時間：2022-09-23 02:51:33
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，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篇自動控制技術，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1. 自動控制技術基本原理
自動控制技術是能夠在沒有人直接參與的情況下，利用附加裝置（自動控制裝置）使生產過程或生產機械（被控對象）自動地按照某種規律（控制目標）運行，使被控對象的一個或幾個物理量（如溫度、壓力、流量、位移和轉速等）或加工工藝按照預定要求變化的技術。它包含了自動控制系統中所有元器件的構造原理和性能，以及控制對象或被控過程的特性等方面的知識；自動控制系統的分析與綜合；控制用計算機（能作數字運算和邏輯運算的控制機）的構造原理和實現方法。自動控制技術是當展迅速，應用廣泛，最引人矚目的高技術之一；是推動新的技術革命和新的產業革命的核心技術；是自動化領域的重要組成部分。
2. 自動控制技術的應用背景
自動控制技術有很強的應用背景，無論是在煉鋼、軋鋼、化工、石油、電力等工業上，或是造紙、紡織、皮革和食品等工業上；無論是在航空、航海、汽車和鐵路運輸工業和國防工業上，或是圖書資料的管理、實驗室技術設備上都得到廣泛應用。自動控制技術對導彈和人造地球衛星是非常重要的，對于研究原子能的應用，研究飛機和導彈的空氣動力和結構強度也是有用的。沒有應用背景的“控制理論”就缺乏生命力。如何巧妙地運用控制的基礎理論來解決實際問題是和研究控制理論本身不同的另一種創造性工作。
3.自動控制應用實例
3.1魯棒控制
魯棒控制（Robust Control）方面的研究始于20世紀50年代。上世紀60年代，狀態空間結構理論的形成，與最優控制、卡爾曼濾波以及分離性理論一起，使現代控制理論成了一個嚴密完整的體系。在過去的20年中，魯棒控制一直是國際自控界的研究熱點。
所謂魯棒控制，是使受到不確定因素作用的系統保持其原有能力的控制技術。魯棒控制的主要思想是針對系統中存在的不確定性因素，設計一個確定的控制律，使得對于系統中所有的不確定性，閉環系統能保持穩定并具有所期望的性能。
具有魯棒性的控制系統稱為魯棒控制系統。一般魯棒控制系統的設計是以一些最差的情況為基礎，因此一般系統并不工作在最優狀態。
根據對魯棒控制性能的不同定義，可分為穩定魯棒性和性能魯棒性。
3.1.1魯棒穩定性（絕對穩定性）
魯棒穩定性是系統受到擾動作用時，保持其穩定性的能力。這種擾動是不確切知道的，但是是有限的。穩定性是對一個系統正常工作的起碼要求，所以對不確定系統的魯棒穩定性檢驗是必要的。因為傳統的設計方法不具有保證魯棒穩定性的能力，包括七十年展起來的各種方法，INA（逆奈氏陣列）、CL（特征軌跡）、LQR（線性二次型調節器）等，都不能保證系統的魯棒穩定性。從九十年代起，大多數飛機、導彈、航天器都提出了魯棒性要求。魯棒穩定性分為頻域分析及時域分析兩類，每一類又包含多種不同的方法。常用的魯棒穩定性分析方法有：
1）矩陣特征值估計方法； 2）Kharitonov方法； 3）Lyapunov方法； 4）矩陣范數及測度方法。
3.1.2性能魯棒性（相對穩定性）
對不確定系統，僅僅滿足魯棒穩定性要求是不夠的。要達到高精度控制要求，必須使受控系統的暫態指標及穩態指標都達到要求。按名義模型設計的控制系統在攝動作用下仍能滿足性能指標要求，則說該系統具有性能魯棒性。大多數設計方法不能保證性能魯棒性，因而對不確定系統進行性能魯棒性的檢驗是必要的。性能指標的魯棒性分析方法也可分為頻域和時域兩種，使用何種性能指標，要視提出的性能指標是在頻域還是在時域而定。性能魯棒性有時又稱為相對穩定性、D-穩定性等。所謂D-穩定性，即為了保證系統的性能，要求在攝動作用下，系統的閉環特征值保持在某個區域D 內。
3.2模糊控制
在傳統的控制領域里，控制系統動態模式的精確與否是影響控制優劣的最主要關鍵，系統動態的信息越詳細，則越能達到精確控制的目的。然而，對于復雜的系統，由于變量太多，往往難以正確的描述系統的動態，于是工程師便利用各種方法來簡化系統動態，以達成控制的目的，但卻不盡理想。換言之，傳統的控制理論對于明確系統有強而有力的控制能力，但對于過于復雜或難以精確描述的系統，則顯得無能為力了。因此便嘗試著以模糊數學來處理這些控制問題。
一般控制系統的架構包含了五個主要部分，即：定義變量、模糊化、知識庫、邏輯判斷及反模糊化，底下將就每一部分做簡單的說明：
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作，例如在一般控制問題上，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狀態之輸入U。其中E、CE、U統稱為模糊變量。
2）模糊化（fuzzify）：將輸入值以適當的比例轉換到論域的數值，利用口語化變量來描述測量物理量的過程，依適合的語言值（linguisitc value）求該值相對之隸屬度，此口語化變量我們稱之為模糊子集（fuzzy subsets）。
3）知識庫：包括數據庫（data base）與規則庫（rule base）兩部分，其中數據庫是提供處理模糊數據之相關定義；而規則庫則藉由一群語言控制規則描述控制目標和策略。
4）邏輯判斷：模仿人類下判斷時的模糊概念，運用模糊邏輯和模糊推論法進行推論，而得到模糊控制訊號。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換為明確的控制訊號，做為系統的輸入值。
4.自動控制技術發展趨勢
近年來自動控制技術發展迅猛，特別是計算機技術、網絡和通信技術發展的突飛猛進，使人們籍助于許多使能技術的進步和一些開發工具的擴大，將人們構思的自動操作得以付諸實現。如網絡控制技術、可編程控制器等均屬于自動化控制技術中的使能技術。自動控制技術正向著網絡化、集成化、分布化、節點節能化的方向發展。
參考文獻：
1.?模糊控制?，李士勇，哈爾濱工業大學出版社
2.?魯棒控制理論及應用?，王娟，張濤，徐國凱，電子工業出版社
3.?自動控制技術?，肖建章，中國勞動社會保障出版社
作者信息
【關鍵詞】機械自動控制技術；研究進展；制造業
0 引言
機械自動控制技術是一種具有高度靈活性的自動化技術，是一種復雜的機電一體化設備。按照開發內容和目的分類基本上有三類機械自動控制技術操作設備嗎，工業機械自動控制技術設備、機械自動控制技術機械自動控制技術操作設備和智能機械自動控制技術設備。廣泛采用機械自動控制技術設備，不僅可提高產品的質量與數量，而且對保障人身安全、改善勞動環境、減輕勞動強度、提高勞動生產率、節約材料消耗以及降低生產成本有著十分重要的意義。
1 機械自動控制技術設備發展進展
1960年，美國Unimation公司，根據Devol的技術專利研制出第一臺機械自動控制技術設備樣機，并定型生產Unimate機械自動控制技術設備。1967年日本川崎重工業公司從美國購買了機械自動控制技術操作設備的生產許可證，日本從此開始了對機械自動控制技術設備的制造和開發熱潮。20世紀80年代，計算機技術推動機械自動控制技術設備的發展達到了新的水平。上到宇宙飛船，下至海洋開發都采用了機械自動控制技術設備作業。機械自動控制技術操作設備技術已成為高科技應用領域中的重要組成部分。自從第一臺機械自動控制技術操作設備問世以來，機械自動控制技術操作設備的應用領域從汽車工業逐漸向其他行業滲透，機械自動控制技術操作設備的種類也從操作手逐漸衍生出各種各樣的機械自動控制技術操作設備，如今機械自動控制技術操作設備已經深入到人類生活的方方面面。人類科技的進步、文明的發展已經和機械自動控制技術操作設備產生了密切的關系。人類社會的發展已經離不開機械自動控制技術操作設備技術，而機械自動控制技術操作設備技術的進步必然對推動科技的發展產生不可忽視的作用。目前，對機械自動控制技術操作設備技術的發展有重要影響的國家有美國和日本。美國在機械自動控制技術操作設備技術的綜合性水平上仍處于領先地位，日本生產的機械自動控制技術操作設備數量和種類則居世界首位。我國機械自動控制技術操作設備技術起步于20世紀70年代末。1995年6月，6000m水下機械自動控制技術操作設備試驗成功。近年來，在步行機械自動控制技術操作設備、精密裝配機械自動控制技術操作設備及多自由度關節型機械自動控制技術操作設備研制等前沿領域內逐步縮短與世界水平的差距。
工業機械自動控制技術操作設備一般需要6個自由度，它是機械自動控制技術操作設備在工作空間內，達到任意位置和方向所需要的最少的數量。然而，六自由度機械自動控制技術操作設備跟蹤特定位置和方向的能力受到很大的限制。因此，研究人員想到通過增加自由度的辦法來提高它的靈活性，這種具有額外關節的機械自動控制技術操作設備稱為冗余度機械自動控制技術操作設備。它的出現，大大地克服了六自由度機械自動控制技術操作設備受到奇異構形空間、障礙物、關節運動極限和電機的轉矩極限等一系列運動學和動力學問題的限制。因此，7自由度冗余手臂是智能化機械自動控制技術操作設備的一個重要主題，而且有資料顯示，未來的通用機械自動控制技術操作設備一般應至少具有7個自由度。
2 機械自動控制技術關鍵技術的發展進展
機械自動控制技術操作設備是模擬人的上臂而構成的。關節型機械自動控制技術操作設備的特點是結構緊湊，所占空間體積小，相對的工作空間最大，還能繞過基座周圍的一些障礙物，是機械自動控制技術操作設備中使用最多的一種結構形式。但是這種機械自動控制技術操作設備的缺點有：結構剛性較差，操作精度較低（一般重復定位精度低于±0.1mm），隨著機械本體自由度的增加，其自動控制難度將會快速增加。在20世紀60年代，基于機械手設計思想的機械自動控制技術操作設備，也具有3個轉動運動，其運動也是通過錐齒輪來實現的，該機械自動控制技術操作設備的有些結構如驅動裝置的安放，其思想就來自人體關節動力的肌肉的安排方式。20世紀90年代初期，北京航空航天大學機器人研究所張啟先院士瞄準機械自動控制技術操作設備技術的國際前沿，開展了機械自動控制技術操作設備和多指靈巧手的研究，1993年成功地研制出除美國、日本以外世界上少見的最先進的機械自動控制技術操作設備。清華大學精密儀器與機械學系的劉辛軍等給出了一種擬人先進的機械自動化控制的設計方案。
相對于傳統的機械控制技術，機械自動控制技術具有剛度重量比大、負載與機構質量比大、低慣性、高速度、精度高等顯著優點，但是其工作空間與機構整體尺寸比值小、結構設計困難、運動學計算繁瑣等缺陷也極大地制約著并聯機構在實際生產中的應用。隨著相關研究工作的不斷深入，以及機械制造技術、計算機控制技術和伺服技術的發展，20世紀90年代以來，機械自動控制技術已經開始逐步應用于機床和工業機械自動控制技術操作設備領域。
與傳統機床或傳統的機械自動控制技術操作設備相比，機械自動控制技術具有以下幾個主要結構特點：（1）結構簡單，它主要由一些通用元件（如滾珠絲桿螺母、球鉸等）組成；（2）結構剛度高，由于其基本結構為框架形結構，因此其剛度重量比大大高于傳統機床；（3）精度高，并聯機床由并聯機構組成，各桿的桿長（或滑塊的位置）都單獨對主軸的位置和姿態起作用，因而它不存在傳統機床中串聯機構的誤差積累問題，從而其加工精度較高；（4）功能多、靈活性強，由于它的結構簡單、重量輕、控制方便、容易根據不同的加工對象很方便地組成合適的通用機床或專用機床，用于實現銑削、鏜削、磨削、鉆削、拋光等加工工藝，還可以配備必要的測量工具把它組成多坐標測量機，以實現機床的多種功能。因此，并聯機床具有較強的重組能力，而且與物流系統的可親性好，其技術柔性（包括空間柔性和時間柔性）也高。缺點是：轉動自由度缺少，工作空間狹窄等。
3 總結與展望
機械自動控制技術在工業生產等領域有著廣闊的應用前景，是數控機床的技術關鍵，也是關系到制造業發展的核心技術，本文就機械自動控制技術設備的技術關鍵以及發展前景與方向進行概括描述。希望能對相關從業人員提供一定才參考，為我國的機械自動控制技術行業的發展。
【參考文獻】
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[4]蔣程鵬，呂建敏.論紡織機械自動控制技術的重要作用[J].紡織器材，2009，36（4）：40-43.
關鍵詞：自動控制技術；農業機械；特點；應用
農業機械中應用自動控制技術，主要體現在農業機械中應用遙感裝備及技術、信息處理技術、自動控制技術、GPS技術等。然而，受到傳統農業生產模式的制約，國內農業機械化程度還比較低，本文就自動控制技術在農業機械中的應用做了以下探究。
1農業機械的自動控制技術特點
1.1穩定性
對于農業機械控制而言，以光電隔離所有的I/O信號，將濾波器安裝于一系列輸入端，且將有關參數設置好，就能夠對一系列模塊予以屏蔽，使其在復雜的運行環境中也能夠正常工作。
1.2配置靈活和簡單
世界各國都生產I/O卡件，其具備多樣化類別，發達國家生產的自主控制元件越來越先進，應用也越來越簡單、組合日益靈活。當今自動化農業機械中能夠根據實際環境自動組合系統模塊，選用適宜的規模和功能。
1.3控制實時性
電氣控制的優勢是傳輸信號時間短、速度快，鑒于此，往往在農業機械控制設備的安全防護中應用自動控制技術，這樣能夠實時地控制多類別或多個農業機械。
1.4故障診斷自主性
將不同的傳感器應用于自動化農業機械中，如果復雜環境下的自動化農業機械存在故障問題，能夠組織人員進行維修，還可以結合發達的故障自主處理系統實現遠程維修。
2自動控制技術在農業機械中的應用
2.1部分自動控制在農業機械中的應用
就現代化農業機械而言，在拖拉機運行的情況下，因為受到長時間抖動性的影響作用，會促使其他零部件發生摩擦，從而使拖拉機機體形成熱量，可能導致火災的出現。而應用自動化設備的新式拖拉機在感知拖拉機溫度太高的時候，其會自主控制拖拉機，使其暫停運行，從而使拖拉機的機械事故出現率大大降低。
2.2自動控制技術在灌溉系統中的應用
在發展現代化農業中，工作者能夠應用灌溉的自動化控制技術。具體而言，首先，工作者能夠規劃農業耕地區域，且科學地劃分區域，然后將自動化灌溉裝置定量地設計在相應的區域，工作者能夠設置自動化設備的工作時間，可以每間隔相應的時間進行灌溉，以及設置灌溉設備的灌溉時間段，從而實現灌溉的自主開始與結束，這樣的灌溉模式不但可以使工作者的勞動負擔大大減輕，而且能夠減少水資源的浪費。
2.3自動控制技術在精細化農業中的應用
精細化管理模式應用于農業管理中，溫室是生產精細化農業的基地，在精細化農業生產中，技術工作者重點應用渠系或泵站等。鑒于此，技術工作者不但需要分析和管理農產品的生長現狀，而且需要維護和管理設備，面臨非常繁重的任務。除此之外，我國引進和發展精細化農業生產方式的時間較短，缺少大量的技術工作者，并且能夠切實在工作實踐中參與的技術工作者更是缺少。這樣一來，我國發展精細化農業會受到一定程度的阻礙。基于自動化控制技術被廣泛應用的背景，技術工作者能夠在精細化農業生產過程中應用自動控制技術，從而在減小自身工作負擔的過程中提高農業生產效率。
【關鍵詞】自動控制 機電 技術應用
為了更好的提高機電自動控制技術在應用中的穩定性、精確性、速度性和增加其應用范圍，就必須充分的對其所涵蓋的各項技術進行詳細研究，通過解決其涵蓋技術的瓶頸使得機電自動控制技術在應用中更加成熟穩定。
1 機電自動控制技術概述
1.1 機電自動控制技術運行原理
機電自動控制技術是一項系統技術，在工作中反饋控制系統需要依據自身收集的信息做出相應的識別分析，通過調整輸入量和輸出量出現的偏差，向自動控制系統的控制裝置發出相應的反饋信息，從而使得自動控制裝置發出正確指令，讓被控制對象能夠有效精準的進行。而反饋控制系統的工作是通過在給定元件給出輸入量的情況下，在對測量元件進行監控的時，監控實際測出輸入量，利用比較元件對實際測出的輸入量和給定元件給出的輸入量進行比較，比較出相應的偏差值，然后通過校正元件對被控對象的實際輸入量進行調整，從而達到有效控制被控對象的目的[1]。
1.2 機電自動控制系統的基本要求
(1)穩定性。一個控制系統能交付使用的首要條件是：系統必須是穩定的。這是對控制系統的一個基本要求。
(2)快速性。在實際的控制系統中，不僅要求系統穩定，而且要求被控量能迅速地按照輸入信號所規定的形式變化，即要求系統具有一定的響應速度。
(3)精確性。除了要求控制系統穩定性好、快速性高以外；還要求控制系統的控制精度高。
2 可編程控制器的研究
2.1 PLC概述
PLC的主體設計思想是：把計算機的功能完善、通用、靈活等優點和繼電器控制系統的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優點結合起來，制成一種通用控制裝置。這種通用控制裝置把計算機的編程方法和程序輸入方式加以簡化，采用面向控制過程、面向對象的語言編程，使不熟悉計算機的人也能方便地使用。
2.2 PLC控制系統設計的基本思路
（1）深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求，如控制的基本方式，需要完成的動作(動作順序、動作條件、必需的保護和連鎖等)、操作方式(手動、自動、連續、單周期和單步等)。
（2）根據被控對象對PLC控制系統的功能要求和所需要的輸入、輸出信號的點數等，選擇合適類型的PLC。
（3）根據控制要求所需的用戶輸入、輸出設備，確定PLC的I／0點數，并設計I／0端子的接線圖。
（4）對較復雜的控制系統，根據生產工藝要求，畫出工作循環圖表，如有必要再畫出詳細的狀態流程圖表，它能清楚地表明動作的順序和條件。
（5）根據工作循環圖表或動態流程圖表設計出梯形圖。如果被控對象已經有了繼電器控制線路圖，可將它變換為梯形圖。設計梯形圖，這是程序設計的關鍵一步，也是比較困難的部分。要設計好梯形圖，首先應熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設計的實踐經驗。
（6）根據梯形圖編制程序指令。
（7）用PLC的編程器將指令鍵入PLC的用戶程序存儲器，并檢查鍵入的指令是否正確。
（8）調試程序。如果控制系統是由幾個部分組成，應先做局部調試，然后再進行整體調試；若控制程序的步序較多，先進行分段調試，后連接起來總調。
（9）在進行PLC程序設計時，同時可進行控制臺(柜)的設計和現場施工。待上述工作完成后，就可進行聯機調試，直至滿足要求。
（10）編制技術文件。
2.3 實際運用分析
圖1所示是一個供料控制系統。運料小車負責向4個料倉送料，送料路上從左向右共有4個料倉(1號倉～4號倉)位置開關，其信號分別由PLC的輸入端I0.0、IO.1、IO.2、IO.3檢測，當信號狀態為1時，說明運料小車到達該位置，否則說明小車沒有在這個位置。小車行走受兩個信號的驅動，QO.0驅動小車左行，Q0.1驅動小車右行。料倉要料信號由4個手動按鈕發出，從左到右(1號倉～4號倉)分別為I0.4、I0.5、IO.6、IO.7。試設計一個驅動小車自動運料的控制程序。
為了設計運料小車的控制程序，首先要對小車的驅動條件進行分析。這里要抓住3點：其一是要料料倉的位置(由MO.0～MO.3決定)；其二是運料小車當前所處的位置(由I0.0～I0.3決定)；其三是運料小車的右行、左行、停止控制(由QO.0和QO.1決定)。
（1）小車運行條件。
運料小車右行條件：小車在1、2、3號倉位，4號倉要料；小車在1、2號倉位，3號倉要料；小車在1號倉位，2號倉要料為小車右行條件。
運料小車左行條件：小車在4、3、2號倉位，1號倉要料；小車在4、3號倉位，2號倉要料；小車在4號倉位，3號倉要料為小車左行條件。
運料小車停止條件：要料倉位與小車的車位相同時，應該是小車的停止條件。
運料小車的互鎖條件：小車右行時不允許左行啟動，同樣小車左行時也不允許右行啟動。
（2）編制控制程序。
料倉要料狀態的編程：要料信號取決于IO.4到I0.7，這些信號都是手動按鈕產生的。實際中可能會出現多個按鈕同時要料的情況，為了能確定把要料權交哪個料倉，必須要確定排隊規則。本設計中采取要料時刻不相同時，先要料者優先。要料時刻相同時，料倉號小者優先的規則。程序中使用M繼電器來代表料倉要料狀態。其中MO.0，…，MO.3分別代表1號料倉，…，4號料倉的要料狀態。如圖2所示供料控制程序的梯形圖中的頭4個支路就用上述規則送料的編程。
小車停止狀態的編程：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，要清除料倉要料狀態信號。
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 結語
以上是一個PLC控制系統設計的大體思路和設計分析，在實際工程中需要根據控制系統的規模、控制要求的繁簡、控制程序步序的多少，上述的步序有的可被省略。同時還需要對自動控制理論進行不斷的實踐修正，使得自動控制技術更加適合實際操作。
參考文獻
[1]張錫忠.淺析機電自動控制技術的應用[J].機電信息，2012，03:94-95.
[2]尹剛.淺析工程機電自動控制技術的應用[J].科技與企業，2012，21:284.
【關鍵詞】機電；自動控制；應用
引言
21世紀，隨著生產技術的發展和生產規模的擴大，自動化控制技術已經被各國作為發展科學技術中一項重要的項目來對待，并被廣泛應用于軍事國防、工業生產、農業生產和家用電器中，還擴展到生物、醫學、環境等不同領域，成為現代社會活動中不可或缺的重要組成部分，實現微型化，智能化而前進。
1、機電自動控制技術的原理和作用
自動控制（原理）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機器，設備或生產過程（統稱被控對象）的某個工作狀態或參數（即被控制量）自動地按照預定的規律運行。
自動控制理論是研究自動控制共同規律的技術科學。為了實現各種復雜的控制任務，首先要將被控制對象和控制裝置按照一定的方式連接起來，組成一個有機的總體，這就是自動控制系統。在自動控制系統中，被控對象的輸出量即被控量是要求嚴格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恒定值，而控制裝置則是對被控對象施加控制作用的機構的總體，它可以采用不同的原理和方式對被控對象進行控制，但最基本的一種是基于反饋控制原理的反饋控制系統。
2、機電自動控制在中央空調螺桿機組的分析
筆者經過理論及實驗研究，對PID控制方式進行了改進，提出了一種帶有模糊算法的自適應性控制系統，并將其運用于樓宇中央空調的自動化控制中。通過在單位的275kW螺桿式冷熱水機組上的實驗證明，該控制系統有效地提高了機組的運行效率。
3、基本原理
3.1螺桿式冷（熱）水機組
本文的研究對象為一臺設計容量為275kW的螺桿式冷熱水機組。壓縮機采用TRANE公司生產的緊湊型雙螺桿壓縮機，壓縮機自身帶有能量調節裝置，可以實現制冷量50%～100%的無段式調節。
3.2PID調節器的數學模型
PID調節器又稱比例積分微分調節器，具有比例、積分、微分三種作用環節。連續PID調節器的特性方程為：
y=Kc（e+edt+TD）（1）
式中：KC——比例系數；
TI——積分時間常數；
TD——微分時間常數。
三種調節作用概括如下：比例作用按偏差量的大小成比例地改變調節量，能迅速抑制干擾，是基本的調節環節；積分作用實現有偏差量的調節，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節量，起超前調節、縮短調節時間的作用。PID調節器將三種調節作用適當地組合，共同完成一個調節過程。
常規的PID調節器采用預先設定的KC、TI、TD參數值，在機組運行過程中不能隨環境而改變。實驗研究表明，PID調節在平穩運行時效果較好，但是當運行工況變化較大時，則不能十分精確地調節，造成壓縮機運行惡化、能效比降低等問題。從控制論上講，熱物理參數的傳遞速率較低，往往造成PID調節器的微分作用減弱、控制慣性增大、控制滯后現象嚴重。因此，需要對傳統的PID進行改進。
本文采用了自適應性的控制方式，在機組的運行中，在線調整系統的熱力學參數的判定，從而即時地改變KC、TI、TD等參數的值，以適應變工況的運行要求。
3.3模糊控制算法
模糊算法根據經驗總結出許多規律，制定控制表，存入計算機內存儲器。控制時，由偏差和偏差變化率的大小，搜索控制表，找出相應的控制量。基本的控制規則描述如下：
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
由于模糊控制的調整速度快，機組運行的波動較小，對于制冷系統的變工況調節有積極的意義。但是此方法適應性較差，不利于推廣為通用產品，不宜在中央空調中單獨使用。本文采用局部的模糊算法，在運行中修正系統的熱力學參數，并儲存在數據庫中，當運行工況發生重復時，直接進行制冷量的調節。實驗表明，這種模糊輔助的控制方式對于減小機組的控制滯后、提高機組運行的經濟性具有積極的意義。
3.4控制目標
傳統的螺桿機組采用熱力膨脹閥。在機組的運行中，隨著熱負荷的變化，膨脹閥的開啟度由感溫包通過溫度及壓力的平衡來決定，無法進行數字化的控制，精度較差。本文所討論的螺桿式冷熱水機組，采用電子膨脹閥。
由實驗樣機生產廠家提供的數據顯示，其壓縮機的可靠調節范圍為50%～100%。但實驗研究表明，僅采用壓縮機自身的調節方式，當機組負荷降低時，軸功率的減小速度遠小于制冷量的減小速度，EER值大幅下降。因此，實際運行中，應控制壓縮機排氣量不小于75%，才能保證節能。
本文通過調整壓縮機的排氣量（Vo）和膨脹閥開啟度（EV）來控制壓縮機的排氣壓力（Po）和壓縮機進口處的過熱度（Ts）。控制參數與控制目標如下：
（1）控制參數，壓縮機排氣量為75%～100%，無極調節，控制周期20sec；膨脹閥開啟度為100～250個脈沖，控制周期4sec。
（2）控制目標：1.95MPa
另外，室內末端為分裝的冷風機，通過繼電開關將其開閉狀態傳至機組，作為機組負荷量監控的參考。
3、微機計算機控制技術在機電自動控制中的應用
目前，計算機技術、電子技術、信息技術已經緊密地結合起來。微型計算機控制系統的組成及分類、A/D和D/A轉換、數據采集、鍵盤接口技術、LED及LCD顯示、報警技術、馬達控制、步進電機控制、I/C卡接口技術、RFID技術、串行通信及其接口總線（RS-232-C、SPI、I2C）、現場總線、數字濾波、標度變換、自動量程轉換、非線性補償、PID控制、模糊控制、微型計算機控制系統抗干擾措施等在使用、維護及修改方面更加清晰、簡便、直觀。計算機控制系統包括主機、接口電路及電氣設備，其中單片微型計算機在一片小芯片中集成了CPU、RAN、ROM、I/O接口、計數器、定時器、串行通信口、A/D轉換器等微型部件，完成整個控制系統的功能，具有價廉、可靠、多功能、體積小等優點，已廣泛應用于各種小型的控制系統中，被稱為微型控制器。在控制中，計算機監督控制系統（SCC系統），是由計算機測量出被控對象的參數，按照一定的數學模型，計算出最佳的給定值，通過模擬調節器控制整個過程，從而使工作過程處于最好的狀態，它還可以進行順序控制、集中控制、分級控制和最優控制。而智能控制又是計算機控制中的佼佼者，智能化控制使計算機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法解決的問題。
[關鍵詞] 自動化控制技術； 煤礦控制系統； 安全應用； 煤礦開采
煤礦行業對安全生產越來越重視。煤礦開采中的自動化控制系統是杜絕煤礦生產安全事故的重要舉措，能夠對井下的狀況進行及時的監控和控制，降低了事故發生率，提高煤礦生產的安全系數。但是在目前我國的煤礦開采過程中，大多數都是人工操作，無法實現動態的監控和控制，所以引入自動控制技術，能夠有效的提升煤礦生產的安全性，很大程度上改善了系統的管理水平。
一 自動控制技術對煤礦安全生產的影響
1 煤礦安全生產現狀
煤礦事業是我國主要的能源產業，所以在促進煤礦事業的發展的前提下一定要提高安全防護措施，采用強化管理、改善科技等手段進行煤礦安全管理的治理整頓。但是在目前的礦井開發中仍然有很大的事故發生，這就暴露出一些問題。我國大多數的煤礦地質條件都比較復雜，施工難度大，很容易帶來安全隱患，管理手段也不是很先進，對于沖擊地壓、瓦斯防治等都不能及時的處理，加上現在的監控設備很落后，導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。在礦井事業中的專業人才稀缺，從業人員技能水平不足，隨著信息化的到來，對技術人員的要求越來越高，然而大多數企業缺少采礦的專業人才，這是企業面臨的很大難題。對于內部的管理也存在明顯的缺陷，在安全、技術、資源等管理上有嚴重的缺乏，這對于礦井的安全管理帶來很大的隱患。
2 自動控制技術在煤礦開采中使用存在的問題
目前我國機械自動化技術還處在初始階段，性能過于單一，局部形式的發展狀況。而在發達國家的自動化水平明顯比我國略高一籌，在技術方面普遍實現了智能化、自動化的集成方式。這與企業自身的管理模式和工藝水平息息相關，在我國的管理模式比較傳統，局限于舊時的傳統理念，但是在發達國家已經全部實現了計算機管理，而且對人員的管理與生產模式不斷的進行創新。在機械設計方面，我國依舊處于被動狀態，不能及時的進行創新研究，設計水平進步緩慢，這也是源于對人才管理的疏忽，缺少綜合性復合人才是自動化技術水平發展緩慢的主要因素之一，而且在培養機制也沒有創新的發展，總體來說我國機械自動化技術水平的發展空間很大，只有采取創新的管理模式和育人機制，才能最大程度上提升我國自動化技術水平。
二 煤礦開采中自動控制技術的系統構成及工作原理
1 自動化控制系統工作原理
自動化控制系統采用分散檢測、整體控制的方式，在煤礦的生產過程中設置若干監控分站，能夠動態的檢測煤礦的風量、溫度以及有毒氣體的含量，然后將檢測的數據通過通信電纜傳輸到煤礦通風主站上，各監測分站的信息也匯集到主站進行集中管理，最后通過計算，得出煤礦安全生產中各項指標的狀況，并根據煤礦生產的要求制定出相應的控制方案，待系統轉化為控制指令時傳達給各分站監控中心，在變頻裝置的作用下，實現自動化控制的目的。其原理圖如下：
2 系統組成
自動化控制系統主要包括傳感器系統、中央控制系統兩大部分組成。
1） 傳感器系統
自動化系統中要接收不同的監控數據和指令，傳輸多路信號有兩種方式，一種是時分制，是根據時序的不同傳送不同的信號；另一種是頻分制，信號的發送根據自身的頻率而定，不會出現混淆的情況，由于這種電路的構成比較簡單，出現的故障次數少，所以在實際應用中要大力推廣。在頻分制系統中，采用了載頻器對信號進行接收和傳送，信號的傳輸介質為 500V 以下的動力傳輸線，能夠動態的監控巷道中各性能指標。
2） 中央控制系統
對于利用輪斗挖掘機進行開采一般有三種開采工藝作為選擇，特大型、普通型以及緊湊型輪斗挖掘機。但因為緊湊型輪斗挖掘機的斗輪比較短，容易進行變幅工作的操作，以及其機器結構緊湊、機器自重輕、造價便宜；再加上操作簡便、易于維修等優點，我國煤礦開采工作一般選擇緊湊型輪斗挖掘機進行。此外，最為重要的是緊湊型的輪斗挖掘機其半徑以及卸載的半徑長度較短，調幅方式也采用液壓缸式。對于其移動方面也采用最為簡便的雙履帶的走行式，此外，該設備的平衡架位位于機體底部并采用法蘭盤相連接，這大大的降低了帶機體的作業高度，方便煤炭開采作業的進行。
中央控制系統主要通過微型計算機來實現系統的功能，由于微型計算機的接口多，而且擴散能力強，能夠完成系統所分配的任務。在對自動控制技術的作用下，達到了精度高、速度快等特點。中央控制系統的主要任務就是將監控站所采集的數據信息進行處理，并制定出相應的控制方案，根據實際需求對通風量進行調控，同時，中央控制系統還能夠實現報警的功能，具體包括以下幾個方面：① 發出指令傳遞給監控站，實現對個分站系統的動態監控。② 對各監控站的反饋信息進行處理并修改。③ 根據系統的需求制定相應的控制方案，并轉換為控制指令使執行機構動作。④ 監控設備在運行中出現異常，能夠及時的報警并啟動相應的處理程序。
三 自動控制技術在煤礦生產系統中的功能和應用
1 實時的監測數據，進行數據表的查詢與打印
系統將傳感器采集到的數據，主要包括煤礦開采設備的運行狀況、風壓以及有毒氣體排放等參數進行動態的監測，然后根據系統設定的參數值相比較，為操作人員提供準確的數據參考依據。為了方便操作人員的更加直觀的看到煤礦開采的工作狀況，自動控制的系統設置了數據報表的功能，在數據的傳輸中，能夠將實時的數據與歷史數據按照規定的報表的模式打印出來。數據報表中有多種報表的方式可供選擇，根據工作人員的需求選擇報表的方式，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以及無履帶行走式液壓支架掩護兩種情況。其中，在有履帶行走式液壓支架掩護的情況下，對于位于采空區的連續采煤機切割死角位置的煤柱無法回收，除此之外，對于煤房中的絕大所述的煤柱都是可以回收的，單純依賴遺留下來的煤柱不足以起到頂板支撐的作用，所以，在實踐中頂板直接頂是隨著開采的進展而隨時冒出的，老頂則將會在滯后一定時間后安全垮落。頂板管理所采取的是全部垮落法；對于無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的支撐方面并不存在差異，均是依賴于設置規整的煤柱發揮支撐作用。
2 繪制趨勢曲線
根據傳感器采集到的數據，可以通過圖形的方式表示出來，通過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時曲線和歷史曲線。實時曲線就是指傳感器在一段時間內采集到的數據，整合出來的圖形曲線；歷史曲線就是指對一段時間內的數據的統計、匯總。通過曲線能夠直接展現出煤礦開采的生產狀況和其他器件的工作狀況，保證了系統的正常運行。
3 安全機制的設置
在系統中設置了不同等級的安全級別，同時對操作人員也設置了不同的權限，比如在安全分析人員只能夠在權限的范圍之內查看警報信息和報表的情況，其他的數據不能查詢。在不同級別的操作人員上設定了不同的密碼等級，當操作人員的等級達到相應的權限時，才能夠控制相應的區域，對于沒有權
限的操作系統直接拒絕，在很大程度上提升了系統的安全可靠性。
總而言之，自動控制系統在煤礦開采中的應用，通過在監控單元和控制單元的作用下，實現了對煤礦設備運行狀況以及各項安全指標的動態監控，保證了煤礦的安全、可靠的生產。對突況及時的處理，實現了無人值班，很大程度上提升了煤礦系統的安全性，降低了煤礦開采過程中的資金投入，給企業帶來更多的經濟效益。
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關鍵詞：船舶；液力耦合器；模糊控制
中國分類號：U664.12 文獻標識碼：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年德國費丁格爾首創了液力耦合器，并首先成功應用在船舶的推進系統中，有效改善了因內燃機扭振引起的齒輪和螺旋槳破壞。
液力耦合器是通過液體流動催動葉輪的方式完成機械能到流體動能再到機械能轉換的能量傳遞設備，如圖1所示為VIOTH公司液力耦合器應用示意圖。由于中間避免了機械的直接接觸，液力耦合器可很好的解決設備空載啟動、負荷劇增、多機并車、隔離吸收震動、降低噪音等問題，在船舶動力裝置中具有顯著的優點。特別是在某些國外艦艇CODAD（柴柴聯合）、COGAG（柴燃聯合）裝置中，液力耦合器被廣泛應用[1]。如圖2為液力耦合器在柴柴聯合推進系統中應用示意圖[2]。
液力耦合器傳遞功率為：
由公式（1）可見液力耦合器的能量傳遞是一個復雜的不規則傳遞曲線，傳統的PID控制技術無法實現液力耦合器全程的過程控制，現在國內外主要的研究方向是引進高級控制算法來解決這個問題，如蟻群算法、模糊PID控制、人工神經網絡算法等。本文將介紹模糊PID控制在液力耦合器中的應用研究。
2 液力耦合器的模糊PID控制技術
模糊PID控制技術能在控制過程中對不確定的條件、參數、延遲和干擾等因素進行檢測分析，采用模糊推理的方法實現P1D參數、和的在線自整定，不僅保持了常規PID控制系統的原理簡單、使用方便等特點，而且具有更大的靈活性、適應性、精確性等。典型的模糊自整定PID控制系統的結構，如圖3所示。
設計中采用PLC等來組成硬件部分，在軟件上采用模糊算法編程作為數字控制算法組成一個PLC的模糊控制系統。部分PLC模糊PID控制程序，簡單介紹如下：
主程序：
……
LD SM0.0
MOVW 太高標志值， 標志值形參 //將各個標志值給標志值形參賦值//
CALL SBR_1
MOVW 入模糊集形參， 輸入模糊子集1
MOVW 高標志值， 標志值形參
……
CALL SBR_1
MOVW 入模糊集形參， 輸入模糊子集5 //五次調用子程序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地址，并調用子程序SBR_2，子程序2完成一個行和一個列的矩陣乘//
……
子程序SBR_4主要完成PID控制部分的初始值設定并完成PID控制中斷調用，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的原始設定值相加已完成對PID比例設定值的修訂//
……
MOVR 0.25， VD612
……
MOVR 0.1， VD616
MOVR 30.0， VD620 //設定采樣時間//
MOVR 0.0， VD624
MOVB 100， SMB34
ATCH INT_0， 10 //調用執行中斷程序//
ENI
為了更好的方便船員操作，借助WINCC等上位機編程軟件可實現上位機人機界面的設計，通過人機交互操作可實現數字化輸入、調節特性輸出、緊急報警燈、在線監測操作功能。
3 模糊控制仿真研究
為了檢驗模糊PID控制方法在液力耦合器傳動系統中的應用效果，本文借助SIMULINK軟件進行模擬檢驗仿真。首先利用某液力耦合器數學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階躍信號來模擬液力耦合器在實際工作中的震動或者負荷突變等工況來檢驗控制效果。
在SIMULINK環境下，建立模糊PID自適應控制如圖4所示。圖5為模糊PID自適應的子系統。
在模糊自整定控制圖中，通過Fuzzy logic controller模塊調入剛才建立的推理系統，完成與Simulink的連接。其中邏輯推理系統的輸入規則可在仿真中通過SIMULINK軟件自帶的模糊規則查看器和模糊控制表面查看器檢查邏輯條件判斷語句的設定情況如圖7，圖8所示。
仿真模型建立后，分別采用常規PID控制和模糊自適應PID控制測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行到10 s時加入20%的干擾信號，待仿真運行完成得到仿真結果，如圖8和圖9所示。
從響應曲線可以看出，常規PID控制液力耦合器超調量大、過度時間長；采用模糊自適應PID控制的液力耦合器，無論從響應時間還是從對外界干擾的控制上均有很大提高，它響應速度快、超調量很小，甚至可實現無超調，對外界干擾的抵抗能力也較好，能使系統盡快回復平衡狀態。從而可以得出結論：模糊PID控制算法可實現液力耦合器的優良控制。
4 小結
為了更好的實現液力耦合器在船舶動力傳遞系統中的應用，本文介紹了模糊PID自適應控制技術在液力耦合器中的應用，并通過軟件模擬仿真技術充分說明了模糊PID自適應控制技術在液力耦合器應用中的優越性。
參考文獻
[1].范威等.國外船用大中型齒輪傳動形式的發展現狀[J].熱能動力工程，2003
【關鍵詞】智能建筑；計算機和電子；自動控制技術
智能建筑是隨著計算機技術、現代通信技術、自動控制技術的迅速發展而自然出現的產物，智能建筑的出現最佳的人居環境提供科學的保障。
1 智能建筑的相關概念
近年來隨著我國國民經濟的發展和國家住房制度的改革，更是由于人民生活水平和自身素質的提高，以及信息化社會的日益逼近，必將導致人們在家庭住房需求概念上的徹底變革。從以往追求居住的物理空間和豪華的裝修向著享受現代化精神內涵與浪漫生活情趣的方向發展，追求更高的層次和境界。
盡管幾年前一些經濟比較發達的國家提出了“智能住宅”的概念，我國也在著手制定小康住宅的電氣設計標準，同樣這個概念和標準也和智能大廈的概念與定義一樣，至今尚沒有取得完全一致的認同；但是我們認為有一點可能是共同的看法，即：小康住宅小區的智能化最終體現在小區內獨立家庭中運用多元信息技術（IT），并達到監控與信息交互的程度（或能力）。為此住宅小區智能化（乃至智能化城市）必須提供相關在物理和邏輯層面上的設備、技術與多元信息源的支持。
最近國家建設部住宅產業化辦公室提出了關于住宅小區智能化的基本概念，即：“住宅小區智能化是利用4C（即計算機、通訊與網絡、自控、IC卡）技術，通過有效的傳輸網絡，將多元信息服務與管理、物業管理與安防、住宅智能化系統集成，為住宅小區的服務與管理提供高技術的智能化手段，以期實現快捷高效的超值服務與管理，提供安全舒適的家居環境”。
2 智能建筑的系統構成
2.1 樓宇自動化系統
BAS的功能是調節、控制建筑內的各種設施，包括變配電、照明、通風、空調、電梯、給排水、消防、安保、能源管理等，檢測、顯示其運行參數，監視、控制其運行狀態，根據外界條件、環境因素、負載變化情況自動調節各種設備，使其始終運行于最佳狀態；自動監測并處理諸如停電、火災、地震等意外事件；自動實現對電力、供熱、供水等能源的使用、調節與管理，從而保障工作或居住環境既安全可靠，又節約能源，而且舒適宜人。
2.2 通信自動化系統
CAS是保證建筑物內語音、數據、圖像傳輸的基礎上，同時與外部通信網（如電話網、數據網、計算機網、衛星以及廣電網）相連，與世界各地互地互通信息的系統。CAS主要由程控數字用戶交換機網（Private Automation Branch exchange簡稱PABX）和有線電視網（CATV）兩大網構成。CAS按功能劃分為八個子系統：
（1）固定電話通信系統，設PABX或采用公網的集中小交換機。
（2）聲訊服務通信系統（語音信箱和語音應答系統），具有存儲外來語音，使電話用戶通過信箱密碼提取語音留言；可自動向具有那個語音信箱的客戶提供呼叫（當語音信箱系統和無線尋呼系統連接后），通知其提取語音留言；通過電話查詢有關信息并及時應答服務功能。
（3）無線通信系統，具備選擇呼叫和群呼功能。
（4）衛星通信系統，樓頂安裝衛星收發天線和VAST通信系統，與外部構成語音和數據通道，實現遠距離通信的目的。
（5）多媒體通信系統（包括Internet和Intranet），Internet可以通過電話網、分組數據網（X25）、幀中繼網（FR）接入，采用TCP/IP協議。Internet是一個企業或集團的內部計算機網絡。
（6）視訊服務系統，（包括可視圖文系統、電子信箱系統、電視會議系統）它可以接收動態圖文信息；具有存儲及提取文本、傳真、電傳等郵件的功能；通過具有視頻壓縮技術的設備向系統的使用者提供顯示近處或遠處可觀察的圖像并進行同步通話的功能。
（7）有線電視系統，可接收加密的衛星電視節目以及加密的數據信息。
（8）計算機通信網絡系統，由網絡結構、網絡硬件、網絡協議和網絡操作系統、網絡安全等部分組成。
2.3 辦公自動化系統
OAS分為辦公設備自動化系統和物業管理系統。辦公設備自動化系統要具有數據處理、文字處理、郵件處理、文檔資料處理、編輯排版、電子報表和輔助決策等功能。對具有通信功能的多機事務處理型辦公系統，應能擔負起電視會議、聯機檢索和圖形，圖像，聲音等處理任務。物業管理系統不但包括原傳統物業管理的內容，即日常管理、清潔綠化、安全保衛、設備運行和維護，也增加了新的管理內容。
2.4 結構化綜合布線系統
SCS又稱綜合布線系統（Premises Distribution System簡稱PDS），它是建筑物或建筑群內部之間的傳輸網絡。它把建筑物內部的語音交換、智能數據處理設備及其廣義的數據通信設施相互連接起來，并采用必要的設備同建筑物外部數據網絡或電話局線路相連接。其系統包括所有建筑物與建筑群內部用以交連以上設備的電纜和相關的布線器件。
3 智能建筑的自動控制研究
3.1 家庭智能控制器
（1）功能
通過對室內溫度監測，得到實際溫度與設定溫度比較：當實際溫度低于設定溫度一定值時，在夏季關空調，在冬季開暖氣；當實際溫度高于設定溫度一定值時，在夏季開空調，在冬季關暖氣。溫度控制達到智能小康住宅規定標準：18～28℃。
通過對室內濕度監測，得到實際濕度與設定濕度比較：當實際溫度高于設定溫度一定值時，關加濕器；當實際濕度低于設定濕度一定值時，開加濕器。濕度控制達到智能小康住宅規定標準：30～70 ％。
緊急按鈕報警時，自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。
排風扇按鈕控制排風扇，排風扇運行一段時間自動關閉。
煙感探頭報警時，煤氣閉閥器關閉，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位，此外，通過判斷煙感探頭輸入信號可識別探頭是否有故障。
煤氣泄漏報警時，排風扇啟動，煤氣閉閥器關閉，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。
（2）應用的LONWORKS技術特點
該技術有如下特點：1）開放性：網絡協議開放，對用戶平等；2）通信媒介的多樣性：可采用任何媒介進行通信，如雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜、無線電波、紅外等，并且同一網絡可以有多種通信媒介；3）互操作性：其通信協議Lontalk是符合ISO定義的OSI 模型，任何制造商的產品都可以實現互操作性。
近年來，該技術在國內外的智能建筑領域都得到了應用和發展，其開發工具平臺強大，開發者在短期內就可以完成開發工作；在韓國、日本、澳大利亞、加拿大等國都已經利用該技術完成多項工程；并且，總體來看，該技術適用于中國，而且還在無線擴頻等方面有繼續加強的潛力，能在家庭智能系統上有更大的突破。
1.國內外農業自動化的現狀
1.1 國外農業自動化的現狀
近些年來，國外農業自動化飛速發展，農業機械設計向高速、寬幅、大功率、舒適的方向發展。自動化控制技術在農業機械上的應用已相當普及，一些著名廠商把自動控制、信息處理、全球定位系統和激光、遙感等現代尖端技術、裝備應用于農業機械上。如一種農用激光平地機就是利用激光調平傳感微機處理技術，經一次地面平整作業，即可成形，且能達到寸水不露泥的精度。美國的約翰迪爾公司所生產的水稻聯合收割機就安裝了一套稱為的精密作業系統。該系統能提量或收獲量信息、濕度，待收獲作物總質量等讀數，能精確測量糧食升運器頂部的谷物流量及實時的產量數據，能分別對分離裝置、滾筒轉速。割臺升降，割臺傾斜和停車制動安全等裝置進行快捷實時監測與控制。該機還裝備全球衛星定位系統和示差定位信號，可快速確定出機器所處位置。
隨著現代化科學技術的飛速發展，機器人技術正越來越被世界各國所重視。1994年，美國機器人的年產量為1.648萬臺。日本有機器人生產廠家300多個，生產機器人占世界總擁有量的60%。農業機器人已被廣泛應用到各個領域。
1.2 國內現有的自動控制技術在農業自動化中的應用
由于歷史，觀念和技術等方面的原因，我國傳統農業機械與發達國家相比有很大差距，已遠遠不能適應農業的科技進步。近些年來，自動化的研究逐漸被人們所認識，自動控制在農業上的應用越來越受到重視。例如，把計算機技術、微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術結合起來，應用于傳統農業機械，極大地促進了產品性能的提高。我國農業部門總結了一些地區的農業自動化先進經驗（如臺灣地區的農業生產自動化、漁業生產自動化、畜牧業生產自動化及農產品貿易自動化）的開發與應用情況，同時也汲取了國外一些國家的先進經驗、技術，如日本的四行半喂人聯合收割機是計算機控制的自動化裝置在半喂人聯合收割機中的應用，英國通過對施肥機散播肥料的動力測量來控制肥料的精確使用量。這些技術和方法是我國農業機械的自動化裝置得到了補充和新的發展。從而形成了一系列適合我國農業特點的自動化控制技術。
已有的農業機械及裝置的部分自動化控制自動化技術提高了已有農業機械及裝置的作業性能和操作性能。浙江省把自動化技術應用于茶葉機械上，成功研制出6CRK-55型可編程控制加壓茶葉揉捻機，它利用計算機控制電功加壓機構，能根據茶葉的具體情況編制最佳揉捻程序實現揉捻過程的自動控制，是機電一體化技術在茶葉機械上的首次成功應用。
微灌自動控制技術灌溉管理自動化是發展高效農業的重要手段，高效農業和精細農業要求必須實現水資源的高效利用。采用遙感遙測等新技術監測土壤墑性和作物生長情況，對灌溉用水進行動態監測預報，實現灌溉用水管理的自動化和動態管理。在微灌技術領域，我國先后研制和改進了等流量滴灌設備、微噴灌設備、微灌帶。孔口滴頭、壓力補償式滴頭，折射式和旋轉式微噴頭、過濾器和進排氣閥等設備，總結出了一套基本適合我國國情的微灌設計參數和計算方法，建立了一批新的試驗示范基地。在一些地區實現了自動化灌溉系統，可以長時間地自動啟閉水泵和自動按一定的輪灌順序進行灌溉。
自動控制技術在精準農業中的應用精準農業是在傳統農業與農機裝備技術上，運用高新技術進行農業生產管理。精準農業較傳統農業其先進之處主要是應用全球定位系統（GPS）、地理信息技術、計算機控制技術，專家與決策知識系統，實現農業生產的定位、定量、定時，做到精耕細作和由于農業水土管理區管理點較為分散，用傳統方法進行數據采集和信息傳輸精度差、速度慢。把電子技術、微電子技術和通信技術緊密結合起來，采用現代方法進行自動化監控和管理非常必要，如在渠系、灌水、泵站等方面實現自動化監控與管理。農業自動化向智能化方向發展，進一步發展精準農業重點發展節水、節肥精準農業技術體系的自動化控制，實施精準灌慨、精準施肥，提高水資源和化肥資源的利用率。精細設施農業主要發展以溫室為主的自動控制系統智能化研究，從而現降低成本、提高作物產量、提高農產品品質。計算機視覺技術在我國農業生產和農業現代化方面已開始應用，但在設施農業，虛擬農業中的應用尚處于起步階段，應進一步加強。加快該領域的研究與應用。
2.結論
關鍵詞：自動控制 逆變電源 逆變控制
中圖分類號：TM464 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0105-01
隨著生態環境日益惡化，世界各國都努力尋找無污染并且可以持續利用的能源，不斷開發新能源以遏制環境污染的加劇。太陽能作為新型的清潔能源尤其受到人們的重視，在太陽能利用中，一般家用太陽能照明設備或者大型的太陽能廠，都需要將直流電源交流電，因此光伏逆變電源的轉化效率和對電網的安全由為重要。在光伏逆變電源中電能的轉換分為三種：光熱轉換、光電轉換、光化學轉換；光伏逆變就屬于其中的一個。光伏逆變電源的最終目的就是能夠通過防腐電源將太陽能輻射轉化為電能，能夠對其操控和儲能，光伏逆變電源中最重要的部分就是直交轉換裝置，光伏逆變電源在通信、農村和邊緣地區照明等方面都有廣泛的應用。自動化技術在光伏逆變電源的制造、逆變電源的控制、理論應用等方面都取得了長足的發展，本文從以上幾個方面闡述自動控制技術在光伏逆變電源中的應用進行比較系統的闡述。
1 逆變電源中的自動控制技術
光伏逆變電源必須具有較高的效率和安全的可靠性，由于太陽光度的大小會隨著太陽角度的變化、天氣狀況的變化而變化，產生的電能大小也會隨之發生變化，并且隨著電源電池的老化輸出終端電壓也會發生波動，因此光伏電源處理的電壓能力必須具有較寬的適應范圍。在這個不斷變化和外來影響的情況下需要采用自動控制技術對整個電流、電壓實時監測和調整，使得輸出的電壓能夠保證在需求范圍內。例如大型的太陽能發電廠發需要實現光伏電源的并網逆變，即將發出的直流電源轉化為可以入電網的交流電，電網的運行必須具有安全性和可靠性，由于太陽能輸出的不穩定性可能會對整個電網的穩定運行帶來致命的沖擊，因此我們可以在逆變電源中加裝單片機等自動控制方法對電源的整個狀態進行監控和調整，達到并網的目的。隨著電力電子和自動控制技術的快速發展，光伏逆變電源制造朝著智能化、全數字化、網絡化的方向發展，光伏逆變電源的自動控制策略能夠實現各種控制功能，不需要變更硬件的電路，只需要修改單片機等相應的軟件參數即可，這大大縮短了研發的周期，而且可以應用一些新型的復雜的應用策略，這給光伏逆變電源進一步發展提供了基礎，并最終保證可靠性高的大規模光伏逆變電源并聯運行。
2 對光伏逆變電源的控制應用
對逆變電源的控制應用是指在已經制造的光伏逆變電源的基礎上，應用自動控制技術對光伏逆變進行自動控制操作。隨著光伏逆變電源的功能的衰退或者其他原因導致光伏電源本身的控制系統不能很好進行自動控制操作，或者需要對原有的光伏逆變電源進行管理升級，因此就需要在已經運行的光伏逆變電源進行自動化改造或升級，特別大型的太陽能發電廠對的光伏電源的自動化控制更為重要。目前工業控制計算機技術在光伏逆變電源中的應用研究已經被重視，將工業控制的自動化技術引入光伏逆變電源的控制能夠對光伏逆變電池進行最大功率點跟蹤和控制，是光伏逆變電池能夠最大功率的的將太陽能轉化為電能。因此采用工業控制計算機技術能夠很好的使用光伏逆變并網控制的需要。在光伏逆變電源控制中控制監測系統也充分應用可自動控制技術，監測系統通過工控計算機系統、環境數據監測和相關的數據軟件，能夠采集并記錄相關運行數據，如電性能參數，設備狀況和太陽輻射氣象資料等，在執行操作中可以進行太陽能光伏逆變電源方陣的輸出和跟蹤控制。工控計算機還能對光伏逆變電源的故障進行自我保護，記錄和保存故障信息發出故障報警信號，還可以實現遠程監控功能。
3 自動控制理論在光伏逆變電源中的應用
對于自動控制理論在光伏逆變電源中應用，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模集成微電子技術的發展，專用的波形產生芯片和智能芯片逐步取代了小規模的元器件，這種方法有利于對波形的參數修改和完善，由此產生一系列的逆變控制方法，其中SPWM技術被廣泛的運用。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，同時能夠延長蓄電池的壽命，在信號處理的算法解決中采用相關的拓補結構，系統效率得以提高，滿足電網的要求。其次模糊控制理論在光伏逆變電源中的應用，在光伏逆變電源并網中采用模糊控制理論，能夠將參考電流和誤差電流作為系統的參考控制量，運用較少的模糊控制參數，減少模糊判斷的時間，具備更好是使用性能達到最佳的控制效果。再次是模數控制理論的應用，這種理論是采用模擬電路和數字電路混合的來實現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和數模轉換芯片，并應用電路給定電路結構，在大范圍內對逆變電源進行細致的調解。這樣有利于逆變電源并網的穩定運行，利用功能簡單的單片機結合數模控制的方法構成數模控制系統，能夠達到并網逆變的控制要求。最后是復合控制理論在光伏逆變電源中的應用。復合控制的方案就是把作用于系統外的動力學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模原理的控制策略。在控制思想方面主要是給定一個周期的輸出，并且波形發生變化在下一個周期產生影響，控制器通過給定相應的指令對反饋的信號進行修訂和校正，并將此信號加載到原來的控制信號上同時對下一個信號進行畸變校正。當輸入信號是零，復合控制還能夠不斷的對輸出信號進行累加，保持輸入波形的穩定。
參考文獻
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關鍵詞：自動控制、水處理、PLC、DCS
中圖分類號：TK223.5 文獻標識碼：A
一、前言
隨著人口的增加，經濟的發展以及工業步伐的加快，我國城市污水的排放量也同趨增長，導致水體污染嚴重。然而，污水處理是一門涉及化學、物理、生物等多門科學的綜合性技術，其工藝機理復雜，操作要求十分嚴格，實現起來難度較高。如果只憑現場人員手動操作，往往操作繁瑣，勞動強度大，處理效果差。加之我國水污染控制水平較低，尤其是工業廢水的污染控制，投入不足，給環境帶來了嚴重的威脅。因此為了改變我困污水處理控制技術的這種落后現狀，進行污水處理自動控制系統的研究與開發，具有非常現實的意義。
二、自動控制技術發展介紹
自動控制技術，在人類控制自然界提高勞動生產率的過程中起了重要作用。在現代工業生產中，自動控制技術是保證工業生產高質、高效、安全、連續運行的重要手段。隨著現代科學技術的迅猛發展，自動控制技術也日新月異。自動控制理論和應用技術在工業生產中的應用大致經歷了三個發展階段。
第一階段是40年代到50年代，采用傳遞函數進行數學描述，以根軌跡法和頻率法作為分析和綜合系統的基本方法，很大程度上依靠人工和經驗進行系統分析和綜合，設計過程中，一般將復雜的過程人為分解為若干簡單過程，最終實現單回路控制，如就地式液位控制器等，自動控制水平處于較低級階段。
第二階段是60年代，是第二階段現代控制理論產生，并在某些尖端領域取得成功。現代控制理論以狀態空間分析方法為基礎，包括以最小二乘法為基礎的系統辨識、以極大值原理和動態規劃為主要方法的最優控制和以卡爾曼濾波理論為核心的最佳估計三部分內容，現代控制理論對控制系統進行綜合和分析時，深入提示系統內在規律性，從局部簡單控制進入一定意義下的全局最優控制。
第三個階段是70年代，計算機控制系統出現，自動控制理論及其應用技術的發展進入新時期。出現了集計算機技術、控制技術、通訊技術和圖形顯示技術于一體的集散控制系統(DCS)。應用集散控制系統代替常規儀表控制實現生產過程中運行參數的在線檢側，實施診斷與報普，顯示設備在運行中存在的故障，分析參數的變化趨勢，及時發現和預報異常運行情況，并記錄運行的狀態和過程，使操作人員直觀、方便地管理生產的全過程。DCS系統一般由控制管理計算機(上位機)、過程控制計算機(下位機)和上下位機之間的數據通訊系統組成。
(1)上位機完成與操作人員進行信息交互，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的界面。根據用戶的需要，可以按生產過程分段設置若干個基本操作站。
(2)下位機是控制系統的核心、系統中的控制和全部數據采集、處理等均在控制器承擔。現多采用各種智能數字調節器或可編程控制器(PLC)。
(3)DCS系統中，一般采用局部網絡通信，大多屬于按各制造廠自身的通信協議工作。
現場總線控制系統(FCS)運用數字通信、計算機、自動控制、網絡、智能儀表等先進技術，突破傳統“點對點"模擬信號控制的局限性，具有全分散、開放性、全數字化、智能、雙向、互聯、多變量、多接點、多分支等特點。
三、國外水處理自動控制技術發展現狀
環境保護己經成為我國的基本國策之一。我國環境保護理論、工藝等研究和應用雖然起步較晚，但技術水平與國外差距并不太大，差距較大的還是環保單元設備和自動控制系統。
國外發達國家由于經濟發展較早，水資源不足，污染問題也較早得到重視。現在一些發達國家經過數十年的努力，城市污水處理率達到80％一90％，城市污染大大緩解，水質明顯改善，隨著城市污水處理廠的大規模興建，污水處理工藝的不斷完善，國外污水處理廠控制水平也迅速提高。特別是計算機和網絡技術的飛速發展使得污水處理廠的監控水平也發生了本質變化。在國外，廣泛采用DCS或PLC及現場總線等先進自動控制技術，有較高的自動化水平和技術含量。
在歐美國家的一些城市污水處理廠中現代化自動控制系統使用日益普遍甚至實現全自動化無人值守控制模式。如美國愛阿華水廠，在七十年代初開始研究微機自動控制水廠投加藥劑，此外蘇聯莫斯科水廠日本東京朝霞水廠等也先后采用計算機自動控制水廠工藝取得較理想效果。現在許多美國大中型水廠均由一套集散型的自動控制系統進行控制。
四、國外污水處理廠監控系統的特點
目前國外污水處理廠監控系統普遍具有以下特點：
4.1采用分布式計算機監控系統，根據廠區分布情況分設數個分控站，設置中央控制室，操作人員通過控制和通訊網絡管理處理，實現處理現場無人值守。
4.2監控系統采用冗余化設計，各分控站有獨立工作能力，提高了系統的安全性和可靠性。
4.3處理過程不同程度采用智能化控制，可以根據水源變化自動對工藝過程進行調整。
4.4大量采用先進的在線式水質分析儀表和智能化儀表，可提供高精度的檢測和準確的控制數據。
五、國內污水處理廠監控系統的特點
我國污水處理廠自動化、信息化管理水平相對偏低，大都是依靠手工操作，通過復雜的電控柜監測和控制設備運行，工藝的運行狀況直觀性很差，對運行人員的經驗依賴性較大。
但是隨著自動化控制技術在國內的飛速發展，許多污水處理廠采用了PLC進行控制，也取得了較好的效果，現場總線也漸漸在這一行業中得到應用。
目前，國內污水處理的控制水平基本分為三大級別。
第一，手動操作：采用常規分散檢側儀對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)、化學需氧量(COD)、污泥濃度(MLVSS)等性能指標進行離線或在線采集，根據數據得出控制要求，然后根據測量結果去調整設備狀態，如閥門的開閉與開度、電機的啟停等。這種控制方式由于投資少，主要在一些小型污水處理廠應用。
第二，半自動控制：通過數據采集器等手段采集局部過程量輸入控制室，一般在控制室設有工藝模擬顯示屏或上位機，在模擬屏或上位機上顯示液位、流量、溫度、濁度、p}I值、溶解氧(DO)、生化需氧量(BOD)、化學需氧量(COD)，污泥濃度(MLVSS)等性能指標，和電機、閥門的運行狀態，對處理過程進行監控。操作員可以通過模擬屏或上位機遙控部分設備的啟停，而其余的設備控制就需要現場操作員控制。
第三，全自動控制：采用計算機控制技術與多層次的網絡結構對污水處理的全過程工序進行無人值守的全自動控制。處理過程控制中各種信號通過相應的變送器送到下位機，一般下位機采用可靠的PLC作為控制單元，運行先進的控制算法，實現現場設備的實時控制。作為上位機的工控機(IPC)采用TCP／IP協議和標準數據庫，掛在以太網上，實現信息的集成管理和遠程控制。上、下位機之間通過網絡傳輸采集參數和遠程控制參數。這種方式是自控技術的發展方向，國內外的大型污水處理廠都在使用。
六、結束語
污水處理的社會意義巨大，應用計算機控制技術實現污水處理工藝的全自動控制，提高污水處理的技術管理水平，合理使用和配置處理設施設備，具有非常現實的意義。
參考文獻：
【1】胡政 現場總線及其網絡集成艦船科學技術 第25卷 第5期
關鍵詞：精準農業；變量施肥；決策系統；變量控制
中圖分類號：F147.2 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20151232011
引言
施肥獲取高產是當代農民的一個共識，傳統施肥易造成局部平均，由于土壤肥力千差萬別，平均施肥易造成不足或過量，不但不能增加產量，反而會造成資源利用不合理、污染環境。長此以往，過量的化肥引起土壤有機質缺失、破壞生態環境及農產品品質下降等問題。西方發達國家針對以上問題，對農業現狀進行分析，將施肥方式改由定量投入轉為變量投入。從而活化了土壤，節約了資源，修復了環境，提高了品質。變量施肥自動控制技術是實現精準施肥的橋梁，是集農田信息采集、分析決策等技術和農業工程裝備技術的優化組合[1]。本文在前人的基礎上，概述變量施肥自動控制的概念、發展現狀及其技術理論體系，立足當下，展望未來。
1 變量施肥及自動控制技術
1.1 概念
所謂變量施肥，就是以不同的空間單元為基準，根據產量數據和其他多層數據（土壤特性、病蟲草害、氣候等信息）的疊加分析為依據，建立作物生長模型、作物專家系統，以高產、優產、環保為目的，因地適宜的為作物全面平衡施肥[2]。
1.2 自動控制技術體系
變量施肥自動控制有2種形式，實時控制施肥，根據監測土壤的實時傳感器信息，控制并調整肥料的投入數量，或根據實時監測的作物光譜信息分析調節施肥量；處方信息控制施肥，依據決策分析后的電子地圖提供處方信息，對大田中肥料的撒施量進行定位調控，這是目前國內外研究最廣的方式。處方信息控制施肥是依據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信息，分析后控制相應執行機構進行變量作業[3]。如圖1所示
2 國內外研究現狀
2.1 國外研究現狀
美國大型變量施肥的典型代表是John Deere公司的播種施肥車，拖拉機機頭安有AgGPS132接收機、尾翼安有無數個電控無級變速器，工作翼展達25m，駕駛室內有各種儀器，可以通過屏幕監控施肥處方圖及施肥機行走路線[4]。
日本研制出適用水稻的施肥系統。該系統小巧輕便，該機自帶GPS，駕駛室內有監視器，可以查詢作業處方圖，基于GIS信息，機具前進速度，通過監視器查詢儲存在地圖中相應的處方來控制排肥 [2]。
德國AMAZONE公司基于植物葉片反射原理，利用高光譜氮營養診斷，研制出了一款變量施肥機，通過安裝在拖拉機頭部的高光譜測量儀，實時測得作物冠層的NDVI值，通過作物追肥模型計算出氮素的追肥量，經中央處理器處理成數字脈沖信號，通過執行機構實現精準變量施肥[4]。
俄羅斯全俄農機化研究所研制的變量施肥機，利用電磁鐵和共振片原理，通過控制安裝在施肥口電磁鐵的電磁頻率，產生不同的震動，來控制施肥口的開啟和閉合，施肥量從而得到自動控制[2]。
2.2 國內研究現狀
近年來，變量施肥技術在國內興起一股學習潮流，高校和科研院率先取得一些成果。汪懋華作為學科領軍人，較早地進行了該方面的研究。
國家農業工程研究中心在田間進行了小麥精準施肥；選取2個完全不同處理的地塊，拖拉機上裝有AgGPS170，執行機構選用電控液壓馬達，于2003年研制出了《精準變量懸耕施肥機》，并獲得發明專利[3]。
吉林大學張書慧等制造了由GPS，單片機、施肥決策卡及播種施肥機等4部分組成的系統，該系統以AT89C52為中心，拖拉機速度不同，施肥量不同，施肥量可以讀取決策卡獲得。單片機依據決策卡及拖拉機速度，輸出不同信號給排肥軸，從而變化出不同的排肥量。
黑龍江八一農墾大學 [4]基于PID算法，利用差分GPS定位、GIS確定不同單元的施肥量，結合農、機、電3種優勢，加入PID算，實現了三者一體化。黑龍江友誼農場引進美國CASE公司先進設備，示范D-GPS糾偏差分站，區域自主進行，取得了一定的成功。
河北農業大學邵利敏、王秀[5]等基于PLC原理，實現了變量施肥控制系統的設計與試驗，采用無損光電檢查技術，通過歸一化植被差異指數測量儀實時獲取歸一化植被差異指數，依據該值的大小，傳送給中央處理器，處理器依據模糊控制算法，結合施肥機具行進速度，輸出PWM信號給電磁閥，控制施肥口不同的施肥量。
張睿等于2012年設計了一種變量施肥拋撒機，其原理基于配方圖，變量效果較好，均勻性強，在拖拉機速度較慢時，誤差較小[6]。
郎春玲等于2013年主要研究深施型液態施肥機，調節誤差極低，精度平均可達 98%，該系統設計合理，使用極其方便[6]。
3 機械及控制技術存在的問題
由于我國變量施肥技術處于起步階段，沒有被大范圍使用。針對不同農作物，沒有對應的裝備。現如今存在如下問題：
實時控制施肥處于研究階段，瓶頸在于傳感器的研發與電子技術的應用。遙感技術成本高，不利于推廣。
機械部件存在許多問題，機械設備不先進，或操作不友好，需要自主研發更本土化的設備。
自動變量施肥變量比較單一，需要向多變量或自動施肥的方向發展。
專家決策分析系統更新速率慢，需求數據多且不易測得，模擬的結果與實際存在較大誤差。
變量農機具較發達國家起步晚，差距巨大。常用儀器接口不兼容，沒有統一標準，不能共享數據，人工維護成本高。
4 應用展望
變量施肥作為一種新興的技術，在國外發達國家已初具規模，但在當代中國，尚處于試驗階段，應該深入研究，大力推廣，尤其是系統集成和應用。研究出基于微機控制的精量施肥控制系統、供肥系統和分肥限量系統；快速研發出功能健全的施肥控制系統；能準確快速地檢測農田養分含量是我們的當務要事。同時研發施肥設備，降低生產成本，方便易用，并且能為農民所掌握，且最終能大面積得到推廣。一定要學習借鑒國外的先進經驗，結合我國土壤墑情，加強跨區域、品種的聯合作業機的研究力度。從而實現資源更好的有效、高效利用，實現農業的健康持續發展。
參考文獻
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