控制設計論文

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控制設計論文范文第1篇

1.1典型合閘回路及缺陷

中小型變電站的聯絡線路兩側都裝設油斷路器。對于35KV、10KV油斷路器的控制，典型設計是在電站側裝設同期裝置，在變電站側只設普通合閘回路，普通合閘回路的原理如圖1所示：操作控制開

關SA，其②-④觸點接通，經過防跳繼電器的常閉觸點KM2和斷路器的常閉觸點DL，接通合閘接觸器線圈HO，使斷路器合閘。這種設計簡潔，常為工程設計人員所采用。在具體操作中，按先合變電站側斷路器、再合對側斷路器的操作順序進行。但在小水電系統網絡中，因受地形、容量等技術條件的限制，建設不甚規范，特別是有些聯絡線路上還接有負載，當出現某種故障造成變電站側油斷路器跳閘，此時的對側斷路器可能還在合閘位置，如要對聯絡線路進行合閘，因不知對側是否有電，必須等到調度命令或接到匯報后才能進行操作，加至有些地段通訊不暢，經常耽誤時間，影響工農業生產用電；由于典型回路本身不能檢測線路是否有電壓，又無防范不規范操作的技術措施，如果誤操作SA發出合閘命令，就會造成非同期合閘事故，給人們生命財產帶來重大損失。

1.2改正后的合閘回路

為了防止事故的發生，對原典型合閘回路進行了如下改進（見圖1中虛線所示）：即在線路電壓互感器二次側增設一只電壓繼電器KV，用以檢測線路電壓，并將其常閉觸點KV1串入本站油開關合閘回路中。當線路有電壓時，就是誤操作SA發出了合閘命令，因KV1觸點斷開了合閘操作回路，無法啟動合閘接觸器，達到了防止非同期合閘的目的。同時，考慮到聯絡線路的可靠性，在KV1觸點兩端設計并聯一連接片LP，以便該電壓繼電器檢修或需該線路供給變電站負荷時好操作。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KV2與合閘位置繼電器HWJ的常閉觸點（或跳閘位置繼電器TWJ的常開觸點）串聯，以接通“線路有電壓”光字牌的信號回路，當斷路器在斷開位置，線路有電壓，該光字牌亮，提醒運行人員不得進行合閘操作。在信號回路中，串聯跳（合）閘位置繼電器觸點的作用是為了在該線路運行時斷開光字牌，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

2.1典型油壓裝置自動回路及缺陷

調速器、高低壓氣機等是水電站中常見的壓力設備，在油（氣）裝置的自動回路中，一般采用電接點壓力表(如YX—150型)來反映油（氣）罐中壓力的變化，進而控制油（氣）泵電機。壓力表上可設置上、下兩個值限，上限用紅針指示，下限用黃針指示，實際壓力值用黑針指示。油壓裝置自動投入的動作過程如圖2所示：

當壓力罐油壓降到壓力下限時，壓力表黑針與黃針接觸，即觸點YLJ1

閉合，使中間繼電器1KA動作并自保持，因轉換開關SA在自動位置，其②-④觸點接通，啟動接觸器KM，使電機接通電源，帶動油泵向壓力罐打油，壓力逐漸上升，當到工作壓力值上限時，壓力表黑針與紅針接觸，即上限觸點YLJ2接通，使中間繼電器2KA動作，斷開1KA的自保持回路，油泵電機自動停止工作。對于這種典型設計，壓力表的上、下限觸點一直串在控制回路中，并帶有相應負載，特別是在啟動和停止過程中，壓力變化呈波動狀態，使觸頭抖動不已，無法可靠接觸，常常生火花，由于壓力罐補壓（氣）是通過自動回路完成的經常性的工作，壓力變化頻繁，使壓力表的觸頭接觸也相應頻繁，從開始的產生火花，到逐漸燒壞觸頭（或觸頭粘連），繼而造成壓力罐壓力消失，嚴重影響了機組的安全運行。

2.2改進后的控制回路

為了克服上述設計中存在的問題,對典型電路進行了如下改動(見圖2中虛線所示):即在壓力下限回路中串聯一個接觸器KM的常閉輔助觸點KM1,當壓力罐壓力下降到壓力下限時,壓力表下限觸頭YLJ1閉合,通過常閉輔助觸頭KM1起動1KA并自保持,使接觸器動作,啟動油泵打油;盡管在油泵電機啟動之初,壓力出現波動,YLJ1觸頭發生抖動,但由于在此回路中已串入了接觸器常閉觸頭KM1,接觸器動作后立即斷開了此回路,此時的下限觸頭無需承擔任何負載,避免了觸頭的燒壞;又在壓力上限回路中串聯了接觸器的常開輔助觸頭KM2,當油壓力達到上限值時,隨著2KA的啟動,使接觸器失電返回,其常開輔助觸點KM2立即斷開壓力上限回路。不管在這個過程中壓力如何變化，壓力表的上、下限觸點YLJ1、YLJ2總在回路不帶負載的情況下抖動，避免了負載過程中電火花對觸頭的損壞，提高了安全運行的可靠性，同時也減少了因油壓裝置失壓而造成的運行成本。

控制設計論文范文第2篇

【關鍵詞】園林工程；造價控制；投資決策；設計階段；藝術性。

0前言

園林綠化工程造價是指為建設一項園林綠化工程，在土地市場、設備市場、技術勞務市場以及承包市場等交易活動中所形成的園林綠化建設工程價格。園林綠化工程造價是項目決策的工具，是制定園林綠化投資計劃和控制投資的有效工具，也是落實園林綠化建設資金的依據，同時也是評價園林投資效果的重要指標。園林綠化工程造價管理包括兩方面內容，一是園林綠化建設工程投資費用管理，一是園林綠化工程價格管理。下面，我們就對當前園林綠化工程造價存在的問題進行了分析，并就如何控制園林綠化工程造價談幾點看法。

1.投資決策多由行政拍板缺乏科學性經濟性

由于園林綠化工程多屬市政公益工程，大多由政府投資建設，其實施的好壞會對園區功能和日常生活產生深刻的影響。但由于部分地方的長官意識作崇，在進行項目可行性研究時，缺乏科學嚴謹的工作態度，更別提廣泛調查研究、多方案比選了，而是由一些領導拍板定案，靠人脈關系取勝，一些技術先進、功能可靠、經濟合理的建設方案得不到重用。在這種情況下，要做好工程造價的控制就十分困難。

2.講求藝術性與投資金額控制的矛盾

因園林綠化工程具有藝術性、方式多元化、衡量尺度不一等特征，實用性弱于美學需求，所以設計師作品真實意圖的表達很容易因投資人設計任務書的局限性受到禁錮。由于目前園林設計方案未完全進入招投標市場，存在不透明性，設計師的作品過度依賴投資人狹隘的觀點和錯誤的信號，設計主體思想缺乏統一，導致最優化、最合理、最科學的設計方案被人為肢解，只考慮作品的標新立異、方案的奢華和惟美，無暇顧及經濟技術問題，最終造成園林綠化項目的投資成本不斷遞增，投資金額與建設成效無法成正比。

3.精通造價的人員奇缺導致園林綠化工程造價不合理

相對其他城市公共基礎設施建設，城市園林綠化建設投資金額相對較少，有限的市場份額使得設計隊伍建設進退兩難，設計單位在有限的設計業務中很難在專業劃分及階段分工上花更多地精力去設置細化。園林設計隊伍中部分設計人員不熟悉本專業的概預算定額、建筑材料市場價格，而預算人員對工程技術問題往往不太熟悉，同時受市場份額和企業運作人力資源承受能力的影響，園林工程在具體專業分工上又不夠細化，專業技術力量上在設計階段的分布存在嚴重缺位或配置不合理，導致設計階段造價控制不嚴或造價失控。在具體造價實施中，園林綠林項目設計費的多少取決于工程總造價的高低和建設面積的大小，致使有的設計單位為了追求利潤，盲目擴大工程規模和提高單位面積建造成本，特別在綠化苗木中使用大規格苗木，增加苗木種植密度，過多采用珍稀名貴植物，非常奢侈地使用昂貴的建筑材料，超強度地進行非常規建筑設計等，從而人為地提高了工程造價。

4.設計前期調查工作不到位導致造價控制難度加大

其一，城市園林綠化工程多為城市配套工程或在地質條件較為惡劣的山巒、崖壁、灘涂、濱水區等進行建設，其城市地下管網、地質水文、周邊環境、服務對象等都直接影響工程建設成本，前期調查的環境基礎資料不到位直接影響造價控制。

其二，園林綠化工程不僅具有感官休憩功能，更重要的是體現一種精神意境、歷史文化底蘊和人文氣息，所以設計前必須認真地對當地的歷史脈絡、風土人情、地方特色進行翔實地調查研究。如果前期調查不夠深入，也會影響園林綠化設計的正確定位，使設計主題偏離，導致設計階段造價無法把握和工程施工階段造價無法控制。

5.搞好園林綠化造價控制的措施

5.1要多角度地科學決策，推行招投標機制，形成投資最高限額

園林綠化工程設計通過公開、公平的招投標競爭，能促進設計單位自覺按設計要求提交實用、安全、經濟的設計方案。在評標過程中，引入價值工程分析方法，按各評價指標的重要程度分配權重，可選擇出最優設計方案，有利于工程投資的控制。同時，應積極推行限額設計。限額設計是按照批準的可行性研究報告及投資估算控制設計，在保證使用功能的前提下，各專業按分配的投資額進行設計，以使總投資不被突破。在推行限額設計中，依靠技術創新控制工程造價是最有效的手段，提高初步設計概算的精確度，使之成為設計階段控制造價的依據，是對投資估算的第一次細化；設計人員和工程經濟人員要密切配合，應用價值工程原理，做好多方案的技術經濟比較，力爭用最低的成本，實現工程項目的必要功能。

5.2對園林綠化設計方案進行公開評審、論證、公示以控制造價

設計信息后，建設單位首先應組織專家、相關技術人員、相關部門及主管領導對收到的設計方案進行評審，通過技術比較、經濟分析、效果評價，力求選擇經濟合理條件下確保使用功能，在滿足使用功能條件下追求造型美觀，確定以最少的投入創造最大的經濟與社會效益的設計方案為中標方案。同時對入選方案和中標方案進行公示，聽取社會意見。

5.3加強設計變更管理，實行限額動態控制

在園林工程建設中設計變更是不可避免的，如果在設計階段進行變更，修改圖紙即可，若在施工中進行變更，必將造成投資方重大的損失。該情況園林綠化工程建設中表現尤為突出，例如投資方為了達到立竿見影的建設效果或者施工方為了彌補在投標過程中因不平衡報價損失而采取更改設計的辦法（增加綜合報價較高的苗木的種植密度、加大苗木規格、更改苗木品種等），使工程的整個投資造價飚升。倘若進行限額設計，實行限額動態控制，在方案及施工圖經濟合理的前提下，人為要求進行設計變更的行為將大大減少。

5.4加強園林綠化工程實施階段的造價管理

在園林綠化工程項目的實施階段，工程預、結算審核方面的控制及管理可分為三個階段：招標管理階段、施工管理階段和結算階段。在招投標管理階段中，招標文件應對工程造價的計價方式、定額及費用的取定、增加工程的結算方式等有明確規定。項目實施階段，必須要按照合同辦事，樹立法律意識，做好各項資料的記錄和收集工作，全面履行合同內容，有效地控制工程造價。提供的工程量清單，要按照國家或地方頒布的計算規則即統一的工程項目劃分方法、統一的計量單位及統一的工程量計算規則，根據設計圖紙計算并予以統計、排列，從而得出清單。對工程量清單中的工程項目應具有調試的概括性，條目要簡明，同時不能出現漏項、錯項，應保證計價項目的正確性。要將不同等級要求的工程區劃分開，將情況不同、可能要進行不同報價的項目分開。這就要求清單編制人員在編制時，認真研究設計圖紙，分析招標文件中所包括的工作內容及不同的技術要求，熟悉所有工作的程序，并且要認真勘測現場情況，盡是預測在施工中可能遇到的情況，對將要影響報價的項目予以劃分。另外，因為工程量清單中計算出的工程量為不完整工程量，考慮建設單位的利益，應明確中標價中的綜合單價為不變價，工程量清單的數量按實際施工實做實計。

5.5控制材料用量，合理確定材料價格

在工程造價的控制中材料價格的控制是主要的，材料費在工程中往往占有很大的比重，一般占預算費用的70%，占直接費的80%左右。因此必須在施工階段嚴格按照合同中的材料用量控制，合理確定材料價格，從而有效地控制工程造價。市場經濟為材料的供應提供了多種渠道，而且材料品種價格繁多，造價管理人員應密切注意市場行情，隨著工程進展情況深入現場、市場，掌握第一手的施工情況及材料信息，為竣工決算提供有力的依據。

5.6嚴把變更關，將園林綠化工程預算控制在概算內

在園林綠化施工中引起變更的原因很多，如工程設計粗糙，使工程實際與發包時提供的圖紙不符；當前市場供應的材料規格標準不符合設計要求等，這些問題的產生給工程造價留下活口因素。所以在施工過程中，必須嚴把變更關，嚴禁通過設計變更擴大建設規模，提高設計標準，增加建設內容等，最好實行“分級控制、限額簽證”的制度。對必須發生的設計變更，尤其是涉及到費用增減的設計變更，必須經設計單位代表、建設單位現場代表、監理工程師共同簽字，而且應盡是提前實現這類型變更，減少損失，因為已完成或部分完成的工程內容還需拆除，勢必造成重大變更損失。為此，應指派工程造價管理專業人員常駐施工現場，隨時掌握、控制工程造價的變化情況。

5.7嚴格現場簽證管理，掌握工程造價變化

在施工過程中，建設單位要加強現場施工管理，督促施工方按圖施工，嚴格控制變更洽商、材料代用、現場簽證、額外用工及各種預算外費用，對必要的變更，應做到先算賬，后花錢，變更一旦發生就及時計算因工作量變更而發生增減的費用，隨時掌握項目費用額度，避免事情積壓成堆，對工程造價心中無數。建設單位的現場代表要督促施工方做好各種記錄，特別是隱蔽工程記錄和簽證工作，減少結算時的扯皮現象。許多工程就是由于現場簽證不嚴肅，給工程結算帶來非常大的麻煩，導致相當大的經濟損失，因此嚴格現場簽證管理，是施工階段控制工程造價的關鍵。

5.8加強結算管理，嚴格把好審核關

在工程竣工決算時，審核人員應堅持按合同辦事，對工程預算外的費用嚴格控制，對于未按圖紙要求完成的工作量及未按規定執行的施工簽證一律核減費用；凡合同條款明確包含的費用，屬于風險費包含的費用，未按合同條款履行的違約等一律減費用，嚴格把好審核關。對工程量的審核應根據施工承包合同要求，對施工過程中出現的設計變更、現場簽證等進行審核，不能多算或不按規則計算，在要求施工企業報送相應的工程計算式和材料用量明細表的同時，造價管理單位也要編制一份完整的結算書和材料用量明細，這樣比照審核，才能做到客觀、公正、合理，準確進行計量審核。其次，在結算審核中，還應注意審核項目的單價、結算書中分項的正確性及程序及準確性，結合現場的實際情況分析計算。

6.結語

園林工程設計階段的造價控制管理，涉及面廣、環節多，相應的外部環境還不成熟，要做好這項工作應從規范行業做起，在政府有關部門的支持下加強管理，科學引導，使廣大園林工作者充分認識到設計階段造價控制管理的重要意義。

【參考文獻】

控制設計論文范文第3篇

安全是機械設計面臨的重要問題之一，同時安全也是伴隨人們的生產生活而產生的，安全是機械設計的基本要求和前提，機械設計中自動化設備的安全性控制管理需要從不同角度進行處理，確保安全管理能夠落到實處，保證機械設備控制管理能夠符合機械控制管理的預期。機械設計過程中設備安全研發團隊需要綜合考慮各種機械安全因素，通過對生產需求的全面調研，全面優化設備的安全生產線，提高對設備的安全性管理，為機械設計創造良好的設備安全管理環境。機械設計自動化設備安全控制要從設備管理角度出發，對機械設計中的安全風險進行全面的評估，保證機械設備安全性設計工作能夠得到順利的開展。

2機械設計自動化設備安全風險評估

2.1機械設計自動化設備安全評估的基本模式

機械設計自動化設備安全評估要從一系列邏輯控制管理出發，不斷進行機械設計優化，讓機械設計自動化設備能夠符合安全評估的基本要求，對風險評估的各種模式進行分析，對自動化設備的安全控制會產生積極的作用，通過對安全設備進行全面的分析和管理，提高安全設備的綜合控制和管理水平[1]。機械設計自動化設備安全控制需要按照國家相關標準積極開展工作，保證各項工藝能夠在設備安全性設計的工程中得到全面的應用，通過模式優化達到自動化系統設計安全控制的目標。

2.2機械設計自動化設備安全評價

機械設計自動化設備安全評價要對風險進行全面的分析，對機械設備風險評定中的信息進行全面的優化，提高機械設備的綜合安全判斷能力，為機械設備的安全控制管理和設計優化創造良好的條件。機械設計過程中需要把設計方案和設備控制模式緊密結合在一起，提高機械設備的綜合控制管理水平。機械設計自動化設備安全控制要進行風險評估，對機械自動化設備的風險關鍵點進行分析，從而能夠對機械自動化設備進行安全判斷，提高機械設備的安全控制管理水平。機械設備自動化控制管理中要對安全限制進行確定，在不同的機械壽命階段進行機械設備安全控制管理，保證機器能夠正確的操作和使用，提高機械設備的綜合安全判斷和控制能力[2]。通過對機械的正確使用和正確操作，可以發現機械設備安全性問題，從而能夠對機械設備的安全進行分析，提高機械設備的安全控制管理水平。機械設備自動化控制管理要進行定量化分析，保證不同的安全控制指標能夠符合安全管理的要求，實現機械設備的綜合控制管理。機械設計中自動化設備安全控制需要從影響風險的因素出發，對故障情況進行全面的分析，對自動化設備安全控制進行類型分析，確保自動化設備能夠符合安全風險管理的具體要求。機械設計中對自動化設備安全風險評判需要從三個參數進行分析，其一為損傷嚴重度，通過對事故的后果分析，可以對機械設備自動化控制進行分析，確保機械損傷情況符合安全控制管理的要求。機械設計中設備危險的時間和頻次要進行控制，通過對不同的時間周期進行分析，提高機械設計中自動化設備的安全控制管理能力，為機械設備的安全評估創造良好的內部條件和外部條件。機械設備安全自動化控制要從操作周期角度出發，不斷優化方案。其二要從安全管理的風險指標出發，對機械設備進行全面的安全檢測。其三要從避開風險管理的可能性角度出發，確保機械設備能夠得到有效的識別。通過對機械設備的風險評估，提高機械設備的風險等級管理，對風險評估的全過程進行安全管理，實現對機械設備的自動化優化。

2.3機械設計中自動化設備的風險評定

機械設計中要對設備進行自動化安全風險評定，才能更好的減少安全風險，對機械設備的正常運行創造良好的條件。隨著機械自動化水平越來越高，機械設備的風險評價迭代過程越來越復雜，需要從風險識別的全過程出發，不斷加強自動化設備安全管理，提高機械設備的安全自動化控制能力。機械設計中自動化設備的風險識別要從信息確認開始，保證機械設計風險自動化迭代符合安全控制的要求。

3機械設計自動化設備安全控制的基本原則

3.1機械設計自動化設備安全控制要符合機械功能要求

機械設計自動化設備安全控制要從設計的基本原則出發，保證各項安全自動化控制功能符合機械設備的具體要求[3]。機械設計自動化設備安全控制要符合核心功能的要求，保證機械信息和設備控制能夠符合技術指標的要求。機械設備實施的過程中要從制造、設計、安全管理的要求出發，提高機械設備的自動化安全控制管理水平。

3.2機械設計自動化設備安全控制要利用先進技術

機械設計自動化安全控制必須要建立在先進技術的基礎之上，確保機械設計能夠符合安全管理的要求，完成各項機械設備的基本功能，提高機械設備的綜合控制管理能力。機械設計自動化設備安全管理不管從產品還是從系統角度出發，不斷提高機械設備自動化安全控制能力。機械設計自動化設備安全控制要以技術為主，才能保證機械能夠完成智能化功能，同時能夠滿足人性化的安全管理要求[4]。機械設計自動化安全設備管理要對各種加工設備的框架進行優化，從安全管理的角度出發，不斷增加輸出設備的功能。在能量轉換機械設備的過程中需要保證各種能量轉換能夠安全可靠，提高機械設備的安全控制能力。

3.3機械設計自動化設備安全控制效率提升

機械設計自動化控制系統管理過程中要對各種信息進行優化的控制，保證各種自動化產品和設備能夠符合安全功能的要求，從多方面提高安全控制效率，這是機械設計的重要原則之一，必須要從機械設備的實際特點出發，加強其對信息處理的基本能力。機械設備信息控制管理要和機械綜合管理的模式緊密結合在一起，提高對機械設備的綜合控制管理水平，為機械設備的全面優化創造良好的條件。機械設計自動化設備的安全控制，可以提高機械的自動化能力，可以節省機床的數量，不斷提高機械設備的生產效率。

3.4機械設計自動化設備控制要堅持安全性和可靠性原則

機械設計自動化設備控制要從產品故障管理角度出發，保證機械設備能夠進行自動化故障處理，提高機械設備的控制管理能力。機械自動化控制與產品優化是緊密結合在一起，機械自動化產品要和安全智能化控制緊密融合，保證各種機械設備的診斷、處理和監控能夠符合安全控制的基本原則[5]。機械設計自動化設備控制要從操作環節出發，減少機械事故發生的幾率，通過對機械設計自動化設備的安全控制，可以提高機械設備的靈敏度。機械設備安全控制管理要從方便操作的角度出發，不斷優化設計方案，全面保證操作機制能夠符合操作方案的要求。機械設備中各種自動化產品的功能要進行有效的監控，保證操作流程能夠符合設備控制管理的要求。通過對機械設備各種安全程度的控制，達到優化操作的總體目標，從而能夠全面實現機械設備的自動化控制和管理。機械設備自動化控制系統的安全指標要從不同的周期出發，積極引進新的技術方案，從而能夠對安全控制的措施進行全面的分析，提高機械設備的綜合管理水平。

4總結

控制設計論文范文第4篇

關鍵詞：遠程控制雙音多頻網絡通訊無線通訊家庭自動化

21世紀是信息化的世紀，各種電信和互聯網新技術推動了人類文明的巨大進步。數字化家居控制系統的出現使得人們可以通過手機或者互聯網在任何時候、任意地點對家中的任意電器（空調、熱水器、電飯煲、燈光、音響、DVD錄像機）進行遠程控制；也可以在下班途中，預先將家中的空調打開、讓熱水器提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯……；而這一切的實現都僅僅是輕輕的點幾下鼠標，或者打一個簡單的電話。此外，該系統還可使家庭具有多途徑報警、遠程監聽、數字留言等多種功能，如果不幸出現某種險情，您和110可以在第一時間獲得通知以便進一步采取行動。舒適、時尚的家居生活是社會進步的標志，智能家居系統能夠在不改變家中任何家電的情況下，對家里的電器、燈光、電源、家庭環境進行方便地控制，使人們盡享高科技帶來的簡便而時尚的現代生活。

1系統的總體結構及工作過程

智能家居系統由系統主機、系統分機、Internet服務器和網絡接口等部分組成。其中系統主機通過服務器（個人計算機）連入Internet，并通過自己的PSTN公用電話交換網接口電路連入PSTN。其結構圖如圖1所示。主機與分機通過無線傳輸組成星形拓撲結構。系統主機通過本地無線傳輸網絡同系統分機進行通訊、傳輸控制命令和反饋信息。

該系統正常工作時，用戶可以通過Internet和PSTN兩種網絡進行訪問，當通過Internet訪問時，本系統可提供一個界面友好的終端軟件，用戶只需登陸到運行在家中的服務器即可對家中的設備進行遠程控制；當通過PSTN訪問時，本系統將為用戶提供語音操作界面。其工作流程如圖2所示。

2系統的硬件構成

本系統的硬件主要有系統主機與系統分機兩大部分。系統主機由單片機AT89C52和各種接口電路組成，如圖3所示。系統分機由單片機AT89C52和各種接口電路、傳感器單元電路、固態繼電器控制電路組成，并由固態繼電器控制具體設備，具體硬件組成框圖如圖4所示。

通過系統主機的各種接口電路可將主機CPU從繁忙的計算中解脫出來，以便把主要精力運用在控制和信息傳遞上。系統主機主要依照各個功能電路的輸出結果進行邏輯判斷和控制命令的輸出。系統分機的各種接口電路和主機相似，只是根據設備的不同（傳感器單元）有著細節上的變化。下面主要介紹系統主機的各種接口電路。

2．1nRF401無線數據傳輸電路

無線數據傳輸電路由Nordic公司的單片UHF無線數據收發芯片nRF401及其電路構成。nRF401采用FSK調制解調技術，其工作效率可達20kbit／s，且有兩個頻率通道供選擇，并且支持低功耗和待機模式。它不用對數據進行曼徹斯特編碼，其天線接口設計為差分天線，因而很容易用PCB來實現。

2．2看門狗電路

看門狗電路由MAX813L及其元件組成。通常，在單片機的工作現場，可能有各種干擾源。這些干擾源可能導致程序跑飛、造成死機或者程序不能正常運行。如果不及時恢復或使系統復位，就容易造成損失。看門狗電路的作用就是在程序跑飛或者死機時，能有效地使系統復位以使系統恢復正常運轉。因此，在程序中定期給P1．5送入看門狗信號，就可以保證在程序運行異常時，由MAX813L使單片機復位。

2．3DS1307時鐘接口電路

DS1307時鐘芯片是美國DALLAS公司生產的I2C總線接口實時時鐘芯片。DS1307可以獨立于CPU工作，它不受晶振和電容等的影響，并且計時準確，月積累誤差一般小于10秒。此芯片還具有掉電時鐘保護功能，可自動切換到后備電源供電。同時還具有閏年自動調整功能，可以產生秒、分、時、日、月、年等數據，并將其保存在具有掉電保護功能的時間寄存器內，以便CPU根據需要對其進行讀出或寫入。由于單片機AT89C52沒有I2C總線接口，因此，要驅動DS1307，就必須采用單主機方式下的I2C總線虛擬技術。在此方式下，以單片機為主節點（主器件），主器件永遠占有總線而不出現總線競爭，且可以用兩根I／O口線來虛擬I2C總線接口。I2C總線上的主器件（單片機）可在時鐘線（SDL）上產生時鐘脈沖，在數據線（SDA）上產生尋址信號、開始條件、停止條件以及建立數據傳輸的器件。任何被選中的器件都將被主器件看成是從器件。在這里，DS1307作為I2C總線的從器件。I2C總線為同步串行數據傳輸總線，其內部為雙向傳輸電路，端口輸出為開漏結構，因此，需加上拉電阻。

2．4MT8880C雙音頻編解碼電路

由于單片機是通過MT8880C芯片得到PSTN網絡的雙音頻信號解碼輸出，也就是說，單片機可以識別來自PSTN網絡的控制信號，用戶可以根據系統的語音提示進行按鍵選擇以實現用戶身份的識別與遠程控制。因此，利用MT8880C的雙音頻編碼功能，系統可以在緊急時刻將用戶預置的緊急電話打到PSTN網絡，從而把損失減少到最低。

2．5ISD4004語音錄放電路

ISD4004是美國ISD公司生產的一種語音錄放芯片。它可錄制8～16分鐘的語音信號。該芯片可提供SPI標準接口和單片機進行接口，其語音的錄放控制均通過單片機來實現。該芯片的一個最大特點是可以按地址編程錄放，因而可由ISD4004和單片機編程控制來構成本系統與PSTN網絡用戶的語音平臺。由于ISD4004的INT和RAC腳輸出為開漏結構，因此需要加上拉電阻。

2．6MAX202串行通訊電路

通訊電路可由串行通訊專用芯片MAX202組成，通過此電路可以方便地與PC機進行串行通訊。

2．7鈴流檢測與摘掛機控制電路

當系統被呼叫時，電話交換機發出鈴流信號。振鈴為25±3V的正弦波，失真小于10％，電壓有效值為90±15V。振鈴信號以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。由于振鈴信號電壓比較高，所以先要通過高壓穩壓二極管進行降壓，然后輸入至光耦。再經光耦隔離轉換后，從光耦輸出時通時斷的正弦波，最后經RC回路進行濾波以輸出標準的方波。該方波信號可以直接輸出至單片機的定時器1進行計數，以實現對鈴流的檢測。

由于程控電話交換機在電話摘機時電話線回路電流會突然變大（約30mA），因此，交換機檢測到回路電流變大就認為電話機已經摘機。自動摘掛機電路可以通過單片機的P1．7來控制一個固態繼電器，固態繼電器的控制端應連接一個大約300Ω的電阻后再接入電話線兩端，從而完成模擬摘掛機。

3系統軟件編制

本系統軟件主要由系統主機和系統分機的C51程序和系統與Internet網絡通訊程序組成。

3．1系統主機程序的編制

系統主機程序主要用于實現系統的總體功能。包括無線數據傳輸程序、看門狗程序、時間戳程序、雙音頻編解碼程序、語音錄放程序、串行通訊程序、鈴流檢測與摘掛機控制程序、系統初始化程序、意外事件處理程序等。程序編制以消息驅動為主導思想。消息由計數器中斷1、外部中斷0和串行中斷產生，在中斷服務程序中，應將相應的狀態位置位，而在消息循環中則應按相應的狀態位調用功能函數，然后由功能函數將相應的狀態位清0并完成所需功能，并最后返回到消息循環中。其程序流程如圖5所示。該系統的分機程序和主機類似，故此不再詳述。

3．2系統與Internet網絡通訊程序的編制

這部分通訊程序分為服務器和客戶端兩個程序，主要通過Internet網絡完成用戶的控制功能。

服務器程序主要完成客戶端與系統主機通訊的中轉，即將客戶端發來的控制或者查詢命令翻譯成系統主機能識別的格式，或者將系統主機收到的報警等信息上傳到客戶端。服務器程序使用Socket與客戶端進行Internet通訊。

客戶端程序是運行在遠端用戶的控制界面，主要用于完成家居內狀態的顯示以及對家居內電器的遠程控制，同時使客戶端直接連接到服務器。

控制設計論文范文第5篇

PMM8713功能介紹

PMM8713是專用的步進電機的步進脈沖產生芯片,它適用于三相和四相步進電機。如圖1所示PMM8713的引腳,Cu為加脈沖輸入端,它使步進電機正轉,Cp為減脈沖輸入端,它使步進電機反轉,Ck

為脈沖輸入端,當脈沖加入此引腳時,Cu和Cp應接地,正反轉由U/D的電平控制,EA和EB用來選擇勵磁方式的,可以選擇的方式有一相勵磁、二相勵磁和一二相勵磁,ΦC用來選擇三、四相步進電機,Vss為芯片工作地,R為芯片復位端,Φ4～Φ1為四相步進

脈沖輸出端,Φ3～Φ1為三相步進脈沖輸出端,Em為勵磁監視端,Co為輸入脈沖監視端,VDD為芯片的工作電源(+4～+18V).其具體的原理框圖如4-3-4所示:

4.4顯示電路與鍵盤的選擇

顯示電路的用8279芯片來驅動，8279芯片分別接兩排顯示器，每排為4位顯示，分別用來顯示步進電機的實際轉速與給定轉速。

8279與CPU的連接框圖如4-11所示：

8279芯片的具體介紹如下；

1)DB0～DB7：雙向數據總線。在CPU于827數據與命令的傳送。

2)CLK：8279的系統時鐘，100KHZ為最佳選擇。

3)RESET：復位輸入線，高電平有效。當RESET輸入端出現高電平時，8279被初始復位。

4)/CS：片選信號。低電平使能，使能時可將命令寫入8279或讀取8279的數據。

5)A0：用于區分信息的特性。當A0=1時，CPU向8279寫入命令或讀取8279的狀態；當A0為0時，讀寫一數據。

6)/RD：讀取控制線。/RD=0,8279會送數據至外部總線。

7)/WR：寫入控制線。/WR=0,8279會從外部總線捕捉數據。

8)IRQ：中斷請求輸出線，高電平有效。當FIFORAM緩沖器中存有鍵盤上閉合鍵的鍵碼時，IRQ線升高，向CPU請求中斷，當CPU將緩沖器中的輸入鍵數的數據全部讀取時，中斷請求線下降為低電平。

9)L0～SL3：掃描輸出線，用于對鍵盤顯示器掃描?？梢允蔷幋a模式（16對1）或譯碼模式（4對1）。

10)～RL7：反饋輸入線，由內部拉高電阻拉成高電平，也可由鍵盤上按鍵拉成低電平。

11)FT、CNTL/STB：控制鍵輸入線，由內部拉高電阻拉成高電平，也可由外部控制按鍵拉成低電平。

12)TB0～3、OUTA0～3：顯示段數據輸出線，可分別作為兩個半字節輸出，也可作為8位段數據輸出口，此時OUTB0為最低位，OUTA3位最高位。

13)消隱輸出線，低電平有效。當顯示器切換時或使用消隱命令時，將顯示消隱。具體芯片理框圖如4-4-1所示：

鍵盤的連接一般有兩種方式，一種是獨立式鍵盤；一種是行列式鍵盤。獨立式鍵盤就是各個鍵相互獨立，每個鍵盤接一根輸入線，通過檢測輸入線的電平狀態來確定那個鍵按下。這種鍵盤的輸入線較多，結構復雜，一般適用于按鍵較少操作速度較高的場合。而行列式鍵盤是由行和列線交義組成，一般用于按鍵較多的場合。本次設計一共用9個鍵因此采用行列式鍵盤。具體的原理圖如4-4-2所示:

圖4-4-2鍵盤連接圖

顯示電路的選擇

顯示電路選用兩排LED顯示，每排分別為四位。能滿足設計的要求，轉速范圍為0至1000。LED顯示電路有兩種接法，一種為共陰極，一種為共陽極。原理圖如4-14所示:

、

4.5反饋電路的選擇

應選用光電編碼器作為反饋元件，光電編碼器與步進電機是同軸的輸出經過放大送到計算機。并通過顯示器顯示出步進電機的實際轉速。關于光電編碼器的說明如下；

4.5.1光電編碼器原理

光電編碼器，是一種通過光電轉換將位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器。這是目前應用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉時，光柵盤與電動機同速旋轉，經發光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，其原理示意圖如圖1所示；通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數就能反映當前電動機的轉速。

圖4-5-1光電編碼器的原理圖

根據檢測原理，編碼器可分為光學式、磁式、感應式和電容式。根據其刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式、絕對式以及混合式三種。

本次設計用絕對式編碼器其原理如下：

絕對編碼器是直接輸出數字量的傳感器，它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心磁道，每條道上由透光和不透光的扇形區相間組成，相鄰碼道的扇區數目是雙倍關系，碼盤上的碼道數就是它的二進制數碼的位數，在碼盤的一側是光源，另一側對應每一碼道有一光敏元件；當碼盤處于不同位置時，各光敏元件根據受光照與否轉換出相應的電平信號，形成二進制數。這種編碼器的特點是不要計數器，在轉軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應的數字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個具有N位二進制分辨率的編碼器，其碼盤必須有N條碼道。目前國內已有16位的絕對編碼器產品。絕對式編碼器是利用自然二進制或循環二進制（格雷碼）方式進行光電轉換的。絕對式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤上透光、不透光的線條圖形，絕對編碼器可有若干編碼，根據讀出碼盤上的編碼，檢測絕對位置。編碼的設計可采用二進制碼、循環碼、二進制補碼等。它的特點如下：

1)可以直接讀出角度坐標的絕對值；

2)沒有累積誤差；

3)電源切除后位置信息不會丟失。但是分辨率是由二進制的位數來決定的，也就是說精度取決于位數，目前有10位、14位等多種。

4.6電源電路設計

本次設計用了+5V、+12V電源，采用的是78系列的集成固定三端穩壓管。78系列集成穩壓器輸出穩定，漂移小，精度也比較高。其內部也有完善的保護電路。它有風部過流保護，保證輸出電流部會超出最大允許值；它有內部熱保護電路，如果輸出管的結溫達到允許的最大值，它會知道減小輸出電流；它內部還有工作區限制電路。使穩壓器的工作臺不進入不安全區。因此，它的可靠性高。另外，它只有三條引腳，移位輸入，移位輸出，移位公共端，使用起來很簡單。

1.變壓

電源變壓器將220V的交流電壓變為所需的交流電壓值。因為在整流、濾波和穩壓電路中有一定的壓降，所以要使輸出電壓比所需電壓高2V~3V。

2.整流

整流電路將交流電壓變為脈沖的直流電壓，常用的整流電路有單相半波，全波，橋式和倍壓整流電路。這里采用單相橋式不可控整流電路。

3.濾波

濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的波紋，一般由電抗元件組成。如要負載兩端并聯電容或與負載串聯電感L。以及C和L組合而成的各種復式濾波電路。因為電容濾波電路簡單，負載直流電壓較高，波紋較小，所以我們采用的是電容式濾波。

4.穩壓

穩壓的作用電當電網電壓波動，負載和溫度變化時，維持輸出直流電壓的穩定。本設計采用三端集成穩壓器，常用的是7800系列和7900系列。前者是三端固定正輸出集成穩壓器，后者是三端固定負輸出極集成穩壓器，整流后的輸出波形與純直流相差甚遠，須經濾波才能作直流電源用。最常用的元件是電容。整流輸出的電壓升高時，輸出的電流一面供給負載應用，一面給濾波電容充電。當整流輸出電壓開始下降時，電容向負載放電以維持輸出電壓，總的輸出電壓波形就平滑得多。

下面以電源+12V為例介紹一下電路的工作原理：

圖4.6+12電源電路圖

220V，50HZ的交流電壓變壓后，輸出+15V左右的交流電壓其頻率仍為50HZ，交流信號經橋式整流電路進行全波整流，然后，經電解電容濾波。最后，經CW7805（三端固定穩壓器）輸出的便是一個平穩的+12V的直流電壓信號。電容C4和C5的作用是濾高頻波和抑制自激振蕩。

4.7抗干擾設計

由于系統中不可避免會從外界引入干擾，影響系統的控制精度，使系統的穩定性變差，故采用了硬件和軟件抗干擾措施。

1.干擾對微機的作用可分為四部分：

①輸入系統：它使模擬信號失真，輸入數據信號出錯。

②輸出系統：使各輸出信號混亂，不能反映微機系統的真實輸出量。從而導致一系列嚴重的后果，同時，還把現場的高電壓設備與主機隔離，防止出現高頻干擾現象。

③微機控制的內核，使三總線上的數據信號混亂，CPU得到錯誤的數據信息，使運算操作數失真。

④電源系統：我們設計所采用的芯片都由直流穩壓電源供電。這些直流穩壓電源都是由220伏轉化而來，有可能產生波動現象。使電源的壓降上升或下降，對主機運行產生干擾。

2.本次設計采用的硬件抗干擾措施有：

①在電路排列方面，模擬電路和數字電路之間集中在一起，器件之間盡量縮短距離減小寄生電容。

②在線路設計中，將所有器件的模擬地線和數字地線都區分開，兩者的地線不要混亂，分別與電源地線相連。

③電源系統的干擾大部分是高次諧波，然后接穩壓器件，以保持電源穩定。

④采用分散獨立功能模塊供電，在每塊系統功能模塊上用集成三端固定穩壓器如7805、7812、7815、7915等穩壓源，而且也減少了公共阻抗的相互耦合，大大提高了供電的可靠性。

3.程序監視系統中的抗干擾（電源部分）

WATCHDOG本身能獨立工作，基本上不依賴于CPU，當電源受干擾而掉電時，WATCHDOG自動產生中斷。使CPU備用電源起作用，對CPU正在執行的數據進行保護。

4.8看門狗電路

工業環境中的干擾大多是以窄脈沖的形式出現，而最終造成系統故障的多數現象為“死機”。究其原因是CPU在執行某條指令時受干擾的沖擊，使它的操作碼或地址碼發生改變，致使該條指令出錯。這時,CPU執行隨機拼寫的指令，甚至將操作數作為操作碼執行，導致程序“跑飛”或進入“死循環”。為使這種“跑飛”或進入“死循環”的程序自動恢復，重新正常工作，就是看門狗。若程序發生“死機”，則看門狗電路產生復位信號，引導單片機程序重新進入正常運行。

此外，工業現場由于諸多大型用電設備的投入或撤出電網運行，往往造成系統的電源電壓不穩定，當電源電壓降低或掉電時，會造成重要的數據丟失，系統不能正常運行。若設法在電源電壓降至一定的限值之前，單片機快速的保存重要數據，將會最大限度地減少損失。在掉電方式下單片機內所有運行狀態均被停止，只有片內RAM和SFR中的數據被保存起來。在單片機系統可借助于一定的外部附加電路監測電源電壓，并在電源發生故障時及時通知單片機（本次設計是通過引發INT0中斷來實現的）快速保存重要數據，使電源恢復正常，取消掉電方式，通過復位單片機，使系統重新正常。

4.8.1MAX813L功能簡介

MAX813L是美國MAXIM公司推出的微處理機系統監控集成芯片，該芯片的價格低，減少了器件個數，所構成的電路性能更可靠，MAX813L提供如下四種功能：

1.上電、掉電以及供電電壓下降情況下的復位輸出，復位脈沖寬度典型值為200MS。

2.獨立的看門狗輸出。如果看門狗在1.6S內未被觸發，其輸出將變為低電平。

3.1.25V門限值檢測器，用于電源故障報警、電池低電壓檢測或+5V以外的電源的監控間[6]。

4.低電平有效的手動復位輸入。

4.8.2看門狗電路各引腳功能

1.手動復位輸入端（MR）：當該端輸入低電壓保持140ms以上，MAX813L就輸出復位信號。輸入端的最小輸入脈沖寬要求可以有效的消除開關的抖動。

2.工作電源端（VCC）：接+5V電源。

3.電源接地端（GND）：接0V參考電平。

4.電源故障輸入端（PFI）：當該端輸入電壓低于1.25V時，5號引腳輸出端的信號有高電平變為低電平。

5.電源故障輸出端（PFO）：電源正常時，保持高電平，電源電壓變低或掉電時，輸出由高電平變為低電平。

6.看門狗信號輸入端（WDI）：程序正常運行時，必須在小于1.6s的時間間隔內向該輸入端發送一個脈沖信號，以清除芯片內部的看門狗定時器。若超過1.6s該輸入端收不到脈沖信號，則內部定時器溢出，8號引腳由高電平變為低電平。

7.復位信號輸出端（RST）：上電時，自動產生200ms的復位脈沖：手動復位端輸入低電平時，該端也產生復位脈沖。

8.看門狗信號輸出端（WDO）：正常工作使輸出保持高電平，當WDI端在1.6S接收不到信號時，該端輸出信號由高電平變為低電平。

如圖5-6給出了MAX813L在單片機系統中的應用電路圖。此電路可以實現上電，瞬時掉電以及程序運行實現“死機”時的自動復位和隨時的手動復位；并且可以實時的監視電源故障，以便及時地保存數據[6]。

本電路巧妙的利用了MAX813L的手動復位輸入端。只要程序一旦跑飛引起程序“死機”，WDO端電平由高到低，當/WDO變低超過140ms，將引起MAX813L產生一個200ms的復位脈沖（本次設計中將MAX813L的RET端同時8031、8155的復位端RESET相連，使之同時復位）。同時使看門狗定時器清0和使引腳變成高電平。也可以隨時使用手動復位按鈕使MAX813L產生復位脈沖，由于為了產生復位脈沖端要求低電平至少保持140ms以上，故可以有效的消除開關抖動。

該電路可以實時的監控電源故障（如掉電、電壓降低）。圖5-6中R1的一端接未經穩定的直流電源。電源正常時，確保R2上的電壓高于1.6V。當電源發生故障，PFI輸入端的電平低于1.25V時，電源故障輸出端電平由高變低，引起單片機中斷，CPU中斷相應服務程序，保護數據，斷開外部用電電路等。

第5章算法的設計：

算法對于步進電機調速系統設計是一個相當重在的環節，因為只有確定了算法之后才能對步進電機的速度進行準確的控制，并時也能達到精確的調速目的。同時算法也是編寫軟件的前提與基礎?？刂扑惴ㄓ卸喾N，常用的兩種算法是PID和模糊控制算法。

PID控制與模糊控制是兩種常用的控制方法,但它們還存在一些不足,如一般PID控制容易產生超調、模糊控制的穩態精度不高,在這兩種控制方法基礎上進行改進,可產生多種更好的控制方法。本文采用的復合PID控制算法和帶動態補償的模糊控制算法克服了以上缺陷,取得了較好的實驗效果。

5.1PID控制算法

PID調節的實質就是根據輸入的偏差值,按比例、積分、微分的函數關系,進行運算,將其運算結果用以輸出控制,將基本PID算式離散化可得到位置型PID控制算法,對位置型PID進行變換可得到增量型PID控制算法。對控制精度要求較高的系統一般采用位置型算法,而在以步進電機或多圈電位器做執行器件的系統中,則采用增量型算法。

PID是一種工業控制過程中應用較為廣泛的一種控制算法，它具有原理簡單，易于實現，穩定性好，適用范圍廣，控制參數易于整定等優點。PID控制不需了解被控對象的數學模型,只要根據經驗調整控制器參數,便可獲得滿意的結果。其不足之處是對被控參數的變化比較敏感。但是通過軟件編程方法實現PID控制,可以靈活地調整參數。,盡管近年來出現了很多先進的控制算法，但PID控制仍然以其獨有的特點在工業控制過程中具有相當大的比重，且控制效果相當令人滿意。

連續PID控制器也稱比例－積分－微分控制器，即過程控制是按誤差的比例（P-ProportionAl）、積分（I-IntegrAl）和微分（D-DerivAtive）對系統進行控制，其系統原理框圖如圖5-1所示：

它的控制規律的數學模型如下：

\*MERGEFORMAT\*MERGEFORMAT(5-1)

或寫成傳遞函數形式：

\*MERGEFORMAT(5-2)

式中，e(t)：調節器輸入函數，即給定量與輸出量的偏u(t)：調節器輸出函數。

Kp：比例系數；

T：積分時間常數；

T：微分時間常數。

將式（2-1）展開，調節器輸出函數可分成比例部分、積分部分和微分部分，它們分別是:

⑴比例部分比例部分的數學表達式是\*MERGEFORMAT,p在比例部分中，Kp是比例系數，Kp越大，可以使系統的過渡過程越快，迅速消除靜誤差；但Kp過大，易使系統超調，產生振蕩，導致不穩定。因此，此比例系數應選擇合適，才能達到使系統的過渡過程時間短而穩定的效果。

圖為比例調節器

（5-3）

比例調節器

其中：U控制器的輸出

\*MERGEFORMAT比例系數

E調節器輸入偏差