时间：2023-02-18 13:20:51
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇自动控制类论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：PLC，现场总线以太网，组态软件
1 前言
安钢高线水处理系统采用了工业自动化技术与计算机网络技术，利用组态王、PROFIBUS总线和PLC技术完成水处理远程监控控制。论文参考，现场总线以太网。在完善提高基础自动控制同时，将各系统的设备监测信号及生产数据连接起来，对压力波动、温度变化和液位等现场数据进行实时监视和分析处理，实现集过程控制与生产管理于一体的现代化高效管理。论文参考，现场总线以太网。
2 水处理工艺流程
高线水处理系统大体分为净循环水系统、浊循环水系统、软水系统、事故水系统以及给排水系统。水处理系统的工艺流程：冷却水由净循环供水泵组、浊循环供水泵组加压后送至各用水点，经过现场冷却设备后水温升高到约50℃并含有大量污油、铁鳞、污泥等，经过冲氧化铁皮供水泵组将水经冲渣沟至旋流池，在旋流池内沉淀、由平流池供水泵组加压后送至平流沉淀池、经过二次去油、去渣，由过滤器后送至冷却塔、冷却后温度低于35℃。流回浊循环水池，再由净循环、浊循环泵组加压后送用水点循环使用。
3 水处理PLC控制系统硬件设计
根据水处理系统规模，系统主要有上位监控机、SIMENSS7-300可编程控制器、DX220无纸记录仪、prfibus-DP总线通讯设备、ethernet通讯设备等。论文参考，现场总线以太网。论文参考，现场总线以太网。
基础自动控制系统采用SIMENS S7-300 CPU 318-2（6SE7 318-2AJ00-0AB0）可编程序控制器，二个中央槽架之间由UR0的IM360（6SE7360-3AA01-0AA0）与UR1上的IM361（6SE7 361-3CA01-0AA0）模块相连接，现场配有9台ET200M，PLC和工控机之间通过PROFIBUS-DP总线进行通讯。过程量采集使用两台DX220无纸记录仪，与工控机之间通过ethernet通讯。上位机采用DELL GX－240（P4 1.7G/256M/80G）主机，构成一套完整的控制与监控配置方案。
水处理控制系统通过带有PROFIBUS-DP主/从接口的中央处理单元，采用分布式I/O、PROFIBUS-DP现场总线控制，同远程ET200站构成分布式控制系统，结合组态王操作画面，实现远程控制；通过工业以太网与DX220无纸记录仪的通讯，实现组态王过程参数画面监控，进而达到了现场工艺生产要求。
控制系统采用就地手动、上位机点操和集中自动监控系统三种控制方法相组合，现场采用33块6ES7321-1BL00-0AA0输入模板，输入点数998点，输出采用22块6ES7322-1BH00-0AA0输出模板，输出点数503点，有关硬件组态及模块安装位置见附图1，主要用于操作方式的选择、水泵运行、压力、水位、电动蝶阀限位、水泵起停、电动蝶阀开闭，备用泵自投以及指示灯显示和远程画面等。两台DX220无纸记录仪均为16通道模拟量输入回路，主要采集水温、水流量、水压等参数，用于画面的报警与显示。
图1 系统构成示意图
4 水处理控制系统软件设计
水处理控制系统软件按照工艺过程和控制设计，编程软件采用西门子STEP7编程软件，其最大的特点是采用了块结构的方式。对于许多工艺控制条件相同的设备，只编制一个功能块(FBs)，在组织块中通过调用赋予不同数据块的功能块，来控制相对应的同类设备，在程序的调试和修改中，只需修改FB，即可实现对同类所有设备控制的修改。
5 实时监控
上位机软件采用Windows2000操作系统，组态平台为工控组态软件KingView6.0。上位机实现的功能为：数字显示水处理系统中的液位、管道压力、进出水流量实时值与累积值、水温度。论文参考，现场总线以太网。按照水处理自动化的要求，对一些实时参数以及历史数据进行汇总记录，生成各类组态王报表，或者将数据输出到SQL数据库中进行记录。各设备的运行、故障等状态显示，各设备的启动、停止操作，并进行操作记录，以便查询；出现每个设备故障时发出声音报警并记录故障情况（故障时刻、故障类型等），方便进行事故分析。论文参考，现场总线以太网。重要参数、报警、故障都可以报表打印。
6 结语
该系统自投入运行以来，稳定可靠，在线修改和调试方便，给操作人员和维护人员带来很大方便，在高产稳产、降低能耗和安全环保等方面发挥了很大作用，进一步推动了水处理自动控制系统的广泛应用。
参考文献：
[1]廖常初主编，PLC编程及应用，机械工业出版社，2002。
[2]郑晟、巩建平、张学主编，现代可编程控制器原理与应用，科学出版社，1999。
[6]贾庆勇主编，高线机组水处理操作监控系统的开发，河南冶金，2003
【关键字】西门子，STEP7，编程软件，使用方法
中图分类号： TP311.5 文献标识码： A 文章编号：
一．前言
西门子STEP7编程软件是一种通用型的现代PLC软件系统。西门子STEP7编程软件在现代社会中的使用十分的普遍，我们随处都可以看到人们熟练的使用该项编程软件，在工作中，学习中，生活中都得到了巨大的应用和推广。西门子STEP7编程软件是一种新的编程软件系统，它本质上是对编程语言的一种修改和创新，该项软件较多的将现代型的自动化的项目和方式应用到该款编程软件之中。根据目前的使用和推广情况，它的应用还是比较的广泛的，但是从大多数用户的反映中，我们发现，较多的用户还是对这款编程软件比较大哦陌生，对它的使用方法还不够熟练，用户在使用中也表现出烦恼和忧虑。为了使广大用户和学者能够轻松的掌握这款软件的操作方法，本文采取实例的方法来帮助大家掌握如何使用这款软件。
二．西门子STEP7编程软件的示例项目
笔者下面就会通过一个具体的实例，来帮助初学者了解如何使用西门子STEP7编程软件的使用方法，希望初学者能够尽快掌握该种方法，这样才打到了本文作者的目的。
1.西门子STEP7编程软件的控制要求
西门子STEP7编程软件安装的是自动控制系统，改变了过去手动控制的模式。在自动控制模式下，电动机进行正反的转点运动，同时该电动机还可以进行手动和自动的相互转换。手动模式下的电动机可以自主进行，自自动控制下，用户就可以点一下按钮就可以实现机器的自动运转，要想使其停止运转，用户可以按一下停止按钮，机器就自动停止了，操作起来比较的方便。
2．在西门子STEP7编程软件上创建一个项目项目
首先开始为该电动机的良好运转在西门子STEP7编程软件上创建一个项目，我们可以把这个项目叫做My-project。
紧接着就要在工具栏中选择菜单，或者可以点击工具条中的图标，然后可以打开准备建立项目的对话框，然后就在已经打开的对话框中，输入我们刚刚取的项目的名称。当我们输入完毕后，系统会自动弹出一个对话框，从而来帮助我们建立一个项目。然后我们就单击执行菜单的命令，再单击页面选项卡，选择保存我们项目的一个存储路径，这样就基本完成了项目的建立工作，可以开始下一步的进行了。
3.启动西门子STEP7编程软件，在其上插入一个站
建立了项目以后，我们就在系统上插入一个站，单击执行菜单命令，在系统上插入一个站，当将这个站插入后，系统就会自动为这个站取一个名字，我们可以随时修改这个站名。
接下来就要执行菜单命令，启动硬件组态编辑器，或者是直接点击图标启动硬件组态编辑器。打开以后就会显示出硬件组态并且将其存盘，存盘的过程中，应当注意电源以及插槽的注意要点，尽量按照系统弹出的对话框的步骤进行，这样就可以进行下一步的程序。
5.后续程序的跟进方式和方法
紧接着，我们就要在新建项目中插入西门子STEP7编程软件，插入该软件，我们可以单击菜单，执行菜单命令进行，也可以直接点击图标进行插入，插入后，我们可以对其名称作出修改。接下来我们就要测试接线了，测试接线，我们可以使用工具Monitor，来检测是否将数字量和输出模块连接起来，这一环节十分重要。
我们需要在系统上建立符号表，建立符号表的好处就是可以使系统程序更轻松的理解每个符号的意思，这样就会使程序的运行比较快捷。建立符号表，可以直接单击图标，就会弹出一个对话框，然后就可以在上面建立符号表了。如图一所示，编辑符号表后，就可以通过菜单命令，将符号表所列的进行排序，排序可以使升序，也可以使降序的。
图一 1电动机的正反转控制
接着我们就要打开变量表，通过变量表来测试系统接线，这样就可以保证程序的继续运行。可以单击执行菜单命令在程序上打开变量表，如图二所示，就可以通过变量表进行接线测试了。
图二 利用变量表测试接线
三．编制自动控制程序
现在我们就要进行自动程序的编制了，首先我们要在程序中创建FC1和FC2，双击FC1或者是FC2，我们就可以进行自动程序的编制了。我们选择在FC1上编写自动控制程序，如图三所示，上升时就会启动系统，当闭合式就会关闭系统，这些动作通过开关9K34 就可以了，我们可以选择手动模式，当然也可以选择自动模式，我们在选择操作模式的时候，我们就需要通过
按钮9K36 来完成。如果我们要改变模式或者是要停止时，以前所选择的模式将会自动取消。
图三 FC1电动机的模式选择程序
然后再来编写自动控制程序， 自动控制需要在自动模式下进行操作，操作时，通过启动电动机使其正转右行，然后闭合，它就自动停止了，接着再按按钮使其自动左行，然后闭合，使其停止，只有这样反复的测试才能确认程序运转正常。
接着要在OB1中调用FC1和FC2，同时还要下载程序，我们可以双击打开OB1的编程窗口，也可以在图标中直接打开，根据弹出对话的指示，选择逻辑指令、程序控制指令、定时器、计数器、数据处理和运算指令、功能和功能块等，接着我们就可以来调试FC1了，将FC1调试好以后，我们可以用同样的方法来调试FC2。
前面的步骤完成后，我们就要开始测试制作的程序了。程序中的一些逻辑错误或者是其他指令性错误只有通过对程序的不断调试，才能够试验出来，这样才能保证所制作的程序是可以使用的。西门子STEP7编程软件提供了对程序进行跟踪调查的功能。打开程序检测窗口后，单击按钮，我们就进入了程序的检测环节，这种检测不同于其他的检测，检测窗口中会显示出检测的质量和信号，以及检测的状态都可以在检测窗口中实时表现出来。检测完成后，我们基本上就完成了程序的制作，也基本上对西门子STEP7编程软件的使用方法有了全面的了解和掌握。
四．结束语
西门子STEP7编程软件是目前最新的一款程序编制软件，它的使用方法并不是那么深不可测，只要基本掌握其使用的每一个步骤，基本上就可以很熟练的使用西门子STEP7编程软件了。
参考文献：
[1]罗庚兴 西门子STEP7编程软件的使用方法 (被引用 2 次) [期刊论文] 《南方金属》 -2006年5期
[2]李佳 通向机器安全之路——西门子安全系统的实现(下) [期刊论文] 《仪器仪表标准化与计量》 -2011年6期
[3]刘金保 王智琳 李政 基于PLC的一维正态云模型实现研究 [期刊论文] 《电子设计工程》 -2012年1期
[4]于洋来 燕菁 基于西门子840D的信号模拟装置的设计与应用 [期刊论文] 《制造技术与机床》 ISTIC PKU -2011年3期
【关键词】电气；自动控制；控制方式
中图分类号：TM92文献标识码A文章编号1006-0278（2013）06-183-01
一、概述
一个理想的控制系统，在其控制过程中应始终使被控量等于给定值。但是，由于系统中储能元件的存在以及能源功率的限制，使得运动部件的加速度受到限制，其速度和位置难以瞬时变化。所以，当给定值变化时，被控量不可能立即等于给定值，而需要经过一个过渡过程，即瞬态过程。所谓瞬态过程就是指系统受到外加信号作用后，被控量随时间变化的全过程。瞬态过程可以反映系统内在性能的好坏，而常见的评价系统优劣的性能指标也是从瞬态过程定义出来的。对系统性能的基本要求有三个方面：稳定性、快速性、准确性。
自动控制理论研究的是如何接受控制对象和环境特征，通过能动地采集和运用信息，施加控制作用，使系统在变化或不确定的条件下正常运行并具有预定功能。它是研究自动控制共同规律的技术科学，其主要内容涉及受控对象、环境特征、控制目标和控制手段以及它们之间的相互作用。具有“自动”功能的装置自古有之，瓦特发明的蒸汽机上离心调速器是比较自觉地运用反馈原理进行设计并取得成功的首例。麦克斯韦对它的稳定性进行分析，于1868年发表的论文当属最早的理论工作。从20世纪20年代到40年代形成了以时域法、频率法和根轨迹法为主要内容的“经典”控制理论。60年代以来，随着计算机技术的发展和航天等高科技的推动，又产生了基于状态空间模型的“现代”控制理论。随着自动化技术的发展，人们力求使设计的控制系统达到最优的性能指标，为了使系统在一定的约束条件喜下，其某项性能指标达到最优而实行的控制称为最优控制。当对象或环境特性变化时，为了使系统能自行调节，以跟踪这种变化并保持良好的品质，又出现了自适应控制。
二、自动控制系统的基本构成及控制方式
（一）开环控制
控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制。开环控制的特点是系统结构和控制过程很简单，但抗扰能力差、控制精度不高，故一般只能用于对控制性能要求较低的场合。
（二）闭环控制
控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制，相应的控制系统称为闭环控制系统。闭环控制系统又被称为反馈控制或按偏差控制。闭环控制系统是通过给定值与反馈量的偏差来实现控制作用的，故这种控制常称为按偏差控制，或称反馈控制。此类系统包括了两种传输信号的通道：由给定值至被控量的通道称为前向通道；由被控量至系统输入端的通道称为反馈通道。闭环系统能减小或消除作用，但若设计调试不当，易产生震荡设置不能正常工作。自动控制原理中所讨论的系统主要是闭环控制系统。
（三）复合控制
反馈控制是在外部的作用下，系统的被控量发生变化后才做出相应调节和控制的，在受控对象具有较大时滞的情况下，其控制作用难以及时影响被控量，进而形成快速有效的反馈控制。前馈补偿控制，则在测量出外部作用的基础上，形成与外部作用相反的控制量，该控制量与相应的外部作用共同作用的结果，使被控量基本不受影响，即在偏差产生之前就进行了防止偏差产生的控制。在这种控制方式中，由于被控量对控制过程不产生影响，故它也属于开环控制。前馈补偿控制与反馈控制相结合，就构成了复合控制。复合控制有两种基本形式：按输入前馈补偿的复合控制和按扰动前馈补偿控制的复合控制。
三、自动控制系统的分类
自动控制系统的分类方法较多，常见的有以下几种：线性系统和非线性系统。由线性微分方程或线性差分方程所描述的系统为线性系统；由非线性方程所描述的系统称为非线性系统；定常系统和系统，从系统的数学模型来看，若微分方程的系数不是时间变量的函数则称此类系统为定常系统。否则称为是系统。若系统既是线性的又是定常的，则称之为线性定常系统；连续系统、离散系统和采样系统，从系统中的信号来看，若系统各部分的信号都是时间的连续函数即模拟量，则称此系统为连续系统，若系统中有一处或多处信号为时间的离散函数，如脉冲或数码信号，则称之为离散系统。若系统中既有模拟量也有离散信号，则又称为采样系统；恒值系统、随动系统和程序控制系统，若系统的给定值为一定值，而控制任务就是克服骚动，使被控量保持恒值，此类系统称为恒值系统。若系统给定值按照事先不知道的时间函数变化，并要求被控量跟随给定值的变化，则此类系统称为随动系统。若系统的给定值按照一定时间函数变化，并要求被控量随之变化，则此类系统称为程序控制系统。此外，根据组成系统的物理部件的类型，可分为机电控制系统、液压控制系统、气动系统以及生物系统等。根据系统的的被控量，又可分为位置控制系统、速度系统、温度控制系统等。
关键词：MATLAB 仿真 应用
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2011)004-102-02
在当今自动控制系统已经渗透到各个领域，但随着生产工艺和生产要求的不断提高，这样对自动控制技术也有着相应的提高，传统的方法已经不在满足其现代生产的要求，这样MATALAB仿真技术相应产生，而且越来越多的应用在自动控制系统中。下面从以下几个方面去介绍其在控制系统的应用。
1 在经典控制的应用
我们知道虽然现代控制方法和控制技术不断的发展，但是我国的很多厂家的生产中均采用的是经典PID的控制方法，经典PID有着控制简单，快速等优点，但是要想采用PID算法必须要先确定控制对象的数学模型，而确定数学模型有两种方法：一种是机理建模而另外一种是实验建模，但是第一种方法虽然建立数学模型比较准确，但是在实际工况中机理建模实际很难用到的，因为实际工况中工艺很复杂，并且被控对象会随着环境的改变而改变，通常会才用第二种实验建模，实验建模是要描绘出被控对象的输出曲线，以前被控对象的输出曲线很难描绘，随着MATLAB仿真技术的应用这种问题迎刃而解了，比如在电阻炉温度控制中，就得用MATLAB仿真技术建立电阻炉的数学模型。电阻炉是一纯滞后一阶对象，其传递函数为W0(s)=Y(s)／C(s)=Ketos／I+TS其飞升曲线如图所示：
K=输出稳态值，初始值／240=158-13／240=0.6
TO与τ按工程计算法求得取
tl=τ+T0／3
t2=τ+TO
其中t1、t2分别对应阶跃响应的稳态值的28％和 63％的时间
t1=24 τ=5 t2=62 TO=57
这样确定电阻炉的数学模型就迎刃而解了。
2 在经典控制理论计算的应用
在经典控制系统中，频率分析和时域分析对系统都很重要。但对于二阶的系统人手算的工作量还不大，但超过二阶以上的系统用人工计算就非常繁复了，这样必须通过MATA，LB仿真来完成例如：
某系统的开环传函为G(S)=20／S3+8S3+36S+40求该系统的响应和波特图。
综上所述，随着MATALB仿真技术的不断发展，会大大促进控制系统的发展并上一个新的台阶的。
参考文献：
论文摘要：结合实船燃油辅锅炉的实际情况和具体操作要求，通过建立维模型、人机交互、Web3D网页浏览技术等米构建船舶辅锅炉虚拟操控系统，达到以虚拟操作代替实际操作，节省开支、实现远程培训、以及人机交互的目的，克服了船舶辅锅炉控制系统实际训练中不可避免的资源消耗、维护费用高等难题。
辅锅炉是船舶动力装置中的重要组成部分其控制的可靠性和经济性对保证船舶安全航行有着重要的意义。
船舶辅锅炉是一个多输入、多输出且相互关联的复杂的控制对象，其实际操作必须遵循严格的步骤，在实习和教学环节中，实现每个人都进行实际操作有难度。因燃油运行成本且可能出现操作失误，会给实习和教学带来一定的困难和不安全因素。随着虚拟现实技术的产生，这些问题将逐步得到解决。
1控制系统的组成
辅锅炉是船舶上最早实现自动控制的装置之一，其控制项目包括：水位自动控制，燃烧自动控制，锅炉点火及燃烧时序自动控制和自动安全保护。
1)水位自动控制。控制给水量的多少，使进人锅炉的给水量大致大于锅炉的蒸发量。
在蒸发量比较小、蒸汽压力比较低的船舶辅锅炉中，大部分采用双水位自动控制系统。双水位控制系统指辅锅炉的水位可以在一定范围内波动，辅锅炉水位所允许的变化范围是60～120mm。当水位下降到水位下限时，自动起动给水泵，给水泵开始向辅锅炉供水，辅锅炉水位就会逐渐升高；当给水量达到一定限度，也就是水位上限时，给水泵自动停止工作，不再向辅锅炉供水。
2)燃烧自动控制。被控量是辅锅炉内的蒸汽压力，根据汽压的高低自动改变进入炉膛的喷油量和送风量。
对货船辅锅炉，燃烧自动控制系统的要求简单、可靠，对辅锅炉运行的经济性要求不是很严格，大多数这样的辅锅炉采用汽压的双位控制，少数采用比例控制，并保证辅锅炉在不同负荷下，其送风量基本适应喷油量的要求。在油船辅锅炉中，要求汽压必须稳定，同时对辅锅炉的运行经济性要求比较高，这样辅锅炉才能在不同的负荷情况下，保证有一个最佳的风油比，所以通常采用比例积分控制或更好的控制算法。
3)点火及燃烧时序控制。给锅炉一个起动信号后，按时序的先后进行预扫风、预点火、喷油点火，点火成功后对锅炉进行预热，接着转入正常燃烧的负荷控制阶段，同时对锅炉进行一系列的安全保护。
按下辅锅炉启动按钮后，自动启动燃油泵和鼓风机，关闭燃油电磁阀使燃油在辅锅炉外面循环，此时风门开的最大，以最大风量进行预扫风，防止炉内残存的油气在点火中产生冷爆。
预扫风的时间根据辅锅炉的结构形式不同而异，一般是20～6OS。达到预扫风的时问后自动关小风门，同时点火电极打出火花进行预点火，时间约为3S。然后打开燃油电磁阀或开大回油阀，或让一个油头喷油工作，即以小风量和少喷油进行点火。点火成功后，先维持一段时间低火燃烧，对辅锅炉进行预热，再开大风门关小回油阀或增加一个油头向炉膛喷油，使辅锅炉转入高火燃烧，即进入正常燃烧的负荷控制阶段。在预定的时间内若点火不成功或风机失压、中间熄火等，会自动停炉，待故障排除后按恢复按钮使时序控制恢复到起动前的状态，方能重新起动辅锅炉。
2设计的实现
该系统采用TCP／IP结构，是一个开放的模块化环境，系统的管理和三维模型的实时渲染都在web服务器上运行，客户端只要连接到Internet上的任意一台计算机，下载一个很小的网页插件就可以遍览该系统。而它的实现方式就是通过网络传输反映三维场景的模型文件，用户根据自己的需求将相应的模型文件下载到客户端，通过网页插件来提供对模型文件的动态实施和实时渲染。
3三维实体模型的建立
维实体模型是该系统实现漫游和交互的基础，模型的好坏直接影响运行的效果和客户端浏览的逼真度。粗糙的模型，不能给人视觉上的美感，失去原有实体模型的真实性；模型建得过细，就会降低场景图形的绘制效率，同时给渲染和计算机的显示带来麻烦，因此建模过程中，平衡模型细节度和复杂度显得尤为重要。
采用3dsmax进行建模。逐级对船舶辅锅炉的组成部分，各组成部分中的零部件进行分割，根据部件的形状和工作特征，选择不同的建模方法，然后把个部件组合成完整的三维场景，最后导入到虚拟编辑器(VRP编辑器)，以供底层的程序进行控制，形成一个完整动态模型。图2为锅炉控制面版的三维图形。超级秘书网
4交互功能的实现
在交互功能的实现过程中，首先使用VisuaC++中的MFC框架来设计服务器的用户界面根据界面定义的功能，使用网络类作为基类来设计一个专门处理自己窗口通信消息的网络对象通过消息函数(CRemoteTestDlg：：()nButtonStartVrp())调入设计的三维场景，通过控件定义相应事件处理函数来驱动三维场景，从而实现对j维场景中模型的控制。
在=三维虚拟文件与H’I’MI网页结合上采用超链接的方式：在HTMI网页中，通过超链接的设置来实现同维虚拟文件的结合。浏览者可以通过激活超链接来实现网页与虚拟现实场景的转换，双方的平面显示空间不受约束，为场景中的一些重要细节呈现提供更广阔的空间。例如，当用户点击视点切换文本框中的一个超链接，维虚拟场景中的视点就会自动切换到相对应的场景。以辅锅炉水位控制算法程序为例说明交互的实现机制。
水位控制的算法分为水位控制的运动算法和模拟水的行为算法。水位控制的运动算法相对简单，根据锅炉的运行状态，水位做相应的变化，可以匀速上升、匀速下降、加速上升、加速下降以及在某一水平线的波动。模拟水的行为算法是实现水位控制虚拟化的核心，采用四连通的五位区域采样方法，将四连通周围的五个点求平均值；通过引入阻尼系数来模拟水波上升或下降的震动效果，并反映到导航图中；然后通过激活水波使整个水位控制更接近实际，真正达到虚拟仿真的效果以下是模拟水的行为算法的部分程序：
5结束语
从开发高度逼真的船舶辅锅炉系统的实际需要开发，设计出一种纯软件控制系统，在独立的PC机上运行，将船舶辅锅炉控制系统虚拟到计算机上，操作人员调用内存中的船舶辅锅炉操控系统的维图形，(用鼠标控制浏览方向)对三维对象进行虚拟控制，利用虚拟现实技术构建虚拟动态设备，仿真出与实际设备相近的运行过程，弥补传统操作流程上真实感的不足。
同时利用虚拟现实技术提供的高速运行环境，能够实现多人远程实时操作和三维模型的浏览和交互动态演示，让操作者与电脑实现人机交互，如同身临其境，达到替代实际现场操作的目的，克服了实际操作的单一性和危险性等缺点，降低了船舶辅锅炉控制系统运行演示的成本以及船舶辅锅炉误操作的影响。
参考文献
[1]费干．船舶辅机[M]．大连：大连海事大学出版社，1998．
[2]张力明，卢晓春，叶翠安．基于组态控制船用辅锅炉监控系统的设计与实现[J]．船海工程，2008，37(4)：55—57．
关键词：焦炉，干熄焦炉，干熄焦锅炉，发电机，一体化控制
1 前言
莱钢从2005年底第一套干熄焦建成到2008年底3#干熄焦投产，现在运行的干熄焦系统共为三套，相应的二套发电设备也已经投产运行。为了及时掌握干熄焦设备和锅炉运行特性，保证干熄焦发电稳定运行，达到对干熄焦最佳运行状况的高水平操作，我们通过对干熄焦生产有重大影响的各种因素地不断探索，提出了将焦炉、干熄炉、干熄焦锅炉以及干熄焦发电机系统一体化综合控制方案。
2 系统现状及功能分析
莱钢焦炉及干熄焦节能一体化控制采用具有自主创新的焦炉及干熄焦装置控制技术，焦炉部分采用横河DCS控制系统，干熄炉本体部分采用西门子PLC控制系统，干熄焦锅炉部分采用横河DCS控制系统，干熄焦发电采用ABB控制系统。目前计算机系统已投入运行，全部完成了控制系统应用软件的调试和正常使用。
根据干熄焦的工艺生产过程，其自动控制功能主要集中在干熄炉、锅炉以及干熄焦发电三个部分，但焦炉对干熄炉生产的影响也不容忽视。因此，本项目主要是通过无线信号交换系统、智能判断、人工干预和分程调节等方式实现焦化厂焦炉、干熄炉、干熄焦锅炉与干熄焦发电机的智能一体化控制。免费论文，干熄焦锅炉。
3 具体技术实施方案
3.1 焦炉与干熄炉本体一体化控制
焦炉与干熄炉的一体化控制主要集中在红焦运输系统。免费论文，干熄焦锅炉。
由于干熄焦电机车装载焦罐在提升机与焦炉之间移动，若采用有线通讯，会产生大量隐患，且通讯电缆易被烧损。免费论文，干熄焦锅炉。电机车与焦炉之间通过编码电缆实现感应式无线通讯，但是考虑到熄焦车与干熄焦之间通讯数据量较小，使用编码电缆成本太高。最终采用由多组有源接近开关构成的无线信号交换系统，来完成电机车控制系统与中央EI系统的数据交换。
3.2 干熄炉本体与干熄焦锅炉一体化控制
锅炉DCS与干熄焦本体PLC数据交换量较大，采用Profibus通讯方式进行数据访问，安全、可靠、灵活、易扩展。
循环风机轴振超高，循环风机电机定子温度超高，循环风机轴承温度超高，循环风机稀油站油超压低，仪表气接点压力低于下限，锅炉汽包液位超高，锅炉汽包液位超低，除氧水箱液位超低，主蒸汽温度超高，主蒸汽温度超低，锅炉给水泵停止，锅炉强制循环泵双泵不运行，锅炉给水泵双泵不运行，以上条件任何一个满足时，均需要通讯至PLC系统，连锁停止循环风机，并紧急停炉。
紧急停炉时，PLC系统自动打开预存室放散阀，打开紧急放散装置，关闭环行气道空气导入阀，关闭循环风机入口挡板，关闭装入集尘电动阀，关闭旁通管流量调节法，并打开所有保护氮气吹入阀，同时将“紧急停炉”信号发送至锅炉DCS。DCS系统将自动控制主蒸汽放散阀打开，主蒸汽切断阀关闭，同时将停炉信息发送至干熄焦发电。
3.3 干熄焦锅炉与干熄焦发电机一体化控制
干熄焦锅炉与干熄焦发电的一体化的控制关键在于发电与供热之间的切换。当发电机组停机时，锅炉需要切换蒸汽外送管道，切断送至发电系统的高压蒸汽切断阀，打开减温减压切断阀启用减温减压系统，将蒸汽外送至其他用户。这里需要通过减压调节阀与减温调节阀对外送蒸汽的压力和温度进行调节。为了使蒸汽压力和温度达到标准，我们使用力矩更大、执行动作更快的电液式执行机构来调节阀门开度。当发电机组再次开机时，锅炉同样需要切换蒸汽外送管道，切断送至减温减压系统的减温减压切断阀，打开高压切断阀将蒸汽送至干熄焦发电系统，并通过压力调节阀精确控制蒸汽的温度和压力等参数，使过热蒸汽快速达到发电的要求。
参与切换连锁的信号使用冗余，重要信号可以做到三取二以增加传输数据的可靠性。整个切换过程采用智能判断与人工干预相结合的控制方式，并且在切换过程中使用分程调节来保证系统的稳定与安全。
3.4 干熄焦本体及锅炉关键控制功能优化和完善
3.4.1 熄焦炉压力控制优化
熄焦炉压力控制是为了保证在熄焦过程中熄焦炉内压力的平稳和焦炭装入时装入口的压力保持稳定进行的压力控制。免费论文，干熄焦锅炉。
由于在装焦过程中熄焦炉顶部的装入装置被打开，熄焦炉内的压力会产生剧烈的波动，采用常规的连续PID控制方式就会使系统难以进行控制。免费论文，干熄焦锅炉。因此，在进行红焦装入时，经过装入装置未全闭到熄焦炉压力手动操作器所经过的时间后，熄焦炉压力手动操作器由外部信号切换为预置输出的手动状态，即在原自动状态输出的基础上再加大装入装置开启手动操作器的动作幅度值，并保持此值输出不动；当装入装置经过从开始闭合到手动操作器开始动作的时间后，手动操作器的输出经手动操作器下降装入装置闭合手动操作器的动作幅度所经过的时间减少值，此时依然为手动状态；当系统中投入装置全闭信号产生后，手操器变为自动状态即恢复正常状态。免费论文，干熄焦锅炉。而熄焦炉压力调节器在这一过程中的状态是手操器为自动时压力调节器也为自动，手操器为手动时压力调节器为自动跟踪状态，使压力调节器的输出始终保持与手操器的输出一致，确保在状态切换时为无扰动切换。
3.4.2 锅炉关键控制功能优化
干熄焦锅炉是一种特殊的余热锅炉，它是利用吸收了红焦显热的高温循环气体与除盐除氧水进行热交换，产生额定参数和品质的蒸汽，并输送给热用户或者汽轮机发电的一种受压、受热的设备。
锅炉是整套干熄焦系统的重要组成部分，它是连接熄焦炉本体和蒸汽机组发电的关键，锅炉的控制不仅影响到干熄焦系统的热力系统，还影响到整套系统的安全稳定运行和经济效益。
主蒸汽温度控制是通过在过热器后的减温器向过热蒸汽内直接喷水达到减温目的的。当增加喷水量时主蒸汽温度就会下降，当减少喷水量主蒸汽温度就会升高。其控制的好坏直接影响蒸汽的品质。本系统的主蒸汽温度控制是由二次减温器出口温度构成主回路、减温水流量构成付回路的串级控制系统。
4 结论
对于焦化生产来说，从焦炉到干熄炉本体，从干熄炉本体到干熄焦锅炉，再从干熄焦锅炉到干熄焦发电实现热电联产，具有环保、节能、节电的多重意义。项目实施过程中对1#、2#、3#干熄焦系统关键控制功能进行了优化，有效的降低了系统故障率，保障了三套干熄焦及干熄焦发电系统的稳定运行，提高了企业的经济效益，并为环保和节能做出巨大贡献，所做的工作对国内同类系统具有一定的现场指导意义。
参考文献：
1、潘立慧魏松波等炼焦新技术[M] 北京：冶金工业出版社 2006年02月出版
2、潘立慧魏松波等干熄焦技术[M]北京：冶金工业出版社 2005年02月出版
关键词：计算机；自动控制系统；参数
中图分类号：TQ114
在实际计算机自动化控制中，有时候我们不能完全了解被控对象的结构参数，并且其数学模型也没有精确的数据资料，此时传统的控制方法无法实现或者操作复杂，因而PID控制技术就成为最佳的选择，在操作过程中，系统控制器的结构参数在实际的操作过程中，通过操作经验和现场调试进行确定。也就是说当我们要控制一个完全不了解的被控对象，并且常规化手段已经无法获取被控对象的结构参数时，PID控制技术成为了应用最广、最为便捷的方法。PID控制器因其简单的结构、平稳的工作性能、高度的可靠性、简便的调整程序，使得它发明至今七十余年仍然散发出耀眼的光芒。
1 自动控制系统的分类
1.1 开环控制系统（open-loop control system）。开环控制系统是一个开放的系统，其输入和输出都是单向的，输出的被控制量没有对输入和系统过程造成任何影响。在整个系统没有任何过程需要依赖被控制量的反馈而进行。
1.2 闭环控制系统（closed-loop control system）。闭环控制系统与开环控制系统是相对的，闭环控制系统是一个闭合的系统，其被控对象的输出会返过影响输入或系统过程，形成一个或多个闭合回路。闭环控制系统由其反馈方式可以分为正反馈与负反馈。正反馈即反馈信号与原信号极性相同的反馈方式；负反馈为与原信号极性相反的反馈方式，在这指出的原信号指的是系统原给定的信号。在一般的闭环控制系统中，我们大都采用负反馈形式。在日常生活中，闭环控制系统的应用实例无处不在，例如空调的自动调温系统，当环境温度高于设定温度时，空调就会自动开启制冷系统，当环境温度达到室温设定值时，制冷系统又会自动关闭。与此相对，电风扇的转速是由各档位控制的，它不能根据环境温度自动调节，这便是开环控制系统。由此可见，闭环控制系统在实际生活中的应用跟为方便。
1.3 阶跃响应系统（step function system）。阶跃响应是指系统根据阶跃输入而产生的反应输出。稳态误差是指当系统从一个稳态过度到新的稳态，或系统受扰动作用又重新平衡后，系统所出现的偏差值。计算机自动控制系统的工作性能特点表现为稳、准、快。其中“稳”是指控制系统在工作时具有良好的稳定性，要保证一个系统能进行正常工作，并且达到一定的技术要求，则该系统首先必须是稳定的，从阶跃响应上分析这一点应该是收敛性，即波动达到平稳；“准”是指自动控制系统在加工时表现出的精准控制和准确性，稳定误差常用来表述这一只表，表示系统最终输出的稳态值与期望值的差值；“快”是指自动控制系统的响应快速性，通过上升时间来表达出控制系统的灵敏度。
2 PID控制原理
2.1 比例（P）控制。比例控制在所有的控制方式中是最为简单的一种，因其控制器的输出与输入误差信号成固定比例而命名。当系统中仅有比例控制时，系统的输出会出现一定的稳定误差。
2.2积分（I）控制。在积分控制中，其控制的输出与输入误差信号的积分表现为正比关系。在计算机自动控制系统中，当进入稳态后仍然呈现出稳态误差，则这个控制系统是有稳态误差的或者将其称之为有差系统。对此，我们在控制器中增加了“积分项”来消除稳态后存在稳态误差。“积分项”会随着时间的增大而增大，即使误差很小，它也会使控制器的输出增大已达到稳态误差的减小，直到完全消除。因此，P与I即比例与积分控制器可以实现系统达到稳态后不存在稳态误差。
2.3 微分（D）控制。在微分控制中，其控制的输出与输入误差信号的微分表现为正比关系。计算机自动控制系统在调节误差时有一定可能性会引起波动乃至失稳现象。因为在控制中存在了较大比例的惯性环或者滞后环节，能够抑制误差，导致了系统的变化会落后于误差，所以需要将抑制误差这一作用进行提前。换言之，比例调节在计算机自动控制系统是远远不够的，比例调节只能放大误差值，并且需要加入微分调节，微分调节能够准确的预测误差的走向。因此，控制器才能避免被控对象的严重超调。故PID控制器能完善的在系统调控过程中表现出良好的动态特性。
3 PID参数的调整原则
P、I、D的参数设定是固定好的，自主控制运行过程，为了更好地实现加工效果，应该在运行前对控制系统参数进行适当调整，其具体调整原则是：若出现被控对象的物理量在目标值附近呈现出波动现象时，增大合适的积分时间，待变化稳定后继续观察，如果波动仍存在，则可减小一定的比例增益，再进行精确的细调。若出现被控对象的物理量难以恢复初始值时，增大比例增益，等待稳定进行观察，如果恢复速度相对缓慢，可适当减小积分时间，或者增大微分时间。
4 计算机自控参数设定方法
计算机自动控制系统的核心内容就是PID控制器的参数设定，其设定方法至关重要。根据被控对象的控制过程，我们可以确定PID控制器在控制过程中的比例系数、积分时间和微分时间的大小。在众多的参数设定方法中，我们可以分为两类整定法，一是理论计算整定法。这是一种依据所选用系统的数学模型，经过精确的理论精算而形成的一种方法。这种方法所得到的数据不能够直接使用，还需要工程中所涉及的实际情况进行微调。二是工程整定法，这是一种通过总结工作经验，在试验中进行得出数据的方法，这种方法简单又方便掌握，被广泛的采纳与使用。而在工程整定法中，又可以分出三种主要方法，临界比例法、反应曲线法和衰减法。两大类方法各有特点，但都是由实验和经验公式得到实验数据再对PID控制器参数进行整定。但无论采用何种方法，都需要针对工程实际情况进行微调与完善。在工程中采用最多的是临界比例法，其整定步骤如下：（1）采用最短的工作周期使得系统进行采样工作；（2）加入比例控制，进行观察，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记录比例放大系数及临界振荡周期；（3）通过工程经验公式计算出PID控制器的理论参数。
5 计算机自控参数设定步骤
在这里，以PID调节器为例来探究自控参数设定方法，并且依据说明经验法进行具体说明：（1）首先将调节器的积分系数S0调节至0，实际微分系数k调节至0，开启闭环控制系统，一边观察控制输出情况，一边将比例系数逐渐调大使得扰动信号呈阶跃变化，直至控制输出达到预期效果；（2）将当前值乘上0.83作为比例系数S1，同时，通过增大积分系数，让扰动信号再一次呈现出阶跃变化，对控制输出情况进仔细观察，直到达到预期的输出效果；（3）保持积分系数不变，调整比例系数，对控制输出情况进仔细观察来判断是否继续调整；（4）观察控制输出情况，适当增大比例系数S1和积分系数S2，在调整的同时，引入实际微分系数k和实际微分时间TD，然后像前面步骤一样进行，同时，微分时间也需要进行反复调整，直到达到满意的控制输出效果。
参考文献：
[1]赵中敏.数控机床交流伺服系统参数调制与故障排除对策[J].机床电器，2007（06）.
[2]李明奇，李明辉，洪逸芾.高速走丝线切割机床锥度切割的参数设定方法[J].机床与液压，2006（03）.
[3]姜立强，郭铮，刘光斌.基于均匀设计的差异进化算法参数设定[A].2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C]，2007.
[4]赵慧，陈丙森，刘方军.电子束焊接工艺计算机管理和参数设定系统[A].第九次全国焊接会议论文集（第2册）[C]，1999.
[5]杨平，吕文婕，徐春梅.管式炉温度的单神经元网络控制[A].中国仪器仪表学会2008学术年会第二届智能检测控制技术及仪表装置发展研讨会论文集[C]，2008.
关键词：自动控制原理；计算机辅助教学；考核方式多元化
作者简介：陈兆岭（1967-），男，江苏泰州人，江苏大学电气信息工程学院，讲师；刘国海（1964-），男，江苏扬州人，江苏大学电气信息工程学院，教授。（江苏 镇江 212013）
基金项目：本文系江苏省“十二五”高等学校重点专业建设（批准号：苏教高[2012]23号）、2011年江苏大学校级教学改革与研究项目（重点）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）05-0086-02
“自动控制原理”是一门理论性和工程实践性都较强的专业基础课，是后续专业课程不可缺少的先行基础课，[1]江苏大学电气信息工程学院所有专业的学生都要学习这门课。为了提高教学质量，课程教学组根据课程特点采用多种教学手段，对课程教学进行了全方位的改革实践。
一、课程特点和教学改革的必要性
“自动控制原理”课程的特点是：内容成熟丰富、涉及知识面广、理论性强、比较抽象但又和工程实践联系紧密、可供使用的教学手段更新发展快，同时习题多、难度大，是具有一定深度和学习难度的课程，往往让学生感到难学，教师感到难教。[2]教师在讲授过程中也容易过分强调理论知识的数学推导而忽视工程应用，使这门课类似数学课。[3]若教师对这门课程采用以“教师为中心”的单一教学模式，沿用传统的“课堂板书讲授+验证实验”的教学方法，则不利于学生系统地掌握课程知识点，会导致学生缺乏学习兴趣和主动性，从而无法达到良好的教学效果。[4，5]因此教师必须更新观念，大力倡导积极主动的学习方式，充分应用先进的现代教学手段，建立一套包括理论讲授、计算机辅助教学、实践教学、作业讲解、网络资源共享、评价体系和学术讨论相结合的全方位的课程教学改革新体系，充分调动教师和学生的积极性，努力提高教学质量。
二、全方位教学改革实践
江苏大学“自动控制原理”课程教学组经过认真研究，本着“以学生为中心”、“厚基础、重实践、重能力”的指导思想，在省重点专业建设和校级教学改革与研究项目的资助下，对课程体系进行整体优化，将多种教学手段并举，实现了师生之间学习过程的双向互动，取得了良好的教学效果。
1.精选教学内容
为了解决“自动控制原理”课程内容多、学时少的矛盾，教师必须根据教学大纲的培养目标突出重点优化整合教学内容。根据江苏大学电气信息工程学院各专业的学习需要，本课程组分别精选了90、75、60和45学时的课堂教学内容。自动控制系统分析与设计的主要内容和重点是研究系统的特性，即稳定性、动态性能、静态性能。“稳、快、准”贯穿了时域分析、根轨迹分析和频域分析的过程，教师在讲课过程中又以工程上应用广泛的频域分析为重点和难点，将基本概念、基本原理和基本方法讲透，让学生了解和学习“控制论”的思想方法。课程开始时就向学生推荐几本国内有影响的参考书，对于教学大纲中规定的了解内容则略讲，或让学生课余自学，这样不但培养了学生的自学能力和独立思考解决问题的能力，也节省了课时。
教师也要注重介绍控制学科前沿的最新发展，使课程具有先进性和时代感。增加MATLAB软件的应用，减少讲授系统根轨迹绘制、频率特性绘制的内容，而将重点放在应用根轨迹法和频域分析法进行工程分析与设计上，使学生掌握专业的知识与技能。
根据以上原则，课程组成员编写的教材《自动控制原理》将于2013年由机械工业出版社正式出版发行。
2.课堂教学手段多样化
课堂教学是教师讲授和学生学习的重要环节。为了增强授课效果，教师应采用讲授式、探究式、案例式、讨论式和对比式等教学方法相结合，采用以多媒体课件为主、减少板书时间、增加Matlab软件应用内容介绍、增加师生互动交流时间等教学手段。
课程组教师根据授课内容的不同，将多种教学方法相结合，如绪论部分采用了讲授式、案例式、对比式等方法介绍自动控制的定义、特点、实例、基本内容和基本要求；采用探究式、讨论式和对比式等方法分析时域法、根轨迹法和频域法的区别与联系、应用范围、优缺点等。
由于课程理论性强、公式推导多，采用传统的板书方式耗时费力，而采用多媒体课件教学，不但节省课时，而且图文并茂，增加了信息量，提高了课堂教学效率。为了适应学生的思维速度，在公式推导时，教师利用多媒体动画一步步地给出演算过程，产生了和板书相同的效果。
教师引入基于Matlab的计算机辅助教学，避免了高次方程解根、高阶系统性能指标计算等烦琐计算，可以把时域、根轨迹、频域分析和校正系统的绘图很快地在计算机上绘制出来，还可以方便地分析系统传递系数、开环零极点变化等对系统性能的影响。这不仅提高了课堂的教学效率，也使学生巩固了所学知识，拓宽了思路， 提高了学生的学习的兴趣和热情，同时为后续的课程设计、毕业设计的分析和计算工作打下良好基础。
采用的多媒体课件和引入的Matlab辅助教学节省了课时，增加了师生课堂互动交流的时间。教师在授课过程中可适当地留一些悬念，启发学生思考后再进行讲解，效果更好。如在讲授奈氏稳定判据时，抛出问题：当有p个开环极点在s平面的右半部时，奈氏曲线会如何变化，奈氏稳定判据应用时应作哪些修改。通过学生独立思考、师生互动解决问题后，学生对奈氏稳定判据的本质理解更深刻，印象更清晰。
教师每讲完一章应归纳出本章知识点作为学生复习的重点，引导学生及时复习。
3.改革作业完成方法和实验方式
课后及时做作业，有利于学生深入理解学习内容、巩固所学知识。教师课后布置一些概念性强的习题，要求学生阅读参考书，利用Matlab指令或Simulink模块进行仿真，这样既拓展了学生的思维模式又能让经典的专业知识与时展相结合，使学生在掌握成熟的专业理论的同时理解本专业的性质和实际应用特点。
实验方面采用验证实验和设计实验相结合、仿真实验和物理实验相结合、课堂实验和开放实验相结合的方法。需要在课堂完成的验证实验有四个，同时学生也可自主设计实验，学生根据所学的知识利用实验室的设备自由设计实验，以验证所学的理论知识，充分发挥学生个体的能动性、创新性来自主设计一些自动控制系统。通过实验，学生掌握了诸如实际温控系统的组成、PID控制器的设计和调节，更好地将理论知识应用到实际系统中。
课程组教师结合自身的科研课题，吸收部分学生实际参与；组织学生开展各种丰富多彩的课内外科技活动，进行大学生电子设计制作培训；组织学生参加全国大学生电子设计竞赛、校“星光杯”科技作品大赛、大学生科研立项等活动，学生每年都取得不俗成绩。
4.网络资源的建设和利用
江苏大学开发了“自动控制原理”课程的网络课堂，教师充分利用校园网络资源进行网上辅助教学。网络课堂系统主要分为三大模块：资源中心模块、教师管理模块和学生自主学习模块。课程教学大纲、教案概略、参考文献目录、网上提交作业、在线测试、实验预约、师生互动、网络课件、部分授课录像等都已上网使用，并逐步充实和完善。学生可在网上下载所需学习资料用于课前预习和课后复习。网络资源中心不断更新充实国内精品课程、学术期刊和相关技术资料等内容，为学生的自主学习提供了一个良好平台。除此之外，该系统还包括随机出题的习题库子系统，学生可以随时通过习题库进行自我测验，同时也有网上辅导体系，学生可以随时与教师互动答疑。
5.考核评价方式多元化
江苏大学“自动控制原理”课程改变期末一张考卷定成绩的传统做法，总评成绩由平时成绩和考试成绩组成，平时成绩占25%，考试成绩占75%。平时成绩主要考核上课出勤、课堂参与情况、作业成绩、实验成绩。试卷命题要知识覆盖面广，分为基本要求部分和提高部分，前者约占试卷总分值的75%，主要考核学生掌握基本知识的程度，后者约占试卷总分值的25%，主要考核学生灵活运用所学知识的能力，难度与考研题接近。这样做既考核了学生掌握基本知识的情况，又促进学生深入学习研究，保证了考核结果的区分度。
6.教改研讨活动制度化
“自动控制原理”是学院的重点教学课程，学院成立了专门的课程教学小组，并持续吸收自动化系新教师加入。多年来，课程组坚持开展经常性的、有计划的教学研究活动，针对课堂教学中的重点、难点以及新问题开展专题讨论，深化课程的教学改革，不断地更新和完善教学内容，改进教学方法。学校每年开展一次讲课竞赛，提高教师讲课技能，积极申报省市和学校的教学改革项目，所涉及的内容有：课程教学体系整体优化、教学内容与方法改革、课程群建设、双语教学、教材建设、实验室建设、多媒体教学研究与建设、网络教学平台建设等。学院鼓励对外交流，鼓励教师发表教学改革论文，派出课程组教师参加每两年举办一届的“全国自动化教育学术年会”，直接和兄弟院校交流教学经验，学习先进的教学方法和手段，将“自动控制原理”课程的教学改革推向新的台阶。
三、教学效果
“自动控制原理”课程的全方位教学改革，取得了良好的教学效果。学生普遍反映学习兴趣浓厚、课程内容充实、学习效率提高，考核总评成绩提高，不及格率下降至7%以下。相当数量的学生在教师的研究课题中发挥较大的作用，每年参加的全国大学生电子设计竞赛，都能取得几项一等奖，对江苏大学的电气工程及其自动化专业（国家级特色专业）和自动化专业（江苏省品牌特色专业）的建设起到了促进作用。
参考文献：
[1]田玉平.探索“自动控制原理”课程教学体系改革之路[J].电气电子教学学报，2008，30（3）：8-11.
[2]李振龙，乔俊飞，孙亮，等.自动控制原理课程体系结构和教学方法探讨[J].教学研究，2009，32（2）.
[3]符强.《自动控制原理》课程的探究式教学研究[J].四川教育学院学报，2012，28（3）.
关键词： α值法；灌溉系统；自动控制
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）01-0081-02
1 研究背景与意义
1.1 我国农业灌溉用水现状 我国是一个严重缺水的国家，人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4，水资源人均占有量将继续下降，加之水资源污染严重、水质恶化的同时，而农业是用水大户，近年来农业用水约占全国用水总量的62%，部分地区高达90%以上，但是农业用水浪费相当严重，灌溉水和自然降水利用率低，农业用水效率不高，区域缺水问题已经显现出来。
目前，传统的灌溉模式已不再适合我国国情的发展，农业节水灌溉普及较好，我国有效灌溉面积为9.25亿亩，节水灌溉工程面积4.38亿亩，其中高效节水灌溉工程面积1.87亿亩，虽然节水灌溉发展成效明显，但总体滞后于现代农业发展和推进农业现代化的需要，缺乏自动化灌溉，仍然存在灌溉水利用率低、田间渗漏量大，灌溉不及时等问题。发展适时灌溉，自动化节水灌溉农业已是国家可持续战略的重大举措之一。
1.2 研究的国内外发展趋势 随着全球性水资源供需矛盾的日益加剧，特别是发达国家都把发展节水高效农业作为农业可持续发展的重要措施，国外灌溉自动控制系统已逐步趋于成熟、系列化。在国内，近30年间，农业还是依靠传统灌溉技术，自动化灌溉未能应用到灌溉工程中。国内在开发灌溉自动控制系统方面处于研制、试用阶段。能实际投入应用，且应用较广的系统还不多见，我国研制自动灌溉系统技术还处在初级阶段，任然停留在理论的探讨以及小规模的试验；另外市场上的自动灌溉系统造价高，农户操作不方便，投资较大，这限制了一定灌区的普及。
1.3 研究的意义与目的 现代自动化灌溉系统与传统人工灌溉控制系统相比，具有节水、节省人工量等优点，而且可以避免灌溉中的人为因素，所造成的不利影响，能够准确性操作，利于灌区的科学管理。此外，通过自动灌溉系统可以适时、适量进行灌水，提高农作物产量，同时，也是现代农业发展的需要。本论文研究的目的在于：
①α值法自动灌溉系统的研究是按照作物土壤适宜含水率为上、下限变化参考值，确定灌溉时间，适时灌溉，提高灌水的及时性。②通过时间控制器，控制灌溉水量，定量灌溉，减少深层渗滤量，提高灌水的利用率，节约水资源，并有效的防止灌溉造成的土壤结构的破坏。③通过利用太阳能对灌溉水加热，提高土壤温度，促进作物生长发育。
2 研究内容
该自动灌溉系统是利用在充分灌溉条件下按照某时段内作物需水量ET和与ET同时段的水面蒸发量E0之间的关系式，即：ET=αE0，按照该时段作物土壤适宜含水率为上、下限，通过蒸发皿的水位变化监控土壤含水率变化，调控电动蝶阀适时开关给灌溉区供水，适时灌溉，提高灌水的及时性。如：某地区棉花幼苗期需水模系数α=0.65，棉花幼苗期土壤计划湿润层为35cm，土壤适宜含水率为55%～70%（以田间持水率的百分率计），土壤田间持水率为30%（以占土壤体积百分率计），则田间适宜最大含水量为7.35mm，适宜最小含水量为5.8mm，在无降雨的情况下采用适时灌溉，则棉花幼苗期的灌水定额为1.55mm，当蒸发皿（80cm口径）水位差为2.38mm，则蒸腾量：ET=αE0=0.65×2.38=1.55mm，此时该地达到适宜最小含水率，水源水箱开始给灌区灌水，灌水量为1.55mm，蒸发皿补给水箱为蒸发皿供水至上立柱点，到下一次再开始灌溉。
3 研究基础
3.1 理论科学性 传统的地面灌溉方式是按照土壤田间持水率为上限，作物允许土壤的最小含水率为下限，制定灌溉制度，确定灌水时间，灌溉制度制定后，遇到降雨和气象条件与设计典型年有变化时，灌水的及时性无法保证。本论文的研究的基础条件是充分灌溉制度下的灌溉，因为现行的灌溉制度大多是充分灌溉条件下的灌溉制度，这方面的研究资料比较完备。α值法的自控适时灌溉系统是按照作物土壤适宜含水率为上、下限，通过蒸发皿的水位变化监控土壤含水率变化，调控电动蝶阀适时开关给灌溉区供水，适时灌溉，提高灌水的及时性。这为论文的研究运用奠定了理论科学基础。
3.2 技术可行性 本论文的理论基础是用α值法计算作物需水量，该方法的理论研究、试验和生产运用都比较成熟，各地区灌溉试验站有大量的试验数据，为论文提供了充分的技术保障。在充分灌溉条件下，实现自控适时灌溉，该技术在模型设计中得到体现，并后期应用于试验田，通过试验统计说明，此技术能够使作物在最适宜的土壤水分状况下，达到丰产、高产的目的，而且该系统具有田间工程简单，需要的设备少，投资省，技术简单，操作方便，群众容易掌握，能耗少，节约水资源，节约灌溉时间，提高灌水利用率，能够推广使用是可行的。
3.3 设计思路 大量灌溉试验资料表明，气象因素（温度、日照、湿度、风速等）是影响作物需水量的主要因素，而当地的水面蒸发量又是各种气象因素综合影响的结果。
α值法是作物需水量的直接计算方法，是利用水面蒸发这一参数估算作物需水量，其计算公式为：ET=αE0；
其中：ET——某时段的作物需水量，以水层深度计，mm；E0——与ET同时段的水面蒸发量，以水层深度计，mm；E0一般采用80cm口径蒸发皿的蒸发值；α——农作物需水模系数，即同时期需水量与水面蒸发量之比值，一般由实验确定。测定土壤含水率，确定作物某生育期最优含水率的上限值和下限值，计算出在该含水率范围之间的土壤含水量，即确定了作物的需水量，利用α值法的计算公式，推算出蒸发皿的蒸发量。
利用蒸发皿的水位变化，适时监控土壤水分变化，在充分灌溉条件下，通过电磁阀等自动装置，控制灌水时间和灌水量，实现以水面蒸发为参数的自控适时灌溉，使作物在最适宜的生长土壤环境下，达到丰产、高产的目的。
4 系统实施
①系统参数确定。利用灌溉试验资料，确定作物不同生育期的需水模系数、土壤计划湿润层、土壤适宜含水率、土壤田间持水率，计算出作物不同生育期的一次灌溉用水量和蒸发皿的水位变化量。以甘肃省兰州市城关区某校农水实训基地试验田的棉花种植为例。
②灌溉系统制作。通过浮标、自动控制闸阀、时间控制器等设备把灌溉水源、蒸发皿、蒸发皿补充水箱、田间灌溉系统有机的结合起来，组装成一个完整的灌溉系统。
③田间试验阶段。在完成灌溉水量和灌水系统制作后，在部分实验田里使用，完成灌溉系统性能测试。
④产品开发利用。通过田间试验后，完善系统缺陷，逐步进行田间推广。如果该系统能够进行大面积的推广，该系统使用方便、维护简单、价格低廉、精度较高，具有良好的商品化开发及广阔的市场应用前景。
5 结语
α值法自动灌溉系统，农户可以利用此系统控制大面积的作物灌溉用水，而且在水量充足地区，同样适用于充分灌溉条件下的畦灌、沟灌和喷灌，在提高水的有效利用率的同时，还能节省人力、物力，操作简单，造价低，实际应用普及程度高。
参考文献：
[1]谢春燕，倪九派，魏朝富.节水灌溉方式下作物需水量和灌溉需水量研究综述[J].中国农学通报，2004（4）.
[2]张兵，袁寿其，成立.节水灌溉自动化技术的发展及趋势[J].排灌机械，2003（02）.
[3]樊引琴.作物蒸发蒸腾量的测定与作物需水量计算方法的研究[D].西北农林科技大学，2001年.
关键词：智能化建筑，系统集成，措施
1.智能建筑的含义
智能化建筑，是指通过对智能建筑的四个基本要素，即结构、系统、服务、管理以及它们内在联系，以最优化的设计，采用最先进的计算机技术、控制技术和通信技术，建立一个计算机系统管理的一体化集成系统，提供一个投资合理，拥有高效率的优雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间(包括人类的生产、生活等空间)。其中，结构和系统方面的优化是指将4C技术(即Computer计算机技术、Control自动控制技术、Communication通信技术、CRT图形显示技术)和集成技术(Integration)综合应用于建筑物之中，在建筑物内建立一个计算机综合网络，使建筑物智能化。
2.我国智能建筑发展现状
我国的智能化建筑开始起步于20世纪9O年代，并在沿海等经济发达地区、城市得到了迅速的发展，目前的发展速度居世界前列。1990年建成的北京发展大厦(18层)可认为是我国智能建筑的雏形，而1993年建成的位于广州市的广东国际大厦可称为我国大陆首座智能化商务大厦。据不完全统计，目前国内已建与在建的楼宇中，带有“智能建筑”色彩的约有数千幢，上海约有800余幢。这些工程投资在智能化设备上的费用一般占总投资的5％～8％。国内已建成的180m以上的建筑，都具有比较完善的智能化功能。目前，智能建筑所分布的行业主要集中在金融业、行政机构、商业、公共建筑(医院、图书馆、博物馆、体育场馆等)、住宅小区、交通枢纽等。
3.建筑智能化集成存在的问题
智能建筑多包含HVAC系统、电梯控制、消防、出入控制系统等多种系统和设备，这些系统和设备通常来自各个不同的供应商，他们仅仅关注自己的设备的应用，并不顾及他们的设备和系统与其它子系统的互联。为了实现多种不同系统间的通信和互动使得设施管理人员不得不操作多个系统界面，设备的管理不能发挥最大的效应。另外，这些子系统的封闭特性也大大限制了在系统扩建和改造时对产品的选择性。这种限制主要体现在以下几个方面：
(1)设备选型受到很大限制，不能根据性能和价格随意选择产品和供应商，系统部署后，维修配件供应得不到保障，后期设备维护费用高，对产品和供应商存在很大的依赖型。免费论文。(2)用户必须面对不同的用户界面来管理不同的子系统，大大降低了生产率，同时大幅度提高了管理人员的学习负担。(3)各个子系统间不支持互动，增加了操作复杂性。免费论文。一个典型的例子是火灾自动报警系统和HVAC系统之间的互动。当火灾自动报警系统探测到火警时，需要改变风门的位置、关掉风扇或加快风扇的速度来消除烟雾，这就需要系统互动的支持。免费论文。
4.改进：系统集成的主要技术手段
随着智能建筑的功能需求不断增长，使建筑内各种各样的机电设备的监控系统的种类和范围不断扩大，它们可能采用不同的网络平台、不同的通信协议。在实现BMS系统集成时，为了解决互联和互操作的问题，所采用的技术手段大致为以下几种：
(1)采用统一的通信协议实现系统集成的方式
建筑自动化系统应属过程控制范畴，长期以来没有建立国际性的标准通信协议，这种局面严重障碍了智能建筑技术的发展。1995年美国暖通空调工程师协会推出了楼宇自动控制领域的第1个开放式标准通信协议一BACnet。该协议密切结合建筑工程特点，定义了23种对象、
39种服务、六种数据链路结构、三层网络架构，正在向BACne/IP方向发展。同年通过ANSI认证，成为美国国家标准。很多空调、制冷、锅炉、变配电等设备制造厂商均采纳该标准协议，为智能建筑的系统集成开创了十分有利的局面。BACnet采纳了五种协议EIA232一PTP，EIA485一MS/TP，LonTalk，ArCnet，Ethernet。但是在先前的BAC—net协议中，不同厂家生产的设备互联仍需通过协议转换器，尚未达成开放系统实现互操作的要求。
(2)采用协议转换实现系统集成的方式
协议转换器分为专用的协议转换器和标准的协议转换器。专用协议转换器指两种协议之间专用的转换器。采用这种协议转换器，如果要连接多个不同类型的网络，就需要多种类型的协议转换器。有时协议转换器难于匹配不同的网络的安置机制和服务。另外，当协议转换器故障时，这种结构没有提供可靠的端到端的机制，所以这种专用的协议转换器不可取。采用标准的协议转换器，在局域网内部通信采用了简单的通信结构，包括物理层、链路层以及对应用层提供连接服务的会话，传送协议。这种方案中，接在局部网络上的所有站只使用简单的会话／传送协议，而所有协议转换器之间通信只使用同样的传送层协议IP，由此解决了互联网的匹配问题。随着技术的发展，协议转换器方式的应用将越来越少。特别是OPC(OLEfor Process Contro1)技术与ODBC(OpenDatabaseC0nneCtivity，开放数据库互连)技术的成功应用，为不同协议的网络互连，开辟了新的途径，协议转换方式的应用将会更少。
(3)采用OPC技术实现系统集成的方式
0PC(OLEfor Process Contro1)是一种基于OLE的通信标准，用于过程控制的OLE0OPC重点解决应用软件与过程控制设备之间的数据的读取和写人的标准化及数据传输等功能。OPC提供信息管理域应用软件与实时控制域进行数据传输的方法，提供应用软件访问过程控制设备数据的方法，解决应用软件与过程控制设备之间通信的标准问题。当设备通过OPC互联时，图形化应用软件、趋势分析应用软件、报警应用软件等应用软件均基于OPC标准，现场设备的驱动程序也均基于OPC标准。在统一的OPC环境下，各应用程序可以直接读取现场设备的数据，不需要一个一个地编制专用的接口程序，各现场设备也可直接与不同应用之间互连。OPC的重要作用是使设备的软件标准化，从而实现不同网络平台，不同通信协议、不同厂家的产品方便地实现互联和互操作。OPC技术的完善和推广，为智能建筑系统集成时，实时控制域与信息管理域的全面集成创造了良好的软件环境。所以说，OPC开创了系统集成的新途径，OPC将成为系统集成的主要方式。如果我们将OPC技术与ODBC技术作以比较，可以发现OPC技术现在比ODBC技术更为成熟、产品更多，而且我国已有比较成熟的OPC技术和产品。所以目前采用OPC技术实现系统集成，可能会比采用ODBC技术实现系统集成更为广泛一些。两种技术的融合与补充，将会使系统集成技术加快发展。
参考文献：
[1]任庆吕．关于智能建筑的一些主要技术与发展趋势[J]．中国智能网，2005．
[2]陆伟良．智能建筑主流技术及其应用[J]．城市建筑智能系统，1999．
[3]张瑞武．智能建筑的系统集成及其工程实施[M]．清华大学出版社．
关键词：人工智能;电气;自动化
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法 技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支 它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器．该领域的研究包括机器人．语言识别、图像识别 自然语言处理和专家系统等。电气自动化是研究与电气工程有关的系统运行、自动控制，电力电子技术、信息处理、试验分析 研制开发以及电子与计算机应用等领域的一门学科。实现机械的自动化，让机械部份脱离人类的直接控制和操作自动实现某些过程是电气自动化和人工智能研究的交汇点。积极运用人工智能的新成果无疑有利于电气自动化学科特别是自动控制领域的发展．也有利于提高电气设各运行的智能化水平．对改造电气设备系统，增强控制系统稳定性．加快生产效率都有重大意义。
1、人工智能应用理论分析
人工智能(Artificial Intelligence)，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟，延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质．并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器 该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别 自然语言处理和专家系统等。自从1956年“人工智能 一词在Dartmouth学会上提出以后，人工智能研究飞速发展，成为以计算机为主．涉及信息论．控制论， 自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学的一门学科。人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂的工作。
当今社会，计算机技术已经渗透到生产生活的方方面面．计算机编程技术的日新月异催生自动化生产，运输 传播的快速发展。人脑是最精密的机器，编程也不过是简单的模仿人脑的收集、分析、交换、处理、回馈．所以模仿模拟人脑的机能将是实现自动化的主要途径。电气自动化控制是增强生产．流通、交换、分配等关键一环．实现自动化，就等于减少了人力资本投入，并提高了运作的效率。
2、人工智能控制器的优势
不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去讨论。但Al控制器例如：神经、模糊、模糊神经以及遗传算法都可看成一类非线性函数近似器。这样的分类就能得到较好的总体理解．也有利于控制策略的统一开发。这些Al函数近似器比常规的函数估计器具有更多的优势．这些优势如下：
(1)它们的设计不需要控制对象的模型(在许多场合，很难得到实际控制对象的精确动态方程，实际控制对象的模型在控制器设计时往往有很多不确实性因素，例如：参数变化，非线性时，往往不知道)。
(2)通过适当调整(根据响应时间 下降时间、鲁棒性能等)它们能提高性能。例如模糊逻辑控制器的上升时间比最优PID控制器快1.5倍 ，下降时间快3.5倍， 过冲更小。
(3)它们比古典控制器的调节容易。
(4)在没有必须专家知识时．通过响应数据也能设计它们。
(5)运用语言和响应信息可能设计它们。
总而言之，当采用自适应模糊神经控制器、规则库和隶属函数在模糊化和反模糊化过程中能够自动地实时确定。有很多方法来实现这个过程，但主要的目标是使用系统技术实现稳定的解，并且找到最简单的拓朴结构配置．自学习迅速，收敛快速。
3、人工智能的应用现状
随着人工智能技术的发展，许多高等院校及科研机构就人工智能在电气设备的应用方面展开了研究工作，如将人工智能用于电气产品优化设计，故障预测及诊断、控制与保护等领域。
3.1 优化设计
电气设备的设计是一项复杂的工作 它不仅要应用电路、电磁场、电机电器等学科的知识，还要大量运用设计中的经验性知识。传统的产品设计是采用简单的实验手段和根据经验用手工的方式进行的．因此很难获得最优方案。随着计算机技术的发展，电气产品的设计从手工逐渐转向计算机辅助设计(CAD)，大大缩短了产品开发周期。人工智能的引进．使传统的CAD技术如虎添翼．产品设计的效率及质量得到全面提高。用于优化设计的人工智能技术主要有遗传算法和专家系统。遗传算法是一种比较先进的优化算法，非常适合于产品优化设计。因此电气产品人工智能优化设计大部分采用此种方法或其改进方法。
3.2 故障诊断
电气设备的故障与其征兆之间的关系错综复杂，具有不确定性及非线性．用人工智能方法恰好能发挥其优势。已用于电气设备故障诊断的人工智能技术有：模糊逻辑、专家系统、神经网络。
变压器由于在电力系统中的特殊地位而备受关注，有关方面的研究论文较多。目前对变压器进行故障诊断最常用的方法是对变压器油中分解的气体进行分析．从而判断变压器的故障程度。人工智能故障诊断技术在发电机及电动机方面的研究工作也较为活跃。
3.3 智能控制
人工智能控制技术在自动控制领域的研究与应用已广泛展开．但在电气设备控制领域所见报道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3种：模糊控制、神经网络控制、专家系统控制。由于模糊控制是其中最为简单、最具实际意义的方法．因而它的应用实例最多。
【关键词】机电一体化；技术；应用
1.引言
目前，我国工程机械正处于机电一体化的特殊发展时期，工程机械领域随着机电一体化技术的引入，电子技术，自动控制，液压技术等与机械技术结合起来，因为与高新技术的融合，这样子提高了生产效率和机械性能。例如，机电一体化提高了机械的操作舒适性、燃油经济性、作业效率、作业精度以及使用寿命等[1]。机电一体化是科技发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它是机械工业发生变革的动力，使传统的机械设计方法和概念发生了革命性的变化。
特别是电子技术和自动控制技术，在工程机械中得到了广泛的采用。由于经济水平的提高和科技的进步，对于工程机械的性能要求也越来越高，这促使以微处理器为核心的电子、控制装置在工程机械中得到了越来越普遍的应用，电子控制装置的结构也越来越复杂。
2.机电一体化技术的研究
2.1 机电一体化的概念
机电一体化就是指在结构的主要功能、信息处理功能、控制功能和动力功能上引入电子科学技术，将机械装置与电子化设计、软件相结合的系统的总称。它是工程领域中不同种类的技术的综合，是建立在微电子技术、信息处理技术、自动控制技术等一系列技术基础上发展起来的一种高新技术。它能代替和放大体力，并且机电一体化中的微电子装置不仅仅可以取代某些机械部件，还能拥有很多自己的功能。
2.2 机电一体化的关键技术
机电一体化包含软件技术和硬件技术。硬件部分包含机械本体、信息处理单元、驱动单元以及传感器，因此，加快机电一体化发展进度，可以从下面各方面着手：
（1）机械本体：为了减少机械产品的重量，不仅仅可以再结构上加以改进，还可以考虑使用非金属复合材料来代替钢铁材料，这样子减轻了机械本体的重量，增加了实现驱动系统的小型化的可能性，进而可以改善快速响应等特性，做到提高效率，降低功耗。
（2）信息处理技术：提高信息处理设备的可靠性可以进一步发展机电一体化。提高信息处理的可靠性包括提高A/D转换设备的可靠性和分时处理中输入/输出的可靠性，提高处理速度。
（3）驱动：很多设备使用电机作为驱动装置，但是它在快速响应和效率方面还有很多弱点，因此，需要开发新的电机，如开发内部装有编码器的电机或是开发控制专用组件-电机和传感器三位一体的伺服驱动单元。
（4）传感器：传感器是获取自然界中非电量元素的工具，它的可靠性、灵敏度和精确度都时刻影响着机械工程的效率，目前正在开发非接触型检测技术。
（5）软件技术：硬件的发展促使需要配套的软件一起发展，软件的标准化可以减少软件的研发成本，提高维修效率。软件的标准化包括程序标准、软件程序的固话以及程序的模块化等。
2.3 机电一体化的优势和发展趋势
机电一体化产品于传统产品相比，有很多优势：（1）使用可靠性和安全性得到了提高。因为自动控制技术的引入，使得机电一体化产品在生产过程中具有自动监视、自动诊断和报警功能。在生产过程中，遇到过压、过载等电力故障时，会自动启用保护措施，减少生产安全事故的发生，设备的使用安全性得到了显著的提高。（2）生产效率和质量得到了显著提高。由于自动信息处理和自动控制技术的参与，机电一体化产品的灵敏度和精度都有了大幅度的提高，自动控制使得机械操作的执行完全按照预计步骤进行，而不受工作人员主观因素的影响，保证了产品的质量，同时提高了产品的合格率和生产效率。（3）机电一体化产品实现了复合功能，可以在更多场合得到应用。由于生产技术的提高，机电一体化产品的功能水平大大提高，它们具备自动控制、自动补偿以及智能化等多种功能，因此可以被应用于各种不同的场合，甚至是不同的领域，满足需求应变力更强。（4）更易于维修。机电一体化产品可以通过软件来实现工作方式的变换，以满足不同用户的需求，这些控制软件的程序在不改变产品硬件的条件下，可以由多种方式植入机电一体化产品的控制系统。
为实现更高的生产效率，开发新一代的机电一体化产品，研究新一代的机电一体化系统，研究和设计各种稳定高效，性能优良的机器人和机电一体化设备是发展趋势。随着人们对制造模式的认识的转变，由质量第一向响应市场需求的转变，使得机电一体化在制造模式领域又开辟了一块新天地。
3.机电一体化在工程器械上的应用
3.1 机电一体化和机械工程的关系
在机械工程中引进机电一体化技术，大大提高了机械的性能，而反过来，由于机械工程性能的改善，使得机电一体化产品的应用领域更加广泛，两者相辅相成，相互促进，共同发展，形成了一个良性发展的循环系统。
3.2 机电一体化对机械工程的积极作用
由于技术水平的发展，现代施工中对机械工程的性能要求也逐渐提高，为达到施工质量要求，在施工过程中使用的器械要求功效高但是同时要求能耗小，要求具有很好的自动化程度以及精度，这些器械使用方法要求简单，操作安全，并且具有很长的使用寿命。在使用过程中，要求能自动监视，自动诊断，这样有利于降低维修成本，减少施工事故的发生，保障生命和财产的安全。这时，机电一体化技术的引入就成了一件迫在眉睫的事情。它对工程机械发挥了积极的作用。
（1）降低了劳动强度。机电一体化产品和技术在工程机械领域的使用，大大降低了工作人员的劳动强度，而且还减少了由于操作人员缺乏经验而造成对工程精度的影响。日本小松公司所生产的挖掘机配备运行轨迹控制系统能够根据工作人员操作的铲斗的运行轨迹，而自动感应角度信号，然后控制斗杆的运动轨迹，自动进行坡面的精确挖掘等动作，大大提高了生产效率。
（2）提高设备使用寿命。由于机电一体化产品集合了自动报警，监视以及故障自我诊断能力，可以针对工程机械的相应系统如传动系统、制动系统以及发动机的当前工作状态，进行监视，若发现异常情况，马上进行自动警报并实现故障定位，降低工作人员的维修难度，缩短维修时间，达到延长设备使用寿命的目的。同时降低了生产事故的发生频率，降低了生产成本。
（3）环保化。机电一体化工程机械的使用，大大提高了能源的利用率，符合国家的节能减排倡议。因此对传统机械设备进行节能改造具有很重要的意义。日本日立公司的挖掘机由于安装了自动控制系统，实现了对发动机的控制，因此使得对能源的利用率达到了八分之九十八，大大降低了能耗，传统的挖掘机的能源利用率大约为30%。
4.结束语
我国要想全面实现机电一体化技术还任重而道远，用微电子技术改造传统技术的工作量很大，很有难度，而用机电一体化技术来加速产品更新换代速度的呼声很高，但是它的实现仍很有压力。虽然我国的工业结构等已经经过几番调整，但那时由于诸多阻扰因素，效果并不明显。但是由于机电一体化技术的有优势很明显，它的出现并不是巧合，它是科技进步的产物，它促使机械工业发生战略性改革，使传统的机械设计方法和理念受到了挑战，并影响着传统机械发生革命性的变化，它是推动产业革新的必经之路。因此，加快培养机电一体化人才有非常重要的意义。企业只有注重优秀人才的培养，才能在竞争中占据优势。
参考文献：
[1]孙永利. 机电一体化在工程机械中的应用[J].农机使用与维修，2009（1）.
