第一篇：伺服系統設計 數字伺服控制系統的建模-3概要

幅 值(dB 10 2 AMPLITUDE PLOT, input # 1 output # 1 10 0----測量曲線 — 模型曲線 10-2 10 0 10 1 10 2 10 3 相 0 位(度-500-1000-1500 0 10 PHASE PLOT, input # 1 output # 1----測量曲線 — 模型曲線（a）18 階模型 幅 值(d B 10 2 10 1 頻率 10 2 10 3 frequency(rad/sec A M P L IT U D E P L O T, in p u t # 1 o u tp u t # 1 10 0----測 量 曲 線 — 模型曲線 10-2 10 0 10 1 10 2 10 3 P H A S E P L O T, in p u t # 1 o u tp u t # 1 相 位(度 0-5 0 0----測 量 曲 線 — 模型曲線-1 0 0 0(b 9 階模型 幅 值(d B 10 2-1 5 0 0 0 10 10 1 10 2 10 3 頻率 fre q u e n c y(ra d /s e c A M P L IT U D E P L O T, in p u t # 1 o u tp u t # 1 10 0----測 量 曲 線 — 模型曲線 10-2 10 0 10 1 10 2 10 3 P H A S E P L O T, in p u t # 1 o u tp u t # 1 相 位(度 0-5 0 0----測 量 曲 線 — 模型曲線-1 0 0 0-1 5 0 0 0 10 10 1 10 2 10 3(c）5 階模型 頻率 f r e q u e n c y(r a d /s e c 幅 值(d B 10 2 A M P L I T U D E P L O T, in p u t # 1 o u tp u t # 1 10 0----測 量 曲 線 — 模型曲線 10-2 10 0 10 1 10 2 10 3 P H A S E P L O T, in p u t # 1 o u tp u t # 1 相 位(度 500 0-5 0 0-1 0 0 0-1 5 0 0 0 10----測 量 曲 線 — 模型曲線 1 2 3(d 2 階模型 10 10 10 fre q u e n c y(ra d /s e c 圖 34 Y 軸伺服驅動單元―測速電機間不同階數模型的 Bode 圖 Fig.34 Bode Curves in different Order Models between Driver and Techometer on Y Axis 7.3 Y 軸伺服驅動單元至測速電機間參數化模型 伺服驅動單元至測速電機間差分方程傳遞函數 7.3.1 Y 軸伺服驅動單元至測速電機間差分方程傳遞函數 與 X 軸類似，計算結果表明 Y 軸伺服驅動單元 VCS 輸入端至測速電機輸 出端環節的時延系數也為零。對于不同階次模型的脈沖傳遞函數，式（2）中 的系數計算值為：（1）9 階模型）b1~b19 = [-0.4072-0.8970-0.7076 0.5195-0.0828 0.7071 0.3449 0.1278 0.0711 ] a1~a9 = [-1.9046 1.5353-0.8965 0.6737-0.5886 0.3837-0.2228 0.1727-0.0814 ]（2）5 階模型）b1~b5 = [-0.3807-0.9073-0.4954 0.7097 0.4308 ] a1~a5 = [-2.0038 1.5062-0.5395 0.1605-0.0417 ]（3）2 階模型）b1~b2 = [-0.0521-1.0953 ] a1~a2 = [-1.6297 0.8000 ] 伺服驅動單元―測速電機間零7.3.2 Y 軸伺服驅動單元―測速電機間零-極點模型 不同階次的零-極點模型中，式（3）中的系數計算值為：(1 9 階模型 z1~z8 = [-1.4366 + 1.0817i-1.43660.7458i-0.4565-0.0124 + 0.4677i-0.01240.4642i 0.4560+0.6549i-0.1443 + 0.6569i-0.1443

-0.6569i 0.4560-0.6549i 0.7486+0.3037i 0.7486-0.3037i 0.8586 ] K=-0.4072(2 5 階模型 z1~z4 = [-1.3230 + 0.8407i-1.3230 – 0.8407i 0.8226-0.5599 ] p1~p5 = [0.7534+0.3015i 0.75 340.3439i] K =-0.3807（3）2 階模型）z1 = [-21.0109 ] p1~p2 = [ 0.8148+0.3688i 0.8148 – 0.3688i ] K =(a 5 階 模 型 OUTPUT # 1 INPUT # 1 2 1.5 1 0.5 0-0.5-1-1 0 1 2-1.5-2-2-1 0 1 2 OUTPUT # 1 INPUT # 1 10 8 6 4 2 0-2-4-6-8-10-10-5 0 5 10(c 2 階模型 圖 38 不同階數模型的零極點分布 Fig.38 Zero-Pole Position in Different Order Models 圖 38 中給出了取不同階數時零極點的變化狀態。此環節是非最小相位系 統，當取 2 階時，一個零點遠離單位圓。8.2.2 8.2.2 速度測量信號與模型仿真數據曲線擬合對比 從圖 39 中看到，取 5 階模型時，曲

線已能很好地擬合測量數據。取 2 階 模型時的擬合誤差較大。Output # 1 Fit: 0.17134 電 測 壓 速(V 1.5 1---測量曲線 —模型曲線 電 壓(v 0.5 0-0.5-1-1.5-2 0 50 100 150 200 Blue: Model output, Black: Measured output 250 300 350 400(a 5 階模型 電 測 壓 速(V 電 壓(v Simulated(yellow/solid and measured(magenta/dashed output 1.5 1 0.5 0-0.5-1-1.5-2-2.5 采樣時間（×7.81ms）----測量曲線 — 模型曲線 0 50 100 150 200 250 300 350(b 2 階模型 采樣時間（×7.81ms）圖 39 Y 軸測量數據與仿真數據曲線擬合 Fig.39 Comparing Speed Signal Measured with Simulated on Techometer of Y Axis 至測速電機輸入／ 8.2.3 Y 軸 NC 至測速電機輸入／輸出信號殘差相關函數 Correlation function of residuals.Output # 1 0.5 0 輸出值殘差自相關函數 1 Correlation function of residuals.Output # 1 輸出值殘差自相關函數 0.5 0 相 關 系 數-0.5 0 0.1 0.05 0-0.05 5 10 15 20 25 相-0.5 Cross corr.function between input 1 and residuals from 輸出值殘差自相關函數 關 系 數 0 5 10 15 20 25 Cross corr.function between input 1 and residuals from output 1 0.15 0.1 0.05 0-0.05 輸出值殘差自相關函數-0.1-30-20-10 0 10 20 30 延遲（lag）-0.1-30-20-10 0 10 20 30(s 延遲（lag）(s(a 5 階模型(b 2 階模型 圖 40 Y 軸 NC 單元至測速電機間不同階數模型的殘差相關函數 Fig.40 Correlation Function of Residuals in different Order Models between NC Unit and Techometer 8.2.4 不同階數模型的階躍響應特性 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0-0.1 0 0.7----CRA —ARX 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0-0.1 0----CRA —ARX(a5 階模型 5 10 15 20(b2 階模型 5 10 15 20 圖 41 不 同階數模型 的階躍響應 Fig.41 Step Response Using CRA and ARX Models 時間（×7.81ms）時間（×7.81ms）8.2.5 Bode 圖 幅 值(dB 10 2 AMPLITUDE PLOT, input # 1 output # 1 10 0-2----測 量 曲 線 — 模型曲線 10 10-4 10 0 101 102 103 相 位(度 PHASE PLO T, input # 1 output

# 1 0-500-1000-1500----測 量 曲 線 — 模型曲線(a 5 階模型-2000 0 10 10 1 頻率 10 2 frequency(rad/sec 10 3 幅 值(dB 10 0 AMPLITUDE PLOT, input # 1 output # 1----測量曲線 — 模型曲線 10-2 10-4 10 相 位(度 0 0 10 1 10 2 10 3 PHASE PLOT, input # 1 output # 1----測量曲線 — 模型曲線-500-1000-1500 0 10 10 1 頻率 10 2 10 frequency(rad/sec 3(b 2 階模型 圖 42 不同階數模型的 Bode 圖 Fig.42 Bode Curves in Different Order Models 8.3 8.3 Y 軸 NC 單元至測速電機參數化模型 8.3.1 8.3.1 差分方程傳遞函數 式（2）中的系數為：（1）5 階差分方程傳遞函數）b1~b10 = [ 0 0 0 0 0 0.0039 0.0025 0.0027 0.0041 0.0091 ] a1~a5 = [-1.8504 0.8120 0.0786 0.1823-0.2040 ] b 系數各項對應的

方差值為：0 0 0 0 0.0011 0.0015 0.0015 0.0015 0.0013； a 系數各項對應的方差值為： 0.0304 0.0668 0.0722 0.0639 0.0261。（2）2 階差分方程傳遞函數）b1~b6 = [ 0 0 0 0 0 0.0014 0.0143 ] a1~a2 = [-1.8403 0.8617 ] b 系數各項對應的方差值為：0 0 0 0 0 0.0014 0.0015 a 系數各項對應的方差值為：0.0104 0.0104 8.3.2 8.3.2 零-極點模型 階零（1）5 階零-極點模型 式（3）中的系數為：K= 0.0039, 零極點參數見表 8 Table 8 Zero-Pole Parameters of Five Orders Model 表 8 5 階模型的零極點參數 序號 零點（z）極點（p）1 0.6249 + 1.0771i 0 2 0.62490.7817i 0 5 0.7953 + 0.3312i 6 0.79530.4218i 9 0.9381 極點模型（2）2 階零-極點模型）z1=-10.2143 p1~p6 = [ 0 0 0 0 0.9202 + 0.1226i 0.9202-0.1226i ] K = 0.0014 3.8.3.3 3.8.3.3 狀態方程（1）2 階模型）

0 T B = [1 0 0 0 0 0] C = [ 0 0 0 0 0 0.0014 ] D=0(2 5 階模型的狀態方程 階模型的狀態方程

0 0.5413 0 0

小結 對所建立的智能加工平臺進行各個組成環節動態特性參數的辨識，這些組 成環節包括：NC 單元速度

控制信號輸入端至速度指令輸出端組成的環節、X 軸伺服驅動單元（MAX400）的 VCS（Velocity Command Signal）端至測速電 機信號輸出端組成的環節、Y 軸伺服驅動單元的 VCS 端至測速電機信號輸出 端組成的環節、數字控制單元速度控制信號輸入端至 X 軸測速電機信號輸出 端組成的環節、數字控制單元速度控制信號輸入端至 Y 軸測速電機信號輸出 端組成的環節。辨識中，計算出了不同階次的脈沖傳遞函數、零-極點模型及狀態方程模 型。給出了輸入的 M 序列信號及在 M 信號激勵下的輸出信號波形圖、脈沖響 應估計圖、不同階次下的損失函數（圖及數據）、不同階次的單位圓零極點分 布圖、不同階次模型與實測數據的擬合曲線、不同階次模型的輸出信號殘差自 相關函數及輸入輸出數據殘差互相關函數圖、不同階次模型的幅頻及相頻（Bode）圖、模型的階躍響應圖等。由實驗數據、計算結果及圖表，可以得到以下幾點結論：（1）智能控制平臺的時延主要是由于 NC 單元的計算時間所導致，其時 延系數計算值為 3，即延時量為 3×7.81ms。而在伺服驅動器及工 作臺之間的時延很小，時延系數計算值為 0（實際延時量小于 7.81ms）。對應于 X 及 Y 坐標，NC 單元至測速電機之間的時延系 數計算值分別為 4 和 5。（2）數控裝置中，縮短采樣周期至一定數值時，會出現非最小相位現象。（3）高階模型的精度優于低階模型精度，5 階或 7 階模型能很好的再 用 現平臺 X 軸及 Y 軸的特性； 階模型也能大致反映平臺的特性，2 但 存在較大的誤差。（4）Bode 圖表明低階模型的相位誤差在高頻段（大于 200 弧度/秒）更 為顯著，這反映了在高速伺服控制中，宜采用精度較高的高階模型，但高階模型所需的運算時間又會增加，使得時延系數加大。因此要 在精度與時延二者之間進行權衡。改進伺服控制算法及提高硬件的 運算速度是解決此問題的途徑之一。（5）數字控制單元用 2 階模型已能基本反映特性。在頻率大于 100 弧度 /秒后，無論是高階或低階模型，相頻特性都擬合不理想，這是由 于數字控制單元的時延特性所導致。

第二篇：基于WSN的智能交通燈控制系統設計概要

收稿日期:2009-06-16 作者簡介:田豐(1958—,男,遼寧沈陽人,工學博士,教授,碩士生導師,主要研究方向為計算機測控技術、無線傳感器網絡等;杜富瑞(1981—,男,山東濱州人,碩士研究生,主要研究方向為無線傳感器網絡和嵌入式系統。

基于W S N 的智能交通燈控制系統設計 田 豐,杜富瑞

(沈陽航空工業學院計算機檢測與控制研究室,遼寧沈陽 110136 摘要:針對多路口的交通信號燈控制問題,提出了基于無線傳感器網絡的兩級組織結構,搭建了交通信

號燈控制平臺。利用傳感器節點收集的交通信息,結合模糊控制方法,實現了交通信號燈的無線智能控制。仿真結果表明,該控制器是有效的,其控制效果優于傳統的控制方法。關鍵詞:無線傳感器網絡;交通信號燈控制;模糊方法;魯棒性

中圖分類號:TP273+.5;TP18

文獻標識碼:A

文章編號:1000-8829(200912-0056-04 D esi gn of I n telli gen t Traff i c L i ght Con trol System Ba sed on W SN TI A N Feng,DU Fu 2rui(Computer Detecti on and Contr ol Laborat ory,Shenyang I nstitute of Aer onautical Engineering,Shenyang 110136,China Abstract:For multi 2juncti on traffic signal contr ol syste m ,t w o 2tier organizati onal structure based on wireless sens or net w orks(W S N is p r oposed,and a p latfor m f or traffic signal contr ol syste m with W S N is built.By using the collected inf or mati on about traffic and fuzzy contr ol method,the goal of intelligent contr ol for the traffic

lights is realized.The si m ulati on shows that the contr oller is realizable and better than the traditi onal contr ol methods.Key words:wireless sens or net w orks;traffic signal light contr ol;fuzzy method;r obustness

交通燈控制系統是一個典型的復雜大系統,具有時變、非線性、不易確定數學模型的特點。現有交通燈控制系統主要分為兩類:定時控制和感應式控制。定時控制不能適應車流的動態變化,只適用于路面車流量較少的情況;感應式控制易受外界干擾,且在安裝過程中,容易造成對道路的損壞。此外,這兩種控制方式都只能單獨地控制某一點,并不能實時、多點、聯測、聯動的控制。

無線傳感器網絡(W S N,wireless sens or net w orks 作為一種新興的測控網絡技術,融合了短程無線通信技術、微電子技術、嵌入式技術等?；赪 S N 的交通燈控制系統具有控制精度高、響應速度快的優點。

模糊控制不需要建立精確的數學模型,它把人的感官認識和好的控制策略聯系起來,具有很強的魯棒性。

將模糊控制與無線傳感器網絡相結合,以W S N 傳 感器節點收集的路面信息為輸入,經模糊控制器處理, 得到作為輸出的控制策略,對交通燈系統實施控制,可以實現交通燈控制系統的智能化、網絡化。以下首先針對多路口交通燈控制系統,提出了兩級W S N 組織結構,搭建了基于W S N 的交通信息收集和控制平臺;然后介紹了多路口交通燈智能控制算法的設計,以及模糊控制器的設計;最后,進行了仿真實驗。W S N 交通燈控制平臺

在多路口交通信號燈控制系統中,信號燈的周期、綠信比和相位差是控制向量;到達交叉路口的車輛數和各交叉路口停車線前面排隊的車輛數是狀態向量。詳細分

析表明,同時考慮信號燈的周期、綠信比和相位差的優化,將增大計算量,使問題的求解過程變得十分

復雜[1]。針對多路口交通燈控制系統,采用兩級W S N 組織結構(見圖1,第1級為控制級,負責調整各交叉路口的綠信比;第2級為協調級,負責協調干線各路口周期的確定和各路口之間的相位差。

圖2為無線傳感器網絡交通燈控制系統模型圖。路口的交通燈控制節點A1及其相鄰路段內的路面檢測節點B i(i =1,2,3,4,5和車載節點C j(j =1,2,3,4

圖1 兩級交通燈控制模型組成控制級。這些傳感器器節點自組織成簇:交通燈控制節點作為簇首,路面檢測節點和車載節點作為簇成員。簇首A1負責收集簇內路面檢測節點的數據,進行數據融合,并與相鄰簇首節點進行通信;簇成員節點負責路

面信息的收集。從簇首節點中,選取一個節點作為協調級,稱此節點為匯聚節點。匯聚節點以多跳的方式與各簇首節點通信,收集各路口車流量信息 , 圖2 無線傳感器網絡交通燈控制系統模型 進行智能處理,協調各路口工作。

針對交通控制系統中信息采集、策略制定、輸出執 行的實際需求,引入3類W S N節點:信息收集節點、匯 聚節點和交通燈控制節點。傳感器節點是構成W S N 的基本要素,具有采集環境信息、信息處理和無線通信 功能,它們既是數據包傳輸的發起者,也是數據包的轉

發者[1]。信息收集節點負責路面車輛信息的收集,如 車速、交通流量比等,將此數據信息傳遞給交通燈控制 節點,經數據融合后傳遞給匯聚節點;匯聚節點根據設 定的目標(如通行量最大、平均候車時間最短等運用 智能控制方法計算出最佳方案,并輸出給各路口交通 燈控制節點,控制車輛的通行與禁止,實現多路口的協 調控制。

信息收集節點由路面檢測節點和車載節點兩部分 構成。路面檢測節點用于收集其檢測范圍內的車輛信 息,它按照一定的距離(一般為50~200m安裝在道 路兩側的路燈上;車載節點被安裝在每一輛汽車上,用 于收集車輛本身的數據信息(速度和坐標,并將該信 息發送給路面檢測節點。路面檢測節點按照一定周期 不斷地廣播消息,消息里面包含本身的I D和自己的坐 標信息。處于監聽狀態的車載節點接收檢測節點發送 的消息。根據無線定位知識[2],車載節點只需收到3 個以上節點發送的消息,就可以計算出自己的坐標與 車速,并將坐標與速度消息傳遞給附近的路面檢測節 點。路面檢測節點在收到該消息后,計算出路面行駛 的車輛數、車輛所在車道和車輛與路口的距離,以多跳 通信的方式傳遞給路口的交通燈控制節點。由車速和 距離,交通燈控制節點就可以判斷出車輛狀態:①它 已經到達路口;②在路口信號燈換相之前到達路口;③ 不能按時到達路口。這樣,可以方便地統計出干線路 口間行駛的車輛數QN以及各路口紅燈方向排隊車輛 數QR。多路口交通燈控制算法設計

文獻[3,4]中指出,在交通控制系統中,各路口協 調周期,不能變換太頻繁,否則,方案變換引起的交通 延誤所帶來的損失會大于新方案所帶來的效益。設定 循環變量n=6,以6個周期為一個時間段,在此時間 段內,保持控制參數不變。2.1 算法設計

步驟1:匯聚節點根據以往的交通流量數據統計 出干線上各交叉口間的相位差ω i(i=1,2,3,…,n、統一使用的周期T、各個交叉口的綠信比,將此信息發

送給各路口簇首節點,并初始化循環變量n=0。步驟2:各交叉口簇首節點在給定的周期T下,依 據相位差ω i 依次開啟干線各路口綠燈信號。在周期

時間末,簇首節點將周期內由W S N檢測得到的路口間 行駛的車輛數QN和路口紅燈方向排隊車輛數QR送 給匯聚節點。匯聚節點用模糊控制規則以周期時間長 度為單位,調整路口之間相位差。

步驟3:令m=m+T,檢驗m>6T是否成立。若 成立,則到下一步;反之,則回到步驟2。步驟4:匯聚節點根據各路口簇首節點傳遞過來 的各路口間的交通流量和各交叉口的綠信比,預估下 一階段的干線道路上各個交通流量比,計算下一階段 的周期值?；氐讲襟E2。2.2 各控制參數的具體實現 2.2.1 周期的確定

在交通信號控制系統中,為使各交叉口的交通信 號取得協調,各個交叉口的周期需要統一。方法是先

根據單個交叉口的配時方式,計算出各交叉口的周期, 然后從中選取最大周期,作為系統協調周期。周期確 定步驟如下: ①在給定時間段內,根據公式計算出路口j的第 m周期的交通流量比R j m;其計算公式為 R j m=∑n j=1 q j m i s j m i(1 式中,q j m i 為第j路口第m周期的第i相位車道的交通 量;s j m i 為飽和流量;n為相位個數。

②求出所有路口的交通流量比的最大值R j m MAX

R j m MAX =MAX{R j m ,j=1,2,3,…}(2

根據韋伯斯特最佳周期公式 C0= 1.5L+5 1-R j m MAX(3 計算出第m周期的最佳周期。式中,L為相位損失時間(車輛起制動、行人、自行車干擾,可由協調級模糊控制器的輸出得到。

③在本段時間結束時刻,計算所有周期時間內周期的最大值為 C MAX=MAX{C m,m=1,2,3}(4 將此周期值作為下一個階段信號控制的統一值送入協調單元保存起來,作為下一階段內的周期。

2.2.2 相位差的確定

相位差是控制交叉路口間交通流的重要參數,設定一個好的相位差可以顯著地降低車流的等待時間,實現車輛通行的“綠波帶”效應。相位差計算公式為

ω=T

+L(5 式中,T 為本路口到下游路口的行駛時間,由無線傳感器網絡實時檢測得到;而損失時間L由協調級模糊控制器輸出得到。模糊控制器的設計

相位損失時間L與路口間車輛數目QN和路口的紅燈方向停車線前面車輛排隊長度QR有很大關系。路口間車輛數目多,紅燈方向排隊長度QR長,則車輛啟制動所耗費時間就越多,相應的相位損失時間L越大;反之,則越少。

設計步驟如下:(1輸入輸出變量的確定及量化。

輸入變量:本路口到下一路口的車輛數QN,路口紅燈方向在停車線前排隊車輛數QR。QN的論域為{0,1,2,3,4,5,6,7,8},變化范圍為0~85,量化因子k1=8÷85=0.09,語言變量為{Z B,Z M,ZS,Z,PS};QR 的論域為{0,1,2,3,4,5,6,7,8},變化范圍為0~48, 量化因子k 2 =8÷48=0.17,語言變量為{NB,Z}。

輸出變量:路口相位損失時間為L。L的論域為{0,1,2,3,4,5,6,7,8},變化范圍為0~60,比例因子k3=60÷8=7.5,語言變量為{NB,NS,Z,PS,P B}。

(2確定輸入輸出變量的隸屬函數(見圖3。

(3確定模糊控制規則。

根據專家經驗,建立模糊控制規則表。表1中建立了10條控制規則。表1 模糊控制規則表 QR QN NB NM NS Z PS NB NB NS Z PS PS Z NB NS Z PS P B

(4解模糊。

解模糊的常用方法有以下幾種:最大隸屬度法、中位數法、加權平均法。由于加權平均法比中位數法的計算量要小,比最大隸屬度法控制性能優越,因此,在本設計中選用加權平均法進行解模糊運算,得到精確控制量。其計算公式為

L = ∑n j =1 u j(e j e j ∑n j =1 u j(6 式中,e j(j =1,2,...,9為論域值;u j(e j(j =1,2,(9 為對應于e j 的隸屬度。

根據公式(5,計算出路口間的相位差ω,對路口間的交通車流進行協調控制。4 仿真實驗

設一條道路有3個路口組成,三路口間距離均為600m。其中，南北為次干道。每個路口的有4個交通流相位:東西直行,東西左轉,南北直行,南北左轉,如圖4所示。路口車輛的到達服從泊松分布,車輛的離開服從負指數分布。干線飽和流量為3000輛/h,支線飽和交通流量為2000輛/h,左轉、直行、右轉車流比例為1∶2∶1。

圖4 主干道三交叉路口示意圖利用MAT LAB 6.5編寫仿真程序,將基于W S N 的兩級模糊控制算法,分別在400、600、1200、1400、2000、2300輛/h 6種不同的車流量情況下進行仿真,統計相應的車輛平均延誤時間。為了作比較,在完全相同的條件下,對定時控制也進行了仿真,結果如表2所示。

表2 模糊控制與定時控制比較 車流量/輛?h-1 兩級模糊控制 定時控制

提高程度/% 40025.126.5 5.260026.428.67.7120029.138.223.8140031.540.622.4200034.751.232.22300 36.7 56.6 35.2

由仿真結果可以看出,在車流量不大時,兩種控制

方式的效果差異不大。但隨著車流量的增大,模糊控制的優勢是十分明顯的。5 結束語

以上將無線傳感器網絡引入到交通信號燈的控制

中來,搭建了無線傳感器網絡交通信號燈控制平臺,提出了針對多路口交通燈控制的兩級無線傳感器網絡組織結構。利用無線傳感器網絡的低功耗、自組織、分布式計算的特點,實現快速精確的車輛信息收集,提高了系統的響應速度和控制效果,具有較強的實時性和魯棒性。同時,結合模糊控制理論,設計了干線信號燈控制算法,實現了交通信號燈的無線智能控制。參考文獻: [1] 徐建閩.交通管理與控制[M ].北京:人民交通出版社, 2007211.[2] Akyildiz I F,Su W ,Sankarasubra mania m Y,et al.A survey on sens or net w orks[J ].Communicati ons Magazine,2002,40(8:102-114.[3] W ann C D,L in M H.Data fusi on methods f or accuracy i m 2

p r ove ment in wireless l ocati on syste m s [A ].Pr oceedings of 2004I EEE W ireless Co mmunicati ons and Net w orking Con 2ference[C ].2004203:471-476.[4] 李曉紅.城市干線交通信號協調優化控制及仿真[D ].大 連:大連理工大學,2007.[5] 嚴新平,吳超仲.智能運輸系統———原理、方法及應用 [M ].武漢:武漢理工大學出版社,2006212:9-11.□

N I 推出LabV I E W 圖形化軟件教育版, 全力支持動手學習課程

2009年11月,美國國家儀器有限公司(簡稱N I 推出 LabV I E W 軟件教育版,它是LabV I E W 圖形化編程軟件面向

高校的新產品。該版本軟件的初衷是為了幫助教師實現基于科學、技術、工程和數學(STE M 學科項目的動手學習。

N I 與美國塔夫茨大學工程教育與外展服務中心(CEEO 一 起合作開發該產品,它是將工程集成到K 212教育的領導者。

N I 和塔夫茨大學CEEO 總裁和控制與機械電子教授Chris Rogers 博士共同合作,開發了該教育版軟件,它可以有效幫

助高校教師使用工業、學術界工程師和科學家使用圖形化系統設計技術,進而為工科學生提供動手實踐經驗。

LabV I E W 教育版軟件可以幫助教師實現基于項目的動

手學習,并且將理論與實際世界的實例聯系在一起。這一新版本軟件能夠與核心教育硬件平臺無縫集成,例如LEG O M I N DST ORMS Educati on NXT、Vernier Sens or DAQ 以及TET 2R I X(Pitsco 開發的金屬機器人構建系統,讓教師能夠輕松

地將機器人、測量和數據采集整合到課程中。軟件的圖形化拖放模式幫助學生學習主要的編程概念,并在獲取專業世界中所使用的技術經驗的同時,提高分析能力。新版本還包含可以在教室中使用的工具,包括數據查看器,能夠圖形化地顯示傳感器數據,虛擬示波器,以及其他讓學生能夠獲得多種電子和機器工程技巧動手經驗的虛擬儀器。此外,LabV IE W 教育版包括支持課程和教師活動,能夠直接在

National Instruments、Vernier 軟件與技術和LEG O 教學中使 用?！?/p>

第三篇：開題報告-開關磁阻電機數字控制系統設計

開題報告

電氣工程及自動化

開關磁阻電機數字控制系統設計

一、前言

開關磁阻電機結構簡單、成本低、容錯性高、功率密度高能夠高速運行，并且它能方便地實現起動和發電雙功能，因此，目前越來越廣泛的應用于航空和汽車上的起動／發電系統。開關磁阻電機具有很大的發展潛力。

二、主題

（一）、開關磁阻電機的發展概述

“開關磁阻電機”一詞源于美國學者S.A.Nasar

1969年所撰論文，它描述了這種電機的兩個基本特征：開關性和磁阻性。20世紀80年代以來，越來越多的學者開始關注開關磁阻電機，并對此進行了大量的研究。美國空軍和GE公司聯合開發了航空發動機用SRD電機系統，有30KW、270V、最大轉速為52000r/min和250KW、270V最大轉速為23000r/min兩種規格。加拿大、前南斯拉夫在SR電機的運行理論電磁場分析上做了大量研究工作。一些學者還研究了盤式SRM/外轉子式SRM、直線式SRM和無位置傳感器SRM等新型結構的電機。

1984年開始，我國許多單位先后開展了SR

電機的研究工作且SRM被列入中小型電機“七五”科研規劃項目。在借鑒國外經驗技術的基礎上，我國的SR電機研究技術進展很快。近年來，中國在開關磁阻電機的研發方面取得了很大的進步例如南京航空航天大學開發了

3KW、6KW

及

7.5KW

三套原理樣機，電機采用的是風冷形式。但在大功率方面的研究還很少，僅有原理樣機方面的仿真。

（二）、開關磁阻電機的優缺點

開關磁阻電機結構簡單，性能優越，可靠性高，覆蓋功率范圍10W~5MW的各種高低速驅動調速系統。使得開關磁阻電機在各種需要調速和高效率的場合均能得到廣泛使用（電動車驅動、通用工業、家用電器、紡織機械、電力傳動系統等各個領域）。

其結構簡單，價格便宜，電機的轉子沒有繞阻和磁鐵。

（1）轉矩方向與電流方向無關，只需單方相繞阻電流，每相一個功率開關，功率電路簡單可靠，可降低系統成本。

（2）易于實現各種再生制動能力。

（3）定子線圈嵌裝容易，熱耗大部分在定子，易于冷卻，效率高，損耗小，允許有較大的溫升。

（4）轉子上沒有電刷，結構堅固，適用于危險環境，控制靈活。

（5）調速范圍寬，控制靈活并且輸出效率很高。

（6）電機的繞組電流方向為單方向，控制電路簡單，具有較高的經濟性和可靠性，轉子的轉動慣量小，有較高轉矩慣量比。

其主要缺點為轉矩脈動大、需要根據轉子與定子相對位置投勵、必須與控制器一同使用才能穩速運行、主接線數隨著相數的增多而大量增多。

（三）、基本內容

功率變化器在SRD中占的比重非常的大，因此合理的設計功率變換器是提高SRD性能跟價格的關鍵之一。從功率變換器與電動機結構匹配、效率高，控制方便，結構簡單、成本低的要求出發，一個理想的功率變換器應該具備如下條件：

（1）最少數量的主開關器件；

（2）基數相和偶數相的SR電機都適合用；

（3）所有的電源電壓都可以加到相繞阻上；

（4）主開關器件的額定電壓接近電動機額定電壓；

（5）相繞阻電流變化速度快；

（6）通過主開關器件調制，能夠有效的控制相電流；

（7）繞阻磁鏈減少的同時能夠將能量回饋給電源。

具備以上條件的電路有很多。主要有每相只有一個主開關管的電路，據有最少數量主開關器件的功率變換電路。

3.1每相只有一個主開關管的電路

每相只有一個主開關管的電路包括雙繞阻功率變換器、采用分裂式直流電源的功率變換器、帶儲存電容的功率變換器和再生式SR電動機功率變換器。

雙繞阻功率變換器要求SR電動機每相有一個二次繞阻與一次繞阻完全耦合器主開關器件裝置的額定電壓至少是電機繞阻額定值的兩倍，因此未能用足主開關器件的額定電壓，另一缺點是銅線的利用率低。但是就逆變電路而言它是經濟的。

采用分裂式直流電源的功率變換器這種功率變換器中電容量和電源電壓的定額將顯著增加。為了保證三線電源兩側的負載相等，使上下臂各相工作電壓相等，采用這種功率變換器方案只適用于偶數相的SR電機，這種方案對蓄電池供電系統是十分合適的。

帶儲存電容的功率變換器根據能量回饋電源的方法不同可以有如下幾種方案：1、利用諧振回收能量2、利用阻尼回收能量3、利用斬波器回收能量。其各有優缺點。

3.2具有最少數量主開關器件的功率變換器

它是在不對稱半橋電路的基礎上發展起來的一種新的少主開關器件的功率變換電路它保留了橋式電路的所有優點但所用的每相主開關可以少于兩個。但是主開關的工作狀態必須根據與其連接的所有相繞阻的電流來決定，所以必須提出對所有相電流獨立控制的主開關器件策略，同時SR電機相繞阻接至功率變換器的方式必須加以限定。

電流檢測電路用來檢測定子繞組的電流大小，將其反饋到控制器中。四相電機可以采取A/C、B/D共用一套電流傳感器，SRM功率變化器輸出的相電流是單向的，可以用電阻采樣，直流電流互感器，霍爾元件采樣，磁敏電阻采樣。

位置檢測的目的是確定轉子定子的的相對位置，即要用絕對位置傳感器檢測定子的相對位置，然后將信號反饋到邏輯控制電路，以確定對應相繞阻。通過電機四相繞阻的不同位置可以判斷出轉子的相對位子，從而達到檢測轉子相對位置的目的。

數字控制電路完成象限控制軟起動等其他控制功能。通過單片機能實現非常多的控制功能，靈活性好、智能性好，但它也是有缺點的，就是系統響應速度受到單片機速度的影響。

（四）、開關磁阻電動機的數學模型

開關磁阻電動機控制參數多，數學模型十分復雜。為了降低難度，對開關磁阻電動機采用簡化、線性化或準線性化的分析方法，以便建立比較準確的開關磁阻電動機的數學模型?？紤]了電動機的磁路飽和、渦流、磁滯效應等非線性的所有因素，可以列出一個很精確的數學模型，但是計算復雜很難用于仿真分析。因此，在建立開關磁阻電動機數學模型的時候，要在理論性和實用性上加以折中考慮。為了簡化分析，做出如下的假設:

(1)主電路電源的直流電壓Us恒定不變；

(2)主開關器件為理想開關，即導通壓降為零，關斷時流過的電流為零；

(3)忽略所有的功率消耗；

(4)電動機各相參數對稱，忽略相間互感；

(5)在一個電流脈動周期內，認為轉速恒定。

（五）、開關磁阻電機的應用

作為一種新型調速驅動系統，開關磁阻電機愈來愈得到人們的認可和應用。目前已成功應用于在電動車用驅動系統、家用電器、工業應用、伺服系統、高速驅動、航空航天等眾多領域中。下面介紹開關磁阻電機的一些應用實例。

5.1在電動車中的應用

電動車是解決世界能源危機，環境污染等重大難題的理想交通工具，是21世紀的高科技產品之一。目前電動摩托車和電動自行車的驅動電機主要有永磁有刷及永磁無刷兩種，然而采用開關磁阻電機驅動有其獨特的優勢。矩脈動大，噪聲大，相對永磁電機而言，功率密度和效率偏低；要使用位置傳感器，增加了結構復雜性，降低了可靠性這些是MRD的缺點。

5.2在食品加工機械中的應用

在食品加工機械中，開關磁阻電機顯現出其獨特的優勢：體積小、不燒電機、沒有或只有小的齒輪減速比、電機外形設計靈活，適應性好、能夠安全停機、速度離散可選或者連續可調、易實現特殊要求的機械特性。開關磁阻電機結構、體積、特性上的優勢非常明顯，降低了電機成本，提高了產品的可靠性。

5.3在龍門刨床中的應用

龍門刨床是機械行業的一種重要加工機械，其主傳動系統的作用是帶動工作臺實現往返運行。

實踐證明，開關磁阻電機的特性特別適合于頻繁起制動和換相運行，換相過程起動電流小，只有額定電流的0.5倍，起、制動轉矩可調，因而工藝符合要求。輕型龍門刨床以往之所以取較低的速度是由于傳動形式所限。當開關磁阻電機能滿足提升速度的條件下，再加上主機也允許，提升速度和切削能力是絕對合理的。實驗證明，將機床速度提高到40m/min以上，機床系統剛性滿足，這樣可以使刨床的生產效率提高一倍。

（六）、開關磁阻電機的發展趨勢展望

1、數學模型的研究

數學模型是控制理論應用的基礎。在以往的研過程中，人們已經提出了各種各樣的開關磁阻電機的數學模。近年來，多維系統辨識、小波模型、神經網建模等各種建模理論發展迅速。SRM數學模型的研究也必定會得到快速發展。我們相信在不久的將來結合各種現代建模理論的SRM非線性數學模型將被提出。

2、非線性控制理論、智能控制理論的應用。近年來雖然些學者已將非線性控制理論和智能控制理論應用在SRM制系統中，由于控制理論所結合的控制策略還不完善，控制效果并不理想?？梢灶A見，未來一段時間各非線性控制理論、智能控制理論，將與控制策略的究同步進行，它們將以更加有效的途徑應用于SRM系統中。

3、高性能SRM驅動系統的研究

SRM具有體積小、重量輕、轉矩/慣量比小等優點。但是，SRM的線性特性和轉矩脈動難以抑制，使得以往SRM伺服驅動系統的研究進展較為緩慢。隨著轉矩脈動抑制研究的進一步發展以及人們對SRM非線性本質認識的加深SRM在伺服驅動系統中應用的研究必定會得到空前的發展。

三、小結

目前，人們已經提出線性、準線性、非線性等多SRM數學模型，在此基礎上結合各種各樣的消轉矩脈動的控制策略，將線性控制理論、非線性控理論和智能控制理論應用于SRM的控制器設計，已經取得了豐碩的成果。但是，在SRM控制領域研究還遠未到完善的程度，未來一段時間，SRM制技術將在數學模型、控制策略、控制理論應用以高性能驅動系統開發等方面，繼續得到發展。

四、參考文獻：

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第四篇：噴霧干燥塔控制系統設計_PLC總課程設計報告 概要

PLC討論課報告

組號： 第十九組 小組成員：陳永秀、張丁文、劉紅申、曹嘉元

貢獻度排名

第一名：曹嘉元 第二名：陳永秀 第三名：張丁文 第四名：劉紅申

目錄

第一章、控制對象噴霧干燥塔的分析...........................................................................................4

1.1噴霧干燥塔背景描述........................................................................................................4 1.2 噴霧干燥塔工藝流程簡介...............................................................................................4 1.3 燃燒系統..........................................................................................................................4 1.4干燥系統...........................................................................................................................6 1.5 投料系統..........................................................................................................................7 1.6除塵系統...........................................................................................................................7 第二章、控制系統的硬件設計.....................................................................................................9

2.1 噴霧干燥塔控制功能描述..........................................................................................9 2.2 如何使用好噴霧干燥塔.................................................................................................10 第三章 噴霧干燥塔組態王實現圖...............................................................................................14 第四章、控制系統流程圖.............................................................................................................15 4.1 燃燒系統流程圖.............................................................................................................15 4.2 投料系統流程圖.............................................................................................................17 4.3 燃燒系統流程圖.............................................................................................................18 4.4 除塵系統流程圖.............................................................................................................19 第五章 控制plc梯形圖..............................................................................................................21 第六章、控制系統調試報告.........................................................................................................22 6.1系統準備階段..................................................................................................................22 6.2點火啟動過程..................................................................................................................22 6.3投料系統進入工作過程..................................................................................................22 6.4除塵系統進入工作..........................................................................................................22 6.5手自切換系統..................................................................................................................22 6.6安全保護系統..................................................................................................................22 6.7報警系統..........................................................................................................................22 6.8真實調試結果..................................................................................................................22 第七章 心得體會..........................................................................................................................23

第一章、控制對象噴霧干燥塔的分析

1.1噴霧干燥塔背景描述

噴霧干燥塔將液態的料漿經噴槍霧化后噴入干燥塔內，干燥塔利用燃料燃燒的能量將鼓風機送入的空氣進行加熱;熱空氣在干燥塔內將霧化的料漿干燥為超細顆粒粉態成品。粉狀成品在塔內利用旋風分離原理從熱空氣中分離出來，有塔的底部翻版閥定期排入收集袋中的合格原料。熱空氣則通過布袋除塵器除塵后排除。噴霧干燥塔控制系統主要由燃燒、干燥、投料、除塵等幾個主要部分組成。主要用于把液態原料制備成固體粉末原料的設備。它被廣泛得使用于化工、食品、陶瓷等諸多行業，作為原料或成品加工的設備，該設備一般都作為一套相對獨立的系統進行成套供應。1.2 噴霧干燥塔工藝流程簡介

噴霧干燥塔P&ID圖如圖1-1所示。按工藝流程，噴霧干燥塔控制系統可以分為燃燒系統、干燥系統、投料系統、布袋系統等。

圖 例：溢流閥排風機除塵器T干燥塔PT手動閥電磁閥電動調節閥鼓風機T料漿罐助燃風機料漿泵火檢探頭加熱器增壓泵供油泵燃料油箱油包點火變壓器聯動調節

1-1 噴霧干燥塔P&ID圖

1.3 燃燒系統

燃燒系統的主要設備有供油泵、增壓泵、溢油閥、油包、截止閥、調節閥、點火變壓器、火檢探頭、助燃風機等。

當系統啟動后，供油泵運轉，燃油通過溢油閥在回路中運行，這樣第一可以加快點火時候的系統響應速度，第二可以檢測回路的工作是否正常。按下點火按鈕后，助燃風機啟動，進行五分鐘的吹掃過程在吹掃的同時點火，可以把殘留的可燃物燃燒掉，防止在點火的時候由于可燃物過多，導致爆炸事故。吹掃結束后開增壓泵開始投油，投油負荷定為額定負荷的45%，投油30s后斷點火變壓器，此時火檢，若火檢輸入信號為1則說明點火成功，繼續投油保持燃燒，然后再升負荷。若火檢信號為0，則說明點火不成功，立即停止投油，助燃風機進行吹掃五分鐘，為下一次的點火做好準備。主油回路采用雙電磁閥串聯的目的為保持截止的可靠性，燃料調節閥和助燃風機調節閥聯動，使風和燃料的按比例變化。

燃燒系統的I/O表如下表所示。

1.4干燥系統

干燥系統的主要設備有鼓風機、干燥塔、除塵器、排風機。

在干燥系統中，鼓風機將空氣送入換熱器中加熱，熱空氣進入干燥塔干燥所需物質，接著干燥塔出口的熱空氣進入除塵器進行除塵，最終通過排風機排入大氣。系統啟動的時候運行鼓風機和排風機，因為提前開不影響系統的安全性，同使在點火的初期還有保護加熱器的作用。同樣在停止系統的時候最后停風機，同樣使保護作用。

在干燥系統中，涉及到空氣溫度和干燥塔內負壓控制。溫度的控制包括熱空氣進口溫度、煙氣出口溫度、干燥塔出口溫度，其中熱空氣進口溫度是調節燃油量（即燃油調節閥的開度）的主要依據。干燥塔的負壓是改變排風機轉速（主要通過變頻器實現）的主要依據，干燥塔的出口溫度是給料多少的主要依據，當排煙溫度超過一定溫度的時候聲光報警，等待運行人員確認。

干燥系統的I/O下表所示。

1.5 投料系統

投料系統的主要設備有料漿灌、溢流閥、電磁閥、料漿泵、噴霧裝置。投料系統在點火成功后，溫度滿足一定數值的時候，啟動料漿泵，經過霧化，噴入干燥塔，物料經干燥后從下面的排出合格產品。同時，根據控制目標自動增/減料槍，保證干燥效果。

投料系統的主要控制信號為料漿出口壓力，根據干燥內負壓和溫度控制料漿出口壓力在一定范圍內，以確保料漿的霧化效果。

投料系統的I/O表如下表所示。

1.6除塵系統

除塵器屬于噴霧干燥塔的外圍設備，除塵器外壁布置了三只氣錘，內部設置八個除塵布袋實現對出塔空氣的過濾除塵。

除塵系統為達到除塵效果要求氣錘按固定的時間間隔對塔外壁進行振打，同時8只布袋按固定的時間間隔進行反吹。除塵器布置在干燥塔旁，在負壓控制中可以考慮到除塵器的反吹會造成干燥塔塔內負壓的明顯波動。此時應該禁止負壓檢測信號的信號輸出，在反吹過后回復正常以后，再解除信號的輸出指令。

除塵系統I/O表如下表所示。

其他功能、另外還有一些I/O點起報警、就地指令等一些重要功能具體表如下表 所示。

第二章、控制系統的硬件設計

2.1 噴霧干燥塔控制功能描述

良好的控制系統的主要指標是安全和經濟，本次課程設計控制對象噴霧干燥塔的控制目標是在安全的前提下確保對象的工藝參數穩定，并以安全作為優化目標。針對該噴霧干燥塔所提出的控制要求主要有以下方面的考慮：順序啟動功能、安全停機功能、自動點火功能、熄火保護功能、系統安全保護功能、狀態監測和自動報警功能、自動投入油槍和撤除油槍功能、自動溫控功能、設備離線強制啟停功能、指示燈測試功能、模擬量控制功能等。噴霧干燥塔控制系統需要實現的主要功能如下：

（1）、自動順序啟動功能

系統可實現順序啟動。程序能夠實現排風機，鼓風機，助燃風機，供油泵，增壓泵的順序啟動。（2）、安全停機功能

可以自動按供油泵，電磁閥，助燃風機的順序停止系統。停機過程中提供自動吹掃和系統自動復位功能。（3）、自動點火功能

實現系統安全點火。點火條件成立時有燈指示，此時按下“點火”按鈕并保持2秒鐘以上，可自動實現安全點火；不具備點火條件時，沒有燈指示，操作“點火”按鈕，系統不予響應。（4）、熄火自動保護功能

點火過程和正常運行中因出現熄火信號，系統能自動保護設備安全，并恢復到點火準備狀態。（5）、系統安全保護功能

系統出口超溫保護。出口溫度超過規定的故障限值5秒，打開“緊急排放閥”；出口溫度超過故障限值1分鐘，執行“自動停機”以保證系統安全。（6）、狀態檢測和自動警報功能

系統進口溫度，出口溫度，排煙溫度，塔內塔內負壓，料漿壓力異常時提供光字牌提示和聲音報警，并具有報警保持，等待確認功能（7）、自動投入噴槍和撤除噴槍功能。

在“自動模式”下，當投料溫度升高時增加燃燒量，溫度升高到一定值，自動增加一根噴槍；當投料溫度降低時減少燃燒量，溫度降低到一定值時自動減少一根噴槍。

（8）、指示燈測試功能

在任何情況下，系統都可以檢測指示燈是否能夠正常使用，按下“燈測試”按鈕，所有指示燈點亮，取消“燈測試”按鈕，所有指示燈回復原狀態。（9）、點火之后系統進入手動控制，當滿足一定條件后系統自動切換到自動控制。

2.2 如何使用好噴霧干燥塔 技術指標

水分蒸發速率最大為: 10 kg 氣體干燥速率最大為: 150 kg/h 注入空氣速率 350 °C。

主要功能

可將溶液狀態的物料噴入噴霧干燥塔中，物料干燥后呈固體粉末狀態出料。

應用范圍

用于生物農藥，醫藥，食品微生物的干燥。特點：

1、干燥速度快，完成只需數秒鐘；

2、適宜于熱敏性物料干燥；

3、使用范圍廣：根據物料的特性，可以用于熱風干燥、離心造粒和冷風造粒，大多特性差異很大的產品都能用此機生產；

4、由于干燥過程是在瞬間完成的，產成品的顆?；旧夏鼙３忠旱谓频那驙?，產品具有良好的分散性，流動性和溶解性；

5、生產過程簡化，操作控制方便。噴霧干燥通常用于固含量60%以下的溶液，干燥后，不需要再進行粉碎和篩選，減少了生產工序，簡化了生產工藝。對于產品的粒徑、松密度、水份，在一定范圍內，可改變操作條件進行調整，控制、管理都很方便；

6、為了使物料不受污染和延長設備壽命，凡是與物料接觸部分，均可以采用不銹鋼材料制造。作用原理

空氣經過濾和加熱，進入干燥器頂部空氣分配器，熱空氣呈螺旋狀均勻地進入干燥室。料液經塔體頂部的高速離心霧化器或高壓霧化器，噴霧成極細微的霧狀液珠，與空氣并流接觸在極短的時間內可干燥為成品。成品連續地由干燥塔底部和旋風分離器中輸出，微塵物料由脈沖布袋收集器收集，廢氣由風機排空。

噴霧干燥塔常見毛病與修復 粘壁現象

主要原因：

（1）進料量太大, 不能充分蒸發；（2）噴霧開始前干燥室加熱不足；（3）開始噴霧時, 下料流量調節過大；（4）加入的料液不穩定。

補救措施：

適當減少進料量;適當提高熱風的進口和出口溫度;在開始噴霧時, 流量要小, 逐步加大, 調節到適當時為止;檢查管道是否堵塞, 調整物料固形物含量, 保證料液的流動性。

水分含量高

主要原因：一般是排風溫度太低。

補救措施：適當減小進料量, 以提高排風溫度。純度低 主要原因：

（1）空氣過濾效果不佳；（2）積粉混入成品；（3）原料純度不高；（4）設備清洗不徹底。

補救措施：

檢查空氣過濾器中過濾材質敷設是否均勻, 過濾器使用時間是否太長, 若是應立即更換;檢查熱風入口處焦粉情況, 克服渦流;噴物前應將料液過濾;重新清洗設備。

粉粒太細 主要原因：含固量太低或進料量太小。

補救措施：提高料液的含固量, 加大進料量, 提高進風溫度。

跑粉現象

主要原因：旋風分離器的分離效果差。補救措施：

（1）檢查旋風分離器是否由于敲擊、碰撞而變形；（2）提高旋風分離器進出口的氣密性；

（3）檢查其內壁及出料口是否有積料堵塞現象。

噴頭轉速低

主要原因：離心噴頭部件出了故障。補救措施：檢查噴頭內部件。

蒸發量低

主要原因：

(1)整個系統的空氣量減少；(2)熱風的進口溫度偏低；

(3)設備有漏風現象, 有冷風進入干燥室。補救措施:(1)檢查離心機的轉速是否正常；(2)檢查離心機調節閥位置是否正確；

(3)檢查空氣過濾器及空氣加熱器管道是否堵塞；(4)檢查電網電壓是否正常；(5)檢查電加熱器是否正常工作；(6)檢查設備各組件連接是否密封。

噴頭振動

主要原因：

（1）噴頭的清洗和保養不當引起的噴盤內附有殘留物質或主軸產生彎曲和變形；

（2）離心盤動平衡不好。補救措施：

（1）檢查噴霧盤內是否有殘存物質, 若有應及時清洗；（2）發現主軸有異常, 要進行更換；（3）對離心盤的動平衡重新調整或更換。

操作注意事項：

1、首先開啟離心風機，然后開啟加熱器，并檢查是否漏氣、如正常即可進行預熱，因熱風預熱決定著干燥設備的蒸發能力，在不影響被干燥物料質量的前提下，應盡可能提高進風溫度。

2、預熱時干燥室頂部安放霧化器處，干燥室部和旋風分離器下料口處必須密封，以免冷風進入干燥室，降低預熱效率。

3、當干燥室進口溫度達到設定溫度時，開啟離心噴頭，當噴霧頭達到最高轉速時，開啟進料泵，加入清水噴霧10分鐘后更換成 料液，進料量應由小到大，否則將產生粘壁現象，直到調節到適當的要求。料液的濃度應根據物料干燥的性質來配制，以保證干燥后成品有良好的流動性。

4、干燥成品的溫度和濕度，取決于排風溫度，在運行過程中，保持排風溫度為一個常數是極其重要的，這取決于進料量的大小，下料量穩定，出口溫度是比較穩定的。若料液的含固量和流量發生變化時出口溫度也會出現變動。

5、產品溫度太高，可減少加料量，以提高出口溫度，產品的溫度太低，則反之。對于產品溫度較低的熱敏性物料可增加加料量，以降低排風溫度，但產品的溫度將相應提高。

第三章 噴霧干燥塔組態王實現圖

第四章、控制系統流程圖

4.1 燃燒系統流程圖

啟動以上均滿足的情況下，點火許可。否長按點火指令2秒排風機是延時5s投鼓風機否否在吹掃條件滿足條件下，連續吹掃5分鐘10s后火焰正常是點火成功，系統準備好。吹掃成功是緊急停爐或停止指令是否投料系統投助燃風機停止供油泵供油泵不泄露的情況下，投燃料供油泵。停止燃料電磁閥投燃料增壓泵停止助燃風機停止增壓泵、調節閥、點火變壓器投燃料電磁閥否停止指令投燃料調節閥是停止鼓風機、延時5s后停排風機投點火變壓器結束 圖4.1燃燒系統流程圖 當按下開始按鈕2s后，啟動排風機，延時5s后，啟動鼓風機，使干燥塔內保持負壓。

1.啟動排風機、鼓風機后對系統進行連續吹掃5分鐘，若在吹到過程中某個開啟的排、鼓風機停止，則重新吹掃。吹掃過程中，吹掃進行中指示燈亮，吹掃結束后，指示燈滅。

2.吹掃成功后在燃料供油泵不漏油的情況下，依次開啟助燃風機、供油泵、燃料電磁閥、燃料調節閥、點火變壓器。以上均正常投入時，點火許可，同時點火許可燈亮。

3.長按點火指令兩秒，若十秒后火焰正常，則點火成功，在無急停指令和停止指令的情況下，系統準備完畢，系統準備完畢指示燈亮，等待投料，同時自動轉為手動。否則依次停止供油泵、燃料電磁閥、助燃風機、增壓泵、調節閥、點火變壓器，若有停止指令，則依次停止鼓風機、排風機。否則，依次開啟助燃風機、供油泵、燃料電磁閥、燃料調節閥、點火變壓器?；謴偷近c火準備狀態。4.2 投料系統流程圖

點火成功，系統準備完畢。否投料溫度達到最低溫度值是手動狀態自動狀態料漿泵噴槍A、B、C投料漿泵，延時5秒噴槍A.否則停止料漿泵、噴槍A。當投料溫度達到中等溫度設定值時，投噴槍B。否則停止噴槍B。當投料溫度達到最高溫度設定值時，投噴槍C.否則停止噴槍C。結束 圖4.2投料系統流程圖

系統準備完畢后，當投料溫度未達到最低值時，為手動狀態，可以通過手動頭料漿泵、噴槍。

1.當投料溫度達到最低值時，自動由手動轉到自動狀態，先投入料漿泵。延時 5s，投噴槍A，不滿足時則停止，轉為手動。

2.當投料溫度達到中溫度值時，投噴槍B。否則停止噴槍B。3.當投料溫度達到高溫度值時，投噴槍C。否則停止噴槍C。

4.3 燃燒系統流程圖

工作時，出現相關參數異常。排風溫度異常塔內負壓異常進口溫度異常出口溫度異常聲音報警同時閃光報警。報警確認閃光變為平光。故障解除報警燈熄滅結束

圖4.3燃燒系統流程圖 正常干燥過程中，若相關參數異常時，則會進行相應的報警警示。

1.當排風溫度異常時，會出現聲音報警，同時排風溫度異常燈閃爍報警，按下報警確認后，閃光變為平光。故障解除后，報警燈熄滅。

2.當塔內負壓異常時，會出現聲音報警，同時塔內負壓異常燈閃爍報警，按下報警確認后，閃光變為平光。故障解除后，報警燈熄滅。

3.當進口溫度異常時，會出現聲音報警，同時進口溫度異常燈閃爍報警，按下報警確認后，閃光變為平光。故障解除后，報警燈熄滅。

4.當出口溫度異常時，會出現聲音報警，同時出口溫度異常燈閃爍報警，按下報警確認后，閃光變為平光。故障解除后，報警燈熄滅。

4.4 除塵系統流程圖

系統準備完畢，正常運行時。已投入氣錘B已投入氣錘B已投入氣錘A小火位置大火位置手動狀態自動狀態自動狀態自動狀態自動狀態自動狀態每20秒氣錘A自動擊打5秒每20秒氣錘A自動擊打5秒每20秒氣錘A自動擊打5秒投入正吹布袋1、2、3、4，延時55秒投入正吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8，延時55秒投入反吹布袋1、2、3、4，延時5秒投入反吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8，延時5秒氣錘A、B、C正吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8反吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8否急停指令，熄火信號或停止是手動狀態自動狀態延時一分鐘，停止各設備。結束 圖4.4除塵系統流程圖

1.點火成功系統準備完畢后，在系統未達到相關要求時，設備啟動為自動狀態，可以手動投入氣錘和布袋。

2.當小火位置時，自動由手動轉為自動，投入正吹布袋1234，延時55s，反吹布袋1234，延時5s。若無急停指令，停止指令或火焰狀態異常，則循環進行。若有則延時一分鐘，按順序停止布袋和氣錘。

3.當大火位置時，自動由手動轉為自動，投入正吹布袋12345678，延時55s，反吹布袋12345678，延時5s。若無急停指令，停止指令或火焰狀態異常，則循環進行。若有則延時一分鐘，按順序停止布袋和氣錘。

4.手動投入氣錘后，則氣錘變為自動狀態，每20s自動擊打5s。

第五章 控制plc梯形圖 21

第六章、控制系統調試報告

6.1系統準備階段

啟動前的指示燈檢測——檢測系統是否滿足點火條件——系統準備完畢。

6.2點火啟動過程

系統啟動——開機吹掃（10s）——吹掃指示燈亮，排風機、鼓風機工作——吹掃結束后吹掃指示燈滅，風壓正?！獑尤剂媳谩?0s后啟動增壓泵——10s后啟動燃料電磁閥和助燃風機——油壓正?！?0s后啟動點火變壓器——點火成功——10秒后關閉點火變壓器。

6.3投料系統進入工作過程

進口溫度的判定——進口溫度正常——5s后啟動料漿泵——料漿壓力的判定——料漿壓力正?！?s后按進口溫度范圍選擇開啟噴槍個數

6.4除塵系統進入工作

點火指令長按2秒——啟動排風機——10s后啟動鼓風機——除塵器的3個氣錘按一定頻率工作——除塵器的8個布袋每2個一組按順序以一定的時間間隔工作規定的時間

6.5手自切換系統

按下手/自切換鍵，PLC脫離對設備的控制，同時切換到手動控制面板；再按下手/自切換鍵，切換到PLC控制狀態，PLC恢復對設備的控制，同時切斷手動控制面板對設備的控制。

6.6安全保護系統

停機條件——料漿泵，噴槍，燃料泵，助燃風機瞬間停止工作——5s后燃料增壓泵停止工作——5s后燃料電磁閥停止工作——鼓風機和排風機保持工作（吹掃），布袋除塵器停止工作——吹掃停止——系統準備完畢。

6.7報警系統

報警系統預計實現的功能如下：

報警條件達成（熄火報警除外）——對應指示燈閃爍，報警蜂鳴器持續報警——按下確認鍵——指示燈切換成平光，蜂鳴器停止報警。注：該過程可以循環工作，即按下確認鍵后第二個報警信號依然可以出發同樣的報警。

6.8真實調試結果

上面為預期要達到的結果，在程序完成之后經調試，發現系統準備階段的順序啟動與順序停止能成功實現，投料系統與除塵器系統也能成功實現，手自動切換、安全保護系統也能實現，在報警系統方面我們存在著不足，就是報警聲音必須通過報警確認之后才能消除，不能通過其他方法來消除報警聲音，這個與實際不符 合，另外還有一個變頻器的使用不是很熟悉，所以這個功能也沒有實現，總體上來說還是實現了大部分功能。

第七章 心得體會

回顧起此次的PLC課程討論課，至今我仍感慨頗多。從理論到實踐，從程序完成到程序連線調試再到最后的完成。在這兩個星期的時間里，可以說是苦多于甜，但是可以學到很多有用的東西，不僅鞏固了以前學到的PLC知識，而且學到了許多在課本上沒有的知識，同時也懂得了一些程序運行的竅門，加深對 PLC控制系統的理解與掌握。

這次的討論課讓我感覺到理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，就像在課程設計中，好多東西自己明明知道，但是就是不會用或者是設計出來的程序有錯誤，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從實踐中得出結論，才能真正提高自己的實際動手能力和獨立思考能力。在設計過程中遇到了不少的問題，可以說是困難重重，有程序本身錯誤，模擬量不是很會，程序不完善前后限制，連線失誤等等問題，這畢竟是第二次做的，難免會遇到各種各樣的問題。但是這個不嚴重，在設計過程中，發現自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻掌握得不夠牢靠，通過這次之后，一定把以前多學過的知識弄熟。

在這次的討論課中，我們分工協作，優化了工作流程，使得效率大大提高。并且他在他的那一部分做完的過程中，發現我這邊有困難，也積極幫助我解決這些問題，分擔了一些困難。我認為這樣的工作才是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人離不開團隊，必須發揚團隊的精神，團隊精神也是這次課程設計的重要保證。

第五篇：數字歌(北師教案+說課設計)3

（一）情感、態度、價值觀：

1．感受童謠的音韻美；

2．培養學生喜愛小動物、熱愛大自然的情趣。

（二）知識要點：

1．學習并朗讀這首童謠。

2．能正確認讀本課11個生字。

（三）學法和習慣：

1．學習用指讀的方法聽讀識字。

2．能在具體的語言環境中學習漢字。

教學重點：

認讀本課的11個生字；通過朗讀感受童謠的音韻美。

教學難點：

兩、朋、友這三個字學生不常見，掌握起來是難點。

教學過程：

一、導入

小朋友，你們數學學數字了嗎？（學了）今天這節語文課,我們就來學習一首和數字有關的兒歌數字歌（老師板書）。

二、講授新課

1．這首小兒歌非常有趣，里面藏著好多小動物呢！打開書第11頁看看你能不能很快找出都有哪些小動物。（訓練學生說完整話。）

2．如果你們能數出這些動物朋友各有幾只，他們就會從課本中跑出來和你們做游戲。請用數字標在圖旁邊。（老師把阿拉伯數字貼在黑板上。）學生匯報動物的只數，（要訓練學生說完整話。）學生每說出一種動物老師就在黑板上貼小動物的圖片，并把它們貼到相對應的數字下面。

3．自己小聲地讀一讀，把不認識的字用你喜歡的符號標出來。

4．聽文錄音，（整體感知課文）尤其要聽清你不認識字的字音。在聽錄音時要用手指著每一個字，聽到哪，指到哪。（培養學生指讀習慣，滲透聽讀識字的方法。）

(良好學習習慣的培養，就應這樣長抓不懈。如：說完整話；指讀方法的訓練

5．誰愿意當小老師，帶著大家讀？注意：邊讀邊用手指著。讀后，你有什么收獲？

（引導學生進行自評，學有收獲的意識。）

6．自己再讀兒歌，如果還有不認識的字，你可以向同桌請教，也可以問老師。如果認識了，就把記號擦掉。

（教給學生識字的途徑）

7．你們學得真努力，課文里的字娃娃想看看你們是否真的認識它們了。瞧，他們偷偷的溜出了門。（從黑板上的課文中拿出

一、兩、三、四、五、六、七、八、九、十。）他和誰是朋友？（不按順序出示，讓學生把這些漢字與黑板上的數字一一對應貼。再單獨拿每個漢字數字卡片讓生讀完返還到課文中。）

8．孩子們，還有幾個字在跟我們捉謎藏，來看一看（出示卡片小朋友數字）每個詞兩生讀，再齊讀。

9．現在更難了，誰還會讀？（出示小朋友數兩只個這幾個字讓生單獨認讀。字為紅色，讀完貼在黑板上課文中的空白處）在讀只時，老師把只’字放在課文中：三小羊、四雞、五鴨，（生讀。）誰還能照樣子說說？再讀個時，問生：看看周圍，你還能想到什么？（引導生聯系生活說出幾個用個做量詞的短語）你們不光字記的好，還能在生活中注意積累，真是很了不起。

（注重引導學生聯系生活實際進行學習，鞏固了知識，培養了能力。）

10．我們手里都有生字小卡片，請兩個同學一起互相說說悄悄話，說說你都認識哪個字了，怎么認識的？不會想想怎么辦？

11．字娃娃都回家了，你們還愿意讀課文嗎？同桌兩個人互相讀：如果都他讀對了，你就用你喜歡的方式，夸夸他。如果他不僅讀對了，而且讀得特別好，你可以獎勵他一顆小星星。如果他還有不認識的字，你就幫幫他。

（把評價的權利還給了學生，為他們交流情感、分享收獲、體驗成功提供了空間。）

三、復習鞏固

1．師生對讀。

2．男女生對讀。

3．做數字拍手歌。（兩人結成一組，用你拍一，我拍一的方式，填上數字歌的詞，老師可先和一名同學做個示范。）

四、小結

誰說說你這節課的收獲？

（引導學生進行自評，強化學有收獲的意識。）

你們的收獲課真不小，能用你們的收獲來幫助小貓解決問題嗎？出示第14頁小貓釣魚的圖，全班共同作練習。

圖中有： ______條船

______兩只貓

______個水桶 ______條小魚。

五、作業

我們的生活和數字密切相關，回家后你可以用數字畫一幅畫，也可以編一個有關數字的故事或兒歌；也可以找一找有關數字的兒歌。