時(shí)間:2022-03-31 23:08:58
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在新媒體時(shí)代的影響下,電子書(shū)籍的設(shè)計(jì)是科學(xué)技術(shù)與藝術(shù)語(yǔ)言相融合的產(chǎn)物,其在原有的文字、圖像、色彩等視覺(jué)元素設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,融入了三維圖像、交互設(shè)計(jì)、flas、音頻、視頻等動(dòng)態(tài)立體圖像表達(dá)形式,并通過(guò)音頻播放功能,把文字信息以聲音的形式有效、生動(dòng)地傳遞給讀者,使書(shū)籍真正營(yíng)造出視、聽(tīng)、嗅、觸、味五感于一體的閱讀氛圍。對(duì)于電子書(shū)籍教學(xué)與傳統(tǒng)書(shū)籍相比較,對(duì)書(shū)籍設(shè)計(jì)如何體現(xiàn)“五感”有一個(gè)新的認(rèn)識(shí)。“視”的體現(xiàn):將傳統(tǒng)書(shū)籍版式與動(dòng)態(tài)技術(shù)結(jié)合,動(dòng)靜結(jié)合。“聽(tīng)”的體現(xiàn):在電子書(shū)籍中融入聽(tīng)覺(jué)元素更好的傳達(dá)信息的同時(shí),提高了書(shū)籍聽(tīng)覺(jué)感染力。“觸”的體現(xiàn),從以往傳統(tǒng)書(shū)籍對(duì)材料的觸覺(jué)提升到以讀者與書(shū)籍交互性設(shè)計(jì)和參與性,通過(guò)讀者對(duì)屏幕的觸摸或是鼠標(biāo)的點(diǎn)擊、拖動(dòng),運(yùn)用動(dòng)態(tài)圖像使讀者體會(huì)觸覺(jué)的主動(dòng)性。“嗅”與“味”的體現(xiàn),電子書(shū)籍無(wú)法從食物的方面?zhèn)鬟_(dá)嗅覺(jué),只有間接的從圖像、色彩等視覺(jué)元素來(lái)刺激讀者。總之,在電子書(shū)籍的教學(xué)中要強(qiáng)調(diào)書(shū)籍內(nèi)涵藝術(shù)化、設(shè)計(jì)風(fēng)格簡(jiǎn)約化、設(shè)計(jì)信息多元化、設(shè)計(jì)服務(wù)合理化的原則,貫穿到整個(gè)電子書(shū)籍設(shè)計(jì)的教學(xué)環(huán)節(jié)中去。
2對(duì)電子書(shū)籍設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式的嘗試
2.1培養(yǎng)模式的改革電子書(shū)籍的教學(xué)中以綜合學(xué)科知識(shí)運(yùn)用與新媒體技術(shù)結(jié)合的方式,改變單一教學(xué)模式,以開(kāi)放式態(tài)度對(duì)待學(xué)生和教學(xué)。在電子書(shū)籍的內(nèi)容采集階段,提倡凸顯個(gè)性化特征;在創(chuàng)意階段,鼓勵(lì)學(xué)生突破、創(chuàng)新;在電子書(shū)籍的制作階段,以合理化運(yùn)用新媒體技術(shù)為原則,將視聽(tīng)多媒體元素進(jìn)行有效的編輯和安排。教師應(yīng)把握學(xué)生在每一個(gè)階段的學(xué)習(xí),以不同階段的要求對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo),不能一味追求新媒體技術(shù)帶來(lái)的全新效果,而是要本著傳統(tǒng)書(shū)籍技巧與電子書(shū)籍技術(shù)結(jié)合的方式,確立藝術(shù)與技術(shù)相結(jié)合的人才培養(yǎng)模式。
2.2電子書(shū)籍設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置優(yōu)秀的電子書(shū)籍設(shè)計(jì)是以實(shí)用性、藝術(shù)性、文化性相結(jié)合的產(chǎn)物,教師在電子書(shū)籍設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容中需要注意以下幾個(gè)方面:強(qiáng)調(diào)版式設(shè)計(jì):在電子書(shū)籍教學(xué)中信息傳達(dá)是電子書(shū)籍版面設(shè)計(jì)中的重點(diǎn),雖然電子書(shū)籍不同于傳統(tǒng)書(shū)籍的紙質(zhì)媒介和形態(tài),融合了音頻視頻以及圖形圖像為一體的心得表達(dá)形式,但是它的呈現(xiàn),在讀者閱讀時(shí),仍然以圖形、文字、色彩為主要構(gòu)成,所以將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)元素與視頻、音頻相結(jié)合的方式來(lái)傳達(dá)信息。強(qiáng)調(diào)適量的設(shè)計(jì)元素,避免視覺(jué)混亂進(jìn)行有序的設(shè)計(jì),準(zhǔn)確把握整體和部分的關(guān)系。提倡交互式設(shè)計(jì):相較于傳統(tǒng)書(shū)籍,電子書(shū)籍運(yùn)用交互式技術(shù)使讀者通過(guò)界面中的按鈕、圖標(biāo)、菜單等交互式設(shè)置,來(lái)實(shí)現(xiàn)閱讀的主動(dòng)性,所以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)交互式設(shè)計(jì)來(lái)增加讀者閱讀的互動(dòng)性、趣味性和主動(dòng)性是電子書(shū)籍設(shè)計(jì)教學(xué)的重點(diǎn),但在電子書(shū)籍中交互設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)適度、合理,帶動(dòng)讀者的參與,調(diào)動(dòng)讀者的閱讀積極性。鼓勵(lì)運(yùn)用新技術(shù):由于電子書(shū)籍中的媒體多元化,所以對(duì)于新技術(shù)(軟硬件)的掌握與操作尤為重要,鼓勵(lì)學(xué)生將新技術(shù)在電子書(shū)籍設(shè)計(jì)上進(jìn)行運(yùn)用,利用flas、視頻音頻、3D模擬虛擬空間等手法,使學(xué)生在電子書(shū)籍在個(gè)性風(fēng)格和藝術(shù)表現(xiàn)上更為豐富,但這也是教學(xué)的難點(diǎn)與挑戰(zhàn),需要學(xué)生指導(dǎo)掌握綜合知識(shí)與技術(shù)。在課題設(shè)置訓(xùn)練上:以網(wǎng)絡(luò)上招標(biāo)的電子書(shū)籍設(shè)計(jì)項(xiàng)目來(lái)作為學(xué)生訓(xùn)練項(xiàng)目,如:電子雜志、電子書(shū)刊、電子報(bào)紙等,而不是局限于虛擬課題設(shè)計(jì),提升學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和興趣,引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合市場(chǎng)的需求來(lái)創(chuàng)意,設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的電子書(shū)籍。
3教學(xué)中可能遇到的問(wèn)題
關(guān)鍵詞:數(shù)字信號(hào)處理器;三電平;PWM整流器;功率因數(shù)校正
引言
三電平(ThreeLevel,TL)整流器是一種可用于高壓大功率的PWM整流器,具有功率因數(shù)接近1,且開(kāi)關(guān)電壓應(yīng)力比兩電平減小一半的優(yōu)點(diǎn)。文獻(xiàn)[1]及[2]提到一種三電平Boost電路,用于對(duì)整流橋進(jìn)行功率因數(shù)校正,但由于二極管整流電路的不可逆性,無(wú)法實(shí)現(xiàn)功率流的雙向流動(dòng)。文獻(xiàn)[3],[4]及[5]提到了幾種三電平PWM整流器,盡管實(shí)現(xiàn)了三電平,但開(kāi)關(guān)管上電壓應(yīng)力減少一半的優(yōu)點(diǎn)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。三電平整流器盡管比兩電平整流器開(kāi)關(guān)數(shù)量多,控制復(fù)雜,但?具有兩電平整流器所不具備的特點(diǎn):
1)電平數(shù)的增加使之具有更小的直流側(cè)電壓脈動(dòng)和更佳的動(dòng)態(tài)性能,在開(kāi)關(guān)頻率很低時(shí),如300~500Hz就能滿足對(duì)電流諧波的要求;
2)電平數(shù)的增加也使電源側(cè)電流比兩電平中的電流更接近正弦,且隨著電平數(shù)的增加,正弦性越好,功率因數(shù)更高;
3)開(kāi)關(guān)的增加也有利于降低開(kāi)關(guān)管上的電壓壓應(yīng)力,提高裝置工作的穩(wěn)定性,適用于對(duì)電壓要求較高的場(chǎng)合。
1TL整流器工作原理
TL整流器主電路如圖1所示,由8個(gè)開(kāi)關(guān)管V11~V42組成三電平橋式電路。假定u1=u2=ud/2,則每只開(kāi)關(guān)管將承擔(dān)直流側(cè)電壓的一半。
以左半橋臂為例,1態(tài)時(shí),當(dāng)電流is為正值時(shí),電流從A點(diǎn)流經(jīng)VD11及VD12到輸出端;當(dāng)is為負(fù)值時(shí),電流從A點(diǎn)流經(jīng)V11及V12到輸出端,因此,無(wú)論is為何值,均有uAG=uCG=+ud/2,D1防止了電容C1被V11(VD11)短接。同理,在0態(tài)時(shí),有uAG=0;在-1態(tài)時(shí),有uAG=uDG=-ud/2,D2防止了電容C2被V22(VD22)短接。
右半橋臂原理類似,因此A及B端電壓波形如圖2所示,從而在交流側(cè)電壓uAB上產(chǎn)生五個(gè)電平:+ud,+ud/2,0,-ud/2,-ud。
每個(gè)半橋均有三種工作狀態(tài),整個(gè)TL橋共有32=9個(gè)狀態(tài)。分別如下:
狀態(tài)0(1,1)開(kāi)關(guān)管V11,V12,V31,V32開(kāi)通,變換器交流側(cè)電壓uAB等于0,電容通過(guò)直流側(cè)負(fù)載放電,線路電流is的大小隨主電路電壓us的變化而增加或減小。
狀態(tài)1(1,0)開(kāi)關(guān)管V11,V12,V32,V41開(kāi)通,交流側(cè)輸入電壓uAB等于ud/2,輸入端電感電壓等于us-u1。電容C1電壓被正向(或反向)電流充電(u1<us,或放電us<u1),C2通過(guò)直流側(cè)負(fù)載放電。
狀態(tài)2(1,-1)開(kāi)關(guān)管V11,V12,V41,V42開(kāi)通,輸入電壓uAB=ud,正向(或反向)電流對(duì)電容C1及C2充電(或放電),由于輸入電感電壓反向,電流is逐漸減小。
狀態(tài)3(0,1)開(kāi)關(guān)管V12,V21,V31,V32開(kāi)通,交流側(cè)輸入電壓uAB等于-ud/2,輸入電感上電壓等于us+u1。電容電壓被正向(或反向)電流充電(或放電)。
狀態(tài)4(0,0)開(kāi)關(guān)管V12,V21,V32,V41開(kāi)通,輸入端電壓為0,電容通過(guò)直流側(cè)負(fù)載放電,線路電流is的大小隨主電路電壓us的變化而增加或減小。
狀態(tài)5(0,-1)開(kāi)關(guān)管V12,V21,V41,V42開(kāi)通,交流側(cè)電壓為ud/2,正向(或反向)電流對(duì)電容C2充電(或放電),電容C1通過(guò)負(fù)載電流放電。
狀態(tài)6(-1,1)開(kāi)關(guān)管V21,V22,V31,V32開(kāi)通,uAB=-ud,正向(或反向)線電流對(duì)兩個(gè)電容C1及C2充電(或放電),由于升壓電感電壓正向,線電流將逐漸增加。
狀態(tài)7(-1,0)開(kāi)關(guān)管V21,V22,V32,V41開(kāi)通,交流側(cè)電壓電平為-ud/2,正向(或反向)電流對(duì)電容C2充電(或放電),電容C1通過(guò)負(fù)載電流放電。
狀態(tài)8(-1,-1)開(kāi)關(guān)管V21,V22,V41,V42開(kāi)通,輸入端電壓為0,升壓電感電壓等于us,兩個(gè)電容C1及C2均通過(guò)負(fù)載電流放電。電流is根據(jù)電壓us的變化而增加(或減小)。
2硬件電路設(shè)計(jì)
從圖2可以看出,在輸入電壓頻率恒定的情況下,要在變換器交流側(cè)產(chǎn)生一個(gè)三電平電壓波形,輸入電壓一個(gè)周期內(nèi)應(yīng)定義兩個(gè)操作范圍:區(qū)域1和區(qū)域2,如圖3所示。
在區(qū)域1,電壓大于-ud/2,并且小于ud/2,在電壓uAB上產(chǎn)生三個(gè)電平:-ud/2,0,ud/2。同理,在區(qū)域2,電壓絕對(duì)值大于ud/2,并小于直流側(cè)電壓ud,在電壓正半周期(或負(fù)半周期)上產(chǎn)生兩個(gè)電平:ud/2和ud(或-ud/2和-ud)。相應(yīng)電平的工作區(qū)域如表1所列。
表1相應(yīng)電平的工作區(qū)域
工作區(qū)域
1
2
1
2
us>0
us<0
us>0
us<0
高電平
ud/2
ud
-ud/2
低電平
-ud/2
ud/2
-ud
為方便控制,這里定義兩個(gè)控制變量SA及SB,其中
根據(jù)表1可以設(shè)計(jì)一個(gè)開(kāi)關(guān)查詢表,如表2所列,將其存儲(chǔ)在DSP中,當(dāng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制時(shí),便可根據(jù)輸入電壓、電流信號(hào),從表中查詢所需采取的開(kāi)關(guān)策略。
表2查詢表
SA
SB
V11
V12
V21
V22
V31
V32
V41
V42
uAB
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
ud/2
1
-1
1
1
1
1
ud
1
1
1
1
1
-ud/2
1
1
1
1
-1
1
1
1
1
ud/2
-1
1
1
1
1
1
-ud
-1
1
1
1
1
-ud/2
-1
-1
1
1
1
1
整個(gè)控制系統(tǒng)以一片DSP為核心,控制框圖如圖4所示。
鎖相環(huán)電路產(chǎn)生一個(gè)與電源電壓同相位的單位正弦波形,ud的采樣信號(hào)通過(guò)低速電壓外環(huán)調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié),電流is的采樣信號(hào)通過(guò)高速電流內(nèi)環(huán)G1進(jìn)行調(diào)節(jié),電容C1端直流電壓u1與電容C2端直流電壓u2分別通過(guò)兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié),補(bǔ)償環(huán)G2用于補(bǔ)償兩只電容電壓的不平衡。
檢測(cè)的線電流命令is與參考電流is*比較,產(chǎn)生的電流誤差信號(hào)送至電流內(nèi)環(huán)G1,以跟蹤電源電流變化,產(chǎn)生的線電流波形將與主電壓同相位。
3軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用兩個(gè)通用定時(shí)器GPT1及GPT2來(lái)產(chǎn)生周期性的CPU中斷,其中GPT1用于PWM信號(hào)產(chǎn)生、ADC采樣和高頻電流環(huán)控制(20kHz),GPT2用于低頻電壓環(huán)的控制(10kHz),兩者均采用連續(xù)升/降計(jì)數(shù)模式。低速電壓環(huán)的采樣時(shí)間為100μs,高速電流環(huán)采樣時(shí)間為50μs。中斷屏蔽寄存器IMR,EVIMRA和EVIMRB使GPT1在下降沿和特定周期產(chǎn)生中斷,GPT2則僅在下降沿產(chǎn)生中斷。
整個(gè)程序分為主程序模塊、初始化模塊、電流控制環(huán)計(jì)算模塊、電壓控制環(huán)計(jì)算模塊、PWM信號(hào)產(chǎn)生模塊等五大部份。程序流程如圖5所示。
4仿真結(jié)果及實(shí)驗(yàn)
仿真參數(shù)如下:輸入電壓us交流220V,50Hz,輸出功率1kW,開(kāi)關(guān)管GTO,開(kāi)關(guān)頻率500Hz。整流狀態(tài)和逆變狀態(tài)下電源電壓us、電源電流is、交流側(cè)電壓uAB波形分別如圖6及圖7所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了設(shè)計(jì)的正確性,在采用GTO管、開(kāi)關(guān)頻率較低(500Hz)時(shí),輸入側(cè)電流波形仍然非常接近正弦,裝置得到了接近1的功率因數(shù),同時(shí)開(kāi)關(guān)上的電壓應(yīng)力減少了一半。
電子技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)各行各業(yè)的發(fā)展,應(yīng)用廣泛———廣播通信、網(wǎng)絡(luò)、航空航天、工業(yè)、交通、醫(yī)學(xué)、消費(fèi)類電子領(lǐng)域都離不開(kāi)電子技術(shù)。眾所周知的北京2008年奧運(yùn)會(huì)的水立方建筑運(yùn)用50萬(wàn)顆LED燈構(gòu)成世界上最大的半導(dǎo)體照明工程。學(xué)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)是適應(yīng)時(shí)展之必須。高職教育不同于普通高等教育,它的專業(yè)設(shè)置和課程設(shè)置指導(dǎo)思想都是以服務(wù)為宗旨,以就業(yè)為導(dǎo)向。針對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求,我們進(jìn)行了廣泛的市場(chǎng)調(diào)研,重點(diǎn)調(diào)研了長(zhǎng)三角地區(qū)高職畢業(yè)生的主要就業(yè)崗位,需要具備的職業(yè)能力及從業(yè)資格證書(shū)等問(wèn)題,應(yīng)用電子專業(yè)的就業(yè)崗位主要有:電子產(chǎn)品維修工,電子產(chǎn)品裝配工,電子產(chǎn)品調(diào)試員,電子產(chǎn)品工藝員。通過(guò)崗位的典型工作任務(wù),職業(yè)能力分析,歸納出職業(yè)行動(dòng)領(lǐng)域,然后根據(jù)我系的實(shí)際教學(xué)條件,實(shí)訓(xùn)條件,將職業(yè)行動(dòng)領(lǐng)域轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)領(lǐng)域,構(gòu)建了《電路與模擬電子技術(shù)》這門課程。同時(shí),我們制定了課程標(biāo)準(zhǔn)。
2電路與模擬電子技術(shù)課程目標(biāo)
本課程的總體目標(biāo)是:通過(guò)對(duì)電路原理、常用電子元器件、模擬電路及其系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí),使學(xué)生獲得電路與模擬電子技術(shù)方面的基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)理論和基本技能,為深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)及其在專業(yè)中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。其中包括:(1)知識(shí)目標(biāo):掌握電路基本概念、基本分析和計(jì)算方法;會(huì)計(jì)算電路主要參數(shù);掌握電路波形圖畫法、建立電路模型的方法;會(huì)判斷器件類型、電路工作狀態(tài);(2)能力目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生正確使用常用儀表的能力;培養(yǎng)學(xué)生正確選擇元器件的能力;培養(yǎng)學(xué)生檢索與閱讀各種電子手冊(cè)及資料的能力;培養(yǎng)學(xué)生識(shí)讀與分析電路的能力;培養(yǎng)學(xué)生安裝和焊接電路的能力;培養(yǎng)學(xué)生電路測(cè)試方案的設(shè)計(jì)能力和對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析能力;培養(yǎng)學(xué)生排除電路故障的能力;培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)的能力;(3)情感目標(biāo):通過(guò)趣味案例激發(fā)學(xué)生好奇心和學(xué)習(xí)興趣;通過(guò)學(xué)習(xí)情境挖掘?qū)W生的求知欲和創(chuàng)造欲,樹(shù)立學(xué)生自信心。
3電路與模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)
本門課程設(shè)計(jì)的理念是:以學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)為最根本的出發(fā)點(diǎn),理論學(xué)習(xí)以必須,夠用為度,同時(shí)進(jìn)行課證融合。在課程的教學(xué)過(guò)程中采用多種教學(xué)方法和手段:傳統(tǒng)的教學(xué)法、直觀教學(xué)法、探究法、啟發(fā)式教學(xué)和多媒體教學(xué)手段。
4電路與模擬電子技術(shù)課程實(shí)施
在課程的實(shí)施過(guò)程中教師首先進(jìn)行了學(xué)情分析:高職院校的學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)普遍較差,學(xué)習(xí)能力欠缺,急于求成,缺乏持久性。雖然學(xué)生對(duì)電類專業(yè)課入門的學(xué)習(xí)具有一定的興趣,但這種興趣不夠穩(wěn)定,需要教師創(chuàng)設(shè)適度的情境,適時(shí)地激發(fā)。所以在教學(xué)過(guò)程中,教師要力求做到將深?yuàn)W的知識(shí)淺顯化,抽象的知識(shí)形象化。課程的重點(diǎn)難點(diǎn)是半導(dǎo)體器件,放大電路,負(fù)反饋。教師對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)的處理方法有:(1)傳統(tǒng)的講解法;(2)直觀式教學(xué);(3)配合flas演示;(4)通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)試加深理解;(5)創(chuàng)建學(xué)習(xí)情境。例如:在半導(dǎo)體器件的講解部分,可采用直觀式的教學(xué)法,帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)各種不同的二極管,三極管。對(duì)于三極管的講解,配合萬(wàn)用表測(cè)試加深理解。下面以一次課實(shí)驗(yàn)課———三極管電流放大特性為例,來(lái)說(shuō)明課堂的教學(xué)組織。三極管的電流放大特性這節(jié)內(nèi)容是深入模擬電子技術(shù)部分的第一道難關(guān)。學(xué)生只有深入到心里層面去理解了這節(jié)內(nèi)容,才可以舉一反三去理解后續(xù)學(xué)習(xí)的電子元器件。教師采用基于工作過(guò)程“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)設(shè)計(jì),把啟發(fā)式教學(xué)貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程,通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)操作和多媒體仿真,把抽象的理論知識(shí)難度降低,達(dá)到突破難點(diǎn),幫助學(xué)生化難為易,讓學(xué)生輕松愉快充滿信心地完成學(xué)習(xí)。
5考核方案
課程的考核方案根據(jù)學(xué)院教務(wù)處的要求,期中成績(jī)占30%,平時(shí)成績(jī)占30%,期末成績(jī)占40%。平時(shí)成績(jī)包括:課堂考核,課后作業(yè),單元測(cè)驗(yàn)。在學(xué)期結(jié)束前另有為期一周的教學(xué)實(shí)習(xí),教師根據(jù)維修電工的考試內(nèi)容結(jié)合實(shí)際情況申報(bào),并由系部統(tǒng)一采購(gòu)實(shí)習(xí)耗材。實(shí)習(xí)的考核分為:優(yōu)———電路功能完全實(shí)現(xiàn),性能優(yōu)良,工藝精美。良———電路功能基本實(shí)現(xiàn),性能優(yōu)良。中———電路功能基本實(shí)現(xiàn),性能不夠穩(wěn)定。及格———在教師輔助制作下,電路功能基本實(shí)現(xiàn)。不及格———電路功能未實(shí)現(xiàn)且學(xué)習(xí)態(tài)度有問(wèn)題。
6教學(xué)評(píng)價(jià)
課程的教學(xué)評(píng)價(jià)包括:校內(nèi)督導(dǎo)評(píng)價(jià),同行專家評(píng)價(jià),教師自我評(píng)價(jià),學(xué)生評(píng)價(jià)。
7課程特色及展望
數(shù)字電視信號(hào)要求發(fā)射機(jī)功放系統(tǒng)必須有較好的線性,當(dāng)前改善功放系統(tǒng)線性度比較成熟的方法是在數(shù)字激勵(lì)器中加入預(yù)校正技術(shù)和均衡技術(shù)。數(shù)字激勵(lì)器的均衡器包括線性均衡器和群時(shí)延均衡器。數(shù)字均衡器主要有兩個(gè)功能,一個(gè)功能是預(yù)校正數(shù)字I、Q基帶信號(hào)的電平(相位、頻響),另一個(gè)功能是將數(shù)字I、Q基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào),同時(shí)送入調(diào)制器進(jìn)行變頻轉(zhuǎn)換。均衡器補(bǔ)償數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的各部分產(chǎn)生的線性總失真,線性失真包括相位線性失真和幅度線性失真。發(fā)射機(jī)產(chǎn)生線性失真的主要器件是功放系統(tǒng)的輸入/輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和腔體及射頻濾波器。這些器件產(chǎn)生的頻響成為復(fù)頻響,都需要對(duì)其幅度和相位進(jìn)行均衡。均衡器輸出的頻響與發(fā)射機(jī)各部分的總頻響呈復(fù)數(shù)共軛的函數(shù)轉(zhuǎn)換關(guān)系,當(dāng)發(fā)射機(jī)的復(fù)頻響與均衡器產(chǎn)生的頻響函數(shù)相乘后,發(fā)射機(jī)的線性失真將下降至滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的水平。理想的頻響是一個(gè)常數(shù)和頻率無(wú)關(guān)。群時(shí)延就是相位相對(duì)于頻率的失真,是指不同頻率的信號(hào)在通過(guò)整個(gè)信號(hào)帶寬范圍時(shí)產(chǎn)生不同的時(shí)延。理想的群時(shí)延也是一個(gè)常數(shù)和頻率無(wú)關(guān)。補(bǔ)償群時(shí)延失真的辦法通常是采用兩個(gè)數(shù)字均衡濾波器用于高頻和低頻補(bǔ)償。數(shù)字激勵(lì)器調(diào)制器的功能是把經(jīng)過(guò)COFDM調(diào)制并進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后的兩路I、Q正交信號(hào)和頻率合成器輸出的視頻載波信號(hào)進(jìn)行混頻、變頻成一路射頻輸出。
二、頻率合成器
頻率合成器的主要功能為輸出調(diào)制需要的視頻載波本振信號(hào)頻率,為單頻網(wǎng)提供參考時(shí)間和參考頻率。載波頻率的產(chǎn)生通過(guò)PLL(鎖相環(huán)頻率合成器)完成。PLL回路包括一個(gè)恒溫VCXO(壓控晶體振蕩器),帶寬為10MHz。輸出的每個(gè)頻率都與10MHz基準(zhǔn)頻率同步,10MHz基準(zhǔn)頻率的頻率精度較高,較高的頻率精度可降低噪聲和確保短期的穩(wěn)定性。5控制電路數(shù)字激勵(lì)器一般都配有可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控的RS232接口,同時(shí)安裝以工控機(jī)為核心的控制處理單元。控制處理單元提供了發(fā)射機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)信息、故障報(bào)警信息、參數(shù)配置信息、發(fā)射機(jī)的開(kāi)啟與關(guān)閉及歷史記錄等信息。通過(guò)操控工控機(jī)可以顯示功放系統(tǒng)內(nèi)部各功放模塊的實(shí)時(shí)狀態(tài),控制單元通過(guò)外接傳感器監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)各裝置,管理發(fā)射機(jī)的全部操作。
三、中頻自適應(yīng)數(shù)字預(yù)校正技術(shù)
目前本專業(yè)師資結(jié)構(gòu)是:中青年骨干教師數(shù)量偏低、高級(jí)職稱及“雙師型”教師比例偏低、實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師嚴(yán)重不足、文化課教師與專業(yè)課教師比例嚴(yán)重失調(diào)等現(xiàn)象。
二、怎樣建設(shè)師資隊(duì)伍
1.進(jìn)修學(xué)習(xí),接受最新理念
近年來(lái),本專業(yè)選派30多位教師到鹽南、山東、武漢、洛陽(yáng)等學(xué)校培訓(xùn),教師在教學(xué)能力、職教理論、職業(yè)技能方面得到提高。
2.企業(yè)實(shí)踐,教學(xué)與實(shí)踐同步
為提高本專業(yè)教師的實(shí)踐教學(xué)能力,要求專業(yè)教師每?jī)赡瓯仨氂袃蓚€(gè)月到企業(yè)或生產(chǎn)一線實(shí)踐,了解企業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)、生產(chǎn)組織方式、工藝流程、裝備等基本情況;了解企業(yè)文化內(nèi)涵、規(guī)章制度、職業(yè)道德、崗位(工種)職責(zé)、操作規(guī)范、用人標(biāo)準(zhǔn)及其相關(guān)管理制度等具體內(nèi)容;學(xué)習(xí)熟悉所教專業(yè)在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的新知識(shí)、新技能、新工藝、新方法。
3.校本培訓(xùn),提升教學(xué)能力
學(xué)校聘請(qǐng)教育專家對(duì)本專業(yè)教師集中培訓(xùn),包括現(xiàn)代職業(yè)教育理念、職教動(dòng)態(tài)、教學(xué)方法等。
4.專家引領(lǐng),提高技術(shù)能力
聘請(qǐng)高校教授為本專業(yè)顧問(wèn),不定期來(lái)學(xué)校為本專業(yè)講學(xué)、指導(dǎo),起到“傳、幫、帶”作用,引領(lǐng)專業(yè)教師發(fā)展。
三、師資隊(duì)伍建設(shè)的保障機(jī)制
1.加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo),明確職責(zé),為師資隊(duì)伍建設(shè)工作提供強(qiáng)有力的組織管理保證師資隊(duì)伍建設(shè)是一項(xiàng)具有全局性的系統(tǒng)工程,學(xué)校上下要統(tǒng)一思想,達(dá)成共識(shí),在黨委的領(lǐng)導(dǎo)下,從學(xué)校發(fā)展的大局出發(fā),充分認(rèn)識(shí)師資隊(duì)伍建設(shè)在學(xué)校各項(xiàng)工作中的主體地位,加強(qiáng)有關(guān)重要政策的研究和貫徹落實(shí),運(yùn)用各種措施,加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)。2.加大教師培訓(xùn)力度,全面提高業(yè)務(wù)水平和業(yè)務(wù)能力企業(yè)實(shí)踐培訓(xùn):到相關(guān)企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn),提高實(shí)踐操作技能。職業(yè)資格培訓(xùn):鼓勵(lì)教師按照有關(guān)規(guī)定參加多項(xiàng)職業(yè)資格培訓(xùn),加強(qiáng)實(shí)踐能力,并參加職業(yè)技能鑒定,獲得高級(jí)工以上證書(shū)。3.明確“雙師型”的標(biāo)準(zhǔn)和要求,積極實(shí)施“雙師型”教師培養(yǎng)計(jì)劃4.大力加強(qiáng)專業(yè)負(fù)責(zé)人、學(xué)科帶頭人隊(duì)伍建設(shè)通過(guò)多種方式加速專業(yè)、學(xué)科帶頭人以及骨干教師的培養(yǎng)。在培養(yǎng)專業(yè)、學(xué)科帶頭人的工作中,進(jìn)一步完善評(píng)選、管理制度,設(shè)立專項(xiàng)津貼和獎(jiǎng)勵(lì)基金。同時(shí)充分發(fā)揮其對(duì)青年教師的指導(dǎo)和示范作用。5.加強(qiáng)學(xué)術(shù)氛圍的營(yíng)造,鼓勵(lì)教師多出成果從各方面建立制度,包括建立教學(xué)成果以及科研成果獎(jiǎng)勵(lì)制度等,鼓勵(lì)教師多出教科研成果,特別是層次較高的成果,鼓勵(lì)教師善于對(duì)教學(xué)以及科研中的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié),撰寫較高水平的論文,在較高水準(zhǔn)的雜志上進(jìn)行發(fā)表,加強(qiáng)教科研氛圍的營(yíng)造,推動(dòng)學(xué)術(shù)交流活動(dòng),提高教師的綜合素質(zhì)。6.培養(yǎng)與引進(jìn)相結(jié)合,加大人才引進(jìn)力度兼職教師是職業(yè)學(xué)校教師隊(duì)伍的組成部分。要實(shí)行專兼結(jié)合、開(kāi)放式的教師選聘模式,選聘具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員和能工巧匠擔(dān)任兼職教師,以此來(lái)豐富實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容。
四、師資隊(duì)伍建設(shè)成效
1.完成建設(shè)一支師德高尚、教育觀念新、改革意識(shí)強(qiáng),具有較高教學(xué)水平和較強(qiáng)實(shí)踐能力、專兼結(jié)合的教師隊(duì)伍為目標(biāo)的師資隊(duì)伍建設(shè)方案。2.開(kāi)展了各項(xiàng)教研教改活動(dòng),選派年輕教師參加課件制作培訓(xùn)、現(xiàn)代教育技能培訓(xùn)、行為導(dǎo)向教學(xué)方法培訓(xùn)、精評(píng)課課程開(kāi)發(fā)培訓(xùn)等一系列綜合能力培養(yǎng)的培訓(xùn),使教師形成了符合學(xué)生發(fā)展的課程觀、教學(xué)觀,全面提高教師的綜合素質(zhì)。3.選派教師參加企業(yè)的專業(yè)培訓(xùn)、企業(yè)實(shí)踐等活動(dòng),提高其理論和實(shí)踐專業(yè)課程體系建設(shè)與人才培養(yǎng)體系模式改革能力。所有參加教師都獲得培訓(xùn)的相關(guān)證書(shū)及資料。4.開(kāi)展教師職業(yè)教育教學(xué)能力培訓(xùn),提高專業(yè)教師的理論實(shí)踐教學(xué)能力,使大部分專業(yè)教師成為雙師素質(zhì)教師,取得雙師資格證。
五、體會(huì)與思考
1.優(yōu)化了本專業(yè)教師隊(duì)伍素質(zhì)
職業(yè)教育的特性決定了它不僅要向?qū)W生傳遞知識(shí),更重要的是突出培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、操作能力、實(shí)踐能力,對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)要以適應(yīng)職業(yè)崗位需求為導(dǎo)向,加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),著力促進(jìn)知識(shí)傳授與生產(chǎn)實(shí)踐的緊密結(jié)合。
2.加強(qiáng)了學(xué)校與社會(huì)的聯(lián)系
學(xué)校的教學(xué)活動(dòng)要和社會(huì)人才需求緊密聯(lián)系,緊緊圍繞著社會(huì)人才需求培養(yǎng)人才,才能增強(qiáng)學(xué)校培養(yǎng)人才的針對(duì)性,更好地貫徹堅(jiān)持以就業(yè)為導(dǎo)向的辦學(xué)思想,切實(shí)提高畢業(yè)生的就業(yè)能力。這就要求教師盡可能了解人才需求信息,調(diào)整教學(xué)活動(dòng)。
關(guān)鍵詞:無(wú)線發(fā)射FSK射頻發(fā)射器nRF902
1概述
nRF902是一個(gè)單片發(fā)射器芯片,工作頻率范圍為862~870MHz的ISM頻帶。該發(fā)射器由完全集成的頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成。由于nRF902使用了晶體振蕩器和穩(wěn)定的頻率合成器,因此,頻率漂移很低,完全比得上基于SAW諧振器的解決方案。nRF902的輸出功率和頻偏可通過(guò)外接電阻進(jìn)行編程。電源電壓范圍為2.4~3.6V,輸出功率為10dBm,電流消耗僅9mA。待機(jī)模式時(shí)的電源電流僅為10nA。采用FSK調(diào)制時(shí)的數(shù)據(jù)速率為50kbits/s。因此,該芯片適合于報(bào)警器、自動(dòng)讀表、家庭自動(dòng)化、遙控、無(wú)線數(shù)字通訊應(yīng)用。
2引腳功能和結(jié)構(gòu)原理
nRF902采用SIOC-8封裝,各引腳功能如表1所列。
表1nRF902的引腳功能
引腳端符號(hào)功能
1XTAL晶振連接端/PWR-UP控制
2REXT功率調(diào)節(jié)/時(shí)鐘模式/ASK調(diào)制器字輸入
3XO8基準(zhǔn)時(shí)鐘輸出(時(shí)鐘頻率1/8)
4VDD電源電壓(+3V)
5DIN數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入
6ANT2天線端
7ANT1天線端
8VSS接地端(0V)
圖1所示是nRF902的內(nèi)部結(jié)構(gòu),從圖中可以看出:該芯片內(nèi)含頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等電路。
通過(guò)nRF902的天線輸出端可將平衡的射頻信號(hào)輸出到天線,該引腳同時(shí)必須通過(guò)直流通道連接到電源VDD,電源VDD可通過(guò)射頻扼流圈或者環(huán)路天線的中心接入。ANT1/ANT2輸出端之間的負(fù)載阻抗為200~700Ω。如果需要10dBm的輸出功率,則應(yīng)使用400Ω的負(fù)載阻抗。
調(diào)制可以通過(guò)牽引晶振的電容來(lái)完成。要達(dá)到規(guī)定的頻偏,晶振的特性應(yīng)滿足:并聯(lián)諧振頻率fp應(yīng)等于發(fā)射中心頻率除以64,并聯(lián)等效電容Co應(yīng)小于7pF,晶振等效串聯(lián)電阻ESR應(yīng)小于60Ω,全部負(fù)載電容,包括印制板電容CL均應(yīng)小于10pF。由于頻率調(diào)制是通過(guò)牽引晶振的負(fù)載(內(nèi)部的變?nèi)荻O管)完成的,而外接電阻R4將改變變?nèi)荻O管的電壓,因此,改變R4的值可以改變頻偏。
將偏置電阻R2從REXT端連接到電源端VDD對(duì)可輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。nRF902的工作模式可通過(guò)表2所列方法進(jìn)行設(shè)置。
表2nPF902的工作模式設(shè)置
引腳
工作模式XTALREXTXO8DIN
低功耗模式(睡眠模式)GND---
時(shí)鐘模式VDDGNDVDD-
ASK模式VDDASK數(shù)據(jù)VDD或者GNDVDD
FSK模式VDDVDDVDD或者GNDFSK數(shù)據(jù)
在FSK模式時(shí),調(diào)制數(shù)據(jù)將從DIN端輸入,這是nRF902的標(biāo)準(zhǔn)工作模式。
ASK調(diào)制可通過(guò)控制REXT端來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)R2連接到VDD時(shí),芯片發(fā)射載波。當(dāng)R2連接到地時(shí),芯片內(nèi)部的功率放大器關(guān)斷。這兩個(gè)狀態(tài)可用ASK系統(tǒng)中的邏輯“1”和邏輯“0”來(lái)表示。在ASK模式,DIN端必須連接到VDD。
時(shí)鐘模式可應(yīng)用于外接微控制器的情況,nRF902可以給微控制器提供時(shí)鐘。它可在XO8端輸出基準(zhǔn)時(shí)鐘,XO8端輸出的時(shí)鐘信號(hào)頻率是晶振頻率的1/8。如晶振頻率為13.567MHz,則XO8輸出的時(shí)鐘信號(hào)頻率為1.695MHz。
在低功耗模式(睡眠模式),芯片的電流消耗僅10nA。在沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)射時(shí),芯片可工作在低功耗模式以延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間。電路從低功耗模式轉(zhuǎn)換到發(fā)射模式需要5ms的時(shí)間,從時(shí)鐘模式轉(zhuǎn)換到發(fā)射模式需要50μs的時(shí)間。
圖2nRF902的應(yīng)用電路
1.1PID控制原理[1,2]
常規(guī)PID控制系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。
PID控制器是一種線性控制器,它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出構(gòu)成控制偏差:
將此偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量,對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。其控制規(guī)律為:
式中,Kp為比例系數(shù),T1為積分時(shí)間常數(shù),TD為微分時(shí)間常數(shù)。
在PID控制中,比例項(xiàng)用于糾正偏差,積分項(xiàng)用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,微分項(xiàng)用于減小系統(tǒng)的超調(diào)量,增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。PID控制器的性能就決定于Kp、T1和TD這3個(gè)系數(shù)。如何選用這3個(gè)系數(shù)是PID控制的核心。
1.2數(shù)字PID控制算法選擇
設(shè)計(jì)和調(diào)整數(shù)字PID控制器的任務(wù)就是根據(jù)被控對(duì)象和系統(tǒng)要求,選擇合適的PID模型,將其進(jìn)行離散化處理,編出計(jì)算機(jī)程序由微處理器實(shí)現(xiàn),最后確定KP、T1、TD、和T,T為采樣周期。微處理器控制是一種采樣控制,它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量,因此,必須對(duì)PID模型進(jìn)行離散化處理。
用矩形方法數(shù)值積分代替式(3)中的積分項(xiàng),對(duì)式(3)中的導(dǎo)數(shù)項(xiàng)用后向差分逼近,經(jīng)推理可得到基本PID控制的位置式算法:
式中k——采樣序號(hào),k=0,1,2,……
U(k)——第k次采樣時(shí)刻輸出值
E(k)——第k次采樣時(shí)輸入的偏差值
E(k-1)——第(k-1)次采樣時(shí)刻輸入的偏差值
K1——積分系數(shù),K1=KpT/T1
KD——微分?jǐn)?shù)系,KD=KpTD/T1
在數(shù)字控制系統(tǒng)中,PID控制規(guī)律是用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的,因而具有更大的靈活性。由于基本PID控制中引入了積分環(huán)節(jié),其目的主要是為了消除靜差,提高精度。但在柴油機(jī)調(diào)速過(guò)程中,突加突減負(fù)載時(shí),會(huì)引起轉(zhuǎn)速的較大波動(dòng),導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)較大偏差,通過(guò)PID積分運(yùn)算積累,超調(diào)量過(guò)大,系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩,嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)組輸出電能的品質(zhì)。為避免PID控制中積分項(xiàng)引起的超調(diào),提高其調(diào)節(jié)品質(zhì),擬采用積分分離法對(duì)基本PID控制進(jìn)行改進(jìn),簡(jiǎn)稱變速積分PID。變速積分PID的基本思路是設(shè)法改變積分項(xiàng)的累加速度,使其與偏差大小相對(duì)應(yīng),偏差越大,積分越慢;反之,則越快。
式中,A、B為積分區(qū)間。
變速積分PID算法為:
式中,U1(k)為第k次采樣時(shí)刻PID運(yùn)算的積分部分輸出值。
采用變速積分PID控制,系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):用比例消除大偏差,用積分消除小偏差,可完全消除積分飽和現(xiàn)象;各參數(shù)容易整定,易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定,而且對(duì)A、B兩參數(shù)不要求十分精確;超調(diào)量大大減小,改善了調(diào)節(jié)品質(zhì),適應(yīng)性較強(qiáng)。
2柴油發(fā)電機(jī)組數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)中PID控制參數(shù)整定[3,4]
數(shù)字PID控制參數(shù)整定的任務(wù)主要是確定數(shù)字PID的參數(shù)KP、T1、TD和T。
對(duì)于簡(jiǎn)單控制系統(tǒng),可采用理論計(jì)算方法確定這些參數(shù)。但由于柴油機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的工況較為復(fù)雜,其數(shù)學(xué)模型并非十分精確,在此,采用工程整定常用的擴(kuò)充臨界比例帶法,結(jié)合經(jīng)驗(yàn)法再對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,得到最終的PID參數(shù)。
(1)采樣周期T的選擇
在數(shù)字控制系統(tǒng)中,采樣周期T是一個(gè)比較重要的因素,采樣周期的選取,應(yīng)與PID參數(shù)的整定綜合考慮。
首先,采樣周期T的選取應(yīng)滿足以下要求:遠(yuǎn)小于對(duì)象擾動(dòng)周期;比對(duì)象時(shí)間常數(shù)小得多;盡量縮短采樣周期,以改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。
該系統(tǒng)中,PID調(diào)節(jié)控制過(guò)程是在定時(shí)中斷狀態(tài)下完成的,因此,采樣周期T的大小必須保證中斷服務(wù)程序的正常運(yùn)行。在不影響中斷程序運(yùn)行的情況下,可取采樣周期T=0.1τ(τ為柴油機(jī)的純滯后時(shí)間)。當(dāng)中斷程序運(yùn)行時(shí)間Tz大于0.1τ時(shí),則取T=Tz,
(2)臨界振蕩周期Ts的確定
初始確定數(shù)字PID參數(shù)時(shí),在用上述方法確定采樣周期T的條件下,從調(diào)速系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)回路中,去掉數(shù)字控制器的微分控制作用和積分控制作用,只采用比例調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)來(lái)確定系統(tǒng)的振蕩周期Ts和臨界比例系數(shù)Ks。由單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制比例系數(shù)KP,并逐漸增大Kp,直到系統(tǒng)出現(xiàn)持續(xù)的等幅振蕩,然后由單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)記錄并顯示調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生等幅振蕩時(shí)的臨界比例度δ和相應(yīng)的臨界振蕩周期Ts。
控制度就是以模擬調(diào)節(jié)器為基礎(chǔ),定量衡量數(shù)字控制系統(tǒng)與模擬調(diào)節(jié)器對(duì)同一對(duì)象的控制效果。控制效果就是采用某一積分準(zhǔn)則,根據(jù)系統(tǒng)在規(guī)定的輸入下的輸出響應(yīng),使用該準(zhǔn)則取最小值時(shí)的最
如前所述,采樣周期T的長(zhǎng)短會(huì)影響系統(tǒng)的控制品質(zhì),同樣是最佳整定,數(shù)字控制系統(tǒng)的品質(zhì)要低于模擬系統(tǒng)的控制品質(zhì)。即控制度總是大于1的,且控制度越大,相應(yīng)的數(shù)字控制系統(tǒng)品質(zhì)越差。
為獲得與模擬控制器相當(dāng)?shù)钠焚|(zhì),控制度選為1.05。不同控制度時(shí),擴(kuò)充臨界比例帶法PID參數(shù)計(jì)算公式
(4)KP、K1、KD、T的求取
根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得Ks和Ts及選定的控制度,按表1計(jì)算出數(shù)字PID參數(shù)Kp、T1、TD和T。
(5)控制效果的調(diào)節(jié)
按求得的參數(shù)值在調(diào)速控制系統(tǒng)中運(yùn)行,并觀察控制效果。如控制效果達(dá)不到控制要求,可基于以下原則,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法對(duì)參數(shù)做適當(dāng)調(diào)整。
①增大比例系數(shù)Kp,將加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度,但過(guò)大會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生較大超調(diào),甚至產(chǎn)生振蕩。
②增大積分時(shí)間T1,有利于減小超調(diào),減少振蕩,使系統(tǒng)更加穩(wěn)定,但會(huì)增加系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程時(shí)間。
③增大微分時(shí)間常數(shù)TD有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng),使超調(diào)減小,穩(wěn)定性增加,但系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的抑制能力減弱,對(duì)擾動(dòng)有較敏感的響應(yīng)。
基于上述原則,調(diào)整PID參數(shù)時(shí),應(yīng)先比例、后積分、再微分進(jìn)行調(diào)整。
參考文獻(xiàn):
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鋼鐵冶煉系統(tǒng)中,節(jié)能技術(shù)的問(wèn)題,主要表現(xiàn)在方法單一上。我國(guó)鋼鐵冶煉行業(yè)運(yùn)營(yíng)中,節(jié)能一直是社會(huì)關(guān)注的問(wèn)題,雖然鋼鐵冶煉行業(yè)積極提倡節(jié)能,但是其在實(shí)際節(jié)能中,仍舊采用的是單一的節(jié)能技術(shù),無(wú)法在根本上降低鋼鐵冶煉的能源消耗,很難提高鋼鐵冶煉生產(chǎn)的效率。鋼鐵冶煉系統(tǒng)中,如果要引入先進(jìn)的節(jié)能途徑,就要以冶煉系統(tǒng)的整體為主,需要消耗大量的資金,如果缺乏資金支持,鋼鐵冶煉系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù),就無(wú)法落實(shí)到位。鋼鐵冶煉行業(yè),綜合考慮到鋼鐵利用率、節(jié)能減排指標(biāo)等,已經(jīng)注意到成本投入在冶煉系統(tǒng)節(jié)能中的重要性,關(guān)鍵問(wèn)題是,社會(huì)對(duì)鋼鐵的利用率,不能為鋼鐵冶煉行業(yè)帶去足夠的資金效益,進(jìn)而阻礙了節(jié)能新技術(shù)的發(fā)展,增加了鋼鐵冶煉系統(tǒng)的節(jié)能壓力。
2電氣工程及其自動(dòng)化中存在的問(wèn)題
2.1能耗大。雖然電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的出現(xiàn)為人類的發(fā)展進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn),但是我們不能因此就看不到其本身存在的弊端,其中,擺在當(dāng)前最為棘手的問(wèn)題就是對(duì)于能源的消耗過(guò)大。在電氣工程自動(dòng)的發(fā)展系統(tǒng)本身帶有復(fù)雜性,被應(yīng)用的范圍逐步擴(kuò)大,對(duì)于能源的需求量也與日俱增。電氣自動(dòng)化是以消耗電能為主,作為當(dāng)下最為先進(jìn)的技術(shù)之一,對(duì)其本身最為基礎(chǔ)的要求就是要做到在運(yùn)作過(guò)程中保證誤差小,并且準(zhǔn)確有效,所以,就需要大批量的電氣設(shè)備共同運(yùn)作,如此,對(duì)于電能的消耗可謂是不計(jì)其數(shù),與我們國(guó)家提出的走綠色節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展道路存在差距。2.2質(zhì)量水平較低。就現(xiàn)階段的發(fā)展而言,電氣工程自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)得到的飛速的提升,但縱觀整體發(fā)展情況而言,其質(zhì)量水平還處在發(fā)展低端。尤其是最近幾年,人們對(duì)于生活追求的品質(zhì)不斷攀升,相應(yīng)地也加大了對(duì)電氣自動(dòng)化水平的要求,但是我國(guó)對(duì)這一領(lǐng)域研究的時(shí)間還不是很長(zhǎng),對(duì)于相應(yīng)的管理流程和先進(jìn)的發(fā)展模式還不能很好的予以把控,特別是在自動(dòng)化工廠的生產(chǎn)環(huán)節(jié),相關(guān)人員只關(guān)心結(jié)果而忽略過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題。但是,眾所周知的是,如果電氣的生產(chǎn)質(zhì)量得不到有效的保證,就會(huì)發(fā)生一系列的用電事故,嚴(yán)重的會(huì)造成爆炸、火災(zāi)等重大安全事故出現(xiàn),需要引起人們的深思。2.3集成化程度低。 顧名思義,集成化的主要運(yùn)作原理就是把所有需要的東西做還集合工作,上文已經(jīng)提到過(guò),雖然電氣工程自動(dòng)化近年來(lái)的發(fā)展勢(shì)頭迅猛,但由于起步過(guò)晚, 雖然在努力的向集成化方面靠攏,確切的來(lái)說(shuō),現(xiàn)在還處于自動(dòng)化階段,技術(shù)水平發(fā)展有限,集成化技術(shù)還不成熟,各個(gè)體系和功能之間還無(wú)法做到有效的集成連接。所以,還達(dá)不到及時(shí)實(shí)現(xiàn)資源的有效共享,在一定程度上影響了電氣自動(dòng)化功能的發(fā)揮,使電氣自動(dòng)化工程技術(shù)滯后。
3對(duì)電氣自動(dòng)化工程中節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)
3.1減少線路傳輸產(chǎn)生的耗損。由于無(wú)法對(duì)線路上的電流做出改變,所以也只能通過(guò)減少電阻來(lái)有效降低電能在傳輸中產(chǎn)生的耗損。所以,可以從這幾方面做起,減少導(dǎo)線電阻:(1)使用功率較小導(dǎo)線;(2)使用相對(duì)較短的導(dǎo)線。這樣做可以避免在布線過(guò)程中少走彎路,減少人員的工作量,有效減少電能耗損,同時(shí)在安裝變壓器時(shí)候與負(fù)荷中心保持較短的距離,也是減少供電的距離;(3)使用截面積大較大的導(dǎo)線,如果條件允許,可以選用較大截面積的導(dǎo)線,有效減少電阻產(chǎn)生的耗損。3.2無(wú)功補(bǔ)償。電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中,配電設(shè)備中的無(wú)功功率占有較大的容量,所以存在較為嚴(yán)重的電能耗損的情況,不僅影響到電壓,還對(duì)整個(gè)電能的質(zhì)量造成不良的影響。對(duì)使用者來(lái)說(shuō),無(wú)功功率主要表現(xiàn)在功率低,尤其是當(dāng)功率過(guò)低的時(shí)候,用戶需要向相關(guān)部門繳納一定的罰款,因此如果說(shuō)能夠使用合適的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備,就可以保證功率的平衡,有效提高供電質(zhì)量。工作人員在操作中要盡量減少對(duì)電能不必要的耗損,從而確保電氣工程的安全運(yùn)行。如果導(dǎo)線受到電阻的影響,那么由電機(jī)產(chǎn)生的電能就不能被變壓器更好的吸收,同時(shí)沒(méi)被吸收的那些電能在電流傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)被釋放出來(lái)。同時(shí)由于無(wú)功功率產(chǎn)生了一定的作用,因此可以讓電容器和無(wú)功功率進(jìn)行抵消。利用電氣相關(guān)設(shè)備在進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)候,有幾處要格外注意:(1)利用電容器在進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候,一定要根據(jù)電壓容量,電壓負(fù)荷,自然功率,目標(biāo)功率等參數(shù)來(lái)確定電容器的容量,同時(shí)如果在無(wú)功補(bǔ)償?shù)沫h(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了諧波,需要通過(guò)串聯(lián)定量電抗器來(lái)消除諧波;(2)以參數(shù)的物理量來(lái)確定無(wú)功的電流,功率的參數(shù),從而有效避免投切振蕩現(xiàn)象。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,電氣自動(dòng)化對(duì)于節(jié)能設(shè)計(jì)的要求是為了響應(yīng)綠色生產(chǎn)的理念,也是為了響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需求,同時(shí)也是時(shí)展的必然趨勢(shì)。雖然我國(guó)現(xiàn)階段在電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)中取得了顯著的進(jìn)步,但是隨著社會(huì)的發(fā)展,電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)仍然需要進(jìn)行不斷完善和發(fā)展,不斷優(yōu)化配電設(shè)計(jì),在科學(xué)利用電力資源的同時(shí),還需要不斷提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率,并最終達(dá)到節(jié)能的目的。
作者:吳尚坤 單位:山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司
參考文獻(xiàn)
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在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中,電氣工程及其自動(dòng)化的設(shè)計(jì)應(yīng)該從軟件和硬件兩方面來(lái)考慮,在一般情況下,硬件的設(shè)計(jì)要放在軟件設(shè)計(jì)的前面,根據(jù)實(shí)際電氣工程的需要,對(duì)電子元器件進(jìn)行針對(duì)性選擇,第一步,應(yīng)該設(shè)置一個(gè)中央服務(wù)器,將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為整個(gè)電氣工程自動(dòng)化的核心;第二步,對(duì)的輔助設(shè)備進(jìn)行選擇,比如控制器以及傳感器;第三步,對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行連接,組成一個(gè)完整的具有發(fā)出指令、傳達(dá)指令、接收指令以及完成指令工作程序的電氣工程自動(dòng)化設(shè)備。然而在實(shí)際的電氣工程及其自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí),不僅要遵循以上說(shuō)的理論,還要根據(jù)實(shí)際的情況,包括環(huán)境、空間等因素,對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化的設(shè)計(jì)進(jìn)行合理化更改。由于生產(chǎn)線是現(xiàn)實(shí)已經(jīng)存在的,電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)必須依靠原本的生產(chǎn)模型進(jìn)行設(shè)計(jì),因此,對(duì)硬件的安裝也有著相當(dāng)高的要求,設(shè)備的體積不能過(guò)大,也不能過(guò)小,過(guò)大會(huì)導(dǎo)致空間的擁擠,過(guò)小又會(huì)影響操作,所以設(shè)計(jì)人員一定要到安裝地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)際的考察,然后,根據(jù)實(shí)際的數(shù)據(jù),對(duì)設(shè)備的型號(hào)進(jìn)行最終的確定。在硬件設(shè)計(jì)順利完成之后,還要設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件系統(tǒng),現(xiàn)進(jìn)市面上,有著很多不同類型的自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件。但是為了將自動(dòng)化水平提升到最大化,企業(yè)都會(huì)選取優(yōu)質(zhì)的軟件公司,這些軟件公司將會(huì)根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)情況以及硬件安裝情況對(duì)自動(dòng)化軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2電氣工程及其自動(dòng)化的應(yīng)用
2.1電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)在變電站的應(yīng)用
電力設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)、安全以及可靠是電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)的基本保障,所以對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)控、系統(tǒng)保護(hù)以及調(diào)動(dòng)控制等措施是必不可少的,但是由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,變電站的電力設(shè)備也逐漸增多,并且電力設(shè)備之間的聯(lián)通方式也越來(lái)越復(fù)雜,為了確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行,電業(yè)部門,投入了大量的人力物力和資金,將電氣工程自動(dòng)化技術(shù)引入到了變電站的設(shè)備控制之中,應(yīng)用全微機(jī)化設(shè)備代替了原有的常規(guī)電磁式設(shè)備,應(yīng)用計(jì)算機(jī)光纜或者電纜作為了電力信號(hào)電纜,使得變電站控制中心對(duì)變電站設(shè)備的控制變得快速而又安全。所以電氣工程及其自動(dòng)化也成為了變電站建設(shè)過(guò)程中的重要組成部分,進(jìn)而保證了變電站的自動(dòng)化調(diào)控模式的高效率,所以對(duì)變電站實(shí)施自動(dòng)化改造是必不可少的。
2.2電氣自動(dòng)化技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 省級(jí)期刊
中華人民共和國(guó)國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 部級(jí)期刊
中國(guó)電子進(jìn)出口總公司主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 省級(jí)期刊
四川省科學(xué)技術(shù)廳主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 省級(jí)期刊
信息產(chǎn)業(yè)部經(jīng)濟(jì)體制改革與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行司主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 部級(jí)期刊
中國(guó)商業(yè)聯(lián)合會(huì)主辦
預(yù)計(jì)1-3個(gè)月審稿 統(tǒng)計(jì)源期刊
國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)主辦