时间：2023-03-21 17:03:52
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇现代控制技术论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
关键词：直接转矩控制技术，定子磁链，无速度传感器，展望
引言
交流电动机自1885年出现后，由于一直没有理想的调速方案，而只被用于恒速拖动领域。近三四十年来，电力电子技术、微电子技术、现代控制理论的发展，为交流调速产品的开发创造了有利条件，使交流调速系统逐步具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应和四象限运行等技术性能，完全可与直流调速系统相媲美。由于直流调速系统所固有的缺点，目前，无论是调速领域还是伺服领域，交流驱动系统已逐步占据主导地位并有逐渐取代直流驱动的趋势。直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后的一种新型高效的交流变频调速技术，它以结构简单明了、转矩快速响应、鲁棒性好等一系列的优点正受广大学者的青睐。直接转矩控制技术自诞生以来，其理论研究和实验工作已取得了杰出的成绩，然而作为一门新兴的理论和技术，必然存在不成熟和不完善的地方。鉴于此，本文针对直接转矩控制技术的研究现状、存在的问题及未来的发展趋势进行了详细地叙述。
1、直接转矩控制技术概述
直接转矩控制技术（DTC）是继矢量控制后交流调速领域一种新的控制方法，其特点是采用空间电压矢量分析，直接在定子坐标系下计算并控制电机的转矩和磁通，采用定子磁场定向，进行bang一bang控制，产生PWM信号。系统通过保持磁链恒定， 对转矩直接控制。因此，控制性能不受转子参数的影响，控制思想独特，结构简单。
2、直接转矩控制技术研究热点
2.1 对定子磁链的研究
（1）定子磁链的数学模型
在直接转矩控制中，定子磁链的实际值取决于定子电压、电流和转速的检测值以及电机参数。目前，描述定子磁链的数学模型有3种: u – i 模型，i - n模型，u - n模型[1-2]。
u - i模型: 由定子电压与定子电流确定定子磁链。
该模型结构简单，受电机参数影响小。论文参考网。它采用开环积分法估计定子磁链，在电机高速运行时可以估计出定子磁链。所以，当很大时，与之相比可以忽略不计，控制精度较高。但在低速和零速运行时，较小，与之相比不能忽略，如果对的估计误差大，将严重影响系统的控制性能。这时必须考虑的影响，需准确测定出因温度变化和磁通饱和而产生的变化量。
i- n 模型: 以转子磁链为中间变量，由定子电流与转速确定定子磁链。
在该公式中，没有出现定子电阻，因此不受定子电阻变化的影响。但是，i - n模型要利用转子时间常数及定、转子电感值，还要精确地测量出转子电角速度。这些参数的准确性以及速度的测量精度对定子磁链估计的精度程度都会产生较大的影响，另外这些电机参数也随着温度和磁路饱和程度的变化而变化。
u - n模型: 由定子电压和转速来获得定子磁链。这里仅给出改进后的u - n模型。
改进后的u - n 模型综合了u - i模型和i - n模型的优点，并通过修正项d完成了两个模型间平滑的切换，可以作为一个全速域的定子磁链观测模型。
（2）定子磁链的改进方法
针对异步电机DTC系统中采用u – i模型观测定子磁链时纯积分环节造成直流分量积分漂移，引起低速时转矩波动严重，采用一种具有幅值补偿环节的改进积分器算法取代纯积分环节克服积分漂移；针对六区段电压矢量开关表在定子磁链处于区段分界线附近控制性能差，引起低速运行时定子磁链内陷和电流畸变等问题，采用细分优化的十二区段选择电压矢量开关表来代替传统六区段电压矢量开关表。改善了异步电机DTC系统的低速运行性能。
近年来，许多学者为了解决定子电阻对磁链的影响，引入了现代控制理论和智能控制理论，通常采用的方法有: 模糊定子电阻估计、神经网络定子电阻估计、模糊神经网络定子电阻估计、最小二乘法定子电阻估计[3-5]。
另外， 一些学者对定子电阻温度变化对定子磁链估计的影响也进行了研究， 提出了一些控制方案，如定子电阻温度补偿、模型参考自适应在线辨识等。
2. 2 无速度传感器技术
传统的直接转矩控制中，低速运行时，如果选用与转速有关的定子磁链模型来确定磁链，那么就需要知道精确的转速信息；如果对速度的精确控制，需要转速反馈进行闭环控制，同样需要知道转速信息。传统的方法采用速度传感器，这样不仅增加成本，而且使系统的稳定性和可靠性变差。尤其对于实际应用中不允许安装速度传感器的领域，无速度传感器技术显得突出重要。论文参考网。
无速度传感器技术常用的速度辨识方法包括:转差频率法、参考模型自适应法、卡尔曼滤波法、高频信号注入法、基于神经网络的辨识方法等。目前应用较好的方法是参考模型自适应方法及基于神经网络的辨识方法[6-7]。这种自适应闭环速度辨识方案，在一定的速度范围内，估计精度达到了相当高的水平，然而这些方法没有脱离电机的基本模型，在低速运行时受电机参数的影响严重，尤其在零定子频率运行时，由于电动机转速的不可观测性[8]，基于模型的辨识方案往往会失效。
鉴于此，不依赖于电动机模型而仅依赖于电动机本身特性的辨识方法应运而生。Zinger等人利用转子槽谐波可以调制出频率与转速成比例的定子磁链原理，应用锁相环技术来提取转速信息[9]。高频信号注入法弥补了零定子频率情况下的速度不可观测性，然而由于感应电动机常见的磁路饱和现象等不完善因素，导致了检测的速度信号中含有低频干扰信号。一旦检测的速度信号直接用于控制，必然导致控制系统动态、稳态性能恶化。如何结合高频信号注入法与模型参考自适应方法来获得整个工作范围内都能适用的速度辨识方案将是无速度传感器技术研究的核心内容。
3、直接转矩控制技术发展展望
在对直接转矩控制技术研究热点进行了较详细的分析与讨论后，针对尚存在的问题，本文结合当前的科技发展情况和实际分析，对直接转矩控制技术的研究方向进行了展望。
（1）针对传统的直接转矩控制方法存在转矩脉动大的问题，我们可以尝试通过设计基于模糊自适应PI调节器的多级模糊控制DTC调速系统来解决。在外环控制方面，为了实现在转速和转矩突变时系统的快速响应，可以采用模糊自适应PI调节器控制器代替传统的PI调节器；在内环控制方面，也可以采用模糊控制器代替传统的磁链两点式、转矩三点式的bang一bang控制，该算法能够克服传统直接转矩控制方法中根据转矩、磁链的大小程度简单的选择电压矢量这一缺点，全面综合考虑了转矩误差的大小程度，可以实现大误差大调节、小误差小调节的智能控制。
（2）针对无速度传感器技术尚存在的不足，我们可以尝试用基于改进型蚁群BP神经网络的速度辨识器来替代传统速度传感器的方法来对其控制。论文参考网。由于蚁群算法是一种较新型的寻优策略，与其它的智能算法相比较，具有良好的收敛速度，且能得到的最优解更接近理论最优解，同时易于与其它方法结合，具有较强的鲁棒性。相信这样能够更准确地辨识出电机转速，达到DTC系统的动、静态性能要求，实现无速度传感器直接转矩控制。
（3）近年来，直接转矩控制的研究取得了很大进展，特别是现代控制理论和智能控制理论的引入，在MATALB和DSP的基础上，为直接转矩的建模和实现控制提供了强有力的工具。现代控制理论和智能控制理论(以模糊控制、人工神经网络为主)等控制方案为提高直接转矩控制的动态性能和鲁棒性奠定了理论基础，并为提高直接转矩控制的性能提供了一种非常好的新思路，如最近研究十分活跃的模糊控制、神经网络控制、模糊神经网络控制、非线性控制、变结构控制等。可见直接转矩控制技术智能化是未来研究方向之一。
参考文献：
[1]巫庆辉,邵诚,徐占国.直接转矩控制技术的研究现状与发展趋势[ J ].信息与控制,2005
[2]王成元,夏加宽,杨俊友等.电机现代控制技术[M ].北京:机械工业出版社,2006.
[3]张春梅,尔桂花.直接转矩控制研究现状与前景[ J ].微特电机,2000
[4]赵伟峰,朱承高.直接转矩控制的发展现状及前景[ J ].电气时代,1999
[5]刘国海,戴先中.直接转矩控制系统的神经网络控制[ J ].电工技术学报,2001
[6] Schauder C. Adap tive speed identification for vector control of induction motors without rotational transducers [ J ]. IEEE Transactions onIndustry Applications, 1992
[7]Cruz P P, Rivas J J. A small neural network structure app licationinspeed estimation of an induction motor using direct torque control [A ]. Proceedingsof the 2001 IEEE 32nd Annual Power Electronics Specialists Conference [C ].USA: IEEE, 2001. 823～827.
[8]Holtz J. Sensorless control of induction motor drives [ J ].Proceedings of the IEEE, 2002, 90 (8) : 1359～1394.
[9]Zinger D, Profumo F, Lipo T A, et al. A directfield-orientedcontroller for induction motor drives using tapped statorwindings[A ]. Proceedings of the 1998 IEEE 19 th Annual Power ElectronicsSpecialists Conference [ C]. USA: IEEE, 1988. 855～865.
英文名称：Computer and Modernization
主管单位：
主办单位：江西省计算机学会;江西省计算技术研究所
出版周期：
出版地址：
语
种：
开
本：
国际刊号：1006-2475
国内刊号：36-1137/TP
邮发代号：44-121
发行范围：
创刊时间：1985
期刊收录：
核心期刊：
期刊荣誉：
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式
期刊简介
《计算机与现代化》杂志成为“中国科技核心期刊”、“中国科技论文统计源期刊”！ 《计算机与现代化》系《中国学术期刊综合评价数据库来源期刊》；《中国学术期刊(光盘版)》、《中国期刊网》、《中国数字化期刊群》、《中国核心期刊(遴选)数据库》全文引用期刊。其特点是：时效性强，密切跟踪计算机科技发展动态，以最快的速度精选刊登计算机专业的新理论、新技术及其在各领域应用成果的论文。既有相当的学术水平，又有实际指导意义。编辑管理规范，系《CAJ-CD规范》执行优秀奖期刊。 设有栏目：系统分析与设计、软件工程、网络与通信、控制技术、计算机辅助设计、中文信息技术、人工智能、信息系统与ERP、信息安全技术、电子商务、图像处理、应用与实践等。 《计算机与现代化》于1985年创刊，多年来得到广大读者和作者的厚爱和支持，在此表示衷心的感谢，欢迎订阅投稿。
主要栏目
系统分析与设计
软件工程
网络与通信
控制技术
计算机辅助设计
中文信息技术
人工智能
信息系统与ERP
获奖情况
关键词：车辆电子控制技术；研究型教学；互动；教学方法
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）08-0071-03
大学教育的目标是培养新世纪创新型人才，其关键是如何实施研究型教学与研究型学习。为此，我国各高校纷纷提出采用研究型教学的方式来培养、提高学生的创新能力，加强创新型人才培养。何谓研究型教学？研究型教学是指教师以课程内容和学生的学识积累为基础，在教学过程中通过优化课程结构，建立一种基于研究探索的学习模式。只有在“发现问题分析问题解决问题”的“研究型”教学过程中，学生才可能学会“研究型”学习的能力，经过这样反反复复的教学和学习实践，学生的“创新能力”才能培养和提高。因此，研究型教育是创新型教育的前提，二者实质上是辩证统一的。
一、《车辆电子控制技术》课程的特点与存在的问题
《车辆电子控制技术》是车辆工程专业的专业必修课，也是其他工科专业的一门专业选修课。该课程重点介绍发动机、底盘、车身的电子控制设备的基本理论、基本组成、工作过程和控制原理。随着汽车、拖拉机技术和电子技术的迅速发展，现代车辆为提高动力性、经济性、安全性、舒适性，以及减少尾气排放污染而广泛采用了电子控制技术。电子控制技术是现代车辆技术发展的重要趋势与标志，从发动机的燃油喷射、点火控制、进气控制、排放控制、故障自诊断到底盘的传动系统、转向与制动系统，以及车身、辅助装置等都普遍采用了电子控制技术。所以，该课程的重要性在不断提高，为此，国内许多院校将该课程列为车辆工程专业的必修课。该课程涉及的电子控制技术是很抽象，尤其是工科机械专业而言，学生对该课程充满了向往，但学习却很困难，其主要问题：重结构原理，轻控制原理；重理论讲解，轻实验制作。该课程的主要难点是在车辆各电子控制系统的信号采集、各执行器的驱动电路的原理、各控制系统的控制策略等。由于涉及到电子控制、机械、液压等部分的知识，所以要求学生有较全面扎实的基础知识。为此，该课程在教学上应突出各模块的重点、难点内容，有些内容通过现场教学，多媒体中的动画、影视、教学模型讲解，使难点内容通俗化，可视化，形象化。注重理论联系实际，大量加强实践教学，以提高实验课教学的效果，保证该课程的教学质量。通过开展了研究性学习，使自己选择感兴趣的车辆电子控制相关的题目，开展小课题的研究工作，这样不但增加了学生学习的兴趣，也增强了学生分析问题和解决问题的能力。
二、《车辆电子控制技术》课程研究型教学的具体方法
1.课程教学改革目标。以任务模块为基础、以学生为主体、以教师为主导，围绕设定的学习任务模块进行研究，以提高学生自主性学习和研究性学习，掌握该课程的基本理论、基本方法和基本技能。
2.课程教学改革方案。①制定学习任务模块。《车辆电子控制技术》的研究型教学内容共制定了18个学习模块（专题），每个模块共1学时讲授，共18学时，学习任务模块主要有：发动机供油控制、发动机点火控制、发动机爆震控制、发动机稀薄燃烧技术、防抱死控制系统（ABS）、线控制动、驱动防滑控制系统（ASR）、汽车稳定性控制系统（ESP）、自动变速系统控制、无级变速控制、电控悬架系统、巡航控制系统、安全气囊（SRS）、倒车防撞控制系统、防盗控制系统、电控转向系统、自动空调、电动座椅、智能前照灯控制系统、电控雨刮系统等。②划分学习小组《车辆电子控制技术》共有34个学生选了此课程，共划分6个学习小组，每个小组5～6人不等。③教学安排主要要点是：开学2周内负责分配完各专题，并提出各专题的要求，列出主要参考文献；每个小组分配3～4个专题，使每个专题有3个小组负责；各小组分别在课余时间查找资料，按要求归纳整理读书报告，制作PPT；每2节课由3个小组分别用自制的PPT讲授15分钟，其他同学提问5分钟，总体时间控制在60分钟；最后主讲老师点评每个小组的讲授内容，并现场给予各小组的得分，时间为30分钟；每个小组的每一位成员至少主讲一次。
3.辅导答疑措施。①组建一个课程辅导答疑小组。本学期初，组建了该课程的辅导答疑小组，该小组的成员主要由主讲老师、实验老师、硕士研究生、博士研究生等构成。辅导答疑小组成员名单：鲁植雄、刘奕贯、白学峰、李晓勤、常江雪、郭兵、金月、姜春霞、周伟伟等。②筹建了该课程的QQ群。本学期初，筹建了一个《车辆电子控制技术》课程答疑QQ群，在网上随时回答与指导学生。QQ群名称：车辆电子控制技术论坛；QQ群号：118062691；群成员人数：44人。
4.成绩评定方法。该课程成绩由以下三部分构成：①每个小组的3次PPT报告与回答问题情况，占40%；②每人的3篇专题读书报告，占40%；③每人在课程QQ群的活动情况、平时出勤、作业等，占20%。
三、实施过程
该课程的教学改革得到车辆工程91～93班学生的大力支持和参加，每个小组从第2周起获得3个任务模块后，各小组成员根据各模块设定的学习目标、内容和考核要求，自主查找相关的中文与外文资料。进行整理与归纳，研讨模块的主题，撰写读书报告和模块论文报告。根据归纳总结的模块内容，学会PPT，以小组为单位宣讲制作的PPT，并集体回答问题，每位同学均上台主讲1～2次。积极上网参加《车辆电子控制技术论坛》，能主动发贴子，老师回答问题时能进行相互互动，对课程内容进一步深入学习。
四、实施效果
1.培养了学生自主获取知识的方法技巧。各小组成员根据各模块设定的学习目标、内容和考核要求，学会自主查找相关的中文与外文参考资料。98%的学生在调查问卷中回答：学生的自主学习和研究能力明显提高。
2.培养了学生进行研究型学习方法。在老师的指导下，每个小组根据搜集到的资料，进行整理与归纳，研讨模块的主题，撰写读书报告和模块论文报告，或者实验设计与方案。100%的学生在调查问卷中回答：认同该课程采用的教学模式。
3.训练了制作PPT能力。根据归纳总结的模块内容，学会制作界面友好的PPT。
4.培养了学生讲解与回答问题能力。每一个专题均由2名学生主讲15～20分钟，既掌握了本专题的主要内容，又培养了演讲技巧。另外，讲授后，其他同学提出一些对本专题相关问题，小组全体成员集体回答问题，进一步提高了对本专题内容的掌握，也锻炼了回答问题能力。
五、对研究型教学的认识与体会
1.增加了教师的工作量。要想使一个学习模块（专题）在1学时内讲授完，并能活跃课堂气氛，使学生能主动学习，教师需要花更多的时间，主要体现在：①要花更多的时间去掌握每个专题内容，否则很难回答学生的提问；②要花时间查看学生制作的PPT，查看PPT内容是否包涵了本专题需要讲授的内容？PPT界面是否友好？③要花时间在QQ群上回答学生的问题；④要花时间辅导、批改学生的读书报告。
2.增加了学生的学习时间。①需要花时间阅读教材及参考资料，自学、讨论、理解讲授的内容；②需要花时间制作PPT，对有的学生来说，是很难的一件事情；③需要花时间撰写3篇课程；④需要在QQ群上发帖子
3.教师点评是关键。一个专题能否使全体学生掌握、课程气氛是否活跃，教师的最后点评是关键。点评的内容既要包涵本专题的核心内容，又要调动学生的积极性，所以，点评要精练、精彩。
六、继续实施研究型教学有待改进的地方
1.完善各专题教学要求。进一步完善每个专题的教学要求及相关参考文献，列举一些思考问题，使学生能小组进行讨论，以掌握各专题的内容。
2.加强小组学习。每个专题应以在小组共同讨论的基础上完成学习要求，但有一些专题只有某一小组成员完成，其他人员未参加的现象，需要进一步探讨小组学习模式。
3.加强课程论文撰写质量。撰写课程论文需要花很多时间。为此，今后将列举相关参考文献，指定主要参考文献，要求学生根据指定的参考文献阅读后撰写课程论文。
《车辆电子控制技术》进行研究型教学改革，受到大部分学生和教师的肯定和好评，全面提升了车辆工程专业学生的专业知识水平和综合素质，增加了毕业生的就业竞争力。改革实施以来，学生的创新实践能力普遍得到加强。学生通过实践平台和实践科研项目完成了包括汽车电控液压动力转向系统、智能倒车、自动泊车、巡航控制等项目。先后在“全国大学生F1赛车大赛”、“全国节能赛车比赛”等竞赛中获得了多项奖励，激发学生科学研究的热情与学习兴趣。但也不能过度夸大一种教学模式的作用，每一种教学方式均有适应性。研究型教学一定要有研究课题基础，所以，研究型教学优适于高等院校的专业课教学，以培养学生的元典精神、质疑精神和创新精神。
参考文献：
[1]李树涛，章兢，黎福海.电子信息类专业课研究型教学模式的改革与创新[J].高等教育研究学报，2011，34（4）：77-79.
[2]张玉能.研究型教育是大学教育改革的关键[J].青岛科技大学学报（社会科学版），2011，27（4）：113-116.
[3]巫瑞智，李茹民，胡宝瑞.在材料测试分析方法课程中实施研究型教学模式的探索与实践[J].高等教育研究，2011，28（4）：49-51.
[4]张岭，邵天章，栗彦辉.“电机学”课程研究型教学探讨[J].电气电子教学学报，2011，33（5）：108-110.
[5]司凤山，王玉玲.研究型教学在信管专业课程中的应用[J].牡丹江师范学院学报（自然科学版），2012，（1）：64-65.
[6]刘建军.研究型教学未来的方向[J].基础教育课程，2011，（12）：40.
[7]仇灏，王尉平，周迎会.高校研究型教学和创新人才培养刍议[J].江苏教育学院学报（自然科学版），2011，27（5）：8-10.
关键词：自动化控制；信息技术；有效结合；工业技术；技术应用
自动化控制技术对于现代工业发展起到了重要的推动作用，成为工业发展的基础条件。而自动化控制则是借助于自动化设备或者装置来实现操作的，包括机器、仪器以及仪表等装置，从而代替人工操作[1]。信息技术则是现代化的信息传输方式，借助于计算机以及通信设备等来实现信息的快速传播。在现代化工业生产过程中，综合运用了自动化控制技术和信息技术，使其成为促进现代工业发展的重要推动力[2]。该论文主要是从研究自动化控制和信息技术综合运用的角度出发，通过其技术发展探索，从而找出其未来发展趋势，为技术的进步提供参考性意见。
1自动化控制与信息技术分析
工业自动化控制技术对工业发展，社会进步都起到了重要作用，成为重要的推动力。分析整个工业发展进程可知，我国的传统制造业自动化水平较低，对于技术的应用和融合不足，在现代化工业进程中发展较为缓慢；在社会发展变化的影响之下，我国工业也开始运用自动化控制技术，逐步实现了自动化进程。自动化控制技术在国民经济发展方面做出了较大贡献，尤其是信号制式改进技术，促进了现代化控制技术和信息化技术的进一步运用。有统计数据表明，工业自动化技术主要应用于现代化的工业设备预测诊断，设备资产管理和操作技术等方面，还具有广阔的发展空间，需要进一步完善自动化技术的深广应用。自动化仪表的阐释，将自动化技术的应用推到了一个新的高度，目前的发展应用水平还较低，需要进一步加强应用[3]。PLC技术是较为常用的工业自动化控制技术之一，通过编订程序的方式实现对于电子系统的控制和操作，让整个工业生产的过程都能够处于自动化控制当中。这一技术的运作流程是，在编程存储器内进行逻辑运算，以此实现对用户进行计数，定时或者计算等方面的操作指令，而操作指令采用的是数字模拟来进行输入和输出的，进而实现现代工业控制操作。另外，还运用到了DCS技术，也可以称之为集散控制系统，采用网络通信技术进行过程全面管控，促进现代化控制技术的升级运用。还应当注意的是，这些技术的运用还需要其他现代化高新技术的配合运用，综合发挥作用才能够确保自动化控制技术的有效运用，确保工业自动化控制能够高效、开放运行，实现工业生产的分散控制，集中操作和分级管理以及灵活配置的功能。例如：工业PC，这是一种分布式的系统基础技术，比原有的PLC，DCS系统更加先进，具有很强的替代性。具体来说，工业PC能够实现私人定制，提供更具有针对性的服务器模式，兼容客户机，服务器机，以通信网络为基础从而实现管控融合的自动化控制操作。这些技术的推广应用，促进了现代化工业水平的提升，实现了工业企业内部的资源共享和信息交流，使得信息的作用得到了有效发挥[4]。信息技术对于工业发展具有重要的推动作用，在现代化社会当中，更是必不可少的技术手段。但是，传统工业也具有自身的优势，在某些方面是自动化技术所不能取代的。国家的发展，尤其是工业的发展，代表着一个国家经济发展的水平，在信息化时代，要充分运用信息化技术的手段来促进工业发展，提升工业的质量和水平，促进传统工业与现代化技术的融合运用。
2自动化控制与信息技术的有效结合应用研究
2.1自动化控制与信息技术的有效结合在工程机械应用分析
(1)高精度GPS系统的应用。这一系统的技术优势在于高精度，可以精细化到厘米级别，其技术应用基础是GPS差分技术，并与其他多种技术相结合使用，包括全站仪，多传感技术，激光以及超声波等技术，同时，系统中的虚拟仪表又可以帮助实现对于施工工地的信息模拟功能，能够在施工前提供工地的三维图形，机器三维坐标等内容。因此，施工工地应用这一系统能够提高施工效率和精准度，在大型施工现场中的多种机器同时作业过程中成效显著。这也就带来了施工管理方面的提升，促进了施工效率的有效提高[5]。(2)闭路监视系统以及超声波后障碍探测系统应用。这主要应用于大型工程机械中的系统，主要功能是：保证司机的安全高效作业，其工作原理是：随时为司机提供音频和视频信号，与此同时，微机监控和自动报警集中系统这两大系统，对于机器的故障处理方面具有明显效果，主要表现在：缩短维修程序，提高效率。(3)自动化控制的应用。中央微处理机是进行自动化控制的枢纽，其重要功能主要表现在：一方面，接收司机室中的所有操纵装置的相关指令信息，这些信息的传递是通过电位计以电流的形式来传送给中央微处理机的；另一方面，微处理机将所接收到的信号又进行了转发，转给各自对应的阀，从而利用这些信号来开启阀。微处理机的功能实现依赖的是既定程序的芯片，通过芯片程序的启动可以保证泵能够具有足够的功率。
2.2自动化控制与信息技术的有效结合在电气工程应用
(1)地球数字化技术。地球数字化技术是一种综合运用的技术类型，表现为电气自动化工程和信息技术两大技术的结合，其功能实现途径是：基于电气自动化技术，可以实现将地球所有的数据信息都能够以坐标的形式来呈现，这些信息的精准度非常高，这是基于信息技术来实现海量精准信息的动态多维呈现，最终使得地球通过技术形式转化为电气自动化数字的形式。这些信息在集中之后存储进计算机网络当中，那么，通过信息的调取和系统运行就可以获取任何人的精准地理坐标，从而获取详细的数据信息内容。(2)现场总线技术。这一技术的产生背景是，现场总线和以太网主导的计算机网络技术是电气自动化工程控制系统基础应用，在不断地应用处理过程中，促进了电气设备的自动化和智能化发展趋势，从而进一步产生了现场总线技术。因此，这一系统属于经验积累性的应用，相当于连接了企业基层设施的通信互联，促进了上下沟通实现。
2.3自动化控制与信息技术的有效结合在工业生产控制应用
(1)信息化技术呈现出过程检测仪表和执行器往数字化，智能化和柔性智能化以及网络化的发展趋势。该技术的发展依托于人工智能理论和方法，通过拟人智能功能向固态传感器以及智能传送器发出信号，促进其精准化操作。智能阀门定位器由于是由微控制器所控制的，而这种控制器的精准度极高，可以实现的功能有：组态控制参数，线性分程控制和等百分比等特性修正，表现出极强的智能化操作特性。(2)有很多控制软件和控制系统都在进一步的完善和强化之中，主要包括：生产执行系统(MEC)，供应链管理系统(SCM)，企业资源计划系统(ERP)，CAD、CAM、CAP等,这些系统和技术的升级都不是单独进行的，而是与其他系统相连同步升级的。
3结语
自动化控制与信息技术的有效结合对于工业技术发展有着重要的促进作用，是现代工业发展的必要条件。在未来自动化控制与信息技术的有效结合需要进一步智能化水平，借助大数据和云网络，提升信息控制能力，从而让工业自动化获得新发展。
参考文献
[1]赵杨,丁宝峰,杜翠女,等.浅谈电气自动化技术在火力发电中的创新与应用[J].硅谷,2011(3):93-94.
[2]唐华国.工业自动化控制的现状和发展趋势分析[J].才智,2011(23):69.
[3]王晓光,王厉,厉励.石油化学工业信息化和自动化控制技术的现状及发展[J].河南化工,2004(3):1-4.
[4]杨成睿.浅谈自动化控制技术在智能建筑中的应用[J].电脑知识与技术,2010(27):7711-7712.
关键词：自动化控制 信息技术 有效结合 工业技术 技术应用
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（c）-0070-02
自动化控制技术对于现代工业发展起到了重要的推动作用，成为工业发展的基础条件。而自动化控制则是借助于自动化设备或者装置来实现操作的，包括机器、仪器以及仪表等装置，从而代替人工操作[1]。信息技术则是现代化的信息传输方式，借助于计算机以及通信设备等来实现信息的快速传播。在现代化工业生产过程中，综合运用了自动化控制技术和信息技术，使其成为促进现代工业发展的重要推动力[2]。该论文主要是从研究自动化控制和信息技术综合运用的角度出发，通过其技术发展探索，从而找出其未来发展趋势，为技术的进步提供参考性意见。
1 自动化控制与信息技术分析
工业自动化控制技术对工业发展，社会进步都起到了重要作用，成为重要的推动力。分析整个工业发展进程可知，我国的传统制造业自动化水平较低，对于技术的应用和融合不足，在现代化工业进程中发展较为缓慢；在社会发展变化的影响之下，我国工业也开始运用自动化控制技术，逐步实现了自动化进程。自动化控制技术在国民经济发展方面做出了较大贡献，尤其是信号制式改进技术，促进了现代化控制技术和信息化技术的进一步运用。有统计数据表明，工业自动化技术主要应用于现代化的工业设备预测诊断，设备资产管理和操作技术等方面，还具有广阔的发展空间，需要进一步完善自动化技术的深广应用。自动化仪表的阐释，将自动化技术的应用推到了一个新的高度，目前的发展应用水平还较低，需要进一步加强应用[3]。
PLC技术是较为常用的工业自动化控制技术之一，通过编订程序的方式实现对于电子系统的控制和操作，让整个工业生产的过程都能够处于自动化控制当中。这一技术的运作流程是，在编程存储器内进行逻辑运算，以此实现对用户进行计数，定时或者计算等方面的操作指令，而操作指令采用的是数字模拟来进行输入和输出的，进而实现现代工业控制操作。
另外，还运用到了DCS技g，也可以称之为集散控制系统，采用网络通信技术进行过程全面管控，促进现代化控制技术的升级运用。还应当注意的是，这些技术的运用还需要其他现代化高新技术的配合运用，综合发挥作用才能够确保自动化控制技术的有效运用，确保工业自动化控制能够高效、开放运行，实现工业生产的分散控制，集中操作和分级管理以及灵活配置的功能。例如：工业PC，这是一种分布式的系统基础技术，比原有的PLC，DCS系统更加先进，具有很强的替代性。具体来说，工业PC能够实现私人定制，提供更具有针对性的服务器模式，兼容客户机，服务器机，以通信网络为基础从而实现管控融合的自动化控制操作。这些技术的推广应用，促进了现代化工业水平的提升，实现了工业企业内部的资源共享和信息交流，使得信息的作用得到了有效发挥[4]。
信息技术对于工业发展具有重要的推动作用，在现代化社会当中，更是必不可少的技术手段。但是，传统工业也具有自身的优势，在某些方面是自动化技术所不能取代的。国家的发展，尤其是工业的发展，代表着一个国家经济发展的水平，在信息化时代，要充分运用信息化技术的手段来促进工业发展，提升工业的质量和水平，促进传统工业与现代化技术的融合运用。
2 自动化控制与信息技术的有效结合应用研究
2.1 自动化控制与信息技术的有效结合在工程机械应用分析
（1）高精度GPS系统的应用。这一系统的技术优势在于高精度，可以精细化到厘米级别，其技术应用基础是GPS差分技术，并与其他多种技术相结合使用，包括全站仪，多传感技术，激光以及超声波等技术，同时，系统中的虚拟仪表又可以帮助实现对于施工工地的信息模拟功能，能够在施工前提供工地的三维图形，机器三维坐标等内容。因此，施工工地应用这一系统能够提高施工效率和精准度，在大型施工现场中的多种机器同时作业过程中成效显著。这也就带来了施工管理方面的提升，促进了施工效率的有效提高[5]。
（2）闭路监视系统以及超声波后障碍探测系统应用。这主要应用于大型工程机械中的系统，主要功能是：保证司机的安全高效作业，其工作原理是：随时为司机提供音频和视频信号，与此同时，微机监控和自动报警集中系统这两大系统，对于机器的故障处理方面具有明显效果，主要表现在：缩短维修程序，提高效率。
（3）自动化控制的应用。中央微处理机是进行自动化控制的枢纽，其重要功能主要表现在：一方面，接收司机室中的所有操纵装置的相关指令信息，这些信息的传递是通过电位计以电流的形式来传送给中央微处理机的；另一方面，微处理机将所接收到的信号又进行了转发，转给各自对应的阀，从而利用这些信号来开启阀。微处理机的功能实现依赖的是既定程序的芯片，通过芯片程序的启动可以保证泵能够具有足够的功率。
2.2 自动化控制与信息技术的有效结合在电气工程应用
（1）地球数字化技术。地球数字化技术是一种综合运用的技术类型，表现为电气自动化工程和信息技术两大技术的结合，其功能实现途径是：基于电气自动化技术，可以实现将地球所有的数据信息都能够以坐标的形式来呈现，这些信息的精准度非常高，这是基于信息技术来实现海量精准信息的动态多维呈现，最终使得地球通过技术形式转化为电气自动化数字的形式。这些信息在集中之后存储进计算机网络当中，那么，通过信息的调取和系统运行就可以获取任何人的精准地理坐标，从而获取详细的数据信息内容。
（2）现场总线技术。这一技术的产生背景是，现场总线和以太网主导的计算机网络技术是电气自动化工程控制系统基础应用，在不断地应用处理过程中，促进了电气设备的自动化和智能化发展趋势，从而进一步产生了现场总线技术。因此，这一系统属于经验积累性的应用，相当于连接了企业基层设施的通信互联，促进了上下沟通实现。
2.3 自动化控制与信息技术的有效结合在工业生产控制应用
（1）信息化技术呈现出过程检测仪表和执行器往数字化，智能化和柔性智能化以及网络化的发展趋势。该技术的发展依托于人工智能理论和方法，通过拟人智能功能向固态传感器以及智能传送器发出信号，促进其精准化操作。智能阀门定位器由于是由微控制器所控制的，而这种控制器的精准度极高，可以实现的功能有：组态控制参数，线性分程控制和等百分比等特性修正，表现出极强的智能化操作特性。
（2）有很多控制软件和控制系统都在进一步的完善和强化之中，主要包括：生产执行系统（MEC），供应链管理系统（SCM），企业资源计划系统（ERP），CAD、CAM、CAP等，这些系统和技术的升级都不是单独进行的，而是与其他系统相连同步升级的。
3 结语
自动化控制与信息技术的有效结合对于工业技术发展有着重要的促进作用，是现代工业发展的必要条件。在未来自动化控制与信息技术的有效结合需要进一步智能化水平，借助大数据和云网络，提升信息控制能力，从而让工业自动化获得新发展。
参考文献
[1] 赵杨，丁宝峰，杜翠女，等.浅谈电气自动化技术在火力发电中的创新与应用[J].硅谷，2011（3）：93-94.
[2] 唐华国.工业自动化控制的现状和发展趋势分析[J].才智，2011（23）：69.
[3] 王晓光，王厉，厉励.石油化学工业信息化和自动化控制技术的现状及发展[J].河南化工，2004（3）：1-4.
环境科学专业核心知识单元，代表环境科学各个知识领域的不同方向，知识点分核心和选修两种，核心知识单元是所有环境科学专业学生要求具有的基础知识内容。
其中，专业基础类核心知识单元包括：①环境问题，核心知识点包括水环境问题、大气环境问题、固体废物污染、全球环境问题，选修知识点包括土壤污染、物理性污染和污染物生物效应。②环境科学基本原理，核心知识点包括环境/生态基本规律、环境科学学科体系和可持续发展理念。③环境科学研究方法，核心知识点包括环境科学方法论体系、生态学方法论、环境体系解析方法论，选修知识点包括环境质量调控方法论、综合/系统分析方法论。
专业原理类核心知识单元包括：①生态过程与效应，核心知识点包括生物对环境的适应、种群及其基本特征、生态系统特征及过程分析、生态学原理的应用。②环境生物过程与效应，核心知识点包括环境污染物在生态系统中的行为、污染物的生物学效应、生物监测原理与方法、环境污染的生物净化、退化环境的生物修复。③环境化学过程与效应，核心知识点包括环境中典型化学污染物、污染物迁移、污染物转化、大气环境化学、水环境化学。④环境地学过程与效应，核心知识点包括地球环境系统的基本组成运动规律及演化过程、地球环境系统有机圈层的组成结构及其功能、各圈层的演变规律及在全球环境变化中的作用、地球环境系统中物质和能量的迁移转化及循环过程。
专业技术类核心知识单元包括：①水污染控制，核心知识点包括废污水的物理处理技术、废污水化学和物理化学处理技术、废污水生物处理技术、废污水的自然处理技术、污泥处理处置。②大气污染控制，核心知识点包括颗粒污染物控制技术原理、颗粒污染物的控制技术、气态污染物控制技术原理、典型气态污染物控制技术。③土壤污染控制，核心知识点包括土壤污染源与污染特征分析、土壤污染控制技术原理、典型土壤污染物控制技术。④固体废物污染控制，核心知识点包括固体废物分类与特征、固体废弃物无害化技术与方法、固体废弃物综合利用。⑤环境监测，核心知识点包括环境标准、水环境监测、环境空气监测、固体废物监测、土壤污染监测、物理性污染监测、环境监测质量保证。⑥环境影响评价，核心知识点包括项目环境影响评价、规划环境影响评价、战略环境影响评价。⑦环境规划，核心知识点包括环境规划的技术方法、水环境规划、大气环境规划、噪声污染控制规划、固体废物污染防治规划。
专业管理类核心知识单元包括：①环境管理，核心知识点包括环境管理学的理论基础、环境管理的制度和政策手段，选修知识点包括企业/产业环境管理实践、区域一全球环境管理实践。②环境法律，核心知识点包括环境法基本概念原则、环境法律制度及法律效力、环境污染防治法、自然资源保护法、国际环境法。
专业实践类核心知识单元包括：①专业实习，核心知识点包括认识实习、生产实习、综合实习。②科研实践，核心知识点包括观察性实验、验证性实验、设计性实验、研究性实验。③毕业论文/毕业设计，核心知识点包括文献查阅、论文开题、论文研究、论文撰写、论文答辩。
二、建立核心课程体系
围绕环境科学专业各专业类别的核心知识单元，建立核心课程体系，承载核心知识点。各门核心课程围绕核心知识点组织基本理论、研究前沿、基本方法、实践案例等内容，形成系统。同时，设置先导课，为核心课程和核心知识点学习提供必要的基础知识储备。例如，“环境化学”课程，就需要无机化学、分析化学、有机及物理化学、环境科学概论、环境监测等课程作为先导课，提供环境化学课程各知识点学习所要求的基础知识储备。
专业基础类核心知识由“环境学基础”和“生态学基础”课程为基本载体。“环境学基础”课程坚持“起点高、容量大和观点新”的教学宗旨，系统介绍环境科学的产生与发展、人口、各环境要素污染与防治、可持续发展等内容，注重学生基本知识、基本技术、基本能力的培养，课程已经建设为国家精品课程，并积极探索慕课教学形式;“生态学基础”全面介绍生态学的基本概念、基本原理和基本应用方法，以及现代生态学的最新进展，该课程已经建设成为南开大学精品课程。
专业原理类核心知识由“环境生物学”“环境化学”“地学基础”课程为基本载体。“环境生物学”介绍环境生物学领域的基本理论和基本概念，结合现实环境中污染物与生物之间的相互作用，培养学生运用环境生物学技术解决实际问题的能力;“环境化学”介绍大气、土壤、水及生物相诸介质中环境物质迁移转化的基本原理，环境中主要污染物的来源及其在环境中的归趋，环境污染控制与修复过程及绿色化学中污染减量及消除的化学原理，“环境化学”课程已经被评为国家精品课程;“地学基础”课程介绍地壳的基本物质组成特征，气象要素的基本概念和表征方法、大气稳定度和逆温等与环境有关的基本知识，城市气候的基本特征，地球上水的循环过程，各种水体的基本特征，土壤的组成特征、形态特征、形成因素和成土过程，地图的基本概念、特征、组成要素、我国基本比例尺地形图的分幅和编号的基本方法，地形图的应用，遥感的基本概念、原理、遥感解释标志和方法，要求学生掌握地学的基本概念、基本规律和形成原因，以及地学基本手段的应用，该课程被评为南开大学精品课程。 专业技术类核心知识由“环境工程学”“环境监测”“环境影响评价与环境规划”课程为基本载体。“环境工程学”介绍水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理与处置工程以及噪声防治与控制等的基本原理和方法，该课程被评为南开大学精品课程;“环境监测”课程全面介绍根据监测的目的进行调查研究、设计监测方案、选择监测方法、进行数据处理以及测试结果的分析评价，掌握环境样品的采集、保存、制备、预处理、测定及质量控制等方法，培养学生实际环境监测问题的分析和解决能力，该课程被评为天津市精品课程;“环境影响评价与环境规划”全面介绍环境评价和环境规划的基础知识、基础理论、基本方法以及评价与规划知识的实际应用。
专业管理类核心知识由“环境管理与环境法学”课程为基本载体，“环境管理与环境法学”课程介绍管理学基础知识和主要原理、中国环境管理的原则与政策、中国环境管理的体制与制度、中国环境法体系及内涵、中国环境法的基本原则和基本制度以及部门环境管理、区域环境管理、工业企业环境管理等。
三、围绕三条主线推动环境科学专业课程教学
1.环境问题识别和分析主线
环境科学是研究环境问题及其解决途径的综合性科学体系，其核心任务是揭示人与环境相互作用规律。环境问题的产生和解决促进了环境科学的产生、形成和发展。围绕着环境问题的识别和分析，形成环境科学基本原理、技术方法、管理工具以及具体实践科学体系。围绕具体环境问题识别和分析，组织核心知识单元、核心知识点和核心课程，课程之间科学逻辑关系紧密，便于学生认知和学习。
另一方面，在我国当前发展阶段，资源环境限制与社会经济发展矛盾空前突出，迫切需要环境科学培养专业人才，应对污染控制、生态修复与环境建设挑战。围绕我国面对的实际环境问题，针对性培养专业人才，建立起环境问题与人才培养之间的直接联系，建立以环境问题识别和分析为主线的人才培养模式，搭建对应的知识结构和课程体系，有利于为国家培养具备解决实际环境问题能力的急需人才。
2.实验与实践教学主线
坚持“注重基础训练、强化教学实习、突出创新能力、提高综合素质”实验教学理念，围绕核心知识单元和核心知识点，搭建专业基础实验教学平台，建立实践教学基地群，严格毕业论文环节，充分发挥实践教学对理论教学的有效补充作用。
(1)专业课程实验。课程实验和课堂理论教学相辅相成。围绕核心知识单元和核心课程，开设专业实验课程，包括环境监测实验、无机及分析化学实验、环境化学实验、生态学基础实验、环境生物学实验、环境微生物学实验。着重训练实验步骤、实验操作、实验安全、药品管理等基础实验技能，培养环境科学分析基本方法和技术。
(2)专业教学实习。合理安排专业教学实习时间，既能促进核心知识的理解和认知，又能为后续毕业论文/设计提供经验。围绕核心知识点搭建专业教学实习平台，建立教学实习基地体系，配合大气污染防治、水污染防治、固体废弃物污染防治、环境管理等核心知识点和核心课程，建立环境监测中心、环保卫生管理中心、科学院、环保科技公司、垃圾处理厂等实践教学基地，形成实践教学基地群，提供直观认识环境科学专业知识在实践中具体应用的机会，培养知识运用和理论联系实际的能力。
(3)毕业论文。设置毕业论文环节，通过学生参与论文选题、查阅文献、开展实验或设计、结果模拟与分析等毕业论文过程，系统锻炼学生运用理论知识、实验技能的综合能力。
3.科研创新训练主线
营造制度、平台、师资环境，建立稳定的科研创新体系。通过国家级、省市级、校级、院级各级别科研立项机会，搭建“国家大学生创新计划”“省市大学生创新立项”“学校大学本科创新立项”“学院创新立项”多层次立体化环境科学专业学生创新平台，为不同水平学生提供创新立项机会，逐步提高项目研究质量，严格过程管理，保障创新立项覆盖面。通过团队协作、教师交流、项目答辩等环节，锻炼学生创新思维和创新能力，提高团队合作与交流能力，鼓励学生科研成果报奖。
四、核心课程质量保障
(1)国家级特色专业建设。2010年，南开大学环境科学专业获批为国家第六批高等学校特色专业建设点。特色专业结合南开大学环境科学多年来的本科教学特色以及相关教育、教学理念，面向国际社会发展及现实中国社会大背景下的特征需求，同时考虑到学科本身的实践特征、时代特征和应用特征，推动与现阶段校内学习相补益的数个社会实践与互动教学平台建设。
(2)精品课程群建设。提出并实践“精品课程群”建设的教改思路，逐步推动各门课程精品建设，形成“精品课程群”体系，有效保障环境科学专业课程教学的高质量。
(3)国家级教学团队建设。2010年，南开大学环境科学专业基础课程教学团队被评为国家级教学团队。
(4)优质教材保证。作为知识的载体，教材是本科生质量的重要保障。为了提高环境科学专业人才培养的效果，自编出版环境科学专业系列优秀教材。包括1本国家级精品教材《环境化学》，4本“十一五”国家级规划教材《环境学基础》《生态学基础》《环境化学》《地理信息系统及其在环境科学中的应用》等。
(5)推动天津市实验教学示范中心建设。积极推动实验教学改革和实验室建设，建设天津市环境科学与工程实验教学示范中心，为专业人才培养提供实践和创新平台。提出“培养具有创新精神的环境科学与工程现代化复合型高素质人才”的实验教学理念，搭建“专业基础实验、教学实践、创新教育”的高素质人才培养实验教学平台，探索“坚守教学神圣，转变师生角色，强化开放综合，学科建设与实验教学相融合”的实验教学模式，取得了丰硕的教学改革与建设成果，学生教学效果突出。
(6)推行精细化教学管理。探索精细化教学管理模式并付诸实践，制订“教学效果的双评议制度”“主讲教师竞聘上岗制度”“教学效果的双评议制度(教学督导组评议和学生评议)”等规章机制，有效实现对教师“教”的目标导向和过程管理。
实行环境科学专业本科教学的课程小组负责制，实现了本科教学的优质师资资源配备，有效地促进了全体教师对本科教学的关注和重视。保证教授、副教授百分之百地参与本科教学，优化教师队伍年龄结构和学缘结构，提高教学效果。
实行“本科生课程主讲教师竞聘上岗”。对列入核心课程群建设的课程实行主讲教师竞聘上岗办法，结合学生评教结果，根据教学能力与教学效果优选课程主讲教师。
论文摘要 在人类所利用的能源当中，电能是最清洁最方便的；电气传动无疑有着很大的意义，随着电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术的迅速发展，电气传动技术也得到了长足的发展。本文在对大量国内外文献分析的基础上，总结和论述了我国在电力电子和电力传动系统领域的研究现状。
从学术的角度来看，电力电子技术的主要任务是研究电力电子器件（功率半导体）设备，转换器拓扑结构，控制和电力电子应用，实现电力和磁场的能量转换、控制、传输和存储，以便实现合理和有效使用的各种形式的能源，高品质的人力的电力和磁场的能量。
1 电力电子的研究方向
就目前情况而言，我国电力电子的研究范围与研究内容主要包括：1）电力电子元器件及功率集成电路；2）电力电子变换器技术的研究主要包括新的或电力能源的节约和新能源电力电子，军事和空间应用等作为特殊的电力电子转换器技术的智能电力电子变换器技术，控制电力电子系统和计算机仿真建模；3）电力电子技术的应用，其研究内容包括超高功率转换器，在能源效率，可再生能源发电，钢铁，冶金，电力，电力牵引，船舶推进应用，电力电子系统的信息化和网络；电力电子系统的故障分析和可靠性；复杂的电力电子系统的稳定性和适应性；4）电力电子系统集成，其研究内容包括标准化电力电子模块；单芯片和多芯片系统设计，集成电力电子系统的稳定性和可靠性。
2 我国电力电子发展中存在的问题
当前的主要问题是：中国的电力电子产品和设备目前生产的大部分是也主要是晶闸管，虽然它可以创造一些高科技电子产品和电气设备，但他们都使用电力电子外国生产设备和多组分组装集成的制造方法，尤其是先进的全控型电力电子器件全部依赖进口，而许多关系到国民经济和国家安全，在一些关键领域的核心技术，软件，硬件和关键设备，我国的外资控制和封锁。特别是在关系国民经济和国家安全，更多先进水平的核心技术差距的关键领域，这种情况正在迅速变化的挑战和我们的道德律令。
在过去，虽然我国国民经济的各个部门，先后引进了国外先进技术，已开始注意到国内突出的问题，从表面上看，虽然对引进技术的绝大多数可以在几年后达到国产化率70％的要求，但只要仔细分析，不难发现，并最终拒绝外国公司转让技术和关键部件，都涉及到高科技的电力电子技术和动力传动产品在核心技术。
目前国外和问题的主要区别是：电力电子器件的全面控制，不能制造国内制造的高功率转换器，低技术，设备可靠性差，电力电子数字控制技术水平仍处于初级阶段；应用程序的控制技术和系统控制软件的水平较低；缺乏经验的重大项目等。高性能高功率转换器设备几乎全部从国外进口。
3 电力传动系统的发展现状分析
目前我国电力传动系统的研究主要围绕交流转动系统展开，随着交流电动机调速理论的突破和调速装置（主要是变频器）性能的完善，电动机的调速从直流发电机-电动机组调速、晶闸管可控整流器，直流调压调速逐步发展到交流电动机变频调速。交流传动系统之所以发展得如此迅速，和一些关键性技术的突破性进展有关。它们是功率半导体器件（包括半控型和全控型）的制造技术、基于电力电子电路的电力变换技术、交流电动机控制技术以及微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术。为了进一步提高交流传动系统的性能，国内有关研究工作正围绕以下几个方面展开：
1）输入电流为正弦和四象限运行开辟了新的途径
高性能交流驱动系统电压型PWM逆变器中的应用日益广泛，PWM技术的研究更深入。 PWM功率半导体器件采用高频开启和关闭，成为一个在一定宽度的电压脉冲序列法律的变化，为了实现频率，变压器，有效地控制和消除谐波的直流电压。 PWM技术可分为三类：正弦PWM，优化PWM及随机PWM。正弦PWM的电压，电流和磁通正弦PWM计划的目标包括。正弦PWM普遍提高功率器件的开关频率将是一个非常出色的表现，在中小功率交流驱动系统等被广泛使用。但为大容量的电源转换设备，高开关频率将导致大的开关损失，以及高功率设备，如GTO的开关频率仍不做的非常高的在这种情况下，在最佳的PWM技术只是满足的需求该设备。
2）应用矢量控制技术、直接转矩控制技术及现代控制理论
交流电机交流驱动系统是一个多变量、非线性、强耦合、时变控制对象，变频调速控制，电机控制的稳定状态方程的研究动态控制非常令人满意的结果的特点。 70年代初提出研究交流电机的控制过程的动态，不仅要控制每个变量的振幅，而控制的阶段，为了实现交流电机磁通和转矩的解耦矢量变换方法，促使高性能交流驱动系统逐渐向实际使用。高动态性能的电流矢量控制变频器已成功应用于轧机主传动，电力牵引系统和数控机床。此外，为了解决系统的复杂性和控制精度之间的矛盾，但也提出一个新的控制方法，如直接转矩控制，方向控制电压，特别是与微处理器控制技术，现代控制理论在各种控制方法也得到了应用，如二次型性能指标最优控制和双位模拟调节器控制，可以提高系统的动态性能，滑（滑模）变结构控制可以提高系统的鲁棒性，状态观测器和卡尔曼滤波器可以得到状态信息不能测量，自适应控制能够全面提高系统的性能。此外，智能控制技术，如模糊控制，神经网络控制，也开始在交流变频调速驱动系统用于提高控制精度和鲁棒性。
3）广泛应用微电子技术
随着微电子技术的发展，数字式控制处理芯片的运算能力和可靠性得到很大提高，这使得全数字化控制系统取代以前的模拟器件控制系统成为可能。目前适于交流传动系统的微处理器有单片机、数字信号处理器（Digital Signal Processor——DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit——ASIC）等。其中，高性能的计算机结构形式采用超高速缓冲储存器、多总线结构、流水线结构和多处理器结构等。核心控制算法的实时完成、功率器件驱动信号的产生以及系统的监控、保护功能都可以通过微处理器实现，为交流传动系统的控制提供很大的灵活性，且控制器的硬件电路标准化程度高，成本低，使得微处理器组成的全数字化控制系统达到了较高的性能价格比。
4 结论
虽然我国电力电子与电力系统传动系统技术得到了长足的发展，但与发达国家相比仍然存在较大差距，许多关键技术有待突破，关键部件还长期依赖进口的局面还没有打破。
参考文献
关键词：DC-DC变换器，自抗扰控制，Buck变换器
0. 引言
DC-DC变换器有两种类型，为开关变换器和线性变换器。多年来，PWM型DC-DC开关变换器因具有灵活的负极性和多种拓扑结构升降压方式的特点以及工作效率高，操作简单，所以在工业控制上受到了人们的青睐和广泛的应用。但是开关变换器是一个强非线性动态系统，无论是基于线性反馈控制或是现有的PID等常规控制方法都无法对DC-DC开关变换器取得满意的效果。随着非线性控制理论和数字控制技术的不断发展和日趋完善，将非线性控制理论引入到DC-DC开关变换器的控制策略中，对提高变换器的鲁棒性，更快的动态响应以及对输入和输出电源和负载扰动的良好抑制能力有着理论和实际的意义。多年来电力电子学界的国内外专家学者一直在研究控制开关变换器的非线性控制策略，并取得了一定的成果[1]，其中由北京前沿科学研究所韩京清研究员首次提出的一种非线性鲁棒控制技术[2],也就是自抗扰技术，具有算法简单、系统响应快、适应范围广等特点，已引起国内外控制工程界专家学者的广泛关注和高度好评。国内很多高校和研究所正在大力研究它在军工和民用等诸多领域的应用。
本文介绍了自抗扰控制技术在PWM型DC-DC开关变换器中的应用。这种控制方法可以消除由于大信号或是小信号的输入电压和负载扰动而引起的输出电压的变化。最后以其中的Buck变换器的电路为例，并对电路进行了建模、仿真和实验。结果表明，该自抗扰策略具有很强的鲁棒性、动态响应快等优点。
1.自抗扰控制器
经典PID控制器是用参考输入和被控量的误差及其微分﹑积分的线性组合来产生控制信号的，然而在实际运用中，参考输入经常不可微，甚至不连续，而输出信号的测量又经常被噪声污染，因此误差信号按经典意义经常在不可微或其微分信号被噪音的导数淹没。在实际电路中，一般采用差分或是超前网络近似实现微分信号，该方法对噪音有很强大的放大作用，使微分信号失真而不能用，而“线性组合”常引起快速性和超调量之间的矛盾。自抗扰控制通过引入积分串联型跟踪微分器来提取合理的微分信号，并使用合适的非线性组合，以改进经典PID控制，提高自身的适应性和鲁棒性。自抗扰控制主要针对如下一类对象： y(n) = f (y , ,?, y (n- 1) , t) ，其中f为未知模型摄动及扰动的作用量。自抗扰控制器由跟踪—微分器（TD），扩张状态观测器（ESO），非线性状态误差的反馈控制率（NLSEF）构成，整个控制器仅需要系统的输入量和输出量作为信息来源。自抗扰控制器的实质是由扩张状态观测器产生不确定模型f对输出作用的补偿量，以使对象的不确定性在反馈中加以抵消，从而达到重新构造对象的目的，所以说扩张状态观测器是整个自抗扰控制的关键。以二阶受控对象为例 ,自抗扰控制器的结构如图1所示。非线性跟踪-微分器的参考输入产生2个输出和,其中为参考输入的跟踪信号,是根据对象能力与控制需要安排的光滑过渡过程 ,而跟踪的微分。科技论文。实际上是的“广义微分”，是一种“品质”很好的微分。TD除了跟踪参考输入信号，安排预期过程外，其主要作用还在于柔化的变化以减少控制过程中的超调量。扩张状态观测器由系统输出产生3个信号:、、,其中为的跟踪信号,为的微分信号,为对系统模型和外扰动的估计。科技论文。非线性组合器由偏差和微分偏差产生基本非线性控制量, 然后用补偿总扰动而产生最终控制量。
2. Buck开关变换器的建模
PWM型DC-DC开关变换器是一非线性和不连续的系统，这使得对它建模成为一个十分困难的问题。从目前的研究情况来看，借助现代控制论的系统建模方法，对电力电子拓扑网络建模是一条有效途径。从微分几何的角度来考虑这个问题，本文以Buck开关变换器为研究对象，其电路拓扑如图2所示。
图 2 Buck电路拓扑结构
为简单起见，假定开关是理想的和同时认为状态转换是瞬间完成，本文仅研究电感电流连续工作的状态(CCM)下运行的buck变换器，即输出电感T的电流在整个开关管S关断周期中都存在。从以上的图中的拓扑电路中，可以分别写出Buck变换器导通和关断2个阶段的状态方程。在1个开关周期内利用状态空间平均法对Buck电路建模可以得到1个关于输出电压和开关频率的非线性状态方程。PWM控制中的占空比与自抗扰控制中的控制量是等价的。描述DC-DC开关变换器的微分方程一般可设为：
S导通时的状态方程为：
+ (1)
S关断时的状态方程为：
+ (2)
对式(1)和式(2)用时间平均得到Buck变换器的状态平均方程如下：
+ (3)
在式(3)中,代表输出电压,D代表占空比;代表电感电流;代表输入电压。科技论文。当然在实际的系统中，对Buck变换器建模时，还应该考虑器件的寄生元件，包括电感电阻和电容电阻等。在式(3)中并没有这些寄生参数，如电容寄生电阻和电感寄生电阻等，可以把他们看成是系统的内扰，同时将电源和电压的波动看成是系统的外扰。自抗扰控制的优势就是不用考虑内外扰的影响，利用由扩张状态观测器产生不确定模型f对输出作用的补偿量，以使对象的不确定性在反馈中加以抵消，从而达到重新构造对象的目的。
3.自抗扰控制器数字仿真
为了验证自抗扰控制器的可行性，采用MATLAB中的Simulink对上述的控制方法进行仿真。电路仿真的参数设定为:L=270mH;C=10uF;额定负载R=5;额定输入电压为8V;参考输出电压为4V，其仿真结果表明，自抗扰控制策略对电源输入和负载电流干扰具有很强的抑制能力，动态响应快；虽然输入电压和负载变化时的输出电压有波动，但是很微小，并且能在极短的时间内恢复。
4. 结论
本文应用自抗扰控制器,实现了PWM型DC-DC开关变换器对输入电压和负载变化具有良好的抑制能力，即输出电压只同给定参考输出有关。具有较强的鲁棒性，而且可以克服高频抖振现象，总谐波失真小，是一种可行的适应性好的非线性控制方案。
参考文献
[1] 林维明，黄是鹏.PWMDC-DC开关变换器非线性闭环控制策略的研究[J].中国电机工程学报，2001，（3）:19-22.
[2] 韩京清.自抗扰控制器及其应用[J].控制与决策，1998；13(1):19-23.
购物车(0)
