電機(jī)設(shè)計(jì)論文大全11篇

緒論：寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā)，也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇電機(jī)設(shè)計(jì)論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

篇（1）

直流電源后備系統(tǒng)是各類電廠、變電站、電站等必備的。其主要功能是作為主電源的替代電源，當(dāng)主電源突然中斷后，給關(guān)鍵主控設(shè)備、故障監(jiān)測系統(tǒng)、故障保護(hù)系統(tǒng)等提供動(dòng)力電。它可以包括多個(gè)蓄電池組，每組可有多達(dá)一百多只鉛酸或其它種類的蓄電池，容量可達(dá)2000安時(shí)以上。

成套的無人值守、免維護(hù)直流電源系統(tǒng)由蓄電池組、充電浮充電裝置、電池監(jiān)測(容量及電壓)裝置、絕緣監(jiān)測裝置、交流監(jiān)測裝置、硅鏈調(diào)壓裝置、一系列遙控開關(guān)、保護(hù)子系統(tǒng)以及將這些裝置連接成一個(gè)整體的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)和中央控制器組成。上述裝置(除中央控制器之外)均可有多套。通信網(wǎng)絡(luò)采用RS485接口，為了提高現(xiàn)場抗干擾的能力，RS485接口應(yīng)采用帶光隔離型的，也可采用工業(yè)現(xiàn)場總線如CAN總線、LonWorks等。中央控制器具有帶漢字液晶顯示的人機(jī)接口，一方面能通過通信網(wǎng)絡(luò)與各子系統(tǒng)(裝置)進(jìn)行雙向通信，取得其運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行遙控、遙調(diào)；另一方面還與電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)相連，將整個(gè)直流系統(tǒng)的信息傳遞至這些更高層的系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

在這些裝置中，充電浮充電裝置(即智能充電機(jī))無疑占據(jù)極其重要的地位，其作用在于提供智能充放電流程控制，自動(dòng)補(bǔ)充蓄電池因事故放電和合閘操作而損耗的電能，從而使蓄電池組始終處于最佳的蓄能狀態(tài)，保證直流后備電源系統(tǒng)的可靠性。

1蓄電池充放電控制流程及智能充電機(jī)的功能設(shè)計(jì)

直流電源系統(tǒng)中的蓄電池在系統(tǒng)運(yùn)行過程中可能會(huì)遇到各種運(yùn)行狀態(tài)，如交流中斷導(dǎo)致的放電，以及長時(shí)間運(yùn)行過程中由于內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)而造成的自放電損失等。為了保證電池的容量，必須以一定的控制流程對(duì)蓄電池進(jìn)行充電控制。

圖2是原電力部負(fù)責(zé)組織制定的微機(jī)控制直流電源系統(tǒng)運(yùn)行程序的示波圖。從圖中可知，鉛酸蓄電池的充電流程由以下幾個(gè)部分組成：

(1)啟動(dòng)階段

為了避免電壓突變對(duì)電池造成沖擊，上電時(shí)，充電電壓必須平滑地上升，在十幾秒鐘以后達(dá)到給定值。此階段稱為軟啟動(dòng)階段，充電機(jī)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)恒流控制。

圖2

(2)0.1C10A恒流充電

軟啟動(dòng)結(jié)束后，充電機(jī)以0.1C10A的電流對(duì)電池進(jìn)行恒流充電。此時(shí)，電池的端壓將逐漸上升。當(dāng)端壓上升至2.35×n(n為電池個(gè)數(shù))時(shí)，恒流充電結(jié)束，轉(zhuǎn)為下一階段。

(3)均充階段

此階段為恒壓控制，給定值為2.35×n。此時(shí)充電電流將逐漸減小，當(dāng)電流減小到0.01Cl0A時(shí)，計(jì)時(shí)系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)完“均轉(zhuǎn)浮設(shè)定時(shí)間”后(此時(shí)間可調(diào)，范圍為0～72小時(shí))，系統(tǒng)進(jìn)入下一階段——浮充階段。

(4)浮充階段

此階段也為恒壓控制，但其電壓給定值為2.25×n。浮充階段經(jīng)過一個(gè)可設(shè)定的“活化時(shí)間”后(1～3個(gè)月)，系統(tǒng)重新回到上述第(2)階段。

(5)交流中斷與恢復(fù)供電

當(dāng)電網(wǎng)的交流中斷以后，蓄電池放電給系統(tǒng)以提供后備電源。當(dāng)交流系統(tǒng)恢復(fù)供電以后，充電機(jī)自動(dòng)對(duì)電池進(jìn)行恒流充電，也回到上述第(2)個(gè)階段。

綜上所述，智能充電機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能如下：

(1)對(duì)蓄電池進(jìn)行完整的充放電控制。

(2)所有的控制參數(shù)均可由用戶設(shè)定，包括均充、浮充電壓給定、恒流充電電流給定、均充轉(zhuǎn)浮充時(shí)間、活化時(shí)間等。

(3)完善的報(bào)警保護(hù)功能，包括交流中斷、缺相、過壓、過流、短路等。

(4)RS485通信接口及相應(yīng)的通信協(xié)議，包括提供上位機(jī)遠(yuǎn)控功能。

(5)恒壓恒流精度可達(dá)±1%，紋波系數(shù)在1%以下，功率因數(shù)及效率也可達(dá)到用戶給定的指標(biāo)。

(6)溫度對(duì)蓄電池充電特性有一定影響，因此需具備溫度補(bǔ)償功能。

2智能充電機(jī)的硬件設(shè)計(jì)

本充電機(jī)采用可控硅三相全控橋的相控整流主電路型式。

本系統(tǒng)的特點(diǎn)是控制精度要求較高、任務(wù)較多，為了提高硬件可靠性，系統(tǒng)采用了多微控制器(單片機(jī))的設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行任務(wù)按功能獨(dú)立性及負(fù)荷均勻的原則大致可分為以下四個(gè)大的子任務(wù)：同步脈沖產(chǎn)生、移相觸發(fā)脈沖生成、流程控制及恒壓恒流算法實(shí)現(xiàn)、接口及串行通信等。這些任務(wù)由一兩塊單片機(jī)完成是不可能的，為此使用四塊單片機(jī)，每塊單片機(jī)完成上述的一個(gè)子任務(wù)，各單片機(jī)之間通過硬件握手信號(hào)及共享RAM存儲(chǔ)器來通信。圖3是這些單片機(jī)的聯(lián)系邏輯圖。

同步單片機(jī)完成同步脈沖的產(chǎn)生，包括相序的判定、缺相的判定等，從而使系統(tǒng)達(dá)到不認(rèn)相序無需調(diào)整的要求。

觸發(fā)單片機(jī)完成6個(gè)觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生與分配(根據(jù)相序信號(hào)及來自于控制單片機(jī)的單相導(dǎo)通信號(hào)來判定)。

圖5

人機(jī)接口單片機(jī)所擴(kuò)展的功能電路單元較多，其原理框圖如圖4所示。

首先是溫度采樣。由于電池柜與控制器相距可達(dá)百米，因此采用溫度電流傳感芯片AD590。AD590輸出一個(gè)與絕對(duì)溫度值成正比的電流信號(hào)。由于其具有高阻抗的恒流源輸出特性，因此對(duì)長線阻抗不敏感，同時(shí)也能抗現(xiàn)場干擾。溫度采樣電路如圖5所示，圖中的兩個(gè)電位器可以對(duì)零點(diǎn)和滿刻度進(jìn)行校正。

由于蓄電池?cái)?shù)目較多，所占面積也較大，因此使用三只均勻放置的AD590，將它們并聯(lián)，所得測量結(jié)果為三點(diǎn)溫度的平均值。

顯示接口采用兩片串行的7219LED顯示驅(qū)動(dòng)芯片，并擴(kuò)展4x4位的LED數(shù)碼管顯示及若干LED發(fā)光指示燈。7219可自動(dòng)完成LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描的顯示控制。

日歷時(shí)鐘芯片12C887提供充電流程控制所需要的日期時(shí)間標(biāo)尺，同時(shí)其片內(nèi)近128Byte的不掉電內(nèi)存單元還可用于不掉電存儲(chǔ)控制參數(shù)。

DSl609是一個(gè)雙口RAM，共256Byte。在本系統(tǒng)中，它作為人機(jī)接口單片機(jī)與控制單片機(jī)的共享內(nèi)存，傳遞公用信息。防止兩個(gè)單片機(jī)同一瞬間對(duì)1609同一單元進(jìn)行讀寫而造成沖突是應(yīng)用的關(guān)鍵，系統(tǒng)采用信號(hào)郵箱的方式解決這一問題，如后所述。

控制單片機(jī)的接線較為簡單，主要是為觸發(fā)單片機(jī)輸出單同步移相觸發(fā)信號(hào)。

3軟件設(shè)計(jì)

限于篇幅，僅討論接口單片機(jī)與控制單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)。接口單片機(jī)的軟件較為復(fù)雜，整個(gè)軟件運(yùn)行受兩個(gè)中斷源驅(qū)動(dòng)：一是主同步信號(hào)外中斷，另一個(gè)是串行口中斷。整體軟件是一個(gè)多任務(wù)后臺(tái)切換的結(jié)構(gòu)，任務(wù)包括電壓電流采樣、鍵盤掃描、與1609通信、采樣值的標(biāo)度變換、采樣值的顯示、報(bào)警處理、溫度的采樣與顯示、判斷是否接收到完整的串行通信數(shù)據(jù)與命令幀、串行通信命令幀解釋等。在每個(gè)主同步信號(hào)外中斷發(fā)生后，接口單片機(jī)必須完成前四個(gè)任務(wù)，其它不太急切的任務(wù)則由主控程序輪流挑選一個(gè)激活執(zhí)行，激活的唯一依據(jù)就是次序。

對(duì)共享內(nèi)存的讀寫使用了幾個(gè)信號(hào)量標(biāo)志，如表1所示。

表1對(duì)共享內(nèi)存的讀寫所使用的信號(hào)量標(biāo)志

符號(hào)意義邏輯

Leftmsgchg左單片機(jī)寫入新的信息左置右清

Fetchingleftmsg右單片機(jī)正讀取1609信息右置右清

Rightmsgchg右單片機(jī)寫更新了的信息右置左清

Fetchingrightmsg左單片機(jī)正讀取1609信息左置左清

上表中，左單片機(jī)指的是接口單片機(jī)，右單片機(jī)指的是控制單片機(jī)，所謂“左置右清”指的是標(biāo)志是由接口單片機(jī)置位，由控制單片機(jī)復(fù)位。

左單片機(jī)讀1609共享信息的流程圖如圖6所示。

可以證明通過對(duì)以上四個(gè)標(biāo)志的運(yùn)用，可完全避免對(duì)共享內(nèi)存單元的讀寫沖突。

篇（2）

1、引言

從物理或數(shù)學(xué)意義的角度講，不同電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)的綜合規(guī)劃對(duì)獲得全局最優(yōu)解，得到總體上最大的經(jīng)濟(jì)效益是必要的。然而，輸配電系統(tǒng)的同時(shí)綜合規(guī)劃長期以來并不被人們所重視，在實(shí)踐中，人們普遍采用將各電壓等級(jí)系統(tǒng)分層規(guī)劃的策略。造成這種狀況的原因主要是：

①輸配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)而導(dǎo)致優(yōu)化算法不同；

②各電壓等級(jí)綜合規(guī)劃導(dǎo)致問題規(guī)模激增。另外，各級(jí)電網(wǎng)的分層管轄也是造成分層規(guī)劃的一個(gè)實(shí)際原因。

本文對(duì)多電壓等級(jí)、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題進(jìn)行了研究，提出了基于知識(shí)的最短路遺傳算法的解決方法[1].文獻(xiàn)[1]利用最短路遺傳算法求解了配電系統(tǒng)重構(gòu)問題。實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題與網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)問題可被看成一類問題，只不過是弧費(fèi)用的計(jì)算方法不同而已，即規(guī)劃問題的弧費(fèi)用需要用分段函數(shù)來表示，從而考慮固定投資和不同的線型。

2、不同電壓等級(jí)的開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃

在電力系統(tǒng)中，為了避免電磁環(huán)網(wǎng)，高中壓配電網(wǎng)必定是開環(huán)運(yùn)行的。這時(shí)就能利用能生成樹狀網(wǎng)絡(luò)的最短路遺傳算法來求解不同電壓等級(jí)的開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題。對(duì)于規(guī)劃問題中根據(jù)安全性和可靠性的要求需要閉環(huán)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以先應(yīng)用本文的方法得到樹狀網(wǎng)絡(luò)，然后采用文獻(xiàn)[2]的方法進(jìn)行專門的聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化，以構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。最短路遺傳算法是在同一個(gè)電壓等級(jí)中實(shí)現(xiàn)的[1]，這樣才能直接將負(fù)荷潮流迭加到各弧的流量上。對(duì)于多電壓等級(jí)系統(tǒng)，只需仿照標(biāo)幺值計(jì)算的原理將各電壓等級(jí)的電氣量折算到某一選定的電壓等級(jí)上，就可以采用最短路遺傳算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的全局優(yōu)化。

3、開環(huán)與非開環(huán)混合輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃

如果需要進(jìn)一步將開環(huán)與非開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃，或配電系統(tǒng)允許弱環(huán)運(yùn)行，最短路遺傳算法就不能直接應(yīng)用了。

但是，經(jīng)過下述2個(gè)改變以后，最短路遺傳算法即可近似地求解上述問題了。

3.1節(jié)點(diǎn)入度限制

首先，應(yīng)允許在不需要放射運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成環(huán)。這可通過檢測和限制節(jié)點(diǎn)入度數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)。最短路遺傳算法中，在形成尋路網(wǎng)絡(luò)Gm時(shí)，當(dāng)某個(gè)中間節(jié)點(diǎn)k的入弧數(shù)Nin-x-m=1時(shí)，則其余指向該節(jié)點(diǎn)的有向弧（潮流必為0）均舍棄，這保證了最終形成的網(wǎng)絡(luò)為放射狀。現(xiàn)在，對(duì)每一節(jié)點(diǎn)規(guī)定最大入弧數(shù)，即最大入度Nin_k_MAX，若節(jié)點(diǎn)k屬于放射狀運(yùn)行系統(tǒng)，則令其為1，否則令其為該節(jié)點(diǎn)最大允許的進(jìn)線數(shù)。Nin_k_m記錄節(jié)點(diǎn)k入弧數(shù)的變化情況，其初始值為0，并有機(jī)會(huì)逐漸增加。當(dāng)時(shí)，其余指向該節(jié)點(diǎn)的有向弧（潮流為0）均舍棄。即實(shí)現(xiàn)了不同運(yùn)行方式系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的要求。經(jīng)過以上改進(jìn)的最短路遺傳算法就可以解決開環(huán)與非開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的要求。雖然，從原理上說它得到的只是較優(yōu)解。

但可證明當(dāng)各負(fù)荷大小趨近于0時(shí)，這種方法得到的解就會(huì)與全局最優(yōu)解一致。當(dāng)負(fù)荷越大時(shí)，其解越可能偏離最優(yōu)解，因?yàn)榇藭r(shí)該負(fù)荷有很大可能是由多個(gè)實(shí)際電源點(diǎn)供電。由于負(fù)荷通常在較低電壓等級(jí)，而允許成環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)是在很高的電壓等級(jí)，且低壓負(fù)荷的容量比高壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中元件的容量要小得多，所以，可近似地認(rèn)為負(fù)荷點(diǎn)是由一個(gè)（實(shí)際）電源點(diǎn)供電，因此用最短路遺傳算法獲得的解將接近于實(shí)際最優(yōu)解。

3.2有功潮流

由于網(wǎng)孔的出現(xiàn)，使得以負(fù)荷復(fù)電流（或功率）直接迭加構(gòu)成線路中潮流的方法失去了合理性。因?yàn)橹挥幸粋€(gè)虛擬源點(diǎn)，對(duì)于同時(shí)由2條以上供電路徑供電的節(jié)點(diǎn)來說，可能會(huì)導(dǎo)致矛盾的節(jié)點(diǎn)電壓。為了避免這種情況，此時(shí)可只考慮有功功率的優(yōu)化。實(shí)際上對(duì)于允許環(huán)網(wǎng)的系統(tǒng)規(guī)劃問題，現(xiàn)有的方法[3]也全是只考慮有功優(yōu)化，而無功配置和電壓控制由專門的無功優(yōu)化來完成。這是因?yàn)椋阂环矫妫瑹o功設(shè)備的投資一般要比線路、變壓器和有功電源的投資小得多；另一方面，無功潮流在一定程度上可獨(dú)立于有功潮流的控制。

4、基于知識(shí)的高效最短路算法

盡管最短路遺傳算法不會(huì)有維數(shù)災(zāi)問題。

但是基本的Dijkstra最短路算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N2），其中N是規(guī)劃問題的網(wǎng)絡(luò)流模型的節(jié)點(diǎn)數(shù)，因此，基于最短路算法的局部優(yōu)化算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N3）（認(rèn)為負(fù)荷數(shù)與節(jié)點(diǎn)數(shù)成一定比例）；若遺傳算法的種群個(gè)體數(shù)和最大代數(shù)取固定值，則最短路遺傳算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N3）。可見隨問題規(guī)模的增大，最短路遺傳算法的計(jì)算時(shí)間也將很長。實(shí)際上，直接在輸配電系統(tǒng)規(guī)模非常龐大的網(wǎng)絡(luò)上利用常規(guī)的最短路算法為某一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)尋找供電路徑是很不必要的。對(duì)于一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)來說，整個(gè)系統(tǒng)中可能為其供電的元件只是很小的一部分。如果能根據(jù)輸配電系統(tǒng)的實(shí)際信息把這一小部分元件提取出來后再應(yīng)用最短路算法，則最短路算法的尋路時(shí)間將大大縮短。而由前面的分析可知，最短路算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性決定了整個(gè)算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性。我們稱這個(gè)被提取出來供尋找負(fù)荷m的最經(jīng)濟(jì)供電路徑的網(wǎng)絡(luò)為尋路網(wǎng)絡(luò)Gm.用以提取尋路網(wǎng)絡(luò)的方法應(yīng)具備以下特點(diǎn)：

①易于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

②在保證不丟失最優(yōu)解的基礎(chǔ)上，盡可能縮小尋路網(wǎng)絡(luò)。下面，以一個(gè)實(shí)例來說明如何實(shí)現(xiàn)基于輸配電系統(tǒng)知識(shí)的最短路算法。

若現(xiàn)有10kV，66kV，220kV，3個(gè)電壓等級(jí)系統(tǒng)，要尋找負(fù)荷m的最優(yōu)供電路徑，則可按以下步驟提取尋路網(wǎng)絡(luò)Gm.

（1）將輸配電系統(tǒng)按電壓等級(jí)分層，負(fù)荷點(diǎn)通常在最底層10kV層，虛擬電源點(diǎn)在最高電壓等級(jí)層220kV層。

（2）定義元件Aij到負(fù)荷點(diǎn)m的距離為式中為元件Aij的起點(diǎn)坐標(biāo)；XB-ij、yE-ij為元件Aij的終點(diǎn)坐標(biāo)；Xm、Ym為負(fù)荷點(diǎn)m的坐標(biāo)；Kij-m為元件Aij到負(fù)荷點(diǎn)m的距離調(diào)節(jié)系數(shù)，通常取1，可用于考慮一些特殊供電情況。按最大供電半徑Rm選擇出可能給負(fù)荷點(diǎn)m供電的10kV區(qū)域：若10kV元件（線路、變壓器或變電站）與負(fù)荷點(diǎn)m的距離大于Rm，則認(rèn)為其不可能為m供電，因此不加入尋路網(wǎng)絡(luò)。反之，則將相應(yīng)的元件加入負(fù)荷點(diǎn)m的尋路網(wǎng)絡(luò)。

（3）通常希望盡可能通過具有主干線型或可靠性高的主干網(wǎng)絡(luò)傳送電能，并且減少電能在主干線型和次要線型間的轉(zhuǎn)換。因此，規(guī)定最大精細(xì)尋路半徑rm.在此半徑之外，凡是具有非主干線型或位于次要分支線路或非主干路由（對(duì)于規(guī)劃問題由于許多路由上線型未確定，因此這里用“非主干路由”一詞）上的元件都不加入尋路網(wǎng)絡(luò)，而在此半徑之內(nèi)的元件全加入尋路網(wǎng)絡(luò)。

（4）經(jīng)上述步驟形成的10kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_10包含有若干66kV/10kV變電站，它們對(duì)于10kV負(fù)荷點(diǎn)m來說是可能的供電點(diǎn)，而對(duì)于66kV系統(tǒng)來說是可能的負(fù)荷點(diǎn)。對(duì)這些變電站的每一個(gè)均采用與步驟（2）、（3）類似的方法，可得到其在66kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)的并集構(gòu)成負(fù)荷m在66kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_66.

（5）同理，Gm_66中所包含的220kV/66kV變電站也可看成220kV系統(tǒng)的負(fù)荷點(diǎn)。采用與步驟（4）同樣的方法可獲得負(fù)荷點(diǎn)m在220kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_220.當(dāng)然，Gm_66中也可能包含發(fā)電廠，此時(shí)，可認(rèn)為其是通過一條無損耗、無費(fèi)用的虛擬弧，由設(shè)于220kV系統(tǒng)的虛擬源點(diǎn)供電。

（6）獲得負(fù)荷點(diǎn)m在整個(gè)輸配電系統(tǒng)的尋路網(wǎng)絡(luò)為顯然，經(jīng)過以上步驟處理后，得到的負(fù)荷點(diǎn)m的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm要比初始的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)要小得多，因此最短路算法的計(jì)算量也將大大縮小。

5、結(jié)論

本文對(duì)多電壓等級(jí)、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輸配電系統(tǒng)的綜合規(guī)劃問題進(jìn)行了研究。在解決了電壓等級(jí)折算問題后，給出了基于最短路遺傳算法的純開環(huán)輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃的方法。以此為基礎(chǔ)，通過控制節(jié)點(diǎn)出入度，并且只針對(duì)有功潮流進(jìn)行優(yōu)化，又提出了開環(huán)與非開環(huán)混合的輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題的近似解決方法。為了解決輸配電系統(tǒng)規(guī)模大而造成的計(jì)算量問題，給出了基于輸配電系統(tǒng)知識(shí)的最短路算法的實(shí)現(xiàn)方法。

參考文獻(xiàn)

篇（3）

1、引言

從物理或數(shù)學(xué)意義的角度講，不同電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)的綜合規(guī)劃對(duì)獲得全局最優(yōu)解，得到總體上最大的經(jīng)濟(jì)效益是必要的。然而，輸配電系統(tǒng)的同時(shí)綜合規(guī)劃長期以來并不被人們所重視，在實(shí)踐中，人們普遍采用將各電壓等級(jí)系統(tǒng)分層規(guī)劃的策略。造成這種狀況的原因主要是：

①輸配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)而導(dǎo)致優(yōu)化算法不同；

②各電壓等級(jí)綜合規(guī)劃導(dǎo)致問題規(guī)模激增。另外，各級(jí)電網(wǎng)的分層管轄也是造成分層規(guī)劃的一個(gè)實(shí)際原因。

本文對(duì)多電壓等級(jí)、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題進(jìn)行了研究，提出了基于知識(shí)的最短路遺傳算法的解決方法[1].文獻(xiàn)[1]利用最短路遺傳算法求解了配電系統(tǒng)重構(gòu)問題。實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題與網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)問題可被看成一類問題，只不過是弧費(fèi)用的計(jì)算方法不同而已，即規(guī)劃問題的弧費(fèi)用需要用分段函數(shù)來表示，從而考慮固定投資和不同的線型。

2、不同電壓等級(jí)的開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃

在電力系統(tǒng)中，為了避免電磁環(huán)網(wǎng)，高中壓配電網(wǎng)必定是開環(huán)運(yùn)行的。這時(shí)就能利用能生成樹狀網(wǎng)絡(luò)的最短路遺傳算法來求解不同電壓等級(jí)的開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題。對(duì)于規(guī)劃問題中根據(jù)安全性和可靠性的要求需要閉環(huán)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以先應(yīng)用本文的方法得到樹狀網(wǎng)絡(luò)，然后采用文獻(xiàn)[2]的方法進(jìn)行專門的聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化，以構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。最短路遺傳算法是在同一個(gè)電壓等級(jí)中實(shí)現(xiàn)的[1]，這樣才能直接將負(fù)荷潮流迭加到各弧的流量上。對(duì)于多電壓等級(jí)系統(tǒng)，只需仿照標(biāo)幺值計(jì)算的原理將各電壓等級(jí)的電氣量折算到某一選定的電壓等級(jí)上，就可以采用最短路遺傳算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的全局優(yōu)化。

3、開環(huán)與非開環(huán)混合輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃

如果需要進(jìn)一步將開環(huán)與非開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃，或配電系統(tǒng)允許弱環(huán)運(yùn)行，最短路遺傳算法就不能直接應(yīng)用了。

但是，經(jīng)過下述2個(gè)改變以后，最短路遺傳算法即可近似地求解上述問題了。

3.1節(jié)點(diǎn)入度限制

首先，應(yīng)允許在不需要放射運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成環(huán)。這可通過檢測和限制節(jié)點(diǎn)入度數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)。最短路遺傳算法中，在形成尋路網(wǎng)絡(luò)Gm時(shí)，當(dāng)某個(gè)中間節(jié)點(diǎn)k的入弧數(shù)Nin-x-m=1時(shí)，則其余指向該節(jié)點(diǎn)的有向弧（潮流必為0）均舍棄，這保證了最終形成的網(wǎng)絡(luò)為放射狀。現(xiàn)在，對(duì)每一節(jié)點(diǎn)規(guī)定最大入弧數(shù)，即最大入度Nin_k_MAX，若節(jié)點(diǎn)k屬于放射狀運(yùn)行系統(tǒng)，則令其為1，否則令其為該節(jié)點(diǎn)最大允許的進(jìn)線數(shù)。Nin_k_m記錄節(jié)點(diǎn)k入弧數(shù)的變化情況，其初始值為0，并有機(jī)會(huì)逐漸增加。當(dāng)時(shí)，其余指向該節(jié)點(diǎn)的有向弧（潮流為0）均舍棄。即實(shí)現(xiàn)了不同運(yùn)行方式系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的要求。經(jīng)過以上改進(jìn)的最短路遺傳算法就可以解決開環(huán)與非開環(huán)系統(tǒng)綜合規(guī)劃在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的要求。雖然，從原理上說它得到的只是較優(yōu)解。

但可證明當(dāng)各負(fù)荷大小趨近于0時(shí)，這種方法得到的解就會(huì)與全局最優(yōu)解一致。當(dāng)負(fù)荷越大時(shí)，其解越可能偏離最優(yōu)解，因?yàn)榇藭r(shí)該負(fù)荷有很大可能是由多個(gè)實(shí)際電源點(diǎn)供電。由于負(fù)荷通常在較低電壓等級(jí)，而允許成環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)是在很高的電壓等級(jí)，且低壓負(fù)荷的容量比高壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中元件的容量要小得多，所以，可近似地認(rèn)為負(fù)荷點(diǎn)是由一個(gè)（實(shí)際）電源點(diǎn)供電，因此用最短路遺傳算法獲得的解將接近于實(shí)際最優(yōu)解。

3.2有功潮流

由于網(wǎng)孔的出現(xiàn)，使得以負(fù)荷復(fù)電流（或功率）直接迭加構(gòu)成線路中潮流的方法失去了合理性。因?yàn)橹挥幸粋€(gè)虛擬源點(diǎn)，對(duì)于同時(shí)由2條以上供電路徑供電的節(jié)點(diǎn)來說，可能會(huì)導(dǎo)致矛盾的節(jié)點(diǎn)電壓。為了避免這種情況，此時(shí)可只考慮有功功率的優(yōu)化。實(shí)際上對(duì)于允許環(huán)網(wǎng)的系統(tǒng)規(guī)劃問題，現(xiàn)有的方法[3]也全是只考慮有功優(yōu)化，而無功配置和電壓控制由專門的無功優(yōu)化來完成。這是因?yàn)椋阂环矫妫瑹o功設(shè)備的投資一般要比線路、變壓器和有功電源的投資小得多；另一方面，無功潮流在一定程度上可獨(dú)立于有功潮流的控制。

4、基于知識(shí)的高效最短路算法

盡管最短路遺傳算法不會(huì)有維數(shù)災(zāi)問題。

但是基本的Dijkstra最短路算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N2），其中N是規(guī)劃問題的網(wǎng)絡(luò)流模型的節(jié)點(diǎn)數(shù)，因此，基于最短路算法的局部優(yōu)化算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N3）（認(rèn)為負(fù)荷數(shù)與節(jié)點(diǎn)數(shù)成一定比例）；若遺傳算法的種群個(gè)體數(shù)和最大代數(shù)取固定值，則最短路遺傳算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性是O（N3）。可見隨問題規(guī)模的增大，最短路遺傳算法的計(jì)算時(shí)間也將很長。實(shí)際上，直接在輸配電系統(tǒng)規(guī)模非常龐大的網(wǎng)絡(luò)上利用常規(guī)的最短路算法為某一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)尋找供電路徑是很不必要的。對(duì)于一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)來說，整個(gè)系統(tǒng)中可能為其供電的元件只是很小的一部分。如果能根據(jù)輸配電系統(tǒng)的實(shí)際信息把這一小部分元件提取出來后再應(yīng)用最短路算法，則最短路算法的尋路時(shí)間將大大縮短。而由前面的分析可知，最短路算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性決定了整個(gè)算法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜性。我們稱這個(gè)被提取出來供尋找負(fù)荷m的最經(jīng)濟(jì)供電路徑的網(wǎng)絡(luò)為尋路網(wǎng)絡(luò)Gm.用以提取尋路網(wǎng)絡(luò)的方法應(yīng)具備以下特點(diǎn)：

①易于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

②在保證不丟失最優(yōu)解的基礎(chǔ)上，盡可能縮小尋路網(wǎng)絡(luò)。下面，以一個(gè)實(shí)例來說明如何實(shí)現(xiàn)基于輸配電系統(tǒng)知識(shí)的最短路算法。

若現(xiàn)有10kV，66kV，220kV，3個(gè)電壓等級(jí)系統(tǒng)，要尋找負(fù)荷m的最優(yōu)供電路徑，則可按以下步驟提取尋路網(wǎng)絡(luò)Gm.

（1）將輸配電系統(tǒng)按電壓等級(jí)分層，負(fù)荷點(diǎn)通常在最底層10kV層，虛擬電源點(diǎn)在最高電壓等級(jí)層220kV層。

（2）定義元件Aij到負(fù)荷點(diǎn)m的距離為式中為元件Aij的起點(diǎn)坐標(biāo)；XB-ij、yE-ij為元件Aij的終點(diǎn)坐標(biāo)；Xm、Ym為負(fù)荷點(diǎn)m的坐標(biāo)；Kij-m為元件Aij到負(fù)荷點(diǎn)m的距離調(diào)節(jié)系數(shù)，通常取1，可用于考慮一些特殊供電情況。按最大供電半徑Rm選擇出可能給負(fù)荷點(diǎn)m供電的10kV區(qū)域：若10kV元件（線路、變壓器或變電站）與負(fù)荷點(diǎn)m的距離大于Rm，則認(rèn)為其不可能為m供電，因此不加入尋路網(wǎng)絡(luò)。反之，則將相應(yīng)的元件加入負(fù)荷點(diǎn)m的尋路網(wǎng)絡(luò)。

（3）通常希望盡可能通過具有主干線型或可靠性高的主干網(wǎng)絡(luò)傳送電能，并且減少電能在主干線型和次要線型間的轉(zhuǎn)換。因此，規(guī)定最大精細(xì)尋路半徑rm.在此半徑之外，凡是具有非主干線型或位于次要分支線路或非主干路由（對(duì)于規(guī)劃問題由于許多路由上線型未確定，因此這里用“非主干路由”一詞）上的元件都不加入尋路網(wǎng)絡(luò)，而在此半徑之內(nèi)的元件全加入尋路網(wǎng)絡(luò)。

（4）經(jīng)上述步驟形成的10kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_10包含有若干66kV/10kV變電站，它們對(duì)于10kV負(fù)荷點(diǎn)m來說是可能的供電點(diǎn)，而對(duì)于66kV系統(tǒng)來說是可能的負(fù)荷點(diǎn)。對(duì)這些變電站的每一個(gè)均采用與步驟（2）、（3）類似的方法，可得到其在66kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)的并集構(gòu)成負(fù)荷m在66kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_66.

（5）同理，Gm_66中所包含的220kV/66kV變電站也可看成220kV系統(tǒng)的負(fù)荷點(diǎn)。采用與步驟（4）同樣的方法可獲得負(fù)荷點(diǎn)m在220kV系統(tǒng)范圍內(nèi)的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm_220.當(dāng)然，Gm_66中也可能包含發(fā)電廠，此時(shí)，可認(rèn)為其是通過一條無損耗、無費(fèi)用的虛擬弧，由設(shè)于220kV系統(tǒng)的虛擬源點(diǎn)供電。

（6）獲得負(fù)荷點(diǎn)m在整個(gè)輸配電系統(tǒng)的尋路網(wǎng)絡(luò)為顯然，經(jīng)過以上步驟處理后，得到的負(fù)荷點(diǎn)m的尋路網(wǎng)絡(luò)Gm要比初始的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)要小得多，因此最短路算法的計(jì)算量也將大大縮小。

5、結(jié)論

本文對(duì)多電壓等級(jí)、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的輸配電系統(tǒng)的綜合規(guī)劃問題進(jìn)行了研究。在解決了電壓等級(jí)折算問題后，給出了基于最短路遺傳算法的純開環(huán)輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃的方法。以此為基礎(chǔ)，通過控制節(jié)點(diǎn)出入度，并且只針對(duì)有功潮流進(jìn)行優(yōu)化，又提出了開環(huán)與非開環(huán)混合的輸配電系統(tǒng)綜合規(guī)劃問題的近似解決方法。為了解決輸配電系統(tǒng)規(guī)模大而造成的計(jì)算量問題，給出了基于輸配電系統(tǒng)知識(shí)的最短路算法的實(shí)現(xiàn)方法。

參考文獻(xiàn)

篇（4）

1變電站聯(lián)絡(luò)線路的油斷路器控制回路改進(jìn)

1.1典型合閘回路及缺陷

中小型變電站的聯(lián)絡(luò)線路兩側(cè)都裝設(shè)油斷路器。對(duì)于35KV、10KV油斷路器的控制，典型設(shè)計(jì)是在電站側(cè)裝設(shè)同期裝置，在變電站側(cè)只設(shè)普通合閘回路，普通合閘回路的原理如圖1所示：操作控制開

關(guān)SA，其②-④觸點(diǎn)接通，經(jīng)過防跳繼電器的常閉觸點(diǎn)KM2和斷路器的常閉觸點(diǎn)DL，接通合閘接觸器線圈HO，使斷路器合閘。這種設(shè)計(jì)簡潔，常為工程設(shè)計(jì)人員所采用。在具體操作中，按先合變電站側(cè)斷路器、再合對(duì)側(cè)斷路器的操作順序進(jìn)行。但在小水電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，因受地形、容量等技術(shù)條件的限制，建設(shè)不甚規(guī)范，特別是有些聯(lián)絡(luò)線路上還接有負(fù)載，當(dāng)出現(xiàn)某種故障造成變電站側(cè)油斷路器跳閘，此時(shí)的對(duì)側(cè)斷路器可能還在合閘位置，如要對(duì)聯(lián)絡(luò)線路進(jìn)行合閘，因不知對(duì)側(cè)是否有電，必須等到調(diào)度命令或接到匯報(bào)后才能進(jìn)行操作，加至有些地段通訊不暢，經(jīng)常耽誤時(shí)間，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電；由于典型回路本身不能檢測線路是否有電壓，又無防范不規(guī)范操作的技術(shù)措施，如果誤操作SA發(fā)出合閘命令，就會(huì)造成非同期合閘事故，給人們生命財(cái)產(chǎn)帶來重大損失。

1.2改正后的合閘回路

為了防止事故的發(fā)生，對(duì)原典型合閘回路進(jìn)行了如下改進(jìn)（見圖1中虛線所示）：即在線路電壓互感器二次側(cè)增設(shè)一只電壓繼電器KV，用以檢測線路電壓，并將其常閉觸點(diǎn)KV1串入本站油開關(guān)合閘回路中。當(dāng)線路有電壓時(shí)，就是誤操作SA發(fā)出了合閘命令，因KV1觸點(diǎn)斷開了合閘操作回路，無法啟動(dòng)合閘接觸器，達(dá)到了防止非同期合閘的目的。同時(shí)，考慮到聯(lián)絡(luò)線路的可靠性，在KV1觸點(diǎn)兩端設(shè)計(jì)并聯(lián)一連接片LP，以便該電壓繼電器檢修或需該線路供給變電站負(fù)荷時(shí)好操作。正常情況下，連接片LP處在斷開位置。

還將電壓繼電器的常開觸點(diǎn)KV2與合閘位置繼電器HWJ的常閉觸點(diǎn)（或跳閘位置繼電器TWJ的常開觸點(diǎn)）串聯(lián)，以接通“線路有電壓”光字牌的信號(hào)回路，當(dāng)斷路器在斷開位置，線路有電壓，該光字牌亮，提醒運(yùn)行人員不得進(jìn)行合閘操作。在信號(hào)回路中，串聯(lián)跳（合）閘位置繼電器觸點(diǎn)的作用是為了在該線路運(yùn)行時(shí)斷開光字牌，以免光字牌長期帶電。電壓繼電器KV可選DJ—121型，繼電器校驗(yàn)方法與其他電壓繼電器相同。

2水電站壓力裝置的控制回路改進(jìn)

2.1典型油壓裝置自動(dòng)回路及缺陷

調(diào)速器、高低壓氣機(jī)等是水電站中常見的壓力設(shè)備，在油（氣）裝置的自動(dòng)回路中，一般采用電接點(diǎn)壓力表(如YX—150型)來反映油（氣）罐中壓力的變化，進(jìn)而控制油（氣）泵電機(jī)。壓力表上可設(shè)置上、下兩個(gè)值限，上限用紅針指示，下限用黃針指示，實(shí)際壓力值用黑針指示。油壓裝置自動(dòng)投入的動(dòng)作過程如圖2所示：

當(dāng)壓力罐油壓降到壓力下限時(shí)，壓力表黑針與黃針接觸，即觸點(diǎn)YLJ1

閉合，使中間繼電器1KA動(dòng)作并自保持，因轉(zhuǎn)換開關(guān)SA在自動(dòng)位置，其②-④觸點(diǎn)接通，啟動(dòng)接觸器KM，使電機(jī)接通電源，帶動(dòng)油泵向壓力罐打油，壓力逐漸上升，當(dāng)?shù)焦ぷ鲏毫χ瞪舷迺r(shí)，壓力表黑針與紅針接觸，即上限觸點(diǎn)YLJ2接通，使中間繼電器2KA動(dòng)作，斷開1KA的自保持回路，油泵電機(jī)自動(dòng)停止工作。對(duì)于這種典型設(shè)計(jì)，壓力表的上、下限觸點(diǎn)一直串在控制回路中，并帶有相應(yīng)負(fù)載，特別是在啟動(dòng)和停止過程中，壓力變化呈波動(dòng)狀態(tài)，使觸頭抖動(dòng)不已，無法可靠接觸，常常生火花，由于壓力罐補(bǔ)壓（氣）是通過自動(dòng)回路完成的經(jīng)常性的工作，壓力變化頻繁，使壓力表的觸頭接觸也相應(yīng)頻繁，從開始的產(chǎn)生火花，到逐漸燒壞觸頭（或觸頭粘連），繼而造成壓力罐壓力消失，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行。

2.2改進(jìn)后的控制回路

篇（5）

2）考慮到開通期間內(nèi)部MOSFET產(chǎn)生Mill－er效應(yīng)，要用大電流驅(qū)動(dòng)源對(duì)柵極的輸入電容進(jìn)行快速充放電，以保證驅(qū)動(dòng)信號(hào)有足夠陡峭的上升、下降沿，加快開關(guān)速度，從而使IGBT的開關(guān)損耗盡量小。

3）選擇合適的柵極串聯(lián)電阻（一般為10Ω左右）和合適的柵射并聯(lián)電阻（一般為數(shù)百歐姆），以保證動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)效果和防靜電效果。根據(jù)以上要求，可設(shè)計(jì)出如圖1所示的半橋LC串聯(lián)諧振充電電源的IGBT驅(qū)動(dòng)電路原理圖。考慮到多數(shù)芯片難以承受20V及以上的電源電壓，所以驅(qū)動(dòng)電源Vo采用18V。二極管V79將其拆分為＋12．9V和－5．1V，前者是維持IGBT導(dǎo)通的電壓，后者用于IGBT關(guān)斷的負(fù)電壓保護(hù)。光耦TLP350將PWM弱電信號(hào)傳輸給驅(qū)動(dòng)電路且實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，而驅(qū)動(dòng)器TC4422A可為IGBT模塊提供較高開關(guān)頻率下的動(dòng)態(tài)大電流開關(guān)信號(hào)，其輸出端口串聯(lián)的電容C65可以進(jìn)一步加快開關(guān)速度。應(yīng)注意一個(gè)IGBT模塊有兩個(gè)相同單管，所以實(shí)際需要兩路不共地的18V穩(wěn)壓電源；另外IGBT柵射極之間的510Ω并聯(lián)電阻應(yīng)該直接焊裝在其管腳上（未在圖中畫出），而且最好在管腳上并聯(lián)焊裝一個(gè)1N4733和1N4744（反向串聯(lián)）穩(wěn)壓二極管，以保護(hù)IGBT的柵極。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

在變換器的LC輸出端接入兩個(gè)2W／200Ω的電阻進(jìn)行靜態(tài)測試。實(shí)驗(yàn)中使用的儀器為：Agi－lent54833A型示波器，10073D低壓探頭。示波器置于AC檔對(duì)輸出電壓紋波進(jìn)行觀測，波形如圖5所示。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，輸出紋波可以基本保持在±10mV以內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)要求。此后對(duì)反激變換器電路板與IGBT模塊驅(qū)動(dòng)電路板進(jìn)行對(duì)接聯(lián)調(diào)。觀察了IGBT柵極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，IGBT在開通時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓接近13V，而在其關(guān)斷時(shí)間內(nèi)電壓接近5V。這主要是電路中的光耦和大電流驅(qū)動(dòng)器本身內(nèi)部的晶體管對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓有所消耗（即管壓降）造成的，故不可能完全達(dá)到18V供電電源的水平。

篇（6）

RF2514各引腳的排列如圖1所示。各引腳的功能如下：

引腳1，9（GND1，3）：模擬地。為獲得最佳的性能，應(yīng)使用較短的印制板導(dǎo)線直接連接到接地板。

引腳2（PD）：低功耗模式控制端。當(dāng)PD為低電平時(shí)，所有電路關(guān)斷。當(dāng)PD為高電平時(shí)，所有電路導(dǎo)通工作。

引腳3（TXOUT）：發(fā)射器輸出端。輸出為晶體管集電極開路（OC）方式，但需要一個(gè)提供偏壓（或匹配）的上拉電感和一個(gè)匹配電容。

引腳4（VCC1）：TX緩沖放大器電源端口。

引腳5（MODIN）：AM模擬或者數(shù)字調(diào)制輸入。信號(hào)通過該腳輸入可以把調(diào)幅信號(hào)或者數(shù)字調(diào)制信號(hào)加到載波上，而通過該腳外的一個(gè)電阻則可對(duì)輸出放大器進(jìn)行偏置。該腳的電壓不能超過1．1V，過高的電壓可能會(huì)燒壞芯片。

引腳6（VCC2）：壓控振蕩器、分頻器、晶體振蕩器、鑒相器和充電泵電源。該端與地間應(yīng)連接一個(gè)中頻旁路電容。

引腳7（GND2）：數(shù)字鎖相環(huán)接地端。

引腳8（VREFP）：偏置電壓基準(zhǔn)端，用于為分頻器和鑒相器提供旁路。

引腳10，11（RESNTR－，RESNTR＋）：該腳可用來為壓控振蕩器（VCO）提供直流電壓，同時(shí)也可以對(duì)壓控振蕩器的中心頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。10腳與11腳之間應(yīng)連一電感。

引腳12（LOOPFLT）：充電泵的輸出端。該腳與地之間的RC回路可用來控制鎖相環(huán)的帶寬。

圖2

引腳13（LDFLT）：用來設(shè)定鎖定檢測電路的閾值。

引腳14（DIVCTRL）：分頻控制端。該腳為高電平時(shí)，選中64分頻器，反之，選中32分頻器。

引腳15（OSCB）：設(shè)計(jì)時(shí)可將該腳直接連接到基準(zhǔn)振蕩器晶體管的基極，由于該基準(zhǔn)振蕩器的結(jié)構(gòu)是Colpitts的改進(jìn)型，因此應(yīng)在15腳和16腳之間連接一個(gè)68pF的電容。

引腳16（OSCE）：設(shè)計(jì)時(shí)將該腳直接連接到基準(zhǔn)振蕩器晶體管的發(fā)射極，同時(shí)在該腳與地之間還應(yīng)連接一個(gè)33pF的電容器。

圖3

2RF2514的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

篇（7）

1.1硬件設(shè)備管理

要確保機(jī)電設(shè)備具有良好性能，首先要加強(qiáng)新材料的入庫管理，如新采購的機(jī)械零件、儀器儀表、電器元件等。有統(tǒng)計(jì)顯示，大部分機(jī)電設(shè)備故障的發(fā)生多因?yàn)槭褂昧瞬缓细竦牧慵牧希@不但給公司企業(yè)造成財(cái)產(chǎn)損失，也造成了國家資源浪費(fèi)。因此，要重視新購材料的檢查問題，生產(chǎn)許可證、合格證、說明書、型號(hào)等，檢查無誤方可分好類入庫。此外，要嚴(yán)格進(jìn)行日常保養(yǎng)，保證機(jī)電設(shè)備以最佳技術(shù)狀態(tài)運(yùn)作，把機(jī)電設(shè)備非正常磨損或損壞風(fēng)險(xiǎn)降到最低。經(jīng)調(diào)查表明，不良的措施會(huì)加大機(jī)電設(shè)備故障的發(fā)生。機(jī)電設(shè)備各零件間組合精密，以維持正常的間隙和適宜溫度做好工作，降低零件間摩擦磨損程度，能減少機(jī)電設(shè)備故障的發(fā)生。在日常保養(yǎng)工作中，一方面，要根據(jù)不同機(jī)電設(shè)備需求、工作環(huán)境選用合適的劑，另一方面，要經(jīng)常檢查劑的質(zhì)量和數(shù)量。質(zhì)量發(fā)生改變時(shí)要及時(shí)更新，數(shù)量不足就要及時(shí)補(bǔ)給。同時(shí)，要綜合考慮機(jī)電設(shè)備的技術(shù)狀況、保養(yǎng)周期、工作環(huán)境等相關(guān)因素，制定有效保養(yǎng)計(jì)劃，必要時(shí)要停機(jī)保養(yǎng)。最后，要加強(qiáng)維修管理。性能再高的機(jī)械，即使享有細(xì)致的養(yǎng)護(hù)，經(jīng)長時(shí)間運(yùn)作后難免發(fā)生故障。這時(shí)便需要進(jìn)行科學(xué)、合理、及時(shí)的維修，減少工程損失。在維修方面需要重視的是，莫要輕視小故障，以為小故障不會(huì)影響使用就只作小維修，甚至讓機(jī)電帶故障繼續(xù)作業(yè)，其后果可能是小故障釀成大損傷，不僅加大了修理困難，還延長修復(fù)工期，更有甚者便是機(jī)電設(shè)備報(bào)廢，得不償失。

1.2操作人員的綜合素質(zhì)

首先，企業(yè)要保證招入合格的工作人員，并對(duì)其進(jìn)行上崗前的技術(shù)培訓(xùn)并組織上崗后的定期培訓(xùn)，提高其操作技能和職業(yè)素養(yǎng)。這要求操作人員要精通機(jī)電設(shè)備的規(guī)范操作，懂維修，才能從根本上解決人為操作不當(dāng)造成的機(jī)電設(shè)備故障。其次，企業(yè)一方可以在各部門員工之間開展各種技能比拼比賽并給予獎(jiǎng)勵(lì)，為員工提供展示才華的平臺(tái)。通過參與比賽進(jìn)行現(xiàn)場操作，員工間技藝比拼、相互學(xué)習(xí)，有助于提高員工規(guī)范操作和愛護(hù)機(jī)械的意識(shí)，達(dá)到強(qiáng)化機(jī)電設(shè)備技術(shù)管理的效果。

2.強(qiáng)化機(jī)電設(shè)備維修成本的管理

第一，賞罰分明，增強(qiáng)相關(guān)人員對(duì)機(jī)電設(shè)備維修成本的重視。公司要就維修成本問題制定賞罰條例，已引起各部門對(duì)機(jī)電設(shè)備維修成本的重視。例如，年度指標(biāo)計(jì)劃，根據(jù)當(dāng)年的生產(chǎn)經(jīng)營情況定一個(gè)指標(biāo)，考核后公開表揚(yáng)對(duì)機(jī)電設(shè)備維修成本管理做出可觀貢獻(xiàn)的單位，并給予一定的物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)。而對(duì)超標(biāo)了的單位給予深刻批評(píng)，視輕重扣取部分年終獎(jiǎng)金。第二，提倡節(jié)約。踐行節(jié)約維修成本目標(biāo)，首先要做好對(duì)機(jī)電設(shè)備修理費(fèi)和材料費(fèi)的監(jiān)控工作。尤其技術(shù)部門，應(yīng)認(rèn)真核對(duì)各單位遞交的劉永新內(nèi)蒙古昆明卷煙有限責(zé)任公司010020修理費(fèi)用計(jì)劃，聯(lián)系實(shí)際情況盡量縮小維修費(fèi)用。維修人員方面，要適當(dāng)“變廢為寶”能修理好的不要更換掉，以免造成不必要的浪費(fèi)。最后，要節(jié)約成本，可倡導(dǎo)創(chuàng)新、改革技術(shù)，提倡使用新技術(shù)、新工藝。不斷改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，優(yōu)化經(jīng)濟(jì)效益，為此公司應(yīng)樹立“為生產(chǎn)服務(wù)”的宗旨，允許員工參與討論改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)相關(guān)活動(dòng)，集思廣益，真正為生產(chǎn)服務(wù)。

3.重視機(jī)電工程質(zhì)量控制管理

3.1確保施工前階段的質(zhì)量控制萬無一失

在施工準(zhǔn)備階段，相關(guān)人員一定要認(rèn)真看待工作設(shè)計(jì)圖，若發(fā)現(xiàn)有較大誤差要敢于提出修改，以免影響正常施工。高素質(zhì)的施工人員決定好工程的順利完成的關(guān)鍵。因此，為保證工作完滿完成，有必要安排好施工人員數(shù)量比，并對(duì)其進(jìn)行考核。編制施工方案要依據(jù)實(shí)踐情況，并給予嚴(yán)格審查，要保正質(zhì)量體系完善完整，確保做足工程質(zhì)量各項(xiàng)技術(shù)準(zhǔn)備；以符合國家的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。一般，施工人員的流動(dòng)性比較大，上層在組織員工交底時(shí)要分批次、分階段進(jìn)行，用詳盡周密交底工作保證工程如期開展。明文深化對(duì)現(xiàn)行的規(guī)范和操作規(guī)程的認(rèn)識(shí)，工程的執(zhí)行要全方位符合該工程所需的資料及有關(guān)的技術(shù)文件、標(biāo)準(zhǔn)、要求，還要檢查好工程中運(yùn)用到的所有材料、設(shè)備，為起始實(shí)施工作做準(zhǔn)備。此外，編制落實(shí)電氣工程進(jìn)度計(jì)劃、人員計(jì)劃、機(jī)具計(jì)劃時(shí)，要根據(jù)業(yè)主和土建工程的總體進(jìn)度來實(shí)現(xiàn)，并在施工過程中基于實(shí)際情況做適當(dāng)修補(bǔ)完善整體工作。

3.2保證施工階段的質(zhì)量控制正常運(yùn)作

篇（8）

高檔景觀別墅是近幾年出現(xiàn)的高標(biāo)準(zhǔn)住宅發(fā)展方向之一，它已不僅僅是要求居住方便，而是舒適乃至于華麗，其成功典型范例有上海的“碧云別墅”、杭州的“九溪玫瑰園”等等。高檔景觀別墅區(qū)與其它住宅區(qū)相比，有其明顯的特點(diǎn)：

1人口密度相對(duì)較低——容積率低、周界較長、地處遠(yuǎn)離中心城區(qū)的地域；

2居住環(huán)境優(yōu)雅舒適——小區(qū)綠化、小品、水體、地形有機(jī)地結(jié)合在一起。

弱電設(shè)計(jì)作為住宅建設(shè)中的重要部分，既要符合現(xiàn)階段生活要求，又要能適應(yīng)未來一定時(shí)期內(nèi)發(fā)展的需要。因此，對(duì)于高檔別墅區(qū)，弱電設(shè)計(jì)不能簡單套用一般住宅區(qū)的設(shè)計(jì)思路。而應(yīng)該合理地運(yùn)用新技術(shù)、新觀念、新標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)景觀別墅區(qū)的特點(diǎn)，確定系統(tǒng)功能、設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。關(guān)于弱電系統(tǒng)的具體系統(tǒng)組成與功能，相關(guān)文章已發(fā)表過很多，本文就不一一復(fù)述，現(xiàn)僅就景觀別墅弱電設(shè)計(jì)談一些我個(gè)人在實(shí)際工作中的體會(huì)。

1傳統(tǒng)弱電系統(tǒng)

1.1閉路監(jiān)控電視與周界報(bào)警的配合

高檔景觀別墅區(qū)的基地往往是容積率較低，周界較長。同時(shí)小區(qū)的出入口(門衛(wèi))相對(duì)較少，多數(shù)景觀別墅區(qū)位于綠化較好、離城區(qū)較遠(yuǎn)的城鄉(xiāng)結(jié)合部。出于安保的要求，沿周界圍墻設(shè)置周界報(bào)警系統(tǒng)是必需的。但僅僅設(shè)置周界報(bào)警系統(tǒng)是不夠的，因?yàn)橐坏┲芙缣綔y器報(bào)警，門衛(wèi)中的安保人員要趕到報(bào)警地點(diǎn)需要一定的時(shí)間，即使趕到，也未必能起到作用，越墻而入的人可能早已躲入綠化叢或遠(yuǎn)離報(bào)警地點(diǎn)。故有必要沿圍墻設(shè)置閉路監(jiān)控電視系統(tǒng)，這樣既能及時(shí)了解報(bào)警點(diǎn)的實(shí)際情況，并作出相應(yīng)的處理，也能識(shí)別一些誤報(bào)。

1.2室外背景音樂系統(tǒng)

景觀別墅區(qū)是住宅區(qū)的一種，有別于公園，發(fā)展商力求營造一種舒適、寧靜的氣氛。在室外綠化中設(shè)置背景音樂系統(tǒng)揚(yáng)聲器是不可取的。如果一定要設(shè)置，也應(yīng)局限于與宅基地有一定距離及分隔的中心綠化或景點(diǎn)，這些地方可以用作社區(qū)集中娛樂場所，如兒童嬉水、中心廣場等。

1.3訪客系統(tǒng)

為便于對(duì)小區(qū)的外來人員進(jìn)行管理，訪客系統(tǒng)的設(shè)置是必需的。應(yīng)該在小區(qū)入口處設(shè)置門口機(jī)，別墅內(nèi)設(shè)置用戶話機(jī)，而在別墅的門口則不必設(shè)門口機(jī)。因?yàn)椋瑢?duì)一個(gè)管理嚴(yán)格的小區(qū)來說，外來人員在進(jìn)入小區(qū)之前已經(jīng)過身份認(rèn)定或住戶的同意，住戶通過窗戶、門上的玻璃已能看到別墅門口的情況，別墅門口的門口機(jī)僅能起到門鈴的作用。為了更好地實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)定，應(yīng)選擇可視型訪客系統(tǒng)，同時(shí)為保證私密性，不宜使用CATV來實(shí)現(xiàn)可視功能。

1.4住戶防盜報(bào)警系統(tǒng)

住戶防盜報(bào)警系統(tǒng)也是十分實(shí)用的，如業(yè)主要求不高，可以采用帶有安保功能的訪客系統(tǒng)，組成安保型訪客系統(tǒng)。而對(duì)于報(bào)警探頭種類多、有遠(yuǎn)程控制功能、要求預(yù)留一定擴(kuò)展余地的系統(tǒng)，應(yīng)采用獨(dú)立的住戶防盜報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)探測器的設(shè)置切忌

1.5電話、電視系統(tǒng)

對(duì)于毛壞房，應(yīng)在主要居住空間預(yù)留電話、電視插座。對(duì)于全裝修房，特別是出租型別墅，在室內(nèi)裝修竣工時(shí)，家具、家電已一步到位，電話、電視插座應(yīng)密切配合家具、家電的布置，不宜過多。通常僅要求在起居室、主臥室、廚房內(nèi)設(shè)置電視機(jī)插座，在起居室、書房、主臥室、廚房內(nèi)設(shè)置電話機(jī)插座即可。2智能化系統(tǒng)

目前，國家尚未出善的住宅智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。與此同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能化的要求不斷提高。因此，住宅小區(qū)智能化的定義各有各的觀點(diǎn)，但在設(shè)計(jì)中應(yīng)掌握以下基本原則：利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)將各種通信、安防、管理子系統(tǒng)集成，從而為住戶提供豐富的信息服務(wù)、安全舒適的居住環(huán)境。

2.1開放性BA系統(tǒng)

設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)是智能化的重要組成部分，將小區(qū)的公共照明、綠化噴灌、水體循環(huán)、自動(dòng)抄表、別墅內(nèi)部照明及空調(diào)等不同系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)整體，相互協(xié)調(diào)、集中管理控制，以保證各個(gè)子系統(tǒng)運(yùn)行于最佳狀態(tài)。設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先采用開放性控制系統(tǒng)，即使用標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議的集散控制系統(tǒng)。例如，在現(xiàn)場總線采用LonWorks技術(shù)，控制總線采用BACnet協(xié)議。所有子系統(tǒng)的生產(chǎn)廠商均按國際公認(rèn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)各種器件并建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。使設(shè)計(jì)單位及發(fā)展商可以根據(jù)需求進(jìn)行性能、價(jià)格比較，從而組成符合項(xiàng)目特點(diǎn)、具有最佳運(yùn)行及管理方案、集成化程度更高、價(jià)格合理的自動(dòng)化系統(tǒng)。

傳統(tǒng)BA系統(tǒng)為非開放性系統(tǒng)，不同的BA系統(tǒng)生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)的系統(tǒng)器件不能進(jìn)行互相操作、互相替換。BA系統(tǒng)一旦被使用，今后如需維護(hù)、改造、擴(kuò)展時(shí)都需要依賴原生產(chǎn)廠商。而LonWorks技術(shù)體現(xiàn)今后自控技術(shù)、系統(tǒng)集成的最新技術(shù)，它利用一根總線就可將所有符合LonMark標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)模塊連接起來，擴(kuò)展性大大增強(qiáng)，并能進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，也簡化了系統(tǒng)布線。這樣系統(tǒng)可不受原生產(chǎn)廠商的限制實(shí)現(xiàn)隨時(shí)按需更新，為用戶今后提升系統(tǒng)性能提供了標(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)和開放的基礎(chǔ)，從而保證系統(tǒng)的先進(jìn)性。

2.2三表遠(yuǎn)傳

實(shí)現(xiàn)水表、電表、煤氣表的遠(yuǎn)傳自動(dòng)抄表能減少抄表工作對(duì)別墅住戶的打擾，同時(shí)能減輕物業(yè)管理的工作量。在技術(shù)上，它的實(shí)現(xiàn)并不困難。關(guān)鍵是它涉及三個(gè)行業(yè)的管理部門，需要有關(guān)方面協(xié)同配合，而相應(yīng)的建設(shè)管理辦法尚未出臺(tái)，協(xié)調(diào)工作難度較大，故工作重點(diǎn)是與公用事業(yè)管理部門進(jìn)行協(xié)商，以確定一個(gè)合理的方案。

2.3信息服務(wù)

信息服務(wù)是小區(qū)智能化的主要目的之一。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路是在小區(qū)中建立局域網(wǎng)，為住戶提供Intranet/Internet服務(wù)。住戶可以由局域網(wǎng)接入Internet，物業(yè)公司在其中扮演了ISP和ICP角色。其次，物業(yè)公司要長期配備一批專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行信息收集與處理，而景觀別墅區(qū)的戶數(shù)相對(duì)較少，造成平均運(yùn)行成本較高。所以，要慎重考慮以局域網(wǎng)方式提供信息服務(wù)的設(shè)計(jì)方案。建議在小區(qū)建設(shè)初期可暫不建局域網(wǎng)，預(yù)留管道待時(shí)機(jī)成熟后再發(fā)展。同時(shí)可以借鑒賓館電視點(diǎn)播系統(tǒng)的機(jī)頂盒方式(上行為電話網(wǎng)絡(luò)，下行為有線電視網(wǎng))提供信息服務(wù)。此外，應(yīng)充分利用公共網(wǎng)絡(luò)作為信息源，而物業(yè)公司的信息服務(wù)盡可能局限于內(nèi)部物業(yè)管理服務(wù)及信息上。

3弱電管道與機(jī)房

3.1管道設(shè)計(jì)與管線綜合弱電系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)應(yīng)重視近期建設(shè)，并考慮遠(yuǎn)期發(fā)展的需要。對(duì)于分期開發(fā)的小區(qū)，要充分考慮預(yù)留后續(xù)工程所需管道數(shù)量，對(duì)弱電設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低的，特別要注意室外主干管的預(yù)留。室外各種弱電主干管道應(yīng)與電話管道統(tǒng)一敷設(shè)，并統(tǒng)一設(shè)置人孔或手孔，同時(shí)要注意水體、橋梁對(duì)管線敷設(shè)的影響。

篇（9）

對(duì)EHW的研究主要采用了進(jìn)化理論中的進(jìn)化計(jì)算（EvolutionaryComputing）算法,特別是遺傳算法（GA）為設(shè)計(jì)算法，在數(shù)字電路中以現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）為媒介，在模擬電路設(shè)計(jì)中以現(xiàn)場可編程模擬陣列（FPAA）為媒介來進(jìn)行的。此外還有建立在晶體管級(jí)的現(xiàn)場可編程晶體管陣列（FPTA），它為同時(shí)設(shè)計(jì)數(shù)字電路和和模擬電路提供了一個(gè)可靠的平臺(tái)。下面主要介紹一下遺傳算法和現(xiàn)場可編程門陣列的相關(guān)知識(shí)，并以數(shù)字電路為例介紹可進(jìn)化硬件設(shè)計(jì)方法。

1．1遺傳算法

遺傳算法是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進(jìn)化過程的一種自適應(yīng)全局優(yōu)化算法，它借鑒了物種進(jìn)化的思想，將欲求解問題編碼，把可行解表示成字符串形式，稱為染色體或個(gè)體。先通過初始化隨機(jī)產(chǎn)生一群個(gè)體，稱為種群，它們都是假設(shè)解。然后把這些假設(shè)解置于問題的“環(huán)境”中，根據(jù)適應(yīng)值或某種競爭機(jī)制選擇個(gè)體（適應(yīng)值就是解的滿意程度），使用各種遺傳操作算子（包括選擇，變異，交叉等等）產(chǎn)生下一代（下一代可以完全替代原種群，即非重疊種群；也可以部分替代原種群中一些較差的個(gè)體，即重疊種群），如此進(jìn)化下去，直到滿足期望的終止條件，得到問題的最優(yōu)解為止。

1．2現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)

現(xiàn)場可編程邏輯陣列是一種基于查找表(LUT,LookupTable)結(jié)構(gòu)的可在線編程的邏輯電路。它由存放在片內(nèi)RAM中的程序來設(shè)置其工作狀態(tài)，工作時(shí)需要對(duì)片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。當(dāng)用戶通過原理圖或硬件描述語言（HDL）描述了一個(gè)邏輯電路以后，F(xiàn)PGA開發(fā)軟件會(huì)把設(shè)計(jì)方案通過編譯形成數(shù)據(jù)流，并將數(shù)據(jù)流下載至RAM中。這些RAM中的數(shù)據(jù)流決定電路的邏輯關(guān)系。掉電后，F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復(fù)使用，灌入不同的數(shù)據(jù)流就會(huì)獲得不同的硬件系統(tǒng)，這就是可編程特性。這一特性是實(shí)現(xiàn)EHW的重要特性。目前在可進(jìn)化電子電路的設(shè)計(jì)中，用得最多得是Xilinx公司的Virtex系列FPGA芯片。

2進(jìn)化電子電路設(shè)計(jì)架構(gòu)

本節(jié)以設(shè)計(jì)高容錯(cuò)性的數(shù)字電路設(shè)計(jì)為例來闡述EHW的設(shè)計(jì)架構(gòu)及主要設(shè)計(jì)步驟。對(duì)于通過進(jìn)化理論的遺傳算法來產(chǎn)生容錯(cuò)性，所設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)可以看作一個(gè)具有持續(xù)性地、實(shí)時(shí)地適應(yīng)變化的硬件系統(tǒng)。對(duì)于電子電路來說，所謂的變化的來源很多，如硬件故障導(dǎo)致的錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)要求和規(guī)則的改變，環(huán)境的改變（各種干擾的出現(xiàn)）等。

從進(jìn)化論的角度來看，當(dāng)這些變化發(fā)生時(shí)，個(gè)體的適應(yīng)度會(huì)作相應(yīng)的改變。當(dāng)進(jìn)化進(jìn)行時(shí)，個(gè)體會(huì)適應(yīng)這些變化重新獲得高的適應(yīng)度。基于進(jìn)化論的電子電路設(shè)計(jì)就是利用這種原理,通過對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行多次地進(jìn)化來提高其適應(yīng)變化的能力。

電子電路進(jìn)化設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖1所示。圖中給出了電子電路的設(shè)計(jì)的兩種進(jìn)化，分別是內(nèi)部進(jìn)化和外部進(jìn)化。其中內(nèi)部進(jìn)化是指硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進(jìn)化，而外部進(jìn)化是指軟件模擬的電路的進(jìn)化。這兩種進(jìn)化是相互獨(dú)立的，當(dāng)然通過外部進(jìn)化得到的最終設(shè)計(jì)結(jié)果還是要由硬件結(jié)構(gòu)的變化來實(shí)際體現(xiàn)。從圖中可以看出，進(jìn)化過程是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過程，其中是根據(jù)進(jìn)化算法（遺傳算法）的計(jì)算結(jié)果來進(jìn)行的。整個(gè)進(jìn)化設(shè)計(jì)包括以下步驟：

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)的目的，產(chǎn)生初步的方案，并把初步方案用一組染色體（一組“0”和“1”表示的數(shù)據(jù)串）來表示，其中每個(gè)個(gè)體表示的是設(shè)計(jì)的一部分。染色體轉(zhuǎn)化成控制數(shù)據(jù)流下載到FPGA上，用來定義FPGA的開關(guān)狀態(tài)，從而確定可重構(gòu)硬件內(nèi)部各單元的聯(lián)結(jié)，形成了初步的硬件系統(tǒng)。用來設(shè)計(jì)進(jìn)化硬件的FPGA器件可以接受任意組合的數(shù)據(jù)流下載，而不會(huì)導(dǎo)致器件的損害。

（2）將設(shè)計(jì)結(jié)果與目標(biāo)要求進(jìn)行比較，并用某種誤差表示作為描述系統(tǒng)適應(yīng)度的衡量準(zhǔn)則。這需要一定的檢測手段和評(píng)估軟件的支持。對(duì)不同的個(gè)體，根據(jù)適應(yīng)度進(jìn)行排序，下一代的個(gè)體將由最優(yōu)的個(gè)體來產(chǎn)生。

（3）根據(jù)適應(yīng)度再對(duì)新的個(gè)體組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果挑選一些個(gè)體。一

部分被選個(gè)體保持原樣，另一部分個(gè)體根據(jù)遺傳算法進(jìn)行修改，如進(jìn)行交叉和變異，而這種交叉和變異的目的是為了產(chǎn)生更具適應(yīng)性的下一代。把新一代染色體轉(zhuǎn)化成控制數(shù)據(jù)流下載到FPGA中對(duì)硬件進(jìn)行進(jìn)化。

（4）重復(fù)上述步驟，產(chǎn)生新的數(shù)代個(gè)體，直到新的個(gè)體表示的設(shè)計(jì)方案表現(xiàn)出接近要求的適應(yīng)能力為止。

一般來說通過遺傳算法最后會(huì)得到一個(gè)或數(shù)個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)果，最后設(shè)計(jì)方案具有對(duì)設(shè)計(jì)要求和系統(tǒng)工作環(huán)境的最佳適應(yīng)性。這一過程又叫內(nèi)部進(jìn)化或硬件進(jìn)化。

圖中的右邊展示了另一種設(shè)計(jì)可進(jìn)化電路的方法，即用模擬軟件來代替可重構(gòu)器件，染色體每一位確定的是軟件模擬電路的連接方式，而不是可重構(gòu)器件各單元的連接方式。這一方法叫外部進(jìn)化或軟件進(jìn)化。這種方法中進(jìn)化過程完全模擬進(jìn)行，只有最后的結(jié)果才在器件上實(shí)施。

進(jìn)化電子電路設(shè)計(jì)中，最關(guān)鍵的是遺傳算法的應(yīng)用。在遺傳算法的應(yīng)用過程中，變異因子的確定是需要慎重考慮的，它的大小既關(guān)系到個(gè)體變異的程度，也關(guān)系到個(gè)體對(duì)環(huán)境變化做出反應(yīng)的能力，而這兩個(gè)因素相互抵觸。變異因子越大，個(gè)體更容易適應(yīng)環(huán)境變化，對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的錯(cuò)誤做出快速反應(yīng)，但個(gè)體更容易發(fā)生突變。而變異因子較小時(shí)，系統(tǒng)的反應(yīng)力變差，但系統(tǒng)一旦獲得高適應(yīng)度的設(shè)計(jì)方案時(shí)可以保持穩(wěn)定。

對(duì)于可進(jìn)化數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，可以在兩個(gè)層面上進(jìn)行。一個(gè)是在基本的“與”、“或”、“非”門的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)化設(shè)計(jì)，一個(gè)是在功能塊如觸發(fā)器、加法器和多路選擇器的基礎(chǔ)上進(jìn)行。前一種方法更為靈活，而后一種更適于工業(yè)應(yīng)用。有人提出了一種基于進(jìn)化細(xì)胞機(jī)（CellularAutomaton）的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)計(jì)架構(gòu)。采用這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，只需要定義整個(gè)模塊的適應(yīng)度，而對(duì)于每一模塊如何實(shí)現(xiàn)它復(fù)雜的功能可以不予理睬，對(duì)于超大規(guī)模線路的設(shè)計(jì)可以采用這一方法來將電路進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3可進(jìn)化電路設(shè)計(jì)環(huán)境

上面描述的軟硬件進(jìn)化電子電路設(shè)計(jì)可在圖2所示的設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行。這一設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境對(duì)于測試可重構(gòu)硬件的構(gòu)架及展示在FPGA可重構(gòu)硬件上的進(jìn)化設(shè)計(jì)很有用處。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)環(huán)境包括遺傳算法軟件包、FPGA開發(fā)系統(tǒng)板、數(shù)據(jù)采集軟硬件、適應(yīng)度評(píng)估軟件、用戶接口程序及電路模擬仿真軟件。

遺傳算法由計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的一個(gè)程序包實(shí)現(xiàn)。由它來實(shí)現(xiàn)進(jìn)化計(jì)算并產(chǎn)生染色體組。表示硬件描述的染色體通過通信電纜由計(jì)算機(jī)下載到有FPGA器件的實(shí)驗(yàn)板上。然后通過接口將布線結(jié)果傳回計(jì)算機(jī)。適應(yīng)度評(píng)估建立在儀器數(shù)據(jù)采集硬件及軟件上，一個(gè)接口碼將GA與硬件連接起來，可能的設(shè)計(jì)方案在此得到評(píng)估。同時(shí)還有一個(gè)圖形用戶接口以便于設(shè)計(jì)結(jié)果的可視化和將問題形式化。通過執(zhí)行遺傳算法在每一代染色體組都會(huì)產(chǎn)生新的染色體群組，并被轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)流傳入實(shí)驗(yàn)板上。至于通過軟件進(jìn)化的電子電路設(shè)計(jì)，可采用Spice軟件作為線路模擬仿真軟件，把染色體變成模擬電路并通過仿真軟件來仿真電路的運(yùn)行情況，通過相應(yīng)軟件來評(píng)估設(shè)計(jì)結(jié)果。

4結(jié)論與展望

篇（10）

2電子工程中存在的問題

機(jī)械電子工程快速發(fā)展，但是到目前為止，世界各國對(duì)于機(jī)械電子工程都沒有明確的定義和統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，出現(xiàn)這種問題的原因，一方面是機(jī)械電子工程發(fā)展速度太快，所涉獵的領(lǐng)域越來越多，另一方面是因?yàn)樵O(shè)立明確的定義必定會(huì)對(duì)其發(fā)展產(chǎn)生一定的限制作用，不利于機(jī)械電子工程繼續(xù)快速發(fā)展。電子工程在發(fā)展的過程中產(chǎn)生了一些難以解決的問題，電子產(chǎn)品的發(fā)展方向是具有更高集成和大容量，同時(shí)體積也越來越小，這就需要技術(shù)的不斷升級(jí)來實(shí)現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)。電子工程設(shè)計(jì)方案需要獲得科學(xué)的檢驗(yàn)，要對(duì)其進(jìn)行仿真分析。電子元件所處的工作環(huán)境是設(shè)計(jì)人員應(yīng)該考慮的問題，要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行有效優(yōu)化，最后要對(duì)電路特性進(jìn)行分析。另外電子工程在運(yùn)行中要避免靜電的危害。為了實(shí)現(xiàn)電子工程取得進(jìn)步獲得發(fā)展，需要在電子工程設(shè)計(jì)中采用EDA技術(shù)。

3電子工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1仿真分析

機(jī)械電子工程設(shè)計(jì)方案需要通過科學(xué)的系統(tǒng)仿真或是結(jié)構(gòu)模擬來說對(duì)其可行性、科學(xué)性進(jìn)行驗(yàn)證和分析。通過仿真分析來確保設(shè)計(jì)方案在后續(xù)實(shí)踐中能夠順利應(yīng)用。在仿真分析過程中，使用EDA技術(shù)可以為仿真分析提供良好的支持。EDA技術(shù)能夠通過各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中的傳遞函數(shù)來進(jìn)行數(shù)學(xué)建模并對(duì)其進(jìn)行仿真分析，這樣構(gòu)建和仿真系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的實(shí)踐性，并能夠?qū)﹄娮酉到y(tǒng)工最后程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行推廣和使用。這種仿真分析對(duì)于提高我國電子工程設(shè)計(jì)的整體水平和產(chǎn)品質(zhì)量有積極的指導(dǎo)意義。

3.2優(yōu)化設(shè)計(jì)

對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化的目的是盡可能確保電子元件在應(yīng)用過程中具備穩(wěn)定性與可靠性，保證其擁有最佳的容差和工作環(huán)境。在實(shí)際工作條件下，使用傳統(tǒng)的電子工程設(shè)計(jì)方法，難以對(duì)實(shí)際容差及電子工程元件工作環(huán)境進(jìn)行全面的檢查和分析。不能對(duì)電子元件環(huán)境進(jìn)行全面勘測，就容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案在此方面出現(xiàn)漏洞，這樣一來電子元件的容差及其工作環(huán)境溫度就很難得到有效的保障。利用EDA技術(shù)則能對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行良好的優(yōu)化，因?yàn)镋DA技術(shù)可以對(duì)電子方案環(huán)境進(jìn)分析計(jì)算，獲得電子元件在實(shí)際工作中所處的環(huán)境溫度等相關(guān)數(shù)值。在分析獲得的數(shù)值基礎(chǔ)上，來對(duì)電子工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，保證方案在實(shí)施后，可以穩(wěn)定工作，具有可靠安全保障。

3.3預(yù)防機(jī)械結(jié)構(gòu)中的靜電

機(jī)械結(jié)構(gòu)是根據(jù)設(shè)計(jì)方案來工作并應(yīng)用于事物成為滿足功能需求的結(jié)構(gòu)。在科技快速發(fā)展的大環(huán)境下，集成電路設(shè)計(jì)愈來愈復(fù)雜，這對(duì)靜電的防治也提出了更高的要求。靜電對(duì)電子元件的破壞巨大，靜電電場能夠?qū)χ苓呺姾捎形?huì)破壞絕緣體，使電子元件敏感度降低，甚至是引發(fā)集成電路燒毀，使電子產(chǎn)品直接報(bào)廢。這要求工作人員做好靜電防護(hù)，對(duì)防靜電工作區(qū)域進(jìn)行劃分，保持操作空間的清潔，降低靜電發(fā)生的概率。在電子工程故障檢測方面，要將傳統(tǒng)的電子工程故障檢測和智能故障檢測方法結(jié)合，相互驗(yàn)證，在電子技術(shù)投入方面加強(qiáng)，提升電子工程檢測技術(shù)的能力，增強(qiáng)電子元件、電路對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。

3.4電路特性的有效分析

對(duì)電特性進(jìn)行有效分析是EDA技術(shù)中的重要內(nèi)容，在電子工程設(shè)計(jì)的過程中，理論分析都是在數(shù)據(jù)分析和特性分析的基礎(chǔ)之上進(jìn)行。因此，數(shù)據(jù)分析和特性分析方面的數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確及時(shí)，使用傳統(tǒng)的電子工程設(shè)計(jì)方法會(huì)受到多方面的限制，難以保證數(shù)值的準(zhǔn)確性，電力測試的實(shí)際精度會(huì)受到較大的影響，不利于后期穩(wěn)定性的建立。EDA技術(shù)就能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面的測試，并保證測試的精確性與科學(xué)性，避免設(shè)計(jì)方案出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的差異確保設(shè)計(jì)方案的整體性以及合理性。

篇（11）

2硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路設(shè)計(jì)分為水下和水上兩部分。水下和水上都是以STM32F103VE芯片為核心，通過各自電路以實(shí)現(xiàn)各自功能。STM32系列是專門為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的ARMCortex內(nèi)核，本設(shè)計(jì)所用芯片主頻為72MHz,從閃存執(zhí)行代碼，功耗27mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品之一，相當(dāng)于0.375mA/MHz。

2.1水下電路設(shè)計(jì)

水下部分電路主要有主控電路、流速測量電路、姿態(tài)解算電路、鋰離子電池充放電及其保護(hù)電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及傳輸電路，壓力、溫度采集電路5部分組成。

2.1.1流速測量

流速是本設(shè)計(jì)最重要數(shù)據(jù)，因此本設(shè)計(jì)選用低功耗、高溫度穩(wěn)定性霍爾器件A1220作為機(jī)械轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速測量傳感器。A1220內(nèi)部集成動(dòng)態(tài)補(bǔ)償電路，低通濾波電路，施密特觸發(fā)器，電壓比較器等，我們可以看到霍爾器件輸出為規(guī)則方波，因此我們可直接由STM芯片采集這些方波信號(hào)就能達(dá)到我們的需求。

2.1.2姿態(tài)解算電路

本設(shè)計(jì)采用InvenSense公司的整合性6軸（3軸陀螺儀、3軸加速度計(jì)）運(yùn)動(dòng)處理組件MPU-6050和Honeywell公司的3軸數(shù)字羅盤HMC5883L來采集探測器角加速度W、線加速度A、磁場強(qiáng)度Η，用四元數(shù)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，計(jì)算探測器姿態(tài)角。

2.1.3電源電路

電源作為海流計(jì)運(yùn)行的動(dòng)力，其電路設(shè)計(jì)的優(yōu)劣不僅決定設(shè)備能否正常運(yùn)行而且還決定了設(shè)備是否安全運(yùn)行。本設(shè)計(jì)采用摩米士三星GalaxyNote3高容量鋰離子電池作為電源，采用LINEAR公司的可編程充電電流的單節(jié)鋰離子充電管理芯片LTC4054，自動(dòng)檢測鋰離子電池電壓及充電電流變化使鋰離子電池充電過程自動(dòng)在涓流充電、恒流充電、恒壓充電、充電終止這四個(gè)充電過程切換，避免了處理器的參與，減少處理器的負(fù)擔(dān)；采用TexasInstruments公司的單節(jié)鋰離子電池電量檢測和保護(hù)芯片BQ28Z560-R1，該芯片使用德州儀器ImpedanceTrackTM精確電量計(jì)算算法來報(bào)告電池狀態(tài)，同時(shí)提供續(xù)航時(shí)間（分鐘），充電所需時(shí)間（分鐘）、電池電壓和電池溫度等信息,此外該芯片還提供短路、過流充電和放電、過度充電和放電保護(hù)功能；采用LINEAR公司的寬輸入電壓同步降壓-升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，該芯片可由動(dòng)態(tài)輸入電壓（1.8~5.5V）獲得穩(wěn)壓輸出，特別適合于鋰離子電池放電特點(diǎn)，改變了傳統(tǒng)先升壓再降壓的電路設(shè)計(jì)，降低了功耗。

2.1.4壓力、溫度采集電路設(shè)計(jì)

探測器所處的深度及該深度下的溫度同樣是海流計(jì)所需的數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)采用MeasurementSpeclalties公司的工作深度0~3000m，高精度壓力傳感器89-03KA-4R，為了降低功耗每隔一段時(shí)間T單片機(jī)置位一次，BOOST管腳STM32采集Li_PRESSURE管腳上電壓，經(jīng)轉(zhuǎn)化得到深度H。溫度傳感器采用pt100經(jīng)24位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7714轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，STM32采集數(shù)字信號(hào)，再轉(zhuǎn)化為溫度數(shù)據(jù)。為了提高精度，本設(shè)計(jì)采用高性能穩(wěn)壓芯片壓力提供參考電壓，采用耦合電路避免處理器數(shù)字信號(hào)干擾。壓力采集電路如圖7所示。

2.2水上電路設(shè)計(jì)

水上電路主要有主控電路、無線數(shù)據(jù)傳輸電路、無線充電電路、顯示觸摸電路4部分組成。無線數(shù)據(jù)傳輸電路采用GFSK單片式收發(fā)芯片NRF24L01。水上和水下電路各連接一塊NRF24L01模塊，將水下探測器數(shù)據(jù)傳輸給水上接收電路。

3軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)軟件以Keil4為編譯平臺(tái)，采用模塊化編程思想，分別為水下探測部分和水上數(shù)據(jù)接收部分編寫了代碼，增加了代碼的可讀性，使設(shè)備易于升級(jí)維護(hù)。

3.1水下探測電路軟件設(shè)計(jì)

水下探測電路主要任務(wù)是采集機(jī)械轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、探測器姿態(tài)、壓力、溫度等信息，并將數(shù)據(jù)增加時(shí)間戳后存儲(chǔ)到SD卡中，其程序圖如圖9所示。

3.2水上接收電路軟件設(shè)計(jì)

水上接收電路主要功能是接收水下探測器測量的數(shù)據(jù)，此外還有控制鋰離子電池充電，控制數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)置水下探測器采樣間隔，指示充電狀態(tài)，數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)的功能。