導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇自動控制理論論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

中圖分類號：G642.4 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）03-0219-02

自動化技術(shù)在社會生產(chǎn)和生活中具有廣泛的應(yīng)用，自動化專業(yè)教育具有巨大的市場需求?！蹲詣涌刂圃怼氛n程是自動化專業(yè)的主干課程之一，并且此課程是后續(xù)自動化專業(yè)課程的基礎(chǔ)。該課程傳授反饋控制系統(tǒng)的最基本概念以及反饋控制系統(tǒng)分析設(shè)計最基礎(chǔ)的思路方法，是自控專業(yè)學(xué)生能力培養(yǎng)的基石。隨著經(jīng)濟全球化和中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，外企在中國投資和中國企業(yè)走向國際已經(jīng)成為現(xiàn)實。這種現(xiàn)狀使得高科技人力資源在不同國家流動的趨勢越來越強。中國大學(xué)留學(xué)生數(shù)目以及中國高校畢業(yè)生使用英語在外企和國外工作的數(shù)目呈不斷上升趨勢，中國大學(xué)與英語國家的校級交流也越來越多，這些變化都使得中國大學(xué)教育對全英文專業(yè)課程教學(xué)的需求越來越大[1-3]。全英文《自動控制原理》課程就是為了適應(yīng)這種教育國際化的形式而設(shè)置的。目前中國大學(xué)教育處于走向國際化的初步階段，探索并交流適應(yīng)現(xiàn)階段形式的全英文課程教學(xué)方法提高全英文教學(xué)質(zhì)量是非常必要的。

一、課程特點與教學(xué)對象分析

《自動控制原理》課程是一門理論性非常強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，面向電類專業(yè)中國本土學(xué)生和留學(xué)生開設(shè)。該課程對學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識要求比較高，課程用全英文開設(shè)，還需要學(xué)生具有較強的英文聽力和閱讀理解力，作業(yè)和實驗報告等需要學(xué)生有較強的英語書面表達能力。該課程設(shè)有實驗環(huán)節(jié)，在有留學(xué)生參與的實驗小組進行系統(tǒng)分析與設(shè)計的團隊工作，不僅需要學(xué)生有較強的實驗操作能力還需要學(xué)生具有良好的專業(yè)英語口頭溝通能力?！蹲詣涌刂圃怼氛n程是自控專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在大學(xué)三年級上半年開設(shè)，是其他自控專業(yè)課的基礎(chǔ)，只有很好地理解和掌握控制原理的基礎(chǔ)知識，才能繼續(xù)學(xué)習(xí)好后續(xù)的其他專業(yè)課。目前我校留學(xué)生人數(shù)雖然呈上升趨勢但絕對數(shù)量還不是很多，全英文教學(xué)班一般由本土學(xué)生和來自非洲、歐洲、美國、亞洲等不同地區(qū)的留學(xué)生組成。由于學(xué)生們的背景不同，學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、英語程度、接受能力、思維習(xí)慣和特點都具有一定的差異。一般來講，本土學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較好一些，英語閱讀能力較強，但因生活環(huán)境為中文，英語聽力理解能力相對閱讀能力弱一些；對于母語不是英語的留學(xué)生，因其有限的英語程度，在課程學(xué)習(xí)和交流中具有一定困難。從已開設(shè)的英文課來看，一般留學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對中國學(xué)生弱一些。對來自不同背景學(xué)生進行自控原理的教學(xué)，如何因材施教，具有一定的挑戰(zhàn)性。

二、教學(xué)組織與方法

面向不同背景的學(xué)生來源開展《自動控制原理》的全英文教學(xué)，要保證提高教學(xué)質(zhì)量，必須從師資配備、教學(xué)對象認識、教學(xué)組織、教材選擇、教輔資料與軟件工具選擇、實驗安排等方面全方位地合理安排。全英文教學(xué)應(yīng)該從教學(xué)對象背景的需求出發(fā)，在注重知識傳授、能力培養(yǎng)的同時，要特別注意教學(xué)交流質(zhì)量的提高，以達到知識傳授、能力培養(yǎng)的目的。

1.教學(xué)團隊的素質(zhì)。自控原理的全英文教學(xué)，涉及數(shù)學(xué)及專業(yè)知識的傳授、使用英語的溝通，在教學(xué)對象來源差異較大的情況下，對教學(xué)團隊的素質(zhì)要求比較高。（1）教師英語能力基礎(chǔ)及保持：全英文授課的教師，一般應(yīng)具較強的責(zé)任心，具有較好的英語口語表達能力。盡管有些老師有海外學(xué)習(xí)經(jīng)歷，全英文任課老師由于一般工作在中文語境中，也要注意英語聽說能力的保持。（2）專業(yè)知識及其應(yīng)用能力：《自動控制原理》課程是一門比較傳統(tǒng)和基礎(chǔ)的課程，任課老師一般都學(xué)習(xí)過此門課程。因此老師對相應(yīng)的知識點都比較熟悉，但對于課程知識的應(yīng)用還需予以加強。教師應(yīng)該有課程相關(guān)的比較全面系統(tǒng)的知識背景，不僅可以講述課程的知識點，也能夠講述知識點之間的相互聯(lián)系以及知識點的應(yīng)用環(huán)境、應(yīng)用方法及應(yīng)用工具，使學(xué)生不僅獲得課程的知識點，還獲得關(guān)于知識應(yīng)用方面的技巧。（3）面向教學(xué)對象的教學(xué)方法：課程教學(xué)的效果取決于課程教學(xué)的方法。一般教學(xué)方法由理論學(xué)習(xí)和課堂經(jīng)驗積累兩種途徑獲得。教學(xué)方法沒有絕對的好與不好，關(guān)鍵的是教學(xué)方法要適用于教學(xué)對象。因此除了一般教學(xué)方法的掌握，教師還要在教學(xué)實踐中注意收集學(xué)生對教學(xué)的反饋意見，不斷積累總結(jié)教學(xué)方法及其適用對象。（4）教師的組織與溝通能力：主講教師是課程的負責(zé)人，全面負責(zé)助教、實驗指導(dǎo)老師和學(xué)生之間的工作安排和溝通。教師應(yīng)該在第一節(jié)課收集所有學(xué)生的聯(lián)系信息，包括留學(xué)生的國籍，并向?qū)W生公布課程助教、實驗指導(dǎo)老師的聯(lián)系方式，保證課程參與者的雙向溝通。

2.課程教材與輔助材料：（1）課程教材的選擇要考慮到教學(xué)對象，選擇難易適中的教材。在本課程的實踐中，為了滿足不同層次學(xué)生的需要，為學(xué)生推薦了一組具有不同特點的教學(xué)參考書。在參考書中有相對比較深的教材滿足專業(yè)和英語基礎(chǔ)比較好、好奇心上進心比較強的學(xué)生；也有參考書比較深入淺出，易于理解，滿足基礎(chǔ)相對弱的同學(xué)?？紤]到中國本土學(xué)生將來也有可能在中國企業(yè)工作，本課程推薦了具有中文翻譯版的英文原版經(jīng)典教材，便于學(xué)生能在課后了解專業(yè)詞匯的中文表達，也幫助英文程度差但具有一定中文語言能力的學(xué)生對課程的理解。另外本課程為學(xué)生提供控制原理主要貢獻者的生平介紹，幫助學(xué)生理解一些控制原理產(chǎn)生的背景，讓學(xué)生們學(xué)習(xí)該領(lǐng)域大師的創(chuàng)新精神。（2）教學(xué)輔助資料與工具的提供可以幫助學(xué)生理解復(fù)習(xí)課堂教學(xué)的內(nèi)容。本課程為學(xué)生提供中英文對照專業(yè)詞匯，幫助學(xué)生對課程的理解和掌握，并能使用英文專業(yè)詞匯進行作業(yè)和實驗報告的表達。自控原理是一門對數(shù)學(xué)要求比較高的課程，可以把一些課程常用的數(shù)學(xué)公式表，如拉普拉斯變換表等，作為輔助材料提供給學(xué)生。本課程還在課程網(wǎng)頁上提供全部課程的英文錄像，如果學(xué)生在上課時沒有完全消化，可以在課后自己觀看相關(guān)課程錄像，理解和消化上課的內(nèi)容。

3.課堂教學(xué)方法。課堂教學(xué)是課程知識傳授的主要環(huán)節(jié)，直接影響到最后的教學(xué)效果。教師在英文課堂教學(xué)中，要注重以下環(huán)節(jié)：（1）任課老師的課堂表達：教師上課應(yīng)注意循序漸進，深入淺出，板書要整潔明了。語言采用簡單明了、易于理解的句型?？紤]到班級里有英語聽力不太好的學(xué)生，上課語速要適中，并配有相應(yīng)的關(guān)鍵字板書或多媒體演示稿，以補充學(xué)生由于聽力原因造成的信息損失。發(fā)放多媒體演示稿關(guān)鍵部分的紙質(zhì)打印件，方便學(xué)生做課堂筆記。教師上課應(yīng)該基礎(chǔ)部分簡單清晰、教學(xué)內(nèi)容應(yīng)有擴展性，同時注重介紹知識的應(yīng)用環(huán)境，既要照顧到基礎(chǔ)較差的學(xué)生，也應(yīng)滿足綜合能力強的學(xué)生的需求。（2）課堂教學(xué)的互動與反饋：由于該課程理論性強，對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高，大部分學(xué)生使用第二語言第一次接觸新的概念，如果沒有進行足夠時間的預(yù)習(xí)很難在課堂上使用英語主動提出問題。而電類專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)比較繁重，一般沒有時間做足夠的預(yù)習(xí)。教師可以圍繞課程內(nèi)容，設(shè)計課堂討論題目，采用分組課堂練習(xí)的形式，一般為二到三人一組，學(xué)生可以互相討論，加強對所學(xué)概念方法的理解，教師在學(xué)生練習(xí)時，巡回檢查，期間學(xué)生可以向老師詢問不懂之處。這種形式的全英文互動，既減少了學(xué)生的表達壓力，又能達到互動反饋教學(xué)效果的作用，非常受學(xué)生歡迎，教師也能及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生難于理解的知識點。

4.課程實驗。課程實驗是課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生通過實驗可以加深對課堂知識的理解，并掌握理論知識的應(yīng)用方法。為保證實驗質(zhì)量，首先要向?qū)W生提供清晰的實驗指導(dǎo)書，在實驗分組時應(yīng)避免將留學(xué)生分在一組，而是將中國本土學(xué)生與外國學(xué)生搭配開來，加強留學(xué)生與中國學(xué)生相互交流學(xué)習(xí)，幫助留學(xué)生融入本土學(xué)習(xí)環(huán)境，克服由于外國學(xué)生對環(huán)境的不熟悉造成的工作障礙，順利完成課程實驗任務(wù)。實驗報告也是課程實驗的重要組成部分，要求學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)進行有效處理，對實驗現(xiàn)象運用課程理論知識進行詳細分析、解釋。

5.課程學(xué)習(xí)質(zhì)量的監(jiān)控與評估。學(xué)生課程學(xué)習(xí)質(zhì)量的監(jiān)控分課堂學(xué)習(xí)評估、課程階段學(xué)習(xí)評估和課程學(xué)體評估。課堂學(xué)習(xí)評估主要通過課堂練習(xí)來進行。教師通過學(xué)生課堂練習(xí)的情況，評估學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的質(zhì)量，改善課堂教學(xué)效果。課程階段學(xué)習(xí)評估主要通過階段小測驗來進行，通過階段小測驗可以測試學(xué)生對一個階段所學(xué)知識的綜合運用能力。課程學(xué)體評估包括學(xué)生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)情況、小測驗情況以及實驗情況和期末考試，是學(xué)生整個課程學(xué)習(xí)過程的綜合評估。期末考試內(nèi)容應(yīng)該含概課程基礎(chǔ)知識、課程知識靈活應(yīng)用和課程知識綜合運用等層次，以測試不同層次學(xué)生掌握課程知識的情況。

現(xiàn)階段全英文專業(yè)課程教學(xué)在中國大學(xué)尚屬于初步發(fā)展階段，本文主要討論全英文自控原理課程的教學(xué)特點與方法。論文分析了全英文課程班的學(xué)生組成和特點，闡述了自控原理全英文課程的教學(xué)質(zhì)量保證的關(guān)鍵措施及經(jīng)驗，為中國大學(xué)全英文專業(yè)課程的發(fā)展提供參考。

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[2]徐巍華.工學(xué)研究生課程的全英文教學(xué)實踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2013，（2）.

篇2

雷達系統(tǒng)根據(jù)其工作頻率一般分為米波雷達、分米波雷達和厘米波雷達，其接收機通常是超外差形式的。分米波雷達和厘米波雷達由于其工作頻率較高，一般都有自動頻率控制（AFC）系統(tǒng)，控制本振頻率自動跟蹤發(fā)射頻率的變化，或者控制發(fā)射頻率自動穩(wěn)定在本振頻率對應(yīng)的頻率點上，保證雷達接收機的中頻頻率穩(wěn)定。但是傳統(tǒng)的模擬式單環(huán)路或雙環(huán)路AFC系統(tǒng)由于受模擬電路本身的局限，使得AFC的跟蹤速度慢、跟蹤頻率范圍窄、精度低，甚至有可能出現(xiàn)錯誤跟蹤的情況；此外，控制本振的自頻控雷達由于在本機振蕩器上加裝了頻率調(diào)整裝置，影響了本振的頻率穩(wěn)定度，這對動目標(biāo)雷達而言是難以接受的。米波雷達由于其工作頻率較低，基本上沒有自動頻率控制系統(tǒng)，但是米波雷達的發(fā)射機工作頻率和接收機本機振蕩頻率由于環(huán)境溫度、電源電壓和負載變化而發(fā)生一定的變化，其變化范圍從幾十千赫茲到數(shù)百千赫茲，通常在500～600kHz之間。雖然由此造成的中頻頻率變化量的絕對值不會超出中頻放大器的通頻帶范圍（中頻放大器的通頻帶通常≤1MHz），但是數(shù)百千赫茲的變化量使回波信號不能得到最有效的放大，造成雷達接收機技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)性能降低，此時即使加裝DSU（DigitalStableUnit）設(shè)備，也由于中頻頻率漂移的影響，使DSU的性能無法得到最有效的發(fā)揮。

應(yīng)用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)實現(xiàn)雷達自動頻率控制系統(tǒng)已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)方案，這種方案的應(yīng)用解決了非相參雷達的自動頻率跟蹤與本振頻率穩(wěn)定度之間的矛盾，但是鎖相環(huán)固有的大慣性、大步進間隔和非線性誤差卻嚴(yán)重地限制著鎖相環(huán)自動頻率控制系統(tǒng)的性能，使其無法滿足高速、高頻率分辨率、大帶寬的要求。

DDS技術(shù)是近幾年來迅速發(fā)展的頻率合成技術(shù)，它采用全數(shù)字化的技術(shù)，具有集成度高、體積小、相對帶寬寬、頻率分辨率高、跳頻時間短、相位連續(xù)性好、可以寬帶正交輸出、可以外加調(diào)制的優(yōu)點，并能直接與單片機接口構(gòu)成智能化的頻率源。基于DDS技術(shù)的自適應(yīng)米波雷達自動頻率控制系統(tǒng)是新一代的自動頻率控制（AFC）系統(tǒng)，它以直接數(shù)字頻率合成技術(shù)（DDS）為基礎(chǔ)，以單片機為控制核心，通過高速高精度脈內(nèi)頻率測量模塊對雷達發(fā)射頻率進行精確測量，然后由單片機控制DDS，對發(fā)射頻率進行搜索和跟蹤。因此它是一種易于實現(xiàn)的數(shù)字式智能化自適應(yīng)頻率控制系統(tǒng)。

圖2DDS頻率合成模塊結(jié)構(gòu)圖

1系統(tǒng)組成及工作原理

基于DDS技術(shù)的自適應(yīng)米波雷達自動頻率控制系統(tǒng)主要由高速脈內(nèi)頻率測量模塊、DDS頻率合成模塊、單片機和包括頻率顯示、控制鍵盤的人機接口模塊組成，如圖1所示。

系統(tǒng)采用高速高精度實時脈內(nèi)頻率測量技術(shù)，利用頻率穩(wěn)定度高達10－9的高穩(wěn)恒溫時標(biāo)對頻率進行倒計數(shù)法測量，由單片機對測量結(jié)果進行分析處理，并控制DDS頻率合成模塊，完成對發(fā)射頻率的搜索和跟蹤。系統(tǒng)中除了DDS輸出后的濾波、放大電路采用模擬電路外，其它全部采用高速數(shù)字電路，并結(jié)合了單片機具有的可編程能力，使系統(tǒng)避免了傳統(tǒng)模擬式AFC的缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)更加靈活的控制。

雷達開機后，系統(tǒng)首先工作于搜索模式：單片機控制DDS頻率合成模塊輸出本振頻率的最低值，與從發(fā)射機耦合過來并經(jīng)過衰減后的發(fā)射脈沖頻率混頻，取出下變頻后的中頻信號，經(jīng)過頻率測量模塊測量后將結(jié)果送入單片機，單片機若判斷頻率測量結(jié)果不是規(guī)定的中頻頻率值，則控制DDS頻率合成模塊將輸出的本振頻率按規(guī)定的步長（通常是頻率測量系統(tǒng)的頻率分辨率）調(diào)高，重復(fù)此過程，直到頻率測量系統(tǒng)測量得到的頻率值為規(guī)定的中頻頻率值為止。若搜索過程中本振頻率達到上限時仍未搜索到規(guī)定的中頻頻率值，則返回到本振頻率最低值，重新開始新一輪的搜索。系統(tǒng)一旦搜索到規(guī)定的中頻頻率值就進入跟蹤狀態(tài)。

在跟蹤狀態(tài)，頻率測量模塊對每一個發(fā)射脈沖頻率與本振頻率下變頻得到的中頻脈沖頻率進行實時精確測量，在發(fā)射脈沖結(jié)束時將測量結(jié)果送入單片機。單片機立即根據(jù)測量結(jié)果計算出響應(yīng)的本振頻率調(diào)整量，并控制DDS頻率合成模塊調(diào)整輸出頻率，保證在目標(biāo)回波信號到達接收機時，本振信號已經(jīng)調(diào)整到與該發(fā)射脈沖頻率對應(yīng)的頻率點上，使目標(biāo)回波信號下變頻后的頻率值為準(zhǔn)確的中頻頻率值，從而保證目標(biāo)回波信號能夠得到最有效的放大。

跟蹤模式實質(zhì)上是一個自適應(yīng)的控制過程：某一發(fā)射脈沖的頻率比前一發(fā)射脈沖的頻率升高（降低）在本振頻率不變的條件下，中頻頻率升高（降低）頻率測量模塊的測量結(jié)果升高（降低）單片機得到測量結(jié)果后控制DDS頻率合成模塊，使之輸出的本振頻率相應(yīng)升高（降低）中頻頻率降低（升高）到規(guī)定值。

2硬件結(jié)構(gòu)

2．1DDS頻率合成模塊

DDS頻率合成模塊以DDS芯片AD9854為核心，包括濾波電路、放大電路和與單片機的接口電路，圖2是其組成框圖。

AD公司推出的AD9854是DDS芯片中的典型代表之一，它具有300MHz的內(nèi)部時鐘，4～20倍的內(nèi)部可編程倍頻器使外部輸入的時鐘信號頻率可以從15MHz到75MHz，另外具有100MHz的并行接口總線，內(nèi)置正交雙通道DAC輸出，具有多種編程工作方式，能產(chǎn)生線性調(diào)頻信號和非線性調(diào)頻信號等復(fù)雜信號。

AD9854采用CMOS結(jié)構(gòu)，工作電壓為3．3V，而單片機AT89C51工作在5V電壓下，其總線電平是5V的TTL電平，為保證AD9854的正常工作，必須經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后再與AD9854接口，AD9854的時鐘信號也必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后送到AD9854的時鐘引腳。AD9854有正交雙通道DAC輸出，每一個通道都是反相的互補輸出，經(jīng)MAX436放大后濾波，然后再經(jīng)MAX436放大到雷達要求的本振電平。兩路輸出中的一路用于和發(fā)射脈沖混頻，將下變頻后的中頻信號送到頻率測量模塊進行頻率測量，系統(tǒng)已經(jīng)知道DDS頻率合成模塊輸出的本振頻率，測量出發(fā)射脈沖的中頻頻率就能計算出發(fā)射頻率；另一路作為接收機的本振信號。

根據(jù)奈奎斯特采樣定律，當(dāng)DDS系統(tǒng)的時鐘為300MHz時，其輸出頻率的上限是150MHz，在工程應(yīng)用中通常只使用到時鐘頻率的40％，即120MHz。某型米波雷達的本振頻率上限略高于120MHz，經(jīng)查閱AD9854的數(shù)據(jù)手冊，其輸出頻率能夠達到理論的150MHz；同時經(jīng)實驗證實，AD9854能夠在雷達本振頻率上限值處穩(wěn)定工作，且輸出信號質(zhì)量完全可以滿足雷達系統(tǒng)對本振的要求。

2．2高速高精度脈內(nèi)頻率測量模塊

高速高精度脈內(nèi)頻率測量模塊采用倒計數(shù)法進行頻率測量，主要由下變頻混頻器、濾波整形電路、計數(shù)器T0、計數(shù)器T1和時序控制電路組成。圖3是其結(jié)構(gòu)的組成框圖，圖4是倒計數(shù)法頻率測量的時序圖。

倒計數(shù)法測頻是用被測信號的N個周期形成一個計數(shù)門時間T＝N·Tx，在T時間內(nèi)由時標(biāo)F0計數(shù)，這樣一來測頻就相當(dāng)于測量門寬T，T的最大量化誤差是T0，Tx的最大量化誤差是T0/N。

某型雷達的發(fā)射脈沖的寬度是13μs，考慮到其發(fā)射機是單級振蕩式發(fā)射機，每個脈沖在起振和停振的過程中振蕩不穩(wěn)定，因此取中間的10μs作為測頻區(qū)間。該型雷達的第一中頻頻率為30MHz，在正常工作時，發(fā)射脈沖與本振信號下變頻的輸出頻率應(yīng)該是準(zhǔn)確的30MHz，在10μs的測頻時間內(nèi)應(yīng)有300個脈沖，即可取N＝300；高穩(wěn)定的時標(biāo)的頻率是100MHz，T0＝10ns，相應(yīng)的Tx的最大誤差是T0／300＝1／30ns，據(jù)此可計算出測頻的分辨率是30kHz，相對于雷達中頻放大器接近1MHz的帶寬而言，此指標(biāo)完全能夠滿足雷達系統(tǒng)的要求。用頻譜分析儀實際測得的系統(tǒng)跟蹤誤差如表1所示。

表1實際測得的系統(tǒng)跟蹤誤差表

發(fā)射頻率/MHz147.000147.500148.000148.500149.000149.500

本振輸出頻率/MHz116.999117.495118.008118.492118.990119.493

跟蹤誤差/kHz-1-5+8-8-10-7

發(fā)射頻率/MHz150.000150.500151.000151.500152.000152.500

本振輸出頻率/MHz119.995120.490120.990121.510122.005122.500

跟蹤誤差/kHz-5-10-10+10+50

模塊的工作過程是：當(dāng)雷達觸發(fā)脈沖到來時，時序控制電路打開計數(shù)器T，發(fā)射脈沖隨后到來，經(jīng)下變頻、濾波、整形后轉(zhuǎn)換成TTL方波作為計數(shù)器T的時鐘。當(dāng)計數(shù)器T計到第32個脈沖時，時序控制電路打開計數(shù)器T0，T0開始對高穩(wěn)定時標(biāo)計數(shù)；當(dāng)計數(shù)器T計到第332個脈沖時，時序控制電路關(guān)閉計數(shù)器T和T0，并通知單片機已經(jīng)完成一次頻率測量，單片機取走測量結(jié)果，并對硬件電路復(fù)位，準(zhǔn)備下一個周期的測量。

2．3高穩(wěn)定度恒溫時鐘模塊

本機振蕩器的頻率穩(wěn)定度是影響雷達接收機性能的關(guān)鍵性指標(biāo)。由于DDS頻率合成方法的輸出頻率穩(wěn)定度僅僅取決于其時鐘的頻率穩(wěn)定度，因此選用頻率穩(wěn)定度高達10－9的恒溫晶體振蕩器作為整個系統(tǒng)的時鐘。恒溫晶體振蕩器輸出的100MHz高穩(wěn)正弦波經(jīng)放大后整形為標(biāo)準(zhǔn)的TTL方波，一路作為頻率測量模塊的時間標(biāo)準(zhǔn)，另一路經(jīng)F161分頻為25MHz的TTL方波，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后作為AD9854的外部時鐘信號，利用AD9854內(nèi)部的可編程倍頻器倍頻12倍使AD9854工作在300MHz的內(nèi)部時鐘頻率下。高穩(wěn)定度恒溫時鐘模塊組成框圖如圖5所示。

3軟件結(jié)構(gòu)

單片機是整個系統(tǒng)的控制核心，可以充分利用軟件可編程控制的優(yōu)勢對系統(tǒng)進行靈活有效的控制。圖6是單片機的軟件框圖。

通電以后單片機首先進行初始化，然后設(shè)置DDS模塊的工作模式等參數(shù)，再進行時序控制電路的復(fù)位并對所有計數(shù)器進行清零操作。隨后單片機不斷查詢測量完成信號。當(dāng)時序控制電路在雷達觸發(fā)脈沖的作用下完成一次測量時?熏就通過該信號通知單片機，單片機一旦查詢到測量完成便立即讀入測量結(jié)果。然后進行分析，是標(biāo)準(zhǔn)中頻頻率時不進行本振頻率的調(diào)整，直接準(zhǔn)備下一脈沖周期的測量，若不是則計算所需的頻率調(diào)整量，控制DDS頻率合成模塊進行頻率調(diào)整，然后再準(zhǔn)備下一脈沖周期的測量。

篇3

廠址位于XX市西郊雷鋒大道7公里處，占地面積620畝。為加速實施全省農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，先后從美國﹑法國﹑埃及﹑日本及國內(nèi)10多個省市科研育種單位引進優(yōu)質(zhì)果茶品種資源158個，優(yōu)質(zhì)果茶種苗40多萬株，建成果茶母本園150畝。每年可向社會提供優(yōu)質(zhì)果茶苗木200多萬株，果茶母（接）穗1萬公斤以上，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果茶產(chǎn)品1000噸以上。

果茶場也是省城第一座以品茶、園藝、垂釣為主題的農(nóng)業(yè)觀光園。這里空氣清新，景色怡人。春有草莓、櫻桃、“明前”茶；夏有枇杷、蘋果、葡萄、桃、李、楊梅、無花果與瓜類；秋有板栗、柿、棗、梨、獼猴桃；冬有柑桔、橙類等。一年四季。百果飄香，是個名副其實的“百果園”。

該廠第二期工程將于2003年完成，面積將擴至1000多畝。年生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果茶苗木將達到1000萬株，優(yōu)質(zhì)果茶產(chǎn)品產(chǎn)量也將成倍增加，更多的農(nóng)業(yè)高新技術(shù)將落戶該場。果茶苗木和產(chǎn)品的生產(chǎn)、檢測、采后處理、加工和多種農(nóng)業(yè)觀光設(shè)施將全部完善和配置。屆時，一個全新的高科技生態(tài)農(nóng)業(yè)示范、觀光園將會展現(xiàn)在你的面前。

百果園是農(nóng)業(yè)高科技的結(jié)晶，而滴灌系統(tǒng)是其中的重中之重。百果園現(xiàn)建成的620畝果園，全部由從以色列引進的先進滴噴灌系統(tǒng)控制，該園地勢起伏較大，最高處海拔達86.60m，最低處64.72m，傳統(tǒng)灌水方式很難進行，而先進的滴灌系統(tǒng)由于對地形的適應(yīng)能力強，而且特別適應(yīng)山地丘陵地區(qū)，所以滴灌正好大施其能，由低處水庫中取水，經(jīng)過過濾加壓，然后由遍布全園的各種管道把帶有肥料、除蟲劑的水準(zhǔn)確地送到每片需水地園中，保證果樹的正常需水。不過其系統(tǒng)自動化程度不高，全園僅能使用微機控制電磁閥的開啟，不能精確實現(xiàn)作物的輪灌、對灌水時間和灌水量還不能實現(xiàn)有效的控制，有望進一步提高。

2滴灌系統(tǒng)

滴灌就是滴水灌溉技術(shù)，它是利用低壓管道系統(tǒng)，使滴灌水成點滴地、緩慢地、均勻而又定量地浸潤作物根系最發(fā)達的區(qū)域，使作物主要根系活動區(qū)的土壤始終保持在最優(yōu)含水狀態(tài)。滴灌不同于傳統(tǒng)的地面灌溉濕潤全面積土壤，因此滴灌有節(jié)約灌溉用水量、促進作物生長和提高產(chǎn)量的作用，是一種很有發(fā)展前途的局部灌水技術(shù)。

百果園主要種植柑桔、葡萄、水蜜桃、茶等低矮果樹，如果采用其它灌水方法，不僅浪費水資源，而且很難保證滿足果樹的需水量，而滴灌具有省水節(jié)能、省工省地省肥、操作簡單，易于實現(xiàn)自動化、對土壤地形適應(yīng)性強、保護和保持生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點，所以滴灌成為了百果園地首選。

2.1百果園滴灌系統(tǒng)的組成

百果園滴灌系統(tǒng)主要由水源、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)和尾部設(shè)備灌水器以及流量、壓力控制部件和測量儀表等組成，如圖所示。全園滴灌系統(tǒng)組成示意圖：

1.水源2．水泵3.供水管4.蓄水池5.逆止閥6.施肥開關(guān)7.灌水總開關(guān)8.壓力表

9.主過濾器10.水表11.支管12.微噴頭13.滴頭14.毛管(滴灌帶、滲灌管)

15.滴灌支管16.尾部開關(guān)(電磁閥)17.沖洗閥18.肥料罐19.肥量調(diào)節(jié)閥20.施肥器21.干管

2.1.1水源

江河、湖泊、水庫、井、渠、泉等水質(zhì)符合微灌要求的均可作為水源，百果園采用從園中的水庫中取水。

2.1.2首部樞紐

百果園的首部樞紐包括泵組、動力機、肥料罐、過濾設(shè)備、控制閥、進排氣閥、壓力表、流量計等。其作用是從水庫中取水增壓并將其處理成符合微灌要求的水流送到系統(tǒng)中去。百果園中采用五級加壓式離心泵，在水庫中取水，現(xiàn)取現(xiàn)用，計劃建一水塔蓄水。

2.1.3輸配水管網(wǎng)

輸配水管網(wǎng)的作用是將首部樞紐處理過的水按照要求輸送分配到每個灌水單元和灌水器。包括干、支管和毛管三級管道，毛管是微灌系統(tǒng)末級管道，其上安裝或連接灌水器。微灌系統(tǒng)中直徑小于或等于63毫米的管道常用聚乙烯(PE)管材，大于63毫米的常用聚氯乙烯（PVC）管材。百果園中干、支管采用PVC管和UPVC管，毛管采用PE管。

2.1.4尾部設(shè)備

尾部設(shè)備是微灌系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，包括微管和與之相聯(lián)的灌水器(小微管、滴頭、微噴頭、滴灌帶、滲灌頭、滲灌管等)插桿等。灌水器將微灌系統(tǒng)上游所來的壓力水消能后將水成滴狀、霧狀等施于所需灌溉的作物根部或葉面。

2.2百果園滴灌灌溉系統(tǒng)

灌溉系統(tǒng)的第一期工程是由以色列的普拉斯托公司負責(zé)承建，全園采用先進的滴、噴灌相結(jié)合的微灌節(jié)水技術(shù)，是我國南方發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的典范，其具體情況見下：

2.2.1設(shè)計原則

滴灌灌溉系統(tǒng)設(shè)計除了滿足節(jié)水、節(jié)能、省力等之外，通常應(yīng)遵循以下主要原則：

①必須滿足果園果樹生長對水分的要求；

②灌溉系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)結(jié)合耕作實際，便于操作；

③應(yīng)使所選擇的灌水方法既能滿足作物的灌溉要求，又不因灌溉而造成病害、蟲害的發(fā)生；

④在盡可能的情況下，灌溉系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮施肥及噴藥裝置；

⑤在盡可能的情況下，應(yīng)使灌溉系統(tǒng)在滿足灌溉要求的同時，工程建設(shè)的綜合造價最小。

2.2.2設(shè)計步驟

2.2.2.1資料的收集在系統(tǒng)設(shè)計時，必須掌握以下資料：

①地形資料：根據(jù)實際情況測繪大比例尺地形圖，其中包括果園的平面布置、道路、水源位置、高差等。

②土壤資料：主要是土壤理化性質(zhì)、地下水埋藏深度和土層厚度等。土壤理化性質(zhì)主要包括土壤類別、干容重、含鹽情況、土壤田間持水率等。

③氣象資料：區(qū)域年均降雨量及季節(jié)分布、平均氣溫、極端氣溫（包括最高、最低氣溫）、最大凍土層深度、無霜期、蒸騰蒸發(fā)資料等。

④水源資料：水源屬性（個人或集體）、種類、水源位置、水質(zhì)、含沙情況、水位、供水能力、利用和配套情況等。若水源為機井時，還應(yīng)調(diào)查機井的靜水位和動水位，當(dāng)?shù)叵滤惠^淺時，一定要調(diào)查清楚地下水位及其周年變化規(guī)律。若水源為渠水時，應(yīng)調(diào)查清楚水源的含泥沙種類、含沙量、水位、供水時間、可能的配水時間等。同時，還應(yīng)特別注意水源的保證率問題，不論是只用于果園的水源還是與周圍大田混用的水源，都應(yīng)考慮這個問題。

⑤百果園作物種植資料：其中包括作物的種類、種植密度（其中最主要的是行距和株距）等。

⑥百果園的環(huán)境資料：包括百果園周圍的地形、交通和供電等。

2.2.2.2灌水方法的選擇灌水方法選擇適當(dāng)與否，除了影響工程投資外，還直接影響著灌溉系統(tǒng)的效益發(fā)揮和灌溉保證率。因此，應(yīng)根據(jù)作物種類、作物的種植制度、種植季節(jié)、水源情況、果園設(shè)施情況、工程區(qū)社會經(jīng)濟情況等，合理地選擇相對投資較省、灌溉保證率較高且有利于果園果樹生長的灌水方法。百果園灌溉系統(tǒng)的灌水方法采用以滴灌為主，滴噴灌相結(jié)合的方式。

2.2.2.3滴灌系統(tǒng)布置，百果園滴灌系統(tǒng)的管道分干管、支管和毛管等三級，布置時干、支、毛三級管道要求盡量相互垂直，以使管道長度和水頭損失最小。通常情況下，園內(nèi)一般出水毛管平行于種植方向，支管垂直于種植方向。

2.2.2.4滴灌灌溉制度的擬定

①灌水定額：是指作為滴灌系統(tǒng)設(shè)計的單位面積上的一次灌水量，如果用灌水深度表示，可用式（4-8）計算，即

H——計劃濕潤層深度（米），一般蔬菜0.20-0.30米深根蔬菜或果樹0.3-1.0米；

p——土壤濕潤比，70%-90%。

②設(shè)計灌水周期：滴灌設(shè)計灌水周期是指按一定的灌水定額灌水后，在作物適宜土壤含水率的條件下，保障作物正常生長的可能延續(xù)時間T，用式（4－9）計算，即

③一次灌水延續(xù)時間：一次灌水延續(xù)時間是指把設(shè)計灌水定額水量，在不產(chǎn)生徑流的條件下，均勻分布于果園田間所用的灌水時間，用式（4－10）計算，即

i.輪灌區(qū)數(shù)目的確定：（a）對于固定式滴灌系統(tǒng)，輪灌區(qū)數(shù)目可按式（4-11）計算：（b）對于移動式滴灌系統(tǒng)，則有：

ii.一條毛管的控制灌溉面積：（a）對于固定式滴灌系統(tǒng)，毛管固定在一個位置上灌水，控制面積為

f=SeL(4-13)

式中f——每條毛管控制的灌溉面積（平方米）

L——毛管長度（米），移動式滴灌系統(tǒng)中為出流毛管長度。

（b）對于移動式滴灌系統(tǒng)，一條毛管控制的灌溉面積為

2.2.2.5滴灌系統(tǒng)控制灌溉面積大小的計算在灌溉水源能夠得到充分保證的條件下，滴灌面積的大小取決于管道的輸水能力。對于水源流量不能滿足整個區(qū)域需要時，滴灌面積為

2.2.2.6管網(wǎng)水力計算滴灌系統(tǒng)各級管道布置好以后，即可從最末端或最不利毛管位置開始，逐級推算各級管道的水頭損失（包括沿程水頭損失和局部水頭損失）。在設(shè)計中，同一條支管上的第一條毛管最前端出水孔處水頭與最末一條毛管最末端出水孔處水頭之間的差值，不超過滴頭設(shè)計工作壓力的20％，流量差值不超過10％；對于采用壓力補償式滴水器時，僅要求區(qū)域內(nèi)滴頭流量差值不超過10％，并據(jù)此確定支、毛管的最大設(shè)計長度；在滴灌中，由于管網(wǎng)中水流壓力通常小于0．3兆帕，所以多選用PVC塑料管道。管道中水流在運動過程中的壓力損失通常包括沿程阻力損失和局部阻力損失。工程設(shè)計中塑料管道的沿程阻力損失常選用式（4－16）、（4－17）計算，局部阻力損失常用式（4－18）計算。①沿程阻力損失hf

當(dāng)管道有多個出水口時，管道的沿程阻力應(yīng)考慮多口出流對沿程阻力的折減問題，多口出流折減系數(shù)k，對應(yīng)計算公式

②局部阻力hj

工程設(shè)計中為了計算方便，局部阻力損失也常按沿程阻力損失hf的10％估算。

2.2.2.7管道系統(tǒng)設(shè)計包括各級管道的管材與管徑的選擇、各級固定管道的縱剖面設(shè)計、管道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

①管材的選擇：可用于灌溉的管道種類很多，應(yīng)該根據(jù)滴灌區(qū)的具體情況，如地質(zhì)、地形、氣候、運輸、供應(yīng)以及使用環(huán)境和工作壓力等條件，結(jié)合各種管材的特性及適用條件進行選擇。一般情況下，對于地理固定管道，可選用鋼筋混凝土管、鋼絲網(wǎng)水泥管、石棉水泥管、鑄鐵管和硬塑料管。鋼管易銹蝕和腐蝕，最好不要選用。隨著材料工業(yè)的發(fā)展，地埋管道多選用塑料管。選用塑料管時一定要注意，不同材質(zhì)的塑料管在幾何尺寸相同的情況下可承受的工作壓力相差甚遠，特別是在使用低密度聚乙烯管（PE管）時，一定要注意管壁的厚度是否達到了能承受系統(tǒng)所要求壓力的厚度，若沒有達到，千萬不能使用，否則將會埋下隱患，造成運行時管道發(fā)生爆破，甚至導(dǎo)致整個管道系統(tǒng)癱瘓。用于滴灌地埋管道的塑料管，最好選用硬聚氯乙烯管（UPVC管）。對于口徑150毫米以上的地埋管道，硬聚氯乙烯管在性能價格比上的優(yōu)勢下降，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟分析選擇合適的管材。塑料管經(jīng)常暴露在陽光下使用，易老化，縮短使用壽命。因此，地面移動管最好不采用塑料管。

②管徑的選擇：當(dāng)輪灌編組和輪灌順序確定之后，各級管道在每一輪灌組所通過的流量即可知道。通常選用同一級管道在各輪灌組中可能通過的最大流量，作為本級管道的設(shè)計流量，依據(jù)這個設(shè)計流量來確定管道的管徑。若某一級管道，其最大流量通過的時間占管道總過水時間的比例甚小，也可選取一個出現(xiàn)次數(shù)較多的次大流量，作為管道的設(shè)計流量來確定管徑。同一級管道的不同管段通過的最大流量不同時，可分段確定設(shè)計流量。（a）支管管徑的確定：支管是指直接安裝豎管和滴頭的那一級管道。支管管徑的選擇主要依據(jù)灌溉均勻的原則。管徑選得越大，支管運行時的水頭損失就越小，同一支管上各滴頭的實際工作壓力和灌水量就越接近，灌溉均勻度就越接近設(shè)計狀況。但這樣增大了支管的投資，對移動支管來說還增加了拆裝、搬移的勞動強度。管徑選得小，支管投資減少，移動作業(yè)的勞動強度降低，但由于運行時支管內(nèi)水頭損失增大，同一支管上各滴頭的實際工作壓力和灌水量差別增大，結(jié)果造成果園各處受水量不一致，影響滴灌質(zhì)量。為了保證同一支管上各滴頭實際出水量的相對偏差不大于20％，國家標(biāo)準(zhǔn)GBJ85-85規(guī)定：同一支管上任意兩個滴頭之間的工作壓力差應(yīng)在滴頭設(shè)計工作壓力的20％以內(nèi)。顯然，支管若在平坦的地面上鋪設(shè)，其首末兩端滴頭間的工作壓力差應(yīng)最大。若支管鋪設(shè)在地形起伏的地面上，則其最大的工作壓力差并不見得發(fā)生在首末滴頭之間?？紤]地形高差Z的影響時上述規(guī)定可表示為

許的水頭損失即為從式（4－20）

可以看出：逆坡鋪設(shè)支管時，允許的hw的值小，即選用的支管管徑應(yīng)大些；順坡鋪設(shè)支管時，因Z的值本身為負值，其允許的hw的值可以比0.2hp大些，也就是說因支管順坡鋪設(shè)時，因地形坡降彌補了支管內(nèi)的部分水力坡降，選用的支管管徑可適當(dāng)?shù)男⌒?。?dāng)一條支管選用同管徑的管子時，從支管首端到朱端，由于沿程出流，支管內(nèi)的流速水頭逐次減小，抵消了局部水頭損失，所以計算支管內(nèi)水頭損失時，可直接用沿程水頭損失來代替其總水頭損失，即h''''f=hw，式（4－20）可改寫為

滴頭選定后，滿頭的設(shè)計工作壓力可從滴頭性能表中查得。兩滴頭進水口高程差（實際上就是兩滴頭所在地的地面高差）可以從系統(tǒng)平面布置圖中查取。則h''''f即可求出。利用公式h''''f=FfLQm／db，在其他參數(shù)已知的情況下反求管徑d，d就是該支管可選用的最小管徑的計算值。因管材的管徑已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。因此，還需按管材的標(biāo)準(zhǔn)管徑將計算出的管徑規(guī)范取整。對滴灌系統(tǒng)的支管，考慮到運行與管理的方便，最大的管徑一般不超過100毫米，并且應(yīng)盡量使各支管取相同的管徑，至少也需在一個作業(yè)區(qū)中統(tǒng)一。對于固定管道式滴灌系統(tǒng)，地理支管的管徑可以不同，但規(guī)格不宜太多，同一條支管一般最多變徑兩次。（b）支管以上各級管道管徑的確定：一般情況下，這些管道的管徑是在滿足下一級管道流量和壓力的前提下按費用最小的原則選擇的。管道的費用常用年費用來表示。隨著管徑的增大，管道的投資造價（常用折舊費表示）將隨之增高，而管道的年運行費隨之降低。因此，客觀上必定有一種管徑，會使上述兩種費用之和為最低，這種管徑就是我們要選擇的管徑，稱之為經(jīng)濟管徑。經(jīng)濟管徑中對應(yīng)的流速稱為經(jīng)濟流速。圖4-7就是用最小年費用法計算經(jīng)濟管徑的原理示意圖。用這種方法確定管徑概念清楚，但計算相當(dāng)繁瑣，往往需要分別計算出多種管徑的年投資和年運行費，比較后再確定。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，許多優(yōu)化設(shè)計方法，如微分法、動態(tài)規(guī)劃法等已在管道灌溉管網(wǎng)的設(shè)計中得到應(yīng)用，具體方法可參閱有關(guān)書籍。對于規(guī)模不太大的滴灌工程，也可用式（4－22）、式（4－23）的經(jīng)驗公式估算管道的直徑：

應(yīng)該指出的是，由于管道系統(tǒng)年工作小時數(shù)少，而所占投資比例又大。因此，一般在灌溉系統(tǒng)壓力能得到滿足的情況下，選用盡可能小的管徑是經(jīng)濟的，但管中流速應(yīng)控制在2.5～3米／秒以下。

③管道縱剖面設(shè)計：管道縱剖面設(shè)計應(yīng)在系統(tǒng)平面市置圖繪制后進行，設(shè)計的主要內(nèi)容是確定各級固定管道在平面上的位置及各種管道附件的位置。管道的縱剖面應(yīng)力求平順，減少折點，有起伏時應(yīng)避免產(chǎn)生負壓。

ⅰ埋深及坡度：地埋管的埋深指管徑距地面的垂直距離，埋深應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地面荷載和機耕要求確定。一般管道在公路下埋深應(yīng)為0.7～1.2米；在農(nóng)村機耕道下埋深為0．5～0．9米。地埋管的坡度主要視地形條件而定，同時也應(yīng)考慮地基好壞及管徑大小。一般在地形條件許可的情況下，管徑小、基礎(chǔ)穩(wěn)定性好的管道坡度可陡一點；反之應(yīng)緩些?？偟膩碚f，管道坡度不得超過1:1，通?？刂圃?:1.5～1:3以下。

ⅱ管道連接及附件：地埋管道的連接多采用承插或黏接的形式，轉(zhuǎn)向處用彎頭，分水處用三通或四通接頭，管徑改變處采用異徑接頭，管道末端用堵頭。為方便施工和安裝，同類管件應(yīng)考慮其規(guī)格盡量統(tǒng)一。

為了按計劃進行輸水、配水、管道系統(tǒng)上應(yīng)裝置必要的控制閥。白果園中為了實現(xiàn)灌水的有效控制,設(shè)置了30多個電子閥.而且各級管道的首端還設(shè)了進水閥或水分閥；當(dāng)管道過長或壓力變化過大時，設(shè)置節(jié)制閥。為保證管道的安全運行，還安裝一些附設(shè)裝置。自壓系統(tǒng)的進水口和各類水泵吸水管的底端應(yīng)分別設(shè)置攔污棚和濾網(wǎng)，管道起伏的高處應(yīng)設(shè)排氣裝置，自壓系統(tǒng)進水閥后的干管上設(shè)高度高出水源水面高程的通氣管，管道起伏的低處及管道末端設(shè)泄水裝置，管道可能發(fā)生最大水錘壓力處設(shè)置安全閥。

2.3評價

從整體上來看,XX白果園的滴灌系統(tǒng)是建設(shè)的比較完善的一套滴水灌溉系統(tǒng),設(shè)計施工都符合現(xiàn)代滴灌的要求,是一套先進的現(xiàn)代化滴水灌溉系統(tǒng)，而且產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效果。不過當(dāng)時考慮到經(jīng)濟條件的限制，其毛管采用了單行直線布置，灌水均勻度不高，鑒于對多種毛管布置形式的比較分析，筆者認為百果園應(yīng)改進為雙行毛管平行布置；而且其控制系統(tǒng)自動化程度不高，全園僅能使用微機控制電磁閥的開啟，不能精確實現(xiàn)作物的輪灌、對灌水時間和灌水量都不能實現(xiàn)有效的控制，故需進一步對其控制系統(tǒng)加以設(shè)計改進。正在建設(shè)的二期工程應(yīng)該吸收一期工程中的好的經(jīng)驗，改進一期工程中的不足，特別是應(yīng)該實現(xiàn)灌水的全自動控制。

3灌溉自動化控制系統(tǒng)

灌溉中的滴灌系統(tǒng)，能很方便實現(xiàn)自動化控制，灌水的自動化控制能有效的實現(xiàn)節(jié)水灌溉，也是農(nóng)業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化的要求。對微灌的自動化控制，根據(jù)控制系統(tǒng)運行的方式不同，一般可分為手動控制、半自動控制和全自動控制三類：

①手動控制系統(tǒng)

系統(tǒng)的所有操作均由人工完成，如水泵、閥門的開啟、關(guān)閉，灌溉時間的長短，何時灌溉等等。這類系統(tǒng)的優(yōu)點是成本較低，控制部分技術(shù)含量不高，便于使用和維護，很適合在我國廣大農(nóng)村推廣。不足之處是使用的方便性較差，不適宜控制大面積的灌溉。

②全自動控制系統(tǒng)

系統(tǒng)不要人直接參與，通過預(yù)先編制好的控制程序和根據(jù)反映作物需水的某些參數(shù)可以長時間地自動啟閉水泵和自動按一定的輪灌順序進行灌溉。人的作用只是調(diào)整控制程序和檢修控制設(shè)備。這種系統(tǒng)中，除灌水器、管道、管件及水泵、電機外，還包括中央控制器、自動閥、傳感器（土壤水分傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器和雨量傳感器等）及電線等。

③半自動控制系統(tǒng)

系統(tǒng)中在灌溉區(qū)域沒有安裝傳感器，灌水時間、灌水量和灌溉周期等均是根據(jù)預(yù)先編制的程序，而不是根據(jù)作物和土壤水分及氣象資料的反饋信息來控制的。這類系統(tǒng)的自動化程度不等，有的一部分實行自動控制，有的是幾部分進行自動控制。

為了對先進的滴灌自動化控制系統(tǒng)有具體認識和了解，下面我們將對滴灌的自動化控制作詳細介紹：

3.1滴灌首部控制樞紐

滴灌自動化系統(tǒng)的基本控制方法有：時間控制、水量控制和反饋控制三種。時間控制系統(tǒng)是按預(yù)定好的時間放水或關(guān)水；水量控制系統(tǒng)是按照設(shè)計的配水量放水或關(guān)水；反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)灌區(qū)內(nèi)濕度感受器的反應(yīng)，然后將信號傳送到首部控制樞紐部分來關(guān)水或放水。滴灌系統(tǒng)更便于完全實現(xiàn)自動化，這在地多人少、勞力緊張的邊遠地區(qū)，沙漠地帶的防護林區(qū)，鐵路路基沿線，經(jīng)濟力量雄厚的城郊蔬菜種植區(qū)顯得特別重要。目前，國外發(fā)達國家在滴灌區(qū)普遍使用了計算機管理系統(tǒng)，并通過專用的滴灌系統(tǒng)軟件來控制和檢測作物生長、土壤狀況和氣象趨勢，取得了良好的效果。大大提高了現(xiàn)代化的土壤水分、作物生長測定技術(shù)的可能性和實用性，具有農(nóng)藝上的綜合性，為人們充分利用現(xiàn)代化儀器設(shè)備在滴灌系統(tǒng)中應(yīng)用提供了巨大的潛力。滴灌系統(tǒng)軟件根據(jù)作物對水分的需求和土壤墑情制定出合理的灌溉計劃和作物管理計劃。

3.2作物生產(chǎn)管理計劃制定

控制軟件系統(tǒng)應(yīng)能提供一套科學(xué)的管理系統(tǒng)，它通過提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)以及減少用水量來提高水分利用效率，能給農(nóng)民及有關(guān)用戶提供一套針對灌溉方案制定作物生產(chǎn)管理的先進、完善的管理系統(tǒng)，用戶能夠使用它獲得他們的每一塊農(nóng)田的土壤水分狀況圖，方便的數(shù)據(jù)資料存取能夠得到每一塊農(nóng)田的準(zhǔn)確土壤水分含量，還能夠確定準(zhǔn)確的日水分利用量，能夠給每塊農(nóng)田制定出合理的灌溉管理決策，能夠根據(jù)每一塊農(nóng)田各自的灌水量需求對不同農(nóng)田進行灌溉優(yōu)先排序，以便制定優(yōu)化灌溉計劃使農(nóng)場或用戶獲得整體最高產(chǎn)量。

控制軟件系統(tǒng)應(yīng)能允許灌溉管理者根據(jù)作物水分需求和作物對灌溉的反應(yīng)制定合理的灌溉計劃，作為一個完整的灌溉計劃和作物生產(chǎn)管理軟件包，它能夠?qū)喔葲Q策的制定和作物管理進行數(shù)據(jù)資料存儲、運算處理、顯示輸出。土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)資料主要由中子探測儀、石膏電阻塊和張力計測定獲得。天氣數(shù)據(jù)資料由自動氣象站獲得，作物生長資料如籽粒大?。ㄖ睆剑⒅旮吆腿~片硝酸鹽含量等可直接田間測定，根據(jù)相應(yīng)的作物響應(yīng)，作物生長資料結(jié)合土壤水分資料能夠制定出合理的灌溉計劃，通過實際調(diào)查能夠提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用效率的管理技術(shù)能夠詳細地驗證作物生長、土壤水分和氣候之間的關(guān)系，因此能很好地解決一些灌溉管理和作物生長問題，其中包括過量灌溉導(dǎo)致的灌溉水排滲問題、肥料向根部以下淋溶損失問題以及為了達到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)的籽粒重和穗粒數(shù)或結(jié)果率的控制管理問題。

3.3滴灌系統(tǒng)灌溉計劃制定

滴灌系統(tǒng)灌溉計劃一般是指確定何時進行灌溉及應(yīng)該的灌溉量，灌溉計劃的應(yīng)用可消除代價巨大的不可預(yù)測的農(nóng)業(yè)災(zāi)害，如在作物生長臨界期由于土壤類型和作物自身生長能力，不同的農(nóng)田具有不同的土壤水分虧缺量和日水分利用量，因此不同的農(nóng)田需要不同的灌溉計劃。農(nóng)民通過土壤水分測定技術(shù)利用軟件處理和顯示不同層次土壤水分特征，能加深對發(fā)生于土壤內(nèi)的各種過程的理解，以便進行更精細的灌溉計劃和灌溉管理決策的制定，以確保土壤水分總是保持作物生長所需的最佳含水量。

當(dāng)土壤水分和被作物利用的水分的準(zhǔn)確數(shù)量被測定后，通過軟件可以計算下一次滴灌的日期和準(zhǔn)確的灌水量，它將考慮當(dāng)前每天水分利用狀況、天氣變化和歷史資料來幫助管理者制定以后的灌水計劃。它把農(nóng)田從最干到最濕分為不同等級。了解需要灌溉補充的水量有助于協(xié)調(diào)不同用戶之間和同一用戶內(nèi)部的水分供給，充分了解雨后何時開始灌溉能使農(nóng)民最大限度地利用自然降水，而把灌水過多和灌水不及造成地危險減到最小。

3.4土壤水分時間圖和深度圖的應(yīng)用

3.4.1時間圖時間顯示某一指定土壤容積含水量、根區(qū)土壤含水量或作物響應(yīng)隨時間的變化。時間圖的基本顯示：直線表示根區(qū)土壤含水量的飽和點和需灌溉補充點；供給的和有效的灌溉和降雨情況；箭頭指示預(yù)測的灌溉日期；關(guān)于水分飽和點、需灌溉補充點、當(dāng)前和過去的土壤水分測定值及計劃安排的灌水日期和灌水量的總結(jié)表；作物生長及其對灌溉管理技術(shù)措施的響應(yīng)；該軟件所做的時間圖可進行大小調(diào)整，通過調(diào)整縱坐標(biāo)軸上的最大值和最小值及橫坐標(biāo)上的日期范圍能夠把圖形中用戶想要的區(qū)域或作物生長期內(nèi)的某特定階段的圖形放大。圖形能夠進行疊加來同時比較不同地點的田塊或不同年份的數(shù)據(jù)。當(dāng)季和前季的作物的生長，土壤水分和天氣資料的疊加圖形比較灌溉管理達到高度的協(xié)調(diào)一致。用戶可以選擇任何關(guān)鍵數(shù)據(jù)來建立相互作用關(guān)系圖。

3.4.2深度圖深度圖顯示土壤容積含水量沿土壤剖面隨深度的變化而變化的情況，通過該軟件和現(xiàn)代化儀器結(jié)合能夠迅速直接測定和分析土壤水的剖面分布情況。根區(qū)吸收水分模式可以在深度圖中看到，對深度圖分析能使農(nóng)民確定每一種農(nóng)作物包括塊根作物在土壤剖面中被研究的土壤體積范圍和土壤剖面的每一深度層的作物利用的水分?jǐn)?shù)量、土壤緊實度、土壤質(zhì)地變化、高石灰?guī)r含量、地下水位和鹽分等問題能夠通過對根部活動的仔細分析而發(fā)現(xiàn)。深度圖也可以用來確定滲入和排出土壤剖面的水分的運動狀況及深度和數(shù)量，從中能夠給定灌溉飽和點和需灌溉補充點的準(zhǔn)確設(shè)計值。灌溉或降水后從土壤的根區(qū)排出的水分?jǐn)?shù)量能夠通過深度圖準(zhǔn)確測定，根據(jù)可以調(diào)節(jié)灌溉所用時間以避免水分從土壤剖面排出而損失，控制土壤剖面排出水的數(shù)量將防止地下水水位地升高和土壤養(yǎng)分的淋溶損失，同時也將降低灌水及滴灌水及抽水的成本。深度圖是一個非常有用的工具，能夠解決在不同類型土壤中灌溉水的水平和垂直運動的關(guān)鍵問題，通過分別繪制灌溉前和灌溉后距滴管不同距離的各個點的土壤水分含量圖可比較灌溉水的運動狀況，用戶能夠利用研究所得的結(jié)果來減少水分和肥料排滲，同時確保作物根系能夠一直得到適量的水分。

3.5軟件的程序特點

3.5.1程序結(jié)構(gòu)滴管軟件的數(shù)據(jù)存儲于一個樹狀結(jié)構(gòu)，這使得制定灌溉方案是查詢數(shù)據(jù)資料非常方便。管理人員可能負責(zé)管理幾個農(nóng)場或幾塊農(nóng)田，每個農(nóng)場或農(nóng)田可能有許多檢測點，每一個檢測點都有一套不同時間收集的實際測定的讀數(shù)記錄。輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過計算機軟件處理，能顯示有關(guān)每一單個田塊的詳細資料，還能夠向農(nóng)民分別顯示每一年的作物種植的詳細資料。能夠顯示農(nóng)場的每個監(jiān)測田塊或某一年份的每一監(jiān)測點的情況，指明灌溉飽和點和需灌溉補充點，當(dāng)前作物日水分使用情況，土壤水分平衡和預(yù)測出的三次灌溉的日期，土壤水分含量和作物日用水量的測定值，對未來作物在整個生長季節(jié)的長期的用水量作出估算。顯示某一具體的時期的每一深度層的土壤水分含量的讀數(shù)記錄和根區(qū)的總水分含量，同時顯示土壤水分需要量，中子儀測定并估算的日水分使用量。利用滴灌軟件可進行數(shù)據(jù)資料綜合分析，從中總結(jié)重要的信息形成報告，以幫助制定每日的管理決策方案。同時也可以編輯出前幾個生長季的作物生長、水分管理。土壤等數(shù)據(jù)資料，并進行綜合分析，為以后的灌溉方案制定提出更合理更完善的評價標(biāo)準(zhǔn)。該軟件程序的所以結(jié)構(gòu)層次能為所選擇的農(nóng)場、監(jiān)測點和某一日期建立報告。報告分為五種：深度圖、時間圖、記錄讀數(shù)報告。監(jiān)測點報告和灌溉計劃報告。用戶可以根據(jù)自己的需要已及自己微機系統(tǒng)對程序進行修改編譯，選擇公制和英制計量單位進行數(shù)據(jù)資料綜合分析，將田間測定得到的數(shù)據(jù)讀數(shù)記錄自動粘貼到?jīng)]一個具體的農(nóng)場欄、監(jiān)測點欄和日期欄。每一個監(jiān)測點的測定日期，時間及估計的水分日利用量能夠在粘貼之前輸入。

3.5.2數(shù)據(jù)輸入在讀數(shù)記錄屏幕中可以人工錄入和顯示田間實際收集的數(shù)據(jù)，如土壤水分張力計的讀數(shù)、作物籽粒大小。有關(guān)作物的數(shù)據(jù)可以測定得到，作物生長參數(shù)與土壤水分含量相關(guān)聯(lián)可以確定作物生長期的水分需求量。氣候數(shù)據(jù)資料可以人工輸入或由氣象站自動裝載。天氣數(shù)據(jù)參數(shù)的個數(shù)沒有限制，它可以與任一個作物生長測定值和任一水平的土壤水分含量相關(guān)聯(lián)制作相互作用關(guān)系圖。從氣象數(shù)據(jù)資料中可以得到蒸發(fā)損失的總水分量的數(shù)據(jù)并且把它與測定的日水分使用量相比較來調(diào)整該地區(qū)的作物灌溉計劃。

3.5.3軟件的數(shù)據(jù)處理利用滴管軟件可以計算使土壤剖面達到灌溉飽和點所需的準(zhǔn)確時間數(shù)。同時計算自從播種或其他生長時期（如發(fā)芽、開花等）以來的天數(shù)，使土壤水分能夠與過去多年的作物生長資料數(shù)據(jù)參數(shù)同步分析，以確定作物水分利用效率。使用作物累積日水分方程。能夠很好地評估作物總產(chǎn)量，尤其是對于玉米、小麥和棉花?？梢酝ㄟ^作物－水分方程和氣象資料估算理論產(chǎn)量。通過速率方程，計算作物生長速率。計算作物當(dāng)前日水分利用量占整個生長季日水分利用量地比例。同時也可計算不同水分含量地土壤水分變化速率，這些速率地變化表明土壤緊實問題和土壤干旱地程度。滴灌軟件可以分析某一作物在生長季內(nèi)日水分利用狀況地資料。結(jié)合現(xiàn)代先進地土壤水分測定儀器使用，該軟件能夠指導(dǎo)我們最有效地利用有限的水資源獲得最大農(nóng)業(yè)效益。例如能夠確定每次灌溉的準(zhǔn)確時間和灌水量。同時減小過量灌溉和水分不足對產(chǎn)量的影響。建立各種不同作物之間水分利用及水分利用效率的差異；建立如不同品種、土壤緊實情況、不同的耕作史等不同條件下水分利用及水分利用效率的差異；建立現(xiàn)代耕作技術(shù)和傳統(tǒng)耕作技術(shù)條件下的水分利用效率的關(guān)系。確定灌溉和降水的利用效率，用以觀察分析根系吸收水分模式。有助于合理管理地下水和鹽化問題，能夠減少土壤養(yǎng)分的淋溶損失問題。建立土壤水分含量、作物長勢及天氣狀況的數(shù)據(jù)庫以使作物產(chǎn)量和質(zhì)量獲得持續(xù)穩(wěn)定的提高，使高效農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.6灌溉自動化控制系統(tǒng)

要實現(xiàn)灌水的自動化，必須有自動灌溉控制器，該裝置由土壤濕度傳感器、控制器和電磁閥組成，能夠按土壤墑情和作物需水特性實施自動灌溉（溝灌、噴灌、滴灌、滲灌），達到高產(chǎn)、高效、和節(jié)水的目的。適用于庭院花圃、苗圃、果園、菜地和農(nóng)地。隨著經(jīng)濟發(fā)展，庭院花圃、苗圃水分的自動灌溉倍受歡迎。它能省水省事，使花木生長更好。一畝庭院花圃、苗圃地投資1.0－1.5萬元，可以建立自動灌溉控制系統(tǒng)。自動灌溉控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)科學(xué)灌溉，節(jié)能、省水，使菜地和農(nóng)地產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高。智能化，精準(zhǔn)化灌溉技術(shù)是伴隨著計算機應(yīng)用技術(shù)、傳感器制造技術(shù)、塑料工業(yè)技術(shù)的提高而逐步實現(xiàn)的

自動化計算機灌溉控制系統(tǒng)大約在80年代初由雨鳥公司、摩托羅拉等幾家公司開發(fā)、研制成功，并投入使用。由于技術(shù)復(fù)雜、應(yīng)用難度大，價格高昂，這種控制設(shè)備最早應(yīng)用于高爾夫球場灌溉系統(tǒng)的控制上。90年代，計算機工業(yè)的硬件、軟件飛速發(fā)展，使得灌溉系統(tǒng)中央計算機系統(tǒng)操作難度越來越小，功能越來越豐富，價格也逐漸降了下來。這種系統(tǒng)在園林綠化上用得也越來越多了起來，雨鳥公司針對不同用途，研制、開發(fā)出了中央計算機控制系統(tǒng)：Maxicom

智能化灌溉中央計算機控制系統(tǒng)具有如下功能：

①
動采集各種氣象數(shù)據(jù)，計算并記錄蒸發(fā)蒸騰量ET；

②
根據(jù)前一天的ET值自動編制當(dāng)天灌溉程序并實施灌溉；

③
可由連接的土壤濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、雨量傳感器等干涉程序，啟動、關(guān)閉、暫停灌溉系統(tǒng)；

④
連接流量傳感器可自動監(jiān)測、記錄、警示由于輸水管斷裂引起的漏水及電磁閥故障；最大限度利用管網(wǎng)輸水能力；

⑤
運行程序而不起動灌溉系統(tǒng)（干運行），測試程序合理性，不合理時預(yù)先修改；

⑥
自動記錄、顯示、儲存各灌溉站的運行時間；自動記錄、顯示、儲存?zhèn)鞲衅鞣答仈?shù)據(jù)，以積累資料，修改程序，修改系統(tǒng)等。

⑦
頻繁灌溉功能：可將設(shè)計好的灌水延續(xù)時間分成若干時段，以便提供足夠的土壤入滲時間，減少坡地或粘性土地地面徑流損失。

⑧
一套中央計算機系統(tǒng)可控制無數(shù)臺田間控制系統(tǒng)（稱為衛(wèi)星站），一套中央計算機控制系統(tǒng)可控制小到一個公園，大到上百個公園，甚至全城的所有灌溉系統(tǒng)。

⑨
儲存數(shù)百套灌溉程序；一臺田間控制器（衛(wèi)星站）可使4個輪灌區(qū)獨立灌溉或同時灌溉。

⑩
手動干涉灌溉系統(tǒng)：可在閥門上手動啟、閉系統(tǒng)，可在田間衛(wèi)星站上手動控制系統(tǒng)，也可在計算機上手動啟、閉任何一站，任何一個電磁閥?？煽刂乒喔认到y(tǒng)以外的其它設(shè)備，如：道路或公共場所燈光，大門、噴泉、水泵等

自動化中央計算機控制系統(tǒng)主要由中央計算機，集群控制器(CCU)，田間控制器（衛(wèi)星站），電磁閥構(gòu)成。中央計算機可裝置在任何一個地方。比如：一套中央計算機系統(tǒng)控制50個公園的灌溉系統(tǒng)。中央計算機可安裝在市園林局認為合適的位置。CCU安裝在各個公園內(nèi)。中央計算機與CCU之間的通訊，可采用有線連接（近距離），無線連接，電話線連接或移動通訊方法連接。一臺CCU最多可連接28個田間控制器。CCU與田間控制器之間同樣可選上述數(shù)種通訊方式。由中央計算機到終端電磁閥的工作過程為：中央計算機編程，并將程序下達到CCU。CCU將各輪灌區(qū)灌溉控制程序再發(fā)到相關(guān)田間控制器。田間控制器依中央計算機制作的程序啟閉各輪灌區(qū)電磁閥。如下圖所示：

中央計算機上的初始程序由控制人員編制，之后，計算機每日自動收集由氣象站采集的氣象數(shù)據(jù)，計算ET值，并不斷對原有程序自動修改。如遇傳感器傳來異常信息（如降雨，過分干燥，系統(tǒng)漏水...），自動中斷或暫停程序，待異常情況排除后，繼續(xù)恢復(fù)程序運行。

如果將智能泵站連接到中央計算機控制系統(tǒng)上，則效果會更好。這樣從水泵到電磁閥之間復(fù)雜的系統(tǒng)將由一個高度智能化的系統(tǒng)管理起來，可做到最大限度地節(jié)水、節(jié)能，最大限度地保護系統(tǒng)設(shè)備運行，避免灌溉系統(tǒng)常發(fā)生的下列幾種問題：

①
過量灌溉或灌水不足，浪費水資源或不能滿足植物需水；

②
管網(wǎng)破裂，漏失水；

③
系統(tǒng)運行壓力不合理；

④
水泵運行效率低下；

⑤
地形起伏不平時或土壤入滲率低產(chǎn)生地面徑流，浪費寶貴的水資源；

⑥
降雨時，灌溉系統(tǒng)照常灌溉；

⑦
管理、維護成本高。

3.7百果園灌溉的自動化控制設(shè)計

百果園一期工程灌水基本實現(xiàn)了半自動化控制，可以使用電腦控制各電磁閥的開啟。我們可在其基礎(chǔ)上加以改進與提高，使其實現(xiàn)灌水的全自動化，具體見下：

3.7.1控制原理

自動化控制采用電子技術(shù)對田間土壤溫濕度、空氣溫濕度等技術(shù)參數(shù)進行采集，輸入計算機，按最優(yōu)方案，控制各個閥門的開啟及水泵的運行狀態(tài)，科學(xué)有效地控制灌水時間、灌水量、灌水均勻度，為項目區(qū)作物提供一個良好的地、水、肥、氣、熱條件，促使其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。同時進行控制軟件及優(yōu)化灌溉制度的研究，最終形成灌溉專家決策系統(tǒng)。另外，通過變頻器控制改變電機轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)管道壓力，為管道、滴灌等其他灌溉工程的自動化提供依據(jù)。具體包括以下幾個方面：

①田間土壤含水量、鹽分、地溫、空氣溫度、濕度、降水、風(fēng)速、管道壓力等參數(shù)的自動化采集

②自動化控制設(shè)計安裝

③監(jiān)控軟件設(shè)計

④變頻系統(tǒng)設(shè)計，通過改變水壓力，為微噴、滴灌等工程的自動化提供依據(jù)

⑤系統(tǒng)運行管理模式評價，包括系統(tǒng)評價、灌水指標(biāo)、灌溉制度等

3.7.2控制系統(tǒng)的組成

欲實現(xiàn)真正意義上的全自動控制，需要控制田間參數(shù)及對象很多，例如土壤濕度、鹽分、空氣溫度、相對濕度、降水量、風(fēng)速、管道壓力、閥門開啟、水泵電機旋轉(zhuǎn)等，都要送入控制器?？紤]到要控制的對象較多，又要滿足良好的人機界面要求，可以采用工業(yè)控制計算機作為整個控制系統(tǒng)的核心，來協(xié)調(diào)各部分的工作。

系統(tǒng)的組成如下圖所示,整個系統(tǒng)的工作主要工控機和變頻器兩部分來控制，其中變頻器主要用于控制水泵電機的旋轉(zhuǎn)，工控機主要用來采集田間土壤及氣象指標(biāo)，按照設(shè)定的程序，控制各地塊中電磁閥的開啟，并通過變頻器控制電機的運行狀態(tài)，協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作。

3.7.3監(jiān)控軟件監(jiān)控軟件是工控機能夠完成控制功能的重要基礎(chǔ)，監(jiān)控軟件設(shè)計的好壞直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。根據(jù)項目要求及滴灌的特點，筆者建議百果園采用雨鳥公司的“Maxicom”中央控制系統(tǒng)，該軟件只需用戶輸入各地塊種植作物種類及種植日期，系統(tǒng)便會自動計算當(dāng)前作物所處生育期，確定出各自要求的土壤狀況及氣象信號，控制水泵電機的運行狀態(tài)及閥門的開啟，自動完成整個灌水過程，完全不需要人工干預(yù)，實現(xiàn)全自動控制。

該控制軟件在此所完成的主要功能及特點如下：

①自動采集田間數(shù)據(jù)：系統(tǒng)根據(jù)軟件中所預(yù)先設(shè)定的時間，自動地采集土壤濕度、溫度風(fēng)速、雨量等參數(shù)，進行相應(yīng)的處理后，實時顯示在屏幕上。

②作物生育期的判斷：當(dāng)管理人員輸入各地塊所種植的作物及種植日期后，系統(tǒng)便根據(jù)計算機時鐘自動計算出各種作物已種植的天數(shù)，判斷出作物所處的生育期，自動查找資料庫中所存的原始資料，確定出當(dāng)前作物最適宜的土壤含水量及灌水定額。

③滴灌的全自動控制：系統(tǒng)采集田間及氣象數(shù)據(jù)后，將當(dāng)前各地塊土壤含水量與作物適宜含水量相比較，若土壤實際含水量小于作物要求下限值，便自動開啟該地塊的第一個電磁閥。進行灌溉。達到所需灌水定額后，自動關(guān)閉第一個電磁閥，同時開啟下一個電磁閥，直到完成整個地塊的灌溉任務(wù)。灌溉過程中，若出現(xiàn)溫度過低、風(fēng)速過大以及降雨過程等天氣時，系統(tǒng)會自動暫停當(dāng)前的灌溉任務(wù)，并保存當(dāng)前狀態(tài)。當(dāng)氣象條件滿足時，繼續(xù)進行未完成的任務(wù)。

④形式多樣的控制方式：全自動控制外，系統(tǒng)還允許管理人員采用半自動、手動等控制方式。全自動方式只需運行人員輸入各地塊的作物信息，系統(tǒng)便會根據(jù)作物、土壤、氣象等條件自動完成灌溉的全過程，無需人工干預(yù)。所謂半自動方式，是指系統(tǒng)允許用戶根據(jù)實際情況控制開停機。用戶可人為啟動某個閥門，或某個地塊，甚至是所有地塊均輪灌一次。當(dāng)然這些操作全部都是通過鍵盤或鼠標(biāo)來完成的，而且在工控機屏幕上均有明顯的提示。所謂手動方式是指人工去開啟各個電磁閥，筆者建議百果園選用美國雨鳥公司生產(chǎn)的電磁閥：手動、電動兩用閥門，既可手動，又可電動，使用非常方便。當(dāng)手動打開某個電磁閥時，噴頭出水，主干管道壓力開始下降，系統(tǒng)會自動通過變頻器升高水泵電機轉(zhuǎn)速，維持管道壓力的恒定，直到完成灌溉任務(wù)。

⑤豐富的辦公自動化功能：系統(tǒng)在運行過程中，可自動生成各種定時、日、月、年報表，并通過打印機打印出來。其內(nèi)容包括各種氣象及土壤參數(shù)，可從各報表中得到土壤濕度變化曲線、日最高風(fēng)速、月平均氣溫、全年總降水量等原始資料，為用戶研究當(dāng)?shù)氐臍庀蠹巴寥雷兓闆r提供翔實的依據(jù)。

⑥良好的可維持性：可維護性是衡量軟件質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)之一，在編寫本系統(tǒng)時我們也充分考慮了這一點，例如用戶在種植一類新作物時，可能系統(tǒng)的資料庫中并沒有該作物，便無法確定其適宜土壤含水量和灌水定額。此時，用戶可按自定義按鈕，通過鼠標(biāo)各鍵盤輸出這些參數(shù)，系統(tǒng)便會根據(jù)用戶所定義的數(shù)值運行。另外，用戶還可很方便地修改灌水定額、管道壓力等參數(shù)，滿足實際情況的需要。

⑥友好的人機界面：系統(tǒng)中大部分界面均為示意圖形，實時顯示各傳感器送來的數(shù)值及系統(tǒng)當(dāng)前的運行狀態(tài)，一目了然。需要用戶操作的部分全部為中文界面，工作人員無需學(xué)習(xí)便可完成所有操作。另外，在任一界面下，用戶都可以通過按幫助按鈕得到相應(yīng)的提示，指導(dǎo)用戶完成相應(yīng)的功能。

3.7.4效果

百果園通過增加自動化控制系統(tǒng)后，灌水時間、灌水量和灌溉周期等完全根據(jù)果樹某些需水參數(shù)自動啟閉水泵和自動灌溉，人的作用僅僅是調(diào)整控制程序和檢修控制設(shè)備。既提高了水的有效利用率，又節(jié)省了人力，同時也提高了果樹的產(chǎn)量，可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效果。

3.8第二期工程的設(shè)想

正在建設(shè)第二期工程計劃今年完工，第二期工程的滴灌系統(tǒng)我建議基本上參照第一期工程建設(shè)，也采用滴噴灌相結(jié)合的方式，其水源計劃應(yīng)采用水塔蓄水，用以緩解枯水期水庫少水的矛盾，該可以區(qū)采用先進的電腦全自動控制方式，實行精確灌水，管道布置采用固定式（干管、支管）和移動式（毛管）的有機結(jié)合。二期工程應(yīng)該吸收一期工程中的好的經(jīng)驗，改進一期工程中毛管布置形式的不足，還特別是應(yīng)該增加灌水的全自動控制部分，實現(xiàn)灌水的全自動化，精確控制作物的有效灌水。

4存在的問題及建議

通過對滴灌系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與認識，筆者系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了滴灌這種先進的果園節(jié)水灌溉方法，在實踐的基礎(chǔ)上深化了理論，并對滴灌和滴灌系統(tǒng)有一些不成熟的認識與建議。

4.1滴灌的優(yōu)缺點

4.1.1百果園滴灌的優(yōu)點

4.1.1.1水的有效利用率高，在滴灌條件下，灌溉水濕潤部分土壤表面，可有效減少土壤水分的無效蒸發(fā)。同時，由于滴灌僅濕潤作物根部附近土壤，其他區(qū)域土壤水分含量較低，因此，可防止雜草的生長。滴灌系統(tǒng)不產(chǎn)生地面徑流，且易掌握精確的施水深度，節(jié)水效果達50%-90%。

4.1.1.2環(huán)境濕度低，滴灌灌水后，土壤根系通透條件良好，通過注入水中的肥料，可以提供足夠的水分和養(yǎng)分，使土壤水分處于能滿足作物要求的穩(wěn)定和較低吸力狀態(tài)，灌水區(qū)域地面蒸發(fā)量也小，這樣可以有效控制保護地內(nèi)的濕度，使果園中作物的病蟲害的發(fā)生頻率大大降低，也降低了農(nóng)藥的施用量。

4.1.1.3提高作物產(chǎn)品品質(zhì)，由于滴灌能夠及時適量供水、供肥，它可以在提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時，提高和改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，使果園的農(nóng)產(chǎn)品商品率大大提高，經(jīng)濟效益高。

4.1.1.4滴灌對地形和土壤的適應(yīng)能力較強，由于滴頭能夠在較大的工作壓力范圍內(nèi)工作，且滴頭的出流均勻，所以滴灌適宜于地形有起伏的地塊和不同種類的土壤。同時，滴灌還可減少中耕除草，也不會造成地面土壤板結(jié)。

4.1.2百果園滴灌的缺點

4.1.2.1滴灌的滴頭很容易堵塞和磨損，產(chǎn)生灌水的不均，嚴(yán)重影響節(jié)水效果。

4.1.2.2滴灌的各管道的壓力有所差異，會產(chǎn)生局部壓力過高而使管道容易損壞，滴頭的壓力不均甚至?xí)a(chǎn)生霧化，損壞滴頭，浪費水資源。

4.1.2.3滴灌一般僅潤濕作物根系區(qū)土體的一部分，所以作物根系的發(fā)展可能限制在圍繞每一滴頭的濕潤區(qū)，這樣容易產(chǎn)生作物根系的腐爛，進而引起作物倒伏。

4.1.2.4滴灌的管道布置要充分利用當(dāng)?shù)氐貏菖c地形，在原則的基礎(chǔ)上加以靈活運用，如干管的布置、毛管的布置，取水方式等。

4.2滴灌的建議

4.2.1百果園應(yīng)加強灌水的自動化控制，保證各種果樹的精準(zhǔn)灌水，實現(xiàn)精確的節(jié)水灌溉

4.2.2滴灌的水量應(yīng)該有保證，應(yīng)該建一水塔蓄水，確保枯水期各種果樹的需水要求

4.2.3滴灌的毛管布置應(yīng)采用單行帶環(huán)形狀態(tài)管布置和雙行平行布置相結(jié)合，確保果樹灌水均勻度。

4.2.4滴灌技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)該和其他節(jié)水灌溉技術(shù)相結(jié)合，互相補給，更好的發(fā)揮優(yōu)勢。

篇4

論文關(guān)鍵詞：勞資關(guān)系；改善；思路

處罰意味著主體違反了某種受強制保護的規(guī)則后的社會代價，或者說是報應(yīng)的成本。我們現(xiàn)在主要討論的是用人單位對勞動者的處罰，即資本對于勞動力的控制的表現(xiàn)形式。

一、勞資關(guān)系存在的問題

目前用人單位處分勞動者的合憲性、合法性、人道性、合理性以及科學(xué)性都不同程度的存在問題，作為兩個利益并不完全重疊甚至相對對立的利益范疇，實務(wù)中的不規(guī)范現(xiàn)象亟待解決，這是我國各種使用勞動力的經(jīng)濟實體所面臨的共同的人力資源的管理難題。

1、處罰的范圍存在的問題。在我國的各類企業(yè)中，企業(yè)對員工實施罰款司空見慣。

2、處罰的依據(jù)存在的問題。《企業(yè)職工獎勵條例》、《國營企業(yè)辭退違紀(jì)職工暫行規(guī)定》、《關(guān)于〈企業(yè)職工獎懲條例〉若干問題的解答意見》、《全民所有制公司職工管理規(guī)定》、《關(guān)于貫徹執(zhí)行〈企業(yè)職工獎懲條例〉的實施辦法》以及勞動部關(guān)于《企業(yè)職工獎懲條例》有關(guān)條款解釋的復(fù)函作為企業(yè)處罰勞動者的依據(jù)，但是由于年代久遠，其不適應(yīng)性早已成為不爭的事實。

3、處罰合理性存在的問題?！丢剳蜅l例》第十二條規(guī)定，對職工的行政處分分為：警告，記過，記大過，降級，撤職，留用察看，開除。在給予上述行政處分的同時，可以給予一次性罰款。但是沒有嚴(yán)格的實施界限，企業(yè)自由裁量的范圍較大，有的企業(yè)只是選擇性的將這些懲罰措施變通使用，甚至有的企業(yè)與行政處罰法中的人身罰，行為罰、申誡罰、經(jīng)濟罰的處罰方式混同，這些模仿國家機關(guān)工作人員的內(nèi)部處分條例有著明顯的行政痕跡，且各企業(yè)中普遍存在獎懲不對稱的問題。

4、處罰的程序存在的問題。雖然我國《勞動法》第4條規(guī)定：“用人單位應(yīng)當(dāng)依法建立和完善規(guī)章制度，保障勞動者享有勞動權(quán)利和履行勞動義務(wù)?！钡偟膩砜?，我國勞動法律對用人單位如何“依法”制定內(nèi)部規(guī)章制度規(guī)定的較為簡略，對于內(nèi)部規(guī)章制度的調(diào)整缺乏一整套的法律規(guī)范，如應(yīng)遵循哪些原則、應(yīng)包括哪些內(nèi)容、如何保證法定程序得到遵守、違法責(zé)任等問題，我國目前的勞動立法都存在著空白。

5、懲罰的救濟存在的問題。對于勞動者而言，勞動仍然是謀生的手段，而不是可有可無的活動。因此勞動者只能通過與生產(chǎn)資料相結(jié)合，以獲得生活的條件。而對于生產(chǎn)資料的所有者，其不存在謀生的問題，而存在獲利與否的問題。

6、處罰的主體存在的問題。勞動者實施處罰的主體，是指法律規(guī)定有權(quán)設(shè)定處罰規(guī)章以及執(zhí)行處罰的主體或部門。

二、縮小處罰范圍

首先，因為經(jīng)濟懲罰手段一方面會對員工心理造成沖擊，一方面企業(yè)和勞動者對當(dāng)時情景是很難進行舉證的，在這種勞資糾紛中，事實很難澄清，容易引起勞資矛盾。其次，本文前面已經(jīng)分析了企業(yè)員工管理處罰系統(tǒng)的具有可替代性的。再次，應(yīng)當(dāng)立即讓罰款和經(jīng)濟性處罰淡出用人單位對勞動者處罰的范疇，嚴(yán)禁侮辱歧視性的處罰手段。我國勞動法應(yīng)當(dāng)明確禁止用人單位對勞動者采取罰款和經(jīng)濟性處罰措施。最后，應(yīng)當(dāng)吸收行政處罰法的處罰原理禁止用人單位對勞動者的同一個錯誤行為進行兩次處罰，并規(guī)定雇員錯誤免除處罰的期限。

三、再造對勞動者處罰的流程

篇5

（二）人為因素。人為因素主要分為兩種，一種是當(dāng)人際關(guān)系出現(xiàn)不融洽現(xiàn)象時，有人利用毀壞計算機中重要信息，或?qū)τ嬎銠C中的相關(guān)數(shù)據(jù)進行篡改、刪除的手段進行惡意報復(fù)，達到制造麻煩的目的的有意行為；另一種是指計算機操作或管理人員由于自身技術(shù)水平較為低下，在對計算機的操作過程中產(chǎn)生了錯誤操作導(dǎo)致計算機安全配置不當(dāng)?shù)葻o意行為。但無論是有意還是無意，在眾多可能的人為因素面前，計算機仍然面臨著許多安全威脅。

（三）相關(guān)法律規(guī)定不完善。相關(guān)法律體系的不健全現(xiàn)象無法為計算機安全管理提供有效的保障，即使國家已經(jīng)對其加以關(guān)注，制定了相關(guān)的法律，但這些法律法規(guī)還是存在著許多漏洞，許多不法分子仍然在法律的制約下輕而易舉的鉆了空子。因此，國家還需對計算機安全保護的問題加以重視，使不法分子沒有可乘之機。

（四）系統(tǒng)運維管理不規(guī)范。計算機的運行維護管理主要包括制度、機構(gòu)建設(shè)、人員三個方面。制度管理主要是使得計算機操作人員或管理人員在對計算機進行操作時有理可循，有據(jù)可依，不會使計算機系統(tǒng)出現(xiàn)無序運行的現(xiàn)象，避免安全漏洞的產(chǎn)生；機構(gòu)建設(shè)管理則是在計算機系統(tǒng)安全出現(xiàn)問題時可以將其有效解決的重要途徑，對于防止問題頻發(fā)起著關(guān)鍵作用；內(nèi)部人員對單位計算機的操作情況極為熟悉，因此加強內(nèi)部人員的管理是防止人為因素中有意破壞行為的關(guān)鍵。但在許多單位都存在著系統(tǒng)運維管理不規(guī)范的行為，把握不好制度、機構(gòu)建設(shè)與人員管理三者的關(guān)系，對計算機安全產(chǎn)生威脅。

二、計算機控制自動化中的安全管理技術(shù)

（一）網(wǎng)絡(luò)加密。計算機網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù)是對重要信息數(shù)據(jù)進行保護的重要手段，在信息傳遞的過程中采用亂碼的形式，之后再進行信息數(shù)據(jù)的還原。其主要包括算法與密鑰；兩種元素，算法用來生成密文，密鑰用來解密、編碼。

（二）隱通道技術(shù)。運用隱通道可以實現(xiàn)由低安全級別向高安全級別主體發(fā)送信息，且不易被檢查與控制，用戶可以以反向思維進行信息傳遞。隱通道技術(shù)的運用可以有效的預(yù)防重要信息、數(shù)據(jù)、文件的泄露。

（三）水印技術(shù)。在不影響原內(nèi)容的情況下，通過某些算法將需要隱藏的信息加印到原內(nèi)容載體上，這種水印技術(shù)的運用能夠有效的避免非法盜取信息的現(xiàn)象發(fā)生，也是進行數(shù)據(jù)信息保護的重要研究發(fā)展方向。

（四）防火墻技術(shù)。防火墻技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)通信進行訪問控制，對每一個連接進行檢查，防止網(wǎng)絡(luò)遭到外界的干擾。在防火墻使用的過程中一定要保證使用方法的準(zhǔn)確性與防火墻設(shè)計的合理性，只有這樣才能保障網(wǎng)絡(luò)的安全性，才能將不安全服務(wù)進行屏蔽，降低風(fēng)險，提高網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全度。

三、計算機安全管理工作中的防范措施

（一）提高管理人員素質(zhì)。在計算機的安全管理工作中人的作用是非常關(guān)鍵的，對于相關(guān)管理人員進行工作技能的培訓(xùn)，加強對其思想道德、職業(yè)道德的培養(yǎng)，使其加強對計算機安全管理工作的重視。計算機安全管理工作是不可以僅靠控制自動化來完成的，因此發(fā)揮人的主觀能動性對計算機安全進行管理是非常必要的。

篇6

1.污水處理可能對三峽庫來說還算是一個新星的行業(yè)，在三峽庫區(qū)新建的污水處理廠中，大部分設(shè)置了自動化控制系統(tǒng)，力求對整個污水處理過程實行全面監(jiān)控。但由于這項工作尚處在實踐摸索階段，與國外水平相比存在較大差距，主要問題是：

（l）主要控制設(shè)備功能不穩(wěn)定，特別是在線儀表的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性來看，不能完全達到由計算機控制的要求。

(2)自控水平低，距智能化自動控制還有很大差距。

(3)運行條件變化范圍大，某些工藝環(huán)節(jié)尚在不斷調(diào)整。

(4)運行操作人員尚不能對工藝進行全方位控制操作。

由于以上條件限制，大多數(shù)污水處理廠的自控系統(tǒng)只能發(fā)揮監(jiān)視和對部分設(shè)備進行遠程控制的功能。長壽污水處理廠針對以上問題，自2003年5月試運行到現(xiàn)在來看，根據(jù)實際運行,并通過對部分設(shè)備的改造和完善，加之對現(xiàn)場運行操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，使中控室具有集中控制、監(jiān)視、現(xiàn)場故障報警等功能。操作人員可在中控室進行操作，為安全穩(wěn)定運行提供了保障。

2.長壽排水公司自控概況

長壽污水處理廠處理長壽區(qū)20萬人生活污水及工業(yè)廢水，我廠監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)集中控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括1個監(jiān)控中心（中控室）、6個現(xiàn)場PLC站（模擬屏PLC0、配電間站PLC1加藥間站PLC2、脫水間PLC3、PLC4站和紫外光PLC5站）。配電間站主要控制提升泵站、格柵井、沉砂池、氧化溝、二沉池、回流泵站、剩余泵站、貯泥池的自動運行；模擬屏站主要對模擬屏的數(shù)據(jù)處理控制；加藥間站主要是對加藥間的自動控制；脫水間2個站分別對1號和2號脫水機進行自動控制，紫外光站是對紫外光消毒系統(tǒng)進行控制。中控室則對全廠設(shè)備的控制操作及監(jiān)視?，F(xiàn)場分站采用的PLC可編程控制系統(tǒng)是美國AB公司以太網(wǎng)系統(tǒng)。

3.對設(shè)備的改造與完善

長壽污水處理廠從試運行以來，由于現(xiàn)場電氣及機械設(shè)備存在一些問題，直接影響了自控系統(tǒng)的正常運行。根據(jù)存在的問題，結(jié)合實際運行情況及工藝要求，對自動化控制系統(tǒng)的現(xiàn)場控制設(shè)備進行了部分技術(shù)改造。

3.1對現(xiàn)場一些設(shè)備進行改造

由于我廠增加了一臺脫水機和PLC柜，為了把新增的這臺脫水機PLC柜的運行信號聯(lián)到中控室，避免重新進行布線。使用交換機聯(lián)接兩臺脫水間PLC柜，通過一根信號線接到中控室交換機。改造現(xiàn)場和配電機曝氣機的二次控制回路，解決了中控室不能控制曝氣機啟停的問題。

1號2號氧化溝的變頻曝氣機由于控制轉(zhuǎn)換開關(guān)處在開關(guān)柜

控制和機旁控制方式時，變頻器模擬量4～20mA電流輸入電路斷開，使得不能輸入變頻器運行頻率，變頻器控制失效，不能運行。經(jīng)考慮，短接模擬量電流輸入的轉(zhuǎn)換開關(guān)控制回路。

變頻器頻率信號（模擬量）、運行信號（開關(guān)量）沒有輸出給

PLC，使得上位機無法判斷曝氣機是否運行。過后經(jīng)自動化人員改進后，只給出變頻器頻率信號（模擬量），運行信號可有可無（開關(guān)量）。

3.2對PLC源程序的修改、優(yōu)化

試運行中，我廠由于采用的是巡檢制度，將各分散值班點集中到中心控制室值班操作。所以必須對比較重要的報警參數(shù)根據(jù)實際情況做進一步的修改。通過對PLC可編程控制器的源程序進行修改、編譯，主要是啟停液位、報警液位、邏輯控制、出水流量、加藥間液位、提升泵站液位差等。不僅實現(xiàn)了設(shè)備按工藝流程運行的要求，而且機械設(shè)備運行的準(zhǔn)確性、安全性有了很大提高，電氣故障大為減少。故障點檢查也很方便，大大降低了電氣設(shè)備的故障率，使現(xiàn)場自動運行更加穩(wěn)定。更主要的是為自動化控制的順利實現(xiàn)創(chuàng)造了條件。

另外對高壓配電系統(tǒng)和一套獨立的監(jiān)控系統(tǒng)，如出現(xiàn)任何故障不僅有指示燈光報警，而且還配有語音報警系統(tǒng)，使值班人員一目了然，可清楚地判斷故障發(fā)生的部位并做及時處理，避免事故的發(fā)生。

3．4安裝視頻監(jiān)視系統(tǒng)的

為了讓操作人員真正在中控室控制全廠、監(jiān)視全廠、管理全廠，長壽污水處理廠于2002安裝了BAXALL系列攝像機視頻監(jiān)視系統(tǒng)。它配合原有的自控儀表，對進水粗格柵、細格柵、提升泵、排砂泵、攪拌機、砂水分離機、氧化溝曝氣機、二沉池、回流泵站、剩余污泥泵站、脫水間、辦公室等10多個場所的現(xiàn)場情況，進行24小時全天候監(jiān)視。

這套視頻監(jiān)視系統(tǒng)運行可靠。在中控室里，通過對攝像機的遙控?？梢员O(jiān)視全廠20多個部位工藝設(shè)備的運行情況。如果按工藝流程在現(xiàn)場巡查一遍，需要30分鐘左右，而通過視頻監(jiān)視系統(tǒng)，幾分鐘就可以對全廠工況瀏覽一遍，大大提高了工作效率。

3.5提升泵站和格柵井的控制

污水提升泵站安裝兩臺潛水泵一用一備，在上位機設(shè)定常用/備用，按如下原理進行控制：

當(dāng)泵站內(nèi)水位達到1.70m時，一臺泵啟動；

當(dāng)水位降至0.80m時，水泵停機，并發(fā)出報警信號。

粗、細格柵分別有時間控制/液位差控制，2種控制方法，我廠現(xiàn)在用的是時間控制。

格柵井安裝粗、細格柵機兩臺，運行依據(jù)其前、后超聲波液位差計測得的水位差進行控制。

當(dāng)粗格柵機前，后超聲波液位差計測得的水位差超過20cm，粗格柵機、皮帶輪輸送機自動開機。

當(dāng)粗格柵機前，后超聲波液位差計測得的水位差降至10cm，粗格柵機、皮帶輪輸送機自動停機。

當(dāng)細格柵機前，后超聲波液位差計測得的水位差超過30cm，細格柵機、螺旋輸送機，壓榨機自動開機。

當(dāng)細格柵機前，后超聲波液位差計測得的水位差降至20cm，細格柵機、螺旋輸送機，壓榨機自動停機。

粗格柵、細格柵還可以通過在上位機設(shè)定運行、停止間隔時間的方式定時開啟停止。當(dāng)格柵每運行15分鐘后停15分鐘。皮帶輸送機、螺旋輸送機與格柵聯(lián)動，及格柵運行時，同時運行。

兩組渦流沉砂池，每組渦流沉砂池內(nèi)安裝一臺攪拌機和排砂泵，攪拌機長期運行。排砂泵把池底的污物抽送至砂水分離器。排砂泵每運行10分鐘后停20分鐘，時用，砂水分離器與排砂泵同時工作，以上設(shè)備均可在中心控制室監(jiān)控。

3.6氧化溝的自動控制

本工程氧化溝設(shè)兩組，日處理污水能力40000m3/d，每組氧化溝設(shè)計日處理能力2萬m3/d。每組氧化溝PDSL-325（C）型倒傘型表面曝氣機三臺，其中1#，3#機組為恒速，逆時鐘方向運轉(zhuǎn)，單臺機組充氧量為119kgO2/h；2#機組為變頻調(diào)速，順時針方向運轉(zhuǎn)，單臺機組充氧量為23～119kgO2/h，電機功率均為55KW；每組氧化溝安裝兩臺溶解氧檢測儀（DO儀）和一臺污泥濃度檢測儀（MLSS儀），一臺DO儀和MLSS儀安裝在接近出水口處，另一臺DO儀安裝在缺氧區(qū)。另一組氧化溝設(shè)備與該組氧化溝對稱，倒傘型表面曝氣機的運行按照氧化溝內(nèi)溶解氧值（DO值）進行自動控制，其DO值以接近出水口處的DO儀的測定值為準(zhǔn)。

當(dāng)DO值在0.2mg/L<DO值<1.2mg/L范圍內(nèi)時三臺電機都開啟；當(dāng)DO值在1.2mg/L<DO值<3.0mg/L范圍內(nèi)時開一臺恒速機和一臺變頻調(diào)速機；其中變頻調(diào)速機的調(diào)速頻率分為五段（頻率隨著DO值減小而增大）；當(dāng)DO值在3.0mg/L<DO值<4.0mg/L范圍內(nèi)時只開一臺恒速機。如果DO值不在以上范圍內(nèi)那么開一臺恒速機和一臺變頻調(diào)速機（頻率固定）。

氧化溝內(nèi)設(shè)一臺污泥濃度（MLSS）測定儀，將MLSS測定儀測定值傳送至中控室，用于調(diào)節(jié)活性污泥回流泵站及電動套筒閥的運行。

氧化溝內(nèi)安裝的各檢測儀器（如DO儀、MLSS儀）的數(shù)據(jù)，由PLC1進行采集。然后PLC1將采集的數(shù)據(jù)通過控制層網(wǎng)絡(luò)送至中控室用于控制相關(guān)設(shè)備運轉(zhuǎn)。

3.7回流泵站的自動控制

污泥回流泵站安裝潛水軸流泵兩臺，按如下原理進行控制：

在泵站出水側(cè)及吸水側(cè)（套筒閥井處）各設(shè)一臺超聲波水位計，出水側(cè)設(shè)兩個水位，一個正常水位7.8m，一個報警水位8.4m,吸水側(cè)設(shè)四個水位，一個正常水位5.30m，一個啟動水位5.00m，一個高限報警水位5.80m，一個低限報警水位4.40m；

當(dāng)兩個氧化溝的污泥濃度同時高于3000mg/L時，開啟1臺污泥回流泵，如果其中任何一個氧化溝的污泥濃度低于3000mg/L時只開啟2臺污泥回流泵。

本控制程序能使兩泵交替工作（統(tǒng)計工作時間），負荷均等，從而延長二泵工作壽命。

3.8剩余泵站和貯泥池的自動控制

本泵站安裝100QW70-7-3型潛水排污泵一臺，其工作原理如下：

當(dāng)貯泥池液位低于2.0m時,剩余污泥泵自動開啟。當(dāng)貯泥池液位高于4.5m時，剩余污泥泵站剩余污泥泵根據(jù)液位計信號自動停止運行，貯泥池液位在中心控制室顯示及報警。另外，當(dāng)貯泥池水位計超過貯泥池設(shè)定的最高水位或最低0.5m時，水泵亦由中控室控制自動切斷水泵電源，泵站停止工作。

貯泥池安裝超聲波液位計，當(dāng)液位為1.5m時，向脫水間PLC發(fā)出污泥泵停泵停止運行信號。

3.9加藥間的自動控制

溶解、溶液池為兩組，每組2m；每組內(nèi)安一臺攪拌機，和超聲波液位計一套，工況一用一備；

溶解池加料加水后，攪拌機工作15分鐘，攪拌機停車，溶液池的液位預(yù)報警（液位現(xiàn)場確定）；

當(dāng)一格溶解池最低液位時（液位現(xiàn)場確定），自動關(guān)停藥液輸出電磁閥同時開啟另一溶液池的電磁閥；

FeCl3液按照出水流量計信號自動調(diào)節(jié)頻率，手動調(diào)節(jié)沖程控制投加量，使其出水水質(zhì)達到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.10紫外光的自動控制

紫外光消毒采用的是德國威得高系統(tǒng)，控制方式采用的是液位控制，并由液位控制出水的電動閥門自動行動，使液位始終保持在1.7m，紫外光燈啟動±5%左右。

3.11脫水間的自動控制

脫水間加藥池設(shè)有一液位探頭，當(dāng)液位低于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時，脫水機停止。

脫水機的控制主要還是以人工控制為主，操作人員在PLC柜在啟停各個設(shè)備。

3.12現(xiàn)場儀表的控制

我廠的主要儀表有：液位計、進水PH值、溶解氧、污泥濃度、COD在線儀、濁度儀、出水流量計（其中大部分的在線儀表都自帶得有溫度計）。顯示的具體形式以具體數(shù)值顯示為主，操作人員可直觀地讀取各種數(shù)據(jù)。

3.13高壓配電系統(tǒng)監(jiān)視功能

此功能主要是對高壓配電及供電系統(tǒng)的開關(guān)是合是斷，通過在上住機（CRT）顯示來提示有關(guān)人員。具體顯示以示意圖的形式實現(xiàn)。

3.14時間累計、故障次數(shù)和報警功能

主要功能是對所有設(shè)備運行的時間進行統(tǒng)計。報警功能是對設(shè)備運行出現(xiàn)的故障都有燈光和聲音提示，準(zhǔn)確及時地提示操作人員哪臺設(shè)備出現(xiàn)了故障。故障出現(xiàn)時，運行設(shè)備立即停止運行。此部分功能的實現(xiàn)，為有關(guān)人員確定設(shè)備大修時間及日常保養(yǎng)次數(shù)提供了依據(jù)。

4.自控系統(tǒng)的使用效果

4.1快速準(zhǔn)確地反映運行異常情況

當(dāng)現(xiàn)場現(xiàn)出任何的異常情況，可通過監(jiān)控系統(tǒng)和上位機系統(tǒng)一目了然的看出問題。有設(shè)備出現(xiàn)故障、上位機同時報警并停止該設(shè)備的運行，相應(yīng)地計算機作故障情況記錄，方便設(shè)備故障排除、管理、維護等。

4.2促進了職工技求素質(zhì)的提高

實行自控，運行人員合并值班操作，對職工素質(zhì)的要求也相應(yīng)地變?yōu)閺?fù)合型，這就進一步激發(fā)了職工特別是青年職工學(xué)文化、學(xué)技術(shù)的積極性。

篇7

對于電氣及自動化信息類專業(yè)學(xué)生來講，控制類相關(guān)課程具有重要地位，主要包含“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機控制”等相關(guān)課程?！白詣涌刂评碚摗焙汀艾F(xiàn)代控制理論”課程是研究自動控制系統(tǒng)的共同規(guī)律，為自動控制系統(tǒng)的分析和綜合提供基本理論、基本方法的一門專業(yè)基礎(chǔ)課該課程，是一門重要的控制類專業(yè)的基礎(chǔ)課，具有較強的理論性，對于工程實踐具有重要的指導(dǎo)作用，因而受到人們的廣泛重視。目前不只是控制類專業(yè)，越來越多的非控制類專業(yè)也都把自動控制理論作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課來學(xué)習(xí)。但是“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”課程數(shù)學(xué)計算和理論分析比重大，是本科生遇到的最抽象、難度最大的課程之一，加之未接觸專業(yè)課，沒有具體應(yīng)用的物理模型，僅以數(shù)學(xué)模型為基線講，學(xué)生往往會認為“自動控制理論”與專業(yè)無關(guān)而無學(xué)習(xí)興趣，這是多年來常規(guī)教學(xué)始終感到困惑的原因。而后續(xù)“運動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機控制”專業(yè)課是以電動機為控制對象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機構(gòu)，在自動控制理論的指導(dǎo)下組成的電氣傳動自動控制系統(tǒng)。如何講授“強理論性”課程，使學(xué)生真正認識到學(xué)好理論可獲得對電氣信息類多門專業(yè)課的理論支撐，從而學(xué)好后續(xù)專業(yè)課程是教學(xué)改革的主要目的。需結(jié)合“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”專業(yè)基礎(chǔ)理論課程與“運動控制理論”、“儀表及過程控制”，“計算機控制”專業(yè)課程的問題進行深入的分析與研究，從教學(xué)內(nèi)容、方法及形式、教材建設(shè)、實踐教學(xué)等方面進行全方位、多層次的改革探索和實踐，將對教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)方面有明顯效果。

本項目探討了如何更新和重組控制理論相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容，保證教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性、先進性和實用性，以適應(yīng)形勢發(fā)展的需要。提出如何學(xué)習(xí)和掌握這些課程，包含“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機控制”等控制類課程的教學(xué)內(nèi)容的一些方法和措施。

一、教學(xué)內(nèi)容、方法及形式改革

1.教學(xué)設(shè)計

近年來，不斷更新觀念，壓縮精簡陳舊過時的教學(xué)內(nèi)容，加強現(xiàn)論及現(xiàn)代方法的內(nèi)容，很好地解決先修課程和后續(xù)課程的銜接問題，避免內(nèi)容的重復(fù)，進一步優(yōu)化課程體系。建立一套適應(yīng)性強的包括理論講授、計算機輔助設(shè)計、實踐教學(xué)和強化訓(xùn)練等方面在內(nèi)的全方位教學(xué)新體系。

2.教學(xué)方法

將課堂教學(xué)、實驗教學(xué)、課程研討、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等有機地結(jié)合起來，并充分利用多媒體教學(xué)手段提高教學(xué)效率、創(chuàng)造視覺的新感受、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。內(nèi)容取材時，不僅體現(xiàn)控制理論課程內(nèi)知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，還體現(xiàn)課程群之間的相互關(guān)系。

3.教學(xué)手段

在教學(xué)組織過程中，積極采用現(xiàn)代信息技術(shù)改進傳統(tǒng)的教學(xué)手段，在多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)課程等方面努力探索。統(tǒng)一制作“自動化概論”、“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運動控制理論”、“過程控制理論”、“計算機控制”電子教案和CAI課件，并將授課課件在課程網(wǎng)頁上，可供學(xué)生課余預(yù)習(xí)、瀏覽、復(fù)習(xí)等。另外，教學(xué)大綱、授課計劃、實驗指導(dǎo)書、學(xué)習(xí)指導(dǎo)以及教材和參考文獻均可通過網(wǎng)絡(luò)方便查閱。在課程開始即公布授課教師的信箱和電話號碼等聯(lián)系方式，密切授課教師與同學(xué)之間的聯(lián)系，使學(xué)生有問題可及時獲得老師的輔導(dǎo)答疑，也可通過網(wǎng)上答疑相互交流，打破班級與時間的束縛，在平行班級中實行聽課和答疑共享。

4.教學(xué)改革與教學(xué)研究

精簡教材和教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)組定期進行集體備課，加大對該課程與前后各門課程之間的銜接研究，避免內(nèi)容上的重復(fù)，使其與其他相關(guān)課程融合為一個有機的整體。建設(shè)可用于大多數(shù)工科專業(yè)的“控制理論”平臺課程。不斷改進和完善本課程的新體系結(jié)構(gòu)，充分體現(xiàn)其基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、前沿性和系統(tǒng)性；配合新的教材和課程體系，研究并建立配套的新實驗體系，強化自主性、設(shè)計性、綜合性和創(chuàng)新性；以MATLAB軟件為基礎(chǔ)，構(gòu)造開放式小車倒立擺綜合實驗平臺，將分析、設(shè)計、仿真、虛擬實驗、模擬實驗融為一體；開發(fā)先進的多媒體課件，將MATLAB平臺和虛擬實驗融入到教學(xué)過程中，使教學(xué)更為直觀生動，更具趣味性和吸引力；完善了課程網(wǎng)站，完成了課程輔助教材的修改和編寫，各類題庫建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計功能、遠程教學(xué)管理系統(tǒng)、虛擬實驗內(nèi)容的擴展及網(wǎng)絡(luò)版的開發(fā)等；使其真正成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、師生互動、雙向交流的園地；教考分離，采用試題庫出題，統(tǒng)一考試，流水閱卷，考后進行詳細的試卷分析。

二、實踐教學(xué)改革

實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)是學(xué)生能力培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)。工科學(xué)生除要掌握一定的工程技術(shù)知識外，還要有較強的實際動手能力。

1.改革實驗課教學(xué)，建立體化實驗教學(xué)體系

實驗教學(xué)是“控制理論”課程的重要組成部分。通過實驗不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，驗證所學(xué)理論，而且對所學(xué)內(nèi)容能夠提出一些新的見解。為了適應(yīng)教學(xué)改革的需要，在實驗室建設(shè)方面的指導(dǎo)思想是：將傳統(tǒng)的模擬實驗與MATLAB環(huán)境下的仿真實驗相結(jié)合，將基礎(chǔ)理論驗證類實驗與自主型、綜合型、設(shè)計型實驗相結(jié)合，將基本實驗與創(chuàng)新實驗相結(jié)合，建立一個立體化的實驗教學(xué)體系，從而滿足不同階段實踐教學(xué)的需要，為激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識提供硬件平臺。

由于實驗課內(nèi)容和形式的多元化，大大激發(fā)了學(xué)生做實驗的主動性、積極性和創(chuàng)新性，學(xué)生可以通過預(yù)約或上網(wǎng)自主地開展多項實驗，進行理論驗證、性能分析和綜合設(shè)計，對提高學(xué)生的實踐能力和本課程的學(xué)習(xí)都將起到良好的作用。

課程組織形式與教師指導(dǎo)方法，對于教學(xué)大綱規(guī)定的必做實驗，由任課教師和實驗教師共同指導(dǎo)完成；對于設(shè)計性、綜合性、創(chuàng)新性實驗，學(xué)生自己利用課余時間完成，可以預(yù)約指導(dǎo)教師給予宏觀上的指導(dǎo)。

2.積極開展大學(xué)生科研實訓(xùn)活動、參與教師科研項目

引導(dǎo)學(xué)生積極參加大學(xué)生科研實訓(xùn)項目，吸引有興趣的學(xué)生參與教師的科研活動，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)和團隊合作精神，提高學(xué)生初步的科學(xué)研究能力以及工程實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識及撰寫論文的能力。

三、控制理論專題授課方案

根據(jù)“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運動控制理論”、“儀表及過程控制”課程大綱的要求，在適當(dāng)時候，以某一專題講座的方式授課。將各種教材進行比較、處理、揉合，組織成各個專題，以高質(zhì)量、高水平、高效率來達到最佳教學(xué)效果。由于專題授課具有綜合性、整體性和探討性，使其信息量得以加大，知識在綜合和分析中得到延伸，既提升授課內(nèi)容，使之濃縮為精華，又吸引了學(xué)生的注意力和參與興趣。

四、應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)

開發(fā)研制了計算機輔助教學(xué)課件。教學(xué)課件以教材為藍本，包含簡明、清晰的授課講義、重點、難點、例題演示、控制系統(tǒng)計算機仿真和控制系統(tǒng)分析計算等內(nèi)容，既有課本內(nèi)容的直接再現(xiàn)，又增加很多有助于講解理論和計算方法的表現(xiàn)手段。課件以計算機為載體，既可用于課堂教學(xué)，又可通過上網(wǎng)，供學(xué)生進行自學(xué)和課后復(fù)習(xí)使用?？刂评碚摰姆治龇椒ㄓ泻芏鄨D解法，如頻域分析、根軌跡法、狀態(tài)空間法等。利用計算機強大的計算能力仿真能力和豐富的色彩，可輕而易舉地準(zhǔn)確繪制出清晰美觀的畫面。采用動畫技術(shù)后，圖形的來龍去脈可用動態(tài)演示。計算機的圖形演示與教師的講授相結(jié)合，使教學(xué)內(nèi)容形象化、具體化和生動化，增進學(xué)生的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

計算機仿真技術(shù)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用為實驗教學(xué)帶來極大的方便。仿真實驗具有建模方法簡單、參數(shù)調(diào)整方便、結(jié)果可視性好等優(yōu)點，克服常規(guī)實驗內(nèi)容單調(diào)、缺乏變化、元器件制約參數(shù)調(diào)整以及實驗設(shè)備數(shù)量有限等不足。在教學(xué)中適當(dāng)介紹并應(yīng)用MATLAB軟件，并設(shè)計出計算機輔助實驗教學(xué)軟件包，提供一個方便易用的圖形用戶界面，將MATLAB控制工具箱的相關(guān)功能集成一體。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺開發(fā)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)能真正體現(xiàn)學(xué)生的主體作用。在網(wǎng)絡(luò)中，學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)的交互性、檢索性等特點來選擇自己需要的內(nèi)容進行獨立學(xué)習(xí)。學(xué)生可以在任何時間進行自主學(xué)習(xí)，并且與教師在網(wǎng)上交流，探討問題，在教學(xué)中發(fā)揮積極作用。

五、建立科學(xué)、有效的教學(xué)信息回饋

堅持洛陽理工學(xué)院本科畢業(yè)班所有學(xué)生中，實施“‘控制理論’相關(guān)課程的學(xué)習(xí)調(diào)查”制度。不定期進行相關(guān)問卷，包含這門課程是否易學(xué)、學(xué)習(xí)難點、學(xué)習(xí)方法、是否能學(xué)以致用等幾個方面的內(nèi)容，充分了解學(xué)生學(xué)習(xí)這門課的基本情況，為課程改革提供必要的依據(jù)，收到良好的效果。

六、結(jié)束語

在新世紀(jì)中，控制類學(xué)科將具有更加光明的前景，控制類研究內(nèi)容將具有挑戰(zhàn)性，研究的范圍將更加廣闊，電氣自動化專業(yè)控制類課程的內(nèi)容將不斷地發(fā)展和更新，電氣自動化專業(yè)控制類課程設(shè)置及教學(xué)內(nèi)容改革研究也將進一步進行下去。

參考文獻：

[1]王瑛.控制理論實驗開放式教學(xué)的探索[J].實驗室研究與探索，2002，

4(21):15-17.

篇8

隨著控制系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，不確定因素的增多，要求各控制理論分支有進一步的發(fā)展，彌補各理論分支的缺點與不足，以滿足更高的控制性能指標(biāo)?，F(xiàn)有的控制理論在線性系統(tǒng)控制中大都能取得良好的控制效果，但對離散、非線性復(fù)雜系統(tǒng)領(lǐng)域的研究大都剛剛起步，或處于初級階段，遠未達到人們的期望。而實際工業(yè)生產(chǎn)過程的模型一般都很復(fù)雜，通常具有非線性、分布參數(shù)和時變等特性。因此將控制理論的研究領(lǐng)域推廣到非線性復(fù)雜系統(tǒng)有重要的實際意義。另外與宏觀復(fù)雜系統(tǒng)控制相對的量子控制（Quantum Control）也正在作為一個全新的學(xué)科領(lǐng)域蓬勃崛起，它的發(fā)展也依賴于完善的控制理論和優(yōu)化控制策略。近年來隨著微電子、半導(dǎo)體、計算機等技術(shù)的快速發(fā)展也強有力的推動了自動控制理論的發(fā)展。

一、現(xiàn)代控制理論的產(chǎn)生及其發(fā)展

控制理論作為一門科學(xué)，它的產(chǎn)生可追溯到18 世紀(jì)中葉的第一次技術(shù)革命，1765年瓦特發(fā)明了蒸汽機，應(yīng)用離心式飛錘調(diào)速器原理控制蒸汽機，標(biāo)志著人類以蒸汽為動力的機械化時代的開始，后來工程界用控制理論分別從時域和頻域角度討論調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性題，1872年勞斯（Routh E J）和1890年赫爾維茨（Hurwitz）先后找到了系統(tǒng)穩(wěn)定性的代數(shù)據(jù)，1932年奈奎斯特（Nyquist H）發(fā)表了放大器穩(wěn)定性的著名論文，給出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的奈奎斯特判據(jù)。美國著名的控制論創(chuàng)始人維納（Wiener N）總結(jié)了前人的成果，認為客觀世界存在3大要素：物質(zhì)、能量、信息，雖然在物質(zhì)構(gòu)造和能量轉(zhuǎn)換方面，動物和機器有顯著的不同，但在信息傳遞、變換、處理方面有驚人的相似之處，1948 年發(fā)表了《控制論—或關(guān)于在動物和機器中控制和通訊的科學(xué)》，書中論述了控制理論的一般方法，推廣了反饋的概念，確立了控制理論這門學(xué)科的產(chǎn)生。

1．經(jīng)典控制理論。第一代稱為“經(jīng)典控制理論”時期，時間為20 世紀(jì)40～50 年代。它研究的主要對象多為線性定常系統(tǒng)，主要研究單輸入單輸出問題，研究方法主要采用以傳遞函數(shù)、頻率特性、根軌跡為基礎(chǔ)的頻域分析法，它的控制思想首先旨在對機器進行“調(diào)節(jié)”，使之能夠穩(wěn)定運行，其次是采用“反饋的方式，使得一個動力學(xué)系統(tǒng)能夠按照人們的要求精確地工作，最終實現(xiàn)對系統(tǒng)按指定目標(biāo)進行控制。”

2．現(xiàn)代控制理論。第二代稱為“現(xiàn)代控制理論”時期，時間為20 世紀(jì)60～70 年代。經(jīng)典控制理論對線性定常系統(tǒng)可產(chǎn)生良好的控制效果，但是它對多輸入多輸出、時變、非線性系統(tǒng)的控制卻力不從心。所以50 年代末60 年代初，學(xué)者卡爾曼等人將古典力學(xué)中的狀態(tài)、狀態(tài)空間概念加以發(fā)展與推廣，將經(jīng)典控制理論中的高階常微分方程轉(zhuǎn)化為一階微分方程組，用以描述多變量控制系統(tǒng)，并深刻揭示了用狀態(tài)空間描述的系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性如可控性、可觀性，從而奠定了現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)。

3．第三代控制理論。以上所提的經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論都是建立在數(shù)學(xué)模型之上的，所以統(tǒng)稱為常規(guī)（傳統(tǒng)）控制。它們?yōu)榱丝刂票仨毥?，但許多實際系統(tǒng)的高維性及系統(tǒng)信息的模糊性、不確定性、偶然性和不完全性給基于數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制理論以巨大的挑戰(zhàn)。是否可以改變一下思路，不完全以控制對象為研究主體，而以控制器為研究對象；是否可以用人工智能的邏輯推理、啟發(fā)式知識、專家系統(tǒng)解決難于建立數(shù)學(xué)模型的問題呢？智能控制的出現(xiàn)正源于這一思想。1967年Leondes 和Mendel 首次正式使用“智能控制”一詞，1971 年傅京孫教授指出，為了解決控制問題，用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法研究新的工具來對復(fù)雜的“環(huán)境2對象”模型進行建模和識別以實現(xiàn)最優(yōu)控制，或者用人工智能的思想建立對不能精確定義的環(huán)境和任務(wù)的控制設(shè)計方法，這兩者都值得試一試，而重要的是把兩種途徑密切結(jié)合起來協(xié)調(diào)的進行研究。沿著這一思想出發(fā)，現(xiàn)代控制理論將微分幾何、微分代數(shù)、數(shù)學(xué)分析與邏輯推理、啟發(fā)式知識建立和發(fā)展了智能控制理論相結(jié)合從而形成第三代控制理論大系統(tǒng)理論和智能控制理論。

篇9

中圖分類號：TP13-4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）01-0310-01

隨著控制系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，不確定因素的增多，要求各控制理論分支有進一步的發(fā)展，彌補各理論分支的缺點與不足，以滿足更高的控制性能指標(biāo)。現(xiàn)有的控制理論在線性系統(tǒng)控制中大都能取得良好的控制效果，但對離散、非線性復(fù)雜系統(tǒng)領(lǐng)域的研究大都剛剛起步，或處于初級階段，遠未達到人們的期望。而實際工業(yè)生產(chǎn)過程的模型一般都很復(fù)雜，通常具有非線性、分布參數(shù)和時變等特性。因此將控制理論的研究領(lǐng)域推廣到非線性復(fù)雜系統(tǒng)有重要的實際意義。另外與宏觀復(fù)雜系統(tǒng)控制相對的量子控制（Quantum Control）也正在作為一個全新的學(xué)科領(lǐng)域蓬勃崛起，它的發(fā)展也依賴于完善的控制理論和優(yōu)化控制策略。近年來隨著微電子、半導(dǎo)體、計算機等技術(shù)的快速發(fā)展也強有力的推動了自動控制理論的發(fā)展。

一、現(xiàn)代控制理論的產(chǎn)生及其發(fā)展

控制理論作為一門科學(xué)，它的產(chǎn)生可追溯到18 世紀(jì)中葉的第一次技術(shù)革命，1765年瓦特發(fā)明了蒸汽機，應(yīng)用離心式飛錘調(diào)速器原理控制蒸汽機，標(biāo)志著人類以蒸汽為動力的機械化時代的開始，后來工程界用控制理論分別從時域和頻域角度討論調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性題，1872年勞斯（Routh E J）和1890年赫爾維茨（Hurwitz）先后找到了系統(tǒng)穩(wěn)定性的代數(shù)據(jù)，1932年奈奎斯特（Nyquist H）發(fā)表了放大器穩(wěn)定性的著名論文，給出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的奈奎斯特判據(jù)。美國著名的控制論創(chuàng)始人維納（Wiener N）總結(jié)了前人的成果，認為客觀世界存在3大要素：物質(zhì)、能量、信息，雖然在物質(zhì)構(gòu)造和能量轉(zhuǎn)換方面，動物和機器有顯著的不同，但在信息傳遞、變換、處理方面有驚人的相似之處，1948 年發(fā)表了《控制論―或關(guān)于在動物和機器中控制和通訊的科學(xué)》，書中論述了控制理論的一般方法，推廣了反饋的概念，確立了控制理論這門學(xué)科的產(chǎn)生。

1.經(jīng)典控制理論。第一代稱為“經(jīng)典控制理論”時期，時間為20 世紀(jì)40～50 年代。它研究的主要對象多為線性定常系統(tǒng)，主要研究單輸入單輸出問題，研究方法主要采用以傳遞函數(shù)、頻率特性、根軌跡為基礎(chǔ)的頻域分析法，它的控制思想首先旨在對機器進行“調(diào)節(jié)”，使之能夠穩(wěn)定運行，其次是采用“反饋的方式，使得一個動力學(xué)系統(tǒng)能夠按照人們的要求精確地工作，最終實現(xiàn)對系統(tǒng)按指定目標(biāo)進行控制。”

2.現(xiàn)代控制理論。第二代稱為“現(xiàn)代控制理論”時期，時間為20 世紀(jì)60～70 年代。經(jīng)典控制理論對線性定常系統(tǒng)可產(chǎn)生良好的控制效果，但是它對多輸入多輸出、時變、非線性系統(tǒng)的控制卻力不從心。所以50 年代末60 年代初，學(xué)者卡爾曼等人將古典力學(xué)中的狀態(tài)、狀態(tài)空間概念加以發(fā)展與推廣，將經(jīng)典控制理論中的高階常微分方程轉(zhuǎn)化為一階微分方程組，用以描述多變量控制系統(tǒng)，并深刻揭示了用狀態(tài)空間描述的系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性如可控性、可觀性，從而奠定了現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)。

3.第三代控制理論。以上所提的經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論都是建立在數(shù)學(xué)模型之上的，所以統(tǒng)稱為常規(guī)（傳統(tǒng)）控制。它們?yōu)榱丝刂票仨毥?，但許多實際系統(tǒng)的高維性及系統(tǒng)信息的模糊性、不確定性、偶然性和不完全性給基于數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制理論以巨大的挑戰(zhàn)。是否可以改變一下思路，不完全以控制對象為研究主體，而以控制器為研究對象；是否可以用人工智能的邏輯推理、啟發(fā)式知識、專家系統(tǒng)解決難于建立數(shù)學(xué)模型的問題呢？智能控制的出現(xiàn)正源于這一思想。1967年Leondes 和Mendel 首次正式使用“智能控制”一詞，1971 年傅京孫教授指出，為了解決控制問題，用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法研究新的工具來對復(fù)雜的“環(huán)境2對象”模型進行建模和識別以實現(xiàn)最優(yōu)控制，或者用人工智能的思想建立對不能精確定義的環(huán)境和任務(wù)的控制設(shè)計方法，這兩者都值得試一試，而重要的是把兩種途徑密切結(jié)合起來協(xié)調(diào)的進行研究。沿著這一思想出發(fā)，現(xiàn)代控制理論將微分幾何、微分代數(shù)、數(shù)學(xué)分析與邏輯推理、啟發(fā)式知識建立和發(fā)展了智能控制理論相結(jié)合從而形成第三代控制理論大系統(tǒng)理論和智能控制理論。

篇10

一、自動控制的基本概念

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域中，自動控制技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。所謂自動控制，是指在無人直接參與的情況下，利用控制裝置操縱受控對象，使被控量等于給定值或給定信號變化規(guī)律去變化的過程。控制裝置和受控對象為物理裝置，而給定值和被控量均為一定形式的物理量。自動控制系統(tǒng)由控制裝置和受控對象構(gòu)成。對自動控制系統(tǒng)的性能進行分析和設(shè)計則是自動控制原理的主要任務(wù)。

二、自動控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及控制方式

1.開環(huán)控制控制裝置與受控對象之間只有順向作用而無反向聯(lián)系時，稱為開環(huán)控制。2.閉環(huán)控制?？刂蒲b置與受控對象之間，不但有順向作用，而且還有反向聯(lián)系，既有被控量對控制過程的影響，這種控制稱為閉環(huán)控制，相應(yīng)的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。3.反饋控制。反饋控制是在外部的作用下，系統(tǒng)的被控量發(fā)生變化后才做出相應(yīng)調(diào)節(jié)和控制的，在受控對象具有較大時滯的情況下，其控制作用難以及時影響被控量，進而形成快速有效的反饋控制。

三、自動控制理論發(fā)展簡述

雖然現(xiàn)代控制理論的內(nèi)容很豐富，與經(jīng)典控制理論相比較，它能解決更多更復(fù)雜的控制問題，但對于單輸入、單輸出線性定常系統(tǒng)而言，用經(jīng)典控制理論來分析和設(shè)計，仍是最實用最方便的。

真正優(yōu)良的設(shè)計必須允許模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不精確并可能在一定范圍內(nèi)變化，即具有魯棒性。這是當(dāng)前的重要前沿課題之一，。另外，使理論實用化的一個重要途徑就是數(shù)學(xué)模擬和計算機輔助設(shè)計?？傊詣涌刂评碚撜S著技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展而不斷發(fā)展，而它反過來又成為高新技術(shù)發(fā)展的重要理論根據(jù)和推動力。它在工程實踐中用得最多，也是進一步學(xué)習(xí)自動控制理論的基礎(chǔ)

四、自動檢測技術(shù)

自動檢測是學(xué)一個重要分支科學(xué)，是在儀器儀表的使用、研制、生產(chǎn)、的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門綜合性技術(shù)。1. 自動檢測的任務(wù)：自動檢測的任務(wù)主要有兩種，一是將被測參數(shù)直接測量并顯示出來，以告訴人們或其他系統(tǒng)有關(guān)被測對象的變化情況，即通常而言的自動檢測或自動測試；二是用作自動控制系統(tǒng)的前端系統(tǒng)，以便根據(jù)參數(shù)的變化情況做出相應(yīng)的控制決策，實施自動控制。2. 自動檢測技術(shù)主要的研究內(nèi)容：自動檢測技術(shù)的主要研究內(nèi)容包括測量原理、測量方法、測量系統(tǒng)、及數(shù)據(jù)處理。3.測量系統(tǒng)：確定了被測量的測量原理和測量方法后，就要設(shè)計或選用裝置組成測量系統(tǒng)。目前的測量系統(tǒng)從信息的傳輸形式看，主要有模擬式和數(shù)字式兩種。

1.術(shù)的基本概念。檢測技術(shù)是以研究自動檢測系統(tǒng)中的信息提取、信息轉(zhuǎn)換以及信息處理的理論和技術(shù)為主要內(nèi)容的一門應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。 廣義的講，檢測技術(shù)是自動化技術(shù)四個支柱之一，從信息科學(xué)角度考察，檢測技術(shù)任務(wù)尋找與自然信息具有對應(yīng)關(guān)系的種種表現(xiàn)形式的信號，以及確定二者間的定性、定量關(guān)系；從反映某一信息的多種信號表現(xiàn)中挑選出在所處條件下最為合適的表現(xiàn)形式，以及尋求最佳采集、變換、處理、傳輸、存貯、顯示等方法和相應(yīng)的設(shè)備。信息采集是指，自然界諸多被檢查與測量量中提取有用信息。 信息變換是將所提取出的有用信息進行電量形式幅值、功率等的轉(zhuǎn)換。信息處理的任務(wù)，視輸出環(huán)節(jié)的需要，可將變換后的電信號進行數(shù)字運算、模擬量-數(shù)字量變換等吃力。 信息傳輸?shù)娜蝿?wù)是在排除干擾的情況下經(jīng)濟的、準(zhǔn)確無誤的把信息進行遠、近距離的傳遞。雖然檢測技術(shù)服務(wù)的領(lǐng)域非常廣泛，但是從這門課程的研究內(nèi)容來看，不外乎是傳感器技術(shù)、誤差理論、測試計量技術(shù)、抗干擾技術(shù)以及電量間互相轉(zhuǎn)換的技術(shù)等。提高自動檢測系統(tǒng)的檢測分辨率、精度、穩(wěn)定性和可靠性是本門技術(shù)的研究課題和方向。自動檢測技術(shù)已成為一些發(fā)達國家的最重要的熱門技術(shù)之一，它可以給人們帶來巨大的經(jīng)濟效益并促進科學(xué)技術(shù)飛躍發(fā)展，因此在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位和作用。自動檢測系統(tǒng)是自動測量、自動計量、自動保護、自動診斷、自動信號等諸多系統(tǒng)的總稱.在上述系統(tǒng)中，都包含有被測量，敏感元件和電子測量電路，它們之間的區(qū)別僅在于輸出單元。如果輸出單元是顯示器或記錄器，則該系統(tǒng)叫做自動測量系統(tǒng)；如果輸出單元是計數(shù)器或累加器，則該系統(tǒng)叫做自動計量系統(tǒng)，如果輸出單元是報警器，則該系統(tǒng)是自動保護系統(tǒng)或自動診斷系統(tǒng)；如果輸出單元是處理電路，則該系統(tǒng)是部分?jǐn)?shù)據(jù)分析系統(tǒng)、自動管理系統(tǒng)或自動控制系統(tǒng)。2.感器與傳感器的分類 。2.1傳感器。傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測量裝置。2.2傳感器的組成。傳感器的功用是一感二傳，即感受被測信息，并傳送出去。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成。最簡單的傳感器由一個敏感元件組成，它感受被測量時直接輸出電量，如熱電偶。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒有轉(zhuǎn)換電路，如壓電式加速度傳感器，其中質(zhì)量塊是敏感元件，壓電片是轉(zhuǎn)換元件。有些傳感器轉(zhuǎn)換元件不只一個，要經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換。

三、傳感器的分類

目前傳感器主要有四種分類方法：根據(jù)傳感器工作原理分類方法；根據(jù)傳感器能量轉(zhuǎn)換情況分類法；根據(jù)傳感器轉(zhuǎn)換原