控制系统论文精选(九篇)

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第1篇：控制系统论文范文

继电器控制，PLC控制，单片机控制，其中PLC检测控制系统应用最为广泛。其具有以下特点：

1.1可靠性PLC不需要大量的活动元件和连线电子元件。它将控制逻辑由传统的继电器硬件运算变为软件运算，使得它的连线大大减少。PLC经过多年的不断发展，具有工业针对性，有很高的抗干扰能力。在各大PLC厂家的不断更新发展下，PLC各模块可靠性已经有很大提高。与此同时，系统的维修简单，维修时间短。PLC进行了一系列可靠性设计，例如：冗余的设计（包括硬件冗余技术和软件冗余技术），断电保护功能（电容电源和UPS的应用使得断电时有充分的处理时间），故障诊断和信息保护及恢复。PLC具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不容易发生操作的错误。PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比PC控制更可靠的硬件和更简单的编程语言。采用了精简的编程语言加上强大的编译诊断功能，编程出错率大大降低。

1.2易操作性对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。通过专业的编程软件进行编程并进行下载，更改程序的操作也可以直接根据所需要的接点号或地址编号进行搜索或程序寻找，然后进行更改。PLC有多种程序设计语言可供使用。由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。PLC具有强大的自诊断功能降低了维修人员维修技能的要求。当系统发生故障时，通过软件和硬件的自诊断，维修人员可以很快找到故障部位进行故障维修和故障排除。

1.3灵活性PLC采用的编程语言有梯形图、功能表图、功能模块和语句描述等编程语言。编程方法的多样性使编程简单、可以使得不同专业的人员都有自己习惯的编程语言。操作灵活方便，监视和控制变量变得十分容易。以上特点使用PLC控制系统具有可靠性高，程序设计方便灵活，运行稳定，扩展性能好，抗干扰能力强等诸多优点今后PLC控制系统还会得到更广泛的使用。

二、PLC控制系统组成

该系统包含完整的PLC系统模块。其中包含电源模块，CPU-315，PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的，I/O包含开关量输出（SM321DO），开关量输入（SM321DI），模拟量输入（SM331AI），模拟量输出（SM331AO）等模块。通讯模块PS305。I/O组成：数字量输入模块（DI）：包含油箱液位高，油箱液位低，循环泵、主泵运行状态，管路阀门状态等。开关量输出（DO）：包含循环泵、主泵启停控制，加热器启停控制，冷却器启停控制。模拟量输入（AI）：包含液位，流量，油温，压力等。

三、PLC逻辑控制

启动逻辑：液位正常，油温正常，管路阀门状态正常等。停止逻辑：液位超低，压力超低，流量超低，急停信号等。报警逻辑：液位低，压力低，流量低，油温低，油温高等。

四、HMI设计

上位机与PLC通讯模块通过Profibus总线连接，将各个参数传给上位机通过人机界面Wincc显示，并可以通过上位机人机界面控制液压站的启停。

五、液压站群的控制

当多个液压站需要配合工作时，可以将每一个液压站设置一个ET-200远程I/O站，将采集的参数通过通讯模块传入一个总的PLC站进行集中控制。且可以通过一个HMI就可以监视各个参数和人工参与控制。这样就可以更加集中地控制多个液压站组成的液压站群，是的多个液压站有序有计划的协作运行。

六、液压站稳定性的提高

第2篇：控制系统论文范文

制冷空调产品检测装置是检测和衡量制冷空调产品的质量的方便易行的手段以及为产品开发研究提供精准的试验数据的无可替代的工具。制冷空调检测控制统是指基于焓差法的试验方法称之为风侧式空调测试和在标准规定中的水测量热计法的标准之下的为水侧测试，对所要检测的空调设备进行综合性能检测以及处理的半智能型控制系统。由于本系统具有优先使用频繁、耗电量相比其他系统要大以及对检测装置的节能设计和人性化要求愈来愈高。制冷空调产品检测装置控制系统水平的高低,检测装置的测量精确度和装置的稳定程度取决于系统的精确控制上，同时也是试验装置技术所代表的先进水平的非常重要的标志之一。本文将就在制冷空调产品过程中可能以及必不可少出现的空气处理装置及空调，不方便进行远程操作的冷水处理机组和在冬天以最优工况运行二十四小时制冷较为困难的问题作优化设计。

2制冷空调产品检测装置控制系统的基本工作原理

2.1系统组成

此检测控制系统由包括空气处理机、空气取样装置以及风量测量装置等在内的测试间一和由仅包括空气处理机和空气取样装置在内的测试间二，加上两个测试间相互连通的水路系统共同组成。在实际测试中根据被测类型选择测试间。

2.2空调检测系统的调控

制冷空调一二分别用于模拟室内环境，为制冷空调工作的室内环境的提供相应的操作条件。制冷空调设备调整室内和室外温度，电加热线圈提供热源，并可自动调整室内和室外的电气环境加热量和加湿量。两试验间室内和室外的温度和湿度的控制，连接两个测试水调节系统是通过冷水机组与电加热装置，恒温箱提供同时提供冷水温度和水箱，从而保证水箱的恒定热源的提供，并通过调控恒温水箱各种加热强度及三通阀开度的大小来控制被检测制冷空调进出水的温度。

2.3检测系统测量和计算

根据GB/T7725-1996的要求，被检测的制冷空调称为单元式风冷空调机，需实时记录室内温度的基本数据，湿度和入口和出口之间的压差试验室。根据国标的规定，如果被检测的制冷空调为风冷式进水流量和水侧出口水温必须由冷水机组、风机盘管机组提供。根据检测数据，通过计算机实时监测得出的被检测制冷空调的电功率和能效比，冷量和热量等检测参数。

3制冷空调检测系统的原理

为了实现机器的温度和入口和出口温度调节灵活，控制方案如下所述：通过可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）控制被测机器、空气处理机、风冷冷水机、水泵等设备的开启和停止，然后实时压力，温度采集系统，系统的流量信号，通过计算机实时监测数据和计算与制冷空调试验，冷却能力和设备，操作系统电源状态，设备，能源效率比系统流量测试标准规定值。

4控制系统优化方案

现阶段制冷空调产品性能实验装置测控系统的特点有：控制精度高，自动化程度高，抗干扰能力强，工况稳定性好，性能价格比高。此阶段制冷空调产品性能试验装置的测控系统的各个部分之间已不再是相互独立的，而是通过系统的数据通讯总线互相协助共同完成试验操作。

4.1系统的无干扰切换控制

控制系统优化方案：对控制系统的出厂标准配置的基础上，对系统的远程控制功能增加，和双向操作无扰动切换，为了实现这种设想，在空气处理器的控制系统和冷水机组的标准配置可用于增加远程启停控制点。即将远程设备停止、开启信号引入PLC系统进行控制。

4.2为解决冬季制冷连续运行24h的方案

控制系统优化方案：在寒冷的冬季制冷运行时，由于空气处理机组，风冷冷水机组冷凝温度太低，造成机组停机保护，从而破坏试验条件下的操作。因此，自动监测和冷凝液的温度调节是通过增加操作装置实现的，传感器、压力变送器等。为了实现这一目标，冷凝风机连接到逆变器，在压缩冷凝机组吸气压力加压力变送器的测量点，操作者双手套百分比转换一套冷凝压力值，使用内置的PID调节功能的逆变器，逆变器的输出调整，为了保证冷凝压力值设置范围。

4.3结果与分析

系统无扰动切换控制的实现，节省人员成本，是由机器来完成安装，只需要一个操作者管理可以安全方便的设备操作和维护工作。并且线路简化，设备的运行故障率比较低，线路维护以及检修的工作量大大减少。有时与触摸屏结合使用，不仅可省却按钮、指示灯，节约空间，还具有动态的显示系统流程及主要参数，以及指导操作、记录故障等功能。冷凝温度的自动监测和调控，不仅全面解决寒冷的冬季运行24小时制冷问题，通过变频器的使用，可以在非满负荷运行，节约用电，以达到节能的目的。

5结语

第3篇：控制系统论文范文

1.1系统采集的监控信号。

（1）开关量输入信号

这一信号主要是对水泵的开关进行控制，如果出现任何故障状态可以实现远程监控。而且每一个阀门的开关状态都可以通过相关的指令来完成，相关的检修指令是相对比较重要的构成部分，还可以实现控制指令，检修指令，对液位的报警情况进行控制。

（2）开关量出输出信号

输出信号主要是对水泵电机的启动和停止来进行控制，不仅可以对电动闸的开关进行控制，还可以对真空信号进行监控。可见，输出信号也是不可缺少的信号类型之一。

（3）模拟量输入信号

从这一类型的信号可以看出，水仓水位、水泵抽水真空度负压等。另外，对于电机的轴承、温度以及排水的流量等都可以进行监控。

1.3系统的基本特点。

从这一系统来看，其基本的特点主要表现为以下几个方面的内容：第一，要选择性能较高的可编程逻辑控制器来进行控制，然后借助以太网的通讯模块来对数据进行高效地处理。这种方式的实时性比较突出，而且数据处理工作也比较快。第二，可以检测到水仓中其他工况的设置情况，还可以促进水泵管路的分布更加均匀。减少故障的出现频率。第三，在整个系统中具有各种不同的可靠性措施，为了应急预案，采取的维护量比较少，达到无人值守的目的。第四，可扩展性比较强，可以随着根据系统运行的需要在增加节点数量。

2系统功能

2.1自动控制功能。

（1）通过对水位进行自动检测来实现各项参数的标准性和准确性，进而达到自动控制的标准

实现科学合理地调度和轮换工作，最终达到报警的目的。自动控制功能的实现效果比较明显。

（2）在系统运行的过程中，自动控制功能还表现在对超声波水位仪以及传感器结构来实现设备的配套工作

同时还可以应用PLC来对程序进行编制，减少水位传感器故障现象的出现，通过实时报警来对水文进行监测，提升自动控制的作用和价值。

（3）可以对水泵的运行程度进行自动控制

水泵投入使用之前需要检查相关的水位，同时还需要对供电参数进行明确。另外，水泵循环使用的相关记录还包括管网的压力检测以及负压检测等工作，只有这些参数全部符合标准才能够进行运行。

（4）可以对水仓中水位的变化情况进行控制

在高水位开启的情况下，水位如果达到了上限，对多台水泵可以进行及时地排水，进行低限时性停泵，可以实现水泵设备的自动开停。

（5）控制程序的运行就是对水泵的开启和停止的次数以及相关的运行时间来进行记录

并且根据运行的相关参数来实现自动启停。这样不仅可以提升水泵使用率，还可以直接找到故障泵，实现水泵的轮换，对故障进行发现和处理。提升矿井工作环境的安全性。

（6）如果系统出现了故障问题，可以通过查看监控画面的形式来提升系统的报警功能

以便施工人员能够及时地采取措施来进行解决。

2.2半自动控制功能

根据矿井工作的需要可以对运行方式进行切换，达到半自动控制的方式，在这种情况下，操作人员可以完全地操控水泵和其他设备的启停。

2.3就地控制功能

就地控制功能也是不容小觑的，当设备工作方式切换到就地位置时，就可以实现人工方式来对控制设备的启停进行控制，同时还可以随时对设备进行检修和维护。可见，就地控制功能是自动控制系统的重要功能之一。

2.4保护功能

从保护功能上看，主要包括超温保护、电机保护以及电动阀门保护等等。第一，超温保护主要是就是当水泵或者是电机轴承达到最高温度时，超过了警戒线就会自动进行报警。相关的工作人员就可以通过这一报警信号来采取解决对策。第二，电机保护就是对通过电机的电流和电压等进行监测，还包括对水仓水位的相关参数进行控制，对电机的系统运行功能进行保护。第三，电动阀门保护就是对阀门的故障信号以及水泵的连锁控制系统进行保护，同时对电动阀门的相关信息进行检测。

3经济效益与社会效益

针对本次所研究的系统来说，在安装该系统后，每天每班可减少水泵房司机2人，每工按100元计算，每年可节约用工资金365×2×3×100=21.9万元。系统保护齐全，运行安全可靠，减少了事故的发生，同时降低了水泵工的劳动强度，改善了工作条件，使水泵工的工作由重体力劳动向轻体力、脑力劳动转变。

4结语

第4篇：控制系统论文范文

1.在陶瓷除尘器控制系统中脉冲喷吹方式为在线喷吹（即过滤过程中进行喷吹）。控制方式为自动控制和手动控制，其中自动控制分为为时间控制和压差控制。除尘器达到反吹时间或压差设定值时，将进入反吹工作状态，脉冲电磁阀逐一快速打开／关闭（脉冲宽200－300ms，脉冲间隔20－300s，喷吹周期间隔为15－120min），手动控制为各脉冲电磁阀单一控制。自动卸灰控制方式分为为自动控制和手动控制，自动控制位是时间控制和灰料高度控制（即达到料位计测量高度设定），除尘器达到卸灰设定时间或灰斗料位计报警时开启卸灰，卸灰阀开启时间为2－20min，开启间隔为30－180min，开启同时仓壁振动器震动，手动控制为卸灰阀和振动器单一控制。为实现上述要求，满足陶瓷除尘器控制系统运行可靠性、可操作性及自动化程度，控制系统设计采用LOGO为主控单元控制回路。根据高温陶瓷除尘器输入输出点的要求，选用LOGO！12／24RC＋LOGO！DM1624数字量模块＋LOGO！AM2＊2模拟量输入模块，共计16个数字量输入、12个继电器输出、4个模拟量输入。DC24V电压输入信号，DC24V继电器输出，DC244－20mA模拟量输入。输入信号连接系统手动和自动启停按钮及料位计报警信号，继电器输出连接电磁阀线圈、卸灰阀线圈及振动器线，模拟量输入连接变送器用于监控除尘器工作状态，在LOGO！LCD上显示。

2.脉冲宽度、间隔、周期间隔及卸灰阀开启宽度、间隔可在LO－GO！控制面板修改相应定时器。LOGO！LCD显示屏显示及面板操作替代了S7－200／S7－300＋触摸屏，有效降低硬件成本软件的编辑量。系统接线和LOGO！脉冲喷吹控制为喷吹自动时间自动开／喷吹压差自动开（I1／DM1624I8）按钮闭合，达到自动喷吹的设定时间或压差（AM2I1压差信号）设定值，LOGO！控制器按照编辑的程序开始运行，脉冲电磁阀逐一快速打开或关闭脉冲宽200－300ms脉冲间隔20－300s喷吹周期间隔为15－120min，依次周期循环反复，喷吹自动关（I2）按钮闭合程序中的定时器复位，时间控制喷吹停止。卸灰控制为卸灰阀自动开（DM1624I3）按钮闭合，达到自动卸灰的设定时间或料位输入闭合（DM1624I7），LOGO！控制器按照编辑的程序开始运行，卸灰阀开启时间为2－20min，开启间隔为30－180min，开启同时仓壁振动器震动，卸灰阀自动关（DM1624I4）按钮闭合程序中的定时器复位，时间控制喷吹停止。手动控制为系统针对各阀门和设备设置单一控制，电磁阀手动按钮1＃－8＃（I3－DM1624I2）、卸灰阀手动（DM1624I5）按钮和振动器手动（DM1624I6）按钮，分别点动控制电磁阀1＃－8＃、卸灰阀和振动器。

二、总结

第5篇：控制系统论文范文

发电厂电气设备DCS控制系统是发电厂电气设备与DCS控制系统相结合的一个系统，该系统具有很多独特的地方。通常而言发电厂电气设备DCS控制系统是开放的，该系统中的相关模块可以比较简单地进行连接和拆卸。发电厂电气设备DCS控制系统同时也比较可靠，主要是由于该系统是数字化的，对于信号进行了量化。就发电厂电气设备DCS控制系统的功能而言，该系统能够十分成功地解决各种控制任务，同时由于该系统采用分散收集信息、集中反馈和处理的方式，使其能够同时实现多功能控制。此外，发电厂电气设备DCS控制系统十分灵活，处理信号和任务的方式可以采用多种方式。

二、发电厂电气设备引入DCS控制系统的目的

发电厂电气设备DCS控制系统近年来已经在诸多发电厂建立起来，现电厂在进行电气设备控制时引入DCS控制系统有很多目的，其中最主要的目的有三个方面。其一是为了对整个发电厂的电气设备进行集中控制，使得各个部分的控制与监测实现自动化，让工作人员的工作量减少。其二是为了提高控制系统在控制发电厂的电气设备时的准确性，DCS控制系统本身的数字化体系可以使得信号比较可靠。其三是为了加强发电场控制系统对于整个电厂运行的监测与控制，实现真正意义上的自动化运行，大大提高了电厂的控制效率。除了以上三个方面外，发电厂引进该系统大多数是出于安全性考虑自动化运行减少了人员的使用，降低了安全事故发生的几率，增强了工作人员的安全系数。

三、发电厂电气设备DCS控制系统实现方式

1.回路监视、报警功能的实现回路监视、报警功能是整个发电厂正常运行的安全保障，在DCS控制系统中该功能的实现主要是依靠继电器、开关、数字显示屏，采用HWJ和TWJ继电器来进行监控体系的信号转换。使用开关按钮连接在显示屏上的控制按钮来实现电路的切换与开断。数字显示屏是整个监视与报警功能实现方式的重大改变，大大减少了光电显示牌的使用，使得信号向数字化转变，并将所有监视信号和报警信号集中显示在显示屏上，使得工作人员在观测发电厂运行状况时能够做到足不出户而知“天下事”。通过以上三个方向的调整与改造，形成了一个完整的监视和报警数字化控制体系。设备实时控制功能的实现方式发电厂的电气设备的实时控制功能的实现主要是依靠数字化的信号处理系统，该系统将所有与控制有关的参数诸如：水压、气压、温度、流量、功率等进行了直接的量化。与传统的控制系统相比该系统不再使用各类仪表来进行参数转化，直接的量化的数字参数能够使得控制操作更加简单易行。通过这些量化的数字可以在整个电厂的局域控制网络内任一地点针对某一控制对象进行远程控制。同时在自动控制方面该系统进行了逻辑优化，设立一系列的逻辑条件来对相关参数进行调整，只有相关参数到达阀值时，才会进行自动控制。

2.发电机组的励磁系统、保护系统等的实现方式发电厂电气设备DCS控制系统在处理励磁系统、保护系统这些与发电厂安全运行相关的系统时，将这些系统与其他系统分离开来，使得这些系统在极端情况下仍然能够正常地传送信号到DCS系统终端上，使得工作人员能够对突发状况进行及时地了解与处理。在励磁系统、保护系统与其他系统之间需要一个同步系统来确保所有信号的一致性和统一性，而这个同步系统使得发电厂并网时热电控制系统和励磁系统能够统一起来。其他相关功能的实现方式总体而言发电厂电气设备DCS控制系统在处理其他诸如汽量监测、发电机的启停的功能时，大量减少了仪表的使用，基本上就保留了几块最基本的仪表，其余的的参数都采用数显的方式来表示。同时一种新型的功能集成型控制系统已经问世，该系统能够使得汽量监测所需要的线路大为简化，使得该系统的安全性大幅度提升。在发电机的启停过程中该系统避免了人员操作所引起的诸如电弧伤人之类的事故，该系统形成了一套完整的数字化控制启停的程序，通过该程序可以处理各种突发状况和实现人员操作无法进行的功能。自动化的启停使得发电机的启停不再是一个危险的操作过程。

四、结语

第6篇：控制系统论文范文

对电力客户的用电负荷进行实时监控，为电力营销的客户服务提供准确的信息数据。该系统的主要组成部分是监控中心计算机、负荷控制终端和控制管理软件。负荷控制终端对客户的负荷的电表抄收数据和负荷参数进行监测，监控中心利用计算机网络监控电力客户的用电负荷，控制管理软件将数据录入数据库，并对处理后的数据进行计算整理，提供给营销中心和客户服务中心。

2负荷控制管理系统在电力计量中的功能

2.1管理功能

利用负荷控制管理系统能够编制供电公司实施负荷控制的具体方案，该系统中的电子制表功能可自动打印各个时期的报表。

2.2负荷控制功能

主要作用是以手动或自动方式对控制中心的跳闸、合闸进行定时操作，并控制输送电能的功率，定时控制电能的投入和解除。此外，还能够对系统中单独的负荷控制终端的功率数值、控制时段、电能的定值进行设置和调整。

2.3数据分析统计功能

能够对不同供电地区的累计使用电力进行统计，对客户关联表计的三相不平衡率进行分析，统计异常停电的时间、次数，对电力供应的稳定性和供电质量进行分析，并分析出现异常状况的原因、供电运行中的潜在风险和电力计量装置中出现的故障。

2.4通讯功能

将每个负荷控制终端的信息数据与负荷控制中心的信息数据交换，交换上下级负荷控制中心的数据信息。

2.5用电异常监测和警示功能

一旦电力客户出现用电异常的情况，系统控制终端就会对异常信息进行分析诊断，并及时向系统主站提供警报。常见的用电异常情况包括电表或计量柜被异常开启、电表固定参数设置异常改变、电流回路或电压接错线等。

2.6其他功能

系统在调试时能够与终端进行互动通话，监督配电网中各类电气设备的分闸、合闸操作情况和设备运行情况。

3负荷控制管理系统在电力计量中的具体应用

3.1数据采集功能的具体应用

负荷控制管理系统中的数据采集功能在电力计量中的应用范围十分广，该功能的实现依靠将公共无线通信数据与网络和短信通信相结合。应用数据采集功能应遵循如下要点：第一，保证在采集数据时，在多线程同时发送的通信调度管理基础之上，完整实现对多样采集服务器的均衡负载机制；第二，进行数据采集时，除了配置必要通道，还应配置两个以上的备用通道，并保证备用通道实现负载均衡的自动化，提高数据采集的精准和效率；第三，系统定时对远距离的抄录数据进行采集时，要确保合理划分采集的时间间隔，对数据的抄录要按照实际情况制定科学的抄表方案，确保采集数据的精准；第四，负荷控制管理系统的负荷控制中心主站计算机与负荷控制终端进行数据通信时，要采用数据压缩的算法，为数据通信的安全稳定提供保障。将负荷控制管理系统的数据采集模块实际应用到电力计量中，一般包括两个项目。第一，每日负荷曲线项目，对电力计量装置在每天特定时间内用电现场的各种负荷变量进行记录，这些变量数据包括平均功率、有功功率和无功功率。负荷控制中心分析这些采集到的数据信息，然后对电能的使用加以控制。第二，故障数据记录项目，记录电流超过负荷、电流过压或失压、断相、掉线等故障情况的数据，并且要对故障发生的起止时间和问题的详细描述进行记录。

3.2负荷控制功能的具体应用

负荷控制管理系统的负荷控制功能主要通过按电能控制、按功率控制和自动控制三种方式来实现。按电能控制：负荷控制管理系统中的负荷控制中心能够实时监控用电现场的电能使用状况，一旦用电使用量达到设置定值的80%，控制中心就会马上对负荷控制终端发送警报信号，终端接收到该信号之后就会自动实施负荷控制。按功率控制：负荷控制中心实时监控用电现场的用电功率，当用电功率超过设置值时，负荷控制中心自动向控制终端发出警报，终端就会对超负荷电量使用进行控制。如果功率降到了设定值以下或负荷控制解除，负荷控制中心也会相应撤销对负荷终端的控制。自动控制：在负荷控制中心设定的时期内，如果负荷未能被控制在设置值范围之内，负荷控制终端就会自动发送跳闸指令，执行跳闸操作。跳闸结束之后，电量的定值会被重新设置，此时负荷控制终端会自动执行合闸操作，完成自动控制负荷的任务。

4结语

第7篇：控制系统论文范文

[关键词]数控系统伺服电机直接驱动

中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1671－7597(2008)0820116－01

近年来，伺服电机控制技术正朝着交流化、数字化、智能化三个方向发展。作为数控机床的执行机构，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。本文对其技术现状及发展趋势作简要探讨。

一、数控机床伺服系统

（一）开环伺服系统。开环伺服系统不设检测反馈装置，不构成运动反馈控制回路，电动机按数控装置发出的指令脉冲工作，对运动误差没有检测反馈和处理修正过程，采用步进电机作为驱动器件，机床的位置精度完全取决于步进电动机的步距角精度和机械部分的传动精度，难以达到比较高精度要求。步进电动机的转速不可能很高，运动部件的速度受到限制。但步进电机结构简单、可靠性高、成本低，且其控制电路也简单。所以开环控制系统多用于精度和速度要求不高的经济型数控机床。

（二）全闭环伺服系统。闭环伺服系统主要由比较环节、伺服驱动放大器，进给伺服电动机、机械传动装置和直线位移测量装置组成。对机床运动部件的移动量具有检测与反馈修正功能，采用直流伺服电动机或交流伺服电动机作为驱动部件。可以采用直接安装在工作台的光栅或感应同步器作为位置检测器件，来构成高精度的全闭环位置控制系统。系统的直线位移检测器安装在移动部件上，其精度主要取决于位移检测装置的精度和灵敏度，其产生的加工精度比较高。但机械传动装置的刚度、摩擦阻尼特性、反向间隙等各种非线性因素，对系统稳定性有很大影响，使闭环进给伺服系统安装调试比较复杂。因此只是用在高精度和大型数控机床上。

（三）半闭环伺服系统。半闭环伺服系统的工作原理与全闭环伺服系统相同，同样采用伺服电动机作为驱动部件，可以采用内装于电机内的脉冲编码器，无刷旋转变压器或测速发电机作为位置/速度检测器件来构成半闭环位置控制系统，其系统的反馈信号取自电机轴或丝杆上，进给系统中的机械传动装置处于反馈回路之外，其刚度等非线性因素对系统稳定性没有影响，安装调试比较方便。机床的定位精度与机械传动装置的精度有关，而数控装置都有螺距误差补偿和间隙补偿等项功能，在传动装置精度不太高的情况下，可以利用补偿功能将加工精度提高到满意的程度。故半闭环伺服系统在数控机床中应用很广。

二、伺服电机控制性能优越

（一）低频特性好。步进电机易出现低速时低频振动现象。交流伺服电机不会出现此现象，运转非常平稳，交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能，可检测出机械的共振点，便于系统调整。

（二）控制精度高。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。例如松下全数字式交流伺服电机，对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

（三）过载能力强。步进电机不具有过载能力，为了克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩，选型时需要选取额定转矩比负载转矩大很多的电机，造成了力矩浪费的现象。而交流伺服电机具有较强的过载能力，例如松下交流伺服系统中的伺服电机的最大转矩达到额定转矩的三倍，可用于克服启动瞬间的惯性力矩。

（四）速度响应快。步进电机从静止加速到额定转速需要200～400毫秒。交流伺服系统的速度响应较快，例如松下MSMA400W交流伺服电机，从静止加速到其额定转速仅需几毫秒。

（五）矩频特性佳。步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时转矩会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩。

三、伺服电机控制展望

（一）伺服电机控制技术的发展推动加工技术的高速高精化。80年代以来，数控系统逐渐应用伺服电机作为驱动器件。交流伺服电机内是无刷结构，几乎不需维修，体积相对较小，有利于转速和功率的提高。目前交流伺服系统已在很大范围内取代了直流伺服系统。在当代数控系统中，交流伺服取代直流伺服、软件控制取代硬件控制成为了伺服技术的发展趋势。由此产生了应用在数控机床的伺服进给和主轴装置上的交流数字驱动系统。随着微处理器和全数字化交流伺服系统的发展，数控系统的计算速度大大提高，采样时间大大减少。硬件伺服控制变为软件伺服控制后，大大地提高了伺服系统的性能。例如OSP-U10/U100网络式数控系统的伺服控制环就是一种高性能的伺服控制网，它对进行自律控制的各个伺服装置和部件实现了分散配置，网络连接，进一步发挥了它对机床的控制能力和通信速度。这些技术的发展，使伺服系统性能改善、可靠性提高、调试方便、柔性增强，大大推动了高精高速加工技术的发展。

另外，先进传感器检测技术的发展也极大地提高了交流电动机调速系统的动态响应性能和定位精度。交流伺服电机调速系统一般选用无刷旋转变压器、混合型的光电编码器和绝对值编码器作为位置、速度传感器，其传感器具有小于1μs的响应时间。伺服电动机本身也在向高速方向发展，与上述高速编码器配合实现了60m/min甚至100m/min的快速进给和1g的加速度。为保证高速时电动机旋转更加平滑，改进了电动机的磁路设计，并配合高速数字伺服软件，可保证电动机即使在小于1μm转动时也显得平滑而无爬行。

（二）交流直线伺服电机直接驱动进给技术已趋成熟。数控机床的进给驱动有“旋转伺服电机＋精密高速滚珠丝杠”和“直线电机直接驱动”两种类型。传统的滚珠丝杠工艺成熟加工精度较高，实现高速化的成本相对较低，所以目前应用广泛。使用滚，珠丝杠驱动的高速加工机床最大移动速度90m/min，加速度1.5g。但滚珠丝杠是机械传动，机械元件间存在弹性变形、摩擦和反向间隙，相应会造成运动滞后和非线性误差，所以再进一步提高滚珠丝杠副移动速度和加速度比较难了。90年代以来，高速高精的大型加工机床中，应用直线电机直接驱动进给驱动方式。它比滚珠丝杠驱动具有刚度更高、速度范围更宽、加速特性更好、运动惯量更小、动态响应性能更佳，运行更平稳、位置精度更高等优点。且直线电机直接驱动，不需中间机械传动，减小了机械磨损与传动误差，减少了维护工作。直线电机直接驱动与滚珠丝杠传动相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大达10g，刚度提高7倍，最高响应频率达100Hz，还有较大的发展余地。当前，在高速高精加工机床领域中，两种驱动方式还会并存相当长一段时间，但从发展趋势来看，直线电机驱动所占的比重会愈来愈大。种种迹象表明，直线电机驱动在高速高精加工机床上的应用已进入加速增长期。

参考文献：

[1]《交流伺服电机控制技术的研究》，中国测试技术，郑列勤，2006.5.

第8篇：控制系统论文范文

对变风量空调系统的研究开始于上世纪七十年代。七十年代到九十年代主要研究VAV空调系统的能耗问题，通过与定风量系统(CAV)与常规的风机盘管系统的能耗比较来改善VAV空调系统。相对CAV空调系统而言，VAV空调系统的送风量和送风再热量都有较大变化，较低的风机能耗及制冷负荷更加符合节能要求，对风机采用有效的调控措施，降低风机能耗是提高VAV空调系统能效的重要方法。通过对送风静压的监测实现对送风量的控制，送风机的变频调速与DDC控制相结合是这一时期VAV空调系统研究的主要方向，变频调速与变静压控制的有机结合使VAV空调系统具有了更大的节能空间。

2 变风量空调(VAV)系统控制发展

VAV空调系统的控制方式的发展大体上经历了三个阶段：第一个阶段，80年代开发并实际投入使用的定静压定温度控制形式；第二个阶段，90年代前中期开发并实际运用的定静压变温度控制形式；第三个阶段，90年代后期开发并实际运用的变静压变温度控制形式，在此阶段同时并存的还有总风量控制形式，已运用于实践。

目前，VAV空调系统已经成为欧美发达国家集中空调系统的主流模式。进入九十年代后，能源危机的紧迫使得日本对国内七十年代以前建设的中央空调系统进行改建或重建，将原有的定风量系统改造为变风量系统，并加大了对VAV空调控制系统的研究力度，形成了自己的控制模式及标准。目前，在我国发达地区新建公建项目中采用VAV空调系统者已占到较大比例。

我国虽然在VAV空调系统的理论研究上取得了不小的成绩，但具体到实践上与国外同类研究还有不小的差距，由于VAV空调系统真正在国内大范围得以推广使用的时间还很短，缺少实践经验，加之该控制技术相对复杂，控制环节多，尤其是对VAV空调系统控制部件的复杂性还存在研究上的困难，关键部件还需国外产品支持，另外价格较高、实际工程效果不理想等客观原因也阻碍了VAV空调系统的推广使用。

3 变风量空调(VAV)系统末端控制与装置

VAV空调系统的控制机理并不是很复杂，末端送风装置是实现变风量功能的关键，而选择何种控制系统并与末端送风装置进行有机结合是整个VAV空调系统最重要的环节之一。VAV空调系统并非是简单地在定风量系统上加装可调变速风机及末端装置，它还包括由多个控制回路所组成的控制系统，要保证VAV空调系统运行随着空调负荷变化而进行相应改变就必须依靠自动控制系统。变风量控制系统的主要作用是：自动调节系统送风量以适应房间空调负荷变化；通过相对独立的控制单元分别实现对不同房间、不同功能区域的不同温度参数要求；能够根据负荷变化自动调节送风主机的运行频率以降低空调系统运行能耗，实现节能目的。

目前在过程控制领域中应用最为广泛的控制器是常规PID(比例，积分，微分)控制器，简单、稳定性好、可靠性高等特点使其对于线性定常的控制是非常有效的，一般都能够得到比较满意的控制效果，至今在全世界的过程控制中有84％的控制器仍是PID控制器，VAV系统末端装置也大多采用PID)控制器。

PID控制以其巧妙的构思和良好的控制效果一度成为应用最广泛，实现最简单的控制策略。PID控制理论内涵给人们留下了较大的研究空间，关于PID参数自整定的方法也相继问世，但随着控制理论及应用范围的不断发展，控制对象也日趋复杂，有些系统的过程模型难以建立，并且具有高度的非线性、时变性；比如VAV变风量空调系统的时变控制，因此传统的PID控制策略就显露了它的不足。虽然研究人员试图通过简化控制算法或采取优化集合控制等来解决这一不足，但效果并不很理想。

基于PID控制所存在的问题，相关研究人员根据变风量空调系统的特点结合控制技术在不断改进PID控制算法的基础上积极寻找其它更为高级的控制方式，通过实践，逐步将最优控制、自适应控制、模糊控制及神经网络控制等智能化控制手段应用于VAV空调系统的控制实践。

随着控制技术、空调技术的发展以及将二者相结合运用于建筑系统的发展趋势来看，VAV空调系统控制技术从最初的定静压控制到变静压控制再到后来直接数字控制、总风量控制再到智能化控制已经取得了很大的发展，其中清华大学有关学者提出的总风量控制法具有一定影响，该方法不采用静压送风量，而是根据压力无关型VAV空调系统末端装置的设定风量来确定系统送风总量并据此计算出送风风机的转速，从而对送风量进行控制。他们通过对总风量控制法与定静压控制法、变静压控制法的节能效果比较，认为虽然总风量控制法的节能效果虽不如变静压控制法，但因其没有压力控制环节，所以运行稳定性很好。另外，还有学者通过分析变VAV空调系统的局部控制，利用其送风末端装置风阀的开度作为各空调区域相关负荷的指示信号，提出送风静压优化控制方法。

4 变风量空调(VAV)控制系统模型

VAV空调系统主要应用于大中型建筑物，它是全空气空调系统与控制技术相结合并不断发展的产物。与常规的全空气空调系统相比，VAV空调系统最主要的特点就是在每个空调房间的送风管处设置一个VAV空调系统末端装置(VAV Box)，该末端装置的主要功能部件是一个风量调节阀门或末端调速风机。

在总风量控制下的VAV系统中, 当室内温空器实时监测到实际温度超出设定温度时，通过A／D转换将温差信号由各分支馈线传输给末端装置控制器，并同时将信号传输给VAV系统主控制器。通过对信号的比较处理，改变送风主机运行频率，改变送风量。而末端装置通过调整阀门开度或风机转速来控制进入房间的送风量，进而实现对各个房间的温度控制。末端装置的风量调节是通过其自身的控制系统来实现的，最简单的控制方式就是根据比较房间内实际温度值与设定温度值之间的差值来调节末端装置的风阀开度。但这种控制也存在一些问题：当某个房间达到设定温度而相应末端装置风阀开度保持稳定时，由于其它房间末端装置响应相应空调状况而做出调整时就会影响整个VAV空调系统送风压力，进而改变已调整稳定的房间末端装置，而空调负荷的热惰性又致使末端装置不会立刻进行调整性动作，等房间空调负荷交得较大并出现温度波动时，末端装置才采取动作，而动作的结果又反过来影响其它房间末端装置的控制效果。这样一种以动态响应为主连续参量、多环节的控制方式来保证环境温度与设定温度相一致是很困难的，其中任何一个环节年问题都会导致运行出现故障或是令系统功能大打折扣。比如，在送风管道上选择检测点的位置如何，能否准确代表系统送风状况，是否失真，再比如送风管道异常漏风时，还有，假如信号抗电磁干扰能力差等都会导致系统送风紊乱，送风主机运行频率异常，原有送风平衡被破坏，甚至无法进行系统运行调整等等问题。

第9篇：控制系统论文范文

1.1PLC的控制过程PLC实现控制的过程一般有以下几个步骤：（1）输入刷新。（2）运行用户程序。（3）输出刷新。（4）再输入刷新。（5）再运行用户程序。（6）再输出刷新。系统不断反复循环运行，在运行的同时系统会作公共处理，包括循环时间监控、外设服务及通信处理等。

1.2PLC的控制方式不同的PLC的控制方式不尽相同，主要有开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制等四种控制方式。

2PLC通信网络

从通信网络的应用领域和功能来看,通信网络可分为工控管理级网络(如ETHERNET)、控制级网络(如CON仪OLNET、MODBUSPLUS等)、现场设备级网络(如现场总线)和远程I/O。

2.1工控管理级网络为了满足企业级的管理需求，该层网络主要,提供实时、高速、大容量的数据交换,与企业各管理部门互连,为企业MIS提供基础数据,依据上层决策实施控制系统的优化工作。以西门子的SINECL1为例，其主要功能为PLC及其与上位机间的互连。连接设备有PLC和PC，以同轴电缆，光纤为介质，节点是1024，速率为10Mbps。控制的距离分为两种，同轴电缆是1500m或者光纤是4600m。而且以总线型为拓扑结构。工控管理网及其发展特点有：开放性、标准化、光纤介质、拓扑结构灵活、高速性、WEB技术支持。

2.2控制网络与工控管理级网络相比，控制网络具有明显的两大特点：第一是控制网络主要用于生产设备的控制，对生产过程的状态检测、监视与控制；第二是控制网络要求具备实时性、安全性和可靠性，数据传输量一般较小。以西门子的SINECL1为例，虽然以总线型为拓扑结构，但是其主要功能为PLC间互连。连接设备有PLC，以双绞线为介质，节点是仅仅为31，速率为9.6kbPs。控制的距离只有50km。控制级网络及其发展具有的特点：通信速率更高、网络范围更广、结构灵活、介质简单、扩展性更好。与工控管理网、现场设备级网络的结合。

2.3现场设备级网络在该层网络中，是需要应用现场总线的，现场总线是计算机技术、通信技术、仪表技术以及控制技术高度集成起来的一种全数字化、串行、双向、多站的通信网络。现场总线也是当前控制系统的发展趋势。功能是PLC与现场设备的互连,在当前PLC产品的现场总线中,西门子的PROFIBUS和A一B厂家的的DEVICENET是应用较为广泛的。

2.4远程I/O远程I/O作为很早推出的通信技术,它向高速率、高可靠性的方向发展,同时也向分布式I/O方向发展。SIEMENS公司的S7系列就是具有分布式I/O的能力。

3结论