控制器設計論文模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇控制器設計論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

USB2.0設備連接到主機后，主機給設備供電并發送復位信號復位設備，之后設備進入全速模式工作，由圖2所示在fullspeed狀態檢測到SE0(linestate[1:0]=00)持續2.5μs后,高速握手開始，設備控制器進入sendchirp狀態，設備向主機發送一個持續時間大于1ms的K(linestate[1:0]=01)信號以檢測主機是否支持高速模式。設備進入recvchirp狀態并準備接收來自主機的JK序列。主機支持高速并檢測到K之后，向設備發送JKJKJK序列以檢測設備是否支持高速模式。設備控制器在recvchirp狀態成功檢測到3對JK序列后高速握手成功，進入到highspeed模式工作；否則，設備以全速模式工作。

2設備掛起

根據USB2.0協議，為了減小功耗，當總線3ms沒有動作時，設備需進入掛起（suspend）狀態，設備在掛起狀態只能消耗小于500μA的電流，并且進入掛起后設備需要保留原來的狀態。(1)全速模式掛起:檢測到總線狀態為SE0達到3ms，設備從fullspeed狀態進入suspend狀態。(2)高速模式掛起：設備工作在高速模式時，由于高速復位和高速掛起都是發送一個大于3ms的總線空閑信號，因此設備需要區分這兩個事件。如圖2，處于highspeed狀態時，設備檢測到總線空閑(SE0)3ms，進入hsrevert狀態。之后檢測總線狀態不為SE0，此后設備掛起。假如在hsrevert狀態后還檢測到SE0持續100μs,則判斷為高速復位，clrtimer2=1。設備狀態轉換到sendchirp狀態，開始設備的高速握手。

3掛起恢復

設備處于掛起狀態時，在它的上行口接收到任何非空閑信號時可以使設備恢復工作[5]。(1)全速掛起恢復：設備從掛起狀態起檢測到的不是持續的J，則恢復到fullspeed狀態，以全速模式工作。(2)高速掛起恢復：掛起時保留著高速連接狀態，highspeed=1且hssupport=1,掛起恢復需要判斷是由總線動作引起還是系統復位引起。設備中測到總線狀態為SE0，說明是由復位引起的掛起恢復，設備狀態進入sus-preset，然后檢測到SE0持續2.5μs后，進入高速握手過程sendchirp狀態；反之，檢測到掛起恢復信號K，則設備從掛起恢復到高速模式。

4復位檢測

集線器通過在端口驅動一個SE0狀態向所連接的USB設備發出復位信號。復位操作可以通過USB系統軟件驅動集線器端口發出復位信號,也可以在設備端RE-SET信號置1，進行硬件復位。(1)設備是從掛起狀態復位：在suspend狀態檢測到SE0時，設備跳轉到suspreset狀態，檢測總線狀態為超過2.5μs的SE0后設備啟動高速握手檢測，即進入sendchirp狀態。(2)設備從非掛起的全速狀態復位：設備在檢測到2.5μs<T<3.0ms的SE0狀態后啟動高速握手檢測。硬件縱橫HardwareTechnique(3)設備從非掛起的高速狀態復位：設備在high-speed狀態檢測到總線上持續時間3.0ms的SE0后，設備狀態轉換到hsrevert，以移除高速終端并重連D+的上拉電阻，此時為全速連接狀態；之后設備需要在100μs<T<875μs的時間內采樣總線狀態,檢測到SE0持續2.5μs后，進入sendchirp狀態，開始高速握手過程。

篇2

2可編程控制器教學的主要課程目標

可編程控制器技術，是現代工業自動化三大支柱之一，其目標就是實現設計意圖和設備運行的即時通信。隨著教育的發展，教會學生了解可編程控制器的原理，以及工作特點是課程的首要任務，也是教育要面向未來的最基本要求，這是現代工業對對課程設計的主要現實要求。而對課程目標而言，就是要順應這一時代要求，把這一體積小、組裝維護方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強的實用技術方法傳授給學生，使得學生能夠按照從業需求掌握相關知識和技能。

3教學課程的設計重點選擇

課程設計的基礎來源于所教授單元的結構體系，對于可編程控制器技術而言，它是設備電氣系統的心臟和交互傳輸中心，可編程控制器就是這一完整單元的承載者和實現者，而對于中等職業學校的學生而言，控制原理主要作為了解，而控制輸入單元的設計和運行原理就需要加大力度去了解，并加以熟練掌握，達到能夠簡單設計和故障排除的職業需求。同時對于中等職業學校的學生而言，執行機構由控制元件和開關系統指揮各類機械的運行對于這類學生是主要的學習目標，因此重中之重應該安排這部分的教學設計。

4課程設計的主要方法和教學途徑分析

4.1入門教育

可編程控制器科目的學習，對于中等職業技術學校的學生而言，很容易產生畏難情緒，以為像計算機編程語言一樣晦澀難懂，從而產生畏難情緒。因此初始教案的設計就應當有針對性的進行設計，從學生的興趣愛好入手，充分利用學生對知識的渴望和新鮮感，加以正確有效的引導。從身邊的PLC應用入手，講解相應專業同可編程控制器應用的關系，給學生描繪可編程控制器在城市便捷交通控制、生活設施，以及市場上流行的數控加工中心、機械手，甚至3D打印機應用的廣泛實例，激發學生獲取知識的欲望和好奇心，覺得它就在我們身邊。同時教師還可以配合激勵機制聯系就業市場的需求（有較多單位提出“懂得PLC者優先”），從而激發了學生的學習欲望。

4.2課程進度設計要素

根據學生素質參次不齊的現狀，中等職業教育可控制編程器課程單元應當是從簡單應用入手，增加學生學習的信心和勇于探索的內在需求。在現代科技飛速發展的今天，信息的來源層出不窮，充分發揮校園信息平臺，利用互聯網和各類科學技術講座，不斷灌輸自動化對生活的改變，讓學生身處可編程控制器帶來的驚喜改變中，把課程設計融入學生的個人生活中去，循序漸進讓學生從內心里接受知識，接受不斷進取、不斷獲取新知識新技能的內在動力。在享受科技發展帶來的便利和科技進步之余，也將自己融入科技進步的洪流中去，真正成為知識的主人。

4.3把課堂教學變成互動參與的知識殿堂

教學的主體最終還是學生自身，因此在課程設計上需要著重增加學生的主動性和參與度，可以采用老師下課題，分組收集相關知識點的方式，讓學生對所學內容進行外延和內涵的擴展活動，從學生收集的圖片資料和其他應用范例中獲取營養，在獲取知識的同時培養同學之間的合作意識和競爭意識，增添了學生學習的信心和對課程的濃厚興趣。對于可編程控制器這一實用但略顯枯燥的課程而言，直觀教學的方法無疑可以帶來良好的課程效果，在增加感性認識的同時，可以拓寬學生的知識視野，同時可以培養學生的觀察能力，同時也可以采用互動環節，讓同學們自助設計和制作示教板和器具以及簡易控制單元，從而使學生對理論知識，學生在感性直觀教學中易于理解、掌握。

4.4充分利用多媒體教學手段

中等職業技術學校的生源一般都來自城市周邊，對于工業化的理解并不直觀，尤其對于大型設備，大型流水線以及數控加工中心的認識一般都缺乏必要的認識。在實習和學習之前，充分利用多媒體輔助教學，就可以解決這一難題，充分利用多媒體技術制作教案，用豐富的設備設施充分體現可編程控制器的應用。同時對于晦澀難懂的理論也可以直觀的分化出來，把編程輸入和控制流程，直到各種控制動作的實現都一一展現在學生的面前，達到控制過程直觀呈現的效果，充分理解可編程控制器的控制原理，細化程序的設計理念和操作方法，摒棄枯燥的填鴨教學以避免給學生帶來畏難情緒。

4.5利用好實驗手段，展示課程魅力，提高學生學習興趣

眾所周知，實驗課是電子電器類課程最能吸引學生好奇心和創造性的科目，不但可以起到理論課的補充作用，更是強化學習效果的重要手段，在現代教學理念中還把實驗課作為檢驗學生學習能力和動手能力的主要考察方向，因此做為一個良好的課程設計，可謂不能不加以充分認識和利用。通過實驗，學生們充分的動手實驗，觀察現象和結論，不僅可以加深理解所學的基礎知識，同時通過實際的模擬實驗，可以直接了解將來工作中手動編程器的使用情況，是學生們走上社會后直接面對工作的捷徑，從而提高學生的社會適應性，增強學生的就業競爭力；而不單單是一種學習知識了解技能的工具。因此對于以造就實用型復合人才為培養目標的中等職業學校，充分利用好實驗手段，是教學課程設計的關鍵命題。

篇3

前言

公共照明系統廣泛采用高壓鈉燈（highpressuresodiumlamp）或金屬鹵化物燈（metallichalidelamp），傳統照明系統經常采用電感鎮流器，照明燈具采用統一開關控制方案。

隨著數字技術和網絡技術的發展，公共照明數字化和網絡化已經成為一種必然趨勢。節約能源、保證燈具壽命、提高照明管理水平、美化城市夜量和保證城市夜間出行安全等，已經成為對公共照明系統的一項基本要求。本文將介紹基于鎮流器的全數字公共照明系統。該系統在國內首次實現了遠程單個路燈節點的任意監控，并重點介紹了系統的核心設備——組群控制器的作用、組成、工作原理是以及主要軟件結構框圖。

1數字路燈照明系統

圖1給出了數字路燈系統的系統組成原理圖。在該系統中，每個路燈節點采用全數字化電子鎮流器，可以實現0%、50%、80%、100%功率輸出，可以隨時發送路燈的電流、電壓信息，并具有開路、斷路和路燈老化報警功能。每一個路燈節點內包含一個電力載波通信（PLC）模塊，利用電力載波模塊實現路燈節點之間以及路燈節點與組群控制器之間信息通信。組群控制器采用雙CPU結構，負責日常系統的正常運行控制，并可以隨時響應上位管理計算機發出的指令。組群控制器與照明管理計算機通過GSM/GPRS短信方式實現正常情況下的通信。在組群控制器發生故障的情況下，照明管理計算機可以通過GSM/GPRS直接實現路燈線路的開關控制，實現系統安全雙保險。照明管理計算機采用地理信息系統（GIS）技術，實現圖形化動態實時監控管理。

圖2

2組群控制器工作原是與系統組成

2．2組群控制器系統組成

圖2給出了一種組群控制器設計方案。它包括CPU模塊、線路狀態檢測模塊、交流接觸器驅動模塊、后備電源模塊、時鐘模塊、控制策略模塊、電能計量模塊、溫濕度檢測模塊、GSM通信模塊和電力載波通信模塊。CPU模塊采用CPU結構。主微控制器采用高性能、8位、40引腳、具有8KBFlash、多路8位A/D的RISC單片機PIC16F877，負責與GSM通信模塊和電力載波模塊通信，與交流接觸器驅動控制，與實時時鐘的讀取和校準以及根據照明控制策略發送控制指令等功能。從微控制器采用與主微控制器同一系列的高性能8位、28引腳、多路8位A/D、具有4KBFlash的RISC單片機PIC16F873。該控制器負責管理電能計量模塊、后備電源及監控模塊、溫濕度監控模塊和線路狀態檢測模塊等。

圖3

2.3雙CPU通信方法與RS-485通信

雖然PIC16F87x系列單片機通信接口豐富，但是，整個系統通信復雜，接口資源仍然很緊張。主從CPU的可靠通信，是組群控制器可靠工作的關鍵之一。

根據資源分配，主微控制器PIC16F877與從微控制器PIC16F873采用SPI接口，并以主從方式通信。根據系統端口配置需要，PIC16F873采用硬件SPI接口方式，PIC16F877采用普通I/O口RB1～RB3來模擬硬件SPI口，即軟件SPI接口。PIC16F877的SPI硬件資源分配給E2PROM24C64使用。PIC16F873的SPI接口工作在從模式下，PIC16F877需要選用一個普通I/O口（這里是RB4）與PIC16F873的SPI通信控制端RA4/SS相連，控制SI通信的發起與結束，如圖3所示。每次通信都是由PIC16F877發起，PIC16F873響應。

圖4

電能計量模塊為單獨模塊，能夠測量供電線路的電壓、電流、功率、功率因數等參數，并具有標準的RS-485接口。為此，PIC16F873利用硬串口RC6/TX和RC7/RX，通過RS485接口變換，與電能計量模塊JP1相連。這里MAX485芯片作為485總線接口轉換芯片，用RC2作為RS-485總線通信輸入/輸出使能控制端，控制信號的讀入和送出。

2．4交流接觸器控制與狀態保持

組群控制器的一項重要任務是通過固體繼電器SSR和交流接觸器實現照明線路供電控制。固體繼電器為DC3～24V輸入，AC220V輸出，其輸入由NPN型三極管9013驅動。由于系統實際運行過程中存在各種干擾，若則相關引腳很可能會出現跳變信號或三態，造成交流接觸器誤動作。因此“鎖定”復位前狀態，對保證系統可靠性非常重要。這里采用了由1個D觸發器、1個光耦、3個電阻和3個I/O引腳組成的采樣/保持電路，如圖4所示。D觸發器復位端R和置位端S分別接地，數據端D接CPU的數據控制端RE0，時鐘端CLK通過光耦TIP521接CPU的時鐘產生控制端RE1和RE2。保持電路的關鍵在于RE0、RE1、RE2單個引腳誤動作無法產生有效時鐘和控制指令。即使CPU發生復位，由RC0腳讀回固態繼電器當前工作狀態，并將RE0輸出（D觸發器輸入）置成該狀態，進而保證SSR不產生誤動作。電阻R32為上拉電阻，保證RE2出現三態時光耦不產生誤導通。電阻R33起限流作用。實際證明該電路是有效的。

圖5

2．5時鐘與控制策略

要實現自動定時控制，系統時鐘和系統預存控制策略是關鍵。組群控制器采用DS1302時鐘芯片，為系統提供實時時鐘。DS1302是一種帶備份電源的、8腳、具有I2C串行通信功能的高性能、低功耗時鐘芯片，提供秒、分、時、日、周、月、年日歷功能。I2C串行總線SCL和SDA分別需要一個上拉電阻。主微控制器PIC16F877采用硬件I2C接口（RC3/SCL和RC4/SDA）與DS1302通信，如圖5所示。組群控制器可以實現遠程時鐘校準。

圖6

組群控制器將每日控制策略時間表Table1、季節劃分時間表Table2、季節控制策略時間表Table3和節假日控制時間表Table4存儲在E2PROM24C64中。24C64是容量為8KB、支持兩線的I2C串行通信、1000000次擦寫的E2PROM。主微控制器PIC16F877采用2個普通I/O口（RD1和RD2）模擬I2C串行總線，即實現軟件I2C總線接口。組群控制器根據讀得的日歷信息和時間信息，對照各種控制策略時間表，開關燈及調光控制指令。

2．6軟件實現

篇4

為了滿足廢墟災難環境中的控制需求，設計了蛇形機器人控制系統。控制系統上層是監控系統，通過ZigBee無線模塊給主控系統發送控制蛇步態的指令，如蜿蜒、蠕動、翻滾、分體等。主控系統的音視頻信息和慣導、溫度、濕度、壓力、有害氣體等傳感器信息分別通過1．2G無線收發模塊和ZigBee模塊傳輸給監控系統顯示。主控模塊通過ZigBee無線模塊與從控系統進行通信，以控制其實現相關的步態。

1．1．1主控系統

主控系統主要由ARM核微處理器STM32、無線通信模塊以及傳感器組成。主控系統通過無線模塊接收監控系統的控制指令，并根據指令決定搜救機器人的運動步態、運動方向以及到達目標的位置;傳感器收集災難環境中音視頻、溫度、濕度、有毒氣體以及紅外測距信息，微處理器根據測距信息選擇合適的運動步態，并將控制指令通過無線模塊發送給從控系統去執行。

1．1．2從控系統

從控系統使用了和主控制器一樣的高速ARM處理器，可同時控制18路PWM舵機。從控系統通過ZigBee無線模塊從主控制系統獲得控制指令，通過PWM信號控制關節機構運動。

1．2步態控制

Serpenoid曲線用來規劃蛇形機器人的運動軌跡，并確定搜救機器人的驅動函數。

2實驗平臺

2．1蛇形機器人簡介

該機器人具有如下幾個特點:1)采用3D打印而成，既縮短了加工周期又節約了成本;2)通過ADAMS軟件仿真，進行了機械結構設計，直線長度為2m，具有6個正交關節和1個分體機構，腿部具有變形機構，可以進行站立、臥倒、蜿蜒、蠕動、分體、翻滾等步態;3)機器人采用6V，4500mAh的電池供電，確保機器人能夠連續運動0．5h以上。

2．2平臺搭建

按照前文所述，搭建了柔性變形蛇形機器人控制系統的整套硬件電路。

3實驗結果

3．1通信實驗

蛇形機器人上位機監控界面，上位機通過遠程監控搜救機器人自主移動、翻越障礙物、爬坡等實驗，通過無線模塊實時傳輸機器人所處環境的各種傳感器信息，并能綜合各種環境信息通過無線模塊控制機器人運動。實驗驗證了蛇形機器人控制系統可實現多信息的實時準確無線通信，能夠滿足復雜搜救環境的通信需求。

3．2移動性能實驗

經過多次實驗，不斷地調試分別實現了自主柔性變形蛇形機器人蜿蜒、蠕動、分體、翻滾等平面和立體運動步態，運動平穩，曲線平滑，蜿蜒運動速度可達0．5m/s。通過穿越狹小空間、翻越障礙物、爬坡等試驗，驗證了蛇形機器人在不同的環境中，具有良好的多步態運動穩定性和自主移動性能。蛇形機器人在模擬災難場景中的各種運動步態。

篇5

0前言

在冶金企業的煉鋼、焦化、初軋、煉鐵等工廠中，通常采用高溫行車空調對高溫車間行車操縱室進行局部空氣調節，以改善操作人員的工作條件，提高勞動效率。高溫行車空調的工作環境比較惡劣，具有環境溫度高、空氣污染較為嚴重、行車運行時振動大等特點。環境溫度可達45℃，甚至達到60℃以上，這些都對空調器的性能和可靠性提出了更高要求。因此，有必要建立高溫行車空調專用的熱工性能實驗室，根據相關標準的要求對其各項性能指標進行嚴格測試，以達到優化產品質量，提高競爭力的目的[1～3]。

空氣焓值法實驗裝置主要由絕熱庫房，空氣再處理裝置，空氣取樣裝置，空氣接受混合裝置，風量測量裝置及電氣控制等部分組成。高溫行車空調作為特種空調的一種，目前我國尚無專門的測試規范。根據一些生產廠家的技術資料，行車室內的空氣干球溫度一般取28～30℃。且根據文獻[4]，本文采用空氣焓值法測定高溫行車空調的制冷量，著重探討空氣取樣測量裝置的設計方法，通過對取樣風機、溫濕度測量箱、空氣接收混合箱和循環風量測量箱的合理設計，達到盡可能高的測試精度。

用空氣焓值法測量空調器性能，需要測量空調器室內側進出口處空氣焓值及空調器的循環風量。因為目前無直接測量焓值的設備，只能靠間接測量獲得，即需通過測量當地的大氣壓力、空氣干球溫度和濕球溫度求得。空調器循環風量測試采用差壓法，即通過測量空氣經過噴嘴的壓力降及噴嘴前的空氣參數間接計算出空氣流量[4，5]。

1空氣取樣及測量裝置設計

1.1總體設計

空氣取樣及測量裝置主要由取樣風機、取樣笛管及溫濕度測量箱組成。利用取樣風機及取樣笛管引入空調器進出口的典型樣本空氣，將其送入溫濕度測量箱測量。要求如下：

（1）取樣風機與取樣笛管相互獨立，兩者間用鋁箔軟管連接，無需保溫；

（2）溫濕度測量箱采用有機玻璃膠合而成，主要由風道、水盒（用于測量濕球溫度）、補水杯組成。其標準流通截面尺寸為100mm×100mm，長250mm；

（3）取樣笛管采用不銹鋼管焊接而成，包括匯合管和笛管。每根笛管開有吸風口，兩邊等量交錯開孔。

1.2取樣風機的選擇

（1）風量計算

取樣風機的風量V可按公式（1）計算：

（1）

式中：vt為溫濕度測量箱內垂直于溫度傳感器方向的風速，取5m/s；At為測量箱內流通截面積，取0.01m2。計算結果為0.05m3/s（180m3/h）。

（2）風壓計算

空氣取樣裝置的風阻包括取樣笛管到風機進口的沿程阻力及局部阻力。可用圖1的模型表示。為計算簡便，對空氣取樣系統的各段風管作如下簡化：

A．1-2為取樣笛管段：1-2的阻力由三部分組成：笛管吸風阻力，笛管合流阻力及匯合管合流阻力；

圖1空氣取樣系統風道壓力損失模型?

B．2-3為連接軟管段：在此按最不利管路情況模擬：有四個90°的彎頭，中心彎曲半徑為ф100，同時管長按拉伸計算。2-3的阻力由兩部分組成：風管沿程阻力和四個彎頭阻力；

C．3-4為溫濕度測量箱段：3-4阻力由兩部分組成：風管到測量箱的突然擴大與測量箱到風機入口的突然縮小阻力；

D．4-5為風機段：空氣從風機出口排出時存在阻力，因風機尚未選定，故暫不做考慮。

根據以上分析，計算結果匯總于表1。風機所需的風壓為：

（2）

式中：P為風機所需全壓，Pa；v為出風口的風速，m/s；P為總風阻，Pa；ρ為空氣密度，取1.2kg/m3。計算結果為P=247Pa。

（3）風機選擇

由于整個裝置的風阻較大，且希望風機出口具有較大的全壓，以減小對被測空調器回風口的影響，同時也使安裝方便，根據所需風量180m3/h及風壓247Pa（全壓），可按相關風機樣本的風量和全壓參數選擇風機型號。取樣風機選用意大利NICOTRA公司的離心風機，型號為DD146/190，其主要參數為風量300m3/h，全壓410Pa。

2空氣混合箱和流量箱的一體化設計

2.1空氣混合箱設計

空氣混合箱用于接收并精確測量被測空調器室內側出風溫濕度。因為空調器出風溫度與環境溫度相差較大，為了減少出風溫濕度測量裝置的漏熱量，將溫濕度測量裝置置于混合箱內。具體要求如下：

表1空氣取樣系統風阻匯總管段號構件名稱重要參數局部阻力系數ξ壓力損失P=ξρv2/2

1-2側孔吸風支面積比：0.106風量比：0.125支風速：4.8m/s支風速：4m/s0.050.69

主0.98.64

總9.33

笛管合流（選取最不利管路a）支通道面積比：0.25風量比：1主風速：1m/s支風速：4m/s11.82113.47

主0.3250.2

總113.67

匯合管合流支匯合管風速：5m/s出口風速：6.4m/s1.319.5

主0.819.66

2-3風管內沿程阻力空氣流量：0.05m3/s管徑：100mm查得Rm=8.5Pa管長：4m中心彎曲半徑等于管直徑的90°彎風速：6.4m/s34

四個彎頭0.2221.64

3-4突然擴大面積比：0.79計算風速：6.4m/s0.051.23

突然縮小0.143.44

總計222.5

（1）箱體采用δ=100mm雙面彩鋼聚氨酯保溫板，以使漏熱量不大于5%；

（2）取樣管采用φ100mm不銹鋼開孔圓管，開孔率為4%，均勻開孔，引風管為φ400mm不銹鋼管；

（3）混合箱進口處靜壓測量采用壁面測壓法。取壓板結構尺寸如圖2所示，材質為青銅，壓力出管尾部有螺紋，用于連接帶螺帽的三通接頭；

（4）為了提高氣流均勻性，需要增加各氣流間的相互擾動，故我們考慮在接受室出口前設置混合器，其形式如圖3所示。

根據混合箱內的風速小于0.77m/s[4]以及最大接受風量，可計算出箱體空氣流動方向的最小截面積。對于制冷量范圍為2000～20000kW，風量范圍為400～4000m3/h的高溫行車空調器[6]，可求得箱體最小截面積為1.44m2，取35%的安全余量，則為0.507m2。最后確定箱體截面尺寸為1300×1500（寬×高）。

2.2流量箱總體設計

流量測量箱主要包括噴嘴、噴嘴前后的整流板及取壓板。其用不銹鋼板焊接而成，并與混合箱合為一體，這樣既節省了材料又增強了系統的緊湊性，其結構如圖4所示。噴嘴前后箱壁設有取壓板，將四周的取壓管匯合后接到壓差變送器，以測量噴嘴前后壓差P。

圖3混合器示意圖

在噴嘴后正壁面上開設操作門，用來手動開關噴嘴及檢查噴嘴開關狀態。具體要求如下：

（1）箱體采用δ=50mm雙面不銹鋼聚氨酯保溫板；

（2）為使噴嘴前后空氣充分混合均勻，在噴嘴前后各設置一塊整流板，整流板由不銹鋼板加工，開孔率為50%左右；

（3）為防止因風機震動影響風量測量，流量箱與調零風機分離放置，兩者之間采用鋁箔軟管連接。

圖4空氣測量裝置總體結構示意圖

2.3噴嘴的選擇計算

根據高溫行車空調器的風量范圍、設計要求及相關標準[4～6]，選用長徑低比值標準噴嘴4只（0.20<B<0.50，β=d/D，d為噴嘴喉部直徑，D為上游管道內徑），其中d為ф80的噴嘴1只，ф110的噴嘴3只。噴嘴的結構尺寸見圖5，其技術數據如表2所示。噴嘴的選擇遵循了使設計風量范圍400～4000m3/h處于噴嘴組合中間范圍內的原則，各噴嘴風量范圍相互之間有一定的迭加，總的風量測試范圍為271～4254m3/h。

表2噴嘴的技術數據dmm材料流量范圍m3/hD1mmD2mmHmmhmmLmmn

80鑄鋁L104271-6631962261571314

110515-11972662961871806

圖5噴嘴的結構尺寸?

3結論

作為一個完整的空調器熱工性能測試系統，每一部分的準確嚴格設計都十分關鍵，直接關系到測量結果的準確性和可靠性。本文僅就處于核心地位的空氣取樣裝置、溫濕度測量裝置及風量測量裝置的設計問題進行了討論。本設計以常規空調測試標準為參考，在設計中充分考慮高溫行車空調的工作條件及特點，在系統設計、標準件選擇、運行操作等方面均以可靠、方便、降低成本為出發點，在提高特種空調器熱工性能測試精度及可靠性方面做了一些有益的嘗試。

參考文獻

1.李安桂.特種空調機.北京：科學出版社，2001.

2.陸甘華，茅清希，吳利瑞.某大型鋼鐵企業煉鋼車間行車電氣室空調系統現狀的調查研究.建筑熱能通風空調，2002，（6）：12-14.

篇6

課程設計是綜合一門或多門課程知識的實踐性環節，是學校實踐教學環節的重要組成部也是培養學生綜合素質的重要環節。對于電氣控制類專業，比如自動化和電氣工程及其自動化等專業，常見的課程設計有計算機程序課程設計、電子技術課程設計、嵌入式系統課程設計、電氣工程綜合課程設計、可編程邏輯控制課程設計和工業控制系統綜合課程設計等，大部分課程設計都具有“硬件和軟件相結合”的特點，實踐性和實用性很強，與企業需求結合非常緊密，契合度較高。基于該類課程設計的特點，在課程設計教學中，筆者打破原有的課程設計教學思路，采用與企業深度合作，將企業需求職位的專業和技能要求融入課程設計教學過程中，對學生進行有針對性的訓練，在培養學生的創新精神和實踐能力的同時，注重培養其良好的職業素養和綜合能力。課程設計的內容結合相關企業的某個工程項目，教學過程盡可能與工程項目的運作過程接近，使學生熟悉工程項目的運作流程和不同職位的工作內容和專業技能要求。學生以團隊合作的形式，由3～5人組成一個工作小組，根據企業需求，每位成員都有相對獨立的任務分工。通過這種方式的課程設計，學生可以對企業的需求有深入的了解，對自己的能力有進一步的認識。在此基礎上結合自己的專長和愛好，學生可以盡早明確自己的工作方向，完善個人的職業規劃，最大可能成為企業需求的綜合性人才。

1．2基于企業需求的電氣控制類專業的職位

在課程設計創新教學模式中，課程設計的過程盡可能與企業中工程項目的運作過程接近。根據對企業職位設置的調研，筆者將該教學模式中團隊中各成員的職位和任務說明如下:

(1)項目管理工程師是一個團隊的核心人物，負責制定和管理項目進程，組織必要的討論和會議。對于項目管理工程師而言，如何調動團隊內每個成員的工作積極性，最大程度地發揮成員的專長是其主要任務。可見，良好的溝通能力和個人魅力最為重要。這個職位為學生畢業后的個人創業或某些管理職位提供了基本的訓練。

(2)硬件工程師和軟件工程師完成整個項目的核心技術工作，包括系統的方案設計、繪制圖紙等。在國內外倡導工程教育的背景下，工程師的工作尤其要與企業需求和行業規范相結合，指導教師對軟硬件工程師的具體工作提出嚴格的要求。

(3)外觀或結構設計師需要機械類專業的知識，不是電氣控制類專業的主要學習范疇，在教學實施過程中將機械類與電氣控制類專業的學生進行混合，組成一個更加專業的團隊，不僅有利于更好地完成任務，而且擴大了團隊成員的知識面。而且，一般情況下電氣控制類專業的學生也會學習機械制圖(或AutoCAD)，若設計要求不是很高，他們也能完成任務。

(4)銷售工程師在企業人員的職位中也是比較重要的角色。在我校電氣控制類專業的畢業生中，有不少同學都從事市場或銷售方面的工作。一方面企業需要有該類專業背景的畢業生，另一方面電氣控制類專業某些學生善于言談，親和力強，更喜歡做與人溝通的工作。銷售工程師需要掌握一定的銷售理論，做全面的市場調研，提煉產品特色和產品賣點，制定完整的銷售計劃。

(5)秘書的主要任務是會議記錄，制作項目陳述PPT，撰寫論文等文字性工作。從方案設計開始，秘書就開始構思并撰寫論文。秘書的工作是整理和總結資料，大部分的文檔原始資料都需要其它成員提供。秘書需要經常和每一個成員溝通，盡量按照畢業設計論文的標準完成課程設計論文的撰寫。

2課程設計創新教學模式的實施

2．1對課程設計團隊的要求

團隊人數要適宜，若人數過多，任務分配不均，必然有成員的工作較輕松，易偷懶，造成不團結;若人數過少，每個人承擔任務較多，不能起到成員間交流合作，培養良好職業素養的目的。經過實踐，根據任務復雜程度，一個課程設計團隊的組成人數以3～5人為宜。團隊中每個成員根據需要可以承擔多項工作，比如項目管理工程師可以兼任其他任何職位，外觀設計工程師兼任銷售工程師，采購人員兼任秘書;而軟件和硬件工程師一般獨立設置，而且在項目軟件編程任務較多時，可以采用模塊化設計，由多個人共同承擔。團隊內每位成員按照分工都有自己明確的工作任務，具有強烈的責任感和使命感。而且，由于是團隊工作的性質，團隊之間的競爭更為激烈，在工作過程中每位成員也會強烈地感受到集體的凝聚力和榮譽感。在這種情況下，個體能力強并不意味著集體的成功，只有大家團結合作、互幫互助才能取得最終的成功。因此，在做好課程設計的同時培養了成員的工作主動性、積極性和團隊協作意識。

2．2選題要求

多數應用型大學的電氣控制類課程設計都是諸如電子鐘、交通燈的控制之類的小題目，設計題目單一，與專業技術的當前應用脫節［4］，而且容易查找到現成的資料，不利于培養學生的實踐能力和創新精神。由于以團隊形式工作，人數增加，可以適當地增加課程設計題目的難度。課程設計選題可以結合教師科研項目，與企業進行深度合作并能為其解決實際問題的綜合性選題最好。比如在單片機系統課程設計中，與某企業合作，設計題目為“多功能電壓力鍋”;在工業控制系統綜合課程設計中，與某自動化公司合作，設計題目為“恒壓供水系統的PLC控制與遠程監控”［5］。在課程設計過程中不滿足于只考慮軟硬件是否能實現任務要求的基本功能，還可以在圖紙的完整性和規范性、系統的安全性和可靠性等方面提出更高的工程要求。

2．3工作流程

在課程設計實施過程中，教師引導團隊的工作過程盡可能與實際項目的運作過程接近［6］，在任務量、時間節點等方面制定詳細的計劃，使成員在具有一定壓力下，既緊張又有條理地完成任務。課程設計基本工作流程如圖1所示。小組會議是一個較為正式的環節，由項目管理工程師主持，秘書做會議記錄，指導教師或企業工程師以及組內成員參加，目的是引導學生明晰工作目標和工作內容，合理安排時間，順利完成任務。在第一次會議上，項目管理工程師陳述系統總體設計方案，各成員分別總結前期研究內容和明確后期的工作步驟和內容，并制定詳細的工作計劃。在團隊成員分工后，項目管理工程師也可以根據需要多次組織會議，秘書做好會議記錄，為最終的論文提供素材。指導教師在以學生主導的會議中，有目的、有意識地引導，培養學生在設計過程中有計劃地學習、研究問題，綜合運用自己的理論、專業和實踐知識進行解決問題，從而提高實踐創新能力［7］。指導教師通過提問掌握每個學生的工作進展情況，并對存在的問題做出正確的啟發，鼓勵學生進行互動討論。各成員總結自己的階段性成果，提出工作中遇到的困難，成員之間充分溝通。項目陳述和答辯環節是課程設計創新模式中重要的一個環節，培養學生總結能力、表達能力和PPT的制作和展示能力，使其學生在公眾下能夠不怯場，敢于表現自己。

2．4考核與評分

在課程設計創新教學思路和創新模式的引導下，考核也要更新觀念，要與人才培養目標相一致。借鑒荷蘭高校對學生實踐能力的考核方法，不僅注重基于任務分工表現出的實踐應用能力，而且還要兼顧學生在課程設計過程中展現的思路創新、表達溝通和團隊協作能力［8］。由于課程設計的教學時間一般為一至兩周，所以考核與評分不能過于繁瑣，筆者在兩輪課程設計實踐基礎上總結了一套與培養目標一致、相對公平和便于實施的考核評分方案，如表1所示。個人的最終成績是由小組成績和個人成績兩部分組成［9］，各占50%，其中小組成績由指導教師根據不同分項及其權重給出，個人成績由指導教師和組內成員共同給出。組內成員互評均分權重為0．2，這個獨創的考核細節大大激發了學生的工作熱情并營造了工作團隊內互幫互助的和諧氛圍，培養了學生的團隊合作精神。

3課程設計創新教學模式的支撐體系

(1)加強師資隊伍的培養。對于應用型大學而言，高水平的師資隊伍是應用型創新人才培養的關鍵。要培養出企業需要的應用型人才，必須建立一支綜合素質強的“雙師型”教師隊伍。而大多數教師從學校畢業又進入學校授課，本身沒有在企業工作過，教師的工程素質和實踐經驗不足，具有豐厚工程背景又有學術水平的“雙師”型教師尤其缺乏［10-12］。一方面，可以建立教師有計劃分批次輪流到企業鍛煉的常規制度;另一方面，吸引企業的優秀工程師兼職或全職到教師崗位，充分發揮其多年來的企業工作經驗。

(2)重視校企合作。校企合作是解決實踐教育缺失的根本途徑［13-14］。一方面大力吸引企業參與到高校實踐教學過程中來，在教學計劃和教學內容上廣泛征詢和適當采納相關業內專家的意見;另一方面，增加學生在企業進行專業技能訓練和專業拓展課程的學習機會，理論聯系實際，開拓視野，拓寬思路，促進學生的創新意識與創新靈感，為課程設計創新教學模式提供強有力的實踐平臺支撐。與相關企業建立長期合作關系，良性循環，最大可能實現更多學生畢業和就業上崗的零過渡，校企共同培養“適銷對路”的應用型人才。

(3)開設公共選修課。公共選修課是高校面向全體學生開設的綜合素質培養課程，對學生知識結構完善，知識面擴大，興趣和個性發展和綜合素質提高有重要意義。對于工科專業來說，根據企業對人才的需求，高校開設如市場營銷、會計、社交技巧等人文類和經濟類選修課，不僅有利于培養學生的綜合能力，而且學生也可以結合自身職業生涯規劃科學地進行選課，為將來的職業儲備和積累知識［15］。

篇7

美國COSO委員會（CommitteeofSponsoringOrganizationsoftheTreadwayCommission）在1995年的報告指出：“內部控制是由企業董事會、經理當局以及其他成員為達到財務報告的可靠性、經營的效果和效率以及現行法規的遵守等三個目標而提供合理保證的過程”。它認為內部控制整體構架主要由控制環境、風險評估、控制活動、信息與溝通、監督五要素構成。完善的內控制度是企業成功的保障。一個強有力的內控系統意味著公司能夠提高效率，加強對外部事物的控制能力，人們可以由此得到可靠的相關信息并在合適的時間和地點來使用；好的管理和有效的內控可以保證一個組織隨時處理出現的不利情況，限制其不利影響，也可以給公司成員充分的自由度來發揮其判斷力和想象力，管理錯誤行為帶來的風險，從而幫助公司成功。因此，對企業內控制度設計原則與思路進行研究具有重要的現實意義。

一、企業內控設計原則

企業內控系統要保證企業自身運行和信息處理的高效率，其設計要以國家的政治經濟體制和企業自身的特點為基礎，以法律制度為依據，這是內控制度的基本指導思想。現代企業內控系統設計原則的確立必須以此作為出發點。

（一）普遍性原則

企業是一定環境下的企業，其生存和發展受到環境的制約。企業環境主要包括政治環境、經濟環境、自然環境、法律環境、管理環境等。企業內控制度的設計也必須充分考慮企業的外部環境，這是企業能夠生存的前提，也是企業內控系統信息輸入與輸出口徑與外界環境相適應的前提。所以企業在制定內控制度時，首先必須考慮我國國情，在宏觀上和我國的經濟發展趨勢取得一致。社會主義市場經濟體制有它的特殊性，它是市場經濟和我國政治體制相結合的產物，具有中國特色。企業處在這樣的政治和經濟環境中，必須了解國家的經濟體制和政治體制，了解我國經濟發展的重點，以國家經濟結構調整趨勢為導向，保證經營活動符合宏觀經濟發展的需要，借助國家對經濟發展的推動力促進本企業的發展，絕對不能逆流而上，只有和國家體制相適應的內控制度才具有生命力。其次內控制度的制定必須以國家的法律法規為依據,不能忽視國家法律法規的存在，更不得與法律法規相抵觸，這是對內控制度設計的最基本要求，也是企業建立一切內控的基本前提。

（二）特殊性原則

如果說內控制度的設計要符合國家的體制與法律制度是普遍性原則，內控制度的設計要與企業自身特點相結合則是特殊性原則。根據矛盾的普遍性和特殊性原理，每個企業都有其特殊性，都有其與眾不同的特點，企業在其規模、所有制形式、從事的生產經營活動、所處的環境、企業的生命周期以及管理形式所表現出來的特殊性，都要求企業內控制度的設計要從企業的實際情況出發，結合企業自身的特點來制定內控制度。這樣制定出來的內控制度才有適應性和可操作性。因此在內控制度制定之前，要對企業有一個完整的了解，根據企業的特點，綜合考慮企業內部的組織結構、項目數量、作業流程及管理形式，構建具有三維立體結構的內控體系。

（三）成本效益原則

成本效益原則就是要求企業必須運用科學化的經營管理方法以降低其成本,提高經濟效益,力爭以最小的控制或管理成本獲取最大的經濟效益。內控的一個重要目標就是提高企業經營的效率，所以在內控制度的設計中要貫徹成本效益原則。在設計內控制度時,首先要正確而精心地選擇控制點，實行有選擇的控制。如果企業不進行控制，企業運行肯定是低效率的，隨著控制點的增加，企業效率逐步提高，但當控制點達到一定數量時，企業再增加控制點，取得的邊際效益是遞減的，因為隨著控制點的增加，企業運行逐漸失去應有的靈活性，體制僵化，導致效率降低；另一方面，隨著控制點的增加，邊際成本逐漸上升，所以與邊際成本等于邊際效益的均衡點相對應的控制點的數量，企業應該選擇最佳控制點數量。如圖1。

其次是要努力降低控制的各種耗費,不應過于強調控制的嚴密性和完整性,應盡量精簡機構和人員,改進控制方法和手段,減少過繁的手續和程序,避免重復勞動,使企業能因工作簡化、效率提高而節省費用。

（四）信息化原則

內控的意義就在于使企業的經濟活動在預先設定的范圍內運行，并根據反饋的信息及時糾正偏差。對于一個控制系統來說,不僅控制主體作用于受控系統,受控系統也會反作用于控制主體,即具有反饋功能。控制的過程就是利用在管理活動中反饋回來的信息,不斷地調整、修正企業經濟活動,使之趨向于控制目標。所以企業內控制度的設計一方面要根據信息反饋過程和各階段的特征，設計合理的流程，實行職能分工、職責分工，保證控制信息傳遞渠道的暢通和信息的正確使用；另一方面，要為信息的傳遞搭建合理的平臺，建立內部控制信息化模式。

（五）系統化原則

企業內控制度是一個系統，它具有整體功能和綜合行為。在進行內控制度設計時，首先應根據系統哲學思想規劃制度，考慮單位整體的需要，以便建立系統、完整與有效的內控制度。其次要考慮各子系統的需要與協調。每個單位的整體均是由相互聯系、相互制約的各個部分和各個環節組成的，各個組成因素既體現出整體共性，又表現出自己的個性，促使子系統的分工與協作是內控制度的目標之一。

二、企業內控設計理念

依照內控制度的設計原則，內控制度設計要以國家的政治經濟體制和企業自身的特點為基礎，以法律制度為依據，這是內控制度的基本指導思想。企業內控制度設計的目的是為了加強對企業風險和管理者決策的控制，保證企業所有者價值最大化。因此，內控制度的設計還應從以下幾個視角來考慮：

（一）所有者視角

根據COSO的定義，內控制度必須有企業董事會、管理當局和員工共同參與。內控制度的最終目的是要保證股東價值最大化，所以在進行內控制度的設計時應該突出所有者的位置，但是目前我國內控制度的設計基本上是站在經營管理者的角度去考慮，把內控制度看成是經營管理者管理的重要手段，著重于企業內部管理職能機構、管理業務活動等控制制度的設計，很少將內控制度的設計與所有者聯系起來，突出表現在企業的組織規劃設計上，不注重董事會、監事會、總經理的設置及相互制衡關系的要求，所有者喪失了對經營管理者的控制權，使內部控制成了經營者“自娛自樂”的活動。所以內控制度的設計必須從所有者的角度重新思考。首先，內控制度的設計必須完善現代企業治理結構，注重對經營者權力的制衡。第二內控制度的設計應該強化對董事會、監事會權力成員身份的確認，使他們真正成為所有者的代言人，以主導者的身份參與企業內控活動。

（二）目標視角

企業進行內部控制是為了實現其經營目標。但目前我國大多數企業內控制度只注重過程，忽視了內控的結果，認為內控就是相互牽制，反而造成企業運行的低效率。所以企業內控活動要圍繞企業目標展開，把企業的組織結構、項目以及業務流程作為一個有機整體來考慮，以目標為軸心進行制度安排。

（三）激勵視角

企業內部控制要依靠企業員工來執行，企業員工尤其是經理層是企業內控的關鍵因素。在企業的日常經營活動中，企業員工作為內控活動的主要執行者和執行情況的反饋者，對企業內部控制的有效執行起著至關重要的作用，直接影響著內控目標的實現。從這個角度考慮，健全的內控制度不僅是對員工行為的規范與約束，還必須包括激勵機制。所以激勵機制應該是企業內控制度的重要組成部分，而且所產生的激勵要有長期效應。

（四）信息化視角

電子技術和因特網的迅速發展，使信息技術作為工具被引入企業活動中，傳統用手工進行信息處理的企業內控系統已不能滿足需要，運用現代信息技術，促進企業內控系統的現代化、信息化是內控制度設計的重要任務。

信息化視角有三方面的含義：第一是依托信息技術，如網絡技術、計算機技術和現代通信技術，設置合適的流程，加快數據采集和處理速度，構建企業內部控制的操作平臺。第二是建立信息庫，主要包括控制內容庫、控制標準庫以及控制對策庫等。控制內容庫以組織、項目和流程為基礎，搭建會計控制、管理控制和法規執行控制體系；內部控制標準庫是企業進行內部控制的依據，主要包含由國家有關部門制訂的法律法規和企業自己根據有關法律法規制定的規章制度；對策庫則是控制事項的處理原則和處理程序。第三是企業內部控制系統要能夠不斷有選擇的從外界環境獲取信息，不斷進行自我完善；同時內部控制系統要能有選擇的向外界提供反饋信息，以便能夠及時糾正、調整偏差，實施控制。

（五）風險視角

根據COSO的報告，風險評估是內控框架的重要組成部分，所以企業內控制度的設計必須體現對風險的管理。由于經濟、行業、政策法規和經營條件持續地變化，每個企業都要面對各種不同的內部和外部風險，因此必須對這些風險進行評估，借以確定和分析企業實現其目標過程中的相關風險，這是企業在前進過程中避免各種錯誤和意外的前提。內部控制作為企業風險管理的組成部分，其制度設計一定要體現企業對風險的管理，這是對企業內控制度設計較高層次的要求。

（六）決策視角

所有的企業都面臨不確定性，不確定性表現為風險和機會，具有侵蝕或提高企業價值的潛在性，管理者面臨的挑戰就是確定企業在竭力增加股東價值的同時，它準備接受多大的不確定性。企業管理者能否有效處理不確定性，能否有效地避免風險、把握機會，直接影響到企業的生存與發展。因此，企業內控制度一定要對管理者的決策行為進行規范和約束，這是企業規避風險的有效途徑。

由以上分析我們可以看出，企業內控制度基本框架的構建思路，是一個從國家層面、企業層面、所有者層面、控制目標層面、經營者層面多層次依次推進的過程，最后才是對企業內部組織、流程和項目等一系列具體內容的設計。在整個機制運行的過程中，企業的信息系統是聯系各個層面的紐帶。企業內控制度基本框架構建的思路可用下圖簡單說明：

三、企業內控設計思路

內控制度設計原則與理念對其設計框架進行了規劃，在進行具體設計的時候，可以針對內控的單個組成要素來設計，也可把企業內控制度作為一個整體進行設計。我們將內控制度設計分成總體設計和單項設計，前者說明一個企業的內控制度的整體結構或組成要素，后者說明構成該整體的每個要素的內容。

（一）總體設計思路

觀察實務可以發現，現代企業的內控制度是一個體系，把企業作為一個整體進行設計是可行的。內控制度的整體設計可采用如下兩條思路：

1.靜態設計

企業內控制度在總體上是組織、項目和流程三個方面的綜合，靜態設計是在綜合考慮這三方面的基礎上進行的制度設計。內控制度設計首先要保證企業組織的有效運行。現代企業是一個組織，它可以被分成高層、中層、基層和現場四個層次，每個層次由若干單位組成，每個單位有若干成員。從組織角度設計內控制度，需要考慮企業的控制目標，控制環境和控制方式，進而確定企業的管理跨度與管理層次、經濟責任制和崗位職責制度。組織維度設計的好，可以營造良好的內控環境。其次制度設計要確定合理的內控項目。項目是內控制度的基本單位，確定企業內控的項目時，要考慮企業遠景、戰略和經營目標的要求和企業管理水平。另外，內控的項目選擇要涵蓋會計控制、管理控制、業務控制和法規執行控制幾個方面。第三要把項目、組織和流程有機地結合起來。每個項目都是通過組織的層次、單位和成員按照一定的流程、作業和任務的要求來完成的，每一個內控項目都是由組織和流程組成，是一個二維體系，當企業存在多個項目時，就可形成由組織、流程和項目組成的三維立體框架。

2.動態設計

動態設計是過程設計。我們認為，內控制度是一個完整的動態系統，它不僅包括制定，而且包括執行，對執行情況的計量或測試、對計量或測試結果的分析和報告以及對偏差的修正等，這就為內控制度的設計提供了另一條思路。

內控制度的設計首先考慮企業的遠景、戰略和目標，據此設計完成內控制度之后，便是內控制度的執行。實現內控目標的第一步是對內控制度執行情況進行計量或測試，然后將內控制度的執行情況與內控制度進行比較，判斷測試結果是否符合內控制度。如果符合要求，則不需要干預；如果偏差超過控制范圍，則要對偏差進行分析，擬定糾偏措施，并向控制者提供測試報告。

（二）單項設計思路

企業內控制度的單項設計分為按部門設計、按項目設計和按流程進行設計三種形式。

1.按部門設計

部門設計的關鍵是營造良好的控制環境。在進行部門設計時，首先要分析部門在企業中涉及的項目及在項目流程環節中的位置，需要參與的工作任務以及在執行工作任務中可能面臨的風險，并進一步確定關鍵控制點。其次根據控制點確定所要進行的控制活動，進行責任和權利的具體分工，制定業績考核標準。第三建立部門內部以及部門之間的信息與溝通程序，使部門內部和部門之間能夠迅速進行信息交換，取得執行任務時必須的信息。

2.按項目設計

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工程項目所確定設計思路和設計原則直接決定工程項目總投資，如新技術應用，進口設備的選用，系統布局原則，集約節約程度，附屬設施投入和外購程度，配套設施替代條件，藝術性及形象工程關注程度，可持續發展的條件，創造性思維和方法的應用，等等，都會對項目總投資起到決定性作用。

(二)設計方案直接決定項目投資的經濟性

設計方案的優劣，系統流程的合理性，設備配置的合理性和效果，資源節約利用程度，先進經驗、技術的普及性，落后淘汰技術的替代和更新程度等，都要進行經濟、環境、政策分析，做風險評估，最終確定項目投資的經濟性和節約程度。

(三)設計質量和效果是影響工程造價的重要環節

工程設計方案的優化是通過人員優化、項目設計管理優化以及科學的統籌安排來完成的系統工作。項目設計管理過程要抓住重點與關鍵點進行重點控制,以此提高工程設計方案質量，減少設計變更，控制重復投資，大力降低工程造價。

(四)設計方案優劣直接決定投運后的經濟效益

設計方案不僅要考慮投資額的高低，還應考慮項目投產后的生產成本高低和經營效益的好壞，與同行業的競爭優勢，環境及社會影響程度，更新及技術改造的投入程度等。

二、優化設計對控制工程造價的途徑

(一)加大設計管理力度

業主單位必須高度重視優化設計工作，積極采用招標等方式優選出設計單位，優化設計原則，明確設計思路和方法，全過程對設計優化加大監管力度，以系統設計的方法對項目的整體性、相關性、有序性、動態性、先進性、安全性、經濟性和最優化進行分析、論證，運用最優化的方法建立一個最佳系統、最佳投資的建設項目，確保設計優化工作全方位開展，保證投資項目經濟、節約、高效。

(二)做好設計方案的全方位細化優化和動態管理工作

設計方案優化包括工藝流程的優化、設備優選、耗用物料的節省、總圖布置優化、自動化的優選結構的優化、技術領先戰略最優、技術經濟指標應達到最優等。最終確保項目設計達到功能滿足、技術先進、安全適用、結構合理、滿足環境及節能要求、投資節省，對設計方案要以提高綜合價值為目標，以功能分析為核心，以系統觀念為指導，形成最佳方案。

(三)利用價值工程進行經濟性比較

在方案設計中，需要考慮整個設計方案的價值，要充分考慮項目的投資價值和功能價值。需要運用價值工程原理，從功能和成本兩方面來進行評價,計算改進方案的成本和功能值,根據改進方案的評價,從中優選最佳方案，從而通過優化設計方案有效地降低工程造價。

(四)強化基建期間的設計管理和設計質量控制

要加強施工階段的設計管理，控制設計變更，同時按優化設計管理的流程和辦法，做好設計變更和設計質量控制工作，強化優化設計效果。

(五)充分發揮第三方功能對設計工作進行監督和評價

設計階段，積極推行設計監理制，對設計優化和過程設計進行監理，并對相關關鍵環節、關鍵技術同時可委托社會專業機構進行專項評價，充分利用第三方的監督、評價職能，督促設計單位提高優化設計的水平和效果。切實推行限額設計，推廣標準化設計及典型性設計。實行項目技術經濟評價機制，對設計方案的項目功能、造價、工期和設備、材料、人工消耗等方面進行定量與定性結合的綜合分析，確定技術經濟效果好的設計方案，提高投資效益。

(六)安全和節能減排作為投資項目優化設計的重中之重

在項目設計中不僅僅考慮技術經濟的優化，更要注重系統設備的安全性，并要把節能減排指標的控制作為重要設計原則進行設計優化，在造價控制過程中，要充分考慮項目投資的功能價值和工程項目的社會價值，達到綜合價值最大化。

(七)制定優化設計、節約投資的激勵機制

項目單位必須制定相應的優化設計的獎懲管理辦法，結合設計監理和設計方案評價機制，從設計方案選定和評價，設計變更多少和影響程度，投資費用的節省，生產運營效果的評價和行業競爭優勢的比較，等等，全方位推行設計獎懲機制，推行設計索賠制度，切實保障設計質量和控制造價。(八)優化設計要勇于創新，敢于突破設計規范修改周期一般較長，而現在科學技術的發展又日新月異，設計工作要勇于創新，敢于突破，這不僅能節約造價還能為優化設計打下堅實的基礎。

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1控制理論基礎

1．1回路增益

對于一般負反饋控制系統，其閉環系統方框圖如圖1所示。閉環傳遞函數C（s)/R(s)=G(s)/[1+G(s)H(s)]，其特征方程式為F(s)=1＋G(s)H(s)=0，特征方程式的根即為系統的閉環極點。由此方程式可以看出G(s)H(s)項，其包含了所有關于閉環極點的信息，一般稱G(s)H(s)為回路增益。實際應用中，可通過對回路增益Bode圖的分析來設計系統的補償網絡，以達到閉環系統穩定性要求。

1．2Bode定理

Bode定理對于判定所謂最小相位系統的穩定性以及求取穩定裕量是十分有用的。其內容如下：

1）線性最小相位系統的幅相特性是一一對應的，具體地說，當給定整個頻率區間上的對數幅頻特性（精確特性）的斜率時，同一區間上的對數相頻特性也就被唯一地確定了；同樣地，當給定整個頻率區間上的相頻特性時，同一區間上的對數幅頻特性也被唯一地確定了；

2）在某一頻率（例如剪切頻率ωc）上的相位移，主要決定于同一頻率上的對數幅頻特性的斜率；離該斜率越遠，斜率對相位移的影響越小；某一頻率上的相位移與同一頻率上的對數幅頻特性的斜率的大致對應關系是，±20ndB/dec的斜率對應于大約±n90°的相位移，n=0，1，2，…。

例如，如果在剪切頻率ωc上的對數幅頻特性的漸進線的斜率是－20dB/dec，那么ωc上的相位移就大約接近－90°；如果ωc上的幅頻漸近線的斜率是－40dB/dec，那么該點上的相位移就接近－180°。在后一種情況下，閉環系統或者是不穩定的，或者只具有不大的穩定裕量。

在實際工程中，為了使系統具有相當的相位裕量，往往這樣設計開環傳遞函數，即使幅頻漸近線以－20dB/dec的斜率通過剪切點，并且至少在剪切頻率的左右，從ωc/4到2ωc的這段頻率范圍內保持上述漸近線斜率不變。

2逆變器電壓環傳遞函數（建模）

一個逆變器的直流輸入電壓24V，交流輸出電壓110V，頻率400Hz，電路開關頻率40kHz，功率500W。其控制至輸出整個電壓環的電路結構如圖2所示。現求其回路增益。

2．1驅動信號d（s）至輸出Vo?s）的傳遞函數

1）驅動信號d為SPWM脈沖調制波，加在IGBT管的柵極（G）上，而輸入母線電壓Vin加在管子的集電極（C）和發射極（E）兩端，根據圖2所示結構，輸出電壓Vd與驅動d之間相差一個比例系數，設為K1，則K1=。在具體的逆變器電路中，母線電壓Vin為±200V，驅動信號為12V，代入可得K1=400/12=33.33。2）LC低通濾波網絡傳遞函數推導可得=Vo(s)/Vo''''(s)=1/(s2LC+1)，其中L=3mH，C=2μF。

綜上，驅動信號d（s）至輸出Vo（s）的傳遞函數為Vo(s)/d(s)=G1(s)=K1/(s2LC+1)；

2．2輸出Vo（s）至反饋信號B（s）的傳遞函數H（s）

1）輸出電壓采樣變壓器的傳遞函數為一個比例系數，即其變比，設為K2，即V''''o(s)/Vo(s)=K2，具體電路中，K2=18/110=0.164。

2）電阻電容分壓網絡如圖2虛線框所示，其傳遞函數為=B(s)/V''''o(s)=1/(sR1C2+R1/R2+1)，其中R1=820Ω，R2=5.1kΩ，C2=10nF。

綜上，Vo（s）至B（s）的傳遞函數H(s)=B(s)/Vo(s)=K2/(sR1C2+R1/R2+1)；

2.3脈寬調制器（PWM）傳遞函數Gd(s)

一般PWM調制器的傳遞函數為Gd(s)==，其中Vm為三角波最大振幅。在具體電路中，反饋信號與基準正弦波信號送入差動放大器，輸出誤差信號再與標準三角波比較，生成SPWM驅動信號。此處所用三角波的振幅為Vm=3V。

綜上，在未加入補償網絡之前，整個回路增益為

G（s）=G1(s)H(s)Gd(s)

=K1/(s2LC+1)[K2/(sR1C2+R1/R2+1)(1/Vm)

=1.569/[(6×10-9s2+1)(7×10-6s+1)

繪制其幅頻Bode圖，如圖3所示。

3補償網絡設計

由前述Bode定理，補償網絡加入后的回路增益應滿足，幅頻漸近線以－20dB/dec的斜率穿過剪切點（ωc點），并且至少在剪切頻率左右從到2ωc的范圍內保持此斜率不變。

由此要求，首先選擇剪切頻率。實際應用中，選fc=fs/5為宜，其中fs為逆變器工作頻率或開關管開關頻率。具體逆變器中，開關頻率為40kHz，則fc=40/5=8kHz。

在未加補償網絡之前的回路增益Bode圖如圖3所示，在fc=8kHz處的增益為－20.17dB，由此，補償網絡應滿足如下條件，即在fc=8kHz處的增益為＋20.17dB，斜率為＋20dB/dec，而且，此斜率在fc/4=2kHz與2fc=16kHz（取15kHz）的范圍內保持不變。補償網絡的Bode圖如圖4所示（幅頻）。

由圖4可得：f1=2kHz處，G(ω)=20lg(2πf1)=8.129dB或者2.55（倍數）=AV1，f2=15kHz處，G(ω)=20lg(2πf2)=25.63dB或者19.12（倍數）=AV2，兩個零值對應頻率為fz1=fz2=2kHz，一個極值在fp1=15kHz處，另一個極值在fp2=20kHz處。考慮選用如圖5所示補償放大器時，其電阻電容參數值可計算如下：

取R3=5.1kΩ，R0=39kΩ，則R2=R3AV2=97.5kΩ，C2=1/(2πfp2R2)=81.6pF，C1==816pF，R1=1/(2πfp1R3)=39kΩ，C3=π=2040pF。

實際電路中，取R2=100kΩ，C2=100pF，C1=800pF，R1=39kΩ，C3=2200pF。

4實驗結果

篇10

1．1氣化裝置人孔應力分析

鎖斗人孔的設計為鍛件與筒體內壁齊平結構，筒體壁厚130mm，人孔鍛件尺寸為752mm×145mm。Sv(局部薄膜應力+一次彎曲應力+二次應力+峰值應力)為204．59MPa。

1．2氣化裝置沖洗水入口應力分析

鎖斗沖洗水入口的設計為鍛件與筒體內壁齊平結構，筒體壁厚130mm，沖洗水入口鍛件尺寸602mm×120mm。Sv(局部薄膜應力+一次彎曲應力+二次應力+峰值應力)為198．62MPa。

1．3分析設計結果評定

從分析設計評定結果可以看出，筒體上開孔的最大應力點在筒體上的最大開孔人孔鍛件內側。此處的應力分析結果是控制整個筒體壁厚設計結果的關鍵因素。如果通過人孔結構的優化和改進達到降低最危險處的應力值，從而降低筒體壁厚的目的，將是一種經濟合理的措施。

2設計優化

根據傳統氣化裝置開孔補強公式，筆者想到，如果接管內伸一定的數值，其可以增加開孔補強面積，進而改善筒體開孔處的補強效果，那么這種內伸結構在承受交變載荷的疲勞設備上是否也能起到同樣的效果呢?根據這個構想，筆者進行了一系列的不同人孔結構的應力分析:

①在鎖斗筒體壁厚為130mm、人孔鍛件尺寸為752mm×145mm的情況下，應力分析結果云圖，內伸170mm的應力分析結果;

②在筒體壁厚90mm、人孔鍛件尺寸為652mm×95mm的情況下，應力分析結果云圖，取不同內伸量的應力分析

3筒體壁厚及人孔鍛件厚度設計結構優化分析與結論

3．1分析

在操作壓力為0～6．6MPa的交變載荷下，鎖斗上的最大開孔———人孔處的鍛件采用內伸結構可以有效的大幅降低總應力Sv，筒體壁厚和鍛件尺寸有了進一步優化的可能性。人孔鍛件最大應力值隨內伸量的增大而減小，但是總體應力值變化不大。考慮到實際制造和設備使用情況，可以適當選擇一個比較合適的人孔鍛件內伸量數值。以不同人孔設計結構，其鋼材耗用量見，可看出人孔設計結構優化的效果。

3．2結論

(1)人孔內伸結構的內伸量增加很大的情況下，應力水平降低并不明顯，而人孔鍛件內伸過多會造成材料的浪費和設備制造難度的加大。故在控制合理應力水平的情況下，盡量減少鍛件內伸量是較為合理的。