航天控制技术范文

导语：如何才能写好一篇航天控制技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

该同志长期从事飞行器导航、制导与控制技术，以及光电探测技术的研究。“九五”以来，先后承担了总装备部、各军兵种、国防科工局和863等领域多个重大项目的攻关工作和型号论证工作，为多个型号的国家立项做出了重要贡献；主持研发了光电探测敏感器、惯性测量组合、空间执行机构等多款弹、箭、星领域控制系统核心产品，大部分产品已成功实现型号应用。

先后荣获国家技术发明奖一等奖1项，国防科技进步奖等省部级奖项5项，获得授权发明专利7项，在国内外期刊发表科技论文多篇。荣获中国航天科技集团公司“技术创新先进个人”、“航天人才培养先进个人”和“航天贡献奖”等荣誉。

本刊记者凌翔（以下简称记者）：上海航天控制技术研究所是我国红外精确制导技术和便携式防空导弹核心产品研发的专业研究所和重要基地。

您作为所长和精确制导控制技术专家，请首先介绍一下所里的科研情况。

刘付成（以下简称刘所长）：很高兴利用这个机会谈谈我的认识。上海航天控制技术研究所隶属中国航天科技集团八院，五十多年来一直从事红外制导技术和便携式防空导弹核心产品的研发，及时掌握国内外发展动态，紧跟国际技术路线，自主研发了四代产品，形成了完整的技术体系和齐全的产品体系，是我国在这个领域的领头羊，为部队和军贸提供了大量装备，实战性能优良。

精确制导防空导弹历经六十多年的发展已经到第四代了，成为防空武器系统一种极为重要的作战武器，在国土、要地防空防御中发挥非常重要的作用。小巧轻便、灵活机动、价廉物美的便携式防空导弹作为末端防御武器，主要承担防御低空、超低空威胁，如喷气战斗机、直升机、无人机、巡航导弹等。

这些装备在各国防空导弹装备中占有65%以上数量份额，并在20世纪历次局部战争中，尤其在近期中东的几次局部战争和反恐战争中，国际上几种典型便携式防空导弹均取得了良好的战绩。

记者：请结合精确制导技术，谈谈便携式防空导弹在战争中的作用。 便携式防空导弹结构示意图

刘所长：现代实战数据表明，精确制导武器因击毁敌方80%以上的目标而成为高技术战争的主要杀伤工具。其中红外精确制导武器在各国装备的各种战术导弹中占60%以上。在近几年的几次局部战争中占被击落飞机的90%以上，在实战中取得了辉煌成果，因而引起各国军方的高度重视，随着红外精确制导技术的发展而装备的新一代便携式防空导弹，将在未来灵活多变的局部战场中扮演着越来越重要的角色。

精确制导技术目前分为光学制导、射频制导和复合制导三大类，光学制导又分为红外制导、激光制导和可见光制导。其中光学制导技术，尤其是红外制导技术由于具有制导精度高、环境适应性强、小型低成本等特点，而成为便携式防空导弹的首选方案，并带动这类导弹从上世纪60年代的第一代，发展到目前的第四代。在役和在研装备中以红外制导的便携式导弹为主，它具有精度高、隐蔽性好、抗干扰能力强和全天时作战能力。

记者：请谈谈红外制导技术与便携式防空导弹的关系。

刘所长：红外探测由早期的点源、线列发展到目前的面阵成像，由单一波段发展到双波段、多光谱，灵敏度逐步提高，信息处理智能化，从而使武器装备的作战距离越来越远，抗诱饵干扰能力越来越强。

可以说是以红外制导为主的光电制导技术的发展带动了便携式防空导弹的发展和进步，随着红外制导技术向高灵敏大面阵成像、高光谱成像、偏振成像以及智能化方向发展，支持便携式导弹远距离高精度作战、全天时作战、复杂战场环境下作战。

记者：国外便携式防空导弹的发展状况如何？

刘所长：国外便携式导弹装备的导引头主要有可见光导引头、激光驾束、激光半主动和红外导引头，其中以红外导引头为主，所以后续重点谈谈红外制导导弹。

红外精确制导技术在全世界范围内受到高度重视，欧美、俄罗斯、日本以及我国等均投入了巨大人力、物力和财力，开展了大规模的技术开发、产品研制，大量装备和使用，加速了红外制导技术的发展进程。

记者：请介绍一下红外精确制导武器的发展特点，以及在局部实战中发挥的作用？

刘所长：在历次局部战争中，红外精确制导武器的战绩卓越，显示出强大的生命力。红外制导的发展历经了点、线、面探测体制，光谱覆盖近红外、短红外、中红外和长红外等几个大气窗口。如今已经发展到成像制导技术为主，实现了全天时工作，可实现多波段、高灵敏度、高分辨率、高帧频，能够获取更加丰富的场景信息，有利于在复杂战场环境下发现和识别目标，提高反隐身和抗干扰能力。发展总历程按照技术特色和作战能力可分为以下几代。

第一代，比较著名的有美国“红眼睛”，俄罗斯“箭”2，法国“吹管”，我国“红缨”5。典型特点是采用短波点源非制冷硫化铅探测器+单元调制盘式体制，灵敏度低，抗干扰能力差，只能尾追攻击第一代战机。 中国“飞鹰”6防空导弹属于第二代便携式防空导弹，具有优秀的被动红外寻的能力，制导精度高

第二代比较著名的有美国“毒刺”，俄罗斯“箭”3、“针”1，英国“标枪”，我国的“飞鹰”6。典型特点是采用短波/中波点源制冷硫化铅或锑化铟探测器+圆锥扫描体制，灵敏度和抗背景干扰能力有一定提高，攻击范围扩大，具备后半球攻击第二代战机能力。

第三代比较著名的有美国“毒刺”，俄罗斯“针”S，法国“西北风”，英国“星爆”、“星光”，我国的“飞鹰”16。典型特点是采用点源或线列高灵敏度探测器+多元双色扫描体制，具备探测距离远、抗人工红外诱饵干扰能力强、跟踪速度大和一定的自动搜索与截获能力，具备全向攻击第三代战机能力，具备一定的拦截巡航弹、反舰导弹的能力。

第四代比较著名的有美国“毒刺”BLOCKII和“长钉”SPIKE，日本“凯科”91式，国内正在研制过程中。典型特点是采用中/长焦平面探测器成像或线列机扫成像体制，具备高灵敏度、强抗干扰能力和自动搜索与截获能力，真正具备全向攻击和拦截第四代战机能力，具备拦截巡航弹、无人机、空地导弹、反舰导弹等弱小目标能力。

国外主要军事强国目前的主战装备以第三代为主，第四代少量装备，在阿富汗战争、利比亚战争、伊拉克战争等多次局部战争中发挥了巨大作用。 俄罗斯“针”S防空导弹属于第三代便携式防空导弹

便携式地空导弹主要打击对象是低空、超低空飞行的战斗机、攻击机、轰炸机和武装直升机以及巡航导弹。

记者：我国光学精确制导技术及其武器装备近几年取得很大进步，请问这个领域国内的发展跟先进国家同步吗？现状如何？

刘所长：经过近十几年的发展，我国光学精确制导技术应该说基本赶上世界先进水平，所有技术途径和导引头产品种类都有所涉及，装备的导弹种类齐全，各代的战技指标与国外同类产品基本相同，并在实战中得到验证。

我国的“飞鹰”6便携式防空导弹与美国的“毒刺”性能相当，均属于第二代技术特色便携式防空导弹。“飞鹰”16均属于第三代技术特色便携式防空导弹。技术水平高，使用效果好，受到广泛好评。正在研制中的其它新一代便携式防空导弹采用多种探测体制，技术水平和世界先进水平旗鼓相当。

另外需要说明的是，尽管我国光学精确制导技术及其武器装备整体上和国外先进水平不相上下，不少技术还领先国际水平。但是我国在红外、可见光和激光探测器的发展上，和美国、法国和日本等先进国家还存在差距。这些，我国科技人员正全力攻关，力求迎头赶上。 美国“毒刺”防空导弹（FIM-92）。作为第二代便携式防空导弹，“毒刺”使用了一个更灵敏的导引头，拥有了更好的动力学性能，增加迎头交战能力和一个综合“敌我识别”（IFF）系统

记者：未来光学精确制导技术的发展趋势是什么？带动新一代便携式防空导弹向什么方向发展，在未来战争中的作用会发生什么变化？

刘所长：当今高科技的发展同样会带动光学精确制导技术的发展，从分析国内外的技术发展途径来看，主要有以下几个发展趋势。

第一，在导引头体制上，由单一制导体制和单波段制导向多波段多维多谱、多模复合成像制导技术方向发展，以提高武器装备的目标识别和抗干扰能力。

第二，在灵敏度上，采取大面阵高灵敏高帧频智能化探测器、先进光学系统、弱小目标识别信息处理技术等，以提高反巡航弹或无人机或制导炸弹等弱小目标探测能力。

第三，在低成本上，采用低成本非制冷成像技术、捷联位标器技术、SOC技术以及制导控制一体化技术等，以提高武器装备的性价比。

篇2

10月17日凌晨，位于四子王旗阿木古朗牧场主着陆场星光灿烂。这是一段令人焦急的时光，“神六”飞船在航行了325万公里之后，正沿着既定的目标，飞向祖国的怀抱。

4时08分，喀什测控站发现目标，飞船飞入祖国上空。一朵“彩云”出现在广阔的草原上。在1200平方米的主降落伞牵引下，飞船缓缓向预定着陆点飘落。飞船距离地面1米时，反推发动机精确点火。返回舱的速度由8米／秒迅速下降到1米／秒，如同一片羽毛，轻轻地落在草原上。4时33分，飞船返回舱着陆，航天员报告身体感觉良好。

5时38分，身着航天服的费俊龙自主出舱，聂海胜随后走出，挥动鲜花向搜救人员致意，欢呼声惊醒了草原的黎明。这一刻，距离神舟六号发射115个小时又32分钟；距离杨利伟完成中国首次载人航天飞行后顺利返回两年又22个小时，距离中国载人和航天工程启动13年又26天。

神舟六号给全世界留下深刻印象。两名中国航天员往返于天地的全过程执行得非常准确，是人类航天史上一次真正的完美之旅。

“神六”方方面面都很圆满

“神六”从一开始就有圆满的兆头。发射定在10月12日上午9时整，尽管发射的时间还可以往后延几天，但二号F型火箭就在那一刻点火，分秒不差。几百秒的升空过程，每一秒都在执行着设定好的程序，新装在火箭上的摄像镜头把关键的动作清清楚楚地传回了地面：一、二级火箭分离的那一刻，4个助推器瞬间抛落，然后一级火箭掉了下来。紧接着，抛离整流罩，飞船和二级火箭分离，一切都在掌握之中。

整个上升段，中国运载火箭研究院的科研人员们虽说有点紧张，但心里是有底的。这一次任务，对于他们而言，和过去5次完全一样。从神舟一号到神舟五号任务，他们都做得丝丝入扣，表现非常稳定。而且，每次完成任务后，他们都要细细地查一遍全过程：发现不足，立刻尽全力改进。

神舟五号首次载人航天任务中，杨利伟回来反映，上升过程中振动和噪音很大，感觉难受。神舟六号任务，二号F型火箭在这方面下了大工夫，减振、吸振，降、吸噪音。飞船里的镜头拍得清楚，两名航天员在这次火箭发射过程中，比上次要好受多了。

飞船的运行和返回是圆满的。自从准确入轨后，神舟六号飞船的工作状态非常出色。中国独创的可旋转太阳帆板始终准确地对着太阳，而不必调整整个飞船的姿态。更重要的是，飞船为航天员创造了安全、舒适的太空生活和工作环境。

神舟一号到神舟五号飞船的总设计师戚发轫说，飞船里的生活环境非常好。在返回段，飞船对付高热和冲击的所有手段都充分发挥了作用。戚发轫说，最终能够准时、精确、安全地着陆，说明这次的预报、修正指令非常准确，着陆点离预定的理论着落点只有一两公里，是10环里的10环。俄罗斯的“联盟”号飞船着陆点曾经误差了460多公里，搜寻人员整整1天后才找到航天员。

戚发轫还特别提到了返回舱的直立着陆。他说，这个状态着陆是最安全的，那真是天时、地利、人和的结果。天时，气象预报很准，降落时风非常小；地利，着陆点一马平川，返回舱不至于翻倒；人和，航天员断伞指令给得非常及时，避免了返回舱被风刮倒。从神舟一号到现在，返回舱只有两次是这种状态着陆的。在115个多小时的飞行过程中，“神六”没有使用一个故障对策。

测控通讯和指控系统同样是圆满的。比如声音和图像的通讯，电视已经把效果展示无遗。地面指令的遥控注入，从飞船返回指令的准确执行就可见一斑，要是稍有迟误，落点会飘移很远。

圆满背后的自主创新

神舟六号，中国制造。从神舟一号到六号，通过自力更生、自主创新，我国载人航天技术突破了一批具有自主知识产权的核心技术，有8项关键航天飞控技术达到世界先进水平。这些都为神六的圆满提供了可靠的技术保障。8项关键航天飞控技术分别是：高精度定平轨技术、高精度轨道机动控制技术、精确返回控制技术、测控过程可视化技术、飞行控制自动化技术、软件构件化技术、智能化故障诊断技术和应急救生控制技术。

例如，精确返回控制技术，这是载人飞行任务安全成功的核心技术之一，我国独创性地研究了返回控制参数计算与返回落点预报方法，在目标落点计算精度、准确性和可靠性上优于任务总体要求，填补了国内空白，使我国成为继俄、美之后第三个掌握此项技术的国家。

又如，飞行控制自动化技术，我国创造性地实现了遥控发令、数据注入、轨道计算预报等软件运行的高度自动化，提高了科学管理水平和指挥效能，实现了在2秒钟内把指令发送到飞船。这种透明控制方式在中国航天领域是史无前例的，在世界航天测控领域也属一流。

再如，应急救生控制技术，基于地面飞行控制中心的大气层外应急救生控制技术，使航天员能够在任一圈次选择安全返回地面，被誉为是中国特色的载人航天技术创新，填补了我国航天测控领域的一项空白。

圆满背后的严格管理

航天，尤其是载人航天，讲究“子样”要多，也就是说发射次数要多，试验次数多，成功率才更可靠。美苏在首次载人航天之前，试验的发射都有七八次，而中国只有4次；美苏从1人1天到2人多天，当中又发射了五六次，而中国紧接着就上了2人5天。我国丝毫没有因为“子样”少而使火箭、飞船的可靠性下降。

严格的元器件和系统质量控制使得载人航天产品的可靠性呈几何级数提高。二号F型火箭的总设计师刘竹生说，元器件有民用级、普通军用级、宇航级之分。二号F型火箭和神舟飞船绝大多数元器件的每小时失效率是10的负9次方到负10次方，也就是说每工作1小时，10亿个乃至100亿个元器件中只有1个会失效。而民用级元器件的每小时失效率指标是10的负5或负6次方。更严格的是，在实践中，只要发现一个产品有问题，同一批产品就全部换掉。神舟三号飞船进发射场测试时，只发现一个电缆插头出了点问题，最终，却在发射场换掉了飞船上的同一批7000多个插头。

总结世界航天史，几乎所有的悲剧都是由一些很小的细节疏忽酿成的。1986年，美国“挑战者”号航天飞机爆炸，只是由一个小小的密封垫圈在低温下失效引起的。“哥伦比亚”号航天飞机返回时在空中解体，原因仅仅是在起飞时，脱落的残片碰掉了左机翼上一块隔热瓦……

神舟一号到五号，每次任务都成功，但每次都发现有非常细小的问题。酒泉卫星发射基地的一位女工程师写了一本《天堂里也有车来人往》，详细记载了神舟一号到五号飞船的详细发射过程。“神二”时，曾经因为火箭惯性平台内环轴端一根导线碰到内壁的电缆束管，导致3个方向的陀螺参数超过误差允许范围；“神三”测试时，曾发现两根导线接反，结果一台仪器漏电；“神五”测试时，发现由于电源里电器固定螺丝松动，引起电流过大、电机过热。在这些微小问题的发现和解决中，中国载人航天细致入微的管理制度日臻完善。“神六”的圆满正是建筑在从“神一”到“神五”不断发现问题、不断解决隐患，不断提高系统可靠性的基础上。

圆满背后的工业实力

在决定中国载人航天是否需要电视直播时，曾几次征求航天人的意见。一次是在各总指挥、总设计师等36人参加的载人航天高层投票中，有24票赞成电视直播。再一次是在一线试验大队中投标，出人意料的是，270多名严谨、仔细、不事张扬的一线航天科研人员中，竟有240多人同意直播。从这里，我们不难看出，载人航天的参与者们对载人飞船执行任务的信心有多强。在这背后，是设计者们对自己国家科技、工业和综合实力迅速提升的自信。

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英文名称：Modern Defence Technology

主管单位：中国航天科工集团公司

主办单位：中国航天科工集团公司第二总体设计部

出版周期：双月刊

出版地址：北京市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1009-086X

国内刊号：11-3019/TJ

邮发代号：2-443

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1973

期刊收录：

Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

期刊荣誉：

Caj-cd规范获奖期刊

联系方式

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乳白色的“”二号F型火箭起飞重量479。8吨。它是在“”二号E型火箭基础上研制的以发射飞船为主要任务的运载火箭，1992年开始研制，1999年首发成功。此前，这种火箭已经成功地将4艘无人飞船送入太空。

作为中国火箭家族中最重、最长的成员，“”二号F型火箭采用了55项新技术，使它同时成为中国航天史上技术最复杂、可靠性安全性指标最高的火箭。

这枚火箭首次采用了垂直总装、垂直测试和船、箭、塔组合体垂直运输的“三垂”测试发射模式，改变了过去水平总装、水平运输的模式;首次采用远距离测试发射控制技术，其中先进的光电技术、自动控制技术和弱信号的远距离传输技术均达到国际先进水平。

为了进一步增大飞行中的安全性，它配置有专门的故障检测处理系统和逃逸系统。火箭在待发段和上升段发生故障时，能够自检测、自诊断，发出故障信息给逃逸系统，逃逸系统随即带飞船离开箭体，从而保障航天员的安全。

“”二号F型火箭还首次研制了全冗余的控制系统，实现双套制导与稳定控制技术，其中双CPU计算机、三余度伺服机构和双回路稳定平台技术均达到国际先进水平。从发射“神舟”三号开始全面覆盖系统的冗余控制大大提高了运载火箭的可靠性，为实现载人奠定了基础。

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多年从事航天领域信息化的杨海成将航天说成“天上的事业”，而当其为航天领域变得更加开放和亲民时，2011年势必成为他坐拥多种桂冠的一年。

有人说，航天领域就如一个封闭的宇宙，外人无从知晓。然而杨海成却说，“其实航天科技离每个人都不远”。

“航天领域会越来越走向开放的，因为它与人民的生活越来越密切，比如手机、GPS等越来越多的涉及到社会民生的设备都要借助于航天技术来完成。”杨海成如是告诉《中国经济和信息化》记者。

航天科技领域在大众面前就是一个神秘而陌生的领域，同时它也是硝烟四起的领域，在这个领域经常会有空间信息战发生。而身为中国航天科技集团总工程师，杨海成面临着的危险，虽不至于太严重，但像恶意干扰一类的事件时有发生。他必须在设计思路和总体方案上考虑避免干扰的问题，采取更加保密和抗干扰的措施，比如在通讯的频率、加密的处理措施，包括遥测、通信系统之间的数据处理上，增加很多自己掌握、不被别人破译的算法和传输方式。

于是，杨海成在设计抗干扰措施的同时，更有严格的分寸与底线，避免泄密。然而杨海成的另一个想法则是，在某种程度上，航天领域应该更加开放一些，让大家更多了解航天产品所蕴含的科技水平。

外界疑惑杨海成为何有此想法，杨海成认为，大众媒体和群众广泛关心的大部分还是普通层面上的问题，不存在泄密问题。而且以“神六”为例，中国现在的软件技术和控制技术有很多和国外不相上下。“神六”实际着陆点和理论着陆点仅差一公里，俄罗斯是几十公里。

“航天事业正走在人间。”杨海成用这句非常接地气的话来形容航天领域正在逐渐走向开放。

多年来在航天领域勇往直前的杨海成，被授予了多个荣誉称号，包括“做出突出贡献的中国硕士学位获得者”、“国家级中青年有突出贡献专家”、国家“百千万人才工程”首批人选、陕西省教委陕西省学位委员会授予“优秀博士生导师”、航空工业总公司“八五”预研工作个人二等功、“863计划有突出贡献专家”等称号。而更令其欣慰的是，作为国家信息化专家咨询委员会委员之一，杨海成参加研究“十二五”制造业信息化工程重大项目，该项目由于成绩突出，得到了工业和信息化部领导的重要批示。

有人仍然不清楚航天领域的信息化工作到底是怎样的，杨海成告诉记者，“就像人一样，光有躯体是不行的，得有大脑、神经和灵魂，航天信息化系统就如人的大脑，发挥着采集、处理和控制等各项功能”。

杨海成目前正在推动着多个研究院以及单位共同建成协同管控平台。

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关键词：压电材料；振动主动控制；应用研究

1 压电材料的分类与特点

压电材料指的是具有压电效应的材料。根据材料种类进行分类可分为无机压电材料、有机压电材料和复合压电材料三种，无机压电材料还可细分为压电晶体和压电陶瓷。

压电晶体一般指的是压电单晶体，即按晶体空间点阵长程有序生长而成的晶体，由于结构无对称中心而具有压电性。比如石英、镓酸锂、锗酸锂等，都是压电单晶体。目前投入使用的压电单晶体主要为非铁电性压电晶体石英，石英晶体具有机械品质因数高、频率温度系数小的特点；其次即为铁电性压电晶体铌酸锂和钽酸锂，它们的机电耦合系数大，且可在高温环境下使用。

压电陶瓷指的是用几种必须原料混合、高温炼制而成，由粉粒间的固相反应和烧结过程得到的微细晶粒无规则集合而成的多晶体。在上世纪50年明的锆钛酸铅（化学式，可简称为PZT）是至今使用最为广泛的压电陶瓷材料。和压电单晶体对比不难发现，压电陶瓷的压电性强、介电常数高，加工成的形状也比较多样化。但同时也具有机械品质因子较低、电损耗较大、稳定性差等不足之处，以内更适用于大功率换能器和宽带滤波器等应用。

有机压电材料又称为压电聚合物，以聚偏氟乙烯（PVDF）（薄膜）为典型代表。这类压电材料的特点是材质柔韧、低密度、低阻抗、高压电电压常数。近些年有机压电材料发展迅速，在压力传感。引燃引爆等领域均有所建树。

第三种复合压电材料是由多种材料复合而成。压电复合材料兼具备无机压电材料和有机压电材料的优势，克服了难以加工成形的不足，更具有密度小、声速低的特点，易和空气、水及生物组织实现声抗阻匹配。除此之外，压电复合材料还能够具有上述材料未拥有的性能，比如无自发极化的压电材料与另外一种材料复合之后可具有热释电效应；普通压电材料与磁滞伸缩材料复合可具有磁电效应等。

2 压电材料在振动主动控制领域中的应用

2.1 压电材料在航空航天领域中的应用

智能材料在航空航天领域的应用是非常关键的。以飞机为例，其结构中类似客舱、通讯天线、直升机旋翼这些结构在使用时均会产生振动，振动波动较大时还会对飞机上的精密设备造成一定损伤，因此压电材料对控制航空航天领域中的结构振动来说是非常必要的。

压电陶瓷材料具有质量轻、耗能低等特点，被普遍应用于SMS上，这是振动控制一个很重要的分支。有学者在对抑制振动的研究中曾建立了一个薄壁壳试验系统，压电传感器通过对振动信号和声控液位计的检测达到控制振动的最终效果，如图1所示。

由图1可以看出，压电陶瓷驱动器作为放大振动的外壳，会产生辐射噪音，通过电荷放大器、滤波器、A/D转换器和模拟信号转换器发送到功率放大器，激励压电陶瓷驱动器的模态，增加阻力，从而可以达到消除噪音振动的效果。

2.2 压电材料在土木结构工程中的应用

现今利用压电材料制作成压电传感器进行结构的振动主动控制，无论是在理论研究还是实验方面均已取得了一定成果。压电堆技术的飞速发展，为振动主动控制的研究开辟了新道路。在土木结构工程的静变形控制能、噪声控制、安全评定、自适应修复等领域，都存在使用压电材料对其进行控制的例子。比如通过采用压电传感器对结构振动引起的振动进行实时监测，并可在线读取工程结构的信息；或者是使用压电堆技术对建筑工程进行主动控制。对于大型土木结构工程来说，压电材料驱动力小的问题仍然有待解决，对压电堆技术的研究尚处于试验阶段，如直接投入使用还存在许多问题。

2.3 压电材料在机械制造领域中的应用

对于机械制造领域中的振动主动控制研究，主要集中在对精密仪器的主动隔振上，其目的是提高机械设备的稳定性。传统机械受其动能影响，设备在使用过程中会存在很大噪音，振动幅度和振动频率更是随着使用时长逐渐增加，降低了机械设备的使用寿命。压电材料可以在机械制造时作为传感器元件，利用压电材料具有的压电效应，根据传感器检测到的外界环境的变化并主动作出反应，以此对机械设备的振动进行主动控制，提高机械设备的工作效率和使用年限。

2.4 压电材料在车辆工程领域中的应用

压电材料在车辆工程领域中的应用主要体现在对汽车减振器的改造。目前许多高级汽车在路况不好的地区行驶时仍能保持较小的颠簸幅度，保证车内人员的舒适性，这是由于对车辆减振装置进行了改造。利用压电陶瓷材料的正、逆压电效应和电致伸缩效应，使减振器能够自动识别路况并作出实时调控，将车辆由于路面颠簸不平造成的影响降到最低。

在车辆进行紧急制动或低速行驶时，制动片与汽车转子相摩擦会产生较大振动，并伴有刺耳的噪声，长期以往对制动片的磨损会非常大。新技术的发展可以利用压电陶瓷材料，在车辆制动器活塞中安装制动器，在原制动器内部提供一种反向振动，中和将对噪音有相当程度的抑制作用。此装置简易实用，是一种及其常见的振动控制。

3 结束语

振动控制技术经历了若干年的研究，目前已经有所建树。现如今压电材料在国防工业、土木工程、机械制造等工程领域，都起到了各种各样的作用，其带来的社会效益和经济效益无疑是巨大的。但仍存在着一些问题，主要体现在对压电材料性能的提升，以及对压电传感器形状和位置的研究上，这是影响减振效果的两个主要因素。不同的压电材料以及传感器的位置形态，控制效果也是不一拥模需要对其进行更为深入的研究。对于振动的主动控制和被动控制各有所长，未来对于振动控制技术的研究，应各取所长，形成主动、被动相结合的综合性控制技术，以满足航空航天、军事装备领域对于振动控制精度方面的要求。

总之，压电材料和智能机械相辅相成，加强对压电材料的研究力度，使其更好地为人类服务，实现我国的强国战略是我们的最终目标。

参考文献

[1]耿英，方勃，耿辉，等.压电材料在振动主动控制中的应用[J].机电产品开发与创新，2007（5）.

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单片机的特点主要有：高集成度，体积小，高可靠性；控制功能强；低电压，低功耗，便于生产便携式产品；易扩展；优异的性能价格比。目前，单片机的应用领域主要包括：办公自动化设备；单片机在机电一体化中的应用；在实时过程控制中的应用；单片机在日常生活及家用电器领域的应用；在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比；在计算机网络和通信领域中的应用；商业营销设备；单片机在医用设备领域中的应用；汽车电子产品；航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域，单片机的应用更是不言而喻。

二、单片机开发中的几个基本技巧

在单片机应用开发中，代码的使用效率问题、单片机抗干扰性和可靠性等问题仍困扰着。现归纳出单片机开发中应掌握的几个基本技巧。

1、如何减少程序中的bug。对于如何减少程序的bug，应该先考虑系统运行中应考虑的超范围管理参数如下。物理参数：这些参数主要是系统的输入参数，它包括激励参数、采集处理中的运行参数和处理结束的结果参数。资源参数：这些参数主要是系统中的电路、器件、功能单元的资源，如记忆体容量、存储单元长度、堆叠深度。应用参数：这些应用参数常表现为一些单片机、功能单元的应用条件。过程参数：指系统运行中的有序变化的参数。

2、如何提高C语言编程代码的效率。用C语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。如果使用C编程时，要达到最高的效率，最好熟悉所使用的C编译器。先试验一下每条C语言编译以后对应的汇编语言的语句行数，这样就可以很明确的知道效率。在今后编程的时候，使用编译效率最高的语句。各家的C编译器都会有一定的差异，故编译效率也会有所不同，优秀的嵌入式系统C编译器代码长度和执行时间仅比以汇编语言编写的同样功能程度长5-20％。对于复杂而开发时间紧的项目时，可以采用C语言，但前提是要求你对该MCU系统的C语言和C编译器非常熟悉，特别要注意该C编译系统所能支持的数据类型和算法。虽然C语言是最普遍的一种高级语言，但由于不同的MCU厂家其C语言编译系统是有所差别的，特别是在一些特殊功能模块的操作上。所以如果对这些特性不了解，那么调试起来问题就会很多，反而导致执行效率低于汇编语言。

3、如何解决单片机的抗干扰性问题。防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径，但往往很难做到，所以只能看单片机抗干扰能力够不够强了。在提高硬件系统抗干扰能力的同时，软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。单片机干扰最常见的现象就是复位；至于程序跑飞，其实也可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态；所以单片机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态。一般单片机都会有一些标志寄存器，可以用来判断复位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些标志。在每次程序复位时，通过判断这些标志，可以判断出不同的复位原因；还可以根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序运行有连续性，用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。

4、如何测试单片机系统的可靠性。当一个单片机系统设计完成，对于不同的单片机系统产品会有不同的测试项目和方法，但是有一些是必须测试的：测试单片机软件功能的完善性；上电、掉电测试；老化测试；ESD和EFT等测试。有时候，我们还可以模拟人为使用中，可能发生的破坏情况。例如用人体或者衣服织物故意摩擦单片机系统的接触端口，由此测试抗静电的能力。用大功率电钻靠近单片机系统工作，由此测试抗电磁干扰能力等。

综上所述，单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。此外在开发和应用过程中我们更要掌握技巧，提高效率，以便于发挥它更加广阔的用途。

参考文献：

[1]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，1990

[2]蔡美琴等.MCS-51单片机系统及其应用.北京：高等教育出版社，1992

[3]孙涵芳.MCS-51/96系列单片机原理及应用.北京：北京航空航天大学出版社，1996

篇8

从外观看，“神六”与“神五”没有大的差别。但“神舟”六号在技术上却有明显突破。在这次绕地飞行中，“神舟”六号的轨道舱与返回舱分离后，还将继续在轨飞行，进行一系列科学实验。

一物多用 安全舒适

“神舟”六号飞船由轨道舱、返回舱、推进舱、逃逸救生塔和一个过渡段组成。其中载人的返回舱、轨道舱可谓“一室一厅”，作为“一室”的返回舱是航天员在发射、返回和驾驶飞船时待的地方，作为“一厅”的轨道舱则是航天员工作和休息的场所。“神六”为两名航天员提供了相当体贴、周到的工作和生活环境。

逃逸塔 保飞船万全

逃逸救生塔：位船的最前部，高8米。它本身实际上就是由一系列火箭发动机组成的小型运载火箭。在运载飞船的火箭起飞前900秒到起飞后160秒期间(火箭运行距离在0至100公里)，一旦发生紧急情况，这个救生塔将紧急启动，拽着“神舟”六号飞船的返回舱和轨道舱与火箭分离，迅速逃离险地，并利用降落伞降落到安全地带。当然，在火箭点火前一旦发生紧急情况，航天员还可以通过发射塔上的逃逸滑道脱离险境。如火箭发射没有问题，那么在点火160秒后，飞行到110公里处会将逃逸塔抛掉，以减轻“负担”。逃逸塔内置10台固态火箭发动机，推力十足。

留轨舱 航天员的家

留轨舱：也叫工作舱。其外形为两端带有锥角的圆柱形，它是航天员的“太空卧室”兼“工作间”。它还兼有航天员生活舱和留轨实验舱两种功能，所以也称留轨舱。轨道舱里面装有多种试验设备和实验仪器，可进行对地观测，其两侧装有可收放的大型太阳能电池帆翼、太阳敏感器和各种天线以及各种对接结构，用来把太阳能转换为飞船的能源，与地面进行通讯等。作为航天员的“太空卧室”，轨道舱的环境很舒适，舱内温度一般在17至25摄氏度之间。

往返太空靠返回舱

返回舱：又称座舱，它是航天员的“驾驶室”，是航天员往返太空时乘坐的舱段，为密闭结构，前端有舱门。“神舟”六号完成绕地飞行任务后，两名航天员将乘坐返回舱回归地球。

推进舱：又叫仪器舱。通常安装推进系统、电源、轨道制动系统，并为航天员提供氧气和水。推进舱的两侧还装有面积达20多平方米的主太阳能电池帆翼。

（新华社、中新网综合消息）

“神六”实现三大突破

中国载人航天工程总设计师王永志在接受记者采访时说，“神舟”六号的发射是一项真正意义上有人参与的空间科学实验，它将为中国最终建成空间站做准备。

这次“神舟”六号将要执行2人多天的飞行任务，航天员要进入轨道舱工作、生活多天，多圈次进行科学实验的操作，完成预定的科学实验任务，各种活动都将是多人多天的考核。

突破载人航天的基本技术是“神舟”六号的一项重大任务。因为将来要进行多人多天的飞行，必须掌握人在太空工作、生活、生存的技术。飞船舱内的大气环境是人造的，要长时间保持良好，必须控制大气的湿度。飞船空间只有15立方米，两人每天会排出3.6公斤水蒸气，这些水汽如果到处飘浮，就可能引起用电安全问题，因此要解决除湿问题。空气中，呼出的二氧化碳如果超过1%，人就会感到不舒服，如何吸附二氧化碳，这就要靠环境控制技术。多人多天的飞行，还必须解决好吃喝拉撒睡，如：要保障航天员吃上热饭、热菜，收集好排泄物，在生物钟被打乱的情况下，还要解决长期在太空生活中的睡眠问题、医监医保问题等。飞船在第五圈变轨之后，航天员要打开返回舱舱门，穿上工作服，在两舱之间穿行，而生活舱内没有重力，处于漂浮状态。在这种情况下，人如何控制飞船，对运行中的干扰采取有效措施，也需通过试验改进飞船的运行方式。

继续进行空间的科学技术实验。当返回舱返回地面后，轨道舱要留轨运行试验，继续飞行180天，从“神舟”二号开始一直这样做。这次“神舟”六号飞船进行空间科学技术实验，有航天员直接参与操作，比如实验成果从轨道舱搬回返回舱就需要航天员来完成。

继续考核和完善各大系统的功能和性能。发射飞船与发射卫星不一样，如果火箭震动过大，对人体有影响，测控通信如何跟踪也有影响，特别是返回过程中，整个活动都在监视之中。飞船返回后，如何以最快的速度把航天员救出来等一系列问题，都需进行探索。

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[关键词]Profibus 实训系统 Wincc 项目教学法

一、课程设计

企业想要立于不败之地就必须提高企业竞争力,而提高生产效率则是提高竞争力的主要途径,这就需要生产过程实现自动化,《Profibus现场总线应用技术》是为适应市场需要,企业需求而产生的一门实用的课程。该课程是以自动线实训系统为载体的,以能力逐步提高为方向。该课程是基于典型工作岗位,对自动线典型工作任务的分析之后,确定了该课程需涉及的学习领域及学习情境,共有三个学习情境,14个教学项目。在课程设计方面较以往的重理论附加上机实训的课程不同,本课程是建立在以工厂现实的情景为缩影的自动线实训系统的基础上的,这样即可以学习理论知识也可以了解工厂的具体情景。教学内容是以培养职业能力为核心,教学过程是以完成项目为目标,本课程时间短任务重利用项目教学法完成对学生的学习能力、方法能力和社会能力的培养。

二、实训条件

该课程是建立在自动线实训系统的基础上的。自动线实训系统。即工业自动化生产加工系统模型自动化控制技术实训系统是机、气、电一体化系统。该系统由加工模块、检测模块、温度控制模块、材料分拣模块、堆垛模块、立体仓库模块等6个模块组成。综合了机械、电子、自动化、PLC、机器人、典型控制系统及工业现场总线等最新工业控制技术。各模块可以单独自成系统,接收上位机的下载程序并运行系统。各模块也可通过现场总线与上位机一起构成一条现代加工、现代物流的全自动线。上位机能对自动线上的各模块运行状态进行全过程监控。自动化控制技术实训系统是现代工厂实际生产场景的真实缩影。它为实现校企融合,培养企业高技能自主人才提供了良好的技能实训平台。

加工模块。一个工件加工顺序控制系统的技术实现。它包含有机械手点位控制技术,光电传感检测技术,步进电机控制技术,气动控制技术以及PLC程序控制技术。这个教学模块可以单独构成系统与教学机系统配合实现上述控制技术的教学与实训,也可和其他模块一起构成一条工业自动化生产加工线实现PROFIBUS现场总线控制技术的教学与实训。

尺寸测量模块。一个尺寸精确测量系统的技术实现。它包含有机械手点位控制技术,光栅测量技术,气动控制技术以及PLC程序控制技术。这个教学模块可以单独构成系统与教学机系统配合实现上述控制技术的教学与实训,也可和其他模块一起构成一条工业自动化生产加工线实现PROFIBUS现场总线控制技术的教学与实训。

恒温控制模块。一个恒值控制系统的技术实现。它包含机械手点位控制技术,位置控制技术,光电传感检测技术,步进电机控制技术,气动控制技术以及PLC程序控制技术。它可以单独构成系统与教学机系统配合实现上述控制技术的教学与实训,也可和其他模块一起构成一条工业自动化生产加工线实现PROFIBUS现场总线控制技术的教学与实训。

质地颜色分检模块。一个简单智能控制系统的技术实现。它包含有机械手点位控制技术,位置控制技术,光电传感检测技术,交流伺服控制技术,气动控制技术以及PLC程序控制技术。这个教学模块可以单独构成系统与教学机系统配合实现上述控制技术的教学与实训,也可和其他模块一起构成一条工业自动化生产加工线实现PROFIBUS现场总线控制技术的教学与实训。

堆垛模块。一个简单智能控制系统的技术实现。它包含有位置控制技术,光电传感检测技术,交流变频控制技术,气动控制技术以及PLC程序控制技术。这个教学模块可以单独构成系统与教学机系统配合实现上述控制技术的教学与实训,也可和其他模块一起构成一条工业自动化生产加工线实现PROFIBUS现场总线控制技术的教学与实训。

立体化仓库模块。一个简单智能控制系统的技术实现。它包含有位置控制技术,步进电机控制技术,光电传感检测技术,气动控制技术以及PLC程序控制技术。这个教学模块可以单独构成系统与教学机系统配合实现上述控制技术的教学与实训,也可和其他模块一起构成一条工业自动化生产加工线实现PROFIBUS现场总线控制技术的教学与实训。

三、教学情境设计

为了确定企业的需求和自动化专业方面人才所以掌握的技能,我们针对汽车行业进行了调研。我们走访了一汽大众的冲压、油漆、焊装及发传等主要车间,发现这些车间在电控方面都用了PLC作为主控单元,同时上位机监控和总线技术。根据典型工作任务确定好所需技能后,确立了三个学习情境,分别是PLC的程序设计、Wincc组态软件Profibus现场总线技术。每个情境都有具体的项目,如图1所示。

图1 课程结构和项目组成

四、教学方法

项目教学法大体可分为三个阶段:(1)项目准备阶段:确定项目实施方案;(2)项目实施阶段:项目计划实施,师生共同解决项目运作中的难题;(3)项目评价阶段.项目功能演示,答辩与测评。项目评价阶段,聘请厂内专家及技术人员一起对项目结果、对学生、对教学进行总体评价。老师和专家们一起开发设计课程教学模块。

在项目教学法的实施过程中老师的工作任务由传统的课堂教授转变为,设计项目、准备材料、引入课题、布置任务、引导帮助和总结评价六个阶段。学生的任务由以前的被动学习转变收集材料、制定计划、决定方案、实施计划、综合调试、项目答辩六个任务。

在教学方式上,我们主要以体现培养学生职业能力,尤其是方法能力与社会人性化能力的“项目教学法”来完成课程教学,教学过程充分调动学生的学习积极性,主动性。他们是主体,老师给与辅导。这样不仅培养了学生的知识技能,而且培养了他们的团队合作能力、交流沟通的社会能力。学生们在实际项目完成的过程中达到本课程的教学目的。

五、考核方式

1.评价方式

组成项目验收小组,该小组由每个项目组的组长和老师共同组成,对该项目进行测试、答辩和验收。

2.评价过程

(1)学生答辩、自评、互评;

(2)验收作品,并对作品指标进行测试;

(3)提交项目报告书,包括电子版Word文件以及汇报验收的PPT文件;

(4)提交学生自评表,项目评价小组给出的评语评分表

3.项目评价评分标准

表1 项目评价评分标准(50分)

六、结束语

目前,其它院校还未开设《Profibus现场总线应用技术》这门课程,我们本着新颖、实用的原则来建设这门课程。现有的实训系统和合理的课程项目模块,是该课程存在的特色,也是学生学习新技能的基础。

参考文献:

[1]胡建.西门子S7-300PLC应用教程[M].机械工业出版社,2008,(3).

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同时，太空探索还有十分“接地气”的一面。正像当年美国“阿波罗”飞船登月的技术成果扩散到民间一样，中国也正希望在高远的太空之旅上获得更多创新动力，让经济增速下行压力下的民族产业也搭上“宇宙飞船”。

中国航天基金会理事长张建启在出席近日于宁波举行的中国航天新材料产业化论坛时说，航天事业在中国是引领国家创新的事业，是带动国家产业转型升级的行业，是提高民生、维护国家安全和培养人才的产业。

中国空间技术研究院副院长李忠宝说，中国对资源的开发利用范围要从地球走向太空。而对太空的探索方兴未艾。“中国要从地球经济向太空经济发展。”

“我们从小就有飞天的梦想。中国正在开展月球探测，下一步要去火星，单程差不多就要半年。如果到太阳系的边缘，恐怕光去就要30年左右。太空开发的机会才刚刚开始，我们永远都在路上。”李忠宝说。

参加论坛的多位航天界人士和企业家都认为，航天是最能激发人类创新的领域。

“之所以这样说，是因为创新很多都是来自于好奇，以及对疑问的不断探索。人类以前认识世界的范畴很窄。就算站在高山上也就看到几十公里。但是卫星到了3.6万公里的高度，看到的太空和地球就不一样了。视野上的变化，给人带来不一样的境界，也带动了创新。而航天工程带动了很多新材料、控制技术、电子技术的发展和创新。”李忠宝说。

航天材料与工艺研究所所长助理蔡建强说，航天产业往往会成为国家创新的重要源泉之一。这也是国家大力投入航天发展的一个重要原因。航天不仅仅是发展火箭、卫星、飞船这些航天器，更重要的是通过发展这些尖端装备，带动整个国家的创新体系，从而造福民生。

这次论坛上，航天人介绍了航天技术转换为产业后，在人们生活中产生的妙用。

中国航天动力技术研究院副院长王世英介绍，该研究院基于航天技术，开发出了应急救生、人工影响天气等产品。他说：“我们的陕西中天火箭技术有限公司是国内规模最大的人工影响天气企业，其技术在30个省区市广泛应用，为农民的生产，增雨防雹，产生了很好的作用，也应用到了奥运和国庆阅兵中。我们还成了国产自主安全品牌的安全气囊第一大供应商。我们还为煤矿救生提供大型供氧系统，为瓦斯防爆器材，为油田增油提供服务。”

上海航天技术研究院物资部副部长陈健说，该研究院发开发出了新型锂电池，与上汽集团、东风集团、申通地铁等进行合作。汽配产业形成技术专业化，制造规模化等优势，已经进军宝马等采购供应体系。

中国乐凯集团有限公司副总经理王瑞强说，乐凯基于航天图像信息技术，开发出热敏纸，“现在，中国的高铁动车票都是用我们的技术生产的”。

在这次论坛上，中国航天科技集团向宁波1300家从事新材料技术研发生产的民营企业推出了30多项涉及高性能金属、有机高分子、电子信息等领域的新材料和技术，引起企业家们的广泛兴趣。

中国航天科技集团公司总工程师巴日斯说，目前中国的航天技术向国民经济的转化还远远不够。民营企业有资金但缺技术，如果把航天的技术和民营经济以更贴近市场的方式结合起来，形成产业，将会对国民经济作出巨大贡献。

他说，另一方面，民营企业的参与也会促进航天的发展。一些民营企业在某些领域做了很深入的研究。“他们的一些新材料、技术，我们过去也没有用过，我们有合作的空间，有可能转嫁到航天领域。”