時(shí)間：2022-09-23 02:51:33
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇自動(dòng)控制技術(shù)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【關(guān)鍵字】：自動(dòng)控制技術(shù) 模糊控制 魯棒控制
1. 自動(dòng)控制技術(shù)基本原理
自動(dòng)控制技術(shù)是能夠在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用附加裝置（自動(dòng)控制裝置）使生產(chǎn)過(guò)程或生產(chǎn)機(jī)械（被控對(duì)象）自動(dòng)地按照某種規(guī)律（控制目標(biāo)）運(yùn)行，使被控對(duì)象的一個(gè)或幾個(gè)物理量（如溫度、壓力、流量、位移和轉(zhuǎn)速等）或加工工藝按照預(yù)定要求變化的技術(shù)。它包含了自動(dòng)控制系統(tǒng)中所有元器件的構(gòu)造原理和性能，以及控制對(duì)象或被控過(guò)程的特性等方面的知識(shí)；自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析與綜合；控制用計(jì)算機(jī)（能作數(shù)字運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的控制機(jī)）的構(gòu)造原理和實(shí)現(xiàn)方法。自動(dòng)控制技術(shù)是當(dāng)展迅速，應(yīng)用廣泛，最引人矚目的高技術(shù)之一；是推動(dòng)新的技術(shù)革命和新的產(chǎn)業(yè)革命的核心技術(shù)；是自動(dòng)化領(lǐng)域的重要組成部分。
2. 自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用背景
自動(dòng)控制技術(shù)有很強(qiáng)的應(yīng)用背景，無(wú)論是在煉鋼、軋鋼、化工、石油、電力等工業(yè)上，或是造紙、紡織、皮革和食品等工業(yè)上；無(wú)論是在航空、航海、汽車和鐵路運(yùn)輸工業(yè)和國(guó)防工業(yè)上，或是圖書(shū)資料的管理、實(shí)驗(yàn)室技術(shù)設(shè)備上都得到廣泛應(yīng)用。自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)導(dǎo)彈和人造地球衛(wèi)星是非常重要的，對(duì)于研究原子能的應(yīng)用，研究飛機(jī)和導(dǎo)彈的空氣動(dòng)力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也是有用的。沒(méi)有應(yīng)用背景的“控制理論”就缺乏生命力。如何巧妙地運(yùn)用控制的基礎(chǔ)理論來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題是和研究控制理論本身不同的另一種創(chuàng)造性工作。
3.自動(dòng)控制應(yīng)用實(shí)例
3.1魯棒控制
魯棒控制（Robust Control）方面的研究始于20世紀(jì)50年代。上世紀(jì)60年代，狀態(tài)空間結(jié)構(gòu)理論的形成，與最優(yōu)控制、卡爾曼濾波以及分離性理論一起，使現(xiàn)代控制理論成了一個(gè)嚴(yán)密完整的體系。在過(guò)去的20年中，魯棒控制一直是國(guó)際自控界的研究熱點(diǎn)。
所謂魯棒控制，是使受到不確定因素作用的系統(tǒng)保持其原有能力的控制技術(shù)。魯棒控制的主要思想是針對(duì)系統(tǒng)中存在的不確定性因素，設(shè)計(jì)一個(gè)確定的控制律，使得對(duì)于系統(tǒng)中所有的不確定性，閉環(huán)系統(tǒng)能保持穩(wěn)定并具有所期望的性能。
具有魯棒性的控制系統(tǒng)稱為魯棒控制系統(tǒng)。一般魯棒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以一些最差的情況為基礎(chǔ)，因此一般系統(tǒng)并不工作在最優(yōu)狀態(tài)。
根據(jù)對(duì)魯棒控制性能的不同定義，可分為穩(wěn)定魯棒性和性能魯棒性。
3.1.1魯棒穩(wěn)定性（絕對(duì)穩(wěn)定性）
魯棒穩(wěn)定性是系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用時(shí)，保持其穩(wěn)定性的能力。這種擾動(dòng)是不確切知道的，但是是有限的。穩(wěn)定性是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)正常工作的起碼要求，所以對(duì)不確定系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性檢驗(yàn)是必要的。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)方法不具有保證魯棒穩(wěn)定性的能力，包括七十年展起來(lái)的各種方法，INA（逆奈氏陣列）、CL（特征軌跡）、LQR（線性二次型調(diào)節(jié)器）等，都不能保證系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性。從九十年代起，大多數(shù)飛機(jī)、導(dǎo)彈、航天器都提出了魯棒性要求。魯棒穩(wěn)定性分為頻域分析及時(shí)域分析兩類，每一類又包含多種不同的方法。常用的魯棒穩(wěn)定性分析方法有：
1）矩陣特征值估計(jì)方法； 2）Kharitonov方法； 3）Lyapunov方法； 4）矩陣范數(shù)及測(cè)度方法。
3.1.2性能魯棒性（相對(duì)穩(wěn)定性）
對(duì)不確定系統(tǒng)，僅僅滿足魯棒穩(wěn)定性要求是不夠的。要達(dá)到高精度控制要求，必須使受控系統(tǒng)的暫態(tài)指標(biāo)及穩(wěn)態(tài)指標(biāo)都達(dá)到要求。按名義模型設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)在攝動(dòng)作用下仍能滿足性能指標(biāo)要求，則說(shuō)該系統(tǒng)具有性能魯棒性。大多數(shù)設(shè)計(jì)方法不能保證性能魯棒性，因而對(duì)不確定系統(tǒng)進(jìn)行性能魯棒性的檢驗(yàn)是必要的。性能指標(biāo)的魯棒性分析方法也可分為頻域和時(shí)域兩種，使用何種性能指標(biāo)，要視提出的性能指標(biāo)是在頻域還是在時(shí)域而定。性能魯棒性有時(shí)又稱為相對(duì)穩(wěn)定性、D-穩(wěn)定性等。所謂D-穩(wěn)定性，即為了保證系統(tǒng)的性能，要求在攝動(dòng)作用下，系統(tǒng)的閉環(huán)特征值保持在某個(gè)區(qū)域D 內(nèi)。
3.2模糊控制
在傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域里，控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模式的精確與否是影響控制優(yōu)劣的最主要關(guān)鍵，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的信息越詳細(xì)，則越能達(dá)到精確控制的目的。然而，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，由于變量太多，往往難以正確的描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)，于是工程師便利用各種方法來(lái)簡(jiǎn)化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，以達(dá)成控制的目的，但卻不盡理想。換言之，傳統(tǒng)的控制理論對(duì)于明確系統(tǒng)有強(qiáng)而有力的控制能力，但對(duì)于過(guò)于復(fù)雜或難以精確描述的系統(tǒng)，則顯得無(wú)能為力了。因此便嘗試著以模糊數(shù)學(xué)來(lái)處理這些控制問(wèn)題。
一般控制系統(tǒng)的架構(gòu)包含了五個(gè)主要部分，即：定義變量、模糊化、知識(shí)庫(kù)、邏輯判斷及反模糊化，底下將就每一部分做簡(jiǎn)單的說(shuō)明：
1）定義變量：也就是決定程序被觀察的狀況及考慮控制的動(dòng)作，例如在一般控制問(wèn)題上，輸入變量有輸出誤差E與輸出誤差之變化率CE，而控制變量則為下一個(gè)狀態(tài)之輸入U(xiǎn)。其中E、CE、U統(tǒng)稱為模糊變量。
2）模糊化（fuzzify）：將輸入值以適當(dāng)?shù)谋壤D(zhuǎn)換到論域的數(shù)值，利用口語(yǔ)化變量來(lái)描述測(cè)量物理量的過(guò)程，依適合的語(yǔ)言值（linguisitc value）求該值相對(duì)之隸屬度，此口語(yǔ)化變量我們稱之為模糊子集（fuzzy subsets）。
3）知識(shí)庫(kù)：包括數(shù)據(jù)庫(kù)（data base）與規(guī)則庫(kù)（rule base）兩部分，其中數(shù)據(jù)庫(kù)是提供處理模糊數(shù)據(jù)之相關(guān)定義；而規(guī)則庫(kù)則藉由一群語(yǔ)言控制規(guī)則描述控制目標(biāo)和策略。
4）邏輯判斷：模仿人類下判斷時(shí)的模糊概念，運(yùn)用模糊邏輯和模糊推論法進(jìn)行推論，而得到模糊控制訊號(hào)。此部分是模糊控制器的精髓所在。
5）解模糊化（defuzzify）：將推論所得到的模糊值轉(zhuǎn)換為明確的控制訊號(hào)，做為系統(tǒng)的輸入值。
4.自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
近年來(lái)自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展迅猛，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)發(fā)展的突飛猛進(jìn)，使人們籍助于許多使能技術(shù)的進(jìn)步和一些開(kāi)發(fā)工具的擴(kuò)大，將人們構(gòu)思的自動(dòng)操作得以付諸實(shí)現(xiàn)。如網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、可編程控制器等均屬于自動(dòng)化控制技術(shù)中的使能技術(shù)。自動(dòng)控制技術(shù)正向著網(wǎng)絡(luò)化、集成化、分布化、節(jié)點(diǎn)節(jié)能化的方向發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
1.?模糊控制?，李士勇，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社
2.?魯棒控制理論及應(yīng)用?，王娟，張濤，徐國(guó)凱，電子工業(yè)出版社
3.?自動(dòng)控制技術(shù)?，肖建章，中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社
作者信息
【關(guān)鍵詞】機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)；研究進(jìn)展；制造業(yè)
0 引言
機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化技術(shù)，是一種復(fù)雜的機(jī)電一體化設(shè)備。按照開(kāi)發(fā)內(nèi)容和目的分類基本上有三類機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備嗎，工業(yè)機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)設(shè)備、機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備和智能機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)設(shè)備。廣泛采用機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)設(shè)備，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與數(shù)量，而且對(duì)保障人身安全、改善勞動(dòng)環(huán)境、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)約材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有著十分重要的意義。
1 機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)設(shè)備發(fā)展進(jìn)展
1960年，美國(guó)Unimation公司，根據(jù)Devol的技術(shù)專利研制出第一臺(tái)機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)設(shè)備樣機(jī)，并定型生產(chǎn)Unimate機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)設(shè)備。1967年日本川崎重工業(yè)公司從美國(guó)購(gòu)買(mǎi)了機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備的生產(chǎn)許可證，日本從此開(kāi)始了對(duì)機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)設(shè)備的制造和開(kāi)發(fā)熱潮。20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)推動(dòng)機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)設(shè)備的發(fā)展達(dá)到了新的水平。上到宇宙飛船，下至海洋開(kāi)發(fā)都采用了機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)設(shè)備作業(yè)。機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備技術(shù)已成為高科技應(yīng)用領(lǐng)域中的重要組成部分。自從第一臺(tái)機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備問(wèn)世以來(lái)，機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域從汽車工業(yè)逐漸向其他行業(yè)滲透，機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備的種類也從操作手逐漸衍生出各種各樣的機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備，如今機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備已經(jīng)深入到人類生活的方方面面。人類科技的進(jìn)步、文明的發(fā)展已經(jīng)和機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備產(chǎn)生了密切的關(guān)系。人類社會(huì)的發(fā)展已經(jīng)離不開(kāi)機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備技術(shù)，而機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步必然對(duì)推動(dòng)科技的發(fā)展產(chǎn)生不可忽視的作用。目前，對(duì)機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備技術(shù)的發(fā)展有重要影響的國(guó)家有美國(guó)和日本。美國(guó)在機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備技術(shù)的綜合性水平上仍處于領(lǐng)先地位，日本生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備數(shù)量和種類則居世界首位。我國(guó)機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備技術(shù)起步于20世紀(jì)70年代末。1995年6月，6000m水下機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備試驗(yàn)成功。近年來(lái)，在步行機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備、精密裝配機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備及多自由度關(guān)節(jié)型機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備研制等前沿領(lǐng)域內(nèi)逐步縮短與世界水平的差距。
工業(yè)機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備一般需要6個(gè)自由度，它是機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備在工作空間內(nèi)，達(dá)到任意位置和方向所需要的最少的數(shù)量。然而，六自由度機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備跟蹤特定位置和方向的能力受到很大的限制。因此，研究人員想到通過(guò)增加自由度的辦法來(lái)提高它的靈活性，這種具有額外關(guān)節(jié)的機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備稱為冗余度機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備。它的出現(xiàn)，大大地克服了六自由度機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備受到奇異構(gòu)形空間、障礙物、關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)極限和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩極限等一系列運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的限制。因此，7自由度冗余手臂是智能化機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備的一個(gè)重要主題，而且有資料顯示，未來(lái)的通用機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備一般應(yīng)至少具有7個(gè)自由度。
2 機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展進(jìn)展
機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備是模擬人的上臂而構(gòu)成的。關(guān)節(jié)型機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間體積小，相對(duì)的工作空間最大，還能繞過(guò)基座周圍的一些障礙物，是機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備中使用最多的一種結(jié)構(gòu)形式。但是這種機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備的缺點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)剛性較差，操作精度較低（一般重復(fù)定位精度低于±0.1mm），隨著機(jī)械本體自由度的增加，其自動(dòng)控制難度將會(huì)快速增加。在20世紀(jì)60年代，基于機(jī)械手設(shè)計(jì)思想的機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備，也具有3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)也是通過(guò)錐齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備的有些結(jié)構(gòu)如驅(qū)動(dòng)裝置的安放，其思想就來(lái)自人體關(guān)節(jié)動(dòng)力的肌肉的安排方式。20世紀(jì)90年代初期，北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所張啟先院士瞄準(zhǔn)機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備技術(shù)的國(guó)際前沿，開(kāi)展了機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備和多指靈巧手的研究，1993年成功地研制出除美國(guó)、日本以外世界上少見(jiàn)的最先進(jìn)的機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備。清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系的劉辛軍等給出了一種擬人先進(jìn)的機(jī)械自動(dòng)化控制的設(shè)計(jì)方案。
相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械控制技術(shù)，機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)具有剛度重量比大、負(fù)載與機(jī)構(gòu)質(zhì)量比大、低慣性、高速度、精度高等顯著優(yōu)點(diǎn)，但是其工作空間與機(jī)構(gòu)整體尺寸比值小、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)困難、運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算繁瑣等缺陷也極大地制約著并聯(lián)機(jī)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。隨著相關(guān)研究工作的不斷深入，以及機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和伺服技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)90年代以來(lái)，機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始逐步應(yīng)用于機(jī)床和工業(yè)機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備領(lǐng)域。
與傳統(tǒng)機(jī)床或傳統(tǒng)的機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)操作設(shè)備相比，機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)具有以下幾個(gè)主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它主要由一些通用元件（如滾珠絲桿螺母、球鉸等）組成；（2）結(jié)構(gòu)剛度高，由于其基本結(jié)構(gòu)為框架形結(jié)構(gòu)，因此其剛度重量比大大高于傳統(tǒng)機(jī)床；（3）精度高，并聯(lián)機(jī)床由并聯(lián)機(jī)構(gòu)組成，各桿的桿長(zhǎng)（或滑塊的位置）都單獨(dú)對(duì)主軸的位置和姿態(tài)起作用，因而它不存在傳統(tǒng)機(jī)床中串聯(lián)機(jī)構(gòu)的誤差積累問(wèn)題，從而其加工精度較高；（4）功能多、靈活性強(qiáng)，由于它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、控制方便、容易根據(jù)不同的加工對(duì)象很方便地組成合適的通用機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床，用于實(shí)現(xiàn)銑削、鏜削、磨削、鉆削、拋光等加工工藝，還可以配備必要的測(cè)量工具把它組成多坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的多種功能。因此，并聯(lián)機(jī)床具有較強(qiáng)的重組能力，而且與物流系統(tǒng)的可親性好，其技術(shù)柔性（包括空間柔性和時(shí)間柔性）也高。缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)動(dòng)自由度缺少，工作空間狹窄等。
3 總結(jié)與展望
機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，是數(shù)控機(jī)床的技術(shù)關(guān)鍵，也是關(guān)系到制造業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)，本文就機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)設(shè)備的技術(shù)關(guān)鍵以及發(fā)展前景與方向進(jìn)行概括描述。希望能對(duì)相關(guān)從業(yè)人員提供一定才參考，為我國(guó)的機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)行業(yè)的發(fā)展。
【參考文獻(xiàn)】
[1]電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2003.
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[4]蔣程鵬，呂建敏.論紡織機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)的重要作用[J].紡織器材，2009，36（4）：40-43.
關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制技術(shù)；農(nóng)業(yè)機(jī)械；特點(diǎn)；應(yīng)用
農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)，主要體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中應(yīng)用遙感裝備及技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、GPS技術(shù)等。然而，受到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的制約，國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度還比較低，本文就自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用做了以下探究。
1農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)控制技術(shù)特點(diǎn)
1.1穩(wěn)定性
對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械控制而言，以光電隔離所有的I/O信號(hào)，將濾波器安裝于一系列輸入端，且將有關(guān)參數(shù)設(shè)置好，就能夠?qū)σ幌盗心K予以屏蔽，使其在復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境中也能夠正常工作。
1.2配置靈活和簡(jiǎn)單
世界各國(guó)都生產(chǎn)I/O卡件，其具備多樣化類別，發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的自主控制元件越來(lái)越先進(jìn)，應(yīng)用也越來(lái)越簡(jiǎn)單、組合日益靈活。當(dāng)今自動(dòng)化農(nóng)業(yè)機(jī)械中能夠根據(jù)實(shí)際環(huán)境自動(dòng)組合系統(tǒng)模塊，選用適宜的規(guī)模和功能。
1.3控制實(shí)時(shí)性
電氣控制的優(yōu)勢(shì)是傳輸信號(hào)時(shí)間短、速度快，鑒于此，往往在農(nóng)業(yè)機(jī)械控制設(shè)備的安全防護(hù)中應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)，這樣能夠?qū)崟r(shí)地控制多類別或多個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)械。
1.4故障診斷自主性
將不同的傳感器應(yīng)用于自動(dòng)化農(nóng)業(yè)機(jī)械中，如果復(fù)雜環(huán)境下的自動(dòng)化農(nóng)業(yè)機(jī)械存在故障問(wèn)題，能夠組織人員進(jìn)行維修，還可以結(jié)合發(fā)達(dá)的故障自主處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維修。
2自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用
2.1部分自動(dòng)控制在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用
就現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機(jī)械而言，在拖拉機(jī)運(yùn)行的情況下，因?yàn)槭艿介L(zhǎng)時(shí)間抖動(dòng)性的影響作用，會(huì)促使其他零部件發(fā)生摩擦，從而使拖拉機(jī)機(jī)體形成熱量，可能導(dǎo)致火災(zāi)的出現(xiàn)。而應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備的新式拖拉機(jī)在感知拖拉機(jī)溫度太高的時(shí)候，其會(huì)自主控制拖拉機(jī)，使其暫停運(yùn)行，從而使拖拉機(jī)的機(jī)械事故出現(xiàn)率大大降低。
2.2自動(dòng)控制技術(shù)在灌溉系統(tǒng)中的應(yīng)用
在發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中，工作者能夠應(yīng)用灌溉的自動(dòng)化控制技術(shù)。具體而言，首先，工作者能夠規(guī)劃農(nóng)業(yè)耕地區(qū)域，且科學(xué)地劃分區(qū)域，然后將自動(dòng)化灌溉裝置定量地設(shè)計(jì)在相應(yīng)的區(qū)域，工作者能夠設(shè)置自動(dòng)化設(shè)備的工作時(shí)間，可以每間隔相應(yīng)的時(shí)間進(jìn)行灌溉，以及設(shè)置灌溉設(shè)備的灌溉時(shí)間段，從而實(shí)現(xiàn)灌溉的自主開(kāi)始與結(jié)束，這樣的灌溉模式不但可以使工作者的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)大大減輕，而且能夠減少水資源的浪費(fèi)。
2.3自動(dòng)控制技術(shù)在精細(xì)化農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
精細(xì)化管理模式應(yīng)用于農(nóng)業(yè)管理中，溫室是生產(chǎn)精細(xì)化農(nóng)業(yè)的基地，在精細(xì)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，技術(shù)工作者重點(diǎn)應(yīng)用渠系或泵站等。鑒于此，技術(shù)工作者不但需要分析和管理農(nóng)產(chǎn)品的生長(zhǎng)現(xiàn)狀，而且需要維護(hù)和管理設(shè)備，面臨非常繁重的任務(wù)。除此之外，我國(guó)引進(jìn)和發(fā)展精細(xì)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的時(shí)間較短，缺少大量的技術(shù)工作者，并且能夠切實(shí)在工作實(shí)踐中參與的技術(shù)工作者更是缺少。這樣一來(lái)，我國(guó)發(fā)展精細(xì)化農(nóng)業(yè)會(huì)受到一定程度的阻礙。基于自動(dòng)化控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用的背景，技術(shù)工作者能夠在精細(xì)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)，從而在減小自身工作負(fù)擔(dān)的過(guò)程中提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。
【關(guān)鍵詞】自動(dòng)控制 機(jī)電 技術(shù)應(yīng)用
為了更好的提高機(jī)電自動(dòng)控制技術(shù)在應(yīng)用中的穩(wěn)定性、精確性、速度性和增加其應(yīng)用范圍，就必須充分的對(duì)其所涵蓋的各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)研究，通過(guò)解決其涵蓋技術(shù)的瓶頸使得機(jī)電自動(dòng)控制技術(shù)在應(yīng)用中更加成熟穩(wěn)定。
1 機(jī)電自動(dòng)控制技術(shù)概述
1.1 機(jī)電自動(dòng)控制技術(shù)運(yùn)行原理
機(jī)電自動(dòng)控制技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)技術(shù)，在工作中反饋控制系統(tǒng)需要依據(jù)自身收集的信息做出相應(yīng)的識(shí)別分析，通過(guò)調(diào)整輸入量和輸出量出現(xiàn)的偏差，向自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制裝置發(fā)出相應(yīng)的反饋信息，從而使得自動(dòng)控制裝置發(fā)出正確指令，讓被控制對(duì)象能夠有效精準(zhǔn)的進(jìn)行。而反饋控制系統(tǒng)的工作是通過(guò)在給定元件給出輸入量的情況下，在對(duì)測(cè)量元件進(jìn)行監(jiān)控的時(shí)，監(jiān)控實(shí)際測(cè)出輸入量，利用比較元件對(duì)實(shí)際測(cè)出的輸入量和給定元件給出的輸入量進(jìn)行比較，比較出相應(yīng)的偏差值，然后通過(guò)校正元件對(duì)被控對(duì)象的實(shí)際輸入量進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到有效控制被控對(duì)象的目的[1]。
1.2 機(jī)電自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求
(1)穩(wěn)定性。一個(gè)控制系統(tǒng)能交付使用的首要條件是：系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的。這是對(duì)控制系統(tǒng)的一個(gè)基本要求。
(2)快速性。在實(shí)際的控制系統(tǒng)中，不僅要求系統(tǒng)穩(wěn)定，而且要求被控量能迅速地按照輸入信號(hào)所規(guī)定的形式變化，即要求系統(tǒng)具有一定的響應(yīng)速度。
(3)精確性。除了要求控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好、快速性高以外；還要求控制系統(tǒng)的控制精度高。
2 可編程控制器的研究
2.1 PLC概述
PLC的主體設(shè)計(jì)思想是：把計(jì)算機(jī)的功能完善、通用、靈活等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，制成一種通用控制裝置。這種通用控制裝置把計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡(jiǎn)化，采用面向控制過(guò)程、面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用。
2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路
（1）深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求，如控制的基本方式，需要完成的動(dòng)作(動(dòng)作順序、動(dòng)作條件、必需的保護(hù)和連鎖等)、操作方式(手動(dòng)、自動(dòng)、連續(xù)、單周期和單步等)。
（2）根據(jù)被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的功能要求和所需要的輸入、輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)等，選擇合適類型的PLC。
（3）根據(jù)控制要求所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，確定PLC的I／0點(diǎn)數(shù)，并設(shè)計(jì)I／0端子的接線圖。
（4）對(duì)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，畫(huà)出工作循環(huán)圖表，如有必要再畫(huà)出詳細(xì)的狀態(tài)流程圖表，它能清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。
（5）根據(jù)工作循環(huán)圖表或動(dòng)態(tài)流程圖表設(shè)計(jì)出梯形圖。如果被控對(duì)象已經(jīng)有了繼電器控制線路圖，可將它變換為梯形圖。設(shè)計(jì)梯形圖，這是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的部分。要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先應(yīng)熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
（6）根據(jù)梯形圖編制程序指令。
（7）用PLC的編程器將指令鍵入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器，并檢查鍵入的指令是否正確。
（8）調(diào)試程序。如果控制系統(tǒng)是由幾個(gè)部分組成，應(yīng)先做局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；若控制程序的步序較多，先進(jìn)行分段調(diào)試，后連接起來(lái)總調(diào)。
（9）在進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)時(shí)，同時(shí)可進(jìn)行控制臺(tái)(柜)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。待上述工作完成后，就可進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，直至滿足要求。
（10）編制技術(shù)文件。
2.3 實(shí)際運(yùn)用分析
圖1所示是一個(gè)供料控制系統(tǒng)。運(yùn)料小車負(fù)責(zé)向4個(gè)料倉(cāng)送料，送料路上從左向右共有4個(gè)料倉(cāng)(1號(hào)倉(cāng)～4號(hào)倉(cāng))位置開(kāi)關(guān)，其信號(hào)分別由PLC的輸入端I0.0、IO.1、IO.2、IO.3檢測(cè)，當(dāng)信號(hào)狀態(tài)為1時(shí)，說(shuō)明運(yùn)料小車到達(dá)該位置，否則說(shuō)明小車沒(méi)有在這個(gè)位置。小車行走受兩個(gè)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)，QO.0驅(qū)動(dòng)小車左行，Q0.1驅(qū)動(dòng)小車右行。料倉(cāng)要料信號(hào)由4個(gè)手動(dòng)按鈕發(fā)出，從左到右(1號(hào)倉(cāng)～4號(hào)倉(cāng))分別為I0.4、I0.5、IO.6、IO.7。試設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)小車自動(dòng)運(yùn)料的控制程序。
為了設(shè)計(jì)運(yùn)料小車的控制程序，首先要對(duì)小車的驅(qū)動(dòng)條件進(jìn)行分析。這里要抓住3點(diǎn)：其一是要料料倉(cāng)的位置(由MO.0～MO.3決定)；其二是運(yùn)料小車當(dāng)前所處的位置(由I0.0～I(xiàn)0.3決定)；其三是運(yùn)料小車的右行、左行、停止控制(由QO.0和QO.1決定)。
（1）小車運(yùn)行條件。
運(yùn)料小車右行條件：小車在1、2、3號(hào)倉(cāng)位，4號(hào)倉(cāng)要料；小車在1、2號(hào)倉(cāng)位，3號(hào)倉(cāng)要料；小車在1號(hào)倉(cāng)位，2號(hào)倉(cāng)要料為小車右行條件。
運(yùn)料小車左行條件：小車在4、3、2號(hào)倉(cāng)位，1號(hào)倉(cāng)要料；小車在4、3號(hào)倉(cāng)位，2號(hào)倉(cāng)要料；小車在4號(hào)倉(cāng)位，3號(hào)倉(cāng)要料為小車左行條件。
運(yùn)料小車停止條件：要料倉(cāng)位與小車的車位相同時(shí)，應(yīng)該是小車的停止條件。
運(yùn)料小車的互鎖條件：小車右行時(shí)不允許左行啟動(dòng)，同樣小車左行時(shí)也不允許右行啟動(dòng)。
（2）編制控制程序。
料倉(cāng)要料狀態(tài)的編程：要料信號(hào)取決于IO.4到I0.7，這些信號(hào)都是手動(dòng)按鈕產(chǎn)生的。實(shí)際中可能會(huì)出現(xiàn)多個(gè)按鈕同時(shí)要料的情況，為了能確定把要料權(quán)交哪個(gè)料倉(cāng)，必須要確定排隊(duì)規(guī)則。本設(shè)計(jì)中采取要料時(shí)刻不相同時(shí)，先要料者優(yōu)先。要料時(shí)刻相同時(shí)，料倉(cāng)號(hào)小者優(yōu)先的規(guī)則。程序中使用M繼電器來(lái)代表料倉(cāng)要料狀態(tài)。其中MO.0，…，MO.3分別代表1號(hào)料倉(cāng)，…，4號(hào)料倉(cāng)的要料狀態(tài)。如圖2所示供料控制程序的梯形圖中的頭4個(gè)支路就用上述規(guī)則送料的編程。
小車停止?fàn)顟B(tài)的編程：梯形圖中第5條支路是小車到位停止的編程。有小車停止以后，要清除料倉(cāng)要料狀態(tài)信號(hào)。
小車右行的編程：梯形圖中第5條支路是小車右行的編程。
小車左行的編程：梯形圖中第5條支路是小車左行的編程。
3 結(jié)語(yǔ)
以上是一個(gè)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大體思路和設(shè)計(jì)分析，在實(shí)際工程中需要根據(jù)控制系統(tǒng)的規(guī)模、控制要求的繁簡(jiǎn)、控制程序步序的多少，上述的步序有的可被省略。同時(shí)還需要對(duì)自動(dòng)控制理論進(jìn)行不斷的實(shí)踐修正，使得自動(dòng)控制技術(shù)更加適合實(shí)際操作。
參考文獻(xiàn)
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[2]尹剛.淺析工程機(jī)電自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2012，21:284.
【關(guān)鍵詞】機(jī)電；自動(dòng)控制；應(yīng)用
引言
21世紀(jì)，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)被各國(guó)作為發(fā)展科學(xué)技術(shù)中一項(xiàng)重要的項(xiàng)目來(lái)對(duì)待，并被廣泛應(yīng)用于軍事國(guó)防、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和家用電器中，還擴(kuò)展到生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境等不同領(lǐng)域，成為現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)中不可或缺的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)微型化，智能化而前進(jìn)。
1、機(jī)電自動(dòng)控制技術(shù)的原理和作用
自動(dòng)控制（原理）是指在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機(jī)器，設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程（統(tǒng)稱被控對(duì)象）的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)（即被控制量）自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。
自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)。為了實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制任務(wù)，首先要將被控制對(duì)象和控制裝置按照一定的方式連接起來(lái)，組成一個(gè)有機(jī)的總體，這就是自動(dòng)控制系統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象的輸出量即被控量是要求嚴(yán)格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恒定值，而控制裝置則是對(duì)被控對(duì)象施加控制作用的機(jī)構(gòu)的總體，它可以采用不同的原理和方式對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，但最基本的一種是基于反饋控制原理的反饋控制系統(tǒng)。
2、機(jī)電自動(dòng)控制在中央空調(diào)螺桿機(jī)組的分析
筆者經(jīng)過(guò)理論及實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)PID控制方式進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種帶有模糊算法的自適應(yīng)性控制系統(tǒng)，并將其運(yùn)用于樓宇中央空調(diào)的自動(dòng)化控制中。通過(guò)在單位的275kW螺桿式冷熱水機(jī)組上的實(shí)驗(yàn)證明，該控制系統(tǒng)有效地提高了機(jī)組的運(yùn)行效率。
3、基本原理
3.1螺桿式冷（熱）水機(jī)組
本文的研究對(duì)象為一臺(tái)設(shè)計(jì)容量為275kW的螺桿式冷熱水機(jī)組。壓縮機(jī)采用TRANE公司生產(chǎn)的緊湊型雙螺桿壓縮機(jī)，壓縮機(jī)自身帶有能量調(diào)節(jié)裝置，可以實(shí)現(xiàn)制冷量50%～100%的無(wú)段式調(diào)節(jié)。
3.2PID調(diào)節(jié)器的數(shù)學(xué)模型
PID調(diào)節(jié)器又稱比例積分微分調(diào)節(jié)器，具有比例、積分、微分三種作用環(huán)節(jié)。連續(xù)PID調(diào)節(jié)器的特性方程為：
y=Kc（e+edt+TD）（1）
式中：KC——比例系數(shù)；
TI——積分時(shí)間常數(shù)；
TD——微分時(shí)間常數(shù)。
三種調(diào)節(jié)作用概括如下：比例作用按偏差量的大小成比例地改變調(diào)節(jié)量，能迅速抑制干擾，是基本的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)；積分作用實(shí)現(xiàn)有偏差量的調(diào)節(jié)，起消除靜差的作用；微分作用則按偏差量的變化速率成比例地改變調(diào)節(jié)量，起超前調(diào)節(jié)、縮短調(diào)節(jié)時(shí)間的作用。PID調(diào)節(jié)器將三種調(diào)節(jié)作用適當(dāng)?shù)亟M合，共同完成一個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程。
常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器采用預(yù)先設(shè)定的KC、TI、TD參數(shù)值，在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中不能隨環(huán)境而改變。實(shí)驗(yàn)研究表明，PID調(diào)節(jié)在平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)效果較好，但是當(dāng)運(yùn)行工況變化較大時(shí)，則不能十分精確地調(diào)節(jié)，造成壓縮機(jī)運(yùn)行惡化、能效比降低等問(wèn)題。從控制論上講，熱物理參數(shù)的傳遞速率較低，往往造成PID調(diào)節(jié)器的微分作用減弱、控制慣性增大、控制滯后現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，需要對(duì)傳統(tǒng)的PID進(jìn)行改進(jìn)。
本文采用了自適應(yīng)性的控制方式，在機(jī)組的運(yùn)行中，在線調(diào)整系統(tǒng)的熱力學(xué)參數(shù)的判定，從而即時(shí)地改變KC、TI、TD等參數(shù)的值，以適應(yīng)變工況的運(yùn)行要求。
3.3模糊控制算法
模糊算法根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出許多規(guī)律，制定控制表，存入計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器。控制時(shí)，由偏差和偏差變化率的大小，搜索控制表，找出相應(yīng)的控制量。基本的控制規(guī)則描述如下：
u=，k0，1（2）
式中：
u——控制量輸出模糊量；
E——偏差模糊量；
E——偏差變化率模糊量；
a——量綱修正系數(shù)
由于模糊控制的調(diào)整速度快，機(jī)組運(yùn)行的波動(dòng)較小，對(duì)于制冷系統(tǒng)的變工況調(diào)節(jié)有積極的意義。但是此方法適應(yīng)性較差，不利于推廣為通用產(chǎn)品，不宜在中央空調(diào)中單獨(dú)使用。本文采用局部的模糊算法，在運(yùn)行中修正系統(tǒng)的熱力學(xué)參數(shù)，并儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)運(yùn)行工況發(fā)生重復(fù)時(shí)，直接進(jìn)行制冷量的調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)表明，這種模糊輔助的控制方式對(duì)于減小機(jī)組的控制滯后、提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性具有積極的意義。
3.4控制目標(biāo)
傳統(tǒng)的螺桿機(jī)組采用熱力膨脹閥。在機(jī)組的運(yùn)行中，隨著熱負(fù)荷的變化，膨脹閥的開(kāi)啟度由感溫包通過(guò)溫度及壓力的平衡來(lái)決定，無(wú)法進(jìn)行數(shù)字化的控制，精度較差。本文所討論的螺桿式冷熱水機(jī)組，采用電子膨脹閥。
由實(shí)驗(yàn)樣機(jī)生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)顯示，其壓縮機(jī)的可靠調(diào)節(jié)范圍為50%～100%。但實(shí)驗(yàn)研究表明，僅采用壓縮機(jī)自身的調(diào)節(jié)方式，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降低時(shí)，軸功率的減小速度遠(yuǎn)小于制冷量的減小速度，EER值大幅下降。因此，實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)控制壓縮機(jī)排氣量不小于75%，才能保證節(jié)能。
本文通過(guò)調(diào)整壓縮機(jī)的排氣量（Vo）和膨脹閥開(kāi)啟度（EV）來(lái)控制壓縮機(jī)的排氣壓力（Po）和壓縮機(jī)進(jìn)口處的過(guò)熱度（Ts）。控制參數(shù)與控制目標(biāo)如下：
（1）控制參數(shù)，壓縮機(jī)排氣量為75%～100%，無(wú)極調(diào)節(jié)，控制周期20sec；膨脹閥開(kāi)啟度為100～250個(gè)脈沖，控制周期4sec。
（2）控制目標(biāo)：1.95MPa
另外，室內(nèi)末端為分裝的冷風(fēng)機(jī)，通過(guò)繼電開(kāi)關(guān)將其開(kāi)閉狀態(tài)傳至機(jī)組，作為機(jī)組負(fù)荷量監(jiān)控的參考。
3、微機(jī)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在機(jī)電自動(dòng)控制中的應(yīng)用
目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)已經(jīng)緊密地結(jié)合起來(lái)。微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及分類、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集、鍵盤(pán)接口技術(shù)、LED及LCD顯示、報(bào)警技術(shù)、馬達(dá)控制、步進(jìn)電機(jī)控制、I/C卡接口技術(shù)、RFID技術(shù)、串行通信及其接口總線（RS-232-C、SPI、I2C）、現(xiàn)場(chǎng)總線、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換、非線性補(bǔ)償、PID控制、模糊控制、微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾措施等在使用、維護(hù)及修改方面更加清晰、簡(jiǎn)便、直觀。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括主機(jī)、接口電路及電氣設(shè)備，其中單片微型計(jì)算機(jī)在一片小芯片中集成了CPU、RAN、ROM、I/O接口、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、串行通信口、A/D轉(zhuǎn)換器等微型部件，完成整個(gè)控制系統(tǒng)的功能，具有價(jià)廉、可靠、多功能、體積小等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于各種小型的控制系統(tǒng)中，被稱為微型控制器。在控制中，計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC系統(tǒng)），是由計(jì)算機(jī)測(cè)量出被控對(duì)象的參數(shù)，按照一定的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出最佳的給定值，通過(guò)模擬調(diào)節(jié)器控制整個(gè)過(guò)程，從而使工作過(guò)程處于最好的狀態(tài)，它還可以進(jìn)行順序控制、集中控制、分級(jí)控制和最優(yōu)控制。而智能控制又是計(jì)算機(jī)控制中的佼佼者，智能化控制使計(jì)算機(jī)具有人腦的部分思維功能，解決一些人們難以解決或至今還無(wú)法解決的問(wèn)題。
[關(guān)鍵詞] 自動(dòng)化控制技術(shù)； 煤礦控制系統(tǒng)； 安全應(yīng)用； 煤礦開(kāi)采
煤礦行業(yè)對(duì)安全生產(chǎn)越來(lái)越重視。煤礦開(kāi)采中的自動(dòng)化控制系統(tǒng)是杜絕煤礦生產(chǎn)安全事故的重要舉措，能夠?qū)碌臓顩r進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)控和控制，降低了事故發(fā)生率，提高煤礦生產(chǎn)的安全系數(shù)。但是在目前我國(guó)的煤礦開(kāi)采過(guò)程中，大多數(shù)都是人工操作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的監(jiān)控和控制，所以引入自動(dòng)控制技術(shù)，能夠有效的提升煤礦生產(chǎn)的安全性，很大程度上改善了系統(tǒng)的管理水平。
一 自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的影響
1 煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀
煤礦事業(yè)是我國(guó)主要的能源產(chǎn)業(yè)，所以在促進(jìn)煤礦事業(yè)的發(fā)展的前提下一定要提高安全防護(hù)措施，采用強(qiáng)化管理、改善科技等手段進(jìn)行煤礦安全管理的治理整頓。但是在目前的礦井開(kāi)發(fā)中仍然有很大的事故發(fā)生，這就暴露出一些問(wèn)題。我國(guó)大多數(shù)的煤礦地質(zhì)條件都比較復(fù)雜，施工難度大，很容易帶來(lái)安全隱患，管理手段也不是很先進(jìn)，對(duì)于沖擊地壓、瓦斯防治等都不能及時(shí)的處理，加上現(xiàn)在的監(jiān)控設(shè)備很落后，導(dǎo)致安全管理科技停滯不前，不能夠提供正確的管理以及安全保障。在礦井事業(yè)中的專業(yè)人才稀缺，從業(yè)人員技能水平不足，隨著信息化的到來(lái)，對(duì)技術(shù)人員的要求越來(lái)越高，然而大多數(shù)企業(yè)缺少采礦的專業(yè)人才，這是企業(yè)面臨的很大難題。對(duì)于內(nèi)部的管理也存在明顯的缺陷，在安全、技術(shù)、資源等管理上有嚴(yán)重的缺乏，這對(duì)于礦井的安全管理帶來(lái)很大的隱患。
2 自動(dòng)控制技術(shù)在煤礦開(kāi)采中使用存在的問(wèn)題
目前我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)還處在初始階段，性能過(guò)于單一，局部形式的發(fā)展?fàn)顩r。而在發(fā)達(dá)國(guó)家的自動(dòng)化水平明顯比我國(guó)略高一籌，在技術(shù)方面普遍實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化的集成方式。這與企業(yè)自身的管理模式和工藝水平息息相關(guān)，在我國(guó)的管理模式比較傳統(tǒng)，局限于舊時(shí)的傳統(tǒng)理念，但是在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)管理，而且對(duì)人員的管理與生產(chǎn)模式不斷的進(jìn)行創(chuàng)新。在機(jī)械設(shè)計(jì)方面，我國(guó)依舊處于被動(dòng)狀態(tài)，不能及時(shí)的進(jìn)行創(chuàng)新研究，設(shè)計(jì)水平進(jìn)步緩慢，這也是源于對(duì)人才管理的疏忽，缺少綜合性復(fù)合人才是自動(dòng)化技術(shù)水平發(fā)展緩慢的主要因素之一，而且在培養(yǎng)機(jī)制也沒(méi)有創(chuàng)新的發(fā)展，總體來(lái)說(shuō)我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)水平的發(fā)展空間很大，只有采取創(chuàng)新的管理模式和育人機(jī)制，才能最大程度上提升我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)水平。
二 煤礦開(kāi)采中自動(dòng)控制技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理
1 自動(dòng)化控制系統(tǒng)工作原理
自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用分散檢測(cè)、整體控制的方式，在煤礦的生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)置若干監(jiān)控分站，能夠動(dòng)態(tài)的檢測(cè)煤礦的風(fēng)量、溫度以及有毒氣體的含量，然后將檢測(cè)的數(shù)據(jù)通過(guò)通信電纜傳輸?shù)矫旱V通風(fēng)主站上，各監(jiān)測(cè)分站的信息也匯集到主站進(jìn)行集中管理，最后通過(guò)計(jì)算，得出煤礦安全生產(chǎn)中各項(xiàng)指標(biāo)的狀況，并根據(jù)煤礦生產(chǎn)的要求制定出相應(yīng)的控制方案，待系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為控制指令時(shí)傳達(dá)給各分站監(jiān)控中心，在變頻裝置的作用下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的目的。其原理圖如下：
2 系統(tǒng)組成
自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要包括傳感器系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)兩大部分組成。
1） 傳感器系統(tǒng)
自動(dòng)化系統(tǒng)中要接收不同的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和指令，傳輸多路信號(hào)有兩種方式，一種是時(shí)分制，是根據(jù)時(shí)序的不同傳送不同的信號(hào)；另一種是頻分制，信號(hào)的發(fā)送根據(jù)自身的頻率而定，不會(huì)出現(xiàn)混淆的情況，由于這種電路的構(gòu)成比較簡(jiǎn)單，出現(xiàn)的故障次數(shù)少，所以在實(shí)際應(yīng)用中要大力推廣。在頻分制系統(tǒng)中，采用了載頻器對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收和傳送，信號(hào)的傳輸介質(zhì)為 500V 以下的動(dòng)力傳輸線，能夠動(dòng)態(tài)的監(jiān)控巷道中各性能指標(biāo)。
2） 中央控制系統(tǒng)
對(duì)于利用輪斗挖掘機(jī)進(jìn)行開(kāi)采一般有三種開(kāi)采工藝作為選擇，特大型、普通型以及緊湊型輪斗挖掘機(jī)。但因?yàn)榫o湊型輪斗挖掘機(jī)的斗輪比較短，容易進(jìn)行變幅工作的操作，以及其機(jī)器結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)器自重輕、造價(jià)便宜；再加上操作簡(jiǎn)便、易于維修等優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)煤礦開(kāi)采工作一般選擇緊湊型輪斗挖掘機(jī)進(jìn)行。此外，最為重要的是緊湊型的輪斗挖掘機(jī)其半徑以及卸載的半徑長(zhǎng)度較短，調(diào)幅方式也采用液壓缸式。對(duì)于其移動(dòng)方面也采用最為簡(jiǎn)便的雙履帶的走行式，此外，該設(shè)備的平衡架位位于機(jī)體底部并采用法蘭盤(pán)相連接，這大大的降低了帶機(jī)體的作業(yè)高度，方便煤炭開(kāi)采作業(yè)的進(jìn)行。
中央控制系統(tǒng)主要通過(guò)微型計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，由于微型計(jì)算機(jī)的接口多，而且擴(kuò)散能力強(qiáng)，能夠完成系統(tǒng)所分配的任務(wù)。在對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)的作用下，達(dá)到了精度高、速度快等特點(diǎn)。中央控制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是將監(jiān)控站所采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，并制定出相應(yīng)的控制方案，根據(jù)實(shí)際需求對(duì)通風(fēng)量進(jìn)行調(diào)控，同時(shí)，中央控制系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警的功能，具體包括以下幾個(gè)方面：① 發(fā)出指令傳遞給監(jiān)控站，實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)分站系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。② 對(duì)各監(jiān)控站的反饋信息進(jìn)行處理并修改。③ 根據(jù)系統(tǒng)的需求制定相應(yīng)的控制方案，并轉(zhuǎn)換為控制指令使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。④ 監(jiān)控設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)異常，能夠及時(shí)的報(bào)警并啟動(dòng)相應(yīng)的處理程序。
三 自動(dòng)控制技術(shù)在煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中的功能和應(yīng)用
1 實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)表的查詢與打印
系統(tǒng)將傳感器采集到的數(shù)據(jù)，主要包括煤礦開(kāi)采設(shè)備的運(yùn)行狀況、風(fēng)壓以及有毒氣體排放等參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)，然后根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的參數(shù)值相比較，為操作人員提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考依據(jù)。為了方便操作人員的更加直觀的看到煤礦開(kāi)采的工作狀況，自動(dòng)控制的系統(tǒng)設(shè)置了數(shù)據(jù)報(bào)表的功能，在數(shù)據(jù)的傳輸中，能夠?qū)?shí)時(shí)的數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)按照規(guī)定的報(bào)表的模式打印出來(lái)。數(shù)據(jù)報(bào)表中有多種報(bào)表的方式可供選擇，根據(jù)工作人員的需求選擇報(bào)表的方式，提供了很大的便捷。
頂板管理主要需要考慮有履帶行走式液壓支架掩護(hù)以及無(wú)履帶行走式液壓支架掩護(hù)兩種情況。其中，在有履帶行走式液壓支架掩護(hù)的情況下，對(duì)于位于采空區(qū)的連續(xù)采煤機(jī)切割死角位置的煤柱無(wú)法回收，除此之外，對(duì)于煤房中的絕大所述的煤柱都是可以回收的，單純依賴遺留下來(lái)的煤柱不足以起到頂板支撐的作用，所以，在實(shí)踐中頂板直接頂是隨著開(kāi)采的進(jìn)展而隨時(shí)冒出的，老頂則將會(huì)在滯后一定時(shí)間后安全垮落。頂板管理所采取的是全部垮落法；對(duì)于無(wú)履帶行走式液壓支架的情況，單翼煤柱回收法與雙翼煤柱回收法在采空區(qū)的支撐方面并不存在差異，均是依賴于設(shè)置規(guī)整的煤柱發(fā)揮支撐作用。
2 繪制趨勢(shì)曲線
根據(jù)傳感器采集到的數(shù)據(jù)，可以通過(guò)圖形的方式表示出來(lái)，通過(guò)圖形可以看到各模擬量的變化情況，在圖形上可以描繪出實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線。實(shí)時(shí)曲線就是指?jìng)鞲衅髟谝欢螘r(shí)間內(nèi)采集到的數(shù)據(jù)，整合出來(lái)的圖形曲線；歷史曲線就是指對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、匯總。通過(guò)曲線能夠直接展現(xiàn)出煤礦開(kāi)采的生產(chǎn)狀況和其他器件的工作狀況，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
3 安全機(jī)制的設(shè)置
在系統(tǒng)中設(shè)置了不同等級(jí)的安全級(jí)別，同時(shí)對(duì)操作人員也設(shè)置了不同的權(quán)限，比如在安全分析人員只能夠在權(quán)限的范圍之內(nèi)查看警報(bào)信息和報(bào)表的情況，其他的數(shù)據(jù)不能查詢。在不同級(jí)別的操作人員上設(shè)定了不同的密碼等級(jí)，當(dāng)操作人員的等級(jí)達(dá)到相應(yīng)的權(quán)限時(shí)，才能夠控制相應(yīng)的區(qū)域，對(duì)于沒(méi)有權(quán)
限的操作系統(tǒng)直接拒絕，在很大程度上提升了系統(tǒng)的安全可靠性。
總而言之，自動(dòng)控制系統(tǒng)在煤礦開(kāi)采中的應(yīng)用，通過(guò)在監(jiān)控單元和控制單元的作用下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦設(shè)備運(yùn)行狀況以及各項(xiàng)安全指標(biāo)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，保證了煤礦的安全、可靠的生產(chǎn)。對(duì)突況及時(shí)的處理，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值班，很大程度上提升了煤礦系統(tǒng)的安全性，降低了煤礦開(kāi)采過(guò)程中的資金投入，給企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。
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關(guān)鍵詞：船舶；液力耦合器；模糊控制
中國(guó)分類號(hào)：U664.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
Abstract： This paper introduces the principle of fluid coupling on board， discusses the application of Fuzzy/self adaptive PID control technology and visualized human-computer interaction technology in hydraulic transmission with the aid of SIMULINK， PLC and WINCC through the study of transmission characteristics of hydraulic coupling.
Key Words： Ship；Fluid coupling；Fuzzy/self adaptive PID controller
1 前言
1905年德國(guó)費(fèi)丁格爾首創(chuàng)了液力耦合器，并首先成功應(yīng)用在船舶的推進(jìn)系統(tǒng)中，有效改善了因內(nèi)燃機(jī)扭振引起的齒輪和螺旋槳破壞。
液力耦合器是通過(guò)液體流動(dòng)催動(dòng)葉輪的方式完成機(jī)械能到流體動(dòng)能再到機(jī)械能轉(zhuǎn)換的能量傳遞設(shè)備，如圖1所示為VIOTH公司液力耦合器應(yīng)用示意圖。由于中間避免了機(jī)械的直接接觸，液力耦合器可很好的解決設(shè)備空載啟動(dòng)、負(fù)荷劇增、多機(jī)并車、隔離吸收震動(dòng)、降低噪音等問(wèn)題，在船舶動(dòng)力裝置中具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。特別是在某些國(guó)外艦艇CODAD（柴柴聯(lián)合）、COGAG（柴燃聯(lián)合）裝置中，液力耦合器被廣泛應(yīng)用[1]。如圖2為液力耦合器在柴柴聯(lián)合推進(jìn)系統(tǒng)中應(yīng)用示意圖[2]。
液力耦合器傳遞功率為：
由公式（1）可見(jiàn)液力耦合器的能量傳遞是一個(gè)復(fù)雜的不規(guī)則傳遞曲線，傳統(tǒng)的PID控制技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)液力耦合器全程的過(guò)程控制，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外主要的研究方向是引進(jìn)高級(jí)控制算法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，如蟻群算法、模糊PID控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等。本文將介紹模糊PID控制在液力耦合器中的應(yīng)用研究。
2 液力耦合器的模糊PID控制技術(shù)
模糊PID控制技術(shù)能在控制過(guò)程中對(duì)不確定的條件、參數(shù)、延遲和干擾等因素進(jìn)行檢測(cè)分析，采用模糊推理的方法實(shí)現(xiàn)P1D參數(shù)、和的在線自整定，不僅保持了常規(guī)PID控制系統(tǒng)的原理簡(jiǎn)單、使用方便等特點(diǎn)，而且具有更大的靈活性、適應(yīng)性、精確性等。典型的模糊自整定PID控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖3所示。
設(shè)計(jì)中采用PLC等來(lái)組成硬件部分，在軟件上采用模糊算法編程作為數(shù)字控制算法組成一個(gè)PLC的模糊控制系統(tǒng)。部分PLC模糊PID控制程序，簡(jiǎn)單介紹如下：
主程序：
……
LD SM0.0
MOVW 太高標(biāo)志值， 標(biāo)志值形參 //將各個(gè)標(biāo)志值給標(biāo)志值形參賦值//
CALL SBR_1
MOVW 入模糊集形參， 輸入模糊子集1
MOVW 高標(biāo)志值， 標(biāo)志值形參
……
CALL SBR_1
MOVW 入模糊集形參， 輸入模糊子集5 //五次調(diào)用子程序sbr_1，子程序1完成輸入的模糊化//
LD SM0.0
MOVD &VB20， 模糊關(guān)系指針
MOVD &VB156， 模糊出指針
CALL SBR_2 //子程序賦值指令，確定輸出矩陣的各項(xiàng)地址，并調(diào)用子程序SBR_2，子程序2完成一個(gè)行和一個(gè)列的矩陣乘//
……
子程序SBR_4主要完成PID控制部分的初始值設(shè)定并完成PID控制中斷調(diào)用，部分程序如下：
LD SM0.0
ITD 控制輸出， VD650
DTR VD650， VD650
MOVR VD650， VD604
+R 0.75， VD604 //⒛：控制輸出與PID的原始設(shè)定值相加已完成對(duì)PID比例設(shè)定值的修訂//
……
MOVR 0.25， VD612
……
MOVR 0.1， VD616
MOVR 30.0， VD620 //設(shè)定采樣時(shí)間//
MOVR 0.0， VD624
MOVB 100， SMB34
ATCH INT_0， 10 //調(diào)用執(zhí)行中斷程序//
ENI
為了更好的方便船員操作，借助WINCC等上位機(jī)編程軟件可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，通過(guò)人機(jī)交互操作可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化輸入、調(diào)節(jié)特性輸出、緊急報(bào)警燈、在線監(jiān)測(cè)操作功能。
3 模糊控制仿真研究
為了檢驗(yàn)?zāi)：齈ID控制方法在液力耦合器傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用效果，本文借助SIMULINK軟件進(jìn)行模擬檢驗(yàn)仿真。首先利用某液力耦合器數(shù)學(xué)模型建立液力耦合器的邏輯控制模型，然后利用在仿真中引入一個(gè)階躍信號(hào)來(lái)模擬液力耦合器在實(shí)際工作中的震動(dòng)或者負(fù)荷突變等工況來(lái)檢驗(yàn)控制效果。
在SIMULINK環(huán)境下，建立模糊PID自適應(yīng)控制如圖4所示。圖5為模糊PID自適應(yīng)的子系統(tǒng)。
在模糊自整定控制圖中，通過(guò)Fuzzy logic controller模塊調(diào)入剛才建立的推理系統(tǒng)，完成與Simulink的連接。其中邏輯推理系統(tǒng)的輸入規(guī)則可在仿真中通過(guò)SIMULINK軟件自帶的模糊規(guī)則查看器和模糊控制表面查看器檢查邏輯條件判斷語(yǔ)句的設(shè)定情況如圖7，圖8所示。
仿真模型建立后，分別采用常規(guī)PID控制和模糊自適應(yīng)PID控制測(cè)試其階躍輸出和在干擾作用下的輸出情況，具體操作為在仿真進(jìn)行到10 s時(shí)加入20%的干擾信號(hào)，待仿真運(yùn)行完成得到仿真結(jié)果，如圖8和圖9所示。
從響應(yīng)曲線可以看出，常規(guī)PID控制液力耦合器超調(diào)量大、過(guò)度時(shí)間長(zhǎng)；采用模糊自適應(yīng)PID控制的液力耦合器，無(wú)論從響應(yīng)時(shí)間還是從對(duì)外界干擾的控制上均有很大提高，它響應(yīng)速度快、超調(diào)量很小，甚至可實(shí)現(xiàn)無(wú)超調(diào)，對(duì)外界干擾的抵抗能力也較好，能使系統(tǒng)盡快回復(fù)平衡狀態(tài)。從而可以得出結(jié)論：模糊PID控制算法可實(shí)現(xiàn)液力耦合器的優(yōu)良控制。
4 小結(jié)
為了更好的實(shí)現(xiàn)液力耦合器在船舶動(dòng)力傳遞系統(tǒng)中的應(yīng)用，本文介紹了模糊PID自適應(yīng)控制技術(shù)在液力耦合器中的應(yīng)用，并通過(guò)軟件模擬仿真技術(shù)充分說(shuō)明了模糊PID自適應(yīng)控制技術(shù)在液力耦合器應(yīng)用中的優(yōu)越性。
參考文獻(xiàn)
[1].范威等.國(guó)外船用大中型齒輪傳動(dòng)形式的發(fā)展現(xiàn)狀[J].熱能動(dòng)力工程，2003
【關(guān)鍵詞】智能建筑；計(jì)算機(jī)和電子；自動(dòng)控制技術(shù)
智能建筑是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展而自然出現(xiàn)的產(chǎn)物，智能建筑的出現(xiàn)最佳的人居環(huán)境提供科學(xué)的保障。
1 智能建筑的相關(guān)概念
近年來(lái)隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)家住房制度的改革，更是由于人民生活水平和自身素質(zhì)的提高，以及信息化社會(huì)的日益逼近，必將導(dǎo)致人們?cè)诩彝プ》啃枨蟾拍钌系膹氐鬃兏铩囊酝非缶幼〉奈锢砜臻g和豪華的裝修向著享受現(xiàn)代化精神內(nèi)涵與浪漫生活情趣的方向發(fā)展，追求更高的層次和境界。
盡管幾年前一些經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家提出了“智能住宅”的概念，我國(guó)也在著手制定小康住宅的電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同樣這個(gè)概念和標(biāo)準(zhǔn)也和智能大廈的概念與定義一樣，至今尚沒(méi)有取得完全一致的認(rèn)同；但是我們認(rèn)為有一點(diǎn)可能是共同的看法，即：小康住宅小區(qū)的智能化最終體現(xiàn)在小區(qū)內(nèi)獨(dú)立家庭中運(yùn)用多元信息技術(shù)（IT），并達(dá)到監(jiān)控與信息交互的程度（或能力）。為此住宅小區(qū)智能化（乃至智能化城市）必須提供相關(guān)在物理和邏輯層面上的設(shè)備、技術(shù)與多元信息源的支持。
最近國(guó)家建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化辦公室提出了關(guān)于住宅小區(qū)智能化的基本概念，即：“住宅小區(qū)智能化是利用4C（即計(jì)算機(jī)、通訊與網(wǎng)絡(luò)、自控、IC卡）技術(shù)，通過(guò)有效的傳輸網(wǎng)絡(luò)，將多元信息服務(wù)與管理、物業(yè)管理與安防、住宅智能化系統(tǒng)集成，為住宅小區(qū)的服務(wù)與管理提供高技術(shù)的智能化手段，以期實(shí)現(xiàn)快捷高效的超值服務(wù)與管理，提供安全舒適的家居環(huán)境”。
2 智能建筑的系統(tǒng)構(gòu)成
2.1 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)
BAS的功能是調(diào)節(jié)、控制建筑內(nèi)的各種設(shè)施，包括變配電、照明、通風(fēng)、空調(diào)、電梯、給排水、消防、安保、能源管理等，檢測(cè)、顯示其運(yùn)行參數(shù)，監(jiān)視、控制其運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)外界條件、環(huán)境因素、負(fù)載變化情況自動(dòng)調(diào)節(jié)各種設(shè)備，使其始終運(yùn)行于最佳狀態(tài)；自動(dòng)監(jiān)測(cè)并處理諸如停電、火災(zāi)、地震等意外事件；自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力、供熱、供水等能源的使用、調(diào)節(jié)與管理，從而保障工作或居住環(huán)境既安全可靠，又節(jié)約能源，而且舒適宜人。
2.2 通信自動(dòng)化系統(tǒng)
CAS是保證建筑物內(nèi)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像傳輸?shù)幕A(chǔ)上，同時(shí)與外部通信網(wǎng)（如電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、衛(wèi)星以及廣電網(wǎng)）相連，與世界各地互地互通信息的系統(tǒng)。CAS主要由程控?cái)?shù)字用戶交換機(jī)網(wǎng)（Private Automation Branch exchange簡(jiǎn)稱PABX）和有線電視網(wǎng)（CATV）兩大網(wǎng)構(gòu)成。CAS按功能劃分為八個(gè)子系統(tǒng)：
（1）固定電話通信系統(tǒng)，設(shè)PABX或采用公網(wǎng)的集中小交換機(jī)。
（2）聲訊服務(wù)通信系統(tǒng)（語(yǔ)音信箱和語(yǔ)音應(yīng)答系統(tǒng)），具有存儲(chǔ)外來(lái)語(yǔ)音，使電話用戶通過(guò)信箱密碼提取語(yǔ)音留言；可自動(dòng)向具有那個(gè)語(yǔ)音信箱的客戶提供呼叫（當(dāng)語(yǔ)音信箱系統(tǒng)和無(wú)線尋呼系統(tǒng)連接后），通知其提取語(yǔ)音留言；通過(guò)電話查詢有關(guān)信息并及時(shí)應(yīng)答服務(wù)功能。
（3）無(wú)線通信系統(tǒng)，具備選擇呼叫和群呼功能。
（4）衛(wèi)星通信系統(tǒng)，樓頂安裝衛(wèi)星收發(fā)天線和VAST通信系統(tǒng)，與外部構(gòu)成語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信的目的。
（5）多媒體通信系統(tǒng)（包括Internet和Intranet），Internet可以通過(guò)電話網(wǎng)、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（X25）、幀中繼網(wǎng)（FR）接入，采用TCP/IP協(xié)議。Internet是一個(gè)企業(yè)或集團(tuán)的內(nèi)部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
（6）視訊服務(wù)系統(tǒng)，（包括可視圖文系統(tǒng)、電子信箱系統(tǒng)、電視會(huì)議系統(tǒng)）它可以接收動(dòng)態(tài)圖文信息；具有存儲(chǔ)及提取文本、傳真、電傳等郵件的功能；通過(guò)具有視頻壓縮技術(shù)的設(shè)備向系統(tǒng)的使用者提供顯示近處或遠(yuǎn)處可觀察的圖像并進(jìn)行同步通話的功能。
（7）有線電視系統(tǒng)，可接收加密的衛(wèi)星電視節(jié)目以及加密的數(shù)據(jù)信息。
（8）計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)硬件、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全等部分組成。
2.3 辦公自動(dòng)化系統(tǒng)
OAS分為辦公設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)和物業(yè)管理系統(tǒng)。辦公設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)要具有數(shù)據(jù)處理、文字處理、郵件處理、文檔資料處理、編輯排版、電子報(bào)表和輔助決策等功能。對(duì)具有通信功能的多機(jī)事務(wù)處理型辦公系統(tǒng)，應(yīng)能擔(dān)負(fù)起電視會(huì)議、聯(lián)機(jī)檢索和圖形，圖像，聲音等處理任務(wù)。物業(yè)管理系統(tǒng)不但包括原傳統(tǒng)物業(yè)管理的內(nèi)容，即日常管理、清潔綠化、安全保衛(wèi)、設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)，也增加了新的管理內(nèi)容。
2.4 結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)
SCS又稱綜合布線系統(tǒng)（Premises Distribution System簡(jiǎn)稱PDS），它是建筑物或建筑群內(nèi)部之間的傳輸網(wǎng)絡(luò)。它把建筑物內(nèi)部的語(yǔ)音交換、智能數(shù)據(jù)處理設(shè)備及其廣義的數(shù)據(jù)通信設(shè)施相互連接起來(lái)，并采用必要的設(shè)備同建筑物外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或電話局線路相連接。其系統(tǒng)包括所有建筑物與建筑群內(nèi)部用以交連以上設(shè)備的電纜和相關(guān)的布線器件。
3 智能建筑的自動(dòng)控制研究
3.1 家庭智能控制器
（1）功能
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 ％。
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)。
（2）應(yīng)用的LONWORKS技術(shù)特點(diǎn)
該技術(shù)有如下特點(diǎn)：1）開(kāi)放性：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開(kāi)放，對(duì)用戶平等；2）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；3）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。
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。
1.國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)自動(dòng)化的現(xiàn)狀
1.1 國(guó)外農(nóng)業(yè)自動(dòng)化的現(xiàn)狀
近些年來(lái)，國(guó)外農(nóng)業(yè)自動(dòng)化飛速發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)向高速、寬幅、大功率、舒適的方向發(fā)展。自動(dòng)化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用已相當(dāng)普及，一些著名廠商把自動(dòng)控制、信息處理、全球定位系統(tǒng)和激光、遙感等現(xiàn)代尖端技術(shù)、裝備應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械上。如一種農(nóng)用激光平地機(jī)就是利用激光調(diào)平傳感微機(jī)處理技術(shù)，經(jīng)一次地面平整作業(yè)，即可成形，且能達(dá)到寸水不露泥的精度。美國(guó)的約翰迪爾公司所生產(chǎn)的水稻聯(lián)合收割機(jī)就安裝了一套稱為的精密作業(yè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能提量或收獲量信息、濕度，待收獲作物總質(zhì)量等讀數(shù)，能精確測(cè)量糧食升運(yùn)器頂部的谷物流量及實(shí)時(shí)的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，能分別對(duì)分離裝置、滾筒轉(zhuǎn)速。割臺(tái)升降，割臺(tái)傾斜和停車制動(dòng)安全等裝置進(jìn)行快捷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。該機(jī)還裝備全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和示差定位信號(hào)，可快速確定出機(jī)器所處位置。
隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)正越來(lái)越被世界各國(guó)所重視。1994年，美國(guó)機(jī)器人的年產(chǎn)量為1.648萬(wàn)臺(tái)。日本有機(jī)器人生產(chǎn)廠家300多個(gè)，生產(chǎn)機(jī)器人占世界總擁有量的60%。農(nóng)業(yè)機(jī)器人已被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。
1.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用
由于歷史，觀念和技術(shù)等方面的原因，我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械與發(fā)達(dá)國(guó)家相比有很大差距，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)的科技進(jìn)步。近些年來(lái)，自動(dòng)化的研究逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，自動(dòng)控制在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用越來(lái)越受到重視。例如，把計(jì)算機(jī)技術(shù)、微處理技術(shù)、傳感與檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)結(jié)合起來(lái)，應(yīng)用于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械，極大地促進(jìn)了產(chǎn)品性能的提高。我國(guó)農(nóng)業(yè)部門(mén)總結(jié)了一些地區(qū)的農(nóng)業(yè)自動(dòng)化先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)（如臺(tái)灣地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、漁業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、畜牧業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化及農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易自動(dòng)化）的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用情況，同時(shí)也汲取了國(guó)外一些國(guó)家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)，如日本的四行半喂人聯(lián)合收割機(jī)是計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化裝置在半喂人聯(lián)合收割機(jī)中的應(yīng)用，英國(guó)通過(guò)對(duì)施肥機(jī)散播肥料的動(dòng)力測(cè)量來(lái)控制肥料的精確使用量。這些技術(shù)和方法是我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化裝置得到了補(bǔ)充和新的發(fā)展。從而形成了一系列適合我國(guó)農(nóng)業(yè)特點(diǎn)的自動(dòng)化控制技術(shù)。
已有的農(nóng)業(yè)機(jī)械及裝置的部分自動(dòng)化控制自動(dòng)化技術(shù)提高了已有農(nóng)業(yè)機(jī)械及裝置的作業(yè)性能和操作性能。浙江省把自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于茶葉機(jī)械上，成功研制出6CRK-55型可編程控制加壓茶葉揉捻機(jī)，它利用計(jì)算機(jī)控制電功加壓機(jī)構(gòu)，能根據(jù)茶葉的具體情況編制最佳揉捻程序?qū)崿F(xiàn)揉捻過(guò)程的自動(dòng)控制，是機(jī)電一體化技術(shù)在茶葉機(jī)械上的首次成功應(yīng)用。
微灌自動(dòng)控制技術(shù)灌溉管理自動(dòng)化是發(fā)展高效農(nóng)業(yè)的重要手段，高效農(nóng)業(yè)和精細(xì)農(nóng)業(yè)要求必須實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用。采用遙感遙測(cè)等新技術(shù)監(jiān)測(cè)土壤墑性和作物生長(zhǎng)情況，對(duì)灌溉用水進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)灌溉用水管理的自動(dòng)化和動(dòng)態(tài)管理。在微灌技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)先后研制和改進(jìn)了等流量滴灌設(shè)備、微噴灌設(shè)備、微灌帶。孔口滴頭、壓力補(bǔ)償式滴頭，折射式和旋轉(zhuǎn)式微噴頭、過(guò)濾器和進(jìn)排氣閥等設(shè)備，總結(jié)出了一套基本適合我國(guó)國(guó)情的微灌設(shè)計(jì)參數(shù)和計(jì)算方法，建立了一批新的試驗(yàn)示范基地。在一些地區(qū)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)，可以長(zhǎng)時(shí)間地自動(dòng)啟閉水泵和自動(dòng)按一定的輪灌順序進(jìn)行灌溉。
自動(dòng)控制技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)上，運(yùn)用高新技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)較傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)其先進(jìn)之處主要是應(yīng)用全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，專家與決策知識(shí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的定位、定量、定時(shí)，做到精耕細(xì)作和由于農(nóng)業(yè)水土管理區(qū)管理點(diǎn)較為分散，用傳統(tǒng)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和信息傳輸精度差、速度慢。把電子技術(shù)、微電子技術(shù)和通信技術(shù)緊密結(jié)合起來(lái)，采用現(xiàn)代方法進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控和管理非常必要，如在渠系、灌水、泵站等方面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控與管理。農(nóng)業(yè)自動(dòng)化向智能化方向發(fā)展，進(jìn)一步發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展節(jié)水、節(jié)肥精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的自動(dòng)化控制，實(shí)施精準(zhǔn)灌慨、精準(zhǔn)施肥，提高水資源和化肥資源的利用率。精細(xì)設(shè)施農(nóng)業(yè)主要發(fā)展以溫室為主的自動(dòng)控制系統(tǒng)智能化研究，從而現(xiàn)降低成本、提高作物產(chǎn)量、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化方面已開(kāi)始應(yīng)用，但在設(shè)施農(nóng)業(yè)，虛擬農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用尚處于起步階段，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。加快該領(lǐng)域的研究與應(yīng)用。
2.結(jié)論
關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制 逆變電源 逆變控制
中圖分類號(hào)：TM464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（b）-0105-01
隨著生態(tài)環(huán)境日益惡化，世界各國(guó)都努力尋找無(wú)污染并且可以持續(xù)利用的能源，不斷開(kāi)發(fā)新能源以遏制環(huán)境污染的加劇。太陽(yáng)能作為新型的清潔能源尤其受到人們的重視，在太陽(yáng)能利用中，一般家用太陽(yáng)能照明設(shè)備或者大型的太陽(yáng)能廠，都需要將直流電源交流電，因此光伏逆變電源的轉(zhuǎn)化效率和對(duì)電網(wǎng)的安全由為重要。在光伏逆變電源中電能的轉(zhuǎn)換分為三種：光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換、光化學(xué)轉(zhuǎn)換；光伏逆變就屬于其中的一個(gè)。光伏逆變電源的最終目的就是能夠通過(guò)防腐電源將太陽(yáng)能輻射轉(zhuǎn)化為電能，能夠?qū)ζ洳倏睾蛢?chǔ)能，光伏逆變電源中最重要的部分就是直交轉(zhuǎn)換裝置，光伏逆變電源在通信、農(nóng)村和邊緣地區(qū)照明等方面都有廣泛的應(yīng)用。自動(dòng)化技術(shù)在光伏逆變電源的制造、逆變電源的控制、理論應(yīng)用等方面都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，本文從以上幾個(gè)方面闡述自動(dòng)控制技術(shù)在光伏逆變電源中的應(yīng)用進(jìn)行比較系統(tǒng)的闡述。
1 逆變電源中的自動(dòng)控制技術(shù)
光伏逆變電源必須具有較高的效率和安全的可靠性，由于太陽(yáng)光度的大小會(huì)隨著太陽(yáng)角度的變化、天氣狀況的變化而變化，產(chǎn)生的電能大小也會(huì)隨之發(fā)生變化，并且隨著電源電池的老化輸出終端電壓也會(huì)發(fā)生波動(dòng)，因此光伏電源處理的電壓能力必須具有較寬的適應(yīng)范圍。在這個(gè)不斷變化和外來(lái)影響的情況下需要采用自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)整個(gè)電流、電壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整，使得輸出的電壓能夠保證在需求范圍內(nèi)。例如大型的太陽(yáng)能發(fā)電廠發(fā)需要實(shí)現(xiàn)光伏電源的并網(wǎng)逆變，即將發(fā)出的直流電源轉(zhuǎn)化為可以入電網(wǎng)的交流電，電網(wǎng)的運(yùn)行必須具有安全性和可靠性，由于太陽(yáng)能輸出的不穩(wěn)定性可能會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)致命的沖擊，因此我們可以在逆變電源中加裝單片機(jī)等自動(dòng)控制方法對(duì)電源的整個(gè)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整，達(dá)到并網(wǎng)的目的。隨著電力電子和自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展，光伏逆變電源制造朝著智能化、全數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，光伏逆變電源的自動(dòng)控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)各種控制功能，不需要變更硬件的電路，只需要修改單片機(jī)等相應(yīng)的軟件參數(shù)即可，這大大縮短了研發(fā)的周期，而且可以應(yīng)用一些新型的復(fù)雜的應(yīng)用策略，這給光伏逆變電源進(jìn)一步發(fā)展提供了基礎(chǔ)，并最終保證可靠性高的大規(guī)模光伏逆變電源并聯(lián)運(yùn)行。
2 對(duì)光伏逆變電源的控制應(yīng)用
對(duì)逆變電源的控制應(yīng)用是指在已經(jīng)制造的光伏逆變電源的基礎(chǔ)上，應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)光伏逆變進(jìn)行自動(dòng)控制操作。隨著光伏逆變電源的功能的衰退或者其他原因?qū)е鹿夥娫幢旧淼目刂葡到y(tǒng)不能很好進(jìn)行自動(dòng)控制操作，或者需要對(duì)原有的光伏逆變電源進(jìn)行管理升級(jí)，因此就需要在已經(jīng)運(yùn)行的光伏逆變電源進(jìn)行自動(dòng)化改造或升級(jí)，特別大型的太陽(yáng)能發(fā)電廠對(duì)的光伏電源的自動(dòng)化控制更為重要。目前工業(yè)控制計(jì)算機(jī)技術(shù)在光伏逆變電源中的應(yīng)用研究已經(jīng)被重視，將工業(yè)控制的自動(dòng)化技術(shù)引入光伏逆變電源的控制能夠?qū)夥孀冸姵剡M(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤和控制，是光伏逆變電池能夠最大功率的的將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。因此采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠很好的使用光伏逆變并網(wǎng)控制的需要。在光伏逆變電源控制中控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也充分應(yīng)用可自動(dòng)控制技術(shù)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)工控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和相關(guān)的數(shù)據(jù)軟件，能夠采集并記錄相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，如電性能參數(shù)，設(shè)備狀況和太陽(yáng)輻射氣象資料等，在執(zhí)行操作中可以進(jìn)行太陽(yáng)能光伏逆變電源方陣的輸出和跟蹤控制。工控計(jì)算機(jī)還能對(duì)光伏逆變電源的故障進(jìn)行自我保護(hù)，記錄和保存故障信息發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。
3 自動(dòng)控制理論在光伏逆變電源中的應(yīng)用
對(duì)于自動(dòng)控制理論在光伏逆變電源中應(yīng)用，主要包含控制方法的研究、模糊控制理論等等。首先控制方法研究，在控制方法中隨著大規(guī)模集成微電子技術(shù)的發(fā)展，專用的波形產(chǎn)生芯片和智能芯片逐步取代了小規(guī)模的元器件，這種方法有利于對(duì)波形的參數(shù)修改和完善，由此產(chǎn)生一系列的逆變控制方法，其中SPWM技術(shù)被廣泛的運(yùn)用。在智能的光伏逆變電源中，一般采用智能控制器和傳感器，使光伏逆變電源充電和放電更合理，同時(shí)能夠延長(zhǎng)蓄電池的壽命，在信號(hào)處理的算法解決中采用相關(guān)的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)效率得以提高，滿足電網(wǎng)的要求。其次模糊控制理論在光伏逆變電源中的應(yīng)用，在光伏逆變電源并網(wǎng)中采用模糊控制理論，能夠?qū)⒖茧娏骱驼`差電流作為系統(tǒng)的參考控制量，運(yùn)用較少的模糊控制參數(shù)，減少模糊判斷的時(shí)間，具備更好是使用性能達(dá)到最佳的控制效果。再次是模數(shù)控制理論的應(yīng)用，這種理論是采用模擬電路和數(shù)字電路混合的來(lái)實(shí)現(xiàn)逆變電源電壓的同步、跟蹤控制，基于這種理論可以選擇合適的單片機(jī)和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，并應(yīng)用電路給定電路結(jié)構(gòu)，在大范圍內(nèi)對(duì)逆變電源進(jìn)行細(xì)致的調(diào)解。這樣有利于逆變電源并網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，利用功能簡(jiǎn)單的單片機(jī)結(jié)合數(shù)模控制的方法構(gòu)成數(shù)模控制系統(tǒng)，能夠達(dá)到并網(wǎng)逆變的控制要求。最后是復(fù)合控制理論在光伏逆變電源中的應(yīng)用。復(fù)合控制的方案就是把作用于系統(tǒng)外的動(dòng)力學(xué)模型放入逆變電源的控制器，形成具有高精度反饋的逆變電源，這種控制理論也是基于內(nèi)模原理的控制策略。在控制思想方面主要是給定一個(gè)周期的輸出，并且波形發(fā)生變化在下一個(gè)周期產(chǎn)生影響，控制器通過(guò)給定相應(yīng)的指令對(duì)反饋的信號(hào)進(jìn)行修訂和校正，并將此信號(hào)加載到原來(lái)的控制信號(hào)上同時(shí)對(duì)下一個(gè)信號(hào)進(jìn)行畸變校正。當(dāng)輸入信號(hào)是零，復(fù)合控制還能夠不斷的對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行累加，保持輸入波形的穩(wěn)定。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制、水處理、PLC、DCS
中圖分類號(hào)：TK223.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
一、前言
隨著人口的增加，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及工業(yè)步伐的加快，我國(guó)城市污水的排放量也同趨增長(zhǎng)，導(dǎo)致水體污染嚴(yán)重。然而，污水處理是一門(mén)涉及化學(xué)、物理、生物等多門(mén)科學(xué)的綜合性技術(shù)，其工藝機(jī)理復(fù)雜，操作要求十分嚴(yán)格，實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度較高。如果只憑現(xiàn)場(chǎng)人員手動(dòng)操作，往往操作繁瑣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，處理效果差。加之我國(guó)水污染控制水平較低，尤其是工業(yè)廢水的污染控制，投入不足，給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅。因此為了改變我困污水處理控制技術(shù)的這種落后現(xiàn)狀，進(jìn)行污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)，具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。
二、自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展介紹
自動(dòng)控制技術(shù)，在人類控制自然界提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的過(guò)程中起了重要作用。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，自動(dòng)控制技術(shù)是保證工業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)、高效、安全、連續(xù)運(yùn)行的重要手段。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)也日新月異。自動(dòng)控制理論和應(yīng)用技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用大致經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。
第一階段是40年代到50年代，采用傳遞函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，以根軌跡法和頻率法作為分析和綜合系統(tǒng)的基本方法，很大程度上依靠人工和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)分析和綜合，設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般將復(fù)雜的過(guò)程人為分解為若干簡(jiǎn)單過(guò)程，最終實(shí)現(xiàn)單回路控制，如就地式液位控制器等，自動(dòng)控制水平處于較低級(jí)階段。
第二階段是60年代，是第二階段現(xiàn)代控制理論產(chǎn)生，并在某些尖端領(lǐng)域取得成功。現(xiàn)代控制理論以狀態(tài)空間分析方法為基礎(chǔ)，包括以最小二乘法為基礎(chǔ)的系統(tǒng)辨識(shí)、以極大值原理和動(dòng)態(tài)規(guī)劃為主要方法的最優(yōu)控制和以卡爾曼濾波理論為核心的最佳估計(jì)三部分內(nèi)容，現(xiàn)代控制理論對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合和分析時(shí)，深入提示系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律性，從局部簡(jiǎn)單控制進(jìn)入一定意義下的全局最優(yōu)控制。
第三個(gè)階段是70年代，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)出現(xiàn)，自動(dòng)控制理論及其應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入新時(shí)期。出現(xiàn)了集計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通訊技術(shù)和圖形顯示技術(shù)于一體的集散控制系統(tǒng)(DCS)。應(yīng)用集散控制系統(tǒng)代替常規(guī)儀表控制實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行參數(shù)的在線檢側(cè)，實(shí)施診斷與報(bào)普，顯示設(shè)備在運(yùn)行中存在的故障，分析參數(shù)的變化趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)異常運(yùn)行情況，并記錄運(yùn)行的狀態(tài)和過(guò)程，使操作人員直觀、方便地管理生產(chǎn)的全過(guò)程。DCS系統(tǒng)一般由控制管理計(jì)算機(jī)(上位機(jī))、過(guò)程控制計(jì)算機(jī)(下位機(jī))和上下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)組成。
(1)上位機(jī)完成與操作人員進(jìn)行信息交互，以屏幕窗口或文件表格的形式提供人與工程的界面以及人與系統(tǒng)的界面。根據(jù)用戶的需要，可以按生產(chǎn)過(guò)程分段設(shè)置若干個(gè)基本操作站。
(2)下位機(jī)是控制系統(tǒng)的核心、系統(tǒng)中的控制和全部數(shù)據(jù)采集、處理等均在控制器承擔(dān)。現(xiàn)多采用各種智能數(shù)字調(diào)節(jié)器或可編程控制器(PLC)。
(3)DCS系統(tǒng)中，一般采用局部網(wǎng)絡(luò)通信，大多屬于按各制造廠自身的通信協(xié)議工作。
現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)運(yùn)用數(shù)字通信、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)、智能儀表等先進(jìn)技術(shù)，突破傳統(tǒng)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)"模擬信號(hào)控制的局限性，具有全分散、開(kāi)放性、全數(shù)字化、智能、雙向、互聯(lián)、多變量、多接點(diǎn)、多分支等特點(diǎn)。
三、國(guó)外水處理自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
環(huán)境保護(hù)己經(jīng)成為我國(guó)的基本國(guó)策之一。我國(guó)環(huán)境保護(hù)理論、工藝等研究和應(yīng)用雖然起步較晚，但技術(shù)水平與國(guó)外差距并不太大，差距較大的還是環(huán)保單元設(shè)備和自動(dòng)控制系統(tǒng)。
國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展較早，水資源不足，污染問(wèn)題也較早得到重視。現(xiàn)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)過(guò)數(shù)十年的努力，城市污水處理率達(dá)到80％一90％，城市污染大大緩解，水質(zhì)明顯改善，隨著城市污水處理廠的大規(guī)模興建，污水處理工藝的不斷完善，國(guó)外污水處理廠控制水平也迅速提高。特別是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展使得污水處理廠的監(jiān)控水平也發(fā)生了本質(zhì)變化。在國(guó)外，廣泛采用DCS或PLC及現(xiàn)場(chǎng)總線等先進(jìn)自動(dòng)控制技術(shù)，有較高的自動(dòng)化水平和技術(shù)含量。
在歐美國(guó)家的一些城市污水處理廠中現(xiàn)代化自動(dòng)控制系統(tǒng)使用日益普遍甚至實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化無(wú)人值守控制模式。如美國(guó)愛(ài)阿華水廠，在七十年代初開(kāi)始研究微機(jī)自動(dòng)控制水廠投加藥劑，此外蘇聯(lián)莫斯科水廠日本東京朝霞水廠等也先后采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制水廠工藝取得較理想效果。現(xiàn)在許多美國(guó)大中型水廠均由一套集散型的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
四、國(guó)外污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)
目前國(guó)外污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)普遍具有以下特點(diǎn)：
4.1采用分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)廠區(qū)分布情況分設(shè)數(shù)個(gè)分控站，設(shè)置中央控制室，操作人員通過(guò)控制和通訊網(wǎng)絡(luò)管理處理，實(shí)現(xiàn)處理現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守。
4.2監(jiān)控系統(tǒng)采用冗余化設(shè)計(jì)，各分控站有獨(dú)立工作能力，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。
4.3處理過(guò)程不同程度采用智能化控制，可以根據(jù)水源變化自動(dòng)對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行調(diào)整。
4.4大量采用先進(jìn)的在線式水質(zhì)分析儀表和智能化儀表，可提供高精度的檢測(cè)和準(zhǔn)確的控制數(shù)據(jù)。
五、國(guó)內(nèi)污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)
我國(guó)污水處理廠自動(dòng)化、信息化管理水平相對(duì)偏低，大都是依靠手工操作，通過(guò)復(fù)雜的電控柜監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備運(yùn)行，工藝的運(yùn)行狀況直觀性很差，對(duì)運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)依賴性較大。
但是隨著自動(dòng)化控制技術(shù)在國(guó)內(nèi)的飛速發(fā)展，許多污水處理廠采用了PLC進(jìn)行控制，也取得了較好的效果，現(xiàn)場(chǎng)總線也漸漸在這一行業(yè)中得到應(yīng)用。
目前，國(guó)內(nèi)污水處理的控制水平基本分為三大級(jí)別。
第一，手動(dòng)操作：采用常規(guī)分散檢側(cè)儀對(duì)污水處理工程中的液位、流量、溫度、濁度、pH值、溶解氧(DO)、生化需氧量(BOD)、化學(xué)需氧量(COD)、污泥濃度(MLVSS)等性能指標(biāo)進(jìn)行離線或在線采集，根據(jù)數(shù)據(jù)得出控制要求，然后根據(jù)測(cè)量結(jié)果去調(diào)整設(shè)備狀態(tài)，如閥門(mén)的開(kāi)閉與開(kāi)度、電機(jī)的啟停等。這種控制方式由于投資少，主要在一些小型污水處理廠應(yīng)用。
第二，半自動(dòng)控制：通過(guò)數(shù)據(jù)采集器等手段采集局部過(guò)程量輸入控制室，一般在控制室設(shè)有工藝模擬顯示屏或上位機(jī)，在模擬屏或上位機(jī)上顯示液位、流量、溫度、濁度、p}I值、溶解氧(DO)、生化需氧量(BOD)、化學(xué)需氧量(COD)，污泥濃度(MLVSS)等性能指標(biāo)，和電機(jī)、閥門(mén)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)處理過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。操作員可以通過(guò)模擬屏或上位機(jī)遙控部分設(shè)備的啟停，而其余的設(shè)備控制就需要現(xiàn)場(chǎng)操作員控制。
第三，全自動(dòng)控制：采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與多層次的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)污水處理的全過(guò)程工序進(jìn)行無(wú)人值守的全自動(dòng)控制。處理過(guò)程控制中各種信號(hào)通過(guò)相應(yīng)的變送器送到下位機(jī)，一般下位機(jī)采用可靠的PLC作為控制單元，運(yùn)行先進(jìn)的控制算法，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)控制。作為上位機(jī)的工控機(jī)(IPC)采用TCP／IP協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，掛在以太網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)信息的集成管理和遠(yuǎn)程控制。上、下位機(jī)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸采集參數(shù)和遠(yuǎn)程控制參數(shù)。這種方式是自控技術(shù)的發(fā)展方向，國(guó)內(nèi)外的大型污水處理廠都在使用。
六、結(jié)束語(yǔ)
污水處理的社會(huì)意義巨大，應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)污水處理工藝的全自動(dòng)控制，提高污水處理的技術(shù)管理水平，合理使用和配置處理設(shè)施設(shè)備，具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。
參考文獻(xiàn)：
【1】胡政 現(xiàn)場(chǎng)總線及其網(wǎng)絡(luò)集成艦船科學(xué)技術(shù) 第25卷 第5期
關(guān)鍵詞：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)；變量施肥；決策系統(tǒng)；變量控制
中圖分類號(hào)：F147.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20151232011
引言
施肥獲取高產(chǎn)是當(dāng)代農(nóng)民的一個(gè)共識(shí)，傳統(tǒng)施肥易造成局部平均，由于土壤肥力千差萬(wàn)別，平均施肥易造成不足或過(guò)量，不但不能增加產(chǎn)量，反而會(huì)造成資源利用不合理、污染環(huán)境。長(zhǎng)此以往，過(guò)量的化肥引起土壤有機(jī)質(zhì)缺失、破壞生態(tài)環(huán)境及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降等問(wèn)題。西方發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)以上問(wèn)題，對(duì)農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，將施肥方式改由定量投入轉(zhuǎn)為變量投入。從而活化了土壤，節(jié)約了資源，修復(fù)了環(huán)境，提高了品質(zhì)。變量施肥自動(dòng)控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥的橋梁，是集農(nóng)田信息采集、分析決策等技術(shù)和農(nóng)業(yè)工程裝備技術(shù)的優(yōu)化組合[1]。本文在前人的基礎(chǔ)上，概述變量施肥自動(dòng)控制的概念、發(fā)展現(xiàn)狀及其技術(shù)理論體系，立足當(dāng)下，展望未來(lái)。
1 變量施肥及自動(dòng)控制技術(shù)
1.1 概念
所謂變量施肥，就是以不同的空間單元為基準(zhǔn)，根據(jù)產(chǎn)量數(shù)據(jù)和其他多層數(shù)據(jù)（土壤特性、病蟲(chóng)草害、氣候等信息）的疊加分析為依據(jù)，建立作物生長(zhǎng)模型、作物專家系統(tǒng)，以高產(chǎn)、優(yōu)產(chǎn)、環(huán)保為目的，因地適宜的為作物全面平衡施肥[2]。
1.2 自動(dòng)控制技術(shù)體系
變量施肥自動(dòng)控制有2種形式，實(shí)時(shí)控制施肥，根據(jù)監(jiān)測(cè)土壤的實(shí)時(shí)傳感器信息，控制并調(diào)整肥料的投入數(shù)量，或根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的作物光譜信息分析調(diào)節(jié)施肥量；處方信息控制施肥，依據(jù)決策分析后的電子地圖提供處方信息，對(duì)大田中肥料的撒施量進(jìn)行定位調(diào)控，這是目前國(guó)內(nèi)外研究最廣的方式。處方信息控制施肥是依據(jù)GIS獲取的處方信息和GPS獲取的田間位置信息，由變量控制器搜集處理相關(guān)信息，分析后控制相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行變量作業(yè)[3]。如圖1所示
2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
美國(guó)大型變量施肥的典型代表是John Deere公司的播種施肥車，拖拉機(jī)機(jī)頭安有AgGPS132接收機(jī)、尾翼安有無(wú)數(shù)個(gè)電控?zé)o級(jí)變速器，工作翼展達(dá)25m，駕駛室內(nèi)有各種儀器，可以通過(guò)屏幕監(jiān)控施肥處方圖及施肥機(jī)行走路線[4]。
日本研制出適用水稻的施肥系統(tǒng)。該系統(tǒng)小巧輕便，該機(jī)自帶GPS，駕駛室內(nèi)有監(jiān)視器，可以查詢作業(yè)處方圖，基于GIS信息，機(jī)具前進(jìn)速度，通過(guò)監(jiān)視器查詢儲(chǔ)存在地圖中相應(yīng)的處方來(lái)控制排肥 [2]。
德國(guó)AMAZONE公司基于植物葉片反射原理，利用高光譜氮營(yíng)養(yǎng)診斷，研制出了一款變量施肥機(jī)，通過(guò)安裝在拖拉機(jī)頭部的高光譜測(cè)量?jī)x，實(shí)時(shí)測(cè)得作物冠層的NDVI值，通過(guò)作物追肥模型計(jì)算出氮素的追肥量，經(jīng)中央處理器處理成數(shù)字脈沖信號(hào)，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)變量施肥[4]。
俄羅斯全俄農(nóng)機(jī)化研究所研制的變量施肥機(jī)，利用電磁鐵和共振片原理，通過(guò)控制安裝在施肥口電磁鐵的電磁頻率，產(chǎn)生不同的震動(dòng)，來(lái)控制施肥口的開(kāi)啟和閉合，施肥量從而得到自動(dòng)控制[2]。
2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
近年來(lái)，變量施肥技術(shù)在國(guó)內(nèi)興起一股學(xué)習(xí)潮流，高校和科研院率先取得一些成果。汪懋華作為學(xué)科領(lǐng)軍人，較早地進(jìn)行了該方面的研究。
國(guó)家農(nóng)業(yè)工程研究中心在田間進(jìn)行了小麥精準(zhǔn)施肥；選取2個(gè)完全不同處理的地塊，拖拉機(jī)上裝有AgGPS170，執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用電控液壓馬達(dá)，于2003年研制出了《精準(zhǔn)變量懸耕施肥機(jī)》，并獲得發(fā)明專利[3]。
吉林大學(xué)張書(shū)慧等制造了由GPS，單片機(jī)、施肥決策卡及播種施肥機(jī)等4部分組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)以AT89C52為中心，拖拉機(jī)速度不同，施肥量不同，施肥量可以讀取決策卡獲得。單片機(jī)依據(jù)決策卡及拖拉機(jī)速度，輸出不同信號(hào)給排肥軸，從而變化出不同的排肥量。
黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) [4]基于PID算法，利用差分GPS定位、GIS確定不同單元的施肥量，結(jié)合農(nóng)、機(jī)、電3種優(yōu)勢(shì)，加入PID算，實(shí)現(xiàn)了三者一體化。黑龍江友誼農(nóng)場(chǎng)引進(jìn)美國(guó)CASE公司先進(jìn)設(shè)備，示范D-GPS糾偏差分站，區(qū)域自主進(jìn)行，取得了一定的成功。
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)邵利敏、王秀[5]等基于PLC原理，實(shí)現(xiàn)了變量施肥控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)，采用無(wú)損光電檢查技術(shù)，通過(guò)歸一化植被差異指數(shù)測(cè)量?jī)x實(shí)時(shí)獲取歸一化植被差異指數(shù)，依據(jù)該值的大小，傳送給中央處理器，處理器依據(jù)模糊控制算法，結(jié)合施肥機(jī)具行進(jìn)速度，輸出PWM信號(hào)給電磁閥，控制施肥口不同的施肥量。
張睿等于2012年設(shè)計(jì)了一種變量施肥拋撒機(jī)，其原理基于配方圖，變量效果較好，均勻性強(qiáng)，在拖拉機(jī)速度較慢時(shí)，誤差較小[6]。
郎春玲等于2013年主要研究深施型液態(tài)施肥機(jī)，調(diào)節(jié)誤差極低，精度平均可達(dá) 98%，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，使用極其方便[6]。
3 機(jī)械及控制技術(shù)存在的問(wèn)題
由于我國(guó)變量施肥技術(shù)處于起步階段，沒(méi)有被大范圍使用。針對(duì)不同農(nóng)作物，沒(méi)有對(duì)應(yīng)的裝備。現(xiàn)如今存在如下問(wèn)題：
實(shí)時(shí)控制施肥處于研究階段，瓶頸在于傳感器的研發(fā)與電子技術(shù)的應(yīng)用。遙感技術(shù)成本高，不利于推廣。
機(jī)械部件存在許多問(wèn)題，機(jī)械設(shè)備不先進(jìn)，或操作不友好，需要自主研發(fā)更本土化的設(shè)備。
自動(dòng)變量施肥變量比較單一，需要向多變量或自動(dòng)施肥的方向發(fā)展。
專家決策分析系統(tǒng)更新速率慢，需求數(shù)據(jù)多且不易測(cè)得，模擬的結(jié)果與實(shí)際存在較大誤差。
變量農(nóng)機(jī)具較發(fā)達(dá)國(guó)家起步晚，差距巨大。常用儀器接口不兼容，沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不能共享數(shù)據(jù)，人工維護(hù)成本高。
4 應(yīng)用展望
變量施肥作為一種新興的技術(shù)，在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已初具規(guī)模，但在當(dāng)代中國(guó)，尚處于試驗(yàn)階段，應(yīng)該深入研究，大力推廣，尤其是系統(tǒng)集成和應(yīng)用。研究出基于微機(jī)控制的精量施肥控制系統(tǒng)、供肥系統(tǒng)和分肥限量系統(tǒng)；快速研發(fā)出功能健全的施肥控制系統(tǒng)；能準(zhǔn)確快速地檢測(cè)農(nóng)田養(yǎng)分含量是我們的當(dāng)務(wù)要事。同時(shí)研發(fā)施肥設(shè)備，降低生產(chǎn)成本，方便易用，并且能為農(nóng)民所掌握，且最終能大面積得到推廣。一定要學(xué)習(xí)借鑒國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)土壤墑情，加強(qiáng)跨區(qū)域、品種的聯(lián)合作業(yè)機(jī)的研究力度。從而實(shí)現(xiàn)資源更好的有效、高效利用，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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