控制新技术论文范文第1篇
摘 要:随着计算机硬件的快速发展和信息技术的不断提高,计算机研究动画三维的技术越来越先进,虚拟人行走和运动控制技术也在不断的发展,由于虚拟人技术的日益成熟,虚拟人建模技术已经在游戏训练等领域广泛应用,本文首先对虚拟人行走建模做了介绍和过程分析,然后介绍了虚拟人运动控制的主要方法,最后根据虚拟人行建模的现状分析了虚拟人行走建模与运动控制的发展趋势。
关键词:虚拟人 行走模型 运动控制
虚拟人是人在计算机上生成空间中几何特性与行为特性的逼真表示。在虚拟环境中,我们利用虚拟人来模仿真人的各种行为,尤其是人类最普遍的正常行走运动,而且能模拟军事的运用训练和医学的仿真实验中,还能设计产品增加产品的真实性。
1 虚拟人行走模型
1.1 虚拟人行走模型的建立
虚拟人是由计算机合成的真实的人,人体是个复杂的机构,如果要建模生成一个三维立体的人体模型就要对真人身体的头、四肢、躯干、皮肤肌肉等部位进行严格的分析,还包括人体上百个关节和细密器官的分析,建立一个运动模型,人体中肢体与肢体之间是相关联系的,可以将人体的关节看成几个点,各个骨骼之间形成一条一条的链条,根据关节之间不同的旋转和身体部位安置的角度让身体的各个部分相互融洽连接。
1.2 虚拟人行走过程
人体行走的过程看似简单但是相对与虚拟过程就比较复杂,人在行走时每条腿会经历承受期和摆动期,腿的承受期主要分为脚后跟着地到脚尖接触到地面,行走周期是相对循环的,很多步子聚集到一起构成人体进行路线行走的平移,还要对支撑脚与地面之间进行准确的碰撞测试,由于两条腿的来回摆动,以两步为周期平移一步,以此循环也就形成了两条腿的摆动过程,进一步地实现了在水平地面上的连续行走。
2 虚拟人的运动控制技术
2.1 运动控制的关键帧方法
关键帧技术来源与动画片的制作方法,最初关键帧技术只是通过编入帧与帧之间的卡通的形状,在动画片中,所有的影像画面都通过设计关键帧中位置角度的一些参数问题来设计,关键帧技术根据人体的运动和活动状态将人体的动作分解成一系列的动作,每个动作对应相应的帧,但是电脑技术有时不会考虑人体的物理等一些特殊特性,所以会存在不恰当的插入导致虚拟人的不合理的动作,所以通常采用双值插入的方法来有效解决关键帧出现运动轨迹错误的现象,通过设定动作和运动速度的插值参数,让速度来控制动作形成流畅的轨迹。
2.2 运动捕捉技术
随着技术的进一步成熟,运动捕捉技术有着非常广泛的应用领域。运动捕捉方法是指通过记录三维空间中的人体运动轨迹,并将运动轨迹转化为运动数据,对这些数据合成编辑以此合成虚拟人运动的过程。用于动画设计的运动捕捉技术通过一种光学设置将演员的表演姿势头部运动以及表情投射在计算机上,通过调整数据再加入真实的情感来完成制作。运动捕捉技术最大的优点在于能有效的捕捉真人的运动数据,数据传输能将运动数据从捕捉设备准确迅速地传送到主机系统再生成很多高难度的动作,因而虚拟人的运动能和真人运动十分相似,模仿度逼真度超高。但运动捕捉技术同样存在设备昂贵虚拟人本身的条件制约等一些缺陷,动力学控制虚拟人的运动体现了人体运动的真实性,但运动性太强。还可能因为冗杂的或者错误的数据和设备本身的干扰造成虚拟人身上跟踪器的移位反而导致画面运动的失真。但是运动捕捉技术仍然因能自动捕捉到人体运动的各个细节广泛运用在各领域。
2.3 物理的仿真技术
物理的仿真技术利用生物学动力学等物理定律完成运动,从而弥补了关键帧技术的不足之处,一般有半物理仿真技术和全物理仿真技术,半物理仿真技术的逼真度较高,主要重视人机之间的关系,全物理仿真采用物理模型的仿真,主要通过对实物的模拟完成仿真。我们通常应用人体关节的基本动力学和动力学模型,通过分析物理规律计算运动的过程,来完成动态的仿真,使得创作出的虚拟人的运动更加逼真。物理的仿真技术的优点主要是能结合动力学相关物理定律实现关键帧技术无法实现的理想运动控制。优越于其它运动控制技术的优点主要表现在:首先,利用基于物理的仿真技术可以生成用关键帧技术无法实现的完全符合物理特性的理想的运动,人机之间的更多的交流使得捕捉到的技术更加精确。
3 虚拟运动的进一步发展
3.1 虚拟人运动控制的研究现状
近几年,国内外研究虚拟人运动控制的团体日渐壮大,国外相关团队对虚拟人的运动行走运动控制技术和捕捉进行了透彻研究,还有团队研究虚拟人面部的表情头发衣服进行了动画研究,实现了运动的仿真。国内的研究机构致力研究虚拟人运动的实时控制,通过对虚拟人身体部位的相关约束实现了虚拟人步行跑步等运动方式的拓展。
3.2 虚拟人的广泛应用
虚拟人广泛应用在国防航天和医学等人类活动领域,应用虚拟人可以制作出符合中国人航天服的数据,在汽车防撞的实验中也可以运用虚拟人检测防撞强度质量,在医学领域,虚拟人可以有效的帮助医生观察人体组织,提高医学效率。例如美国公司开发了Jack的虚拟人行走,能实现人体模型的建立和行走的仿真控制,通过关键帧动画方法,用户可以自己实现虚拟人姿态的调节,拓展了虚拟人行走的仿真功能。Jack虚拟人除了能直立行走还能跑跳弯腰低头行走,还能进行攀登跳跃等高难度的动作。本文对目前虚拟人几何模型建市的几种常用方法进行了阐述,并对它们的优缺点进行了对比分析,同时对走步、跑步等几种典型的運动的控制方法进行了概述和对比研究。总而言之,随着科学技术的发展,虚拟人运动控制技术逐渐成为虚拟现实技术的关键,已经日益广泛的渗透到人们的日常生活中,因而受到人们的关注和重视。我们应当继续对虚拟人行走建模进行深究,通过多种技术的相融合解决运动控制的各方面问题满足虚拟技术的需要和快速发展。
4 我们的工作
通过对虚拟人行走建模及运动控制的研究,我们建立了自主虚拟人智能行为的通用框架,包括两个模块,模块一主要解决虚拟人骨架建模方法,虚拟人运动建模方法,骨骼蒙皮方法,模块二重点解决了虚拟人运动控制问题,包括参数化关键帧方法,逆向动力学ik求解,基于运动融合技术的运动切换。该框架实现了一种生成真实感智能行为反应动画的方法,具有较好的真实感。在实时虚拟环境中进行的仿真实验结果表明作者提出的通用框架可有效进行自主虚拟人建模,为实时交互虚拟环境创建具有高度自主性、环境感知能力智能行为决策与运动控制能力的真实感虚拟人。
参考文献
[1] 卢晓军,李焱,贺汉根.维修仿真中虚拟人动作数据库的研究与实现[J].计算机仿真,2006(1).
[2] 张金钊,张金锐.虚拟人行走运动算法分析与实现[A].第二届立体图象技术及其应用(国际)研讨会论文集[C].2007,350～352.
控制新技术论文范文第2篇
【关键词】四轮转向;电控单元;电控电动式;传感器
1.前言
随着现代道路交通系统和现代汽车技术的发展，人们对汽车的转向操纵性能和行驶稳定性的要求日益提高。作为改善汽车操纵性能最有效的一种主动底盘控制技术——四轮转向技术。于二十世纪80年代中期开始在汽车上得到应用，并伴随着现代汽车工业的发展而不断发展。汽车的四轮转向(Four-wheel steering-4WS)是指汽车在转向时.后轮可相对于车身主动转向，使汽车的四个车轮都能起转向作用。以改善汽车的转向机动性、操纵稳定性和行驶安全性。
随着对4WS这一领域研究的不断进展，出现了多种不同结构形式、不同控制方案的实用4WS系统。按照控制和驱动后轮转向机构的方式不同，4WS系统可分为机械式、液压式、电控机械式、电控液压式和电控电动式等几种类型。本文介绍的是电控电动式4WS系统。
2.电控电动式4WS系统的发展概况
从20世纪初，日本政府颁发第1个关于四轮转向的专利证书开始，对于汽车四轮转向技术的研究一直伴随着汽车工业的发展而进行着。1985年，日本的NISSAN在客车上应用了世界上第1例实用的4WS系统，开始了现代4WS系统的研究与开发。在技术相对成熟的4WS汽车中，大多数采用电控液压式4WS系统，主要用于前轮采用液压动力转向的4WS汽车中，这种4WS系统具有工作压力大、工作平稳可靠等优点。但由于液压动力系统在结构、系统布置、密封性、能耗、效率等方面的不足，尤其是在转向过程中存在着响应滞后的固有缺陷，使得电控液压式4WS系统在适应现代4WS汽车的转向灵敏性、准确性方面受到了束缚，不能满足汽车高速行驶稳定性的要求。1988年3月，日本铃木公司开发出电控电动式助力转向系统(EPS)，首次装备在CERVO车上，有效地克服了液压动力转向系统的缺点。在EPS技术的基础上，电控电动式4WS系统应运而生。1992年，在日本本田序曲的汽车上采用了电控电动式4WS系统。1993年，在日产全新的LAUREL车系上也开始采用电控电动式的4WS系统。电控电动式4WS系统结构简单、布置容易、控制效果好。随着电子技术的飞速发展，计算机技术在汽车中的广泛应用，电控电动式4WS将是4WS汽车的发展趋势。
3.电控四轮转向系统的基本组成和工作原理
3.1 电控四轮转向系统的基本组成
电控电动式4WS系统是指采用电子控制、电机助力的4WS系统，前、后轮转向系统之间没有任何机械连接、油管连接装置，结构上相互独立。如图1所示.
典型电控电动式4WS系统主要由前轮转向机构、传感器、电控单元(ECU)、步进电动机.减速器和后轮转向机构等组成。本文介绍的电控电动式4WS系统前轮仍采用传统的转向系统，后轮采用电子控制、电机驱动的转向系统。
3.2 电控四轮转向系统的工作原理
转向时，传感器将前轮转向的信号和汽车运动的信号送入ECU，ECU进行分析计算，向步进电动机输出驱动信号，步进电动机动作，通过后轮转向机构控制驱动后轮偏转。同时ECU进行实时监视汽车状况，计算目标转向角与后轮实际转向角之间的差值，来实时调整后轮的转角。这样可以根据汽车的实际运动状态，实现汽车的四轮转向。
系统可设有两种转向模式，既可进入4WS状态，也可保持传统的2WS状态，驾驶员可通过驾驶室内的转向模式开关进行选择。当4WS汽车在行驶过程中电子控制系统出现故障时，后轮自动回到中间位置，汽车自动进入前轮转向状态，保证汽车像普通前轮转向汽车一样安全地行驶。同时仪表板上的4WS指示灯亮，警告驾驶员，故障情况被存储在ECU中，以便于维修时检码。
上述的电控电动式4WS系统后轮转向装置属车速感应型，其工作特点是后轮偏转的方向和转角大小主要受车速高低的控制，同时也响应前轮转角、横摆角速度的变化。ECU根据设定的控制策略，通过程序控制，实现汽车的四轮转向。在低速行驶或者方向盘转角较大时，前、后轮实现逆相位转向，且后轮偏转角度随前轮转角增大而在一定范围内增大。这种转向方式可改善汽车低速时的操纵轻便性，减小汽车的转弯半径，提高汽车的机动灵活性。在中、高速行驶或方向盘转角较小时，前、后轮实现同相位转向。使汽车车身的横摆角速度大大减小，可减小汽车车身发生动态侧偏的倾向，提高汽车高速行驶的操纵稳定性。
4.4WS系统电控部分的组成
4.1 传感器
传感器的功用是检测汽车转向时的有关运动物理量，并转换成电信号，输入到ECU中，供ECU进行分析计算。
4.1.1 前、后轮转角传感器
前、后轮转角传感器分别安装在前、后轮转向机构靠近车轮的一侧，采用非接触型霍尔元件传感器，用来检测前、后车轮的瞬时偏转角。
4.1.2 车速传感器
车速传感器安装在车速里程表的转子附近，采用光电式车速传感器，将汽车前进速度检测出来，以脉冲信号的形式输出，送入四轮转向系统ECU，同时将电信号输入到自动变速器ECU。
4.1.3 车身横摆角速度传感器
车身横摆角速度传感器安装在汽车质心处的车身上，采用压电射流角速度传感器，检测汽车转向行驶时的车身横摆角速度，以电信号的形式输入ECU，ECU输出控制信号，实时控制汽车的转向运动，保证汽车转向行驶时的动态稳定性。
4.2 电控单元(ECU)
ECU是4WS系统的核心，其功用是根据制定的控制方案，按照编制的程序对各种传感器输入信号进行分析、计算、处理，输出一定的控制信号指令，驱动步进电动机动作。其电控单元的控制框图如2图所示，4WS系统ECU主要由输入信号调理电路、微处理器、输出信号处理电路、电源电路等硬件部分和控制程序、软件平台等软件部分组成。为保证控制系统可靠地工作，电控单元还必须采取有效的抗干扰措施和故障自诊断处理措施。
4.3 步进电动机
电动机采用步进电动机，其功用是根据ECU的指令输出适宜的转矩和转角，驱动后轮转向机构，控制后轮的转向，是后轮转向系统中的驱动执行元件。步进电动机是一种数字控制电动机，将数字式电脉冲信号转换成角位移，控制性能好，非常适合于单片机控制。采用步进电动机的主要优点是：步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比，随动性好，可与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统;动态响应快，易于实现起停、正反转及变速;具有自锁和保持转矩能力;结构简单，坚固耐用，抗干扰能力强。
4.4 减速机构
减速机构的功用是降低步进电动机转速，增大步进电动机传递给转向传动机构的转矩，常采用蜗轮蜗杆机构或行星齿轮机构。
4.5 后轮转向传动机构
不同的车型，后轮转向传动机构的结构形式也不一样，可采用传统的转向机构形式，也可根据汽车后悬结构和行驶转向要求，设计特定结构形式的后轮转向机构。
5.电控电动式4WS系统的特点分析
5.1 电控电动式4WS与普通2WS系统对比分析
电控电动式4WS汽车与普通的2WS汽车相比，电控电动式4WS汽车具有如下特点：
(1)转向操作的响应加快，准确性高。
(2)转向操作的轻便性和行驶稳定性提高。低速时，转弯半径小，转向操作的机动灵活性提高(如图3所示)。
(3)超车时，变换车道更容易，减小了汽车产生摆尾和侧滑的可能性。抗侧向干扰的稳定性效果好。
5.2 电控电动式4WS与电控液压式4WS系统对比分析
电控电动式4WS系统与电控液压式4WS系统相比，也具有显著的优势：
①采用步进电动机作为后轮转向系统的驱动执行元件，动态响应快，改善了瞬态转向灵敏度，有效地降低了电控液压式转向系统的转向滞后特性。
②步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比，在转动过程中，无累积误差，随动性好，转向控制精度高，回正性好。
③系统刚性大，有较高的惯性力矩，抗外界干扰的能力强。结构紧凑，体积小，质量轻，装配布置方便。
④步进电动机由蓄电池供电，发动机动力消耗。没有液压系统装置，系统的调整和检测方便，装配自动化程度高，能缩短系统产品的生产和开发周期。
6.电控电动式4WS系统的技术展望
目前在成型的4WS汽车中主要采用电控液压式4WS系统。虽然电控电动式4WS系统发展较晚，相应的技术还不够成熟，存在动力小、ECU复杂、成本高等不足之处，但随着现代电子技术、电机技术的飞速发展和应用，电控电动式4WS系统在技术上将不断完善，在转向控制性能、系统布置、节能等方面也将越来越显示其优越性，其应用前景广阔，必将取代电控液压式4WS系统，并成为4WS系统发展的主流。它的发展趋势有以下几点：
(1)针对4WS系统，进一步开发、设计高性能、高精度、高灵敏度的传感器，以便于正确地检测汽车的运动信号。
(2)将先进的控制理论与控制方法应用于4WS控制器的研究中，提高转向控制性能。
(3)改进步进电动机的结构和控制技术，消除步进电动机工作时存在的振荡、失步、振动、噪声等不足。
(4)研究、设计结构合理、布置方便的后轮转向传动机构，实现后轮的正确转向。
(5)进一步简化系统，减小系统结构的体积，控制生产成本。
(6)把4WS技术与其它主动安全技术(如4WD、ABS、ASR、ASC、DYC等)相结合，实现汽车主动底盘技术的综合控制，这是主动控制4WS系统研究的长期目标。
参考文献
[1]余志生.汽车理论[M].机械工业出版社，2002.
[2]郭孔辉，轧浩.四轮转向的控制方法的发展[M].中国机械工程，1998，5.
[3]汪东明，陈南.电控电动式四轮转向系统的研究与发展[M].汽车电器，2004(4)：9-10.
作者简介：桂林(1982—)，女，河南南阳人，河南工业职业技术学院汽车工程系助教，研究方向：汽车工程。
控制新技术论文范文第3篇
[关键词]混凝土；裂缝；温度控制；修补
混凝土在现代工程建设中占有重要地位，它是一种砂石骨料、水泥、水及其它外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题，使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程危害。而在今天，混凝土的裂缝较为普遍。本人认为对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝，因此本文主要对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施作一探讨。
1.温度应力的分析
根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段。
1.1早期
自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。
1.2中期
自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝土的弹性模量变化不大。
1.3晚期
混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。根据温度应力引起的原因可分为两类：
1.3.1自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。
1.3.2约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同怍用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响，具体计算这里就不再细述。
2.混凝土产生裂缝的原因
混凝土中产生裂缝有多种原因，主要表现在：温度和湿度的变化；混凝土的脆性和不均匀性；基础不均匀沉降；结构不合理。
混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有(0.6～1.01×104，长期加荷时的极限位伸变形也只有(1.2～2.0)×10。由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
3.温度的控制和防止裂缝的措施
为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。控制温度的措施如下。
3.1采用改善骨料级配，用于硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量。
3.2拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度。
3.3热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热。
3.4在混凝土中埋设水管，通人冷水降温。
3.5规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度。
3.6施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。改善约束条件的措施是：合理地分缝分块；避免基础过大起伏：合理的安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露。
4.混凝土裂缝的修补方法
随着施工经验的丰富，现在混凝土裂缝修补的方法越来越多：如表面修补法、灌浆嵌缝封堵法、结构加固法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈合法等等，其中灌浆嵌缝封堵法较为常用，它可分为以下几点。
4.1压力注浆法
它适用于宽度为0.2ram～0.3ram的混凝土裂缝修补。修补工序如下：裂缝清理一粘贴注浆咀和封闭裂缝一试漏一配制注浆液一压力注浆一二次注浆一清理表面。
当裂縫数量较多时，先要在要贴的裂缝位置贴上白胶布，再用窄毛刷将封缝用浆沿裂缝回涂刷。使裂缝封闭，大约10分钟后，揭去胶布条，露出小缝，粘贴注浆咀用力包严。固化后周边可能有裂口，必须反复用浆补上，以避免注浆时漏浆。注浆操作一般在粘咀的第二天进行，若气温高半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液，插入注浆咀，用手推动补缝器活塞，使浆液通过注浆咀压入裂缝，当相邻的咀中流出浆液时，就可以拔出衣缝器，堵上铝铆钉。由上往下注浆，水平缝从一端向另一端逐个注浆。为了保证浆液充满，在注浆后约半小时可以对每个注浆咀再次补浆。
4.2涂膜封闭法
它适用于宽度小于0.2ram的微细裂缝的修补，也可用于混凝土外表面的装饰和防水处理，以及防止混凝土保护层的炭化和有害离子对混凝土的腐蚀。工序为：清扫一刮腻子一涂刷底层涂料一涂刷主层涂料一涂罩面层。混凝土表面裂缝、气孔和缺陷先用腻子(混凝土修补胶：粉料二1：1.8～2.0)填充补平，待干后用砂布磨平，再进行底层涂刷(混凝土修补胶：粉料二1：0.7～0.8)，涂料在使用前要通过铁窗纱过滤，除去杂质和团块。主层涂料要涂刷三遍，每遍涂刷都要等上层涂料干后再涂，且两次涂刷方向最好是相互垂直。
4.3开槽填补法
它适用于结构允许开槽而宽度较大但数量不多的裂缝，如墩台或路面混凝土的裂缝。工序为：开槽芦涂刷界面处理浆一压抹聚合物砂浆一养护。
先用凿子和扁铲沿裂缝开槽，槽深和宽约3cm～5cm，呈u型，用刷子在槽底和两壁均匀涂刷一层界面处理轧在界面处理浆尚未硬化之前，将拌制好的聚合物水泥砂浆用抹刀压入槽中，压实抹平。在养护时不需要浇水，在湿空气中即可，养护期间不得淋雨、日晒或风吹，最好覆盖一层塑料薄膜。
这三种方法可以单独使用，也可以同时使用。例如桥梁裂缝的修补可先注浆，在涂膜封闭；而对于路面、墩台的粗大裂缝则采用开槽填补发为宜：为了防止钢筋锈蚀及有害离子的腐蚀，可以采用涂膜防水处理。
5.结语
本文对混凝的施工温度与裂缝之间的关系作了简单的探讨，裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种形象，它的出现不仅对降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，因此，在具体施工中只要施工人员认真负责，严格按规定要求施工，严把质量关，就能降低混凝土裂缝的产生。
控制新技术论文范文第4篇
关键词：汽车电器;电子控制技术;ECU;容错技术;故障自行诊断
如今，汽车行业的电控技术已经取得了很大的进展，并应用在ABS系统、自动变速系统、ASR系统等各类汽车系统上面。这些电控技术的应用，突破了以往传统的机械控制系统，减轻了驾驶人员的劳动强度，在汽车安全性和可靠性方面做出了极大的贡献。
1 现代化汽车电器电子控制系统的结构及其工作原理
汽车中电器分布较为零散，机械结构也非常复杂，在此基础上通过ECU电子控制单元进行集中式控制，很难实现简化汽车线束的效果。因此，在对汽车电气电子控制系统进行设计的过程中，应在汽车各类电器分配布置的基础上，按照区域划分进行结构设计。现代汽车电器电子控制系统共划分为六个区域：左前区、左后区、右前区、右后区、仪表信号区与驾驶室区，并通过ECU电子控制单元分别对各个区域中的电器进行连接和控制。所有ECU电子控制单位通过信号总线进行连接，最后汇集在一起与总控制区的ECU进行连接。六大区域均通过电源线进行连接最后集中连接在蓄电池上，以此来保障电路控制及电器运作过程中所需的所有电力。总控制区是汽车电器电子控制系统中较为重要的部分，主要是用于对机电转换装备中所产生的驾驶员指令和传感器输出的信号进行获取、分析和执行，并通过软件来制造控制信号，再将其输出至总线上，将总线作为主节点的功能发挥至最大，实现对六大区域中不同电器之间的协调与监控。
汽车电器电子控制系统中所分布的ECU电子控制单位，主要是用来获取从总线所输出的该区域内控制信号，与此同时，还负责获取其他区域所输出的协调信号。另外，每个区域中所分布的ECU电子控制单位还负责获取本区域内所产生的传感器信号，根据信号所传递的信息来对本区域内的工作情况进行监督和控制。在汽车中，任何一个区域的结构和工作原理都基本相同，不会存在太大的差异。
2 现代化汽车电器电子控制系统的主要功能
汽车电器电子控制系统所涉及的功能极广，其中汽车点火、汽车启动、汽车照明、汽车信号指示及汽车探测为主要功能。除此之外，汽车电器电子控制系统还包含一些辅助性功能，例如清洗、空调、发热、刮水等。最后，汽车电器还与一些配电装置功能相关，例如汽车中的接线盒与保险丝，能够有效地保障电器系统工作的安全性和可靠性。
在上述诸多功能之中，汽车点火、汽车启动、汽车发热等功能都属于发动机范畴之内，这三种功能的控制管理系统，通常都被装置在汽车发动机的控制系统之中。另外，通过对软件的重新设计或改造，还能够实现一些汽车电器电子控制相关的其他功能，例如：可以改变以往传统的信号灯倒车控制方式，当车辆朝后方行驶时，系统会自动将倒车灯打开;根据车辆速度减缓情况，对制动信号灯进行控制，保证在驾驶员没有踩下自动踏板且汽车进行自然减速运动的情况下，制动信号灯点亮，防止追尾等意外事故的发生;根据汽车行驶平均速度、前方车辆照明情况、汽车方向盘对前置照明灯光与反光镜的位置等因素进行控制管理，以此来保证汽车驾驶员的视线范围与照明区域相同;将汽车装置中的转向闪光器原件取消，各种保险丝和继电器将随之断丝，在此基础上对软件和电路进行重新设计，以实现计划中的相应功能，节省可利用空间，提高智能化水平;为了更好地解决传统汽车机电式仪表中存在的问题，可以通过液晶显示屏等设备，将信息转换为数字化信号，在软件设计下，将各类数字化信号再转换为驾驶员易于理解的文字内容，例如可以将燃油量相关信息通过软件设计转换为续航里程信息。
3 现代化汽车电器电子控制系统中应用的关键技术
3.1 容错技术和故障自行诊断技术
自从采用现代化汽车电器电子控制技术之后，汽车系统已经完全将传统的汽车电气路线抛弃，在各种电子元件及信号控制总线的帮助之下实现强大的汽车系统功能。在现代化汽车电器电子控制系统中，各类电器之间的联系较以往更加密切了。为了进一步提高汽车在运行过程中的安全性和可靠性，保证汽车系统中的某个电器信号出现故障后不影响整体系统的正常工作，就必须使系统具备一套完善的容错功能和自我诊断功能，对发生的故障进行自动检测，并将具体的故障信息显示出来。在现代汽车电器电子控制系统中，有效应用了容错技术，该技术主要是依靠备件来实现。汽车实现系统无论是在元件数量还是功能方面必然会存在一些重复状况，在备件设计的作用之下，一旦系统内某个区域的电器发生故障，故障部位的备件部分便会自动出现并替代故障元件进行工作，使系统不会由于个别元件的损坏而停止工作，有效地保证了整个系统的稳定性。在对汽车电器进行设计的过程中，如果应用分区技术对各个区域的功能进行划分，每个区域所负责控制的元件量并不是很多，因此设计人员可以通过提供备件的方式来实现汽车电器电子控制系统的容错功能和自我诊断功能。容错功能和自我诊断功能能够在系统电路发生故障时发挥重要作用，确保整个系统运行的安全性和可靠性。但若发生灯丝烧毁等类型故障时，首先应利用汽车故障自行诊断技术对故障部位及故障发生原因进行自我诊断，再将诊断结果转换为易于读取的信息传递给驾驶人员，确保驾驶过程中的安全。
3.2 电子通信技术
现代汽车电器电子控制技术的核心内容主要体现在各个区域之间的通信方式和通信手段上。由于在对汽车电器进行控制时，对于电器响应时间及电器抗干扰等方面功能的要求不高，因此在采用现代电子控制系统通信手段时，通常会采取与事件触发式单线控制器局域网串行多路传输的方式进行通信，通过总线将各个区域之间的信号连接起来，这样可以有效实现各个区域之间的通信。事件触发式单线控制器局域网数据传输方式所采用的格式为数据帧格式，在数据帧内进行信号传输的过程中，不仅包括数据域，还包括一些保证信号传输准确的辅助领域，例如控制域、转换域、接收域等。事件触发式单线控制器局域网通信技术的广泛应用，将现代汽车电器电子控制技术的发展推向了更高的智能化
平台。
4 结语
随着社会经济的不断发展，人们生活水平也持续攀升，迈向了更高的台阶。为了更好地适应并满足社会经济水平的发展，市场对汽车安全性和舒适性方面的性能提出了更高的要求。现代化汽车电器电子控制技术不仅实现了汽车电气系统中各个电器之间的联网，还实现了汽车电气系统中电器与其他系统之间的联网，将汽车的网络化及智能化程度推向了更高的台阶。但是为了更好地实现并发展这一技术，需要非常多的ECU电子设备提供支持，这样也会导致系统所花费的成本较高，因此该技术在市场中还未被广泛使用。即使如此，我们也相信在不久的将来，随着科学技术水平的不断发展，汽车电器电子控制技术一定会取得突破性的进展。
参考文献
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控制新技术论文范文第5篇
[摘 要]在矿山开采过程中，由于矿山机电设备所消耗的能源较大，产出和消耗不成比例，因此受到人们的广泛关注。近年来，我国在变频控制技术方面的资金与精力投入不断加大，且把此种控制技术推广到机电生产与矿山领域，合理化应用变频控制技术，能实现对机电设备功耗的合理化控制，有利于延长机电设备的实际使用寿命，也推动了我国矿山产业的进一步发展。对此，本文就矿山机电设备变频控制技术展开了相关的分析与研究。
[关键词]矿山;机电设备;变频控制技术
矿山产业为整个社会和工业发展提供了一定的能源，是我国的重点发展产业，且我国矿山企业拥有相对先进的设备与技术。如今，人们对能源的需求量逐步增加，且矿产资源的产量也受到了国家的重视，对此，将相关的科学技术应用到矿山机电设备中具有重要意义。其中以变频控制技术为典型的科技元素逐步被注入到矿山机电设备系统中。目前，矿山数量在不断增加，变频控制技术在整个矿山机电设备中的应用，大大提高了机电设备的运行效率。
1 变频控制技术的基本原理与发展现状分析
通常情况下，矿山机电设备无需长时间且满负荷的运行，为了满足矿山开发与资源保护的基本要求，可将变频控制技术应用到矿山开发之中，以防止机电设备产生过剩的力矩。变频调速技术主要包括计算机技术、电力电子技术与电机驱动技术。在变频调速技术应用的过程中，主要是将机械设备与强弱电技术进行有机的结合，以形成一种强大而创新型的技术体系。
1.1 变频控制技术的基本原理
1.1.1 电压转换与调速
（1）变频控制技术在矿山机电设备中的应用。为实现电子技术、危机管理技术和电子传输技术的有机结合，机电设备主要利用电能实现混合处理的综合技术。其主要目的是利用功率半导体器件的实际开关效应，使工频电源及时转换为另一种变频调速装置。
（2）变频技术在煤矿机电设备中的应用，.主要是将变频技术转化为一般的电流和电压，通过改变其频率来实现互用。在这一过程中，交流电压成为实现无级调速的重要驱动电源，电压的基本要求也达到了无损调速的目的。
1.1.2 提高整体性能
结合变频控制技术的基本运行原理，通过调速的方式来应对矿山机电设备的基本负荷变化，以达到自动加减速的效果，有利于提高矿山的基本运行效率。变频控制技术的应用就是矢量控制与转矩直接控制的有机结合，而共同研发的智能化自动控制系统，主要是借助数字信号处理技术与单片机通过集成电路来科学的进行调速，从而达到参数识别与合理化编程，以达到智能化管理效果，更好的应用到矿山机电设备之中。
1.1.3 变频控制技术发展现状分析
目前，变频控制技术仍旧处于积极发展的状态，最关键的是核心功率器件进一步的发展。变频控制技术具有很好的智能化优势，旨在达到直接控制的目的，从而体现变频调速的高效性。近年来，随着科学技术的逐步发展，电子信息技术、自动控制技术、计算机技术和大功率输出技术的应用，使变频控制技术在煤礦机电设备中的应用有了很大的突破。目前，各个行业都在积极地推进环保工作，通过相关的分析可得知，电气设备、采矿、机械与矿山的能耗量比较大，会对周边环境造成严重的负担，从而影响到人们的实际生活，这主要是由于压气、通风等设备会耗费大量的电能。为优化与完善变频控制技术，使其能够更大程度处理好节能问题，从而获得理想的效果。近些年来，通过对神经网络的研发与设计，促使变频控制技术更好地应用到智能控制系统之中，使得变频技术在机电设备中的应用范围逐步拓宽。借助变频控制技术能提高开发效率，有利于推动矿山运行系统的进一步发展。把变频控制技术应用在矿山机电设备中，能有效提高内部编程效率，能精准识别各项参数性，便于煤矿机电设备安全而稳定的运行。
2 矿山机电设备变频控制技术的应用
2.1 变频控制技术在提升机中的应用
在矿山运行系统中，提升机具有高度的存在价值，其主要负责人员与物料的安全运输，在整个矿山生产体系中发挥着十分重要的作用。通常情况下，先通过电动机转子电路与金属电阻器进行有效地连接，利用接触器关闭电阻或鼓型控制器来调节速度，由于电频范围不造成的电阻消耗过大、散热性较差，且精度比较低等问题，在提升机下坡或减速段所设置的直流电源与低频电源，容易造成严重的资源浪费。将变频控制技术应用到提升机驱动系统内，主要是能够从根本上排除一系列的缺点，以达到无极加速与减速的目的，以提高系统的保护性能，其主要优势表现如下：
（1）相关的编程工作可通过程序员的具体指令来完成，为控制与处理好继电器的逻辑关系，电路图和梯形图之间的有效转换更容易控制。
（2）由于外部线路继电器的实际数量大大减少，其所占据的空间也在逐步下降，使得维护成本与故障发生概率大大降低。
（3）借助触摸屏与编程器能够很好的检测出系统存在的故障，能及时检测出机械故障与电气故障。
（4）扩展性能与控制精度大大提高。为更好的修改内部程序，其在不改变硬件连接的基础上，实现系统功能参数的不断变化，以达到柔性控制的目的。
（5）当提升机处于一种负力状态之下，电动机所产生的再生能量会回馈给电网，能有效节约电能，且由于自动力矩的逐步增加，促使轿车安全性能逐步提高。
（6）变频控制技术的应用，有利于促进提升机速度的控制与制动，可大大降低系统设备的磨损率，能有效延长机械设备的使用寿命。
2.2 变频控制技术带式输送机上的应用
带式输送机的功率大于提升机的基本功率。它主要是通过绕线电机的转子绕线来达到工频运行的基本目的，并通过液力偶合器输送到带式输送机部分。带式输送机的基本工作原理主要是利用轮毂的有效转动、摩擦驱动和张力变形使皮带在滚筒上运动。传统的矿石输送带由于大电流起动，运行质量和传动效率容易受到热机械冲击和电机电压波动的影响。由于启动时间较短，皮带断裂老化，对皮带韧性要求较高。此外，液力偶合器使机械零件的磨削程度逐渐提高，容易出现内部温升、运转不良等各种问题，也极易造成更严重的环境污染。如果要解决液力偶合器的启动问题，可以将变频技术引入带式输送机，实现带式输送机的软停软启动，使带式输送机运行更加平稳。通过调节输出转矩和频率，改变和优化电机的工频恒速运行方式，不仅可以降低能耗，而且可以大大提高带式输送机的运行功率。
2.3 变频控制技术在井下绞车电控制系统中的应用
将变频调速技术应用到电控系统与保护系统内，不过要注意各项细节，要求输入电源是660V，频率为50Hz，而输出功率则要调整到0～50W，而电压变动则要控制在-15%～10%，频率调控到-2.5%～2.5%，需要强化过载能力，在负载变化方面，最低为-120%，最高荷载为120%的额定负载，从而满足四象限运转的条件。此外，還支持自动转矩的提升，在低频运转条件下，能够保证额定转矩，可对元件过热问题展开规范化的处理。当控制箱选择快开门方式时，电气控制应选择双PLC数字控制系统。硬件电路应强化对绞车的规范化控制，以达到数字化监控的目的。此外，当PLC遭遇故障时，需要进行稳步地提升。在整个控制系统之中，需要对相关的操作进行合理化的配置，还要及时配备一定的保护设备。另外，应支持一定的保护试验。若信号未发出，不可启动车辆，且信号发出时间≥30d。基于此，才能实现圣光信号与控制回路正常闭锁，且电流温度等相关指标也变得更加直观。
2.4 变频控制技术在通风机中的应用
通风机是矿井中的核心设备，其在整个矿物生产过程中发挥着十分重要的作用。通风机是十分重要的通风设备，其运行时间比较长久，因被称为呼叫系统。在新时期，伴随着采矿与挖掘工作的逐步推进，风压逐步加大，所需功率也大大增加。因此，在矿井下作业时，必须要保证通风机的实际运行功率，才可保证矿井作业的高效性。使用变频控制技术对矿山通风机进行调速，会借助巷道风量需求的有效预测来实现调速，可大大减少能耗量，其具体实施效果也比较理想。借助变频技术来完善通风机后，能够实现变频的软启动，电流冲击也逐步减弱，大大缓解了对整个电网运行设备所产生的影响，还能随时停止与启动。一般来讲，通风机运行速度相对较低，使得通风机的实际工作强度大大降低，可有效延长通风机的实际使用年限，减少维护次数。此外，为确保电动机转速的一致性，在正常运作条件下，确保两台电动机的运行频率尽可能保持一致，防止形成一定的风阻而导致风扇运行受到影响。
3 结语
综上所述，变频控制技术具有安全、高效而便捷的优势，其被广泛的应用到各领域内。在煤矿开采过程中，会耗费大量能量，且电耗是很大的。但在能耗系统中，能源浪费问题还是相当突出的。将变频控制技术应用到煤矿机电设备之中，占用空间小、方便拆卸、操作简单、速度可调节等是其重要优势，尤其是能达到一定的节能效果，能大大减少煤矿生产的能耗率。相信不久的将来，我国科学技术可以得到进一步地发展，可不断深化与提升变频控制技术，从而获得机电设备应有的成效。
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