控制器设计论文范文

导语：如何才能写好一篇控制器设计论文，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

1高速握手

USB2.0设备连接到主机后，主机给设备供电并发送复位信号复位设备，之后设备进入全速模式工作，由图2所示在fullspeed状态检测到SE0(linestate[1:0]=00)持续2.5μs后,高速握手开始，设备控制器进入sendchirp状态，设备向主机发送一个持续时间大于1ms的K(linestate[1:0]=01)信号以检测主机是否支持高速模式。设备进入recvchirp状态并准备接收来自主机的JK序列。主机支持高速并检测到K之后，向设备发送JKJKJK序列以检测设备是否支持高速模式。设备控制器在recvchirp状态成功检测到3对JK序列后高速握手成功，进入到highspeed模式工作；否则，设备以全速模式工作。

2设备挂起

根据USB2.0协议，为了减小功耗，当总线3ms没有动作时，设备需进入挂起（suspend）状态，设备在挂起状态只能消耗小于500μA的电流，并且进入挂起后设备需要保留原来的状态。(1)全速模式挂起:检测到总线状态为SE0达到3ms，设备从fullspeed状态进入suspend状态。(2)高速模式挂起：设备工作在高速模式时，由于高速复位和高速挂起都是发送一个大于3ms的总线空闲信号，因此设备需要区分这两个事件。如图2，处于highspeed状态时，设备检测到总线空闲(SE0)3ms，进入hsrevert状态。之后检测总线状态不为SE0，此后设备挂起。假如在hsrevert状态后还检测到SE0持续100μs,则判断为高速复位，clrtimer2=1。设备状态转换到sendchirp状态，开始设备的高速握手。

3挂起恢复

设备处于挂起状态时，在它的上行口接收到任何非空闲信号时可以使设备恢复工作[5]。(1)全速挂起恢复：设备从挂起状态起检测到的不是持续的J，则恢复到fullspeed状态，以全速模式工作。(2)高速挂起恢复：挂起时保留着高速连接状态，highspeed=1且hssupport=1,挂起恢复需要判断是由总线动作引起还是系统复位引起。设备中测到总线状态为SE0，说明是由复位引起的挂起恢复，设备状态进入sus-preset，然后检测到SE0持续2.5μs后，进入高速握手过程sendchirp状态；反之，检测到挂起恢复信号K，则设备从挂起恢复到高速模式。

4复位检测

集线器通过在端口驱动一个SE0状态向所连接的USB设备发出复位信号。复位操作可以通过USB系统软件驱动集线器端口发出复位信号,也可以在设备端RE-SET信号置1，进行硬件复位。(1)设备是从挂起状态复位：在suspend状态检测到SE0时，设备跳转到suspreset状态，检测总线状态为超过2.5μs的SE0后设备启动高速握手检测，即进入sendchirp状态。(2)设备从非挂起的全速状态复位：设备在检测到2.5μs<T<3.0ms的SE0状态后启动高速握手检测。硬件纵横HardwareTechnique(3)设备从非挂起的高速状态复位：设备在high-speed状态检测到总线上持续时间3.0ms的SE0后，设备状态转换到hsrevert，以移除高速终端并重连D+的上拉电阻，此时为全速连接状态；之后设备需要在100μs<T<875μs的时间内采样总线状态,检测到SE0持续2.5μs后，进入sendchirp状态，开始高速握手过程。

5仿真及验证

篇2

1．1控制系统总体结构

为了满足废墟灾难环境中的控制需求，设计了蛇形机器人控制系统。控制系统上层是监控系统，通过ZigBee无线模块给主控系统发送控制蛇步态的指令，如蜿蜒、蠕动、翻滚、分体等。主控系统的音视频信息和惯导、温度、湿度、压力、有害气体等传感器信息分别通过1．2G无线收发模块和ZigBee模块传输给监控系统显示。主控模块通过ZigBee无线模块与从控系统进行通信，以控制其实现相关的步态。

1．1．1主控系统

主控系统主要由ARM核微处理器STM32、无线通信模块以及传感器组成。主控系统通过无线模块接收监控系统的控制指令，并根据指令决定搜救机器人的运动步态、运动方向以及到达目标的位置;传感器收集灾难环境中音视频、温度、湿度、有毒气体以及红外测距信息，微处理器根据测距信息选择合适的运动步态，并将控制指令通过无线模块发送给从控系统去执行。

1．1．2从控系统

从控系统使用了和主控制器一样的高速ARM处理器，可同时控制18路PWM舵机。从控系统通过ZigBee无线模块从主控制系统获得控制指令，通过PWM信号控制关节机构运动。

1．2步态控制

Serpenoid曲线用来规划蛇形机器人的运动轨迹，并确定搜救机器人的驱动函数。

2实验平台

2．1蛇形机器人简介

该机器人具有如下几个特点:1)采用3D打印而成，既缩短了加工周期又节约了成本;2)通过ADAMS软件仿真，进行了机械结构设计，直线长度为2m，具有6个正交关节和1个分体机构，腿部具有变形机构，可以进行站立、卧倒、蜿蜒、蠕动、分体、翻滚等步态;3)机器人采用6V，4500mAh的电池供电，确保机器人能够连续运动0．5h以上。

2．2平台搭建

按照前文所述，搭建了柔性变形蛇形机器人控制系统的整套硬件电路。

3实验结果

3．1通信实验

蛇形机器人上位机监控界面，上位机通过远程监控搜救机器人自主移动、翻越障碍物、爬坡等实验，通过无线模块实时传输机器人所处环境的各种传感器信息，并能综合各种环境信息通过无线模块控制机器人运动。实验验证了蛇形机器人控制系统可实现多信息的实时准确无线通信，能够满足复杂搜救环境的通信需求。

3．2移动性能实验

经过多次实验，不断地调试分别实现了自主柔性变形蛇形机器人蜿蜒、蠕动、分体、翻滚等平面和立体运动步态，运动平稳，曲线平滑，蜿蜒运动速度可达0．5m/s。通过穿越狭小空间、翻越障碍物、爬坡等试验，验证了蛇形机器人在不同的环境中，具有良好的多步态运动稳定性和自主移动性能。蛇形机器人在模拟灾难场景中的各种运动步态。

4结束语

篇3

【关键词】内部控制设计原则设计理念设计思路动态设计静态设计

美国COSO委员会（CommitteeofSponsoringOrganizationsoftheTreadwayCommission）在1995年的报告指出：“内部控制是由企业董事会、经理当局以及其他成员为达到财务报告的可靠性、经营的效果和效率以及现行法规的遵守等三个目标而提供合理保证的过程”。它认为内部控制整体构架主要由控制环境、风险评估、控制活动、信息与沟通、监督五要素构成。完善的内控制度是企业成功的保障。一个强有力的内控系统意味着公司能够提高效率，加强对外部事物的控制能力，人们可以由此得到可靠的相关信息并在合适的时间和地点来使用；好的管理和有效的内控可以保证一个组织随时处理出现的不利情况，限制其不利影响，也可以给公司成员充分的自由度来发挥其判断力和想象力，管理错误行为带来的风险，从而帮助公司成功。因此，对企业内控制度设计原则与思路进行研究具有重要的现实意义。

一、企业内控设计原则

企业内控系统要保证企业自身运行和信息处理的高效率，其设计要以国家的政治经济体制和企业自身的特点为基础，以法律制度为依据，这是内控制度的基本指导思想。现代企业内控系统设计原则的确立必须以此作为出发点。

（一）普遍性原则

企业是一定环境下的企业，其生存和发展受到环境的制约。企业环境主要包括政治环境、经济环境、自然环境、法律环境、管理环境等。企业内控制度的设计也必须充分考虑企业的外部环境，这是企业能够生存的前提，也是企业内控系统信息输入与输出口径与外界环境相适应的前提。所以企业在制定内控制度时，首先必须考虑我国国情，在宏观上和我国的经济发展趋势取得一致。社会主义市场经济体制有它的特殊性，它是市场经济和我国政治体制相结合的产物，具有中国特色。企业处在这样的政治和经济环境中，必须了解国家的经济体制和政治体制，了解我国经济发展的重点，以国家经济结构调整趋势为导向，保证经营活动符合宏观经济发展的需要，借助国家对经济发展的推动力促进本企业的发展，绝对不能逆流而上，只有和国家体制相适应的内控制度才具有生命力。其次内控制度的制定必须以国家的法律法规为依据,不能忽视国家法律法规的存在，更不得与法律法规相抵触，这是对内控制度设计的最基本要求，也是企业建立一切内控的基本前提。

（二）特殊性原则

如果说内控制度的设计要符合国家的体制与法律制度是普遍性原则，内控制度的设计要与企业自身特点相结合则是特殊性原则。根据矛盾的普遍性和特殊性原理，每个企业都有其特殊性，都有其与众不同的特点，企业在其规模、所有制形式、从事的生产经营活动、所处的环境、企业的生命周期以及管理形式所表现出来的特殊性，都要求企业内控制度的设计要从企业的实际情况出发，结合企业自身的特点来制定内控制度。这样制定出来的内控制度才有适应性和可操作性。因此在内控制度制定之前，要对企业有一个完整的了解，根据企业的特点，综合考虑企业内部的组织结构、项目数量、作业流程及管理形式，构建具有三维立体结构的内控体系。

（三）成本效益原则

成本效益原则就是要求企业必须运用科学化的经营管理方法以降低其成本,提高经济效益,力争以最小的控制或管理成本获取最大的经济效益。内控的一个重要目标就是提高企业经营的效率，所以在内控制度的设计中要贯彻成本效益原则。在设计内控制度时,首先要正确而精心地选择控制点，实行有选择的控制。如果企业不进行控制，企业运行肯定是低效率的，随着控制点的增加，企业效率逐步提高，但当控制点达到一定数量时，企业再增加控制点，取得的边际效益是递减的，因为随着控制点的增加，企业运行逐渐失去应有的灵活性，体制僵化，导致效率降低；另一方面，随着控制点的增加，边际成本逐渐上升，所以与边际成本等于边际效益的均衡点相对应的控制点的数量，企业应该选择最佳控制点数量。如图1。

其次是要努力降低控制的各种耗费,不应过于强调控制的严密性和完整性,应尽量精简机构和人员,改进控制方法和手段,减少过繁的手续和程序,避免重复劳动,使企业能因工作简化、效率提高而节省费用。

（四）信息化原则

内控的意义就在于使企业的经济活动在预先设定的范围内运行，并根据反馈的信息及时纠正偏差。对于一个控制系统来说,不仅控制主体作用于受控系统,受控系统也会反作用于控制主体,即具有反馈功能。控制的过程就是利用在管理活动中反馈回来的信息,不断地调整、修正企业经济活动,使之趋向于控制目标。所以企业内控制度的设计一方面要根据信息反馈过程和各阶段的特征，设计合理的流程，实行职能分工、职责分工，保证控制信息传递渠道的畅通和信息的正确使用；另一方面，要为信息的传递搭建合理的平台，建立内部控制信息化模式。

（五）系统化原则

企业内控制度是一个系统，它具有整体功能和综合行为。在进行内控制度设计时，首先应根据系统哲学思想规划制度，考虑单位整体的需要，以便建立系统、完整与有效的内控制度。其次要考虑各子系统的需要与协调。每个单位的整体均是由相互联系、相互制约的各个部分和各个环节组成的，各个组成因素既体现出整体共性，又表现出自己的个性，促使子系统的分工与协作是内控制度的目标之一。

二、企业内控设计理念

依照内控制度的设计原则，内控制度设计要以国家的政治经济体制和企业自身的特点为基础，以法律制度为依据，这是内控制度的基本指导思想。企业内控制度设计的目的是为了加强对企业风险和管理者决策的控制，保证企业所有者价值最大化。因此，内控制度的设计还应从以下几个视角来考虑：

（一）所有者视角

根据COSO的定义，内控制度必须有企业董事会、管理当局和员工共同参与。内控制度的最终目的是要保证股东价值最大化，所以在进行内控制度的设计时应该突出所有者的位置，但是目前我国内控制度的设计基本上是站在经营管理者的角度去考虑，把内控制度看成是经营管理者管理的重要手段，着重于企业内部管理职能机构、管理业务活动等控制制度的设计，很少将内控制度的设计与所有者联系起来，突出表现在企业的组织规划设计上，不注重董事会、监事会、总经理的设置及相互制衡关系的要求，所有者丧失了对经营管理者的控制权，使内部控制成了经营者“自娱自乐”的活动。所以内控制度的设计必须从所有者的角度重新思考。首先，内控制度的设计必须完善现代企业治理结构，注重对经营者权力的制衡。第二内控制度的设计应该强化对董事会、监事会权力成员身份的确认，使他们真正成为所有者的代言人，以主导者的身份参与企业内控活动。

（二）目标视角

企业进行内部控制是为了实现其经营目标。但目前我国大多数企业内控制度只注重过程，忽视了内控的结果，认为内控就是相互牵制，反而造成企业运行的低效率。所以企业内控活动要围绕企业目标展开，把企业的组织结构、项目以及业务流程作为一个有机整体来考虑，以目标为轴心进行制度安排。

（三）激励视角

企业内部控制要依靠企业员工来执行，企业员工尤其是经理层是企业内控的关键因素。在企业的日常经营活动中，企业员工作为内控活动的主要执行者和执行情况的反馈者，对企业内部控制的有效执行起着至关重要的作用，直接影响着内控目标的实现。从这个角度考虑，健全的内控制度不仅是对员工行为的规范与约束，还必须包括激励机制。所以激励机制应该是企业内控制度的重要组成部分，而且所产生的激励要有长期效应。

（四）信息化视角

电子技术和因特网的迅速发展，使信息技术作为工具被引入企业活动中，传统用手工进行信息处理的企业内控系统已不能满足需要，运用现代信息技术，促进企业内控系统的现代化、信息化是内控制度设计的重要任务。

信息化视角有三方面的含义：第一是依托信息技术，如网络技术、计算机技术和现代通信技术，设置合适的流程，加快数据采集和处理速度，构建企业内部控制的操作平台。第二是建立信息库，主要包括控制内容库、控制标准库以及控制对策库等。控制内容库以组织、项目和流程为基础，搭建会计控制、管理控制和法规执行控制体系；内部控制标准库是企业进行内部控制的依据，主要包含由国家有关部门制订的法律法规和企业自己根据有关法律法规制定的规章制度；对策库则是控制事项的处理原则和处理程序。第三是企业内部控制系统要能够不断有选择的从外界环境获取信息，不断进行自我完善；同时内部控制系统要能有选择的向外界提供反馈信息，以便能够及时纠正、调整偏差，实施控制。

（五）风险视角

根据COSO的报告，风险评估是内控框架的重要组成部分，所以企业内控制度的设计必须体现对风险的管理。由于经济、行业、政策法规和经营条件持续地变化，每个企业都要面对各种不同的内部和外部风险，因此必须对这些风险进行评估，借以确定和分析企业实现其目标过程中的相关风险，这是企业在前进过程中避免各种错误和意外的前提。内部控制作为企业风险管理的组成部分，其制度设计一定要体现企业对风险的管理，这是对企业内控制度设计较高层次的要求。

（六）决策视角

所有的企业都面临不确定性，不确定性表现为风险和机会，具有侵蚀或提高企业价值的潜在性，管理者面临的挑战就是确定企业在竭力增加股东价值的同时，它准备接受多大的不确定性。企业管理者能否有效处理不确定性，能否有效地避免风险、把握机会，直接影响到企业的生存与发展。因此，企业内控制度一定要对管理者的决策行为进行规范和约束，这是企业规避风险的有效途径。

由以上分析我们可以看出，企业内控制度基本框架的构建思路，是一个从国家层面、企业层面、所有者层面、控制目标层面、经营者层面多层次依次推进的过程，最后才是对企业内部组织、流程和项目等一系列具体内容的设计。在整个机制运行的过程中，企业的信息系统是联系各个层面的纽带。企业内控制度基本框架构建的思路可用下图简单说明：

三、企业内控设计思路

内控制度设计原则与理念对其设计框架进行了规划，在进行具体设计的时候，可以针对内控的单个组成要素来设计，也可把企业内控制度作为一个整体进行设计。我们将内控制度设计分成总体设计和单项设计，前者说明一个企业的内控制度的整体结构或组成要素，后者说明构成该整体的每个要素的内容。

（一）总体设计思路

观察实务可以发现，现代企业的内控制度是一个体系，把企业作为一个整体进行设计是可行的。内控制度的整体设计可采用如下两条思路：

1.静态设计

企业内控制度在总体上是组织、项目和流程三个方面的综合，静态设计是在综合考虑这三方面的基础上进行的制度设计。内控制度设计首先要保证企业组织的有效运行。现代企业是一个组织，它可以被分成高层、中层、基层和现场四个层次，每个层次由若干单位组成，每个单位有若干成员。从组织角度设计内控制度，需要考虑企业的控制目标，控制环境和控制方式，进而确定企业的管理跨度与管理层次、经济责任制和岗位职责制度。组织维度设计的好，可以营造良好的内控环境。其次制度设计要确定合理的内控项目。项目是内控制度的基本单位，确定企业内控的项目时，要考虑企业远景、战略和经营目标的要求和企业管理水平。另外，内控的项目选择要涵盖会计控制、管理控制、业务控制和法规执行控制几个方面。第三要把项目、组织和流程有机地结合起来。每个项目都是通过组织的层次、单位和成员按照一定的流程、作业和任务的要求来完成的，每一个内控项目都是由组织和流程组成，是一个二维体系，当企业存在多个项目时，就可形成由组织、流程和项目组成的三维立体框架。

2.动态设计

动态设计是过程设计。我们认为，内控制度是一个完整的动态系统，它不仅包括制定，而且包括执行，对执行情况的计量或测试、对计量或测试结果的分析和报告以及对偏差的修正等，这就为内控制度的设计提供了另一条思路。

内控制度的设计首先考虑企业的远景、战略和目标，据此设计完成内控制度之后，便是内控制度的执行。实现内控目标的第一步是对内控制度执行情况进行计量或测试，然后将内控制度的执行情况与内控制度进行比较，判断测试结果是否符合内控制度。如果符合要求，则不需要干预；如果偏差超过控制范围，则要对偏差进行分析，拟定纠偏措施，并向控制者提供测试报告。

（二）单项设计思路

企业内控制度的单项设计分为按部门设计、按项目设计和按流程进行设计三种形式。

1.按部门设计

部门设计的关键是营造良好的控制环境。在进行部门设计时，首先要分析部门在企业中涉及的项目及在项目流程环节中的位置，需要参与的工作任务以及在执行工作任务中可能面临的风险，并进一步确定关键控制点。其次根据控制点确定所要进行的控制活动，进行责任和权利的具体分工，制定业绩考核标准。第三建立部门内部以及部门之间的信息与沟通程序，使部门内部和部门之间能够迅速进行信息交换，取得执行任务时必须的信息。

2.按项目设计

一个项目，有其自身的业务流程，跨越不同的组织部门。在分析项目涉及的部门、部门的层级、部门间的相互关系以及业务流程的基础上，制定项目内部控制的执行测试方法、测试标准和操作程序。

篇4

本设备筒体较为危险的开孔分别为DN400mm的冲洗水入口DN500mm和人孔。

1．1气化装置人孔应力分析

锁斗人孔的设计为锻件与筒体内壁齐平结构，筒体壁厚130mm，人孔锻件尺寸为752mm×145mm。Sv(局部薄膜应力+一次弯曲应力+二次应力+峰值应力)为204．59MPa。

1．2气化装置冲洗水入口应力分析

锁斗冲洗水入口的设计为锻件与筒体内壁齐平结构，筒体壁厚130mm，冲洗水入口锻件尺寸602mm×120mm。Sv(局部薄膜应力+一次弯曲应力+二次应力+峰值应力)为198．62MPa。

1．3分析设计结果评定

从分析设计评定结果可以看出，筒体上开孔的最大应力点在筒体上的最大开孔人孔锻件内侧。此处的应力分析结果是控制整个筒体壁厚设计结果的关键因素。如果通过人孔结构的优化和改进达到降低最危险处的应力值，从而降低筒体壁厚的目的，将是一种经济合理的措施。

2设计优化

根据传统气化装置开孔补强公式，笔者想到，如果接管内伸一定的数值，其可以增加开孔补强面积，进而改善筒体开孔处的补强效果，那么这种内伸结构在承受交变载荷的疲劳设备上是否也能起到同样的效果呢?根据这个构想，笔者进行了一系列的不同人孔结构的应力分析:

①在锁斗筒体壁厚为130mm、人孔锻件尺寸为752mm×145mm的情况下，应力分析结果云图，内伸170mm的应力分析结果;

②在筒体壁厚90mm、人孔锻件尺寸为652mm×95mm的情况下，应力分析结果云图，取不同内伸量的应力分析

3筒体壁厚及人孔锻件厚度设计结构优化分析与结论

3．1分析

在操作压力为0～6．6MPa的交变载荷下，锁斗上的最大开孔———人孔处的锻件采用内伸结构可以有效的大幅降低总应力Sv，筒体壁厚和锻件尺寸有了进一步优化的可能性。人孔锻件最大应力值随内伸量的增大而减小，但是总体应力值变化不大。考虑到实际制造和设备使用情况，可以适当选择一个比较合适的人孔锻件内伸量数值。以不同人孔设计结构，其钢材耗用量见，可看出人孔设计结构优化的效果。

3．2结论

(1)人孔内伸结构的内伸量增加很大的情况下，应力水平降低并不明显，而人孔锻件内伸过多会造成材料的浪费和设备制造难度的加大。故在控制合理应力水平的情况下，尽量减少锻件内伸量是较为合理的。

(2)以筒体壁厚90mm、人孔锻件95mm、内伸150mm为例，相同应力水平下，人孔锻件采用内伸结构与人孔锻件不内伸结构相比减少了约31．87%的钢材用量，大大节约了设备的制造成本。

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计算机理论直流电机速度控制器设计

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关键词 单片机AVR-ATMEGA16；红外线对管；车速检测；L298驱动

中图分类号TP242 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）54-0202-02

1 方案确定

智能小车控制系统选用AVR-ATMEGA16单片机为控制核心，通过光电编码器对小车速度进行检测，将速度反馈给单片机，由单片机对小车驱动直流电机进行转速控制，从而控制小车的速度并且通过控制PWM脉冲占空比对小车的速度进行调节。当按键按下时，启动小车运行，小车运行过程中由装在车身的红外线对管，检测起始标志线、转弯标志线、超车标志线，将检测到的信号后送给单片机，由单片机控制L298驱动左右轮的电机，来控制电机进行转弯、加速、减速、超车区超车等功能。光电编码器测出两轮电机的转速，送回给单片机来调整小车的行进速度。

2 单元电路设计

2.1 最小系统电路

最小系统选用AVR-ATMEGA16，主要用于对各个模块进行控制，以保证每个模块正常运行，此模块为整个系统的控制核心，通过IO口对接受和发送数据，来实现控制，包括控制PWM波的占空比来控制电机的转速，光电编码器将测得的电机转速送回单片机，红外线对管检测的信息送回单片机，来控制小车按要求进行。

2.2 电机驱动电路

设计过程，由于主控芯片上没有自带的PWM控制器，通过设计硬件电路和软件产生PWM波对电机进行控制。首先芯片通过PWM信号开启关闭通道，电路的有效值功率P如式1所示，只要控制占空比就可改变电机的驱动功率，由单片机的模块发出不同占空比的信号来控制行进电机，按照要求转动。一块L298芯片可同时驱动两个直流电机， L298的工作电压为5V~20V，导通电阻为0.12Ω，输入信号频率通常小于10K，并且具有短路保护、欠压保护、过温保护等功能。从芯片的封装图可以看出，可用两个半桥电路增强其驱动能力，因此该方案可高效率、稳定、精确的控制电机转动。

式1

式1中: P为有效值功率；

为PWM波占空比；

U为电机供电电压；

I为流过电机电流。

2.3 光电编码器测速电路

设计采用光电编码器来测量电机转速，光电编码盘与电动机同轴，电机转动时带动光码盘同速旋转，可将电机转动的圈数也即电机输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量，通过计算每秒光电编码器输出的脉冲个数即可算出电机的转速。

2.4 信号采集红外对管电路

红外对管是一种利用红外线的开关管，接收管在接收和不接收红外线时会出现导通和不道导通两种状态，利用电路可以输出明显的高低电平变化，CPU通过识别这些变化的高低电平，就可以采取措施对小车进行控制。

3 软件设计及工作流程

3.1 软件设计整体介绍

对于小车而言，硬件是小车的躯体，而软件则是小车的大脑，时刻控制着小车的行驶速度和方向。小车的行驶离不开软件的控制。由此可见软件的控制对于小车来讲是很重要的。小车运行的快慢与导航的精度全部依靠软件做的好与否。本设计的软件设计主要分为两个部分：小车的运动模型设计和控制器设计。

3.2 简单运动模型

小车在实际行驶中，主要运动轨迹有两种情况：直线和曲线行驶。本文对两种情况都建立了模型；首先当小车直线行驶时，建立小车运动关系图如图1所示。

图1 小车运动关系图

根据关系图所示，假设小车运动方向与X轴的夹角、X坐标、Y坐标作为状态变量，建立运动状态方程如式所示：

式2

其中，式中VR、VL分别为右轮、左轮的速度， 为小车总体速度，L为左右轮间距。

由于上面的公式具有连续性，而在采样的过程，只能采取间断的信号，因此必须对上面的公式进行离散化。设T作为采样周期，利用光电编码器在一个周期内测出的脉冲个数可求得第n个周期内小车移动的路程。对式2进行离散化与线性插值可以得到一组递推公式如式3所示：

式3

其中，式3中的Xn，Yn表示小车在第n次采集的坐标值。当小车行驶的轨迹是直线时直接带入上面公式就直接可以算出。

3.3 控制器设计

电机控制中，如果只采用开环控制系统控制电机，小车的运行会受外界的障碍物的影响。为了避免这种情况，让小车能够稳定的运行，采用增量式光电编码器形成的测速反馈电路，构成转速负反馈的闭环系统。它能够随着负载的变化而相应的改变电枢电压，以补偿电枢回路电压降的变化，所以相对开环系统它能够有效的减少稳态速降。当反馈控制闭环调速系统使用比例放大器时，它依靠被调量的偏差进行控制。因此是有静差率的调速系统，而比例积分控制器可使系统无静差的情况下保持恒速，实现无静差调速。

本论文的控制器，主要利用经典的PID控制器，采取小车的速度和位置双闭环调速系统；其中，小车的速度是控制器的内环，位置为外环。根据光电编码器采集左右轮的信号，经过下位机的判断和处理，从而改变小车的运动速度和方向。从而实现对小车的速度和位置双闭环调速与导航。

3.4 电机控制

控制电机的运动过程中，主要通过PWM波控制电机的转速；光电编码器采集电机的转速信号，经过施密特触发器整形后，把信号在反馈给控制器。反馈的转速与给定转速比较通过PID算法，把重新计算得来的输入速度送给电机，电机就会根据这个速度运转。

4 测试方案及数据分

4.1 测试方案条件

图2 小车测试跑道

测试在如图2所示的跑道上面进行，根据小车实际的运行情况记录不同要求情况下完成误差及实测数据。小车工作所需电池电压，12V、5V。

1）分别测试甲、乙小车成功通过跑道的所用的时间，及出跑道的次数，其测试结果如表1所示。

车号

项目 甲车 乙车

成功通过用时T 23s 24s

出跑道次数N 0 0

速度cm/s 47 48

表1小车成功通过跑道测试

2）测试甲、乙两车按图 所示位置同时起动，乙车通过超车标志线后在超车区内实现超车功能，并先于甲车到达终点标志线，即第一圈实现乙车超过甲车，测试乙车在超车区内超过甲车的时间。

车号

项目 甲车 乙车

T超车用时 2s 3s

出跑道次数N 0 0

表2

4.2 测试仪器

1）DT9205 数字万用表；

2）UTD2062 CE 60HZ 1GS/S 数字示波器；

3）QJ-3003SIII 数字可调直流稳压电源；

4）秒表。

参考文献

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[4]张国亚.自动导引小车的设计与实现[D].武汉科技大学硕士论文，2008，10.

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关键词：冗余技术，Redundancytechnique，网络network，通讯Communication

 

前言：目前在热力汽轮发电机中广泛应用冗余技术，其特点是自控系统安全可靠，便于集中管理，本文重点从几个方面介绍汽轮发电机自控设备中冗余技术的安全措施：

1．冗余的控制系统配置

目前莱钢煤气-蒸汽联合循环发电工程自控系统采用ABB公司的AC800FR控制系统，过程站采用冗余的PM803总线控制器和分布式S800I/O，两个配置完全一样的AC800控制器可实现控制器1：1冗余，主备控制器之间可无扰动切换。每个控制器上都插有两个Ethernet网卡，第一个网卡用于连接系统网络（diginets），而第二个网卡彼此互连以形成专门的冗余通讯链接（diginetR）,确保主备控制器之间的冗余信息同步。一旦主控制器故障，备用控制器能迅速无扰的从主控制器中断点接替工作。

现场过程控制器AC800F、操作员站OS及工程师站ES之间的数据通讯由系统网络（diginets）来完成，采用标准的TCP/IP协议、RJ45通讯传输介质和网络拓扑布局，控制器上的第一个Etherent网卡提供控制器与系统网络（diginets）的通讯接口。工程师站上组态好的用户控制程序由diginets和第一个网卡下载至控制器的RAM中，Ethernet网卡的电池卡槽上装有RAM后备电池，可在控制器掉电时保持RAM中的用户控制程序实现上层工业以态网络通讯和下层Profibus现场总线的冗于，保障通讯数据传送的稳定安全性。

冗余的CPU过程站处理器，保证数据的正常采集、处理。冗余的网络通讯技术，信息数据得以畅通无阻。冗余的监控平台就象运行人员的两只眼睛，监控设备工况，使运行人员在第一时间内得到信息资料，及时处理故障，保障设备安全运行。

见图1

图1 系统网络图

2．可靠的并联式不间断的冗余供电模式

电源作为设备的动力来源，是设备关键性因素。突发性系统供电中断将会直接导致计算机随机存储器中数据丢失，设备停机，造成无法挽回的损失。控制系统中引入不间断电源UPS，外来两段母线市电先经过UPS，再分路供给DCS系统及仪表器件。一方面可对输入电源起到稳压作用，另一方面当市电故障停电时UPS可在小于5ms时间间隔内利用蓄电池逆变自动切换至由UPS供电，根据所带负荷及UPS容量大小设计要求UPS至少能够提供半小时时间。市电恢复正常后，UPS自动切换市电供电模式，从而保障自动控制系统电源始终连续与稳定，彻底解决因电网波动或突发性失电损坏自控设备，影响设备的正常运行，造成无法挽回的损失。

两台不间断工装UPS电源，正常运行时同时工作，共同分担负荷。当其中任意一台故障时，另一台自动切换至主机状态，全带负荷。并联UPS的软件和硬件完全一致，其控制电缆形成闭环连接，保证自动控制系统稳定、持续的供电电源。

3．关键停机仪表设备参数采用模拟和数字信号相结合的冗余思路

汽轮发电机油压力低低联锁停机参数灵活运用，保护机组工况安全运行。论文格式。论文格式。论文格式。油压是否正常，作为汽机联锁停机的信号，采用了在油进汽轮机轴承末端管道上安装了油压检测压力开关，其设定值均为30KPa，用于采集开关信号，优点抗干扰能力强，同一位置安装智能变送器提供模拟信号，优点精度高显示方便。二者在DCS系统中进行与逻辑关系，再通延时1秒钟判断，若二者同时低于设定值30KPa，证实油管路油压低，则保护机组停机，有效的消除了外界磁场干扰信号源的突发性。见图2：

图2逻辑图

汽轮发电机轴承油温度采用外装双质热电阻，两模拟信号同时采集去DCS系统，并判断温度可能存在的误差，逻辑判断再发出停机指令。更有推力瓦温度选用内藏式热电阻，每个瓦块上安装四个相同热电阻信号采集，根据工艺要求灵活运用或四选二、或四选三，并进行温度断路或开路逻辑判断发出停机指令，大大提高了机组连续安全生产。

TSI轴系监测装置是一种面向汽轮发电机组的多通道监视保护系统，主要监视转子和汽缸的机械运行参数，如轴振动、轴向位移、胀差、转速等，输出的模拟信号至DCS系统显示、处理报警，输出的接点信号可用于停机保护。目前，应用最广泛，技术成熟的美国本特利公司生产的3500系列大型旋转机械监测装置。其重要的联锁停机信号采用双传感器进行数据采集，内部冗于判断数字量输出去DCS系统并在程序中判断，延时控制联锁停机，有效的消除了误信号造成不必要的停机。

结论：生产过程中冗余技术安全可靠、灵活多样的控制思

参考文献：1、《汽轮机设备运行》北京：中国电力出版社，1997

2、《热工自动控制技术问答》北京：中国电力出版社，1996

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【关键词】轮毂电机;多轮驱动电动车;控制系统;设计

1.引言

1886年问世起，汽车大大拓展了人类的活动范围，对人类社会的发展做出了重大的贡献，现代汽车工业已经成为许多国家经济发展的支柱产业之一。到目前为止，以石油为能源的传统内燃机汽车居绝对多数。然而，这类汽车在带给人们方便快捷的现代生活的同时，其带来的能源短缺和环境污染等一系列问题也对社会发展构成了严峻的挑战。节能与环保已经成为全球各国和各大汽车制造商的共同课题。2009年，中国超越美国成为全球第一大汽车生产和消费国，2011年全国汽车销量超过1850万辆，继续稳居全球第一位[1]。2011年中国汽车保有量首次突破1亿辆大关，成为仅次于美国全球汽车保有量第二的国家[2]，而且有望在今后若干年继续保持这种增长趋势。

目前，对电动汽车的研究还是以对传统内燃机汽车进行动力改造为主，在结构上仅仅将内燃机替换为电动机，保留原来的动力传动系统。这样的结构可以利用电动机的转矩特性比内燃机更加理想的优点，但是并没有从根本上改变车辆的动力特性，也没有充分发挥电动驱动系统所带来的技术进步。而车轮独立驱动作为电动汽车的一种理想驱动方式，成为电动汽车发展的一个独特方向。车轮独立驱动系统就是将独立控制的电机与汽车轮毂连接，省掉了各车轮之间的机械传动环节。电机与车轮之间的连接方式主要有两种：一是采用轴式连;二是将电机嵌入到车轮内。轮毂电机驱动系统中没有机械传动环节和差速器，由电机直接驱动车轮，因此需要对电机的转矩和转速进行精确控制，这也是研究的重点和难点所在。汽车的四驱控制系统能够根据各车轮的转速、转矩等信息，控制并分配各轮毂电机输出扭矩的大小，从而控制各车轮的驱动力和转速，使汽车具有驱动防滑功能、差速功能、良好的加速性和汽车稳定性。

另外，在轮毂电机驱动系统中，电机和驱动器的体积、功率都较小，这样既有利于汽车的总体布置，又可以保证良好的离地间隙，改善汽车的通过性。

图1 米其林轮毂电机结构

2.基于轮毂电机的电动车底盘结构

轮毂电机车辆平台自身具有的线传控制特征，使整车布置和控制系统设计具有很大的柔性，这些优势得到了各国汽车厂商和研发机构的认同并都展开了相关的研究。不过受到安全法规的限制，现在与整车安全相关的线控技术还无法应用到量产车型当中。因此，目前对基于轮毂电机平台的线控电动汽车的研究主要还是处于概念车的开发和实验室研究阶段。

20世纪90年代初，最引人注目的就是米其林公司推出的主动车轮，其结构如图1所示。电动轮毂中有两个电动机，一个向车轮输出扭矩，另一个则是用于控制主动悬架系统，改善舒适性、操控性和稳定性。在两个电动机之间还设有制动装置，动力、制动和悬架都被集成在一起，结构相当紧凑。由于电动机的扭矩易于控制，如果配备四个米其林主动车轮便成为四驱系统，并且可以通过电脑对任何车轮的扭矩进行独立调节，仅需更多的传感器和更复杂的程序便能实现。主动车轮的另一个优势是能提供比传统汽车更好的被动安全性。由于舍去了发动机和变速箱，车头的缓冲区将变得高效与充足。

图2 丰田公司i-unit概念车

图3 VOLVO公司提出的ACM车轮总成方案

丰田汽车公司从上世纪九十年代末开始进行轮毂电机驱动的纯电动车的开发，重点研究基于传统汽车底盘的轮毂电机电动汽车走向实用化的关键技术，如传统悬架、转向和制动系统等如何改进设计，以适应轮毂电机在车轮上的安装，全新结构的轮毂电机电动汽车的车体结构设计等[7]。丰田汽车公司在2005年推出了一款最小型的i-unit概念车，该车重180公斤，由锂离子电池通过后轮内的轮毂电机驱动[8]。前两转向车轮由独立电机控制，可实现正负90度转角，车辆最小转弯半径达到0.9米。i-unit采用电传操纵和侧面驾驶杆控制，比方向盘反应更加灵敏，车体高度和轴距根据上下车和不同速度驾驶的需要而自动调节，低速行驶时车体升高，驾车者视线几乎与站立时相同，可以轻松地在人群中穿行，高速时则自动降低重心，保持稳定，减少阻力。

瑞典VOLVO公司Chassis Engineering部门提出一种ACM（Autonomous Corner Module）车轮总成的构想。这种车轮总成集成轮毂电机，双转向执行机构，摩擦制动器、主动悬架系统和减震器。根据不同的车辆轴荷和应用场合，通过对执行器参数的调整，ACM可以支持不同类型全线控智能车辆。目前VOLVO已经对这种构想申请了专利保护[15]。

3.多轮驱动电动车的关键技术

尽管电动轮独立驱动的汽车在电动汽车领域存在很大优势，但却没有大规模的普及，甚至没有出现一款商品化车型。究其原因，除了生产成本偏高的因素外，更主要的是四轮独立驱动电动汽车在整车动力性及稳定可靠性等技术方面存在诸多问题，欲提高电动轮驱动电动车的整车性能，以下是必须解决的关键技术：

（1）轮毂电机及其控制技术。轮毂电机作为四轮独立驱动电动汽车的动力源，必须具有足够大的驱动转矩、合适的转速以及相应的调速范围，这样才能保障电动汽车拥有良好的动力性。

（2）驱动轮之间的电子差速技术。车轮在路面上保持纯滚动运动是最理想的状态，但是当汽车转弯或在不平路面上行驶时，由于汽车内外车轮的行驶路径长度不同，如果仍然要求内外车轮转速一致，必然会造成车轮的打滑和拖行。传统汽车是使用机械差速器解决这一问题的，它将内外车轮轮速进行重新分配，解决了轮胎过度磨损和功率循环等问题。但是机械差速器具有转矩平均分配的特性，致使汽车的内外车轮在不同路况下行驶时，极易出现打滑现象。对于四轮独立驱动的电动汽车各驱动轮之间的差速问题，可以采用电子差速技术来解决，较为常用的电子差速控制方法主要有两种：基于转速闭环的电子差速控制和基于转矩闭环的电子差速控制。目前的研究表明，基于转矩闭环的电子差速控制较为优越，控制效果较好，但是其控制算法较复杂、应用难度较大。

（3）整车牵引力控制技术。牵引力控制技术直接影响着整车驱动特性的优劣，是必须解决的问题。目前的牵引力控制策略大多是通过控制轮胎的滑转率来实现的，因为滑转率与附着系数在一定区域内成线性关系，从而通过调节驱动电机的输出转矩来改变车轮的转速，进而改变了轮胎的滑转率，使轮胎和地面之间具有良好的附着系数，控制车轮的附着特性，获得最大的驱动力，使汽车在不同路况下行驶时都具有良好的动力性能。四轮独立驱动电动汽车各车轮的驱动力可以实现单独控制，更有利于实现基于滑转率控制的牵引力控制策略。但是我们也应该认识到在实际运用中，滑转率的检测很困难。

（4）转矩协调控制技术。对于四轮独立驱动电动汽车，各个驱动轮之间没有机械部件的耦合关系，它们是独立存在的动力源。如何保证各驱动轮协调运转也是必须解决的问题。我们可以设计一个上位控制器，根据汽车的行驶状态和控制要求，对四个驱动轮重新分配转矩，这就是转矩协调技术，其主要包括单电机的转矩控制和多电机的同步协调控制。简言之转矩协调控制技术就是对各驱动轮的转矩进行协调控制，使车辆安全稳定的行驶。

4.基于CAN总线的多轮驱动电动车控制系统设计

本方案设计的电动汽车系统主要包括系统电源、两台轮毂电机控制器和汽车主控制器。整个系统由72V蓄电池供电，蓄电池输出作为轮毂电机母线，使用DC/DC反激式电源将母线上的高压转换为12V和5V的低电压向各个控制芯片供电。汽车主控制器完成系统输入信号的采样、控制算法的运行，使用CAN总线与两电机控制器通信，为电机控制器分配转矩;电机控制器按照主控制器给定的转矩驱动电机运行。

图4 电动汽车系统的硬件框图

电动汽车系统的硬件部分设计如图4所示，反激式电源输入72V的直流电，转换成一路5V直流电向主控制器和两部电机控制器供电，另有一路12V的直流电向电机驱动模块供电。主控制器通过AD接口和10接口检测系统输入，通过CAN总线与两个电机控制器通信。电机控制器根据接收到的信息通过输出PWM信号控制电机驱动板上的MOSFET来驱动72V轮Y电机。

电动汽车系统的软件部分包括电机驱动器中的电机控制程序，主控制器转向差速运算与转矩分配程序以及二者基于CANOPEN协议的通信程序，三块控制器均使用TMS320F28035型MCU。

图5 主控制器转矩分配函数流程图

图5所示是主控制器转矩分配函数的流程图，电动汽车正常直线行驶时，将转矩平均分配到两台轮毂电机上，转向时需要为两轮配置不同的转矩以实现差速控制的目标。在第三章中进行了电动汽车转向差速算法的研究与仿真，按照3.2小节中的控制策略编写程序。主控制器在同步窗口期内接收两电机控制器的速度信号，同步窗口结束之后调用转矩分配函数。转矩分配函数首先读取踏板和方向盘的模拟信号，根据踏板信号确定两电机的总转矩，再根据方向盘转向信号判断是否需要进行差速计算。如果转向信号较小，将总转矩平分给两电机;如果转向信号足够大，则需要进行转向差速计算，由车速信号和轮速信号得到两驱动轮的滑转率，根据两驱动轮滑转率之差计算出两驱动轮转矩分配的比例，再得到两轮的实际输出转矩。

5.总结

本文对基于轮毂电机的多轮驱动电动车的关键技术、底盘布局进行了探讨和分析。基于轮毂电机驱动的多轮电动车无需复杂的传动轴、分动器、差速器等机械装置，底盘重量大幅减轻且结构简单、步骤灵活。然而此类底盘对整车的控制系统要求较高，其控制除通常的车辆状态监测外还担负着驱动力分配、电子差速等及转矩控制等功能，因此对控制系统的实时性、可靠性和可扩展性有很高的要求。本文讨论了基于CAN总线架构的整车控制系统，给出了其硬件框图和转矩分配子系统的流程图，对后续实用系统的搭建提供了依据和技术支撑。

参考文献

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[6].基于DSP控制的电动车两轮驱动研究[D].杭州：浙江大学硕士论文，2005.

[7]国务院发展研究中心产业经济研究部.2009中国汽车行业发展报告.

[8]张西明.纯电动汽车控制系统[D].杭州：浙江大学硕士论文，2008.

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[12]Holger Zeltwanger著.周立功，黄晓青，严寒亮译.现场总线CANopen设计与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011.

[13]邬宽明著.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1997.

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关键词：永磁同步电机；空间矢量控制；数学模型

永磁同步电动机的定子绕组与一般交流电动机的定子绕组相同， 转子采用永久磁铁， 因此转子磁链（磁通）是恒定的， 电动机方程（电压方程、磁链方程和转矩方程）相对于异步电动机来说都较为简单， 在控制过程中， 磁链的观测模型也不需要进行计算。永磁同步电动机按定子绕组感应电势波形的情况来分类时， 一般可分为：正弦波永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor， PMSM）和梯形波永磁同步电机（Brushless DC Motor， BLDC）。介于前者在现实中应用更为广泛， 本论文主要应用的也是正弦波永磁同步电机。永磁同步电动机具有很多优点， 这些优点也在实际应用中得到了很好的发挥， 例如：根据它谐波少、转矩精度高的特点， 常用于伺服系统和高性能的调试系统；永磁同步电机有转轴上无滑环和电刷的特点， 这也解决了其它电机因电刷而带来的使用寿命问题。与此同时， 永磁同步电动机还具有体积小、功率密度高、转子转动惯量低、运行效率高、调速范围宽等诸多优点。值得注意的是， PMSM是一种强耦合、非线性时变的多变量系统， 这也为其控制工作带来了一定难度， 而加强对其基本构造和工作原理的理解能有助于克服这一问题。

空间矢量控制技术优点众多， 近几年发展非常迅速， 尤其在永磁同步电机中的使用， 更是再次凸显了它的好处。本论文通过对空间矢量控制技术和永磁同步电机的学习及分析， 在熟练掌握相关数学模型的建立和Matlab/Simulink的使用后， 将建立两种不同坐标系变换的数学模型和基于SVPWM控制技术的永磁同步电动机系统模型， 并在Matlab/Simulink环境中进行仿真。最终与理论分析相比较， 验证仿真结果的正确性。

1 控制系统结构模型

根据对永磁同步电机SVPWM控制系统的理解及前期研究， 可得到永磁同步电机空间矢量脉宽调制控制系统设计框图如图1所示。

图1 永磁同步电机SVPWM控制系统设计框图

本控制系统采用的是双闭环控制， 即速度环和电流环， 由图1可看到， 其主要构成为：

三个PI控制器（PIController）、两相旋转（dq）和两相静止坐标系（？琢？茁）坐标变换的变换器（dq/？琢？茁Coordinate Converter）、三相静止（abc）和两相旋转坐标系变换的变换器（abc/dq Coordinate Converter）、逆变器（Inverter）、空间电压矢量调制器（Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM）。

系统运行过程：给电机输入一模拟三相定子电流ia、ib、ic，当传感器检测到这一电流时， 该三相电流通过abc/dq坐标变换器被变换为实际定子的直轴电id和交轴电iq。

参考定子交轴电流i*q通过比对实际转速和参考转速， 再经PI控制器处理后获得。将参考定子直轴电流i*d设为0， 把上述id、i*d、iq、i*q四个变量比较过后交由PI控制器处理， 从而分别产生定子直轴、交轴电压Vd和Vq。将得到的电压量通过dq/？琢？茁坐标转换器处理后输入空间电压矢量调制器， 从而产生一系列触发脉冲， 以控制逆变器， 驱动其产生三相电压， 最终驱动永磁同步电机。

2 控制系统仿真分析

永磁同步电机空间矢量脉宽调制控制系统仿真模型如图2所示， 模型仿真环境为Matlab/Simlink。

图2 基于SVPWM的PMSM控制系统仿真建模框图

如图所示， 系统主要仿真模块为：

坐标转换模块、速度控制器模块、电流控制器模块、矢量控制模块、空间电压矢量控制模块、电压逆变器模块、永磁同步电机模块。

系统部分参数为：总仿真时间为0.3S；系统零时段负载起动转矩TL=5N・m。

（1）速度环闭环时， 系统定子三相相电流、转速、转矩、矢量切换时间、矢量所处扇区响应情况。

图3 转速闭环时SVPWM控制系统转矩响应放大图

图4 转速闭环时电机三相定子电流、转速、转矩、矢量切换时间

和矢量所处扇区响应图

由图4仿真波形， 可以得到结论如下：

a. 系统在0s～0.05s之间转速响应以斜率20000上升，延迟时间Td=0.025s、上升时间Tr=0.046s、调节时间Ts=0.05s， 无超调量， 系统动态响应快。系统起动时， 带动负载速度快， 转速在0.05s内稳定在设定值n=1000r/min。

b. 系统在稳态运行时，0.05s后都进入稳态阶段， 系统稳态输出误差已趋近零， 反应出该模拟系统控制精度较高， 稳态特性良好， 波形与理论分析结果相符， 静态性能稳定。

c.系统起动时，定子起动转矩6.7N・m，系统稳定运行后，定子转矩稳定在设定值5N・m。转矩脉动控制在0.2N・m内，系统运行稳定。

（2）速度环开环时，在系统空载情况下给定幅值为±5A的方波参考交轴电流i*q信号时，系统交轴电流、转速和转矩响应。

由图5仿真波形， 可得出结论如下：

在参考交轴电流±5A切换时， 转矩响应时间为0.00035s， 转矩动态响应快速。波形符合理论分析， 具有较好的动态特性。

3 结束语

本论文通过对矢量坐标变换、逆变器、空间电压矢量脉宽调制等技术的原理分析及建模仿真， 主要设计了一个基于空间电压矢量脉宽调制技术的永磁同步电机控制系统， 并在Matlab/Simulink对其进行仿真模拟。系统设计步骤为：系统构架、模块设计、系统设计和系统仿真结果分析。在这次完成论文的过程中， 我对所学的电力电子技术、自动控制原理、电机与拖动以及控制系统的MATLAB仿真与设计等知识有了更深层次的理解， 并在学习过程中积累了许多宝贵经验。从仿真结果的数据和波形来看， 系统的设计完全符合前期设计要求， 验证了理论的正确性。

参考文献

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[5] 李志武.异步电机矢量控制系统的研究与实现[J].哈尔滨工程大学学术论文期刊.2010：44-46.

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关键词：人工智能 电气 自动化控制

人类智能主要要包括三个力面，即感知能力，思维能力，行为能力，而人工智能是指由人类制造出来的“机器”所表现出来的智能。人工智能主要包括感知能力、思维能力和行为能力。

1.人工智能应用理论分析

人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是门边沿学科，属于自然科学和社会科学的交叉。涉及哲学和认知科学、数学、心理学、计算机科学、控制论、不定性论，其研究范畴为自然语言处理，知识表现，智能搜索，推理，规划，机器学习，知识获取，感知问题，模式识别，逻辑程序设计，软计算，不精确和不确定的管理，人工生命，神经网络，复杂系统，遗传算法等，应用于智能控制，机器人学，语言和图像理解，遗传编程。

当今社会，计算机技术已经渗透到生产和生活的方方面面，计算机编程技术的日新月异催生自动化生产、运输、传播的快速发展。人脑是最精密的机器，编程也不过是简单的模仿人脑的收集、分析、交换、处理、回馈，所以模仿模拟人脑的机能将是实现自动化的主要途径。电气自动化控制是增强生产、流通、交换、分配等关键一环，实现自动化，就等于减少了人力资本投入，并提高了运作的效率。

2.人工智能控制器的优势

不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去讨论。但AI控制器例如：神经、模糊、模糊神经以及遗传算法都可看成一类非线性函数近似器。这样的分类就能得到较好的总体理解，也有利于控制策略的统一开发。这些AI函数近似器比常规的函数估计器具有更多的优势，这些优势如下

（1）它们的设计不需要控制对象的模型（在许多场合，很难得到实际控制对象的精确动态方程，实际控制对象的模型在控制器设计时往往有很多不确实性因素。例如：参数变化，非线性时，往往不知道。）

（2）通过适当调整（根据响应时间、下降时间、鲁棒性能等）它们能提高性能。例如：模糊逻辑控制器的上升时间比最优PID控制器快1.5倍，下降时间快3.5倍。

（3）它们比古典控制器的调节容易。

（4）在没有必须专家知识时，通过响应数据也能设计它们。

（5）运用语言和响应信息可能设计它们。论文格式，自动化控制。

（6）它们有相当好的一致性（当使用一些新的未知输入数据就能得到好的估计），与驱动器的特性无关。论文格式，自动化控制。。现在没有使用人工智能的控制算法对特定对象控制效果非常好，但对其他控制对象效果就不会一致性地好，因此对具体对象必须具体设计。

3.人工智能的应用现状

（1）优化设计电气设备的设计是一项复杂的工作，它不仅要应用电路、电磁场、电机电器等学科的知识，还要大量运用设计中的经验性知识。传统的产品设计是采用简单的实验手段和根据经验用手工的方式进行的。因此，很难获得最优方案。随着计算机技术的发展，电气产品的设计从手工逐渐转向计算机辅助设计（CAD），大大缩短了产品开发周期。人工智能的引进，使传统的CAD技术如虎添翼，产品设计的效率及质量得到全面提高。

用于优化设计的人工智能技术主要有遗传算法和专家系统。遗传算法是一种比较先进的优化算法，非常适合于产品优化设计，因此电气产品人工智能优化设计大部分采用此种方法或其改进方法。

（2）智能控制的功能实现

①数据采集与处理：对所有开关量、模拟量的实时采集，并能按要求处理或存贮。

②画面显示：模拟画面真实显示一次设备和系统的运行状态，可实时显示电流、电压等所有模拟量、计算量、隔离开关、断路器等实际开关状态及挂牌检修功能，能生成历史趋势图。

③运行监视：具有对各主要设备的模拟量数值、开关量状态的实时智能监视，有事故报警越限和状态变化事件报警，事件顺序记录、声光、语音、电话图象报警。

④操作控制：通过键盘或鼠标实现对断路器及电动隔离开关的控制，励磁电流的调整。按顺控程序进行同期并网带负荷或停机操作。系统对运行人员的操作权限加以限制，以适应各级运行值班管理。

⑤故障录波：模拟量故障录波，波形捕捉，开关量变位，顺序记录等（包括主要辅机）。论文格式，自动化控制。。

⑥在线分析：不对称运行分析、负序量计算等。

⑦在线参数设定及修改：保护定值包括软压板的投退。

⑧运行管理：操作票专家系统，运行日志，报表的生成及存储或打印，运行曲线等。

人工智能控制技术在自动控制领域的研究与应用已广泛展开，但在电气设备控制领域所见报道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3种：模糊控制、神经网络控制、专家系统控制。

4.恒压供水案例简析

恒压供水在工业和民用供水系统中已普遍使用，由于系统的负荷变化的不确定性，采用传统的PID算法实现压力控制的动态特性指标很难收到理想的效果。在恒压供水自动化控制系统的设计初期曾采用多种进口的调节器，系统的动态特性指标总是不稳定，通过实际应用中的对比发现，应用模糊控制理论形成的控制方案在恒压系统中有较好的效果。在实施过程中选用了AI 一808人工智能调节器作为主控制器，结合FXIN PLC逻辑控制功能很好地实现了水厂的全自动化恒压供水。对于单独采用PLC实现压力和逻辑控制方案，由于PLC的运算能力不足编写一个完善的模糊控制算法比较困难，而且参数的调整也比较麻烦，所以所提出的方案具有较高的性价比。

本案例中只是一个人工智能在电气自动化中的一个小小的应用，也是电气元

件生产供给的一个方向，实现机械智能化是我们努力的追求，将人工智能的先进的最新成果应用于电气自动化控制的实践是一个诱人的课题。

人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能完成的复杂的工作，电气自动化是研究与电气工程有关的系统运行。人工智能主要包括感知能力、思维能力和行为能力，人工智能的应用体现在问题求解，逻辑推理与定理证明，自然语言理解，自动程序设计，专家系统，机器人学等方面。而这诸多方面都体现了一个自动化的特征，表达了一个共同的主题，即提高机械的人类意识能力，强化控制自动化。因此人工智能在电气自动化领域将会大有作为，电气自动化控制也需要人工智能的参与。

参考文献：