时间:2022-07-18 11:53:03
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篇现代控制技术论文,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:直接转矩控制技术,定子磁链,无速度传感器,展望
引言
交流电动机自1885年出现后,由于一直没有理想的调速方案,而只被用于恒速拖动领域。近三四十年来,电力电子技术、微电子技术、现代控制理论的发展,为交流调速产品的开发创造了有利条件,使交流调速系统逐步具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应和四象限运行等技术性能,完全可与直流调速系统相媲美。由于直流调速系统所固有的缺点,目前,无论是调速领域还是伺服领域,交流驱动系统已逐步占据主导地位并有逐渐取代直流驱动的趋势。直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后的一种新型高效的交流变频调速技术,它以结构简单明了、转矩快速响应、鲁棒性好等一系列的优点正受广大学者的青睐。直接转矩控制技术自诞生以来,其理论研究和实验工作已取得了杰出的成绩,然而作为一门新兴的理论和技术,必然存在不成熟和不完善的地方。鉴于此,本文针对直接转矩控制技术的研究现状、存在的问题及未来的发展趋势进行了详细地叙述。
1、直接转矩控制技术概述
直接转矩控制技术(DTC)是继矢量控制后交流调速领域一种新的控制方法,其特点是采用空间电压矢量分析,直接在定子坐标系下计算并控制电机的转矩和磁通,采用定子磁场定向,进行bang一bang控制,产生PWM信号。系统通过保持磁链恒定, 对转矩直接控制。因此,控制性能不受转子参数的影响,控制思想独特,结构简单。
2、直接转矩控制技术研究热点
2.1 对定子磁链的研究
(1)定子磁链的数学模型
在直接转矩控制中,定子磁链的实际值取决于定子电压、电流和转速的检测值以及电机参数。目前,描述定子磁链的数学模型有3种: u – i 模型,i - n模型,u - n模型[1-2]。
u - i模型: 由定子电压与定子电流确定定子磁链。
该模型结构简单,受电机参数影响小。论文参考网。它采用开环积分法估计定子磁链,在电机高速运行时可以估计出定子磁链。所以,当很大时,与之相比可以忽略不计,控制精度较高。但在低速和零速运行时,较小,与之相比不能忽略,如果对的估计误差大,将严重影响系统的控制性能。这时必须考虑的影响,需准确测定出因温度变化和磁通饱和而产生的变化量。
i- n 模型: 以转子磁链为中间变量,由定子电流与转速确定定子磁链。
在该公式中,没有出现定子电阻,因此不受定子电阻变化的影响。但是,i - n模型要利用转子时间常数及定、转子电感值,还要精确地测量出转子电角速度。这些参数的准确性以及速度的测量精度对定子磁链估计的精度程度都会产生较大的影响,另外这些电机参数也随着温度和磁路饱和程度的变化而变化。
u - n模型: 由定子电压和转速来获得定子磁链。这里仅给出改进后的u - n模型。
改进后的u - n 模型综合了u - i模型和i - n模型的优点,并通过修正项d完成了两个模型间平滑的切换,可以作为一个全速域的定子磁链观测模型。
(2)定子磁链的改进方法
针对异步电机DTC系统中采用u – i模型观测定子磁链时纯积分环节造成直流分量积分漂移,引起低速时转矩波动严重,采用一种具有幅值补偿环节的改进积分器算法取代纯积分环节克服积分漂移;针对六区段电压矢量开关表在定子磁链处于区段分界线附近控制性能差,引起低速运行时定子磁链内陷和电流畸变等问题,采用细分优化的十二区段选择电压矢量开关表来代替传统六区段电压矢量开关表。改善了异步电机DTC系统的低速运行性能。
近年来,许多学者为了解决定子电阻对磁链的影响,引入了现代控制理论和智能控制理论,通常采用的方法有: 模糊定子电阻估计、神经网络定子电阻估计、模糊神经网络定子电阻估计、最小二乘法定子电阻估计[3-5]。
另外, 一些学者对定子电阻温度变化对定子磁链估计的影响也进行了研究, 提出了一些控制方案,如定子电阻温度补偿、模型参考自适应在线辨识等。
2. 2 无速度传感器技术
传统的直接转矩控制中,低速运行时,如果选用与转速有关的定子磁链模型来确定磁链,那么就需要知道精确的转速信息;如果对速度的精确控制,需要转速反馈进行闭环控制,同样需要知道转速信息。传统的方法采用速度传感器,这样不仅增加成本,而且使系统的稳定性和可靠性变差。尤其对于实际应用中不允许安装速度传感器的领域,无速度传感器技术显得突出重要。论文参考网。
无速度传感器技术常用的速度辨识方法包括:转差频率法、参考模型自适应法、卡尔曼滤波法、高频信号注入法、基于神经网络的辨识方法等。目前应用较好的方法是参考模型自适应方法及基于神经网络的辨识方法[6-7]。这种自适应闭环速度辨识方案,在一定的速度范围内,估计精度达到了相当高的水平,然而这些方法没有脱离电机的基本模型,在低速运行时受电机参数的影响严重,尤其在零定子频率运行时,由于电动机转速的不可观测性[8],基于模型的辨识方案往往会失效。
鉴于此,不依赖于电动机模型而仅依赖于电动机本身特性的辨识方法应运而生。Zinger等人利用转子槽谐波可以调制出频率与转速成比例的定子磁链原理,应用锁相环技术来提取转速信息[9]。高频信号注入法弥补了零定子频率情况下的速度不可观测性,然而由于感应电动机常见的磁路饱和现象等不完善因素,导致了检测的速度信号中含有低频干扰信号。一旦检测的速度信号直接用于控制,必然导致控制系统动态、稳态性能恶化。如何结合高频信号注入法与模型参考自适应方法来获得整个工作范围内都能适用的速度辨识方案将是无速度传感器技术研究的核心内容。
3、直接转矩控制技术发展展望
在对直接转矩控制技术研究热点进行了较详细的分析与讨论后,针对尚存在的问题,本文结合当前的科技发展情况和实际分析,对直接转矩控制技术的研究方向进行了展望。
(1)针对传统的直接转矩控制方法存在转矩脉动大的问题,我们可以尝试通过设计基于模糊自适应PI调节器的多级模糊控制DTC调速系统来解决。在外环控制方面,为了实现在转速和转矩突变时系统的快速响应,可以采用模糊自适应PI调节器控制器代替传统的PI调节器;在内环控制方面,也可以采用模糊控制器代替传统的磁链两点式、转矩三点式的bang一bang控制,该算法能够克服传统直接转矩控制方法中根据转矩、磁链的大小程度简单的选择电压矢量这一缺点,全面综合考虑了转矩误差的大小程度,可以实现大误差大调节、小误差小调节的智能控制。
(2)针对无速度传感器技术尚存在的不足,我们可以尝试用基于改进型蚁群BP神经网络的速度辨识器来替代传统速度传感器的方法来对其控制。论文参考网。由于蚁群算法是一种较新型的寻优策略,与其它的智能算法相比较,具有良好的收敛速度,且能得到的最优解更接近理论最优解,同时易于与其它方法结合,具有较强的鲁棒性。相信这样能够更准确地辨识出电机转速,达到DTC系统的动、静态性能要求,实现无速度传感器直接转矩控制。
(3)近年来,直接转矩控制的研究取得了很大进展,特别是现代控制理论和智能控制理论的引入,在MATALB和DSP的基础上,为直接转矩的建模和实现控制提供了强有力的工具。现代控制理论和智能控制理论(以模糊控制、人工神经网络为主)等控制方案为提高直接转矩控制的动态性能和鲁棒性奠定了理论基础,并为提高直接转矩控制的性能提供了一种非常好的新思路,如最近研究十分活跃的模糊控制、神经网络控制、模糊神经网络控制、非线性控制、变结构控制等。可见直接转矩控制技术智能化是未来研究方向之一。
参考文献:
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关键词:自动化控制;信息技术;有效结合;工业技术;技术应用
自动化控制技术对于现代工业发展起到了重要的推动作用,成为工业发展的基础条件。而自动化控制则是借助于自动化设备或者装置来实现操作的,包括机器、仪器以及仪表等装置,从而代替人工操作[1]。信息技术则是现代化的信息传输方式,借助于计算机以及通信设备等来实现信息的快速传播。在现代化工业生产过程中,综合运用了自动化控制技术和信息技术,使其成为促进现代工业发展的重要推动力[2]。该论文主要是从研究自动化控制和信息技术综合运用的角度出发,通过其技术发展探索,从而找出其未来发展趋势,为技术的进步提供参考性意见。
1自动化控制与信息技术分析
工业自动化控制技术对工业发展,社会进步都起到了重要作用,成为重要的推动力。分析整个工业发展进程可知,我国的传统制造业自动化水平较低,对于技术的应用和融合不足,在现代化工业进程中发展较为缓慢;在社会发展变化的影响之下,我国工业也开始运用自动化控制技术,逐步实现了自动化进程。自动化控制技术在国民经济发展方面做出了较大贡献,尤其是信号制式改进技术,促进了现代化控制技术和信息化技术的进一步运用。有统计数据表明,工业自动化技术主要应用于现代化的工业设备预测诊断,设备资产管理和操作技术等方面,还具有广阔的发展空间,需要进一步完善自动化技术的深广应用。自动化仪表的阐释,将自动化技术的应用推到了一个新的高度,目前的发展应用水平还较低,需要进一步加强应用[3]。PLC技术是较为常用的工业自动化控制技术之一,通过编订程序的方式实现对于电子系统的控制和操作,让整个工业生产的过程都能够处于自动化控制当中。这一技术的运作流程是,在编程存储器内进行逻辑运算,以此实现对用户进行计数,定时或者计算等方面的操作指令,而操作指令采用的是数字模拟来进行输入和输出的,进而实现现代工业控制操作。另外,还运用到了DCS技术,也可以称之为集散控制系统,采用网络通信技术进行过程全面管控,促进现代化控制技术的升级运用。还应当注意的是,这些技术的运用还需要其他现代化高新技术的配合运用,综合发挥作用才能够确保自动化控制技术的有效运用,确保工业自动化控制能够高效、开放运行,实现工业生产的分散控制,集中操作和分级管理以及灵活配置的功能。例如:工业PC,这是一种分布式的系统基础技术,比原有的PLC,DCS系统更加先进,具有很强的替代性。具体来说,工业PC能够实现私人定制,提供更具有针对性的服务器模式,兼容客户机,服务器机,以通信网络为基础从而实现管控融合的自动化控制操作。这些技术的推广应用,促进了现代化工业水平的提升,实现了工业企业内部的资源共享和信息交流,使得信息的作用得到了有效发挥[4]。信息技术对于工业发展具有重要的推动作用,在现代化社会当中,更是必不可少的技术手段。但是,传统工业也具有自身的优势,在某些方面是自动化技术所不能取代的。国家的发展,尤其是工业的发展,代表着一个国家经济发展的水平,在信息化时代,要充分运用信息化技术的手段来促进工业发展,提升工业的质量和水平,促进传统工业与现代化技术的融合运用。
2自动化控制与信息技术的有效结合应用研究
2.1自动化控制与信息技术的有效结合在工程机械应用分析
(1)高精度GPS系统的应用。这一系统的技术优势在于高精度,可以精细化到厘米级别,其技术应用基础是GPS差分技术,并与其他多种技术相结合使用,包括全站仪,多传感技术,激光以及超声波等技术,同时,系统中的虚拟仪表又可以帮助实现对于施工工地的信息模拟功能,能够在施工前提供工地的三维图形,机器三维坐标等内容。因此,施工工地应用这一系统能够提高施工效率和精准度,在大型施工现场中的多种机器同时作业过程中成效显著。这也就带来了施工管理方面的提升,促进了施工效率的有效提高[5]。(2)闭路监视系统以及超声波后障碍探测系统应用。这主要应用于大型工程机械中的系统,主要功能是:保证司机的安全高效作业,其工作原理是:随时为司机提供音频和视频信号,与此同时,微机监控和自动报警集中系统这两大系统,对于机器的故障处理方面具有明显效果,主要表现在:缩短维修程序,提高效率。(3)自动化控制的应用。中央微处理机是进行自动化控制的枢纽,其重要功能主要表现在:一方面,接收司机室中的所有操纵装置的相关指令信息,这些信息的传递是通过电位计以电流的形式来传送给中央微处理机的;另一方面,微处理机将所接收到的信号又进行了转发,转给各自对应的阀,从而利用这些信号来开启阀。微处理机的功能实现依赖的是既定程序的芯片,通过芯片程序的启动可以保证泵能够具有足够的功率。
2.2自动化控制与信息技术的有效结合在电气工程应用
(1)地球数字化技术。地球数字化技术是一种综合运用的技术类型,表现为电气自动化工程和信息技术两大技术的结合,其功能实现途径是:基于电气自动化技术,可以实现将地球所有的数据信息都能够以坐标的形式来呈现,这些信息的精准度非常高,这是基于信息技术来实现海量精准信息的动态多维呈现,最终使得地球通过技术形式转化为电气自动化数字的形式。这些信息在集中之后存储进计算机网络当中,那么,通过信息的调取和系统运行就可以获取任何人的精准地理坐标,从而获取详细的数据信息内容。(2)现场总线技术。这一技术的产生背景是,现场总线和以太网主导的计算机网络技术是电气自动化工程控制系统基础应用,在不断地应用处理过程中,促进了电气设备的自动化和智能化发展趋势,从而进一步产生了现场总线技术。因此,这一系统属于经验积累性的应用,相当于连接了企业基层设施的通信互联,促进了上下沟通实现。
2.3自动化控制与信息技术的有效结合在工业生产控制应用
(1)信息化技术呈现出过程检测仪表和执行器往数字化,智能化和柔性智能化以及网络化的发展趋势。该技术的发展依托于人工智能理论和方法,通过拟人智能功能向固态传感器以及智能传送器发出信号,促进其精准化操作。智能阀门定位器由于是由微控制器所控制的,而这种控制器的精准度极高,可以实现的功能有:组态控制参数,线性分程控制和等百分比等特性修正,表现出极强的智能化操作特性。(2)有很多控制软件和控制系统都在进一步的完善和强化之中,主要包括:生产执行系统(MEC),供应链管理系统(SCM),企业资源计划系统(ERP),CAD、CAM、CAP等,这些系统和技术的升级都不是单独进行的,而是与其他系统相连同步升级的。
3结语
自动化控制与信息技术的有效结合对于工业技术发展有着重要的促进作用,是现代工业发展的必要条件。在未来自动化控制与信息技术的有效结合需要进一步智能化水平,借助大数据和云网络,提升信息控制能力,从而让工业自动化获得新发展。
参考文献
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论文摘要 在人类所利用的能源当中,电能是最清洁最方便的;电气传动无疑有着很大的意义,随着电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术的迅速发展,电气传动技术也得到了长足的发展。本文在对大量国内外文献分析的基础上,总结和论述了我国在电力电子和电力传动系统领域的研究现状。
从学术的角度来看,电力电子技术的主要任务是研究电力电子器件(功率半导体)设备,转换器拓扑结构,控制和电力电子应用,实现电力和磁场的能量转换、控制、传输和存储,以便实现合理和有效使用的各种形式的能源,高品质的人力的电力和磁场的能量。
1 电力电子的研究方向
就目前情况而言,我国电力电子的研究范围与研究内容主要包括:1)电力电子元器件及功率集成电路;2)电力电子变换器技术的研究主要包括新的或电力能源的节约和新能源电力电子,军事和空间应用等作为特殊的电力电子转换器技术的智能电力电子变换器技术,控制电力电子系统和计算机仿真建模;3)电力电子技术的应用,其研究内容包括超高功率转换器,在能源效率,可再生能源发电,钢铁,冶金,电力,电力牵引,船舶推进应用,电力电子系统的信息化和网络;电力电子系统的故障分析和可靠性;复杂的电力电子系统的稳定性和适应性;4)电力电子系统集成,其研究内容包括标准化电力电子模块;单芯片和多芯片系统设计,集成电力电子系统的稳定性和可靠性。
2 我国电力电子发展中存在的问题
当前的主要问题是:中国的电力电子产品和设备目前生产的大部分是也主要是晶闸管,虽然它可以创造一些高科技电子产品和电气设备,但他们都使用电力电子外国生产设备和多组分组装集成的制造方法,尤其是先进的全控型电力电子器件全部依赖进口,而许多关系到国民经济和国家安全,在一些关键领域的核心技术,软件,硬件和关键设备,我国的外资控制和封锁。特别是在关系国民经济和国家安全,更多先进水平的核心技术差距的关键领域,这种情况正在迅速变化的挑战和我们的道德律令。
在过去,虽然我国国民经济的各个部门,先后引进了国外先进技术,已开始注意到国内突出的问题,从表面上看,虽然对引进技术的绝大多数可以在几年后达到国产化率70%的要求,但只要仔细分析,不难发现,并最终拒绝外国公司转让技术和关键部件,都涉及到高科技的电力电子技术和动力传动产品在核心技术。
目前国外和问题的主要区别是:电力电子器件的全面控制,不能制造国内制造的高功率转换器,低技术,设备可靠性差,电力电子数字控制技术水平仍处于初级阶段;应用程序的控制技术和系统控制软件的水平较低;缺乏经验的重大项目等。高性能高功率转换器设备几乎全部从国外进口。
3 电力传动系统的发展现状分析
目前我国电力传动系统的研究主要围绕交流转动系统展开,随着交流电动机调速理论的突破和调速装置(主要是变频器)性能的完善,电动机的调速从直流发电机-电动机组调速、晶闸管可控整流器,直流调压调速逐步发展到交流电动机变频调速。交流传动系统之所以发展得如此迅速,和一些关键性技术的突破性进展有关。它们是功率半导体器件(包括半控型和全控型)的制造技术、基于电力电子电路的电力变换技术、交流电动机控制技术以及微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术。为了进一步提高交流传动系统的性能,国内有关研究工作正围绕以下几个方面展开:
1)输入电流为正弦和四象限运行开辟了新的途径
高性能交流驱动系统电压型PWM逆变器中的应用日益广泛,PWM技术的研究更深入。 PWM功率半导体器件采用高频开启和关闭,成为一个在一定宽度的电压脉冲序列法律的变化,为了实现频率,变压器,有效地控制和消除谐波的直流电压。 PWM技术可分为三类:正弦PWM,优化PWM及随机PWM。正弦PWM的电压,电流和磁通正弦PWM计划的目标包括。正弦PWM普遍提高功率器件的开关频率将是一个非常出色的表现,在中小功率交流驱动系统等被广泛使用。但为大容量的电源转换设备,高开关频率将导致大的开关损失,以及高功率设备,如GTO的开关频率仍不做的非常高的在这种情况下,在最佳的PWM技术只是满足的需求该设备。
2)应用矢量控制技术、直接转矩控制技术及现代控制理论
交流电机交流驱动系统是一个多变量、非线性、强耦合、时变控制对象,变频调速控制,电机控制的稳定状态方程的研究动态控制非常令人满意的结果的特点。 70年代初提出研究交流电机的控制过程的动态,不仅要控制每个变量的振幅,而控制的阶段,为了实现交流电机磁通和转矩的解耦矢量变换方法,促使高性能交流驱动系统逐渐向实际使用。高动态性能的电流矢量控制变频器已成功应用于轧机主传动,电力牵引系统和数控机床。此外,为了解决系统的复杂性和控制精度之间的矛盾,但也提出一个新的控制方法,如直接转矩控制,方向控制电压,特别是与微处理器控制技术,现代控制理论在各种控制方法也得到了应用,如二次型性能指标最优控制和双位模拟调节器控制,可以提高系统的动态性能,滑(滑模)变结构控制可以提高系统的鲁棒性,状态观测器和卡尔曼滤波器可以得到状态信息不能测量,自适应控制能够全面提高系统的性能。此外,智能控制技术,如模糊控制,神经网络控制,也开始在交流变频调速驱动系统用于提高控制精度和鲁棒性。
3)广泛应用微电子技术
随着微电子技术的发展,数字式控制处理芯片的运算能力和可靠性得到很大提高,这使得全数字化控制系统取代以前的模拟器件控制系统成为可能。目前适于交流传动系统的微处理器有单片机、数字信号处理器(Digital Signal Processor——DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit——ASIC)等。其中,高性能的计算机结构形式采用超高速缓冲储存器、多总线结构、流水线结构和多处理器结构等。核心控制算法的实时完成、功率器件驱动信号的产生以及系统的监控、保护功能都可以通过微处理器实现,为交流传动系统的控制提供很大的灵活性,且控制器的硬件电路标准化程度高,成本低,使得微处理器组成的全数字化控制系统达到了较高的性能价格比。
4 结论
虽然我国电力电子与电力系统传动系统技术得到了长足的发展,但与发达国家相比仍然存在较大差距,许多关键技术有待突破,关键部件还长期依赖进口的局面还没有打破。
参考文献
关键词:公路监理;道路质量控制技术;学习领域;课程开发
公路监理作为公路工程建设中不可缺少的一员在公路建设中起着至关重要的作用,主要的工作内容包括质量监理、费用监理、合同监理、进度监理、安全及环境监理等。公路监理专业为我院的自治区级特色专业,在该专业的学习中质量监理是监理专业大部分学生就业后从事的主要工作岗位必须掌握的专业技能。经过第一轮课改我们将《公路工程质量控制》课程中的道路部分与《路基路面检测技术》课程按照公路工程施工过程中的质量控制和使用的方法合并成为了一门课程《道路工程质量控制技术》。
1 课程开发的必要性
1.1 课程性质
《道路工程质量控制技术》为公路监理专业的核心课程,其作用就是培养学生能够熟练完成道路工程施工工序检测、分项工程交工检测与质量评价、分部工程交工检测与质量评价的能力,这些都是质量监理岗位最为重要和基本的能力。
1.2 课程开发的必要性
目前针对道路工程质量控制的教材大部分采用原有的教学模式,主要以理论教学为主线,与实际工作脱节,缺乏现代化的教学工具,大部分教学的编写也把该门课程按照控制要点来进行组织,而对于具体质量要点检测的具体操作过程并没有涉及。所以必须对该课程进行开发,建立基于工作过程的课程体系,满足职业教育的需要。
2 课程开发思路
2.1 对课程进行整体化的职业分析
2.1.1 公路监理职业岗位分析
本学习领域的设计是在企业调研、岗位调查的基础上,大量听取和学习职业教育专家的专题报告和学习指导书的前提下,聘请行业、企业专家和学校专任教师针对新疆公路建设市场公路监理行业职业岗位(群)分析,与本课程专职教师共同研讨开发的。目前公路监理从业人员主要来源于公路工程试验检测企业、施工企业、公路设计企业、公路管理部门等,再经过岗前培训而从事公路监理工作。因此,公路监理专业的毕业生所面临的就业岗位(群)主要为公路监理企业、公路工程试验检测企业、以及施工企业的部分岗位。
2.1.2 公路监理岗位职业能力分析
公路监理人员在施工过程中的监理任务主要为施工准备阶段的监理、施工阶段的监理和交工验收阶段的监理,在不同的监理阶段,监理人员所面对的工作任务各不相同,所要求的能力也不同。《道路工程质量控制技术》课程在公路施工监理工作过程中所对应的工作岗位就是公路检测监理员。
2.2 分析课程的典型工作任务
2.2.1 工作任务分析
根据本课程所对应的工作岗位“公路检测监理员”,对该工作岗位进行详细的分解:
(1)公路检测监理员岗位,需要招聘对象一般具有:公路工程相关专业大专以上学历;公路水运试验检测员资格证书;1年以上道路工程质量控制的经验;良好的职业道德和组织沟通协调能力;工作认真、谨慎细心、勇于承担工作任务;
(2)公路检测监理员岗位要求的工作内容为:负责确定各分项工程的质量控制要点;负责对质量控制要点进行检测;负责对检测结果进行评定;负责用试验报告显示检测的结果;完成试验检测工程师交代的相关工作。
2.2.2 典型工作任务划分
根据对确定的工作岗位分析,研究该工作岗位的要求和工作的内容,对《道路工程质量控制技术》课程提出学习型的典型工作任务,(见表1)。
表1
序号 学习项目名称 典型工作任务
项目一 质量控制的程序 任务一、制定工程施工质量控制任务书
任务二、设置工序质量控制点
任务三、制定质量问题分析处理程序
项目二 路基工程施工质量的控制技术 任务一、熟悉路基工程质量控制要点
任务二、进行几何尺寸检测
任务三、进行内在质量检测
任务四、进行外观评定
任务五、进行综合评定
项目三 路面基层和底基层施工质量的控制技术 任务一、熟悉路面基层和底基层施工质量控制要点
任务二、进行基层混合料质量检测
任务三、进行基层几何尺寸检测
任务四、进行基层内在质量检测
任务五、进行基层综合评定
项目四 沥青路面施工质量的控制技术 任务一、熟悉沥青路面施工质量控制要点
任务二、进行面层混合料质量检测
任务三、进行面层几何尺寸检测
任务四、进行面层内在质量检测
任务五、进行面层综合评定
2.3 对课程的学习情境和课业进设计
通过对典型工作任务的分析,我们把该门课程分为4个项目,每个项目按照项目化教学的方式的组织教学,通过这种方式来让学生了解实际工作的过程,这4个项目(见表2)。
经过学习领域的课程开发,任课教师根据给课程的典型工作任务和学习情境的设计制定适用于不同教学班级的教案。教案应该针对每个典型工作任务设计,最好为每2学时设计一次有针对性教学实施方案,每个教学步骤都应该有达成的相应的学习目标。
3 结束语
基于工作过程的课程开发和设计是目前高职院校课程改革的一项重要任务它强调职业工作的整体性,强调技能操作的重要性,培养学生的专业素质、综合素质以及职业素质。通过学习情境的模拟,使学生真实的体验工作过程。然而高职教育的改革如果只依靠学校的努力,仅仅开发基于工作过程的教材是不能解决所有的问题,还需要得到政府和广大企业的支持,开办各种教学企业、实行顶岗实习,让学生能在学习的过程中真正接触到企业和工作,能接触到真实的项目使学生在走出校门的时候真正具备了一个高职人的素质和技能。
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论文关键词:液压与气压传动,教材改革
近年来,随着改革开放的不断深入,机电工业面临着产业的整体优化与升级,对劳动者的素质也提出了更高和更新的要求。液压与气压传动是利用液体或气体的压力传递力和运动的一种传动,由于它具有其他传动方式不可替代的许多特性,因此被广泛应用于机械制造、工程机械、冶金机械、石油化工、交通运输、矿山机械、建筑机械等各个工程技术领域。随着微电子技术和控制理论学科的发展,液压气压传动的应用领域越来越广,从军用到民用,从重工业到轻工业,到处都有液压气压传动与控制技术。因此,职业技术教育必须适应现代化建设对人才的需要,培养学生具有更高、更全面的综合职业能力。在培养学生综合职业能力方面,教材的改革是关键环节。笔者就学院校本教材《液压与气压传动》改革与建设谈一些认识。
一 明确培养目标,调整课程结构
我院属于高等职业技术院校,主要培养面向工业生产第一线的应用型专门人才。学生走向工作岗位后,遇到有关液压和气压传动的问题一般是关于设备的安装、调试、维修和保养等项目,很少接触到系统的设计校核计算工作。因此,学校教育必须树立“以素质为基础、以能力为本位”的指导思想,注重学生的能力提高和素质培养,打破学科界限,调整课程结构。
《液压与气压传动》是机电类学生必修的一门专业课,主要介绍机电设备液压与气压传动的基础知识和液压气压控制技术。随着机电技术的迅猛发展,单一的学科体系已不利于学生形成机电设备的整体意识,如机电设备的运动主要有机械传动、液压传动教育论文,机电设备的控制则是液压技术、电气技术、数控技术乃至光学技术的有机结合。现行的课程结构为各学科单独设置,以课程群的组合来建立学生的知识结构。由于各门课程自成体系,不仅相关内容低起点、重复多,浪费了大量学时,而且各门课程知识很难融会贯通、综合运用,不利于综合应用能力的培养。笔者认为应打破传统的教学体系,将机械传动技术、电气控制技术、液压传动、可编程控制器应用技术、数控技术等知识设置为几个相对独立的模块,并有机地结合在一起,成为一个复合型专业课程,这样既利于培养学生综合职业能力,同时还可以减轻学生的课业负担和学习压力,并为实践操作技能节约大量的时间。
二 突出职教特色,优化知识内容
职业教育必须适应市场的要求,教学内容必须具有职业性和实用性;知识应以够用为度,不必强调过多的理论系统性和完整性中国知网论文数据库。
1 删除理论性较强的内容
《液压与气压传动》课程理论抽象而实践性又很强。因为液压传动的过程是在封闭的系统中完成的,要建立起直观的认识是比较困难的。但是这个专业贴近生产实际,应用性很强。一般的液压设备在日常生活中很少见到,所以学生缺乏感性认识,加上随着教学的改革,本课程的教学时数已经缩减,故而传统的教学手段很难适应新形势下的教学任务了。只有改革传统的教学方法和手段,使教学方法多样化,并加强实践环节,才能改善教学效果。
过多、过深的理论知识不但使学生所学无用,而且可能使学生产生一定的恐惧、厌烦情绪,丧失学习的兴趣和信心。传统的《液压与气压传动》教材中液体动力学章节中存在较多繁琐公式的推导及偏深的理论分析,如管路内的压力损失、液体流经小孔及间隙的流量等计算公式、各种液压泵排量及流量的计算公式,笔者认为均可予以删除或压缩。另外,教材中采用较大篇幅介绍了液压系统的设计方法与计算步骤,该内容主要应用于工程设计和科学研究使用,对职业教育则没有必要掌握,也应予以删除或压缩。对那些必需的理论知识可作适当处理,做到“知其然”,而不必过分强调“知其所以然”。例如,叶片泵只需说明叶片泵为减少叶片滑动的摩擦力,应将叶片顺转向倾斜一定角度放置,而不必具体分析叶片的受力情况。从而使教材做到内容少而精,突出其实用性。
2 体现教材的先进性
科学技术的发展日新月异,教材应当不断补充新知识、新产品、新技术、新工艺,使学生掌握最新的知识以适应市场要求教育论文,如气动技术近几十年来发展迅速,已广泛应用于生产的各个领域,其工作原理与液压传动有许多相近之处,因此,可增加有关气压传动的知识。而对于在生产中已淘汰或很少使用的设备和产品,在教材中则应予以剔除,如径向柱塞泵由于径向尺寸大、结构较复杂,制造困难,近年来已使用较少,该部分知识可予以省略。
3 便于教学和自学
近几年随着高等院校的扩大招生,学生的学习基础普遍较差,学习能力较低。因此,教材内容应充分考虑学生的特点,尽量做到内容通俗易懂,版面丰富、活泼、直观。传统教材每章节后的复习思考题多延用了本科教材的形式,以问答、论述、计算为主,对学生的论述、概括、分析能力有较高要求。笔者认为应适当地降低难度,采用学生喜闻乐见的填空、选择、判断题型,这样既可以考察较广的知识面,又可以突出知识点的理解和应用,同时也便于老师的教学和学生自学。同时,可安排一些课后讨论题或生活中的实例,如挖掘机、起重机的液压系统,鼓励学生利用图书馆、互联网查找所需资料、增加学习的趣味性和实用性,做到开放式教学,拓宽课堂教学范围。
4 注意与其它教材的统一性
《液压与气压传动》教材中涉及到许多的电气元件都是用字母表示,如压力继电器用K表示,电磁开关用YA表示,但在有关的电气教材中,压力继电器用KP表示,电磁开关用YV表示教育论文,容易使学生产生模糊不清的概念,建议相关教材对同一元件应采用统一国家标准。
三 突出实践能力的培养
为使学生具有一定调试和维修液压设备的技能,必须加强学生对生产设备液压系统分析能力的培养。通过大量实例分析,可使学生举一反三,触类旁通。同时,更好地把零散的液压知识有机地联系起来,得以灵活应用。
突出实践能力的培养,既要培养学生的动手能力,更要培养学生分析能力、解决问题的能力。液压系统在工作中会出现各种各样的故障,作为生产操作者必须具备查找排除一般故障的能力。但传统教材只在最后章节中简单提及了常见故障及其排除方法。笔者认为这样泛泛而谈已远远不能满足实际的使用要求;建议在各章节介绍液压元件工作原理后,均应说明它们在使用中容易产生的故障及其排除方法,最后以典型系统为例,讲解系统故障的诊断方法,培养学生的分析能力。
液压课程中安排的实验可分为演示、验证型实验和应用型实验。演示、验证型实验缺少创造性,不能充分调动学生的积极性,如溢流阀的性能试验,要求学生按照事先设计的试验步骤进行操作,记录相关的数据,最后经过较繁琐的数据处理及图表绘制,得出溢流阀的有关性能。整个试验都是学生按指令被动执行,没有自己的认识与创新。笔者认为此类试验效果甚微,可予以削减中国知网论文数据库。同时增加培养学生的综合应用能力的应用型实验,如液压基本回路实验,由学生自行设计液压回路并通过试验将各液压元件安装组合,验证回路的可行性,把所学知识有机结合起来,在设计、联接、调试的整个过程中,学生是主导者,能充分调动学生的积极性,大大提高了其创造思维及综合应用能力。同时,为适应市场对维修能力的要求,建议增加实习演练周,加强学生对液压元件、系统常见故障的分析及排除能力。
四 开发配套教学软件,发展多媒体教学
《液压与气压传动》课程的结构图、原理图特别多,有的还比较复杂。过去的教学手段比较单一,主要是通过教学挂图、教学模型等辅助教学。老师虽然下了很大的功夫,但学生却听得一头雾水,渐渐失去了学习的兴趣。图文并茂的多媒体教学的出现,使抽象的教学内容变得直观、生动。以溢流阀的讲解为例,传统教学多采用挂图或幻灯片,教师所用的、学生所看见的不过是一些简单、毫无生气的二维示意图教育论文,虽然配以教学模型进行讲解,但溢流阀阀芯上移、实现溢流的过程,只能由学生自己发挥想象力。若利用多媒体技术,用不同颜色表示溢流阀的各组成部分,用三维动画效果演示其装配及工作过程,一个彩色的、立体的动态图像呈现在学生面前。同时,通过与学生的双向交流与反馈,有效地激励学生的学习积极性与创造想象力,使学生真正感受到现代化教学的优越性。
五 改革考核方式,加强过程考核
本课程最终考核方法应采取理论与实践相结合的形式,理论教学包括理论考试成绩、上课表现、完成作业情况三部分,实践部分应包括实践技能、实习报考、实习态度三部分。考虑到高职教育人才培养目标的要求,总评成绩理论与实践部分各占50%为宜。通过这样的考核方法,一方面督促学生上课认真学习,下课及时完成作业,掌握丰富的理论知识,另一方面,又重视学生的实践动手能力的培养,有效地提高了学生的学习积极性。
总之,《液压与气压传动》教材要紧跟时展的需要,必须打破传统教材的旧条框,建立科学合理的教材体系,拓宽课堂教学范围,丰富课堂教学内容,贯彻开放式、探讨式、研究式、学习式教学形式和考核方式,并充分利用现代化的教学手段提高学生职业能力。
[关键词] 计算机控制技术 教学改革 教学实践
随着高等教育逐步实现由传统的应试教育向现代的综合素质教育转化,传统的教学模式正朝着学习理论知识、提高综合素质、增强实践能力、培养创新精神和创新能力的目标发展。
计算机控制技术课程是高等学校自动化专业的一门重要技术基础课,课程的特点是实践性强、与专业课密切相关,它涉及的基础理论和知识面较广,牵涉电气、计算机、自动控制理论等综合知识,在同类课程中占有十分重要的地位。
一、课程的性质与任务
《计算机控制技术》是自动化专业的专业课,和毕业设计前后衔接,共同完成本专业培养学生专业知识和实际工作能力的任务,培养自动化专业本科生熟悉计算机的最新发展动态,掌握计算机在自动化领域中的应用,通过本课程的学习,要使学生获得:计算机控制系统的组成与典型应用方式;控制系统信号的输入/输出接口与通道;常规数字控制器的设计;常用应用程序设计;计算机控制系统设计;计算机控制系统的抗干扰措施等方面的基本概念、基本理论和基本设计技能,学生在学完本课程后,结合其他课程内容和毕业论文设计,可具备一定的开发计算机控制系统的能力。
二、教学方法的改革
现代科学技术的发展,要求我们培养的学生不是单纯的继承型、守业型人才,而是能够独立思考、善于进取、有创造性思维能力、能适应新形势发展需要的开拓型人才。为适应人才培养的需要,改革课程教学方法和教学手段,是摆在我们面前十分重要的任务。
在课堂教学中采用知识点讲授、课堂讨论、演示辅导、工程实例分析相结合的方法,变单向灌输为双向交流;注重处理好难点与重点、概念与应用的关系,做到精讲多练、边讲边练、讲练结合。选择实用性、趣味性、有典型特色的教学实例,以激发学生的创新思维,增强专业课学习的兴趣。
1.在本课程的教授过程中应特别注意计算机控制技术课程的教学目的和要求,由此决定在本课程的教学过程中应强调对基本概念、基本规律的讲授,有关计算方法讲授的目的是期望通过计算所得的结果进一步帮助学生对基本概念或基本规律的理解和掌握, 而不是培养学生的计算能力。
2.“学而必知其用”观念贯穿整个教学过程。因为这门课程是前面几门课程的综合,它把前面的自动控制理论、单片机原理及应用、微机原理及应用、程序设计等几门课程综合在一起,形成一个自动控制系统。在教学过程中应对课程中各章节的作用有清楚的认识,应当明确课程各部分内容在实现培养目标中的作用。
3.采用“教、学、做相结合”的教学方法。教学中从最基本的应用实例出发,由实际问题入手通过技能训练引入相关知识和理论,并且提出学习的内容、目的、要求及其他相关事项,后面由学生自主学习有关内容,再通过自己动手做实验的方式来加深对所学知识的理解,同时获得相关技能的训练。这种在教师指导下,感性认识与理性认识交互进行,对学生自主学习起到良好的促进作用。
4.探究型教学。在教材的每章结尾或正文叙述中提出了一些思考题,这些思考题可以帮助学生对有些概念的深入理解和掌握,在教学过程中,对某些思考题组织学生进行讨论或给予启发说明,以培养学生的独立思考、自主学习的能力。
5.利用小型的课程设计作业,进行计算机控制系统的设计,使学生自己动手设计一个真正意义上的控制系统。激发学生自主的创新意识,对学生综合利用所学知识,进行有益的尝试。
三、教学手段的改革
采用现代教育技术和传统教学手段相结合,充分利用现代信息技术,大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用。目前,现代电化教育手段和多媒体技术等手段已全面引入各专业的教学,大大提高了课堂教学质量。本课程中部分章节采用CAI课件授课,数字控制器的设计部分要求的理论性较强,采用传统的黑板教授的方式,使学生更好的理解数字控制器的设计原理和设计方法。
在教学手段上,开发了相关计算机辅助教学软件,将传统教学方法与多媒体、网络教学、幻灯录像等现代化的手段相结合,互相弥补,使教学内容形象直观,易于理解,使教学过程更生动鲜明,更符合学生的年龄特征和思维特点,提高了教学效率,突出课程了重点和难点,更激发了学生学习的主动性。但是,通过教学实践,教师们深刻认识到多媒体教学在增加教学信息量,提高讲课效率的同时,也在某种程度上影响师生互动以及对教材与教学内容的感性掌握,为此,要注重做到传统与现代结合,板书与电子课件结合,实现多种教学手段的有机结合,实现两者优势互补。
四、考试内容和方法的改革
结合本课程实践性较强的特点,本课程考试应该由3部分组成:1.平时成绩,此部分占最后考试成绩的20%。2.一般的闭卷考试,此部分占最后考试成绩的60%。考试内容的重点放在计算机控制系统的重要组成部分:输入输出接口和通道设计两个部分,其他部分的知识作为一些小知识点进行考试。此部分考试主要是让学生掌握计算机控制系统中常用的一些芯片,控制系统的各个组成部分的设计方法,计算机控制系统的各种组成形式等一些常用内容。3.课程设计,设计题目是设计一个常用的计算机控制系统。此部分占最后考试成绩的20%。在这个过程中,可以查阅任何资料,包括网络上丰富的内容。通过课程设计来不仅可以锻炼学生设计计算机控制系统的能力,掌握在计算机控制系统设计时应该注意的一些问题,还可以使学生学习查阅资料的方法,为将来的工作和继续学习打下坚实的基础。
【关键词】智能建筑 人工智能 智能控制 技术
智能建筑于20世纪80年代起源于美国,主要依靠智能控制技术、计算机技术、集成技术以及信息技术等实现各种不同功能。智能建筑是由多种高、新科学技术综合产生的。人们通过建筑智能系统尽情享受个性化、舒适化、节能环保,符合现代绿色建筑要求的生活与工作环境。
一、智能建筑研究现状
智能建筑自20世纪80年代初出现在美国,随着信息技术发展,在全世界范围内得到了极大发展。智能建筑相对于其他的普通建筑而言,其特征主要是安全、便捷、高效、舒适。随着建筑智能化系统技术的快速发展,智能建筑工程规模越来越大,智能建筑已逐渐引人关注与研究。根据智能建筑设计标准,其主要结构包括信息系统、设备管理系统以及安全系统,复杂的智能建筑可根据具体需求设计特点的功能模块。
智能建筑是伴随着计算机科学技术兴起的,以计算机技术与信息技术为基础,并与建筑施工技术、控制技术息息相关。该技术的发展对智能建筑具有直接影响。智能建筑发展一般划分如下几个阶段:
(1)第一阶段,开始于20世纪80年底,该时期以单功能系统的研发为主流产品。随着智能控制技术在智能建筑设备的应用,逐步研发出了各种研发产品,其中最具有代表性的是闭路电视监控、火灾自动报警、空调设备监控等系统。该系统结构简单,且可通用、可互换,只需调整控制参数。
(2)第二阶段,开始于20世纪90年代,以多功能系统为代表。随着信息技术、微电子技术的发展,以ASC为代表的微控制器研发成功并得到广泛推广。ASC可根据具体要求进行定制。ASC的通信功能实现了各专用控制器间的信息共享和管理功能,如综合保安系统、建筑设备设备自控系统、有线电视、火灾自动报警与控制系统等。
(3)第三阶段,20世纪90年代末期出现的集成系统。随着互联网的快速兴起,通信协议由专有型逐步转向开放型。
(4)第四阶段,21世纪的集成管理智能化系统、计算及网络系技术,智能控制系统依托互联网,实现了智能建筑的系统化、集成化与独立运行和管理。智能建筑实现了基于虚拟现实与多媒体技术的人机接口和融合处理。
二、智能控制技术在智能建筑中的应用
(1)知识库专家系统和知识工程是智能领域的重大研究成果,专家系统管控着整个系统正常运行,专家系统是在所需控制对象和规律的基础上研发的。该系统,具有丰富的专业知识和经验水平,能解决专业问题。根据一个或多个专家提供的特殊领域知识、经验进行推理,综合模拟专家的决策来解决复杂的问题。引入基于控制专家的专业知识和实践经验的专家控制系统。采用知识表达技术,建立模型知识库,利用逻辑推理法则,制订系统的控制决策。为智能建筑的自动化提供了最优控制决策支持。专家控制系统改变了传统依托数学模型的控制系统设计的局限性,使数学模型与知识模型相融合,知识信息处理技术与控制技术相结合。专家系统现在广泛应用于物业管理、自动缴费业务与智能支持等领域,在社会上评价均很高。
(2)人工神经网络在建筑系统建模、学习、控制、优化等方面取得了很大的成功。目前广泛使用到了语音识别、最优化计算、图像处理等等控制领域。随着智能建筑的自动化功能需求的不断增强,在现代智能建筑物内安装的自动化设备愈来愈多,能耗也越来越大。智能建筑改变了传统的自动化、半自动化的响应速度,且其对设备要求越来越低。智能系统中的建筑学习模式的开放,使智能系统的成本越来越低。尽管建筑神经网络模型存在实时性,但随计算机运行速度的提高与神经网络算法的改进,建筑神经网络控制不断完善。神经网络学习控制将采用大规模集成电路,可完成建筑物监控、保安、照明、娱乐等任务。
(3)随着数据库技术、网络技术的快速发展,数据仓库技术、分布式数据库的不断走向成熟,科学家不断将其引入到了建筑物的智能决策系统当中,能使智能建筑实现智能化决策支持系统。半结构化和非结构化的智能决策帮助了中、高层决策者进行方案决策,为决策者提供详细的信息,帮助决策者明确决策目标和对决策问题全面认识,能提供各种决策方案,并能对其进行优化设计,帮助决策者提高决策能力、决策水平、决策质量和决策效益,从而达到最大经济效益的目的。
三、结论
智能建筑由于其依托互联网技术、计算机技术、信息技术,能够比较自由的设计个性化服务,从而使我们的工作与生活环境得到了极大的改变,随着经济的发展,智能建筑逐步走向个性化、智能化方向发展,而智能建筑的关键技术是智能控制技术,因此,只有促进智能控制技术的发展,才能更好的发展智能建筑。
参考文献:
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[3]张海燕,马凤仙.我国智能建筑发展中存在的问题及对策[J].三门峡职业技术学院学报,2004,(02).
关键词:项目教学法;课程教学;计算机控制技术
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)15-0273-03
一、前言
项目教学法也称为“基于项目活动的研究性学习”,是由美国著名教育家、伊利诺易大学教授凯兹博士和加拿大教育家、阿尔伯特大学教授查德博士共同创建的一种以学生为本的活动教学法,是一个全新的教学方法。它的理论基础是建构主义学习理论、情境学习理论和杜威的实用主义教育理论。在项目教学中教师根据各学期学习领域的教学要求,适时安排教学计划,制定和设计项目合同,组织学生以小组工作的方式加以实施,在整个教学活动中学生的积极性和求知欲望被有效地调动。项目教学法具有鲜明的特征:首先,学习过程是理论知识与实践相结合的过程;其次,增强了学生学习的主动性和创新能力;最后,项目教学法是以“学习任务”为载体来引导学生自主学习和探索的,这使得学生在学习过程中清晰地意识到自身的学习目标。此外,在教学过程中同学之间的交流与合作、组员之间的优势互补,培养了学生的团队合作精神[1-3]。
项目教学法起源于美国,盛行于德国。上个世纪80年代开始,德国的应用科技类大学就已经广泛开展了项目教学法的教学实践,取得了令人瞩目的成绩[4]。我国职业教育的课程教学已经普遍采用项目教学法,可以查阅到大量的相关教学论文,已有基于项目教学法的教材出版,例如单片机技术、PLC技术、磨具设计等教材[5-6]。我国普通高等教育由于受传统教学模式的影响,课程教学多数还是“理论教学+验证性实践环节+期终考试”的模式。近年来随着我国普通高等改革的不断深入,高校教师开始对传统教学模式进行反思,在一些实践性较强的课程教学中,已有教师引入了项目教学法进行课程教学改革。有部分地方院校的电视新闻学专业和机械设计专业在人才培养模式中强调项目教学法的应用,在专业课程教学中普遍采用了项目教学法,已取得了比较好的成效[7]。
二、计算机控制技术课程教学现状
“计算机控制技术”是我校电气工程及其自动化专业的主要专业课程之一,它是继“自动控制理论”之后的一门专业主干课程。本课程主要介绍计算机控制系统的基本理论和计算机控制器的设计方法,介绍计算机控制系统的分析及系统的实现。从计算机控制系统应用的角度出发,培养学生对计算机控制系统的分析能力和设计能力。
在传统计算机控制技术理论教学方法中,多为老师讲解为主学生听课为辅的教学方法,教学以教师讲授为中心,对教学信息进行加工处理后,通过语言、文字等形式呈现给学生,学生则通过自己的感官接受教师的教学信息。实践教学环节主要是做验证性实验,缺乏综合性和设计性实验项目。教师在教学过程中处于绝对的主动地位,学生在被动的环境中学习。学生的的主动性和创造性受到极大的压制。
“计算机控制技术”课程是一门电类专业的主干课程,教学内容的实践性强,适合项目教学法。教师和学生可以在实施项目的过程中,完成该课程的教学内容。项目的设计与生产实际联系密切,学生在“做中学”,能够调动学生的学习积极性。
三、基于项目教学的改革思路
1.教学内容和方式的改革。课程教学实行项目教学法改革,选择合适的项目是关键。通过创设问题情境,把所要学习的内容巧妙地隐含在每一个项目中去,对项目进行分析、设计和探索研究,引导学生针对项目展开讨论,可以使学生通过完成项目内容达到掌握所学知识,提高分析问题、解决实践问题能力的目的。
通过走访兄弟院校和工矿企业,结合我校电类专业定位,构建了计算机控制技术课程的知识体系,制定了计算机控制技术课程的教学内容。主要教学内容应该包含以下内容:(1)计算机控制系统的组成和计算机控制系统的典型形式;(2)输入输出通道、典型接口和硬件抗干扰技术;(3)逐点比较法插补原理和步进电机控制技术;(4)数字PID控制、最少拍控制和纯滞后控制;(5)计算机控制系统的程序设计技术、数据预处理技术、软件抗干扰技术等;(6)工业控制网络技术、集散控制系统介绍和现场总线控制系统;(7)计算机控制系统设计的原则与步骤、设计举例等。
根据我校的实验条件,我们构建了三个教学项目,通过这些项目的实施,基本上可以涵盖上面所提出的教学内容,能够达到我们预期的教学要求。三个项目的要求如右表。
2.对学生考评的改革。项目的评估总结是项目教学法的重要环节,学生项目的评估总结过程是学生一个学习、提高的过程。学生在项目实施的过程中会发现各种问题,学生要组织自评和互评,发现自己的不足及别人的长处,从而提高自己的各种能力。我们取消了计算机控制技术课程期末考试的环节,教师主要通过考核出勤、工作态度、项目的硬件设计与制作、项目的软件编写、项目的调试和结果、项目报告书、项目组成员的答辩等情况,综合给出一个合理的考核分数。
四、教学改革中需要探索的问题
1.选择合适的项目是进行教学成功与否的关键。进行项目教学的课程项目不宜过多,每个项目涉及的知识点要满足课程要求,不能有过多的重复内容,难度不宜过大,需要的实验条件基本能够满足,等等。
2.如何合理地给出项目组成员的考评成绩。项目一般需要小组合作的形式来完成,任课教师不能时时刻刻了解每个学生的情况,很难公证公平地对每个学生给出合理的成绩。
3.现有实验设备多数为验证性实验项目设计,基本上不符合设计性实验要求。由于近年来高校扩招,实验设备台套数严重不足,因此,项目教学对实验室设备的采购和管理提出了更高的要求。
4.缺乏适合本科层次的项目教学教材。近年来,国内职业教学已经出现了一些按照项目教学编写的教材,其中大多数项目实施过程编写得过于详细,类似于验证性实验,而且其广度和深度不符合本科教学的要求。如何在教材中将理论与教学项目进行结合,如何介绍项目的内容和实施过程,是教材编写者需要思考的问题。
5.高校现有的体制很难对实施项目教学的教师一个合理的评价。
五、结论
1.教师的教学围绕项目展开,教学过程有了变化,重点讲解项目所需要的主要知识点,教师给出项目名称,让学生在“做中学”,可以激发学生的自主学习能力、实践能力和创新能力。
2.计算机控制技术的教学项目将采用单片机(DSP或嵌入式系统)、PLC和工控机作为控制器,可以充分利用现有实验室的条件,拓展实验室功能,提高设备的利用率。
3.本课程教学改革模式可以应用到电类专业大量的计算机软硬件课程和实践性较强的专业课程的教学改革中,为这些课程进行“项目教学法”改革积累了经验。
4.本科课程教学中实施项目教学法是一种有益的尝试,在教学过程中还有很多实际问题需要探索和研究。
参考文献:
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论文摘 要: 概括说明机械电子控制产业发展的情况,重点介绍计算机技术在机械电子控制产业领域以及工业生产制造和人们日常生活中的广泛应用。
0 引言
现代科学技术的发展极大地推动了机械工业领域的变革,同时给相关生产产业带来了巨大的影响,提高了生产水平和技术。随着各种技术之间相融合的发展,以计算机电子技术、机械技术为核心的机电控制领域将给工业及科研等领域带来更多的实际应用。
1 计算机技术与机电控制技术的发展概况
1.1 计算机控制理论的形成与技术的发展
忽略数字信号的量化效应,可以将计算机控制系统看成采样控制系统,在这一系统中,将其中连续的环节离散化,则整个系统又可看成由不同的离散系统构成。计算机控制理论的发展主要是将采样理论、差分方程、变换理论、状态空间理论和系统辨识自适应控制等理论综合应用到控制技术中,使计算机控制系统有了初步发展。对于结构复杂、时变的非线性系统,控制系统则融入了鲁棒控制、模糊控制、预测控制等多种新型理论,逐步形成了工业过程控制系统的一个新方向。
自世界第一台电子计算机问世后,计算机首先被用来自动检测化工生产过程的过程参量并进行相关的数据处理,同时也研究了计算机的开环控制。到二十世纪六十年代,出现了用于过程控制的计算机,实现了直接数字控制。后经集中式计算机控制系统发展到现在的以微处理器为核心的分层式控制系统控制,通过计算机对生产过程进行集中监视、操作和管理控制等。伴随着计算机处理器等技术的发展,计算机控制技术也随之发生相应的变革,最终应用到工业生产中并对其产生巨大影响。
1.2 机械和电子控制技术的发展和现状
在生产、科研等诸多领域里,有大量的物理量需要按某种变化规律进行控制。在二十世纪三十年代之前,工业生产多处于手工操作的状态。最初采用基地式仪表控制压力温度等在一恒定范围内,初步有了对工业生产的机械控制实践。随着电子技术的迅速发展和计算机控制系统的出现,直接实现了工业生产中各参量和过程的数字控制。计算机的微型化使控制技术更加智能化,同时将机械、电子、计算机技术和控制技术有机结合的机电一体化技术也得到迅猛发展,且越来越被广泛的应用到各生产领域。目前主要形成并应用的机电控制技术主要有PID控制,PID是经典控制理论的代表,它吸收了智能控制思想并利用计算机的优势,形成了自适应PID和非线性PID等更利于控制的变种PID控制器。另外还有模糊控制(FLC)、变结构控制等,均随着计算机领域的发展在不断地拓宽。
2 机电一体化的发展及在工业上的广泛应用
2.1 机电一体化的简介和生产应用
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及计算机软件系统集合起来所构成的系统总称,综合运用机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等对各生产领域的控制过程进行监督操作。它主要应用领域有数控机床,通过相应的数控技术,在工业操作上结构、功能、操作精度上都有明显的提高。采用多CPU和多主线的体系结构,丰富了数控功能,也提高了生产效率。
柔性制造系统的应用是计算机技术和制造系统在机电控制工业的应用,是计算机化的制造系统。它主要由计算机、数控机床、自动化仓库等组成。在工业上,它可以随机地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,更适用于多品种,小批量等的离散零件的批量生产。
交流传动技术的发展也是随着电子技术和计算机技术的发展在工业上有了重要的应用,尤其是在钢铁工业中,使复杂的矢量控制技术得以实现,无论是大容量电机还是小容量电机现均可使同步电机或者异步电机实现可逆滑调速。也使交流传动系统在轧钢生产中得到广泛的应用。
可编程控制器(PLC)是集计算机技术和自动控制化技术于一体的新型控制系统。这一系统解决了工业控制系统中大量开关控制的问题,逐渐取代了耗能多、故障率高的继电器控制系统。随着PLC技术的进步,其应用领域更是不断扩大,可采集存储数据,还可对控制系统进行监控。PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。这种过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。此外,随着工厂网络自动化的发展,PLC可实现通信及联网功能,更有助于工业生产的控制过程的监控。如今,PLC技术已经被广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保以及文化娱乐等各行各业。
2.2 计算机在机械和电子控制产业的应用实例
计算机技术和机械电子控制技术一体化的有机结合,不断使相关的新技术应用到更多的领域中去,这些应用到的领域已经不再局限于工业的生产,更多技术是切身关系到我们日常的工作和生活。下面举几个具体实例来介绍计算机技术和机电控制相结合的实际应用。
PLC实现了机械手移动工件的控制过程。随着世界经济和技术的发展,人类活动的范围不断扩大,机器人的应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展,并从制造领域转向非制造领域,各种各样的机器人产品随之出现。随着机器人的生产和大量应用,很多领域,许多单一、重复的机械工作由机器人(也称机械手)来完成。工业机器人是一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机,广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善 劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本有重要意义。与计算机及网络技术相结合应用的工业机器人的广泛使用正在日益改变着人类的生产和生活方式。
农业方面,机械作业过程中驾驶室内的仪表盘正迅速由电子监视仪表取代并逐步由单一参数显示方式向智能化信息显示终端过渡,以此来改善人机交互界面。这种智能化显示终端又被称为虚拟化仪器显示终端(Virtual Display Terminal),它代表了当代仪器与控制装置发展的主流方向。它可通过屏幕任意选择显示机组中不同部分的终端信息,在屏幕上按操作者的需求,调用数据库信息,显示数据、图形、语音等多媒体信息。另外,还可以将数据信息动态存入类似信用卡尺寸大小的高密度智能化数据存储卡,将农业作业过程的数据信息通过智能卡带回办公室,由计算机应用高级软件进行处理。也可以将管理者的决策和操作指令通过智能卡传送到拖拉机上的智能控制终端,实现自动控制农机的操作。
PLC在自动售货机中的应用。自动售货机通过顾客选择商品开关,投入的硬币值由PLC驱动数码管显示,经过光传感器识别,通过判断,进行下一步操作,经过PLC的系统控制和信号输出完成售卖过程。计算机技术和机电自动控制在自动售货机中的这项应用极大方便了人们的生活,也使PLC的应用更加广泛。
交通信号灯系统也是微机软件应用到电子控制系统中的典型实例。通过主要应用PLC技术控制十字路口的信号灯动作。准确无误的完成信号灯的变灯动作来控制时间,这项应用更是极大方便了人们日常生活工作的出行。
电脑横机中计算机技术的应用给机械编织行业带来了巨大的变革。现在的电脑横机是一种涉及到计算机、机械、电子、控制等诸多领域的复杂系统。电脑横机的编织是一个极其复杂的过程,最初的横机是手动横机,只能胜任比较简单的编织过程。随着计算机技术应用到电脑横机中,通过电脑的自动控制,设计人员可对编织花型进行数字化设计,通过计算机数字直接控制机械的退圈、垫沙、脱圈、弯沙等相应的机械编织动作,由计算机指令控制系统完成整个设计的编织,极大地提高了工业生产效率。
与机电一体化相关的技术还有很多,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势。
3 总结
在机械生产领域,电子技术和计算机技术的融入发展,机电一体化的形成是机械工业中的重要变革。通过不断发展的计算机技术,使机电一体化相关的技术在诸多领域中得到了广泛的应用。
参考文献:
[1]张东宝,工程机械与控制技术[M].筑路机械与施工机械化,2007.
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[4]杨明等,机电一体化的研究现状及发展趋势,农机化研究,2006.
关键词:DS18B20,1-wire总线,水产养殖温控系统,STM32F103CB
0 引言
我国渔业生产正处在从粗放型、分散化向精准型、集约化发展,从资源消耗型、数量型向资源节约型、质量型现代化渔业跨越的重要时期。水产养殖温控系统可以发挥重要作用:可以实时监测各个养殖场生产情况,促使养殖场严格按照规范进行生产,从而保证产品质量;及时发现养殖过程中的环境和疫病等隐患,提高养殖存活率。其中温度的监测是很重要的一个指标。故此,我们设计了这套性价比高、使用方便、易于安装和维护的温控系统。
1 系统概述
本温控系统是针对鳝鱼幼苗培育而研发的一套以温度控制为主兼顾其他指标的监控系统。其系统构成如图1所示。本系统由32位微控制器模块、温度采集模块、光照采集模块、控制执行模块、加热模块等组成。其工作过程为:多个数字温度传感器DS18B20将感应到的温度模拟信号转换为数字电信号后,输入到温度检测模块,由温度检测模块传输给微控制器模块,进行数据的处理,经过处理好的数据一方面通过232通讯传输给上位机实时监控显示;另一方面在进行模糊PID参数的自调整,调整好的参数输出到控制执行模块和加热模块,控制执行模块接受到命令以后执行卷帘电机的开度、冷气机的开关、热水炉的开关及变频器的调节等。
图1 系统框图
2 硬件部分
2.1 DS18B20简介
DS18B20是最新型的数字化温度传感器,是单总线器件家族中的一员。它使用一种片内专有的温度测量技术测温。利用高低温度系数振荡器记录由当时环境温度所确定的计数值,以此确定当时当地的温度。内部主要有测温电路,1-Wire接口电路科技小论文,存储电路及CRC校验电路。特点如下:
(1) 1-wire数字接口;
(2) 专有的64位ROM序列号。含有8位家族号(28H),48位独立序列号,8位CRC校验码,保证串行数据传输的可靠,出错可检验;
(3) -10℃至+85℃范围内保证测温精度:±0.5℃;
(4) -55℃至+125℃的宽工作范围;
(5) +3.0V至+5.5V的宽电源范围;
(6) 可根据实际情况采用本地供电或通过I/O线供电;
(7) 用户可选的9至12位分辨率,可编程选择;
(8) 2字节EERROM,存储上下限报警温度设定值;
(9) 封装形式有TO-92,150milSO和倒装芯片(±2.0℃精度);
(10) 体积小,价格低,使用灵活;
(11) 无需任何外围硬件;
(12) 16位二进制温度数据格式(两个字节),负温度采用补码表示。这些特点使系统设计更灵活、方便,适合构建大型的温度测量系统。单总线的数字方式传输也大大提高了系统的抗干扰能力。主机与DS18B20交换数据主要靠CPU按照1-wire单总线协议在单总线上产生复位时序和读写时序来实现。其中包含复位脉冲、响应脉冲,写1写0读1、读0时序。只有响应脉冲由DS18B20发出,其余都由主机(程序)发出。时序要求具体介绍如下:
①复位时序:主机发出一个宽度为480~960μs的负脉冲之后,再发出15~60μs的正脉冲,DS18B20则会发出一个60~240μs的响应负脉冲,复位时序结束。
②写时间片:即写一位二进制信息,周期至少为61μs,且含至少1μs的恢复时间。主机启动写时序之后的15~60μs之间,DS18B20自动采样数据线,低电平为0,高电平为1。主机写0时,持续低电平60~120μs之间。写1时,要在启动后15μs之内使数据线变为高电平。
③读时间片:即读一位二进制信息,周期及恢复时间要求与写时间片相同。主机启动读时序之后,至少保持1μs低电平,然后在接近启动后15μs之前读入数据。低电平为0,高电平为1。
2.2 STM32F103CB简介
该系统芯片采用ST公司的32位微处理芯片STM32F103CB,该芯片采用Cortex-M3内核的作为中心控制单元,具有32位硬件除法和单周期乘法器等一系列先进的体系结构;可以有效地实现一些数字信号处理的算法(如FFT、DTMF等),有多达128KB的闪存,4个通用定时器模块,32位定时器模式科技小论文,34个中断,具有8个优先级,2个SSI同步串行接口模块等丰富的资源。
STM32F103CB微处理器模块是整个温控系统的核心模块,主要功能是实时处理数字温度传感器DS18B20采集到的温度信息,并将得到的温度信息值与模糊PID控制器设定控制输出曲线进行实时对比得出需要输出的控制信号量;产生输出控制PWM波信号和通过232通讯传输给上位机实时监控显示。
2.3 硬件电路图
图2 DS18B20温度采集电路图
图3 232通讯电路图
3 软件部分
3.1 温度采集子任务
图4 DS18B20数据采集流程图
3.2 模糊PID控制子任务
图5 模糊PID算法流程图
3.3 上位机界面
本上位机界面采用VB编写,方便实用,操作简单。
图6 上位机控制界面
4 结束语
本系统将模糊PID温度自动控制技术应用于水产养殖中,以养殖场内各种水温为主要被控对象,建立了以模糊PID控制理论为基础的温度自动控制系统,整个系统可以有效地降低消耗,提高生产效率,符合国家提出的“节能减排”要求,符合国家经济发展政策,具有十分广阔的市场应用前景。
图7 调试现场一
图7 调试现场二
通过现场3个月的实际应用测试,目前运行良好,达到了当初的设计目的。
参考文献
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[5]赵海兰,赵祥伟.智能温度传感器DS18B20的原理及应用[J].现代电子技术, 2003(14): 32-34.
论文摘要随着液压伺服控制技术的飞速发展,液压伺服系统的应用越来越广泛,随之液压伺服控制也出现了一些新的特点,基于此对于液压伺服系统的工作原理进行研究,并进一步探讨液压传动的优点和缺点和改造方向,以期能够对于相关工作人员提供参考。
一、引言
液压控制技术是以流体力学、液压传动和液力传动为基础,应用现代控制理论、模糊控制理论,将计算机技术、集成传感器技术应用到液压技术和电子技术中,为实现机械工程自动化或生产现代化而发展起来的一门技术,它广泛的应用于国民经济的各行各业,在农业、化工、轻纺、交通运输、机械制造中都有广泛的应用,尤其在高、新、尖装备中更为突出。随着机电一体化的进程不断加快,技术装各的工作精度、响应速度和自动化程度的要求不断提高,对液压控制技术的要求也越来越高,文章基于此,首先分析了液压伺服控制系统的工作特点,并进一步探讨了液压传动的优点和缺点和改造方向。
二、液压伺服控制系统原理
目前以高压液体作为驱动源的伺服系统在各行各业应用十分的广泛,液压伺服控制具有以下优点:易于实现直线运动的速度位移及力控制,驱动力、力矩和功率大,尺寸小重量轻,加速性能好,响应速度快,控制精度高,稳定性容易保证等。
液压伺服控制系统的工作特点:(1)在系统的输出和输入之间存在反馈连接,从而组成闭环控制系统。反馈介质可以是机械的,电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。(2)系统的主反馈是负反馈,即反馈信号与输入信号相反,两者相比较得偏差信号控制液压能源,输入到液压元件的能量,使其向减小偏差的方向移动,既以偏差来减小偏差。(3)系统的输入信号的功率很小,而系统的输出功率可以达到很大。因此它是一个功率放大装置,功率放大所需的能量由液压能源供给,供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。
综上所述,液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。即利用反馈连接得到偏差信号,再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量,使系统向着减小偏差的方向变化,从而使系统的实际输出与希望值相符。
在液压伺服控制系统中,控制信号的形式有机液伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。机液伺服系统中系统的给定、反馈和比较环节采用机械构件,常用机舵面操纵系统、汽车转向装置和液压仿形机床及工程机械。但反馈机构中的摩擦、间隙和惯性会对系统精度产生不利影响。电液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用电气和电子元件或计算机,形成模拟伺服系统、数字伺服系统或数字模拟混合伺服系统。电液伺服系统具有控制精度高、响应速度高、信号处理灵活和应用广泛等优点,可以组成位置、速度和力等方面的伺服系统。
三、液压传动帕优点和缺点
液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用,是因为它与机械传动、电气传动相比,具有以下主要优点:
1液压传动是由油路连接,借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构,这是比机械传动优越的地方。例如,在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动,以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大,且容易布置。在挖掘机等重型工程机械上已基本取代了老式的机械传动,不仅操作方便,而且外形美观大方。
2液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如相同功率液压马达的体积为电动机的12%~13%。液压泵和液压马达单位功率的体积目前是发电机和电动机的1/10,可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达可实现无级调速,调速范围可达1:2000,并可在液压装置运行的过程中进行调速。
3传递运动均匀平稳,负载变化时速度较稳定。因此,金属切削机床中磨床的传动现在几乎都采用液压传动。液压装置易于实现过载保护,使用安全、可靠,不会因过载而造成主件损坏:各液压元件能同时自行,因此使用寿命长。液压传动容易实现自动化。借助于各种控制阀,特别是采用液压控制和电气控制结合使用时,能很容易的实现复杂的自动工作循环,而且可以实现遥控。液压元件己实现了标准化、系列化、和通用化,便于设计、制造和推广使用。
液压传动系统的主要缺点:1液压系统的漏油等因素,影响运动的平稳性和正确性,使液压传动不能保证严格的传动比:2液压传动对油温的变化比较敏感,温度变化时,液体勃性变化引起运动特性变化,使工作稳定性受到影响,所以不宜在温度变化很大的环境条件下工作:3为了减少泄漏以及满足某些性能上的要求,液压元件制造和装配精度要求比较高,加工工艺比较复杂。液压传动要求有单独的能源,不像电源那样使用方便。液压系统发生的故障不易检查和排除。
总之,液压传动的优点是主要的,随着设计制造和使用水平的不断提高,有些缺点正在逐步加以克服。
四、机床数控改造方向
(一)加工精度。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度,一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小,另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中,对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的,反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。在设计数控机床、尤其是高精度或太中型数控机床时,必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量,一般要求比加工精度高一个数量级。总之,高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。
(二)先局部后整体。确定改造步骤时,应把整个电气设备部分改造先分成若干个子系统进行,如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等,待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中,应先做技术性较低的、工作量较大的工作,然后做技术性高的、要求精细的工作,做到先易后难、先局部后整体,有条不紊、循序渐进。
(三)提高可靠性。数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备,如果发生故障其损失就更大,所以提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一,其定义为:产品在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的概率。对数控机床来说,它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等,例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能,例如数控机床的各种机能,伺服性能等。
汽车底盘四轮驱动新技术
越来越多的新电子控制设备被应用于汽车上。其中许多新的底盘控制技术设备在汽车的安全性、动力性、操作稳定性等方面起着重要的作用。它包括全电路制动系统(BBW,Brake-by-Wire)、汽车转向控制系统(RWS、ESP等)、汽车悬架控制系统(ADC、ARC等)以及现在发展起来的汽车底盘线控技术(线控换档系统、制动系统、悬架系统、增压系统、油门系统和转向系统等)。再加上汽车CAN总线的应用,42V电压技术的研究,电动汽车的研究都会带动汽车底盘控制技术向更高层次的发展。如今汽车底盘控制技术正向电子化、信息化、网络化、集成化方向发展。下面该论文就分别对汽车底盘的构造技术以及这些新技术的发展状况及应用作一一分析
汽车底盘的构造介绍
底盘:底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成,形成汽车的整体造型,并接受发动机的动力,使汽车产生运动,保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。
(1)传动系。传动系一般由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴等组成。传动系可按能量传递方式的不同,划分为机械传动、液力传动、液压传动、电传动等。
(2)制动系。汽车上用以使外界(主要是路面)在汽车某些部分(主要是车轮)施加一定的力,从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置统称为制动系统。其作用是:使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车;使已停驶的汽车在各种道路條件下(包括在坡道上)稳定驻车;使下坡行驶的汽车速度保持稳定。
(3)转向系
汽车上用来改变或恢复其行驶方向的专设机构称为汽车转向系统。
转向系统的基本组成:转向操纵机构、转向器和转向传动机构
(4)行驶系
行驶系由汽车的车架、车桥、车轮(注意)和悬架等组成。
汽车底盘最新技术的发展现状
(1)汽车底盘的电子化技术。主要包括全电路制动系统(BBW)、汽车转向控制系统和汽车悬架控制系统。
(2)汽车底盘的线控技术
所谓线控就是用电子信号的传送取代过去由机械、液压或气动的系统连接的部分,如换档连杆、油门拉线、转向器传动机构、刹车油路等。它不仅是取代连接,而且包括操纵机构和操纵方式的变化,以及执行机构的电气化。这将改变汽车的传统结构。
(3)汽车底盘集成化技术
现代汽车底盘电子控制系统正从最初单一控制发展到如今的多变量多目标综合协调控制,这样可以在硬件上共用传感器、控制器件、线路,使零件数量减少,从而减少连接点,提高可靠性,在软件上实现信息融合、集中控制,提高和扩展各自的单独控制功能。
(4)汽车底盘的网络化技术
目前汽车上每个总成几乎是机械、电子和信息一体化装置。在系统中电子和信息部分所起的作用也越来越重要,汽车工电子装置的增加使连接的电子线路迅速膨胀,线束越来越复杂。在汽车设计、装配、维护中的负担甚至到了无法承受的程度。而且线路接头的增加引起安全隐患。另外线的重量和占用空间也是值得考虑的问题,重量的增加意味着降低效率。线路体积(直径)太大在相对运动的部分之间过线非常困难,所以在电子装置不断增加的情况下,减少线束成为一个必须解决的问题,而使用传统的点到点平行连接方式显然无法摆脱这种困境,因而基于串行通信传输的网络结构成为一种必然的选择。基于汽车底盘的电子化技术、线控技术的应用、汽车底盘的网络化技术成为必然。如何建立局域网将汽车底盘的各种电子设备的传感器、执行机构、ECU的数据和信息通过一个总的ECU进行集中控制成为急需解决的问题。
目前汽车底盘中采用的新技术
(1)主动悬架系统
在汽车上使用的统悬架是由弹簧、减震器、导向机构和推力杆等组成的,悬架的功能是减弱由不平路面传给车架的冲击载荷,衰减由冲击载荷引起的承载系统振动.由于这种悬架作用是外力引起的,所以称为从动悬架。
所谓主动式悬架系统,是控制环节中的执行元件能针对外力的作用,产生一个力来主动控制车身的移动和车轮受到的载荷(路面的作用力)。当汽车行驶在凹凸不平的路面时,执行元件抑制了输入方向的力,使悬架产生抽动。因此,主动悬架能够有效地抑制车身的侧倾,并使高度一致。
(2)四轮转向系统(4WS)
目前,世界上各汽车厂商都在积极开发4Ws车,主要出于两点考虑:一是可以提高车辆高速稳定性。尤其是在紧急换道行驶时;二是可以提高车辆在密集排放的停车场上进出的灵活性。但不管在哪种场合,都依靠高速时同相位转向来提高操纵稳定性.低速时采用逆相位转向提高操纵性。
(3)四轮驱动系统(4WD)
四轮驱动能够根据前后轴的转速,控制并分配其驱动力,使汽车具有防滑能力及良好的加速性和行驶稳定性,基于这些优点,四轮驱动已由7O年代以前主要用于“吉普车”发展到目前以轿车为中心迅速普及开来。
(4)防抱死制动系统(ABS)
防抱死制动系统(ABS)是一种开发时问最长、推广应用最为迅速的部件.也是目前最有效的安全部件,并已经成为汽车的标准装备。
(5)牵引控制系统(ASR)
1987年,宝马公司在其系列豪华车上用了一种牵引控制装置,由于效果不错.到了90年代,销往美国的宝马车也装上了这一系统,几乎同时,卡迪拉克也在90款联盟牌轿车上应用了这一系统,并且是标准装备。从那时起,牵引控制系统获得了广泛的应用,总计有23个厂家50余种车型应用了这一装置。