时间：2023-01-18 12:04:23
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篇控制器设计论文，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。
关键词：PCI总线接口控制器S5933甚高速红外控制器HHH（1,13）编解码
PCI（PeripheralComponentInterconnect）局部总线[1]是一种高性能、32位或64位地址数据多路复用的同步总线。它的用途是在高度集成的外设控制器件、扩展卡和处理器/存储器系统之间提供一种内部的连接机构，它规定了互连机构的协议、机械以及设备配置空间。PCI局部总线因具有极小延迟时间、支持线性突发数据传输、兼容性能以及系统能进行全自动配置等特点受到业界青睐。PCI总线规范2.1版本还定义了由32位数据总线扩充为64位总线的方法，使总线宽度扩展，并对32位和64位PCI局部总线外设做到向前和向后兼容。
目前微机之间的红外通信是基于IRDA-1.1标准的红外无线串行SIR通信，参考文献[2]给出了基于ISA总线的红外无线串行通信卡的设计及实现，该通信卡的数据速率为9.6kbps～115.2kbps，工作距离0～3m。但由于RS-232端口的最高数据速率上限为115.2kbps，不能满足IRDA-1.4规范甚高速红外VFIR16Mbps速率要求，所以使用了PCI同步总线扩展外设的方法设计甚高速红外控制器。虽然ISA总线的传输速率能满足甚高速红外控制器设计要求，但目前许多微机系统已经逐渐淘汰ISA/EISA标准总线。原因是高速微处理器和低速ISA总线之间不同步，造成扩展外设只能通过一个慢速且狭窄的瓶颈发送和接收数据，使CPU高性能受到严重影响。
1HHH（1,13）编解码
2001年5月，红外无线数据协会IRDA了红外串行物理层规范IRDA-1.4[4]；它与前期的物理层规范的主要区别在于增加甚高速红外VFIR16Mbps数据速率的编解码技术和帧结构，而其它如视角范围、发射器最小（大）光功率和接收器灵敏度等规范基于相同。红外串行物理层规范IRDA-1.4规定数据速率小于4Mbps采用RZI（归零反转）调制，最大脉冲宽度是位周期的3/16或1/4；数据速率4Mbps采用4PPM（脉冲位置调制）；数据速率16Mbps采用HHH（1,13）码。
IRDA提出的VFIR编解码技术-HHH（1,13）码是码率为2/3，（d,k）=(1,13)的RLL（run-length-limited）码；它是一种功率消耗和频带利用率相对折中的高效编码，其中参数d、k分别表示在两个''''1''''之间最小和最大的''''0''''的数目，参数d决定接收信号中有无码间干扰ISI，参数k决定接收器能否从接收序列中恢复时钟。HHH(1,13)码的带宽效率使数据通信能够选择成本很低、上升/下降时间为19ns的LED。功率效率避免了LED的热问题，它能保证1m距离范围内保持链接。1m距离16Mbps链路可达到过去4Mbps链路的驱动电流和功耗。HHH（1,13）码和4PPM码（用于4Mbps）的显著区别是HHH(1,13)码决不允许一个红外脉冲紧跟前一个红外脉冲，脉冲之间应该保持一个chip时间差。由于光电管工作区域内有少量载流子的慢辐射，使LED或光电二极光表现出拖尾效应，HHH（1,13）码能够兼容拖尾效应，从而允许在chip时间周期内脉冲的扩展。
虽然HHH（1,13）码的设计过程比较复杂，但IRDA-1.4标准已经详细给出了编译码逻辑方程和电路，所以实现起来比较容易。笔者使用AlteraMAX+plusII进行逻辑功能仿真，并用GW48EDA实验系统进行硬件伪真，验证HHH（1,13）码编译码电路设计的正确性。
2甚高速红外VFIR控制器的硬件设计
由于PCI总线规定了严格的电气特性，开发PCI总线的应用具有很大难度，因此使用AMCC（AppliedMicroCorporation）公司推出的PCI接口控制器S5933实现红外控制器PCI总线接口规范[5]。甚高速红外VFIR控制器原理框图如图1所示。选用Altera公司的FLEX10K系列现场可编程门阵列器件实现S5933与红外TX/RXFIFO、寄存器的传输控制和逻辑时序以及红外接口控制逻辑和红外收发器接口功能模块（CRC校验、编解码以及串/并转换）。甚高速红外VFIR控制器工作原理如下：首先由AMCCS5933外部非易失性串行EEPROMAT24C02下载PCI配置空间，然后主机通过直通（PassThru）寄存器数据访问方式向红外接口控制寄存器写控制命令[3]。红外接口控制逻辑根据控制命令发出控制信号，使整个红外控制器处于准备状态。当上层协议发出数据发送事件时，红外接口控制逻辑发出消息，通知主机启动S5933总线主控读操作，把上层数据写到外部红外TXFIFO数据缓冲器；同时红外接口控制逻辑根据TXFIFO状态把TXFIFO的数据发送到红外收发器接口，进行锁存、并/串转换、CRC校验和编码，最后通过VFIR收发器发送数据。同理VFIR收发器接收到的数据经过译码、CRC校验、串/并转换和锁存，写入RXFIFO数据缓冲器。红外接口控制逻辑触发上层协议发出数据接收事件接收数据，主机启动S5933总线主控写操作向上层协议递交数据，数据传输完成上层协议发回消息，通知数据接收完成。下面重点分析S5933与红外TX/RXFIFO、红外寄存器组访问控制逻辑以及红外接口控制逻辑和红外接发器接口功能。
2.1红外TX/RXFIFO与红外控制寄存器组控制逻辑
AMCCS5933支持3个物理总线接口：PCI总线接口、扩充总线接口和非易失性EEPROM总线接口。非易失性EEPROM用于映射PCI的配置空间及设备BIOS的初始化；扩充总线可以与外设设备互连。主机和外设之间可以利用S5933的邮箱寄存器、FIFO寄存器、直通寄存器（Pass-Thru）数据传输方式双向传输数据。
红外寄存器组包括红外接口控制寄存器和状态寄存器。本文中甚高速红外控制利用S5933直通寄存器单周期数据传送向红外接口控制寄存器写控制字，由Pass-Thru逻辑控制电路把地址和数据分离开，直通地址寄存器（APTA）经374锁存并译码，选通红外接口控制寄存器，同时把直通数据寄存器（PTDA）的低字写入红外控制器；该接口控制寄存器的数据宽度为16位，包括红外控制器始能、工作模式（UART、SIR、MIR、FIR、VFIR）的设置，接收或发送数据的选择以及满足SIR模式下多波特率的分频数。红外接口控制寄存器结构定义如图2。
同理使用直通寄存器方式获取红外接口状态寄存器的状态。红外接口状态寄存器结构定义如图3。
为满足高速数据传输，利用S5933FIFO寄存器总线主控方式下的同步猝发（Burst）操作（DMA传送）完成主机与红外TX/RXFIFO的数据传输。PCI接口首先初始化S5933作为总线主控设备，然后由PCI接口向主控读/写地址寄存器（MRAR/MWAR）写入要访问的PCI存储空间地址，向主控读/写计数器（MRTC/MWTC）写入要传输的字节数。S5933提供了4个专用引脚RDFIFO#、WRFIFO#、RDEMPY#和WREULL#控制内部FIFO与外部FIFO的数据传输接口逻辑。接收/发送FIFO的数据宽度都是32位，分别由4片8位数据总线的IDT72220FFO数据位扩展实现。该FIFO既为PCI接口提供数据缓冲，又为红外收发器接口提供访问数据。S5933与红外TX/RXFIFO、红外寄存器组的数据访问控制逻辑如图4。
2.2红外接口控制逻辑
根据红外接口控制寄存器控制字，红外接口控制逻辑实现外部RX/TXFIFO与红外收发器接口之间的数据传输和逻辑时序。它的工作原理如下：根据控制字，首先启动红外收发器接口CRC校验、编解码器和可编程时钟（RX/TXFIFO读/写时钟RCLK、WCLK和编解码时钟fclock），然后根据控制字的TX/RX位决定是接收还是发送数据。发送数据时，TXFIFO缓冲器不为空，TXFIFO的EF信号就触发红外接口控制逻辑发TXFIFO读操作信号ENR#，读取TXFIFO的数据（数据宽度32位）传给红外收发器接口进行CRC校验、编码以及并/串转换。同理当甚高速红外控制器接收数据时，红外收发器接收到的数据经过译码、串/并转换（数据宽度32位），然后触发红外接口控制逻辑发出红外接收FIFO的写操作信号ENW#，把接收数据写入红外接收FIFO。当RXFIFO写满后，触发控制逻辑发出S5933FIFO写信号WRFIFO#，上层协议启动PCI接口初始化S5933为同步主控写操作实现红外接收FIFO到主机内存的数据传畀。另外红外接口逻辑还实现红外接口状态寄存器状态的配置，以方便上层协议了解红外控制器工作状态。
2.3红外收发器接口
红外收发器接口的设计与实现是红外控制器成功的关键。该接口需要实现各种工作模式（SIR、MIR、FIR、VFIR）的编解码器和硬件CRC校验、设计比较复杂。编码器前、译码器后，数据都要进行硬件CRC校验实现差错控制。SIR模式采用RZI（归零反转）编码，信号为高电平，调制为低电平；信号为低电平，调制为高电平脉冲，最大脉冲宽度是位周期的3/16。MIR模式也采用RZI（归零反转）编码，但最大脉冲宽度是位周期的1/4。FIR模式采用4PPM（脉冲位置调制）调制，它的原理是被编码的二进制数据流每两位组合成一个数据码元组（DBP），其占用时间Dt=500ns，再将该数据码元组（DBP）分为4个125ns的时隙（chip），根据码元组的状态，在不同的时隙放置单脉冲。由于PPM通信依赖信号光脉冲在时间上的位置传输信息，所以解调时先保证收发双方时隙同步、帧同步，然后根据脉冲在500ns周期中的位置解调出发送数据。考虑到红外收发器通信距离突然变化引发脉冲宽度扩展，发生码间干扰，导致译码出错，因此根据HiroshiUno提出的新算法[7]简化4PPM译码过程，并通过实验验证该算法比最大似然译码算法结构更简单，功耗更低，而且更容易实现。
VFIR模式采用HHH（1，13）编解码技术。编码器原理：为了正确实现编码，要求在计算内部码字C=(c1,c2,c3)之前，在nT(T表示一个chip时间)时刻到达编码器输入端的输入数据码元组d=(d1,d2)经过3个编码周期（每个编码周期是3T）的延时后进行逻辑计算，得到下一状态矢量值N=(s1,s2,s3)，即与输入数据有关的N出现在（n+9T）时刻；再经过一个编码周期，即（n+12T）时刻，状态N赋给内部状态矢量S=(s1,s2,s3)，同时计算与输入数据码元组d=(d1,d2)有关的内部码字矢量C=(c1,c2,c3)，再经过一个编码周期，内部码字C赋给输出码字矢量Y=(y1,y2,y3)。由此可见16Mbps的数据速率经过编码器变为24Mchip/s编码速率，整个编码过程延时5个编码周期即15个chip。注意编码器初始状态S应设置为（1，0，0）。译码器原理：输入数据R=(r1,r2,r3)经过锁存器延时得到矢量Y4=(y10,y11,y12)，对Y4进行不同的延时得到Y3、Y2及Y1。这里矢量Yi是Y4的4-I次延时（由锁存器实现延时）；对Y4进行或非运算得到Zd，再将Zd进行不同的延时得到Zc和Zb。这里Zc、Zb、Zd是变量，然后将Y4、Y3、Y2、Y1、Zb、Zc、Zd进行逻辑运算、延时分别得到矢量X1=(x1,x2)、X2=(x3,x4)、X3=(x5,x6)；最后将x1、x2经过锁存器得到译码器输出矢量值U=(u1,u2)。整个译码过程延时4个周期即12个chip。可见HHH（1,13）编译码电路比较简单，利用FPGA基于门级描述即可实现，但必须注意锁存器时钟fclock=1/3fchip。VFIR模式增加线性反馈移位寄存器（LFSR）实现加扰和解扰功能提高系统性能，减少误码。
图4S5933与红外接收/发送FIFO，红外寄存器组数据访问控制逻辑图
3甚高速红外VFIR控制器的软件设计
论文关键词：MATLAB，BP神经网络，污水处理，溶解氧
0、引言
近年来，环境污染日益严重，淡水资源日益匮乏，如何将污水处理后排放或加以利用，已经成为世界各国政府关注的大事。活性污泥法是目前大多数城市污水生活处理厂广泛采用的污水处理工艺，其基本流程包括粗格栅及提升泵房、细格栅及沉砂池、配水计量井、CASS反应池、计量井、接触消毒池等，处理工艺图如图1所示。在曝气作用下机电一体化论文，CASS反应池中的污水得到足够的溶解氧并使存活在活性污泥上的微生物分解可溶性有机物，经过一系列的生化反应，使污水得到净化[1]。
图1 污水处理工艺图
1、控制策略分析与控制器设计
1.1 控制策略分析
CASS反应池中溶解氧浓度的高低直接影响着有机物的去除效率，也就相应的影响了出水水质。如果溶解氧浓度过低，供氧不足，会使微生物代谢活动受影响，微生物净化功能降低，使生化反应不够充分，出水水质达不到标准；如果溶解氧浓度过高，氧的转移效率降低，动力费用增加。曝气池中影响溶解氧浓度的因素众多，主要有进水水质化验值(BOD，COD，TP，TN机电一体化论文，SS)和进水流量等免费论文。所以，在污水处理过程中不同工况下都能够对溶解氧浓度进行快速有效的控制，对整个污水处理过程具有重大的现实意义[2]。
由于对溶解氧浓度的控制是一个大时滞、非线性、多变量的系统，溶解氧浓度数学模型难以建立，所以对溶解氧浓度的传统控制方式存在着控制精度不够高，实时性不够好等缺点。基于规则的传统模糊控制虽取得了比传统PID控制方法好的控制效果，但是，由于缺乏自学习能力，不能在线调整控制规则，自适应能力差，使系统的鲁棒性受到限制。神经网络控制是将神经网络在相应的控制系统结构中作为控制器或辨识器，由于神经网络是从微观结构与功能上通过对人脑神经系统的模拟而建立起来的一类模型，具有模拟人的部分智能的特性，使神经控制能对变化的环境具有自适应性，且成为基本上不依赖于数学模型的一类控制机电一体化论文，所以它在控制系统中的应用具有多样性和灵活性。
1.2 BP网络控制器设计
BP网络是一种多层前馈神经网络，由输入层、隐含层和输出层组成。层与层之间采用全互连方式，同一层之间不存在相互连接，隐含层可以有一个或多个[3]。构造一个BP网络需要确定其处理单元――神经元的特性和网络拓扑结构。神经元是神经网络最基本的处理单元，隐含层中的神经元采用S型变换函数，输出层的神经元可采用S型或线性变换函数。图2所示即为一个典型的三层BP网络结构。
图2 典型三层BP网络结构
设上图BP网络输入层有M个节点，输出层有L个节点，而且隐含层只有一层，具有N个节点。一般情况下N>M>L。设输入层神经节点的输出为ai（i=1，2，……，M）；隐含层节点的输出为aj（j=1，2，……，N）；输出层神经节点的输出为yk（k=1机电一体化论文，2，……，L）；神经网络的输出向量为ym；期望输出向量为yp免费论文。则：
（1）输入层第i个节点的输入为
式中xi（i=1,2，……，M）为网络的输入，θi为第i个节点的阈值。
（2）隐含层的第j个节点输入为
式中wij和θj分别为隐含层的权值和第j个节点的阈值。
（3）输出层第k个节点的输入为
1.3 BP网络学习算法的步骤
（1）初始化：置所有的加权系数为最小的随机数。
（2）提供训练集：给出顺序赋值的输入向量和期望的输出向量。
（3）基数按实际输出：计算隐含层和输出层各神经元的输出。
（4）计算期望值与实际输出的误差。
（5）调整输出层的加权系数。
（6）调整隐含层的加权系数。
（7）返回步骤（3），直到误差满足要求为止。
2、BP网络控制器的MATLAB实现
2.1 BP网络模型的建立与训练
由于待处理的污水组成成分复杂，对溶解氧浓度的影响并不是一两个因素，根据污水的主要污染物组成的特点，我们选取了最具代表性和普遍意义，具有关键控制作用的几个进水参数，即选取进水的BOD5、COD、SS、TN、TP以及进水流量作为输入层的输入节点，输出节点即为溶解氧浓度。
通常隐含层的数目及隐含层神经元数目决定着神经网络的运算速度、存储空间和收敛性质。太多或太少的隐含层都会导致神经网络的收敛性变差，这是因为过少的隐含层处理单元数目不足以反映输入变量间的交互作用，因而误差较大机电一体化论文，而数目过多，虽然可以达到更小的误差值，但因网络较复杂，从而收敛较慢[6]免费论文。有研究表明，当隐含层为1―2层时，网络的收敛性最佳。本系统采用1层隐含层。
首先确定BP网络训练的样本数据，本文对BP神经网络控制器进行训练和检验的数据，是采用某污水处理厂一个月中每天中午十二点的采样数据，其中5号、10号、15号、20号、25号、30号这6天的数据进行验证网络的输出，其它24天的数据进行对神经网络的训练。
其次建立网络并对网络进行训练。首先将训练数据和检测数据导入到工作空间，生成p1和t向量用来训练网络；生成p2向量和test_target向量，用来通过仿真检测网络的性能。然后通过命令生成一个隐含层包含5个神经元，输出层包含1个神经元的BP网络；第一层传递函数是tansig()，第二层传递函数是线性的，训练函数选取为traingd()。设置好训练次数、误差精度、学习率等参数机电一体化论文，开始训练网络。MATLAB中部分程序代码如下所示：
net = newff(minmax(p1),[5,1],{‘tansig’,’purelin’},’traingd’);%生成一个BP网络
net.trainParam.show= 20; %每隔20次显示一次
net.trainParam.lr= 0.01; %学习率设为0.01
net.trainParam.mc= 0.9; %动量因子设为0.9
net.trainParam.epochs= 100; %最大训练次数设为100
net.trainParam.goal= 1e-2; %训练要求精度设为0.01
[net,tr] = train(net,p1,t); %开始训练网络
网络训练过程如图3所示，从图中可以看到，网络训练在20个步长之后就将误差训练到小于0.01了。
图3 网络的训练过程
2.2 仿真结果分析
网络训练完毕，然后通过仿真验证，验证之后得出的实际值、网络输出值和误差的数据对比如图4所示。从图中我们可以看到，网络的仿真检测输出和实际输出之间的误差很小，说明设计的BP网络控制器性能稳定，能够满足实际应用的性能要求，对溶解氧浓度的控制能够起到比较精确的控制效果。
图4 实际值、网络输出值和误差值的对比
3、控制系统实现
3.1 硬件系统设计
根据工艺要求，甘肃靖远污水处理厂采用三个控制站，针对CASS池部分的控制站使用的PLC是AB系列的Logix 5561；模拟量输入模块为1756-IF16，采集现场BOD5、COD、SS、TN、TP以及进水流量等传感器数据；模拟量输出模块为1756-OF8，输出给定鼓风机变频器的频率大小。
3.2 软件系统设计
一般的污水处理控制系统都是采用PLC和上位组态软件来进行控制的，而PLC和上位组态软件编程方式的局限性，使得它们不能进行神经网络控制算法的编写机电一体化论文，只能实现一些简单的控制方法；MATLAB能很容易的实现神经网络的算法编写，但是不能够进行组态免费论文。如何将MATLAB和PLC结合起来实现BP神经网络对溶解氧浓度的控制是本系统的关键所在，这就要用到OPC协议来实现上位机中的MATLAB与下位机PLC之间的数据交换，才能将MATLAB中设计好的BP神经网络控制器用到系统中。在本系统中，我们将PLC采集来的BOD5、COD、SS、TN、TP以及进水流量等现场数据，通过OPC协议送入到MATLAB工作空间，经过MATLAB中的BP神经网络控制器处理，得出鼓风机变频器需要的频率大小，然后将结果再通过OPC协议送回到PLC，经过模拟量输出给到变频器，通过调节鼓风机频率的大小来调节鼓风量的大小，最终调节CASS池中溶解氧浓度的大小。PLC与MATLAB通过OPC协议进行数据交换的部分m程序如下所示：
da = opcda (‘localhost’,‘RSLinx OPC Server’); %建立OPC数据访问对象模型
connect(da); %连接到服务器
grp = addgroup (da); %建立组对象模型
item1 = additem (grp,‘[plc]temp1’); %建立数据项模型
r = read (item1); %读item1数据结构，并把值赋给data
data = r.value;
item2 = additem (grp,’[plc]temp2’);
write (item2,0); %向item2中写入数据0
disconnect (da); %断开OPC连接
delet (da); %删除OPC数据访问对象
3.3 上位组态监控设计
本控制系统上位组态软件采用组态王。在组态王设计的监控操作画面中,可以实现手动/自动切换、给定值输入、参数输入、数据显示、画面切换等功能，使操作人员很容易的对控制系统进行操作和管理。另外，利用组态王还可以完成监视器显示所需的现场设备监控画面机电一体化论文，如系统状态图、硬件报警、工艺报警、模拟量趋势、对比趋势、操作日志、报表输出等，可直观、动态地显示出现场各部位重要参数的变化。图5所示为CASS池监控画面：
图5CASS池组态监控画面
4、结束语
本文通过对污水处理CASS池中溶解氧浓度控制要求的深入分析，对比阐述了传统控制方法的局限性以及BP神经网络的优越性，通过在MATLAB环境下设计BP神经网络控制器，并对其进行训练仿真，得出合理的BP网络控制器。最后通过OPC协议进行MATLAB与PLC之间的数据交换，将MATLAB环境下的BP神经网络运用到实际的污水处理控制系统中，通过实际运行观察，控制效果非常理想，降低了成本，提高了效率。
参考文献：
[1]胡玉玲，曹建国，乔俊飞.活性污泥污水处理系统的模糊神经网络控制[J].系统仿真学报，
2005，17（10）：2541-2544.
关键词：焦炉煤气，螺杆压缩机，高精度调节，ABB，DCS控制系统
1综述
莱钢CCPP燃机系统采用高压焦炉煤气做燃料，焦炉煤气需要加压到2.9±0.2Mpa，因此采用了日本前川公司的压缩机，此类型的压缩机利用双螺杆的旋转啮合原理来压缩煤气并向压缩机内喷注油。该压缩机螺杆式压缩机，低压段入口压力约8.5Kpa，低压段出口压力为0.6Mpa，高压段出口即为额定压力。硕士论文，ABB。
该系统采用ABBDCS控制器，在控制中采用了多种控制模式，使系统完成设备控制和高精度的调节。该控制系统本着简洁、灵活、安全的目标进行程序设计，集参数监控、参数声光报警、历史趋势记录、生产操作、硬件状态监控、设备运行状态判断、与生产调度远程监控系统联网，实现生产调度综合管理等多项功能于一身，体现了系统的完整性。
2 DCS控制系统
2.1 系统组成及功能
该系统的DCS采用ABB生产的AC800F的冗余配置，以PM802F控制器为基础，通过标准的I/O卡件传送机组信息和发出控制指令，具有高度的可靠性、安全性；系统工作时，一主一从，同步运行，相互冗余。一旦主控制器因故障而停止运行，从控制器马上变成主控制器继续工作。硕士论文，ABB。利用CBF8.1变成软件对I/O模件进行组态，实施程序编制，通过现场总线通讯控制现场设备的启停。运用梯形图（LD）和功能块（FBD）相结合的编程方式，实现现场设备的逻辑判断和控制，实现设备的连锁控制。具有模拟量处理、数字量处理、控制调节、趋势查询、监控功能块，开环控制、逻辑运算、数据转换等功能。控制器PM802F和I/O从站通过Profibus现场总线通讯，控制器PM802F和上位机通过工业以太网实现数据的交换和共享。硕士论文，ABB。DCS自控系统可根据人机界面的操作指令和现场监测器信号，完成整个压缩机系统的顺序控制和逻辑控制，并进行工艺过程以及设备状态的实时数据采集和监控，完成工艺过程数据分析以及设备和网络的诊断。硕士论文，ABB。硕士论文，ABB。
2.2系统控制逻辑
当燃气轮机用柴油启动后，开机信号会传递给压缩机控制系统，压缩机检查开机条件允许后，手动发出机组启动命令。当启动命令到来后，机组打开煤气入口切断阀，油回流阀，启动油泵，然后启动低段压缩机电机。低段压缩机启动的初始阶段，压缩机滑阀开始按照间隔脉冲的方式逐渐开到设定位置，随着出口压力的增高，回流调节阀开始对出口压力进行调节。当压缩机电机开始运行的时候，油温也开始自动调节。当低段出口压力达到设定值、滑阀在设定的范围之内，开始达到高段允许启动条件时。
同样，打开高段入口阀门，启动油泵，启动高段压缩机电机，同时调节油温度、压缩机滑阀开度以及压缩机出口压力。在低段入口阀后、高段出口阀前还设置有一大回流管道，管道上设置有2个快速调节阀。燃机停机信号发出时，根据设定压力对压缩机出口压力进行调节，使尾端的2.9Mpa的焦炉煤气迅速降到设定点，从而避免长时间的高压焦炉煤气发生爆炸。整个逻辑的完成，完美的呈现了DCS的自动控制优势。
2.3 回路控制
该系统主要有高低段压缩机出口压力调节、高低段温调节、高低段排气温度调节等6个回路。其中，油温和排气温度的调节采用单回路PID控制，调节精度在1摄氏度之内。 对高低段压缩机出口压力调节共分为2种模式，独立运行模式和协调控制模式。
1、独立运行模式：当压缩机运行而燃气轮机没有投入运行连锁的时候，压缩机出口压力完全通过回流调节阀来直接调节，而压缩机滑阀通过开机阶段的自动脉冲触发打开到设定值即保持不动；
2、协调控制模式：当燃气轮机运行的时候，通过回流调节阀正常工作值判断，如果回流调节阀的输出小于低点设定值减去死区，那么就会脉冲增加滑阀开度而增加压缩机容量。硕士论文，ABB。如果回流调节阀的输出大于高点设定值加上死区，那么就会脉冲减小滑阀开度，从而降低压缩机容量，两方面相互作用共同调节。
2.4系统安全
压缩机与煤气柜的柜位以及燃机采用硬线连锁。当煤气柜柜位超低时需要压缩机停机以保证煤气柜前系统压力的稳定。当燃机准备开机的时候，压缩机才具备开机条件，当燃机开始烧焦炉煤气后，才能进行动态的容量调节。
3结束语
焦炉煤气压缩机，性能稳定，运行良好。DCS自动控制系统基于对生产过程进行数据采集、顺序控制、连续控制、监控操作、人机对话和数据通信，其应用实现了发电厂DCS自控系统的在线实时监控、故障诊断、故障预报，并提供了故障诊断系统信息指导功能。
参考文献
[1]AC800F操作与组态，北京：ABB大学-北京培训中心出版，2006.
[2]前川公司压缩机系统控制说明
关键词：模糊PID；角度控制；仿真
1.控制系统结构
本系统中由于机器人的运动涉及到角度及距离两个方面，所以本文中的模糊PID控制器具体设计为两组控制器构成：一组用于控制机器人的角度转动，一组用于机器人的位置移动。具体结构图如图1所示。
其中Ra、Ya为角度的输入输出，Ea、Eac为角度误差及其变化率，Uaf、Uap为角度模糊控制器和PID控制器输出，Ua为角度控制器总输出。同理，位置的控制输出也是如此。下面进一步以电机角度的模糊PID控制为例来说明系统的可行性。
2.模糊控制器的设计
设在采样时刻t，误差和误差的变化分别为：
本模糊系统设计为二维控制器：et、Δet为两个输入变量，ut为输出变量。模糊控制器的基本结构如下图2所示。
从上述控制器的系统设计中知道PID控制器的输出为Uap，模糊控制器的输出为Uaf，故总输出为Ua=Uap+Uaf=KP×et+Ki×∫etdt+Uaf 。
根据模糊控制规律本文设计系统中没有微分环节，而参数Kp、Ki是通过实验方法确定的。从角度和距离的实际情况中我们可以看出，不同范围的误差变化，系统要取得好的控制效果，Kp、Ki参数是不同的。例如，在角度控制中，Kp适合于误差为10o到20o的中等角度，但它对5o以下的小角度调节时，Kp×et就会过小，从而使得调节时间较长、稳态误差增大；但在对40o以上的大角度调节时，Kp×et就会过大而出现较大的超调，调节时间也相应延长。所以针对这样的情况，在本论文中的PID控制器的设计针对不同范围的误差，采用了多组参数值的方法。将角度误差范围分为小（0-5o），中（5o-25o）、大（25o以上）3个区域，每个区域对应不同的参数值。经过实验，本论文中的小角度误差时Kp取0.65，Ki取0.0015；中角度时Kp取0.35，Ki取0.0015；大角度时Kp取0.15，Ki取0.001。
3.实验结果分析
本系统的实验是利用MATLAB的Simulink仿真环境对系统进行的。下图3、4、5就是角度范围划分不同情况下单一的PID控制与模糊PID控制的效果对比图。
实验结果分析：
（1）从图3和图4可以看出，在单一的PID控制输出超调量较大时，引入模糊控制后，确保快速性的情况下能够减小系统输出的超调量。
（2）从图5可以看出，在单一的PID控制输出调节时间过长时，引入模糊控制后，确保不损失控制精度的情况下，能迅速减小调节时间。
4.总结
通过实验对本文所提出的模糊控制器与单一PID控制器相结合构成的模糊PID控制算法进行了测试，并通过仿真曲线图形显示了模糊PID控制算法能够保证机器人足球系统运动控制的准确性和稳定性，又缩短了动态调整时间，取得了较好的控制效果。（作者单位：长春工业大学人文信息学院）
参考文献：
[1] 诸静.模糊控制理论与系统原理[M].北京：机械工业出版社，2005.
[关键词] 89C51单片机 洗衣机 控制器
作为人们日常生活中不可缺少的一种家用电器，洗衣机为人们提供了很多便利。本论文将设计一款由微电脑控制的全自动洗衣机。采用的芯片为51系列的单片机。
为了更好地理解本论文的设计内容，先来全面介绍一下全自动洗衣机的工作原理：
将衣物放入洗衣机后，打开进水龙头的阀门，选择好正确的水位及工作程序后接通电源。闭合仓门，门安全开关闭合，此时水位开关内部的公共触点和脱水触点相通，进水阀通电进水。当桶内水位到达指定高度时，在气压的作用下水位开关内部公共触点断开脱水触点而接通洗涤触点，进水阀断电停止进水，电动机电源被接通。电动机运转后，周期性正转、反转，通过离合器带动波轮正转、反转，波轮的转动会带动桶内的水及衣物形成旋转水流，衣物在水流中相互摩擦而达到洗衣的目的。当洗涤过程完成后，排水电磁阀通电工作，排水阀门被打开，桶内的水向外排出，同时联动杆也把离合器从洗涤状态切换到脱水状态。当排水完成后桶内大气压力下降，水位开关的公共触点复位接通脱水触点，排水电磁阀继续保持通电状态，电动机通电运转带动脱水桶高速旋转而甩干衣物，洗衣程序结束后断开水电而停机。至于中间的过程要洗多少次，洗衣时间的长短，由程序控制。
此洗衣机控制器的设计分成硬件设计和软件设计两部分。
硬件设计：
洗衣机控制器硬件设计电路包括三部分：水位检测模块，电机控制模块、显示按键模块。
水位检测机构由玻璃管、浮子、金属滑杆等组成。玻璃管与洗衣桶相连，玻璃管中的水位就是洗衣桶内的水位。在放水或进水的过程中，浮子带动金属管上下移动，当水位处于最高点或最低点时，金属滑杆都与金属地相连，致使引脚INT1处于低电平，向CPU申请中断，否则INT1被上拉电阻上拉为高电平。
电机控制模块有两个控制端，一端控制电动机正向运转，该端与P1.0相连；另一端控制电动机反向运转，该端与P1.1相连。电控水龙头共两只，一只为进水龙头，受P3.0控制：另一只为出水龙头，受P3.1控制。当电控水龙头的控制端为“1”时，水龙头打开，当电控水龙头的控制端为“0”时，水龙头关闭。
显示按键模块包括LED显示器、按键和若干指示灯。LED显示器共两只，P0控制高位显示器，P2控制低位显示器。按键4只，分别为“编程选择”、“增”、“减”和“启动键”，这4只键组成2*2键的矩阵式键盘，该键盘使用引脚INT0向CPU申请中断。蜂鸣器由P1.2控制，当P1.2输出为“1”时，蜂鸣器发声。单片机的P1.3、P1.4、P1.5引脚分别接三八译码器74LS138的输入端C、B、A，74LS138的输出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6分别与7个发光二极管的阴极相连，用于指示工作状态。其中Y0控制“洗衣剩余时间”指示灯，Y1控制“脱水剩余时间”指示灯，Y2控制“强洗”指示灯，Y3控制“弱洗”指示灯，Y4控制“洗涤次数”指示灯，Y5控制“洗衣时间”指示灯，Y6控制“脱水时间”指示灯。
软件设计：
整个洗衣程序要经过以下几个过程：
（1）进水程序：由控制进水阀的开/关时间来完成。
（2）洗涤过程：洗衣机不断正转、反转，是通过单片机对电机的控制来实现的。
（3）排水过程：由单片机控制排水阀的开/关时间来完成。
（4）脱水过程：洗衣机高速旋转一定时间，是通过单片机对电机的控制来实现的。
因此，本文按照上述过程设计主程序，主程序流程图如图1所示：
图1 程序流程图
关键词：云台；无线传输，Mini2440；局域网
中图分类号：TP277
目前在视频传输系统领域中，有线视频系统应用广泛，但有很多缺点，只适用于小范围的区域。尤其对于一些特殊的勘探场合，很难布线，因此有线视频传输系统受物理布线的限制无法实现。无线视频传输系统却不受限制，可以克服有线视频传输系统的缺点。同时随着自动化，通信技术的飞速发展，一种以嵌入式系统为主要处理手段的视频无线传输系统的实现已经成为可能。
随着信息技术的发展，市场上出现很多基于嵌入式的有线和无线两种视频传输系统。它们有很多突出的优点：系统提供良好的用户接口，设置了用户权限，只有有权限的用户才能操作或控制该系统；可以用手机浏览网页的方式查看实时视频画面。因此基于嵌入式技术的网络视频传输系统将有很好的发展空间。
1 云台控制视频无线传输系统的硬件结构
设计的系统由两个大模块组合而成：一个是控制摄像头捕捉足够大的视频画面的云台控制器，此部分的设计是本论文的重点；另一个是基于Mini2440开发板的视频无线传输模块，此部分是实现整个系统功能的一个重要辅助工具，也是本系统以后发展、延伸的部分。基于云台的视频无线传输系统中硬件是实现整个系统功能的关键，由以下几个部分构成：云台控制器、视频采集模块、mini2440微处理器、无线传输模块，GSM开关、手机终端模块。
1.1 云台控制器。云台控制器是基于STC12C5A60S2 单片机设计的一个机体结构，通过单片机控制X轴和Y轴方向的两个舵机，一个是X轴方向的旋转，通过延时程序的设置可以以任意速度旋转；Y轴方向的舵机可分三个档位，当X轴舵机旋转一个来回时Y轴方向的舵机才旋转一个档位，如此周而复始地旋转，当X轴旋转6个来回时Y轴舵机的三个档位才能循环一次，如此的程序设计是为了云台上的摄像头能扫描到足够大的视频画面。
1.2 mini2440微处理器。Mini2440是性价比较高的一款开发板。因采用了稳定性特别强的电源芯片供电，再加上专业的复位电路，使得整体的电路板运行非常稳定。其PCB是采用先进的四层板制板技术，布线合理，整个电路板的信号流非常流畅、完整，符合电路信号原理，而且具有很多先进性，支持基本的操作系统，不仅具有极强的视频图像处理功能，还有丰富的硬件资源。
1.3 视频采集模块。数字摄像头可以直接捕捉视频图像，然后传送到计算机里储存或进一步的处理。本文涉及到视频采集模块是一款USB摄像头。
1.4 无线传输模块。本次设计是通过网页浏览的方式将摄像头捕捉到的视频图像经过友善之臂开发板进行处理后经过一个由路由器组建的局域网内实现视频数据无线传输。在本次设计中选择TP-LINK无线路由器作为无线传输模块来搭建本次设计所用到的一个局域网。TP-LINK无线路由器有很多优点，适合于本次设计的视频数据传输要求。
1.5 GSM开关。整个系统中控制摄像头扫描范围的云台控制器是通过单片机控制两个平面的舵机转角来实现摄像头的画面捕捉范围的。云台控制器耗电量比较大，而且长时间运行会缩短舵机的寿命，所以需要一种开关来控制云台控制器的开通与关断，所以对一个GSM开关进行了改装，从而实现了在任何一个位置，任何一个时间都可以控制云台控制器的开通与关断。查看视频画面扫不到的范围时才打开云台控制器运行，否则就关掉，这样不仅节省电能，还能做到延长云台控制器的寿命。
2 云台控制器的设计
2.1 云台机体设计。云台是为了能使其上面搭载的摄像头扫描到的范围更广泛而设计的。它的机械结构一般有两个自由度即可，一般是指在水平方向即X轴和垂直方向即Y轴即可满足要求。
2.2 云台控制电路的设计。云台电路结构如下图1所示，本次云台共用2路舵机，但考虑到某些端口发生故障而影响研究进程，再考虑到节约资源，避免浪费，此主控板可以对以后的扩展有所帮助，所以我预留了20个接口，主控板共有22路舵机接口，并且在云台主控板上预留了其他传感器接口，可以进行一些附加功能的扩展。
图1 云台电路结构
2.3 云台动作程序。程序分两个子程序：一个是单片机初始化子程序，另一个是云台动作规划控制程序。其中云台动作规划控制程序又分两个动作，一个是X轴方向的旋转，通过延时程序的设置可以以任意速度旋转，Y轴方向的舵机可分三个档位，当X轴舵机旋转一个来回时Y轴方向的舵机才旋转一个档位，如此周而复始地旋转，当X轴旋转6个来回时Y轴舵机的三个档位才能循环一次，如此的程序设计是为了云台上的摄像头能扫描到足够大的视频画面。
3 视频无线传输的实现
3.1 视频的无线传输。随着科学技术的不断发展，各种无线设备如同雨后春笋，得到了很广泛的应用。在本次论文设计中我主要采用目前技术比较成熟的无线局域网技术，无线局域网的通信标准是802.11a/b/g。通过无线路由器搭建一个局域网，使用TCP/IP协议再将摄像头采集到的视频数据经过Mini2440开发板处理后通过局域网可以查看到动态的视频画面。
3.2 视频数据压缩处理程序的实现。在本次设计中视频数据的采集及压缩处理程序是Mini2440-bin，可以与本次论文所选用的摄像头驱动程序很好地匹配使用。此程序可实现的是实时视频数据的传输，不需要用大量的存储空间去保存大量的视频数据，这也是本次毕业论文所设计系统区别与监控录像的地方。
然后可以通过智能安卓系统的手机在终端通过浏览网页的方式查看实时的视频画面，同时也通过手机拨通GSM开关的方法来控制云台的开通与关断，即可以用手机查看实时画面的同时也可以灵活的无线控制云台轻松得到自己想要看到的视频画面角度。
3.3 手机查看视频画面。前期的设计和调试工作完成后，就可以通过手机查看系统传输的实时画面。打开手机的浏览器，键入系统的IP地址，可以在手机上显示动态的视频画面，同时还可以通过手机控制云台的开通与关断，从而得到自己想看的画面角度，找好位置后可以通过手机发送指令关掉云台，这样可以节省电能。
4 结论
本次论文设计运用自动控制技术和信息通信技术的一些成熟的技术作为理论依据，成功地完成了基于云台控制的视频无线传输系统的设计工作。因为在设计云台控制器主控板时预留了很多传感器输入，并且主控板还可以控制20路舵机，所以可以在系统上加一个湿度检测传感器，通过湿度检测传感器检测雨点，同时驱动另几路舵机来控制遮雨装置工作，保护整个系统不会受雨水淋湿，这样系统的安装位置就不受环境限制了，不仅可以用在室内，还可以用在户外。如此改装，完善后我们可以将本系统用在实验室，老师可以随时随地查看学生的做实验状况。经过长时间运行测试，系统工作稳定可靠，对于画面运动变化检测灵敏，能够满足一般用途的视频防盗监控的需要。同时系统价格低廉，可以根据不同的应用改变智能监控算法，具有广泛的应用前景。
参考文献：
[1]张秀玲.视频监控系统研究现状与发展趋势[J].工程技术，2011，1（3）：1-2.
[2]张杰.嵌入式无线视频监控系统的设计与实现[J].科学技术，2010，2（1）：1-2.
[3]石晓栋，李全虎.嵌入式实时视频传输系统的设计与实现[D].呼和浩特：内蒙古大学，2012.
关键词：J2EE，Struts，系统开发框架
在J2EE企业级系统开发中，Struts框架占据了很重要的地位，熟练使用Struts框架可以大大地缩短开发周期，提高开发效率。本文将通过具体的代码实例和流程图对Struts框架的工作原理进行论述。
关键词
J2EE Struts 系统开发框架
引言
学习Struts框架普遍会遇到的问题是搞不清它的具体工作原理。整个Struts应用是一个分工明确的有机整体，各个组件各司其职，在控制中心的统一指挥下，按部就班地完成各个部门的处理工作。
1.接收HTTP请求转到Struts控制器
图1 ：Struts工作原理流程
在如图1所示的工作原理流程中描述了客户端浏览器从发出请求到获得响应的整个处理过程：
从图1中可以看出，服务器首先对接受到的客户端请求进行过滤：属于Struts处理范围的请求被自动提交给Struts控制器处理，否则将按照传统的方式作出响应。具体说来，在Web应用程序中，凡是“*.do”格式的页面请求URI(Uniform Resource Indicator,统一资源指示符)均属于Struts处理范围，将由一个名为ActionServlet的Servlet负责处理，Struts实现这一控制逻辑并没有引入新的机制，来看Web应用下web.xml的一段代码：
<servlet>
<servlet-name>action</servlet-name>
<servlet-class>org.apache.struts.action.ActionServlet</servlet-class>
</servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>action</servlet-name>
<url-pattern>*.do</url-pattern>
</servlet-mapping>
上述代码片段中使用标准格式配置了名为action的控制器Servlet，并在<servlet-mapping>元素中将所有“.do”结尾的页面请求URI映射到该Servlet。类型org.apache.struts.action.ActionServlet是Struts API 中定义的最重要组件类之一，该类继承了javax.servlet.http.HHttpServlet，因此其对象可以被作为 Servlet使用。
2.FormBean分发请求
控制器Servlet开始工作，它先使用一个制定的JavaBean来自动接收客户端请求中包含的表单数据，这在Struts配置文件struts-config.xml中可以找到，声明该JavaBean的代码为：
<form-beans>
<form-bean name=”loginForm” type='com.struts.from.UserForm' />
</form-beans>
为了实现属性的自动填充功能，该JavaBean必须是org.apache.struts.action.
ActionForm类型（实际上是其子类）的对象。论文格式。指定使用该Bean的代码同样位于文件struts-config.xml中：
<action-mappings>
<action input='/login.jsp' name='loginForm'path='/login' scope='request' type='com.struts.action.LoginAction'>
</action>
<action path=”/regist” forvard=”/regist.jsp”>
</action-mapping>
上述代码片段的作用是，使用<action-mapping>元素的子元素<action>来事先约定控制器(ActionServlet对象)分发HTTP请求的规则：
（1）如果请求的页面URI是login.do，则使用先前说明过的loginForm来自动接收请求表单中的数据，并将该请求分发给一个LoginAction类型的实例来处理。该实例起到类似于java程序中事件监听器的作用，要求其所属类型必须是org.apache.struts.action.Action的子类。
同样地，控制器Servlet对象有时也被称为“AectionServlet对象”。和使用JavaBean的情形类似，如果找不到该Action对象（第一次用到时），则系统会自动实例化一个。
（2）如果请求的页面URI是reqist.do，则直接转向到“/regist.jsp”页面做出响应。此时对应的是图2-9中的一条“短路”流程“1->7->9”。论文格式。
显然，如果需要还可以在<action-mapping>中定义更多的<action>子元素，来实现多分支效果。
3.执行execute（）方法
Action对象接收到分发来的请求和先前由ActionServlet对象填充过的表单Bean（以及一些其他相关信息）后，会调用其execute()方法进行处理，execute()方法返回一个封装了下一目标页面信息的AoctionForvard对象给控制器ActionServlet。此时，mapping对象调用findForward()方法查找的是配置文件中<forward>元素所包含的映射信息：
<global-forwards>
<forwardname='failed' path='/error.jsp'/>
<forwardname='successed' path='/right.jsp'/>
</global-forwards>
最终的效果是，身份验证通过则由ActionServlet将原客户端HTTP请求再次转发至/error.jsp页面，否则转发至right.jsp页面。论文格式。
4.归纳Struts应用程序的基本原理
（1）ActionServlet接收客户端HTTP请求，使用ActionForm自动接收请求表单信息，然后将请求分发给相应的Action对象。
（2）Action对象调用execute()方法处理请求，然后返回ActionForward对象给ActionServlet
（3）根据AoctionForward对象封装的信息，ActionForward将HTTP请求再次转发给其它页面，最终发送响应回客户端。
参考文献
1. 《Struts Kick Start》 作者: （美）比德尔 （美）特纳
译者: 孙勇 电子工业出版社
2.《精通Struts：基于MVC的Java Web设计与开发》
关键词：自动，热备，通讯
1． 前言
随着发电技术迅猛发展目前新建火电机组单机容量600MW属于主流，我公司三四期扩建工程装机容量为4×600MW。论文大全，自动。面对如此规模的发电机组对煤炭的需求量也就越来越大，对输煤等公用系统的自动化控制要求也就越来越高。论文大全，自动。考虑机组容量对用煤量的问题，为了避免一条卸煤和上煤通路成为瓶颈耽误正常生产，设计了两条上煤通路，在正常情况下的运行方式是双路如果在其中一条有缺陷需要停运处理时就得单路运行这主要是考虑设备运行的稳定性。
2． PACSystem 控制系统介绍
利港电厂为三四期扩建工程配套输煤系统所使用的控制系统为 GE FANUC公司在2003年推出的新的可编程自动化控制器PACSYSTEMRX7I .虽然PAC形式与PLC相似, 但PAC系统的性能却广泛全面得多.它是一种多功能控制器平台,包含了多种用户可以按照自己的意愿组合,搭配和实施的技术和产品.
2.1）控制系统
本系统使用了两套GE 公司的PACSystem RX7i系列PLC，(RX 代表机架式安装,7代表基于90-70架构, i代表智能化意思)，互为热备用即CPU冗余。为了避免同时失电，两个机架的电源都取UPS电源。其处理器的型号700 MHz Pentium，内存10MB和10MB FLASH。另外CPU冗余使用了一种新技术—映射内存,如果在一个内存中写入数据,它们会立即在其它内存中映射出来.它是一种光纤环和独立设备.这体现了冗余备份技术的可用性和可靠性.在实际生产运用中我们两个使CPU中的程序完全一样，采集信息、处理程序、发出命令由主CPU完成，备用CPU在实时跟踪主CPU工作。一旦主CPU失电或者通讯中断，备用CPU将代替主CPU继续完成工作。 主机通过以太网同PC机相连进行数据交换，由CPU通过判断采集的输入信号，经过预先编制好的程序进行运算处理后，再通过输出模块发出命令，来达到控制的目的。
3. 现场控制系统
3.1）系统控制对象
本套输煤系统的主要控制对象有：皮带机24条（其中4#A/B皮带可双向运行），卸船机2台，十个环式布料机和十个环式给料机，滚轴筛4台，碎煤机4台，取样装置两套，圆盘电磁除铁器10台，皮带称4套，，电动三通挡板2个，移动伸缩头4个，除尘器24个。
3.2）人机接口系统
本系统由两台操作员站(POS)，一台工程师站(EDS),一台服务器,及相应的通讯网络组成.两台工控机可互为备用,EDS 是对输煤系统运用软件,进行开发管理的工具,与编程软件一起完成所有的工程设计,组态修改,文档服务,现场调试和系统维护等任务。服务器用于对过程数据进行实时采集、记录、处理、存储并生成一定格式的报表等数据以便于运行监视、历史分析等管理工作.各工作站使用普通网线同以太网交换机相连，通过以太网通讯模块同PLC主机进行通讯。所有的数据显示和操作都可以在操作员上位机上完成，并且还有报警，历史趋势和报表功能，给操作人员提供最完备的使用环境。论文大全，自动。
3.3）远程系统
本系统设置了八个I/O远程站，通过光缆经光电转换器与主/从站的总线控制器相连。这种应用方式极大地减少了控制电缆的数量和长度，减少了因电缆过长而引起的接地或接线不良等故障，也减少了费用的投入。另外采用光缆连接远程站的通讯方式，使得通讯距离比应用同轴电缆通讯长了很多，并且消除了电压、电流的干扰，提高了数据传输的品质。每一套系统通过四块IC697BEM731总线控制器与现场Genius BIU(IC670BI002)总线接口单元连接，构成一个简洁Genius 网络。这个时候我们可以通过Genius 网络特性一览表决定终端电阻等。我们可以从网络组态图上可以看出基本上每个转运站都有两个BIU，每个BIU可以管理多种类型的I/0模块，热电阻和热电偶模块。我厂在现场主要采用的是IC670MDL640输入模件，IC670MDL740输出模件，IC670ALG240模拟量输入模块及 IC670ALG620 RTD模块。对于BIU 和I/O模块我们都可以通过HHM手持式监视器进行配置。
4） 构成局域网主要软硬件
4.1 软件系统
4.1.1）上位机监控软件
本系统的上位监控软件选用的是GE公司的CIMPLICITY HMI 6.1作为开发平台，利用该软件的变量存档编辑器和报表设计器，可以很方便地为运行用户过程数据生成用户档案并生成报表。利用ODBC功能，把所有设备的报警和人员的操作都记录下来，通过声音通知操作人员，以便使操作人员能够立即进行处理，并给日后事故原因的分析创造有利条件。报表的数据量目前保留一个月，通过ODBC功能存放在服务器中（服务器所用软件为SQL2000）
4.1.2）PLC编程软件
PLC编程软件采用GE公司的Proficy Machine Edition5.0（包含编程软件、组态软件）作为编程调试软件的开发平台。论文大全，自动。使用梯形图编程方式，这种软件的优点是有强大的功能块系统，并且由于集成了组态通讯等功能对于我们使用者是相当方便的。另外当时上位机软件也采用GE公司的HMI，作为画面开发平台它虽然不属于主流开发软件，但我们考虑到与PLC良好的兼容性通过和INTOUCH软件比较后觉得还是采用同一家公司的软件比较好。
4.2) 硬件系统
操作员站配置客户机2台.长期放置于值班员操作台,POS客户机采用DELL台式PC.工程师站配置服务器一台,服务器采用DELL服务器.安装软件为基于微软 Windows XP 操作系统上的SQL2000 数据库软件,一台DELL 台式PC机
5） 使用注意问题
a) 控制好温度
PLC正常工作要求的环境温度在0-55°C之间。在安装PLC时应使其尽量远离发热量在的元件，并给PLC四周留足足够的通风散热空间。PLC的基本单元和扩展单元之间要留有30mm以上间隔。PLC机架上要安装风扇，在夏天最好装设空气调节器，以降低PLC运行时的环境温度。
b) 保证供电电源质量
PLC设备使用的供电电源为50HZ、220（1±10）V的交流电。考虑到设备持续运行的问题一般考虑接入UPS电源。论文大全，自动。
c) 提供良好的接地
良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。论文大全，自动。PLC的接地线与机器的接地端相接，扩展单元其接地点与基本单元的接地点接在一起。并使用专用地线（独立的接地装置），接地点应尽可能靠近PLC。
6） 结束语
这套系统目前已经运行了两年时间了，根据实际的运行情况证明：整个系统安全可靠，稳定性高，控制灵活性强。随着计算机和PLC技术的提高，输煤系统的自动化水平也在不断提高，目前已经做到了把相对分散的各个设备统一集中到一起进行远程控制，表明了目前自动化水平的提高。相信随着我国电力工业的发展和计算机、PLC硬件及软件水平的不断提高，程序控制作为输煤系统的主要控制方式，在火力发电厂将得到更加广泛的应用。
参考文献
PACsystem中文手册
网站www．ctrlink．com．cn以太网须知介绍
《现代电气控制》机械工业出版社
【关键词】FPGA 双轴自平衡 姿态传感器 蓝牙模块 管理软件
1 引言
众所周知，轮椅已成为了许多病人和老年人的不可或缺的工具，它不仅是一种代步工具，更重要的是用户可以借助轮椅锻炼身体和参与社会活动。传统的轮椅通过两个大轮和两个小轮来保持平衡，这样虽然可以在平地上平稳行进，但是在遇到上下坡和颠簸路面时则很难提供平稳舒适的用户体验；同时对于乘坐轮椅的弱势群体，在发生突发状况时他们往往无法应对，如没有及时得到救助可能会有生命危险，所以对于这个群体的监护是必不可少的。
本文提出了一种基于FPGA的双轴自平衡监护系统的设计方案，一则通过自平衡系统的特殊设计应对复杂路面的平衡问题，另一则通过监护软件实时监控用户的状态。该系统的主体采用双轴自平衡技术以维持轮椅的平衡，并加装安全监控装置，使监护人通过手机就可以实时了解用户的安全及位置信息。
2 系统总体设计方案
双轴自平衡监护系统主要由双轴自平衡轮椅和轮椅监护软件组成。系统框图如图1所示。
双轴自平衡轮椅的操作与一般的轮椅相同，其不同点是在座椅部分使用电机驱动的十字支撑的双轴来维持座椅的平衡状态；同时用户手机上的监护软件实时监控着轮椅的运行状态和使用者此时所处的地理位置。一旦轮椅出现故障或使用者主动按下报警按钮，轮椅监控软件就会将此时使用者所处的地理位置和出现的危险情况以短信的形式发送至监护人的手机上。并且监护人还可以通过向用户手机放松信息，得到老人当前所处的位置及轮椅的状态。
2.1 双轴自平衡原理
本系统中轮椅的自平衡主要由座椅下的十字支撑双轴的自平衡来保证，这需要使用两个步进电机、姿态传感器和主控制器协同完成。
已横轴为例，即保持座椅的纵向平衡。座椅下的横轴与一个步进电机的轴承直接相连，主控制器通过从姿态传感器传回的座椅的位置数据，产生控制信号驱动步进电机进行角度补偿来维持座椅纵轴方向的平衡。
当座椅出现前后偏移时，由姿态传感器来扑捉偏移量，通过串口传至主控制器，并申请中断处理信号，接收到中断信号，主控制器接收到座椅的偏移信息，并应用PID算法计算出控制信号驱动步进电机进行纵向的偏角补偿，从而维持座椅的前后平稳。座椅的横向平衡与此相同。
2.2 数字PID算法
数字式PID控制算法可以分为位置式PID和增量式PID控制算法。
2.2.1 位置式PID
位置PID算法是以T作为采样周期，k作为采样序号，则离散采样时间kT对应着连续时间t，用矩形法数值积分近似代替积分，用一阶后向差分近似代替微分，经过近似变换：可以得到离散的PID表达式为
（1）
其中Kp表示控制器的比例系数；k表示采样序号；uk表示第k次采样时刻的计算机输出值；ek表示第k次采样时刻输入的偏差值；ek-1表示第k-1次采样时刻输入的偏差值。
2.2.2 增量式PID
所谓增量式PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量uk。增量式PID控制算法可以通过（式1）推导出。由（式1）可以得到控制器的第k-1个采样时刻的输出值为：
（2）
将（式1）与（式2）相减并整理，就可以得到增量式PID控制算法公式为：
（3）
由（式3）可以看出，如果计算机控制系统采用恒定的采样周期T，一旦确定A、B、C，只要使用前后三次测量的偏差值，就可以由（式3）求出控制量。
而位置式PID控制算法也可以通过增量式控制算法推出递推计算公式：
（4）
（式4）就是目前在计算机控制中广泛应用的数字递推PID控制算法，也是本文主要使用的算法。
3 双轴自平衡轮椅硬件系统设计
双轴自平衡轮椅的硬件系统主要包括，主控制器、姿态传感器、电机系统、蓝牙通信系统等。
3.1 主控制器
自平衡需要的硬件电路复杂度适中，数据计算量较复杂，如果进行最基本、最粗糙的自适应平衡，普通的单片机也能做到。但考虑到系统的实时性和高灵敏性，需要运行PID算法来调整车体状态，且要与手机进行通信。从系统性能和未来可改进空间上综合考虑选择使用Altera公司的Cyclone II系列的芯片EP2C50，主频50MHz。
3.2 姿态传感器
采用六轴姿态传感器模块，其中包含有高精度的陀螺加速度计MPU6050，且集成有姿态解算器，并配合动态卡尔曼滤波算法，能在动态环境下准确输出模块当前姿态，且输出直接为串口，波特率为115200，免去开发MPU6050的IIC协议，直接通过串口获取模块当前的姿态信息，方便的判断轮椅车体当前的状态。
3.3 电机系统
自平衡轮椅座椅下的十字支撑轴由两个减速步进电机控制控制。该步进电机为四相五线减速步进电机，驱动电压5V，步进角度为5.625*1/64，减速比为1/64。
直流电机和步进电机均使用电机驱动芯片L298N进行驱动。用该芯片可以驱动两个直流电机或一个步进电机，所以本系统中使用两个L298N。
3.4 蓝牙通信系统
自平衡轮椅与手机上的监护软件通信使用的是蓝牙，所以在主控FPGA上连接有HC-06蓝牙模块。该模块采用CSR主流蓝牙芯片，蓝牙V2.0协议标准；工作电压5V；波特率有八种可选，本系统中设定为115200；可与蓝牙笔记本、手机、PDA等设备无缝连接。
4 轮椅监护软件设计
本系统的轮椅监护软件是运行于手机上的客户端软件，具有蓝牙通信、GPS地理位置信息获取和短信监听、发送功能。蓝牙通信部分主要实现对轮椅发生意外时的报警和轮椅状态的监控；GPS部分则主要获取到当前手机的地理位置；短信部分则负责在发生突发事件时将地理位置信息、报警信息发送到监护人手机上，同时软件监听手机接收到的短信，如果监护人发来短信想获取使用者的位置，软件就将用户的地理位置发送给监护人。
4.1 建立蓝牙连接
监护软件使用蓝牙与双轴自平衡轮椅进行通信之前，首先要先建立起通信连接，保证双方已可以进行通信，然后才通过蓝牙进行通信。
如图3所示，建立蓝牙通信的过程可以分为五个步骤：
（1）获取手机默认的蓝牙适配器，它是蓝牙交互的入口点，利用它可以发现其它蓝牙设备，查询绑定了的设备，使用已知的MAC地址实例化一个蓝牙设备和建立一个蓝牙服务器端来监听来自其它设备的连接；
（2）开启蓝牙设备，这是建立通信的前提；
（3）搜索 “可见”的蓝牙设备，若设备可被发现，则返回设备的名字、MAC地址等信息；
（4）在上步中搜索到的蓝牙设备中选择要连接的设备，发起连接请求，如果双方已配对，则直接建立好连接；
（5）最后访问已经建立好的蓝牙连接的套接字，就可以进行通信了 。
4.2 地理位置信息获取
本系统的轮椅监护软件具有实时获取手机GPS地理位置信息的功能，开启软件之后，便自动开始获取GPS信息，每隔一段时间刷新一次。其获取流程如图4所示。
地理位置的获取，主要分为两种方式：GPS模块定位和WLAN、移动网络定位。我们主要采用移动网络进行定位，室内GPS无法获取到卫星信息，当在室外时开启GPS模块使用它进行定位。
通过上述两种方式获取到的地理位置信息包括经度、纬度、海拔等，在本软件中只获取经纬度，并通过获取到的经纬度解析为具体地址街道信息，这需要开启网络，所以在软件运行前要保证网络的顺畅。
4.3 短信监听与发送
在4.2中我们通过获取到了地理位置信息，这些信息保存在软件中。当轮椅发生意外或监护人发来请求时，软件通过短信将之前获取到的地理位置信息和报警信息发送给监护人。如图5所示为这部分的软件流程。
5 结语
本文设计的双轴自平衡轮椅能够有效的克服复杂路面环境，为用户提供良好的康复和社会环境，同时也能够为用户着想提供给用户了解自身身体状态信息。并且在发生特殊情况是告知用户监护人。总之，提供给了用户安全可靠和值得信赖的平台。
此外，本文所涉及的安全监控系统软件也可应用于手机对其它设备的监控上，应用前景广泛。
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作者单位
1.中国飞行试验研究院 陕西省西安市 710089
【关键词】SOPC；光电开关；恒流驱动电源；调光
1.总体方案设计
设计一套模拟路灯控制系统，能够控制多条支路的路灯开关，设定支路控制器，支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，控制整条支路按时开灯和关灯；能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯，独立控制每条支路上的开关灯时间；能根据交通和环境自动调节亮灯状态，当有移动物体经过时候自动亮灯，超出灯的一定覆盖范围自动熄灯，不同路灯之间能够平滑切换；能够对监控路灯故障，发出报警信息。
方案设计如图1所示，采用可扩展性能和系统控制性能较强的FPGA器件作为核心，用可编程技术把整个系统的控制功能集中在一块芯片上，即SOPC可编程片上系统，在FPGA嵌入高性能的嵌入式IP核(Nios)处理器软核，通过模拟处理器，提供丰富的接口资源，直接连接时钟、键盘显示、转换点测量装置光电开关、光敏器件单元控制器等设备，整个系统灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。
由于FPGA控制容易实现，资源丰富，液晶显示准备采用128*64的模块，而且设置多级显示菜单，键盘采用4*4的行列式键盘，提高了人机交互的便捷性，使操作界面更加美观性。
在这个方案中Cyclone、数字电位器、电平转换、光电开关驱动、键盘显示等都属于支路控制器部分，可以根据路灯支路的多少进行增加或者减少；继电器、LED恒流源、比较器等属于单元控制器。
2.主要电路设计
①FPGA底层设计
首要任务就是用FPGA模拟处理器。在FPGA中我们定义了A/D采样模块、锁相环模块、CPU模块。
CPU模块是真个FPGA模拟的核心，加载在嵌入式IP软核，CPU模块下根据电路需求又定义了1个矩阵键盘模块、1个时钟模块、2个功率控制模块、2个故障告警模块、1个动态存储器模块；分别处理键盘输入、实时时钟、恒流源输出功率调节等。
从上面，我们知道如果需要更多的扩展路灯，在资源够用的情况下，在FPGA定义更多的功能模块就可以了，如所图2所示，所以说用FPGA方案具有良好的扩展性。
②LED恒流源调节电路
本设计采用FPGA，则在硬件电路方面的要求不高，我们利用LM324运放和三极管构成恒流源如图3所示。
来自FPGA的调节指令加在具有256个抽头的数字电位器MAX5402上，MAX5402两端最大有10KΩ电阻，通过串联20KΩ的电阻对5V进行分压，转换成为电压信号，不同的调节等级转换为不同的电压等级加在恒流源上，调节恒流源的输出功率。
LED_CS用于对LED灯进行抽样，送入电压比较器中比较，如果没有电压，说明LED灯故障，如果有电压而且到一定程度说明LED正常。
3.软件控制和人机交互
软件实现的功能如下：①控制切换过程；②时间设定；③测试状态显示；④故障报警判断、⑤环境判断、⑥人机交互等。
简要主控软件流程如图4所示。
为了方便操作，人机交互界面设计的非常人性化，液晶采用菜单式命令进入操作，方便快捷，用一个“灯”的图形变化显示标明路灯的工作状态，形象生动。
4.切换点控制流程
切换点控制流程如图5所示。
5.设计创新
本设计创新的设计了人性化人机交互界面，预留可扩展路灯端口，自制恒流源，可调光功能，灯运行状态显示，单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源
输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在20%～100%范围内设定并调节，调节误差≤2%。
参考文献
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作者简介：
关键词：微网；控制策略；现状
中图分类号：TM77 文献标识码：A
Analyses the micro network control research status
DUAN Xiao-rui，LI Jin，ZENG Zhao-wei
（College of Electrical Engineering， Guizhou University， Guiyang Guizhou，550025）
Abstract： In recent years， Distributed Generation obtained more and more attention and application， and by the small capacity of distributed power network research. This paper first introduces the concept of micro network and micro network control strategy， and then summarizes and analyzes the current research status of micro network.
Key words： Micro network；The control strategy；The status quo
引言
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，近年来用电负荷正急剧增长。与此同时，能源危机与环境保护的压力正逐渐加大，化石燃料的迅速消耗和燃烧应用中产生的污染问题也已严重影响到了人们的正常生活。因此，绿色清洁的新能源以及可再生能源的应用得到了越来越多的重视。分布式发电将分散存在的清洁能源转化为电能，使分布式能源得到最有效的利用，因此分布式发电技术为清洁能源的推广应用提供了有力的技术支撑[1]。分布式发电技术不断发展，将分布式发电供能系统以微网的形式运行，与大电网互为支撑，是发挥分布式发电供能系统能效的最有效方式。
微网概念
微网是一种可将各种小型分布式电源组合起来为当地负荷提供电能的低压电网。它具有联网和孤岛两种运行模式，能提高负荷侧的供电可靠性。微网中的分布式电源常采用电力电子接口连接到微网，这增加了分布式电源接口控制的灵活性，但是减少了系统的惯性。微网缺少惯性和运行模式的多样性增加了系统在维持能量平衡及频率稳定等方面的控制难度。微网既可以通过配电网与大型电力网并联运行，形成一个大型电网与小型电网的联合运行系统，也可以独立地为当地负荷提供电力需求。该灵活运行模式大大提高了负荷侧的供电可靠性。同时，微网通过单点接入电网，可以减少大量小功率分布式电源接入电网后对传统电网的影响。
微网控制策略
微网在实际运行中需要解决的关键问题之一就是控制问题。当微网中的负荷或网络结构发生变化时，如何通过对微网中各种微电源进行有效的协调控制，以保证微网在不同运行模式下都能够满足负荷的电能质量要求，是微网能否可靠运行的关键[2]。
目前的微网控制方案，按整体控制策略可分为对等控制、主从控制。主从控制一般是指底层微电源的控制是一种主从控制结构：以一个微电源作为主单元，其控制器作为主控制器，其余微电源的控制器作为从控制器。从控制器必须服从主控制器，其之间的通信联系是强联系，一旦通信失败，微网将无法正常工作。主从控制策略主要用于孤岛运行时的微网。对等控制就是微网中每个微电源地位相等，不存在起主要支撑作用的主控制单元。对等控制策略基于下垂控制法，分别将频率和有功功率、电压和无功功率关联起来，通过一定的控制算法，模拟传统电网中的有功、频率特性曲线和无功、电压曲线，实现电压、频率的自动调节而无须借助于通信。
下垂控制、恒压恒频控制和恒功率控制是目前常见三种的微电源接口逆变器控制方法。下垂控制方法就是使接口逆变器模仿传统电力系统的下垂特性，通过有功和无功来调节微电源输出的频率和电迅。该控制方法是基于本地测量的有功和无功值对逆变器进行控制，各微电源之间不需要通信，因此一般用于对等控制策略中[3]。恒压恒频控制通过直接给定电压和频率的参考值，设计控制器来调节接口逆变器的输出电压和频率，主要用于孤岛运行模式，给微网提供频率和电压的支撑[4]。主从控制策略中主微电源的控制一般釆用此控制方法。通常PQ控制用于并网运行状态。设计控制器在并网运行时使逆变器按照给定的有功和无功参考值输出功率，微电源一般不参与电压、频率的调节，主要由大电网提供支撑[5]。当处于孤岛运行状态时，微网必须中有维持电压和频率的微电源。
研究现状
微电网是目前国内外学者的研究热点，其灵活的运行方式、高质量的供电服务以及绿色高效的经济性能，使其具有良好的发展前景。我国对微网的研究尚处于起步阶段，在国家科技部“863计划先进能源技术领域2007年度专题课题”中已经包括了微网技术，目前中国科学院电工研究所、清华大学、天津大学等单位相继开始了对微网的研究。
文献[6]通过对微网实验系统微网主从控制模式和对等控制模式进行比较，得到结论：主从控制微网系统可以实现电压和频率的无差控制，但对主控单元有很强的依赖性，主控单元的选择至关重要； 若微网中存在燃机等输出稳定且易于控制的DG时，应优选其作为主控单元，而光伏风力等间歇性DG作为从控单元； 若微网中不含有可控DG，则选择储能装置为主控单元，但储能装置容量将限制其长时间孤岛运行。对等控制微网具有冗余性，但没有考虑系统电压与频率的恢复问题，属于有差控制，鲁棒性差，并且在控制和应用上尚存在若干关键技术问题亟待攻克，目前仅限于实验研究阶段。
文献[7]研究了下垂控制和混合控制的微源控制方法，并建立了微网系统仿真模型， 针对计划孤网和非计划孤网中的下垂控制和混合控制进行了仿真分析。仿真结果验证了2种控制方式对维持微网孤网稳定的有效性，并且任何控制方式下，微网再并网时均需对微源出力进行重新调整，才能平滑过渡至并网稳定运行模式。
文献[8]分析了微网中多个分布式电源采用 P-f 和 Q-V 下垂控制时，微网的频率稳定性。根据微网内分布式电源的输出特性和负荷需求特性，设计了一种分布式电源层对等控制与主从控制相结合的微网控制策略，并分析了采用此控制方案后微网在不同运行情况下的暂态特性。
文献[9]主要研究了微电源接口逆变器的控制方法，通过建立下垂控制小信号模型，仔细分析了电压频率、电压幅值下垂参数和低通滤波器的截止频率三个参数对于系统稳定性的影响。将微电源等效为直流源或经整流后的直流源，在坐标系中建立了三相逆变器的数学模型；在分析微电源逆变器控制方法和原理的基础上，设计了基于下垂特性的双环反馈控制器、PQ控制器。
文献[10]只考虑并网后电网向微网注入功率时，对含有一个DG的微网并网过程仿真，研究了并网过程中频率和电压波动变化，着重分析了在并网前开关两侧电压相对相位超前和落后的两种不同情况，提出了微网并网的最佳控制策略：并网时开关两侧的电压差必须很小，理想状态为零；电网频率必须稍高于微网频率；并网时刻电网电压必须超前于微网电压。
文献[11]详细分析了PQ控制和V/f控制的原理和方法，对相应的控制器进行设计，并在此基础上建立起微网的模型。通过不同运行方式仿真验证了该模型的运行特性，从而证明了控制策略的有效性和正确性。
文献[12]分析了传统的下垂控制策略在微电网系统中应用所存在的缺陷，并提出采用倒下垂控制与下垂控制相结合的综合控制策略。该策略在改善微电网的稳定性，最大限度地限制过流情况发生等方面都具有显著特点，而且能实现微电网在网络结构或状态转换过程的无缝切换，同时也为不同响应时间的储能装置选择合适的控制策略提供了可能。
由以上的分析可知，目前我国针对微网控制的研究主要集中在下垂控制、恒压恒频控制和恒功率控制三种控制方式，在假定条件下通过对其控制原理和方法的分析进行控制器设计，进而搭建模型进行仿真，从而验证控制策略的有效性。
总结
面对能源危机的挑战，加强绿色能源的利用，既符合国家的能源政策，又可以缓解现阶段能源供求紧张的关系。智能微网的出现，可以较好地解决整个电网控制的复杂性。虽然目前微网的实用化还存在着各种各样的困难，但微网在降低能耗以及补充电网不足方面的优点会促进专家学者的研究，微网的巨大潜力会凸现出来。
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[关键词] 预测算法 时间参数设置 节能 便捷
根据国家发改委公布的消息，2007年我国单位GDP能耗下降情况继续趋好，同比下降3%左右。 2008年，我国节能形势仍然严峻，国家将采取强化节能目标责任制、继续着力淘汰落后生产能力、抓好重点企业节能和重点工程建设等措施继续推进节能工作。电器节能是节能工作的重要组成部分。
一、问题的提出
节能控制领域的研究在我国目前处于起步阶段。目前我国电器节能的研发趋势之一就是降低产品的制造和使用成本，设计节能的工作或生活场所控制系统是现代节能领域的重要研究方向。据统计，工作或生活场所的用电器在无人、待机的状态下长期浪费的电能占的能耗平均多达总能耗的30%以上。为了有效的解决这个问题，就需要设计一套集中控制管理工作或生活场所能量与电器配备相应的节能控制算法的分布式控制系统。
二、时间序列的基本思想与基于时间序列理论的电器使用时间预测
1.时间序列理论
由式(2-2)和式(2-7)可以看出，时间序列都是由一部分规律性的和一部分不相关的组成。
2.基于时间序列理论的电器使用时间预测
传统的时间序列分析主要是应用在电力系统的负荷预测，其原理就是利用过去的和现在的电力网的负荷来预测将来的电力网的负荷，通过预测进行电网的输电调度，保证满足电网上的各个用电部门能够正常的工作。除此外，还可以通过长期的负荷预测，决定电网的建设和水电、火电的规划。同时，用户对工作或生活中常用的电器的使用也是有一定的规律，可以通过对过去的使用情况进行处理从而预测将来的用户的使用规律进行相应的无人的自动控制，这样既可以提高用户对自己常用电器的使用质量，使生活工作更加舒适又可以起到节约能源的作用。
时间序列预测的特点是一个连续时间序列往往存在规律性和偶然性，偶然性存在的情况下，仍然能够比较好的预测到将来的观测值。电网的负荷化就是这样的，它是由用电部门的稳定地用电规律和偶性的随机用电尖峰。而用电器的使用规律也是这样的，一方面用户在某个电的使用上是有规律的，另一方面用户也会因为偶然的突发事件改变自己以往使用规律，即随机事件的发生。
因此采用时间序列法来预测用户对电器的使用规律是可行的。本研究就是采用这种时间序列的方法进行电器使用时刻的预测。
3.二阶自回归模型预测过程介绍
4.二阶自回归模型预测的软件流程图设计
从上述推导过程可以得到二阶自回归模型预测的流程，即先利用历史观测数据通过式(4-5)计算出，然后再利用Y-W方程的导出式(4-4)计算出，这样便可以构建出二阶自回归的预测模型，最后便是利用这个二阶模型来计算下一个数据的预测值。其预测控制流程图见下图所示：
5.时间序列预测的仿真分析
为了证实时间序列预测算法的可用性，本研究还进行了仿真分析。本研究采用的仿真软件为MATLAB仿真软件，由于MATLAB软件中的SIMULINK提供了常用的仿真块，因此只需要进行简单的参数设定便可以进行仿真分析。具体的阶次和数据长度如下图。
三、节能控制器的设计
1.节点控制器的控制策略
(1)是实验数据的分离，即将采集到的时间点数据分类存储处理。由于大多数的电器使用者的使用规律大体可以分为两类:工作日和休息日。一般来说，使用者在工作日和休息日的作息习惯是不同的，所以分成两类可以更好的进行用户使用习惯的辨识。
(2)要对数据进行预处理，即分离一些偶然性太大、基本没有规律性的纯随机数据。这些事件的发生往往会影响用户当天的使用习惯。同时还要实现无人的节点控制。通过检测可以了解到用户有时已经离开了，但许多电器都还处于使用状态，这样就需要通过一段时间的等待，确定用户不是偶然的外出，就可以通过自动的节点控制程序关闭大部分可以关闭的电器，从而达到节约能源的目的。
(3)还要尊重用户的当前修改，当用户的习惯改变或临时的偶然操作时，要以手动的操作为主，并重新进行改变数据，进行下一次的预测。
(4)就是协调节点控制器的各个功能。由于工作或生活场所控制节点的功能比较复杂，由采样、顶测控制、继电器开关控制、电力线传输控制等级分组成，所以需要协调好这几部分的功能。本论文采用中断控制的方式，即控制器平时处于等待状态，当需要它进行预测控制时，调用预测控制的子程序，当需要进行电力线通信时，调用通信子程序。
2.节点控制器的软件设计
为实现如前面所述的控制策略，需要设计以下几部分程序:
(1)主程序的设计
(2)采样子程序的设计
(3)时间序列预测子程序设计
(4)节点执行子程序设计
(5)间接执行子程序设计
①主程序设计
主程序是整个软件执行系统的主干，除了为各个功能模块的有效执行创造外部环境外，还要进行一些相应的设置和一些硬件的初始化工作。
本论文的主程序的流程图如图3所示。
②采样子程序设计
采集电器的开关时刻的方式为中断的方式，当检测到开关的变化后，读取此时的时间值，并进行初步的处理判断，如不是偶然动作，则可以存入历史数据中，作为预测的根据。其工作流程如图4所示。
③预测子程序设计
预测子程序采用时间序列的预测方法，由于每一次预测计算都是希望利用尽可能多的历史数据而且希望每一次的数据都是新的信息，所以在每一次进行预测计算前，需要先进行数据的替换，即用新的数据代替旧的数据。并且需要用预测的时间保存，作为继电器动作的时间。其具体的计算流程如图5所示。
④节点执行子程序设计
节点执行子程序是指没有通过通信等的间接控制，而是作为控制系统中的一个孤立的节点自行进行的控制。这种情况下有两种情况:(1)用户的手动操作；(2)节点的自动操作。因此具体的程序流程也应该是这两种方式，但由于应该以手动控制为主，因此这里的操作存在一个优先级的问题，即以手动的操作为主，自动的操作作为手动操作的备用策略。其具体的程序流程如图6所示。
⑤间接执行子程序设计
作为间接执行子程序一般分两种:一种是通过电力线的通信，由工作或生活场所内的一个节点向另一个节点发出的执行命令；另一种是通过电一话远程的监控模块实现的较复杂的执行命令，即先通过远程监控模块将控制命令传入工作或生活场所的控制网络内，再将控制命令下达到具体的一个节点控制器来执行，例如用户在回家前打算提前打开空调，这样当用户回到家里时，家里的温度己经是比较舒适的了。由于本系统的远程监控不是本论文的重点，在此仅介绍一个节点通过电力线对另一个节点的控制，其程序流程图如图8所示。
四、系统硬件结构设计
1.控制芯片AT89C51
本论文的控制芯片采用ATMEL的AT89C51型号的微处理器，如图4-1是AT89C51的管脚图。AT89C51是一个低功耗、高性能的8位单片机。片内带有一个4KB的FLASH可编程、可擦除只读存储器(EPROM)。它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器(NURAM)技术，而且其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容。片内的FLASH存储器允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此AT89C51是一种功能强、灵活性高，且价格合理的单片机，这也是本设计采用这种型号的单片机的主要原因。
2.双音频编码芯片MT8880介绍
本论文采用的编码芯片为双音频编码器MT8880，它的管脚分布如图4-2-1所示。MT8880是一个包含呼叫过程滤波器的单片双音多频(DTMF)收发器，它采用了MITEL公司的ISO2-CMOS技术，具有功耗低，可靠性高的特点。双音多频(DTMF}接收部分以MT8870单片双音多频((DTMF)接收器为基础加以发展； 发射部分使用了开关电容数/模转换器，保证了所传递的双音多频(DTMF)信号具有低失真、高精确度的特点。内部计数器提供音频波群传送方式，从而使音频串能够在高精度时序内传送。
MT8880与单片机的连接如图4-2-2所示。89C51单片机的I/O接口Pl.0-P1.3直接连接到MT8880的DO-D3接口。同时由于需要选择MT8880的工作模式，和设置其内部寄存器的状态，因此需要对RS0, R/W接口进行设置。另外，由于采用中断的方式进行通信，所以需要将中断信号的输出口IRQ连接到单片机的接口。
综上所述,本文通过硬件结构设计和软件的流程设计,基本实现了工作或生活场所控制器的降低成本、简化操作、节能控制等功能。
参考文献:
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