控制设计论文范文精选

本文作者：宋卫峰1郭剑虹2侍必胜2王通2王振斌1作者单位：1山西太原供电分公司2国网电力科学研究院

装置总体设计

鉴于目前所实施的阶梯峰谷电价和将来的实时电价政策，文中设计的家电控制装置包括智能插座和家庭互动终端，两个装置通过无线通信构成一套家庭用电系统网络，如图1所示。智能插座将采集用电数据发送给家庭互动终端，互动终端实时显示家庭用电和电价情况，互动终端根据电价情况为用户提供不同的智能节电方案，在满足用户用电需求的前提下，智能控制室内各电器工作属性，用户根据实际情况可以对节电方案进行调整，最大程度上降低用电量和用电费的支出，实现能源优化配置。

智能插座

智能插座是基于光纤复合电缆或无线双通道连接家电和电源的中间设备，实现家庭内部异构传感网络，对家庭用电设备进行统一监控与管理，在执行通断电操作、获得家电状态信息的同时兼插座使用。

1智能插座主要功能

1系统方案设计

系统采用以单片机为核心，设计外围控制电路，构成控制系统。除单片机外，系统还包括红外检测模块，光照检测模块，报警声光模块，以及照明设备控制模块。将教室划分4个区域，分别由4个热释红外线传感器模块监测，为单片机提供每个区域是否有人作业的信息。当探测到某个区域有人作业时，启动光照强度检测，以判断是否开启照明设备，若需开起照明设备，在根据光照强弱来调节灯照亮度，提高教室的照明。

2硬件设计系统

硬件包括电源，单片机AT89C51，热释红外线传感器模块，光照检测电路，照明设备控制电路，警示电路六个部分。

2.1单片机选型与基本电路ATMEL公司的AT89C51芯片指令集和芯片引脚与Intel公司的8051兼容；具有4KB片内在系统可编程Flash程序存储器，128字节片内随机读写存储器（RAM）；4个准通用输入输出口；2个16位定时/计数器；6个中断源，2级优先级；1个全双工串行通信接口；时钟频率可达33MHz。上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。单片机的RST复位引脚是高电平有效的，高电平有效的持续时间应为24个振荡周期以上。

2.2红外检测模块热释红外线传感器通过检测人体辐射的红外能量，而感应人体，它具有灵敏度高，体积小，抗干扰能力强等特点，因此迅速得到了广泛的应用。它由敏感单元，阻抗变换和滤光窗三个部分组成。热释电红外人体传感器的结构决定了它只对温度变化敏感，当环境温度变化时，做在同一硅晶片上的两个温度敏感单元所产生的及形象感，能量相等的光电流在内部回路中相互抵消，传感器无信号输出。HR-SR501是基于红外线技术的自动头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式。当人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。

1大型机电产品造型设计的特点

大型机电产品的实用功能应明确，性能须可靠，操作须安全。该类产品在开发设计过程中，机械工程、电气工程、安全工程等专业技术与知识占主导。由于这些学科更多关注产品的技术层面，因而忽略了工业设计的重要作用。由于大型机电产品批量小，材料以金属板材、型材等为主，加工工艺主要以铸、锻、焊、铆、折、弯、剪切等方式为主，造型限制较多，不如模具成型的塑料制品自由，加上成本控制，造型的突破性和创新空间较小。

2设计过程中的质量控制要点

产品造型设计主要包含概念设计、形象设计和设计评价3个主要阶段。具体过程为：产品调研、设计定位、方案构思、人机分析、材料与工艺分析、产品价值工程分析、结构设计、产品原型（样品）制作等。大型机电产品造型设计过程与其他产品造型设计过程是一致的，只是更加重视产品的实用性、可靠性、安全性和经济性。

2．1技术解构及重组

工业设计师必须通过产品调研充分了解形成产品实用功能的技术，实现产品的技术解构。围绕技术解构的产品调研内容为产品实用功能、工作原理、内部结构、人机交互界面、零部件材料及加工工艺等。技术解构过程中，工业设计师的核心工作是了解技术的输入和输出原理，对产品内部结构进行模块化处理，确定内部结构的最大包容尺寸。在技术解构的基础上，协同其他知识对产品功能、原理、结构、材料与加工工艺、人机界面等进行集成创新———技术重组，明确产品开发的技术路线，确保产品造型设计的制造可行性和市场成功率。技术重组过程中，工业设计师须清楚重组后内部结构的最小包容尺寸。新产品技术重组后内部结构的最小包容尺寸应大于原产品解构前内部结构的最大包容尺寸。产品调研阶段的技术解构和技术重组是大型机电产品概念设计的核心工作，决定产品开发设计的最终成败。

1.设计阶段控制造价的重要性

通常情况下，电力工程建设分为五个阶段，分别为前期决策阶段、设计阶段、招标阶段、施工阶段和生产阶段。在各个阶段的造价费用均会影响整个工程的造价费用，但不同阶段的影响力却不同。有数据说明，在设计阶段的造价费用对整个工程的造价的影响的可能性有75%-95%，在施工阶段的造价费用对整个工程的造价影响的可能性有25%-35%，而工程实施阶段的造价费用对整个工程造价影响的可能性却只有5%-25%。此外国内外的相关专家指出，设计阶段的费用虽只占据了整个工程费用的1%，但是这是在决策正确的基础之上的，它对应整个工程造价的影响高达3/4,。因此，工程的设计阶段是整个电力工程建造的核心环节，是处理好技术与经济的关键阶段，阶级阶段的造价必将会成为整个工程造价中节约投资费用的关键。

2.设计阶段控制造价的影响因素

据研究表明，影响电力工程建设的设计阶段造价的因素主要表现初步设计阶段和设计工作的质量、深度两个方面。前者主要是明确整个电力工程的规模和结构，从而明确整个工程的投资限额，并且利用施工图预算明确的计算出工程造价，它不但影响到一次性投资的限额，而且有可能影响到未来整个工程的生产过程的费用；后者会影响工程的一次性投资的金额与工程生产运行的费用。

3.设计阶段常见的问题

3.1业主忽视设计现在，有一大部分的电力投资部门特别重视施工阶段的投资控制，通过对施工设备、材料和施工过程进行招标来将投资进行量化，这样的效果更为明显，却往往忽略了在工程的设计阶段的投资控制，不采用招标的形式，部分电力资源部门在工程的设计阶段采用招标的形式，但由于由于我国的电力工程设计市场并没有公平的市场竞争，并没有实行市场制度化，同时还缺少了正规合理的考核指标，使得在招标过程中无法进行综合评定，使得招标不能产生预期的效果。

本文作者：董立岩1蔡观洋1费非2张赛楠1高洋1作者单位：1吉林大学2上海交通大学

3D智能家庭控制系统实现

1系统设计目标

该系统以实际别墅为载体，并且别墅内部安装定制的智能控制家电，如电冰箱，空调，电视和灯具等。因此实现过程中笔者使用3Dmax对实际别墅及内部装修物品进行建模，使用户可以在构建的虚拟场景中自由漫游，并且在漫游过程中，用户可以对看到的智能家电实施控制，如控制电器的开关，空调温度的调整，电视的选台等功能。使用户通过此系统就能在一个位置控制整个别墅家电的状态，方便用户的生活。另外为使用户能更直观地了解整个别墅的布局情况，用户可从别墅外面观看别墅的剖面图，达到用户不走进别墅内部，从外边就可以看到别墅各个房间的装饰风格以及家电的位置。

2系统设计流程

系统采用3Dmax建模软件构建别墅模型，利用VS2010作为开发环境，基于DXUT框架完成了以上的系统目标，用户可以通过鼠标、键盘或触摸屏与系统进行交互［3］。系统的开发步骤如图1所示。