控制设计论文

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控制设计论文范文第1篇

1.1典型合闸回路及缺陷

中小型变电站的联络线路两侧都装设油断路器。对于35KV、10KV油断路器的控制，典型设计是在电站側装设同期装置，在变电站側只设普通合闸回路，普通合闸回路的原理如图1所示：操作控制开

关SA，其②-④触点接通，经过防跳继电器的常闭触点KM2和断路器的常闭触点DL，接通合闸接触器线圈HO，使断路器合闸。这种设计简洁，常为工程设计人员所采用。在具体操作中，按先合变电站側断路器、再合对側断路器的操作顺序进行。但在小水电系统网络中，因受地形、容量等技术条件的限制，建设不甚规范，特别是有些联络线路上还接有负载，当出现某种故障造成变电站側油断路器跳闸，此时的对側断路器可能还在合闸位置，如要对联络线路进行合闸，因不知对侧是否有电，必须等到调度命令或接到汇报后才能进行操作，加至有些地段通讯不畅，经常耽误时间，影响工农业生产用电；由于典型回路本身不能检测线路是否有电压，又无防范不规范操作的技术措施，如果误操作SA发出合闸命令，就会造成非同期合闸事故，给人们生命财产带来重大损失。

1.2改正后的合闸回路

为了防止事故的发生，对原典型合闸回路进行了如下改进（见图1中虚线所示）：即在线路电压互感器二次側增设一只电压继电器KV，用以检测线路电压，并将其常闭触点KV1串入本站油开关合闸回路中。当线路有电压时，就是误操作SA发出了合闸命令，因KV1触点断开了合闸操作回路，无法启动合闸接触器，达到了防止非同期合闸的目的。同时，考虑到联络线路的可靠性，在KV1触点两端设计并联一连接片LP，以便该电压继电器检修或需该线路供给变电站负荷时好操作。正常情况下，连接片LP处在断开位置。

还将电压继电器的常开触点KV2与合闸位置继电器HWJ的常闭触点（或跳闸位置继电器TWJ的常开触点）串联，以接通“线路有电压”光字牌的信号回路，当断路器在断开位置，线路有电压，该光字牌亮，提醒运行人员不得进行合闸操作。在信号回路中，串联跳（合）闸位置继电器触点的作用是为了在该线路运行时断开光字牌，以免光字牌长期带电。电压继电器KV可选DJ—121型，继电器校验方法与其他电压继电器相同。

2水电站压力装置的控制回路改进

2.1典型油压装置自动回路及缺陷

调速器、高低压气机等是水电站中常见的压力设备，在油（气）装置的自动回路中，一般采用电接点压力表(如YX—150型)来反映油（气）罐中压力的变化，进而控制油（气）泵电机。压力表上可设置上、下两个值限，上限用红针指示，下限用黄针指示，实际压力值用黑针指示。油压装置自动投入的动作过程如图2所示：

当压力罐油压降到压力下限时，压力表黑针与黄针接触，即触点YLJ1

闭合，使中间继电器1KA动作并自保持，因转换开关SA在自动位置，其②-④触点接通，启动接触器KM，使电机接通电源，带动油泵向压力罐打油，压力逐渐上升，当到工作压力值上限时，压力表黑针与红针接触，即上限触点YLJ2接通，使中间继电器2KA动作，断开1KA的自保持回路，油泵电机自动停止工作。对于这种典型设计，压力表的上、下限触点一直串在控制回路中，并带有相应负载，特别是在启动和停止过程中，压力变化呈波动状态，使触头抖动不已，无法可靠接触，常常生火花，由于压力罐补压（气）是通过自动回路完成的经常性的工作，压力变化频繁，使压力表的触头接触也相应频繁，从开始的产生火花，到逐渐烧坏触头（或触头粘连），继而造成压力罐压力消失，严重影响了机组的安全运行。

2.2改进后的控制回路

为了克服上述设计中存在的问题,对典型电路进行了如下改动(见图2中虚线所示):即在压力下限回路中串联一个接触器KM的常闭辅助触点KM1,当压力罐压力下降到压力下限时,压力表下限触头YLJ1闭合,通过常闭辅助触头KM1起动1KA并自保持,使接触器动作,启动油泵打油;尽管在油泵电机启动之初,压力出现波动,YLJ1触头发生抖动,但由于在此回路中已串入了接触器常闭触头KM1,接触器动作后立即断开了此回路,此时的下限触头无需承担任何负载,避免了触头的烧坏;又在压力上限回路中串联了接触器的常开辅助触头KM2,当油压力达到上限值时,随着2KA的启动,使接触器失电返回,其常开辅助触点KM2立即断开压力上限回路。不管在这个过程中压力如何变化，压力表的上、下限触点YLJ1、YLJ2总在回路不带负载的情况下抖动，避免了负载过程中电火花对触头的损坏，提高了安全运行的可靠性，同时也减少了因油压装置失压而造成的运行成本。

控制设计论文范文第2篇

【关键词】园林工程；造价控制；投资决策；设计阶段；艺术性。

0前言

园林绿化工程造价是指为建设一项园林绿化工程，在土地市场、设备市场、技术劳务市场以及承包市场等交易活动中所形成的园林绿化建设工程价格。园林绿化工程造价是项目决策的工具，是制定园林绿化投资计划和控制投资的有效工具，也是落实园林绿化建设资金的依据，同时也是评价园林投资效果的重要指标。园林绿化工程造价管理包括两方面内容，一是园林绿化建设工程投资费用管理，一是园林绿化工程价格管理。下面，我们就对当前园林绿化工程造价存在的问题进行了分析，并就如何控制园林绿化工程造价谈几点看法。

1.投资决策多由行政拍板缺乏科学性经济性

由于园林绿化工程多属市政公益工程，大多由政府投资建设，其实施的好坏会对园区功能和日常生活产生深刻的影响。但由于部分地方的长官意识作崇，在进行项目可行性研究时，缺乏科学严谨的工作态度，更别提广泛调查研究、多方案比选了，而是由一些领导拍板定案，靠人脉关系取胜，一些技术先进、功能可靠、经济合理的建设方案得不到重用。在这种情况下，要做好工程造价的控制就十分困难。

2.讲求艺术性与投资金额控制的矛盾

因园林绿化工程具有艺术性、方式多元化、衡量尺度不一等特征，实用性弱于美学需求，所以设计师作品真实意图的表达很容易因投资人设计任务书的局限性受到禁锢。由于目前园林设计方案未完全进入招投标市场，存在不透明性，设计师的作品过度依赖投资人狭隘的观点和错误的信号，设计主体思想缺乏统一，导致最优化、最合理、最科学的设计方案被人为肢解，只考虑作品的标新立异、方案的奢华和惟美，无暇顾及经济技术问题，最终造成园林绿化项目的投资成本不断递增，投资金额与建设成效无法成正比。

3.精通造价的人员奇缺导致园林绿化工程造价不合理

相对其他城市公共基础设施建设，城市园林绿化建设投资金额相对较少，有限的市场份额使得设计队伍建设进退两难，设计单位在有限的设计业务中很难在专业划分及阶段分工上花更多地精力去设置细化。园林设计队伍中部分设计人员不熟悉本专业的概预算定额、建筑材料市场价格，而预算人员对工程技术问题往往不太熟悉，同时受市场份额和企业运作人力资源承受能力的影响，园林工程在具体专业分工上又不够细化，专业技术力量上在设计阶段的分布存在严重缺位或配置不合理，导致设计阶段造价控制不严或造价失控。在具体造价实施中，园林绿林项目设计费的多少取决于工程总造价的高低和建设面积的大小，致使有的设计单位为了追求利润，盲目扩大工程规模和提高单位面积建造成本，特别在绿化苗木中使用大规格苗木，增加苗木种植密度，过多采用珍稀名贵植物，非常奢侈地使用昂贵的建筑材料，超强度地进行非常规建筑设计等，从而人为地提高了工程造价。

4.设计前期调查工作不到位导致造价控制难度加大

其一，城市园林绿化工程多为城市配套工程或在地质条件较为恶劣的山峦、崖壁、滩涂、滨水区等进行建设，其城市地下管网、地质水文、周边环境、服务对象等都直接影响工程建设成本，前期调查的环境基础资料不到位直接影响造价控制。

其二，园林绿化工程不仅具有感官休憩功能，更重要的是体现一种精神意境、历史文化底蕴和人文气息，所以设计前必须认真地对当地的历史脉络、风土人情、地方特色进行翔实地调查研究。如果前期调查不够深入，也会影响园林绿化设计的正确定位，使设计主题偏离，导致设计阶段造价无法把握和工程施工阶段造价无法控制。

5.搞好园林绿化造价控制的措施

5.1要多角度地科学决策，推行招投标机制，形成投资最高限额

园林绿化工程设计通过公开、公平的招投标竞争，能促进设计单位自觉按设计要求提交实用、安全、经济的设计方案。在评标过程中，引入价值工程分析方法，按各评价指标的重要程度分配权重，可选择出最优设计方案，有利于工程投资的控制。同时，应积极推行限额设计。限额设计是按照批准的可行性研究报告及投资估算控制设计，在保证使用功能的前提下，各专业按分配的投资额进行设计，以使总投资不被突破。在推行限额设计中，依靠技术创新控制工程造价是最有效的手段，提高初步设计概算的精确度，使之成为设计阶段控制造价的依据，是对投资估算的第一次细化；设计人员和工程经济人员要密切配合，应用价值工程原理，做好多方案的技术经济比较，力争用最低的成本，实现工程项目的必要功能。

5.2对园林绿化设计方案进行公开评审、论证、公示以控制造价

设计信息后，建设单位首先应组织专家、相关技术人员、相关部门及主管领导对收到的设计方案进行评审，通过技术比较、经济分析、效果评价，力求选择经济合理条件下确保使用功能，在满足使用功能条件下追求造型美观，确定以最少的投入创造最大的经济与社会效益的设计方案为中标方案。同时对入选方案和中标方案进行公示，听取社会意见。

5.3加强设计变更管理，实行限额动态控制

在园林工程建设中设计变更是不可避免的，如果在设计阶段进行变更，修改图纸即可，若在施工中进行变更，必将造成投资方重大的损失。该情况园林绿化工程建设中表现尤为突出，例如投资方为了达到立竿见影的建设效果或者施工方为了弥补在投标过程中因不平衡报价损失而采取更改设计的办法（增加综合报价较高的苗木的种植密度、加大苗木规格、更改苗木品种等），使工程的整个投资造价飚升。倘若进行限额设计，实行限额动态控制，在方案及施工图经济合理的前提下，人为要求进行设计变更的行为将大大减少。

5.4加强园林绿化工程实施阶段的造价管理

在园林绿化工程项目的实施阶段，工程预、结算审核方面的控制及管理可分为三个阶段：招标管理阶段、施工管理阶段和结算阶段。在招投标管理阶段中，招标文件应对工程造价的计价方式、定额及费用的取定、增加工程的结算方式等有明确规定。项目实施阶段，必须要按照合同办事，树立法律意识，做好各项资料的记录和收集工作，全面履行合同内容，有效地控制工程造价。提供的工程量清单，要按照国家或地方颁布的计算规则即统一的工程项目划分方法、统一的计量单位及统一的工程量计算规则，根据设计图纸计算并予以统计、排列，从而得出清单。对工程量清单中的工程项目应具有调试的概括性，条目要简明，同时不能出现漏项、错项，应保证计价项目的正确性。要将不同等级要求的工程区划分开，将情况不同、可能要进行不同报价的项目分开。这就要求清单编制人员在编制时，认真研究设计图纸，分析招标文件中所包括的工作内容及不同的技术要求，熟悉所有工作的程序，并且要认真勘测现场情况，尽是预测在施工中可能遇到的情况，对将要影响报价的项目予以划分。另外，因为工程量清单中计算出的工程量为不完整工程量，考虑建设单位的利益，应明确中标价中的综合单价为不变价，工程量清单的数量按实际施工实做实计。

5.5控制材料用量，合理确定材料价格

在工程造价的控制中材料价格的控制是主要的，材料费在工程中往往占有很大的比重，一般占预算费用的70%，占直接费的80%左右。因此必须在施工阶段严格按照合同中的材料用量控制，合理确定材料价格，从而有效地控制工程造价。市场经济为材料的供应提供了多种渠道，而且材料品种价格繁多，造价管理人员应密切注意市场行情，随着工程进展情况深入现场、市场，掌握第一手的施工情况及材料信息，为竣工决算提供有力的依据。

5.6严把变更关，将园林绿化工程预算控制在概算内

在园林绿化施工中引起变更的原因很多，如工程设计粗糙，使工程实际与发包时提供的图纸不符；当前市场供应的材料规格标准不符合设计要求等，这些问题的产生给工程造价留下活口因素。所以在施工过程中，必须严把变更关，严禁通过设计变更扩大建设规模，提高设计标准，增加建设内容等，最好实行“分级控制、限额签证”的制度。对必须发生的设计变更，尤其是涉及到费用增减的设计变更，必须经设计单位代表、建设单位现场代表、监理工程师共同签字，而且应尽是提前实现这类型变更，减少损失，因为已完成或部分完成的工程内容还需拆除，势必造成重大变更损失。为此，应指派工程造价管理专业人员常驻施工现场，随时掌握、控制工程造价的变化情况。

5.7严格现场签证管理，掌握工程造价变化

在施工过程中，建设单位要加强现场施工管理，督促施工方按图施工，严格控制变更洽商、材料代用、现场签证、额外用工及各种预算外费用，对必要的变更，应做到先算账，后花钱，变更一旦发生就及时计算因工作量变更而发生增减的费用，随时掌握项目费用额度，避免事情积压成堆，对工程造价心中无数。建设单位的现场代表要督促施工方做好各种记录，特别是隐蔽工程记录和签证工作，减少结算时的扯皮现象。许多工程就是由于现场签证不严肃，给工程结算带来非常大的麻烦，导致相当大的经济损失，因此严格现场签证管理，是施工阶段控制工程造价的关键。

5.8加强结算管理，严格把好审核关

在工程竣工决算时，审核人员应坚持按合同办事，对工程预算外的费用严格控制，对于未按图纸要求完成的工作量及未按规定执行的施工签证一律核减费用；凡合同条款明确包含的费用，属于风险费包含的费用，未按合同条款履行的违约等一律减费用，严格把好审核关。对工程量的审核应根据施工承包合同要求，对施工过程中出现的设计变更、现场签证等进行审核，不能多算或不按规则计算，在要求施工企业报送相应的工程计算式和材料用量明细表的同时，造价管理单位也要编制一份完整的结算书和材料用量明细，这样比照审核，才能做到客观、公正、合理，准确进行计量审核。其次，在结算审核中，还应注意审核项目的单价、结算书中分项的正确性及程序及准确性，结合现场的实际情况分析计算。

6.结语

园林工程设计阶段的造价控制管理，涉及面广、环节多，相应的外部环境还不成熟，要做好这项工作应从规范行业做起，在政府有关部门的支持下加强管理，科学引导，使广大园林工作者充分认识到设计阶段造价控制管理的重要意义。

【参考文献】

控制设计论文范文第3篇

安全是机械设计面临的重要问题之一，同时安全也是伴随人们的生产生活而产生的，安全是机械设计的基本要求和前提，机械设计中自动化设备的安全性控制管理需要从不同角度进行处理，确保安全管理能够落到实处，保证机械设备控制管理能够符合机械控制管理的预期。机械设计过程中设备安全研发团队需要综合考虑各种机械安全因素，通过对生产需求的全面调研，全面优化设备的安全生产线，提高对设备的安全性管理，为机械设计创造良好的设备安全管理环境。机械设计自动化设备安全控制要从设备管理角度出发，对机械设计中的安全风险进行全面的评估，保证机械设备安全性设计工作能够得到顺利的开展。

2机械设计自动化设备安全风险评估

2.1机械设计自动化设备安全评估的基本模式

机械设计自动化设备安全评估要从一系列逻辑控制管理出发，不断进行机械设计优化，让机械设计自动化设备能够符合安全评估的基本要求，对风险评估的各种模式进行分析，对自动化设备的安全控制会产生积极的作用，通过对安全设备进行全面的分析和管理，提高安全设备的综合控制和管理水平[1]。机械设计自动化设备安全控制需要按照国家相关标准积极开展工作，保证各项工艺能够在设备安全性设计的工程中得到全面的应用，通过模式优化达到自动化系统设计安全控制的目标。

2.2机械设计自动化设备安全评价

机械设计自动化设备安全评价要对风险进行全面的分析，对机械设备风险评定中的信息进行全面的优化，提高机械设备的综合安全判断能力，为机械设备的安全控制管理和设计优化创造良好的条件。机械设计过程中需要把设计方案和设备控制模式紧密结合在一起，提高机械设备的综合控制管理水平。机械设计自动化设备安全控制要进行风险评估，对机械自动化设备的风险关键点进行分析，从而能够对机械自动化设备进行安全判断，提高机械设备的安全控制管理水平。机械设备自动化控制管理中要对安全限制进行确定，在不同的机械寿命阶段进行机械设备安全控制管理，保证机器能够正确的操作和使用，提高机械设备的综合安全判断和控制能力[2]。通过对机械的正确使用和正确操作，可以发现机械设备安全性问题，从而能够对机械设备的安全进行分析，提高机械设备的安全控制管理水平。机械设备自动化控制管理要进行定量化分析，保证不同的安全控制指标能够符合安全管理的要求，实现机械设备的综合控制管理。机械设计中自动化设备安全控制需要从影响风险的因素出发，对故障情况进行全面的分析，对自动化设备安全控制进行类型分析，确保自动化设备能够符合安全风险管理的具体要求。机械设计中对自动化设备安全风险评判需要从三个参数进行分析，其一为损伤严重度，通过对事故的后果分析，可以对机械设备自动化控制进行分析，确保机械损伤情况符合安全控制管理的要求。机械设计中设备危险的时间和频次要进行控制，通过对不同的时间周期进行分析，提高机械设计中自动化设备的安全控制管理能力，为机械设备的安全评估创造良好的内部条件和外部条件。机械设备安全自动化控制要从操作周期角度出发，不断优化方案。其二要从安全管理的风险指标出发，对机械设备进行全面的安全检测。其三要从避开风险管理的可能性角度出发，确保机械设备能够得到有效的识别。通过对机械设备的风险评估，提高机械设备的风险等级管理，对风险评估的全过程进行安全管理，实现对机械设备的自动化优化。

2.3机械设计中自动化设备的风险评定

机械设计中要对设备进行自动化安全风险评定，才能更好的减少安全风险，对机械设备的正常运行创造良好的条件。随着机械自动化水平越来越高，机械设备的风险评价迭代过程越来越复杂，需要从风险识别的全过程出发，不断加强自动化设备安全管理，提高机械设备的安全自动化控制能力。机械设计中自动化设备的风险识别要从信息确认开始，保证机械设计风险自动化迭代符合安全控制的要求。

3机械设计自动化设备安全控制的基本原则

3.1机械设计自动化设备安全控制要符合机械功能要求

机械设计自动化设备安全控制要从设计的基本原则出发，保证各项安全自动化控制功能符合机械设备的具体要求[3]。机械设计自动化设备安全控制要符合核心功能的要求，保证机械信息和设备控制能够符合技术指标的要求。机械设备实施的过程中要从制造、设计、安全管理的要求出发，提高机械设备的自动化安全控制管理水平。

3.2机械设计自动化设备安全控制要利用先进技术

机械设计自动化安全控制必须要建立在先进技术的基础之上，确保机械设计能够符合安全管理的要求，完成各项机械设备的基本功能，提高机械设备的综合控制管理能力。机械设计自动化设备安全管理不管从产品还是从系统角度出发，不断提高机械设备自动化安全控制能力。机械设计自动化设备安全控制要以技术为主，才能保证机械能够完成智能化功能，同时能够满足人性化的安全管理要求[4]。机械设计自动化安全设备管理要对各种加工设备的框架进行优化，从安全管理的角度出发，不断增加输出设备的功能。在能量转换机械设备的过程中需要保证各种能量转换能够安全可靠，提高机械设备的安全控制能力。

3.3机械设计自动化设备安全控制效率提升

机械设计自动化控制系统管理过程中要对各种信息进行优化的控制，保证各种自动化产品和设备能够符合安全功能的要求，从多方面提高安全控制效率，这是机械设计的重要原则之一，必须要从机械设备的实际特点出发，加强其对信息处理的基本能力。机械设备信息控制管理要和机械综合管理的模式紧密结合在一起，提高对机械设备的综合控制管理水平，为机械设备的全面优化创造良好的条件。机械设计自动化设备的安全控制，可以提高机械的自动化能力，可以节省机床的数量，不断提高机械设备的生产效率。

3.4机械设计自动化设备控制要坚持安全性和可靠性原则

机械设计自动化设备控制要从产品故障管理角度出发，保证机械设备能够进行自动化故障处理，提高机械设备的控制管理能力。机械自动化控制与产品优化是紧密结合在一起，机械自动化产品要和安全智能化控制紧密融合，保证各种机械设备的诊断、处理和监控能够符合安全控制的基本原则[5]。机械设计自动化设备控制要从操作环节出发，减少机械事故发生的几率，通过对机械设计自动化设备的安全控制，可以提高机械设备的灵敏度。机械设备安全控制管理要从方便操作的角度出发，不断优化设计方案，全面保证操作机制能够符合操作方案的要求。机械设备中各种自动化产品的功能要进行有效的监控，保证操作流程能够符合设备控制管理的要求。通过对机械设备各种安全程度的控制，达到优化操作的总体目标，从而能够全面实现机械设备的自动化控制和管理。机械设备自动化控制系统的安全指标要从不同的周期出发，积极引进新的技术方案，从而能够对安全控制的措施进行全面的分析，提高机械设备的综合管理水平。

4总结

控制设计论文范文第4篇

关键词：远程控制双音多频网络通讯无线通讯家庭自动化

21世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。数字化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或者互联网在任何时候、任意地点对家中的任意电器（空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD录像机）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭……；而这一切的实现都仅仅是轻轻的点几下鼠标，或者打一个简单的电话。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监听、数字留言等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居系统能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。

1系统的总体结构及工作过程

智能家居系统由系统主机、系统分机、Internet服务器和网络接口等部分组成。其中系统主机通过服务器（个人计算机）连入Internet，并通过自己的PSTN公用电话交换网接口电路连入PSTN。其结构图如图1所示。主机与分机通过无线传输组成星形拓扑结构。系统主机通过本地无线传输网络同系统分机进行通讯、传输控制命令和反馈信息。

该系统正常工作时，用户可以通过Internet和PSTN两种网络进行访问，当通过Internet访问时，本系统可提供一个界面友好的终端软件，用户只需登陆到运行在家中的服务器即可对家中的设备进行远程控制；当通过PSTN访问时，本系统将为用户提供语音操作界面。其工作流程如图2所示。

2系统的硬件构成

本系统的硬件主要有系统主机与系统分机两大部分。系统主机由单片机AT89C52和各种接口电路组成，如图3所示。系统分机由单片机AT89C52和各种接口电路、传感器单元电路、固态继电器控制电路组成，并由固态继电器控制具体设备，具体硬件组成框图如图4所示。

通过系统主机的各种接口电路可将主机CPU从繁忙的计算中解脱出来，以便把主要精力运用在控制和信息传递上。系统主机主要依照各个功能电路的输出结果进行逻辑判断和控制命令的输出。系统分机的各种接口电路和主机相似，只是根据设备的不同（传感器单元）有着细节上的变化。下面主要介绍系统主机的各种接口电路。

2．1nRF401无线数据传输电路

无线数据传输电路由Nordic公司的单片UHF无线数据收发芯片nRF401及其电路构成。nRF401采用FSK调制解调技术，其工作效率可达20kbit／s，且有两个频率通道供选择，并且支持低功耗和待机模式。它不用对数据进行曼彻斯特编码，其天线接口设计为差分天线，因而很容易用PCB来实现。

2．2看门狗电路

看门狗电路由MAX813L及其元件组成。通常，在单片机的工作现场，可能有各种干扰源。这些干扰源可能导致程序跑飞、造成死机或者程序不能正常运行。如果不及时恢复或使系统复位，就容易造成损失。看门狗电路的作用就是在程序跑飞或者死机时，能有效地使系统复位以使系统恢复正常运转。因此，在程序中定期给P1．5送入看门狗信号，就可以保证在程序运行异常时，由MAX813L使单片机复位。

2．3DS1307时钟接口电路

DS1307时钟芯片是美国DALLAS公司生产的I2C总线接口实时时钟芯片。DS1307可以独立于CPU工作，它不受晶振和电容等的影响，并且计时准确，月积累误差一般小于10秒。此芯片还具有掉电时钟保护功能，可自动切换到后备电源供电。同时还具有闰年自动调整功能，可以产生秒、分、时、日、月、年等数据，并将其保存在具有掉电保护功能的时间寄存器内，以便CPU根据需要对其进行读出或写入。由于单片机AT89C52没有I2C总线接口，因此，要驱动DS1307，就必须采用单主机方式下的I2C总线虚拟技术。在此方式下，以单片机为主节点（主器件），主器件永远占有总线而不出现总线竞争，且可以用两根I／O口线来虚拟I2C总线接口。I2C总线上的主器件（单片机）可在时钟线（SDL）上产生时钟脉冲，在数据线（SDA）上产生寻址信号、开始条件、停止条件以及建立数据传输的器件。任何被选中的器件都将被主器件看成是从器件。在这里，DS1307作为I2C总线的从器件。I2C总线为同步串行数据传输总线，其内部为双向传输电路，端口输出为开漏结构，因此，需加上拉电阻。

2．4MT8880C双音频编解码电路

由于单片机是通过MT8880C芯片得到PSTN网络的双音频信号解码输出，也就是说，单片机可以识别来自PSTN网络的控制信号，用户可以根据系统的语音提示进行按键选择以实现用户身份的识别与远程控制。因此，利用MT8880C的双音频编码功能，系统可以在紧急时刻将用户预置的紧急电话打到PSTN网络，从而把损失减少到最低。

2．5ISD4004语音录放电路

ISD4004是美国ISD公司生产的一种语音录放芯片。它可录制8～16分钟的语音信号。该芯片可提供SPI标准接口和单片机进行接口，其语音的录放控制均通过单片机来实现。该芯片的一个最大特点是可以按地址编程录放，因而可由ISD4004和单片机编程控制来构成本系统与PSTN网络用户的语音平台。由于ISD4004的INT和RAC脚输出为开漏结构，因此需要加上拉电阻。

2．6MAX202串行通讯电路

通讯电路可由串行通讯专用芯片MAX202组成，通过此电路可以方便地与PC机进行串行通讯。

2．7铃流检测与摘挂机控制电路

当系统被呼叫时，电话交换机发出铃流信号。振铃为25±3V的正弦波，失真小于10％，电压有效值为90±15V。振铃信号以5秒为周期，即1秒送，4秒断。由于振铃信号电压比较高，所以先要通过高压稳压二极管进行降压，然后输入至光耦。再经光耦隔离转换后，从光耦输出时通时断的正弦波，最后经RC回路进行滤波以输出标准的方波。该方波信号可以直接输出至单片机的定时器1进行计数，以实现对铃流的检测。

由于程控电话交换机在电话摘机时电话线回路电流会突然变大（约30mA），因此，交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。自动摘挂机电路可以通过单片机的P1．7来控制一个固态继电器，固态继电器的控制端应连接一个大约300Ω的电阻后再接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机。

3系统软件编制

本系统软件主要由系统主机和系统分机的C51程序和系统与Internet网络通讯程序组成。

3．1系统主机程序的编制

系统主机程序主要用于实现系统的总体功能。包括无线数据传输程序、看门狗程序、时间戳程序、双音频编解码程序、语音录放程序、串行通讯程序、铃流检测与摘挂机控制程序、系统初始化程序、意外事件处理程序等。程序编制以消息驱动为主导思想。消息由计数器中断1、外部中断0和串行中断产生，在中断服务程序中，应将相应的状态位置位，而在消息循环中则应按相应的状态位调用功能函数，然后由功能函数将相应的状态位清0并完成所需功能，并最后返回到消息循环中。其程序流程如图5所示。该系统的分机程序和主机类似，故此不再详述。

3．2系统与Internet网络通讯程序的编制

这部分通讯程序分为服务器和客户端两个程序，主要通过Internet网络完成用户的控制功能。

服务器程序主要完成客户端与系统主机通讯的中转，即将客户端发来的控制或者查询命令翻译成系统主机能识别的格式，或者将系统主机收到的报警等信息上传到客户端。服务器程序使用Socket与客户端进行Internet通讯。

客户端程序是运行在远端用户的控制界面，主要用于完成家居内状态的显示以及对家居内电器的远程控制，同时使客户端直接连接到服务器。

控制设计论文范文第5篇

PMM8713功能介绍

PMM8713是专用的步进电机的步进脉冲产生芯片,它适用于三相和四相步进电机。如图1所示PMM8713的引脚,Cu为加脉冲输入端,它使步进电机正转,Cp为减脉冲输入端,它使步进电机反转,Ck

为脉冲输入端,当脉冲加入此引脚时,Cu和Cp应接地,正反转由U/D的电平控制,EA和EB用来选择励磁方式的,可以选择的方式有一相励磁、二相励磁和一二相励磁,ΦC用来选择三、四相步进电机,Vss为芯片工作地,R为芯片复位端,Φ4～Φ1为四相步进

脉冲输出端,Φ3～Φ1为三相步进脉冲输出端,Em为励磁监视端,Co为输入脉冲监视端,VDD为芯片的工作电源(+4～+18V).其具体的原理框图如4-3-4所示:

4.4显示电路与键盘的选择

显示电路的用8279芯片来驱动，8279芯片分别接两排显示器，每排为4位显示，分别用来显示步进电机的实际转速与给定转速。

8279与CPU的连接框图如4-11所示：

8279芯片的具体介绍如下；

1)DB0～DB7：双向数据总线。在CPU于827数据与命令的传送。

2)CLK：8279的系统时钟，100KHZ为最佳选择。

3)RESET：复位输入线，高电平有效。当RESET输入端出现高电平时，8279被初始复位。

4)/CS：片选信号。低电平使能，使能时可将命令写入8279或读取8279的数据。

5)A0：用于区分信息的特性。当A0=1时，CPU向8279写入命令或读取8279的状态；当A0为0时，读写一数据。

6)/RD：读取控制线。/RD=0,8279会送数据至外部总线。

7)/WR：写入控制线。/WR=0,8279会从外部总线捕捉数据。

8)IRQ：中断请求输出线，高电平有效。当FIFORAM缓冲器中存有键盘上闭合键的键码时，IRQ线升高，向CPU请求中断，当CPU将缓冲器中的输入键数的数据全部读取时，中断请求线下降为低电平。

9)L0～SL3：扫描输出线，用于对键盘显示器扫描。可以是编码模式（16对1）或译码模式（4对1）。

10)～RL7：反馈输入线，由内部拉高电阻拉成高电平，也可由键盘上按键拉成低电平。

11)FT、CNTL/STB：控制键输入线，由内部拉高电阻拉成高电平，也可由外部控制按键拉成低电平。

12)TB0～3、OUTA0～3：显示段数据输出线，可分别作为两个半字节输出，也可作为8位段数据输出口，此时OUTB0为最低位，OUTA3位最高位。

13)消隐输出线，低电平有效。当显示器切换时或使用消隐命令时，将显示消隐。具体芯片理框图如4-4-1所示：

键盘的连接一般有两种方式，一种是独立式键盘；一种是行列式键盘。独立式键盘就是各个键相互独立，每个键盘接一根输入线，通过检测输入线的电平状态来确定那个键按下。这种键盘的输入线较多，结构复杂，一般适用于按键较少操作速度较高的场合。而行列式键盘是由行和列线交义组成，一般用于按键较多的场合。本次设计一共用9个键因此采用行列式键盘。具体的原理图如4-4-2所示:

图4-4-2键盘连接图

显示电路的选择

显示电路选用两排LED显示，每排分别为四位。能满足设计的要求，转速范围为0至1000。LED显示电路有两种接法，一种为共阴极，一种为共阳极。原理图如4-14所示:

、

4.5反馈电路的选择

应选用光电编码器作为反馈元件，光电编码器与步进电机是同轴的输出经过放大送到计算机。并通过显示器显示出步进电机的实际转速。关于光电编码器的说明如下；

4.5.1光电编码器原理

光电编码器，是一种通过光电转换将位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图1所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。

图4-5-1光电编码器的原理图

根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。

本次设计用绝对式编码器其原理如下：

绝对编码器是直接输出数字量的传感器，它的圆形码盘上沿径向有若干同心磁道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有N位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有N条码道。目前国内已有16位的绝对编码器产品。绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制（格雷码）方式进行光电转换的。绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对编码器可有若干编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位置。编码的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等。它的特点如下：

1)可以直接读出角度坐标的绝对值；

2)没有累积误差；

3)电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数，目前有10位、14位等多种。

4.6电源电路设计

本次设计用了+5V、+12V电源，采用的是78系列的集成固定三端稳压管。78系列集成稳压器输出稳定，漂移小，精度也比较高。其内部也有完善的保护电路。它有风部过流保护，保证输出电流部会超出最大允许值；它有内部热保护电路，如果输出管的结温达到允许的最大值，它会知道减小输出电流；它内部还有工作区限制电路。使稳压器的工作台不进入不安全区。因此，它的可靠性高。另外，它只有三条引脚，移位输入，移位输出，移位公共端，使用起来很简单。

1.变压

电源变压器将220V的交流电压变为所需的交流电压值。因为在整流、滤波和稳压电路中有一定的压降，所以要使输出电压比所需电压高2V~3V。

2.整流

整流电路将交流电压变为脉冲的直流电压，常用的整流电路有单相半波，全波，桥式和倍压整流电路。这里采用单相桥式不可控整流电路。

3.滤波

滤波电路用于滤去整流输出电压中的波纹，一般由电抗元件组成。如要负载两端并联电容或与负载串联电感L。以及C和L组合而成的各种复式滤波电路。因为电容滤波电路简单，负载直流电压较高，波纹较小，所以我们采用的是电容式滤波。

4.稳压

稳压的作用电当电网电压波动，负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。本设计采用三端集成稳压器，常用的是7800系列和7900系列。前者是三端固定正输出集成稳压器，后者是三端固定负输出极集成稳压器，整流后的输出波形与纯直流相差甚远，须经滤波才能作直流电源用。最常用的元件是电容。整流输出的电压升高时，输出的电流一面供给负载应用，一面给滤波电容充电。当整流输出电压开始下降时，电容向负载放电以维持输出电压，总的输出电压波形就平滑得多。

下面以电源+12V为例介绍一下电路的工作原理：

图4.6+12电源电路图

220V，50HZ的交流电压变压后，输出+15V左右的交流电压其频率仍为50HZ，交流信号经桥式整流电路进行全波整流，然后，经电解电容滤波。最后，经CW7805（三端固定稳压器）输出的便是一个平稳的+12V的直流电压信号。电容C4和C5的作用是滤高频波和抑制自激振荡。

4.7抗干扰设计

由于系统中不可避免会从外界引入干扰，影响系统的控制精度，使系统的稳定性变差，故采用了硬件和软件抗干扰措施。

1.干扰对微机的作用可分为四部分：

①输入系统：它使模拟信号失真，输入数据信号出错。

②输出系统：使各输出信号混乱，不能反映微机系统的真实输出量。从而导致一系列严重的后果，同时，还把现场的高电压设备与主机隔离，防止出现高频干扰现象。

③微机控制的内核，使三总线上的数据信号混乱，CPU得到错误的数据信息，使运算操作数失真。

④电源系统：我们设计所采用的芯片都由直流稳压电源供电。这些直流稳压电源都是由220伏转化而来，有可能产生波动现象。使电源的压降上升或下降，对主机运行产生干扰。

2.本次设计采用的硬件抗干扰措施有：

①在电路排列方面，模拟电路和数字电路之间集中在一起，器件之间尽量缩短距离减小寄生电容。

②在线路设计中，将所有器件的模拟地线和数字地线都区分开，两者的地线不要混乱，分别与电源地线相连。

③电源系统的干扰大部分是高次谐波，然后接稳压器件，以保持电源稳定。

④采用分散独立功能模块供电，在每块系统功能模块上用集成三端固定稳压器如7805、7812、7815、7915等稳压源，而且也减少了公共阻抗的相互耦合，大大提高了供电的可靠性。

3.程序监视系统中的抗干扰（电源部分）

WATCHDOG本身能独立工作，基本上不依赖于CPU，当电源受干扰而掉电时，WATCHDOG自动产生中断。使CPU备用电源起作用，对CPU正在执行的数据进行保护。

4.8看门狗电路

工业环境中的干扰大多是以窄脉冲的形式出现，而最终造成系统故障的多数现象为“死机”。究其原因是CPU在执行某条指令时受干扰的冲击，使它的操作码或地址码发生改变，致使该条指令出错。这时,CPU执行随机拼写的指令，甚至将操作数作为操作码执行，导致程序“跑飞”或进入“死循环”。为使这种“跑飞”或进入“死循环”的程序自动恢复，重新正常工作，就是看门狗。若程序发生“死机”，则看门狗电路产生复位信号，引导单片机程序重新进入正常运行。

此外，工业现场由于诸多大型用电设备的投入或撤出电网运行，往往造成系统的电源电压不稳定，当电源电压降低或掉电时，会造成重要的数据丢失，系统不能正常运行。若设法在电源电压降至一定的限值之前，单片机快速的保存重要数据，将会最大限度地减少损失。在掉电方式下单片机内所有运行状态均被停止，只有片内RAM和SFR中的数据被保存起来。在单片机系统可借助于一定的外部附加电路监测电源电压，并在电源发生故障时及时通知单片机（本次设计是通过引发INT0中断来实现的）快速保存重要数据，使电源恢复正常，取消掉电方式，通过复位单片机，使系统重新正常。

4.8.1MAX813L功能简介

MAX813L是美国MAXIM公司推出的微处理机系统监控集成芯片，该芯片的价格低，减少了器件个数，所构成的电路性能更可靠，MAX813L提供如下四种功能：

1.上电、掉电以及供电电压下降情况下的复位输出，复位脉冲宽度典型值为200MS。

2.独立的看门狗输出。如果看门狗在1.6S内未被触发，其输出将变为低电平。

3.1.25V门限值检测器，用于电源故障报警、电池低电压检测或+5V以外的电源的监控间[6]。

4.低电平有效的手动复位输入。

4.8.2看门狗电路各引脚功能

1.手动复位输入端（MR）：当该端输入低电压保持140ms以上，MAX813L就输出复位信号。输入端的最小输入脉冲宽要求可以有效的消除开关的抖动。

2.工作电源端（VCC）：接+5V电源。

3.电源接地端（GND）：接0V参考电平。

4.电源故障输入端（PFI）：当该端输入电压低于1.25V时，5号引脚输出端的信号有高电平变为低电平。

5.电源故障输出端（PFO）：电源正常时，保持高电平，电源电压变低或掉电时，输出由高电平变为低电平。

6.看门狗信号输入端（WDI）：程序正常运行时，必须在小于1.6s的时间间隔内向该输入端发送一个脉冲信号，以清除芯片内部的看门狗定时器。若超过1.6s该输入端收不到脉冲信号，则内部定时器溢出，8号引脚由高电平变为低电平。

7.复位信号输出端（RST）：上电时，自动产生200ms的复位脉冲：手动复位端输入低电平时，该端也产生复位脉冲。

8.看门狗信号输出端（WDO）：正常工作使输出保持高电平，当WDI端在1.6S接收不到信号时，该端输出信号由高电平变为低电平。

如图5-6给出了MAX813L在单片机系统中的应用电路图。此电路可以实现上电，瞬时掉电以及程序运行实现“死机”时的自动复位和随时的手动复位；并且可以实时的监视电源故障，以便及时地保存数据[6]。

本电路巧妙的利用了MAX813L的手动复位输入端。只要程序一旦跑飞引起程序“死机”，WDO端电平由高到低，当/WDO变低超过140ms，将引起MAX813L产生一个200ms的复位脉冲（本次设计中将MAX813L的RET端同时8031、8155的复位端RESET相连，使之同时复位）。同时使看门狗定时器清0和使引脚变成高电平。也可以随时使用手动复位按钮使MAX813L产生复位脉冲，由于为了产生复位脉冲端要求低电平至少保持140ms以上，故可以有效的消除开关抖动。

该电路可以实时的监控电源故障（如掉电、电压降低）。图5-6中R1的一端接未经稳定的直流电源。电源正常时，确保R2上的电压高于1.6V。当电源发生故障，PFI输入端的电平低于1.25V时，电源故障输出端电平由高变低，引起单片机中断，CPU中断相应服务程序，保护数据，断开外部用电电路等。

第5章算法的设计：

算法对于步进电机调速系统设计是一个相当重在的环节，因为只有确定了算法之后才能对步进电机的速度进行准确的控制，并时也能达到精确的调速目的。同时算法也是编写软件的前提与基础。控制算法有多种，常用的两种算法是PID和模糊控制算法。

PID控制与模糊控制是两种常用的控制方法,但它们还存在一些不足,如一般PID控制容易产生超调、模糊控制的稳态精度不高,在这两种控制方法基础上进行改进,可产生多种更好的控制方法。本文采用的复合PID控制算法和带动态补偿的模糊控制算法克服了以上缺陷,取得了较好的实验效果。

5.1PID控制算法

PID调节的实质就是根据输入的偏差值,按比例、积分、微分的函数关系,进行运算,将其运算结果用以输出控制,将基本PID算式离散化可得到位置型PID控制算法,对位置型PID进行变换可得到增量型PID控制算法。对控制精度要求较高的系统一般采用位置型算法,而在以步进电机或多圈电位器做执行器件的系统中,则采用增量型算法。

PID是一种工业控制过程中应用较为广泛的一种控制算法，它具有原理简单，易于实现，稳定性好，适用范围广，控制参数易于整定等优点。PID控制不需了解被控对象的数学模型,只要根据经验调整控制器参数,便可获得满意的结果。其不足之处是对被控参数的变化比较敏感。但是通过软件编程方法实现PID控制,可以灵活地调整参数。,尽管近年来出现了很多先进的控制算法，但PID控制仍然以其独有的特点在工业控制过程中具有相当大的比重，且控制效果相当令人满意。

连续PID控制器也称比例－积分－微分控制器，即过程控制是按误差的比例（P-ProportionAl）、积分（I-IntegrAl）和微分（D-DerivAtive）对系统进行控制，其系统原理框图如图5-1所示：

它的控制规律的数学模型如下：

\*MERGEFORMAT\*MERGEFORMAT(5-1)

或写成传递函数形式：

\*MERGEFORMAT(5-2)

式中，e(t)：调节器输入函数，即给定量与输出量的偏u(t)：调节器输出函数。

Kp：比例系数；

T：积分时间常数；

T：微分时间常数。

将式（2-1）展开，调节器输出函数可分成比例部分、积分部分和微分部分，它们分别是:

⑴比例部分比例部分的数学表达式是\*MERGEFORMAT,p在比例部分中，Kp是比例系数，Kp越大，可以使系统的过渡过程越快，迅速消除静误差；但Kp过大，易使系统超调，产生振荡，导致不稳定。因此，此比例系数应选择合适，才能达到使系统的过渡过程时间短而稳定的效果。

图为比例调节器

（5-3）

比例调节器

其中：U控制器的输出

\*MERGEFORMAT比例系数

E调节器输入偏差