时间：2022-11-09 18:51:13
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篇电机设计论文，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。
一、变频器运行时对变频电机工作的影响
在变频电机调速控制系统中，采用电力电子变压变频器作为供电电源，供电系统中电压除基波外不可避免含有高次谐波分量，对外表现为非正弦性，谐波对电机的影响主要体现在磁路中的谐波磁势和电路中的谐波电流上，不同振幅和频率的电流和磁通谐波将引起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜(铝)耗。这些损耗都会使电动机效率和功率因数降低。同时，这些损耗绝大部分转变成热能，引起电机附加发热，导致变频电机温升的增加。如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%～20%。同时这些谐波磁动势与转子谐波电流合成又产生恒定的谐波电磁转矩和振动的谐波电磁转矩，恒定谐波电磁转矩的影响可以忽略，振动谐波电磁转矩会使电动机发出的转矩产生脉动，从而造成电机转速(主要是低速时)的振荡，甚至引起系统的不稳定。谐波电流还增加了电机峰值电流，在一定的换流能力下，谐波电流降低了逆变器的负载能力。对于变频电机，如何在设计过程中采取合理措施避免或减小应用变频器所带来的影响，以求得系统最佳经济技术效果，是本文讨论的重点。
二、变频电机设计特点
对于变频电机，其设计必须与逆变器、机械传动装置相匹配共同满足传动系统的机械特性，如何从调速系统的总体性能指标出发，求得电机与逆变器的最佳配合，是变频电机设计的特点。设计理论依据交流电机设计理论，供电电源的非正弦以及全调速频域内达到满意的综合品质因数是变频电机设计中需要着重注意的两个问题，设计中参数的选取应做特别的考虑。与传统异步电机相比，一般变频电机设计有如下一些特点：
1.用于变频调速的异步电动机要求其工作频率在一定范围内可调，所以设计电机时不能仅仅考虑某单一频率下的运行特性，而要求电机在较宽的频率范围内工作时均有较好的运行性能。如目前大多调速异步电动机的工作频率在5Hz~100Hz内可调，设计时要全面考虑。
2.变频电机在低速时降低供电频率，可以把最大转矩调到起动点，获得很好的起动特性，因而在设计变频电机时不需要对起动性能作特别的考虑，转子槽不必设计为深槽，从而可以重点进行其它方面的优化设计。
3.变频电机通过调节电压和频率，在每一个运行点都可以有多种运行方式，对应多种不同的转差频率，因而总能找到最佳的转差频率，使电机的效率或功率因数在很宽的调速范围内都很高。因而，变频电机的功率因数和效率可以设计得更高，功率密度得以进一步提高。现有数据表明：在额定工作点，逆变器供电下的异步电机效率比普通电机高2%~3%，功率因数高10%~20%。
4.变频电机采用变频装置供电，输入电流中含有较多的高次谐波，产生电机局部放电和空间电荷，增大了介质损耗发热和电磁振动力，加速了绝缘材料的老化，所以应加强电机绝缘和提高整体机械强度，变频电机的绝缘强度一般要达到F级以上。
5.变频供电时产生的轴电压和轴电流会使电机轴承失效，缩短轴承使用寿命，必须在设计上要加以考虑。对较小的轴电流，可以适当增大电机气隙和选用专用脂；另外，增加轴承的电气绝缘或者将电机轴通过电刷接地，可以有效解决轴承损坏问题；对过高轴电压，应设法隔断轴电流的回路，如采用陶瓷滚子轴承或实现轴承室绝缘。同时，在逆变器输出端增加滤波环节，降低脉冲电压dU/dt也是一种有效的方法。
三、电磁设计
在普通异步电动机设计基础之上，为进一步提高变频调速电机的性能，对变频调速异步电动机的设计参数也要进行更加细致的考虑。满足高性能要求时的变频电机设计参数的变化与设计目标之间的关系。在设计参数和性能要求之间还必须折衷选择。电磁设计时不能仅限于计算某一个工作状态，电磁参数的选取应使每个频率点的转矩参数满足额定参数要求，最大发热因数满足温升限值，最高磁参数满足材料性能要求，最高频率点满足转矩倍数要求，额定点效率、功率因数满足额定要求。由于谐波磁势是由谐波电流产生的，为减小变频器输出谐波对异步电动机工作的影响，总之是限制谐波电流在一定范围内。
四、绝缘设计
电机运行于逆变电源供电环境，其绝缘系统比正弦电压和电流供电时承受更高的介电强度。与正弦电压相比，变频电机绕组线圈上的电应力有两个不同点：一是电压在线圈上分布不均匀，在电机定子绕组的首端几匝上承担了约80%过电压幅值，绕组首匝处承受的匝间电压超过平均匝间电压10倍以上。这是变频电机通常发生绕组局部绝缘击穿，特别是绕组首匝附近的匝间绝缘击穿的原因。二是电压(形状、极性、电压幅值)在匝间绝缘上的性质有很大的差异，因此产生了过早的老化或破坏。变频电机绝缘损坏是局部放电、介质损耗发热、空间电荷感应、电磁激振和机械振动等多种因素共同作用的结果。变频电机从绝缘方面看应具有以下几个特点：(1)良好的耐冲击电压性能；(2)良好的耐局部放电性能；(3)良好的耐热、
耐老化性能。
五、结构设计
在结构设计时，主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响，一般应注意以下问题：
1.普通电机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的振动和噪声变得更加复杂。在设计时要充分考虑电动机构件及整体的刚度，尽力提高其固有频率，以避开与各次力波产生共振现象。
2.电机冷却方式：变频电机一般采用强迫通风冷却，即主电机散热风扇采用独立的电机驱动，使其在低速时保持足够的散热风量。
3.对恒功率变频电机，当转速超过3000r/min时，应采用耐高温的特殊脂，以补偿轴承的温度升高。
4.变频电机承受较大的冲击和脉振，电机在组装后轴承要留有一定轴向窜动量和径向间隙，即选用较大游隙的轴承。
5.对于最大转速较高的变频电机，可在端环外侧增加非磁性护环，以增加强度和刚度。
6.为配合变频调速系统进行转速闭环控制和提高控制精度，在电机内部应考虑装设非接触式转速检测器，一般选用增量型光电编码器。
7.调速系统对传动装置加速度有较高要求时，电机的转动惯量应较小，应设计成长径比较大的结构。
六、结论
与普通异步电动机不同，变频调速异步电动机采用变频器供电，其运行性能与电机本体和调速系统的设计都密切相关。这一方面使变频调速电机的设计要同时兼顾电机本体和调速系统；另一方面也使得变频调速异步电动机的设计变得灵活，但同时也增加了高性能变频调速系统设计的复杂程度。只有结合变频器和一定的控制策略，从整体上进行电机的设计和优化，才能获得最理想的运行性能。
参考文献：
[1]ANDRZEJM.TRZYNADLOWSKI著，李鹤轩，李扬译.异步电动机的控制.北京：机械工业出版社，2003.
[2]陈伯时，陈敏逊.交流调速系统(第2版).北京：机械工业出版社，2005.
Design of Coordinated Control SystemBased On Frequency ConversionZHOU YEFEIThesis submitted to the Faculty ofShanghai Jiao Tong UniversityIn partial fulfillment of the requirements for the degree ofMaster of ScienceinControl Theory and Control EngineeringSupervisor:Yang Yupu（Prof.）January 1，2007Shanghai，P.R.C
上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：周烨斐日期：2007年1月25日
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变频调速协调控制系统设计摘要新型粗纱机在机械结构、系统传动以及电气控制方面都有较大的改变，它除去了传统粗纱机中的上、下锥轮，差速器，龙筋升降传动部件和成型机构，机械结构变得大为简化。新型粗纱机采用PLC控制四台变频器，分别独立驱动锭翼、罗拉、筒管和龙筋的电机来实现高效高质纺纱。机械结构的简化虽然可以在很多方面提高粗纱机的性能和稳定性，但是罗拉、锭翼、筒管、龙筋四个电机的同步控制成了整个控制系统设计的难点，从而粗纱的张力控制也成了最需要解决的问题。如何设计一个全新的控制系统来代替原先机械传动部分，实现和超越其功能是新型四电机粗纱机设计的关键和核心部分。张力控制的好坏决定着新型粗纱机能够开发成功。针对以上的关键和难点，本文从硬件和软件系统两方面来阐述解决方案，并且着重对张力控制系统的设计进行详细的分析。在硬件系统的设计方面，本文首先对整个控制系统的机械结构做了个简要说明；在电气系统方案方面，我们选择了由工控机、PLC、矢量
变频基础传动、光电传感器组成的系统，其中，工控机为综合监控系统，人机界面采用WINCC来设置纺织工艺参数，监控整车的运行和故障状态，它通过MPI网络协议和PLC进行通讯；PLC是实时控制的核心，获取粗纱位置光电传感器的检测值，并通过PROFIBUS-DP总线和四台矢量变频器进行通信，读取矢量变频器中各电机的速度，计算出各个电机的理论速度，然后向矢量变频器发送指令，设置各变频电机的速度，从而控制电机的运转。由于变频器对整个系统的重要性，本文又对变频器的选择以及其与PLC的通讯作了一个详细的描述。在硬件结构搭建完毕的基础上，本文在对控制对象分析后提出了张力控制方案。张力控制方案主要包括两方面：一、张力软测量模型。该模型的主要作用就是取代原先机械锥轮，根据实时的径向线密度调整卷绕直径，从而调整四电机的速度，改善其同步性。并且该模型具有自学的功能，使得该模型能够适应多种不同的机型，从而超越了机械锥轮的功能，有着更加广泛的应用。二、张力控制算法。该算法建立在软测量模型的基础上，通过优化过的闭环控制算法，不断地调整径向线密度，并且使其趋于稳定。这两方面相辅相成，从而使张力控制达到最优化。最后本文对整个软件系统作了分析，对软件的主要模块分开剖析，概述了模块与模块之间的关系，并且对最为复杂的几个模块进行仔细阐述，使得本系统的设计思路跃然纸上。通过合理的硬件系统，周详的软件系统和创新的张力控制方案，新
型四电机粗纱机在测试阶段运行良好，为其研发成功奠定了基础。关键词：同步控制，张力控制，变频器，软测量模型
Design of Coordinated Control SystemBased On Frequency ConversionAbstractThe new type of roving machine has undergone a great change in mechanical structure，systematictransmission and electrical control.It eliminated the up and down cone drums，differential device，railsdrive assembly and forming device，which simplified the mechanical architecture a lot.Inthis design，PLC controlled four frequency converters to separately drive four motors tomake flyer，roller，bobbin and rails run in a synchronized way.Thus，the roving machinecould product roving of high quality efficiently.Although simplification of mechanical architecture could enhance the performanceand the stability of the roving machine in many fields，it became difficult to execute asynchronized control over the four motors of roller，flyer，bobbin and rails in the wholedesign，which also made the tension control of rove become the key problem to be solved.The core of the design of the new type of machine is how to invent a brand-new controlsystem to substitute the traditional mechanical parts and to realize or even surpass theoriginal functions.Whether this new type of machine can be developed or not just dependson the performance of the tension control.According to the key problems and the most difficulties，this thesis expatiates on the solutionsfrom two aspects，hardware and software.Moreover，it emphasizes on the control system of the tensioncontrol in details.In the design of hardware，the thesis gives an overall view on its mechanical design.Then，in the
electrical design，we choose industrial computer，PLC，frequency converters，photo-electricitysensors.The industrial computer works HMI，it communicated with PLC via MPI;thePLC is the center of real-time control，it get the signal of roving height fromphoto-electricity sensors，communicates with frequency converter via PROFIBUS-DP，read the speed of four motors from frequency converter，compute the preset speed of fourmotors，then send commands to frequency to control the speed of motors.Due to theimportance of frequency converters in the whole system，the thesis gives a detailedpresentation on how to choose the frequency converters and its communication with PLC.On the basis of hardware system and the analysis of the control objects，the thesisputs forward the scenario of tension control，which consists of two programs.Firstly，it’sthe tension measuring model.The major function of this model is to substitute thetraditional mechanical cone drums to adjust the winding diameter in terms of the real-timeradial density and then accordingly to adjust the speed of the four motors to improve thesynchronization.Besides，this model has the self-teaching ability to adapt to various kindsof machines.It surpassed the mechanical cone drums and therefore has a more extensiveapplication.Secondly，it’s the algorithm of tension control.The algorithm is based on themeasuring model to adjust the radial density to a stable value through the optimizedclosed-loop methods.These two programs supplement each other to achieve theoptimization of the tension control.In the end，the thesis analyzes the whole software system，anatomizes the majorblocks and gives a profile of the relations among the blocks.In addition，it expatiates onthe most complicated blocks carefully to present a clear picture of the design.By our building a reasonable hardware system and a comprehensive software systemand inventing the tension control scenario，this new type of four-motor roving machineoperated well in the testing phases，which has placed a solid foundation of its successfuldevelopment.
KEY WORDS:Synchronization Control，Tension Control，Frequency Converter，Measuring Model
目录第一章绪论........................................................................................................................11.1研究背景................................................................................................................11.2传统粗纱机概况....................................................................................................41.3新型粗纱机介绍....................................................................................................61.4本章小节...............................................................................................................9第二章硬件系统结构......................................................................................................102.1系统机械结构......................................................................................................102.2电气系统方案....................................................................
关键词：智能建筑弱电工程，电视监控，电话，结构化布线，电源接地
衡量城市建筑的现代化标准，建筑的设计形态和智能化是两个主要方面。智能化建筑的弱电系统主要由以下各系统组成：
(1)通信网络系统；
(2) 办公自动化系统；
(3) 建筑设备监控系统；
(4) 公共安全防范系统；
(5) 结构化布线系统；
(6) 弱电电源及接地系统。
智能建筑弱电工程设计的出发点，应以建筑为平台，配置备功能系统，为人们提供一个投资合理、高效、合适、便利的环境空间，以适应当前现代建筑的需要。从具体设计上，应从智能建筑的实际性质出发，充分考虑业主和使用者的各种功能要求，使设计能在总体结构上现代化，技术上先进实用，经济上合理，同时需考虑智能建筑各系统的兼容性和扩展性。
以下以无锡光大银行弱电工程的部分系统分别加以论述。
1、门禁系统
(1)管理中心子系统
本工程系统管理中心共设置了两台服务器，其中一台一卡通综合数据库服务器和一台WEB应用服务器。
(2)门禁子系统
控制点选择的原则是对办公区域设防，在电梯厅出入口、电梯前室、楼梯防火门、各办公房间出入口等总共设置有123个控制点，共设置读卡器169个。
(3)巡更子系统
本次设计利用门禁子系统在每层电梯前室和电梯感应门的读卡器作为巡更系统的数据采集点，使用这种在线式的巡更管理系统最大的好处是可以利用原有的门禁读卡器，从而节约成本。巡更读卡只向巡更系统传送巡更数据而门锁不动作。
(4)发卡子系统
本系统在指挥中心大楼完成统一发卡工作，进行用户信息的输入工作，同时为每一张卡片建立必要的密钥，对每一个员工进行各种功能的授权。
2、电话通信系统
电话通信系统由交换设备、传输系统、终端设备组成。采用800门程控交换机设备，话务台功能较强。数字式程控交换机可以要所不同需要实现众多服务的功能。如：系统功能、话务功能和用户分机功能，另外还具有选择功能(包括登记结帐、话务计费、状态输入、打印账单、读卡功能等)。
电话机房设在地下层，包括传输设备室、交换机房及话务室。
电话线路本配线方式采用单独式，其特点是故障范围小，检修、扩建改造简单，在备楼层电话布线采用放射式。电话线路采用3类4对双绞线，电话终端采用RJ11插口，这样不仅通话质量高，又能满足用户拨号上网的需要。
在各楼层电话分线箱的选择上，应尽量留有余量，以备将来扩展。
3、闭路电视监视系统
(1)摄像部分
本系统在大楼各入口、首层大厅、停车场、电梯、各层电梯厅、楼梯间、走廊、大办公区出入口、监控中心、财务室、大楼四周等处共设计安装185台彩色摄像机。首层大厅采用全方位一体化彩色快球摄像机，在地下停车场采用彩色／黑白自动切换、低照度摄像机，室外采用带云台彩色摄像机，走廊、电梯厅等采用小半球摄像机。在电梯内安装小型半球不锈钢摄像机，可防止意外碰撞。根据《安全防范工程技术规范》GB 50348—2004，规定电梯厢内的摄像机安装在厢门上方的左或右侧。电涌保护装置：室外摄像机的视频、信号、电源线路根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343—2004，规定在端口处设置浪涌保护装置。
(2)显示部分
在一层监控中心安装l台60寸等离子彩色电视机和20台21寸彩色高清电视机组成电视监视墙，替代传统的监视器，满足监视效果并节约投资。
(3)控制部分
a.视频矩阵主机
视频矩阵主机是监视系统的核心部分。它能够实现对云台镜头、显示切换、录像机报警界面的控制。本系统采用的矩阵主机输入为256路、输出为32路，与指挥中心的矩阵主机为相同厂家，便于联网。论文参考。在保卫部门和主管经理办公室分别设置分控台，用于系统的分控。
b．硬盘录像机
本系统采用动态实时录像模式，当画面选定区域中的图像发生变化时自动启动录像，画面静止时自动结束录像。连续录制时间不少于四十天。选用十六路数字硬盘录像机12台，硬盘录像机统一由一台计算机管理，操作简便，也可以通过局域网进行操作，采用网络编辑刻录系统，根据需求进行光盘统一刻录。
4、防盗报警系统
对银行大厅、库房、财务办公区域等重要场所采用红外或微波技术信号探测器进行定向保护，对银行库房、资料中心等一些大门设置门磁、双鉴探测器等报警保护。各监控点与闭路电视监视系统联动，一旦报警被触发，能够做到图像、声音多方式取证。报警主机能够实现对各监控点的单点布防和撤防。本系统在每层电梯厅设置双鉴探测器、声音复核探测器，每一个声音复核探测器均与一个摄像机、一个双鉴探测器相对应。在走廊设置紧急手动报警按钮、非可视对讲分机，在一层大厅玻璃墙内设置玻璃破碎报警探测器。本系统通过防盗报警主机专用光端机，将报警信号实时汇总到指挥中心的防盗报警主机，进行统一管理。
5、消防报警系统
消防报警系统是按一类防火建筑设计，消防控制中心设在首层。生产管理中心消防报警系统的机房设置在本楼首层的监控中心，包括火灾自动报警与消防联动控制系统。根据规范设置了感烟探测器、感温探测器、手动报警按钮、消防专用电话机、消防广播等设备。生产管理中心的消防报警系统分别与指挥中心大楼的消防中心联网，便于统一管理。
6、结构化布线系统
作为智能建筑的基础，结构化布线是一种具有全新概念的布线系统，用以服务建筑物中所有通信和计算机设备，满足现在将来的布线要求。
设计应以智能建筑的现时和计划需要为依据。在设计中未将电话通讯归入结构化布线，这是图为语音与数据两种终端的分界很明显，且位置不易变更。另外，从技术经流上考虑，3类线带宽16MHz，传输10Mbps及其以下低速数据，作为语言传输是廉价而效果很好的媒介。
无锡光大银行的结构化布线是计算机管理系统的结构化布线。计算机管理系统分为行政局域网系统和银行大厅前台服务系统。前台与后台共有终端信息点500多个，行政局域网的信息终端分布在办公区域，大厅前台系统的信息终端分布在银行前台服务区域。论文参考。
结构化布线分为4个子系统部分；
6．1 工作区子系统
大楼内的综合布线系统采用非屏蔽6类对绞电缆、光缆组成布线系统。共设计信息点3711个(预留278个)，其中语音点l5l0个(预留130个)，数据点2150个(预留148个)，双光纤点51个。预留信息点只敷设管线、安装面板或盲板、不安装模块。
6．2 干线子系统
语音主干采用3类50对大对数铜缆作为语音信号的主干传输电缆。数据主干，标准层采用一条24芯多模光缆，其它层采用一条l2芯多模光缆。水平双口光纤点采用4芯多模光缆。
6．3 管理层系统部分
数据、语音主设备管理间位于大楼地下一层的弱电机房，安装19寸标准机柜三台，安装语音配线架(MDF)一台。论文参考。每层设置一个设备管理间，标准层设备管理间内设置19寸机柜两台。
6．4 设备间子系统
由设在电脑机房的设备及主干线等组成。
7、局域网系统设备安装工程
(1)网络结构
生产管理中心的计算机局域网的网络系统采用快速交换式以太网络。网络结构分为两层：即核心层交换机与接入层交换机。核心层交换机利用光纤采用星型结构联接服务器和各楼层的接入交换机，楼层的接入交换机用6类UTP双绞线联接至本层的网络数据端口，通过网络数据端口联接到用户计算机(PC)。
(2)网络设备配置
计算机局域网系统的核心交换机、服务器等设备安装在地下一层的弱电机房内，接入交换机设备安装在各楼层的设备间19寸标准机柜内。
a．核心交换机
在局域网系统中配置具有三层交换功能的交换机2台，安装在地下一层弱电机房内。该交换机配置双引擎、双电源的冗余备份手段和技术，保证设备在发生故障时能在最短时间内恢复，以最大程度地保证网络的正常运转。每台核心交换机配置54个GE接口，通过划分VLAN的方式将存续企业管理中心、帐务管理中心、商务管理中心三个管理中心隔离，便于对各中心有效地实行分层管理。
b．接入交换机
接入交换机配置40台。选用24换机，每个交换机配置两个GE端口和24个FE端口。
c．服务器
在局域网系统中配置两台服务器和两台工作站，工作方式采用双机热备份工作方式，以保证稳定运行网络的操作系统。
(3)互联方案
生产管理中心新建的局域网与指挥中心局域网互联组网，利用指挥中心局域网系统的安全机制，需要扩容相应的软件。
8、不间断电源(UPS)系统
在地下一层弱电机房设置一套容量为40KVA的UPS主机，2台主机之间采用并联冗余工作方式，电池组放电时间为30分钟，以保证各弱电系统的稳定运行。在每层的弱电设备间1 9寸标准机柜内配置1台1KVA的UPS主机，共计14台，电池组放电时间为15分钟，供楼层接入交换机等网络设备用电。在弱电井、机房等处安装接地铜排。
9、结束语
智能建筑弱电工程涉及面广，技术性强，设计中要有全面的观点。随着现代社会高新技术的发展，对智能建筑的弱电工程及计算机控制通信和设备自动化管理技术要求也日益提高，这就要求不断掌握新技术，不断完善设计。
参考文献
[1]《智能建筑设计标准》GB／TS05 1 4-2000中国计划出版社2000年
[2]《安全防范工程技术规范》GB／TS0548—2004中国计划出版社2004年
[3]《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB501 98-1 994 中国计划出版社1994年
[4]《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》GB／TS0511-2000 中国计划出版社2000年
[5]《民用建筑电气设计规范》JGJ／T1 6—1 992中国计划出版社1994年
关键词：开关磁阻电机调速系统 PID建模 仿真
中图分类号： TD614 文献标志码 A
Abstract
With the rapid development of the power electronics， micro-electronics and control theory， SRM（Switched Reluctance Motor） control system has a quick development，moving from theory to industrial applications. In the field of lifting equipment， AC and DC motors are widely used. However these two motors have some weakness in high manufacturing costs， low efficiency， and there is still no proper solution.With its high efficiency， stable and reliable， overload capacity and other characteristics， SRD system will be used in lifting equipment to make up for the deficiencies.
At first，this paper describes the working principle of SRM，and analyze the control strategy of electric， brake， and speed control ，which is based on the basic equation and the linear model of the motor. Then a simulation system of SRM based on the actual motor flux data is established in Matlab / Simulink environment to simulate heavy motor starting， brake operation and speed regulate based on fuzzy PID controller etc.
1研究背景和意义
升降设备的应用非常广泛，已经使用于家电制造、食品加工、饮料生产、烟草输送、化工生产、邮政、机械电子制造、仓储物流、建筑等自动化生产行业和旅游观光、高楼大厦、私人住宅、大型舞台等人类的生活娱乐方面。80%的升降设备采用电机调速系统作为设备的动力系统。目前升降设备中应用的调速系统主要有交流电机调速系统和直流电机调速系统，见图1-1。
图1-1升降设备调速系统
交流调速系统主要包括交流双速系统、交流调压调速（ACVV）系统和变压变频（VVVF）系统。这种调速系统的优点是：控制电路简单，元器件少，工艺简单，成本低；同时，在任何转速下转差功率保持不变，效率很高。该调速系统的缺点是：乘坐人员舒适感较差，速度较低，故障率较高。
直流调速系统主要包括有刷电机调速和永磁直流无刷电机调速等。有刷电动机转速与转矩、电流的关系是线性的，电机的机械特性是直线，因此该电机广泛地应用于大范围平滑调速的设备中。目前，在超高速电梯中，直流电机仍占相比例。但是直流电机调速系统也具有以下缺点：
（a）有刷直流电机通常结构复杂，这会导致调速系统成本增加，故障增多。
（b）机械换向器限制了电机的容量、电压和速度，同时还容易产生火花。
（c）电枢在转子上，这降低电机效率，恶化电机散热情况。
开关磁阻电动机调速系统的电动机结构紧凑牢固，适合于高速运行，并且驱动电路简单成本低、性能可靠，在宽广的转速范围内效率都比较高，而且可以方便地实现四象限控制。这些特点使SRD开关磁阻电动机驱动系统很适合升降设备的各种工况下运行，是升降设备中极具有潜力的机种。开关磁阻电动机调速系统的特点主要表现在以下几个方面：
1）起动电流小；
2）运行效率高；
3）系统安全可靠p寿命长；
4）过载能力强；
5）系统性价比高。
2 开关磁阻电机的软件设计
该系统采用STM32F103系列处理器作为主控制器，该处理器是ST公司推出的基于Cortex-M3内核的高性能处理器。该系列处理器最高工作频率可达72MHZ，并具有1.25Mips/MHZ的运算能力，满足开关磁阻电机在高速运行时实时计算的要求，处理器自带512K字节的闪存处理器和最大64K字节的SRAM，满足该系统的软件设计要求。同时该系列处理器集成了一些专门的外设，如用于检测电机位置信号三相霍尔传感器和正交编码器接口、用于电机控制的脉宽调制模块PWM、12位高速A/D转换器、通讯模块（SPI、UART、CAN）、通用I/O引脚等。处理器采用3.3V电源供电，且I/O与5V的TTL电平兼容；片上自带JTAG仿真器调试接口，允许在系统设计过程中随时进行调试，并可对软件进行实时调试。多种适合电机控制的专业外设大大缩短了开发周期。
该系统软件主要采用C语言编程，实现模块化设计，增加了程序的可读性和移植性。该系统控制软件主要完成以下功能：
电机起动无死区，启动转矩足够大；能实现提升阶段的电动运行和下降阶段的制动运行。
实时、精确地计算电机转速，通过模糊PID调节器，调节PWM波形的占空比，实现电压斩波控制，控制电机转速平稳。
提升阶段电机起动时采用双相启动方式，中速运行时采用PWM控制，并能实现这两种控制状态之间的平滑过渡。下降阶段电机转速到达设定转速时开始启动制动
具有一定的保护功能，当电机运行时出现过流和堵转等故障情况时，及时的做出相应保护动作，保护电动机和控制电路。
开关磁阻电机控制器最核心的任务是控制电机换相，在额定转速时，电机转子每转过一个周期仅仅需要5ms左右的时间，也即每900us的时间位置信号就会发生一次变化。控制逻辑为了能够及时控制电机换相，至少每900us就要产生一次中断。如果软件使用实时操作系统，操作系统本身需要占用一定的存储资源和一定的运行时间，容易造成对中断的响应不及时，从而造成电机控制偏差。此外电机控制器人机接口简洁，系统任务量少但实时性要求高，不能够发挥出实时操作系统多任务调度和管理的优势。因此，在本文中采用前后台系统作为软件的主要框架，主程序完成系统的初始化并进入循环等待，各个中断完成电机的换相以及速度调节等功能。
系统初始化主要完成：STM32中所用模块的初始化，包括时钟管理、中断管理器的配置、通用输入输出GPIO、定时器模块、A/D转换模块和脉宽调制模块PWM。系统状态自检是通过分别给上开关管和下开关管短时间通电，根据相电流来判断是否存在有开关管烧毁的情况，如果存在电流过大的情况，则有开关管已经短路，程序给出报警信号并退出运行。
如果所有开关管均正常，没有出现短路现象，主程序打开系统时钟中断，扫描键盘输入。如果键盘没有输入或者输入停止命令，则循环等待键盘输入；如果键盘输入提升或者下降命令，则初始化运行时参数，并且打开控制电机转动的中断。电机启动以后，主程序不断循环扫描键盘命令，如果接收到停机命令，则关闭所有驱动信号，并且关闭控制电机转动的中断，等待下一次电机启动命令。主程序流程图如图2-1所示。
图2-1 主程序流程图
3模糊PID建模及仿真
模糊控制器输出KP、KI、KD的变化量ΔKP、ΔKI、ΔKD，将ΔKP、ΔKI、ΔKD量化后与PID调节器的初始参数相加做为新的PID调节器参数，从而构成模糊PID调节器。在Matlab中，使用simulink工具对模糊PID进行建模和仿真，如图3-19所示。设定参数与系统反馈值相减得到当前系统的误差，误差和误差变化率通过一个限幅器以后输入模糊控制器，模糊控制输出PID调节器的参数变化量ΔKP、ΔKI、ΔKD，该参数变化量与PID调节的器的原始参数相加获得新的PID调节器参数，PID调节器根据新的参数输出对应的控制参数，被控系统在新的控制参数下运行，最终得到新的反馈。
可以发现，相对于PID调节器，模糊PID调节器具有调节时间快，调节过程平稳等优点，能够有效的抑制系统超调和振荡等问题。
4小结
本文在开关磁阻电机线性模型的基础上，使用matlab建立了开关磁阻电机的仿真模型。首先阐述了基本仿真模型各个子模块的功能和组成，然后利用各个子模块搭建了开关磁阻电机调速系统的电动和制动模型，在此模型的基础上，对电动状态最优开通角度和最大力矩启动进行了分析和仿真，对制动原理进行了验证，为开关磁阻电机控制器的实现提供了理论验证。针对升降设备调速系统转速的要求以及传统的PID调节的固有问题，本章分析了模糊自适应PID控制的原理，详述了其在该系统中的具体实现，最后给出了仿真效果。
参考文献
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【关键词】风电场 集电线路 设计要点
中图分类号： U212.3 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
我国政府对可再生能源的开发利用高度重视，风能作为可再生能源中最具有经济开发价值的清洁能源，具有蕴量巨大；可以再生；分布广泛；没有污染等优点。推进国内各地丰富的风资源的逐步开发利用，建设风能发电工程，符合我国能源发展战略的需要。根据最新风能资源，全国陆地可利用风能资源3亿．千瓦，加上近岸海域可利用风能资源，共计约10亿千瓦。风电场工程除关键的风机布置外，较为重要的设计内容就是场内的输变虹程设计。不同于—般的电网送电线路工程，风电场集电线路工程(等同于送电线路)是将各台风电机组所发的电量由联络线路组接后分送至场内升压变电所低压侧，经集中升压后通过接入系统线路与电网并网。由于风电场为分散式新能源工程，风机设备投资远比—般的发电项目昂贵。为节约工程的造价．有必要对风电场内采用的集电线路方式及导线选型进行技术、经济分析，以提高风电场工程建设的合理性。
二、风电场集电线路的特点
风电场工程主体为分散于各处、相互之间保持一定间距的风电机组，由于一般风机发电机的出口端电压为690v，属低珏电源。为减少场内连接线路的线路损耗，经升压后，由场内的高压联络线路统一送至升压站，需建设的高压联络线路按风电场工程的定义称为场内集电线路。根据风电场的装机容量， 需确定风电场的主接线形式。根据风机特点，目前已更多地采用一机一变的单元接线，即在每台风机边设置一台满足风机单机容量输出的箱式变压器。同时，为提高整个风电场的安全、可靠运行， 以50MW风电场装机容量规模为例，3—4回左右的主接线方式较为适宜。在既有风机的控制保护同时，又有箱变的保护配置，能达到风电机组的安全运行要求，而且通过合杆等方式又能节约一定的集电线路工程量。风电场内的集电线路方式既可以采取架空线路方式，也可以采取电缆敷设方式。而根据电力市场的现状，一般电力电缆线路的投资远远高于架空线路，较之能达到倍数级的关系。除个别地区的风电场， 由于土地资源和环境等因素制约下场内只能采用直埋敷设电缆方式外，大部分的风电场由于地处偏远地区，人烟稀少，同时对环境影响较小的前提下，较多的形式是场内集电线路采用架空线路方式。
三、集电线路方式的选择
风电场集电线路有3种形式，第1种是架空线方式，风电机组所发电能经箱式变电站升压后，通过电缆接至最近的架空线路杆塔；第2种是电缆连接方式，风电机组所发电能经箱式变电站升压后，通过电缆连接至相邻箱式变电站高压侧；第3种是架空与电缆混合方式。从节省投资方面考虑，风电场集电线路一般情况下优先采用架空线路，当风电场处于海滨、林区等环境保护或旅游区域时，可采用电缆线路或架空电缆混合线路。
四、电力电缆路径及敷设方式
风电场内的集电线路方式既可以采取架空线路方式，也可以采取电缆敷设方式。而根据电力市场的现状．—般电力电缆线路的投资远高于架空线路，较之能达到倍数级的关系。除个别地区的风电场，由于土地资源和环境等因素制约下场内只能采用直埋敷设电缆方式外，大部分的风电场由于地处偏远地区，人烟稀少。同时对环境影响较小的前提下，较多的形式是场内集电线路采用架空线路方式，进入变电所艮—搬采用直埋电缆敷话玢试。对于采用架空方式的风电场集电线路，选用2种不同截面导线、10台左右风机串接的35kV输电方案，从技术、经济上分析后，不失为一种较好的选型方法。在提高风电场经济性的同时，又能方便风电场集电线路的施工，而且可以减少樾的备品备件的种类与数量。
风电场电缆敷设路径首先要避免电缆遭受机械外力、过热和腐蚀等危害，其次应尽量结合场内道路．在满足安全的条件下。保证电缆路径最短。风电场电缆敷设主要采用直埋方式。电缆敷设于非冻土地区时，电缆外皮至地面深度不得小于0．7 m，当位于行车道或耕地时。应加深至1 m以上；直埋电缆敷设于冻土地区时，为防止冻胀对电缆产生危害，宜将电缆敷设于冻土层以下．如无法埋深，可埋设在土壤排水性好的干燥冻土层或回填土中。风电场电缆敷设路径如遇到大块盘石等不宜开挖电缆沟地区，可采用明敷．主要采用电缆桥架方式；如遇到石油管线等交叉跨越困难地区，也可采用拉管方式敷设。该方式利用导向钻机和导向仪设计出轨道和钻孔，然后回拉扩孔，并将敷设套管拉入钻孔中，最后将电缆牵引至套管完成对电缆的敷设。
五、防雷接地
风电场内35 kV架空线路应全线架设避雷线，且逐基接地；10 kV架空线路一般只需电缆上杆杆塔接地。若处于多雷区时全线也需架设避雷线且逐基接地。
六、电缆终端
风电场集电线路的电缆终端主要包含1 kV电缆终端和35 kV电缆终端．其选型主要包括下面两个方面。
1、选择热缩型和冷缩型
冷缩电缆终端从密封性能、绝缘性能、电场处理和外观等方面都要优于热缩型．应该作为设计首选。但是风电机组的出口电压一般为690 V．而我们选用的是1 kV低压电缆，因此为节省工程造价，1 kV电缆终端采用热缩型就可到达设计要求，35 kV电缆终端一般则采用冷缩型。
2、选择户内型和户外型
按照正常理解，处于风电机组及箱体内的电缆终端属于户内，处于杆塔侧的电缆终端属于户外。其实这种观念并不完全正确，户内和户外型电缆终端的主要区别在于户外型比户内型多增加了伞群，伞群可有效防止污水流的形成．并可增大爬电距离，可有效地避免电缆终端的污闪和爬电的发生。处于风电机组和箱体内的电缆终端，虽然有外保护措施，但是其温度及湿度条件其实是达不到户内要求的，有些风电场的箱体内可能会发生凝露现象，因此针对这种情况，设计时应选用户外型电缆终端。
七、箱变至架空线的断口方案
此类选择的初衷是主要考虑箱变发生故障时如何与线路隔离，一般有下列3种方式：
1、装设跌落式熔断器，有短路保护和隔离电路的作用。但该方案可能由于风电场风大时，会造成动静触头接触不紧密而出现火花灼伤触头，这种方式用户褒贬不一，但也有用户一直使用至今的，关键是采购的设备质量如何。
2、装设隔离开关，主要起隔离电路的作用。该方案安装的方式较多，有侧装式和正装式，考虑到原杆塔的空间结构．原则上应按独立式设计，而且要加围栏，以保证人身安全。
3、没有明显断口，不加任何附属设备。其实这是最简单最可靠的作法，元件少、自然故障率低。如箱式变电站发生故障时．可采取备用箱变的做法，实践中很方便，特别是能在最短时间内恢复送电，减少大风月期间的电能损失。
八、结束语
风能发电作为可再生能源中最具有经济开发价值的清洁能源，风资源的开发利用是我国能源发展战略和调整电力结构的重要措施之一。风能既是绿色环保的可再生能源，同时也是目前技术成熟的、可作为产业开发的可持续发展的重要能源，大规模发展风力发电是解决我国能源和电力短缺最现实的战略选择。
【参考文献】
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关键词：冷弯技术，煤矿机械，应用
一、w型钢带机主要参数
⑴适用于钢带原度：2.0~5.0mm， 适用钢带最大宽度：400mm
⑵机组理论运行速度：11m／mm， 料卷重量：≤4000kg
⑶主电机功率：11kw，液压电机功率：5.5kw
⑷适用电源：380v／50HZ， 机组总质量：5800kg
二、结构简介
本设备由生料支架、进料导入平台、钢带压平机、成型轧辊主机、计数器、冲孔机、剪切装置、成品接料架、液压站、电脑控制柜等件组成。全机采用工业电脑PLC控制。结构图见图1.
三、设计概况
⑴轧辊设计
在冷弯成型过程中，板材逐渐成型为最终的形状，当材料通过轧机时，是由旋转的轧辊成型的。轧辊设计的目标是：以最少的成型步骤，也就是最少的道次数在给定满足的公差内成型要求的产品。根据（MT/T861—2000矿用w型钢带）标准的要求，该轧辊设计为7个道次，设计一套好的便于使用的轧辊可以遵循以下原则：材料按照预想的方式平滑顺畅流动；足够的成型道次数。轧辊能起到正确作用，必须可以做到以下几点：如轧辊制造准确，并且轧机轴不弯曲，不松动，轴肩定位准确。如果满足以上条件，一组好的轧辊会生产出数万米的优质产品。
⑵轧机设计中应考虑的问题：1、轧机类型的选取，考虑到轧制板材最大宽度400mm，板厚5mm，轴与轴的承载力大，故选用通轴双端式轧机型式。2、轧机轴直径的选取：根据计算与类比法，轴径定为80mm。3、道次间距：道次间距是水平方向的中心轴距，成型产品时，道次间距会很关键，不能太短亦不能太长，过短会产生波浪和扭曲，以至于不能安装调节辊和其它组件（如计数器），另外空间太小会使安装和和使用常规检查轧辊间隙变得极其困难。由此本设备道次间距选在≤500mm。4、下轴和轧机台面距离：一般情况下大多数轧机包括本设备下轴都是固定的，不可调节。5、下轴驱动：冷弯成型行业已作为一种规则，一般均采用下轴驱动。由11kw电机经Pm500减速机带动链轮链条，链条1.5寸双排拖动。6、分离定位套设计：分离定位套可减少多规格宽断面的轧辊更换时间。 从轴端卸下原螺母，拉出机架，分离定位套的换辊操作，只需松开螺母，将轧辊向两侧拉动6~20mm即可，这个间隙即可分离定位套，将其安装在新位置。这种方法可以减少轧辊更换时间约70%~80%。比如，用标准定位套，每个道次套更换时间在10~24min，而用定位分离套，更换时间可以减少3~5min。
本设备用的是铰链联接定位套和带止口的活动垫片，铰链连接的定位套是以铰链作为定位的一种定位方式，外部加弹簧固定，从某种程度上讲，比螺栓固定更能减少装卸时间，而且该构建表面美观，非常实用。定位套是轧辊组的一部分，因此，长度公差和两端平衡度很关键。定位套不必热处理，对加工粗糙度也没有严格要求。
⑶四柱式冲床设计
㈠
钢带机冲孔一般都是由液压冲床完成的，液压冲床的有点是冲切力、行程、冲切速度容易调整，震动和噪声小。由于液压冲床运动部件很少，因此它不宜过载，也不宜太多的维护。但是长久以来，速度的限制是液压冲床的最大缺点。为此，我们在本设备中设计了四柱式下曲柄冲床。该冲床结构简单，价格低廉，是冷弯件冲孔的使用设备。这种机床样式如图2所示：
利用电机来驱动飞轮，飞轮通过转键式离合器联结
曲轴支撑在底座上，通过中部连杆，曲轴驱动曲带
动底板上下运动，曲柄的偏心大小决定了行程的大小
离合器系统控制滑块行程次数，该冲床切力
冲压速度50~60次／分钟。一般小型机械冲床只有两根立柱，但为了安全，能承载更大的机械力，故设计了四柱冲床。
㈡
冲切力的计算，用于平刃口冲载工件在理论上讲等于材料的横切面积与材料的剪切强度的乘积：P=πdtτ
公式中P—力（kw）
d—冲载件的直径（mm）
τ—材料的抗剪切强度（MPa）
钢带冲孔Φ34mm，厚度5mm，低碳钢抗剪强度415Mpa
P=πdtτ=3.14×34×5×415=22.15t
所需冲切力会岁某些因素增减。如模具的钝化，或间隙的加大，都能使力度增大。通过以上的预算就能达到初步的估计。
㈢
钢带剪的计算
为了减小剪切力，剪床设计为斜刃剪切，斜度为3°
P=0.5τ
公式中t—剪切件厚度。
τ—材料抗剪强度Mpa。
—剪切斜度一般在2°～5°之间。
故P=0.5τ=0.5××4.5×=10.5t，因为双刃是10.5×2=21t，
故所需冲切力为21t。
该产品是冷弯技术在煤矿机械中使用的理想产品，其主要特点是：
⑴结构紧凑，制造工艺简单；
⑵自动化程度高；
⑶本设备采用机械冲孔后，生产效率大幅度提高；
⑷操作方便，运行安全可靠；
⑸设备组装出厂、运输、安装方便，安装周期短。
四、结束语
该设备经安装，测试后运行良好，各项参数均符合设计和标准要求，运行平稳可靠，不论从刚度和强度上都能满足生产的要求。
附：
关键词：电机矢量控制；永磁同步电机；电流采样；数字滤波
引言
20世纪70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制电机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对电机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制电机转矩的目的。
在交流电机矢量控制策略中，相电流采样性能是一个重要的指标。在对成本要求高的应用场合，如何低成本地获得好的电流采样性能成为关键问题。
电流检测通常有以下几种方式：（1）电阻采样；（2）霍尔电流传感器；（3）电流互感器。电阻采样通过测量电阻上的压降来计算电流大小，适合于被测电流较小的场合。霍尔电流传感器测量精度高、线性度好、响应快、使用简单，但价格比较昂贵。电流互感器体积较大，造价昂贵，适合于被测电流大的场合。对于小功率的伺服驱动器适合采用电阻采样方式，文章以双电阻电流采样方式[1]展开分析。
1 双电阻相电流的采样原理
双电阻采样方式的典型电路如图1所示，微处理器对某两相电流通过采样电阻进行采样，再根据iu、iv、iw的矢量和为零，即：iu+iv+iw=0的理论推算出第三相电流的值。从采样电阻上获取的电压信号，经过电压偏置和放大[2]后，输入到微处理器的A/D单元。双电阻采样的逻辑如图2所示，电流采样时刻是在三相上桥臂都截止的时刻进行的，因为只有在这个时刻才能保证采样电阻上均有反映该相电流的电流流过，只是此时可能采样得到的电流是续流电流，不过续流电流也可以真实的反映相电流的值。由此可见，双电阻采样方法也可以实现三相定子电流的重构。
根据以上分析，双电阻采样方法可以实现三相定子电流的重构，不过由图2可见该方案也存在电流采样盲区问题，就是当电流采样相为电压最大相时，如果该相占空比比较高的时候，电流可采样的区间（电压最大相下桥臂开通区间）就变得狭窄，考虑到IGBT刚切换时会有比较大的电流震荡的问题，使得电流采样误差比较大。目前解决的办法是限制电压最大占空比，通用限制在95%以下。这里采样电阻的选取很关键，负载一定时，如果采样电阻的阻值小，则压降小，在电机回路中不会产生很大的影响；如果采样电阻的阻值过大，会引起电压损耗，减小能量效率，且较大的阻值还会使负载电压发生偏移，产生电磁干扰，产生系统对噪声敏感等问题；此外选取采样电阻时，还要考虑电阻的稳定性能和阻值误差[3]。
2 相电流的滤波
由于永磁同步电机的宽范围调速及高速特性，在电机设计时不易获得理想的正弦气隙磁场[4]，同时电力电子装置的非线性特性，导致在系统控制时采样的相电流含有不规则的高次谐波和随机干扰。再加上电流采样电路的稳定性及A/D转换单元偏差的存在，更是加大了实际采样到的电流波动。另外，在系统电路中采用的开关电源、大功率电磁铁等电路，可能还会引起很大干扰。
可见，永磁同步电动机相电流中，含有各种高次、随机的谐波。其中包含PWM斩波引起的高频谐波，有因电机非正弦反电势引起的低次谐波，还有电力电子线路因干扰出现的随机脉冲。因此，在系统控制中，需要采用不同的硬件和数字滤波方法。硬件滤波是在电流采样电路上增加LC滤波电路，用于去除逆变器的功率开关斩波引起的干扰。软件滤波用于去除随时脉冲干扰和由低次谐波引起的噪声。
采用550W伺服驱动器（载波频率16KHz），配4极15槽永磁同步电机进行测试。在3500rpm轻负载下，用示波器分时测得U、V相电流如图3所示，相电流波形除了由于斩波引起的高次谐波外，还由于电机反电势、齿槽等影响，使相电流呈现的不是正弦波。
从处理器A/D转换后，获取的相电流数值如图4所示，相电流又增加了由于A/D电路引起的随机电流尖峰。
2.1 程序判断滤波
对于随机电流尖峰，通常采用限幅滤波法或限速滤波法[5]来实现消除。电机相电流是个动态的信号，既要考虑采样值的实时性，又要顾及采样值的连续性。文章实际采用如下滤波算法：设顺序采样时刻t1，t2，t3的采样值分别为Y（1），Y（2），Y（3），ΔY1和ΔY2为根据现场情况确定的门限值，其中ΔY1
采用程序判断滤波后，消除了随机的电流尖峰，如图5所示。
2.2 算术平均值法
图5所示的相电流波形中还存在着低次谐波，由于它在时间域的频率是不确定的，这里采用平均值滤波法[7]来处理，具体算法如式（2）所示。
算术平均值法对信号的平滑滤波程度完全取决于n。
当n较大时，平滑度高，但灵敏度低，即外界信号的变化对测量计算结果Y的影响小；当n较小时，平滑度低，但灵敏度高。电机相电流是个动态的信号，应视具体情况选取n。采用算术平均值法滤波后，消除了图5波形中的大部分低次谐波，如图6所示。经过两次滤波后，相电流的波形得到了显著的优化。
3 系统的实验结果
采用上述550W伺服驱动器和电机，在测功机上进行相电流滤波前后的对比测试，结果如下：（1）电机3500rpm恒速运行，测功机不加载时：控制器输入功率由滤波前的73.47W下降到滤波后的55.01W。（2）电机3500rpm恒速运行，测功机加1.3Nm扭矩进行定点测试时：控制器的效率由滤波前的81.35%上升到滤波后的82.51%。
由上述结果可以看出，采用了相电流滤波的伺服系统，减少了功耗，提升了系统的效率。
4 结束语
由以上分析及实验结果可以看出，在采用双电阻相电流采样的伺服控制系统中，通过复合数字滤波方法能够将由PWM斩波引起的高频谐波、电机非正弦反电势引起的低次谐波、电力电子线路因干扰出现的随机脉冲等因素引起的相电流噪声得到有效的抑制，提高了电机运行的平稳性，有效改善了系统的效率。
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【Abstract】The stable operation of tobacco stem compressor affects the quality of the on-line stem silk. Combined with the author's practical experience， paper analyzes the measures for reducing the frequency of tobacco stem compressor’s fault， in order to reduce the number of failures， promote the use of tobacco stem compressor and made outstanding contributions to the modernization of our country.
【关键词】压梗机；故障次数；降低
【Keywords】 tobacco stem compressor； failure number； reduce
【中图分类号】TP271+.4 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）06-0177-02
1 引言
烟梗通过上游设备进料振槽进入隧道式增温增湿设备，然后经过压梗段的进料振槽送入压梗机内。烟梗在压梗机料仓内受到两个轧辊压制作用后，通过压梗段的出料振槽送入下游切梗丝工序段。 压梗机是制丝车间梗线的重要设备之一，主要通过轧辊压制烟梗，从而达到烟梗内部组织疏松的目的。压梗机运行稳定不仅影响梗线的连续生产，对梗丝质量的提升也有着重要作用[1]。
2 现状调查
小组成员对压梗机2015年4月至6月的梗线设备故障进行统计，统计结果如下表1。可以发现压梗机占梗线设备故障次数的62.2%。
3 目标确定
目标依据分析：
根据小组对2015年4月至6月压梗机故障的统计，其月均故障次数为7.7次。其中馈电器过流和料位检测孔堵塞故障，月均为6.3次。
若能杜绝馈电器过流和料位检测孔堵塞故障，则压梗机故障次数可降为7.7-6.3=1.4次。
4 要因分析
小组成员通过头脑风暴法对轧辊电机馈电器过流原因进行分析，并绘制关联图，确定其目标因素为以下几个方面：馈电器额定电流与电机额定电流不匹配，接线端子松动，轧辊电机三相内阻不相等，馈电器输出端到电机端子线路闪断，轧辊压梗宽度过小，轧辊机械传动机构异常，料位检测装置失效，金属探测仪剔除带金属物料功能失效，洗梗工序未能将硬石物质剔除，进料控制程序设计不合理。以下为要因确认的部分内容：
洗梗工序未能将硬石等物质剔除：
①洗梗工序物料中含的石头等硬质物一般是由投料烟梗中带来的，物料与硬石分离工作原理为烟梗进入水槽后，在水流作用下漂浮在料液表面，而如硬石等物质会沉入水槽槽底，不会随物料进入网带而进入下一工序。
②通过跟踪5批次投料，未发现洗梗工序出料中含有硬石等物质。
结论：非要因。
进料控制程序设计不合理：
①联动生产过程中，当下一工序（切梗丝工序）料满时压梗段暂停供料，但隧道式增温增湿设备继续运行（在联动条件下，一直运行），继续向压梗段进料振槽供料，造成进料振槽上烟梗堆积。
②当下一工序需要继续供料时，进料振槽上大量烟梗进入压梗机料仓。
结论：要因。
5 制定对策
方案一：
下一工序料满要求停止进料时，隧道式增温增湿设备与压梗段设备立刻暂停供料。
①确定隧道式增温增湿设备控制程序中压梗段运行信号；
②将压梗段运行信号作为隧道式增温增湿设备运行信号的条件之一；
③调试并完善程序；
④跟踪生产情况。
方案二：
下一工序料满要求停止进料时，隧道式增温增湿设备与压梗段设备延时后暂停供料。
①确定排空隧道式增温增湿设备槽体内物料所需时间；
②修改隧道式增温增湿设备程序，增加隧道式增温增湿设备延时后暂停供料功能，确定最佳延时时间；
③修改压梗段程序，将隧道式增温增湿设备延时后暂停时间作为压梗段延时暂停时间；
④跟踪生产情况。
6 对策实施
针对方案2的对策实施内容：
确定排空隧道式增温增湿设备槽体内物料所需时间；跟踪统计，排空隧道式增温增湿设备内物料所需时间一般为4-7秒。修改隧道式增卦鍪设备程序，增加隧道式增温增湿设备延时后暂停供料功能，确定最佳延时时间；增加延时功能，将延时时间设置为3s、 4s、 5s、 6s、 7s，进行跟踪统计。最终我们将延时时间设置为5s。修改压梗段程序，将隧道式增温增湿设备延时后暂停时间作为压梗段延时暂停时间。
方案一与方案二均能够实现压梗段设备与隧道式增温增湿设备的同步运行和停止。但是在生产过程中发现，实施方案一后，停留在隧道式增温增湿设备槽体内的烟梗由于受槽体内温湿度的影响，水分相对较高，影响下一工序的生产，当暂停供料时间较长时，影响尤为明显。
7 效果检查
8 巩固措施
①将本次优化后的程序提交车间存档，并把相关资料纳入标准化管理；
②组织机电人员及操作人员对优化后的压梗机及隧道式增温增湿设备的控制原理进行培训；
③加强机电人员及操作人员的点检、巡检工作；
④继续跟踪压梗机工作情况。统计2015年12月至2016年2月，压梗机故障次数，月平均故障次数为0.7次。
【关键词】嵌入式CortexTM-M3 LM3S811 温度检测
豆浆是现代科学公认的营养品，随着家庭生活条件的改善、生活水平的提高以及出于对食品安全的考虑，富含植物性蛋白的豆浆正以无可阻挡的魅力走进千家万户，本论文即采用 嵌入式单片机设计的一款豆浆机。
1 LM3S811单片机介绍
TI公司的Stellaris系列的单片机，能够使用户以传统的8位和16位器件的价位来享受32位的性能。该系列单片机是针对工业应用方案而设计的，包括远程监控、电子售货机、测试和测量设备、网络设备和交换机、工厂自动化、建筑控制、运动控制、医疗器械、以及火警安防等。
LM3S811单片机的优势还在于能够方便的运用多种ARM的开发工具和片上系统（SoC）的底层IP应用方案，能够满足各种需求。另外，该单片机使用了兼容ARM的Thumb?指令集的Thumb2指令集来减少存储容量的需求，并以此达到降低成本的目的。因此，本设计采用LM3S811单片机作为控制芯片。
2 豆浆机工作流程与硬件设计
2.1 豆浆机工作流程
正常上电后按豆浆按钮，蜂鸣器“嘀”一声，指示灯亮。
（1）延时2秒、随后加热到80℃，打豆10秒后停5秒。
（2）自动加热挂泡，停止加热10秒。
（2）打豆10秒，停10秒如此循环6次。
（3）加热到挂泡，如此循环3次。
（4）打豆10秒，停6秒如此循环6次。
（5）加热到挂泡，如此循环6次。
完成后蜂鸣器提示音1秒一声，一分钟后转至每间隔10秒蜂鸣器“嘀”一声提示音，表示工作进程结束。
2.2 豆浆机硬件电路设计
全自动豆浆机硬件电路包括温度传感器电路、单片机最小系统以及输出控制电路。
由于单片机内部有上拉电阻，所以按钮电路没有连接上拉电阻；用单片机引脚直接控制继电器的方式驱动电加热器与电机；温度传感器采用热敏电阻KTY81-110，采用电阻串联分压法直接将热敏电阻两端的电压输入到单片机LM3S811的ADC中；采用变压器降压、整流、滤波后，经过3.3V稳压器1117（3.3V）输出，为豆浆机提供电源。通过这些电路设计，能够实现全自动豆浆机系统。
3 基于LM3S811单片机的豆浆控制电路机程序框架
本设计为全自动豆浆机，采用状态机描述进行编程。按照状态机描述豆浆机不同得工作状态，程序由C语言写出，主程序由单片机初始化、温度传感器初始化、键盘初始化等等，程序框架如下：
include " LM3S811.h"
定义数码管译码数组；
定义数码管位选数组；
定义LED灯数组；
定义保存在FLASH中数据的数组；
定义定时标记变量；
定义其他全局数组与变量； //例如定时变量dsbl等
函数原型声明；
void main（void）
{
定时器0初始化； //实现时间标记
定时器1初始化； //对定时变量定时
引脚初始化； //按钮、水位电极、ADC、继电器等引脚初始化
ADC初始化；
其他初始化语句；
while（1）
{
//按键处理语句；
{
功能选择等按钮语句； //按钮变量anbl随按下按钮不同而不同
豆浆按钮按下时，anbl=1； //对应指示灯亮，表示工作状态
烧水按钮按下时，anbl=2；
搅拌按钮按下时，anbl=3；
若没有按钮按下，anbl=4；
需要按钮抬起判断语句；
}
//低水位电极、防溢出电极、温度检测
if（sample_time= =1）
{
检测水位电极； //设置低水位标志，若是低水位，低水位标志为1
检测防溢出电极； //设置防溢出标志，若是溢出，防溢出标志为1
ADC转换温度值、数字滤波语句，转换成温度值。
sample_time= =0；
}
//状态机
if （state_time= =1）
{
状态机语句；
state_time=0；
按钮变量=0
}
//输出语句：
4 结论
TI公司的Stellaris系列的单片机，LM3S811单片机与Stellaris系列的所有成员是代码兼容的，这为用户提供了灵活性，能够适应各种精确的需求，必将得到越来越广泛的应用。
参考文献
[1]都业弘.我国大豆磨{行业现状及发展[J].食品科学，1999（02）：28-29.
[2]李延鹏.ARM嵌入式系统开发与应用完全手册[M].北京：中国铁道出版社，2013.
通讯作者简介
周立平（1979-），男，现为中国电子科技集团第二研究所工程师。研究方向为自动控制。
关键词：永磁同步电动机；应用特性；研究
引言
稀土永磁电动机具有高效节能的显著优点，应用范围正日益遍及国防、航空航天、工农业生产和日常生活的诸多领域，发展潜力巨大。相较于电励磁电动机，稀土永磁电动机结构特殊且种类多样，传统的设计理论和分析方法已难以适应高性能电机研发的要求，需要综合运用多学科理论和现代设计手段，进行创新研究。传统设计模式得到的产品，在工况相对固定的应用场合，能够表显出良好的技术性能，但在永磁同步电动机实际运用的过程中，其振动与噪声始终没有得到有效解决，甚至会对其实际运行的稳定性产生不利的影响。为此，针对永磁同步电动机设计当中的关键技术研究十分有必要，同样也逐渐成为国民经济发展的关键增长点。因此，本文在电机和电磁场理论的基础上，结合实际工程应用问题，对永磁同步电动机的工作工程中的振动和噪声问题进行实验分析研究，并提出具体解决改善措施。论文的工作主要集中在以下几个方面：（1）测试装置与系统的实验，选择11kW的永磁同步电动机，对其振动和噪声的特性进行测试。其中，将非金属环合理安装于9000A的涡流传感器之上，随后，同样将其安装在轴承端盖的位置，进而对转子动态特性展开全面测试。（2）永磁同步电动机振动与噪声信号的分析，通过对永磁同步电动机振动和噪声信号的测试与分析，当电动机处于额定负载的情况下，其振动信号呈现出一簇脉冲，其电流信号也有所改变，并非正常的正弦时域波形。（3）对噪声频谱的分析，当11kW永磁同步电动机处于空载状态时，根据声压级频谱的内容可以发现，其中存在两个峰值。而当11kW永磁同步电动机处于额定负载的状态下，根据声压级频谱内容可以发现，存在三个峰值。而通过噪声频谱与振动频谱的对比和比较，可以发现对于永磁同步电动机噪声产生影响的因素中，轴承振动并非主要矛盾。通过对空载以及额定负载条件下的声压级频谱对比与比较可以发现，峰值多出一，而具体的原因就是受负载增加的影响，导致电流与功角随之提高，进而生成了频率成分。
以下是详细实验过程：
1 永磁同步电动机应用特性的实验分析――以振动与噪声为实验对象
1.1 测试装置与系统的实验
选择11kW的永磁同步电动机，对其振动和噪声的特性进行测试。其中，将非金属环合理安装于9000A的涡流传感器之上，随后，同样将其安装在轴承端盖的位置，进而对转子动态特性展开全面测试。
1.2 永磁同步电动机振动与噪声信号的分析
通过对永磁同步电动机振动和噪声信号的测试与分析，当电动机处于额定负载的情况下，其振动信号呈现出一簇脉冲，其电流信号也有所改变，并非正常的正弦时域波形[1]。
1.3 对噪声频谱的分析
当11kW永磁同步电动机处于空载状态时，根据声压级频谱的内容可以发现，其中存在两个峰值。而当11kW永磁同步电动机处于额定负载的状态下，根据声压级频谱内容可以发现，存在三个峰值。而通过噪声频谱与振动频谱的对比和比较，可以发现对于永磁同步电动机噪声产生影响的因素中，轴承振动并非主要矛盾。通过对空载以及额定负载条件下的声压级频谱对比与比较可以发现，峰值多出一个，而具体的原因就是受负载增加的影响，导致电流与功角随之提高，进而生成了频率成分。
2 改善永磁同步电动机应用特性的具体措施
2.1 有效降低力波
第一，绕组选择要科学。在选择定子绕组的过程中，最好选择谐波磁动势不高的，像是正弦绕组，能够有效地降低噪声。第二，将定子槽与转子槽的开口宽度减小。通过半闭口槽亦或是闭口槽能够使气隙磁导谐波有效降低。与此同时，为了能够实现转矩脉动的降低，就需要采用槽开口宽度增大的方式。第三，气隙磁通密度适当减少。因为径向力和气隙磁密平方呈现出正比例关系，而振幅和径向力同样呈正相关关系。除此之外，升功率和振幅平方近似呈正比例的关系[2]。在这种情况下，磁通的密度如果相对较高，那么不仅只是声功率随之提高，同样还会影响系统运转的效果，分叉与混沌现象的发生几率会更高。然而，一旦减小气隙磁密，还会使电动机的自重增加。在这种情况下，应当综合考虑多种因素来进行设计。
2.2 磁场应对称
在永磁同步电动机实际运行的过程中，如果转子偏心很容易引起低阶径向力，导致电动机自身的噪声不断增加[3]。在这种情况下，不仅要对加工工艺与装配工艺进行合理地控制，同样采取定子并联绕组的方式，也能够避免因转子不同心而带来的噪声，这样就能够确保各级磁通处于一致状态，有效地规避了磁拉力出现的不平衡性，使得振动与噪声的产生几率下降。
2.3 斜槽与斜极的控制
对于永磁同步电动机来说，将其定子铁心以斜槽的形式制作出来，能够确保径向力波始终沿着电动机的长度方向轴线来移动[4]。这样一来，其沿着轴线方向的平均径向力就会随之下降，同时，附加转矩以及噪声也会随之降低，然而，实际的附加损耗却并不会下降。
2.4 定子动态振幅与声振幅的合理减少
第一，要科学增加阻尼。可以在永磁同步电动机的定子铁心以及机座中适当地涂上阻尼材料，与此同时，使用清漆亦或是环氧树脂，实现定子叠片的有效粘结[5]。基于此，应当对定子铁心以及机座间存在的间隙进行及时填充，这样也能够使电动机阻尼不断增加。第二，声辐射效率的减少。在对永磁同步电动机声辐射功率进行计算的过程中，主要是相对声强辐射系数和无穷大平板声强公式相乘[6]。其中，相对声强辐射的系数和电动机的定子长径比以及振动模态阶数等存在紧密的联系。为此，在立波阶数的增加，使声强辐射系数减少，可以有效地控制噪声。
3 结束语
综上所述，永磁同步电动机在实践应用中的作用十分重要，所以，对其应用特性的研究具有重要的现实意义。电动机振动过大不仅会对运行可靠程度带来负面影响，同样还会引发噪声。因而，文章将稀土永磁同步电动机作为重点研究对象，并且以振动和噪声两个特性为例，阐述了控制这两种特性的可行性方式，以期为永磁同步电动机的正常运转提供有价值的参考依据，充分发挥其自身的功用。
参考文献
[1]皇甫宜耿，LAGHROUCHES，刘卫国，等.高阶滑模消抖控制在永磁同步电动机中的应用[J].电机与控制学报，2012，16（2）：7-11，18.
[2]姬芬竹，高峰.电动汽车驱动电机和传动系统的参数匹配[J].华南理工大学学报（自然科学版），2006（04）.
[3]王家军.速度指定位置跟踪双永磁同步电动机的反推控制[J].控制理论与应用，2015，32（2）：202-209.
[4]杨玉波，王秀和，张鑫，等.磁极偏移削弱永磁电机齿槽转矩方法[J].电工技术学报，2006（10）.
关键词：实训课程；分层次；模块化
作者简介：李自成（1970-），男，四川资阳人，成都理工大学工程技术学院自动化系，副教授。（四川?乐山?614000）
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0086-02
电气工程及其自动化专业在电气信息领域起着十分重要的作用，主要研究电能的产生、传输、转换、控制、储存和利用，同时有关电能的转换及使用的控制在该专业所占的地位也日益重要。[1，2]它和人们的日常生活及工业生产联系越来越紧密，因而发展迅速，已经成为高新技术产业的重要组成部分，并成为很多高校的一门重要学科。而成都理工大学工程技术学院在2005年成立了电气工程及其自动化专业，在专业发展过程中注重实践课程体系的建立。为了适应当今社会关于应用型人才的培养要求，加强学生的动手能力和实践技能，突出工程能力和工程素质的培养，结合电气工程及其自动化专业的人才培养方案制订了电气专业工程训练教学计划，形成了科学的电气工程实训课程体系。体系以培养学生在电机及其电力拖动技术、电力电子与电气传动技术、电气控制技术、电力系统自动化技术等方面的工程技能为基本目标，旨在提升学生在电气领域的知识应用水平和综合创新能力，构建起理论知识学习与实际技能训练、单项能力培养与综合素质提升之间的桥梁。
一、课程目标定位
课程体系反映了应用型本科对知识能力方面的要求。应用型本科同一般普通本科的培养体系是平行的，相比具有鲜明的技术应用性特征。[3]在培养规格上，应用本科培养的不是学科型、学术型、研究型人才，而是培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型人才；在培养模式上，应用本科以适应社会需要为目标，以培养技术应用能力为主线设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案，以“应用”为主旨和特征构建课程、教学内容体系，重视学生技术应用能力的培养。基于应用型本科的性质，为了加强对学生实践能力的培养，使学生尽快掌握本专业领域的技能，因此整个体系强调建立一个系统化的实训过程，通过实训，学生应该具备以下技能：
掌握电机和电力拖动技术，熟悉变压器、直流电机、交流电机的结构，通过实训熟悉电机运行原理和调速原理。
掌握电力电子与电气传动技术，熟悉各种电力电子器件的应用，能正确使用变频器，并能初步进行电机调速电路的设计和调试。
掌握电力系统自动化技术，通过实训熟悉继电保护基本原理，利用MATLAB进行潮流计算，并能进行初步的短路分析。
熟练掌握工厂电气控制、电气设计软件等开发平台和应用技术，能够进行系统控制程序设计或者利用软件进行电路的设计。
掌握电气系统或者控制程序的调试方法，能通过实际操作较好地判断出电气系统或者控制程序的缺陷，并进行改进。
为了节约成本，加快开发过程，能够用仿真软件对电路进行仿真，熟练使用各种仿真软件，包括Protel DXP等。
能熟练使用各种检测工具，具备对低压电器的认知和感性认识，熟悉每种低压电气的正确用法，能进行初步的设计，选择出满足要求的电器。
二、课程体系的构成原则
实训基于各课程各章节内容或者课程之间联系，以实训项目为主体和载体，以程序或者电路系统设计作为驱动，实现知识、技术、能力和素质的全面提高。以实训课程体系作为实训目标的基础，制订完善的实训计划体系，同时坚持了以下原则：
以就业实际需求为导向，以能力培养为核心，以学生适应就业岗位为目标，以岗位技能为重点，兼顾长远发展。
注重知识、技术、能力、素质的协调发展，使学生通过实训既巩固了所学的知识和技术又提高了应用知识、技术的能力，使素质得到升华。
以实践能力和工程训练为重点，突出技术应用能力培养，强调在应用中创新，通过解决问题综合运用所学的知识。
课程体系体现了开放性、灵活性，及时反映了新能源技术的发展以及新技术的应用。
课程体系与人才培养方案的课程体系衔接，分别针对电气技术、电力系统自动化、电力电子等方向设立实训课程。
三、分层次模块化实训教学体系的设立
电气工程及其自动化专业主要是研究电能应用的专业。近几十年来，有关电能的转换、控制在该专业所占的地位日益重要，专业名称中的“及其自动化”反映了科学技术的这种发展和变化。电气工程及其自动化专业的专业范围主要包括电工基础理论、电气装备制造和应用、电力系统运行和控制三个部分。[4，5]因此实训课程的设立也应该反映这些专业范围。首先，电工理论是电气工程的基础，主要包括电路理论和电磁场理论。这些理论是物理学中电学和磁学的发展、延伸。而电子技术、计算机硬件技术等可以看成是由电工理论的不断发展而诞生，电工理论是它们的重要基础。电气装备制造主要包括发电机、电动机、变压器等电机设备的制造，也包括开关、用电设备等电器与电气设备的制造，还包括电力电子设备的制造、各种电气控制装置、电子控制装置的制造以及电工材料、电气绝缘等内容。电气装备的应用则是指上述设备和装置的应用。电力系统主要指电力网的运行和控制、电气自动化等内容。制造和运行不可能截然分开，电气设备在制造时必须考虑其运行，如电力系统由各种电气设备组成，其良好的运行必然要依靠良好的设备。
针对专业范围，电气工程及其自动化专业工程训练在学院工程训练中心进行。训练内容划分为工程认知训练、专业技能训练和综合创新训练三个层次。由于我院从专业建立初期就注重实验室的建设。目前训练条件优良，已建有电气技术实训室、电机及拖动实验室、电力自动化及继电保护实验室、电力电子及传动控制实验室等专业实验室。同时，学院工程训练中心为进一步提升学生在电气工程领域的综合创新能力，建设了数控加工中心、基于先进控制技术的运动控制实验室和柔性制造中心，突出真实的工业应用环境，突出强化学生在系统分析、系统设计、系统开发等方面的工程训练，有利于高水平应用型人才的培养。
我院电气工程及其自动化专业课程体系设立了三个方向：电气技术方向、电力电子技术方向、电力系统及其自动化。针对不同方向和实训层次设立不同的课程。如图1所示。
首先，工程认知训练是电气工程及其自动化专业整个教学过程中一个重要的实践性环节。该环节包括生产实习等内容，使学生在生产实际或者科研中验证从课本上学到的理论知识，加深对知识的理解和认识，从而巩固所学知识并体会知识的应用价值；培养学生综合运用所学的理论知识去观察、解释并进一步尝试解决生产实际或者科研过程中发生的问题，提高分析问题与解决问题的能力；使学生了解企业的生产工序、工艺流程、管理制度，从而获得与本专业有关的实际生产知识，并扩大专业知识面；培养学生从事技术专题调查、搜集资料和进行研究的能力，并为即将进行的毕业设计和论文打下良好的基础。其后是专业技能训练，针对专业应用领域设置模块，包括电机、电力电子技术、电力系统自动化、电气传动自动控制系统、PLC、电气CAD等。而学生专业技能是一个复杂的技能系统，诸多技能之间既相互关联又相互影响，其训练途径及实施办法亦多种多样，同时必须具备整体性、科学性和互动性。因此，专业技能训练方案的制订，内容上密切结合学科和紧扣本专业的培养目标，与专业培养方案一致，注重能力的提高和知识的应用，注重开放性和拓展学生的思维空间构建与理论教学相辅相成、以能力培养为主线的技能训练方案，为专业培养方案的贯彻执行服务，以适应教育教学改革发展的需要，全面提高人才培养质量。最后是综合创新训练，为实现个性化培养提供先进的创新设计、制作的环境与条件。通过综合创新训练为学生创造一个能培养兴趣、产生好奇心的环境，使他们在这里自己动手创新制作、激发创造力。以创新思维和创新制作能力的训练为核心，充分发挥学生的自主能力和综合运用所学知识的能力，培养更多高素质、复合型、应用型人才。综合创新训练不但能够培养学生的综合素质，增强学生的工程实践能力，而且还有助于培养学生的创新精神和创新思维，起着其他课程不能替代的作用。
整个课程体系对应于工程素质训练、金工实习、电机及拖动技术实训、控制理论和控制系统实训、PLC与变频器应用技术实训、单片机技术工程训练、CAD实训、电力系统自动化实训、电力电子与电气传动实训、自控系统综合实习、调速系统综合设计、供配电系统综合设计等实训。同时为了突出应用型本科的特点，增加了“Protel DXP实用教程”和“电气工程CAD”与实训环节联系紧密的课程。实训课内容如表1所示。
通过该课程体系使学生能够初步了解机电工程的基本研究领域，具备电气基本操作技能，掌握电机及拖动系统的类型、组成和控制方法，掌握控制理论及自动控制系统的组成，具备对一般机电控制系统的安装、分析和维护技能，掌握常用电力电子器件的特性，并能根据要求设计出实用电路，掌握可编程控制器和变频器的使用方法，具有一定的电气控制系统开发能力，在本专业领域内具备一定的科学研究、科技开发和组织管理能力，具有较强的工作适应能力。
四、结论
电气工程及其自动化专业自2005年在成都理工大学成立以来，针对本学校学生的入学基础和就业的实际情况对实践方面的教学课程体系不断调整，增加了“Protel DXP实用教程”和“电气工程CAD”与实训环节联系紧密的课程，增加了综合创新训练课程，已经形成了完整、科学的实训体系。从目前的实际运行情况来看，通过实训，学生的就业率得到提高，同时学生到企业后熟悉岗位的时间缩短，得到了用人单位的好评。
参考文献：
[1]贾文超.电气工程导论[M].西安:电子科技大学出版社,2007.
[2]范瑜.电气工程概论(第1版)[M].北京:高等教育出版社,2012.
[3]钱国英,徐立清,应雄.高等教育转型与应用型本科人才培养[M].杭州:浙江大学出版社,2007.
摘要：高职院校毕业设计是一个重要的综合性实践教学环节，是培养和锻炼学生自主学习能力、实践能力、团队协作能力、工程实际应用能力以及创新能力的重要途径。通过分析高职院校毕业设计现状，结合福建船政交通职业学院机电一体化专业毕业设计教学实践，提出高职院校机电一体化专业毕业设计环节改革方法，并进行改革效果分析。
关键词：高职院校；机电一体化专业；毕业设计；教学改革
作者：曾思通
1前言
《教育部办公厅关于加强普通高等学校毕业设计（论文）工作的通知》（教高厅〔2004〕14号）指出，毕业设计实践环节是实现培养目标的重要教学环节，在培养大学生探求真理、强化社会意识、进行科学研究基本训练、提高综合实践能力与素质等方面具有不可替代的作用，是教育与生产劳动和社会实践相结合的重要体现，是培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神的重要实践环节。高职院校的毕业实践教学环节有别于一般专业课程中的实验实训实践教学，在实践内容、实践教学方式、考核方式、评价体系等各方面都没有统一的规范和标准，因而如何实施这一实践教学环节，历来是各高职院校研究和探索的重点和难点。
台湾技职教育在毕业设计特别是实务专题制作上颇有建树。2017年，笔者赴台进行为期33天的教学改革学习，深入了解了台北城市科技大学毕业设计（实务专题）的设计及制作过程，观摩了台湾科技大学、正修科技大学等电机工程系的专题成果展；再通过对大陆相关院校的调研，以及根据自身多年从事机电一体化专业毕业设计指导的经验，总结目前高职院校毕业教学环节存在的不足，并提出相应的教学改革和实践方法。
2高职院校毕业设计存在的不足
以毕业论文取代毕业设计实践环节毕业论文是为获得学位资格而撰写的学术性较强的研究论文，是衡量可否毕业及申请和授予相应学位的基本依据，要求在一定的研究方向内选择论题或课题，对相应的学术问题进行研究论证[1]。针对本科教育的毕业设计（论文）并不适合于培养高素质技术技能型人才为目标的高职教育。高职院校毕业设计环节要求体现以“职业能力培养”为主线，沿用本科院校的毕业设计（论文）模式，势必不能达到高职院校毕业设计环节的培养目标和要求。
以综合性实验报告或说明书作为毕业设计终结材料有些院校考虑到学生综合能力特别是理论水平不够，无法完成较高质量的毕业设计，于是索性放弃毕业设计环节，直接让学生提交一份综合性实验报告或说明书作为毕业设计材料。这些综合性实验报告或说明书往往又有教材、网络资料可查阅、参考，于是一部分学生有恃无恐，很少把精力放在毕业设计上，最终提交的材料质量往往让人大失所望。
以下企业实习的实习报告作为毕业设计以毕业顶岗实习报告代替毕业设计的高职院校也不在少数。通过调研和下企业检查，毕业顶岗实习也存在一定的不足，很难达到期望的效果和目标。企业鉴于自身经济效益、管理模式以及实习学生能力的考虑，往往让学生从事相对简单，重复性、专业性不高的工作。在毕业顶岗实习还不尽如人意之际，简单地让毕业生全部以实习报告顶替毕业设计，往往导致学生为完成任务而虚构实习内容或网络抄袭相关实习报告。
以实务专题形式开展毕业设计以实务专题的形式开展毕业设计是近年来一些高职院校采取的方式。实务专题是借鉴台湾技职院校各学科专业普遍推行的专题制作课程，通过专题制作过程培养学生发现问题、分析问题、解决问题能力，整合应用专业知识及综合技能，还能提升团队合作、独立思考、逻辑思维、论文撰写与口头报告等诸多能力[2]。实务专题环节主要包括：根据学生的生活、工作实际情况，收集信息、查阅资料，确定具有一定实际意义的选题；提交方案的可行性报告、实施计划、耗材清单预算、采购方案、预期成效；按计划开展实务专题制作；提交设计说明书、答辩PPT、视频；展示产品的功能等。
实务专题制作相比于传统的毕业设计（论文）具有一定的优势，取得较好的效果，但在实施过程中也逐渐暴露一些问题。目前实务专题面临的主要瓶颈有选题难度逐年增大、专题工作量差异大、考核标准不统一、教师指导工作量大、资金有限等。
毕业答辩流于形式通过广泛调研，不少高职院校存在毕业答辩不规范、流于形式，毕业设计通过率百分百甚至没有毕业答辩环节的现象。于是不少学生心存侥幸心理，简单随意应付毕业设计，在学生中产生不良影响。教师对于这样的现象难以遏制，对学生越来越没信心，最终使毕业答辩越来越流于形式，失去应有的作用。
3高职院校毕业设计理念
《教育部办公厅关于加强普通高等学校毕业设计（论文）工作的通知》（教高厅〔2004〕14号）提出，高职高专学生的毕业设计要与所学专业及岗位需求紧密结合，可以采取岗前实践和毕业综合训练等形式，由学校教师与企业的专业技术人员共同指导，结合企业的生产实际选题，确定训练内容和任务要求；时间应不少于半年；对高职高专学生要加强毕业设计环节的规范管理，加强过程监控，严格考核，采取评阅、答辩、实际操作等形式，检查和验收毕业设计成果。基于高职院校人才培养目标、高职学生的特点以及毕业设计实践教学环节的特殊性，毕业设计实践教学环节的基本理念有：以“职业能力培养”为主线，坚持以高职教育培养目标为依据，遵循“以应用为目的，以必需、够用为度”的原则，以“掌握概念、强化应用、培养技能”为重点，力图做到“降低理论要求、精选设计内容、加强基础技能训练、突出应用实践”，注重学生应用能力、创新意识、创新素质的培养。
4高职院校机电一体化专业毕业设计实践教学改革
强化毕业设计教学环节的各级管理毕业设计工作涉及学校培养目标、科研水平、教学管理、教师教学以及学生能力提升等多方面因素，在所有教学工作中占有极其重要的地位。学校应建立职责清晰的毕业设计管理体系，明确相关管理机构、系部、教研室及相关人员职责；各系部、教研室应根据自身专业特点建立毕业设计管理和实施方案，并上报相关管理机构审批。相关规章制度应包括：选题审批制度；开题报告环节，建立过程考核特别是中期检查制度；答辩资格审查制度；答辩制度等。
将技能大赛与毕业设计结合高职院校职业技能竞赛旨在培养和检验学生的动手实践能力、团队协作能力、发现问题及解决问题的能力、创新能力、安全意识等职业素养[3]。相关高职院校都在机电一体化竞赛仪器设备上做了大量投入，而很多机电一体化竞赛平台在培养学生综合职业技能、素质上可以发挥非常好的作用。
近年来，高职院校机电一体化专业省级、国家级相关的技能竞赛主要有自动化生产线的安装与调试、数控机床装调与技术改造、机械设备的安装与调试、工业机器人技术应用等。各院校的硬件设备都较为丰富，通过充分利用这些综合性硬件平台，可以为机电一体化专业学生的毕业设计提供很好的平台。通过多年的摸索，福建船政交通职业学院通过竞赛平台开展毕业设计取得较好的效果，积累了一些经验。下面以学院机电一体化专业利用自动化生产线的安装与调试技能竞赛平台开展毕业设计为例，进行说明。
福建船政交通职业学院作为福建省自动化生产线实训基地，拥有多套不同系列自动化生产线平台。为了使学生在毕业设计过程中较为系统地应用所学机电一体化专业知识，培养和提升学生的综合职业素养，在机电一体化专业毕业设计过程中，选择基于自动化生产线平台设计与实现的、学生需要完成的基本任务有：通过调研和查阅相关资料，了解自动化生产线相关背景、发展现状、发展趋势等；学习和掌握亚龙三菱335B自动化生产线平台，涉及PLC技术、传感器技术、气液动技术、变频器技术、组态技术和电机驱动等；根据生产实践案例，设计基于亚龙335B平台的仿真实践系统，自行设计自动化生产线的工作目标和控制要求；完成工作任务细节，并展示系统功能；查阅相关技术手册，整理归纳亚龙335B自动化生产线平台西门子和三菱系列的区别，最后将完成的自动化生产线控制系统相关的控制器、变频器等由三菱系统改造为西门子系列；完成毕业设计过程的设计说明书、相关视频、答辩PPT等。
将创新融入毕业设计近年来，国家高度重视科技创新，并将创新摆在国家发展全局的核心位置[4]。在国家实施知识产权强国战略的背景下，高职院校应越来越重视创新创意的教学与实践。毕业设计作为高职院校完成培养目标的重要实践教学环节，应大力提倡创新设计、创新意识，逐渐提升学校整体科技创新能力。首先应积极鼓励和引导学生在毕业设计选题时始终贯穿创新性原则；其次是允许老题新做，追求在某些环节、机构、功能上突出变化，不断提升专业专题设计的专业水平、创新意识和创新思维；最后要积极鼓励学生就毕业设计中设计并完成的机电一体化产品参加相关成果展、创新创业比赛以及申请相关专利等。
以福建船政交通职业学院经济型激光雕刻机毕业设计专题为例，该作品是机电一体化技术专业学生“机电创新专题”DIY作品。学生利用数控知识，借鉴3D打印机的相关原理，设计了激光雕刻机的机构、控制电路并编写了控制程序。激光雕刻机设计并实现后，学生利用该作品免费给广大师生在U盘、手机、纪念品等物品上雕刻姓名、图案等，取得很好的影响。该作品参加了2016年海峡两岸大学生创新创业暨两岸教育成果展并荣获一等奖，在学院首届黄炎培杯创新创业大赛中获得金奖，申请并获授权实用新型专利。
调整毕业设计时间多数院校将毕业设计安排在第六学期，难免造成毕业设计与顶岗实习、就业的冲突。根据机电一体化专业的学期教学安排以及毕业设计的特点，对毕业设计的时间安排做了调整，主要有：
1）实行导师制，在第四学期初为学生安排毕业设计导师，并于第四学期末完成选题，汇总教研室；
2）第五学期前两周完成开题报告；
3）第五学期期末完成实务制作，并开展中期检查，要求学生在中期检查前完成实物制作并展示作品功能，中期检查成绩占最终成绩的60%；
4）第六学期期末完成实务专题设计说明书、答辩PPT，参加毕业答辩。
5毕业设计改革实践成效
首先，毕业设计教学环节的改革完善了学校、系部的教学管理体系，强化了师生的质量意识。
其次，通过技能竞赛与毕业设计相结合，不仅有效利用了技能竞赛设备平台，也缓解了毕业设计选题难的局面，同时活跃了学生参加技能竞赛的氛围和热情，提升了学校技能竞赛的成绩。教育部公布的2017年全国职业院校技能大赛高职组的获奖名单，福建船政交通职业学院获奖数量达57个，位居全国第二名。
再次，学生创新能力得到培养，教师科研能力显著提高，学校的科研创新水平得到提升。在毕业设计环节大力提倡科研、创新，培养了学生的创新能力和实践能力，学生在相关竞赛中均取得优异成绩。同时，毕业设计实践教学环节丰富了教师的实践知识和实际工作经验，科研能力和学术水平都得到提高。
最后，毕业设计改革提升了学生毕业设计的水平，锻炼、培养了学生的职业素养和职业能力，也提高了企业、社会对学生和学校的认可度。
参考文献
[1]赵艳霞.高职毕业设计（论文）的现状分析与改革[J].湖北函授大学学报，2014，27(4)：104-105.
[2]张丽霞.高职院校实务专题制作的探讨与实践[J].职业教育研究，2014(6)：136-138.
