控制系统理论精选(九篇)

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第1篇：控制系统理论范文

关键词：CDMA；H∞Э刂评砺郏灰糯算法；SINR

中图分类号：TN958 文献标识码：B

文章编号：1004-373X(2008)11-060-03オ

The Filter Design in Wireless Communication System by H∞ Control Theory

LI Chong,LI Ding,YAO Jun

(Communication and Electronic Information Research Institute,Harbin Institute of Technology,Harbin,150001,China)オ

Abstract：In the system of wireless communication,it is significant to minimize the worse-case variance of the received SINR caused by channel fading,MAI,AWGN and so forth.Firstly,this paper depicts the model of CDMA.Then,a loop filter is designed by H∞ control theory.Genetic Algorithm (GA) is adopted to solve the proposed loop filter.To confirm the performance of the designed filter,a simulation result is given in the end.

Keywords：CDMA;H∞control theory;genetic algorithm;SINR

在无线通信系统中，CDMA技术受到越来越多的关注，功率控制也随之成为热点问题。其主要思想就是通过控制调整每个移动通信单位的发射功率，从而减小通信单位之间的干扰(MAI)和信道衰落，达到一定的通信质量。在过去的十多年里，许多学者对功率控制问题做了较深入的研究，例如Ariyavisitakul等，他们提出了固定步长和可变步长的功率控制机制[1]。

在功率控制系统中主要存在两个问题：功率控制回路中的时间延迟干扰和信道中不可确定的外界干扰，如信道衰落，MAI，非线性环境干扰等。针对如何解决以上两个问题，很多方法已经被提了出来，如Smith Predictor 在通信系统中的应用可以比较理想地解决回路时间延迟干扰[2]。本文提出了一种基于H∞Э刂评砺鄣姆椒ǎ在无线通信系统中设计出一个回路滤波器，从而克服不确定外界干扰对功率控制的影响。

1 功率控制回路模型

本文中的CDMA功率控制闭环回路模型如图1所示[3,4]。其中接收机由4个部分组成：SINR测量电路，SINR比较器，回路滤波器，编码器。SINR测量电路对接收到的SINR进行测量并给出测量值y(k)。该测量值会受到测量算法的影响，例如计算复杂度，测量时长等。在实际的通信系统中，会引入SINR测量误差nm(k)。SINR的测量值之后会和目标SINR值t(k)比较，并得到差值e(k)，即e(k)=t(k)-y(k)。之后e(k)被送到F(z)中，并计算出功率更新控制值u(k)，即u(k)=F(z)e(k)。u(k)随后进入编码器。在编码环节，会产生量化噪声q(k)。量化后得到的信号(k)，即(k)=u(k)+q(k)，被发送到信道中并受到反馈噪声nf(k)的干扰。发射机主要由3部分组成：译码器，功率放大器，功率限制器。则由发射机发射的信号X(k)为:

И

X(k)=X(k-1)+(k-1)+nf(k-1)[JY](1)

И

发射信号X(k)通过上行信道传给接收机，并受到MAI m(k)，加性高斯白噪声(AWGN)nc(k)和信道衰落f(k)的影响。其中，干扰MAI m(k)是受到前一次的发射功率X(k)的影响。由于发射信号X(k)是变化的，所以m(k)б彩遣晃榷ǖ摹＊

图1 功率控制系统模型

2 H∞Щ芈仿瞬ㄆ鞯纳杓篇

2.1 CDMA通信系统模型的简化

为了方便滤波器设计的说明，本文假设:

2.2 滤波器设计

设将要设计的回路滤波器为:

И

F(z)=c0+c1z-1+c2z-21+d1z-1+d2z-2[JY](4)

И

根据图2所示的回路系统框图，SINR跟踪误差:

在此，标记干扰w1(k)和w2(k)的功率谱分别为φw1(w)和φw2(w)。Ц据公式(5)，可得到其频谱公式:

φe(w)=G1(ejw)2φw1(w)+G2(ejw)2φw2(w)[JY](7)

И

则SINR跟踪误差e(k)У姆讲钗:

σ2e[WB]=12π∫+π-πG1(ejw)2φw1(w)dw+

[DW] 12π∫+π-πG2(ejw)2φw2(w)dw[JY](8)

И

在实际的CDMA通信系统中，w1(k)和w2(k)的功率谱是不确定也是不可知的，所以像基于传统理想滤波器如Kalman滤波器就得不到理想的应用。这便类似于极小极大H∞最优化问题。对于稳定的有理方程C(z)，其无穷范数定义为[5]:

И

C(z)锚supw∈\[-π,π\]C(ejw)[JY](9)

И

则SINR跟踪误差的方差上限值为:

对于式(13)，很难得到满足条件的关于c0,c1,c2,d1,d2У慕馕鼋猓而且可能会在求解过程中出现局部极小值。所以，为了获得全局最优解，本文采用遗传算法[6]来对┦(12)求解。

3 仿 真

3.1 遗传算法求解

在仿真试验中，遗传算法中的参数设定如下：

N=40B=15 bGen=100

其中N是参与该算法的总体，B为用来代表每个欲求系数(c0,c1,c2,d1,d2)的二元符号序列的长度，Gen为该算法中遗传的遗传代数。求解结果如表1所示。

表1 H∞回路滤波器设计结果及权重ρУ挠跋於泉

3.2 回路滤波器抗干扰效果仿真分析

在该仿真中，本文采用Monte Carlo仿真，仿真50次。其中，目标SINR t(k)设为8 dB，反馈信道BER Pb设为10-3。在单个手机通信系统中干扰MAI可以近似地看作常数。信道干扰用标准差从0.5~2 dB的高斯白噪声仿真。仿真结果如图3所示。

图3 抗干扰效果仿真比较

由仿真结果可以看出，加有本设计的回路滤波器的通信系统比原来的系统有更好的抗噪声干扰性能，特别是在信道噪声的干扰较大时，其效果更加明显。

4 结 语

本文描述了CDMA系统的简化结构。通过H∞控制理论，设计出了该无线通信系统的回路滤波器，并分析了[CM(22*2]其在抗信道干扰中的作用。由于在本文中没有考虑回路[CM)][LL]时间延迟对功率控制造成的影响，且通过遗传算法求解设计的H∞回路滤波器，故该设计滤波器的思想不仅可以应用在CDMA通信系统中，在TDMA，FDMA，地域和卫星通信中也可以得到一定应用。

参 考 文 献

［1］Ariyavisitakul S,Chang L F.Signal and Interference Statistics of a CDMA System with Feedback Power Control\[J\].IEEE mun.,1993,41:1 626-1 634.

［2］Lee B K,Chen H W,Chen B S.Power Control of Cellular Radio Systems via Robust Smith Prediction Filter\[J\].IEEE Trans.Wireless Commun.,2004,3(1):1 822-1 831.

［3］Su H J,Geraniotis E.Adaptive Closed-loop Power Control with Quantized Feedback and Loop Filtering\[J\].IEEE Trans.Wireless Commun.,2002(1):76-86.

［4］Gunnarsson F,Gustafsson F,Blom J.Dynamical Effects of Time Delays and Time Delay Compensation in Power Controlled DS-CDMA\[J\].IEEE Sel.Areas Commun.,2001,19(1):141-151.

［5］Francis B A.A Course in H∞Control Theory\[M\].Berlin,Germany: Springer-Verlag,1987.

［6］Chen B S,Lee B K,Peng S C.Maximum Likelihood Parameter Estimation of F-ARIMA Processes Using the Genetic Algorithm in the Frequency Domain\[J\].IEEE Trans.Signal Processing,2002,50:2 208-2 220.

作者简介

李 崇 男，1985年出生，本科。研究方向为无线通信系统，信号识别。

李 鼎 男，1985年出生，本科。研究方向为宽带多媒体卫星的纠错编码与星上交换，低轨卫星的信道特性与模型。

第2篇：控制系统理论范文

冰蓄冷中央空调是将电网夜间谷荷多余电力以冰的冷量形式储存起来，在白天用电高峰时将冰融化提供空调服务。由于我国大部分地区夜间电价比白天低得多，所以采用冰储冷中央空调能大大减少用户的运行费用。

冰蓄冷中央空调系统配置的设备比常规空调系统要增加一些，自动化程度要求较高，但它能自动实现在满足建筑物全天空调要求的条件下将每天所蓄的能量全部用完，最大限度地节省运行费用。

2控制系统结构

控制系统由下位机（现场控制工作站）与上位机（中央管理工作站）组成，下位机采用可编程序控制器（PLC）与触摸屏，上位机采用工业级计算机与打印机，系统配置必要的附件如通信设备接口、网卡、调制解调器等，实现蓄冷系统的参数化与全自动智能化运行。

下位机和触摸屏在现场可以进行系统控制、参数设置和数据显示。上位机进行远程管理和打印，它包含下位机和触摸屏的所有功能。整个系统以下位机的工业级可编程序控制器为核心，实现自动化控制。控制设备与器件包括：传感检测元件、电动阀、变频器等。

2.1下位机系统（区域工作站）

2.1.1TP21触摸屏

采用TP27彩色触摸屏作为操作面板，完全取代常规的开关按钮、指示灯等器件，使控制柜面谈得更整洁。并且，TP27触摸屏在现场可实现状态显示、系统设置、模式选择、参数设置、故障记录、负荷记录、时间日期、实时数据显示、负荷曲线与报表统计等功能，中文操作界面直观友好。

2.1.2SIEMENS可编程序控制器

SIMATICS7-300系列PLC适用于各行各业、各种场合中的检测、监测及控制的自动化，其强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。

该产品具有光电隔离，高电磁兼容；具有很高的工业适用性，允许的环境温度达60℃；具有很强的抗干扰、抗振动与抗冲击性能，因此在严酷的工作环境中得到了广泛的应用。

自由通讯口方式也是S7-300型PLC的一个很有特色的功能，它使S7-300型PLC可以与任何通讯协议公开的其它设备、控制器进行通讯，即S7-300型PLC可以由用户自己定义通讯协议（例ASCII协议），波特率为1.5Mbit/s（可调整）。因此使可通讯的范围大大增加，使控制系统配置更加灵活、方便。任何具有串行接口的外设，例如：打印机或条形码阅读器、变频器、调制解调器（Modem）、上位PC机等都可连接使用。用户可通过编程来编制通讯协议、交换数据（例如：ASCII码字符），具有RS232接口的设备也可用PC/PPI电缆连接起来进行自由通讯方式通讯。

当上位机脱机时，在下位机控制下，整个系统能正常运行。

2.2上位机系统（中央管理工作站）

2.2.1上位机

上位机即图文控制中心，主要由PC机和激光打印机组成，采用SIMATICWINCC软件平台，采用全中文操作界面，人机对话友好。管理人员和操作者，可以通过观察PC机所显示的各种信息来了解当前和以往整个冰蓄冷自控系统的运行情况和所有参数，并且通过鼠标进行设备管理和执行打印任务。

2.2.2WINCC软件平台

WINCC软件在自动化领域中可用于所有的操作员控制和监控任务。可将过程控制中发生的事件清楚地显示出来，可显示当前状态并按顺序记录，所记录的数据可以全部显示或选择简要形式显示，可连续或按要求编辑，并可输出打印报表和趋势图。

WINCC能够在控制过程中危急情况的初发阶段进行报告，发出的信号既可以在屏幕上显示出来，也可以用声音表现出来。它支持用在线帮助和操作指南来消除故障。某一WINCC工作站可专门用于过程控制以使那些重要的过程信息不被屏蔽。软件辅助操作策略保证过程不被非法访问，并提供用于工业环境中的无错操作。

WINCC是MICRSOFTWINDOWS98或WINDOWSNT4.0操作系统下，在PC机上运行的面向对象的一流32位应用软件，通过OLE和ODBC视窗标准机制，作为理想的通讯伙伴进入WINDOWS世界，因此WINCC可容易地结合到全公司的数据处理系统中。

3冰蓄冷系统的控制

3.1控制目的、范围及主要受控设备

蓄冷控制系统控制目的：通过对制冷主机、储冰装置、板式热交换器、系统水泵、冷却塔、系统管路调节阀进行控制，调整储冰系统各应用工况的运行模式，在最经济的情况下给末端提供一稳定的供水温度。同时，提高系统的自动化水平，提高系统的管理效率和降低管理劳动强度。

控制范围包括整个冰蓄冷系统的参数状态显示、设备状态及控制，主要控制设备有：双工况主机、电动阀、冷却塔、冷却水泵、蓄冰装置、初级乙二醇泵、板式换热器、次级乙二醇泵等。

3.2控制功能

控制功能包括整个冰蓄冷系统稳定、经济运行所需的功能。

3.2.1工况转换功能

根据季节和机器运行情况，自控系统具备以下工况转换功能：

a）双工况主机制冰同时供冷模式；b）双工况主机单独制冰模式；c）主机与蓄冰装置联合供冷模式；d）融冰单独供冷模式；e）主机单独供冷模式。

3.2.2工况的启停、显示和故障报警功能

控制系统按编排的时间顺序，结合负荷预测软件，控制制冷主机及设备的启停数量及监视各设备之工作状况与运行参数，如：

-制冷主机启停、状态及故障报警；-制冷主机运行参数；-制冷主机缺水保护；-制冷主机供/回水温度、压力遥测和显示；-冷冻水泵启停、状态及故障报警；-乙二醇泵启停、状态及故障报警；-冷却水泵启停、状态及故障报警；-压差旁通管的压差测量与显示；-冷却塔风机启停、状态及故障报警；

-冷却塔供/回水温度控制与显示；-供/回水温度、压差遥测控制与显示；-板式换热器侧进出口温度控制与显示；-蓄冰装置进、出口温度遥测控制与显示；-冷冻水回水流量控制与显示；-电动阀开关、调节与阀位控制与显示；-室外温湿度遥测控制与显示；-蓄冰量测量与显示；-末端冷负荷控制。

3.2.3数据的记录和打印功能

控制系统对一些需要的监测点进行整年趋势记录，控制系统可将整年的负荷情况（包括每天的最大负荷和全日总负荷）和设备运转时间以表格和图表记录下来，供使用者使用。所有监测点和计算的数据均能自动定时打印。

3.2.4手动/自动转换功能

控制系统配置灵活的手动/自动转换功能。

3.2.5优化控制功能

根据室外温度、天气预报、天气走势、历史记录等数据自动选择主机优先或融冰优先。在满足末端负荷的前提下，每天使用完储存的冷量，尽量少地运行主机。充分发挥冰储冷系统优势，节约运行费用。

3.2.6全自动运行功能

系统可脱离上位机工作，根据时间表自动进行制冰和控制系统运行、工况转换、对系统故障进行自动诊断，并向远方报警。触摸屏显示系统运行状态、流程、各节点参数、运行记录、报警记录等。

3.2.7节假日设定功能

系统可根据时间表自动运行，同时也可预先设置节假日，控制储冰量和储冰时间，使系统在节假日时对不需要供应空调的场所停止供冷。

3.2.8下位机操作功能

下位机彩色触摸屏操作界面见图1.

下位机操作功能如下：

a）人机对话。操作人员可通过触摸面板进行人机对话，操作界面完全中文化，具有提示、帮助、参数设置、密匙设置、故障查询、历史记录等功能。

b）系统设置。包括操作口令设置、运行设置、运行时间表设置、记录溢出处理、自动/手动/测试选择、节假日设置、系统参数设置（包括各节点温度、压力，各介质的流量，储冰量，制冰速率，融冰速率，阀门开度，末端负荷等。）

c）故障记录、运行记录、历史记录等。

3.3远程监控

控制系统通过电话线或宽带网，与专家系统连接，对系统进行运行监控、参数修改、数据采集等，使系统不断完善和软件版本升级，让用户得到更好的服务。远程监控的目的是用户可以通过PSTN（公共交换传输网）对冷冻站进行异地远程监控。同时也可以实现远程调试、远程适时监控和在线维护等，从而大大减轻工程人员的工作强度，降低工程成本。

3.4系统扩展控制

控制系统设计界面友好，PLC和触摸屏均可扩展，内容可扩展、参数也可修改，通过485通讯接口或通信协议实现BAS与冰储冷自控系统一体化，节约投资、方便管理。系统集中控制，减少了动力柜占地面积，又使动力柜型号统一、式样相同、大小一致。系统扩展控制如下：

a）污水泵自动控制；b）风、排风控制；c）活水泵稳压控制；d）防水泵定时运行、检测、报警；e）淋水泵稳压控制；f）筑物夜间轮廓照明自动控制；g）低配计量、开关状态检测、报警。

第3篇：控制系统理论范文

关键词：工业控制；系统信息安全；监控管理

中图分类号：TP273

工业控制系统（Industrial Control Systems， ICS）是由各种自动化控制组件和实时数据采集、监测的过程控制组件共同构成。其组件包括数据采集与监控系统（SCADA）、分布式控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）、远程终端（RTU）、智能电子设备（IED），以及确保各组件通信的接口技术[1]。

从国家安全上看，工控系统是国家关键基础设施的重要支撑，自2010年“震网”病毒事件以来，世界各国均逐渐重视工控系统信息安全问题。一是以美国为首的西方发达国家极力提升对工控系统的攻防能力，美国近年来成立网络战司令部，《网络空间国际战略》和《网络空间行动战略》，将对其关键基础设施的网络攻击作为视作战争行为，同时不断通过演习来提高信息安全防护能力。二是针对工控系统开发的网络武器曾出不穷，近年来在中东地区肆虐的“Duqu”、“火焰”、“震网”等病毒程序，实现了对工控系统探知、潜伏再到攻击的系列动作，对相关工控系统安全造成了严重危害。三是我国工控系统信息安全保障意识还很薄弱，由于我国工控系统学科及其安全研究起步较晚，各工控系统设计规划、管理、使用者更多关注系统本身的功能安全，对信息安全问题相对忽视。

本文根据目前工业控制系统信息安全实际情况，并结合现有信息安全管理模式，提出通过监控管理的建设，统一部署、精心组织、周密安排、结合实际达到对工业控制系统信息安全的纵深监管控制与问题解决，保证工业控制系统的安全平稳运行。

1 工业控制系统信息安全分析

工控系统信息安全作为近年来新提出的问题，与传统的IT系统信息安全存在明显的差异。一是可靠性设计要求较高，工控系统必须具备耐腐蚀、防尘、防水等功能，以利于至少10年的长期使用。二是对系统可用性的关注点不同，工控系统对于网络带宽、信息处理量要求不高，但对系统响应时间的要求一般在5-10ms，不允许关键信息的延迟和处理延误。三是执行的标准、协议显著不同，虽然现在采用通用通信协议的工业以太网和设备得到广泛应用，但是其系统底层的组态、监控和控制软件仍为专用系统开发，采用专有协议进行通信。四是很难满足传统IT系统的部分安全管理要求，如系统变更和补丁，工控系统在采取行动时更为谨慎，甚至在其生命周期内不采取任何更改和升级措施。

随着网络技术的发展，ICS可以从多个层面与第三方系统进行互联互通，同时也能够支持各类网络协议。目前大多采用基于TCP（UDP）/IP协议的以太网通信技术与企业管理层的信息平台进行互联，使用的接口标准为OPC等开放接口。开放性一方面能够为用户带来实用、便捷等好处，但另一方面由此带来的各种安全漏洞数量和类型也会大幅增加。对于一个控制网络系统，能够产生安全漏洞的因素是多方面的。

1.1 操作系统漏洞

工业控制系统中最常见的操作系统，如Microsoft Windows 操作系统[2]，自从Windows系统的之日起，就都在不停的漏洞补丁，为保证过程控制系统相对的独立性，而通常这类系统在系统运行后，运维人员不会也不敢轻易对Windows平台打任何补丁程序，而且即使操作系统打了补丁，这些操作系统也没有经过制造商测试，存在安全运行风险。但是，系统不及时打补丁就会存在被攻击的漏洞，即使是一些常见病毒也会感染系统，甚至可能造成Windows平台乃至控制网络的瘫痪。

1.2 应用软件漏洞

应用软件由于自身功能的特殊性，开发单位技术能力和技术水平参差不齐，导致对其的防护很难进行统一以防范各式各样的攻击行为；另外当应用软件面向网络应用时，就必须开放其应用端口，自然也给攻击者留下了通道。一旦黑客攻击者知道这些开放的端口号，利用工业自动化软件存在的漏洞信息，直接获取工业控制设备的控制权，那产生的危害简直难以想象。

1.3 安全策略和管理制度漏洞

一味追求可用性、方便性而牺牲安全，并且缺乏一整套完整有效的安全策略与管理流程，是很多工业控制系统存在的普遍现象，也给工业控制系统信息安全带来了一定的威胁。例如用户口令选择不慎，或将自己的账号随意转借他人或与别人共享，移动存储介质包括笔记本电脑、U盘等设备的共享使用等等。

2 工业控制系统信息安全监控管理的建设

当前，美国、欧盟都从国家战略的层面在开展各方面的工作，积极研究工业控制系统信息安全的应对策略，我国也在政策层面和研究层面在积极开展工作，但我国工业控制系统信息安全工作起步晚，总体上技术研究尚属起步阶段，管理制度不健全，相关标准规范不完善，技术防护措施不到位，安全防护能力和应急处理能力不高，这些问题都威胁着工业生产安全和社会正常运作[3]，而当务之急应先从工业控制系统信息安全监控方面着手进行管理。

2.1 加强组织领导，落实工作责任、加强沟通配合

为更好的完成工业控制系统信息安全监控管理工作，促进管理水平的提高，宜由各地职能部门或行业主管机构协调成立监控管理组织，制订了工作制度和岗位职责，明确工作范围和内容，加强沟通配合，做好组织保障工作。

2.2 统一协调、部署和指导

监控管理组织宜根据本地区或行业的基本情况，划定监控范围，制定年度监控管理计划，积极协调各工业控制系统的运营单位积极参与监控工作，各运营单位应对年度监控管理计划提出适应性意见，通过评审后，修订完善监控管理计划。监控管理组织应根据监控管理计划并结合工业控制技术现状，统一部署日常监控工作，明确工作的流程，对时间计划、工作环节和工作内容，对运营单位给出相应的指导意见和建议。

2.3 坚持自检为主，抽查为辅

鼓励各运营单位结合自身情况长期开展工业控制系统信息安全自检工作，并结合实际情况在内部研发风险解决方案。组织具有相应资质的信息安全技术支撑机构进行现场抽查工作，在抽查工作进行前，需组织专家对技术实施方法、质量、进度等多方面进行会谈研究，统一部署，确保从管理、技术等多方面为其提供指导。

2.4 加强信息报送工作

为保证自检工作常态化实施，及时了解掌握自检单位的实际情况，及时沟通和交流信息，可建立了“自检工作进展报送制度”，要求各自检单位将工作进展情况定期上报至监控管理部门。

2.5 明确技术支撑机构和人员

通过技术手段对工业控制系统进行安全性测试是了解系统安全状况的一种重要方法，只有明确技术支撑机构和人员，根据工业控制系统关键设备信息安全规范和技术标准对关键设备进行安全测评，检测安全漏洞，评估安全风险，并且对测评工作中发现的安全漏洞给出详细的解决方案。

工业控制系统信息安全不是一个单纯的技术问题，而是一个从意识培养开始，涉及到管理、流程、架构、技术、产品等各方面的系统工程，需要工业控制系统的管理方、运营方、集成商与组件供应商的共同参与，协同工作，而目前工业控制系统出现的各类信息安全问题已迫在眉睫，本文针对现阶段信息安全管理较弱的情况，适时提出了工业控制系统信息安全监控管理，从组织机构、措施、人员等多方面全方位地保障工业控制系统信息安全。

参考文献：

[1]明旭，殷国强.浅谈工业控制系统信息安全[J].信息安全与技术，2013（2）：27.

[2]彭杰，刘力.工业控制系统信息安全性分析[J].自动化仪表，2012（12）：38.

第4篇：控制系统理论范文

关镇词：电力系统稳定；安全稳定控制系统；安全自动装置；设计原则

中图分类号： TM712 文献标识码： A 文章编号

一、引言

随着电力行业的迅速发展，大机组、超长线路不断增加，电网的规模也随之不断扩大。本文参照相关标准并结合国内外经验基础上，对电力系统安全稳定控制系统设计中宜遵守的有关原则进行探讨。

二、电力系统安全稳定计算分析原则

1、稳定计算扰动等级

根据《电力系统安全稳定导则》，电力系统稳定标准可分为以下几级：A级，保持稳定运行和电网的正常供电（单一故障）；B级，保持稳定运行，但允许损失负荷（单一严重故障）；C级，当系统不能保持稳定运行时，必须防止系统崩溃，并尽量减少负荷损失（多重严重故障);D级，在满足规定条件下，允许局部系统作短时间的非同步运行。根据稳定标准分类所确定的稳定计算扰动等级，宜按如下原则分级：I级单一轻微故障(单回联络线发生单相瞬时故障，或者单一电压等级多回联络线中的一回线发生单相永久性故障)。I级单一严重故障(相间短路故障，含三相短路)。I级三相短路后断路器单相拒动等多重故障造成两个以上元件跳闸。

2、稳定计算运行方式

1）电力系统接线方式

(1)正常接线方式

(2)检修接线方式。由于所研究断面至少有一个电网元件在切除状态，从而明显地减小了该断面的稳定功率传输极限。

2）电力系统潮流方式

(l)正常潮流方式。

(2)加重潮流方式。是指在特殊情况下发电机组超额定出力按最大允许值发电或在低谷负荷下为不失水资源水电超发等非常规加重所研究断面传输潮流方式。

3、主要计算内容

以合理配置安全自动装置为计算目的，应重点计算所研究电力系统或某个断面正常接线正常潮流方式下发生Ⅱ、Ⅲ级扰动或加重潮流方式下及检修接线正常潮流方式下发生Ⅰ、Ⅱ级扰动情况下系统的稳定水平，确定相应控制措施。

当系统不能保持稳定运行时，找出异步运行的相关断面，以区域内功率相对平衡等为原则，确定分区解列点。

4、稳定计算结果分析

在稳定计算结果基础上，考虑计算采用基础信息的不完全性、计算误差及装置误差等因素，留有一定裕度后，给出综合分析稳定结论。

三、对安全稳定控制系统的基本要求

对安全稳定控制系统的基本的要求包括以下几方面：

1可靠性

可靠性是指装置该动作时动作(信赖性)，不该动作时不动作(安全性)。该动作时不动作为拒动，不该动作时动作为误动。

安全稳定控制系统与继电保护装置相比更强调可靠性要求，继电保护的可靠性被破坏的后果只造成一个元件误动或拒动，而安全稳定控制系统拒动将会破坏系统稳定，误动造成局部系统负荷或机组损失，后果严重，在可靠性要求中，必须强调安全性。

2有效性

对于安全稳定控制系统的控制有效性要求，可分为两个方面。其一是指在系统发生较大扰动，为保证系统的安全稳定运行而控制局部机组出力或负荷时，所给出的控制量要满足稳定要求。装置动作后，如果控制量不足，系统仍处于失稳状态，起不到稳定控制的作用或作用很小。其二是指控制对象的选择问题，如快速减出力的控制对象可能有几个机组或电厂时，应寻求有效性高的对象加以控制。

3选择性

安全稳定控制系统是分层分区控制的。安全稳定控制装置保护对象的界面虽不像继电保护那么明确，但也有一定范围。远距离送电发电厂的稳定控制装置的主要保护范围为电厂出线，最多延伸到下一级出线故障后的稳定控制。而网间的稳定问题则需由网间装置来完成，必要时，其控制措施的执行可通过发电厂的装置来实现。因此，安全稳定控制系统须保证协调控制，满足选择性要求。

4适应性

为满足不同时期电力系统发展要求及不同控制要求，装置宜有一定适应性。装置的软、硬件按功能宜做到模块化、系列化。

四、安全稳定控制系统的构成原则

1、安全稳定控制装置的配置及构成

（1）在正常接线及正常潮流方式下，电力系统发生Ⅱ、Ⅲ级扰动，或正常接线加重潮流方式及检修接线正常潮流方式下，电力系统发生Ⅰ、Ⅱ级扰动，仅靠系统一次网架不能达到A级系统稳定标准时，应配置安全稳定控制装置。当电力系统发生相应扰动，采取相应控制措施，宜使之达到B级稳定标准。

（2）装置按双重配置考虑。由单一装置中三取二等起动逻辑控制实现安全稳定控制可靠性中的安全性；通过双重冗余配置达到可靠性中的信赖性要求。

（3）安全稳定控制装置可以按集中控制式或就地控制式构成。应尽量采取就地控制的装置，以减少对通道的依赖性。

（4）强调装置在满足其主要功能要求下，尽量简化。一些后备功能(如振荡解列等)不要与安全稳定控制装置主保护合在一起，以免使安全稳定控制装置本身过分复杂又达不到冗余后备控制的目的。装置构成要简化的另一个重要原因是易做到模块化、规范化，缩短生产周期。

2、自动消除异步装置

自动消除异步运行，是一种非常重要的稳定控制措施。在研究区域内，为任一可能异步运行的断面配置相应的振荡解列装置，可将两个同步运行的部分解列而实现自动消除异步运行。在较重要的断面，宜配置双重自动消除异步运行装置，主装置作用于解列，后备装置作为主装置后备，带延时作用于解列。

3、自动限制频率升高/降低装置

自动限制频率升高/降低装置应覆盖任何独立运行地区(包括整个电力系统)，亦包括那些由于异步方式而被自动控制解列出来的系统。通过限制频率降低/升高装置的动作来进行切负荷/切机控制，以实现限制缺额/过剩系统频率降低/升高。此二类装置一般为分散配置，同类配置间可实现互为备用方式。

4、自动限制电压降低/升高装置自动限制电压降低/升高装置，是防止事故后电力系统某些节点的电压降低/升高到不允许值可能导致出现电压崩溃/设备损坏。此类装置根据专门计算结果确定具体配置。

5、自动限制设备过载装置自动限制设备过载装置在允许时间内限制电气设备超过允许的过电流值。假如电流没有超过可手控时间(如20min)及以上的允许值，可不装设自动限制设备过载装置。目前我国尚没有设备过电流与允许时间关系的有关规定，仅能参照国外有关经验数据。自动限制设备过载装置可按被监视的电流及其持续时间以阶梯式实现对发电厂减出力或切负荷等控制。

五、安全稳定控制系统的应用

南瑞继保公司生产的RCS-992A系列稳控装置采用了模块化、主从式结构，整套系统由多个相对独立的模块组合而成。系统由主机RCS-992A从机RCS990A，通信复接装置MUX-22A、MUX-64B和MUX-2M等共同构成。主站、子站和执行站装置的硬件结构基本一致，只是当稳控系统较大时，主站需扩展通信接口，而子站用于与主站和执行站的通信接口较少，执行站可能只需要一个通信接口用于与主站或子站通信。每个站均由一套主机和数套从机构成，需要时还有信号复接设备。

子站主机负责与其他站的装置通信、接收本站从机采集的数据和判别结果、实施稳定控制策略，从机负责数据采集、计算，判别线路（主变、机组）是否运行、及判别线路（主变、机组、母线）是否跳闸及故障形式等，并执行主机下发的命令；从机同时需要进行与系统运行方式无关的稳定控制功能的实施，如变压器或线路的过负荷判别等。

某地区联变过载远切负荷稳控系统由A、B、C、D、E变电站的稳控装置通过通讯通道连接而成。该稳定控制系统A站为主站，其他站均为远方切负荷执行站。各站间采用2M光纤通信，A站装置系统由500kV向220kV送电时主编过载三轮动作，向其他4个站发送切负荷命令，E站作为第三轮次远切负荷子站。

六、结束语

安全稳定控制系统是提高电网输送能力、保证电网安全稳定运行的重要手段。要达到其目的必须有相关的标准、原则制约；确定符合我国电力系统实际情况的安全稳定控制系统设计原则已是当务之急。本文提出的有关原则，能起到应有的作用。

参考文献：

第5篇：控制系统理论范文

    关键词:电算化;会计信息系统;内部控制

    随着科学技术的发展,电子计算机数据处理技术在会计领域得到了广泛的应用,会计已经从原有的记账、报账向着经营管理领域的深度和广度发展,对企业的内部控制产生了深远的影响,提高了企业的运营管理效率。但是,由于计算机技术自身的问题以及会计人员业务水平和个人素质等原因,会计信息系统的应用也存在着许多问题。因此,必须加强会计电算化系统的内部控制以保证财务实行电算化后的系统正常、安全、有效的运行。

    一、会计电算化系统内部控制的变化

    (一)内部控制的组织形式发生了变化,控制范围扩大在传统的手工会计工作环境下,内部控制的原则是:职务相分离,职权不相容,不同的工作人员在各自确定的工作领域内工作,各司其职,各级主管依照相应的制度进行严格的监督。在电算化会计环境下,授权控制是最主要的组织原则。工作人员利用授权程序所提供的文件和口令,获得相应的权利,在会计电算化系统里处理授权范围内的业务。内部控制的形式已经由原来的制度控制转变为制度控制和程序软件控制。这就意味着在新的会计工作环境下,加强财务软件的系统权限控制、口令管理程序控制、修改程序控制、网络系统权限控制等工作成为内部控制的又一项重要的工作。

    (二)内部控制的数据处理方式发生了变化

    在传统手工会计工作环境下,科目汇总表、资产负债表、借贷试算平衡以及相关的财务报表分析均需要进行人工汇总计算,使得财务人员的工作量很大,同时也容易造成数据上的计算错误。在电算化会计环境下,只需录入原始数据或通过外部系统转入机制凭证并在计算机财务软件的指导下进行会计分录,通过凭证的审核、修改、确认由计算机自动完成打印输出,科目汇总、借贷平衡等工作均由计算机自动完成,同时可以根据需要生成会计报表。(如图:1)大大降低了财务人员的工作量,也避免了计算加总等工作出现的错误。

    (三)数据记录方式和保存介质的变化带动内部控制的变化

    手工会计方式下,数据记录主要依靠工作人员的手工记录,出现记录错误的可能性加大,而且同一类数据可能会重复多次记录。数据保存介质是“纸”介质,保存这些介质需要占用很大的空间,还需进行放火、防水、防潮、防盗等工作。在电算化会计工作环境下,数据保存介质是“磁盘”,磁性介质。磁性介质的采用节约了数据的保存空间,也使数据的存取方便了许多,同时通过数据拷贝、转入等方法避免了手工记录中出现重复记录的现象。磁性介质的保存除了需要纸介质保存所需的部分工作外,还要进行防病毒、防磁化等工作。由于磁盘存在着物理易损性,需要对磁盘进行备份工作。

    二、会计信息系统内部控制存在的问题

    会计电算化系统环境下的内部控制是内部会计控制的特殊形式,随着计算机的发展特别是网络技术的发展会计电算化系统将向着更加深广的方向发展,将给企业的财务管理和经营管理带来新的机遇。会计电算化系统取代传统的手工会计系统将是一种趋势。但会计电算化系统在我国还是新生事物,与传统的手工会计系统相比还存在着许多问题,具体表现在以下几个方面:

    (一)职务相分离,职权不相容原则的重要性下降传统手工会计信息处理的一条重要原则就是职务相分离,职权不相容原则。电算化后,这一原则的重要性下降甚至得不到遵循。由于系统操作的高度集中,许多岗位可以合并,许多手续合并到计算机统一执行,会计工作人员大大减少,从而使一些不相容的职务得不到分离,降低了工作人员相互牵制的效力。如,有些会计人员既从事数据的输入、输出工作,又负责数据的报送,这样就增加了他们在未批准的情况下直接对使用中的数据和程序进行修改、复制或删除等操作的可能性,从而使会计数据的准确性及安全性受到威胁,也增大了作假舞弊的可能性。

    (二)会计电算化系统授权存在安全隐患

    传统手工会计授权下,对于每一项业务的每个环节都有相应工作人员的签名或印章。签名或印章的访写、仿造具有一定的难度。会计电算化系统授权方式是口令授权,口令授权存在于计算机系统内部。口令对于稍懂计算机操作知识的人来说根本算不上什么秘密,因为可以绕过财务软件的相关控制措施,通过打开计算机财务数据库进入财务报表等系统,则所有的财务秘密均可见。同时,业务人员可以利用特殊的文件或口令,获得某种权利或运行特定程序进行业务处理,从而给企业造成经济损失。例如:收买公司业务人员,通过非法取得他人口令,开出销售提单;非法核销客户应收账款及相关资料;掌握公司顾客订单密码,开出假订单,骗走公司产品等。口令一旦被窃取,很难发现。

    (三)会计电算化系统数据执行主体和保存介质存在安全隐患

    会计电算化系统数据执行主体是计算机。计算机系统由硬件和软件构成。由于硬件系统存在物理易损性,一旦硬件系统出现故障或因停电等其它非人为原因,将导致数据不能被处理,会计工作不能进行。数据处理的准确、高效主要依赖于财务软件的质量和性能。一旦软件质量出现问题将会影响到数据处理的准确和速度。一旦程序中出现严重的病毒,将会严重危害系统的安全,若不能及时排除病毒很有可能扩大损失。会计数据主要保存在计算机的磁盘或者外在软盘、光盘中,一旦磁介质由于受热、受潮、折损等原因出现损坏,保存的会计数据将会丢失,如果没有相关备份的话,将给会计电算化系统造成严重的损失,严重的影响到企业的会计工作。磁性介质以磁信号存储信息,如果数据被人为恶意修改不会留下任何痕迹。

    (四)网络环境下会计电算化系统的内部控制出现新的问题

    网络环境是一个开放的环境,在这个环境下,任何信息在理论上都有可能被访问到。会计电算化系统下,会计信息通过物理通信线路传输存在着很大的安全隐患。例如:网络信息来源的多样性,有可能导致审计线索的紊乱;网络信息很有可能在传输过程中被非法拦截或者被人为篡改;网络中存在的病毒和网络“黑客”的侵袭都可能给网络环境下的会计电算化系统带来危害。

    (五) 会计电算化系统下差错的重复性和蔓延性

    传统手工会计系统下,由于数据处理环节相对分散,一个环节数据出现错误,下一个环节还可以发现并更正。但是,会计电算化系统数据处理集中化、自动化,数据可以转入、拷贝,因此一个业务的数据错误往往会重复出现几次,从一个环节蔓延至其它环节,导致整个系统数据失真,使得错误的严重性加大。例如:在录入原始会计数据期间,录入的错误数据就会再次用到会计科目汇总的过程中,影响到会计科目汇总的结果,导致科目汇总数据的错误。在进行经济指标分析时,又可能会再次使用到错误的科目汇总数据。从而,因一个数据的错误而导致一连串系统的错误,从而影响到整个会计信息系统的数据失真。

    三、加强和完善会计电算化系统内部控制的若干对策

    会计电算化系统的内部控制是内部审计工作的一部分,也是企业经营管理的重要环节,内部控制的好坏成败将决定着企业经营管理的得失成败。世界上凡是经营管理成果出众的企业,一定拥有出色一流的电算化会计信息内部控制系统。在我国,会计电算化系统尚处于初级阶段,加强和完善会计电算化系统将是十分重要和必要的。

    (一)加强和完善会计电算化系统的内部控制制度

    1.加强会计电算化系统业务人员组织控制

    在会计电算化系统环境下,要对手工系统环境下的结构做出调整,对各类会计岗位进行重新的划分,在授权过程中运用内部审计,按照权、责、利相结合原则建立岗位责任制。对财务软件的开发人员、维护人员和会计业务操作员、出纳员进行合理的岗位分工。形成三类工作岗位:系统设计与维护岗位、账务处理岗位和专业核算岗位,坚持不相容岗位相分离原则。

    2.加强会计电算化系统操作和维护控制

第6篇：控制系统理论范文

福建省农业科学院中以示范农场位于福州市晋安区新店镇埔档村，于2013年10月引进以色列设备及技术，建成3500耐以上的玻璃温室大棚，建成投人使用1年来运行良好。现将该玻璃温室大棚的自动化控制系统设计，及其应用于无土基质设施栽培的管理经验总结如下。

1自动化控制玻璃温室大棚系统设计

1.1玻璃温室大棚自动化控制系统设计系统材料和结构

玻璃温室是以透明玻璃为覆盖材料的温室，透光率一般为60%一70%。温室的骨架为镀锌钢管，门窗框架、屋脊为铝合金轻型钢材，肩高约8ma大棚管理系统采用JPK-013型自动化控制系统。开启电脑，输入用户名及密码，在桌面点击海峡农业示范园控制系统图标，点击特殊菜单，点击登录“开”，弹出对话框，再次输人另外一个用户名及密码，就可进行参数操作设计。设计结束后，下拉特殊菜单，点击退出“关”。把目标温度设计为300C，降温需求百分比为10%。

1.2系统功能及操作设计方案

1.2.1夏、秋季的操作设计方案根据南方夏、秋季需要降温的要求设计操作方案。

1.2.2冬、春季的操作设计方案根据南方冬、春季的气候特点设计保温操作方案。

2玻璃温室大棚自动化控制系统设计管理要点

2.1水肥机一体化系统管理

水肥机由以色列Galcon公司提供。操作步骤:电脑开机一桌面一点击Client系统一点击Mixero

2.2分区设计管理

2.2.1水肥机一体化分区管理将整个温室分成6个水肥灌溉区域，即与电脑连接的6个水阀所控制的灌溉区域为一个独立的单元。区域布置见图to水肥机装肥料母液的肥料桶共7个桶，A,B液各3个桶，另外1个酸液桶，分为3个组别，酸液桶共用。针对不同作物，每组的肥料母液可以有所区别。A桶(Fert.1)和B桶(Fert.2)吸量都设为5.0L/m3，酸液(Fert.3)吸量设为3.5I}/m3。1区、2区种植瑞丰番茄，2014年5月31日移植;3区种植金玉满堂番茄，4区种植串串红铃番茄，3区、4区均为5月22日移植。从移植到7月2日每天灌溉1次，清晨5:00开始滴灌，时间为10mino7月2日开始增加为4次，每次3min。因为3区、4区结果多，植株细弱，7月6日再增加1次，即3区、4区结果期每天灌溉5次，每次3mino5区、6区分别种植金石王1号和金玉满堂番茄，2013年11月9日移植，前期灌溉同3区、4区，因结果盛期需肥水较多，增至每天7次(表3)。

2.2.2各区域的项目编号绑定及灌溉时间表(Irri-gationProgramNo.)设计各区域的电脑识别代码及灌溉时间表设计见表30

2.3灌溉时间等数据的设计及修改

在Mixer的图案里，点击IrrigationProgramNo.，在左上角白色框格里输入所要修改或设定的项目编号(ProgramNo.)，回车，再在左上角白色框格的左边，点击锁匙(解锁)，选择要修改的数据，输人要修改的数据，全部修改完毕，再次点击解锁，点击确定(sure)完成修改。其他项目的修改过程同样。

2.4所需EC,pH值的修改及其感应器校准

点击FertilizationPrograms，在肥料项目号7,8,9栏目内修改各种植区所需的灌溉水肥的EC,pH值。2014年种植番茄，1,2,3,4区的EC值设置为1.5ms/cm,爪6区盛果期设置为2.0ms/cm;pH值都设置为5.7。当发现水肥机上的EC,pH值有偏差时，要用标准液来进行校准。

2.5洗盐

点击右上角IrrigationPrograms进人操作界面，点击ProgramSettings进入灌水数据界面。程序号(Prog.No)要选择灌溉肥料没用过的空白号。优先权(PrioritySetup)选择low。灌溉间隔天数(Irri.Cycledays)选择1d，时间单位(Irri.Unit)为min;灌水量(Quantity)为持续灌水60min，肥料(Fert.Prog)填写0。开始(StartTime)写0:O1，结束写23;59;各区的间隔灌溉时间(Duratior)写250min(洗盐1轮60x4为240min，其间休息10min。这就是洗盐1d的循环模式。

2.6过滤器清洗

每个肥料母液桶下面都有1个过滤器，选择在没有灌溉的时间段里，关闭水肥母液桶的开关，把过滤器小心拧开，用清水冲洗过滤片，干净为止。然后在灌溉之前装回，打开水肥开关。水肥机后面也有1个过滤器。

2.7混合桶溢水问题的解决

灌溉是边混合水肥边进行灌溉，如果遇到突然停电，等来电时，电脑不知道混合桶的水肥该往哪个区走。因此，当看到混合桶溢水时，应立即手工把混合桶里的水肥舀出1/2。

3小结

第7篇：控制系统理论范文

【关键词】飞行运行品质监控；监控系统；超限事件

1 现代飞行运行品质监控系统现状

飞行运行品质监控（FOQA）是一种主动性地预防和减少飞行事故的航空安全管理技术手段，其主要目的是监控和评估飞行运行品质。该系统通过收集和分析日常飞行中飞行数据，提高飞行机组的操纵品质、改进标准操作程序、完善飞行训练大纲[1]。飞行运行品质监控的价值在于通过监测飞行参数超限情况，尽早地识别出不符合标准的操作、存在缺陷的程序、航空器性能的衰减、空中交通管制系统的不完善等安全隐患，为改进措施的制定及实施提供数据和信息支持。

目前，各航空公司根据自身需求形成了以安全管理专业人员、资深飞行员、机务维修人员以及飞行品质监控工程技术人员为主的飞行品质监控队伍体系，建立了公司层面的飞行品质监控系统，从QAR数据采集、超限事件分析和验证、信息使用和管理等方面建立了规范化的工作程序。中国是世界上第一个由政府规定开展飞行品质监控的国家，也是唯一一个航空公司必须向管理当局提交飞行数据监控结果的国家[2]。

现代飞行运行品质监控系统至少包括三个专用系统[3]：机载数据采集和记录系统、地面数据处理和分析系统、数据管理分析系统。其过程是在飞机日常运行过程中由机载数据记录和采集系统记录采集飞行数据，飞机落地后由维护人员拆换储存介质，再交由译码部门进行译码分析，数据处理分析与评估，提出改进措施指导下次运行。该过程形成一个闭环管理系统，对于以后批次飞机可以提高飞行机组的操纵品质、改进标准操作程序，对飞行运行品质和航空安全起到管理监督作用，一定程度上减少了超限事件[4-5]的发生，降低了飞行事故征候和事故发生的风险。

目前飞行运行品质监控系统的特点是基于当次飞行进行事后分析，对当次飞行任务没有实际监控作用，故在此提出新一代飞行运行品质监控系统理论模型，用以最大化地减少超限事件，降低事故征候和事故发生的风险，提高运行品质，保证运行安全。

2 新一代飞行运行品质监控系统理论模型

2.1 新一代FOQA理论模型的基本特征分析

新一代FOQA理论模型由日常运行、飞行运行品质监控系统、监控信息数据库、飞行品质监控小组、飞行机组五个要素组成。该理论模型的五个要素之间的关系主要包括以下四个方面：

第一，飞行运行品质监控系统记录日常运行中根据飞机操作活动划分的阶段，包括飞行前、开车、滑出、起飞、初始爬升、爬升、巡航、下降、进近、最终进近、着陆和滑入等，并将所记录的数据，进行采集、处理、分析。

第二，飞行运行品质监控系统将所记录的数据和处理分析结果发送至监控信息数据库。监控信息数据库将所接收的信息完整地保存下来，以便航空公司按月向负责合格证管理的民航地区管理局飞行标准部门报告其通过飞行运行品质监控得到的统计数据和趋势分析。

第三，飞行运行品质监控系统将所处理分析结果发送至飞行品质监控小组，供飞行品质监控小组了解和监督飞机运行情况。

第四，飞行机组可以随时查看飞行运行品质监控系统所处理分析结果，了解运行情况，一旦有超限事件发生飞行机组能够及时作出修正，避免出现连环超限事件。

该模型中飞行运行品质监控系统是将现有数据采集和记录系统、数据处理和分析系统、数据管理分析系统集合在一起，即三者融为一体安装在飞机上，实时记录采集数据并处理分析，得出飞行结果，再通过数据链通信方式将处理分析结果发送至飞行品质监控小组和监控信息数据库。

2.2 新一代FOQA理论模型的创新之处

2.2.1 一体性、实时性、高效性

飞行运行品质监控系统集数据采集和记录系统、数据处理和分析系统、数据管理分析系统为一体安装在飞机上实时记录采集数据并处理分析，得出飞行结果。所得结果一方面可直接被飞行机组实时查看，了解飞行情况，提高情境意识。另一方面将处理分析结果发送至飞行品质监控小组，以便飞行品质监控小组实时了解和监督飞行运行，具有实时性和高效性。

2.2.2 三重闭环管理

该系统可以实现飞行数据的实时记录及处理分析，包括以下三方面：

第一，处理结果可以被飞行机组所查看。飞行机组可以实时了解自己的飞行结果，保持较好情境意识。若有超限事件该系统将会提示警告，使飞行机组作出修正，避免连环超限事件发生。

第二，处理结果发送至飞行品质监控小组。飞行品质监控小组可以实时了解飞行机组的飞行状况，对飞行机组起到监督和指导作用。

第三，处理结果发送监控信息数据库。飞行品质监控小组可以根据监控信息对飞行标准程序制定和实施改进措施，并监控改进措施的实施效果。

该系统的五个要素相互结合，形成一个三重闭环系统，可以对不良天气和人为差错提供一个实时的监督和反馈，从而提高飞行机组的操纵品质，减少监管人员的工作负荷，最大化地减少超限事件的发生，降低事故征候和事故发生的风险，保证运行安全。

3 总结与展望

3.1 完善法规规章

第一，制定规章对飞行运行品质监控数据进行管理。制定相应法规规章保护数据不得用于约束和惩罚，仅用于安全目的，免遭滥用，保证机组人员的信息不泄露。

第二，制定规章约束飞行机组和飞行品质监控小组的权利。任何人不得以任何名义擅自修改，删除飞行运行品质监控数据，保护航空公司的合法利益。

3.2 加快实施飞行运行品质监控工作

航空运营人要认真落实民航局“两个100%”（100%安装 QAR，对所有飞行活动进行100%的监控）的要求，遵守民航局制定的规章制度，加快实施飞行运行品质监控工作。

各航空公司应建立一支飞行运行品质监控监控小组，包括安全管理专业人员、资深飞行员、空管员、签派员、机务维修人员、航空心理学专家以及飞行运行品质监控工程技术人员等。该小组成员必须政治过硬，专业娴熟、作风严谨；定期参加相应培训工作，尤其是飞行运行品质监控工程技术人员，对该系统的工作原理必须精通；定期对该系统全面检查，并对其可靠性做出评估。

3.3 创建飞行运行品质监控信息共享平台

建立飞行运行品质监控信息共享平台[6]，例如，创建飞行运行品质监控协会、创建飞行运行品质监控论坛、广泛开展国际交流与合作等，航空公司可以通过该平台共享部分飞行运行品质监控信息，扩大飞行运行品质监控信息应用的广度和深度。实施全行业性的飞行运行品质监控统计分析，可以使航空公司与民航局实现信息共享，以弥补单个或少数航空公司监控机型和监测数据量的不足，同时有利于局方对行业安全隐患的监测和相关解决方案的制定。

3.4 提高系统可靠性

该系统应该配合飞行机组自愿报告信息和地面数据处理分析系统一起对比使用，充分利用信息资源，逐步完善和提高该系统的可靠性。

【参考文献】

[1]苗凌云，俞力玲，等.公务机飞行运行品质监控[J].中国民用航空，2013，12 （Vol. 167）.

[2]U.S.General Accounting Office.U.S. effort to implement flight operational quality assurance program[J].Flight Safety Digest， 1998， 17（9）： 20-25.

[3]咨询通告.飞行运行品质监控（FOQA）实施与管理[R].AC-121/135-FS-2012-45.

[4]马丽莎.基行运行品质监控的飞行训练支持系统设计[D].天津：中国民航大学，2008.

第8篇：控制系统理论范文

为了提高胜利油田采油设备工作状态参数的实时综合测试和控制水平，保证油井高产量、高效率生产，及时发现并处理设备可能存在的隐患或发生的故障，并对盗油等行为进行及时的监测和制止，必须实施采油的自动监控和管理。同时，在胜利油田采油设备中，以游梁式磕头采油机应用最为普遍，数量也最多。但传统的磕头机普遍存在着起动冲击大，运行耗电多，效率低下等诸多问题，加之油井情况复杂，断杆、烧电机等现象经常发生，对电动机没有可靠的保护功能，设备维修量大，急需对现有的采油机设备进行改造。为此，我们利用泓格的I－7188EXD以及I-7000模块对大沙庄的12台采油设备采用了分布式变频采油控制方式，其应用效果十分明显。

2工作原理

2.1恒速采油的弊端和变频采油的必要性

作为采油设备，其运动为反复地上下提升，一个冲程提升一次，其动力来自于电动机带动的两个重量相当大的钢质滑块，当滑块提升时，类似于杠杆的作用，将采油机杆送入井中，滑块下降时，采油杆提出带油至井口，由于电机转速一定，在滑块下降过程中，负荷减轻，电机拖动产生的能量势必进入再生发电状态，造成主回路母线电压升高，频繁的高压冲击会损坏电机，对电动机没有可靠的保护功能，一旦电机损害，造成生产效率降低、维护量加大，极不利于抽油设备的节能降耗，给企业带来了较大的经济损失。

假如采用变频调速技术，效果则完全不一样:根据电机理论可知，其转速公式为:n=60f×(1-s)/p其中:P—电动机的极对数;s—转差率;f—供电电源的频率;n—电动机的转速，可看出，电机转速与频率近似成正比，改变频率即可以平滑地调节电机转速，而对于变频器而言，其频率的调节范围是很宽的，可在0～400Hz之间任意调节，因此电机转速即可以在较宽的范围内调节。同时变频调速器具有低速软启动，转速可以平滑地大范围调节，对电动机保护功能齐全，如短路、过载、过压、欠压及失速等，可有效地保护电机及机械设备，保证设备在安全的电压下工作，具有运行平稳、可靠，提高功效等诸多优点，是采油设备改造的理想方案。在本系统中为防止采油滑块提升时对其轴承及绕组的影响，防止电机过分磨损及过热，最高频率设在50Hz。

2.2系统架构

根据上述分析的变频控制原理，控制系统必须有控制器以及相应的控制模块，由于抽油设备均在野外工作，基本上处于“无人看管”的工作状态，采用工控机等之类的控制器显然是不合理的，而泓格的嵌入式网络控制器I－7188EX具有PC的一切控制功能，只要将其安装在防雨、防电等场合，便可工作，同时利于现场安装，满足设计要求。为此，围绕I-7188EX控制器，必须有相应的功能模块与之配合才能完成控制任务，为此我们选用了I-7024模拟量输出模块，让其输出的模拟信号作为变频器的输入控制信号，I-7060作为相应控制开关的控制模块、I-7017实时采集输油管路的流量，控制系统的架构图见图1所示。

由于下庄采油队有12台抽油机，为便于“集中管理、分布式控制”，在小队的控制室安装有一台监视控制计算机，主要用来管理I-7188EX，并且实时记录流量、工作日志、设备运行的健康状态。由于小队的控制室远离采油厂的采油统计中心，因此，巡视人员将定期携带移动式笔记本电脑通过HUB与控制计算机采用TCP/IP协议下载控制计算机的记录参数，然后回采油统计中心将各个采油分队的记录参数汇总，统计，达到了对采油设备工作状态参数的综合测试以及管理的目的。在图1所示的架构图中，I－7188EX与I－7000模块采用RS－485通信、I－7188EX与控制计算机采用TCP/IP通过HUB相连并通信。从而实现了分级控制、分级管理，利于维护、安装、移动和拆卸。是一种比较的采油设备控制系统。

2.3采油变频调节过程

变频采油是当滑块下降过程时，经I-7188EX逻辑判定,将控制信号通过I-7024送至变频器，调节变频器的输出频率，让滑块根据井口真空度以及电机所带负荷变速下降，当采油滑块提升时，为防止油锤现象的产生，采油泵的启停将采用联动方式，即三台油泵共一个出口阀门。变频联动方式有变频泵固定方式和变频泵循环方式。变频泵固定方式最多可以控制7台泵,可选择“先开先关”和“先开后关”两种水泵关闭顺序;变频泵循环方式最多可以控制4台泵，系统以“先开先关”的顺序关泵。本系统采用变频泵循环方式，这样，将3口油井的采油泵采用变频联动方式采油，不仅降低了能耗，保护了电机，更为重要是使输油管路的压强恒定，流量恒速，利于计量与管理。

2.4效益分析

在开采前期，由于储油量大，供液足，为提高功效，我们采用提高转速的方式，让变频器运行至65Hz，频率提高了1/3，其综合采油率可比工频情况下多采油20%，工效提高了1.2倍，当中期时我们让变频器运行至50Hz，变频器运行在工频情况，其采油量恢复正常状态，由于采用多种控制技术，使采油量在短时间内有较大幅度的提升，同时，维修量大幅度降低，利于设备的节能降耗，降低了采油工的劳动强度，提高了工作效率，并且控制系统可以重复使用，方便拆卸和安装，系统的投入深受胜利油田采油厂的喜爱。

3所选模块特性

3.1I－7188EX

I-7188EX为一具有PC功能的嵌入式网络控制器，也可以说是网络协议转换器，它有256KBFLASH，256KBSRAM，2KBEEPROM，31BNVSRAM，内置时实时钟，看门狗定时器、内置MiniOS7操作系统、含有与NE-2000兼容的10BASE-T网络控制器、支持TCP/IP协议。它具有独特的双看门狗安全设计，即软件看门狗和硬件看门狗组成，万一主控计算机死机，所有的输出模块就进入预设的安全状态，符合工业的安全要求，使用方便，可大幅增加系统安全性。

3.2I-7017的特性

l8路模拟输入;

l14bit分辨率;

l采用差分输入方式和－10～10V输入范围以提高的功模干扰能力;

l8通道扫描模式;

l隔离电压:3000VDC，提高了系统的抗干扰能力。

3.3模拟输出模块I-7024

为了使采油泵平稳起停、保护控制系统，采用了变频调速技术对其进行控制，利用I－7024的模拟输出信号，给变频器提供0～10V的控制信号，使变频器的输出信号变为0～50Hz达到变速的目的。由于I－7024采用了光电隔离方式，从而保护了控制系统，避免了电机的反电势容易使控制系统死锁的现象发生。

4软件设计

由于I-7188EX嵌入式控制器配有MiNiOS7嵌入式操作系统.，因此I-7188控制器可编程独立运行，与ROM－DOS相比，MiNiOS7更适于嵌入式应用。I-7188现地单元控制模块的控制程序，采用TC2.0编写，调用了I-7000相应的库函数，主要有模块初始化模块、定时采集模块、数据通信模块、逻辑输出模块(控制开关等的控制)等，这一部分编程比较简单，泓格提供了许多类似的例程，可以直接通用，极大地降低了开发时间。

控制计算机上安装有Windows2000，以及MicrosoftSQL6.5，便于建立起数据库，备移动笔记本电脑浏览器下载历史数据。上位机采用了组态王工控软件，并利用了泓格公司提供的I-7188的OPC服务器直接与I-7188EX采用TCP协议通信，进一步简化了编程工作。

5结束语

目前，油田在稳产的同时，如何节能降耗，并对钻井设备进行科学管理，提高胜利油田采油设备工作状态参数的实时综合测试和控制水平，保证油井高产量、高效率生产，及时发现并处理设备可能存在的隐患或发生的故障，并对盗油等行为进行及时的监测和制止，是目前石油采集单位需要解决的问题，本系统解决了其利用控制系统对钻井设备合理控制，并进行科学管理，对解决油田目前面临的问题具有一定的参考价值。泓格公司提供的I-7188EX以及I-7000系列模块在极其恶劣的采油现场能稳定地运行，且故障率极低。说明其品质是可靠的，重要是其产品具有双重的Watchdog以及运行可靠的MiniOS7嵌入式操作系统，极大提高了系统的可靠性以及运行的稳定性，系统的投入运行，不仅提高了采油量，并且提高了采油厂对抽油设备的管理水平，是一件一举多得的好事情，取得了一定的经济效益。

参考文献

[1]I-7188EXhandbook，2000.

第9篇：控制系统理论范文

[关键词]自动控制理论；系统分析；反馈；课程建设

[中图分类号]G642.0　[文献标识码]A　[文章编号]1005-4634(2012)03-0047-03

0　引言

深化教学改革，提高教学质量，强化素质教育是当前高等学校教改的重要主题，而更重要的是教育思维模式的更新与变革。

所谓“教有法无定法”，但每位肩负“传道、授业、解惑”职责的教师都希望收到事半功倍的效果。在专业课自动控制理论多年的教学工作中，笔者也在不断理解社会发展变革对其的新要求，调整具体的授课思路与方法，摸索新的教学策略。本文将控制理论恰当地应用到自动控制理论教学之中，采取反馈控制手段，在教学实践中，有效地提高教学质量。

1　课程特点及控制系统结构

自动控制理论课程是电气类、机电类专业的一门理论性很强的专业基础课，在学生培养过程中占有重要的地位，一般都在大学三年级第一学期或第二学期开设。这门课有其自身的特点，如知识系统连接较为紧密、计算性强、作图方法多；课程中知识点多且抽象，而且对数学基础要求较高，涉及到的数学知识包括高等数学、线性代数、积分变换、复变函数等；与工程实际联系较为紧密。在教学中必须要遵循由浅入深、从易到难的规律，对先修课程应有一定程度的理解，并在此基础上以系统的、整体的观念实施教学。

控制系统按照有无反馈可分为开环系统和闭环系统。开环系统输出量对系统的控制量不产生影响，即信息单向流动；而闭环系统中，不仅存在着输入对输出的前向控制作用，输出同时对输入产生反向的影响，即在系统中，信息形成双向闭合回路。反馈控制是一切闭合系统自动控制的精要所在，任何系统只有根据反馈信息才能比较、纠正和调整它发出的控制量，从而实现对被控对象的有效控制，达到预期的目的。

在教学过程中，教师与学生之间的“教”与“学”的过程显然不能用单向信息传递来描述，否则授课与教育的过程变成了被动的接受过程。而一直强调的互动与调研正是信息的双向交流，也就是反馈控制的应用。如何正确地应用反馈控制理论，合理地设置反馈环节和控制环节，以提高课堂效率、提升教学质量，正是要讨论的问题。

2　课程建设中的系统结构分析与对策

下面结合控制系统的一般分析与设计过程和自动控制理论的教学实践来分析教学的各个环节，运用控制理论制定对策，指导教学过程。

2.1　被控对象分析和目标制定

控制系统设计首先是要掌握被控对象的特点，抓住主要矛盾，进而制定明确而又实际的控制目标。过低的目标失去了控制调节的意义，过高的目标又会增加控制成本。作为授课教师，面对的研究对象是自动控制理论课程和学生(称为基本被控对象)，目标是合理地利用课上及课余时间让学生在短时间内掌握基础知识，提高应用能力；而作为教学管理者，其研究对象是包括教师和基本控制对象在内的广义被控对象，目标是排除多方面干扰的影响，适应社会发展的需要，合理利用教学资源，培养具有较强竞争力的学生，同时打造具有鲜明特色的专业课程。

由于课程开设在公共基础课之后，大多学生在先修课程中习惯了定量化、精确化的分析方法，而疏于用物理概念进行系统定性分析，特别是如何针对实际系统存在的问题，采取相应的分析和设计更是他们在学习方法上的薄弱之处。自动控制理论课程定性分析与图示解释较多，在传统的教学过程中，一般都是按照教材的自然顺序按部就班地进行讲解，并且课堂授课中，教师需在黑板上做大量的数学分析推导，绘制大量的曲线，因此课堂教学往往是索然无味的公式推导、定理证明和手工绘图。在实验教学环节中验证型实验多，设计型实验少，甚至存在“一键式”实验，这样难以锻炼学生的设计能力，对于学生自学能力的培养、设计能力的开发都存在着极大的阻碍作用。

对授课具体内容而言，自动控制理论主要研究的负反馈系统，包括系统的分析和设计两大方面，理论知识学习的目的是系统设计，而系统分析是设计的基础。分析与设计都是围绕稳定性、快速性和准确性三方面展开。分析方法主要是时域分析法、根轨迹法和频域分析法，分别从时域、复域、频域等不同的角度分析同一个控制系统，但最终归结于时域性能分析。

由此就清楚地勾勒出研究对象的轮廓，在这个基本轮廓之下展开教学，根据课程、学生及教师的特点，抓住了课程的关键，用统一的思想将课程内容融会贯通，教、学、辅联成一体，有助于学生加深对学习目的的认识，掌握知识体系，提高学习效率，同时也有利于管理者从整体上把握课程建设。这正是控制理论系绕性观点的体现。

2.2　反馈环节设置

反馈是控制理论的基础和精要所在，任何系统只有通过反馈信息，与预先设计的目标进行比较，利用二者形成的偏差不断调整，才能产生有效的控制，形成一个信息传递的闭合回路。没有反馈信息的非闭合回路或者反馈信息过于粗糙甚至错误的闭环系统，都不可能实现预期控制。

在教学实践中，反馈监测点的设置和反馈信息的提取与处理应遵循点面结合的原则，即既要考虑与多个控制目标(学生培养、教师队伍、课程建设)相关的评价指标的设计，又要兼顾评价、反馈量提取的可行性，同时要重点关注制约控制效果的关键点，并在反馈信息综合中加以不同权重。对于反馈信息的获取主要通过3个方面，如图1所示，并形成三环反馈控制，及时调整教学中出现的各种偏颇。

内环反馈信息来源于课堂教学。教师在充分备课、清晰讲解的基础上，加强和学生的互动与交流，收集学生对该课程的反馈信息，及时对课程教学进行调整。课堂学生反应最能直接地体现教学效果，可以通过观察学生的目光、给出适当的提问、采取启发式与联想式讲解、提供一定的讨论和练习等不同方式来收集学生的反馈信息。根据控制理论，内环反馈控制对于系统的调节最为直接，因此授课教师应采取多种手段，激发学生的学习兴趣和参与意识，给学生创造一个相对轻松的心理环境，以便更多地获取真实反馈信息，使课堂信息由单向传递变成双向传递，形成闭环调节，提高课堂效率。中环反馈信息来源于学生定期的网上评教和教学督导意见。发挥网络平台作用，通过设置学生信息反馈平台和网上评教系统，鼓励学生将自己在学习过程中遇到的问题、对各个教学环节的意见和建议反馈给教研室或者教师本人。同时结合教学督导的意见，对授课过程加以优化。外环反馈信息来源于最终的考试成绩以及课程结束后的教学研讨。尽管考试成绩不能说明一切问题，但通过考试过程及试卷分析，可以发现学生在学习该课程中存在的共性问题；通过教学形势分析和教学方法研讨可以掌握社会知识需求，同时达到取长补短的目的。

2.3　干扰分析

控制系统中，干扰不可避免，并且直接影响控制效果，因此干扰抑制问题是控制系统分析的一个重要内容。在控制理论中通常可以采用预测和补偿的方法削弱其对输出的影响。在这里，需首先分析干扰及不确定因素的产生。在该系统中，人(教师、学生、管理者)是主要的系统组成部分，个人的差异性，必然导致信息传递过程中的不确定性。如，学生基础知识、教师知识结构与研究兴趣、反馈信息的客观表现、管理决策的执行差异等等都是客观存在且随机变化的。应重点关注整体的不确定，并做好相应的“补偿”准备。首先了解学生预备知识的掌握情况，是否需要补偿。课程中涉及到的数学知识很多，如积分变换、拉普拉斯变换、复变函数等等，但所需知识点相对较孤立，因此可以利用较短时间进行“突击培训”。实践证明，适当的“基础知识补偿法”对于课程重点、难点的讲解具有良好的辅助作用，教师和学生都减轻了压力；其次是课堂干扰补偿。课堂上的互动是必要的，既可以调节课堂气氛，又有利于信息的双向沟通。但不能以点带面，让片面的反馈信息占据主导地位。课堂上提问式讲解，教师总是希望得到正确的回应，但不可将个别回应作为学生全面掌握知识的反馈信息。因此要剔除这种期待已久的“特殊喜讯”，注意观察大部分学生的反应和课堂情绪，排除干扰；第三是排除评价干扰。来自学生、督导、同行等方面的评价是系统中重要的反馈信息，为避免个别的不公正评价，需设置信息过滤机制，过滤掉带个人感情成分的“奇异值”，对来自不同方面的反馈信息加权处理。当然这个过程应以学生反馈信息为主，其他方面反馈为辅；最后是执行干扰补偿。在一个完整的教学计划执行过程中，教师是策划者和执行者。但教师水平、教学经验甚至责任心的差异，都可视为一种干扰，都可能影响教学效果。因此适当的教学示范课、教学基本功训练、定期的教研组讨论、教学方法交流都是必要的补偿方法。

2.4　控制调节制定

控制调节主要考虑两方面：一是教师的作用，二是教学管理者的作用。

教师方面。强调信息的双向流动，要达到学生掌握教师传授的知识、方法这一目的，因此教师应该成为驾驭课堂、掌控知识的角色。授课教师要精心设计每堂课，特别是绪论的讲解。作为控制论的入门课程，必须要让学生在首次接触课程的同时，将一个异常开阔的视野展示在他们面前，而不是让其产生这仅仅是公式推导、纯粹理论堆积的错觉，进而刺激学生求知、探索的兴趣和激情。鲜活生动的应用实例，具体的视频展示是冲击和震撼学生这种发散思维的最好手段。需要摒弃传统教学中发展历史的简单罗列，取而代之的是声情并茂的图文、视频展示，既融入了大量专业信息，又激发学生的兴趣，取得了事半功倍的效果。此外，通过适当的教学经验交流、教学方法讨论，使每位任课教师在熟知教学内容的基础上，培养教师运用适当方法，调控课堂气氛，激发学生热情的课堂应变能力。

管理者方面。教学管理者除关心教学效果外，更要关心如何打造一门精品课程，如何培养一支精干队伍。因此其调控行为相对要宏观，在控制理论课程建设过程中，主要从以下几方面着手调控。

1)教学实验环境改善。作为重要辅助手段的实验教学在课程建设中作用不容忽视，除了更新实验设备之外，更注重实验内容的更新。通过增加开放性实验、设计型实验、自主开发型实验，开阔学生视野，锻炼实践能力。

2)教学计划适时调整。尽管目前学时压缩是个大的趋势，控制理论课程同样受到影响，但对于基础内容、经典方法的学时不能压缩。通过更新教学内容、编写适合自己专业的特色教材，合理使用多媒体教学手段，使教师和学生在教与学的过程中都做到得心应手。

3)建立一定的奖惩激励机制。结合学生评教、教学督导及教研室评价，对课程综合打分，并对教学成绩突出的教师给予一定的物质和精神奖励措施，激发教师的教学投入热情，营造积极向上的竞争气氛。

3　结束语

在多年自动控制理论教学实践中，笔者对“控制理论”学以致用，在充分分析课程特点、考察教学过程的基础上，利用控制理论基本思想，发挥专业优势，分别针对目标制定、反馈设置、干扰抑制、控制手段等方面找到教学活动的对应环节，摸索出适合电类、机电类专业学生学习的教学方法。同时，对其他课程体系建设具有一定的借鉴作用。

参考文献

[1]程杉.运用控制论原理提高高校课堂教学质量[J].中国劳动关系学院学报，2008，22(2)：114-116.

[2]郭小勤，张敏.自控原理实验教学改革与实践[J].高等理科教育，2008，(4)：98-100.