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自動控制論文:分析微波高溫的自動控制系統設計
摘 要:本文從微波加熱的基礎理論出發,使用TLC2543溫度采集芯片,設計了微波高溫自動控制完整系統。該系統完成了所有軟硬件設計,并實現了單片機與PC機的通信軟硬件調試。實驗表明,該系統簡單可行,并實現了溫度曲線的實時顯示與控制。
關鍵詞:微波高溫溫度采集自動控制
微波高溫加熱技術是通過使用微波能量將加熱物體加熱到400℃以上并對加熱物體進行燒結或者熱處理的一類技術,與傳統加熱技術相比較,其不同之處在于,微波直接對加熱物體或物體本身整體進行加熱,有傳統加熱所不具備的優點,因此有著很好的應用前景。
1、微波高溫系統設計
本文介紹的微波高溫系統由以AT89C52單片機為核心的主控與運算模塊、溫度采集模塊、功率控制模塊、串行通信模塊以及人機接口模塊組成的。其組成框圖如圖1所示。
其中,AT89C52作為控制的核心部件,是整個系統指令的執行部件。主要負責采集溫度傳感器傳送過來的溫度數據,根據操作用戶的信息來控制輸出功率.同時通過串行通訊方式,把系統參數傳遞給上位機。微波功率源是由微波電子管、環行器和功率監視器組成;溫度采集模塊作用是通過溫度傳感器實時檢測被加熱材料的溫度;人機接口模塊包括按鍵輸入和LCD顯示,其中按鍵輸入是操作人員輸入控制參數的接口,LCD用來顯示被加熱材料的溫度和系統當前狀態;功率控制模塊是用來控制磁控管的輸出功率的大小;通信模塊利用了AT89C52內部提供的全雙工異步串行口。
2、硬件電路設計
2.1 溫度采集模塊
該系統的溫度采集模塊是以AT89C52為核心,由紅外測溫儀采集的溫度數據經過低通濾波器濾除噪聲后進入TLC2543的AIN0通道進行A/D轉換,轉換后的溫度數值同時在液晶上顯示,圖2。
其中TLC2543是TI公司的12位串行模數轉換器,使用開關電容逐次逼近技術完成A/D轉換過程,是具有11個模擬輸入通道的串行A/D轉換器,具有簡化比率轉換刻度和邏輯電路、模擬電路,以及隔離電源噪聲等特點,能滿足大多數高精度多通道數據采集的要求。
2.2 功率控制模塊
功率控制模塊在系統中主要實現對加熱材料溫度變化的快速控制,避免熱失控。因為在微波加熱的過程中,材料的介電損耗是變化的,當溫度到達某一值時,材料的介電損耗會急劇升高。本系統中微波功率控制主要采用調節相位角的方式,即通過改變交流電壓正負半周的導通角來控制功率大小。
2.3 串行通信模塊
本系統中的通訊模塊主要是利用單片機的串口通訊功能把溫度傳感器檢測到的加熱材料的溫度數據實時的傳給上位機,其中單片機與上位機可以通過串行通訊端口RS-232進行信號轉換,圖3。
2.4 人機接口模塊
人機接口模塊包括按鍵輸入和液晶顯示兩個部分。其中鍵盤主要實現輸入加熱材料的參數、系統的啟動和停止、系統時間的設定等功能。由于系統端口資源緊張,所以通過P2口擴展了74LSl38,以總線驅動器HC244和地址鎖存器HC373組合的方式設計鍵盤,可以控制多達64個按鍵。液晶顯示部分采用日本SEIKOEPSON公司出品的液晶顯示控制器SEDl330作為控制芯片,可以在微波高溫加熱過程中顯示輸入的加熱材料的參數以及系統的工作狀態。
3、軟件設計
本系統中,數據采集程序用匯編語言編寫,單片機是測溫系統的數據采集端,它主要完成對測溫傳感器溫度數據的讀取、存儲以及同上位機的中斷通訊,由上位機對接收到的數據進行處理。其中主程序、串行通訊中斷模塊分別如圖4、圖5所示。
4、結語
本文運用微波加熱理論、計算機接口技術、數據采集和處理等理論完成了微波高溫自動控制系統的設計。在經過硬件接口和軟件程序的調試后,證明該系統具有較好的實用性和應用前景。
自動控制論文:造紙配漿自動控制系統的設計與實現
導讀:紙漿配漿采用絕干量比例控制方式,自治漿池和廢紙漿池的紙漿以一定的絕干量配比打入成漿池充分混合,同時送往造紙車間的成漿的濃度需要控制在工藝給定要求范圍內。控制程序采用自行開發的組態軟件DDCRun進行設計,顯示操作程序使用VisualC++6.0開發,接口程序利用WinDriver進行開發。在本系統中,控制程序采用軟件組態方式實現
。
關鍵詞:紙漿,軟件組態,動態鏈接庫,DDCRun
0.引言
隨著造紙機車速的提高和設備的更新,原來的配漿箱方式配漿已逐步被管道配漿方式替代,而在管道配漿方式中,采用的三種配漿方式包括流量給定控制方式,比率自動控制方式和絕干量配比自動控制方式。配比自動控制方式按參與配漿的絕干纖維量來計算和控制各種漿的配比,具有配漿效果好,漿種配比穩定等優點。
1.配漿自動控制系統總體設計
紙漿配漿采用絕干量比例控制方式,自治漿池和廢紙漿池的紙漿以一定的絕干量配比打入成漿池充分混合,同時送往造紙車間的成漿的濃度需要控制在工藝給定要求范圍內。為了保障生產的正常運行,防止成漿池缺漿和滿漿,在控制廢紙漿和自制漿的絕干量配比同時,需要控制廢紙漿和自制漿的濃度和成漿池的液位。
2.配漿自動控制系統的硬件設計
2.1 硬件結構
2.1.1濃度的檢測與控制
濃度計采用武漢宇通儀表有限公司的DBNZ-1200型的動刀式紙漿濃度變送器,電動調節閥選用上海中泰自動化儀表廠的ZAZC型電動調節閥。
2.1.2流量的檢測與控制
流量計采用上海光華儀表廠的LDG-150S型的電磁流量計,檢測精度為0.5%,長時間測量累計誤差小于1%。伺服放大器采用上海自動化儀表十一廠的ZPE-2010型伺服放大器,變頻器采用日本富士通公司的5000G11S/P11S變頻器。
2.2 硬件抗干擾技術
在此主要采用那RC濾波抗干擾技術。我們選用了光電隔離的多功能HY-6040A/D板,該板使用三總線隔離的形式,使其抗干擾能力大大增強。在此基礎上,我們在810接口板上設計了RC濾波電路。對于變化速度很慢的直流信號,在儀表輸入端加入濾波電路可使混雜于信號的干擾衰減至最小,這樣我們就有效的提高了系統的硬件抗干擾能力。參考網。
3.配漿自動控制系統的控制策略
本配漿控制系統控制部分可分為絕干量配比控制;廢紙漿和自制漿濃度控制;成漿池液位的控制及聯鎖控制,各控制部分具有耦合作用。
絕干量配比的控制較為復雜,廢紙漿、自制漿的濃度、流量變化等都會對配比控制產生干擾,同時配比控制時又要考慮到節省能耗。通過對配比的分析,對配比中比重占較大的自制漿,我們將自制漿泵滿負荷運行,而讓廢漿泵根據給定的配比,采用帶有延遲環節的增量PID控制算法控制。
廢紙漿和自制漿的濃度的控制,由于兩者相互不影響,且受其他影響較少,我們分別通過控制相應電動閥的開度來控制加水量,從而控制紙漿的濃度。參考網。采用較為典型的閉環控制策略,控制算法采用增量式PID控制。
紙漿液位的控制,紙漿液位的控制是本控制系統的一個難點,由于攪拌器的動作及液位本身的不穩定,給液位控制帶來了困難。參考網。我們采用了帶聯鎖的液位寬限開關控制策略:
3.1 以成漿池液位為主控制對象,設立成漿池液位高低限開關,成漿池液位高于高限開關時,自動關閉廢漿池泵和自制漿池泵;如果成漿池液位低于低限開關時,根據自制漿池和廢漿池液位要求,確定是否啟動廢漿池泵和自制漿池泵控制。
3.2 考慮到液位的波動,在對采集的液位數據進行平均濾波的同時,對限位開關值設立寬限,寬限值的大小通過實際試驗確定。當液位波動值小于寬限值時,則不動作;只有當液位變化值大于寬限值時才進行相關動作。
3.3 考慮到廢漿池與自制漿池的聯鎖要求,啟動廢漿池泵和自制漿池泵時必須滿足:廢漿池和自制漿池的液位必須同時都大于設定的下限值。同時,濃度控制電動閥也產生聯鎖動作。
4. 配漿自動控制系統的軟件設計
在本控制系統中,軟件必須安全,可移植性和可擴展性好,參數修改方便,調試簡單。本系統軟件分為:控制程序,顯示操作程序,數據采集程序。各個部分分別開發,并通過DLL結合成一個有機整體。
控制程序采用自行開發的組態軟件DDCRun進行設計,顯示操作程序使用Visual C++6.0開發,接口程序利用WinDriver進行開發。系統軟件的各個組成部分通過DDL實現連接。
4.1 數據采集程序
WinDriver可用于各種接口程序的開發,在本系統中,我們 采用它開發系統的數據采集程序的接口,我們首先使用驅動程序開發工具Windriver創建基于PCI/ISA的設備驅動程序,在此基礎上,我們就可以在Visual C++中利用上述工具產生的硬件操作函數編寫相應的數據采集程序。同時我們把數據采集程序做成DLL形式,DDCRun控制程序通過調用它實現控制程序和系統硬件的接口。 4.2 控制程序
在本系統中,控制程序采用軟件組態方式實現。具有大大縮短開發周期,減輕調試復雜性,方便控制程序修改,系統易于維護等優點。
DDCRun控制組態軟件是我們自行開發設計的模塊化的控制組態軟件,它的各個模塊是以DLL的形式存在的。首先編寫好控制程序需要的各個功能模塊DLL:增量式PID,加減運算,限幅運算,絕干量統計,條件開關,平均濾波等;然后將各個模塊添加到DDCRun;便可以根據控制策略進行組態設計,設置控制參數和相應硬件接口板卡的地址。
控制程序通過調用WinDriver生成的數據采集程序與硬件直接聯接;與此同時,在顯示操作程序中,通過調用DDCRun提供的接口函數,實現對控制程序各個控制模塊的輸入輸出讀寫和控制參數的修改。
在系統調試過程中,我們只須通過軟件修改控制算法的參數即可達到預定的控制目標。
4.3 顯示操作程序
顯示操作程序是本系統必須的組成部分,具有以下特點:界面簡單直觀,用戶操作方便,運行穩定,滿足人體工學要求,采用面向對象的編程語言Visual C++6.0設計。根據要求功能模塊分為[主界面]、[流量濃度曲線]、[液位曲線]、[報警顯示] 、[參數設置]、[統計報表]、[關于系統]、[退出系統]、[密碼保護]等九個模塊。
為了方便歷史數據的查詢和以后網絡化的需要,我們將所有有關數據保存在關系數據庫SQL Server中,通過ADO對象對數據庫中的數據進行操作。
ADO是面向對象的OLE DB,它繼承了OLE DB技術的優點,并且對OLE接口作了封裝,定義ADO對象,使應用程序的開發得到了簡化。ADO技術屬于數據庫訪問的高層接口,其主要優點是易于使用、內存支出少和磁盤遺跡小。與DAO和RDO類似,ADO也是一種基于對象的集合 .
主界面 主要實現重要參數的顯示,紙漿動態顯示功能以及啟動和停止自動控制的功能。主要參數包括:廢紙漿池的液位.濃度.電動水閥開度和變頻泵的電流信號大小;成漿池的液位,濃度和兩個抽漿泵的紙漿濃度和流量,自制漿池和廢紙漿池的液位,濃度,電動水閥開度和變頻泵的電流信號大小。同時,主畫面上的水流動態顯示,使得系統狀態更加直觀。
流量濃度曲線、液位曲線、報警顯示、參數設置、統計報表、密碼保護 實現系統密碼保護、修改等功能。
5.結束語
與手工配漿相比,成漿的纖維配比更加穩定,系統控制精度高,提供了配漿的質量與效率;與此同時減輕 了工人的勞動強度。
自動控制論文:試析自動控制系統
自動控制系統在現代化生產的各個領域越來越普及,作用也不斷加大,文章介紹了現代化自動控制系統的基本概念,控制方式和整個系統的組成元件。
關鍵詞:自動控制系統控制方式組成
1、自控系統的基本概念
1.1 自動控制的重要性
(1)自動控制技術水平的高低,標志著一個國家工業和科技先進與否。
(2)高水平的自動控制技術對一個國家的工業、國防和科學起著至關重要的作用。
(3)自動控制原的基本思想和基本方法可以用于各個領域。
(4)每個工程技術人員和高級管理人員必須具備自動控制原理的知識。
1.2 控制的定義
控制主要是指給一個運動過程施加約束,使運動過程按指定的路徑,向期望的方向發展。自動控制的定義:是指在沒有人直接參與的情況下,利用外加的設備或裝置,使機器、設備或生產過程的某個工作狀態或參數自動地按照預定的規律運行。
2、自動控制系統基本控制方式
自動控制系統是指為自動達到某一目的,由相互制約的各個部分按一定規律組織成的、具有一定功能的整體。自動控制系統的組成主要包括控制器、被控對象、反饋環節、給定裝置等。而自動控制系統基本控制方式主要有開環控制、閉環控制和復合控制三種。
2.1 開環控制如圖1所示
其特點是在控制器和被控對象之間只有正向控制作用而沒有反饋作用,簡單、控制精度低。
2.2 閉環控制如圖2所示
閉環系統自動把輸出量反送到輸入端并與輸入量進行比較,得到偏差信號,偏差越大,控制力度也越大。迫使輸出量向輸入量靠近。 故控制精度高。反饋是指將檢測出來的輸出量送回到系統的輸入端,并與輸入量進行比較的過程。負反饋主要是指偏差量=輸入量-反饋量。負反饋的自動調節原理可簡單總結為輸出量反饋量偏差量控制量輸出量反之,也一樣。總之,能自動減小偏差,恒定輸出。
2.3 閉環控制的特點包括以下兩個方面
(1)自動檢測偏差,不斷調整控制量,克服前向通道上的各種干擾,控制精度高,穩定性好。
(2)對反饋通道上的干擾不能克服,對反饋設備要求高,價格貴,系統結構復雜。
2.4 復合控制如圖3所示
該圖為干擾補償的開環控制和按偏差的閉環控制相結合,復合控制的效果也比單一的反饋控制或者單一的開環控制的效果都好。
3、自動控制系統的組成
圖4為一個簡單控制系統實例,主要包括:
給定環節——用于產生輸入到控制系統的指令信號。指令信號通常稱為輸入量或給定量,常用r來表示。
比較環節——用于將給定量與反饋量進行比較,比較環節的輸出量等于兩輸入量的代數和。箭頭上的符號表示輸入在此相加或相減。給定量與反饋量的差值,稱為偏差,常用e來表示。
控制器——接受偏差信號,通過轉換與運算,產生控制量u,以改善系統的性能。控制量常用u來表示。
中間環節—— 它的作用是將控制信號進行變換、功率放大等,以便對被控對象進行控制。達到糾正偏差的目的。
被控對象G——它是要求實現自動控制的設備。它接受控制量并輸出被控制量。系統輸出量常用c來表示。不希望的、影響系統輸出的信號,稱為擾動,常用n來表示。
反饋環節——將輸出量轉換為主反饋信號的裝置,主反饋是與輸出成正比或成某種函數關系,但量綱與參考輸入相同的信號,用b來表示。
隨著的自動控制系統在各行業應用的不斷加深,自動控制系統開發與應用企業也面臨著更高挑戰。這就要求自動控制開發企業必須加大對相關人才培養與引進,通過人才戰略提高自身的市場競爭力,提高對應用自動控制系統客戶的售后服務,保障自動控制系統的精準性,為該技術的應用發展打下堅實的基礎。
自動控制論文:智能型住宅自動控制與管理系統應用研究
隨著計算機技術、現代通信技術、自動控制技術的迅速發展，智能化建筑在世界應運而生。智能小區在智能化大樓基礎上擴展和延伸出來的，人們通過對小區建筑群的四個基本要素（結構、系統、服務、管理）進行優化考慮，提供一個投資合理，又擁有高效率、舒適、溫馨、便利以及安全的人居環境。為適應我國加快住宅建設發展，增強住宅建設的科技含量的要求，我國 在繼“解困”、“安居”工程后，又加大了小康工程的力度。“智能型住宅家庭設施自動控制與管理系統應用研究”作為國家重大科技產業項目棗“2000年小康城鄉科技產業工程”的專題，就是這一背景下提出的。
“智能型住宅家庭設施自動控制與管理系統應用研究”是哈爾濱工業大學（原哈爾濱建筑大學）承接的項目，由哈爾濱工業大學和北京德達數據系統有限責任公司合作開發。該項目采用LONWORKS技術開發研究并在住宅示范小區工程中試運行。1、對住宅居住環境（濕度、濕度）及設備進行監控；2、住戶三表（水表、電表、煤氣表）遠傳；3、住戶三防（防火、防災、防盜）；4、廚房設備監控；5、衛生間排風控制。這些功能用LON總線一節點實施，即每一住戶為一LON節點，然后再用棗服務器管理各個用戶的節點構成LON總線系統。該項研究已在北京翌景嘉園示范小區通過試運行，下面對其自評估如下：
一、攻關的任務、考核目標及主要技術指標：
經過論證，我們在專題合同中將各種指標定位在：
本專題的攻關任務：研究智能型住宅家庭設施自動控制與管理系統，該系統包括兩項任務，其一是開發家用管理軟件，其二是開發家庭智能控制裝置，實現對居室溫度、濕度進行自動調節；對廚房用具進行時序控制；對衛生間的排風進行控制。而家用電腦管理軟件要對家庭設施進行管理并提供若干家政服務程序。
本專題的考核目標：提供具有居室空調、廚房監控、衛生間自動排風功能的微機控管裝置一套；提供家用電腦管理軟件一套；住宅溫、濕度等參數應滿足智能住宅規定標準；在示范工程中應用該項成果。
本專題的技術經濟指標：溫度、濕度等主要被控參數應滿足智能小康住宅標準（溫度18℃～28℃，濕度30％～70％）；系統運行。
在進行該項專題的進一步研究的過程中，結合當前先進技術的發展以及我國智能住宅發展狀況，在原有的合同的基礎上，我們對家庭智能控制器又增加了三表遠傳、安防等功能。
二、專題執行情況評價
本專題按兩個部分實施，即家庭智能控制器和家用電腦管理軟件的研究：
1、家庭智能控制器
（1）功能
本專題所開發的家庭智能控制器即智能節點具有4路模擬輸入，12路數字輸入，12路數字輸出，其所實現的功能如下：
通過對室內溫度監測，得到實際溫度與設定溫度比較：當實際溫度低于設定溫度一定值時，在夏季關空調，在冬季開暖氣；當實際溫度高于設定溫度一定值時，在夏季開空調，在冬季關暖氣。溫度控制達到智能小康住宅規定標準：18～28℃。
通過對室內濕度監測，得到實際濕度與設定濕度比較：當實際溫度高于設定溫度一定值時，關加濕器；當實際濕度低于設定濕度一定值時，開加濕器。濕度控制達到智能小康住宅規定標準：30～70 ％。
對三表實行脈沖計數，并發送到上位機。
當門磁或紅外報警時，在設防狀態下，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。
玻璃破碎報警時，聲光報警啟動；在設防狀態下，自動撥號器啟動：有報警信號傳到上位機。
緊急按鈕報警時，自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。
排風扇按鈕控制排風扇，排風扇運行一段時間自動關閉。
煙感探頭報警時，煤氣閉閥器關閉，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位，此外，通過判斷煙感探頭輸入信號可識別探頭是否有故障。
煤氣泄漏報警時，排風扇啟動，煤氣閉閥器關閉，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。
探頭復位輸入控制火災探頭掉電復位及開啟煤氣閉閥器。
通過上位機運作，可以控制廚房設備按一定時序啟動。
溫度的設置可以通過上位機或者設定按鈕實現。
濕度的設置可以通過上位機或者設定按鈕實現。
與本專題預期目標相比，我們在設備監控的基礎上，增加了安防功能，三表遠傳功能；我們經過認真研究，考慮研發產品的應用和推廣，我們單片機來完成這些功能，而是采用了先進的現場總線棗LON總線。
（2）應用的LONWORKS技術特點
本專題采用了LONWORKS技術進行開發，該技術有如下特點：
開放性：網絡協議開放，對用戶平等；
通信媒介的多樣性：可采用任何媒介進行通信，如雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜、無線電波、紅外等，并且同一網絡可以有多種通信媒介；
互操作性：其通信協議Lontalk是符合ISO定義的OSI 模型，任何制造商的產品都可以實現互操作性；
網絡拓撲：有星型、總線型、環型以及自由型；
網絡結構：主從式、對等式或客戶/服務式結構；
通信的每幀有效字數可從0至228個字節；
通信速率可達1.25MB/S，此時有效距離為130M；78KB/S的雙絞線，直線通信距離可達2700M；
其技術核心器件棗Neuron芯片內部裝有三個8位微處理器、34種I/O對象和定時器以及LONTALK通信協議等。該芯片具有通信和控制功能。
近年來，該技術在國內外的智能建筑領域都得到了應用和發展，其開發工具平臺強大，開發者在短期內就可以完成開發工作；在韓國、日本、澳大利亞、加拿大等國都已經利用該技術完成多項工程；并且，總體來看，該技術適用于中國，而且還在無線擴頻等方面有繼續加強的潛力，能在家庭智能系統上有更大的突破。
（3）解決的技術關鍵
功能集成：在目前智能住宅產品中，實現單一功能（如抄表、安防）的產品很多，本裝置將三表收費、三防、廚房設備監控、室內環境監測、衛生間排風扇控制等功能集成在一起，真正實現了功能集成。
采用了Lonworks技術：Lonworks 技術作為先進的總線技術，在本專題得以采用，將會更有利于家庭智能控制裝置的推廣。
模擬量的引入：從長遠來看，將模擬量引入智能住宅將是必然，而目前國內幾乎沒有智能住宅產品將其引入，本裝置將模擬量引入，也體現裝置的前瞻性。
軟件編程語言采用Neuron C語言，利用該語言事件驅動任務的特點，增強了裝置的實時性。
本裝置可靈活組態：如果用戶不需要該模塊中的模擬輸入，我們就會在 設計硬件電路時預留出端口，而不焊接模數轉換模塊，這樣可為用戶省下投資，也為其將來擴展做好準備；12路數字輸入點被開關量或脈沖信號來觸發，其可以配置成電表水表煤氣表輸入，可以配置成安防信號輸入，也可以是二者結合；12 路輸出只是一個開關信號，也可根據實際情況進行靈活配置。
與目前系統集成商所提出智能小區方案相比，本專題將家用電腦引入家庭智能控制系統來管理家庭設施。
住宅節能：我們認為，智能住宅在提供給人們安全、舒適的環境的同時，也應將節能的概念引入智能住宅中。在本專題中，我們對衛生間排風采取實時控制，使其在滿足室內排風要求的同時做到節省電能；我們通過對室內溫度的設定，在不同季節內對空調或供暖設備進行控制，使其在一定的條件下工作，當達到預期要求時，立刻停止工作，進而達到節能的目的。
模數轉換通信匹配問題：在本專題中，我們利用Max186芯片對采樣的溫濕度信號進行模數轉換。Max186芯片具有12位精度，其與LONWORKS技術的neurowire方式進行通信需要匹配，本專題解決了這個問題。
本專題所開發出來的家庭智能控制器比較成熟，可作為產品投入市場，并且，該家庭智能控制器已經在北京翌景嘉園使用。與目前國內同類產品相比，其性能價格比是的（具體情況見效益分析）。
2、家用電腦管理軟件
家用電腦管理軟件是在Delphi5.2平臺上開發而成，其功能、設計特點如下：
（1）功能
提供家庭生活服務信息。主要有：醫療保健知識、家庭菜肴、點心制作方法及飲食科學知識、女性美容裝飾常識、花鳥魚種值飼養方法、旅游知識、保險知識及家庭生活中的一些常用信息等。
提供家庭事物管理手段。這部分主要內容有：家庭財務、親友通訊錄、個人檔案管理。
該軟件通過網卡直接對家庭設施進行管理：三表計費、設備狀態顯示、廚房設備時序控制、溫濕度設定。
（2）軟件特點：
是軟、硬件技術成功結合的典范：考慮到“小康住宅”的特點，將計算機硬件、軟件技術相結合，通過LON 控制模塊成功地實現了對住宅內的環境監測及設備監控。
實用性強：在本軟件中，我們以科學實用為原則，從醫學、美食、旅游、保險、美容裝飾、花鳥魚種植飼養、財務管理、通信錄管理等方面為用戶提供了及其豐富的生活服務信息，以便為用戶的工作、學習提供更多的方便。
易學易用：在軟件開發過程中，我們在不影響功能及生動性的前提下，盡量使界面簡潔、直觀，并具有邏輯性，從而使得用戶容易掌握軟件的思路及操作方法。
三、成果應用前景及效益分析
建筑業是國家的支柱產業，住宅建設占總房產建設投資的80％左右，國家十分關注住宅建設，繼“解困”、“安居”工程后，又努力實施“小康”工程。為了加大“小康”工程力度，國家把“2000年小康城鄉科技產業工程”列為國家重大科技產業項目。可見，投身于住宅小區智能化以及相關產品的研發，既有利于推動建筑業的發展，又能帶來可觀的經濟效益和社會效益。
1、國內智能小區市場預測
隨著計算機技術、現代通信技術和自動控制技術等高新技術的延伸，智能建筑應運而生。智能小區是智能大廈的基本含義中擴展出來的。以1999年為例，國家在99年對住宅的投資1700～1800億元人民幣，根據建設部對小區初、中、高三個等級的劃分，小區智能化為住宅小區總投資的1％～3％。以此比例計算，則僅99年度對小區智能化的需求就達17～54億元人民幣，而隨著住房體制改革的不斷深入及人們對住宅環境要求的不斷提高，該數值還會將大幅度提高。由此可見，小區智能化市場前景廣闊。
2、本專題的實用性及前瞻性
“智能型住宅家庭設施自動控制與管理系統應用研究”作為2000年小康城鄉科技產業工程“的一個專題，該項研究應用LONWORKS技術開發并在住宅示范小區工程中試運行。該家庭智能控制器具有很強的靈活必一，根據用戶需要，可以進行靈活配置，例如：如果用戶不需要該模塊中的模擬輸入，我們就會在設計硬件電路時預留同端口，而不焊接模數轉換模塊，這樣可為用戶省下投資，也為其將來擴展做好準備；12路數字輸入點被開關量或脈沖信號來觸發，其可以配置成電表水表煤氣氣輸入，可以配置成安防信號輸入，也可以是二者結合；12路輸出只是一個開關信號，也可根據實際情況進行靈活配置。總之，該家庭智能控制器即適合現在智能住宅的要求，也會在一定程度上滿足將來發展的需要。
我們開發的家庭智能控制器再加上各種傳感器構成的控制系統，其價格為4000元左右，即每個住戶用于智能化投資在4000元左右，與當前國家制定普及型智能住宅價格（5000元）相比，相對價位下降20％；而從長遠來看，隨著人民生活水平的提高以及家庭智能控制器各類相關器件價格的下調，大多數用戶對智能化的投資是可以接受的，并且其所帶來的各種效益是無法估量的。
4、本專題的社會效益
本專題是以小康住宅智能化宗旨，旨在為人們提供舒適、安全、健康的環境。這一方面提高了人們生活水平，另一方面也為人們的高效率快節奏提供了條件。
智能住宅設施的自動控制和管理，既需要相關行業的支持，也促進相關行業的發展。智能住宅建設的興起，將使許多相關企業投入建筑市場，又為許多人提供了就業機會。
此外，對于生產智能控制器的廠商來說，他們在推廣應用這項成果中，將會獲得可觀的經濟效益。
四、專題調協的科學性和合理性的后評估
本專題設置的科學性和合理性可從以下幾方面反映出來：
1、專題在智能小區的地位
智能小區在智能化大樓的基礎上擴展和延伸出來，人們通過對小區建筑群的四個基本要素（結構、系統、服務、管理）進行優化考慮，提供一個投資合理，又擁有高效率、舒適、溫馨、便利以及安全的人居環境。從以上的定義可以看出，人們通常提出的智能大廈的3A（建筑設備自動化 、辦公自動化、通信自動化）或5A（在“3A”的基礎上加上安防自動化和防火自動化）也適合智能小區，所以智能小區的“智能”很大一部分都體現在其自動化的程度。此次國家制定的該課題與以往課相比，其對智能建筑的功能定位更加合理（功能多而必要），并且具有一定的前瞻性（廚房設備的自動化以及模擬量的引入隨著人民生活的提高也將會被人們接受）。總之，本專題對智能小區“智能”的研究，在智能小區的整體研究中起著相當重要的作用。
2、未來市場走向
筆者認為，建筑業是國家的支柱產業，住宅建設將占房產建設投資的80％左右，其中對智能小區投資占總房產建設投資的8～24％，在這種背景下，國家將 會進一步加大對智能化建筑的投資。由于智能小區的概念是近幾年才形成的，單個功能或系統如抄表、報警功能在一些住宅小區中已經有些應用，但是還沒有哪個廠家能夠推出從總體上設計和規劃成熟的智能小區網絡化綜合管理系統，目前的市場還處于群龍無首階段。此時，國內市場急需一種性能價格比較高的智能化產品，這時研究智能型住宅家庭設施控制和管理系統將有更重要的意義。
3、用戶需求
隨著生活水平的提高，一方面，人們對住宅的追求不僅僅局限于外表的裝飾，人們對住宅的智能已經有了初步的認識；另一方面，在一些發達的城市中已經出現智能小區并為人們所接受。此時研究本專題開發出適合人們要求的智能化產品也具有很重要的意義。
4、科技含量
可以說智能小區是隨著計算機技術、通信技術、自動控制等的發展而提出和發展起來的。智能小區的“智能”也可理解成為其科技含量，其科技含量的高低反映了智能小區智能化的水平。本專題所采用的LONWORKS技術是最近幾年內流行的先進的現場總線技術，運用該項技術研究本專題并開發出基于該技術的產品，將更有利于該產品的推廣，并且隨著LONWORK技術本身的改進和提高，智能化產品也利于更新換代。
總之，“智能型住宅家庭設施自動控制與管理系統應用研究”專題的完成，一方面，為家庭設施智能化的可行性提供了依據；另一方面，也為制定家庭設施智能化規范提供了參考。并且，本專題開發出來的成果正在轉換成產品，這進一步證明了專題設置的科學性和合理性。
五、經費決算和經費使用評價
國家科委為“智能型住宅家庭設施自動控制與管理系統應用研究”專題攻關撥款10萬元，于1999年9月撥款到哈爾濱建筑大學，課題組將其分成兩個子項實施，即智能家庭控制裝置和家用電腦管理軟件，經過一年多的研發，現已完成。其經費使用情況如下：
收入
支出
科目實際數（萬元）科目金額（萬元）單位自籌2儀器設備費1.5國家撥款10材料費0.5 加工費0.5 試驗費1.0 管理費3.0 勞務費2.0 軟硬件費1.0 調研費1.5 其他1.0合計12合計122、經費使用評價
本專題的研究采用LONWORK技術，并要求在示范小區試運，這樣做可保障技術的先進性和成果的推廣。但應用該技術必須在其開發平臺上完成，我們沒有（國內僅少數單位具有）開發工具，該開發系統由美國ECHLON公司專賣，價值二十萬元。其次選擇示范小區，也要花費相當數量的費用。面對這兩項主要開銷，國家科委下撥的十萬元是明顯不足的。為了解決經費的不足，我們采取如下措施：
（1）將該專題分成兩個子項，即智能住宅家庭控制裝置和家用電腦管理軟件。其中智能住宅家庭控制裝置由于采用LONWORKS技術，我們決定采用合作開發的辦法，而家用電腦管理軟件采用自主開發，經費分項使用。
（2）選擇北京德達數據系統有限責任公司作為合作伙伴，主要原因是該公司作為國內智能建筑領域起步最早的企業之一，其在智能建筑科研、設計、安裝頗具實力，并且還備有開發技術產品的成套設備。與該公司合作，他們可提供開發設備和安裝調試條件，我們出技術、人力，這樣做就不需購買專題開發用的設備，也就節省了這筆大的開銷。
（3）確定北京翌景嘉園示范小區作為試運點，該智能住宅小區是北京德達數據系統有限責任公司承接工程，其中有該公司科研、開發、實驗樣板間，利用該樣板間提供的條件（其中包括智能住宅的多種傳感器），可以節省現場安裝調試所需的硬件費用。
（4）本著節省的原則辦事情，由于合作單位、示范小區均在北京，而我們在哈爾濱，兩地的差旅費將要占科研經費的三分之一，我們利用北京德達數據系統有限責任公司提供給校方人員的食宿條件以及按每次出差要集中高效辦事的原則，使差旅費的花銷僅用原計劃的一半。
由于利用以上一些措施，使得該項目實際用費基本與國家科委撥款持平。
六、存在的問題
目前，國內沒有一個完整的智能小區規范，這為定位智能住宅的功能帶來一定難度，本專題對家庭智能控制裝置的功能是結合我國智能小區現狀及各種技術資料定位的，并且對每個家庭所配置節點數還有待進一步研究。
在本專題中，由于目前廚房設備的種類和數量的不可預測性，我們僅定義了兩個廚房設備，并對其進行一定的時序控制，對廚房設備數量及實時監控還需深入探討；家庭智能控制裝置對設備控制只局限于開關控制，對設備的進一步控制有待于進一步研究。
現在智能家電已被一些廠家生產，各種智能家電產品的標準因廠家的不同而不同，并且國家沒有固定的標準，這為將來將其集成在家庭智能控制系統中帶來一定的難度。
此外，由于家庭智能控制器所采用的各種元器件大部分是國外產品，無形中增加了成本價格。
自動控制論文:淺析分散控制系統在熱電廠自動控制上應用
一、硬件維護
1.過程通道。I /O 模塊故障的一般判斷與處理是通過系統診斷, 用更換模塊的方法處理。至于其內部元件老化等內部因素造成的模塊不正常, 一般熱控人員不好判斷。原則上I /O模塊的檢修應由廠家處理,目前我廠的熱工檢修人員的技術水平還達不到這種水平, 不能象檢修常規儀表那樣得心應手。并且現在的儀表廠家的技術保密也不容許客戶知道他們的核心技術, I /O 模塊基本趨于一體化設計, 因此I /O 模塊的備件一定要充足。具了解這種I /O模塊的故障大多出現在調試和運行初期, 其原因有設備本身質量不過關, 也有維護人員素質差等。一般經過一個大修周期后會穩定下來。
2.就地設備。就地設備故障的診斷與處理同常規的故障沒有區別, 只是一次元件或控制設備出現故障時不能被操作員及時發現, 這并不一定是運行人員不認真, 主要是因為畫面較多不能全部顯示。只有異常或報警后才能發現。這樣對檢修人員和運行人員的素質要求就相應提高, 因此運行人員要詳細介紹故障前后的狀態便于熱工人員快速、地處理缺陷。熱工人員應了解熱力設備的原理, 結合運行人員提供的情況分析處理故障點。DCS 系統的模塊大多都支持熱插拔, 但這并不意味著可以隨便插拔, 在操作時必須做好安全防護措施。
3.操作員站死機。無論是哪種DCS 系統, 操作員站死機都是會出現的, 其原因比較多也比較復雜。硬盤或卡件故障, 冷卻風扇工作異常等都可能引起操作員站死機。有時也會發生人為操作員站死機現象, 一般在修改控制邏輯、下裝軟件、重啟設備時, 最易發生操作故障, 輕則設備異常, 重則造成設備停運。因此熱控人員在工程師站、操作員站操作中要引起高度重視, 防止人為操作故障的發生。
4.鼠標及鍵盤操作不正常。多數操作都是由鼠標操作完成的, 鼠標的消耗是很大的, 因此備用鼠標必須是專門備用的, 不能隨便替換。當發現鼠標操作不正常時應進行一次重新起動計算機, 如仍不正常, 要立刻停止操作該鼠標, 及時通知維護人員檢修, 以防止出現誤操作。鍵盤操作不正常大多是數據線出現問題, 可相應處理。
5.電源。現在的DCS 系統電源故障不多, 但在運行初期較多, 比如保險配置不合理等。在運行中也可能出現備用電源不能自動投入, 電源插座接觸不良等現象。因此不能保障插座非常的情況下, 好采用端子排。長期運行后有可能會出現空氣開關整定值變化, 因此應定期校驗空氣開關。
三爐兩機的DCS 系統, 其操作員站, 電源配電柜通過專用的電源冗余切換裝置供電; 對于服務器, 由于它在系統運行中的重要地位, 所以互為冗余運行的兩臺服務器分別由UPS 和廠用電供電;對I /O控制站, 是將UPS 電源和廠用電分別送給互為冗余的兩個電源模塊, 經過冗余電源輸出的24VDC/48VDC供給主控單元或I /O模塊使用。實際應用中, 如果現場系統沒有配備電源柜或不能提供雙路電源, 為了保障DCS 系統的安全穩定運行, 應至少提供一路UPS 電源。另外,DCS系統電源應當單獨由供電電源段引來, 不應再為其它高負載設備供電, 尤其不能為大的感性負載供電。
6.干擾問題。對于干擾主要是接地問題, 備用電源的切換和大功率的無線電設備如手機, 對講機等, 還有來自DCS 系統自身的干擾信號。對于DCS 系統的接地,DCS 系統廠家要求非常嚴格, 也相應的引起了重視。
自動控制論文:分散控制系統在熱電廠自動控制上的應用
[摘要]分散控制系統(DCS) 是計算機技術和自動化技術相結合發展的結果。本文結合新滬熱電廠新建三爐兩機采用分散控制系統(DCS) 實現自動控制的工程實踐, 介紹DCS 系統特點和功能, 并根據DCS 系統的運行情況,結合實際維護進行簡單闡述。
[關鍵詞]DCS 系統 日常維護 熱工控制
一、硬件維護
1.過程通道。I /O 模塊故障的一般判斷與處理是通過系統診斷, 用更換模塊的方法處理。至于其內部元件老化等內部因素造成的模塊不正常, 一般熱控人員不好判斷。原則上I /O模塊的檢修應由廠家處理,目前我廠的熱工檢修人員的技術水平還達不到這種水平, 不能象檢修常規儀表那樣得心應手。并且現在的儀表廠家的技術保密也不容許客戶知道他們的核心技術, I /O 模塊基本趨于一體化設計, 因此I /O 模塊的備件一定要充足。具了解這種I /O模塊的故障大多出現在調試和運行初期, 其原因有設備本身質量不過關, 也有維護人員素質差等。一般經過一個大修周期后會穩定下來。
2.就地設備。就地設備故障的診斷與處理同常規的故障沒有區別, 只是一次元件或控制設備出現故障時不能被操作員及時發現, 這并不一定是運行人員不認真, 主要是因為畫面較多不能全部顯示。只有異常或報警后才能發現。這樣對檢修人員和運行人員的素質要求就相應提高, 因此運行人員要詳細介紹故障前后的狀態便于熱工人員快速、地處理缺陷。熱工人員應了解熱力設備的原理, 結合運行人員提供的情況分析處理故障點。DCS 系統的模塊大多都支持熱插拔, 但這并不意味著可以隨便插拔, 在操作時必須做好安全防護措施。
3.操作員站死機。無論是哪種DCS 系統, 操作員站死機都是會出現的, 其原因比較多也比較復雜。硬盤或卡件故障, 冷卻風扇工作異常等都可能引起操作員站死機。有時也會發生人為操作員站死機現象, 一般在修改控制邏輯、下裝軟件、重啟設備時, 最易發生操作故障, 輕則設備異常, 重則造成設備停運。因此熱控人員在工程師站、操作員站操作中要引起高度重視, 防止人為操作故障的發生。
4.鼠標及鍵盤操作不正常。多數操作都是由鼠標操作完成的, 鼠標的消耗是很大的, 因此備用鼠標必須是專門備用的, 不能隨便替換。當發現鼠標操作不正常時應進行一次重新起動計算機, 如仍不正常, 要立刻停止操作該鼠標, 及時通知維護人員檢修, 以防止出現誤操作。鍵盤操作不正常大多是數據線出現問題, 可相應處理。
5.電源。現在的DCS 系統電源故障不多, 但在運行初期較多, 比如保險配置不合理等。在運行中也可能出現備用電源不能自動投入, 電源插座接觸不良等現象。因此不能保障插座非常的情況下, 好采用端子排。長期運行后有可能會出現空氣開關整定值變化, 因此應定期校驗空氣開關。
三爐兩機的DCS 系統, 其操作員站, 電源配電柜通過專用的電源冗余切換裝置供電; 對于服務器, 由于它在系統運行中的重要地位, 所以互為冗余運行的兩臺服務器分別由UPS 和廠用電供電;對I /O控制站, 是將UPS 電源和廠用電分別送給互為冗余的兩個電源模塊, 經過冗余電源輸出的24VDC/48VDC供給主控單元或I /O模塊使用。實際應用中, 如果現場系統沒有配備電源柜或不能提供雙路電源, 為了保障DCS 系統的安全穩定運行, 應至少提供一路UPS 電源。另外,DCS系統電源應當單獨由供電電源段引來, 不應再為其它高負載設備供電, 尤其不能為大的感性負載供電。
6.干擾問題。對于干擾主要是接地問題, 備用電源的切換和大功率的無線電設備如手機, 對講機等, 還有來自DCS 系統自身的干擾信號。對于DCS 系統的接地,DCS 系統廠家要求非常嚴格, 也相應的引起了重視。DCS 系統接地是為了保障當進入DCS 系統的信號、供電電源或DCS系統設備本身出現問題時, 有效的接地系統能承受過載電流并可以迅速將過載電流導入大地。還能夠為I /O信號提供屏蔽, 消除電子噪聲干擾, 防止設備外殼帶電或靜電積累, 以免對人的觸電傷害和設備的損壞。據了解,DCS 系統的“死機”, 大多是因為系統接地不良存在問題所引起的。因此完善、、正確的接地, 是DCS 系統能夠安全、穩定運行的關鍵。
7.人為因素。人為因素引起的保護誤動大多是由于熱工人員走錯間隔、看錯端子排接線、錯強制或漏強制信號、萬用表使用不當等誤操作等引起。
二、維護管理
DCS 的維護管理包括系統的巡檢, 保護的投退, 軟、硬件的監督管理。
1.應用軟件應及時備份, 極小的改動可做記錄; 如修改數據庫除應同時保存在工程師站, 還要有其他備份盤。
2.軟件檢查與功能試驗, 要試驗全部軟件的功能并檢查各級權限。規范DCS 系統軟件和應用軟件的管理, 軟件的修改、更新、升級必須履行審批授權及責任人制度。在修改、更新、升級軟件前,應對軟件進行備份。未經測試確認的各種軟件嚴禁下載到已運行的DCS 系統中使用, 必須建立有針對性的DCS 系統防病毒措施。
3.熱工保護的投退應嚴格執行工作票制度。檢修某一運行設備時, 要采取正確隔離措施, 以防發生相關設備的聯鎖反應。這就要求熱工人員了解DCS 的控制邏輯。
4.當部分操作員站出現故障時, 由可用操作員站繼續承擔機組監控任務( 此時應停止重大操作),同時迅速排除故障, 若故障無法排除,則應根據當時運行狀況酌情處理。當全部操作員站出現故障時,應立即停爐。
5.調節回路控制器或相應電源故障時, 應將自動切至手動維持運行, 同時迅速處理系統故障,并根據處理情況采取相應措施。加強對DCS 系統的監視檢查, 特別是發現CPU、網絡、電源等故障時, 應及時通知運行人員并迅速做好相應對策。
6.溫度、濕度、灰塵及振動對熱控電子設備有很大影響, 所以控制電子間的環境條件, 可以延長熱控設備的使用壽命, 提高系統工作的性。就地設備工作環境普遍十分惡劣, 提高和改善就地設備的工作環境條件, 對提高整個系統的性有著十分重要的作用。做好設備檢修管理, 及時發現設備隱患, 使設備處于良好的工作狀態。做好日常維護和試驗。停機時, 對保護系統檢修徹底檢修、檢查, 并進行嚴格的保護試驗。盡量采用技術成熟、的熱控元件。隨著熱控自動化程度的提高, 對熱控元件的性要求也越來越高, 所以,采用技術成熟、的熱控元件對提高DCS 系統整體的性有著十分重要的作用, 根據熱控自動化的要求, 熱控設備的投資也在不斷地增加, 切不可為了節省投資而“因小失大”。在合理投資的情況下, 一定要選用品質、運行業績較好的就地熱控設備。以提高DCS 系統的整體性和保護系統的性、安全性。
自動控制論文:現代化大廈的樓宇自動控制
樓宇自動控制系統 （BAS Building Automation System），簡稱為樓控系統，又稱為建筑設備自動化系統，是建筑智能的重要組成部分，將對整座建筑的空調系統、新風機組、制冷機組、冷卻塔、風機盤管、水箱水位、照明回路等系統進行信號采集和控制，實現大廈設備管理自動化，起到集中管理、分散控制、節約能耗的作用。
1、工程概況沈陽房地產交易中心位于沈陽市中心地帶，總建筑面積53000m2，總投資為6.2億元，樓宇自動控制投資為312萬元。大廈地上19層，地下2層。其中，地下兩層為停車場，地上1-9層為房地產交易市場，10-19層為高級寫字間。是一座對辦公環境要求較高的現代化建筑。
2、需要控制的機電設備統計
（1）空調機組，共23臺，分布于1-10層、17層、18層和地下1層。采用組合式空調機，室內回風與新風混合，經過濾器過濾，加熱（或冷卻）、加濕后送入室內；
（2）新風機組，共22臺，分布于9~19層，將新風經過濾器過濾，加熱（或冷卻）、加濕后送人室內；
（3）送風機組，共8臺，分布于地下1層和地下2層，夏天送自然風，冬天送熱風，將新風經過濾器，加熱（僅限于冬天）后送人室內
（4）冷凍／冷卻水系統：冷凍站系統共有4臺冷水機組、4臺冷卻泵、4臺冷凍泵、1個分水器、1個集水器位于地下2層，還有4臺冷卻水塔（每臺有三個風機）位于樓頂屋面；
（5）換熱站：在地下2層，有2臺平板式換熱器，兩臺空調熱水循環泵；
（6）給排水：有一個生活水池、6臺生活水泵位于地下2層，11個積水坑（每個積水坑有兩個污水泵，一用一備），分布于地下1層和地下2層；
（7）熱風幕：共36臺熱風幕，分布于地下1層、地上1層和3層；
（8）照明：照明分為樓內照明和泛光照明，樓內照明控制84個回路，泛光照明控制20回路；
（9）變配電：變電所在地下1層，共有4臺變壓器。需要監測每臺參數；
（10）風機盤管：共有362個風機盤管，分布于9~19層；（11）排風機：共有16臺排風機，分布于地下1層和地下2層。
3、樓宇自控工程實施我們選擇西門子的頂峰產品來完成沈陽房地產交易中心的樓宇控制工作，購置了2臺MBC、28臺MEC、22臺DPU及若干模塊和前端設備。其中MBC和模塊分別用于冷站和變電所，每臺MEC用來控制兩臺自主機組。DPU用來控制排污泵、照明回路、排風機等。前端設備分別用于空調機、新風機、冷／熱站、積水坑等處，為了便于對各種設備的集中管理，我們在樓宇控制中心安裝了1臺康柏電腦、1臺LQl600KⅢ打印機。
按有關標準和規定完成布線和設備安裝I作以后，就可以實施對各種設備的監控了。下面分別說明各種設備的監控情況。
3.1 空調機組當空調機組工作時，控制程序將利用風道溫度和 濕度傳感器cPM65采集的回風溫度和濕度與設定的溫度和濕度進行比較，利用先進的比例積分微分（PID）算法閉環調節盤管供水閥門的開度（按冬季模式和夏季模式分別調節）和加濕器。由于算法先進，可使振蕩最小，并保持精密的控制，始終使室內的溫度和濕度接近于設定值。因為室外新風溫度在大多數情況下都與設定值相差較多，無論升溫還是降溫，都要消耗能量：為此，我們根據空氣質量檢測的結果，由程序自行調節新風閥的開度，既可保障室內空氣質量，又可避免能量的浪費。在春秋過渡季節，因無需溫度調節，可將新風閥全開，以獲得盡可能多的新鮮的空氣。通過網絡和軟件，可以實現在中央控制室對各空調機組進行控制和管理。還可以將各空調機組的風機運行狀態、風機故障報警、過濾阻塞報警、盤管低溫報警等傳到中央控制室的控制主機上，一旦有報警發生，程序將使現場控制器做出關機和開水閥等保護動作，以免設備受損。
3.2 新風機組因為新風機組和送風機組無回風，所以風道溫度和濕度傳感器GFM65安裝在送風管道上。對新風機組和送風機組來說，只要機組工作，新風閥就得全開，不需要調節，所以選用開關式風閥驅動器。因為進來的都是新風，所以不用監測空氣質量。其它情況與空調機組相同。
3.3 送風機組送風機組工作情況與新風機組大體相同。區別只有兩點：其一，送風機是為地下車庫送新風的，不需要調節濕度；其二，送風機組在發生火災事故時必須啟動，當消防系統啟動送風機時，新風閥必須隨之全開。為此，我們使用控制風機啟／停的主接觸器的輔助觸點的開／閉來控制新風閥的開／關。
3.4 冷凍與冷卻水系統冷凍／冷卻水系統由冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵、分水器、集水器和冷凍機組等組成。要監控的數據點數量多、類型復雜。我們利用一臺MEC-40、若干模塊、若干前端設備加上我們在Insigh基礎上開發的軟件完成這些設備的監控工作。具體控制情況如下：冷凍／冷卻水系統由軟件控制，嚴格按規定的順序和時間間隔啟／停各種設備，我們的控制順序如下：開機：開冷卻水閥門—開冷卻塔風機—開冷卻水泵—開冷凍水閥門—開冷凍水循環泵—開冷凍機組。
關機：關冷凍機組—關冷凍水循環泵—關冷凍水閥門—關冷卻塔風機—關冷卻水泵—關冷卻水閥門。
冷凍機組運行時，隨時檢測冷凍／冷卻水的水流狀態，一旦有冷凍或冷卻水停止流動，立即停止冷凍機組運行，以免結冰，造成冷凍機組損壞的嚴重后果。我們的程序不但可以控制每臺冷凍機組的啟／停，而且還可以使整個冷站達到低能耗，達到低的主機折舊率。在管道的適當位置設置溫度傳感器，以測量空調水供／回水溫度，根據程序或管理的日程安排自動開關冷凍機組；根據管理的要求自動切換4臺機組的運行次序，累計每臺機組運行時間，自動選擇運行時間最短的機組運行，使每臺機組運行時間基本相等，以延長機組使用壽命。自動監測各關鍵設備的運行狀態，故障報警，并按照實際情況自動啟動備用設備；根據總管水流量及供／回溫度，計算系統總負荷來控制空調機組的運行臺數。當負荷大于一臺機組的15%，則第二臺機組運行。
我們在分水器和集水器之間安裝了旁通調節閥，并在供／回水管路上分別安裝了壓力傳感器，根據冷凍機組供／回水壓力差來調節冷凍水旁通閥開度。確保冷凍水系統供水壓力穩定。
我們在冷卻水的供／回水總管之間安裝了旁通調節閥，通過調整冷卻塔風機運行臺數和冷卻水供／回水旁通閥開度，使冷卻水供／回水溫度保持在設定的范圍內。
補水泵的啟停也是由程序控制的。監測膨脹水箱水位，當水位降到低啟動補水泵，當水位上升到標準水位時停補水泵。在實現自動控制的同時，在中央控制計算機上顯示膨脹水箱的水位和補水泵的運行狀態，并可做到超低水位報警。
3.5 熱換站熱換站與冷凍系統共用一個MBC-40.我們在管路的適當位置安裝了溫度傳感器和熱水調節閥。監測熱換器二次側的供水溫度，程序將此溫度和設定值進行比較，采用比例積分微分算法閉環調節換熱器一次側的供水流量。在保障供熱要求的情況下，盡可能地節約能量。
3.6 給排水用水位開關監測生活水池的水位，根據設定的高低水位控制供水閥的開／關。水位降到低水位時開閥，升到高水位時關閥，并做到超低水位（水池將無水）和超高水位（水將溢出）報警。 根據供水管路的壓力，控制供水泵的啟停，監測供水泵的運行狀態，故障時報警。用水位開關監測各積水坑的水位高／低，當達到高水位時啟動排污泵，當水位下降到低位時停泵。每個積水坑中有兩個排污泵，程序每次都選擇累計運行時間少的泵運行，以確保設備使用均衡。為防止因排污泵等故障，造成污水溢出，我們監測了超限報警水位，當達到此水位時，系統將報警，以便工作人員及時處理。
3.7 熱風幕沈陽房地產交易中心大廈采用的是電熱幕，這種電熱幕要求電熱器關閉后，風扇要繼續工作2-3min，以免余熱散發不出來，造成損壞。廠家提供的電熱幕有兩個按鍵，分別控制電熱器和風扇，可在現場手動操作。 樓控系統若想控制熱風幕有兩種方法：其一是用控制器分別控制電熱器和風扇。從技術上講很容易，但要增加一倍的控制點，而控制器的價格又很高，每增加一個控制點，將增加一千元左右的投資，建設方難以接受。另一種方法是將熱風幕的供電回路分為主回路和輔助回路，主回路為電熱器供電，輔助回路為風扇供電。重新設計一套控制回路，使主回路一接通，輔助回路隨之立即接通，而當主回路繼開時，輔助回路延遲一段時間才斷開。這樣做既達到了控制要求，也節省了投資，所以我們選擇了這種方法。僅此一項，就為沈陽房地產交易中心節省了近四萬元。在樓控中心計算機上，程序首先采集環境溫度，當環境溫度低于設定值（我們定為IOC）時，根據預先設定的時間表控制每臺熱風幕的啟停，并顯示熱風幕的工作狀態。當有特殊情況時，在現場和樓控計算機上都可對熱風幕進行手動啟停。
3.8 照明我們利用MBC、DPU、計算機和軟件配合，對每一回路按預先設定的時間表進行控制。必要的時候，在現場和樓控計算機上都可對每一路燈進行手動開／關。對公共走廊和泛光照明也實現了光控制。即：當該處較亮時不開燈。每一路燈的狀態可在計算機上顯示，并可累計開燈時間。為防止突然燈滅，我們用數字輸出點的常閉觸點控制燈回路。
3.9 變配電我們監測了全部4臺變壓器的輸出功率、功率因數、用電量和次級回路每相電壓、電流，并可按時間累計這些數值。當出現過壓、欠壓、過流等異常情況時報警。所監測的各項參數均可在樓控計算機上顯示。
3.10 風機盤管由于風機盤管在空調系統中只起微調作用，各個房間對溫度的要求也不統一，很難集中控制。而且，可通訊的風機盤管控制器的價格是普通型的數倍（362個風機盤管控制器將增加相當多的投資），從性能價格比來看，至少在現階段，采用連網集中管理分散控制風機盤管的方式意義不大。所以我們在風機盤管所在房間安裝了手動風機盤管控制器，由各房間人員自行調節。但考慮到節能，我們將這些風機盤管分為4組，每組由計算機來控制其電源和水閥，避免樓內無人時還有許多風機盤管開著造成浪費。
3.11 排風機這些排風機平時用作排風，火災時用作排煙。為了便于設備的集中管理，我們在不影響消防系統的情況下，對每臺排風機進行啟停控制，使其按一定的時間間隔定時啟／停。必要的時候，在現場和樓控計算機上都可讓每臺風機進行手動啟／停。計算機上可對每臺風機的運行狀態和故障狀態進行監視，累計運行時間。
4、樓宇自控中央管理計算機樓控中央控制計算機上安裝了樓控管理軟件，我們在此軟件基礎上進行了二次開發，使其和各控制器實現通訊，完成對各控制器的管理。各種機電設備都是在現場控制器MBC、MEC的程序控制下工作的，但必要時，在樓控中央控制計算機上可以隨時改變任意設備的啟停狀態。在屏幕上可以實現三維圖像顯示每臺設備的系統圖，如：冷水機組、水泵、空調機組等。現場控制器隨時與樓控中央控制計算機交換數據，樓控中央控制計算機可顯示所有測量點如溫度、流量、壓力、壓差等動態趨勢圖，可監視各設備的工作狀態和故障報警。一旦有報警發生，現場控制器將做好保護動作，計算機發出聲音，同時在屏幕上顯示出報警位置和性質，以提醒工作人員及時處理。可打印輸出自動記錄及空調系統負荷，并可根據管理部門要求以不同時段累計負荷情況并打印。
5、所取得的效果與同等規模，不采用樓宇自動化控制的大廈相比
（1）可節約電能30%以上；
（2）可節約60%人力；
（3）延長設備使用壽命；
（4）可以更充分地滿足用戶需求。
自動控制論文:流動電流混凝投藥自動控制系統與新型除污染復合藥聯合應用研究
摘要：本文從生產應用的角度進行了高錳酸鉀復合藥劑與流動電流混凝投藥自動控制系統聯合使用的研究，論述了二者聯合使用的可行性和有效性，為實現受污染水體凈化處理中混凝劑投加的自動化提供了一種新型有效的控制方法。
關鍵詞：流動電流 混凝投藥 除污染 復合藥劑
0. 前言
近年來，隨著流動電流混凝投藥自動控制系統在全國范圍內的廣泛應用，所遇到的原水水質條件也越來越復雜，其中有許多水體都受到不同程度的污染[1]，檢測出多種有機物，其中有些是EPA規定的優先檢出物，對人體有致癌、致突變、致歧性的危害。同時，隨著原水水體中污染物數量和種類的增加，水中有機物對混凝投藥自動控制的影響越來越被重視。水中有機物的增加，使水體中的各項平衡被打破，朝著膠體穩定性增加的方向發展。許多研究者都得出相同的結論，水中有機物的增加，使達到相同混凝效果時所需混凝劑的耗費量增加，水處理成本上升，也就是說水中有機物濃度越高越不利于混凝。
1. 高錳酸鉀復合藥劑助凝及除污染機理
高錳酸鉀復合藥劑（Composite Potassium 簡稱CP）可以利用其有效的氧化性，通過破壞膠體顆粒表面的有機涂層，降低膠體顆粒表面負電荷和雙電層排斥作用、減小顆粒的空間阻礙，從而達到有利于有機物和濁度降低的效果；通過對膠體顆粒表面有機涂層的有機物分子和未與膠體顆粒作用的水中溶解性有機物分子的不同官能團分別發生作用，改變水中膠體顆粒表面有機涂層和未與膠體顆粒作用的水中溶解性有機物的親水性結構，使改變親水性結構的溶解性有機物和水中膠體顆粒易于脫穩，從而達到有利于去除的有機物和濁度的目的[2]。
高錳酸鉀復合藥劑在和水中一些物質發生氧化還原反應時，可以改變水中有機物、膠體顆粒、微生物表面結構或改變金屬離子的電荷，從而促使凝聚現象產生，有利于有機物和濁度的有效去除[94]。有研究發現，投加高錳酸鉀復合藥劑能夠氧化水中的Fe2+、Mn2+使其變成Fe3+、MnO2，這些物質可以與有機物、膠體顆粒、藻類等發生凝聚作用，有利于后續的混凝過程；同時，高錳酸鉀氧化能夠誘導出顆粒凝聚作用，水合二氧化錳可以與水中細小纖維有機基質、藻類、細小膠體顆粒等通過吸附架橋作用連接到一起，有利于混凝和濁度的去除。
2. 流動電流混凝投藥自動控制系統和高錳酸鉀復合藥劑聯合使用的生產應用研究
實際生產應用試驗是在東北某地一地表水廠進行的。該水廠水源為一地表水庫，水庫中的水來自于流經該市的江水。由于近年來工業廢水及居民生活污水的排入，水庫中原水受到嚴重污染，表1為其原水的水質全分析報告，從表1可以看出此水源屬于高有機物含量的地表水，是一種比較難處理的水體。
3. 水廠情況簡介
該水廠設計水量為6萬噸/日，具有兩套平行的水處理工藝流程，設計參數相同。在試驗期間，原水水溫為5-60C，平均濁度28-35NTU，色度為25度，CODcr為12.2mg/L。水廠為常規處理工藝，前處理工藝為預氯化，混凝劑采用聚合氯化鋁。具體工藝流程見圖1。
由于水廠的有機污染物較多，混凝效果較差，從而影響沉淀和過濾效果，出水濁度、色度較高未能達到滿意的處理效果。
4. 試驗方案
每一小時測定一次原水的濁度、色度、水溫，同時測定沉淀池出水濁度、色度、水溫。生產試驗共進行3個月，取其中具有代表性的1天試驗數據做出控制參數變化曲線圖2進行分析。
為了檢驗對水中有機污染物的去除效果，針對上述兩種處理方法進行了原水和沉后水的一些化學指標測定，所得結果如圖3。
在整個試驗運行中，高錳酸鉀復合藥劑和流動電流混凝投藥自動控制系統聯合使用的處理工藝中：高錳酸鉀的平均投加量為1.2mg/L，混凝劑的平均投加量為15mg/L，沉淀池出水平均濁度為4.1NTU，平均去除率為90.1%。而該水廠在同樣的原水水質條件下，預氯化和混凝劑聯合使用的處理工藝中：平均投氯量為4.0mg/L，混凝劑的平均投加量為32mg/L，沉淀池出水平均濁度為5NTU，平均去除率為87%。
比較可知，相同條件下高錳酸鉀復合藥劑和混凝劑聯合使用的處理工藝較預氯化和混凝劑聯合使用的處理工藝，沉淀池出水濁度降低0.9NTU，下降幅度約為18%；混凝劑的用量節約17mg/L，節約率約為53.1%。
從沉后水的化學指標來看，在相同原水水質和混凝劑投加量條件下，高錳酸鉀復合藥劑和混凝劑聯合使用的處理工藝中：水中CODcr去除率平均為32.4%，NH3-N去除率平均為73.2%，NO2-N降低至0.004mg/L，大腸菌群去除率平均為；預氯化和混凝劑聯合使用的處理工藝中：水中CODcr去除率平均為20%，NH3-N去除率平均為70.1%，NO2-N降低至0.004mg/L，大腸菌群去除率為。從上述數據可以看出，高錳酸鉀復合藥劑對于原水中有機物的去除率要遠遠高于預氯化的去除率，所以使用高錳酸鉀復合藥劑對受污染原水進行處理是十分有效的。 5. 結論
在此處理工藝運行過程中，流動電流混凝投藥自動控制系統均運行穩定靈敏，流動電流檢測值可以迅速的隨原水水質及水量的變化而變化，及時的進行混凝劑投加量的調整，保障沉淀池出水濁度控制在目標值附近。這說明高錳酸鉀復合藥劑的投加的存在并未對流動電流混凝投藥自動控制系統的運行造成干擾，這二者與流動電流自控系統聯合使用是可行的。高錳酸鉀復合藥劑與流動電流混凝投藥自動控制系統聯合使用，為進行存在污染的原水水體凈化處理過程中，實現混凝投藥控制自動化運行提供了一種新型有效的控制技術。
自動控制論文:智能型住宅自動控制與管理系統應用研究
摘要：隨著計算機技術、現代通信技術、自動控制技術的迅速發展，智能化建筑在世界應運而生。智能小區在智能化大樓基礎上擴展和延伸出來的，人們通過對小區建筑群的四個基本要素（結構、系統、服務、管理）進行優化考慮，提供一個投資合理，又擁有高效率、舒適、溫馨、便利以及安全的人居環境……
關鍵詞：智能住宅 自動控制 管理系統
隨著計算機技術、現代通信技術、自動控制技術的迅速發展，智能化建筑在世界應運而生。智能小區在智能化大樓基礎上擴展和延伸出來的，人們通過對小區建筑群的四個基本要素（結構、系統、服務、管理）進行優化考慮，提供一個投資合理，又擁有高效率、舒適、溫馨、便利以及安全的人居環境。為適應我國加快住宅建設發展，增強住宅建設的科技含量的要求，我國 在繼“解困”、“安居”工程后，又加大了小康工程的力度。“智能型住宅家庭設施自動控制與管理系統應用研究”作為國家重大科技產業項目??“2000年小康城鄉科技產業工程”的專題，就是這一背景下提出的。
“智能型住宅家庭設施自動控制與管理系統應用研究”是哈爾濱工業大學（原哈爾濱建筑大學）承接的項目，由哈爾濱工業大學和北京德達數據系統有限責任公司合作開發。該項目采用LONWORKS技術開發研究并在住宅示范小區工程中試運行。1、對住宅居住環境（濕度、濕度）及設備進行監控；2、住戶三表（水表、電表、煤氣表）遠傳；3、住戶三防（防火、防災、防盜）；4、廚房設備監控；5、衛生間排風控制。這些功能用LON總線一節點實施，即每一住戶為一LON節點，然后再用??服務器管理各個用戶的節點構成LON總線系統。該項研究已在北京翌景嘉園示范小區通過試運行，下面對其自評估如下：
一、攻關的任務、考核目標及主要技術指標：
經過論證，我們在專題合同中將各種指標定位在：
本專題的攻關任務：研究智能型住宅家庭設施自動控制與管理系統，該系統包括兩項任務，其一是開發家用管理軟件，其二是開發家庭智能控制裝置，實現對居室溫度、濕度進行自動調節；對廚房用具進行時序控制；對衛生間的排風進行控制。而家用電腦管理軟件要對家庭設施進行管理并提供若干家政服務程序。
本專題的考核目標：提供具有居室空調、廚房監控、衛生間自動排風功能的微機控管裝置一套；提供家用電腦管理軟件一套；住宅溫、濕度等參數應滿足智能住宅規定標準；在示范工程中應用該項成果。
本專題的技術經濟指標：溫度、濕度等主要被控參數應滿足智能小康住宅標準（溫度18℃～28℃，濕度30％～70％）；系統運行。
在進行該項專題的進一步研究的過程中，結合當前先進技術的發展以及我國智能住宅發展狀況，在原有的合同的基礎上，我們對家庭智能控制器又增加了三表遠傳、安防等功能。
二、專題執行情況評價
本專題按兩個部分實施，即家庭智能控制器和家用電腦管理軟件的研究：
1、家庭智能控制器
（1）功能
本專題所開發的家庭智能控制器即智能節點具有4路模擬輸入，12路數字輸入，12路數字輸出，其所實現的功能如下：
通過對室內溫度監測，得到實際溫度與設定溫度比較：當實際溫度低于設定溫度一定值時，在夏季關空調，在冬季開暖氣；當實際溫度高于設定溫度一定值時，在夏季開空調，在冬季關暖氣。溫度控制達到智能小康住宅規定標準：18～28℃。
通過對室內濕度監測，得到實際濕度與設定濕度比較：當實際溫度高于設定溫度一定值時，關加濕器；當實際濕度低于設定濕度一定值時，開加濕器。濕度控制達到智能小康住宅規定標準：30～70 ％。
對三表實行脈沖計數，并發送到上位機。
當門磁或紅外報警時，在設防狀態下，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。
玻璃破碎報警時，聲光報警啟動；在設防狀態下，自動撥號器啟動：有報警信號傳到上位機。
緊急按鈕報警時，自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。
排風扇按鈕控制排風扇，排風扇運行一段時間自動關閉。
煙感探頭報警時，煤氣閉閥器關閉，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位，此外，通過判斷煙感探頭輸入信號可識別探頭是否有故障。
煤氣泄漏報警時，排風扇啟動，煤氣閉閥器關閉，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。
探頭復位輸入控制火災探頭掉電復位及開啟煤氣閉閥器。
通過上位機運作，可以控制廚房設備按一定時序啟動。
溫度的設置可以通過上位機或者設定按鈕實現。
濕度的設置可以通過上位機或者設定按鈕實現。
與本專題預期目標相比，我們在設備監控的基礎上，增加了安防功能，三表遠傳功能；我們經過認真研究，考慮研發產品的應用和推廣，我們單片機來完成這些功能，而是采用了先進的現場總線??LON總線。
（2）應用的LONWORKS技術特點
本專題采用了LONWORKS技術進行開發，該技術有如下特點：
開放性：網絡協議開放，對用戶平等；
通信媒介的多樣性：可采用任何媒介進行通信，如雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜、無線電波、紅外等，并且同一網絡可以有多種通信媒介；
互操作性：其通信協議Lontalk是符合ISO定義的OSI 模型，任何制造商的產品都可以實現互操作性；
網絡拓撲：有星型、總線型、環型以及自由型；
網絡結構：主從式、對等式或客戶/服務式結構；
通信的每幀有效字數可從0至228個字節；
通信速率可達1.25MB/S，此時有效距離為130M；78KB/S的雙絞線，直線通信距離可達2700M；
其技術核心器件??Neuron芯片內部裝有三個8位微處理器、34種I/O對象和定時器以及LONTALK通信協議等。該芯片具有通信和控制功能。
近年來，該技術在國內外的智能建筑領域都得到了應用和發展，其開發工具平臺強大，開發者在短期內就可以完成開發工作；在韓國、日本、澳大利亞、加拿大等國都已經利用該技術完成多項工程；并且，總體來看，該技術適用于中國，而且還在無線擴頻等方面有繼續加強的潛力，能在家庭智能系統上有更大的突破。
（3）解決的技術關鍵
功能集成：在目前智能住宅產品中，實現單一功能（如抄表、安防）的產品很多，本裝置將三表收費、三防、廚房設備監控、室內環境監測、衛生間排風扇控制等功能集成在一起，真正實現了功能集成。
采用了Lonworks技術：Lonworks 技術作為先進的總線技術，在本專題得以采用，將會更有利于家庭智能控制裝置的推廣。
模擬量的引入：從長遠來看，將模擬量引入智能住宅將是必然，而目前國內幾乎沒有智能住宅產品將其引入，本裝置將模擬量引入，也體現裝置的前瞻性。
軟件編程語言采用Neuron C語言，利用該語言事件驅動任務的特點，增強了裝置的實時性。
本裝置可靈活組態：如果用戶不需要該模塊中的模擬輸入，我們就會在設計硬件電路時預留出端口，而不焊接模數轉換模塊，這樣可為用戶省下投資，也為其將來擴展做好準備；12路數字輸入點被開關量或脈沖信號來觸發，其可以配置成電表水表煤氣表輸入，可以配置成安防信號輸入，也可以是二者結合；12 路輸出只是一個開關信號，也可根據實際情況進行靈活配置。
與目前系統集成商所提出智能小區方案相比，本專題將家用電腦引入家庭智能控制系統來管理家庭設施。
住宅節能：我們認為，智能住宅在提供給人們安全、舒適的環境的同時，也應將節能的概念引入智能住宅中。在本專題中，我們對衛生間排風采取實時控制，使其在滿足室內排風要求的同時做到節省電能；我們通過對室內溫度的設定，在不同季節內對空調或供暖設備進行控制，使其在一定的條件下工作，當達到預期要求時，立刻停止工作，進而達到節能的目的。
模數轉換通信匹配問題：在本專題中，我們利用Max186芯片對采樣的溫濕度信號進行模數轉換。Max186芯片具有12位精度，其與LONWORKS技術的neurowire方式進行通信需要匹配，本專題解決了這個問題。
本專題所開發出來的家庭智能控制器比較成熟，可作為產品投入市場，并且，該家庭智能控制器已經在北京翌景嘉園使用。與目前國內同類產品相比，其性能價格比是的（具體情況見效益分析）。
2、家用電腦管理軟件
家用電腦管理軟件是在Delphi5.2平臺上開發而成，其功能、設計特點如下：
（1）功能
提供家庭生活服務信息。主要有：醫療保健知識、家庭菜肴、點心制作方法及飲食科學知識、女性美容裝飾常識、花鳥魚種值飼養方法、旅游知識、保險知識及家庭生活中的一些常用信息等。
提供家庭事物管理手段。這部分主要內容有：家庭財務、親友通訊錄、個人檔案管理。
該軟件通過網卡直接對家庭設施進行管理：三表計費、設備狀態顯示、廚房設備時序控制、溫濕度設定。
（2）軟件特點：
是軟、硬件技術成功結合的典范：考慮到“小康住宅”的特點，將計算機硬件、軟件技術相結合，通過LON 控制模塊成功地實現了對住宅內的環境監測及設備監控。
實用性強：在本軟件中，我們以科學實用為原則，從醫學、美食、旅游、保險、美容裝飾、花鳥魚種植飼養、財務管理、通信錄管理等方面為用戶提供了及其豐富的生活服務信息，以便為用戶的工作、學習提供更多的方便。
易學易用：在軟件開發過程中，我們在不影響功能及生動性的前提下，盡量使界面簡潔、直觀，并具有邏輯性，從而使得用戶容易掌握軟件的思路及操作方法。
三、成果應用前景及效益分析
建筑業是國家的支柱產業，住宅建設占總房產建設投資的80％左右，國家十分關注住宅建設，繼“解困”、“安居”工程后，又努力實施“小康”工程。為了加大“小康”工程力度，國家把“2000年小康城鄉科技產業工程”列為國家重大科技產業項目。可見，投身于住宅小區智能化以及相關產品的研發，既有利于推動建筑業的發展，又能帶來可觀的經濟效益和社會效益。
1、國內智能小區市場預測
隨著計算機技術、現代通信技術和自動控制技術等高新技術的延伸，智能建筑應運而生。智能小區是智能大廈的基本含義中擴展出來的。以1999年為例，國家在99年對住宅的投資1700～1800億元人民幣，根據建設部對小區初、中、高三個等級的劃分，小區智能化為住宅小區總投資的1％～3％。以此比例計算，則僅99年度對小區智能化的需求就達17～54億元人民幣，而隨著住房體制改革的不斷深入及人們對住宅環境要求的不斷提高，該數值還會將大幅度提高。由此可見，小區智能化市場前景廣闊。
2、本專題的實用性及前瞻性
“智能型住宅家庭設施自動控制與管理系統應用研究”作為2000年小康城鄉科技產業工程“的一個專題，該項研究應用LONWORKS技術開發并在住宅示范小區工程中試運行。該家庭智能控制器具有很強的靈活必一，根據用戶需要，可以進行靈活配置，例如：如果用戶不需要該模塊中的模擬輸入，我們就會在設計硬件電路時預留同端口，而不焊接模數轉換模塊，這樣可為用戶省下投資，也為其將來擴展做好準備；12路數字輸入點被開關量或脈沖信號來觸發，其可以配置成電表水表煤氣氣輸入，可以配置成安防信號輸入，也可以是二者結合；12路輸出只是一個開關信號，也可根據實際情況進行靈活配置。總之，該家庭智能控制器即適合現在智能住宅的要求，也會在一定程度上滿足將來發展的需要。
我們開發的家庭智能控制器再加上各種傳感器構成的控制系統，其價格為4000元左右，即每個住戶用于智能化投資在4000元左右，與當前國家制定普及型智能住宅價格（5000元）相比，相對價位下降20％；而從長遠來看，隨著人民生活水平的提高以及家庭智能控制器各類相關器件價格的下調，大多數用戶對智能化的投資是可以接受的，并且其所帶來的各種效益是無法估量的。
4、本專題的社會效益
本專題是以小康住宅智能化宗旨，旨在為人們提供舒適、安全、健康的環境。這一方面提高了人們生活水平，另一方面也為人們的高效率快節奏提供了條件。
智能住宅設施的自動控制和管理，既需要相關行業的支持，也促進相關行業的發展。智能住宅建設的興起，將使許多相關企業投入建筑市場，又為許多人提供了就業機會。
此外，對于生產智能控制器的廠商來說，他們在推廣應用這項成果中，將會獲得可觀的經濟效益。
四、專題調協的科學性和合理性的后評估
本專題設置的科學性和合理性可從以下幾方面反映出來：
1、專題在智能小區的地位
智能小區在智能化大樓的基礎上擴展和延伸出來，人們通過對小區建筑群的四個基本要素（結構、系統、服務、管理）進行優化考慮，提供一個投資合理，又擁有高效率、舒適、溫馨、便利以及安全的人居環境。從以上的定義可以看出，人們通常提出的智能大廈的3A（建筑設備自動化 、辦公自動化、通信自動化）或5A（在“3A”的基礎上加上安防自動化和防火自動化）也適合智能小區，所以智能小區的“智能”很大一部分都體現在其自動化的程度。此次國家制定的該課題與以往課相比，其對智能建筑的功能定位更加合理（功能多而必要），并且具有一定的前瞻性（廚房設備的自動化以及模擬量的引入隨著人民生活的提高也將會被人們接受）。總之，本專題對智能小區“智能”的研究，在智能小區的整體研究中起著相當重要的作用。
2、未來市場走向
筆者認為，建筑業是國家的支柱產業，住宅建設將占房產建設投資的80％左右，其中對智能小區投資占總房產建設投資的8～24％，在這種背景下，國家將會進一步加大對智能化建筑的投資。由于智能小區的概念是近幾年才形成的，單個功能或系統如抄表、報警功能在一些住宅小區中已經有些應用，但是還沒有哪個廠家能夠推出從總體上設計和規劃成熟的智能小區網絡化綜合管理系統，目前的市場還處于群龍無首階段。此時，國內市場急需一種性能價格比較高的智能化產品，這時研究智能型住宅家庭設施控制和管理系統將有更重要的意義。
3、用戶需求
隨著生活水平的提高，一方面，人們對住宅的追求不僅僅局限于外表的裝飾，人們對住宅的智能已經有了初步的認識；另一方面，在一些發達的城市中已經出現智能小區并為人們所接受。此時研究本專題開發出適合人們要求的智能化產品也具有很重要的意義。
4、科技含量
可以說智能小區是隨著計算機技術、通信技術、自動控制等的發展而提出和發展起來的。智能小區的“智能”也可理解成為其科技含量，其科技含量的高低反映了智能小區智能化的水平。本專題所采用的LONWORKS技術是最近幾年內流行的先進的現場總線技術，運用該項技術研究本專題并開發出基于該技術的產品，將更有利于該產品的推廣，并且隨著LONWORK技術本身的改進和提高，智能化產品也利于更新換代。
總之，“智能型住宅家庭設施自動控制與管理系統應用研究”專題的完成，一方面，為家庭設施智能化的可行性提供了依據；另一方面，也為制定家庭設施智能化規范提供了參考。并且，本專題開發出來的成果正在轉換成產品，這進一步證明了專題設置的科學性和合理性。
五、經費決算和經費使用評價
國家科委為“智能型住宅家庭設施自動控制與管理系統應用研究”專題攻關撥款10萬元，于1999年9月撥款到哈爾濱建筑大學，課題組將其分成兩個子項實施，即智能家庭控制裝置和家用電腦管理軟件，經過一年多的研發，現已完成。
2、經費使用評價
本專題的研究采用LONWORK技術，并要求在示范小區試運，這樣做可保障技術的先進性和成果的推廣。但應用該技術必須在其開發平臺上完成，我們沒有（國內僅少數單位具有）開發工具，該開發系統由美國ECHLON公司專賣，價值二十萬元。其次選擇示范小區，也要花費相當數量的費用。面對這兩項主要開銷，國家科委下撥的十萬元是明顯不足的。為了解決經費的不足，我們采取如下措施：
（1）將該專題分成兩個子項，即智能住宅家庭控制裝置和家用電腦管理軟件。其中智能住宅家庭控制裝置由于采用LONWORKS技術，我們決定采用合作開發的辦法，而家用電腦管理軟件采用自主開發，經費分項使用。
（2）選擇北京德達數據系統有限責任公司作為合作伙伴，主要原因是該公司作為國內智能建筑領域起步最早的企業之一，其在智能建筑科研、設計、安裝頗具實力，并且還備有開發技術產品的成套設備。與該公司合作，他們可提供開發設備和安裝調試條件，我們出技術、人力，這樣做就不需購買專題開發用的設備，也就節省了這筆大的開銷。
（3）確定北京翌景嘉園示范小區作為試運點，該智能住宅小區是北京德達數據系統有限責任公司承接工程，其中有該公司科研、開發、實驗樣板間，利用該樣板間提供的條件（其中包括智能住宅的多種傳感器），可以節省現場安裝調試所需的硬件費用。
（4）本著節省的原則辦事情，由于合作單位、示范小區均在北京，而我們在哈爾濱，兩地的差旅費將要占科研經費的三分之一，我們利用北京德達數據系統有限責任公司提供給校方人員的食宿條件以及按每次出差要集中高效辦事的原則，使差旅費的花銷僅用原計劃的一半。
由于利用以上一些措施，使得該項目實際用費基本與國家科委撥款持平。
六、存在的問題
目前，國內沒有一個完整的智能小區規范，這為定位智能住宅的功能帶來一定難度，本專題對家庭智能控制裝置的功能是結合我國智能小區現狀及各種技術資料定位的，并且對每個家庭所配置節點數還有待進一步研究。
在本專題中，由于目前廚房設備的種類和數量的不可預測性，我們僅定義了兩個廚房設備，并對其進行一定的時序控制，對廚房設備數量及實時監控還需深入探討；家庭智能控制裝置對設備控制只局限于開關控制，對設備的進一步控制有待于進一步研究。
現在智能家電已被一些廠家生產，各種智能家電產品的標準因廠家的不同而不同，并且國家沒有固定的標準，這為將來將其集成在家庭智能控制系統中帶來一定的難度。
此外，由于家庭智能控制器所采用的各種元器件大部分是國外產品，無形中增加了成本價格。
自動控制論文:信息管理系統自動控制研究
【摘要】
這篇文章基于一個公司內部特定事務場所，從而提出關于管理方面的一些決策問題。對信息管理系統進行研究的時候，要能夠實現系統的自動化，這樣才能有效地解決實際生活中的一些問題。有了自動控制這一理念，對一些問題的效率以及出錯率都會大大的改善。在信息保存以及傳輸的過程中，也可以通過自動化這一方式使得信息傳輸變得更加快捷以及安全。
【關鍵詞】
企業管理系統；自動化；智能學習和智能決策
引言
當今社會，經濟在大步發展，而隨著經濟的發展也帶動了計算機技術以及網絡技術的發展。隨著計算機技術以及網絡技術的大步發展，企業的無紙化辦公管理系統已經成為了一個發展的主方向。這種現代的企業管理系統里面，已經深入到各個行業中，包括了各個行業的各個功能。從現代的理念來看，要想完善一個企業的管理系統，已經不單單只是做好一些常規的工作，而是要做好一些后續的補充工作。使它成為企業工作中的一個主體部分，而不再是一個輔助的作用。在工作中，運用企業管理系統來處理一些實際的問題，已經成為了一種很主流的工作方式。
一、企業管理系統的現狀以及發展趨勢
區別于以往的企業管理概念，現在的企業管理系統的功能范圍已經擴大了很多，已經不再局限于最初的一些信息數據的記錄和保存。當今社會經濟發展迅速，人們要處理的東西也越來越多，原有的企業管理理念已經遠遠不能滿足人們的需求。所以要不斷地對它進行更新，使它能夠更好的發展，從而滿足人們的需求。原有的企業管理系統，主要的作用就是對一些數據進行記錄以及保存，簡單的來說就是利用計算機代替原來一些需要人力進行的事務。但是這些事務是比較簡單的，遠遠不能達到管理這一水平，這也是早期的企業管理系統不能被大幅度的推廣開來的原因。而在現代，人們對企業管理系統有了更高的要求，不僅要能夠處理一些基本的信息數據等等，還要能夠對這些數據進行分析，從而得出一定的分析結果，并最終應用到實際問題中。現在企業管理系統已經被企業大規模的運用開來，主要是對一些數據的記錄以及數據記錄后期的一些分析。這對一個企業來說是非常有幫助的，可以節省大量的人力以及物力。
二、自動控制與智能學習
自動控制技術，在企業進行管理的時候起到一種輔助決策的作用。與智能學習一起，將企業中的一些數據轉化為信息，進一步的轉化為知識，從而能夠幫助企業的領導人做出一些明確的決策。而關于數據方面，也是非常復雜的，不僅包括企業內部的一些數據，還包括外部的一些供貨商、客戶的數據等等，這些都是要進行處理分析的。企業在進行數據分析的時候既要考慮自己內部的一些情況，還要考慮所處大環境中的一些情況。企業管理系統中的智能學習和輔助決策既可以這是一種簡單的幫助管理決策的操作方式，也可以被認為是一種高層進行業務運作的決策。其實，從本質上來講智能學習和輔助決策，并不是什么新的技術，它們只是將原有的企業管理系統進行進一步的深化而已。
1、在進行智能學習和輔助決策的時候，要將企業所涉
及的各個方面的信息都收集好，集中地進行管理及分析，最終得出一個結論。只有地將信息收集起來，才能使上層的決策者對這些信息有一個大概的了解，從而才能做出最正確的決策。在進行企業管理系統實施的過程中，必須要做到以下幾點，這也是能夠保障企業正常發展必不可少的步驟。
1）地收集數據
為了能夠保障智能學習以及輔助決策，首先要做的就是對數據進行收集。只有將信息收集好，才能進行后面的操作，否則一切都是空談。在進行這一步的時候，首先我們要將這些概念梳理清楚。信息，就是客觀事物中各種事物變化和特征的反映。他是一個普遍存在的東西，不僅存在于自然界，還存在人類的思維領域以及其他一些方面。如果不與其它東西結合，它本身是沒有任何意義的。但是一旦和其他東西緊密結合，它就會產生無限的意義，所以在使用它的時候，我們一定要考慮清楚怎樣合理的進行使用。只有我們真的理解了信息的意義，才能使得那些包含了信息的數據有了真實的意義。在進行數據的收集，也會遇到各種各樣的困難。及時個就是數據的真實性。因為很多數據在收集的時候要通過層層的分析，那么最終得到的數據并不一定是原始數據，所以它的真實性也就無法考證。還有就是很多數據是很多年前的，這么多年以來他們已經流失了一部分，這樣在進行分析的時候，就無法得到一個的結果。在對數據進行分析的時候，一定不能去對它進行修改，要保持它原來的樣子，這樣才能避免一些因為外力而產生數據錯誤在數據收集的時候，因為一些數據的缺失，工作人員會根據自己主觀猜想對它進行填補，這種方法也是不被允許的，會導致后期工作的一些失誤。第二方面就是在進行數據收集的時候，要把跟數據有關的一切信息都進行收集。一個數據的產生，可能是由多種因素導致的，這些因素都應該作出具體的分析，這樣就需要大量的人力物力以及一些專業的知識經驗等等。所以在進行這些數據收集的時候，會存在很大的困難。而隨著時間的改變，一些數據也在發生著變化，這種時間方面的因素也是要考慮進去的。而以往一些對數據分析慣用的模式，等于現在數據的分析，也是不適用的，也是要進行一定的更改的。這些方面的問題，在我們對數據進行收集分析的時候都是要考慮進去的。
2）構建合適的模型
在這數據進行分析的時候，單純的大量數據是沒有幫助的，一定要將數據進行整理，使它成為一個系統，在系統中對它進行一定的分析。現在對于大量信息處理的一個常用方式就是構建一定的數據模型，一個好的數據模型，能夠對全局產生很大的幫助。數據模型構建的是否合理，是否具有一定的擴容性，這些方面都對系統能否實行自動化起著決定性的作用。在進行數據模型構架的時候，不僅要具備專業的數據處理能力，還要具備一定的專業性知識，最重要的是要對實際運作中的一些事務有一個非常透徹了解。在將數據模型應用于實際操作中的時候，要邀請一些參與人員進行討論，提出一定的建議，根據實際的情況作出一定的調整。通常一個數據模型是非常復雜的，在進行分析的時候要把它分成一小塊一小塊的來看，這樣才能使它每一個流程都進行細化，最終能夠使得每一步都能夠分析好。在將每一步都做好的基礎上，再將它們融為一個整體，然后進行統籌處理。
2、對系統的實施
這里說的是eMRB系統，就是工程師在物料處理意見方面，使用了智能學習和提供輔助決策的功能。在進行物料處理方面意見輸入的時候，因為東西是有很多的，而且彼此之間的關系還是錯綜復雜的，要在一個短的時間內迅速地作出判斷，是一件很困難的事情。處理這件事情的時候，對每個工程師都是一個考驗，不僅需要他們具備非常專業的知識，還要他們有非常豐富的經驗。要運用這個系統對這些基礎信息作出分析，在分析它們之間的關聯性，列出各種各樣的可能，選擇出最有可能的三個選擇。而工程師要做的就是在其他一些輔助物件的幫助下，在這三個選擇中挑選出一個最合適的選擇。在進行此項工作的時候，要考慮一個關聯關系。在對于關聯關系的分析過程中，我們可以發現很多事物之間都是存在關聯的。所謂的關聯就是當一件數發生的時候，另一件也經常發生。而對于關聯分析的意義就在于，可以通過事物之間的關聯性，更快地發現那些有實用價值的關聯發生的事件。因為事物與事物之間是存在一定的關聯性的，用關聯分析的方法進行分析，就能更快地找出他們的共性，從而最快的找出一種合適的方法。也能根據當前的現有信息，最快的提出一種好的處理意見。
3、實施的經驗和模式分析
在進行整個系統的研究過程中，是需要一定的實例對它進行支撐的。模型公式，在每一次新的事務決策中，都為他們提供數據上面的支持。而在每一次事務結束時，也會提出新型的數據模型，這兩者是一種相輔相成的關系。在對模型實例進行總結的時候，如果不是在這個模型之中，那就要對這種事務進行具體的分析，讓它能夠歸納到模型中。當然在對模型進行分析以及實施的過程中，還要考慮一些突發性的情況。對于一些突發性事務，要用特殊的方式進行處理。也就是說處理突發性事務的時候，是不一定非要用到模型內的方式方法的。但是對于突發性事務的定義，也常常讓一些操作人員感到很困難。在新型的系統中，對于突發性事務的定義就是當這個事務事例結果，與超過80%的決策相沖突的時候，就認為它是一個特殊性的事例。在實際操作過程中，操作者也要根據一些實際的情況進行具體的判斷，選擇出最適當的方法。不能一味的依照模型所提供的方法對事務進行判斷，而要根據實際情況、根據自己原有的經驗做出最正確的判斷。
三、結論
雖然目前信息管理系統還存在著很多這樣那樣的問題，但是大部分的問題已經有了合適的解決方案，或者說已經找到了原因所在。隨著研究的深入，我們會將這些問題一一解決，也會使得這個系統變得更加完善，更加智能化。在解決公司的一些實際問題中，這個系統也會發揮更大的作用，這樣就使得公司在市場上的其他公司進行競爭的時候，能夠更具有競爭力。通過對系統的研究與開發，特別是他自動化方面的一些研究，讓我們更加明白為了在自動化方面有更好的發展，必須對它系統內部的一些方面做出一定程度上的改革。當將它運用于實際生活的時候，要根據生活中的一些情況做出相對應的調整，不能一味套用它的方式。在不久的將來，它必將會被更多的公司所采用，也會為更多的公司帶來經濟效益。
自動控制論文:照明自動控制技術創新
1.隨著科技的不斷進步，人民生活水平的不斷提高，自動照明控制技術已逐漸走入萬千的家庭之中。 該技術自20世紀提出以來，經不斷發展完善，已成為建筑、家居領域中的主流技術之一，許多國家紛紛將其列入照明技術的重點項目。采用自動照明控制系統的主要目的是節約能源，自動照明控制系統借助各種不同的“預設置”控制方式和控制元件，對不同時間不同環境的光照度進行設置和合理管理，實現節能目的，多種照明控制方式，可以使同一建筑物具備多種藝術效果，為建筑增色不少。自動照明自動控制系統不但能夠節約資源減少維護費用，改善照明質量，還可以實現樓宇自動照明控制。通過照明控制可以對建筑空間的色彩，明暗進行調整，創造出不同的意境和感觀效果，還能夠改善照明的環境，為人們工作提供健康、舒適的環境。可以預見，自動照明控制系統將會給我們提供更加美好的工作和生活環境[1]。 2.基本原理 從目前掌握的技術來看，與傳統照明控制系統相比較，自動照明控制系統采用主電源經可編程控制模塊后輸出供照明燈用電，燈的開關和調亮、調暗由可編程多功能按鍵面板控制，控制模塊與按鍵面板之間通過一條低壓控制總線相互連接起來。控制模塊和按鍵面板內部有微處理器，存貯器和控制總線的接口電路，它們處在低壓情況下工作，所有控制器和面板都可通過編程實現對各燈路的亮度控制，于是就可產生不同的燈光場景和系統控制的效果。此外，無線網絡的通訊功能，使得人們可以通過遙控器、電腦、PDA等多種方式來對自動照明系統進行控制。與傳統的照明方式比較，自動照明控制技術設計包含以下幾個部分：光源，燈具，核心硬件設計，通信設計及照明控制系統的執行機構。 通過對這這幾個部分的連接以及應用，來完成自動照明控制系統的研究和設計。利用先進電磁調壓及電子感應技術，對供電進行實時監控與跟蹤，自動平滑地調節電路的電壓和電流幅度，改善照明電路中不平衡負荷所帶來的額外功耗，提高功率因素，降低燈具和線路的工作溫度，從而達到優化供電目的[3]。 3.實現過程 所謂自動照明控制系統，其實就是根據某一區域的功能、每天不同的時間、室外光亮度或該區域的用途來自動控制照明。其中最重要的一點就是可進行預設，即具有將照明亮度轉變為一系列設置的功能。這些設置也稱為場景，可由調光器系統或中央建筑控制系統自動調用。在家庭內使用時，可以采用集成中央控制器的形式，并帶有一個觸屏界面[4]。 照明控制系統分為獨立式、特定于房間式或大型的聯網系統，在聯網系統中，調光設備安裝在電氣柜中，由諸如傳感器和控制面板組成的外部設備網絡來操作。聯網系統的優勢是可從許多點來控制不同的房間或區域。在家庭中，可以在靠近主進口的墻上安裝一個控制面板，以此作為多個房間的主控制點。 聯網系統還具有標準的串行端口，這樣就可以更容易地集成到中央控制器中。這些接口通常是雙向的，因此，中央控制器可以請求亮度變化然后確認操作。從照明系統得到的信息還可以用來確定電能消耗或在屋子空著時模擬將來的實際場景。獨立的調光器也可以通過紅外遙控器與中央控制器通信，但只能進行單向操作，無法確定請求的操作是否已發生[5]。 4.結論 自動照明控制方式不僅延長光源壽命，可以節省大量資金，而且大大減少更換燈管的工作量，降低了照明系統的運行費用，管理維護也變得簡單了。本次研究自動照明控制系統的主要目的是節約能源，借助各種不同的“預設置”控制方式和控制元件，運用可變程序控制器來實現對照明電路的自動控制，來達到對不同時間不同環境的光照度進行設置和多種照明控制方式。使照明不單純地為滿足人們視覺上的明暗效果，更應具備多種的控制方案，使建筑物更加生動，藝術性更強，給人豐富的視覺效果和美感。
自動控制論文:光伏發電有功自動控制方式及策略
大規模光伏發電集中并網后，光伏的波動性和“正調峰”特性對電網運行產生了嚴重的影響，光伏不同于常規能源的調頻、調壓、備用特性[1]。光伏的波動性、間歇性和“正調峰”特性所帶來的有功波動和不平衡量的調節，需要由系統中的常規能源機組承擔。大規模光伏功率波動，需要大容量的系統有功備用來平抑，這既不利于電網運行的經濟性，同時又產生了光伏發電集中接入后所帶來的潮流大范圍輸送、諧波、電壓波動和閃變問題，也嚴重影響了電網運行的安全和穩定[2]。從光伏發電并網后電網有功調度和控制角度來看，對光伏組件逆變器控制進行有功調節有較強的操作性。根據系統調頻的要求進行適當地有功備用分配，光伏發電參與系統的調頻會降低波動對系統頻率的影響，減少系統中常規能源機組對光伏發電出力波動執行有功補償量[3]，降低系統運行成本，從而更好地控制光伏發電并網成本，減小電網平衡壓力，在保障電網安全運行的前提下較大化消納光伏發電。 1控制模式及策略分析 1.1控制模式 根據光伏發電的特征，光伏發電有功控制只能采用2層控制模式，即調度端將控制指令下發至光伏發電站端控制系統，光伏發電站端控制系統通過啟停逆變器和調節逆變器出力的方式響應跟蹤控制指令，控制模式如圖1所示。 1.2控制策略 以較大化消納光伏發電為原則，常規能源調節容量不足時，調用光伏發電資源參與電網有功調節，為適應光伏發電發展不同階段的調節需求，考慮了多種有功控制策略[4]，如圖2所示。 1.2.1較大功率 控制曲線中相關時刻點的功率值為該光伏發電站的額定容量，確保光伏發電站出力保持較大出力跟蹤，不采取限出力措施。 1.2.2限制功率 調度端可在指定限制控制的同時，指定限制功率數值。控制曲線中相關時刻點的功率值為人工設置的限值。光伏發電站出力控制在設定限值以下。限值功率從切換時刻起，對以后的計劃值點修改為指定限值。當出現策略切換或計劃值無效時，切換到給定模式或取消控制，并改寫對應的下點計劃值，觸發式下發更新后計劃值。限制功率控制過程如圖3所示。 1.2.3按時段限制 調度端下發指定時段修改后的計劃曲線，光伏發電站跟蹤執行。相當于設置計劃模式的同時，將指定時段的計劃曲線修改為指定數值。同時也是對限制功率控制模式的擴展，將指定時段起點時間和終止時間的計劃值修改為指定值，時段結束后自動以一定斜率跟蹤到原始計劃，按時段限制控制過程如圖4所示。 1.2.4按日前計劃增減 調度端可在日前計劃基礎上指定日前計劃調整偏移量。相當于在原計劃曲線的基礎上，增量調整指定時段的計劃數值。可視作限制控制模式的延伸，光伏發電出力始終保持與較大可調出力固定偏差（限額）。按日前計劃增減模式的優點是在實時發電計劃制定中，對光伏留有部分有功備用，使光伏資源具有上調和下調出力的能力。按日前計劃增減控制過程如圖5所示。 1.2.5計劃跟蹤 調度端下發計劃曲線，光伏發電站跟蹤執行。控制曲線中相關時刻點的功率值為光伏發電計劃值，同時支持人工調整計劃，調整后的計劃曲線將按周期下發。在發電計劃曲線滿足實際運行需求的情況下，這種調節方式在實際運行中最為常用，也是最符合電網調度需求的一種控制策略。調度端根據發電計劃曲線選定控制策略，無需再進行任何操作，控制方式方便、實用。 2電網區域控制偏差的實時調度協調 大規模光伏發電并網后，為平滑光伏發電功率的波動，需要對發電計劃進行實時調整。常規機組在執行發電計劃時，由于機組爬坡率限制，實時調度中不足以跟蹤因光伏發電功率波動、大功率支援造成的聯絡線偏差，系統頻率問題仍需要系統中的常規機組執行自動發電控制（AutomaticGenerationControl，AGC）[2]。電網實際運行工況不同于計劃情況，在電網頻率恢復過程中，存在實時調度與AGC指令調節方向相反的可能性，在光伏發電計劃與實際發電偏差較大情況下，這種可能性出現概率和次數會明顯增加，影響電網調頻效果，同時增加了電網調頻難度。AGC承擔了較大的調節壓力，為保障AGC機組足夠的可調容量，在有功不平衡量調整結束后，實時調度逐步調整出力以恢復AGC機組調節容量。因此實時調度與AGC之間的協調，主要包括兩個方面：一是電網出現大幅度有功擾動、頻率恢復過程中，發生實時調度和AGC指令“反調”的協調控制；另一個方面是AGC調節過程結束后，實時調度與AGC互濟協調，使AGC可調容量恢復[3]。基于上述分析，實時調度發電計劃與AGC之間“反調”原因主要來自于發電計劃與實際出力的偏差及AGC調節能力的不足，要解決實際有功調度控制中反向調節帶來的資源浪費，減少光伏發電功率波動對電網的影響，一方面需要提高光伏發電計劃的制定水平；另一方面需要光伏發電參與電網AGC調節，與常規能源機組協調平抑電網功率波動帶來的影響。 3控制性能評估 光伏發電站有功控制實現方式不同于常規能源機組，同時光伏發電站有功控制主要采取限出力措施，受制于一次能源來源的間歇性和波動性，不具備上調節能力，因此針對光伏發電的控制性能，統計與考核方法與常規能源差別較大。調度端下發的計劃曲線是光伏發電出力上限值，光伏發電站應通過自身控制系統將全站出力控制在限值以下，以確保對電網運行的影響最小。為使統計信息能夠較好地反映光伏發電控制情況，在傳統火電機組有功控制指標統計方法的基礎上[3]，統計光伏發電控制精度和調節速率信息時，增加了控制帶寬統計，通過統計光伏發電控制精度、時段合格及調節速率指標，評估光伏發電控制效率。 #p#分頁標題#e# 3.1控制精度 考慮到光伏發電限出力調節，光伏發電出力低于計劃值為滿足電網調節要求，設定出力上限控制死區帶寬；以光伏發電站出力超過限值控制帶寬上限為不合格點，控制精度為控制偏差量與給定計劃值的比值。控制精度反映光伏發電在以5min為統計周期內，平均出力偏離限制功率目標的程度，當控制精度為時為光伏發電出力平均值，此值為下發計劃值。 3.2時段合格 控制精度雖然可以較好地反映光伏發電出力跟蹤計劃的效果，但是控制精度指標受計劃值來源影響較大。當計劃值能夠較好地反映光伏發電的實際出力情況，并且目標值在光伏發電的可控范圍內時，控制精度可以較好地反映實際控制效果。但是光伏發電只具備減出力調節能力，不具備升出力調節能力，綜合考慮光伏發電實際調節能力，需要其他指標作為基礎，以更好地評估控制精度指標。解決上述問題的方法是：增加時段合格指標。時段合格指標具體描述如圖6所示。當光伏發電出力平均值在目標出力的控制帶寬內及目標出力以下時，在5min控制周期內為時段合格。當5min出力平均值超過目標出力與控制帶寬之和時，為時段不合格。將控制精度和時段合格兩項指標結合起來評估光伏發電的實際調控效果。時段合格是光伏發電控制的基礎指標，是控制精度評估的基礎。光伏發電首先滿足時段合格指標，根據調度下發限值，保障光伏發電出力不超過給定值上限的控制帶寬，減小對電網潮流和輸電斷面的影響。此時控制精度才具有意義，當滿足時段合格指標時，利用控制精度可以評判光伏發電有功調控效果。 3.3調節速率 調節速率衡量光伏發電降出力調節能力，以模式切換到限制功率作為統計時段起點，利用調節容量和調節時間計算得到光伏發電降出力調節速率信息。考慮到光伏發電不具備上調節能力，調節速率計算僅計算光伏發電的下調節速率。同時調節速率計算開始條件為：控制模式切換為限制功率模式，并且光伏發電實際出力高于目標出力與控制帶寬之和時，此時開始統計調節速率；當光伏發電站實際出力進入目標出力控制帶寬時，統計此時的調節速率信息。光伏發電計劃跟蹤效果性能統計功能，以時段合格為基礎，控制精度和調節速率為評估內容，實現對光伏發電控制能力的綜合考核評估。 4閉環控制 由于光伏發電下調節的特性，按時段限制與計劃跟蹤是光伏發電有功自動控制的主要方式。為了驗證光伏發電有功自動控制策略的可行性，結合光伏實際發電情況，選擇寧夏電網內典型光伏發電站進行了閉環控制操作。 4.1按時段限制 按時段限制控制策略閉環驗證選擇的典型光伏發電站情況：光伏發電站裝機容量為：20MW；IDS500kW的光伏逆變器40臺；光伏發電出力調節范圍從14.76MW下調至10MW。閉環控制過程記錄如圖7、圖8所示。根據圖7閉環調節曲線顯示，在按時段限制策略控制下，光伏發電站能夠很好地跟蹤執行調度控制指令。由圖8閉環調節精度曲線可以看出，光伏發電站在跟蹤執行調度控制指令的同時，保障了較高的控制精度，整個控制時段內，平均控制精度為91.42%。 4.2計劃跟蹤 計劃跟蹤控制策略閉環驗證選擇的典型光伏發電站情況：光伏發電站裝機容量為20MW；IDS500kW的光伏逆變器40臺；閉環控制過程記錄如圖9、圖10所示。圖9閉環調節曲線顯示，在計劃跟蹤策略控制下，光伏發電站能夠很好地跟蹤執行調度控制指令。由圖10控制調節精度曲線可以看出，光伏發電站在跟蹤執行調度控制指令的同時，保障了較高的控制精度，整個控制時段內，平均控制精度為87.11%。 5結論 通過對光伏發電站的實際閉環操作，驗證了光伏發電有功自動控制技術的可操作性，同時通過啟停逆變器和調節逆變器出力的方式可以較好地跟蹤調度調節指令，并且能夠控制較高的調節精度。（1）對光伏發電有功自動控制技術的研究分析，以及對閉環控制操作成功實現，豐富了電網對于光伏發電的控制手段，提高了電網應對大規模光伏集中接入帶來的調頻、調壓及潮流大范圍輸送等安全穩定問題的解決能力。（2）為進一步深入開展光伏發電有功自動控制技術研究，廣泛推廣光伏發電有功自動控制應用積累了寶貴經驗。（3）為建設“電網友好型”光伏發電站、促進光伏發電產業健康有序發展提供了關鍵技術支撐。
自動控制論文:差異化策略下的自動控制課程設計
一、差異化教學策略應用于課程設計
1、差異化教學思想
差異化教學策略是一種先進的教學模式，為我們解決自動控制課程設計教學實踐中出現的上述問題提供了有力幫助。美國著名教育學家湯姆林森指出，“差異教學方式將學生的個體差異視為教學的組成要素，教師根據學生的準備水平、學習興趣和學習風格設計教學內容，以適應學生之間的個別差異，從而最終促進每個學生的成長與進步”。差異教學以學生個體為中心，強調人的自主性、整體性和獨特性，與我國傳統的因材施教教學思想有相通之處。針對自動控制課程設計教學中的問題，我們借鑒差異化教學思想，提出一種基于差異化教學策略的自動控制課程設計新模式。該模式不但使得課程設計任務和內容具有層次化差異化，滿足學生個體差異發展的需要，提高學生參與課程設計的積極性和主動性;并且，結合課程設計本身的特點，我們對差異化教學策略進行拓展，采用差異化的實驗對象和多樣化的課程設計手段，提高學生課程設計中的獨立性，增強學生理論聯系實際的能力。
2、課程設計任務的差異化
在差異化教學策略的指導下，課程設計的具體任務和教學內容應該體現出明顯的層次性，從而滿足不同能力學生學習的需求。因此，我們把課程設計實驗內容分為如下三個層次。
(1)基礎型實驗—主要包括實驗裝置的機理建模、基于實驗曲線的辨識建模、裝置物理模擬和控制系統構建等;
(2)綜合型實驗—是課程設計的主要工作，該部分內容包括Matlab控制系統工具箱的使用、PID控制器的設計、控制器參數變化與根軌跡的關系、串聯校正技術、控制系統的能控能觀性分析和狀態反饋控制器的設計等;
(3)提高型實驗—其目的在于提高學生對自動控制系統的綜合研究能力，包括最小拍控制器設計、純滯后系統構建與控制和基于觀測器的狀態反饋控制等。
3、課程設計實驗對象的差異化
(1)不同的實驗裝置—在有限的實驗室裝置中，為每組學生隨機指定不同的雙容水箱裝置，不同裝置的物理參數有一定差別，必然會帶來不同的被控對象數學模型。
(2)不同的裝置參數—在同一套實驗裝置，為每組學生設置不同的水箱出口擋板閥開度，從而使得每組學生測試得到不同的實驗對象數學模型。
(3)不同的裝置工作點—要求學生設置不同的工作點，雙容水箱系統本身為非線性系統，選擇不同的工作點會導致不同的近似線性模型。雖然所有學生均針對雙容水箱實驗裝置建立二階被控系統作為實驗對象，但是以上三種措施使得學生面臨不同參數的二階實驗對象，做到實驗對象相似而不相同。因此從根本上避免了設計方案和實驗結果的雷同性，可以有效促進學生獨立自主創造性的開展課程設計工作。
4、課程設計實驗手段的多樣化
針對學生無法有效聯系控制理論與工程實際的問題，采用控制理論分析、數字仿真分析與實驗測試驗證多種不同實驗手段相融合的課程設計模式，學生課程設計過程中做出的每條實驗曲線，教師都要求其應用控制理論進行解釋分析，同時通過Matlab控制系統工具箱進行仿真對照。教師在課程設計中學生發現問題時不應直接解答，而是有意識引導學生結合理論概念進行思考分析，進一步利用Matlab仿真平臺驗證想法，并在模擬實驗箱上進行測試，從而真正獨立自主的發現問題、分析問題和解決問題。教師針對學生的問題，幫助其總結歸納分析，提煉使用控制理論分析解決實際控制問題的思路和步驟。
5、課程設計考核方式的綜合化
自動控制課程設計的考核，不但要測評學生的最終實驗報告，更重要的是要考查學生的課程設計過程和平時表現。因此課程設計成績評定過程中采用綜合化考核方式，平時表現、成果檢查與總結報告按照一定比例(如3:4:3)構成課程設計成績。
二、結語
近三年來，我們將上述差異化教學策略應用于自動控制課程設計的教學實踐之中。教學過程中，每組學生分配到不同編號的實驗裝置，每個實驗裝置設置不同的參數，學生任意選擇工作點，每組得到不同的實驗結果，這樣就使得學生必須獨立自主的進行課程設計。學生實驗所有得到的曲線都要進行理論分析和仿真對比，尤其是對于實驗結果與仿真結果差異較大的曲線，學生必須給出自己的解釋。這樣就使得學生必須認真對待每一個實驗任務，也使得學生必須思考如何用控制理論來解釋實驗現象，將理論與實踐相結合。教學實踐的最終結果表明，這種課程設計模式很好的提高了學生的課程設計積極性，使得學生能夠積極的思考如何將課堂理論與實驗結果相融合。
作者：鄧曉剛 楊明輝 王樹斌 單位：中國石油大學( 華東) 信息與控制工程學院
自動控制論文:自動控制課程設計改革與實踐
1創新課程設計的內容
1.1實驗平臺的構建
為了滿足學科素質教育的基本要求，以提高學生對專業的綜合認知水平為教學目的，我校構建了具有實用性和開發性的課程設計實驗平臺，歸納起來主要有以下3種模式。
(1)基于Matlab的計算機控制仿真實驗平臺。
Matlab軟件具有強大的繪圖和運算功能，是控制系統中計算機輔助設計與分析的一個平臺。將Matlab與自動控制原理課程設計相結合，實現了對傳統教學模式的創新。作為自動化專業的學生，很有必要學會應用這一強大的工具，并掌握利用Matlab對控制理論內容進行分析和研究的技能，以達到加深對課堂上所講內容理解的目的。另外我們希望通過使用這一軟件工具把學生從煩瑣枯燥的計算負擔中解脫出來，而把更多的精力用到思考本質問題和研究解決實際生產問題上去。因此，我們設計了以下基于Matlab的實驗：控制系統的時域分析，頻域分析，根軌跡分析，超前、滯后校正等設計實驗。這些實驗要求學生掌握基于Matlab/SIMULINK的控制系統設計與分析的基本方法，編寫M程序或畫SIMULINK仿真圖。如實驗中在討論基于根軌跡的校正方法時，為了使學生能夠觀察到添加開環零、極點對閉環系統的影響以及系統動態響應發生變化的情況，在Matlab中進行仿真實驗，使學生能夠更容易加深對根軌跡校正方法機理的理解。此實驗方式方便靈活、教學成本低，拓展了學生的思維，有利于訓練學生對復雜控制系統分析與設計的能力，同時還激發了學生的學習興趣。
(2)基于實物物理對象系統的實驗平臺。
很多學生在學習過程中都會有這樣一個很困擾的問題：通過本課程的學習可以做什么？針對這樣的問題，同時為提高學生對專業的整體認知水平，設計采用實際物理系統進行實驗。本課程設計實驗三——“隨動控制系統的靜、動態性能指標及系統校正”中，設計了一個小功率的直流發電機與電動機組成的控制系統。實驗設備有：XSJ-3(或XSJ-2)型小功率直流隨動系統學習機；直流穩壓電源(用于XSJ-3型)；超低頻長余輝示波器；數字萬用表；超前網絡板(用于XSJ-3型)。此實驗與實際系統相當接近，雖然該課程設計的被控對象只是一個小型的控制系統，但是此控制系統具體、形象、直觀且具有針對性及實用性。通過這樣一個完整的課程設計實驗，學生會對本專業具體的工作流程和研究方向有明確的認識，對自己所學專業知識的掌握程度有清晰的了解，增強了學生對自己實際專業能力的信心。
(3)計算機仿真實驗和實物實驗相結合的實驗平臺。
在數字仿真環境中增加實物環節，針對計算機數字仿真系統及實物系統的特點，實物部分采用模擬實驗箱，通過運算放大器、電容、電感、電阻等模擬元件搭建電路實驗平臺。仿真部分采用CAE2000軟件搭建系統控制框圖，如串聯校正、狀態反饋等復雜系統，既能夠充分利用CAE2000中良好的圖形界面接口，又能快速有效地搭建實際控制系統模型，還可以設計和修改控制率及控制參數來完成實驗。本課程設計實驗五——“頻率特性測試”中體現這種實驗模式。一階慣性環節由模擬機實現，正弦信號源由D/A接口輸入到模擬機，模擬機輸出信號由A/D端口輸入到計算機，通過CAE2000軟件顯示并打印曲線。這種實驗模式綜合了數字仿真與實物對象的特點，不僅鍛煉了學生的動手能力，而且能將理論知識應用到實際系統，還便于學生以各自認知能力探索新領域和構建新知識。
1.2實驗內容的組成
我校自動控制原理課程設計實驗的內容主要分為兩大類：基于Matlab的計算機輔助設計實驗和綜合設計性實驗。基于Matlab的計算機輔助設計由7個實驗組成：控制系統數字仿真實驗，控制系統的時域分析、控制系統的頻域分析、控制系統的根軌跡分析、控制系統的校正、離散控制系統分析、非線性系統分析。綜合設計性實驗包括5個實驗分別為：典型環節的電模擬及其階躍響應分析，隨動系統的開環控制、閉環控制及穩定性實驗，隨動控制系統的靜、動態性能指標及系統校正，控制系統頻率特性分析，頻率特性測試。在此基礎上，增加了先進控制理論設計實驗。由于我校以電力行業為背景，結合專業特色，突出工程背景，指導學生進行先進控制理論實驗設計，以電力系統實際模型為例，進行同步發電機的勵磁系統的課程設計與分析，采用先進控制理論中的新方法進行優化控制，如模糊PID。目的在于培養學生綜合考慮問題、分析問題及解決問題的思維方式，鍛煉學生的實踐與創新能力，提高學生將控制理論知識應用于解決實際問題的能力，為今后進行實際系統的自動控制打下了良好的基礎。
1.3實驗教學方式的創新
傳統的實驗教學方式是主講教師首先通過對實驗設計的基本原理、實驗過程步驟、實驗儀器設備的使用方法等內容詳細的講解，然后學生按照教師講解的內容按部就班地進行操作并完成實驗。學生雖然能夠快速完成整個實驗，但這種傳統“填鴨式”和“灌輸式”的教學實踐會導致學生的惰性學習，缺乏主動思考，實驗效果大打折扣。我們采用“啟發式”和“引導式”的互動教學模式。在做實驗前，讓學生自己提前預習實驗內容，查找資料，自己動手做實驗。在實驗過程中，教師只起引導的作用，分析總結，適時調控引導學生思考，學生便成為整個實驗的主體，自由討論問題。如果沒有達到設計指標的要求，學生需要對系統及設計過程進行詳細的分析直到查找出原因，并能從失敗中總結出經驗。鼓勵學生與教師之間、學生與學生之間的相互交流與討論，在討論中能夠深化自己的知識，對理論和實際問題能有更清晰的認識，達到知識之間的相互轉化、學以致用的目的。學生在一定程度上由惰性學習轉變為積極創新性學習，調動了學生學習的積極性，提高了學習效率。
2創新課程設計的教學體系
在實踐過程中，采用多層次培養、開放式指導、多元化考核體系的創新實踐模式。
2.1多層次培養
考慮到學生自身的基礎以及能力的差異，把課程設計題目的難度分為“難、中、易”三個層次，對不同層次學生的具體要求標準不同。如基于仿真和實物實驗平臺的綜合設計實驗定為難度系數較大的課程設計，基于復雜實物系統實驗平臺的綜合設計實驗設定為中等難度，僅利用Matlab軟件進行仿真的實驗定為較為簡單的課程設計。這種培養模式既能為稍差的學生提供鍛煉的機會，又能為好的學生提供發揮潛能的平臺。
2.2開放式指導
開放式指導模式是指導教師給出課程設計題目之后，學生根據自己的實際情況，自由組隊，自主選擇題目。在布置課程設計的任務時，教師只簡單介紹題目設計的要求、要達到目的，具體實施的方案由學生自己選擇確定。鼓勵學生獨立查閱資料，分析解決問題，最終完成課程設計的任務。這種指導模式有利用達到課程設計的目的。
2.3多元化考核體系
考核雖然不是學習的最終目的，但是合理的課程考核體系是提高教學水平、調動學生學習積極性的重要環節。傳統的考核體系指學生的成績主要依賴于學生的實驗報告內容的完成程度及書寫的整潔性來決定，該成績評定方式存在一定的片面性，不利于對學生的綜合評價，達不到良好的測評效果。結合多層次培養模式，將成績的評定與課程設計題目的難易程度相聯系，不同難度的題目設置了不同的成績上限，最終的成績采用分級評分，如、良好、及格和不及格。實施多元化的考核方式，教師根據學生平時表現、完成課程設計的質量、創新內容及最終答辯結果做出綜合評價，給出的考核成績。通過這4個方面的綜合考核，教師可以比較地掌握學生的實驗操作能力、觀察分析能力和創新思維能力，從而對每一位學生給予綜合評定，這種考核方式在很大程度上激發了學生學習的積極性。
3課程設計改革的成效
通過近幾年課程設計實驗的改革和實踐，我校在教學建設及教學效果方面取得了顯著成績。一方面，自動控制原理理論課程設計的教學內容、教學方式及實驗環節的不斷更新，自主開發的實驗設備“CAE2000控制系統輔助教學軟件”已經廣泛應用于實驗教學中，此系統獲得河北省教學成果二等獎，創建了省級精品課程，進行了大量的教學建設和改革工作，獲得了豐碩的教學研究成果；另一方面，創新的教學內容，激發學生的學習興趣，使學生積極參加控制領域的科研課題研究，學習前沿知識，拓寬視野，不斷提高認知水平及自主學習能力。改善的實踐教學模式，不僅提高了學生對實際系統分析、設計、研發方面的工程實踐能力，而且培養了學生的創新意識，使華北電力大學自動化及相關專業的學生獲得更扎實的理論基礎，更寬的知識面，更強的實踐創新能力。學生積極參加全國大學生電子設計競賽、機器人競賽、智能汽車競賽等各種競賽和科技活動，并取得了成績。
4結束語
通過對自動控制原理課程設計的改革與實踐，構建了具有先進性、多功能性及實用性于一體的課程設計實驗平臺；基于創新教學理念，提出了多層次培養、開放式指導及多元化考核體系的創新課程設計的教學模式，使學生對該專業有明確的認識，達到了學生對所學自動控制課程知識的綜合實踐的目標。通過長期的實踐，學生主動思考、主動參與的積極性有了很大的提高，動手實踐的能力得到鍛煉，取得了良好的教學效果。要提高教學效果、增強學生綜合能力還需要各方的不斷努力和探索。教師在教學中需要不斷的學習教育理論，積極探索教學方法，不斷提高自身素質才能培養符合專業培養目標及社會需求的人才。
作者：孫建平 郭曼利 單位：華北電力大學控制與計算機工程學院