控制设计论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇控制设计论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

将电感线圈串入控制仪中如图3所示的串联谐振回路中，对于这个回路，其输出电压USC随传感器电感线圈电感量L变化的关系曲线可用图4来表示。

2主动测量控制仪的工作电路设计

2.1振荡器电路的设计振荡器电路的设计见图6。由于在设计时始终使L0在整个工作区域内大于3.6mH，故实际工作时，选用了右半边曲线，即随着工件内孔的磨削，L0逐渐地增大，而USC则逐渐地减小，至此，被加工工件尺寸的变化就转变为电压的变化而输出了。1.3电信号的处理电信号的处理可用图5所示的框图来表示。振荡器作为LC串联谐振回路的交流电源，产生幅度(有效值)为1.1V，频率为20kHz的正弦波，采用的是LC回路选频振荡。整个振荡器分三级:第一级由晶体管BG101及选频回路(振荡线圈T1的初级及电容C104)构成;第二级由晶体管BG102、BG103构成的复合管所组成的功率放大级组成，这样可以提高振荡器的带负载能力;第三级是由大功率晶体管BG104所组成的输出级。开机后，+12V电压经过电阻R101限流，使稳压管产生6V的稳定电压，流过稳压管D101的电流。这一稳定的6V电压作为振荡管BG101集电极的电源，C101的作用是消除稳压管工作时的噪声。这一6V的电压经过电阻R102的作用使BG101基极电位升高，基极电位的升高使发射极的电位也升高，发射极通过发射极电阻R103使选频回路得电，于是，LC选频回路就开始产生电磁振荡，产生各种高次谐波。而其他频率的振荡则被抑制掉了。由于振荡线圈的初级是在同一个磁芯上相同方向连续绕制而成的，所以任何瞬间点B的电压都比点A的电压高。正反馈电容C103的作用是使BG101的基极电压继续上升，这样就形成了正反馈的作用，故振荡器得以工作。电容C102与电阻R103的作用均是负反馈，用以改善正弦波的波形。正弦波经振荡线圈耦合到次级，送到后级功率放大，电阻R104与电阻R105构成BG102的直流偏置电路，BG102的基极电压:由于BG103发射极电位为5.14V，而正弦波的最大值为槡1.12=1.56V，故二极管D102始终处于导通状态，其作用是隔离，使信号无法倒流，电容C110将输出波形中的直流分量隔去，使送到传感器中去的为不含直流成分的正弦波。另外，电容C108、电位器W102组成基准点取样电路，基准点的大小可调整W102得到，基准点的大小决定了传感器的前行程量(前行程量为控制仪电表示值，为0μm时二测点之间的距离与传感器为自由状态时二测点之间距离差的绝对值)。传感器电压线圈的信号经耦合线圈T2，由信号取样电位器W104的中心抽头输出。输出信号也是纯净的正弦波，其幅度随被加工工件尺寸的变化而变化。

2.2振荡器输出信号的整流滤波振荡器输出信号的整流滤波电路见图9。由于输出指示电表采用的是直流电流表，故需把电位器Wl04中心抽头输出的正弦波整流成直流信号，才能去电表指示，二极管D201A与二极管D202A及电容C204、C205就组成了整流滤波电路，三极管BG201、BG202组成的复合管如前所述一样是功率放大器，信号经电容C201耦合至BG201的基极，基极电位。信号由BG202的发射极输出，该点的直流电位为7.2－1.4=5.8V。电容C203为隔直电容，将纯净的正弦波信号电压送到二极管D201A、D202A去整流，电阻R204与R205组成整流二极管D202A的偏置电路，使D202A与D201A始终处于导通状，导通后，D202A的正极电位为1.4V(直流)，这样可提高检波的灵敏度。信号电压由电容C204取出后，由电阻R206、R207送到相加器IC201的反相端，振荡板上的基准电压经过另外一路反向极性的整流滤波电路，由电容C210取出后经电阻R216、R208也送到相加放大器的反相端，与信号电压相加后经运算放大器IC201作反相放大后由运算放大器的6脚输出。

2.3直流输出信号的再处理振荡器的输出信号经整流滤波后，由运算放大器IC201的6脚输出，其输出信号分4路，分别为高低精度量程转换电路、指示电路、线性补偿电路及发讯电路。运算放大器IC201的6脚输出的一路进行高低精度量程的电平比较转换，该控制仪采用单电表来代替双电表指示，故电表指针的二次回程中，电表满刻度所代表的量程是不同的(相差10倍)，第一次回程时，电表满刻度为500μm(每小格刻度为10μm)，第二次回程时，电表满刻度为50μm(每小格刻度为1μm)，指针在50μm处实现量程的转换。指示电路用发光二极管指示，指示高低量程挡位，指示磨削尺寸等。线性补偿电路带可调电位器，安装在仪表板上供操作者调节。

发讯电路共有4挡，粗磨、精磨、光磨及到尺寸发讯，由于其发讯电路完全一样，故只需取其中1路发讯为例，其余3路类推。由电阻R301、电位W301及电阻R302组成了发讯点的取样电路，调节W301，可使该路的发讯点随之而变。当调节好W301中心抽头的电位以后，运放IC301的同相输入端3脚的电位也就同时确定了，由于磨削开始时，IC201的输出端6脚的电压总是高于IC301的3脚电平，故IC301的输出端6脚为低电平(－12V)，此时三极管BG301的发射结处于反偏，BG301不导通，J1不吸合，随着磨加工的进行，IC201的输出端6脚(即IC301的反相输入端2脚)的电压逐渐下降，当下降至IC301的2脚电压低于3脚电压时，IC301的输出端6脚由原来的－12V变为+12V，此时，一方面使BG301的发射极处于正偏而导通，使继电器J1动作，另一方面使正反馈回路中的二极管D301导通，而使同相输入端3脚的电位高于原设定值约0.23V(可通过计算得到)，从而使输出端6脚的电位更加稳定，这样可使机械执行机构的动作稳定。此电路中，二极管D305为保护二极管，当IC301输出端6脚为负时，D305导通，使三极管BG301的发射结的反偏电压箝在0.7V，从而使BG301不至于因反偏电压过大而损坏，二极管D309为泄放二极管，为继电器线圈提供放电回路。

3主动测量控制仪的应用及性能指标

篇(2)

装置总体设计

鉴于目前所实施的阶梯峰谷电价和将来的实时电价政策，文中设计的家电控制装置包括智能插座和家庭互动终端，两个装置通过无线通信构成一套家庭用电系统网络，如图1所示。智能插座将采集用电数据发送给家庭互动终端，互动终端实时显示家庭用电和电价情况，互动终端根据电价情况为用户提供不同的智能节电方案，在满足用户用电需求的前提下，智能控制室内各电器工作属性，用户根据实际情况可以对节电方案进行调整，最大程度上降低用电量和用电费的支出，实现能源优化配置。

智能插座

智能插座是基于光纤复合电缆或无线双通道连接家电和电源的中间设备，实现家庭内部异构传感网络，对家庭用电设备进行统一监控与管理，在执行通断电操作、获得家电状态信息的同时兼插座使用。

1智能插座主要功能

1）对家用电器的用电量进行计量，并采集家电的电压、电流、功率、功率因数，将所需数据上传至家庭互动终端；2）利用无线等通信方式，接收互动终端下发的控制指令，对家用电器执行通断电操作，在家电进入待机状态时切断电源，达到消除待机能耗、节能省电的目的。

2智能插座硬件设计

根据智能插座的功能，硬件结构框图如图2所示，智能插座主要包含控制管理模块、开断模块、计量模块、通信模块、时钟和存储模块等。

1）控制管理模块

智能插座在功能上要求较低，但安装数量较多，因此在设计时经济实用性着重考虑，可选用ATMEL公司的AT89S52。

2）电能计量模块

用于监测电器当前的工作状态，如实际功率、电压、电流等，可采用计量芯片ATT7022B。

3）开关模块

智能插座内部的继电器来控制家用电器电源的通断，微处理器接收到通断电指令后，令继电器吸合或断开。

4）通信模块

选择ZigBee微功率无线技术，通信的可靠性和通信速率高。通信模块采用CC2530芯片，CC2530能以非常低的成本建立强大的网络节点，负责向控制器发送数据和接收控制器的指令。

家庭互动终端

用户通过家庭互动终端了解室内用电信息，互动终端根据电价情况为用户提供不同的智能节电方案，在满足用户用电需求的前提下，用户根据实际情况可以对节电方案进行调整。互动终端根据用电方案对各用电器进行控制，最大程度上降低用电量和用电费的支出，实现能源优化配置。

1家庭互动终端主要功能

1）接收智能插座发送的电器用电数据、实时电价数据，以及上述数据的存储。2）为用户提供平台，用户通过互动终端查询家庭用电信息及其它相关信息。3）用户设定电器控制指令，互动终端读取用户下达的条件并处理后将控制指令发送给各与家用电器连接的智能插座，从而控制家用电器的开关状态。对信息家电的调控可以不只是简单地开、关控制，设定的调控选项包括开关的控制、温度的设置、风速和模式的设置等，能够达到取代家电遥控器的作用。

2家庭互动终端硬件设计

根据家庭互动终端的功能，硬件结构框图如图3所示，互动终端主要包含控制管理模块、开断模块、计量模块、通信模块、时钟和存储模块等。

1）控制管理模块

家庭互动终端需要处理大量信息，因此需要一个性能优异的芯片才能保证其高效稳定工作，选用TI公司基于ARM核心的LM3S9000系列。

2）LCD与按键模块

该模块包括按键、LCD及其驱动3个部分，互动终端将接收到的家电用电信息、每天的实时电价经过处理以图表的形式展现给用户。

3）通信模块

互动终端的通信模块与智能插座类似，负责向智能插座发送控制指令和接收智能插座采集的数据。

4）数据存储模块

互动终端的数据存储模块包含微处理器的铁电存储器和LCD液晶屏的显存。

软件设计

1初始化设置

目前的居民电价政策主要是阶梯峰谷电价，随着智能电网的发展，还会采用实时电价政策。根据不同的电价政策，设计的装置为用户提供不同的能效服务，用户在使用装置时可以根据具体的电价政策选择装置的工作模式。对于阶梯峰谷电价参数的初始化输入，用户能将各阶梯电量、各阶梯的调价电费、峰谷时段输入到互动终端。互动终端LCD提供界面，用户根据界面提示通过按键依次输入各参数值；对于实时电价，用户只需选定后互动终端便进入工作状态并进行实时电价的采集。实现流程图如图4所示。

2信息获取及存储

在家庭正常用电时互动终端根据用户的初始化输入统计每天在峰电价时段工作的电器及其用电量，用户可以通过LCD查询统计的信息。家庭互动终端采集每天的实时电价并进行存储，以时段及相应电价的形式存储；互动终端LCD提供实时电价查询界面，以曲线图的形式展示，用户通过按键浏览过去一（两）天的实时电价，实现流程如图5所示。

篇(3)

1国内外成功应用案例研究

1.1国内应用

（1）上海截至2011年底，上海中心城快速路路网里程数稳定在141.0km，基本采用高架形式。至2009年，上海浦西地区快速路88个入口匝道中有70多个实施了匝道控制，除了武宁路实施了匝道调节控制，其他都为匝道开关控制，其中部分入口预留了汇入控制功能。浦东中环8个匝道及A1的11个匝道实施匝道控制，其中17个入口匝道为开关控制，并预留远期汇入控制功能，1个入口匝道实施自适应汇入控制，1个出口匝道实施可变车道控制。近期，在杨高路上匝道，汇入南浦大桥的入口处，浦东张扬路上匝道与进入杨浦大桥的主线，设置了挑杆信号灯控制。上述匝道控制在关联道路上布设“固定文字+可变文字”可变信息标志，在匝道入口及高架路段上设置了交通流情报信息板，目前系统运行良好。上海市快速路出入口控制系统开关控制较多，有交通引导信息/交通监控设备，电子警察设备。2005年上海快速路匝道实施控制系统后，交通量和平均车速均有一定程度的提升，特别是在内环高架内圈武夷路入口匝道实施自适应汇入控制后，更是取得了很好的控制效果，充分体现了汇入控制的优越性。试验区域主线流量提高了1.1%~23.2%；主线平均车速提高了11.1%~84.6%，主线拥堵时间减小了22.8%~76.5%，缩短了主线车辆排队长度，改善了快速路主线的交通状态。上海快速路出入口控制系统改善了快速路主线的交通状态，同时，快速路控制系统的交通信息和诱导设施均衡了交通需求，提高了快速路系统和区域路网的服务水平。（2）北京北京快速路由二、三、四、五环和11条联络线组成，长达360km，承担着全市50%以上的交通流，快速路出入口密集，平均间距仅为318m，是世界上最复杂、控制难度最大的快速路。北京快速路与呼市类似，即为地面快速路，两侧设置地面辅路，快速路出入口加减速车道较短，从辅路汇入分流。针对这一结构和特点，北京市公安交管局自主研发了快速路出入通流特性分析、快速路多节点OD建模技术和给予主辅路占有率映射算法的交通控制策略，以及城市快速路交通控制技术。基于上述技术建成的快速路交通控制系统，利用设置在快速路主要出入口的信号灯，依据对快速路主辅路流量信息的检测实施占有率控制，智能控制快速路出入口的开启和关闭。北京的地面快速路+辅路形式使得其匝道控制与上海有很大的不同。出入口控制方式包括入口开关控制、入口汇入控制、出口辅路信号控制，配有交通监控系统。北京快速路出入口控制系统有效提高了北京快速路网的承载能力、交通管控能力和城市抗风险能力，快速路网日均时速提高6.92%。

1.2国外应用

（1）美国美国采用“stop-and-go”（停-走）交通信号，控制进入高速公路主线车辆的频率。华盛顿大多数的快速路出入口匝道调节允许每次绿灯通过1辆车，最多不超过3辆，调节率大概在4~15s之间，这样的间隔可以保障进口匝道的汇入交通受到一定的阻滞，减少高速汇入时容易产生的刮擦、碰撞等事故。美国亚特兰实行固定周期式匝道调节，但是如果排队检测器检测到预设的排队长度极限值，匝道调节的速度将会被提高，周期缩短，以尽快地减少排队。在美国快速路控制系统采用需求-容量控制策略较为广泛。需求-容量控制策略是以交通量为控制参量，通过调节进入快速路的交通量，使得进入快速路的交通量与上游交通量之和不超过匝道下游的通行能力，保证主路下游交通量维持在其通行能力之内，最大限度利用快速路。华盛顿实施匝道调节后，该地区高速公路全范围内事故发生率降低30％，在Renton的I405高速公路，匝道调节使得平均行程时间减少了3~16min，匝道调节是一种比较有效地缓解交通拥挤的控制手段。（2）欧洲欧洲的高快速路出入口匝道控制一般是车队放行，每次绿灯信号放行匝道车辆数不确定，但每次最多放行的车辆数有限制，一般不超过9辆，控制策略中的红灯时长和绿灯时长都是变化的。欧洲的快速路系统大部分采用ALINEA控制算法。ALINEA控制算法属于线性状态调节，由Papageorgiou在1991年提出。它通过调整匝道调节率使得其下游主线的占有率尽量维持在理想状态，是经典控制理论的应用，现在欧洲很多国家在该算法的基础之上进行了许多不同的改进，在实际应用中也得到了很好的效果。

1.3应用小结

通过国内外的快速路出入口控制系统，可以看到出入口匝道控制是比较常用的控制方法。它通过限制入口匝道汇入主线的车流量，达到减少主线交通拥堵的目的，通过控制出口汇出辅路的交通流，使主线的交通流可以更快地离开主线。快速路匝道控制主要采用在入口匝道处及出口匝道相连辅路上设置信号灯的方式，调节进出快速路的交通流，使匝道交通流进出有度、有序，避免快速路上形成交通瓶颈。为达到此目的，在进行匝道信号控制时应从城市快速路的交通特性、控制策略、配时方法及协调效果几方面加以考虑。在出入口控制算法方面，对于在美国得到广泛应用的需求-容量差额控制方法，还存在着一些不足。由于该方法仅仅检测交通量的值，所以不能够判断快速路主线是拥挤还是自由流的状态，并且算法采用开环控制，不能把控制后的微小变化再反馈给系统进行优化，因此，往往无法达到理想的控制效果。欧洲采用的ALINEA算法研究表明，即使算法中的值在很大范围内变动，系统也能保持一个良好的性能，说明ALINEA算法的稳健性较好。此外，ALINEA算法的可移植性强，如果外部交通条件变化，只需要调整目标占有率的值，而且控制算法简单，易于实现。目前它成为实际应用中非常成功的一种单点动态控制方法，在实际中还有许多的应用对该方法进行了改进。

总之，快速路出入口控制方法的效果取决于多种因素，交通特性、道路条件、匝道分布等多种因素都会影响到控制算法的适用性。即使是同样的控制算法，其控制参数的取值往往也会在很大程度上影响控制的效果。从本质上讲，入口匝道控制是对主线交通与入口匝道交通进行调节，方案的可行性与当地道路交通条件紧密相关。呼市快速路系统和国内外其他城市的快速路相比，有自身的特点和情况，主要表现为：（1）以主辅路布置形式为主，部分路段采用高架、地下隧道、半地下路堑形式；（2）快速路网少，承载的交通流量大，主线交通流量、匝道需求将常处于饱和运行状态；（3）匝道布置间距较小，主辅路之间的合流、分流成为影响主线运行状况的一个重要因素；（4）周边路网发达，匝道车辆的可行替代路径较多。所以应该在总结国内外其他城市快速路出入口控制系统的前提下，结合呼市自身的实际情况，选择符合需求的快速路出入口的控制系统。

2快速路出入通管理控制系统设计

2.1系统目标

目前呼市快速路正在建设，出入口的现状道路基础条件、线形较好，存在着出入口控制系统实施可行性较好的地点。通过综合考虑各方面因素（科学性及实用性），应用比较成熟的技术，吸取北京上海经验，可以在呼市快速路出入口实现出入口控制，体现出入口控制的效果、优势。经过对呼市快速路网的布局和交通控制系统现状的深入分析，建立呼市快速路出入口控制系统，可实现以下目标：（1）保证主路基本畅通、辅路不至于产生严重的交通拥堵；（2）改善出入口匝道车辆的行驶秩序，确保车辆行驶安全；（3）对快速路及其关联区域进行协调控制，有效使用地面道路的容量；（4）保证大型活动、紧急事件等非常态的快速路骨架路网作用；（5）与其他系统协同，提高对道路交通的诱导能力和综合调控水平。

2.2系统功能需求

目前呼市二环线以内路网密度较大，但高峰时间交通拥堵严重，其中一个重要原因是呼市交通信息管理系统不完善，出行者无法及时查询或获取路况信息，导致交通需求分布失衡。因此，呼市快速路出入口管理与控制系统功能主要集中在几个方面：中心控制、出入口多级调控、出入口信号协调、快速路交通信息采集、快速路信息、系统关联、快速路信息查询。呼市快速路出入通管理控制系统可分为三个层次：策略层、管控层、执行层。三个层次相互协调，实现系统信息采集、多级调控、日常管理和系统关联的功能[3]。

2.3控制管理中心

管理控制中心分为硬件设备和软件设备两大部分。其中，硬件部分按功能分为数据库服务器、管理端设备、以太网传输网络设备和不间断电源（UPS）等几个部分；软件部分分为系统软件、数据库软件、数据处理软件、管理平台软件等[4]。快速路出入口控制中心局域网系统是系统集成和管理协调系统的基础平台，是一个分布式计算机平台，包括基础平台服务、分布式计算和对象服务、公共设施、共享领域服务以及应用，可以让不同的软件对象跨网络、跨操作系统进行互操作，满通信息的与查询、访问。

2.4系统控制方法和算法

根据以往研究，快速路控制系统匝道进出口的主要控制方法包括单点信号灯控制、单点开关控制、多匝道协调控制、快速路干线控制、区域控制、路由控制和不同控制方式的协调控制等[3]。目前呼市二环线快速路匝道相距较近，主线为双向六车道，沿线相交道路高峰时间交通流量大，拥堵严重。因此，针对呼市快速路交通瓶颈形成原因，快速路出、入口匝道控制主要采用在入口匝道处及出口匝道相连辅路上设置信号灯的方式，平峰时间采用单点控制，高峰时间采用整体协调控制方法，调节进出快速路的交通流，使匝道交通流进出有度、有序，避免快速路上形成交通瓶颈，并有效利用辅路容量。建议呼市快速路与常规道路信号控制综合考虑，形成快速路、区域信号控制协调控制系统，提高快速路的抗风险能力和消散阻塞的能力。进一步确保快速路系统的高速、高效、安全和舒适性。根据呼市快速路道路网设计和出入口布置形式，建议呼市快速路出入口控制算法可以结合采用改进型的ALINEA控制算法、需求-容量差额控制算法、占有率控制算法和定时控制算法。针对呼市快速路道路网不同的道路条件、交通状况，采用不同的快速路出入口控制算法，将几种控制算法相互结合，针对不同的适用条件和系统实际运行状况选择合适的快速路出入口控制算法策略[5]。

2.5出入口信号协调控制

由于快速路出入口的控制有很多的限制条件，对于不同的路段和车流量，出入口控制的效果也会有很大差异。其中对出入口控制影响最大的还是出入口是否有较多的道路空间资源可以储存出入口控制造成的排队。对于呼市部分快速路出入口间距较小的路段，将快速路出入口控制和快速路上下游交叉口控制结合起来，实行协调控制。快速路出入口协调控制从区域路网的角度上，将快速路和普通道路进行衔接和整合，制定协调控制的策略和方法，将快速路出入口和上下游交叉口控制作为一个整体控制系统，从整体路网的角度出发，制定统一的协调控制目标。从而更好地提高整个道路系统的运输效率[6]。

2.6诱导信息系统

用于快速路出入通信息，对交通流进行有效地引导分流。入口控制信息情报板能够接受匝道控制器的指令，在可变文字显示部分以不同颜色显示“匝道开放”、“匝道关闭”、“汇入调节”等匝道控制内容，以及“主线畅通”、“主线拥挤”、“主线堵塞”等交通状态信息[7]。目前呼市尚缺少交通诱导信息系统，导致交通高峰期间部分路段和区域非常拥挤，而有些道路上车流量很少，道路资源未得到有效利用。

3结语

篇(4)

关键词：PWM控制电路CPLDVHDL

在直流伺服控制系统中，通过专用集成芯片或中小规模的数字集成电路构成的传统PWM控制电路往往存在电路设计复杂，体积大，抗干扰能力差以及设计困难、设计周期长等缺点因此PWM控制电路的模块化、集成化已成为发展趋势。它不仅可以使系统体积减小、重量减轻且功耗降低，同时可使系统的可靠性大大提高。随着电子技术的发展，特别是专用集成电路（ASIC）设计技术的日趋完善，数字化的电子自动化设计（EDA）工具给电子设计带来了巨大变革，尤其是硬件描述语言的出现，解决了传统电路原理图设计系统工程的诸多不便。针对以上情况，本文给出一种基于复杂可编程逻辑器件（CPLD）的PWM控制电路设计和它的仿真波形。

1PWM控制电路基本原理

为了实现直流伺服系统的H型单极模式同频PWM可逆控制，一般需要产生四路驱动信号来实现电机的正反转切换控制。当PWM控制电路工作时，其中H桥一侧的两路驱动信号的占空比相同但相位相反，同时随控制信号改变并具有互锁功能；而另一侧上臂为低电平，下臂为高电平。另外，为防止桥路同侧对管的导通，还应当配有延时电路。设计的整体模块见图1所示。其中，d[7:0]矢量用于为微机提供调节占空比的控制信号，cs为微机提供控制电机正反转的控制信号，clk为本地晶振频率，qout[3:0]矢量为四路信号输出。其内部原理图如图2所示。

该设计可得到脉冲周期固定（用软件设置分频器I9可改变PWM开关频率，但一旦设置完毕，则其脉冲周期将固定）、占空比决定于控制信号、分辨力为1／256的PWM信号。I8模块为脉宽锁存器，可实现对来自微机的控制信号d[7：0]的锁存,d[7：0]的向量值用于决定PWM信号的占空比。clk本地晶振在经I9分频模块分频后可为PWM控制电路中I12计数器模块和I11延时模块提供内部时钟。I12计数器在每个脉冲的上升沿到来时加1，当计数器的数值为00H或由0FFH溢出时，它将跳到00H时，cao输出高电平至I7触发器模块的置位端，I7模块输出一直保持高电平。当I8锁存器的值与I12计数器中的计数值相同时，信号将通过I13比较器模块比较并输出高电平至I7模块的复位端，以使I7模块输出低电平。当计数器再次溢出时，又重复上述过程。I7为RS触发器，经过它可得到两路相位相反的脉宽调制波，并可实现互锁。I11为延时模块，可防止桥路同侧对管的导通，I10模块为脉冲分配电路，用于输出四路满足设计要求的信号。CS为I10模块的控制信号，用于控制电机的正反转。

2电路设计

本设计采用的是Lattice半导体公司推出的is-plever开发平台，该开发平台定位于复杂设计的简单工具。它采用简明的设计流程并完整地集成了LeonardoSpectrum的VHDL综合工具和ispVMTM系统，因此，无须第三方设计工具便可完成整个设计流程。在原理设计方面，本设计采用自顶向下、层次化、模块化的设计思想，这种设计思想的优点是符合人们先抽象后具体，先整体后局部的思维习惯。其设计出的模块修改方便，不影响其它模块，且可重复使用，利用率高。本文仅就原理图中的I12计数器模块和I11延迟模块进行讨论。

计数器模块的VHDL程序设计如下：

entitycounteris

port(clk:instdlogic;

Q:outstdlogicvector(7downto0);

cao:outstd_logic);

endcounter;

architecturea_counterofcounteris

signalQs:std_logic_vector(7downto0);

signalreset:std_logic;

signalcaolock:std_logic;

begin

process(clk,reset)

begin

if(reset＝‘1＇)then

Qs＜＝“00000000”;

elsifclk＇eventandclk＝‘1＇then

Qs＜＝Qs＋‘1＇;

endif;

endprocess;

reset＜＝‘1＇whenQs＝255else

‘0＇;

caolock＜＝‘1＇whenQs＝0else

‘0＇;

Q＜＝Qs;

cao＜＝resetorcaolock;

enda_counter;

图2PWM可逆控制电路原理图

在原理图中，延迟模块必不可少，其功能是对PWM波形的上升沿进行延时，而不影响下降沿，从而确保桥路同侧不会发生短路。其模块的VHDL程序如下：

entitydelayis

port(clk:instd_logic;

input:instd_logic_vector(1downto0);

output:outstd_logic_vector(1downto0)

enddelay;

architecturea_delayofdelayis

signalQ1,Q2,Q3,Q4:std_logic;

begin

process(clk)

begin

ifclk＇eventandclk＝‘1＇then

Q3＜＝Q2;

Q2＜＝Q1;

Q1＜＝input(1);

endif;

endprocess;

Q4＜＝notQ3;

output(1)＜＝input(1)andQ3;

output(0)＜＝input(0)andQ4;

enda_delay;

图3为原理图中的若干信号的波形仿真图。

篇(5)

1.1电力工程设计阶段决定项目投资效益

在电力工程施工前的设计阶段，要对贯穿整个项目全程的造价控制予以高度重视，主要有两方面原因：一方面，当设计阶段设计方案确定后，后期投资方案则也基本成型；另一方面，“笔下一条线，投资千千万”，工程设计阶段决定了电力工程项目是否经济高效。因此，设计阶段对整个电力工程的造价控制十分重要。

1.2电力工程设计阶段是造价控制的重要阶段

有资料表明，初步设计阶段对工程造价的影响为35%-75%，施工图设计阶段对造价的影响为25%-35%，施工阶段对造价的影响为10%。虽然设计费用在整个工程费用中占不到1%，但其是决定整个工程项目是否合理、经济、高效益的关键阶段。

2.电力工程设计阶段的造价控制存在的问题分析

2.1造价控制意识方面

长期以来，电力工程设计单位与部门都对相关设计的技术、速度以及产值高度重视，对产品的经济行不够重视。但是，由于工程设计阶段的造价控制对整个工程项目的实施有重要影响，如果设计初期存在失控的问题，即使其他阶段非常严格地控制成本，也无法改变整个工程不良的造价效果。但是，现阶段许多技术人员尽管工作能力和技术水平很高，但缺乏经济观念，很少考虑如何降低造价，缺乏造价控制意识，不能正常处理先进技术与经济合理两者之间的关系。

2.2造价控制方法方面

(1)不善于运用价值工程理论优化设计

在工程设计过程中，设计人员存在设计思想保守，过分加大安全系数的思想，导致肥梁、胖柱、配筋过量、深基础等问题的产生。设计初期多方案经济比较多为只画草图，不管经济账，很少从造价方面认真考虑，使得造价难以控制，造成浪费。

(2)限额设计未得到充分运用

限额设计即指，按照批准的设计任务书及造价估算控制初步设计及概算情况，按照批准的初步设计要求，按各专业分配的造价限额进行设计，保证估算。限额设计的目的是控制项目的建设资金和投资支出，缓解工程项目经济与技术的对立关系。但目前来看，我国电力工程项目目前设计变更管理不完善，难以实现限额设计。并且，由于现行设计收费与限额设计矛盾，导致设计费低与付出劳动不匹配，所以设计人员总会主动提高造价以保证经济利益。

2.3造价控制工具方面

目前我国工程经济分析采用定额计算方法，需要较为完善的设计资料与图纸，以计算相应的工程量与造价。但随着经济的快速发展，居民用电量迅速增加，这种方法耗时耗力，难以满足市场需求。但现阶段，还未能有一个完善的工程造价管理系统，可以运用计算机及通信技术，对工程造价信息进行搜集、加工、作业、与处理。旧的方法与体制已不适合发展如此迅速的信息时代，唯有使用计算机进行工程造价的动态管理，才能不断完善工程造价管理。

2.4造价控制机制方面

现阶段的工程设计体制功能单一，专业分工不合理。设计体制将工作机械分块，导致不能全局控制和把握造价，只能静态控制造价，主要表现为：

(1)工程设计前期，项目的可行性研究及造价估算不够细致，经济指标控制不严，导致限额设计失去依据；

(2)整个工程项目缺乏合理的设计周期，方案选择太过于形式化，工程设计的各阶段工作和论证不够细致，与工程项目管理的周期不能很好地协调配合；

(3)设计分工中各专业各部门自成一体，缺乏沟通，缺乏整体协作的意识，导致不能全局把握和进行造价控制；

(4)概预算流于形式，缺乏准确性。预算人员只是根据设计图纸进行计算，没有主动影响设计和施工。

(5)工程项目的设计思想落后，缺乏严谨的思维和方法，实际中多以经验型管理为主，随分析人员的不同，技术经济分析的结果差别很大。

3.电力工程设计阶段造价控制的内容

根据工程项目的实际情况，可将设计阶段分为三个阶段：方案设计、初步设计、以及施工设计。对于电力工程项目，其造价的控制有固定的工作程序。比如在设计阶段其工作程序为：先进行可行性分析研究，再根据研究报告做初步设计，按照初步设计确定概算实施施工图的设计，最后完成整个设计。设计相关人员应严格按照程序保证设计工作顺利有序进行。电力工程项目的各个设计阶段，造价控制的具体内容如下：

(1)方案设计阶段

方案设计阶段主要根据相关专业设计的说明书和图纸、以及技术经济指标，做出造价估算书。首先编写编制初步造价估算，进行可行性分析，对项目提出的背景、投资的必要性、资源和原材料的分析，公用设施的情况、产品方案的比较、投资估算和资金筹措方式说明，同时编制造价估算。方案设计阶段要确定投资目标，编制项目的总投资分配、分解规划。

(2)初步设计阶段

初步设计即为根据可行性报告所做的具体实施方案。根据设计说明书和图纸，对工程项目进行初步设计总概算。初步设计不能更改可行性报告中的建设规模、总投资额等。如果超过可行性报告的投资估算，需要说明原因并重新进行设计。

(3)施工图设计阶段

根据批准的初步设计投资概算，绘制出正确的、完整的、详细的建筑安装图纸，包括建设项目工程的详图、零部件结构的明细表、验收标准及方法等。

4.结语

篇(6)

可编程控制器课程单元，是对于在电子电器以及拖动设备中设置的逻辑控制单元原理和应用方式进项简洁介绍的课程单元，早期的PLC只能做些开关量的逻辑控制，因而叫PLC。近年来，PLC采用微处理器作为中央处理单元，不仅有逻辑控制功能，还有算术运算、模拟量处理甚至通信联网功能，正确应称为PC。但为了与个人计算机有所区别，仍称其为PLC。尽管功能在逐步强大，但是由于该技术是依托于成熟的储存模块，通过写入读出进行控制过程设置的一项实用性技术，其现实应用虽是集通信技术、计算机技术以及自动化技术为一体的新型自动控制装置，但组装方便，编程简单，适合大规模格式化应用，因此对学习者的基础要求和编程能力没有特殊要求，可以作为一种实用性技术作为教学目标。尤其是对于学习电力自动化和电子电器的学生，学好可编程自动化课程对于熟悉自动化控制原理以及将来在工作实践中，能够得心应手的处理电器问题以及简单设计一些控制单元有着决定性的作用，因此对于中等职业学校的可编程控制器教学单元课程设计的好坏，不仅决定了学校自动化控制专业的水平，也同时决定了学校的毕业生是否能够顺应社会，成为社会上可造之材的关键课程，不得不引起电子电器以及自动化控制专业的专业课程所重视，并花大力气解决教学课程设计等工作。

2可编程控制器教学的主要课程目标

可编程控制器技术，是现代工业自动化三大支柱之一，其目标就是实现设计意图和设备运行的即时通信。随着教育的发展，教会学生了解可编程控制器的原理，以及工作特点是课程的首要任务，也是教育要面向未来的最基本要求，这是现代工业对对课程设计的主要现实要求。而对课程目标而言，就是要顺应这一时代要求，把这一体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强的实用技术方法传授给学生，使得学生能够按照从业需求掌握相关知识和技能。

3教学课程的设计重点选择

课程设计的基础来源于所教授单元的结构体系，对于可编程控制器技术而言，它是设备电气系统的心脏和交互传输中心，可编程控制器就是这一完整单元的承载者和实现者，而对于中等职业学校的学生而言，控制原理主要作为了解，而控制输入单元的设计和运行原理就需要加大力度去了解，并加以熟练掌握，达到能够简单设计和故障排除的职业需求。同时对于中等职业学校的学生而言，执行机构由控制元件和开关系统指挥各类机械的运行对于这类学生是主要的学习目标，因此重中之重应该安排这部分的教学设计。

4课程设计的主要方法和教学途径分析

4.1入门教育

可编程控制器科目的学习，对于中等职业技术学校的学生而言，很容易产生畏难情绪，以为像计算机编程语言一样晦涩难懂，从而产生畏难情绪。因此初始教案的设计就应当有针对性的进行设计，从学生的兴趣爱好入手，充分利用学生对知识的渴望和新鲜感，加以正确有效的引导。从身边的PLC应用入手，讲解相应专业同可编程控制器应用的关系，给学生描绘可编程控制器在城市便捷交通控制、生活设施，以及市场上流行的数控加工中心、机械手，甚至3D打印机应用的广泛实例，激发学生获取知识的欲望和好奇心，觉得它就在我们身边。同时教师还可以配合激励机制联系就业市场的需求（有较多单位提出“懂得PLC者优先”），从而激发了学生的学习欲望。

4.2课程进度设计要素

根据学生素质参次不齐的现状，中等职业教育可控制编程器课程单元应当是从简单应用入手，增加学生学习的信心和勇于探索的内在需求。在现代科技飞速发展的今天，信息的来源层出不穷，充分发挥校园信息平台，利用互联网和各类科学技术讲座，不断灌输自动化对生活的改变，让学生身处可编程控制器带来的惊喜改变中，把课程设计融入学生的个人生活中去，循序渐进让学生从内心里接受知识，接受不断进取、不断获取新知识新技能的内在动力。在享受科技发展带来的便利和科技进步之余，也将自己融入科技进步的洪流中去，真正成为知识的主人。

4.3把课堂教学变成互动参与的知识殿堂

教学的主体最终还是学生自身，因此在课程设计上需要着重增加学生的主动性和参与度，可以采用老师下课题，分组收集相关知识点的方式，让学生对所学内容进行外延和内涵的扩展活动，从学生收集的图片资料和其他应用范例中获取营养，在获取知识的同时培养同学之间的合作意识和竞争意识，增添了学生学习的信心和对课程的浓厚兴趣。对于可编程控制器这一实用但略显枯燥的课程而言，直观教学的方法无疑可以带来良好的课程效果，在增加感性认识的同时，可以拓宽学生的知识视野，同时可以培养学生的观察能力，同时也可以采用互动环节，让同学们自助设计和制作示教板和器具以及简易控制单元，从而使学生对理论知识，学生在感性直观教学中易于理解、掌握。

4.4充分利用多媒体教学手段

中等职业技术学校的生源一般都来自城市周边，对于工业化的理解并不直观，尤其对于大型设备，大型流水线以及数控加工中心的认识一般都缺乏必要的认识。在实习和学习之前，充分利用多媒体辅助教学，就可以解决这一难题，充分利用多媒体技术制作教案，用丰富的设备设施充分体现可编程控制器的应用。同时对于晦涩难懂的理论也可以直观的分化出来，把编程输入和控制流程，直到各种控制动作的实现都一一展现在学生的面前，达到控制过程直观呈现的效果，充分理解可编程控制器的控制原理，细化程序的设计理念和操作方法，摒弃枯燥的填鸭教学以避免给学生带来畏难情绪。

4.5利用好实验手段，展示课程魅力，提高学生学习兴趣

众所周知，实验课是电子电器类课程最能吸引学生好奇心和创造性的科目，不但可以起到理论课的补充作用，更是强化学习效果的重要手段，在现代教学理念中还把实验课作为检验学生学习能力和动手能力的主要考察方向，因此做为一个良好的课程设计，可谓不能不加以充分认识和利用。通过实验，学生们充分的动手实验，观察现象和结论，不仅可以加深理解所学的基础知识，同时通过实际的模拟实验，可以直接了解将来工作中手动编程器的使用情况，是学生们走上社会后直接面对工作的捷径，从而提高学生的社会适应性，增强学生的就业竞争力；而不单单是一种学习知识了解技能的工具。因此对于以造就实用型复合人才为培养目标的中等职业学校，充分利用好实验手段，是教学课程设计的关键命题。

5结语

篇(7)

【关键词】：单片机;抗干扰;控制状态;冗余技术

随着电子技术和微型计算机的迅速发展，促进了微型计算机控制技术的迅速发展和广泛应用。中小规模的单片机控制系统在工业生产及日常生活中的智能机电一体化产品得到了广泛的应用。在单片机控制系统的设计开发过程中，我们不单要突出设备的自动化程度及智能性，另一方面也要重视控制系统的工作稳定性，否则就无法体现控制系统的优越性。

1.系统受到干扰的主要原因和现象

由于单片机控制系统应用系统的工作环境往往是比较恶劣和复杂的，其应用的可靠性、安全性就成为一个非常突出的问题。单片机控制系统应用必须长期稳定、可靠地运行，否则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成巨大的损失。

影响单片机控制系统应用的可靠、安全运行的主要因素是来自系统内部和外部的各种电气干扰，以及系统结果设计、元器件选择、安装、制造工艺和外部环境条件等。这些因素对控制系统造成的干扰后果主要表现在下述几个方面。

（1）数据采集误差加大。干扰侵入单片机控制系统测量单元模拟信号的输入通道，叠加在有用信号之上，会使数据采集误差加大，特别是当传感器输出弱信号时干扰更加严重。

（2）控制状态失灵。微机输出的控制信号常依赖某些条件的状态输入信号和这些信号的逻辑处理结果。若这些输入的状态信号受到干扰，引入虚假状态信号，将导致输出控制误差加大，甚至控制失常。

（3）数据受干扰发生变化。单片机控制系统中，由于RAM存储器是可以读/写的，故在干扰的侵害下，RAM中的数据有可能被窜改。在单片微机系统中，程序及表格、常数存于程序存储器中，避免了这些数据受到干扰破坏，但对于内RAM、外扩RAM中的数据都有可能受到外界干扰而变化。根据干扰窜入的途径、受干扰数据的性质不同，系统受损坏的情况也不同．有的造成数据误差．有的使控制失灵，有的改变程序状态，有的改变某些部件（如定时器/计数器，串行口等）的工作状态等。

（4）程序运行失常。单片机控制系统中程序计数器的正常工作，是系统维持程序正常运行的关键所在。如果外界干扰导致计数器的值改变，破坏了程序的正常运行。由于受到干扰后计数器的值是随机的，因而导致程序混乱。通常的情况是程序将执行一系列毫无意义的指令，最后进入"死循环"，这将使输出严重混乱或系统失灵。

2.系统可靠性设计的分析和方法

单片机控制系统应用的可靠性技术涉及到生产过程的方方面面，不仅与设计、制造、检验、安装、维护有关，还与生产管理、质量监控体系、使用人员的专业水平与素质有关。这里主要是从技术角度分析提高系统可靠性的最常用方法。

导致系统运行不稳定的内部因素主要有以下三点：

（1）元器件本身的性能与可靠性。元器件是组成系统的基本单元，其特性好坏与稳定性直接影响整系统性能与可靠性。因此，在可靠性设计当中，首要的工作是精选元器件，使其在长期稳定性、精度等级方面满足要求。随着微电子技术的发展，电子元器件的可靠性不断提高，现在小功率晶体管及中小规模IC芯片的实际故障大约为10×10-9/h。这为提高系统性能与可靠性提供了很好的基础。

（2）系统结构设计。包括硬件电路结构和运行软件设计。电路设计中要求元器件或线路布局合理以消除元器件之间的电磁耦合相互干扰，优化的电路设计也可以消除或削弱外部干扰对整个系统的影响，如去耦电路、平衡电路等。同时也可以采用冗余结构，也称容错技术或故障掩盖技术，它是通过增加完成同一功能的并联或备用单元〔包括硬件单元或软件单元〕数目来提高系统可靠性的一种设计方法。当某些元器件发生故障时也不影响整个系统的运行。对于消减外部电磁干扰，可采用电磁兼容设计，目的是提高单片机系统在电磁环境中的适应性，即能保持完成规定功能的能力。常用的抗电磁干扰的硬件措施有滤波技术、去耦电路、屏蔽技术、接地技术等。

软件是微机系统区别于其它通用电子设备的独到之处，通过合理编制软件可以进一步提高系统运行的可靠性。常用的软件措施主要有：一是信息冗余技术，对单片机控制系统应用而言，保持信号信息和重要数据是提高可靠性的主要方面。为防止系统故障等原因而丢失信息，常将重要数据或文件多重化，复制一份或多份"拷贝"，并存于不同空间，一旦某一区间或某一备份被破坏，则自动从其它部分重新复制，使信息得以恢复。二是时间冗余技术，为提高单片机控制系统应用的可靠性，可采用重复执行某一操作或某一程序，并将执行结果与前一次结果进行比较对照来确认系统工作是否正常。只有当两次结果相同时，才被认可，并进行下一步操作。

若两次结果不相同，可再次重复执行一次，当第三次结果与前两次之中的一次相同时，则认为另一结果是偶然故障引起的，应剔除。若三次结果均不相同，则初步判定为硬件永久性故障，需进一步检查。这种办法是用时间为代价来换取可靠性，称为时间冗余技术，也称为重复检测技术。三是故障自动检测与诊断技术，对于复杂系统，为了保证能及时检测出有故障装置或单元模块，以便及时把有用单元替换上去，就需要对系统进行在线测试与诊断。这样做的目的有两个：一是为了判定动作或功能的正常性；二是为了及时指出故障部位，缩短维修时间。四是软件可靠性技术：单片机控制系统运行软件是系统要实行的各项功能的具体反映。软件的可靠性主要标志是软件是否真实而准确地描述了要实现的各种功能。因此对生产工艺过程的了解程度直接关系到软件的编写质量。提高软件可靠性的前提条件是设计人员对生产工艺过程的深入了解，并且使软件易读、易测和易修改。五是失效保险技术：有些重要系统，一但发生故障时希望整个系统应处于安全或保险状态。此外，还有常见的数字滤波、程序运行监视及故障自动恢复技术等。

（3）安装与调试。元器件与整个系统的安装与调试，是保证系统运行与可靠性的重要措施。尽管元器件选择严格，系统整体设计合理，但安装工艺粗糙，调试不严格，仍然达不到预期的效果。

导致系统运行不稳定的外因是指单片机控制系统所处工作环境中的外部设备或空间条件导致系统运行的不可靠因素，主要包括以下几点：一是外部电气条件，如电源电压的稳定性、强电场与磁场等的影响；二是外部空间条件，如温度、湿度，空气清洁度等；三是外部机械条件，如振动、冲击等。

为保证系统可靠工作，必须创造一个良好的外部环境。例如：采取屏蔽措施、远离产生强电场干扰的设备；加强通风以降低环境温度；安装紧固以防振动等。

元器件的选择是根本，合理安装调试是基础，系统设计是手段，外部环境是保证，这是可靠性设计遵循的基本准则，并贯穿于系统设计、安装、调试、运行的全过程。为实现这些准则，必须采取相应的硬件或软件方面的措施，这是可靠性设计的根本任务。

中小规模的单片机控制系统在开发过程中，结合实际应用中的工作环境，采用以上的系统抗干扰优化设计的措施与方法，基本能有效地提高单片机系统的工作稳定性，充分地体现单片机控制系统在不增加控制成本的情况提高机电设备的自动化性能与智能性的优越所在。

参考文献

[1]胡连柱,姜宝山.简析单片机软硬件的抗干扰设计技术,安徽电子信息职业技术学院学报,2005，01.

[2]徐明龙,王赤虎.利用单片机实现的模拟信号和数字信号单线混合传输,电子设计应用,2004,1.