電子控制技術論文大全11篇

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二、人工智能技術應用

基于電氣自動化的復雜性，其操作過程應精細且注重細節。一旦操作失誤，將導致系統故障甚至造成安全事故。因此，人工智能技術應用的核心技術在于程序化問題，將復雜化的程序通過智能手段轉化為簡便化。通過系統日常資料的分析，對設備故障采取積極的應對措施。在具體應用過程中，人工智能技術主要表現為以下幾個方面。

(一)智能化設計分析

人工智能技術關系到電力工程以及電路的設計。在傳統的設計模式下，工作人員的工作量大，需要大量的試驗驗證，并且對不合理部分進行改進。因此常出現考慮不周全的問題，處理問題的效率較低，對于難度較大的問題，傳統的處理方案無法解決。這使得智能化設計成為必然。現階段，電力企業逐步實現了智能化設計，全面考察了問題的難度，提高了處理問題的能力和效率。但同時，智能設計對于操作人員提出了更高的要求，要求其掌握專業知識和智能系統操作技巧，并且操作人員還應具有與時俱進的精神，對智能系統進行適當的改良設計。利用人工智能設計，可有效提高數據分析的準確性，將復雜問題簡單化。

(二)PLC技術應用

隨著電力企業規模的擴大，電力生產對于技術具有更高的要求，基于此的PLC技術成為企業生產和建設的重要目標。PLC技術是一種常見的人工智能技術，目前主要應用于工業、電力企業，具有良好的效果。其是在繼電控制裝置基礎上發展起來的智能技術，該系統的主要作用在于優化了系統工藝流程，從而根據企業需求對運營現狀進行調整，確保其運營的協調性。PLC技術以自動控制系統為主，手動控制技術為輔。對于提高電力系統生產實踐具有重要作用。在電力生產中，PLC人工智能化技術的使用還實現了自動化目標切換，繼電器逐漸代替了實物元件，不但提高而來管控效率，還確保了系統的運行安全。

(三)智能診斷和CAD技術應用

智能診斷系統的出現是電氣運行復雜化的結果。該診斷系統要求操作人員具有較多的實踐經驗，改善了傳統模式的手工設計方案，充分體現了信息時代的優勢。科技的發展也使得CAD技術逐漸實現了智能化，縮短了產品設計實踐。智能化技術優化了CAD技術，對產品設計質量的提高具有積極作用。目前，在電力系統中，遺傳算法是人工智能技術的重要表現之一，通過科學的計算方法，提高了數據統計和計算的精確度。基于遺傳算法的重要作用，應得到企業的重視。在電力系統運行過程中，如何區分故障和征兆是一個難題，智能化技術通過專家系統和神經網絡系統可快速有效的分析出系統故障和安全隱患，并提供一定的解決辦法，確保了電力系統的運行問題。

(四)神經網絡技術應用

神經網絡系統是智能技術的重要體現之一，其作用在于分析和處理系統故障。可對系統故障進行準確定位，并且減少了定位時間。同時，還可完成對非初始速度及負載轉矩的有效管控。神經系統設計具有多樣性，具有反向學習功能。利用神經網絡系統的兩個子系統，可實現對機電參數轉子速度和電子流的評判和管控。目前，智能神經網絡系統主要應用于分析模式和信號處理上。由于其包含非線性函數估算裝置，因此對于電氣自動化控制具有積極作用。其主要優勢在于無需對控制對象建立數學模型，因此工作效率高，噪音小。

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建筑電氣自動化控制技術的應用必然需要各種電氣設備的參與，并且設備的質量在整個的建筑電氣自動化控制技術應用中占據著重要的位置，一旦電氣設備存在一定的問題的話就會直接影響到整個建筑電氣自動化控制技術的實施質量，進而影響到后期建筑電氣自動化控制技術的應用，具體來看，設備對于建筑電氣自動化控制技術的影響主要體現在兩個方面:(1)設備自身的問題，電氣設備對于建筑電氣自動化控制技術的影響一個主要的問題就是我們所應用的設備自身存在質量問題，這種質量問題存在的原因有很多，比如設備在生產過程中可能就存在著質量問題，一旦在建筑電氣自動化控制技術應用中采用這些質量不達標設備的話就會影響到建筑電氣自動化控制技術的質量，另外，設備規格不符合我們所需要的要求的話也會影響到建筑電氣自動化控制技術的質量，設備在運輸或者安裝過程中受到一定的損害的話必然也會影響到后期的正常使用;(2)環境因素的影響，電氣設備對于周圍環境的依賴性也是比較強的，尤其是對于電氣設備周圍空間內的溫度和濕度的要求雖然不是特別的苛刻，但是一旦溫度或者濕度變化過大的話也會嚴重的影響設備的正常使用，最終影響建筑電氣自動化控制技術的質量。

1．2技術對建筑電氣自動化控制技術的影響

建筑電氣自動化控制技術作為一種最為新型的技術手段自然也離不開技術的支持，因此，反過來說，技術必然也會對建筑電氣自動化控制技術的質量產生直接影響，技術水平的高低也就直接決定著建筑電氣自動化控制技術運用水平的高低，但是就當前我國的建筑電氣自動化控制技術中的技術水平現狀來看，仍然存在著一些問題，這些問題主要表現在兩個方面:(1)技術升級不及時，雖然建筑電氣自動化控制技術就當前來看算是一種較為新型的技術手段，但是就建筑電氣自動化控制技術本身來說仍然需要不斷地進行技術升級才能更好地適應當前人們對于建筑電氣不斷提高的要求，一旦建筑電氣自動化控制技術升級不及時導致電氣自動化技術落后于人們日益提高的要求的話就會嚴重的影響建筑電氣自動化控制技術的應用價值，也不利于建筑電氣自動化控制技術的發展;(2)在技術管理方面存在一定的缺陷，技術管理對于整個建筑電氣自動化控制技術的重要性不言而喻，一個完善的技術管理體系能夠使得建筑電氣自動化控制技術最大程度的發揮自身的優勢，甚至能夠最為及時的針對自身的不足進行更新換代，而當前我國建筑電氣自動化控制技術不存在完善的技術管理制度和體系，進而就極有可能導致建筑電氣自動化控制技術在具體運用中出現質量問題。

1．3人員對建筑電氣自動化控制技術的影響

建筑電氣自動化控制技術的施工和具體應用都離不開具體人員的操作，因此，人員也會對于建筑電氣自動化控制技術的質量產生重要影響。就建筑電氣自動化控制技術本身而言，其應用的最根本的目的就是發揮自動化功能來減少建筑電氣工程使用中對于人員的依賴，但是這并不代表著在實施中就可以減少人員的使用，或者是降低施工人員的素質，就當前我國建筑電氣自動化控制技術的現狀來看，人員的影響主要表現在以下兩點:(1)專業素質不高，建筑電氣自動化控制技術作為一種新型的科學技術手段，其科技水平相對傳統電氣工程來說更高，因此，就對具體的工作人員提出了更高的要求，尤其是在專業性上更是要求人員具備較高的素質，一旦工作人員專業水平不夠的話就會在很大程度上影響實施的質量，最終影響建筑電氣自動化控制技術的應用效果;(2)缺乏對工作人員的監督，工作質量的高低和監督存在著密切的聯系，如果我們對工作人員的施工質量進行密切監督的話就會在一定程度上提高工作人員施工的質量，進而提高建筑電氣自動化控制技術的水平，而如果監督不到位的話，那么就會很容易使工作人員產生懈怠，甚至會出現工作失誤，最終影響建筑電氣自動化控制技術的質量。

2建筑電氣自動化控制技術的發展方向

2．1在建筑電氣自動化控制技術中融入網絡技術

網絡信息技術作為當前較為先進的另一種科學技術也應該使其在建筑電氣自動化控制技術中發揮一定的作用，網絡技術的合理運用能夠在很大程度上提高建筑電氣自動化控制技術的更新速率，擴展建筑電氣自動化控制技術的應用范圍;并且除此之外，在建筑電氣自動化控制技術中合理的運用網絡技術能夠在很大程度上提高建筑電氣自動化控制技術的管理水平，促進建筑電氣自動化控制技術的快速發展。

2．2加強系統的修復和維護

建筑電氣自動化控制技術在實施和具體應用過程中離不開系統的修復和維護過程，并且建筑電氣自動化控制技術的維護和修復極為關鍵，加強對于建筑電氣自動化控制技術的維護和修復管理能夠提高建筑電氣自動化控制技術的運用水平，確保建筑電氣自動化控制技術的應用穩定性。

2．3提高系統更新頻率

當前科學技術的發展速度越來越快，電氣自動化控制技術的更新也應該緊隨科學技術發展的步伐提高自身系統更新的速率，以滿足當前人們對于建筑電氣自動化控制技術不斷提高的要求。

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傳統的手工生產方式被機械設備所取代，在一段時期內的確使生產效率得到了顯著提高，對于經濟水平較低的工業發展初期，尚可滿足生產的需求。然而隨著社會的進步，時代的發展，人們對于工業產品提出了更高的要求，無論是數量還是質量、精度，都提高到了一個新的層次。單純的機械設備生產以及人工操作的生產方式已無法滿足工業生產的要求。電子技術的應用則解決了這一難題，采用可編程邏輯控制器和單片機，并將所需的控制程序寫入，完全能夠滿足工業控制的要求。同時有效降低了勞動強度，節省了大量的人力資源，僅需較少的技術人員進行看護。此外，隨著人工智能應用于工業生產，設備在程序的控制下，可以解決生產中遇到的較為簡單的問題。然而，雖然近年來電子技術獲得了廣泛的應用，我國的電子技術水平總體來說仍然不高，與國外的電子技術公司相比存在較大的差距，不利于我國工業控制的發展，我國的電子技術行業面臨的形勢依然較為嚴峻。

1.2自動化技術在工業控制領域中的應用

自動化技術應用于工業領域，廣義的講是指對于新能源和信息技術的充分運用的一種特殊生產方式，并以人力資源占用的最小化為宗旨。在工業生產中，其生產的目標和目的經由各種參數來得以表達，從而形成一種新型的生產模式，在這一模式下，無需人工管理，即所謂的自動化。當前，自動化技術的管理理念已經頗具系統性和綜合性，這種先進的生產體系和生產方式也逐漸獲得人們的重視，越來越多的資源被投入到自動化技術的研究與開發中去。實踐已經證明，社會的進步離不開經濟的繁榮，而工業則是推動經濟繁榮的基礎性產業，發展現代化的工業已經成為時代的主題。發展工業的進程中，自動化技術是重要的基礎，是確保工業生產順利進行的關鍵環節。工業正向著系統化、綜合化、全面化的方向發展，而自動化則為其創造了發展的核心環境。工業的管理是一項復雜而系統的工程，自動化的管理亦是如此。因此，需要借鑒國外先進的自動化管理理念，從而推動我國的自動化管理體系的發展，推動工業控制領域的進步。自動化技術應用于工業控制領域，主要體現在對于工業生產過程的控制。簡單的說是一種管理的控制流程，以自動化技術為基礎，實現工業生產中監測、調度、管理的自動化。從近年來應用自動化技術的成果來看，自動化技術對于工業生產的產量和質量都有著非常重要的提升作用。除此之外，還能夠有效的減少生產的能源消耗，這對于當前能源消耗較大、能源不足、環境污染較為嚴重的現狀，具有非常重要的意義。

2電子技術的作用

21世紀，傳統工業對于經濟發展速度的提升所起到的推動作用已經不十分顯著，而新興的電子技術則為經濟的發展提供了新鮮的活力。電子技術是實現生產自動化的關鍵要素，因此在工業控制領域，電子技術的作用也是不容忽視的。衡量一個國家的技術水平，有多種因素，而電子技術的發展水平則是其中較為關鍵的因素。當前，我國無論在經濟水平還是在技術水平方面，較之以前都有了重大的進步，取得的成果也是十分顯著的。然而，卻并不能滿足于現狀，應該看到，與世界上發達國家相比，我國的電子技術水平還有待完善和提高，尤其是高科技的尖端電子技術領域，與發達國家的差距仍然很大。因此，當前的任務則是逐漸擺脫從國外引進產品的現狀，加強電子技術的研發力度，積極開發出我國自己的尖端電子產品。

3電子技術在工業控制領域中的應用

3.1提高生產效率

電子芯片是實現電子技術的重要載體，也是實現自動化生產的主要媒介。通過將設定好的程序寫入電子芯片，再由電子芯片執行程序，對機械設備進行控制。無需人工干預，即可準確地控制機械設備的操作。人工控制被寫入特定程序的電子芯片所取代，避免了人工誤操作帶來的不利因素，無需休息，實現24小時不間斷生產，因此極大的提高了生產效率。相應的，工作人員的數量和工作的強度都得以降低，進而減少人員成本。對傳統的工業控制進行改造，將電子技術融入其中，不可避免地需要大量資金，尤其是在改建初期，需要投入較多的人力和物力，然而從長遠的觀點來看，對于企業效益的提高和可持續發展，其發揮的作用是不容忽視的。

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從學術的角度來看，電力電子技術的主要任務是研究電力電子器件（功率半導體）設備，轉換器拓撲結構，控制和電力電子應用，實現電力和磁場的能量轉換、控制、傳輸和存儲，以便實現合理和有效使用的各種形式的能源，高品質的人力的電力和磁場的能量。

1 電力電子的研究方向

就目前情況而言，我國電力電子的研究范圍與研究內容主要包括：1）電力電子元器件及功率集成電路；2）電力電子變換器技術的研究主要包括新的或電力能源的節約和新能源電力電子，軍事和空間應用等作為特殊的電力電子轉換器技術的智能電力電子變換器技術，控制電力電子系統和計算機仿真建模；3）電力電子技術的應用，其研究內容包括超高功率轉換器，在能源效率，可再生能源發電，鋼鐵，冶金，電力，電力牽引，船舶推進應用，電力電子系統的信息化和網絡；電力電子系統的故障分析和可靠性；復雜的電力電子系統的穩定性和適應性；4）電力電子系統集成，其研究內容包括標準化電力電子模塊；單芯片和多芯片系統設計，集成電力電子系統的穩定性和可靠性。

2 我國電力電子發展中存在的問題

當前的主要問題是：中國的電力電子產品和設備目前生產的大部分是也主要是晶閘管，雖然它可以創造一些高科技電子產品和電氣設備，但他們都使用電力電子外國生產設備和多組分組裝集成的制造方法，尤其是先進的全控型電力電子器件全部依賴進口，而許多關系到國民經濟和國家安全，在一些關鍵領域的核心技術，軟件，硬件和關鍵設備，我國的外資控制和封鎖。特別是在關系國民經濟和國家安全，更多先進水平的核心技術差距的關鍵領域，這種情況正在迅速變化的挑戰和我們的道德律令。

在過去，雖然我國國民經濟的各個部門，先后引進了國外先進技術，已開始注意到國內突出的問題，從表面上看，雖然對引進技術的絕大多數可以在幾年后達到國產化率70％的要求，但只要仔細分析，不難發現，并最終拒絕外國公司轉讓技術和關鍵部件，都涉及到高科技的電力電子技術和動力傳動產品在核心技術。

目前國外和問題的主要區別是：電力電子器件的全面控制，不能制造國內制造的高功率轉換器，低技術，設備可靠性差，電力電子數字控制技術水平仍處于初級階段；應用程序的控制技術和系統控制軟件的水平較低；缺乏經驗的重大項目等。高性能高功率轉換器設備幾乎全部從國外進口。

3 電力傳動系統的發展現狀分析

目前我國電力傳動系統的研究主要圍繞交流轉動系統展開，隨著交流電動機調速理論的突破和調速裝置（主要是變頻器）性能的完善，電動機的調速從直流發電機-電動機組調速、晶閘管可控整流器，直流調壓調速逐步發展到交流電動機變頻調速。交流傳動系統之所以發展得如此迅速，和一些關鍵性技術的突破性進展有關。它們是功率半導體器件（包括半控型和全控型）的制造技術、基于電力電子電路的電力變換技術、交流電動機控制技術以及微型計算機和大規模集成電路為基礎的全數字化控制技術。為了進一步提高交流傳動系統的性能，國內有關研究工作正圍繞以下幾個方面展開：

1）輸入電流為正弦和四象限運行開辟了新的途徑

高性能交流驅動系統電壓型PWM逆變器中的應用日益廣泛，PWM技術的研究更深入。 PWM功率半導體器件采用高頻開啟和關閉，成為一個在一定寬度的電壓脈沖序列法律的變化，為了實現頻率，變壓器，有效地控制和消除諧波的直流電壓。 PWM技術可分為三類：正弦PWM，優化PWM及隨機PWM。正弦PWM的電壓，電流和磁通正弦PWM計劃的目標包括。正弦PWM普遍提高功率器件的開關頻率將是一個非常出色的表現，在中小功率交流驅動系統等被廣泛使用。但為大容量的電源轉換設備，高開關頻率將導致大的開關損失，以及高功率設備，如GTO的開關頻率仍不做的非常高的在這種情況下，在最佳的PWM技術只是滿足的需求該設備。

2）應用矢量控制技術、直接轉矩控制技術及現代控制理論

交流電機交流驅動系統是一個多變量、非線性、強耦合、時變控制對象，變頻調速控制，電機控制的穩定狀態方程的研究動態控制非常令人滿意的結果的特點。 70年代初提出研究交流電機的控制過程的動態，不僅要控制每個變量的振幅，而控制的階段，為了實現交流電機磁通和轉矩的解耦矢量變換方法，促使高性能交流驅動系統逐漸向實際使用。高動態性能的電流矢量控制變頻器已成功應用于軋機主傳動，電力牽引系統和數控機床。此外，為了解決系統的復雜性和控制精度之間的矛盾，但也提出一個新的控制方法，如直接轉矩控制，方向控制電壓，特別是與微處理器控制技術，現代控制理論在各種控制方法也得到了應用，如二次型性能指標最優控制和雙位模擬調節器控制，可以提高系統的動態性能，滑（滑模）變結構控制可以提高系統的魯棒性，狀態觀測器和卡爾曼濾波器可以得到狀態信息不能測量，自適應控制能夠全面提高系統的性能。此外，智能控制技術，如模糊控制，神經網絡控制，也開始在交流變頻調速驅動系統用于提高控制精度和魯棒性。

3）廣泛應用微電子技術

隨著微電子技術的發展，數字式控制處理芯片的運算能力和可靠性得到很大提高，這使得全數字化控制系統取代以前的模擬器件控制系統成為可能。目前適于交流傳動系統的微處理器有單片機、數字信號處理器（Digital Signal Processor——DSP）、專用集成電路（Application Specific Integrated Circuit——ASIC）等。其中，高性能的計算機結構形式采用超高速緩沖儲存器、多總線結構、流水線結構和多處理器結構等。核心控制算法的實時完成、功率器件驅動信號的產生以及系統的監控、保護功能都可以通過微處理器實現，為交流傳動系統的控制提供很大的靈活性，且控制器的硬件電路標準化程度高，成本低，使得微處理器組成的全數字化控制系統達到了較高的性能價格比。

4 結論

雖然我國電力電子與電力系統傳動系統技術得到了長足的發展，但與發達國家相比仍然存在較大差距，許多關鍵技術有待突破，關鍵部件還長期依賴進口的局面還沒有打破。

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

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

1 控制系統結構模型

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

圖1 永磁同步電機SVPWM控制系統設計框圖

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

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

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

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

2 控制系統仿真分析

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

圖2 基于SVPWM的PMSM控制系統仿真建模框圖

如圖所示， 系統主要仿真模塊為：

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

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

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

圖3 轉速閉環時SVPWM控制系統轉矩響應放大圖

圖4 轉速閉環時電機三相定子電流、轉速、轉矩、矢量切換時間

和矢量所處扇區響應圖

由圖4仿真波形， 可以得到結論如下：

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

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

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

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

由圖5仿真波形， 可得出結論如下：

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

3 結束語

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

參考文獻

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機電一體化技術是面向應用的跨學科的技術，它是機械技術、微電子技術、信息技術和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。

1機電一體化技術的發展狀況 1.1 數控機床的問世,為機電一體化技術的發展寫下了歷史的第一頁; 1.2 微電子技術為機電一體化技術的發展帶來了勃勃生機; 1.3 可編程序控制器、'電力電子'等的發展為機電一體化技術的發展提供了堅強基礎; 1.4 激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使機電一體化技術的發展躍上新臺階.

2機電一體化技術發展方向

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發展和進步有賴于相關技術的進步與發展，其主要發展方向有數字化、智能化、模塊化、網絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。 2.1 數字化

微控制器及其發展奠定了機電產品數字化的基礎；而計算機網絡的迅速崛起，為數字化設計與制造鋪平了道路。數字化要求機電一體化產品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數字化的實現將便于遠程操作、診斷和修復。 2.2 智能化

即要求機電產品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。論文參考網。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論 、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。 2.3 模塊化

由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品。 2.4 網絡化

由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術使家用電器網絡化成為可能，利用家庭網絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產品無疑應朝網絡化方向發展。 2.5 人性化

機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品，對人來說還是一種藝術享受。

2.6 微型化

微型化是精細加工技術發展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(Micro ElectronicMechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。

2.7 集成化

集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產品不同結構的優化與復合，又包含在生產過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現多品種、小批量生產的自動化與高效率，應使系統具有更廣泛的柔性。首先可將系統分解為若干層次，使系統功能分散，并使各部分協調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯系起來，使其性能最優、功能最強。 2.8 帶源化

是指機電一體化產品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產品，自帶動力源具有獨特的好處。論文參考網。帶源化是機電一體化產品的發展方向之一。 2.9 綠色化

綠色產品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協調而可再生利用的產品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環保和人類健康的要求，機電一體化產品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態環境，產品壽命結束時，產品可分解和再生利用。

3 典型的機電一體化產品 機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、CAD／CAM系統等。典型的機電一體化基礎元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。論文參考網。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。

4 機電一體化的技術應用

在重工業企業中，機電一體化系統是以微處理機為核心，把微機、工控機、數據通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現工程大系統的綜合一體化創造有力條件，增強系統控制精度、質量和可靠性。

4.1 智能化控制技術(IC)

由于重工業具有大型化、高速化和連續化的特點，傳統的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經 網絡等，智能控制技術廣泛應用于重工業企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、冷連軋等。 4.2 分布式控制系統(DCS)

分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展，分布式控制系統的功能將越來越多。不僅可以實現生產過程控制，而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散，故障影響面小，而且系統具有連鎖保護功能，采用了系統故障人工手動控制操作措施，使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比，其功能更強，具有更高的安全性，是當前大型機電一體化系統的主要潮流。 4.3 開放式控制系統(OCS)

開放控制系統(Open Control System)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持，按此標準設計的系統，可以實現不同廠家產品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯，實現控制與經營、管理、決策的集成，通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯，實現測量與控制一體化。 4.4 計算機集成制造系統(CIMS)

重工業企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體，用以實現從原料進廠，生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前重工業企業已基本實現了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理，難以適應現代重工業生產的要求。未來重工業企業競爭的焦點是多品種、小批量生產，質優價廉，及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存，加速資金周轉，實現生產、經營、管理整體優化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經濟效益，提高了企業的競爭力。

4.5 現場總線技術(FBT)

現場總線技術(Fied Bus Technology)是連接設置在現場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數字式、雙向、多站通信鏈路。采用現場總線技術取代現行的信號傳輸技術(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現場總線連接可省去66%或更多的現場信號連接導線。現場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統的現場總線化儀表，如智能變送器、智能執行器和現場就地控制站等的發展。 4.6 交流傳動技術

傳動技術在重工業中起著至關重要的作用。隨著電力、電子、技術和微電子技術的發展，交流調速技術的發展非常迅速。由于交流傳動的優越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數字技術的發展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現，交流調速系統的調速性能已達到和超過直流調速水平。現在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用，同步電機或異步電機實現可逆平滑調速。交流傳動系統在軋鋼生產中一出現就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

綜上，我們不難發現機電一體化技術在現在的社會生產中占據了越來越多的行業和領域，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

【參考文獻】

1李建勇. 機電一體化技術[M]．北京：科學技術出版社，2004．

2張華． 機電一體化技術應用[M]． 北京：電子工業出版社，2002．

3芮延年． 機電一體化系統設計[M]． 北京：機械工業出版社，2004．

4唐懷斌． 工業控制的進展與趨勢 [J]．自動化與儀器儀表，1996（4）

篇（7）

本次交流會將重點圍繞水泥企業關注的環保效益與經濟效益、污染物排放標準、清潔生產與污染預防，除塵、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、二氧化碳治理與減排等應用技術實踐中的熱點、難點問題進行交流研討。

現將會議征文及有關事宜通知如下：

一、論文征集的主要內容

（一）污染治理技術與設備

1、國際先進的水泥工業污染物控制技術及在我國的示范和應用；

2、國產先進、成熟、適用的污染防治技術和裝備在國外的示范和應用；

3、水泥工業除塵、脫硫、脫氮、脫氟系統工程典型案例與分析；

4、水泥企業粉塵污染治理現狀與發展趨勢；

5、電、袋復合式除塵器的開發與應用；

6、水泥廠袋收塵器存在的問題及其改進建議；

7、脫硫除塵成套設備關鍵技術的最新研發與應用；

8、水泥工業高濃度煤粉的袋式捕集技術和設備；

9、大風量、長袋、低壓脈沖除塵技術和設備；

10、水泥窯頭、窯尾袋式除塵技術及高爐煤氣袋式除塵技術的研發與應用；

11、在水泥工業除塵工程設計、施工、安裝調試及設備運行中存在的問題和采取的辦法與解決措施；

12、水泥工廠加強除塵系統和設備的維護與管理提高設備運轉率的經驗和教訓；

13、水泥企業實施清潔生產實現預防污染、節能減排的經驗；14、水泥工廠貫徹ISO14000實現減排、提高環境績效的經

驗；

15、水泥企業開展清潔發展機制項目CDM實現CO2減排的做法與經驗。

（二）節能減排的新技術與新趨勢

1、水泥工業節能減排新技術展望；

2、水泥企業低品位石灰石資源利用新技術；

3、水泥企業用回轉窯焚燒生活垃圾、固體廢棄物的新技術；

4、水泥企業利用外行業尾礦、工業廢渣、粉煤灰等綜合利用的新技術；

5、水泥企業采用新型多通道燃燒器利用劣質燃料、二次燃料的新技術；

6、水泥企業采用低NOX生成分解爐的預分解新技術；

7、水泥企業采用低NOX生成的燃燒新技術；

8、水泥企業采用除塵、除有害氣體一體化的收塵技術與設備；

9、水泥企業開放場合粉塵控制新技術；

10、全密閉電石爐尾氣治理及綜合利用；

11、水泥企業采用高新技術“留殼改仁”改造低效率收塵設備的經驗；

12、水泥企業采用清潔生產措施預防與控制污染的新技術；

13、新型干法水泥企業提高型清潔生產審核技術與方法；

14、水泥企業開展清潔發展機制CDM項目實現CO2減排新的做法；

15、水泥企業噪聲治理新技術；

16、水泥企業工業廢水治理新技術；

17、水泥企業治理污染物高濃度、高含濕量、腐蝕性、爆炸性、粘性廢氣的新技術；

18、低溫余熱發電、高效節能粉磨（立式磨、輥壓機、高效選粉機等）、高效低壓損預熱器、高效熟料冷卻器、散裝水泥、高效密閉輸送等節能減排型水泥成套技術裝備創新及產業化發展。

希望各有關單位及相關人員，根據征文內容撰寫論文。

二、論文征集

1.本次研討會面向全國征集與主題相關的學術報告、論文、調研成果，將擇優選用并安排會議發言。

2.個人簡介：會議演講者需提供300字左右的個人簡介，供會場主持人向參會代表進行介紹。

3.論文要求：①采用A4紙規格，5號宋體字，每頁42行，每行45字。一般不超過5頁。文責自負。論文摘要在500字左右；②題目下方為作者姓名，單位，郵編；③會議只接收論文的電子版（或軟盤）。；④論文截至日期為2009年3月1日。凡被錄用論文，將匯編到題為《2009年全國水泥工業污染預防與控制技術及管理交流會論文集》中，同時論文作者獲論文證書，參會人員每人一冊。

三、主旨報告

1.環境保護部有關領導介紹我國“十一五”環保規劃及當前環保形勢和任務,國家水泥工業污染治理規劃情況及大型水泥工業項目國家污染治理專項資金申請等內容；

2.國家發改委有關領導領導介紹水泥工業污染防治技術政策和節能減排等環保相關管理規定。

四、特邀報告

1.邀請國內外著名專家介紹水泥行業面臨的環保形勢任務及環保治理技術需求信息；

2.為了吸收與引進國內外的水泥污染控制方面的理念、技術與管理經驗，特邀請國內外一批知名領導、專家參加會議，并做基調發言或重要學術報告；

3.專家就中國水泥工業的除塵發展歷程、現狀以及發展趨勢進行概括分析和總結，介紹已經推廣使用并取得良好效果的水泥清潔生產技術和綜合的解決方案。

五、參會人員

1.管理部門：政府官員、行業協會、污染控制部門管理人員；

2.研究單位：水泥、環保、系統研究單位、設計單位，高校、科研院所、監測機構、環評單位等；

3.企業：水泥生產企業、水泥裝備制造企業、環保工程公司、脫硫除塵治理公司，環保工程施工、安裝單位，工業企業燃煤鍋爐單位技術負責人、科技及管理人員等；

4.其他有意參加研討交流的單位及人員。

六、會議安排

1.會議安排：會期3天，相關政策主題報告、專題報告、案例分析、分組交流2天，考察1天。

2.工作語言：會議期間主要用中文和英文交流，會場配備同聲翻譯。

3.有關會議議程、日程安排等事宜將于會前一個月準時通知報名參會人員。

七、會議聯系

中國環境科學學會（北京市海淀區紅聯南村54號，100082）

聯系人：

篇（8）

主要欄目

綜述與評論、綜合自動化系統、過程控制及應用、智能控制技術及應用、優化控制技術及應用、企業資源計劃系統、制造執行系統、計算機控制系統及軟件

 

投稿須知

1、來稿要求論點明確、數據可靠、邏輯嚴密、文字精煉，每篇論文必須包括題目、作者姓名、作者單位、單位所在地及郵政編碼、摘要和關鍵詞、正文、參考文獻和第一作者及通訊作者（一般為導師）簡介（包括姓名、性別、職稱、出生年月、所獲學位、目前主要從事的工作和研究方向），在文稿的首頁地腳處注明論文屬何項目、何基金（編號）資助，沒有的不注明。

2、論文摘要盡量寫成報道性文摘，包括目的、方法、結果、結論4方面內容（100字左右），應具有獨立性與自含性，關鍵詞選擇貼近文義的規范性單詞或組合詞（3～5個）。

3、文稿篇幅（含圖表）一般不超過5000字，一個版面2500字內。文中量和單位的使用請參照中華人民共和國法定計量單位最新標準。外文字符必須分清大、小寫，正、斜體，黑、白體，上下角標應區別明顯。

4、文中的圖、表應有自明性。圖片不超過2幅，圖像要清晰，層次要分明。

5、參考文獻的著錄格式采用順序編碼制，請按文中出現的先后順序編號。所引文獻必須是作者直接閱讀參考過的、最主要的、公開出版文獻。未公開發表的、且很有必要引用的，請采用腳注方式標明，參考文獻不少于3條。

6、來稿勿一稿多投。收到稿件之后，5個工作日內審稿，電子郵件回復作者。重點稿件將送同行專家審閱。如果10日內沒有收到擬用稿通知（特別需要者可寄送紙質錄用通知），則請與本部聯系確認。

7、來稿文責自負。所有作者應對稿件內容和署名無異議，稿件內容不得抄襲或重復發表。對來稿有權作技術性和文字性修改，雜志一個版面2500字，二個版面5000字左右。作者需要安排版面數，出刊日期，是否加急等情況，請在郵件投稿時作特別說明。

8、請作者自留備份稿，本部不退稿。

篇（9）

單片機把通過測量元件、變送單元和A／D轉換接口送來的數字信號直接反饋到輸入端與設定值進行比較。然后，對其偏差按某種控制算法進行計算，所得數字量輸出信號經D／A轉換接口直接驅動執行裝置，對控制對象進行調節，使其保持在設定值上。

在電氣時代的今天，電動機一直在現代化生產和生活中起著十分的重要的作用。無論是在農業生產、交通運輸、國防、醫療衛生、上午與辦公設備，還是在日常的生活中的家用電器，都大量地使用著各種各樣的電動機。對電動機的控制可分為簡單控制和復雜控制兩種，簡單控制是只對電動機進行啟動、制動、正反轉控制和順序控制。這類控制可通過繼電器、可編程控制器和開關元件來實現。復雜控制是只對電動機的轉角、轉矩，電壓、電流等物理量進行控制，而且有時往往需要非常精確的控制。以前對電動機的簡單控制的應用很多，但是，隨著現代步伐的邁進，人們對自動化的要求越來越高，使電動機的復雜控制逐漸成為主流。

國內外研究現狀

PID控制器最先出現在模擬控制系統中，傳統的模擬控制器PID控制是通過硬件（電子元件和液壓元件）來實現它的功能。隨著計算機的出現，把他一直到計算機控制系統中來，將原來的硬件實現的功能用軟件來代替，因此稱為數字PID控制器，所形成的一整套算術則稱為數字PID算術。數字PID控制器與模擬PID控制器相比，具有非常強的靈活性。電動機的的控制技術的發展得力于微電子技術，電力電子技術、傳感器技術、微機應用技術、自動控制技術、微機應用技術的最新發展成就。正是這些技術的進步使電動機控制技術在近二十年內發生了翻天覆地的變化。其中電動機的控制部分已由模擬控制逐漸讓位予以單片機為主的微機處理控制，形成數字與模擬的混合控制系統和純數字控制系統的應用，并正相全數字控制方向發展。電動機的驅動部分所用的功率器件經歷了幾次更新換代，目前開關速度更快，控制更容易的全控制功率件MOSFET和IGBT成為主流。功率器件控制條件的變化和微電子技術的使用也使新型的電動機控制方法能夠得到實現，脈寬調控方法、變頻技術在直流調速

由單片機作為電動機的控制器具有以下特點：

1．使電路更簡單。

模擬電路為了實現控制邏輯需要很多電子元件，使電路復雜。采用微機處理后，絕大多數控制邏輯可通過軟件來實現。

2．可以實現復雜的控制。

為基礎理由很強的邏輯功能，運算速度快、精度高，與大容量的存儲單元，因此有能力實現復雜的控制。

3．靈活性和適應性

微處理得控制方式是由軟件來完成的。如果需要修改控制規律，一般不必修改系統的硬件電路，只修改程序即可。在系統調試和升級時，可以不斷嘗試選擇最優參數，非常方便。

4．無需零點飄逸，控制精度高

數字控制不會出現模擬電路中經常出現的零點漂移問題。無論被控制量的大小，都可以保證足夠的控制精度。

5．可提供人機界面，多機聯網工作

現在普遍采用單片機作為電動機的控制器。實際上可作為電動機控制器的元件還有很多種，例如工業控制計算機、可編程控制器、數字信號處理器。

工業控制計算機科委功能強大，它有極高的速度、強大的運算能力和接口功能、方便的軟件環境；但由于成本太高、體積大，所以只用于大型控制系統。

可編程控制器則正好相反，它只能完成邏輯判斷、定時、計數和簡單的運算。由于功能太弱，所以它只能用于簡單的電動機控制。

單片機介于工業控制計算機和可編程控制器之間，它有較強的控制功能，低廉的成本。人們在選擇電動機的控制器時，常常是再先滿足功能的需要的同時，優先選擇成本低的控制器。因此，單片機往往成為優先選擇的目標。從最近的統計數字也可以看出，世界上每年要有25億片各種單片機投入使用。彈片及時目前世界上使用量最大的微機處理器。

三、主要內容與待解決的問題

主要內容:

1、學習直流電動機原理及驅動技術，掌握數字PID控制技術；

2、完成相關設備的接口硬件設計；

3、通過MCS-51單片機編寫軟件控制程序；

4、系統聯合調試，寫出相應的使用說明。

現有條件： 直流電動機、直流發電機、MCS-51單片機、微型計算機

重點解決的問題：

利用數字PID技術實現對電動機的閉環控制

四、設計方法與實施方案

畢業設計的實施主要是結合直流電動機及單片機的理論知識，利用與其配套的實驗箱，完成預期要解決的實驗項目和實訓項目，從而對其結果進行分析與總結，通過數字PID技術提高電動機的效率。通過收集各種資料，完成畢業論文的撰寫。

五．進度計劃 畢業設計課題的相關資料的收集與整理，熟悉系統的相關操作和原理，完成開題報告。

第3周至第4周

系統學習直流電動機、直流發動機原理，完成硬件安裝與線路聯接。

第5周至第12周

系統學習數字PID控制技術、數字濾波技術。通過MCS-51單片機編寫軟件控制程序；完成直流電動機閉環控制系統；

第13周至第14周

聯機調試；開始整理相關資料，撰寫使用說明書和畢業論文。

第15周至第16周

全面完成畢業設計，準備進行答辯

預期成果：通過該系統的設計開發，為實現直流電動機閉環控制系統數字化控制奠定基礎。

六、參考資料

[1] 全.直流電動機實際應用技巧 北京：科技出版社

[2] 何立民.單片機初級教程[M].北京：北京航空航天大學出版社

[3] 孫涵芳、徐愛卿. 單片機原理及應用[M].北京：北京航空航天大學出版社

[4] 郝鴻安. 常用數字集成電路應用手冊[M].北京：中國計量出版社

篇（10）

0 引言

現代科學技術的發展極大地推動了機械工業領域的變革，同時給相關生產產業帶來了巨大的影響，提高了生產水平和技術。隨著各種技術之間相融合的發展，以計算機電子技術、機械技術為核心的機電控制領域將給工業及科研等領域帶來更多的實際應用。

1 計算機技術與機電控制技術的發展概況

1.1 計算機控制理論的形成與技術的發展

忽略數字信號的量化效應，可以將計算機控制系統看成采樣控制系統，在這一系統中，將其中連續的環節離散化，則整個系統又可看成由不同的離散系統構成。計算機控制理論的發展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態空間理論和系統辨識自適應控制等理論綜合應用到控制技術中，使計算機控制系統有了初步發展。對于結構復雜、時變的非線性系統，控制系統則融入了魯棒控制、模糊控制、預測控制等多種新型理論，逐步形成了工業過程控制系統的一個新方向。

自世界第一臺電子計算機問世后，計算機首先被用來自動檢測化工生產過程的過程參量并進行相關的數據處理，同時也研究了計算機的開環控制。到二十世紀六十年代，出現了用于過程控制的計算機，實現了直接數字控制。后經集中式計算機控制系統發展到現在的以微處理器為核心的分層式控制系統控制，通過計算機對生產過程進行集中監視、操作和管理控制等。伴隨著計算機處理器等技術的發展，計算機控制技術也隨之發生相應的變革，最終應用到工業生產中并對其產生巨大影響。

1.2 機械和電子控制技術的發展和現狀

在生產、科研等諸多領域里，有大量的物理量需要按某種變化規律進行控制。在二十世紀三十年代之前，工業生產多處于手工操作的狀態。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內，初步有了對工業生產的機械控制實踐。隨著電子技術的迅速發展和計算機控制系統的出現，直接實現了工業生產中各參量和過程的數字控制。計算機的微型化使控制技術更加智能化，同時將機械、電子、計算機技術和控制技術有機結合的機電一體化技術也得到迅猛發展，且越來越被廣泛的應用到各生產領域。目前主要形成并應用的機電控制技術主要有pid控制，pid是經典控制理論的代表，它吸收了智能控制思想并利用計算機的優勢，形成了自適應pid和非線性pid等更利于控制的變種pid控制器。另外還有模糊控制（flc）、變結構控制等，均隨著計算機領域的發展在不斷地拓寬。

2 機電一體化的發展及在工業上的廣泛應用

2.1 機電一體化的簡介和生產應用

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及計算機軟件系統集合起來所構成的系統總稱，綜合運用機械技術、微電子技術、計算機技術、電力電子技術等對各生產領域的控制過程進行監督操作。它主要應用領域有數控機床，通過相應的數控技術，在工業操作上結構、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多cpu和多主線的體系結構，豐富了數控功能，也提高了生產效率。

柔性制造系統的應用是計算機技術和制造系統在機電控制工業的應用，是計算機化的制造系統。它主要由計算機、數控機床、自動化倉庫等組成。在工業上，它可以隨機地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，更適用于多品種，小批量等的離散零件的批量生產。

交流傳動技術的發展也是隨著電子技術和計算機技術的發展在工業上有了重要的應用，尤其是在鋼鐵工業中，使復雜的矢量控制技術得以實現，無論是大容量電機還是小容量電機現均可使同步電機或者異步電機實現可逆滑調速。也使交流傳動系統在軋鋼生產中得到廣泛的應用。

可編程控制器（plc）是集計算機技術和自動控制化技術于一體的新型控制系統。這一系統解決了工業控制系統中大量開關控制的問題，逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統。隨著plc技術的進步，其應用領域更是不斷擴大，可采集存儲數據，還可對控制系統進行監控。plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。此外，隨著工廠網絡自動化的發展，plc可實現通信及聯網功能，更有助于工業生產的控制過程的監控。如今，plc技術已經被廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環保以及文化娛樂等各行各業。

2.2 計算機在機械和電子控制產業的應用實例

計算機技術和機械電子控制技術一體化的有機結合，不斷使相關的新技術應用到更多的領域中去，這些應用到的領域已經不再局限于工業的生產，更多技術是切身關系到我們日常的工作和生活。下面舉幾個具體實例來介紹計算機技術和機電控制相結合的實際應用。

plc實現了機械手移動工件的控制過程。隨著世界經濟和技術的發展，人類活動的范圍不斷擴大，機器人的應用正迅速向社會生產和生活的各個領域擴展，并從制造領域轉向非制造領域，各種各樣的機器人產品隨之出現。隨著機器人的生產和大量應用，很多領域，許多單一、重復的機械工作由機器人（也稱機械手）來完成。工業機器人是一種能進行自動控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機，廣泛采用工業機器人，不僅可提高產品的質量與產量，而且對保障人身安全，改善勞動環境，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節約原材料消耗以及降低生產成本有重要意義。與計算機及網絡技術相結合應用的工業機器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產和生活方式。

農業方面，機械作業過程中駕駛室內的儀表盤正迅速由電子監視儀表取代并逐步由單一參數顯示方式向智能化信息顯示終端過渡，以此來改善人機交互界面。這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端（virtual display terminal），它代表了當代儀器與控制裝置發展的主流方向。它可通過屏幕任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息，在屏幕上按操作者的需求，調用數據庫信息，顯示數據、圖形、語音等多媒體信息。另外，還可以將數據信息動態存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數據存儲卡，將農業作業過程的數據信息通過智能卡帶回辦公室，由計算機應用高級軟件進行處理。也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端，實現自動控制農機的操作。

plc在自動售貨機中的應用。自動售貨機通過顧客選擇商品開關，投入的硬幣值由plc驅動數碼管顯示，經過光傳感器識別，通過判斷，進行下一步操作，經過plc的系統控制和信號輸出完成售賣過程。計算機技術和機電自動控制在自動售貨機中的這項應用極大方便了人們的生活，也使plc的應用更加廣泛。

交通信號燈系統也是微機軟件應用到電子控制系統中的典型實例。通過主要應用plc技術控制十字路口的信號燈動作。準確無誤的完成信號燈的變燈動作來控制時間，這項應用更是極大方便了人們日常生活工作的出行。

電腦橫機中計算機技術的應用給機械編織行業帶來了巨大的變革。現在的電腦橫機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領域的復雜系統。電腦橫機的編織是一個極其復雜的過程，最初的橫機是手動橫機，只能勝任比較簡單的編織過程。隨著計算機技術應用到電腦橫機中，通過電腦的自動控制，設計人員可對編織花型進行數字化設計，通過計算機數字直接控制機械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應的機械編織動作，由計算機指令控制系統完成整個設計的編織，極大地提高了工業生產效率。

與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢。

3 總結

在機械生產領域，電子技術和計算機技術的融入發展，機電一體化的形成是機械工業中的重要變革。通過不斷發展的計算機技術，使機電一體化相關的技術在諸多領域中得到了廣泛的應用。

參考文獻：

[1]張東寶，工程機械與控制技術[m].筑路機械與施工機械化，2007.

[2]馬增強等，數據采集系統的研究，微計算機信息，1998.

[3]王立新，淺談數控技術的發展趨勢[j].赤峰學院學報，2007.

篇（11）

中圖分類號:TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)02-0006-02

The development and research of fuzzy logic and fuzzy control technology

Abstract: According to the new development of the modern industrial control field of fuzzy control technology, an overview of the basic theory and the development status of the field, look to the future development applications.

Keywords: fuzzy control; application development; adaptive control.

1、引言

在現代工業控制領域，伴隨著計算機技術的突飛猛進，出現了智能控制的新趨勢，即以機器模擬人類思維模式，采用推理、演繹和歸納等手段，進行生產控制，這就是人工智能。其中專家系統、模糊邏輯和神經網絡是人工智能的幾個重點研究熱點。相對于專家系統，模糊邏輯屬于計算數學的范疇，包含有遺傳算法，混沌理論及線性理論等內容，它綜合了操作人員的實踐經驗，具有設計簡單，易于應用、抗干擾能力強、反應速度快、便于控制和自適應能力強等優點。近年來，在過程控制、建摸、估計、辯識、診斷、股市預測、農業生產和軍事科學等領域得到了廣泛應用。為深入開展模糊控制技術的研究應用，本文綜合介紹了模糊控制技術的基本理論和發展狀況，并對一些在電力電子領域的應用作了簡單介紹。

2、模糊邏輯與模糊控制

2.1 模糊邏輯與模糊控制的概念

1965年，加州大學伯克利分校的計算機專家Lofty Zadeh提出“模糊邏輯”的概念，其根本在于區分布爾邏輯或清晰邏輯，用來定義那些含混不清，無法量化或精確化的問題，對于馮諾依曼開創的基于“真－假”推理機制，以及因此開創的電子電路和集成電路的布爾算法，模糊邏輯填補了特殊事物在取樣分析方面的空白。在模糊邏輯為基礎的模糊集合理論中，某特定事物具有特色集的隸屬度，他可以在“是”和“非”之間的范圍內取任何值。而模糊邏輯是合理的量化數學理論，是以數學基礎為為根本去處理這些非統計不確定的不精確信息。

模糊控制是基于模糊邏輯描述的一個過程的控制算法。對于參數精確已知的數學模型，我們可以用Berd圖或者Nyquist圖來分析家其過程以獲得精確的設計參數。而對一些復雜系統，如粒子反應，氣象預報等設備，建立一個合理而精確的數學模型是非常困難的，對于電力傳動中的變速矢量控制問題，盡管可以通過測量得知其模型，但對于多變量的且非線性變化，起精確控制也是非常困難的。而模糊控制技術僅依據與操作者的實踐經驗和直觀推斷，也依靠設計人員和研發人員的經驗和知識積累，它不需要建立設備模型，因此基本上是自適應的，具有很強的魯棒性。歷經多年發展，已有許多成功應用模糊控制理論的案例，如Rutherford，Carter 和Ostergaard分別應用與冶金爐和熱交換器的控制裝置。

2.2 分析方法探討

工業控制系統的穩定性是探討問題的前提，由于難以對非線性和不統一的描述，做出判斷，因此模糊控制系統的分析方法的穩定性分析一直是一個熱點，綜合近年來各位學者的發表的論文,目前系統穩定性分析有以下集中:

(1)李普亞諾夫法:基于直接法的離散時間(D-T)和連續時間模糊控制的穩定性分析和設計方法,相對而言起穩定條件比價保守。

(2)滑動變結構系統分析法。

(3)圓穩定性判據方法:利用扇區有界非線性概念,根據穩定判據可推導模糊控制的穩定性。

(4)POPOV判據。

(5)其他方法如關系矩陣分析法，超穩定理論，相平面法，矩陣不等式或凸優化法，模糊穴穴映射等，詳細資料及有關文獻很多，在此不再一一贅述。

2.3 模糊控制的設置設計

模糊控制的設計是一個非常復雜的過程，一般而言，采取的設計步驟和工具比較規范．其中模糊控制器一般采用專用軟硬件，通用型的硬件芯片在目前市場上比較多，其中主流產品如表1所示．而專用IC發展也很迅速，它把專用IC和軟件控制器集成在一起。

設計過程中，一般采取的設計步驟為：

(1)綜合考慮該課題能否采用模糊控制系統。即考慮采用常規控制方式的可能。

(2)從設備操作人員處獲取盡可能多的信息。

(3)選取可能的數學模型，如果用常規方法設計，估計設備的性能特點。

(4)確定模糊邏輯的控制對象。

(5)確定輸入輸出變量。

(6)確定所確定的各個變量的歸屬范圍。

(7)確定各變量的對應規則。

(8)確定比例系數。

(9)如果有現成的數學模型，用已確定的模糊控制器對系統仿真，觀測設備性能，并不斷調整規則和比例系數直到達到滿意性能。否則重新設計模糊控制器。

(10)實時運行控制器，不斷調整以達到最佳性能。

3、模糊控制應用與前景展望

作為人工智能的一種新研究領域，模糊控制吸收借鑒了傳統設計方法和其他新技術的精華，在諸多領域取得了長足的進展．在新型的電力電子和自動控制系統中，有些專家在線性功放的加設條件下，把模糊控制應用于為基礎的伺服電機控制中，在把模糊控制系統與PID及模型參考自適應控制（MRAC）進行比較后證明了模糊控制方法的優越性．另有專家開發了應用于矢量控制感應電機傳動系統的模糊自適應控制器，其控制方框圖如圖1所示：

模糊控制作為一項正在發展的新技術，目前在大多數專家還把主要精力放在應用系統研究上，并取得了相當的成果，但在理論研究和系統分析上還是相對落后的，以至于一些學者質疑其理論依據和有效性．鑒于此可以明確得知：模糊控制理論和實踐的結合仍有待于進一步探索．其發展前景是十分誘人的，而且在近年來，其理論研究也取得了顯著進展．在近四十年的發展進程中，模糊控制也有一些局限性：(1)控制精度低，性能不高，穩定性較差；(2)理論體系不完整；(3)自適應能力低．對于這些弱點，模糊控制與一些其他新技術，比如神經網絡（NN），遺傳算法相結合，向更高層次的應用發展拓展了巨大的空間。

4、結語

模糊控制作為一門綜合應用范例，在全球信息化浪潮的推動下，在未來的幾十年中，必將對經濟的迅猛發展注入新的活力，有專家認為，下一代工控的基礎是模糊控制，神經網絡，混沌理論為支柱的人工智能．隨著模糊控制理論研究的日益完善和深入，應用范圍的日益擴大和配套IC的研發制造，模糊控制將給工控領域的發展開辟光明的應用前景，同時也給各領域的研究人員提出了更重大的任務。