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第1篇：控制設計論文范文

裝置總體設計

鑒于目前所實施的階梯峰谷電價和將來的實時電價政策，文中設計的家電控制裝置包括智能插座和家庭互動終端，兩個裝置通過無線通信構成一套家庭用電系統網絡，如圖1所示。智能插座將采集用電數據發送給家庭互動終端，互動終端實時顯示家庭用電和電價情況，互動終端根據電價情況為用戶提供不同的智能節電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，智能控制室內各電器工作屬性，用戶根據實際情況可以對節電方案進行調整，最大程度上降低用電量和用電費的支出，實現能源優化配置。

智能插座

智能插座是基于光纖復合電纜或無線雙通道連接家電和電源的中間設備，實現家庭內部異構傳感網絡，對家庭用電設備進行統一監控與管理，在執行通斷電操作、獲得家電狀態信息的同時兼插座使用。

1智能插座主要功能

1）對家用電器的用電量進行計量，并采集家電的電壓、電流、功率、功率因數，將所需數據上傳至家庭互動終端；2）利用無線等通信方式，接收互動終端下發的控制指令，對家用電器執行通斷電操作，在家電進入待機狀態時切斷電源，達到消除待機能耗、節能省電的目的。

2智能插座硬件設計

根據智能插座的功能，硬件結構框圖如圖2所示，智能插座主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計量模塊、通信模塊、時鐘和存儲模塊等。

1）控制管理模塊

智能插座在功能上要求較低，但安裝數量較多，因此在設計時經濟實用性著重考慮，可選用ATMEL公司的AT89S52。

2）電能計量模塊

用于監測電器當前的工作狀態，如實際功率、電壓、電流等，可采用計量芯片ATT7022B。

3）開關模塊

智能插座內部的繼電器來控制家用電器電源的通斷，微處理器接收到通斷電指令后，令繼電器吸合或斷開。

4）通信模塊

選擇ZigBee微功率無線技術，通信的可靠性和通信速率高。通信模塊采用CC2530芯片，CC2530能以非常低的成本建立強大的網絡節點，負責向控制器發送數據和接收控制器的指令。

家庭互動終端

用戶通過家庭互動終端了解室內用電信息，互動終端根據電價情況為用戶提供不同的智能節電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，用戶根據實際情況可以對節電方案進行調整。互動終端根據用電方案對各用電器進行控制，最大程度上降低用電量和用電費的支出，實現能源優化配置。

1家庭互動終端主要功能

1）接收智能插座發送的電器用電數據、實時電價數據，以及上述數據的存儲。2）為用戶提供平臺，用戶通過互動終端查詢家庭用電信息及其它相關信息。3）用戶設定電器控制指令，互動終端讀取用戶下達的條件并處理后將控制指令發送給各與家用電器連接的智能插座，從而控制家用電器的開關狀態。對信息家電的調控可以不只是簡單地開、關控制，設定的調控選項包括開關的控制、溫度的設置、風速和模式的設置等，能夠達到取代家電遙控器的作用。

2家庭互動終端硬件設計

根據家庭互動終端的功能，硬件結構框圖如圖3所示，互動終端主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計量模塊、通信模塊、時鐘和存儲模塊等。

1）控制管理模塊

家庭互動終端需要處理大量信息，因此需要一個性能優異的芯片才能保證其高效穩定工作，選用TI公司基于ARM核心的LM3S9000系列。

2）LCD與按鍵模塊

該模塊包括按鍵、LCD及其驅動3個部分，互動終端將接收到的家電用電信息、每天的實時電價經過處理以圖表的形式展現給用戶。

3）通信模塊

互動終端的通信模塊與智能插座類似，負責向智能插座發送控制指令和接收智能插座采集的數據。

4）數據存儲模塊

互動終端的數據存儲模塊包含微處理器的鐵電存儲器和LCD液晶屏的顯存。

軟件設計

1初始化設置

目前的居民電價政策主要是階梯峰谷電價，隨著智能電網的發展，還會采用實時電價政策。根據不同的電價政策，設計的裝置為用戶提供不同的能效服務，用戶在使用裝置時可以根據具體的電價政策選擇裝置的工作模式。對于階梯峰谷電價參數的初始化輸入，用戶能將各階梯電量、各階梯的調價電費、峰谷時段輸入到互動終端。互動終端LCD提供界面，用戶根據界面提示通過按鍵依次輸入各參數值；對于實時電價，用戶只需選定后互動終端便進入工作狀態并進行實時電價的采集。實現流程圖如圖4所示。

2信息獲取及存儲

在家庭正常用電時互動終端根據用戶的初始化輸入統計每天在峰電價時段工作的電器及其用電量，用戶可以通過LCD查詢統計的信息。家庭互動終端采集每天的實時電價并進行存儲，以時段及相應電價的形式存儲；互動終端LCD提供實時電價查詢界面，以曲線圖的形式展示，用戶通過按鍵瀏覽過去一（兩）天的實時電價，實現流程如圖5所示。

第2篇：控制設計論文范文

1.1電力工程設計階段決定項目投資效益

在電力工程施工前的設計階段，要對貫穿整個項目全程的造價控制予以高度重視，主要有兩方面原因：一方面，當設計階段設計方案確定后，后期投資方案則也基本成型；另一方面，“筆下一條線，投資千千萬”，工程設計階段決定了電力工程項目是否經濟高效。因此，設計階段對整個電力工程的造價控制十分重要。

1.2電力工程設計階段是造價控制的重要階段

有資料表明，初步設計階段對工程造價的影響為35%-75%，施工圖設計階段對造價的影響為25%-35%，施工階段對造價的影響為10%。雖然設計費用在整個工程費用中占不到1%，但其是決定整個工程項目是否合理、經濟、高效益的關鍵階段。

2.電力工程設計階段的造價控制存在的問題分析

2.1造價控制意識方面

長期以來，電力工程設計單位與部門都對相關設計的技術、速度以及產值高度重視，對產品的經濟行不夠重視。但是，由于工程設計階段的造價控制對整個工程項目的實施有重要影響，如果設計初期存在失控的問題，即使其他階段非常嚴格地控制成本，也無法改變整個工程不良的造價效果。但是，現階段許多技術人員盡管工作能力和技術水平很高，但缺乏經濟觀念，很少考慮如何降低造價，缺乏造價控制意識，不能正常處理先進技術與經濟合理兩者之間的關系。

2.2造價控制方法方面

(1)不善于運用價值工程理論優化設計

在工程設計過程中，設計人員存在設計思想保守，過分加大安全系數的思想，導致肥梁、胖柱、配筋過量、深基礎等問題的產生。設計初期多方案經濟比較多為只畫草圖，不管經濟賬，很少從造價方面認真考慮，使得造價難以控制，造成浪費。

(2)限額設計未得到充分運用

限額設計即指，按照批準的設計任務書及造價估算控制初步設計及概算情況，按照批準的初步設計要求，按各專業分配的造價限額進行設計，保證估算。限額設計的目的是控制項目的建設資金和投資支出，緩解工程項目經濟與技術的對立關系。但目前來看，我國電力工程項目目前設計變更管理不完善，難以實現限額設計。并且，由于現行設計收費與限額設計矛盾，導致設計費低與付出勞動不匹配，所以設計人員總會主動提高造價以保證經濟利益。

2.3造價控制工具方面

目前我國工程經濟分析采用定額計算方法，需要較為完善的設計資料與圖紙，以計算相應的工程量與造價。但隨著經濟的快速發展，居民用電量迅速增加，這種方法耗時耗力，難以滿足市場需求。但現階段，還未能有一個完善的工程造價管理系統，可以運用計算機及通信技術，對工程造價信息進行搜集、加工、作業、與處理。舊的方法與體制已不適合發展如此迅速的信息時代，唯有使用計算機進行工程造價的動態管理，才能不斷完善工程造價管理。

2.4造價控制機制方面

現階段的工程設計體制功能單一，專業分工不合理。設計體制將工作機械分塊，導致不能全局控制和把握造價，只能靜態控制造價，主要表現為：

(1)工程設計前期，項目的可行性研究及造價估算不夠細致，經濟指標控制不嚴，導致限額設計失去依據；

(2)整個工程項目缺乏合理的設計周期，方案選擇太過于形式化，工程設計的各階段工作和論證不夠細致，與工程項目管理的周期不能很好地協調配合；

(3)設計分工中各專業各部門自成一體，缺乏溝通，缺乏整體協作的意識，導致不能全局把握和進行造價控制；

(4)概預算流于形式，缺乏準確性。預算人員只是根據設計圖紙進行計算，沒有主動影響設計和施工。

(5)工程項目的設計思想落后，缺乏嚴謹的思維和方法，實際中多以經驗型管理為主，隨分析人員的不同，技術經濟分析的結果差別很大。

3.電力工程設計階段造價控制的內容

根據工程項目的實際情況，可將設計階段分為三個階段：方案設計、初步設計、以及施工設計。對于電力工程項目，其造價的控制有固定的工作程序。比如在設計階段其工作程序為：先進行可行性分析研究，再根據研究報告做初步設計，按照初步設計確定概算實施施工圖的設計，最后完成整個設計。設計相關人員應嚴格按照程序保證設計工作順利有序進行。電力工程項目的各個設計階段，造價控制的具體內容如下：

(1)方案設計階段

方案設計階段主要根據相關專業設計的說明書和圖紙、以及技術經濟指標，做出造價估算書。首先編寫編制初步造價估算，進行可行性分析，對項目提出的背景、投資的必要性、資源和原材料的分析，公用設施的情況、產品方案的比較、投資估算和資金籌措方式說明，同時編制造價估算。方案設計階段要確定投資目標，編制項目的總投資分配、分解規劃。

(2)初步設計階段

初步設計即為根據可行性報告所做的具體實施方案。根據設計說明書和圖紙，對工程項目進行初步設計總概算。初步設計不能更改可行性報告中的建設規模、總投資額等。如果超過可行性報告的投資估算，需要說明原因并重新進行設計。

(3)施工圖設計階段

根據批準的初步設計投資概算，繪制出正確的、完整的、詳細的建筑安裝圖紙，包括建設項目工程的詳圖、零部件結構的明細表、驗收標準及方法等。

4.結語

第3篇：控制設計論文范文

大型機電產品的實用功能應明確，性能須可靠，操作須安全。該類產品在開發設計過程中，機械工程、電氣工程、安全工程等專業技術與知識占主導。由于這些學科更多關注產品的技術層面，因而忽略了工業設計的重要作用。由于大型機電產品批量小，材料以金屬板材、型材等為主，加工工藝主要以鑄、鍛、焊、鉚、折、彎、剪切等方式為主，造型限制較多，不如模具成型的塑料制品自由，加上成本控制，造型的突破性和創新空間較小。

2設計過程中的質量控制要點

產品造型設計主要包含概念設計、形象設計和設計評價3個主要階段。具體過程為：產品調研、設計定位、方案構思、人機分析、材料與工藝分析、產品價值工程分析、結構設計、產品原型（樣品）制作等。大型機電產品造型設計過程與其他產品造型設計過程是一致的，只是更加重視產品的實用性、可靠性、安全性和經濟性。

2．1技術解構及重組

工業設計師必須通過產品調研充分了解形成產品實用功能的技術，實現產品的技術解構。圍繞技術解構的產品調研內容為產品實用功能、工作原理、內部結構、人機交互界面、零部件材料及加工工藝等。技術解構過程中，工業設計師的核心工作是了解技術的輸入和輸出原理，對產品內部結構進行模塊化處理，確定內部結構的最大包容尺寸。在技術解構的基礎上，協同其他知識對產品功能、原理、結構、材料與加工工藝、人機界面等進行集成創新———技術重組，明確產品開發的技術路線，確保產品造型設計的制造可行性和市場成功率。技術重組過程中，工業設計師須清楚重組后內部結構的最小包容尺寸。新產品技術重組后內部結構的最小包容尺寸應大于原產品解構前內部結構的最大包容尺寸。產品調研階段的技術解構和技術重組是大型機電產品概念設計的核心工作，決定產品開發設計的最終成敗。

2．2產品方案的表現形式

建立統一認知平臺不僅便于企業內部圍繞產品設計的各方人員之間進行協同創新，而且便于與產品用戶之間進行有效溝通。從草圖、草模型直到后期的電腦虛擬效果圖，規范展示產品構思方案是設計管理的重要內容，有利于客觀公正地評價設計方案，提高產品開發設計效率。

2．2．1產品方案視角的統一

產品方案展示力求最大限度地詮釋設計師獨到的構思，相同的視角能保證不同方案公平地參與評審。當技術限定的產品長度和寬度接近時，在幅面橫置的圖紙上，將產品與視平面呈45°繪制兩點透視草方案，可較為生動地表達造型效果。當產品長度明顯大于寬度時，將產品與視平面呈30°繪制兩點透視方案，能夠為兩個立面提供較好的展示角度而不顯得單調。

2．2．2產品方案排版的統一

為確保方案評選的科學性和公正性，大型機電產品不僅方案構思要按照統一視角展開，每個方案效果圖的版式也要保持一致。產品方案確定在視覺中心位置，以最佳的視點展示產品。產品方案在畫面中的大小對畫面的影響很大，產品過大，畫面顯得擁擠；產品方案太小，畫面顯得空曠；偏向一端或一角，畫面失去平衡。重要部件和關鍵界面必要時需放大，重點展示說明。效果圖表現力求簡潔大方和整齊劃一。為避免雷同感，必須強調每個方案的表現力，使方案具有準確的信息傳達性，最大限度表達產品形態構成、色彩、肌理，使客戶從效果圖上能讀出產品的工作原理、操作方式等功能信息，有利于企業高層人員進行評價決策。

2．3設計方案細節與整體關系的協調

大型機電產品的人機交互界面是造型設計的重要內容之一。人機界面設計決定產品造型設計的最終效果。產品整體結構確定之后，人機界面細節設計須遵循整體造型風格，通過適當的對比來突出交互界面。有時為突出某些部位的警示功能或避免誤操作，往往采用鮮明的結構和色彩，為確保細節與整體的協調性，在適宜的部位須采用相應的結構和色彩去呼應，以緩解強烈的對比。

2．4設計方案感性與理性關系的協調

大型機電產品在造型設計過程中一般制作等比縮小模型。工業設計人員在進行方案繪制、造型及結構合理性分析、尺寸設計及草模型制作的同時，還需對產品的視覺與觸覺進行感受分析，借助實物模型對設計方案進行反復迭代，確定最優結果。

2．5產品視錯覺的矯正和預防

人類需要依靠眼、耳、鼻、舌、皮膚等器官對外界事物的具體特征進行反應，如所感知的印象沒有反映或不符合外部客觀事物的本來面目，就產生了錯覺。視錯覺是由人類特定的視覺生理特征及生活經驗共同作用產生的。對于大型機電產品，視錯覺的問題是無法回避的。視錯覺主要表現為：（1）構形錯覺，包括長度錯覺、大小錯覺、形狀錯覺、空間錯覺等；（2）色彩錯覺，包括色彩膨脹與收縮的面積錯覺、色彩前進與后退的距離錯覺、色彩輕重的量感錯覺、冷色與暖色的溫度錯覺等。

2．5．1產品視覺構形錯覺的矯正

大型機電產品設計過程中，圖紙或縮比模型與實際產品之間往往存在著一定的誤差。一方面，由于模型較小，為體現產品細節效果，制作過程中，部分細節特征須進行適當的放大或夸張，因而，該模型僅作為方案論證的效果演示。另一方面，大型機電產品縮比模型在人的正常視角和視距范圍內，不會產生視覺構形錯覺。但是，如果將其放大到實際尺寸，就可能產生視覺構形錯覺。因此，大型機電產品設計中應充分意識到視覺構形錯覺對產品造型的影響，根據人的視覺特性對產品造型有目的地進行修正，使其更適合用戶的需要。具體做法是提前對可能出現的視錯覺現象做出判斷，依據規律對變化量進行調整，使錯覺現象復原，確保預期效果實現或保證視覺舒適。龍門加工中心移動刀頭中上部平行線處理和操作平臺圍欄頂部回收處理。

2．5．2產品視覺色彩錯覺的預防和矯正

大型機電產品一般是在縮小比例的狀態下進行方案設計。色彩如擴大到實際尺寸，易產生視覺色彩錯覺。為避免該現象，依據生產和生活常識，結合相關形式美造型法制，正確指導產品的色彩設計。在具體設計活動中，視覺色彩錯覺的預防和矯正密不可分的。

（1）色彩膨脹收縮感覺的合理應用。

暖色具有膨脹感，冷色具有收縮感。色塊并置情況下，色彩的膨脹與收縮感覺尤為明顯。大型機電產品色彩設計中，一般慎用暖色。在人機操作界面中，為突出指示功能不得已運用暖色時，應根據色塊的大小酌情調整暖色的純度和明度。用色面積越大，色彩的純度和明度就得相應地減小。

（2）色彩溫度感覺的合理應用。

低溫工作條件下宜用暖色；高溫工作條件下宜用冷色。考慮到大型機電產品的體積，盡量采用純度較低、明度適中的淺色系列。

（3）色彩輕重感覺的合理應用。

冷色相比暖色更具有沉重感。同一色的純度和明度越低，沉重感越強。由于功能要求及結構原因，大型機電產品形體常有明顯的不均衡感。在色彩設計中，常用色彩的輕重感覺特性來處理產品造型中的均衡與穩定關系。大型機電產品造型設計會明確主體的固定部分與運動部分。對于產品相對固定的大件，宜用純度和明度較低的深色，增強穩定感；對于運動部件，宜采用純度適中、明度較高的淺色，給人以輕盈便捷的感覺，以避免給操作者帶來的沉悶感。

（4）色彩進退感覺的合理應用。

大型機電產品功能繁多，人機操作界面布局復雜。在色彩設計中，常用色彩的進退感覺特性來調節動作的主從關系和形體的虛實關系。人機界面操作件（手柄、手輪、按鍵、開關等）是操作者經常接觸的部位，宜采用與背景色對比較強、有親近感的前進色，提高操作效率，避免誤操作。此外，通過色彩的進退感覺設計，使產品的標志、銘牌及有關指示裝置配色與產品主體色形成鮮明對比，使之有凸出感和較強的關注率。

3結論

第4篇：控制設計論文范文

在溫度控制過程中，單一的定值開關控制方式會產生較大的溫度遲滯現象，對于加熱箱等干燥設備的干燥效果差、干燥品質低;但是在普通的干燥設備中，單純采用PID控制方式會使控制系統變得復雜，對于硬件的要求程度高，在持續高溫環境下精度也隨之降低，故障率高。為了解決這一問題，本文設計一種單片機溫度控制系統，該系統使用兩種功率大小不同的加熱方式。加熱元件使用紅外加熱管，功率大的加熱管起主要的加熱作用，正常工作時處于啟動狀態。功率較小的加熱管起輔助加熱作用，在測量溫度高于目標溫度時立即停止加熱，當溫度低于目標溫度時開啟加熱;但當溫度高于目標溫度上限一定值時，主加熱管也停止工作，同時引風機開啟，輔助降溫。對于一般的電加熱干燥設備而言，此方案能夠滿足實際生產的需要，并且溫度延遲效果低，節能效果顯著。

2系統硬件電路設計

2．1系統主結構設計

該溫度控制系統由主控制系統、溫度采集模塊、溫度顯示模塊、溫度動態控制系統、報警模塊和按鍵控制系統組成。

2．2單片機主控系統

作為溫度控制系統的核心部分，單片機承載著對溫度信息的處理、按鍵的掃描識別、溫度動態控制系統的協調、輸出顯示溫度和報警的任務。本文采用的AT89C52單片機是美國ATMEL公司生產的低電壓、高性能CMOS8位單片機。其內部有8k字節可重擦寫Flash閃存，成本低廉，兼容MCS－51系列的所有指令，程序語言豐富;與AT89C51相比，存儲空間更大，中斷源更多，方便后期其他模塊的添加;技術成熟，因此在自動控制等領域被廣泛采用。AT89C52單片機主控制系統與其他模塊連接原理圖如圖2所示。P1．0～P1．4口為鍵盤輸入端口，通過對應按鍵對目標溫度的上下限進行設定。數字溫度傳感器總線與單片機的P1．7口相接，經過單片機處理之后，測得的溫度輸出至P0口，通過LCD1602顯示出來。溫度動態控制信號通過單片機P2．4～P2．6口傳輸。加熱管和散熱風扇采用的是220V的交流電，溫度控制口接相應控制電路的繼電器，通過繼電器控制加熱、散熱部分的工作。

2．3溫度采集模塊

DS18B20是由美國DALLAS公司生產的數字溫度傳感器，它通過單總線協議依靠一個單線端口進行通訊。其僅占用一個單片機的I/O口，無需其他任何外部件，把環境溫度直接轉化成數字信號，以數字碼方式串行輸出，從而簡化了傳感器和微處理器之間的接口。該傳感器可以單個于單片機連接實現溫度采集功能，在需要采集多點溫度數據時，只需將多片DS18B20同時掛在一條總線上，由軟件對每個溫度傳感器的ROM編碼進行識別即可，具有成本低、結構簡單、供電方式多樣、方便擴展和可靠性高等優點。

2．4溫度動態控制系統

溫度動態控制系統主要由加熱管、引風機、繼電器等構成。單片機的P2．4口接主加熱管的控制繼電器，通過輸出高低電平來實現主加熱管的啟動和停止;單片機的P2．5口與控制調溫加熱管的繼電器相連;降溫風機控制繼電器控制端和高溫報警電路，與單片機的P2．6口相連。

3系統軟件設計

3．1主程序流程圖

系統開機啟動后，通過溫度控制按鍵設定干燥溫度范圍;由傳感器DS18B20采集實時溫度，通過控制系統的對比給出控制信號，同時定時對按鍵進行掃描，以隨時調整目標溫度范圍。

3．2溫度數據讀寫子程序設計

由于DS18B20單總線通訊方式的特殊性，傳感器讀寫溫度數據具有嚴格的時序要求。工作時序包括初始化、讀時序和寫時序。單片機的命令和溫度數據的傳輸都從執行單片機寫時序的指令時開始，對于單片機需要DS18B20送回數據，要在寫時序命令執行之后再啟動寫時序指令才能完成對數據的接收。總線通訊方式使得硬件電路的連接變得簡單，但也使得程序部分變得復雜。本文采用的是一個傳感器，因此在串口通訊時不需要識別傳感器的序列號，程序中寫入跳過讀ROM序列號步驟。

3．3按鍵掃描子程序

由于不同的加熱干燥對象對溫度的要求不同，加熱的溫度控制部分要能夠方便、快捷地設置溫度上、下限。在干燥物的不同階段，干燥的溫度有所不同，在干燥過程中溫度的范圍需要做出調整。這就要求溫度的上、下限設置在干燥的過程中也能夠執行。因此，單片機在執行溫度采集、顯示和控制的同時，也要時刻監視按鍵是否被按下，對溫度設定進行調整。針對這一問題，在程序中加入一個按鍵掃描子程序，定期執行按鍵的掃描功能，同時也要有中斷子程序保持設定完溫度之后單片機可以繼續剛才未完成的工作。因此，按鍵掃描程序設計的思路是:在開機啟動階段，通過按鍵對控制溫度范圍進行初設定;在工作過程中，單片機定期對按鍵進行掃描，判斷是否有按鍵被按下，如果有按鍵被按下，則加入一個外部中斷，單片機轉而執行干燥溫度范圍調整指令;待任務完成之后，繼續返回執行溫度控制命令。

4proteus仿真結果

溫度控制系統硬件電路設計部分在proteus軟件上完成，當C語言程序在keil軟件上編譯調試成功之后，導入單片機進行系統總調試。溫度采集模塊:DS18B20的溫度實時數據能夠有效地顯示出來;鍵盤控制模塊，相應按鍵按下之后，程序立即響應指定的動作指令;溫度控制模塊:采集的溫度低于設定低溫下限時加熱管工作，高于溫度上限時停止加熱并且風扇開啟降溫;報警模塊同樣工作正常。調試后的溫度顯示結果如圖4所示。LT、HT分別表示設定的溫度下限與上限，1602的第2行顯示實時溫度。

5結論

1)功率不同的加熱管承擔不同的功能，大功率紅外加熱管起主要加熱功能，小功率加熱管控溫，使得溫度滯后幅度變小，減少能源浪費，節電效果顯著。

第5篇：控制設計論文范文

OPC作為微軟公司的對象鏈接和嵌入技術應用于過程控制領域，為工業自動化軟件面向對象的開發提供一項統一的標準，解決了應用軟件與各種設備驅動程序之間的通信問題。它把硬件廠商和應用軟件開發商分離開來，為基于Windows的應用程序和現場過程控制應用建立了橋梁，大大提高了雙方的工作效率。應用程序與OPC服務器之間必須有OPC接口，OPC規范提供了兩套標準接口:Custom標準接口和OLE自動化標準接口，通常在系統設計中采用OLE自動化標準接口。OLE自動化標準接口定義了以下3層接口，依次呈包含關系。OPCServer(服務器):OPC啟動服務器，獲得其他對象和服務的起始類，并用于返回OPCGroup類對象。OPCGroup(組):存儲由若干OPCItem組成的Group信息，并返回OPCItem類對象。OPCItem(數據項):存儲具體Item的定義、數據值、狀態值等信息。3層接口的層次關系如圖2所示。

2菇棚溫度控制系統的設計

2．1菇棚的溫度控制原理

寧夏南部山區杏鮑菇生產基地采用大棚式培養方式，作為對杏鮑菇生長起最重要影響的因素，溫度顯得尤為重要［8］。菇棚溫度采用自動記錄儀對溫度進行檢測，利用空調對菇棚溫度進行調節。由于溫度控制系統具有大時變、非線性、滯后性等特點，采用模糊控制非常合適［9－10］。本文對菇棚的溫度進行了控制設計，最終采用模糊PID控制方案，達到對溫度的實時控制，從而將出菇階段的溫度控制在14～17℃的范圍之內。菇棚溫度控制系統的原理如圖3所示。圖3中，虛線框內的部分在工業控制環境中大多由PLC等控制設備完成，而這些設備很難實現模糊PID的控制功能。因此，將虛線框部分在Simulink中實現，把在Simulink中創建的模糊PID控制器直接應用到現場設備中。菇棚實時溫度控制系統原理圖如圖4所示。圖4中，該系統以PCACCESS軟件作為OPC服務器，用MATLAB/OPC工具箱中的OPCWrite模塊和OPCRead模塊與Simulink進行數據交換。傳感變送裝置檢測溫度后將電信號傳送給S7－200PLC的模擬量輸入模塊EM231，經過A/D轉換后得出溫度值;PCACCESS軟件從PLC中讀取溫度值，通過OPCRead模塊傳送給Simulink;在Simulink中與設定的溫度值進行比較后，進行模糊PID計算，將結果通過OPCWrite模塊傳送給PCACCESS軟件，經PCACCESS軟件寫入到PLC中，計算分析得出數字量，輸出到模擬量輸出模塊EM232，經D/A轉換為電信號送給溫控裝置(空調)，實現對菇棚溫度的模糊PID控制。

2．2模糊PID控制系統

2．2．1模糊PID控制器的設計菇棚的溫度控制系統是一個復雜的非線性系統，很難建立精確的數學模型，而常規的PID控制則需建立被控對象的精確數學模型，對被控過程的適應性差，算法得不到滿意的控制效果。單純使用模糊控制時，控制精度不高、自適應能力有限，可能存在穩態誤差，引起振蕩［11－12］。因此，本文針對PID控制和模糊控制的各自特點，將兩者結合起來，設計了模糊PID控制器，可以利用模糊控制規則對PID參數進行在線修改，從而實現對菇棚溫度的實時控制，將出菇階段的溫度控制在14～17℃的范圍之內。基于上述分析，將菇棚溫度作為研究對象，E、EC作為模糊控制器的輸入，其中E為設定溫度值與實際溫度值的差值。PID控制器的3個參數KP、KI、KD作為輸出。設輸入變量E、EC和輸出變量的KP、KI、KD語言值的模糊子集均為{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}={負大，負中，負小，零，正小，正中，正大}，誤差E和誤差變化率EC的論域為{－30，－20，－10，0，10，20，30}，KP的論域為{－0．3，－0．2，－0．1，0，0．1，0．2，0．3}，KI的論域為{－0．06，－0．04，－0．02，0，0．02，0．04，0．06}，KD的論域為{－3，－2，－1，0，1，2，3}。為了論域的覆蓋率和調整方便，均采用三角形隸屬函數。根據對系統運行的分析和工程設計人員的技術知識和實際操作經驗，得出KP、KI、KD的模糊控制規則表，如表1所示。利用Simulink工具箱，建立系統的模糊PID控制器的模型，如圖5所示。2．2．2系統的仿真菇棚溫度的傳遞函數采用G(s)=e－τsαs+k。其中，α為慣性環節時間常數，α=10．3s/℃;k=0．023;τ=10s，為純滯后時間。設定菇棚溫度值為15℃，常規PID控制器的仿真結果如圖6所示，模糊PID控制器的仿真結果如圖7所示。結果表明，菇棚溫度控制系統采用模糊PID控制器具有超調小、抗干擾能力強等特點，能較好地滿足系統的要求。

3Simulink與S7－200PLC數據交換的實現

PCACCESS軟件是專用于S7－200PLC的OPC服務器軟件，它向作為客戶機的MATLAB/OPC客戶端提供數據信息。在菇棚溫度控制系統中，模糊PID控制器的輸出值和反饋值就是Simulink與S7－200PLC進行交換的數據。實現數據交換的具體步驟如下:1)打開軟件PCACCESSV1．0SP4，在“MicroWin(USB)”下，單擊右鍵設置“PC/PG”接口，本文選用“PC/PPI(cable)”。然后，右鍵單擊“MicroWin(USB)”進入“新PLC”，添加監控S7－200PLC，本文默認名稱為“NewPLC”。右鍵單擊所添加的新PLC的名稱，進入“NewItem”添加變量，本文為輸出值“wendu1”和反饋值“wendu2”，設置完成，如圖8所示。PCACCESS軟件自帶OPC客戶測試端，客戶可以將創建的條目拖入測設中心進行測試，觀察通信質量，如圖9所示。測試后的通信質量為“好”。2)打開MATLAB，在工作空間輸入命令“opctool”后，將彈出OPCTool工具箱的窗口，在該窗口的MAT-LABOPCClients對話框下單擊右鍵，進入“AddClient”添加客戶端，用戶名默認“localhost”，ServerID選擇“S7200．OPCServer”;與PCACCESS軟件連接成功后，在“S7200．OPCServer”中添加組和項，把在PCACCESS軟件中創建的兩個變量“wendu1”和“wendu2”添加到項中，操作完成后結果如圖10所示。3)新建Simulink文件，導入模糊PID控制器模型，調用OPCWrite模塊、OPCRead模塊和OPCConfigura-tion模塊，設置OPCWrite模塊和OPCRead模塊的屬性，把OPC工作組中的變量“wendu1”添加到OPCWrite模塊中，把變量“wendu2”添加到OPCRead模塊中，設置完成后兩個模塊與控制器相連，如圖11所示。這樣，基于Simulink和S7－200PLC的模糊PID實時溫度控制系統的設計就完成了。

4結論

第6篇：控制設計論文范文

1國內外成功應用案例研究

1.1國內應用

（1）上海截至2011年底，上海中心城快速路路網里程數穩定在141.0km，基本采用高架形式。至2009年，上海浦西地區快速路88個入口匝道中有70多個實施了匝道控制，除了武寧路實施了匝道調節控制，其他都為匝道開關控制，其中部分入口預留了匯入控制功能。浦東中環8個匝道及A1的11個匝道實施匝道控制，其中17個入口匝道為開關控制，并預留遠期匯入控制功能，1個入口匝道實施自適應匯入控制，1個出口匝道實施可變車道控制。近期，在楊高路上匝道，匯入南浦大橋的入口處，浦東張揚路上匝道與進入楊浦大橋的主線，設置了挑桿信號燈控制。上述匝道控制在關聯道路上布設“固定文字+可變文字”可變信息標志，在匝道入口及高架路段上設置了交通流情報信息板，目前系統運行良好。上海市快速路出入口控制系統開關控制較多，有交通引導信息/交通監控設備，電子警察設備。2005年上海快速路匝道實施控制系統后，交通量和平均車速均有一定程度的提升，特別是在內環高架內圈武夷路入口匝道實施自適應匯入控制后，更是取得了很好的控制效果，充分體現了匯入控制的優越性。試驗區域主線流量提高了1.1%~23.2%；主線平均車速提高了11.1%~84.6%，主線擁堵時間減小了22.8%~76.5%，縮短了主線車輛排隊長度，改善了快速路主線的交通狀態。上海快速路出入口控制系統改善了快速路主線的交通狀態，同時，快速路控制系統的交通信息和誘導設施均衡了交通需求，提高了快速路系統和區域路網的服務水平。（2）北京北京快速路由二、三、四、五環和11條聯絡線組成，長達360km，承擔著全市50%以上的交通流，快速路出入口密集，平均間距僅為318m，是世界上最復雜、控制難度最大的快速路。北京快速路與呼市類似，即為地面快速路，兩側設置地面輔路，快速路出入口加減速車道較短，從輔路匯入分流。針對這一結構和特點，北京市公安交管局自主研發了快速路出入通流特性分析、快速路多節點OD建模技術和給予主輔路占有率映射算法的交通控制策略，以及城市快速路交通控制技術。基于上述技術建成的快速路交通控制系統，利用設置在快速路主要出入口的信號燈，依據對快速路主輔路流量信息的檢測實施占有率控制，智能控制快速路出入口的開啟和關閉。北京的地面快速路+輔路形式使得其匝道控制與上海有很大的不同。出入口控制方式包括入口開關控制、入口匯入控制、出口輔路信號控制，配有交通監控系統。北京快速路出入口控制系統有效提高了北京快速路網的承載能力、交通管控能力和城市抗風險能力，快速路網日均時速提高6.92%。

1.2國外應用

（1）美國美國采用“stop-and-go”（停-走）交通信號，控制進入高速公路主線車輛的頻率。華盛頓大多數的快速路出入口匝道調節允許每次綠燈通過1輛車，最多不超過3輛，調節率大概在4~15s之間，這樣的間隔可以保障進口匝道的匯入交通受到一定的阻滯，減少高速匯入時容易產生的刮擦、碰撞等事故。美國亞特蘭實行固定周期式匝道調節，但是如果排隊檢測器檢測到預設的排隊長度極限值，匝道調節的速度將會被提高，周期縮短，以盡快地減少排隊。在美國快速路控制系統采用需求-容量控制策略較為廣泛。需求-容量控制策略是以交通量為控制參量，通過調節進入快速路的交通量，使得進入快速路的交通量與上游交通量之和不超過匝道下游的通行能力，保證主路下游交通量維持在其通行能力之內，最大限度利用快速路。華盛頓實施匝道調節后，該地區高速公路全范圍內事故發生率降低30％，在Renton的I405高速公路，匝道調節使得平均行程時間減少了3~16min，匝道調節是一種比較有效地緩解交通擁擠的控制手段。（2）歐洲歐洲的高快速路出入口匝道控制一般是車隊放行，每次綠燈信號放行匝道車輛數不確定，但每次最多放行的車輛數有限制，一般不超過9輛，控制策略中的紅燈時長和綠燈時長都是變化的。歐洲的快速路系統大部分采用ALINEA控制算法。ALINEA控制算法屬于線性狀態調節，由Papageorgiou在1991年提出。它通過調整匝道調節率使得其下游主線的占有率盡量維持在理想狀態，是經典控制理論的應用，現在歐洲很多國家在該算法的基礎之上進行了許多不同的改進，在實際應用中也得到了很好的效果。

1.3應用小結

通過國內外的快速路出入口控制系統，可以看到出入口匝道控制是比較常用的控制方法。它通過限制入口匝道匯入主線的車流量，達到減少主線交通擁堵的目的，通過控制出口匯出輔路的交通流，使主線的交通流可以更快地離開主線。快速路匝道控制主要采用在入口匝道處及出口匝道相連輔路上設置信號燈的方式，調節進出快速路的交通流，使匝道交通流進出有度、有序，避免快速路上形成交通瓶頸。為達到此目的，在進行匝道信號控制時應從城市快速路的交通特性、控制策略、配時方法及協調效果幾方面加以考慮。在出入口控制算法方面，對于在美國得到廣泛應用的需求-容量差額控制方法，還存在著一些不足。由于該方法僅僅檢測交通量的值，所以不能夠判斷快速路主線是擁擠還是自由流的狀態，并且算法采用開環控制，不能把控制后的微小變化再反饋給系統進行優化，因此，往往無法達到理想的控制效果。歐洲采用的ALINEA算法研究表明，即使算法中的值在很大范圍內變動，系統也能保持一個良好的性能，說明ALINEA算法的穩健性較好。此外，ALINEA算法的可移植性強，如果外部交通條件變化，只需要調整目標占有率的值，而且控制算法簡單，易于實現。目前它成為實際應用中非常成功的一種單點動態控制方法，在實際中還有許多的應用對該方法進行了改進。

總之，快速路出入口控制方法的效果取決于多種因素，交通特性、道路條件、匝道分布等多種因素都會影響到控制算法的適用性。即使是同樣的控制算法，其控制參數的取值往往也會在很大程度上影響控制的效果。從本質上講，入口匝道控制是對主線交通與入口匝道交通進行調節，方案的可行性與當地道路交通條件緊密相關。呼市快速路系統和國內外其他城市的快速路相比，有自身的特點和情況，主要表現為：（1）以主輔路布置形式為主，部分路段采用高架、地下隧道、半地下路塹形式；（2）快速路網少，承載的交通流量大，主線交通流量、匝道需求將常處于飽和運行狀態；（3）匝道布置間距較小，主輔路之間的合流、分流成為影響主線運行狀況的一個重要因素；（4）周邊路網發達，匝道車輛的可行替代路徑較多。所以應該在總結國內外其他城市快速路出入口控制系統的前提下，結合呼市自身的實際情況，選擇符合需求的快速路出入口的控制系統。

2快速路出入通管理控制系統設計

2.1系統目標

目前呼市快速路正在建設，出入口的現狀道路基礎條件、線形較好，存在著出入口控制系統實施可行性較好的地點。通過綜合考慮各方面因素（科學性及實用性），應用比較成熟的技術，吸取北京上海經驗，可以在呼市快速路出入口實現出入口控制，體現出入口控制的效果、優勢。經過對呼市快速路網的布局和交通控制系統現狀的深入分析，建立呼市快速路出入口控制系統，可實現以下目標：（1）保證主路基本暢通、輔路不至于產生嚴重的交通擁堵；（2）改善出入口匝道車輛的行駛秩序，確保車輛行駛安全；（3）對快速路及其關聯區域進行協調控制，有效使用地面道路的容量；（4）保證大型活動、緊急事件等非常態的快速路骨架路網作用；（5）與其他系統協同，提高對道路交通的誘導能力和綜合調控水平。

2.2系統功能需求

目前呼市二環線以內路網密度較大，但高峰時間交通擁堵嚴重，其中一個重要原因是呼市交通信息管理系統不完善，出行者無法及時查詢或獲取路況信息，導致交通需求分布失衡。因此，呼市快速路出入口管理與控制系統功能主要集中在幾個方面：中心控制、出入口多級調控、出入口信號協調、快速路交通信息采集、快速路信息、系統關聯、快速路信息查詢。呼市快速路出入通管理控制系統可分為三個層次：策略層、管控層、執行層。三個層次相互協調，實現系統信息采集、多級調控、日常管理和系統關聯的功能[3]。

2.3控制管理中心

管理控制中心分為硬件設備和軟件設備兩大部分。其中，硬件部分按功能分為數據庫服務器、管理端設備、以太網傳輸網絡設備和不間斷電源（UPS）等幾個部分；軟件部分分為系統軟件、數據庫軟件、數據處理軟件、管理平臺軟件等[4]。快速路出入口控制中心局域網系統是系統集成和管理協調系統的基礎平臺，是一個分布式計算機平臺，包括基礎平臺服務、分布式計算和對象服務、公共設施、共享領域服務以及應用，可以讓不同的軟件對象跨網絡、跨操作系統進行互操作，滿通信息的與查詢、訪問。

2.4系統控制方法和算法

根據以往研究，快速路控制系統匝道進出口的主要控制方法包括單點信號燈控制、單點開關控制、多匝道協調控制、快速路干線控制、區域控制、路由控制和不同控制方式的協調控制等[3]。目前呼市二環線快速路匝道相距較近，主線為雙向六車道，沿線相交道路高峰時間交通流量大，擁堵嚴重。因此，針對呼市快速路交通瓶頸形成原因，快速路出、入口匝道控制主要采用在入口匝道處及出口匝道相連輔路上設置信號燈的方式，平峰時間采用單點控制，高峰時間采用整體協調控制方法，調節進出快速路的交通流，使匝道交通流進出有度、有序，避免快速路上形成交通瓶頸，并有效利用輔路容量。建議呼市快速路與常規道路信號控制綜合考慮，形成快速路、區域信號控制協調控制系統，提高快速路的抗風險能力和消散阻塞的能力。進一步確保快速路系統的高速、高效、安全和舒適性。根據呼市快速路道路網設計和出入口布置形式，建議呼市快速路出入口控制算法可以結合采用改進型的ALINEA控制算法、需求-容量差額控制算法、占有率控制算法和定時控制算法。針對呼市快速路道路網不同的道路條件、交通狀況，采用不同的快速路出入口控制算法，將幾種控制算法相互結合，針對不同的適用條件和系統實際運行狀況選擇合適的快速路出入口控制算法策略[5]。

2.5出入口信號協調控制

由于快速路出入口的控制有很多的限制條件，對于不同的路段和車流量，出入口控制的效果也會有很大差異。其中對出入口控制影響最大的還是出入口是否有較多的道路空間資源可以儲存出入口控制造成的排隊。對于呼市部分快速路出入口間距較小的路段，將快速路出入口控制和快速路上下游交叉口控制結合起來，實行協調控制。快速路出入口協調控制從區域路網的角度上，將快速路和普通道路進行銜接和整合，制定協調控制的策略和方法，將快速路出入口和上下游交叉口控制作為一個整體控制系統，從整體路網的角度出發，制定統一的協調控制目標。從而更好地提高整個道路系統的運輸效率[6]。

2.6誘導信息系統

用于快速路出入通信息，對交通流進行有效地引導分流。入口控制信息情報板能夠接受匝道控制器的指令，在可變文字顯示部分以不同顏色顯示“匝道開放”、“匝道關閉”、“匯入調節”等匝道控制內容，以及“主線暢通”、“主線擁擠”、“主線堵塞”等交通狀態信息[7]。目前呼市尚缺少交通誘導信息系統，導致交通高峰期間部分路段和區域非常擁擠，而有些道路上車流量很少，道路資源未得到有效利用。

3結語

第7篇：控制設計論文范文

由于城市過多的鋼筋混凝土構成的建筑物等的建成，城市的固有地形受到較大損壞。城市水循環系統效率降低。通過新型雨洪控制系統可以有效恢復城市的水循環系統，改善生態環境。新型雨洪控制系統在一定程度上可以減輕城市內澇、下游洪水的沖擊、河道侵蝕、水污等城市問題。為城市不可或缺的水循環系統做出重大貢獻。為居民的正常生活和生活質量的提高做出有力促進。

2 增強園林魅力

同時新型雨洪控制系統的構建還應考慮是否能夠對園林進行有效的生態防護和環境美化。這樣不僅能為居民帶來安全便捷的生活條件還可以為居民提供良好舒適的娛樂休憩之處。既能提高人們的興奮性，提高做事效率又可以為城市帶來一定的客流量以增加城市的收入，提高經濟效益。

3 經濟節能

基于新型雨洪控制系統的城市園林設計具有雨水資源節約、節地、經濟節約、節能的特征。通過對城市用地中的雨水進行控制、凈化、調蓄利用，有效地節約了地下水源，避免了地下水資源的污染。從一定程度上節省了對于污染水源的高額治理費用，從城市發展的綜合效益而言具備經濟節約性。此外，由于對雨水的凈化合理調用能達到節水目的。減少了政府供水消耗量，節省了構建、使用供水設備的成本。其經濟效益不容小覷。城市風景園林設計中的新型雨洪控制利用的發展與實踐，縱觀國內外許多城市，新型雨洪控制系統的身影處處可見。在美國的很多地區，如：華盛頓州、馬里蘭州、弗吉尼亞州、俄勒岡州、馬里蘭州等一些城市都運用了新型雨洪控制系統。其雨水塘、雨水濕地、綠色屋頂等成為城市一道亮麗的風景。德國是世界上最早構建雨洪系統的國家。德國柏林廣場的雨水收集利用下凹式綠地、植被滲溝等方式，利用景觀設計收集、調蓄雨水。新西蘭奧克蘭北岸市雨水花園處理道路徑流的實例，就體現了新型雨洪控制系統的美化環境，生物防護的功能。我國的北京、寧波、天津、杭州、成都等地也將城市雨洪控制系統有效納入園林設計體系中。

4 總結

第8篇：控制設計論文范文

(一)設計原則和設計單位的設計思路直接影響工程項目總投資

工程項目所確定設計思路和設計原則直接決定工程項目總投資，如新技術應用，進口設備的選用，系統布局原則，集約節約程度，附屬設施投入和外購程度，配套設施替代條件，藝術性及形象工程關注程度，可持續發展的條件，創造性思維和方法的應用，等等，都會對項目總投資起到決定性作用。

(二)設計方案直接決定項目投資的經濟性

設計方案的優劣，系統流程的合理性，設備配置的合理性和效果，資源節約利用程度，先進經驗、技術的普及性，落后淘汰技術的替代和更新程度等，都要進行經濟、環境、政策分析，做風險評估，最終確定項目投資的經濟性和節約程度。

(三)設計質量和效果是影響工程造價的重要環節

工程設計方案的優化是通過人員優化、項目設計管理優化以及科學的統籌安排來完成的系統工作。項目設計管理過程要抓住重點與關鍵點進行重點控制,以此提高工程設計方案質量，減少設計變更，控制重復投資，大力降低工程造價。

(四)設計方案優劣直接決定投運后的經濟效益

設計方案不僅要考慮投資額的高低，還應考慮項目投產后的生產成本高低和經營效益的好壞，與同行業的競爭優勢，環境及社會影響程度，更新及技術改造的投入程度等。

二、優化設計對控制工程造價的途徑

(一)加大設計管理力度

業主單位必須高度重視優化設計工作，積極采用招標等方式優選出設計單位，優化設計原則，明確設計思路和方法，全過程對設計優化加大監管力度，以系統設計的方法對項目的整體性、相關性、有序性、動態性、先進性、安全性、經濟性和最優化進行分析、論證，運用最優化的方法建立一個最佳系統、最佳投資的建設項目，確保設計優化工作全方位開展，保證投資項目經濟、節約、高效。

(二)做好設計方案的全方位細化優化和動態管理工作

設計方案優化包括工藝流程的優化、設備優選、耗用物料的節省、總圖布置優化、自動化的優選結構的優化、技術領先戰略最優、技術經濟指標應達到最優等。最終確保項目設計達到功能滿足、技術先進、安全適用、結構合理、滿足環境及節能要求、投資節省，對設計方案要以提高綜合價值為目標，以功能分析為核心，以系統觀念為指導，形成最佳方案。

(三)利用價值工程進行經濟性比較

在方案設計中，需要考慮整個設計方案的價值，要充分考慮項目的投資價值和功能價值。需要運用價值工程原理，從功能和成本兩方面來進行評價,計算改進方案的成本和功能值,根據改進方案的評價,從中優選最佳方案，從而通過優化設計方案有效地降低工程造價。

(四)強化基建期間的設計管理和設計質量控制

要加強施工階段的設計管理，控制設計變更，同時按優化設計管理的流程和辦法，做好設計變更和設計質量控制工作，強化優化設計效果。

(五)充分發揮第三方功能對設計工作進行監督和評價

設計階段，積極推行設計監理制，對設計優化和過程設計進行監理，并對相關關鍵環節、關鍵技術同時可委托社會專業機構進行專項評價，充分利用第三方的監督、評價職能，督促設計單位提高優化設計的水平和效果。切實推行限額設計，推廣標準化設計及典型性設計。實行項目技術經濟評價機制，對設計方案的項目功能、造價、工期和設備、材料、人工消耗等方面進行定量與定性結合的綜合分析，確定技術經濟效果好的設計方案，提高投資效益。

(六)安全和節能減排作為投資項目優化設計的重中之重

在項目設計中不僅僅考慮技術經濟的優化，更要注重系統設備的安全性，并要把節能減排指標的控制作為重要設計原則進行設計優化，在造價控制過程中，要充分考慮項目投資的功能價值和工程項目的社會價值，達到綜合價值最大化。

(七)制定優化設計、節約投資的激勵機制

項目單位必須制定相應的優化設計的獎懲管理辦法，結合設計監理和設計方案評價機制，從設計方案選定和評價，設計變更多少和影響程度，投資費用的節省，生產運營效果的評價和行業競爭優勢的比較，等等，全方位推行設計獎懲機制，推行設計索賠制度，切實保障設計質量和控制造價。(八)優化設計要勇于創新，敢于突破設計規范修改周期一般較長，而現在科學技術的發展又日新月異，設計工作要勇于創新，敢于突破，這不僅能節約造價還能為優化設計打下堅實的基礎。

三、結束語

第9篇：控制設計論文范文

2.聯系元器件廠商，獲取器件資料費用

3.元器件費用

4.開發人員薪資

5.樣機測試費用

6.時間成本

以上幾個點的成本控制和管理在很多工程管理的書籍和資料都有詳細介紹，本文只是根據筆者所做過的電子設計工程補充一些看法。

進入項目可行性分析階段后，項目管理人員應該仔細做好項目規劃工作，一個項目的成功與否，一般取決于該項目的技術復雜性和成本復雜性。為了避免由于不可預知的工程復雜性而導致的項目流產，項目管理人員在制定設計方案的時候需要招集各方面的人員，把該項目仔細的分解開來，然后針對這些子項目逐一探討分析，仔細地權衡各方面因素，看看是否可行，成功的代價如何，只有每個子項目都做到有把握后才能將整個項目推入實施階段。

在項目通過可行性論證后，就轉入正式的開發階段。項目管理人員需要制定詳細的開發的技術規劃，一個項目的設計思路確定之后，該產品的開發成本、制造成本和維護成本也就大致確定下來了。所以一個不良的規劃，往往會對項目帶來災難性的后果。這個階段項目負責人要和合作的開發人員充分交換意見，根據開發人員的數量和專長將項目分解開來，讓每一個工程技術人員完成本項目的一部分工作。

項目開始運轉后一定要做好全套設計文檔。文檔中要明確每個開發者所必須完成的功能和相互之間的接口。同時也要要求每個開發人員為自己所開發的模塊做好技術文檔。表面上看這個工作增加了開發成本，但這樣不僅有利于該項目今后的擴充維護，也同樣有利于該項目的測試工作。這事實上降低了項目在這些方面的成本，項目規模越大，在這方面投入所體現的效益就越明顯。同時這項工作還可以降低由于開發人員流動帶來的工程擴充維護的風險，因為技術文檔越多越詳細，繼承該工作的技術人員所付出的時間代價就越小。

在元器件選擇方面，應盡量使用標準器件或易于采購的器件。因為這些元件產量大，價格好，供貨渠道也多，對于降低硬件成本有顯而易見的好處。尤其在所設計的產品產量不會很大的時候更應該如此。在設計一些高附加值，小批量的產品的時候，盡量使用硬件模塊和軟件模塊來設計，這雖然加大了一些投入，但總的來說，壓縮開發時間，讓產品更快面對市場帶來的效益會大于這些投入。同時模塊化設計還可以提高產品的設計質量。更可以將開發人員的精力集中于高層次的設計上，提高他們的成就感。

盡量使用各種EDA(電子設計自動化)工具。綜合使用各種EDA工具來完成設計，可以大幅度加快開發進度，減少差錯，提高工程質量。一提起EDA工具很多人就會想起Protel、Orcad、Pads等電路板布線軟件。其實這些工具不僅包含原理圖和電路板布線，一般也包含了可編程邏輯器件(PLD)設計、信號仿真等模塊，充分利用這些功能往往可以在設計階段就發現很多構思和圖紙上的缺陷。對減少設計階段的返工和修改有事半功倍的效果。此外，還有一些別的種類的軟件，雖然不是專門的電子設計軟件，但我們依然可以借用。比如：如果項目中包含了復雜一些的數學算法(如模糊邏輯和人工神經元算法等)，我們還可以動用專門的數學CAD軟件――MATLAB先仿真一下你的信號處理流程，然后根據仿真的結果來設計相關的硬件和軟件。就節約了很多在目標機上反復寫片、反復調試算法的時間。

在設計電路的時候，修改硬件在所難免。為了便于電路修改，要注意電路的可塑性。電路的可塑性是指電路的可修改能力。如果電路便于修改，會減少很多開發人員更改電路的低級勞動。提高電路的可塑性一般有以下幾種方法：

1.能夠使用軟件實現的功能不要用硬件實現。由于硬件和軟件的物理結構的差異，在修改硬件的時候要付出比軟件多得多的代價。用軟件代替硬件后還能降低產成品的成本，便于批量生產和銷售。

2.如果電路中有CMOS、TTL電路要盡量使用PLD(可編程邏輯器件)來實現，因為PLD本身具有可修改的特性。用它們實現數字邏輯后，要改變邏輯關系的時候，只要在計算機上修改它們的邏輯描述文件，然后經過編譯、寫片就得到一片新的邏輯關系的集成電路。就像修改軟件一樣容易。用PLD代替不同的普通數字集成電路后，有利于減少元器件種類。方便采購和庫存管理。

3.試制過程中適當在電路板上多留一些資源，比如PLD的容量要比你預期的容量稍大一些，單片機的ROM、RAM、I/O端口等資源都要留適當的空余。因為在設計過程中隨時會有很多不可預見的情況發生，解決這些問題，通常會增加對硬件資源的需求量。如果沒有在電路板上保留適當的冗余資源，將不得不在電路板外面再搭一塊小電路板。事實證明，這樣修改電路不僅容易給電路引入干擾信號，而且會大幅度降低試制樣機的可靠性，同時會使技術人員的很多時間花費在反復修改電路的簡單勞動上。

編寫單片機的軟件的時候，應該盡量使用高級語言來編寫。現在許多開發單片機的技術人員依然保留了80年代的開發方法。使用匯編語言，逐條指令編寫，并且手工分配單片機中的內存資源。這種方法在寫小規模軟件還可以，可一旦軟件規模變大之后，由于匯編語言的低可讀性、低結構性往往會讓設計人員被自己軟件中的復雜的邏輯關系搞得暈頭轉向，在一個軟件的邏輯關系混亂后，要保證寫出來的軟件能安全運轉是很困難的。我們推薦使用C語言來寫軟件單片機代碼。（對于常見的8051系列，我們一般使用KEIL、FLANKLIN等軟件。其它類型的單片機一般都有其配套的C語言編譯器，該型號單片機的經銷商一般可提供）用C語言有這么幾個好處：

1.可以大幅度加快開發進度。

2.可以實現軟件的結構化編程，它使得軟件的邏輯結構變得清晰、有條理。

3.在寫一些數學算法和循環、判斷語句的時候有比匯編語言高得多的效率。

4.省去了人工分配內存資源的工作，在匯編語言中我們不得不為每一個子程序來分配儲存變量的空間，這是一個復雜、乏味又容易出差錯的工作。而使用C語言后你只要在代碼中申明一下變量的類型，編譯器就會自動為你分配寄存器和內存，低級重復易出差錯的事情都由計算機代勞了。根本不要人工干預。

5.因為循環、判斷語句和變量名字都使用自然語言，因此寫出來代碼的可維護性和軟件可讀性很好。這樣當需要更換軟件開發人員的時候，可以比較容易地進行代碼移交和消化。即使沒有更換人員，他們在維護自己的代碼的時候也比較容易。

6.當寫好了一個算法后，以后需要在不同種類的CPU上也需要這個算法時，可以直接引用原來的代碼，再配合這種CPU專用的編譯器重新編譯就可以了。這樣可以實現軟件的低成本跨平臺移植。而匯編語言在這種情況下，除了重新寫代碼，沒有別的辦法。因為C語言的這種特性，如果在設計復雜算法時（比如視頻/音頻信號處理、模糊邏輯和人工神經元算法等），可以在PC機上使用VisualC++、C++Build等x86平臺的C語言編譯器設計、調試該算法的代碼，調試成功后就可以移植到單片機的軟件系統中去。由于PC機上有充足的系統資源，開發調試進度會有大幅度的提高，這樣就節約了軟件的時間成本。

7.在團體寫作的軟件中，軟件接口容易做到規范統一。

雖然使用C語言寫出來的代碼會比匯編語言所占用的空間要大5%~20%，但是由于半導體技術的發展，芯片的容量和速度有了大幅度的提高。在這種情況下，代碼占用的空間差異已經不是很關鍵的了。相比之下，我們更應該注重軟件是否可以長期穩定運行的能力，注重使用先進開發工具所帶來的時間成本的優勢。