，而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙（如齿轮间隙、丝杠间隙等），补偿机械传动件的制造误差（如丝杠螺距误差等），实现真正的全闭环位置控制功能，获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成，无需增加上位控制器的负担，因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中，开始采用这种伺服系统。

2直线电机驱动技术

直线电机在机床进给伺服系统中的应用，近几年来已在世界机床行业得到重视，并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。

在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台（拖板）之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式，带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。

1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件（如丝杠等），使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。

2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。

3.动刚度高由于"直接驱动"，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时也提高了其传动刚度。

4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车（时速可达500Km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的最大进个速度（要求达60～100M/min或更高）当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达2～10g（g=9.8m/s2），而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1～0.5g。

5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。

6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。

7.效率高由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗，传动效率大大提高。

直线传动电机的发展也越来越快，在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品，其中美国科尔摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统，它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动；德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。

3可编程计算机控制器技术

自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）问世以来，PLC控制技术已走过了30年的发展历程，尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展，它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器（PCC）就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。

与传统的PLC相比较，PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小，这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题，它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台，这样应用程序的运行周期则与程序长短无关，而是由操作系统的循环周期决定。由此，它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来，满足了实时控制的要求。当然，这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求，任意修改。

基于这样的操作系统，PCC的应用程序由多任务模块构成，给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求，如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等，分别编制出控制程序模块（任务），这些模块既独立运行，数据间又保持一定的相互关联，这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后，可一同下载至PCC的CPU中，在多任务操作系统的调度管理下并行运行，共同实现项目的控制要求。

PCC在工业控制中强大的功能优势，体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS（分布式工业控制系统）技术互相融合的发展潮流，虽然这还是一项较为年轻的技术，但在其越来越多的应用领域中，它正日益显示出不可低估的发展潜力。

4运动控制卡

运动控制卡是一种基于工业PC机、用于各种运动控制场合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制单元。它的出现主要是因为：（1）为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求；（2）在各种工业设备（如包装机械、印刷机械等）、国防装备（如跟踪定位系统等）、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中，急需一个运动控制模块的硬件平台；（3）PC机在各种工业现场的广泛应用，也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。

运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心，大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地，运动控制卡与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；控制卡完成运动控制的所有细节（包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。

这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行，运动控制卡也形成了一个独立的专门行业，具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现，如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。

5结束语

计算机技术和微电子技术的快速发展，推动着工业运动控制技术不断进步，出现了诸如全闭环交流伺服驱动系统、直线电机驱动技术、可编程计算机控制器、运动控制卡等许多先进的实用技术，为开发和制造工业自动化设备提供了高效率的手段。这也必将促使我国的机电一体化技术水平不断提高。

控制技术论文范文篇5

关键词：伺服驱动技术，直线电机，可编程计算机控制器，运动控制

1引言

信息时代的高新技术流向传统产业，引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业，在这场新技术革命冲击下，产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变，微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合，促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。

随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展，各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注，它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。

在机电一体化技术迅速发展的同时，运动控制技术作为其关键组成部分，也得到前所未有的大发展，国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术（FullClosedACServo）、直线电机驱动技术（LinearMotorDriving）、可编程序计算机控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和运动控制卡（MotionControllingBoard）等几项具有代表性的新技术。

2全闭环交流伺服驱动技术

在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中，交流伺服系统的应用越来越广泛，其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流，而且调试、使用十分简单，因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样，在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统，并充分发挥DSP的高速运算能力，自动完成整个伺服系统的增益调节，甚至可以跟踪负载变化，实时调节系统增益；有的驱动器还具有快速傅立叶变换（FFT）的功能，测算出设备的机械共振点，并通过陷波滤波方式消除机械共振。

一般情况下，这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式，即伺服电机上的编码器反馈既作速度环，也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度，应在最终的运动部分安装高精度的检测元件（如：光栅尺、光电编码器等），即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是：伺服系统只接受速度指令，完成速度环的控制，位置环的控制由上位控制器来完成（大多数全闭环的机床数控系统就是这样）。这样大大增加了上位控制器的难度，也限制了伺服系统的推广。目前，国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统，使得高精度自动化设备的实现更为容易。其控制原理如图1所示。

该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷，伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等)，作为位置环，而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙（如齿轮间隙、丝杠间隙等），补偿机械传动件的制造误差（如丝杠螺距误差等），实现真正的全闭环位置控制功能，获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成，无需增加上位控制器的负担，因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中，开始采用这种伺服系统。

3直线电机驱动技术

直线电机在机床进给伺服系统中的应用，近几年来已在世界机床行业得到重视，并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。

在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台（拖板）之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式，带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。

1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件（如丝杠等），使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。

2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。

3.动刚度高由于"直接驱动"，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时也提高了其传动刚度。

4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车（时速可达500Km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的最大进个速度（要求达60～100M/min或更高）当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达2～10g（g=9.8m/s2），而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1～0.5g。

5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。

6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。

7.效率高由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗，传动效率大大提高。

直线传动电机的发展也越来越快，在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品，其中美国科尔摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统，它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动；德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。

4可编程计算机控制器技术

自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）问世以来，PLC控制技术已走过了30年的发展历程，尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展，它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器（PCC）就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。

与传统的PLC相比较，PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小，这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题，它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台，这样应用程序的运行周期则与程序长短无关，而是由操作系统的循环周期决定。由此，它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来，满足了实时控制的要求。当然，这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求，任意修改。

基于这样的操作系统，PCC的应用程序由多任务模块构成，给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求，如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等，分别编制出控制程序模块（任务），这些模块既独立运行，数据间又保持一定的相互关联，这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后，可一同下载至PCC的CPU中，在多任务操作系统的调度管理下并行运行，共同实现项目的控制要求。

PCC在工业控制中强大的功能优势，体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS（分布式工业控制系统）技术互相融合的发展潮流，虽然这还是一项较为年轻的技术，但在其越来越多的应用领域中，它正日益显示出不可低估的发展潜力。

5运动控制卡

运动控制卡是一种基于工业PC机、用于各种运动控制场合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制单元。它的出现主要是因为：（1）为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求；（2）在各种工业设备（如包装机械、印刷机械等）、国防装备（如跟踪定位系统等）、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中，急需一个运动控制模块的硬件平台；（3）PC机在各种工业现场的广泛应用，也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。

运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心，大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地，运动控制卡与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；控制卡完成运动控制的所有细节（包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。

这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行，运动控制卡也形成了一个独立的专门行业，具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现，如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。

控制技术论文范文篇6

广东省电力系统包括21个地市电网，现有最高运行电压等级为500kV，珠江三角洲地区已形成500kV环网，并以500kV电压与广西联网，以400kV和110kV电压分别与香港和澳门联网。此外，广东电网还向湖南宜章和临武两县以及江西赣南地区供电。

粤中(珠江三角洲地区)地网是广东电网的核心，也是全省最大的负荷中心，该电网与广西、香港等电网互联，除了向珠江三角洲地区提供电力外，还担负着电力交换任务。在粤中地区建设一个强大的500kV电网，对保证广东电网乃至香港电网以及澳门电网的安全运行有着重大意义。目前广东500kV电网东已延伸至汕头西翼，江门——茂名500kV输变电工程正加紧建设，2000年前可望投入使用。

广东省的电力工业已经步入了大电网、高电压和大机组时代。随着整个电网变得越来越复杂，电网规划中以往那种人为臆断和局部最优的规划方式会给电网运行、发展带来隐患，资金盲目使用的可能性加大。结合目前理论的发展，我们认为电网规划是一个受到多种条件约束的、以电网总效益为最终目标的多目标的系统工程。对于这样一个系统，我们认为适宜以控制论为基础，结合信息论、运筹学和系统工程等理论来研究。

从控制论角度来看，电网是一个巨维数的典型动态大系统，它具有强非线性、时变且参数不确切可知、含大量未建模动态部分的特征。另外，电力网络地域分布广阔，大部分元件具有延迟、磁滞、饱和等复杂的物理特性，对这样的系统实现有效决策控制是极为困难的。另一方面，由于公众对新建高压线路的不满日益增强，线路造价，特别是走廊使用权的费用日益昂贵，以及电力网的不断增大，使得人们对电力网络的决策控制提出了越来越高的要求。正是由于电网具有这样的特征，一些先进的控制论思想和技术被不断地引入到电网中来。下面将阐明综合智能控制技术引入电网规划中的必要性和可行性。

1综合智能控制技术

1.1智能控制的概念

迄今为止，智能控制尚无统一的概念，文献［1］有如下归纳：

a)最早提出智能控制概念当推傅京孙教授，他通过对人-机控制器和机器人方面的研究，将智能控制概括为自动控制和人工智能的结合。他认为在低层次控制中用常规的基本控制器，而在高层次的智能决策，应具有拟人化功能。

b)Saridis在傅京孙工作的基础上，提出了三元结构的智能控制理论体系，他认为仅有二元结合无助于智能控制的有效和成功应用，必须引入运筹学，使其成为三元结合，并提出了其递阶智能控制的理论框架。

c)国内蔡自兴教授在研究了上述理论结构以后，从系统的整体性和目的性出发，于1986年提出了四元结构价格体系，将智能控制概括为控制理论、人工智能、运筹学和系统理论4学科交叉。

总之，智能控制是多学科知识的结合，除了从控制论出发来研究它，还可以从信息论、生物学以及社会科学角度来讨论和研究。

1.2综合智能控制技术

综合智能控制一方面包含了智能控制与传统方法的结合，如模糊变结构控制，自适应模糊控制，自适应神经网络控制，神经网络变结构控制等；另一方面包含了各种智能控制方法之间的交叉综合，如专家模糊控制，模糊神经网络控制，专家神经网络控制等。

2一个国外的电网规划专家系统

目前为止，在电网规划方面较成功的综合智能控制技术系统不是很多，其中比较好的有加拿大魁北克水电公司(Hydro-Quebec)的“直流/交流输电网络设计专家系统”。

在80年代末期，随着人员的退休和长期不用，一些60年代和70年代加拿大电网高速发展时期由工程师们获得的大量有关电力系统规划设计的专门知识逐渐被人遗忘，这引起了加拿大电力部门的关注，魁北克水电公司将专家系统技术看成是表达和保存某些目前在人类专家头脑中的专门经验和知识的潜在方法。他们认为在电力系统规划设计领域里，专门知识的损失非常明显，尤其是在电力系统增长缓慢的时期。这些专门知识来自于各门学科，在多层次的电力系统设计决策过程中起着重要的作用。一些选择决策，如发电类型、发电厂位置、输电类型(交流/直流)、电压等级、输电线路的数量型号和补偿设备的数量型号的选择必须根据一些准则仔细权衡，包括可靠性、稳定性、稳态性能、费用和环境状况的准则等。基于此，魁北克水电公司的专家们开发了一个用于输电网络初步设计的专家系统，该专家系统具有以下特点。

2.1目标和预期效益

主要目的是研究使用专家系统(ES)来模仿人类专家在AC/DC输电网络初步设计中的行为的可能性。系统地确定和表达进行一项合格设计所必须的知识，包括符号和数字数据，以及指导该项设计的原理、规则、准则折衷方法和数学模型。合格的设计基于费用、环境状况、稳定性、可靠性和设计灵敏度或鲁棒性等准则。ES原型还应指导用户通过完成设计所需的各步骤，使用户与知识库交互作用，并提供达到每一中间步骤后相应推理路径的解释。预期的主要效益是：

a)专家知识能够保留和传授给未来的工程师；

b)知识可以用更加具体的形式加以表达，而不是一些不明确的、没有根据的判断；

c)将获得得更一致的结果；

d)与人类专家相比，ES可以检查、比较更多的方案，得到更经济的设计；

e)借助于推理解释功能，ES可以作为未来专家的教学和训练工具；

f)作为一种“咨询”手段或者一个对已有设计进行评价和改进的工具，ES对专家将很有帮助；

g)ES将充当进行各种电力系统设备设计的专家系统家族的先驱，作为一种模型，从中抽取更加一般的设计方法论；

h)ES起到收集常常分散在整个设计机构中的知识的作用。

2.2领域专家和知识工程师的交互作用

知识工程师应当具有电力系统分析和设计领域以及人工智能(AI)领域的经验，已经证明两种知识的混合对于从领域专家处抽取和浓缩专家知识非常有效。专家知识来自于电力系统规划工程师，他们具有多年的规划、设计和调试大型工程项目的经验。

2.3对设计的评价因素一个候选的设计必须满足下述条件：

a)DC系统最小故障恢复特性；

b)容许的无线电和谐波干扰要求；

c)故障后的最小稳定判据；

d)稳定电压和无功电源的极限；

e)甩负荷后的暂态过电压极限；

f)可靠性所要求的最小设备冗余度；

g)必须对输入数据变化不敏感(鲁棒性)；

h)必须满足某一最大费用要求；

i)必须适合现有技术。

魁北克水电公司的“直流/交流输电网络网络设计专家系统”已经成功地应用了近十年，并在不断地发展、完善。随着模糊技术和人工神经网络等的迅速发展，综合智能控制技术在电网规划中的应用前景愈来愈广阔。

3电网规划决策系统的分解及协调

电网的建设是资金和技术密集型的工程，线路和设备的经济使用寿命长达数十年之久，所以网络的结构合理与否，对电网的技术性能和经济效益将产生长期的影响。一次规划失误的损失，若干年难以挽回。随着广东省电网的不断发展，如何合理地布局电网已是当前电网乃至整个电力工业发展的重要课题之一。

电网规划需要确定的决策是大量的，而这些决策在时间和空间上是相互影响的。目前，限于各方面条件，无法将其统一在一个模型中考虑。只能将其分解成相对简单的子问题，再通过子问题间的迭代进行协调。按照问题划分，电网规划可分为：负荷预测，网架规划，无功规划，稳定性分析，短路电流分析。

4结束语

电网负担着将电源与用户连接起来的任务。此外为了得到最大的供电可靠性和经济性，它还担负着与邻近地区电力系统联系起来的任务。由于电网设备投资需求大，并且设备寿命长达数十年，从而导致电力系统强烈地受“过去权重”的制约，因此，寻求最佳的电网投资决策以保证整个电力系统的长期优化发展，是电网规划所要达到的目标。

结合本文的论述可以看出，电网这一巨维数的典型动态大系数，具有强非线性、时变且参数不确切可知、含大量未建模动态部分的特征，而我们所要达到的控制效果是一种多目标、滚动优化的动态非量化指标(电网的工程效益)，在这个过程中知识的表示和处理占了较大的比重。这样就需要利用综合智能控制技术去有效地组织有关电网规划的大量知识，进行选优运算，得到优化的决策。目前广东省电力工业局联合华南理工大学电力学院共同开展了“电网规划专家决策系统”的有关理论研究工作，并有望在2000年开发一个有效的基于综合智能控制技术的电网规划决策系统，它的使用将对广东省电网的建设起到积极的促进作用。

参考文献

1黄苏南，邵惠鹤，张钟俊．智能控制的理论和方法［J］．控制理论与应用，1994(4)

控制技术论文范文篇7

关键词列车自动控制,无线通信的列车控制,互联互通

基于通信的列车控制(Communication2BasedTrainControl,简为CBTC)系统采用先进的通信、计算机技术,对列车实现连续控制。它摆脱了轨道电路对列车占用的判别方式,突破了固定闭塞的局限性,可以实现移动闭塞。本文将从列车控制技术的发展着手,探讨无线CBTC的技术经济优势及对于实现互联互通和项目设备国产化的优越性,并对其在国内的应用前景提出了看法。

1列车控制技术的发展和CBTC

列车自动控制(ATC)系统的发展依赖于市场的需求以及各种新兴的技术基础。过去25年中微处理器的发展以及过去5年中移动通信的发展,对ATC技术的发展产生了重要的影响。微处理器的件为基础的系统的演变,而移动通信技术的发展也将极大影响ATC系统发展的进程(见图1)[2]。

图1列车控制技术的发展

无线CBTC采用无线通信系统,通过开放的数据通信网络实现了列车与轨旁设备实时双向通信,信息量大,并通过采用基于IP标准的列车控制结构,可以在实现列车控制的同时附加其它功能(如安全报警、员工管理及乘客信息等)。

目前国际上诸如Alcatel,Alstom,Siemens,Bombardier和Westinghouse等信号供应商。均开发出了各自的CBTC系统并在全球得到了广泛的应用。

2无线CBTC与互联互通

2.1无线CBTC的技术与经济优势

由于无线CBTC可采用移动闭塞的制式,列车能以较小的间隔运行,可使运营商实现“小编组,高密度”的运营模式,这使系统可在同样满足客运需求的基础上,缩短旅客的候车时间,缩小站台长度和候车空间,降低基建投资;同时,由于系统核心通过软件实现,使其在硬件数量上大大减少,因而可以降低维修费用,从而降低系统生命周期成本。

2.2采用无线CBTC可实现互联互通

在城市轨道交通领域,互联互通指的是接口间的列车控制的安全标准、导轨的模型化以及列车控制信息传递协议等。因此,要达到真正的互联互通,就必须重新设计系统接口[3]。由于无线CBTC的各控制子系统间的逻辑接口均通过数据通信系统实现,数据通信系统采用开放式的国际标准后,子系统间的接口也可实现标准化;而通过采用序列号、循环冗余校验等方法进行对安全关联数据的保护和接入防护,可有效保证开放数据通信系统的数据安全,因此采用无线CBTC将会有利于实现互联互通。

在对既有的点式列车自动防护(ATP)传输系统或编码数字轨道电路的改造中,采用无线CBTC对其车载设备和轨旁设备进行一定的改造后(主要是增加网络接口和无线控制子系统),可实现既有信号系统与无线CBTC的叠加,从而达到既有线路与新的无线CBTC线路的互联互通。

通过模块化的结构、强有力的接口设计和事件描述,无线CBTC强调系统应用层和开发层的独立性,而强调应用层之间的接口标准。采取开放式的国际标准可以使国内厂商从系统部分元件的国产化着手(如通信系统等),逐步实现整个系统的国产化。

2.3国外的互联互通项目

2.3.1欧洲的城市轨道交通管理系统UGTMS

城市轨道交通管理系统(UrbanGuidedTransportManagementSystem,简为UGTMS)[4]是由欧洲委员会于2000年提出的一个研究项目,旨在欧洲范围内建立一个城市轨道交通领域内的共同标准和规则,以提高公共交通系统的使用效率和安全,降低系统和社会成本,并使交通系统更加灵活以满足运营商的需要。项目的参与者来自于运营商、系统供应商和科研院校。研究范围包括:信号与联锁、列车控制、列车管理系统、供电监控及维护辅助系统等。UGTMS的目标是定义一个完全开放系统的功能、系统要求及接口的规范。

UGTMS分三个阶段进行:第一个阶段的主要任务是回顾和评价欧洲铁路运输管理系统(ERTMS)的功能需求规格书,进行ERTMS以及柏林、伦敦、马德里、纽约和巴黎的先进项目与UGTMS的基准比较(Benchmarking),定义UGTMS的功能需求规格书(FRS)。第二个阶段将完成FRS,建立系统需求规范书(SRS),建立功能接口标准I/F形式/安装/功能接口规范书(FORMFitFunctionalInterfaceSpecifications,简为FFFIS)。第三个阶段将进行实际规模的示范线试验。

与UGTMS同时进行的还有国际电联IEC(In2ternationalElectro2technicalCommission)的标准化项目IECWG40,旨在建立城市轨道交通线路、线网的交通控制,以及管理系统的功能、系统和接口规范。共有7个国家(法、中、加、日、德、意、美)及15个运营商和供应商参与这个标准化项目。

2.3.2巴黎公共运输局(RATP)的地铁13号线

经过公开招标,RATP选择了阿尔卡特的6530SeltracS30作为地铁13号线的解决方案。该技术将使列车的运行间隔从现有的105s缩至90s。它采用无线数据通信,通过虚拟闭塞方式来提高线路通过能力。系统可实现列车自动运行(ATO)和列车自动防护(ATP)功能。此外,设计上的模块化使系统可实现线路的混合模式运行,并预留了向无人驾驶模式发展的空间。为了不影响线路的正常运营,升级改造工作均在晚间进行。阿尔卡特的系统可以叠加在现有的系统之上,因此可以顺利完成系统的升级改造。13号线将于2005年完成现场测试。

对于互联互通的接口标准,RATP采用开放的国际标准而不是由某个企业作为”领跑者”制定。据悉,巴黎3、5号线的信号系统升级也已开始公开招标,并且这次招标是将系统的车载部分、轨旁部分和通信系统部分分成了5个合同包分别进行招标,其中车载2个,轨旁2个,通信系统1个。

2.3.3纽约地铁(NYCT)的Canarsie线

在Canarsie项目一期中,NYCT要求3个供应商在一个信号改造区段示范其CBTC技术。经过示范,NYCT认为CBTC是最适合改造其信号系统并实现互联互通的方案,并选择了一家供应商(Siemens)作为项目“领跑者”和另外两家供应商(Alcatel,Alstom)作为“跟随者”。在项目二期,CBTC将被安装并作为NYCT的CBTC技术的标准。按照安装合同,“领跑者”必须提供详细的互联互通的接口规范以便两个“跟随者”能按照规范生产兼容产品并进行示范试验。

对于互联互通的气隙接口标准,纽纽地铁采用了由“领跑者”制定的非开放的标准,Alcatel决定购买其通信设备,而Alstom决定开发兼容产品。

3在中国城市轨道交通的应用

3.1在武汉和广州的应用

2002年5月,武汉轻轨率先一步,决定使用阿尔卡特公司的SeltracS40系统。该系统采用移动闭塞技术,能够实施可靠的列车自动监控(ATS)并能使4节编组列车以80km/h的最高速度在高架双线上安全运行。系统通过指挥中心的主电脑控制列车运行,可实现无人驾驶、定点停车和无人自动折返,但为了安全需要仍配备了司机。系统采用车载信号系统,另外仍安装轨旁信号机以作应急用。此外,系统还设有一套“功能后退模式”,以确保在极罕见的情况下系统发生了影响正常运营的故障时运营不会中断。其首期工程将在2004年投入运营。

2003年5月,广州地铁3号线也决定采用SeltracS40作为其列车控制系统。该系统可使列车行驶速度高达120km/h,并大大缩短行车间隔,从而大幅度提高运营效率。该线将在2006年投入运营。

3.2在上海的应用前景

随着通信及计算机技术的不断发展,采用无线CBTC作为新的列车控制技术或替代原有的信号系统已经成为国际上大多运营商的共识。

上海目前的5条轨道交通线路采取了4种不同的信息制式,互不兼容。按照市委和市政府“站高一点,看远一点,想深一步”的精神,考虑到上海市轨道交通即将形成网络的前景,对新建线路信号系统的规范化以及对既有信号系统的升级改造以实现全网的互联互通已经成为当务之急[5]。因此,在选择ATC系统技术与制式时,必须充分考虑以下几点:

第一,有利于实现不同线路间的互联互通,应采取开放式的国际标准而非某一家供应商的标准;

第二,积极吸取国内外的经验教训,开放市场,鼓励竞争,减少备件品种,防止垄断,减少培训,降低系统的生命周期成本,实现系统可持续发展;

第三,对于新建线路,必须充分考虑成本-效益比,以及为将来的系统升级预留空间;

第四,对既有线路的升级改造,必须考虑既有系统的充分利用和近期实施的可能性,分步实施,逐步升级。

无线CBTC具有卓越的技术经济优势,同时由于采取了开放的国际标准,使系统有可能实现互联互通,并有利于实现项目设备国产化,因此无线CBTC在国内的应用前景是十分广泛的。

参考文献

1黄钟.上海城市轨道交通ATC系统的发展策略.城市轨道交通研

究,2003(1):6

2AlcatelTSD.Seltrac移动闭塞系统结构和功能.2003

3PeterLudikar.Takingalogicalapproachoffersinteroperabilitybene2fits.RailwayGazatteInternational.June2002:307

控制技术论文范文篇8

【关键词】EPB电子驻车应用

一、EPB与传统手制动相比的优点

1.1EPB系统可以在发动机熄火后自动施加驻车制动。驻车方便、可靠，可防止意外的释放（比如小孩、偷盗等）。

1.2不同驾驶员的力量大小有别，手驻车制动杆的驻车制动可能由此对制动力的实际作用不同。而对于EPB，制动力量是固定的，不会因人而异，出现偏差。

1.3可在紧急状态下组委行车制动用。

二、EPB的功能

2.1基本功能：通过按钮实现传统手刹的静态驻车和静态释放功能。

2.2动态功能：行车时，若不踩踏板刹车，通过EPB按钮，一样也可以实现制动功能。

2.3“熄火控制”模式：当汽车拔钥匙熄火时，自动启用驻车制动，发动机不打火驻车不能解除。

2.4开车释放功能：当驾驶员开车时，踩油门，挂挡后自动解除驻车。

2.5启动约束：点火关闭，释放约束模式（保护儿童），不用操作制动踏板，即可释放约束模式。

2.6紧急释放功能：当电子驻车没电需要解除驻车时，可用专门的释放工具释放驻车。

三、拉线式EPB的组成及各部件的作用

3.1拉线。拉线和传统的驻车系统中拉线所起的作用完全一样，就是把力从EPB总成传递到驻车制动器上实现驻车功能。拉线式EPB有单拉线和双拉线两种。

单、双拉线有各自的优点和缺点。相比较起来双拉线有较大的拉线效率，拉线行程短，但布置没单拉线灵活，产生相同的拉力，控制器需要加载的力大。工作时，双拉线EPB控制器同时带动两根拉线运动，带动制动器驻车，而单拉线时，EPB控制器是只带动了一根拉线，然后通过拉索平衡器此拉线带动后面的两根拉线驻车。

单拉线式样的EPB，一根拉线带动两根拉线的原理为：第一根拉线的芯线在控制器的带动下产生移动，其带动拉线向右移动，然后因为第一根拉线受力弯曲，第一根拉线通过固定在其拉线护套上面的平衡器带动拉线1向左移动，从而实现了一根拉线带动两根拉线移动的目的。

3.2按钮。通过按或者拉按钮控制EPB驻车和解除驻车，按钮上有背景灯，提醒驾驶者是否已工作。

3.3紧急工具。在EPB因断电不工作时，实现驻车解除功能。

3.4电机。EPB工作时的动力来源，由其来带动齿轮机构工作实现驻车。（有人仅靠电子驻车纸面意思可能会担心驻车后，出现没电的情况怎么办？实际上电子驻车只是靠电触发齿轮机构工作，最终使车长时间驻车的还是机械机构，并且国家法规中也明确要求，驻车要用可靠的机械机构来完成）。

3.5齿轮机构。不同厂家EPB的此部分机构的工作原理不一定相同但其作用是一样的。都是力的传递机构，把力由电机齿轮的转动转化成拉线方向上力。其齿轮结构的工作原理如右图电机带动拉线所在的外齿轮机构和内齿轮机构旋转，因为旋转方向相反，带动连接在内外齿轮机构的拉线运动，实现驻车。

3.6ECU和传感器。ECU用来控制EPB对外的信息交流和反馈。传感器用来感应拉力的大小。

四、EPB总成的工作原理和其功能的实现原理

4.1EPB总成的工作原理。拉线式EPB工作原理为：通过开关给ECU一个通断信号，EPB的ECU控制电机进行旋转，然后由内部的齿轮机构把此力输出到拉线上，由拉线带动制动器进行驻车。

4.2EPB各功能的实现原理

（1）基本功能。最基本的功能，静态释放和静态驻车功能，通过按钮驻车和解除驻车此工作原理简单，也就是上面的EPB工作原理。

（2）EPB卖点之一的动态功能。当车在行车状态，速度大于12km/h,若按下EPB按钮，ECU指挥马达带动拉线驻车，当车轮要抱死，有滑移的倾向时，ECU通过CAN得到这个信号后，会使拉线力减小，以便不使车轮抱死，如此循环，直至车停下为止。虽然EPB有此功能，但各个EPB厂家，并不推荐客户把EPB当作行车制动器使用，并且还明确要求客户，此功能只能在常规制动器失效或不可使用踏板的紧急情况下才能使用，这是因为在行车中，驻车制动器启动后，那么就把制动力全部加在后轮，对后制动器的损害是很大的。

（3）“熄火控制”模式。发动机熄火后，通过CAN把此信息传递给ECU，ECU指挥EPB驻车。

（4）EPB的另一卖点功能：开车释放功能。要实现该功能，则EBP系统需要知道驾驶员是否希望车辆开始行驶。对自动挡车辆来说，EPB可以通过变速器信息及油门信息了解车辆状态。然后ECU指挥EPB释放驻车。而对手动挡车辆来说，原有的配置所能提供的信息无法确认驾驶员的期望。为了实现该功能，需要在车辆上加装档位传感器及离合器传感器。

（5）紧急释放功能。用专门开发的紧急释放工具来实现此功能。工具的工作原理为，用专门开发的EPB工具，先插入紧急工具孔，然后旋转，使齿轮旋转带动涡杆移动，解除驻车。有时为了使解除驻车方便，或者不便于使用刚性的紧急释放工具，也可以使用易曲工具，实现过程为：把紧急释放工具由刚性改成可弯曲的易曲工具，然后根据EPB的布置位置，设计合理的导向管，设计导向管的原则为将来在使用工具时比较方便，不需要拆卸其它零件，或者钻到车下。导向管一端裸露，另一端固定死在电子驻车工具孔上，使用时，取出紧急工具，把工具从导向管裸露端插入，顺着导向管，把工具连接到电子驻车上，然后转动工具摇把，即可释放驻车。在开发易曲工具中需要注意的是：1.工具的易曲长度不能太长否则会因工具弯曲端过长而使传递到电子驻车的力矩解除不了驻车。2.导向管扭曲的幅度不能过于大，否则工具在通过导管时的难度就很大，甚至通不过导管。

五、拉线式EPB的布置

5.1EPB的布置

EPB的布置需要注意以下几点：

（1）若EPB布置在车身下，要设计合理的支架，力求把EPB包起来，防止车底下高速飞起的石子打在EPB壳体上。（2）注意保证EPB周围的温度不能过高，要在其工作温度范围内。（3）注意选择合理的缓冲垫来起到防震的效果。（4)EPB位置的选择，要考虑到将来紧急工具使用的方便性。

5.2拉线的布置

拉线的布置需要注意以下几点：

（1）拉线之间的间隙要求，需要满足一定要求。（2）单拉线式。EPB是由一根拉线带动后面两根拉线来实现驻车的，为了实现一根拉线带动二根拉线，所以布置时一定要保证第一根拉线的末端是可移动的，不能在此处做支架给其固定死。公务员之家

六、结论

EPB是近来研究的重要成果之一。它替代了手驻车制动，用电子按钮实现停车制动，且节省了车厢内部的空间。符合现在消费者们希望在车内安装更多的基本配置和功能的这个趋势。因此设计小巧的EPB倍受青睐。目前电子驻车在国外已应用的比较普遍。在不久的将来电子驻车也会频频装配在中国的汽车上。

参考文献：

舒华，姚国平.汽车电子控制技术.北京．人民交通出版社，2002.

董辉.汽车用传感器.北京：理工大学出版社，1998.

控制技术论文范文篇9

广东奥林匹克体育场是九运会的主会场，设固定观众座位8万席，总建筑面积达14．56万m2，规模巨大，造型新颖，质量标准高，施工难度大，工期短，由广东建工集团总承包施工，本工程(包括场外环境及附属结构)高性能混凝土用量达13万m3。本工程面积巨大的环状结构看台楼层采用现浇混凝土结构，由于其特殊功能要求，花瓣形看台面积达4．25万m。，属超大面积钢筋混凝土结构。看台下各楼层面积分别为：首层3．79万m。，2层2．84万m2，3层1．52万m。，4层1．4万nfl。，5层1．24万m2。看台楼层沿径向设计有6道永久性伸缩缝，其间距超长，约为90m。地下室底板面积近2．5万m。，浇筑混凝土量达1．87万m3，虽然其厚度仅为600mm，但分布其中的众多大承台和底板合在一起浇筑施工，合并后的最大厚度达1．7m，亦属大体积混凝土施工。底板设计有7条后浇带，分为8大块，最大一块面积达4100m。，底板宽约36m，长约120m，底板后浇带间距超长。超长、超大面积及大体积混凝土是本工程结构的重要特色之一，其裂缝控制也就成为工程施工的重点与难点。

2采用高性能混凝土施工技术

本工程混凝土最大输送距离达300m，最大输送高度为60m，为满足泵送混凝土和体育场复杂特殊造型的施工要求，我们大量采用了高性能混凝土施工技术。在体育场北区配置了l台意大利进口的大型现代化搅拌站，产量为90m’／h；南区配置了自动上料和自动称量系统的混凝土搅拌站2座，产量为30~50m3／h。针对本工程的需要，配制高性能混凝土时为了优选原材料和配合比，我们应用“双掺”技术，除提高混凝土的可泵性外，还有意识地预先通过试验确定低收缩率的混凝土配合比，同时减少水泥用量，降低混凝土的水化热和改善其收缩性能。

2．1优选原材料

选用优质的原材料，如底板施工中采用连续级配骨料，增大混凝土的密实度。严格控制混凝土出机和人泵坍落度，随不同施工阶段的设计要求与天气变化情况跟踪调整配合比，详见表1。

2．2采用“双掺技术

在本工程施工中，地下室底板使用KFDN-SP8外加剂，看台楼层等混凝土结构根据具体情况，选用HPM一2高效缓凝减水剂、FE—C2外加剂等，这些高效外加剂具有高减水率和良好的保塑性能。掺外加剂混凝土与基准混凝土的减水效应比较如图1所示。

根据本工程的具体情况，我们分别选用黄埔电厂、广州发电厂等的I级或Ⅱ级粉煤灰，采用粉煤灰这种活性的水硬性材料代替部分水泥，补充泵送混凝土中的细骨料，提高混凝土的抗渗性、耐久性和流动性，并改善其可泵性和降低水化热，从而提高混凝土的后期强度。

2．3配合比选择

混凝土的配合比决定了混凝土的强度、抗渗性、和易性、坍落度、水泥用量、水化热大小、初凝和终凝时间以及混凝土收缩率等性能指标。根据结构的不同特点和设计要求、气候条件，掺人粉煤灰的影响以及施工现场的生产管理状况，采用不同技术指标，由实验室试配确定。

(1)地下室底板施工阶段根据现场条件，对底板混凝土提出以下指标：①坍落度12—14cm；②初凝时间6—8h；③掺加高效减水剂，超量掺加I级粉煤灰，减少水泥用量，降低水化热；④通过试验选定收缩率较小的配合比。为了确保混凝土具有高性能，我们提前对混凝土配合比进行了大量反复多次的试验，取得十几组试配数据，测试了不同配合比混凝土的收缩率及收缩与龄期的关系，并采用钢环试验方法测试混凝土的长期收缩情况。测定混凝土收缩率后，有意识地模拟浇筑一块混凝土试件进行试验，测试其温度变化和收缩率，确定了表2的配合比，其收缩率为0．12％0，且在14d后基本上不再收缩。实践证明，本配合比是成功的，用I级粉煤灰代替部分水泥，大大减少了水泥用量和降低了水化热，在确定了收缩率较小的配比后，据此收缩率确定底板分块的最大长度为45m，相邻块之间混凝土浇筑的时间间隔为14d。

(2)看台楼层选择不同的水泥和多种外加剂进行配合比试验研究，对外加剂的适应性进行对比试验，得出针对不同阶段和不同施工部位的优化配合比。北区采用深圳产FE—C2外加剂掺量为1．6％，黄埔电厂的Ⅱ级粉煤灰掺量为22％，既满足了混凝土的强度要求，又具有良好的可泵性和经济性。南区采用HPM一2高效缓凝减水剂和黄埔电厂的Ⅱ级粉煤灰得出的配合比，即：水泥：混合材：砂：石：水：外加剂=l：0．23：2．17：3．20：0．53：0．016，水泥、砂、石、水、粉煤灰、外加剂用量分别为332，722，1063，176，77，5．28~m3，水胶比0．44％，含砂率40．4％，坍落度145mm，质量密度2370kg／／m3，初凝n,-Jl''''~q5—8h，终凝时间8—10h。

3合理增加施工缝数量以改善约束条件在超大面积现浇底板、看台和楼层中，通过合理增加施工缝数量，降低了约束应力，减少了混凝土收缩，取得良好的效果。

控制技术论文范文篇10

关键词MARX发生器程控电源RS485总线VisualBasic

1引言

脉冲能源装置在加速器、自由电子激光研究、X光闪光照相和粒子聚变等脉冲功率技术研究领域广泛使用，通常使用数量较多，分布较广，同时周围电磁干扰较强，控制操作和参数测量都比较复杂，同时也需要较多的人力来维护。

随着计算机技术的发展，当今世界上基于PC的自动化方案已成为主流，PC在自动化领域的应用正迅速增长，通过将所有的功能集成于这个统一开放的平台上，通过人机界面可以使复杂的控制和数据处理变得更加简单化。

2控制系统硬件构成

整个系统有多台Marx需要控制，每台发生器由充电控制和触发两部分组成，需要控制的量有充电电压的起停控制、电压检测、接地装置的通断控制、触发以及开关上的气压检测等，通过一条总线将将系统中的各个被控量连接在一起，构成一分布式控制系统，这里采用工业上广泛使用的RS485总线，RS485总线是美国电子工业协会（EIA）制定的平衡发送、平衡接收的标准异步串行总线，具有传输距离远、通讯速率高，抗干扰能力强，软硬件支持丰富与现场仪表接口简单，易于实现和扩展等特点，接口总线上可连接32个设备，加中继器后最多可达255个设备，因此完全满足该能源控制要求。控制系统框图如下：

图1控制系统结构图

该系统由一台主控上位机PC和一系列MARX发生器充电电源设备构成，由于环境电磁干扰较为严重，在选择通信介质时可优先采用光纤通信方式，通讯速率57.6kB/s，通讯距离可达1.2km，通过上位机（PC）发送参数及控制命令，给电容器充电到事先设定的电压值（0到100kV之间任意值）。在以上各子设备中，经常要用程控电源去控制MARX发生器的充电电压、充电速度。通过一台工控PC机灵活地控制多台充电电源，以达到控制各MARX发生器充电的目的。针对这一需要，采用带有RS485通信接口的具有线性升压功能的可编程交流电源，该电源内部自带单片机系统和看门狗定时器，每个电源赋予各自独立的地址码用以识别身份，同时它属于正弦波调压，可有效避免采用传统的采用可控硅调压方式时屡次损坏高压变压器的情况，使操作者能够方便灵活地对其进行控制。

每路Marx发生器充电部分包括程控电源、双极性高压变压器，分压器和接地装置等三部分，见图2所示，程控电源给高压变压器初级提供缓慢上升的电压，变压器高压侧经整流后给MARX发生器充电，电压检测是通过10000：1的高压分压器将分压后的信号送给程控电源内部A/D转换，经内部单片机处理，并与设定的电压值进行比较，比较后的结果用来实现自停控制，这样可有效防止通讯故障所造成失控现象。

图2Marx发生器能源部分线路图

3MARX发生器能源制过程

①程控电源接通供电电源时的输出为0伏，开关量输出为假（开路）。

②首先上位机发出各种设置参数到指定地址程控电源。如,上升时间、上升速度、保持时间、充电电压等。

③程控电源收到电压回传命令后，将两路模拟量的值传送到上位机。

④上位机发出启动指令后，指定地址程控电源的输出开始从0伏慢慢线性上升到设定值，保持到指定的时间后关断输出。当上位机发出所有电源都启动指令后，所有程控电源都启动。

⑤上位机发出立即停止指令后，指定地址程控电源的输出立即停止上升，保持到指定的时间后关断输出，当上位机发出所有电源都停止指令时，所有程控电源都立即停止。

⑥上位机发出接地打开指令后，指定地址程控电源的开关量输出为1，电磁铁吸合，当上位机发出所有程控电源的接地都断开命令时，所有程控电源的接地电磁铁都吸合。

⑦上位机发出接地指令后，指定地址程控电源的开关量输出为0，电磁铁释放，当上位机发出所有程控电源都接地时，所有程控电源的接地电磁铁都释放。

4监控软件设计

软件采用VisualBasic6.0编程，作出十分直观的人机界面，采用RS-485通信标准和上述的问答方式进行数据通信，通过上位机向串口读写数据，并通过光纤485总线将各种控制信息传送到现场的每路MARX充电子系统，上位机就可以监控网络上任何一台MARX能源了，予置数值可以分别显示在PC机软件窗口和单片机系统的予置数字表头上。同时，现场实测电压信号也可以实时显示在PC机的界面上。此设计界面直观，而且利于对现场信号进行实时监测。因此，采用本系统，大大提高了现场信号予置精度，对实验操作人员来说人机界面良好，简单易懂。

根据系统功能的要求，上位机需发送2种类型的命令：（1）同期命令，它由定时器触发引起，每隔一个定时周期发送1次，例如发往各充电单元的数据和状态回传命令；（2）非周期性命令，它由操作者按动相应命令按钮引起，非周期性发送。所有命令均采用ASCII码方式传送，为了防止通讯错误，各子机正确收到上位机发来的命令后返回相应的确认字符。

在VB6.0中使用了MSCOMM控件，用来实现串行通信。MSComm控件有很多属性，其中最基本的有以下几个：

Commport属性设置并返回通信端口号，用于指定使用PC机的哪一个串行端口。

Setting属性以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位和停止位。

Portopen属性设置并返回通信端口的状态，用于打开或关闭端口。

Output属性用于发送数据，可以是文本数据或二进制数据。

Input属性从接收缓冲区返回和删除字符，用于接收数据。

本系统VB程序初始化上位机通信程序如下：

mPort=2；选串行端口2

MSComm1.Settings=“57600，n，8，1”''''设置通信参数

MSComm1.OutBufferSize=512''''设置发送缓冲区大小

MSComm1.OutBufferCount=0''''清除输出缓冲区

Mscomm1.Inputlen=0''''读入接收缓冲区全部字符

MSComm1.PortOpen=True''''打开串行端口

由于数据是动态接收，所以数据的处理也是动态进行,程序中使用了一个Timer控件，其命令发出与数据的接收均在Timer控件的定时期间进行，在Timer控件的定时期间依次调用模拟量和状态量返回子过程，同时监视是否有命令按钮按下，当按下某操作命令按钮时调用命令处理子过程，部分程序如下：

PrivateSubTimer1_Timer()

IFCmdPress=TrueThenCallSendCmd''''当按下某操作命令按钮时转入命令处理子过程

UpdateAI更新各模拟量数据的显示

UpdateDI更新各状态量

EndSub

PrivateSubsendCmd()

UpdateDO(Cmd)''''输出控制开关量

………

EndSub

5系统抗干扰问题

监控系统在工业中的应用越来越多，由于现场的电气环境比较复杂，容易形成各种干扰源，特别是在大电流、强脉冲实验环境中，因此研究解决系统抗干扰问题对确保系统的稳定运行有着非常的意义。

该系统中使用RS485总线，RS485总线是采用差分平衡电气接口，本身具有较强的抗电磁干扰能力，但在实际当中仍然会现一些问题，为此应注意以下几个方面：

（1）与远距离上位机通讯采用光纤传输，子机之间不方便采用用光纤传输时，应选择合理的网络拓扑结构。

（2）采用双绞线作为RS485传输线时，虽然对电磁感应噪声有较强的抑制能力，但对静电感应引起噪声的抑制能力较差，因此应选用带屏蔽的双绞线，同时双绞线的屏蔽层要正确接地。

（3）通过在总线两端加入匹配电阻的方法，解决信号反射问题

（4）系统的供电方式有两种：一种是集中供电方式，即电源都引自同一处，另一种是分布式供电，各子设备在安装位置附近取电源，从抗干扰效果的角度讲，应选择集中供电方式，这样可基本消除各处参考电位不等的情况。

6结束语

本文提出的主从分布式多机通信系统硬件电路简单，控制灵活。与其他语言相比，用VB语言实现上位机数据传送的优点是可方便地控制通信对象的选择，具有较大的灵活性，且编程容易。此外，由于RS485总线的通讯方式仍属于串行通讯方式，在通讯速度上有些偏低，在操作上表现为数据刷新时间稍微偏长，当系统子设备较多时，其控制的实时性不很理想，此时需对控制系统作进一步的改进。

7参考文献