控制器設計論文范文

導語：如何才能寫好一篇控制器設計論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1高速握手

USB2.0設備連接到主機后，主機給設備供電并發送復位信號復位設備，之后設備進入全速模式工作，由圖2所示在fullspeed狀態檢測到SE0(linestate[1:0]=00)持續2.5μs后,高速握手開始，設備控制器進入sendchirp狀態，設備向主機發送一個持續時間大于1ms的K(linestate[1:0]=01)信號以檢測主機是否支持高速模式。設備進入recvchirp狀態并準備接收來自主機的JK序列。主機支持高速并檢測到K之后，向設備發送JKJKJK序列以檢測設備是否支持高速模式。設備控制器在recvchirp狀態成功檢測到3對JK序列后高速握手成功，進入到highspeed模式工作；否則，設備以全速模式工作。

2設備掛起

根據USB2.0協議，為了減小功耗，當總線3ms沒有動作時，設備需進入掛起（suspend）狀態，設備在掛起狀態只能消耗小于500μA的電流，并且進入掛起后設備需要保留原來的狀態。(1)全速模式掛起:檢測到總線狀態為SE0達到3ms，設備從fullspeed狀態進入suspend狀態。(2)高速模式掛起：設備工作在高速模式時，由于高速復位和高速掛起都是發送一個大于3ms的總線空閑信號，因此設備需要區分這兩個事件。如圖2，處于highspeed狀態時，設備檢測到總線空閑(SE0)3ms，進入hsrevert狀態。之后檢測總線狀態不為SE0，此后設備掛起。假如在hsrevert狀態后還檢測到SE0持續100μs,則判斷為高速復位，clrtimer2=1。設備狀態轉換到sendchirp狀態，開始設備的高速握手。

3掛起恢復

設備處于掛起狀態時，在它的上行口接收到任何非空閑信號時可以使設備恢復工作[5]。(1)全速掛起恢復：設備從掛起狀態起檢測到的不是持續的J，則恢復到fullspeed狀態，以全速模式工作。(2)高速掛起恢復：掛起時保留著高速連接狀態，highspeed=1且hssupport=1,掛起恢復需要判斷是由總線動作引起還是系統復位引起。設備中測到總線狀態為SE0，說明是由復位引起的掛起恢復，設備狀態進入sus-preset，然后檢測到SE0持續2.5μs后，進入高速握手過程sendchirp狀態；反之，檢測到掛起恢復信號K，則設備從掛起恢復到高速模式。

4復位檢測

集線器通過在端口驅動一個SE0狀態向所連接的USB設備發出復位信號。復位操作可以通過USB系統軟件驅動集線器端口發出復位信號,也可以在設備端RE-SET信號置1，進行硬件復位。(1)設備是從掛起狀態復位：在suspend狀態檢測到SE0時，設備跳轉到suspreset狀態，檢測總線狀態為超過2.5μs的SE0后設備啟動高速握手檢測，即進入sendchirp狀態。(2)設備從非掛起的全速狀態復位：設備在檢測到2.5μs<T<3.0ms的SE0狀態后啟動高速握手檢測。硬件縱橫HardwareTechnique(3)設備從非掛起的高速狀態復位：設備在high-speed狀態檢測到總線上持續時間3.0ms的SE0后，設備狀態轉換到hsrevert，以移除高速終端并重連D+的上拉電阻，此時為全速連接狀態；之后設備需要在100μs<T<875μs的時間內采樣總線狀態,檢測到SE0持續2.5μs后，進入sendchirp狀態，開始高速握手過程。

5仿真及驗證

篇2

1．1控制系統總體結構

為了滿足廢墟災難環境中的控制需求，設計了蛇形機器人控制系統。控制系統上層是監控系統，通過ZigBee無線模塊給主控系統發送控制蛇步態的指令，如蜿蜒、蠕動、翻滾、分體等。主控系統的音視頻信息和慣導、溫度、濕度、壓力、有害氣體等傳感器信息分別通過1．2G無線收發模塊和ZigBee模塊傳輸給監控系統顯示。主控模塊通過ZigBee無線模塊與從控系統進行通信，以控制其實現相關的步態。

1．1．1主控系統

主控系統主要由ARM核微處理器STM32、無線通信模塊以及傳感器組成。主控系統通過無線模塊接收監控系統的控制指令，并根據指令決定搜救機器人的運動步態、運動方向以及到達目標的位置;傳感器收集災難環境中音視頻、溫度、濕度、有毒氣體以及紅外測距信息，微處理器根據測距信息選擇合適的運動步態，并將控制指令通過無線模塊發送給從控系統去執行。

1．1．2從控系統

從控系統使用了和主控制器一樣的高速ARM處理器，可同時控制18路PWM舵機。從控系統通過ZigBee無線模塊從主控制系統獲得控制指令，通過PWM信號控制關節機構運動。

1．2步態控制

Serpenoid曲線用來規劃蛇形機器人的運動軌跡，并確定搜救機器人的驅動函數。

2實驗平臺

2．1蛇形機器人簡介

該機器人具有如下幾個特點:1)采用3D打印而成，既縮短了加工周期又節約了成本;2)通過ADAMS軟件仿真，進行了機械結構設計，直線長度為2m，具有6個正交關節和1個分體機構，腿部具有變形機構，可以進行站立、臥倒、蜿蜒、蠕動、分體、翻滾等步態;3)機器人采用6V，4500mAh的電池供電，確保機器人能夠連續運動0．5h以上。

2．2平臺搭建

按照前文所述，搭建了柔性變形蛇形機器人控制系統的整套硬件電路。

3實驗結果

3．1通信實驗

蛇形機器人上位機監控界面，上位機通過遠程監控搜救機器人自主移動、翻越障礙物、爬坡等實驗，通過無線模塊實時傳輸機器人所處環境的各種傳感器信息，并能綜合各種環境信息通過無線模塊控制機器人運動。實驗驗證了蛇形機器人控制系統可實現多信息的實時準確無線通信，能夠滿足復雜搜救環境的通信需求。

3．2移動性能實驗

經過多次實驗，不斷地調試分別實現了自主柔性變形蛇形機器人蜿蜒、蠕動、分體、翻滾等平面和立體運動步態，運動平穩，曲線平滑，蜿蜒運動速度可達0．5m/s。通過穿越狹小空間、翻越障礙物、爬坡等試驗，驗證了蛇形機器人在不同的環境中，具有良好的多步態運動穩定性和自主移動性能。蛇形機器人在模擬災難場景中的各種運動步態。

4結束語

篇3

【關鍵詞】內部控制設計原則設計理念設計思路動態設計靜態設計

美國COSO委員會（CommitteeofSponsoringOrganizationsoftheTreadwayCommission）在1995年的報告指出：“內部控制是由企業董事會、經理當局以及其他成員為達到財務報告的可靠性、經營的效果和效率以及現行法規的遵守等三個目標而提供合理保證的過程”。它認為內部控制整體構架主要由控制環境、風險評估、控制活動、信息與溝通、監督五要素構成。完善的內控制度是企業成功的保障。一個強有力的內控系統意味著公司能夠提高效率，加強對外部事物的控制能力，人們可以由此得到可靠的相關信息并在合適的時間和地點來使用；好的管理和有效的內控可以保證一個組織隨時處理出現的不利情況，限制其不利影響，也可以給公司成員充分的自由度來發揮其判斷力和想象力，管理錯誤行為帶來的風險，從而幫助公司成功。因此，對企業內控制度設計原則與思路進行研究具有重要的現實意義。

一、企業內控設計原則

企業內控系統要保證企業自身運行和信息處理的高效率，其設計要以國家的政治經濟體制和企業自身的特點為基礎，以法律制度為依據，這是內控制度的基本指導思想?，F代企業內控系統設計原則的確立必須以此作為出發點。

（一）普遍性原則

企業是一定環境下的企業，其生存和發展受到環境的制約。企業環境主要包括政治環境、經濟環境、自然環境、法律環境、管理環境等。企業內控制度的設計也必須充分考慮企業的外部環境，這是企業能夠生存的前提，也是企業內控系統信息輸入與輸出口徑與外界環境相適應的前提。所以企業在制定內控制度時，首先必須考慮我國國情，在宏觀上和我國的經濟發展趨勢取得一致。社會主義市場經濟體制有它的特殊性，它是市場經濟和我國政治體制相結合的產物，具有中國特色。企業處在這樣的政治和經濟環境中，必須了解國家的經濟體制和政治體制，了解我國經濟發展的重點，以國家經濟結構調整趨勢為導向，保證經營活動符合宏觀經濟發展的需要，借助國家對經濟發展的推動力促進本企業的發展，絕對不能逆流而上，只有和國家體制相適應的內控制度才具有生命力。其次內控制度的制定必須以國家的法律法規為依據,不能忽視國家法律法規的存在，更不得與法律法規相抵觸，這是對內控制度設計的最基本要求，也是企業建立一切內控的基本前提。

（二）特殊性原則

如果說內控制度的設計要符合國家的體制與法律制度是普遍性原則，內控制度的設計要與企業自身特點相結合則是特殊性原則。根據矛盾的普遍性和特殊性原理，每個企業都有其特殊性，都有其與眾不同的特點，企業在其規模、所有制形式、從事的生產經營活動、所處的環境、企業的生命周期以及管理形式所表現出來的特殊性，都要求企業內控制度的設計要從企業的實際情況出發，結合企業自身的特點來制定內控制度。這樣制定出來的內控制度才有適應性和可操作性。因此在內控制度制定之前，要對企業有一個完整的了解，根據企業的特點，綜合考慮企業內部的組織結構、項目數量、作業流程及管理形式，構建具有三維立體結構的內控體系。

（三）成本效益原則

成本效益原則就是要求企業必須運用科學化的經營管理方法以降低其成本,提高經濟效益,力爭以最小的控制或管理成本獲取最大的經濟效益。內控的一個重要目標就是提高企業經營的效率，所以在內控制度的設計中要貫徹成本效益原則。在設計內控制度時,首先要正確而精心地選擇控制點，實行有選擇的控制。如果企業不進行控制，企業運行肯定是低效率的，隨著控制點的增加，企業效率逐步提高，但當控制點達到一定數量時，企業再增加控制點，取得的邊際效益是遞減的，因為隨著控制點的增加，企業運行逐漸失去應有的靈活性，體制僵化，導致效率降低；另一方面，隨著控制點的增加，邊際成本逐漸上升，所以與邊際成本等于邊際效益的均衡點相對應的控制點的數量，企業應該選擇最佳控制點數量。如圖1。

其次是要努力降低控制的各種耗費,不應過于強調控制的嚴密性和完整性,應盡量精簡機構和人員,改進控制方法和手段,減少過繁的手續和程序,避免重復勞動,使企業能因工作簡化、效率提高而節省費用。

（四）信息化原則

內控的意義就在于使企業的經濟活動在預先設定的范圍內運行，并根據反饋的信息及時糾正偏差。對于一個控制系統來說,不僅控制主體作用于受控系統,受控系統也會反作用于控制主體,即具有反饋功能?？刂频倪^程就是利用在管理活動中反饋回來的信息,不斷地調整、修正企業經濟活動,使之趨向于控制目標。所以企業內控制度的設計一方面要根據信息反饋過程和各階段的特征，設計合理的流程，實行職能分工、職責分工，保證控制信息傳遞渠道的暢通和信息的正確使用；另一方面，要為信息的傳遞搭建合理的平臺，建立內部控制信息化模式。

（五）系統化原則

企業內控制度是一個系統，它具有整體功能和綜合行為。在進行內控制度設計時，首先應根據系統哲學思想規劃制度，考慮單位整體的需要，以便建立系統、完整與有效的內控制度。其次要考慮各子系統的需要與協調。每個單位的整體均是由相互聯系、相互制約的各個部分和各個環節組成的，各個組成因素既體現出整體共性，又表現出自己的個性，促使子系統的分工與協作是內控制度的目標之一。

二、企業內控設計理念

依照內控制度的設計原則，內控制度設計要以國家的政治經濟體制和企業自身的特點為基礎，以法律制度為依據，這是內控制度的基本指導思想。企業內控制度設計的目的是為了加強對企業風險和管理者決策的控制，保證企業所有者價值最大化。因此，內控制度的設計還應從以下幾個視角來考慮：

（一）所有者視角

根據COSO的定義，內控制度必須有企業董事會、管理當局和員工共同參與。內控制度的最終目的是要保證股東價值最大化，所以在進行內控制度的設計時應該突出所有者的位置，但是目前我國內控制度的設計基本上是站在經營管理者的角度去考慮，把內控制度看成是經營管理者管理的重要手段，著重于企業內部管理職能機構、管理業務活動等控制制度的設計，很少將內控制度的設計與所有者聯系起來，突出表現在企業的組織規劃設計上，不注重董事會、監事會、總經理的設置及相互制衡關系的要求，所有者喪失了對經營管理者的控制權，使內部控制成了經營者“自娛自樂”的活動。所以內控制度的設計必須從所有者的角度重新思考。首先，內控制度的設計必須完善現代企業治理結構，注重對經營者權力的制衡。第二內控制度的設計應該強化對董事會、監事會權力成員身份的確認，使他們真正成為所有者的代言人，以主導者的身份參與企業內控活動。

（二）目標視角

企業進行內部控制是為了實現其經營目標。但目前我國大多數企業內控制度只注重過程，忽視了內控的結果，認為內控就是相互牽制，反而造成企業運行的低效率。所以企業內控活動要圍繞企業目標展開，把企業的組織結構、項目以及業務流程作為一個有機整體來考慮，以目標為軸心進行制度安排。

（三）激勵視角

企業內部控制要依靠企業員工來執行，企業員工尤其是經理層是企業內控的關鍵因素。在企業的日常經營活動中，企業員工作為內控活動的主要執行者和執行情況的反饋者，對企業內部控制的有效執行起著至關重要的作用，直接影響著內控目標的實現。從這個角度考慮，健全的內控制度不僅是對員工行為的規范與約束，還必須包括激勵機制。所以激勵機制應該是企業內控制度的重要組成部分，而且所產生的激勵要有長期效應。

（四）信息化視角

電子技術和因特網的迅速發展，使信息技術作為工具被引入企業活動中，傳統用手工進行信息處理的企業內控系統已不能滿足需要，運用現代信息技術，促進企業內控系統的現代化、信息化是內控制度設計的重要任務。

信息化視角有三方面的含義：第一是依托信息技術，如網絡技術、計算機技術和現代通信技術，設置合適的流程，加快數據采集和處理速度，構建企業內部控制的操作平臺。第二是建立信息庫，主要包括控制內容庫、控制標準庫以及控制對策庫等。控制內容庫以組織、項目和流程為基礎，搭建會計控制、管理控制和法規執行控制體系；內部控制標準庫是企業進行內部控制的依據，主要包含由國家有關部門制訂的法律法規和企業自己根據有關法律法規制定的規章制度；對策庫則是控制事項的處理原則和處理程序。第三是企業內部控制系統要能夠不斷有選擇的從外界環境獲取信息，不斷進行自我完善；同時內部控制系統要能有選擇的向外界提供反饋信息，以便能夠及時糾正、調整偏差，實施控制。

（五）風險視角

根據COSO的報告，風險評估是內控框架的重要組成部分，所以企業內控制度的設計必須體現對風險的管理。由于經濟、行業、政策法規和經營條件持續地變化，每個企業都要面對各種不同的內部和外部風險，因此必須對這些風險進行評估，借以確定和分析企業實現其目標過程中的相關風險，這是企業在前進過程中避免各種錯誤和意外的前提。內部控制作為企業風險管理的組成部分，其制度設計一定要體現企業對風險的管理，這是對企業內控制度設計較高層次的要求。

（六）決策視角

所有的企業都面臨不確定性，不確定性表現為風險和機會，具有侵蝕或提高企業價值的潛在性，管理者面臨的挑戰就是確定企業在竭力增加股東價值的同時，它準備接受多大的不確定性。企業管理者能否有效處理不確定性，能否有效地避免風險、把握機會，直接影響到企業的生存與發展。因此，企業內控制度一定要對管理者的決策行為進行規范和約束，這是企業規避風險的有效途徑。

由以上分析我們可以看出，企業內控制度基本框架的構建思路，是一個從國家層面、企業層面、所有者層面、控制目標層面、經營者層面多層次依次推進的過程，最后才是對企業內部組織、流程和項目等一系列具體內容的設計。在整個機制運行的過程中，企業的信息系統是聯系各個層面的紐帶。企業內控制度基本框架構建的思路可用下圖簡單說明：

三、企業內控設計思路

內控制度設計原則與理念對其設計框架進行了規劃，在進行具體設計的時候，可以針對內控的單個組成要素來設計，也可把企業內控制度作為一個整體進行設計。我們將內控制度設計分成總體設計和單項設計，前者說明一個企業的內控制度的整體結構或組成要素，后者說明構成該整體的每個要素的內容。

（一）總體設計思路

觀察實務可以發現，現代企業的內控制度是一個體系，把企業作為一個整體進行設計是可行的。內控制度的整體設計可采用如下兩條思路：

1.靜態設計

企業內控制度在總體上是組織、項目和流程三個方面的綜合，靜態設計是在綜合考慮這三方面的基礎上進行的制度設計。內控制度設計首先要保證企業組織的有效運行?，F代企業是一個組織，它可以被分成高層、中層、基層和現場四個層次，每個層次由若干單位組成，每個單位有若干成員。從組織角度設計內控制度，需要考慮企業的控制目標，控制環境和控制方式，進而確定企業的管理跨度與管理層次、經濟責任制和崗位職責制度。組織維度設計的好，可以營造良好的內控環境。其次制度設計要確定合理的內控項目。項目是內控制度的基本單位，確定企業內控的項目時，要考慮企業遠景、戰略和經營目標的要求和企業管理水平。另外，內控的項目選擇要涵蓋會計控制、管理控制、業務控制和法規執行控制幾個方面。第三要把項目、組織和流程有機地結合起來。每個項目都是通過組織的層次、單位和成員按照一定的流程、作業和任務的要求來完成的，每一個內控項目都是由組織和流程組成，是一個二維體系，當企業存在多個項目時，就可形成由組織、流程和項目組成的三維立體框架。

2.動態設計

動態設計是過程設計。我們認為，內控制度是一個完整的動態系統，它不僅包括制定，而且包括執行，對執行情況的計量或測試、對計量或測試結果的分析和報告以及對偏差的修正等，這就為內控制度的設計提供了另一條思路。

內控制度的設計首先考慮企業的遠景、戰略和目標，據此設計完成內控制度之后，便是內控制度的執行。實現內控目標的第一步是對內控制度執行情況進行計量或測試，然后將內控制度的執行情況與內控制度進行比較，判斷測試結果是否符合內控制度。如果符合要求，則不需要干預；如果偏差超過控制范圍，則要對偏差進行分析，擬定糾偏措施，并向控制者提供測試報告。

（二）單項設計思路

企業內控制度的單項設計分為按部門設計、按項目設計和按流程進行設計三種形式。

1.按部門設計

部門設計的關鍵是營造良好的控制環境。在進行部門設計時，首先要分析部門在企業中涉及的項目及在項目流程環節中的位置，需要參與的工作任務以及在執行工作任務中可能面臨的風險，并進一步確定關鍵控制點。其次根據控制點確定所要進行的控制活動，進行責任和權利的具體分工，制定業績考核標準。第三建立部門內部以及部門之間的信息與溝通程序，使部門內部和部門之間能夠迅速進行信息交換，取得執行任務時必須的信息。

2.按項目設計

一個項目，有其自身的業務流程，跨越不同的組織部門。在分析項目涉及的部門、部門的層級、部門間的相互關系以及業務流程的基礎上，制定項目內部控制的執行測試方法、測試標準和操作程序。

篇4

本設備筒體較為危險的開孔分別為DN400mm的沖洗水入口DN500mm和人孔。

1．1氣化裝置人孔應力分析

鎖斗人孔的設計為鍛件與筒體內壁齊平結構，筒體壁厚130mm，人孔鍛件尺寸為752mm×145mm。Sv(局部薄膜應力+一次彎曲應力+二次應力+峰值應力)為204．59MPa。

1．2氣化裝置沖洗水入口應力分析

鎖斗沖洗水入口的設計為鍛件與筒體內壁齊平結構，筒體壁厚130mm，沖洗水入口鍛件尺寸602mm×120mm。Sv(局部薄膜應力+一次彎曲應力+二次應力+峰值應力)為198．62MPa。

1．3分析設計結果評定

從分析設計評定結果可以看出，筒體上開孔的最大應力點在筒體上的最大開孔人孔鍛件內側。此處的應力分析結果是控制整個筒體壁厚設計結果的關鍵因素。如果通過人孔結構的優化和改進達到降低最危險處的應力值，從而降低筒體壁厚的目的，將是一種經濟合理的措施。

2設計優化

根據傳統氣化裝置開孔補強公式，筆者想到，如果接管內伸一定的數值，其可以增加開孔補強面積，進而改善筒體開孔處的補強效果，那么這種內伸結構在承受交變載荷的疲勞設備上是否也能起到同樣的效果呢?根據這個構想，筆者進行了一系列的不同人孔結構的應力分析:

①在鎖斗筒體壁厚為130mm、人孔鍛件尺寸為752mm×145mm的情況下，應力分析結果云圖，內伸170mm的應力分析結果;

②在筒體壁厚90mm、人孔鍛件尺寸為652mm×95mm的情況下，應力分析結果云圖，取不同內伸量的應力分析

3筒體壁厚及人孔鍛件厚度設計結構優化分析與結論

3．1分析

在操作壓力為0～6．6MPa的交變載荷下，鎖斗上的最大開孔———人孔處的鍛件采用內伸結構可以有效的大幅降低總應力Sv，筒體壁厚和鍛件尺寸有了進一步優化的可能性。人孔鍛件最大應力值隨內伸量的增大而減小，但是總體應力值變化不大?？紤]到實際制造和設備使用情況，可以適當選擇一個比較合適的人孔鍛件內伸量數值。以不同人孔設計結構，其鋼材耗用量見，可看出人孔設計結構優化的效果。

3．2結論

(1)人孔內伸結構的內伸量增加很大的情況下，應力水平降低并不明顯，而人孔鍛件內伸過多會造成材料的浪費和設備制造難度的加大。故在控制合理應力水平的情況下，盡量減少鍛件內伸量是較為合理的。

(2)以筒體壁厚90mm、人孔鍛件95mm、內伸150mm為例，相同應力水平下，人孔鍛件采用內伸結構與人孔鍛件不內伸結構相比減少了約31．87%的鋼材用量，大大節約了設備的制造成本。

篇5

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計算機理論直流電機速度控制器設計

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篇6

關鍵詞 單片機AVR-ATMEGA16；紅外線對管；車速檢測；L298驅動

中圖分類號TP242 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）54-0202-02

1 方案確定

智能小車控制系統選用AVR-ATMEGA16單片機為控制核心，通過光電編碼器對小車速度進行檢測，將速度反饋給單片機，由單片機對小車驅動直流電機進行轉速控制，從而控制小車的速度并且通過控制PWM脈沖占空比對小車的速度進行調節。當按鍵按下時，啟動小車運行，小車運行過程中由裝在車身的紅外線對管，檢測起始標志線、轉彎標志線、超車標志線，將檢測到的信號后送給單片機，由單片機控制L298驅動左右輪的電機，來控制電機進行轉彎、加速、減速、超車區超車等功能。光電編碼器測出兩輪電機的轉速，送回給單片機來調整小車的行進速度。

2 單元電路設計

2.1 最小系統電路

最小系統選用AVR-ATMEGA16，主要用于對各個模塊進行控制，以保證每個模塊正常運行，此模塊為整個系統的控制核心，通過IO口對接受和發送數據，來實現控制，包括控制PWM波的占空比來控制電機的轉速，光電編碼器將測得的電機轉速送回單片機，紅外線對管檢測的信息送回單片機，來控制小車按要求進行。

2.2 電機驅動電路

設計過程，由于主控芯片上沒有自帶的PWM控制器，通過設計硬件電路和軟件產生PWM波對電機進行控制。首先芯片通過PWM信號開啟關閉通道，電路的有效值功率P如式1所示，只要控制占空比就可改變電機的驅動功率，由單片機的模塊發出不同占空比的信號來控制行進電機，按照要求轉動。一塊L298芯片可同時驅動兩個直流電機， L298的工作電壓為5V~20V，導通電阻為0.12Ω，輸入信號頻率通常小于10K，并且具有短路保護、欠壓保護、過溫保護等功能。從芯片的封裝圖可以看出，可用兩個半橋電路增強其驅動能力，因此該方案可高效率、穩定、精確的控制電機轉動。

式1

式1中: P為有效值功率；

為PWM波占空比；

U為電機供電電壓；

I為流過電機電流。

2.3 光電編碼器測速電路

設計采用光電編碼器來測量電機轉速，光電編碼盤與電動機同軸，電機轉動時帶動光碼盤同速旋轉，可將電機轉動的圈數也即電機輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量，通過計算每秒光電編碼器輸出的脈沖個數即可算出電機的轉速。

2.4 信號采集紅外對管電路

紅外對管是一種利用紅外線的開關管，接收管在接收和不接收紅外線時會出現導通和不道導通兩種狀態，利用電路可以輸出明顯的高低電平變化，CPU通過識別這些變化的高低電平，就可以采取措施對小車進行控制。

3 軟件設計及工作流程

3.1 軟件設計整體介紹

對于小車而言，硬件是小車的軀體，而軟件則是小車的大腦，時刻控制著小車的行駛速度和方向。小車的行駛離不開軟件的控制。由此可見軟件的控制對于小車來講是很重要的。小車運行的快慢與導航的精度全部依靠軟件做的好與否。本設計的軟件設計主要分為兩個部分：小車的運動模型設計和控制器設計。

3.2 簡單運動模型

小車在實際行駛中，主要運動軌跡有兩種情況：直線和曲線行駛。本文對兩種情況都建立了模型；首先當小車直線行駛時，建立小車運動關系圖如圖1所示。

圖1 小車運動關系圖

根據關系圖所示，假設小車運動方向與X軸的夾角、X坐標、Y坐標作為狀態變量，建立運動狀態方程如式所示：

式2

其中，式中VR、VL分別為右輪、左輪的速度， 為小車總體速度，L為左右輪間距。

由于上面的公式具有連續性，而在采樣的過程，只能采取間斷的信號，因此必須對上面的公式進行離散化。設T作為采樣周期，利用光電編碼器在一個周期內測出的脈沖個數可求得第n個周期內小車移動的路程。對式2進行離散化與線性插值可以得到一組遞推公式如式3所示：

式3

其中，式3中的Xn，Yn表示小車在第n次采集的坐標值。當小車行駛的軌跡是直線時直接帶入上面公式就直接可以算出。

3.3 控制器設計

電機控制中，如果只采用開環控制系統控制電機，小車的運行會受外界的障礙物的影響。為了避免這種情況，讓小車能夠穩定的運行，采用增量式光電編碼器形成的測速反饋電路，構成轉速負反饋的閉環系統。它能夠隨著負載的變化而相應的改變電樞電壓，以補償電樞回路電壓降的變化，所以相對開環系統它能夠有效的減少穩態速降。當反饋控制閉環調速系統使用比例放大器時，它依靠被調量的偏差進行控制。因此是有靜差率的調速系統，而比例積分控制器可使系統無靜差的情況下保持恒速，實現無靜差調速。

本論文的控制器，主要利用經典的PID控制器，采取小車的速度和位置雙閉環調速系統；其中，小車的速度是控制器的內環，位置為外環。根據光電編碼器采集左右輪的信號，經過下位機的判斷和處理，從而改變小車的運動速度和方向。從而實現對小車的速度和位置雙閉環調速與導航。

3.4 電機控制

控制電機的運動過程中，主要通過PWM波控制電機的轉速；光電編碼器采集電機的轉速信號，經過施密特觸發器整形后，把信號在反饋給控制器。反饋的轉速與給定轉速比較通過PID算法，把重新計算得來的輸入速度送給電機，電機就會根據這個速度運轉。

4 測試方案及數據分

4.1 測試方案條件

圖2 小車測試跑道

測試在如圖2所示的跑道上面進行，根據小車實際的運行情況記錄不同要求情況下完成誤差及實測數據。小車工作所需電池電壓，12V、5V。

1）分別測試甲、乙小車成功通過跑道的所用的時間，及出跑道的次數，其測試結果如表1所示。

車號

項目 甲車 乙車

成功通過用時T 23s 24s

出跑道次數N 0 0

速度cm/s 47 48

表1小車成功通過跑道測試

2）測試甲、乙兩車按圖 所示位置同時起動，乙車通過超車標志線后在超車區內實現超車功能，并先于甲車到達終點標志線，即第一圈實現乙車超過甲車，測試乙車在超車區內超過甲車的時間。

車號

項目 甲車 乙車

T超車用時 2s 3s

出跑道次數N 0 0

表2

4.2 測試儀器

1）DT9205 數字萬用表；

2）UTD2062 CE 60HZ 1GS/S 數字示波器；

3）QJ-3003SIII 數字可調直流穩壓電源；

4）秒表。

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篇7

關鍵詞：冗余技術，Redundancytechnique，網絡network，通訊Communication

 

前言：目前在熱力汽輪發電機中廣泛應用冗余技術，其特點是自控系統安全可靠，便于集中管理，本文重點從幾個方面介紹汽輪發電機自控設備中冗余技術的安全措施：

1．冗余的控制系統配置

目前萊鋼煤氣-蒸汽聯合循環發電工程自控系統采用ABB公司的AC800FR控制系統，過程站采用冗余的PM803總線控制器和分布式S800I/O，兩個配置完全一樣的AC800控制器可實現控制器1：1冗余，主備控制器之間可無擾動切換。每個控制器上都插有兩個Ethernet網卡，第一個網卡用于連接系統網絡（diginets），而第二個網卡彼此互連以形成專門的冗余通訊鏈接（diginetR）,確保主備控制器之間的冗余信息同步。一旦主控制器故障，備用控制器能迅速無擾的從主控制器中斷點接替工作。

現場過程控制器AC800F、操作員站OS及工程師站ES之間的數據通訊由系統網絡（diginets）來完成，采用標準的TCP/IP協議、RJ45通訊傳輸介質和網絡拓撲布局，控制器上的第一個Etherent網卡提供控制器與系統網絡（diginets）的通訊接口。工程師站上組態好的用戶控制程序由diginets和第一個網卡下載至控制器的RAM中，Ethernet網卡的電池卡槽上裝有RAM后備電池，可在控制器掉電時保持RAM中的用戶控制程序實現上層工業以態網絡通訊和下層Profibus現場總線的冗于，保障通訊數據傳送的穩定安全性。

冗余的CPU過程站處理器，保證數據的正常采集、處理。冗余的網絡通訊技術，信息數據得以暢通無阻。冗余的監控平臺就象運行人員的兩只眼睛，監控設備工況，使運行人員在第一時間內得到信息資料，及時處理故障，保障設備安全運行。

見圖1

圖1 系統網絡圖

2．可靠的并聯式不間斷的冗余供電模式

電源作為設備的動力來源，是設備關鍵性因素。突發性系統供電中斷將會直接導致計算機隨機存儲器中數據丟失，設備停機，造成無法挽回的損失?？刂葡到y中引入不間斷電源UPS，外來兩段母線市電先經過UPS，再分路供給DCS系統及儀表器件。一方面可對輸入電源起到穩壓作用，另一方面當市電故障停電時UPS可在小于5ms時間間隔內利用蓄電池逆變自動切換至由UPS供電，根據所帶負荷及UPS容量大小設計要求UPS至少能夠提供半小時時間。市電恢復正常后，UPS自動切換市電供電模式，從而保障自動控制系統電源始終連續與穩定，徹底解決因電網波動或突發性失電損壞自控設備，影響設備的正常運行，造成無法挽回的損失。

兩臺不間斷工裝UPS電源，正常運行時同時工作，共同分擔負荷。當其中任意一臺故障時，另一臺自動切換至主機狀態，全帶負荷。并聯UPS的軟件和硬件完全一致，其控制電纜形成閉環連接，保證自動控制系統穩定、持續的供電電源。

3．關鍵停機儀表設備參數采用模擬和數字信號相結合的冗余思路

汽輪發電機油壓力低低聯鎖停機參數靈活運用，保護機組工況安全運行。論文格式。論文格式。論文格式。油壓是否正常，作為汽機聯鎖停機的信號，采用了在油進汽輪機軸承末端管道上安裝了油壓檢測壓力開關，其設定值均為30KPa，用于采集開關信號，優點抗干擾能力強，同一位置安裝智能變送器提供模擬信號，優點精度高顯示方便。二者在DCS系統中進行與邏輯關系，再通延時1秒鐘判斷，若二者同時低于設定值30KPa，證實油管路油壓低，則保護機組停機，有效的消除了外界磁場干擾信號源的突發性。見圖2：

圖2邏輯圖

汽輪發電機軸承油溫度采用外裝雙質熱電阻，兩模擬信號同時采集去DCS系統，并判斷溫度可能存在的誤差，邏輯判斷再發出停機指令。更有推力瓦溫度選用內藏式熱電阻，每個瓦塊上安裝四個相同熱電阻信號采集，根據工藝要求靈活運用或四選二、或四選三，并進行溫度斷路或開路邏輯判斷發出停機指令，大大提高了機組連續安全生產。

TSI軸系監測裝置是一種面向汽輪發電機組的多通道監視保護系統，主要監視轉子和汽缸的機械運行參數，如軸振動、軸向位移、脹差、轉速等，輸出的模擬信號至DCS系統顯示、處理報警，輸出的接點信號可用于停機保護。目前，應用最廣泛，技術成熟的美國本特利公司生產的3500系列大型旋轉機械監測裝置。其重要的聯鎖停機信號采用雙傳感器進行數據采集，內部冗于判斷數字量輸出去DCS系統并在程序中判斷，延時控制聯鎖停機，有效的消除了誤信號造成不必要的停機。

結論：生產過程中冗余技術安全可靠、靈活多樣的控制思

參考文獻：1、《汽輪機設備運行》北京：中國電力出版社，1997

2、《熱工自動控制技術問答》北京：中國電力出版社，1996

篇8

【關鍵詞】輪轂電機;多輪驅動電動車;控制系統;設計

1.引言

1886年問世起，汽車大大拓展了人類的活動范圍，對人類社會的發展做出了重大的貢獻，現代汽車工業已經成為許多國家經濟發展的支柱產業之一。到目前為止，以石油為能源的傳統內燃機汽車居絕對多數。然而，這類汽車在帶給人們方便快捷的現代生活的同時，其帶來的能源短缺和環境污染等一系列問題也對社會發展構成了嚴峻的挑戰。節能與環保已經成為全球各國和各大汽車制造商的共同課題。2009年，中國超越美國成為全球第一大汽車生產和消費國，2011年全國汽車銷量超過1850萬輛，繼續穩居全球第一位[1]。2011年中國汽車保有量首次突破1億輛大關，成為僅次于美國全球汽車保有量第二的國家[2]，而且有望在今后若干年繼續保持這種增長趨勢。

目前，對電動汽車的研究還是以對傳統內燃機汽車進行動力改造為主，在結構上僅僅將內燃機替換為電動機，保留原來的動力傳動系統。這樣的結構可以利用電動機的轉矩特性比內燃機更加理想的優點，但是并沒有從根本上改變車輛的動力特性，也沒有充分發揮電動驅動系統所帶來的技術進步。而車輪獨立驅動作為電動汽車的一種理想驅動方式，成為電動汽車發展的一個獨特方向。車輪獨立驅動系統就是將獨立控制的電機與汽車輪轂連接，省掉了各車輪之間的機械傳動環節。電機與車輪之間的連接方式主要有兩種：一是采用軸式連;二是將電機嵌入到車輪內。輪轂電機驅動系統中沒有機械傳動環節和差速器，由電機直接驅動車輪，因此需要對電機的轉矩和轉速進行精確控制，這也是研究的重點和難點所在。汽車的四驅控制系統能夠根據各車輪的轉速、轉矩等信息，控制并分配各輪轂電機輸出扭矩的大小，從而控制各車輪的驅動力和轉速，使汽車具有驅動防滑功能、差速功能、良好的加速性和汽車穩定性。

另外，在輪轂電機驅動系統中，電機和驅動器的體積、功率都較小，這樣既有利于汽車的總體布置，又可以保證良好的離地間隙，改善汽車的通過性。

圖1 米其林輪轂電機結構

2.基于輪轂電機的電動車底盤結構

輪轂電機車輛平臺自身具有的線傳控制特征，使整車布置和控制系統設計具有很大的柔性，這些優勢得到了各國汽車廠商和研發機構的認同并都展開了相關的研究。不過受到安全法規的限制，現在與整車安全相關的線控技術還無法應用到量產車型當中。因此，目前對基于輪轂電機平臺的線控電動汽車的研究主要還是處于概念車的開發和實驗室研究階段。

20世紀90年代初，最引人注目的就是米其林公司推出的主動車輪，其結構如圖1所示。電動輪轂中有兩個電動機，一個向車輪輸出扭矩，另一個則是用于控制主動懸架系統，改善舒適性、操控性和穩定性。在兩個電動機之間還設有制動裝置，動力、制動和懸架都被集成在一起，結構相當緊湊。由于電動機的扭矩易于控制，如果配備四個米其林主動車輪便成為四驅系統，并且可以通過電腦對任何車輪的扭矩進行獨立調節，僅需更多的傳感器和更復雜的程序便能實現。主動車輪的另一個優勢是能提供比傳統汽車更好的被動安全性。由于舍去了發動機和變速箱，車頭的緩沖區將變得高效與充足。

圖2 豐田公司i-unit概念車

圖3 VOLVO公司提出的ACM車輪總成方案

豐田汽車公司從上世紀九十年代末開始進行輪轂電機驅動的純電動車的開發，重點研究基于傳統汽車底盤的輪轂電機電動汽車走向實用化的關鍵技術，如傳統懸架、轉向和制動系統等如何改進設計，以適應輪轂電機在車輪上的安裝，全新結構的輪轂電機電動汽車的車體結構設計等[7]。豐田汽車公司在2005年推出了一款最小型的i-unit概念車，該車重180公斤，由鋰離子電池通過后輪內的輪轂電機驅動[8]。前兩轉向車輪由獨立電機控制，可實現正負90度轉角，車輛最小轉彎半徑達到0.9米。i-unit采用電傳操縱和側面駕駛桿控制，比方向盤反應更加靈敏，車體高度和軸距根據上下車和不同速度駕駛的需要而自動調節，低速行駛時車體升高，駕車者視線幾乎與站立時相同，可以輕松地在人群中穿行，高速時則自動降低重心，保持穩定，減少阻力。

瑞典VOLVO公司Chassis Engineering部門提出一種ACM（Autonomous Corner Module）車輪總成的構想。這種車輪總成集成輪轂電機，雙轉向執行機構，摩擦制動器、主動懸架系統和減震器。根據不同的車輛軸荷和應用場合，通過對執行器參數的調整，ACM可以支持不同類型全線控智能車輛。目前VOLVO已經對這種構想申請了專利保護[15]。

3.多輪驅動電動車的關鍵技術

盡管電動輪獨立驅動的汽車在電動汽車領域存在很大優勢，但卻沒有大規模的普及，甚至沒有出現一款商品化車型。究其原因，除了生產成本偏高的因素外，更主要的是四輪獨立驅動電動汽車在整車動力性及穩定可靠性等技術方面存在諸多問題，欲提高電動輪驅動電動車的整車性能，以下是必須解決的關鍵技術：

（1）輪轂電機及其控制技術。輪轂電機作為四輪獨立驅動電動汽車的動力源，必須具有足夠大的驅動轉矩、合適的轉速以及相應的調速范圍，這樣才能保障電動汽車擁有良好的動力性。

（2）驅動輪之間的電子差速技術。車輪在路面上保持純滾動運動是最理想的狀態，但是當汽車轉彎或在不平路面上行駛時，由于汽車內外車輪的行駛路徑長度不同，如果仍然要求內外車輪轉速一致，必然會造成車輪的打滑和拖行。傳統汽車是使用機械差速器解決這一問題的，它將內外車輪輪速進行重新分配，解決了輪胎過度磨損和功率循環等問題。但是機械差速器具有轉矩平均分配的特性，致使汽車的內外車輪在不同路況下行駛時，極易出現打滑現象。對于四輪獨立驅動的電動汽車各驅動輪之間的差速問題，可以采用電子差速技術來解決，較為常用的電子差速控制方法主要有兩種：基于轉速閉環的電子差速控制和基于轉矩閉環的電子差速控制。目前的研究表明，基于轉矩閉環的電子差速控制較為優越，控制效果較好，但是其控制算法較復雜、應用難度較大。

（3）整車牽引力控制技術。牽引力控制技術直接影響著整車驅動特性的優劣，是必須解決的問題。目前的牽引力控制策略大多是通過控制輪胎的滑轉率來實現的，因為滑轉率與附著系數在一定區域內成線性關系，從而通過調節驅動電機的輸出轉矩來改變車輪的轉速，進而改變了輪胎的滑轉率，使輪胎和地面之間具有良好的附著系數，控制車輪的附著特性，獲得最大的驅動力，使汽車在不同路況下行駛時都具有良好的動力性能。四輪獨立驅動電動汽車各車輪的驅動力可以實現單獨控制，更有利于實現基于滑轉率控制的牽引力控制策略。但是我們也應該認識到在實際運用中，滑轉率的檢測很困難。

（4）轉矩協調控制技術。對于四輪獨立驅動電動汽車，各個驅動輪之間沒有機械部件的耦合關系，它們是獨立存在的動力源。如何保證各驅動輪協調運轉也是必須解決的問題。我們可以設計一個上位控制器，根據汽車的行駛狀態和控制要求，對四個驅動輪重新分配轉矩，這就是轉矩協調技術，其主要包括單電機的轉矩控制和多電機的同步協調控制。簡言之轉矩協調控制技術就是對各驅動輪的轉矩進行協調控制，使車輛安全穩定的行駛。

4.基于CAN總線的多輪驅動電動車控制系統設計

本方案設計的電動汽車系統主要包括系統電源、兩臺輪轂電機控制器和汽車主控制器。整個系統由72V蓄電池供電，蓄電池輸出作為輪轂電機母線，使用DC/DC反激式電源將母線上的高壓轉換為12V和5V的低電壓向各個控制芯片供電。汽車主控制器完成系統輸入信號的采樣、控制算法的運行，使用CAN總線與兩電機控制器通信，為電機控制器分配轉矩;電機控制器按照主控制器給定的轉矩驅動電機運行。

圖4 電動汽車系統的硬件框圖

電動汽車系統的硬件部分設計如圖4所示，反激式電源輸入72V的直流電，轉換成一路5V直流電向主控制器和兩部電機控制器供電，另有一路12V的直流電向電機驅動模塊供電。主控制器通過AD接口和10接口檢測系統輸入，通過CAN總線與兩個電機控制器通信。電機控制器根據接收到的信息通過輸出PWM信號控制電機驅動板上的MOSFET來驅動72V輪Y電機。

電動汽車系統的軟件部分包括電機驅動器中的電機控制程序，主控制器轉向差速運算與轉矩分配程序以及二者基于CANOPEN協議的通信程序，三塊控制器均使用TMS320F28035型MCU。

圖5 主控制器轉矩分配函數流程圖

圖5所示是主控制器轉矩分配函數的流程圖，電動汽車正常直線行駛時，將轉矩平均分配到兩臺輪轂電機上，轉向時需要為兩輪配置不同的轉矩以實現差速控制的目標。在第三章中進行了電動汽車轉向差速算法的研究與仿真，按照3.2小節中的控制策略編寫程序。主控制器在同步窗口期內接收兩電機控制器的速度信號，同步窗口結束之后調用轉矩分配函數。轉矩分配函數首先讀取踏板和方向盤的模擬信號，根據踏板信號確定兩電機的總轉矩，再根據方向盤轉向信號判斷是否需要進行差速計算。如果轉向信號較小，將總轉矩平分給兩電機;如果轉向信號足夠大，則需要進行轉向差速計算，由車速信號和輪速信號得到兩驅動輪的滑轉率，根據兩驅動輪滑轉率之差計算出兩驅動輪轉矩分配的比例，再得到兩輪的實際輸出轉矩。

5.總結

本文對基于輪轂電機的多輪驅動電動車的關鍵技術、底盤布局進行了探討和分析?；谳嗇炿姍C驅動的多輪電動車無需復雜的傳動軸、分動器、差速器等機械裝置，底盤重量大幅減輕且結構簡單、步驟靈活。然而此類底盤對整車的控制系統要求較高，其控制除通常的車輛狀態監測外還擔負著驅動力分配、電子差速等及轉矩控制等功能，因此對控制系統的實時性、可靠性和可擴展性有很高的要求。本文討論了基于CAN總線架構的整車控制系統，給出了其硬件框圖和轉矩分配子系統的流程圖，對后續實用系統的搭建提供了依據和技術支撐。

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篇9

關鍵詞：永磁同步電機；空間矢量控制；數學模型

永磁同步電動機的定子繞組與一般交流電動機的定子繞組相同， 轉子采用永久磁鐵， 因此轉子磁鏈（磁通）是恒定的， 電動機方程（電壓方程、磁鏈方程和轉矩方程）相對于異步電動機來說都較為簡單， 在控制過程中， 磁鏈的觀測模型也不需要進行計算。永磁同步電動機按定子繞組感應電勢波形的情況來分類時， 一般可分為：正弦波永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor， PMSM）和梯形波永磁同步電機（Brushless DC Motor， BLDC）。介于前者在現實中應用更為廣泛， 本論文主要應用的也是正弦波永磁同步電機。永磁同步電動機具有很多優點， 這些優點也在實際應用中得到了很好的發揮， 例如：根據它諧波少、轉矩精度高的特點， 常用于伺服系統和高性能的調試系統；永磁同步電機有轉軸上無滑環和電刷的特點， 這也解決了其它電機因電刷而帶來的使用壽命問題。與此同時， 永磁同步電動機還具有體積小、功率密度高、轉子轉動慣量低、運行效率高、調速范圍寬等諸多優點。值得注意的是， PMSM是一種強耦合、非線性時變的多變量系統， 這也為其控制工作帶來了一定難度， 而加強對其基本構造和工作原理的理解能有助于克服這一問題。

空間矢量控制技術優點眾多， 近幾年發展非常迅速， 尤其在永磁同步電機中的使用， 更是再次凸顯了它的好處。本論文通過對空間矢量控制技術和永磁同步電機的學習及分析， 在熟練掌握相關數學模型的建立和Matlab/Simulink的使用后， 將建立兩種不同坐標系變換的數學模型和基于SVPWM控制技術的永磁同步電動機系統模型， 并在Matlab/Simulink環境中進行仿真。最終與理論分析相比較， 驗證仿真結果的正確性。

1 控制系統結構模型

根據對永磁同步電機SVPWM控制系統的理解及前期研究， 可得到永磁同步電機空間矢量脈寬調制控制系統設計框圖如圖1所示。

圖1 永磁同步電機SVPWM控制系統設計框圖

本控制系統采用的是雙閉環控制， 即速度環和電流環， 由圖1可看到， 其主要構成為：

三個PI控制器（PIController）、兩相旋轉（dq）和兩相靜止坐標系（？琢？茁）坐標變換的變換器（dq/？琢？茁Coordinate Converter）、三相靜止（abc）和兩相旋轉坐標系變換的變換器（abc/dq Coordinate Converter）、逆變器（Inverter）、空間電壓矢量調制器（Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM）。

系統運行過程：給電機輸入一模擬三相定子電流ia、ib、ic，當傳感器檢測到這一電流時， 該三相電流通過abc/dq坐標變換器被變換為實際定子的直軸電id和交軸電iq。

參考定子交軸電流i*q通過比對實際轉速和參考轉速， 再經PI控制器處理后獲得。將參考定子直軸電流i*d設為0， 把上述id、i*d、iq、i*q四個變量比較過后交由PI控制器處理， 從而分別產生定子直軸、交軸電壓Vd和Vq。將得到的電壓量通過dq/？琢？茁坐標轉換器處理后輸入空間電壓矢量調制器， 從而產生一系列觸發脈沖， 以控制逆變器， 驅動其產生三相電壓， 最終驅動永磁同步電機。

2 控制系統仿真分析

永磁同步電機空間矢量脈寬調制控制系統仿真模型如圖2所示， 模型仿真環境為Matlab/Simlink。

圖2 基于SVPWM的PMSM控制系統仿真建模框圖

如圖所示， 系統主要仿真模塊為：

坐標轉換模塊、速度控制器模塊、電流控制器模塊、矢量控制模塊、空間電壓矢量控制模塊、電壓逆變器模塊、永磁同步電機模塊。

系統部分參數為：總仿真時間為0.3S；系統零時段負載起動轉矩TL=5N?m。

（1）速度環閉環時， 系統定子三相相電流、轉速、轉矩、矢量切換時間、矢量所處扇區響應情況。

圖3 轉速閉環時SVPWM控制系統轉矩響應放大圖

圖4 轉速閉環時電機三相定子電流、轉速、轉矩、矢量切換時間

和矢量所處扇區響應圖

由圖4仿真波形， 可以得到結論如下：

a. 系統在0s～0.05s之間轉速響應以斜率20000上升，延遲時間Td=0.025s、上升時間Tr=0.046s、調節時間Ts=0.05s， 無超調量， 系統動態響應快。系統起動時， 帶動負載速度快， 轉速在0.05s內穩定在設定值n=1000r/min。

b. 系統在穩態運行時，0.05s后都進入穩態階段， 系統穩態輸出誤差已趨近零， 反應出該模擬系統控制精度較高， 穩態特性良好， 波形與理論分析結果相符， 靜態性能穩定。

c.系統起動時，定子起動轉矩6.7N?m，系統穩定運行后，定子轉矩穩定在設定值5N?m。轉矩脈動控制在0.2N?m內，系統運行穩定。

（2）速度環開環時，在系統空載情況下給定幅值為±5A的方波參考交軸電流i*q信號時，系統交軸電流、轉速和轉矩響應。

由圖5仿真波形， 可得出結論如下：

在參考交軸電流±5A切換時， 轉矩響應時間為0.00035s， 轉矩動態響應快速。波形符合理論分析， 具有較好的動態特性。

3 結束語

本論文通過對矢量坐標變換、逆變器、空間電壓矢量脈寬調制等技術的原理分析及建模仿真， 主要設計了一個基于空間電壓矢量脈寬調制技術的永磁同步電機控制系統， 并在Matlab/Simulink對其進行仿真模擬。系統設計步驟為：系統構架、模塊設計、系統設計和系統仿真結果分析。在這次完成論文的過程中， 我對所學的電力電子技術、自動控制原理、電機與拖動以及控制系統的MATLAB仿真與設計等知識有了更深層次的理解， 并在學習過程中積累了許多寶貴經驗。從仿真結果的數據和波形來看， 系統的設計完全符合前期設計要求， 驗證了理論的正確性。

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篇10

關鍵詞：人工智能 電氣 自動化控制

人類智能主要要包括三個力面，即感知能力，思維能力，行為能力，而人工智能是指由人類制造出來的“機器”所表現出來的智能。人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力。

1.人工智能應用理論分析

人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI。它是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是門邊沿學科，屬于自然科學和社會科學的交叉。涉及哲學和認知科學、數學、心理學、計算機科學、控制論、不定性論，其研究范疇為自然語言處理，知識表現，智能搜索，推理，規劃，機器學習，知識獲取，感知問題，模式識別，邏輯程序設計，軟計算，不精確和不確定的管理，人工生命，神經網絡，復雜系統，遺傳算法等，應用于智能控制，機器人學，語言和圖像理解，遺傳編程。

當今社會，計算機技術已經滲透到生產和生活的方方面面，計算機編程技術的日新月異催生自動化生產、運輸、傳播的快速發展。人腦是最精密的機器，編程也不過是簡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能將是實現自動化的主要途徑。電氣自動化控制是增強生產、流通、交換、分配等關鍵一環，實現自動化，就等于減少了人力資本投入，并提高了運作的效率。

2.人工智能控制器的優勢

不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去討論。但AI控制器例如：神經、模糊、模糊神經以及遺傳算法都可看成一類非線性函數近似器。這樣的分類就能得到較好的總體理解，也有利于控制策略的統一開發。這些AI函數近似器比常規的函數估計器具有更多的優勢，這些優勢如下

（1）它們的設計不需要控制對象的模型（在許多場合，很難得到實際控制對象的精確動態方程，實際控制對象的模型在控制器設計時往往有很多不確實性因素。例如：參數變化，非線性時，往往不知道。）

（2）通過適當調整（根據響應時間、下降時間、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間比最優PID控制器快1.5倍，下降時間快3.5倍。

（3）它們比古典控制器的調節容易。

（4）在沒有必須專家知識時，通過響應數據也能設計它們。

（5）運用語言和響應信息可能設計它們。論文格式，自動化控制。

（6）它們有相當好的一致性（當使用一些新的未知輸入數據就能得到好的估計），與驅動器的特性無關。論文格式，自動化控制。?，F在沒有使用人工智能的控制算法對特定對象控制效果非常好，但對其他控制對象效果就不會一致性地好，因此對具體對象必須具體設計。

3.人工智能的應用現狀

（1）優化設計電氣設備的設計是一項復雜的工作，它不僅要應用電路、電磁場、電機電器等學科的知識，還要大量運用設計中的經驗性知識。傳統的產品設計是采用簡單的實驗手段和根據經驗用手工的方式進行的。因此，很難獲得最優方案。隨著計算機技術的發展，電氣產品的設計從手工逐漸轉向計算機輔助設計（CAD），大大縮短了產品開發周期。人工智能的引進，使傳統的CAD技術如虎添翼，產品設計的效率及質量得到全面提高。

用于優化設計的人工智能技術主要有遺傳算法和專家系統。遺傳算法是一種比較先進的優化算法，非常適合于產品優化設計，因此電氣產品人工智能優化設計大部分采用此種方法或其改進方法。

（2）智能控制的功能實現

①數據采集與處理：對所有開關量、模擬量的實時采集，并能按要求處理或存貯。

②畫面顯示：模擬畫面真實顯示一次設備和系統的運行狀態，可實時顯示電流、電壓等所有模擬量、計算量、隔離開關、斷路器等實際開關狀態及掛牌檢修功能，能生成歷史趨勢圖。

③運行監視：具有對各主要設備的模擬量數值、開關量狀態的實時智能監視，有事故報警越限和狀態變化事件報警，事件順序記錄、聲光、語音、電話圖象報警。

④操作控制：通過鍵盤或鼠標實現對斷路器及電動隔離開關的控制，勵磁電流的調整。按順控程序進行同期并網帶負荷或停機操作。系統對運行人員的操作權限加以限制，以適應各級運行值班管理。

⑤故障錄波：模擬量故障錄波，波形捕捉，開關量變位，順序記錄等（包括主要輔機）。論文格式，自動化控制。。

⑥在線分析：不對稱運行分析、負序量計算等。

⑦在線參數設定及修改：保護定值包括軟壓板的投退。

⑧運行管理：操作票專家系統，運行日志，報表的生成及存儲或打印，運行曲線等。

人工智能控制技術在自動控制領域的研究與應用已廣泛展開，但在電氣設備控制領域所見報道不多?？捎糜诳刂频娜斯ぶ悄芊椒ㄖ饕?種：模糊控制、神經網絡控制、專家系統控制。

4.恒壓供水案例簡析

恒壓供水在工業和民用供水系統中已普遍使用，由于系統的負荷變化的不確定性，采用傳統的PID算法實現壓力控制的動態特性指標很難收到理想的效果。在恒壓供水自動化控制系統的設計初期曾采用多種進口的調節器，系統的動態特性指標總是不穩定，通過實際應用中的對比發現，應用模糊控制理論形成的控制方案在恒壓系統中有較好的效果。在實施過程中選用了AI 一808人工智能調節器作為主控制器，結合FXIN PLC邏輯控制功能很好地實現了水廠的全自動化恒壓供水。對于單獨采用PLC實現壓力和邏輯控制方案，由于PLC的運算能力不足編寫一個完善的模糊控制算法比較困難，而且參數的調整也比較麻煩，所以所提出的方案具有較高的性價比。

本案例中只是一個人工智能在電氣自動化中的一個小小的應用，也是電氣元

件生產供給的一個方向，實現機械智能化是我們努力的追求，將人工智能的先進的最新成果應用于電氣自動化控制的實踐是一個誘人的課題。

人工智能研究的一個主要目標是使機器能夠勝任一些通常需要人類智能完成的復雜的工作，電氣自動化是研究與電氣工程有關的系統運行。人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力，人工智能的應用體現在問題求解，邏輯推理與定理證明，自然語言理解，自動程序設計，專家系統，機器人學等方面。而這諸多方面都體現了一個自動化的特征，表達了一個共同的主題，即提高機械的人類意識能力，強化控制自動化。因此人工智能在電氣自動化領域將會大有作為，電氣自動化控制也需要人工智能的參與。

參考文獻：