時(shí)間：2023-01-24 03:52:58
序論：在您撰寫(xiě)自動(dòng)控制理論論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
論文摘要：自動(dòng)控制原理課程不僅是控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)而且是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。主要介紹了自動(dòng)控制原理課程建設(shè)與改革的實(shí)踐和體會(huì)?？偨Y(jié)了教學(xué)、教改工作中所取得的成果，提出了一些具體做法和措施，著重對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)體系的整合和優(yōu)化以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與實(shí)驗(yàn)組織方式進(jìn)行了討論，旨在突出教學(xué)重點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，提高教學(xué)質(zhì)量。實(shí)踐證明，效果良好，并對(duì)該課程的進(jìn)一步改革提出了一些設(shè)想。
論文關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制原理教學(xué)改革教學(xué)質(zhì)量
引言
自動(dòng)控制理論發(fā)展的歷史并不長(zhǎng)，從二十世紀(jì)三十年代開(kāi)始，不過(guò)幾十年的發(fā)展，而真正進(jìn)入高等學(xué)校課程還是二十世紀(jì)五六十年代。它的出現(xiàn)給高等教育注入了新的活力，目前這門(mén)理論課程已是控制類(lèi)和電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的主要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一，是一門(mén)知識(shí)覆蓋面廣、課程內(nèi)容多、更新發(fā)展快且應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，該課程對(duì)學(xué)生建立系統(tǒng)和工程的概念具有十分重要的意義。
1改革教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量
隨著控制理論的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，新的控制方法和控制手段也越來(lái)越多，為了適應(yīng)時(shí)代要求，根據(jù)本科專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，我們對(duì)自動(dòng)控制課程的內(nèi)容進(jìn)行了重新整合，選用優(yōu)秀教材，制定了新的教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)大綱和考核大綱。適時(shí)地把一些新內(nèi)容、新的教學(xué)成果、應(yīng)用實(shí)例融合到教學(xué)內(nèi)容中，做到課程內(nèi)容的基礎(chǔ)性和先進(jìn)性相結(jié)合，把握經(jīng)典與現(xiàn)代、本課程與其他相關(guān)課程內(nèi)容的關(guān)系處理。大幅度減少了學(xué)時(shí)數(shù)，將經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論結(jié)合起來(lái)講授，重點(diǎn)講解控制理論的基本知識(shí)及應(yīng)用，理清思路，了解方法，增強(qiáng)系統(tǒng)性。
自動(dòng)控制原理的教學(xué)內(nèi)容有一條主線：系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。圍繞這條主線，把教學(xué)內(nèi)容劃分為六大塊：自動(dòng)控制的一般概念、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)的分析、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、采樣控制系統(tǒng)的分析和非線性系統(tǒng)的分析。對(duì)于系統(tǒng)分析是重點(diǎn)講解部分，介紹了各種分析方法：時(shí)域分析法、根軌跡法、頻域分析法，狀態(tài)空間法等，進(jìn)行有關(guān)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)分析，以及能控性和能觀性分析；在系統(tǒng)設(shè)計(jì)這一重點(diǎn)部分的講解中，介紹了根軌跡設(shè)計(jì)法、頻域設(shè)計(jì)法和狀態(tài)控制設(shè)計(jì)法，與系統(tǒng)分析相呼應(yīng)，使學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，圍繞“系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)”這條主線進(jìn)行，做到舉一反三，從而對(duì)自動(dòng)控制理論有一個(gè)完整清晰的理解。
在分析設(shè)計(jì)這個(gè)主線下，以穩(wěn)定性指標(biāo)為輔線。在各個(gè)有關(guān)章節(jié)的小結(jié)中對(duì)穩(wěn)定性都予以重點(diǎn)討論，通過(guò)對(duì)各種穩(wěn)定性判斷方法的分析，把前后的知識(shí)點(diǎn)加以銜接聯(lián)系，并綜合應(yīng)用。
在講清系統(tǒng)物理概念的基礎(chǔ)上，結(jié)合課程內(nèi)容，引入先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段。將Matlab軟件在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用引人課堂教學(xué)，在諸多課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)了Matlab仿真演示，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)抽象理論的感性認(rèn)識(shí)，收到了良好的教學(xué)效果。
為體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性、科學(xué)性和前沿性，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣，對(duì)目前控制理路研究的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)作一些簡(jiǎn)要介紹，如模糊控制、智能控制等。
2改革教學(xué)方法，提升教學(xué)手段
自動(dòng)控制原理對(duì)學(xué)生的定性分析能力、定量估算能力、綜合運(yùn)用能力、數(shù)—形結(jié)合能力有一定的要求，并需具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，學(xué)生在學(xué)習(xí)中經(jīng)常會(huì)感到困難而產(chǎn)生畏難情緒，影響學(xué)習(xí)效果。因此，改革傳統(tǒng)教學(xué)方法和教學(xué)手段，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量，是課程改革的重中之重
2．1采用現(xiàn)代教育技術(shù)與手段提高教學(xué)效果
在以信息、知識(shí)爆炸為特征的今天，傳統(tǒng)的教學(xué)手段以不能適應(yīng)時(shí)代的需要，教學(xué)手段的改革勢(shì)在必行。在《自動(dòng)控制原理》課的多媒體教學(xué)實(shí)踐中，我們努力探索如何使多媒體這一先進(jìn)的教學(xué)手段更好地服務(wù)于課堂教學(xué)。開(kāi)發(fā)了《自動(dòng)控制原理多媒體課件》、(Mat—lab仿真軟件包》等CAI課件，．采樣了多媒體與板書(shū)相結(jié)合的教學(xué)方法，既充分利用了多媒體教學(xué)的生動(dòng)、逼真、容量大的優(yōu)點(diǎn)，又充分利用了板書(shū)教學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性、邏輯性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明，這一方法取得了良好的教學(xué)效果，受到了學(xué)生的認(rèn)可，對(duì)教學(xué)質(zhì)量的提高起了一定的積極作用。轉(zhuǎn)貼2．2加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力
注重實(shí)踐能力的培養(yǎng)，堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的原則，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解，僅僅通過(guò)課堂講解還很不夠，必須通過(guò)實(shí)踐教學(xué)這一環(huán)節(jié)，使學(xué)生對(duì)知識(shí)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。
實(shí)踐教學(xué)是提高學(xué)生創(chuàng)新精神和能力的重要途徑，在教改過(guò)程中，我們加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，徹底改造了原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開(kāi)發(fā)了綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)，目的在于通過(guò)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用控制理論的方法解決實(shí)際問(wèn)題、將實(shí)際問(wèn)題抽象為理論問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)只提目標(biāo)和要求，沒(méi)有詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)電路圖。學(xué)生根據(jù)個(gè)人情況自主選擇難度等級(jí)不同的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)系統(tǒng)的性能要求，獨(dú)立完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)搭建和調(diào)試，記錄原始數(shù)據(jù)和圖形，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。所有這些都極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，鞏固了課程理論，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力，使其觀察、分析和解決問(wèn)題的能力都有很大的提高。
為了加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，在教學(xué)過(guò)程中還增加了課程設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生了解到了Matlab軟件在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，加深學(xué)生對(duì)(lf動(dòng)控制原理》這門(mén)課程的基本概念，基本的分析方法及設(shè)計(jì)方法的理解。
3以教學(xué)推動(dòng)科研，以科研促進(jìn)教學(xué)
對(duì)于普通高等教育來(lái)說(shuō)，教學(xué)固然重要?？蒲幸膊豢梢院鲆?。教學(xué)和科研是相輔相成的兩個(gè)方面，兩者不可分割。從自動(dòng)控制理論來(lái)講，它近幾十年才建立起來(lái)，與工程實(shí)際聯(lián)系較廣，特別是在發(fā)展過(guò)程中，數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)起了很大的作用，成為控制理論的重要工具。因此可以說(shuō)，控制理論是工程與數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)相互作用的前沿。在教學(xué)中講授理論知識(shí)的同時(shí)，可以增加一些與科研結(jié)合的內(nèi)容，如在同學(xué)中選一些成績(jī)較好，對(duì)科研又有一定興趣的同學(xué)，參加有關(guān)教師的科研項(xiàng)目，也可為學(xué)生科技活動(dòng)中心提供一些課題，指導(dǎo)學(xué)生參與科研。這樣，一方面調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，另方面，也可為科研活動(dòng)的開(kāi)展打好基礎(chǔ)。學(xué)生通過(guò)參與科研，學(xué)習(xí)興趣更加濃厚了，求知的欲望更強(qiáng)了。
4下一步改革設(shè)想
該課程的教學(xué)改革已在我校實(shí)施。取得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生的基本知識(shí)、專(zhuān)業(yè)能力、實(shí)踐技能乃至學(xué)習(xí)興趣等。都較以往有較大的提高。教學(xué)改革的路子還很長(zhǎng)。尚需繼續(xù)探索和實(shí)踐，使之不斷完善，下一步改革的設(shè)想有四點(diǎn)：
(1)從課程的實(shí)際及教學(xué)規(guī)律出發(fā)，以培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐技能為宗旨，真正探索出一種新的實(shí)踐教育模式。
關(guān)鍵詞：全英文教學(xué)；自動(dòng)控制原理；教學(xué)方法
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）03-0219-02
自動(dòng)化技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)和生活中具有廣泛的應(yīng)用，自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教育具有巨大的市場(chǎng)需求?！蹲詣?dòng)控制原理》課程是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的主干課程之一，并且此課程是后續(xù)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程的基礎(chǔ)。該課程傳授反饋控制系統(tǒng)的最基本概念以及反饋控制系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)最基礎(chǔ)的思路方法，是自控專(zhuān)業(yè)學(xué)生能力培養(yǎng)的基石。隨著經(jīng)濟(jì)全球化和中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，外企在中國(guó)投資和中國(guó)企業(yè)走向國(guó)際已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。這種現(xiàn)狀使得高科技人力資源在不同國(guó)家流動(dòng)的趨勢(shì)越來(lái)越強(qiáng)。中國(guó)大學(xué)留學(xué)生數(shù)目以及中國(guó)高校畢業(yè)生使用英語(yǔ)在外企和國(guó)外工作的數(shù)目呈不斷上升趨勢(shì)，中國(guó)大學(xué)與英語(yǔ)國(guó)家的校級(jí)交流也越來(lái)越多，這些變化都使得中國(guó)大學(xué)教育對(duì)全英文專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)的需求越來(lái)越大[1-3]。全英文《自動(dòng)控制原理》課程就是為了適應(yīng)這種教育國(guó)際化的形式而設(shè)置的。目前中國(guó)大學(xué)教育處于走向國(guó)際化的初步階段，探索并交流適應(yīng)現(xiàn)階段形式的全英文課程教學(xué)方法提高全英文教學(xué)質(zhì)量是非常必要的。
一、課程特點(diǎn)與教學(xué)對(duì)象分析
《自動(dòng)控制原理》課程是一門(mén)理論性非常強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，面向電類(lèi)專(zhuān)業(yè)中國(guó)本土學(xué)生和留學(xué)生開(kāi)設(shè)。該課程對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)要求比較高，課程用全英文開(kāi)設(shè)，還需要學(xué)生具有較強(qiáng)的英文聽(tīng)力和閱讀理解力，作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等需要學(xué)生有較強(qiáng)的英語(yǔ)書(shū)面表達(dá)能力。該課程設(shè)有實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，在有留學(xué)生參與的實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的團(tuán)隊(duì)工作，不僅需要學(xué)生有較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)操作能力還需要學(xué)生具有良好的專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)口頭溝通能力?！蹲詣?dòng)控制原理》課程是自控專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，在大學(xué)三年級(jí)上半年開(kāi)設(shè)，是其他自控專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)，只有很好地理解和掌握控制原理的基礎(chǔ)知識(shí)，才能繼續(xù)學(xué)習(xí)好后續(xù)的其他專(zhuān)業(yè)課。目前我校留學(xué)生人數(shù)雖然呈上升趨勢(shì)但絕對(duì)數(shù)量還不是很多，全英文教學(xué)班一般由本土學(xué)生和來(lái)自非洲、歐洲、美國(guó)、亞洲等不同地區(qū)的留學(xué)生組成。由于學(xué)生們的背景不同，學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、英語(yǔ)程度、接受能力、思維習(xí)慣和特點(diǎn)都具有一定的差異。一般來(lái)講，本土學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較好一些，英語(yǔ)閱讀能力較強(qiáng)，但因生活環(huán)境為中文，英語(yǔ)聽(tīng)力理解能力相對(duì)閱讀能力弱一些；對(duì)于母語(yǔ)不是英語(yǔ)的留學(xué)生，因其有限的英語(yǔ)程度，在課程學(xué)習(xí)和交流中具有一定困難。從已開(kāi)設(shè)的英文課來(lái)看，一般留學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對(duì)中國(guó)學(xué)生弱一些。對(duì)來(lái)自不同背景學(xué)生進(jìn)行自控原理的教學(xué)，如何因材施教，具有一定的挑戰(zhàn)性。
二、教學(xué)組織與方法
面向不同背景的學(xué)生來(lái)源開(kāi)展《自動(dòng)控制原理》的全英文教學(xué)，要保證提高教學(xué)質(zhì)量，必須從師資配備、教學(xué)對(duì)象認(rèn)識(shí)、教學(xué)組織、教材選擇、教輔資料與軟件工具選擇、實(shí)驗(yàn)安排等方面全方位地合理安排。全英文教學(xué)應(yīng)該從教學(xué)對(duì)象背景的需求出發(fā)，在注重知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)的同時(shí)，要特別注意教學(xué)交流質(zhì)量的提高，以達(dá)到知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)的目的。
1.教學(xué)團(tuán)隊(duì)的素質(zhì)。自控原理的全英文教學(xué)，涉及數(shù)學(xué)及專(zhuān)業(yè)知識(shí)的傳授、使用英語(yǔ)的溝通，在教學(xué)對(duì)象來(lái)源差異較大的情況下，對(duì)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的素質(zhì)要求比較高。（1）教師英語(yǔ)能力基礎(chǔ)及保持：全英文授課的教師，一般應(yīng)具較強(qiáng)的責(zé)任心，具有較好的英語(yǔ)口語(yǔ)表達(dá)能力。盡管有些老師有海外學(xué)習(xí)經(jīng)歷，全英文任課老師由于一般工作在中文語(yǔ)境中，也要注意英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)能力的保持。（2）專(zhuān)業(yè)知識(shí)及其應(yīng)用能力：《自動(dòng)控制原理》課程是一門(mén)比較傳統(tǒng)和基礎(chǔ)的課程，任課老師一般都學(xué)習(xí)過(guò)此門(mén)課程。因此老師對(duì)相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)都比較熟悉，但對(duì)于課程知識(shí)的應(yīng)用還需予以加強(qiáng)。教師應(yīng)該有課程相關(guān)的比較全面系統(tǒng)的知識(shí)背景，不僅可以講述課程的知識(shí)點(diǎn)，也能夠講述知識(shí)點(diǎn)之間的相互聯(lián)系以及知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用環(huán)境、應(yīng)用方法及應(yīng)用工具，使學(xué)生不僅獲得課程的知識(shí)點(diǎn)，還獲得關(guān)于知識(shí)應(yīng)用方面的技巧。（3）面向教學(xué)對(duì)象的教學(xué)方法：課程教學(xué)的效果取決于課程教學(xué)的方法。一般教學(xué)方法由理論學(xué)習(xí)和課堂經(jīng)驗(yàn)積累兩種途徑獲得。教學(xué)方法沒(méi)有絕對(duì)的好與不好，關(guān)鍵的是教學(xué)方法要適用于教學(xué)對(duì)象。因此除了一般教學(xué)方法的掌握，教師還要在教學(xué)實(shí)踐中注意收集學(xué)生對(duì)教學(xué)的反饋意見(jiàn)，不斷積累總結(jié)教學(xué)方法及其適用對(duì)象。（4）教師的組織與溝通能力：主講教師是課程的負(fù)責(zé)人，全面負(fù)責(zé)助教、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師和學(xué)生之間的工作安排和溝通。教師應(yīng)該在第一節(jié)課收集所有學(xué)生的聯(lián)系信息，包括留學(xué)生的國(guó)籍，并向?qū)W生公布課程助教、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的聯(lián)系方式，保證課程參與者的雙向溝通。
2.課程教材與輔助材料：（1）課程教材的選擇要考慮到教學(xué)對(duì)象，選擇難易適中的教材。在本課程的實(shí)踐中，為了滿(mǎn)足不同層次學(xué)生的需要，為學(xué)生推薦了一組具有不同特點(diǎn)的教學(xué)參考書(shū)。在參考書(shū)中有相對(duì)比較深的教材滿(mǎn)足專(zhuān)業(yè)和英語(yǔ)基礎(chǔ)比較好、好奇心上進(jìn)心比較強(qiáng)的學(xué)生；也有參考書(shū)比較深入淺出，易于理解，滿(mǎn)足基礎(chǔ)相對(duì)弱的同學(xué)?？紤]到中國(guó)本土學(xué)生將來(lái)也有可能在中國(guó)企業(yè)工作，本課程推薦了具有中文翻譯版的英文原版經(jīng)典教材，便于學(xué)生能在課后了解專(zhuān)業(yè)詞匯的中文表達(dá)，也幫助英文程度差但具有一定中文語(yǔ)言能力的學(xué)生對(duì)課程的理解。另外本課程為學(xué)生提供控制原理主要貢獻(xiàn)者的生平介紹，幫助學(xué)生理解一些控制原理產(chǎn)生的背景，讓學(xué)生們學(xué)習(xí)該領(lǐng)域大師的創(chuàng)新精神。（2）教學(xué)輔助資料與工具的提供可以幫助學(xué)生理解復(fù)習(xí)課堂教學(xué)的內(nèi)容。本課程為學(xué)生提供中英文對(duì)照專(zhuān)業(yè)詞匯，幫助學(xué)生對(duì)課程的理解和掌握，并能使用英文專(zhuān)業(yè)詞匯進(jìn)行作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的表達(dá)。自控原理是一門(mén)對(duì)數(shù)學(xué)要求比較高的課程，可以把一些課程常用的數(shù)學(xué)公式表，如拉普拉斯變換表等，作為輔助材料提供給學(xué)生。本課程還在課程網(wǎng)頁(yè)上提供全部課程的英文錄像，如果學(xué)生在上課時(shí)沒(méi)有完全消化，可以在課后自己觀看相關(guān)課程錄像，理解和消化上課的內(nèi)容。
3.課堂教學(xué)方法。課堂教學(xué)是課程知識(shí)傳授的主要環(huán)節(jié)，直接影響到最后的教學(xué)效果。教師在英文課堂教學(xué)中，要注重以下環(huán)節(jié)：（1）任課老師的課堂表達(dá)：教師上課應(yīng)注意循序漸進(jìn)，深入淺出，板書(shū)要整潔明了。語(yǔ)言采用簡(jiǎn)單明了、易于理解的句型?？紤]到班級(jí)里有英語(yǔ)聽(tīng)力不太好的學(xué)生，上課語(yǔ)速要適中，并配有相應(yīng)的關(guān)鍵字板書(shū)或多媒體演示稿，以補(bǔ)充學(xué)生由于聽(tīng)力原因造成的信息損失。發(fā)放多媒體演示稿關(guān)鍵部分的紙質(zhì)打印件，方便學(xué)生做課堂筆記。教師上課應(yīng)該基礎(chǔ)部分簡(jiǎn)單清晰、教學(xué)內(nèi)容應(yīng)有擴(kuò)展性，同時(shí)注重介紹知識(shí)的應(yīng)用環(huán)境，既要照顧到基礎(chǔ)較差的學(xué)生，也應(yīng)滿(mǎn)足綜合能力強(qiáng)的學(xué)生的需求。（2）課堂教學(xué)的互動(dòng)與反饋：由于該課程理論性強(qiáng)，對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高，大部分學(xué)生使用第二語(yǔ)言第一次接觸新的概念，如果沒(méi)有進(jìn)行足夠時(shí)間的預(yù)習(xí)很難在課堂上使用英語(yǔ)主動(dòng)提出問(wèn)題。而電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)比較繁重，一般沒(méi)有時(shí)間做足夠的預(yù)習(xí)。教師可以圍繞課程內(nèi)容，設(shè)計(jì)課堂討論題目，采用分組課堂練習(xí)的形式，一般為二到三人一組，學(xué)生可以互相討論，加強(qiáng)對(duì)所學(xué)概念方法的理解，教師在學(xué)生練習(xí)時(shí)，巡回檢查，期間學(xué)生可以向老師詢(xún)問(wèn)不懂之處。這種形式的全英文互動(dòng)，既減少了學(xué)生的表達(dá)壓力，又能達(dá)到互動(dòng)反饋教學(xué)效果的作用，非常受學(xué)生歡迎，教師也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生難于理解的知識(shí)點(diǎn)。
4.課程實(shí)驗(yàn)。課程實(shí)驗(yàn)是課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以加深對(duì)課堂知識(shí)的理解，并掌握理論知識(shí)的應(yīng)用方法。為保證實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，首先要向?qū)W生提供清晰的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，在實(shí)驗(yàn)分組時(shí)應(yīng)避免將留學(xué)生分在一組，而是將中國(guó)本土學(xué)生與外國(guó)學(xué)生搭配開(kāi)來(lái)，加強(qiáng)留學(xué)生與中國(guó)學(xué)生相互交流學(xué)習(xí)，幫助留學(xué)生融入本土學(xué)習(xí)環(huán)境，克服由于外國(guó)學(xué)生對(duì)環(huán)境的不熟悉造成的工作障礙，順利完成課程實(shí)驗(yàn)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告也是課程實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象運(yùn)用課程理論知識(shí)進(jìn)行詳細(xì)分析、解釋。
5.課程學(xué)習(xí)質(zhì)量的監(jiān)控與評(píng)估。學(xué)生課程學(xué)習(xí)質(zhì)量的監(jiān)控分課堂學(xué)習(xí)評(píng)估、課程階段學(xué)習(xí)評(píng)估和課程學(xué)體評(píng)估。課堂學(xué)習(xí)評(píng)估主要通過(guò)課堂練習(xí)來(lái)進(jìn)行。教師通過(guò)學(xué)生課堂練習(xí)的情況，評(píng)估學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的質(zhì)量，改善課堂教學(xué)效果。課程階段學(xué)習(xí)評(píng)估主要通過(guò)階段小測(cè)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行，通過(guò)階段小測(cè)驗(yàn)可以測(cè)試學(xué)生對(duì)一個(gè)階段所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。課程學(xué)體評(píng)估包括學(xué)生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)情況、小測(cè)驗(yàn)情況以及實(shí)驗(yàn)情況和期末考試，是學(xué)生整個(gè)課程學(xué)習(xí)過(guò)程的綜合評(píng)估。期末考試內(nèi)容應(yīng)該含概課程基礎(chǔ)知識(shí)、課程知識(shí)靈活應(yīng)用和課程知識(shí)綜合運(yùn)用等層次，以測(cè)試不同層次學(xué)生掌握課程知識(shí)的情況。
現(xiàn)階段全英文專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)在中國(guó)大學(xué)尚屬于初步發(fā)展階段，本文主要討論全英文自控原理課程的教學(xué)特點(diǎn)與方法。論文分析了全英文課程班的學(xué)生組成和特點(diǎn)，闡述了自控原理全英文課程的教學(xué)質(zhì)量保證的關(guān)鍵措施及經(jīng)驗(yàn)，為中國(guó)大學(xué)全英文專(zhuān)業(yè)課程的發(fā)展提供參考。
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關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)盤(pán)管變風(fēng)量系統(tǒng)制冷裝置新風(fēng)機(jī)組恒溫控制器電動(dòng)閥
一、工程概況：
本空調(diào)工程全部采用吊頂暗裝風(fēng)機(jī)盤(pán)管加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)。室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤(pán)管承擔(dān)全部的室內(nèi)冷負(fù)荷和濕負(fù)荷，新風(fēng)機(jī)組把引入的室外新風(fēng)處理到室內(nèi)焓值，再按需求分配到各個(gè)房間。按舒適性空調(diào)設(shè)計(jì)，采用露點(diǎn)送風(fēng)。系統(tǒng)冷熱源選用風(fēng)冷式空氣源熱泵，安置于天臺(tái)上?？照{(diào)水系統(tǒng)采用一次泵定水量系統(tǒng)，雙管制，閉式循環(huán)。系統(tǒng)主機(jī)采用遠(yuǎn)程控制，各房間的風(fēng)機(jī)盤(pán)管可單獨(dú)控制調(diào)節(jié)。
二、空氣房間溫度自動(dòng)控制是通過(guò)接通或斷開(kāi)電加熱器，以增加或減少精加熱器的熱量，而改變送風(fēng)溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
空調(diào)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)常用的改變送風(fēng)溫度方法有：控制加熱空氣的電加熱器，空氣加熱器（介質(zhì)為熱水或蒸汽）的加熱量或改變一、二次回風(fēng)比等。室溫控制規(guī)律有位式、比例、比例積分、比例積分微分以及帶補(bǔ)償與否等幾種。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)室溫允許波動(dòng)范圍大小的要求，被控制的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及設(shè)備形式，選配測(cè)溫傳感器、溫度調(diào)節(jié)器及執(zhí)行器，組成溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)。
（1）控制電加熱器的功率
控制電加熱器的功率來(lái)控制室溫的系統(tǒng)，其原理圖及方框圖見(jiàn)下
①是室溫位式控制方案，由測(cè)溫傳感器TN，位式溫度調(diào)節(jié)器TNC，及電接觸器JS組成。當(dāng)室溫偏離設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)器TNC輸出通斷指令的電信號(hào)，使電接觸器閉合或斷開(kāi)，以控制電加熱器開(kāi)或停，改變送風(fēng)溫度，達(dá)到控制室溫的目的
②是室溫PID控制方案，由測(cè)溫傳感器TN，PID溫度調(diào)節(jié)器TNC及可控硅電壓調(diào)整器ZK組成，可實(shí)現(xiàn)室溫PID控制。
（2）控制空氣加熱器的熱交換能力
控制進(jìn)入空氣加熱器熱媒流量的室溫控制系統(tǒng)及其原理如下：
該方案是由測(cè)溫傳感器TN，溫度調(diào)節(jié)器TNC，通斷儀ZJ及直通或三通調(diào)節(jié)閥組成。當(dāng)室溫偏離設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出偏差指令信號(hào)，控制調(diào)節(jié)閥開(kāi)大或關(guān)小，改變進(jìn)入空氣熱交換器的蒸汽量或熱水量，從而改變送風(fēng)溫度，達(dá)到控制室溫的目的。
（3）制進(jìn)入空氣加熱器的熱水溫度
該溫控方案組成與上面相同，不同的是控制三通閥來(lái)改變進(jìn)入空氣加熱器的水溫，改變熱交換能力，達(dá)到控制室溫的目的。
三、房間空氣相對(duì)濕度自動(dòng)控制的方法
空調(diào)房間溫濕度控制：
空調(diào)房間溫濕度的干擾因素的多樣性，氣候變化的多工況性以及房間存在的較大的熱慣性等因素使得利用單回路直接控制房間溫濕度的方法難以達(dá)到滿(mǎn)意的調(diào)節(jié)效果。因此，應(yīng)該另選有效的方法。針對(duì)空調(diào)房間的熱特性，采用串級(jí)調(diào)節(jié)較適宜。其調(diào)節(jié)框圖如圖所示
室溫調(diào)節(jié)器用于克服維護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱，室內(nèi)熱源散熱引起的室溫干擾。室溫調(diào)節(jié)器根據(jù)房間內(nèi)實(shí)際溫度與設(shè)定溫度的偏差調(diào)整送風(fēng)溫度的設(shè)定值。送風(fēng)溫度調(diào)節(jié)器則用來(lái)控制送風(fēng)溫度。這一環(huán)節(jié)主要克服在不同的季節(jié)，新風(fēng)、回風(fēng)混合比的變化引起的對(duì)換熱器的出口狀態(tài)干擾。使其在進(jìn)入房間前受到一定的抑制，減少對(duì)室內(nèi)狀態(tài)的影響。采用串級(jí)調(diào)節(jié)后，還能改變對(duì)象的時(shí)間特性，提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量。
四、風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制
（一）溫控器
（1）風(fēng)機(jī)盤(pán)管宜采用溫控器控制電動(dòng)水閥，手動(dòng)控制風(fēng)機(jī)三速的控制方式。風(fēng)機(jī)啟停與電動(dòng)水閥連鎖。
（2）冬夏季均運(yùn)行的風(fēng)機(jī)盤(pán)管，其溫控器應(yīng)有冬夏轉(zhuǎn)換措施。一般以各溫控器獨(dú)自設(shè)置冬夏轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為好。
（二）節(jié)能鑰匙
（1）房間設(shè)有節(jié)能鑰匙系統(tǒng)時(shí)，風(fēng)機(jī)盤(pán)管宜與其連鎖以節(jié)能。
（2）當(dāng)要求不高時(shí)，可采用插、拔鑰匙使風(fēng)機(jī)盤(pán)管啟動(dòng)或斷電停轉(zhuǎn)的方式。使用要求較高時(shí)，可增設(shè)一個(gè)溫度開(kāi)關(guān)。
（三）定流量水系統(tǒng)
風(fēng)機(jī)盤(pán)管定流量水系統(tǒng)自控方式較簡(jiǎn)單易行，但節(jié)能效果沒(méi)有變流量自控方式好。
五、風(fēng)機(jī)盤(pán)管的定流量水系統(tǒng)自動(dòng)控制
該工程使用定流量二管制，其風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組的控制通常采用兩種方式。
（1）三速開(kāi)關(guān)手控的二管制定流量系統(tǒng)
采用二管制水系統(tǒng)時(shí)，表面冷卻器中的水是常通的。水量依靠閥門(mén)的一次性調(diào)整，而室溫的高低是由手動(dòng)選擇風(fēng)機(jī)的三檔轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
（2）溫控器加三速開(kāi)關(guān)的二管制定流量水系統(tǒng)
采用這種控制的水系統(tǒng)時(shí)，表面冷卻器中的水是常通的，水量依靠閥門(mén)一次性調(diào)整。室內(nèi)溫度控制器控制風(fēng)機(jī)啟停，而手動(dòng)三檔開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
溫控器選擇AFT06*系列即可滿(mǎn)足要求。該系列是帶浸入式套管的。
六、變風(fēng)量系統(tǒng)的監(jiān)控
變風(fēng)量系統(tǒng)的基本思想是當(dāng)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷改變以及室內(nèi)空氣參數(shù)設(shè)定值變化時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)送入房間的送風(fēng)量，使通過(guò)空氣送入房間的負(fù)荷與房間的實(shí)際負(fù)荷相匹配，以滿(mǎn)足室內(nèi)人員的舒適要求或工藝生產(chǎn)要求。同時(shí)送風(fēng)量的調(diào)節(jié)可以最大限度的減少風(fēng)機(jī)的動(dòng)力，節(jié)約運(yùn)行能耗。
除了節(jié)能的優(yōu)勢(shì)外，VAV系統(tǒng)還有以下特點(diǎn)：（1）能實(shí)現(xiàn)局部區(qū)域的靈活控制，可根據(jù)負(fù)荷變化或個(gè)人舒適度要求調(diào)節(jié)。（2）由于能自動(dòng)調(diào)節(jié)送入各房間的冷量，系統(tǒng)內(nèi)各用戶(hù)可以按實(shí)際需要配置冷量，考慮各房間的同時(shí)使用系數(shù)和負(fù)荷分布，系統(tǒng)冷源配置可以減少20%~30%左右，設(shè)備投資相應(yīng)較大減少。（3）室內(nèi)無(wú)過(guò)冷過(guò)熱現(xiàn)象。
該系統(tǒng)采用單風(fēng)管再加熱VAV空調(diào)系統(tǒng)，其原理和控制系統(tǒng)圖如下：
七、空調(diào)用制冷裝置的自動(dòng)控制
1、蒸發(fā)器的自動(dòng)控制
空調(diào)用制冷裝置系統(tǒng)的蒸發(fā)器和冷凝器溫度的自動(dòng)控制如圖所示
空調(diào)負(fù)荷是經(jīng)常變化的，因此，要求制冷裝置的制冷量也要相應(yīng)地變化。而制冷量的變化，就是循環(huán)的制冷劑流量的變化，所以需要對(duì)蒸發(fā)器的供液量進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)載冷劑即被冷卻物質(zhì)的溫度控制?？照{(diào)用制冷裝置的中常用的供液量自動(dòng)控制的設(shè)備是熱力膨脹閥。
熱力膨脹閥的一種直接作用式調(diào)節(jié)閥，安裝在蒸發(fā)器入口管上，感溫包安裝在蒸發(fā)器的出口管上。DV1和DV2是電磁閥，壓縮機(jī)停時(shí)，電磁閥立即關(guān)閉，切斷冷凝器至蒸發(fā)器的供液。
2、冷凝器的自動(dòng)控制
在制冷裝置上通常用冷卻水量調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)冷凝溫度。冷卻水量調(diào)節(jié)閥是一種直接作用式調(diào)節(jié)閥，安裝在冷凝器的冷卻水進(jìn)水管上，它的壓力測(cè)量溫包安裝在壓縮機(jī)的排氣端，或冷凝器的制冷劑入口端，以感受Pl的變化。
3、制冷裝置的自動(dòng)保護(hù)
為了保證制冷裝置的安全運(yùn)行，在制冷系統(tǒng)中常有一些自動(dòng)保護(hù)器件。制冷系統(tǒng)常用的自動(dòng)保護(hù)包括排氣壓力保護(hù)、吸氣壓力保護(hù)、減壓保護(hù)、斷水保護(hù)、冷凍水防凍保護(hù)等。其系統(tǒng)圖如下：
（一）排氣與吸氣壓力自動(dòng)保護(hù)
在制冷設(shè)備中設(shè)置了安全閥，還使用壓力控制器來(lái)控制排氣壓力。當(dāng)排氣壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)，壓力控制器立即切斷壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)電源，起高壓保護(hù)作用；控制吸氣壓力的采用壓力控制器PxS。它對(duì)吸氣壓力有保護(hù)作用。
（二）油壓的自動(dòng)保護(hù)
在制冷壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，它的運(yùn)動(dòng)部件會(huì)摩擦生熱。為了防止部件因發(fā)熱而變形而發(fā)生事故，必須不斷供給一定壓力的油。油壓控制器是一個(gè)壓差控制器，用它可以實(shí)現(xiàn)制冷裝置油壓的自動(dòng)保護(hù)。
（三）斷水自動(dòng)保護(hù)
為了保證壓縮機(jī)的安全，在壓縮機(jī)水套出水口和冷凝器出水口，裝設(shè)了斷水保護(hù)裝置。該裝置是由測(cè)量冷凝器出水口水的電阻的兩個(gè)電極，配以晶體管控制電路的水流控制器SLS及繼電器所組成。
（四）凍水防凍自動(dòng)保護(hù)
在制冷裝置運(yùn)行中，蒸發(fā)器中冷凍水溫度過(guò)低，容易發(fā)生凍結(jié)影響壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，因此設(shè)置了冷凍水防凍自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在蒸發(fā)器出口端安裝了溫度控制器TfS，當(dāng)冷凍水出口處溫度降至較低時(shí)，溫度控制器使中間繼電器斷開(kāi)，壓縮機(jī)也就停止運(yùn)轉(zhuǎn)；在壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)后，若蒸發(fā)器冷凍水溫度回升到某一溫度時(shí)，溫度控制器使中間繼電器接通，冷凍水泵和冷卻水泵就重新啟動(dòng)，而壓縮機(jī)也恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
4、水量調(diào)節(jié)閥的選擇：
根據(jù)系統(tǒng)水管管徑尺寸為：DN25DN32DN50三種，選擇相應(yīng)閥門(mén)口徑的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。結(jié)果如下：（品牌：丹佛斯）
閥門(mén)口徑KV值經(jīng)過(guò)閥們的流量（m^3/h）
壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)
0.20.250.30.350.40.450.50.550.6
DN25104.475.005.485.926.326.717.077.427.75
DN32167.168.008.769.4710.1210.7311.3111.8712.39
DN504017.8920.0021.9123.6625.3026.8328.2829.6630.98
二通閥選擇：DN25Kvs=10m^3/h編號(hào)：065Z3420法蘭連接VL2（PN6）
065B1725法蘭連接VF2（PN16）
065B1525法蘭連接VFS2（PN25）
DN32Kvs=16m^3/h編號(hào)：065Z3421法蘭連接VL2（PN6）
065B1732法蘭連接VF2（PN16）
065B1532法蘭連接VFS2（PN25）
DN50Kvs=40m^3/h編號(hào)：065Z3423法蘭連接VL2（PN6）
065B1750法蘭連接VF2（PN16）
065B1550法蘭連接VFS2（PN25）
三通閥選擇：DN25Kvs=10m^3/h編號(hào)：內(nèi)螺紋：065B1425外螺紋：065B1325
法蘭連接VF3，VL3
DN32Kvs=16m^3/h編號(hào)：內(nèi)螺紋：065B1432外螺紋：065B1332
DN50Kvs=40m^3/h編號(hào)：內(nèi)螺紋：065B1450外螺紋：065B1350
模擬量控制驅(qū)動(dòng)器：AME15，AME16，AME25，AME35
AME電子驅(qū)動(dòng)器用在DN50以下的VRB，VRG，VF，VL，VFS2，VEF2閥門(mén)。該驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)適應(yīng)行程到閥的終端位置以減少調(diào)試時(shí)間。電源電壓：24V~。適配器編號(hào)：065Z7548，介質(zhì)溫度超過(guò)150℃。閥桿加熱器，用于DN15~DN50的閥門(mén)，編號(hào)是065B2171。
手動(dòng)平衡閥：MSV-C該閥用于平衡制冷、供熱和生活用水系統(tǒng)的流量。其特點(diǎn)有：固定的測(cè)量孔板；帶有2件針式測(cè)量接頭；手輪具有關(guān)斷功能，一圈360度均可讀數(shù)；數(shù)字刻度指示，并具有鎖定功能；固定孔板測(cè)量精度是+-5%，MSV-C為內(nèi)螺紋。
八、風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)的監(jiān)控
風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)的控制通常包括風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制和室內(nèi)溫度控制兩部分。
1、風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)的監(jiān)控功能
（1）室內(nèi)溫度測(cè)量；（2）冷、熱水閥開(kāi)關(guān)控制；（3）風(fēng)機(jī)變速及啟停控制
其監(jiān)控原理圖如圖
九、新風(fēng)機(jī)組的監(jiān)控
新風(fēng)機(jī)組通常與風(fēng)機(jī)盤(pán)管配合進(jìn)行使用，主要是為各房間提供一定的新鮮空氣，滿(mǎn)足人員衛(wèi)生要求。其基本監(jiān)控功能有：（1）監(jiān)測(cè)功能檢查風(fēng)機(jī)電機(jī)的工作狀態(tài)，確定是處于開(kāi)或關(guān)；檢測(cè)風(fēng)機(jī)電機(jī)的電流是否過(guò)載；測(cè)量風(fēng)機(jī)出口處的空氣溫濕度，以了解機(jī)組是否已將新風(fēng)處理到要求的狀態(tài)；測(cè)量空氣過(guò)濾器兩側(cè)的壓差，以了解過(guò)濾器是否要求清洗；檢查新風(fēng)閥狀態(tài)，確定是開(kāi)還是關(guān)。（2）控制功能根據(jù)要求啟停風(fēng)機(jī)；控制水量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度；控制干蒸汽加濕器調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度；換熱器的冬季防凍保護(hù)（3）集中管理功能顯示新風(fēng)機(jī)組啟停狀態(tài)，送風(fēng)溫濕度，風(fēng)閥，水閥狀態(tài)。通過(guò)中央控制管理機(jī)啟停機(jī)組，修改送風(fēng)參數(shù)設(shè)定值
為實(shí)現(xiàn)上述功能，相應(yīng)的硬件配置如下：
新風(fēng)機(jī)組的新風(fēng)閥配置開(kāi)關(guān)式風(fēng)閥控制器。這是因?yàn)樾嘛L(fēng)機(jī)組的風(fēng)量是根據(jù)工作區(qū)內(nèi)人員數(shù)量計(jì)算出來(lái)的，一般不做調(diào)節(jié)，因此新風(fēng)門(mén)只有開(kāi)、閉兩種狀態(tài)。在風(fēng)機(jī)開(kāi)啟時(shí)，風(fēng)閥全開(kāi)，停機(jī)時(shí)，風(fēng)閥全關(guān)。風(fēng)閥的控制通過(guò)一路DO通道完成。當(dāng)輸入為高電平時(shí)，風(fēng)閥全開(kāi)；低電平時(shí)，風(fēng)閥全關(guān)。若要了解風(fēng)閥的實(shí)際狀態(tài)，還可以用一路DI接受風(fēng)閥執(zhí)行器的反饋信號(hào)。
十、電子機(jī)械房間恒溫控制器RMTE
該控制器廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工業(yè)和住宅建筑。適用于供熱，制冷和全年空調(diào)系統(tǒng)的室溫控制，特別是風(fēng)機(jī)盤(pán)管和電加熱器等。特點(diǎn)是：高度敏感，無(wú)基準(zhǔn)振動(dòng)問(wèn)題，硬防火塑料底座和上蓋，一體結(jié)構(gòu)，易于安裝，系統(tǒng)OFF位置，切斷所有環(huán)路。RMTE-HC2適用于2管制供熱/關(guān)斷/制冷，溫度范圍是10~30℃。電源等級(jí)：230V+-10%50/60HZ電流等級(jí)：恒溫控制器1A230V/AC風(fēng)機(jī)6（2）A230V/AC
十一、區(qū)域電動(dòng)閥ZV-2/3
該系列閥門(mén)與時(shí)間溫度控制器一起用來(lái)控制家庭和商業(yè)的中央供熱，熱水及冷水系統(tǒng)中的水量。主要參數(shù)：適用于各種安裝要求和偏好，適用于供熱和供冷應(yīng)用，性能可靠，使用壽命長(zhǎng)，易于安裝和接線，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。相關(guān)數(shù)據(jù)如下：
類(lèi)型產(chǎn)品編號(hào)種類(lèi)DN關(guān)閉壓力KV螺紋（外）介質(zhì)
ZV-215087N72402-通開(kāi)/關(guān)152.5bar3.2G1/2”制冷/熱水（+5/+90）
ZV-220087N7241202bar3.2G3/4”
ZV-225087N7242250.8bar6.8G1”
ZV-315087N72373-通分流器152.5bar4.3G1/2”
ZV-320087N7238201bar4.6G3/4”
ZV-325087N7239251bar5.7G1”
十二、SIEMENS3LD主控和急停開(kāi)關(guān)
3LD1開(kāi)關(guān)可用于控制主回路、輔助回路以及三相電機(jī)和其它負(fù)載。應(yīng)用
它是手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)，符合IEC947-3/DINVDE0660第107部分(EN60947-3)標(biāo)準(zhǔn)，并且滿(mǎn)足隔離要求。3LD1控制開(kāi)關(guān)可以用于：起/停(ON/OFF)。控制該開(kāi)關(guān)有三個(gè)相鄰的主觸頭，在開(kāi)關(guān)的任何一邊都可以裝第四個(gè)觸頭。這個(gè)觸頭可以是N觸頭或一個(gè)帶1常開(kāi)和1常閉觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)
SIEMENS3TH中間繼電器
3TH系列中間繼電器，適用于交流50Hz或60Hz，電壓至660V和直流電壓至600V的控制電路中，用來(lái)控制各種電磁線圈及作為電信號(hào)的放大和傳遞，符合IEC947，VDE0660，GB14048等標(biāo)準(zhǔn)。繼電器動(dòng)作機(jī)構(gòu)靈活，手動(dòng)檢查方便，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，可防止外界雜物及灰塵落入繼電器的活動(dòng)部位。接線端都有罩覆蓋，人手不能直接接觸帶電部位，安全防護(hù)性很高；繼電器電磁鐵工作可靠、損耗小、噪音小、具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，線圈的接線端裝有電壓規(guī)格標(biāo)志牌，標(biāo)志牌按電壓等級(jí)著有特定的顏色，清晰醒目，接線方便，可避免因接錯(cuò)電壓規(guī)格而導(dǎo)致線圈燒毀。
十三、壓差控制器
根據(jù)閥門(mén)口徑，選擇以下幾種：ASV-PVDN25ASV-PVDN32AIPDN50
ASV壓差平衡閥可自動(dòng)保證供熱和制冷系統(tǒng)的水力平衡。該工程中采用的是定水量系統(tǒng)，壓差控制器用在排氣與吸氣壓力自動(dòng)保護(hù)中。使用ASV閥門(mén)，可避免煩瑣的調(diào)試過(guò)程，安裝完閥門(mén)即可。在所有負(fù)荷下自動(dòng)平衡系統(tǒng)，也有助于節(jié)能。安裝時(shí)需安在回水管，且流向應(yīng)與閥體上的箭頭一致。
十四、參考文獻(xiàn)
建筑環(huán)境與設(shè)備的自動(dòng)化劉耀浩天津大學(xué)出版社
建筑設(shè)備自動(dòng)化卿曉霞重慶大學(xué)出版社
關(guān)鍵詞空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制傳感器現(xiàn)場(chǎng)控制器PID控制模糊控制
1引言
空調(diào)耗能是建筑物耗能中的大戶(hù)，隨著能源供應(yīng)的日趨緊張及人們對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境、空氣品質(zhì)的要求愈來(lái)愈高，迫切要求在保持空調(diào)區(qū)域一定舒適度的前提下最大限度地降低空調(diào)能耗。空調(diào)自控系統(tǒng)可以使建筑內(nèi)環(huán)境更舒適、設(shè)備運(yùn)行更可靠、能源利用更充分，是現(xiàn)代樓宇空調(diào)系統(tǒng)重要的組成部分。但是由于資金缺口和工程進(jìn)度等等問(wèn)題，許多已建成的商用建筑和辦公大樓的空調(diào)系統(tǒng)往往都沒(méi)有設(shè)計(jì)或安裝自動(dòng)控制系統(tǒng)，隨著建筑物的投入使用，會(huì)發(fā)現(xiàn)空調(diào)區(qū)域的溫、濕度波動(dòng)很大，往往會(huì)超過(guò)允許的變化范圍，這時(shí)業(yè)主會(huì)提出空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制改造的要求。
這種舊有空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制改造與新空調(diào)系統(tǒng)的自控設(shè)計(jì)相比有許多不同之處，比如舊有的空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行中往往遭到一些人為因素的影響，致使風(fēng)系統(tǒng)平衡遭到破壞，加裝自控系統(tǒng)前必須先對(duì)舊有空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道系統(tǒng)重新進(jìn)行平衡調(diào)整，不然自控系統(tǒng)可能達(dá)不到預(yù)期限效果；另外加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)后對(duì)原空調(diào)系統(tǒng)的制冷、供熱和水循環(huán)系統(tǒng)都交有一定的影響；同時(shí)在改造進(jìn)程中也會(huì)遇到一些特殊的問(wèn)題，有些問(wèn)題在舊有空調(diào)系統(tǒng)的自控改造中是要特殊考慮的。
筆者于2001年參加了某廣播電視大樓的空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制改造的工作，該大樓的空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)初由于種種原因沒(méi)有安裝自控系統(tǒng)。隨著室外氣象條件的變化和室內(nèi)負(fù)荷的變化，空調(diào)區(qū)域的溫、濕度發(fā)生了很大的波動(dòng)，常常會(huì)超過(guò)允許的變化范圍。幾年運(yùn)行下來(lái)，每年都發(fā)生有的房間過(guò)熱有的房間過(guò)冷的問(wèn)題。室內(nèi)工作人員為了防止過(guò)熱或過(guò)冷大多將本室的部分送風(fēng)口用膠紙等物遮擋，結(jié)果導(dǎo)致了風(fēng)系統(tǒng)阻力的不平衡，破壞了其他房間的溫、濕度狀況，造成整個(gè)系統(tǒng)的失調(diào)。很多工作室出現(xiàn)了冬熱夏冷的情況，這大大影響了工作人員的工作效率，而且對(duì)工作人員身體健康有著很大的損傷，且給室內(nèi)高級(jí)機(jī)器設(shè)備的正常工作造成了一定的隱患（情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響對(duì)溫、濕度比較敏感的設(shè)備的正常工作）。由于系統(tǒng)失調(diào)，冷站和鍋爐房提供的能量沒(méi)能合理使用，造成極大的浪費(fèi)，運(yùn)行費(fèi)用大大提高。在這種情況下，業(yè)主提出了給空調(diào)系統(tǒng)增加自動(dòng)控制的要求。下面我們對(duì)此空調(diào)系統(tǒng)自控改造進(jìn)行中遇到的問(wèn)題和相應(yīng)采取的解決方法作一個(gè)介紹，希望能給空調(diào)、自控設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理人員一些啟迪。
2空調(diào)控制系統(tǒng)方案的確定
室溫控制是空調(diào)自動(dòng)系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)，它是用溫度敏感元件來(lái)控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使得送風(fēng)溫度隨擾量的變化而變化。改變送風(fēng)溫度的方法有：調(diào)節(jié)加熱器的加熱量或冷卻器的冷卻量，調(diào)節(jié)新、回風(fēng)混合比或一、二次回風(fēng)比等。此廣播電視大樓的空調(diào)系統(tǒng)是由11個(gè)空氣處理機(jī)組組成的全空氣系統(tǒng)，每個(gè)機(jī)組都是一次回風(fēng)式系統(tǒng)，本著經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便的方針，此次空調(diào)系統(tǒng)的改造我們采用了常用的調(diào)節(jié)加熱器的加熱量和冷卻器的冷卻量的方法以改變送風(fēng)濕度。室內(nèi)相對(duì)濕度的控制可以采用兩種方法：間接控制法（變露點(diǎn)）、直接控制法（變露點(diǎn)），此廣播電視大樓很多工作室因一些儀器設(shè)備的緣故對(duì)室內(nèi)相對(duì)濕度的要求較為嚴(yán)格，為此我們選用了直接控制法去控制室內(nèi)空氣的相對(duì)濕度，即用相對(duì)濕度敏感元件，控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，直接根據(jù)相對(duì)濕度偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，以補(bǔ)償室內(nèi)熱濕負(fù)荷的變化。另外我們還加了一些輔助控制設(shè)備以更好的完成空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。在此次改造進(jìn)程中自控系統(tǒng)的所有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和執(zhí)行器我們?nèi)坎捎昧嗣绹?guó)Hownywell公司的產(chǎn)品。
空調(diào)機(jī)組控制系統(tǒng)流程圖及文字說(shuō)明如下：
圖1空氣處理機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)流程圖
如圖所示我們?cè)诨仫L(fēng)機(jī)進(jìn)程處設(shè)置了溫、濕度傳感器（AI），以測(cè)定總回風(fēng)的溫、濕度，為控制器的調(diào)節(jié)提供依據(jù)。在冷卻器的供水管路上增加了水量調(diào)節(jié)閥（AO），夏季根據(jù)室內(nèi)溫度（接近回風(fēng)溫度）和設(shè)定濕度之間的差值，自支控制閥門(mén)的開(kāi)啟度，使室溫控制在要求的范圍內(nèi)。另外在加熱器的供水管上相應(yīng)的增加了熱水流量調(diào)節(jié)閥（AO），用于冬季的室溫控制。我們?cè)诩訚衿鞯墓┢艿郎霞友b了電動(dòng)調(diào)節(jié)閥（AO）以根據(jù)室內(nèi)相對(duì)濕度與設(shè)定濕度之間的差值，自動(dòng)地調(diào)節(jié)蒸汽的加濕量，以確保室內(nèi)相對(duì)溫度維持在要求的范圍內(nèi)。同時(shí)我們?cè)谶^(guò)濾器的兩端設(shè)置了壓差傳感器（DI），用以測(cè)定過(guò)濾器的積塵情況，在過(guò)濾器的積塵達(dá)到一定程度后，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，用以提醒檢修人員及時(shí)更換或清洗過(guò)濾器。
廣播電視臺(tái)在錄制節(jié)目進(jìn)對(duì)噪聲的要求很高，但由于此廣播電視大樓空調(diào)系統(tǒng)在噪聲處理上有些欠缺，錄音室在錄制節(jié)目時(shí)往往很難滿(mǎn)足要求，為此工作人員要求在錄制節(jié)目過(guò)程中關(guān)閉相應(yīng)的空調(diào)機(jī)組以完成高質(zhì)量的節(jié)目錄制。為了自動(dòng)檢測(cè)、控制空調(diào)機(jī)組的啟停，我們?cè)谒汀⒒仫L(fēng)機(jī)的進(jìn)出口設(shè)置了壓差傳感器，用于檢測(cè)風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)；在送、回風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)電路上安裝了自控觸點(diǎn)（DO）用以自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)的啟停。
控制系統(tǒng)我們選用了集散式控制系統(tǒng)DSC（DistributingControlSystems），它是70年代中期推出的一種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，集計(jì)算機(jī)、通信、控制、屏幕顯示等技術(shù)為一體，實(shí)現(xiàn)了危險(xiǎn)分散，控制分散，控制管理集中等功能，是一種面向工程師的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。筆者參與的改造工程應(yīng)用的是我們自己開(kāi)發(fā)的一套空調(diào)集散式控制系統(tǒng)，運(yùn)行效果良好。
整個(gè)系統(tǒng)采用總線式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)控制器以MCS-51系列單片機(jī)為核心開(kāi)發(fā)，主監(jiān)控機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)控制器之間通過(guò)RS-485總線通信。每個(gè)空調(diào)機(jī)組配裝一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)控制器（DDC），自成體系，獨(dú)立工作，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2所示。它的主要功能有如下幾項(xiàng)：①定期采集各相應(yīng)空調(diào)機(jī)組回風(fēng)的溫、濕度和送風(fēng)機(jī)、過(guò)濾器的壓差并存儲(chǔ)，定期上傳存儲(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)采樣數(shù)據(jù)；②接受主監(jiān)控機(jī)下達(dá)的指令，接受監(jiān)控機(jī)下傳的修改后的控制規(guī)則；③根據(jù)主監(jiān)控機(jī)發(fā)出的指令和現(xiàn)場(chǎng)采樣數(shù)據(jù)控制相應(yīng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度及電磁閥的開(kāi)關(guān)，完成控制任務(wù)；④具有顯示，設(shè)定，控制和通訊功能，可以全年不間斷地對(duì)本組空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。
圖2現(xiàn)場(chǎng)控制器原理圖
主監(jiān)控機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制器把整個(gè)系統(tǒng)連接起來(lái)，通過(guò)此通訊網(wǎng)絡(luò)采集11臺(tái)下位機(jī)傳送來(lái)的各空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)。其采用windows操作平臺(tái)，以圖形方式及時(shí)地顯示11套空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)可以對(duì)各套空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，指定出切合實(shí)際的運(yùn)行方案。體制改革有控制軟件采用我們自行研制的產(chǎn)品，可以保證系統(tǒng)安全可靠的工作。
3一個(gè)空調(diào)機(jī)組負(fù)責(zé)的兩個(gè)工作室冷熱不均勻的問(wèn)題及解決方法
在冬季運(yùn)行工況下，有一空調(diào)機(jī)組負(fù)責(zé)的兩個(gè)相鄰工作室，一個(gè)較熱，另一則較冷。由于兩個(gè)工作室由同一空調(diào)機(jī)組負(fù)責(zé)送回風(fēng)，所以控制起來(lái)十分麻煩。究其原因是在最初的空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周，或者是電視臺(tái)在使用中更改了房間的使用功能所致。
一個(gè)工作室（設(shè)為A）其外維護(hù)結(jié)構(gòu)很少且室內(nèi)有很多機(jī)器及工作人員，散熱量很大，在冬季幾乎不用供熱風(fēng)就可滿(mǎn)足要求甚至室內(nèi)還會(huì)過(guò)熱，這時(shí)應(yīng)該考慮的是增大新風(fēng)比降溫；而另一個(gè)工作室（設(shè)為B）其外維護(hù)結(jié)構(gòu)面積很大且機(jī)器不多（比如辦公室等），冬季工況下需要持續(xù)的送熱風(fēng)才能滿(mǎn)足室內(nèi)熱舒適性要求。雖然機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)后可以在一定程度上混合冷、熱丙部分室內(nèi)回風(fēng)，緩和兩個(gè)工作室的冷熱不均問(wèn)題。但是在保證B工作室室內(nèi)溫度時(shí)，A工作室有時(shí)室溫過(guò)高，嚴(yán)重影響了室內(nèi)的工作人員的工作效率及機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本來(lái)可以用調(diào)節(jié)新、回風(fēng)比的方法解決問(wèn)題，可是這套系統(tǒng)不同于其他10套系統(tǒng)，它沒(méi)有回風(fēng)閥，只有新風(fēng)閥。我們當(dāng)時(shí)嘗試遮住室內(nèi)部分回風(fēng)口的方法彌補(bǔ)沒(méi)有回風(fēng)閥的缺陷，結(jié)果其工作人員反映效果很好，不但溫度舒適，感覺(jué)空氣也比以前清閑。這種方法相當(dāng)于增加了新風(fēng)比例，從一定程度上緩解了問(wèn)題，但這只是臨時(shí)解決的問(wèn)題的方法。
4PID控制與模糊控制相結(jié)合控制算法的應(yīng)用
模糊控制的控制速度快、響應(yīng)時(shí)間短、魯棒性好，但是控制精度偏低，而傳統(tǒng)PID控制其控制精度好，但是相應(yīng)的時(shí)間偏長(zhǎng)，兩者的優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)，把兩者結(jié)合在一起就可以彌補(bǔ)對(duì)方的弱點(diǎn)，發(fā)揮其相互的優(yōu)點(diǎn)。用模糊控制進(jìn)行粗調(diào)，把被控制對(duì)象（室內(nèi)溫度）控制在小于閾值（模糊控制與PID控制的轉(zhuǎn)換臨界點(diǎn)），然后由傳統(tǒng)的PID控制來(lái)精調(diào)，這樣一來(lái)，控制的效果會(huì)大大的改善。因此在控制算法上我們采用了PID控制與模糊控制相結(jié)合的算法。
5加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)后對(duì)冷水系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)影響的分析
在舊有空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行自控改造的過(guò)程中，機(jī)房工作人員提出疑問(wèn)，即我們的履行是否會(huì)對(duì)該空調(diào)系統(tǒng)的制冷、供熱和水循環(huán)系統(tǒng)造成不良影響，比如調(diào)節(jié)閥關(guān)小是否會(huì)對(duì)制冷機(jī)的工作造成不好的影響、循環(huán)水泵是否能正常工作等等。為此我們對(duì)原冷水、供熱循環(huán)系統(tǒng)因自控改造的影響程度進(jìn)行了評(píng)估，具體如下：
5．1加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)后對(duì)原冷水循環(huán)系統(tǒng)影響的分析
因?yàn)樵渌h(huán)系統(tǒng)的供回水主干管之間未接旁通控制裝置，當(dāng)末端裝置采用變流量調(diào)節(jié)閥以后，末端裝置水流量的減少將使水系統(tǒng)的阻力增大，主干管之間的壓差增大，冷凍水泵的工作點(diǎn)偏移，在這種情況下冷凍水泵是否可以正常工作？同時(shí)，調(diào)節(jié)閥關(guān)小是否會(huì)對(duì)制冷機(jī)的工作造成不好的影響？分析如下：
5．1．1對(duì)制冷機(jī)的影響
經(jīng)甲方提供的數(shù)據(jù)計(jì)算得出待改造的11臺(tái)空調(diào)機(jī)組所在的工作區(qū)所需的總制冷量約為2306500kcal/h，此工作區(qū)還包括很多風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)，但我們可以計(jì)算出11套系統(tǒng)總需冷量為714000kcal/h，占全部需冷量的百分比為：
如調(diào)節(jié)的最大限按50%考慮，則調(diào)節(jié)量占需冷量的百分比：
5．1．2對(duì)水泵的影響
原冷水循環(huán)系統(tǒng)采用3臺(tái)IS200-150-400A單吸清水泵，兩用一備，每臺(tái)的設(shè)計(jì)流量為224～373m3/h，揚(yáng)程為47.7～43m，兩臺(tái)合用時(shí)的流量為448～746m3/h，取中間值為597m3/h，揚(yáng)程為45.6m。
被改造的11套系統(tǒng)的總水量：
占總水量的百分比；
如調(diào)節(jié)閥關(guān)閉一半，則系統(tǒng)的總水量變?yōu)椋?/p>
如調(diào)節(jié)閥完全關(guān)閉，則系統(tǒng)的總水量變?yōu)椋?/p>
從以上計(jì)算可以看出：（a）被改造的11套系統(tǒng)的需冷量占全部低區(qū)需冷量的30.9%，考慮極端情況，各閥門(mén)均調(diào)節(jié)到輸出能量的50%，則系統(tǒng)的冷量從原來(lái)的100%變?yōu)?00-（30.96÷2）=84.52%。制冷機(jī)組用的是約克離心式機(jī)組，從約克離心式機(jī)組的說(shuō)明書(shū)中我們知道，機(jī)組可以在總負(fù)荷的20%～100%之間可靠的工作，故調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)作用對(duì)冷水機(jī)組工作的可靠性是沒(méi)有影響的；（b）被改造的11套系統(tǒng)的總水量占整個(gè)低區(qū)總冷凍水循環(huán)量的23.9%，如調(diào)節(jié)閥關(guān)閉一半，即11套系統(tǒng)的總水量從143m3/h減少為71.5m3/h。此時(shí)的系統(tǒng)總循環(huán)水量從原來(lái)的597m3/h減少為597-71.5=525m3/h。從IS200-150-400A水泵的樣本中我們知道，此時(shí)水泵的工作點(diǎn)揚(yáng)程大約為46.6m，不但水泵可以可靠的工作，而且不容還仍處于高效區(qū)（高效區(qū)的水量下限為448m3/h），因此不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的冷凍水泵的工作造成不良影響。
5．2加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)后對(duì)原供熱系統(tǒng)影響的分析
加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)后是否會(huì)對(duì)供熱系統(tǒng)的板式換熱器、熱水循環(huán)泵等造成影響，我們也進(jìn)行了分析：
5．2．1目前的供熱系統(tǒng)是由鍋爐提供3kg/cm2的蒸汽，經(jīng)過(guò)兩臺(tái)Alfallaval板式換熱器換成90℃的熱水，再經(jīng)過(guò)兩臺(tái)ISR125-100-200循環(huán)水泵供給A區(qū)低層，B區(qū)和C區(qū)的大約36臺(tái)新風(fēng)機(jī)組一組合式空調(diào)機(jī)組熱水盤(pán)管，向相關(guān)區(qū)域提供熱量后變70℃的回水，再經(jīng)過(guò)板式換熱器加熱后供出。整個(gè)系統(tǒng)的最高處大約32m，膨脹水箱裝在8.5層的設(shè)備層內(nèi)，水箱內(nèi)水面距鍋爐房熱水循環(huán)泵入口處的高度為33.5m，系統(tǒng)設(shè)有一補(bǔ)水泵，補(bǔ)消耗在熱水循環(huán)泵入口處，水泵揚(yáng)程為82.6m。
主要設(shè)備的規(guī)格：
①熱水循環(huán)泵：ISR125-100-200三臺(tái)揚(yáng)程：50m，流量200m3/h
②板式換熱器：M15-MFCL兩臺(tái)熱負(fù)荷：6400kW
設(shè)計(jì)壓力：16.0barg實(shí)驗(yàn)壓力：20.8barg設(shè)計(jì)溫度：150℃
③補(bǔ)水泵：40DL×7揚(yáng)程：82.6m
5．2．2影響分析
可以看出，熱水循環(huán)水泵入口的靜壓為33.5m，經(jīng)過(guò)循環(huán)泵加壓后的壓力為33.5m+50m=83.5m，這一點(diǎn)是系統(tǒng)的最高壓力，系統(tǒng)中其他點(diǎn)的壓力都不會(huì)超過(guò)這一點(diǎn)的壓力。當(dāng)用戶(hù)的熱負(fù)荷減少，經(jīng)查看ISR125-100-200水泵曲線，當(dāng)該水泵的流量從200m3/h減少為100m3/h時(shí)，該泵揚(yáng)程從50m上升為65m，在這種極端情況下，系統(tǒng)最大壓力點(diǎn)的壓力為33.5m+65m=98.5m。當(dāng)補(bǔ)水泵向管網(wǎng)補(bǔ)水時(shí)，膨脹水箱的水位將會(huì)上升，當(dāng)水面上升至上限時(shí)，電接點(diǎn)信號(hào)將會(huì)自動(dòng)切斷補(bǔ)水泵的補(bǔ)水，從而使補(bǔ)水點(diǎn)的壓力恒定，維持在33.5m。
從以上分析可知，熱水管網(wǎng)中任何一點(diǎn)的壓力在任何情況下，都不會(huì)超過(guò)98.5m，而板式換熱器的設(shè)計(jì)壓力為16barg（大約160m水柱），從而可以知道，自動(dòng)控制的加入不會(huì)給熱水循環(huán)系統(tǒng)的管網(wǎng)和板式換熱器造成不利的影響。
6結(jié)論
6．1加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)是解決舊有空調(diào)系統(tǒng)溫度超限、分布不均、局部過(guò)熱/過(guò)冷和能量浪費(fèi)的有效方法，對(duì)改善空調(diào)區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量，減少能量損失，降低運(yùn)行成本有著顯著的作用。
6．2對(duì)由多臺(tái)空氣處理器組成的較大規(guī)模空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行自控改造時(shí)，集散熱量式控制系統(tǒng)是應(yīng)該首選的一種控制方式，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大、傳輸方便、數(shù)據(jù)安全可靠的特點(diǎn)。
6．3自控系統(tǒng)的調(diào)試就在對(duì)舊有空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道系統(tǒng)重新進(jìn)行平衡調(diào)整后進(jìn)行，不然自控系統(tǒng)可能達(dá)不到預(yù)期的效果。
6．4暖通空調(diào)工程中的控制對(duì)象多為溫度、流量等這些具有非線性、滯后特征的參數(shù)，單一的控制算法很難獲得較好的控制效果，PID控制與模糊控制的結(jié)合是個(gè)很好的算法選擇。
參考文獻(xiàn)
1張兆亮，集散控制系統(tǒng)，內(nèi)蒙古：內(nèi)蒙古人民出版社，1993
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福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院中以示范農(nóng)場(chǎng)位于福州市晉安區(qū)新店鎮(zhèn)埔檔村，于2013年10月引進(jìn)以色列設(shè)備及技術(shù)，建成3500耐以上的玻璃溫室大棚，建成投人使用1年來(lái)運(yùn)行良好?，F(xiàn)將該玻璃溫室大棚的自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，及其應(yīng)用于無(wú)土基質(zhì)設(shè)施栽培的管理經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下。
1自動(dòng)化控制玻璃溫室大棚系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1玻璃溫室大棚自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)材料和結(jié)構(gòu)
玻璃溫室是以透明玻璃為覆蓋材料的溫室，透光率一般為60%一70%。溫室的骨架為鍍鋅鋼管，門(mén)窗框架、屋脊為鋁合金輕型鋼材，肩高約8ma大棚管理系統(tǒng)采用JPK-013型自動(dòng)化控制系統(tǒng)。開(kāi)啟電腦，輸入用戶(hù)名及密碼，在桌面點(diǎn)擊海峽農(nóng)業(yè)示范園控制系統(tǒng)圖標(biāo)，點(diǎn)擊特殊菜單，點(diǎn)擊登錄“開(kāi)”，彈出對(duì)話框，再次輸人另外一個(gè)用戶(hù)名及密碼，就可進(jìn)行參數(shù)操作設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)束后，下拉特殊菜單，點(diǎn)擊退出“關(guān)”。把目標(biāo)溫度設(shè)計(jì)為300C，降溫需求百分比為10%。
1.2系統(tǒng)功能及操作設(shè)計(jì)方案
1.2.1夏、秋季的操作設(shè)計(jì)方案根據(jù)南方夏、秋季需要降溫的要求設(shè)計(jì)操作方案。
1.2.2冬、春季的操作設(shè)計(jì)方案根據(jù)南方冬、春季的氣候特點(diǎn)設(shè)計(jì)保溫操作方案。
2玻璃溫室大棚自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)管理要點(diǎn)
2.1水肥機(jī)一體化系統(tǒng)管理
水肥機(jī)由以色列Galcon公司提供。操作步驟:電腦開(kāi)機(jī)一桌面一點(diǎn)擊Client系統(tǒng)一點(diǎn)擊Mixero
2.2分區(qū)設(shè)計(jì)管理
2.2.1水肥機(jī)一體化分區(qū)管理將整個(gè)溫室分成6個(gè)水肥灌溉區(qū)域，即與電腦連接的6個(gè)水閥所控制的灌溉區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)獨(dú)立的單元。區(qū)域布置見(jiàn)圖to水肥機(jī)裝肥料母液的肥料桶共7個(gè)桶，A,B液各3個(gè)桶，另外1個(gè)酸液桶，分為3個(gè)組別，酸液桶共用。針對(duì)不同作物，每組的肥料母液可以有所區(qū)別。A桶(Fert.1)和B桶(Fert.2)吸量都設(shè)為5.0L/m3，酸液(Fert.3)吸量設(shè)為3.5I}/m3。1區(qū)、2區(qū)種植瑞豐番茄，2014年5月31日移植;3區(qū)種植金玉滿(mǎn)堂番茄，4區(qū)種植串串紅鈴番茄，3區(qū)、4區(qū)均為5月22日移植。從移植到7月2日每天灌溉1次，清晨5:00開(kāi)始滴灌，時(shí)間為10mino7月2日開(kāi)始增加為4次，每次3min。因?yàn)?區(qū)、4區(qū)結(jié)果多，植株細(xì)弱，7月6日再增加1次，即3區(qū)、4區(qū)結(jié)果期每天灌溉5次，每次3mino5區(qū)、6區(qū)分別種植金石王1號(hào)和金玉滿(mǎn)堂番茄，2013年11月9日移植，前期灌溉同3區(qū)、4區(qū)，因結(jié)果盛期需肥水較多，增至每天7次(表3)。
2.2.2各區(qū)域的項(xiàng)目編號(hào)綁定及灌溉時(shí)間表(Irri-gationProgramNo.)設(shè)計(jì)各區(qū)域的電腦識(shí)別代碼及灌溉時(shí)間表設(shè)計(jì)見(jiàn)表30
2.3灌溉時(shí)間等數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)及修改
在Mixer的圖案里，點(diǎn)擊IrrigationProgramNo.，在左上角白色框格里輸入所要修改或設(shè)定的項(xiàng)目編號(hào)(ProgramNo.)，回車(chē)，再在左上角白色框格的左邊，點(diǎn)擊鎖匙(解鎖)，選擇要修改的數(shù)據(jù)，輸人要修改的數(shù)據(jù)，全部修改完畢，再次點(diǎn)擊解鎖，點(diǎn)擊確定(sure)完成修改。其他項(xiàng)目的修改過(guò)程同樣。
2.4所需EC,pH值的修改及其感應(yīng)器校準(zhǔn)
點(diǎn)擊FertilizationPrograms，在肥料項(xiàng)目號(hào)7,8,9欄目?jī)?nèi)修改各種植區(qū)所需的灌溉水肥的EC,pH值。2014年種植番茄，1,2,3,4區(qū)的EC值設(shè)置為1.5ms/cm,爪6區(qū)盛果期設(shè)置為2.0ms/cm;pH值都設(shè)置為5.7。當(dāng)發(fā)現(xiàn)水肥機(jī)上的EC,pH值有偏差時(shí)，要用標(biāo)準(zhǔn)液來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。
2.5洗鹽
點(diǎn)擊右上角IrrigationPrograms進(jìn)人操作界面，點(diǎn)擊ProgramSettings進(jìn)入灌水?dāng)?shù)據(jù)界面。程序號(hào)(Prog.No)要選擇灌溉肥料沒(méi)用過(guò)的空白號(hào)。優(yōu)先權(quán)(PrioritySetup)選擇low。灌溉間隔天數(shù)(Irri.Cycledays)選擇1d，時(shí)間單位(Irri.Unit)為min;灌水量(Quantity)為持續(xù)灌水60min，肥料(Fert.Prog)填寫(xiě)0。開(kāi)始(StartTime)寫(xiě)0:O1，結(jié)束寫(xiě)23;59;各區(qū)的間隔灌溉時(shí)間(Duratior)寫(xiě)250min(洗鹽1輪60x4為240min，其間休息10min。這就是洗鹽1d的循環(huán)模式。
2.6過(guò)濾器清洗
每個(gè)肥料母液桶下面都有1個(gè)過(guò)濾器，選擇在沒(méi)有灌溉的時(shí)間段里，關(guān)閉水肥母液桶的開(kāi)關(guān)，把過(guò)濾器小心擰開(kāi)，用清水沖洗過(guò)濾片，干凈為止。然后在灌溉之前裝回，打開(kāi)水肥開(kāi)關(guān)。水肥機(jī)后面也有1個(gè)過(guò)濾器。
2.7混合桶溢水問(wèn)題的解決
灌溉是邊混合水肥邊進(jìn)行灌溉，如果遇到突然停電，等來(lái)電時(shí)，電腦不知道混合桶的水肥該往哪個(gè)區(qū)走。因此，當(dāng)看到混合桶溢水時(shí)，應(yīng)立即手工把混合桶里的水肥舀出1/2。
3小結(jié)
“智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”是哈爾濱工業(yè)大學(xué)（原哈爾濱建筑大學(xué)）承接的項(xiàng)目，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)和北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司合作開(kāi)發(fā)。該項(xiàng)目采用LONWORKS技術(shù)開(kāi)發(fā)研究并在住宅示范小區(qū)工程中試運(yùn)行。1、對(duì)住宅居住環(huán)境（濕度、濕度）及設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控；2、住戶(hù)三表（水表、電表、煤氣表）遠(yuǎn)傳；3、住戶(hù)三防（防火、防災(zāi)、防盜）；4、廚房設(shè)備監(jiān)控；5、衛(wèi)生間排風(fēng)控制。這些功能用LON總線一節(jié)點(diǎn)實(shí)施，即每一住戶(hù)為一LON節(jié)點(diǎn)，然后再用棗服務(wù)器管理各個(gè)用戶(hù)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成LON總線系統(tǒng)。該項(xiàng)研究已在北京翌景嘉園示范小區(qū)通過(guò)試運(yùn)行，下面對(duì)其自評(píng)估如下：
一、攻關(guān)的任務(wù)、考核目標(biāo)及主要技術(shù)指標(biāo)：
經(jīng)過(guò)論證，我們?cè)趯?zhuān)題合同中將各種指標(biāo)定位在：
本專(zhuān)題的攻關(guān)任務(wù)：研究智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括兩項(xiàng)任務(wù)，其一是開(kāi)發(fā)家用管理軟件，其二是開(kāi)發(fā)家庭智能控制裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)居室溫度、濕度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)；對(duì)廚房用具進(jìn)行時(shí)序控制；對(duì)衛(wèi)生間的排風(fēng)進(jìn)行控制。而家用電腦管理軟件要對(duì)家庭設(shè)施進(jìn)行管理并提供若干家政服務(wù)程序。
本專(zhuān)題的考核目標(biāo)：提供具有居室空調(diào)、廚房監(jiān)控、衛(wèi)生間自動(dòng)排風(fēng)功能的微機(jī)控管裝置一套；提供家用電腦管理軟件一套；住宅溫、濕度等參數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足智能住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；在示范工程中應(yīng)用該項(xiàng)成果。
本專(zhuān)題的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：溫度、濕度等主要被控參數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足智能小康住宅標(biāo)準(zhǔn)（溫度18℃～28℃，濕度30％～70％）；系統(tǒng)運(yùn)行可靠。
在進(jìn)行該項(xiàng)專(zhuān)題的進(jìn)一步研究的過(guò)程中，結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展以及我國(guó)智能住宅發(fā)展?fàn)顩r，在原有的合同的基礎(chǔ)上，我們對(duì)家庭智能控制器又增加了三表遠(yuǎn)傳、安防等功能。
二、專(zhuān)題執(zhí)行情況評(píng)價(jià)
本專(zhuān)題按兩個(gè)部分實(shí)施，即家庭智能控制器和家用電腦管理軟件的研究：
1、家庭智能控制器
（1）功能
本專(zhuān)題所開(kāi)發(fā)的家庭智能控制器即智能節(jié)點(diǎn)具有4路模擬輸入，12路數(shù)字輸入，12路數(shù)字輸出，其所實(shí)現(xiàn)的功能如下：
通過(guò)對(duì)室內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)，得到實(shí)際溫度與設(shè)定溫度比較：當(dāng)實(shí)際溫度低于設(shè)定溫度一定值時(shí)，在夏季關(guān)空調(diào)，在冬季開(kāi)暖氣；當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定溫度一定值時(shí)，在夏季開(kāi)空調(diào)，在冬季關(guān)暖氣。溫度控制達(dá)到智能小康住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：18～28℃。
通過(guò)對(duì)室內(nèi)濕度監(jiān)測(cè)，得到實(shí)際濕度與設(shè)定濕度比較：當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定溫度一定值時(shí)，關(guān)加濕器；當(dāng)實(shí)際濕度低于設(shè)定濕度一定值時(shí)，開(kāi)加濕器。濕度控制達(dá)到智能小康住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：30～70％。
對(duì)三表實(shí)行脈沖計(jì)數(shù)，并發(fā)送到上位機(jī)。
當(dāng)門(mén)磁或紅外報(bào)警時(shí)，在設(shè)防狀態(tài)下，聲光報(bào)警和自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)，并有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。
玻璃破碎報(bào)警時(shí)，聲光報(bào)警啟動(dòng)；在設(shè)防狀態(tài)下，自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)：有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。
緊急按鈕報(bào)警時(shí)，自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)，并有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。
排風(fēng)扇按鈕控制排風(fēng)扇，排風(fēng)扇運(yùn)行一段時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉。
煙感探頭報(bào)警時(shí)，煤氣閉閥器關(guān)閉，聲光報(bào)警和自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)，并有報(bào)警信號(hào)傳到上位，此外，通過(guò)判斷煙感探頭輸入信號(hào)可識(shí)別探頭是否有故障。
煤氣泄漏報(bào)警時(shí)，排風(fēng)扇啟動(dòng)，煤氣閉閥器關(guān)閉，聲光報(bào)警和自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)，并有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。
探頭復(fù)位輸入控制火災(zāi)探頭掉電復(fù)位及開(kāi)啟煤氣閉閥器。
通過(guò)上位機(jī)運(yùn)作，可以控制廚房設(shè)備按一定時(shí)序啟動(dòng)。
溫度的設(shè)置可以通過(guò)上位機(jī)或者設(shè)定按鈕實(shí)現(xiàn)。
濕度的設(shè)置可以通過(guò)上位機(jī)或者設(shè)定按鈕實(shí)現(xiàn)。
與本專(zhuān)題預(yù)期目標(biāo)相比，我們?cè)谠O(shè)備監(jiān)控的基礎(chǔ)上，增加了安防功能，三表遠(yuǎn)傳功能；我們經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究，考慮研發(fā)產(chǎn)品的應(yīng)用和推廣，我們單片機(jī)來(lái)完成這些功能，而是采用了先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線棗LON總線。
（2）應(yīng)用的LONWORKS技術(shù)特點(diǎn)
本專(zhuān)題采用了LONWORKS技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，該技術(shù)有如下特點(diǎn)：
開(kāi)放性：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開(kāi)放，對(duì)用戶(hù)平等；
通信媒介的多樣性：可采用任何媒介進(jìn)行通信，如雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜、無(wú)線電波、紅外等，并且同一網(wǎng)絡(luò)可以有多種通信媒介；
互操作性：其通信協(xié)議Lontalk是符合ISO定義的OSI模型，任何制造商的產(chǎn)品都可以實(shí)現(xiàn)互操作性；
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌河行切汀⒖偩€型、環(huán)型以及自由型；
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：主從式、對(duì)等式或客戶(hù)/服務(wù)式結(jié)構(gòu)；
通信的每幀有效字?jǐn)?shù)可從0至228個(gè)字節(jié)；
通信速率可達(dá)1.25MB/S，此時(shí)有效距離為130M；78KB/S的雙絞線，直線通信距離可達(dá)2700M；
其技術(shù)核心器件棗Neuron芯片內(nèi)部裝有三個(gè)8位微處理器、34種I/O對(duì)象和定時(shí)器以及LONTALK通信協(xié)議等。該芯片具有通信和控制功能。
近年來(lái)，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的智能建筑領(lǐng)域都得到了應(yīng)用和發(fā)展，其開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)強(qiáng)大，開(kāi)發(fā)者在短期內(nèi)就可以完成開(kāi)發(fā)工作；在韓國(guó)、日本、澳大利亞、加拿大等國(guó)都已經(jīng)利用該技術(shù)完成多項(xiàng)工程；并且，總體來(lái)看，該技術(shù)適用于中國(guó)，而且還在無(wú)線擴(kuò)頻等方面有繼續(xù)加強(qiáng)的潛力，能在家庭智能系統(tǒng)上有更大的突破。
（3）解決的技術(shù)關(guān)鍵
功能集成：在目前智能住宅產(chǎn)品中，實(shí)現(xiàn)單一功能（如抄表、安防）的產(chǎn)品很多，本裝置將三表收費(fèi)、三防、廚房設(shè)備監(jiān)控、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)、衛(wèi)生間排風(fēng)扇控制等功能集成在一起，真正實(shí)現(xiàn)了功能集成。
采用了Lonworks技術(shù)：Lonworks技術(shù)作為先進(jìn)的總線技術(shù)，在本專(zhuān)題得以采用，將會(huì)更有利于家庭智能控制裝置的推廣。
模擬量的引入：從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，將模擬量引入智能住宅將是必然，而目前國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有智能住宅產(chǎn)品將其引入，本裝置將模擬量引入，也體現(xiàn)裝置的前瞻性。
軟件編程語(yǔ)言采用NeuronC語(yǔ)言，利用該語(yǔ)言事件驅(qū)動(dòng)任務(wù)的特點(diǎn)，增強(qiáng)了裝置的實(shí)時(shí)性。
本裝置可靈活組態(tài)：如果用戶(hù)不需要該模塊中的模擬輸入，我們就會(huì)在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)預(yù)留出端口，而不焊接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，這樣可為用戶(hù)省下投資，也為其將來(lái)擴(kuò)展做好準(zhǔn)備；12路數(shù)字輸入點(diǎn)被開(kāi)關(guān)量或脈沖信號(hào)來(lái)觸發(fā)，其可以配置成電表水表煤氣表輸入，可以配置成安防信號(hào)輸入，也可以是二者結(jié)合；12路輸出只是一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，也可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活配置。
與目前系統(tǒng)集成商所提出智能小區(qū)方案相比，本專(zhuān)題將家用電腦引入家庭智能控制系統(tǒng)來(lái)管理家庭設(shè)施。
住宅節(jié)能：我們認(rèn)為，智能住宅在提供給人們安全、舒適的環(huán)境的同時(shí)，也應(yīng)將節(jié)能的概念引入智能住宅中。在本專(zhuān)題中，我們對(duì)衛(wèi)生間排風(fēng)采取實(shí)時(shí)控制，使其在滿(mǎn)足室內(nèi)排風(fēng)要求的同時(shí)做到節(jié)省電能；我們通過(guò)對(duì)室內(nèi)溫度的設(shè)定，在不同季節(jié)內(nèi)對(duì)空調(diào)或供暖設(shè)備進(jìn)行控制，使其在一定的條件下工作，當(dāng)達(dá)到預(yù)期要求時(shí)，立刻停止工作，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的。
模數(shù)轉(zhuǎn)換通信匹配問(wèn)題：在本專(zhuān)題中，我們利用Max186芯片對(duì)采樣的溫濕度信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。Max186芯片具有12位精度，其與LONWORKS技術(shù)的neurowire方式進(jìn)行通信需要匹配，本專(zhuān)題解決了這個(gè)問(wèn)題。
本專(zhuān)題所開(kāi)發(fā)出來(lái)的家庭智能控制器比較成熟，可作為產(chǎn)品投入市場(chǎng)，并且，該家庭智能控制器已經(jīng)在北京翌景嘉園使用。與目前國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品相比，其性能價(jià)格比是最優(yōu)的（具體情況見(jiàn)效益分析）。
2、家用電腦管理軟件
家用電腦管理軟件是在Delphi5.2平臺(tái)上開(kāi)發(fā)而成，其功能、設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：
（1）功能
提供家庭生活服務(wù)信息。主要有：醫(yī)療保健知識(shí)、家庭菜肴、點(diǎn)心制作方法及飲食科學(xué)知識(shí)、女性美容裝飾常識(shí)、花鳥(niǎo)魚(yú)種值飼養(yǎng)方法、旅游知識(shí)、保險(xiǎn)知識(shí)及家庭生活中的一些常用信息等。
提供家庭事物管理手段。這部分主要內(nèi)容有：家庭財(cái)務(wù)、親友通訊錄、個(gè)人檔案管理。
該軟件通過(guò)網(wǎng)卡直接對(duì)家庭設(shè)施進(jìn)行管理：三表計(jì)費(fèi)、設(shè)備狀態(tài)顯示、廚房設(shè)備時(shí)序控制、溫濕度設(shè)定。
（2）軟件特點(diǎn)：
是軟、硬件技術(shù)成功結(jié)合的典范：考慮到“小康住宅”的特點(diǎn)，將計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)LON控制模塊成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)住宅內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測(cè)及設(shè)備監(jiān)控。
實(shí)用性強(qiáng)：在本軟件中，我們以科學(xué)實(shí)用為原則，從醫(yī)學(xué)、美食、旅游、保險(xiǎn)、美容裝飾、花鳥(niǎo)魚(yú)種植飼養(yǎng)、財(cái)務(wù)管理、通信錄管理等方面為用戶(hù)提供了及其豐富的生活服務(wù)信息，以便為用戶(hù)的工作、學(xué)習(xí)提供更多的方便。
易學(xué)易用：在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們?cè)诓挥绊懝δ芗吧鷦?dòng)性的前提下，盡量使界面簡(jiǎn)潔、直觀，并具有邏輯性，從而使得用戶(hù)容易掌握軟件的思路及操作方法。
三、成果應(yīng)用前景及效益分析
建筑業(yè)是國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，住宅建設(shè)占總房產(chǎn)建設(shè)投資的80％左右，國(guó)家十分關(guān)注住宅建設(shè)，繼“解困”、“安居”工程后，又努力實(shí)施“小康”工程。為了加大“小康”工程力度，國(guó)家把“2000年小康城鄉(xiāng)科技產(chǎn)業(yè)工程”列為國(guó)家重大科技產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目?？梢?jiàn)，投身于住宅小區(qū)智能化以及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)，既有利于推動(dòng)建筑業(yè)的發(fā)展，又能帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
1、國(guó)內(nèi)智能小區(qū)市場(chǎng)預(yù)測(cè)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等高新技術(shù)的延伸，智能建筑應(yīng)運(yùn)而生。智能小區(qū)是智能大廈的基本含義中擴(kuò)展出來(lái)的。以1999年為例，國(guó)家在99年對(duì)住宅的投資1700～1800億元人民幣，根據(jù)建設(shè)部對(duì)小區(qū)初、中、高三個(gè)等級(jí)的劃分，小區(qū)智能化為住宅小區(qū)總投資的1％～3％。以此比例計(jì)算，則僅99年度對(duì)小區(qū)智能化的需求就達(dá)17～54億元人民幣，而隨著住房體制改革的不斷深入及人們對(duì)住宅環(huán)境要求的不斷提高，該數(shù)值還會(huì)將大幅度提高。由此可見(jiàn)，小區(qū)智能化市場(chǎng)前景廣闊。
2、本專(zhuān)題的實(shí)用性及前瞻性
“智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”作為2000年小康城鄉(xiāng)科技產(chǎn)業(yè)工程“的一個(gè)專(zhuān)題，該項(xiàng)研究應(yīng)用LONWORKS技術(shù)開(kāi)發(fā)并在住宅示范小區(qū)工程中試運(yùn)行。該家庭智能控制器具有很強(qiáng)的靈活必一，根據(jù)用戶(hù)需要，可以進(jìn)行靈活配置，例如：如果用戶(hù)不需要該模塊中的模擬輸入，我們就會(huì)在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)預(yù)留同端口，而不焊接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，這樣可為用戶(hù)省下投資，也為其將來(lái)擴(kuò)展做好準(zhǔn)備；12路數(shù)字輸入點(diǎn)被開(kāi)關(guān)量或脈沖信號(hào)來(lái)觸發(fā)，其可以配置成電表水表煤氣氣輸入，可以配置成安防信號(hào)輸入，也可以是二者結(jié)合；12路輸出只是一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，也可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活配置?？傊?，該家庭智能控制器即適合現(xiàn)在智能住宅的要求，也會(huì)在一定程度上滿(mǎn)足將來(lái)發(fā)展的需要。
我們開(kāi)發(fā)的家庭智能控制器再加上各種傳感器構(gòu)成的控制系統(tǒng)，其價(jià)格為4000元左右，即每個(gè)住戶(hù)用于智能化投資在4000元左右，與當(dāng)前國(guó)家制定普及型智能住宅價(jià)格（5000元）相比，相對(duì)價(jià)位下降20％；而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著人民生活水平的提高以及家庭智能控制器各類(lèi)相關(guān)器件價(jià)格的下調(diào)，大多數(shù)用戶(hù)對(duì)智能化的投資是可以接受的，并且其所帶來(lái)的各種效益是無(wú)法估量的。
4、本專(zhuān)題的社會(huì)效益
本專(zhuān)題是以小康住宅智能化宗旨，旨在為人們提供舒適、安全、健康的環(huán)境。這一方面提高了人們生活水平，另一方面也為人們的高效率快節(jié)奏提供了條件。
智能住宅設(shè)施的自動(dòng)控制和管理，既需要相關(guān)行業(yè)的支持，也促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。智能住宅建設(shè)的興起，將使許多相關(guān)企業(yè)投入建筑市場(chǎng)，又為許多人提供了就業(yè)機(jī)會(huì)。
此外，對(duì)于生產(chǎn)智能控制器的廠商來(lái)說(shuō)，他們?cè)谕茝V應(yīng)用這項(xiàng)成果中，將會(huì)獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
四、專(zhuān)題調(diào)協(xié)的科學(xué)性和合理性的后評(píng)估
本專(zhuān)題設(shè)置的科學(xué)性和合理性可從以下幾方面反映出來(lái)：
1、專(zhuān)題在智能小區(qū)的地位
智能小區(qū)在智能化大樓的基礎(chǔ)上擴(kuò)展和延伸出來(lái)，人們通過(guò)對(duì)小區(qū)建筑群的四個(gè)基本要素（結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理）進(jìn)行優(yōu)化考慮，提供一個(gè)投資合理，又擁有高效率、舒適、溫馨、便利以及安全的人居環(huán)境。從以上的定義可以看出，人們通常提出的智能大廈的3A（建筑設(shè)備自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、通信自動(dòng)化）或5A（在“3A”的基礎(chǔ)上加上安防自動(dòng)化和防火自動(dòng)化）也適合智能小區(qū)，所以智能小區(qū)的“智能”很大一部分都體現(xiàn)在其自動(dòng)化的程度。此次國(guó)家制定的該課題與以往課相比，其對(duì)智能建筑的功能定位更加合理（功能多而必要），并且具有一定的前瞻性（廚房設(shè)備的自動(dòng)化以及模擬量的引入隨著人民生活的提高也將會(huì)被人們接受）?？傊?，本專(zhuān)題對(duì)智能小區(qū)“智能”的研究，在智能小區(qū)的整體研究中起著相當(dāng)重要的作用。
2、未來(lái)市場(chǎng)走向
筆者認(rèn)為，建筑業(yè)是國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，住宅建設(shè)將占房產(chǎn)建設(shè)投資的80％左右，其中對(duì)智能小區(qū)投資占總房產(chǎn)建設(shè)投資的8～24％，在這種背景下，國(guó)家將會(huì)進(jìn)一步加大對(duì)智能化建筑的投資。由于智能小區(qū)的概念是近幾年才形成的，單個(gè)功能或系統(tǒng)如抄表、報(bào)警功能在一些住宅小區(qū)中已經(jīng)有些應(yīng)用，但是還沒(méi)有哪個(gè)廠家能夠推出從總體上設(shè)計(jì)和規(guī)劃成熟的智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)化綜合管理系統(tǒng)，目前的市場(chǎng)還處于群龍無(wú)首階段。此時(shí)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)急需一種性能價(jià)格比較高的智能化產(chǎn)品，這時(shí)研究智能型住宅家庭設(shè)施控制和管理系統(tǒng)將有更重要的意義。
3、用戶(hù)需求
隨著生活水平的提高，一方面，人們對(duì)住宅的追求不僅僅局限于外表的裝飾，人們對(duì)住宅的智能已經(jīng)有了初步的認(rèn)識(shí)；另一方面，在一些發(fā)達(dá)的城市中已經(jīng)出現(xiàn)智能小區(qū)并為人們所接受。此時(shí)研究本專(zhuān)題開(kāi)發(fā)出適合人們要求的智能化產(chǎn)品也具有很重要的意義。
4、科技含量
可以說(shuō)智能小區(qū)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制等的發(fā)展而提出和發(fā)展起來(lái)的。智能小區(qū)的“智能”也可理解成為其科技含量，其科技含量的高低反映了智能小區(qū)智能化的水平。本專(zhuān)題所采用的LONWORKS技術(shù)是最近幾年內(nèi)流行的先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)研究本專(zhuān)題并開(kāi)發(fā)出基于該技術(shù)的產(chǎn)品，將更有利于該產(chǎn)品的推廣，并且隨著LONWORK技術(shù)本身的改進(jìn)和提高，智能化產(chǎn)品也利于更新?lián)Q代。
總之，“智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”專(zhuān)題的完成，一方面，為家庭設(shè)施智能化的可行性提供了依據(jù)；另一方面，也為制定家庭設(shè)施智能化規(guī)范提供了參考。并且，本專(zhuān)題開(kāi)發(fā)出來(lái)的成果正在轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品，這進(jìn)一步證明了專(zhuān)題設(shè)置的科學(xué)性和合理性。
五、經(jīng)費(fèi)決算和經(jīng)費(fèi)使用評(píng)價(jià)
國(guó)家科委為“智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”專(zhuān)題攻關(guān)撥款10萬(wàn)元，于1999年9月?lián)芸畹焦枮I建筑大學(xué)，課題組將其分成兩個(gè)子項(xiàng)實(shí)施，即智能家庭控制裝置和家用電腦管理軟件，經(jīng)過(guò)一年多的研發(fā)，現(xiàn)已完成。其經(jīng)費(fèi)使用情況如下：
收入
支出
科目實(shí)際數(shù)（萬(wàn)元）科目金額（萬(wàn)元）單位自籌2儀器設(shè)備費(fèi)1.5國(guó)家撥款10材料費(fèi)0.5加工費(fèi)0.5試驗(yàn)費(fèi)1.0管理費(fèi)3.0勞務(wù)費(fèi)2.0軟硬件費(fèi)1.0調(diào)研費(fèi)1.5其他1.0合計(jì)12合計(jì)122、經(jīng)費(fèi)使用評(píng)價(jià)
本專(zhuān)題的研究采用LONWORK技術(shù)，并要求在示范小區(qū)試運(yùn)，這樣做可保證技術(shù)的先進(jìn)性和成果的推廣。但應(yīng)用該技術(shù)必須在其開(kāi)發(fā)平臺(tái)上完成，我們沒(méi)有（國(guó)內(nèi)僅少數(shù)單位具有）開(kāi)發(fā)工具，該開(kāi)發(fā)系統(tǒng)由美國(guó)ECHLON公司專(zhuān)賣(mài)，價(jià)值二十萬(wàn)元。其次選擇示范小區(qū)，也要花費(fèi)相當(dāng)數(shù)量的費(fèi)用。面對(duì)這兩項(xiàng)主要開(kāi)銷(xiāo)，國(guó)家科委下?lián)艿氖f(wàn)元是明顯不足的。為了解決經(jīng)費(fèi)的不足，我們采取如下措施：
（1）將該專(zhuān)題分成兩個(gè)子項(xiàng)，即智能住宅家庭控制裝置和家用電腦管理軟件。其中智能住宅家庭控制裝置由于采用LONWORKS技術(shù)，我們決定采用合作開(kāi)發(fā)的辦法，而家用電腦管理軟件采用自主開(kāi)發(fā)，經(jīng)費(fèi)分項(xiàng)使用。
（2）選擇北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司作為合作伙伴，主要原因是該公司作為國(guó)內(nèi)智能建筑領(lǐng)域起步最早的企業(yè)之一，其在智能建筑科研、設(shè)計(jì)、安裝頗具實(shí)力，并且還備有開(kāi)發(fā)技術(shù)產(chǎn)品的成套設(shè)備。與該公司合作，他們可提供開(kāi)發(fā)設(shè)備和安裝調(diào)試條件，我們出技術(shù)、人力，這樣做就不需購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)題開(kāi)發(fā)用的設(shè)備，也就節(jié)省了這筆大的開(kāi)銷(xiāo)。
（3）確定北京翌景嘉園示范小區(qū)作為試運(yùn)點(diǎn)，該智能住宅小區(qū)是北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司承接工程，其中有該公司科研、開(kāi)發(fā)、實(shí)驗(yàn)樣板間，利用該樣板間提供的條件（其中包括智能住宅的多種傳感器），可以節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試所需的硬件費(fèi)用。
（4）本著節(jié)省的原則辦事情，由于合作單位、示范小區(qū)均在北京，而我們?cè)诠枮I，兩地的差旅費(fèi)將要占科研經(jīng)費(fèi)的三分之一，我們利用北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司提供給校方人員的食宿條件以及按每次出差要集中高效辦事的原則，使差旅費(fèi)的花銷(xiāo)僅用原計(jì)劃的一半。
由于利用以上一些措施，使得該項(xiàng)目實(shí)際用費(fèi)基本與國(guó)家科委撥款持平。
六、存在的問(wèn)題
目前，國(guó)內(nèi)沒(méi)有一個(gè)完整的智能小區(qū)規(guī)范，這為定位智能住宅的功能帶來(lái)一定難度，本專(zhuān)題對(duì)家庭智能控制裝置的功能是結(jié)合我國(guó)智能小區(qū)現(xiàn)狀及各種技術(shù)資料定位的，并且對(duì)每個(gè)家庭所配置節(jié)點(diǎn)數(shù)還有待進(jìn)一步研究。
在本專(zhuān)題中，由于目前廚房設(shè)備的種類(lèi)和數(shù)量的不可預(yù)測(cè)性，我們僅定義了兩個(gè)廚房設(shè)備，并對(duì)其進(jìn)行一定的時(shí)序控制，對(duì)廚房設(shè)備數(shù)量及實(shí)時(shí)監(jiān)控還需深入探討；家庭智能控制裝置對(duì)設(shè)備控制只局限于開(kāi)關(guān)控制，對(duì)設(shè)備的進(jìn)一步控制有待于進(jìn)一步研究。
關(guān)鍵詞：本機(jī)振蕩器直接數(shù)字頻率合成自動(dòng)頻率控制脈內(nèi)測(cè)頻
雷達(dá)系統(tǒng)根據(jù)其工作頻率一般分為米波雷達(dá)、分米波雷達(dá)和厘米波雷達(dá)，其接收機(jī)通常是超外差形式的。分米波雷達(dá)和厘米波雷達(dá)由于其工作頻率較高，一般都有自動(dòng)頻率控制（AFC）系統(tǒng)，控制本振頻率自動(dòng)跟蹤發(fā)射頻率的變化，或者控制發(fā)射頻率自動(dòng)穩(wěn)定在本振頻率對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)上，保證雷達(dá)接收機(jī)的中頻頻率穩(wěn)定。但是傳統(tǒng)的模擬式單環(huán)路或雙環(huán)路AFC系統(tǒng)由于受模擬電路本身的局限，使得AFC的跟蹤速度慢、跟蹤頻率范圍窄、精度低，甚至有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤跟蹤的情況；此外，控制本振的自頻控雷達(dá)由于在本機(jī)振蕩器上加裝了頻率調(diào)整裝置，影響了本振的頻率穩(wěn)定度，這對(duì)動(dòng)目標(biāo)雷達(dá)而言是難以接受的。米波雷達(dá)由于其工作頻率較低，基本上沒(méi)有自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)，但是米波雷達(dá)的發(fā)射機(jī)工作頻率和接收機(jī)本機(jī)振蕩頻率由于環(huán)境溫度、電源電壓和負(fù)載變化而發(fā)生一定的變化，其變化范圍從幾十千赫茲到數(shù)百千赫茲，通常在500～600kHz之間。雖然由此造成的中頻頻率變化量的絕對(duì)值不會(huì)超出中頻放大器的通頻帶范圍（中頻放大器的通頻帶通常≤1MHz），但是數(shù)百千赫茲的變化量使回波信號(hào)不能得到最有效的放大，造成雷達(dá)接收機(jī)技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)性能降低，此時(shí)即使加裝DSU（DigitalStableUnit）設(shè)備，也由于中頻頻率漂移的影響，使DSU的性能無(wú)法得到最有效的發(fā)揮。
應(yīng)用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)方案，這種方案的應(yīng)用解決了非相參雷達(dá)的自動(dòng)頻率跟蹤與本振頻率穩(wěn)定度之間的矛盾，但是鎖相環(huán)固有的大慣性、大步進(jìn)間隔和非線性誤差卻嚴(yán)重地限制著鎖相環(huán)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)的性能，使其無(wú)法滿(mǎn)足高速、高頻率分辨率、大帶寬的要求。
DDS技術(shù)是近幾年來(lái)迅速發(fā)展的頻率合成技術(shù)，它采用全數(shù)字化的技術(shù)，具有集成度高、體積小、相對(duì)帶寬寬、頻率分辨率高、跳頻時(shí)間短、相位連續(xù)性好、可以寬帶正交輸出、可以外加調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，并能直接與單片機(jī)接口構(gòu)成智能化的頻率源?；贒DS技術(shù)的自適應(yīng)米波雷達(dá)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)是新一代的自動(dòng)頻率控制（AFC）系統(tǒng)，它以直接數(shù)字頻率合成技術(shù)（DDS）為基礎(chǔ)，以單片機(jī)為控制核心，通過(guò)高速高精度脈內(nèi)頻率測(cè)量模塊對(duì)雷達(dá)發(fā)射頻率進(jìn)行精確測(cè)量，然后由單片機(jī)控制DDS，對(duì)發(fā)射頻率進(jìn)行搜索和跟蹤。因此它是一種易于實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式智能化自適應(yīng)頻率控制系統(tǒng)。
圖2DDS頻率合成模塊結(jié)構(gòu)圖
1系統(tǒng)組成及工作原理
基于DDS技術(shù)的自適應(yīng)米波雷達(dá)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)主要由高速脈內(nèi)頻率測(cè)量模塊、DDS頻率合成模塊、單片機(jī)和包括頻率顯示、控制鍵盤(pán)的人機(jī)接口模塊組成，如圖1所示。
系統(tǒng)采用高速高精度實(shí)時(shí)脈內(nèi)頻率測(cè)量技術(shù)，利用頻率穩(wěn)定度高達(dá)10－9的高穩(wěn)恒溫時(shí)標(biāo)對(duì)頻率進(jìn)行倒計(jì)數(shù)法測(cè)量，由單片機(jī)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析處理，并控制DDS頻率合成模塊，完成對(duì)發(fā)射頻率的搜索和跟蹤。系統(tǒng)中除了DDS輸出后的濾波、放大電路采用模擬電路外，其它全部采用高速數(shù)字電路，并結(jié)合了單片機(jī)具有的可編程能力，使系統(tǒng)避免了傳統(tǒng)模擬式AFC的缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)更加靈活的控制。
雷達(dá)開(kāi)機(jī)后，系統(tǒng)首先工作于搜索模式：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制DDS頻率合成模塊輸出本振頻率的最低值，與從發(fā)射機(jī)耦合過(guò)來(lái)并經(jīng)過(guò)衰減后的發(fā)射脈沖頻率混頻，取出下變頻后的中頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)頻率測(cè)量模塊測(cè)量后將結(jié)果送入單片機(jī)，單片機(jī)若判斷頻率測(cè)量結(jié)果不是規(guī)定的中頻頻率值，則控制DDS頻率合成模塊將輸出的本振頻率按規(guī)定的步長(zhǎng)（通常是頻率測(cè)量系統(tǒng)的頻率分辨率）調(diào)高，重復(fù)此過(guò)程，直到頻率測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量得到的頻率值為規(guī)定的中頻頻率值為止。若搜索過(guò)程中本振頻率達(dá)到上限時(shí)仍未搜索到規(guī)定的中頻頻率值，則返回到本振頻率最低值，重新開(kāi)始新一輪的搜索。系統(tǒng)一旦搜索到規(guī)定的中頻頻率值就進(jìn)入跟蹤狀態(tài)。
在跟蹤狀態(tài)，頻率測(cè)量模塊對(duì)每一個(gè)發(fā)射脈沖頻率與本振頻率下變頻得到的中頻脈沖頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)精確測(cè)量，在發(fā)射脈沖結(jié)束時(shí)將測(cè)量結(jié)果送入單片機(jī)。單片機(jī)立即根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算出響應(yīng)的本振頻率調(diào)整量，并控制DDS頻率合成模塊調(diào)整輸出頻率，保證在目標(biāo)回波信號(hào)到達(dá)接收機(jī)時(shí)，本振信號(hào)已經(jīng)調(diào)整到與該發(fā)射脈沖頻率對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)上，使目標(biāo)回波信號(hào)下變頻后的頻率值為準(zhǔn)確的中頻頻率值，從而保證目標(biāo)回波信號(hào)能夠得到最有效的放大。
跟蹤模式實(shí)質(zhì)上是一個(gè)自適應(yīng)的控制過(guò)程：某一發(fā)射脈沖的頻率比前一發(fā)射脈沖的頻率升高（降低）在本振頻率不變的條件下，中頻頻率升高（降低）頻率測(cè)量模塊的測(cè)量結(jié)果升高（降低）單片機(jī)得到測(cè)量結(jié)果后控制DDS頻率合成模塊，使之輸出的本振頻率相應(yīng)升高（降低）中頻頻率降低（升高）到規(guī)定值。
2硬件結(jié)構(gòu)
2．1DDS頻率合成模塊
DDS頻率合成模塊以DDS芯片AD9854為核心，包括濾波電路、放大電路和與單片機(jī)的接口電路，圖2是其組成框圖。
AD公司推出的AD9854是DDS芯片中的典型代表之一，它具有300MHz的內(nèi)部時(shí)鐘，4～20倍的內(nèi)部可編程倍頻器使外部輸入的時(shí)鐘信號(hào)頻率可以從15MHz到75MHz，另外具有100MHz的并行接口總線，內(nèi)置正交雙通道DAC輸出，具有多種編程工作方式，能產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)和非線性調(diào)頻信號(hào)等復(fù)雜信號(hào)。
AD9854采用CMOS結(jié)構(gòu)，工作電壓為3．3V，而單片機(jī)AT89C51工作在5V電壓下，其總線電平是5V的TTL電平，為保證AD9854的正常工作，必須經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后再與AD9854接口，AD9854的時(shí)鐘信號(hào)也必須經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換后送到AD9854的時(shí)鐘引腳。AD9854有正交雙通道DAC輸出，每一個(gè)通道都是反相的互補(bǔ)輸出，經(jīng)MAX436放大后濾波，然后再經(jīng)MAX436放大到雷達(dá)要求的本振電平。兩路輸出中的一路用于和發(fā)射脈沖混頻，將下變頻后的中頻信號(hào)送到頻率測(cè)量模塊進(jìn)行頻率測(cè)量，系統(tǒng)已經(jīng)知道DDS頻率合成模塊輸出的本振頻率，測(cè)量出發(fā)射脈沖的中頻頻率就能計(jì)算出發(fā)射頻率；另一路作為接收機(jī)的本振信號(hào)。
根據(jù)奈奎斯特采樣定律，當(dāng)DDS系統(tǒng)的時(shí)鐘為300MHz時(shí)，其輸出頻率的上限是150MHz，在工程應(yīng)用中通常只使用到時(shí)鐘頻率的40％，即120MHz。某型米波雷達(dá)的本振頻率上限略高于120MHz，經(jīng)查閱AD9854的數(shù)據(jù)手冊(cè)，其輸出頻率能夠達(dá)到理論的150MHz；同時(shí)經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，AD9854能夠在雷達(dá)本振頻率上限值處穩(wěn)定工作，且輸出信號(hào)質(zhì)量完全可以滿(mǎn)足雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)本振的要求。
2．2高速高精度脈內(nèi)頻率測(cè)量模塊
高速高精度脈內(nèi)頻率測(cè)量模塊采用倒計(jì)數(shù)法進(jìn)行頻率測(cè)量，主要由下變頻混頻器、濾波整形電路、計(jì)數(shù)器T0、計(jì)數(shù)器T1和時(shí)序控制電路組成。圖3是其結(jié)構(gòu)的組成框圖，圖4是倒計(jì)數(shù)法頻率測(cè)量的時(shí)序圖。
倒計(jì)數(shù)法測(cè)頻是用被測(cè)信號(hào)的N個(gè)周期形成一個(gè)計(jì)數(shù)門(mén)時(shí)間T＝N·Tx，在T時(shí)間內(nèi)由時(shí)標(biāo)F0計(jì)數(shù)，這樣一來(lái)測(cè)頻就相當(dāng)于測(cè)量門(mén)寬T，T的最大量化誤差是T0，Tx的最大量化誤差是T0/N。
某型雷達(dá)的發(fā)射脈沖的寬度是13μs，考慮到其發(fā)射機(jī)是單級(jí)振蕩式發(fā)射機(jī)，每個(gè)脈沖在起振和停振的過(guò)程中振蕩不穩(wěn)定，因此取中間的10μs作為測(cè)頻區(qū)間。該型雷達(dá)的第一中頻頻率為30MHz，在正常工作時(shí)，發(fā)射脈沖與本振信號(hào)下變頻的輸出頻率應(yīng)該是準(zhǔn)確的30MHz，在10μs的測(cè)頻時(shí)間內(nèi)應(yīng)有300個(gè)脈沖，即可取N＝300；高穩(wěn)定的時(shí)標(biāo)的頻率是100MHz，T0＝10ns，相應(yīng)的Tx的最大誤差是T0／300＝1／30ns，據(jù)此可計(jì)算出測(cè)頻的分辨率是30kHz，相對(duì)于雷達(dá)中頻放大器接近1MHz的帶寬而言，此指標(biāo)完全能夠滿(mǎn)足雷達(dá)系統(tǒng)的要求。用頻譜分析儀實(shí)際測(cè)得的系統(tǒng)跟蹤誤差如表1所示。
表1實(shí)際測(cè)得的系統(tǒng)跟蹤誤差表
發(fā)射頻率/MHz147.000147.500148.000148.500149.000149.500
本振輸出頻率/MHz116.999117.495118.008118.492118.990119.493
跟蹤誤差/kHz-1-5+8-8-10-7
發(fā)射頻率/MHz150.000150.500151.000151.500152.000152.500
本振輸出頻率/MHz119.995120.490120.990121.510122.005122.500
跟蹤誤差/kHz-5-10-10+10+50
模塊的工作過(guò)程是：當(dāng)雷達(dá)觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，時(shí)序控制電路打開(kāi)計(jì)數(shù)器T，發(fā)射脈沖隨后到來(lái)，經(jīng)下變頻、濾波、整形后轉(zhuǎn)換成TTL方波作為計(jì)數(shù)器T的時(shí)鐘。當(dāng)計(jì)數(shù)器T計(jì)到第32個(gè)脈沖時(shí)，時(shí)序控制電路打開(kāi)計(jì)數(shù)器T0，T0開(kāi)始對(duì)高穩(wěn)定時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)器T計(jì)到第332個(gè)脈沖時(shí)，時(shí)序控制電路關(guān)閉計(jì)數(shù)器T和T0，并通知單片機(jī)已經(jīng)完成一次頻率測(cè)量，單片機(jī)取走測(cè)量結(jié)果，并對(duì)硬件電路復(fù)位，準(zhǔn)備下一個(gè)周期的測(cè)量。
2．3高穩(wěn)定度恒溫時(shí)鐘模塊
本機(jī)振蕩器的頻率穩(wěn)定度是影響雷達(dá)接收機(jī)性能的關(guān)鍵性指標(biāo)。由于DDS頻率合成方法的輸出頻率穩(wěn)定度僅僅取決于其時(shí)鐘的頻率穩(wěn)定度，因此選用頻率穩(wěn)定度高達(dá)10－9的恒溫晶體振蕩器作為整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘。恒溫晶體振蕩器輸出的100MHz高穩(wěn)正弦波經(jīng)放大后整形為標(biāo)準(zhǔn)的TTL方波，一路作為頻率測(cè)量模塊的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，另一路經(jīng)F161分頻為25MHz的TTL方波，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后作為AD9854的外部時(shí)鐘信號(hào)，利用AD9854內(nèi)部的可編程倍頻器倍頻12倍使AD9854工作在300MHz的內(nèi)部時(shí)鐘頻率下。高穩(wěn)定度恒溫時(shí)鐘模塊組成框圖如圖5所示。
3軟件結(jié)構(gòu)
單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，可以充分利用軟件可編程控制的優(yōu)勢(shì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行靈活有效的控制。圖6是單片機(jī)的軟件框圖。
通電以后單片機(jī)首先進(jìn)行初始化，然后設(shè)置DDS模塊的工作模式等參數(shù)，再進(jìn)行時(shí)序控制電路的復(fù)位并對(duì)所有計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零操作。隨后單片機(jī)不斷查詢(xún)測(cè)量完成信號(hào)。當(dāng)時(shí)序控制電路在雷達(dá)觸發(fā)脈沖的作用下完成一次測(cè)量時(shí)?熏就通過(guò)該信號(hào)通知單片機(jī)，單片機(jī)一旦查詢(xún)到測(cè)量完成便立即讀入測(cè)量結(jié)果。然后進(jìn)行分析，是標(biāo)準(zhǔn)中頻頻率時(shí)不進(jìn)行本振頻率的調(diào)整，直接準(zhǔn)備下一脈沖周期的測(cè)量，若不是則計(jì)算所需的頻率調(diào)整量，控制DDS頻率合成模塊進(jìn)行頻率調(diào)整，然后再準(zhǔn)備下一脈沖周期的測(cè)量。
搜索和跟蹤過(guò)程的區(qū)別主要在于計(jì)算頻率調(diào)整量的方法不同，其它流程基本一致。
