微型控制器

2024-08-19

微型控制器（精选十篇）

微型控制器篇1

原子光刻系统拥有着庞大而复杂的设备,在实验过程中有多个参数需要监视和控制,目前多采用人员值守的方式对设备进行操控,导致人力资源利用率低[1]。对其实验装置实现自动化及远程控制不仅可以把人从繁重的体脑力劳动以及复杂的工作环境中解放出来,而且为扩大研究规模,提高研究效率,实现实验的全程控制带来了极大的便利[2]。

1 温控系统的自动化研究

1.1 原子炉温控原理

原子光刻系统中原子炉温度的控制是由一个温控回路来完成并实现的,如图1所示。

首先设定自己所想要达到的温度,设定值用SP值表示,而实际的温度(PV值)连接到仪表的输入端。实际温度与设定值进行比较,根据偏差大小计算输出值。控制器的输出连接到执行器,控制加热或制冷来调节被控对象。调节的效果又可以通过测量温度反馈到控制器上做进一步调节,这就是一个控制回路[3]。在原子炉温控系统的研究中,需要完成的参数有:PV值的设置、SP值的设置、PID参数的设置以及程序的编辑[4]。整个温控回路中,最关键的便是将实际温度与设定值进行比较,然后根据偏差大小计算输出值,从而调整回路控制加热。

1.2 PID控制

(1)比例控制

在原子炉温控系统中,比例项的输出与偏差大小成一定的比例。当比例带为10℃,在偏差为3℃时产生30%的输出。偏差为10℃时输出为100%。单独的比例控制通常可以使过程值稳定在某一直线上,但与设定值会有一定的偏差,此时输出功率正好等于散热量。

(2)积分控制

在原子炉温控回路中,积分控制主要用来消除静态偏差。在偏差持续期间通过不断加大或减小输出来消除静态偏差。对输出加大或减小的速度由积分时间决定,速度不能太快,以免引起震荡。

(3)微分控制

微分项与过程值的变化率成正比,方向相反。在原子炉温控系统中,它主要用来防止正负过冲。此外在整个回路控制中,微分项还有一种用途:如果过程值快速下降(如打开了炉门),微分项可以抑制比例积分的作用,使炉门关上后减小过冲[5]。微分项可以根据PV的变化率来计算,也可以根据偏差的变化率来计算。

(4)高低过冲抑制

PID参数用于在偏差较小的情况下使过程值稳定在设定点处。高低过冲参数用来在大偏差的情况下抑制过冲[6]。它们分别是在设定值之上或之下的作用点,当过程值达到此点并向设定值接近时,输出开始增加或减小。

1.3 自动化升温的程序设定

在Eurotherm3504型原子炉内,含有一个程序给定器,通过在上面编译和设定程序,可以产生一个按时间变化的设定值[7]。程序给定器对于温度控制是经常用到的,它可以让温度按一定速率爬升到一个值,保温一定时间后再按另一个速率爬升至另一个温度值并保温一定时间,继续下去直到结束。

当SP值设定好之后,加温设备将会给原子炉加温,实际的温度PV值会实时被程序给定器监控。在刚开始的升温阶段,PV值一般无法跟上SP值的变化,于是便产生等待,SP值在升温等待中往复进行,此时PID控制对这两个升温过程进行调整和控制,使PV值在相对较短的时间内能够按照SP值的变化而变化,从而达到预想的升温状态。除此之外,当SP值达到预期的温度时,便会停止不变,此时PV值加温仍在继续,于是会有一定的过冲现象,PID控制再一次起到调制作用,使PV值经过一个调整过程也迅速达到稳定的目标温度。

如图2所示为原子炉自动升温实验结果,直线为原子炉自动升温30℃/min的升温上限,自动升温过程不得超出直线的上方,否则原子炉将会被烧坏。实心曲线是原子炉自动升温的实时测试结果,每15 min测试一个实验数据得出的实验结果所绘制的曲线,是实现自动升温之后温度变化的实际规律。起始时刻由于PID的控制在调整阶段,因此升温速度较为缓慢,在大约20 min之后,经过PID的调节,PV值和SP值达到一致的升温速率,升温过程呈线性增长,升温速度和升温时间均符合实验所需,当到达目标温度1 650℃后,PV值达到稳定并保持不变。

2 基于USB 2.0接口的原子光刻数据采集监控系统

2.1 数据采集监控系统的硬件设计

原子光刻系统数据采集监控系统如图3所示。

原子光刻系统中差分稳频信号已经由传感器将光信号转换成了电信号,并由BNC头将信号传递出来。数据采集系统的设计不仅需要采集并显示信号值和波形,还需要在稳频信号超出虚线所示的范围时发出警报。因此所需要设计的数据采集系统应具备的功能为:数据采集(将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号)、数据的监控显示(将数据回传到上位机实时显示)。

(1)芯片的选择

从小巧便携、成本低、电路结构精简、易于二次开发等方面考量,本系统选用56⁃pin SSOP封装的CY7C68013A,该芯片支持USB 2.0协议。

A/D转换器的选择:由于本系统需要采集的稳频信号的输入范围是-200~200 m V,且频率较低,因此为了简化电路板的设计,A/D转换器的输入范围是首先要考虑的因素。与此同时,满足CY7C68013A芯片高速USB2.0的工作特性,提高系统的适用性,系统使用分辨率高、采样速率快、输入范围为-5~5 V的A/D转换器MAX1308[8]。

(2)电压转换电路的设计

CY7C68013A需要3.3 V的供电电源,MAX1308需要2.7~5.25 V的电压供电,而24LC64所需的供电电压为2.5~5.5 V。根据实际情况,通过系统跳针选择系统的供电方式,系统使用外接供电方案和总线供电方案两种,可以选择任意一种供电方式为系统模块提供电源[9]。CY7C68013A芯片需要3.3 V电压作为其正常工作电压,且能满足MAX1308和24LC64的供电范围,因此只需要将总线电源所供给的5 V电压降压成3.3 V。电路使用LT1763⁃3.3型电源转换芯片,该芯片可以直接将5 V降压转换为3.3 V。

2.2 数据采集系统的软件设计

在硬件电路设计的基础上,系统的功能主要依靠软件来实现。系统软件设计包括:固件程序设计、驱动程序设计和上位应用程序设计。

(1)固件程序设计

芯片CY7C68013A内部的增强型8051处理单元作为微处理器来处理对应设备的请求和返回数据等工作。为了使未处理正常工作,需要相应的软件支持,固定程序(Firmware)就是在设备端运行的对应程序。系统需要编写相应的固件程序针对不同的USB设备,完成相应的请求及数据处理等工作。

①USB端点配置。CY7C68013A芯片的端点数总共有7个,即EP0,EP1OUT,EP1IN,EP2,EP4,EP6和EP8。为适应不同带宽的工况需求,根据用户的实际需要,进一步将端点2,4,6,8配置成OUT或IN的双重、三重或四重的缓存。本次固件开发根据设计需要仅用到了三个端点,EP0,EP2,EP6,这些端点及相应寄存器的设置均在TD_Init()函数中完成。

②GPIF设计实现。本文选用的56脚CY7C68013A中GPIF提供一组控制输出信号CTL[2..0]、一组外设输入信号RDY[1..0],FX2LP内部的FIFO标志以及4个用户定义的波形描述符,通常定义为FIFO读,FIFO写,单字/字节读,单字/字节写,但也可以是这4种控制波形的任意组合,通过输入信号和输出信号的逻辑组合,可以实现各种复杂的时序逻辑。

USB芯片内部是采用“GPIF主控模式”单次字节写(Sngl WR),单字读(Sngl RD)来实现对A/D的读/写控制。根据前面硬件设计,其中控制芯片的采样引脚RDY0连接到A/D的单通道转换结束标志信号(EOC)上,RDY1连接到A/D所有通道转换结束标志信号(EOLC)上,引脚CTL0,CTL1,CTL2分别连接到A/D的转换控制信号CONVST与读/写(RD/WR)信号上。接下来就是时序控制波形的编写以及状态的跳转,而时序的持续时间是以IFCLK周期为单位的。

(2)固件程序下载

整个固件程序的开发将在Keil C下完成,本次固件程序编写完成后直接在PC机端利用CYPRESS公司提供的固件程序下载界面通过USB线下载。

(3)USB驱动的设计

在本实验中采取一种简单、快速开发USB接口应用系统的方法,即直接在Lab VIEW环境下通过NI⁃VISA开发能驱动用户USB系统的应用程序,完全避开了以前开发USB驱动程序的复杂性,大大缩短了开发周期[10]。

(4)上位机界面的设计

本次上位机界面的开发是利用与Nl⁃VISA相配合的Lab VIEW模板中VI子节点来实现,图4为上位机界面流程图。

当USB设备接入PC机,PC机会检测是否有USB设备接入,如果PC机显示不可识别的USB设备,则需要重新安装USB驱动程序,如果能够顺利通过检测,则开始对AD进行通道选择,原子光刻系统中的数据采集系统只用一个通道便可以满足需求;然后启动AD进行数据采集和传输,数据在实时显示的过程中会和给定的值进行比较,监视采集数据是否超过限定的电压范围,如果在给定的值范围之内,则无警报显示,否则会有红色警报灯警告。

3 实验测试

实验对数据采集系统进行了测试,使用信号发生器输入正弦波,设定报警上限为0.2 V下限为-0.2 V,如图5所示为采集数据示意图。图形显示数据采集系统能够很好地采集到实时电压值,且显示出的波形与信号发生器发出的信号波形一样,并在超过报警上下限时,报警灯变红,发出警报。经过信号发生器的反复测试,数据采集系统可以满足使用条件。

实验将该系统与原子光刻系统进行了多次联机测试,图6为采集的数据示意图。

实验中稳频光基本稳定在0 V左右,报警系统显示绿色,表示数据未超过报警上下限,是理想的稳频光信号。将该数据采集系统采集到的数据与PCI数据采集卡的数据进行了比对,在同时采集的情况下,实验曲线、实验数据均相互吻合,结果的一致性达到了99%。该系统完全可以满足原子光刻系统稳频光的数据采集要求。

4 结论

本文通过对原子光刻系统的研究,成功地实现了原子光刻系统中温度的自动升温和稳频光信号的数据采集。一方面显著提高了实验效率,另一方面简化了采集设备的安装、使用和维护,具有一定的推广使用价值。

摘要：原子光刻系统的设备庞大而复杂,在实验过程中温度及稳频光等参数都需要监视和控制。针对目前多采用人员值守的方式对设备进行操控导致实验效率低下的现状,介绍了原子沉积原理和原子沉积实验装置的构造及主要功能,提出了原子沉积实验装置中温度控制方案和稳频光的差分信号数据采集方案。通过完成对温度信号和稳频光信号等实验数据的自动采集与记录,实现了原子光刻系统的温控系统自动化和激光稳频系统的远程控制。该方案不仅提高了实验效率,而且对USB开发人员和自动化研究人员也具备一定的参考价值。

关键词：原子光刻,温度控制,数据采集,USB接口

参考文献

[1]MACKUS A J M,DIELISSEN S A F,MULDERS J J L,et al.Nanopatterning by direct-write atomic layer deposition[J].Nanoscale,2012,4(15):4477-4480.

[2]黄燕,朱晓焱.硅表面双聚体空位附近原子沉积的理论研究[J].苏州大学学报(自然科学版),2003(4):62-67.

[3]马艳,张宝武,郑春兰,等.激光驻波场形成Cr原子沉积纳米光栅的初步实验研究[J].物理学报,2007,56(3):1365-1369.

[4]周扬伟,田海燕,梁培均.Lab VIEW下RS 232仪器网络测试实现[J].仪器仪表标准化与计量,2007(4):41-43.

[5]马彬,王占山,赵敏,等.Cr原子在高斯型激光驻波场中汇聚沉积的仿真研究[J].红外与激光工程,2006,35(6):667-672.

[6]张喆,刘博,刘永福.基于AI708P仪表温室温控系统设计与实现[J].农机化研究,2008(7):116-118.

[7]曾素琼,张学成.一种具有远程控制的智能温控仪的设计与实现[J].电子质量,2008(2):11-13.

[8]罗军,袁扬,廖俊必.基于Lab VIEW的泰克示波器与计算机的通信[J].计算机工程与设计,2009,30(2):503-506.

[9]白燕羽,朱璐菜,吕小强,等.智能双纵模激光稳频系统的研究[J].中国测试,2012,38(1):110-112.

微型计算机控制总结篇2

计算机控制系统特点：1）在结构上常规连续系统中均使用模拟部件而计算机控制系统是模拟和数字部件的混合系统2）连续系统中各处信号均为连续模拟信号，计算机系统中还有离散模拟、离散数字等多种信号形式3）计算机系统包含连续信号和数字信号需采用专门的理论来分析和设计4）计算机系统中控制规律用软件实现使系统具有很大灵活性和适应性

5）计算机控制系统中，一个控制器经常可采用分时控制的方式而同时控制多个回路6）采用计算机控制便于实现控制和管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。

计算机在控制中的典型应用方式：1）操作指导控制系统2）直接数字控制系统3）监督计算机控制系统4）分级计算机控制系统

I/O接口电路是主机与外围设备之间交换信息的连接部件。必要性：1）解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题2）解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题3)解决CPU的负载能力和外围设备端口选择问题

I/O通道：是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。I/O信号的种类：数据信息、状态信息、控制信息三类。数据信息：是主机和外围设备交换的基本信息。分为：数字量、模拟量、开关量、脉冲量。状态信息：外围设备通过接口向CPU提供的反映外围设备所处的工作状态的信息。控制信息：CPU通过接口传送给外围设备的。

计算机和外部的通信方式：1并行通信2串行通信1）全双工方式2）半双工方式3）同步通信4）异步通信

三种 I/O控制方式：程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式

程序控制I/O方式：CPU和外围设备之间的信息传送，实在程序控制下进行的。

中断控制I/O方式：当外围设备需要请求服务时，向CPU发出中断请求，CPU响应外围设备中断，停止执行当前程序，转去执行一个外围设备服务的程序，中断处理完毕，CPU又返回来执行原来的程序。

直接存储器存取方式：不经CPU，而在外设和存储器之间直接高速交换数据

I/O接口的编址方式：1）I/O接口与存储器统一编址2）I/O接口独立编址

I/O通道的主要任务是将由检测器件测取的各种参量变换成计算机所能接收的信息形式送入计算机。

I/O通道分为：模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道。模拟量输入通道组成：信号处理装置、采样单元、采样保持器、数据放大器、A/D转换器和控制电路等部分。

为什么加采样保持器：A/D转换器将模拟信号转换成数字量需要一定时间，完成一次A/D转换所需时间称为孔径时间，对随时间变化的模拟信号来说孔径时间决定了每一个采样时刻的最大转换误差。对于一定的转换时间tA/D,误差的百分数和信号频率成正比，为确保A/D转换的精度必须限制信号的频率范围。如被采样模拟信号的变化频率相对于A/D转换器的转换速度来说是较高的话，为了保证转换精度就要在A/D转换之前加上采样保持电路使在A/D转换期间保持输入模拟信号不变。

采样保持电路组成：输入缓冲放大器A1、模拟开关AS、模拟信号存储电容Ch、输出缓冲放大器A2

采样过程：是用采样开关将模拟信号按一定时间间隔抽样成离散模拟信号的过程

量化过程：用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换成数字信号

模拟量输出通道组成：D/A转换器、输出保持器、多路切换开关、低通滤波电路和功放电路

进入I/O通道的干扰：串模干扰、共模干扰。串模干扰抑制方法：1）加输入滤波器2）

为避免干扰从传输导线窜入检测回路，采用带屏蔽层的双绞线或同轴电缆连接一次仪表和转换设备，屏蔽层应良好接地3）在靠近传感器位置将被测信号前置放大，从而提高回路的信号噪音比，再利用逻辑器件的特性来抑制干扰4）采用数字滤波技术。共模抑制干扰方法;1)采用共模抑制比高的、双端输入的运算放大器作被测信号的前置放大器，将有用的测量信号放大，使干扰信号受到抑制2）采用光耦合器或隔离变压器把各种模拟负载和数字信号源隔离开来，也就是把模拟地和数字地断开3)采用隔离放大器

离散化方法;差分变换法、零阶保持器法、双线性变换法。为什么加零阶保持器：由于计算机只能处理离散数字信号，因此输入信号必须经A/D转换器对e（t）进行采样得到e（t），然后需经过保持器H（s）将此离散信号变成近似e（t）的信号eh（t)，即eh（t)才等效于e（t），才能加到D（s）上去，所以D（z）近似D（s）求Z变换表达式时，应包括H（s）在内。

增量式PID控制算法与位置式PID控制算法比较有哪些优点：1）位置式算法每次输出与整个过去状态有关，容易产生较大积累误差，而增量式中只需计算增量，算式中不需要累加，对控制量计算的影响较小，获得比较好的控制效果2）由于计算机只输出控制增量，所以误动作时影响小，且必要时可用逻辑判断的方法去掉，对系统安全运行有利3）手动——自动切换时冲击比较小

积分整量化误差产生原因：在PID增量式算法中，积分项为Kie（k）。当采样周期T较小，而积分时间T1较大时，Kie（k）项很可能小于计算机的最低有效位，在运算时被计算机取整而舍掉，从而产生积分整量化误差。防止方法：1）扩大计算机运算的字长，提高计算精度2）当积分项Kie（k）＜时，积分项单独累加，直到产生溢出。

积分饱和原因：在数字PID控制系统中，当系统开、停或大幅度变动给定值时，系统输出会出现较大的偏差，经过积分项累积后可能使控制量u（k）＞umax或u（k）＜umin，此时，控制量并不能真正取得计算值，而只能取Umax或Umin，从而影响控制效果。由于主要是积分项的存在，引起了PID运算的饱和，因此这种饱和叫积分饱和。积分饱和增加了系统的调整时间和起调量，称为饱和效应，对系统不利。积分饱和的防止方法：积分分离法和遇限削弱积分法。

在许多工业生产过程中，由于物料或能量传输的延迟，常常存在着纯滞后现象。如何消除：

1、史密斯纯滞后补偿原理

2、带纯滞后补偿的数字控制器史密斯纯滞后补偿原理：与D（s）并接一补偿环节Gp(s)(1-es)，用来补偿被控对象中的纯滞后部分，这个环节称,为预估器整个纯滞后补偿器的传递函数：D(s)D(s)补偿后系统的闭1D(s)Gp(s)(1es)

环传递函数：（s）D(s)Gp(s)se 1D(s)Gp(s)

对最少拍控制系统设计的具体要求如下：准确性要求、快速性要求、稳定性要求

大林算法的设计原则：以大林算法为模型的数字控制器，使闭环系统的特性为具有时间滞后的一阶惯性环节，且滞后时间与被控对象的滞后时间相同。振铃现象：大林把这种控制量以1/2的采样频率振荡的现象称为振铃，这种振荡一般是衰减的。消除方法：令数字控制器中产生振铃现象的极点的因子中的z=1，就可消除振铃现象。

微型计算机控制系统设计的步骤：系统总体控制方案设计，微型计算机选择，控制算法设计，硬件设计，软件设计，系统联调。

软件分类：系统软件和应用软件。系统软件分：操作系统、语言加工系统、诊断系统。

语言加工系统分：编辑程序、编译程序、连接装配程序、调试程序、子程序库。应用软件分：控制程序、数据采集及处理程序、巡回检测程序、数据管理程序。应用程序的语言选择：机器语言、汇编语言、高级语言。结构化程序三种基本结构：顺序结构，选择。，循环。

数字滤波：数字滤波是通过一定的计算程序对信号作数字化的处理，以减少干扰在信号中的比重。数字滤波的算法分：算术平均值滤波、中值滤波、一阶滞后滤波、程序判断滤波。

线性化处理：在计算机控制系统中需要对一些非线性关系进行处理，通过一定的数据处理程序将非线性关系转化为线性关系。

多微处理机控制系统的定义：多机系统泛指多微处理器系统和多计算机系统。所谓多微处理机控制系统是指一个具有两个或多个微处理机并能相互进行通信以协同解决一个大的给定问题的微机系统。

多微处理机控制系统的优点：1）有较高的处理速度2）提高系统的可靠性3）系统便于扩充和修改4）实现复杂分散控制和管理一体化5）通过多微处理机实现并行处理，是开发超级计算机的重要途径。

多微处理机控制系统中应解决的问题：1）系统的结构形式和通信方案2）任务分割和开发并行性问题3）正确处理资源竞争和死锁问题4）提高系统可靠性和动态重组问题。

多微处理机控制系统的结构形式：紧耦合系统、松耦合系统和分级结构系统

紧耦合系统：耦合系统是指通过电信号连接在一起的系统，或者说是一个共享公共硬件资源的系统。紧耦合多处理机是通过一个共享的高速主存来实现处理机间更紧密的联系，各微处理机之间可在指令一级上实现并行处理。松耦合系统：每个微处理机有一个大容量的局部存储器，不同计算机间通信是通过一个消息传送系统交换消息来实现的。这种耦合程度很松，任务之间的交互作用很小，通常把它看成是一个分部系统。分级结构系统：分级结构呈树状结构，在这类结构中，各微处理机之间存在着较明显的层次关系

数据通信的四种方式：1）总线连接的通信方式2）调制-解调连接的通信方式3）用过程输入/输出装置连接的通信方式4）高速数据通道连接的通信方式。

内部总线：又称微型计算机总线，用于计算机系统内部模块与模块之间进行通信的总线。外部总线：又称通信总线，是用于计算机系统与系统之间或计算机系统与设备之间进行通信的总线。

总线优先级控制方法：

1、串联总线优先级控制

2、并联总线优先级控制

浅析小微型企业采购成本控制篇3

【关键词】采购成本；成本控制；小微型企业

采购成本是企业总成本的重要组成部分，一般而言，企业采购成本占总成本的40%～70%，因此，对采购成本实施控制成为降低小微型企业总成本的一个有效途径。由于小微型企业中有很多都是家庭作坊式企业或个体工商户，企业员工人数很少，大多没有专业的采购工作人员，采购成本控制也很难得到有效实施。

小微型企业实施采购成本控制，首先应该对供应商进行分类评估，建立备选供应商资料库。小微型企业应按照供应商所提供的产品类别来对供应商进行分类，然后对过去供应商在产品价格、数量、质量等方面的数据进行记录和评估，从中挑选备选供应商，建立完善备选供应商资料库。建立备选供应商资料库，首先应该对供应商的情况进行全面了解，不仅要记录供应商每次供货的价格、数量及质量，同时应对供应商的组织管理、财务状况、生产技术、主要客户等方面进行评估，然后再对这些情况进行综合考虑，重新整理供应商备选名单，剔除财务状况不佳或无法按时交货的供应商。再在电脑中建立备选供应商文件夹，其中按照不同原材料分为不同文件夹收录供应商名单及其详细资料。

其次应建立完善的供应商评价体系，对备选供应商资料库中合格的供应商进行准确评价，以便此后每次采购在备选供应商的资料库中挑选出合适的供应商。在建立供应商评价体系的过程中，小微型企业应一方面维护和供应商的关系；另一方面完善供应商备选资料库。在对供应商备选资料库中的資料进行评估时，应从产品质量、交货速度、产品价格和售后服务四个方面对供应商进行划分。产品质量要从每批产品的合格率和对产品不良问题的改善两个方面进行考虑，交货速度则要考虑逾期率与逾期日数两方面，售后服务要考虑对逾期交货和原材料不良问题的处理效率。

然后，则需要健全小微型企业的采购质量、物流与合同控制。在采购质量控制方面，由于小微型企业每次采购物料数量较小，采购员每次采购都应检查产品质量是否合格，发现不合格产品应及时向供应商反应情况。采购结束后，应在公司供应商档案中对此次货物质量是否合格进行记录，为下次对供应商进行选择提供依据。在采购物流控制方面，由于不同企业采购的产品所适用的运输方式不同，供应商提出的交货方式也不同，小微型企业应该通过询问物流公司或货车司机来掌握货物运输状况并进行记录，以便在货物出现逾期情况时立即采取补救措施。在合同控制方面，合同一旦签订当即具有法律效力，无论哪方违规，都可能造成经济损失。因此，采购合同管理是企业采购成本控制的主要环节之一。在每个合同签订前，总经理都应对合同和供应商进行认真审核，防止违规行为出现。合同应小心保管，采购结束后，在供应商档案中对供应商是否存在违规行为进行记录。

此外，小微型企业也可以通过完善采购流程控制采购成本。完善采购流程有利于小微型企业对资金流进行有效控制，从而提高资金使用率。由于小微型企业的采购通常由总经理主导，采购流程审批不完善，随着公司规模的不断扩大，采购成本渐渐到变得难以控制。因此需要在采购前制定出行之有效的采购计划和采购准则，要求采购员严格按照采购流程和采购准则行事。小微型企业完善采购流程可以从人员安排和完善审批流程两方面着手。在人员安排方面，由于大多数小微型企业并没有专门的采购部门，采购业务由总经理主导，由行政人员从旁协助，行政人员没有独立的决策权，导致采购效率降低，采购成本难以受到有效控制。随着小微型企业不断发展，采购业务不断增加，小微型企业应招聘专业的采购人员，逐步组建自身的采购部门。在完善审批流程方面，由于小微型企业业务数量较少，采购审批流程并不完善，通常所有的采购流程都需要经过总经理决定、审核，然而随着小微型企业的不断发展，采购业务不断增加，这样的采购审批流程显然将会增加总经理的工作量，使采购控制成本提升。由此，随着企业的不断发展，小微型企业应该逐渐扩大采购部门管理人员的审批权限，提升采购部门的工作效率，减少公司的采购成本。

建立采购成本风险控制制度也是小微型企业控制采购成本的一种方式。供应商、自身产品销量和市场外围环境这3个方面是小微型企业采购成本控制风险的主要来源。针对这3个方面，小微型企业应采取一定的规避策略。在供应商方面，小微型企业面临的主要风险是由供应商供货不稳定而导致的，对企业采购成本控制的影响最大。如果供应商不能及时供货，或供货质量达不到企业的要求，则可能造成企业停产，因此预防供应商供货风险控制对小微型企业十分重要。企业可以一边建立健全完善的供应商信用管理机制，据此对公司的供应商进行信用评估，根据其结果，选择信用指数较好的供应商进行合作；一边与供应商建立长期供需合作关系，以此防范供货风险。在预防小微型企业自身产品销量的风险方面，产品销量降低会导致物料堆积，采购成本占企业总成本的比例上升，使得采购成本增加。因此，对于小微型企业，采购物资时最好不要采购太多，造成呆滞库存。在预防小微型企业市场外围环境的风险方面，运输费用的上升，供应商服务质量不好，会导致采购人力增加，也会造成企业采购成本上升。因此，对运输、服务质量方面的考量也应该纳入供应商评估体系。

参考文献：

[1]采购与供应管理，伍蓓等编著，浙江大学出版社，2010.

微型企业财务风险控制研究篇4

在经济领域, 风险一词最基本的核心含义是“未来结果的不确定性或损失”。企业在生产和经营过程中不可避免地会碰到一些不确定因素, 这些不确定因素称为风险。

微型企业在市场经济的大环境下进行生产经营会面临很多的风险问题, 其中最突出的就是财务风险。财务风险是指企业在各项财务活动过程中, 由于各种难以预料与无法控制的因素, 使企业在一定范围、时期内所获取的最终财务成果与预期计划的经营目标发生偏差, 从而导致企业蒙受经济损失或更大收益的可能性。在市场经济活动中, 企业存在财务风险是难以避免的, 关键是要认清风险产生的原因, 找到防范风险的对策, 从而达到降低风险、改善经营管理、提高经济效益的目的。

二、微型企业与微型企业财务风险的类型

(一) 微型企业的界定

在我国, 人们在对中小企业进行了许多研究, 但对微型企业的研究最近几年才引起高度重视。我国划分微型企业的标准方面可分三个阶段。一是据2003年《关于印发中小企业标准暂行规定的通知》, 把微型企业包涵于小企业当中。二是学者们对标准的研究阶段。2000年中小企业亚太会议上, 把雇员人数在10人以下的小企业定义为微型企业。莫荣 (2001) 认为没有在工商管理部门登记注册、应从中小企业中独立出来, 并详细给予界定标准。三是详细界定阶段。2011年7月4日, 工业和信息化部、国家统计局、国家发改委、财政部等四部门联合发布《中小企业划型标准规定》, 根据该规定, 微型企业为:工业从业人员20人以下或营业收入300万元以下;建筑业营业收入300万元以下或资产总额300万元以下;交通运输业从业人员20人以下或营业收入200万元以下;房地产开发经营营业收入100万元以下或资产总额2000万元以下。这标志着微型企业已经上升到国家战略的高度。

(二) 微型企业财务风险的类型

企业财务风险有不同的财务风险类型。从资本运动阶段来看, 有资本配置风险、资本消耗风险、资本产出风险、资本复原风险、资本支付风险、资本市场风险六种类型;从资本运动环节来看, 存在着筹资风险、投资风险、经营风险、收益分配风险四种类型。微型企业作为企业中的一种特殊类型, 虽然规模小、从业人数少、营业收入或者资产总额少, 但是也同样面临着这些风险类型。

三、微型企业财务风险的主要成因

(一) 外部环境

外部环境包括市场、自然、社会和科学技术因素等。它们是外因, 具有难以准确预见和无法改变性, 因此我们可以认为外部环境导致的风险即市场风险、自然风险、社会风险和科学技术风险四种类型。微型企业由于规模较小, 资金实力薄弱, 如果企业主不能及早的预见与预防, 可能对微型企业的发展构成致命的打击。如市宏观经济走势、市场经济的波动、自然灾害等。

1. 市场风险。

对于微型企业而言, 市场风险主要来自于三个方面:第一是由于竞争者较多而导致的竞争激烈。由于微型企业具有规模小、数量多的特点, 市场竞争无疑也是十分激烈的。第二是由于生产资料价格上涨, 成本急剧增加。由于微型企业资金薄弱, 成本增加无疑极大的导致风险增加。第三是产品价格下跌导致利润降低甚至亏本。总之, 微型企业由于受经营理念、财力、物力、人力的限制, 其财务管理不能适应复杂而多变的市场环境, 必定会给微型企业带来财务风险甚至财务危机。

2. 自然因素。

微型企业抗自然灾害的能力较差, 如洪水、泥石流、干旱、冰冻、飓风、暴雨、地震等往往对企业的正常运营特别是微型企业造成破坏性的影响, 这些最终都要反映到企业的财务成果上来, 造成企业的财务风险。

3. 社会因素。

社会因素包括国际国内政治形势、社会制度与文化、顾客的消费习惯与价值尺度、国家的相关法律法规、财政信贷政策、宏观经济状况等。微型企业生存与发展离不开良好的社会环境, 社会因素的变化也极大的影响着企业的财务风险。

4. 科学技术因素。

微型企业由于资金短缺、技术落后, 部分产品甚至以手工为主, 加上大企业技术更新快, 导致产品科技含量低, 从而导致微型企业在市场竞争中无疑处于竞争劣势, 加大了微型企业的财务风险。

(二) 内部因素

内部因素包括财务管理因决策失误、管理不善及缺乏风险意识等原因造成内部财务风险。概括起来包括以下几个方面:

1. 人员文化素质不高, 风险意识缺乏。

微型企业的管理者大多文化素质不高, 老板身兼数职, 既是总经理又是总会计, 既管财务, 又管总务, 在企业管理上缺乏风险意识, 尚未树立时间价值、风险价值、边际机会成本等科学概念;在财务风险管理中, 不权衡资本成本, 不考虑资本结构, 投资时不测算风险报酬, 不分析现金流量, 认为只要把生产搞好了有生产订单, 有经营利润, 只要管好用好资金就不会产生财务风险。在微型企业融资上, 目前主要来自自有资金、亲戚朋友融资、银行小额贷款、高利贷等。但是遇到资金困难, 不少企业主往往求助于高利贷, 导致背上沉重的债务包袱, 财务风险也因此加大。

2. 风险信息的不完全与不对称。

微型企业规模小, 对外界的信息不可能完全。信息的不完全与不对称加大了财务风险。

3. 财务制度不完善。

微型企业大多缺乏专门的财务管理人才, 制度方面不完善。主要体现在全面预算管理制度、投资决策制度、财务报告披露和处理制度、内部财务审计制度等方面缺失或者不健全, 加大了财务风险。

4. 诚信不足。

微型企业信用不足是一个普遍的现象。因此也导致银行或者投资人对微型企业的投资十分谨慎, 给微型企业的融资带来了困难, 加大了财务风险。

5. 合同管理欠规范。

微型企业在原材料采购、生产加工、产品销售等环节多采用口头协议的形式, 即使签订合同, 合同条款、权利与义务也可能存在不明确的地方, 甚至缺乏法律依据, 加大了财务风险。

四、防范微型企业财务风险控制的主要措施

(一) 对外部环境引发微型企业财务风险的防范

对于外部财务风险只能采取规避和转移。要求企业管理者未雨绸缪、科学预测, 出现问题能够及时、科学调整企业的策略。如可以通过系统分析宏观经济运行走势, 关注生产资料等价格波动等措施防范市场风险;可以提前制定防范措施及预警制度, 加强基础设施建设、增加资金储备、准备相关的应急器材等措施来提高自身抗自然风险的能力等。对于已经发生的由于外部环境引发的财务风险, 要建立风险档案, 吸取教训, 避免再次发生。

(二) 对内部环境引发微型企业财务风险的防范

1. 提高企业经营管理者自身素质。

第一, 提高认识。要求微型企业经营管理者牢牢树立财务风险防范意识。第二, 加强学习与培训, 提高财务管理决策的水平。主观臆断和经验主义只会增加决策失误的可能性。所以企业经营管理人员要不断学习新知识、新理念, 更新财务观念。掌握当前市场经济动态, 开拓视野, 使其业务能力能够顺应环境的变化, 有较强的应对风险能力。第三, 加强管理者和员工的诚信教育, 使微型企业能够在社会上赢得好的口碑, 树立良好的企业形象。

2. 完善制度, 规范管理。

第一, 建立财务预测机制, 完善预警系统。如通过对变现能力比率、负债比率、资产管理比率等进行分析与监控, 通过财务预测与风险预警, 为财务风险到来之前的种种迹象进行捕捉和监视, 提前安排融资计划;对于已经发生的财务风险, 建立风险档案, 吸取教训, 避免再次发生。第二, 建立并完善激励与约束机制, 解决好企业所有者、经营者和员工的责权利关系。第三, 实行较为规范化的管理。比如对合同的管理、资产的管理等。第四, 利用信息技术, 加强网络建设。如建立动态报表体系和实行企业与企业、企业与银行联网等, 提高工作效率。

3. 选好投资项目与合作伙伴。

要减少财务风险, 项目的选择是关键。第一是要选择有市场需求、自己熟悉、规模小、有市场空隙、自己能做到的项目进行投资。第二是要选好项目合作伙伴。好的合作伙伴有利于科学判断企业财务风险, 科学决策, 减少微型企业的财务风险。

参考文献

[1]余启明.浅析企业财务风险[J].中国商界, 2010, (12) .

[2]许淑梅.关于企业财务风险的成因及其管理策略的探讨[J].中国集体经济, 2011 (.01)

[3]吴碧华.浅析企业财务风险与防范措施[J].China'sForeignTrade, 2010 (24)

[4]王静.中小企业财务风险的原因分析与防范对策[J].北方经贸, 2011 (11) :71-72.

[5]殷素会, 等.农村微型企业财务管理存在的问题与对策[J].现代农业科技, 2011 (6) :391-395.

微型飞行器的变形飞行控制篇5

微型飞行器的变形飞行控制

完成微型飞行器的预期任务(例如城市侦察)需要超常的.灵活性.由于体形小巧, 这类可以在限定的空域内飞行, 但是其操纵装置必须能够为相应飞行提供足够的机动性.就一项研究计划展开讨论, 旨在探讨利用变形手段作为微型飞行器的操纵装置.目前已经设想和实施的变形方法有很多种, 其中包括机翼卷曲(wing curling)、机翼扭转(wing twisting)、多点机翼变形(multi-point wing shaping)、前缘扭转(leading-edge twisting)、可调海鸥翼变角(variable gull-wing angling)、机翼尾翼折叠(wing-tail folding).这些变形方法都是利用传统机构和致动方式完成的.飞行试验表明, 变形可以为灵活飞行提供良好的可控性, 其操纵质量足以完成难度极高的机动动作.

作者：刘大勇张进作者单位：刊名：飞航导弹 PKU英文刊名：WINGED MISSILES JOURNAL年，卷(期)：2008“”(2)分类号：V2关键词：微型飞行器操纵装置变形

微课微型课题微型讲座篇6

一、微课

场景:N校正在举行微课展评,来自语数英科社音体美等诸学科的五十多节微型课堂视频一一展播。评委们逐一点评,数说亮点,作出评价,最终评出一二三等奖。微课作为该校的一种创新形式,广泛运用于教师的课堂教学反思、教学研讨和教学资源,有的甚至成为学生自学和家长辅导孩子的资源。尤其是随着拍摄技术工具的普及,手机、照相机、摄像机等提供了拍摄的可能,微课视频的制作又简单,教学中常有意外生成的妙趣,及时拍摄下来,自娱自乐都行。因此,这一形式在该校一经宣传,迅速成为校园的时尚,受到了老师们的热烈欢迎。

分析与思考:

所谓微课,就是微型课。学生不在于少,是常态班,小就在于时间短,五至八分钟,最多不超过十分钟;教学内容也少,教学目标清楚,教学内容明晰,或针对字词教学,或针对难点突破,或针对课前导入,或针对拓展延伸,择其一点设计教学,展示智慧。

“微课”评什么?N校的微课评价单上列着:1.教师部分,包括教师的基本功和教育机智。2.学生部分,包括学生知识技能发展情况、学习方法与过程表现,以及情绪情感和学习态度价值体现等。3.教学活动,包括活动设计、活动组织、活动效果与评价等。看这个评价单,与整节课的评价要求没什么两样。若说有区别,则在于评价的课是限制在几分钟之内。

微型课严格地说只是平时常说的一节课的一个环节一个片段,其本身指向于对某一个知识点的教学,或者展示课堂中的一个片段。通过这个切片,可以分析学生学习行为的发生和心智的发展过程,从中可以看出教师如何助学的。当然,更可以看出教师在导入、组织、拓展,以及在突出教学重点、解决教学难点等方面的教育智慧与策略。

微课研究的优点很明显。课例简单,学习内容与目标单一,学习和研究时间节约,教师从中可以受到启发,有些甚至可以照搬或者迁移到自己的教育教学之中。此外,对于有些微课所讲述的知识点或者对于教学难点的突破,教师甚至不妨将其作为自己班级学生学习的资源,通过微课视频的播放,让学生清晰地明白某一知识点别人有着怎样的观点和思考。这样拓展了学生的视野,也丰富了教师教学的资源。广大教师和学生在这种真实的、具体的、典型案例化的教与学情景中可易于实现“隐性知识”“默会知识”等高阶思维能力的学习,并实现教学观念、技能、风格的模仿、迁移和提升,从而迅速提升教师的课堂教学水平、促进教师的专业成长,提高学生学业水平。所以,“微课”在传统单一资源类型的教学课例、教学课件、教学设计、教学反思等教学资源基础上,作出了继承和发展,形成了一种新型的更加便捷实用的教学资源。

“微课”最适用于教研活动。如,围绕识字教学,主持人可以播放几个识字教学的短片,大家讨论其中规律性的做法,这样省时高效,方便适用,避免了传统的观摩录像课例花时过多的问题。当然,“微课”的长处也是它的短处。因为短,而不能窥其全貌,对于一整节课的设计和发生情况往往不能穷尽。这就需要将整节课的教学与微课研究结合起来,取长补短,丰富教研的形式和内容。

二、微型课题

案例:新学期开学不久,某校教科室又发布了新学期教师个人课题研究的征集告示。几天时间,老师们就完成了选题、搜集资料和撰写课题计划书的工作。经过教科室组织专家团队审核,于一个星期后,举行隆重的个人课题开题仪式。其中80%以上的课题通过了审定,正式开始了课题研究之旅。细看课题目录,新颖细腻让人刮目相看,范围涉及学科教学、班级管理、课外活动、阅读推广等领域。

分析与思考:

教师微型课题研究(又称个人小课题),在时下不少地方的学校正如雨后春笋,蔚然成风。我们要思考的是,为什么微型课题能获得那么多教师的欢迎和热爱呢?微型课题盛行的背后给我们提供怎样的启示?

说及课题研究,不能不回顾过去人们所熟知的传统意义上的课题研究,一般由省、市级教育主管部门乃至国家教育部等教科研部门牵头主持的各级课题研究,目标指向于一些教育理论的验证或者教学论方面的实践探索。这些课题的研究往往有一个重要特征,就是中小学教师是以配角身份参与的。

随着教师对新课改理念的深入理解,加上社会对于优质教育的愿望更加迫切,这些都激发或者倒逼着一些不甘平庸的教师,寻求解决教育问题的思路和方法。因此,有了这样的动机和愿望就要寻找突破口,设立个人课题,自己发现问题,发现自己的问题,自己解决问题,这就成了教师的自觉行动。事实上这种科研自觉,恰恰是科研行为发生的最重要的条件。他们提出,“问题即课题,教学即研究,反思即成果”这样的务实践行,恰恰与新课程理念中提到的“行动研究”思路如出一辙。事实上,从国际上的教育科研走向来看,也是普遍从理论走向实践,从象牙塔逐渐走向平民化,注重解决实践问题的研究正成为教育科研的普遍趋势。微型课题研究产生于中小学,源自于一线教师对自身教育教学工作的反思以及对教育实践困惑的追问。教师微型课题研究正是应时运而生。

那么,怎样才是微型课题研究呢?目前定义很多,还没有权威的界定,但意思差不多,就是研究者采用一般的科学方法或合理手段对细微的教育问题进行观测、分析和了解,从而发现日常生活中常见的教育现象之间本质联系与规律的认识活动。微型课题研究本质是一种研究范围较小、研究周期短、研究过程简便的教育科研方式。微型课题研究的起点,首先始于教师对“不明”情况的探究。也就是教师因为一些“疑惑”而进行的研究。比如,一种有普遍意义的反常倾向、学生中比较固定的落后行为、课堂中的意外、教学的无效等一时无法解释的现象,都可以成为一项研究的起点。其次始于教师对教育现象的追问。也就是教师把对教育现象的追问作为支点提出“问题”。在这个过程中,教师以深度介入的态度把自己放到事件的当中去。这是因为:“自己的问题”自己更为熟悉,因此就最有发言权,最容易把握,而且从感情上来说也更容易接近和投入。三是始于教学即研究。即教师在教育教学的过程中有意识地、有计划地去解决一些问题。在解读研究的过程中,把自己的日常备课、教学过程、教育策略、相关活动的内容,与自己提出的研究问题紧密结合起来。研究就是一种教学方式。

微型课题研究在有些地区已经由教师的个人自发行为变成群体行为、集体行为或组织行为,并实践了好多年,深受广大中小学教师和教科研人员的欢迎。微型课题是一种新型的课题研究方式。是广大一线教师和教科研人员对学校教科研工作总结、反思、探究的结果,是广大教育工作者教育实践智慧的结晶。尽管微型课题研究还不成熟,有待规范和完善,有待组织化、制度化,但它不失为一种贴近学校、贴近教师、贴近教育教学实际的教育科研方式。

当然,目前人们对微型课题研究的认识还比较粗浅,大家只是对微型课题研究的实践过程及其特征作了一些零星的概述,而对它的内涵和外延并没有界定清楚。另外,人们对微型课题研究的提法还存在争议。有人认为,微型课题的提法不恰当,不如用“小课题”或“个人课题”更能说明问题。还有的人认为,微型课题研究由于课题小,过程简单,操作缺乏科学性,不是一种科学研究,最多是一种工作研究或经验总结。这些都需要理论工作者关注和提升,给予理性的定位和认证。但不管怎么说,实践是检验真理的唯一标准。微型课题研究对于一线教师解决现实问题,提升教师的研究意识和教育素养有着巨大的促进作用,这已是毋庸置疑的事实了。

三、微型讲座

场景:一群教师围坐一起,一位教师对着屏幕讲解绘本阅读。一张张幻灯片展示着绘本的由来、绘本的功能作用、绘本的使用方法,以及自己在使用绘本时的心得体会,中间不时穿插着学生绘本阅读的活动图片。教师讲解生动,有理论有实践,课件图文并茂,精彩演讲赢得阵阵掌声,有些老师则忙不迭地记录幻灯片上展示的精彩独到的金点子。原来,这是学校老师利用教研活动时间进行的微型讲座。

分析与思考:

讲座在我们传统的意识里具有一种非常神圣的感觉,觉得开讲座是一些大学教授或者名师们所做的事,普通教师只能扮演听众的角色。然而,随着社会对人的解放,一种学术平等的思想正在人群中弥漫,即便是对于教育教学来说,一线教师因为占据着实践的舞台,因此往往更有许多宝贵的经历和策略。针对这些教育教学和管理过程中的智慧经验,不加以总结推广,实在是可惜。正是基于这样的一个现实背景,很多教师和学校逐渐认识到这种学习的资源。因此,他们在原有的教研活动基础上,加以提升,逐渐形成了教师微型讲座的学习研讨模式。

“微型”讲座的“微”主要有两层意思:一指话题小,二指时间短。两者相辅相成。微型讲座大都要求在二十分钟内完成,话题要“小处着手,以小见大”。

首先,要能提出一个现实的问题,解决一个实际的问题,给人一些实在的启发。问题要从课题研究的实践中来,要在课题研究的实践中去解决;启发则在你对问题的分析和研究中。分析研究问题的过程,是自己独立思考(反思)的过程,也是学习借鉴他人或与他人合作探讨的过程。微型讲座应该充分展示自己思考、学习和探索的过程和成果。

其次,内容要充实。一个好的微型讲座,应该充分体现四个含量:学科含量、人文含量、理论含量和实践创新的含量。因此,微型讲座不仅关注实践,而且关注理论与实践的结合;不仅关注自己的实践尝试,而且关注别人的实践成果。

第三,构思要新颖。一是拟题求“新”。一开始就吸引住大家的眼球。类似《做一位会“偷懒”的老师》《为有源头活水来》的标题,听众第一眼就会为之一振。二是选材求“新”。例证不仅要典型,还要力求新颖。采用大家可能都熟悉的例证,最好能换一个新的角度去分析。比如“对牛弹琴”,通常是笑话听者(牛),而换一个角度让弹琴人去反思自己,就出新意了。三是结构求“新”。同样的材料以不同的方式进行组合,其效果是绝不一样的。四是表述讲“效”。表述是将构思外化的过程,讲座的外化不仅体现在文稿的“写”,并最终体现在文稿的“讲”上。因此,微型讲座必须充分关注口语的特点,利用口语的优势。微型讲座的语言应该是简洁明了、通俗易懂和富有表现力的。语音语调和表情的运用成为直接影响讲座效果的重要因素。国外的研究表明:通过这两个方面传递的信息量可以达到口语传递信息总量的90%以上。微型讲座应该讲究口语表达的技巧,追求理想的视听效果。

微型讲座盛行一方面因为起点低,操作简易,着重点在教师的最近发展区内,让教师容易“跳一跳摘到桃子”;另一方面则是因为激发了教师自我成长的人生需要,为教师展示智慧经验提供了一个合适的平台,同时也促进了教师的成长和进步。每一位教师主持每一次讲座都需要大量收集资料,结合自我的实践经验,进行整理、分析,这样的过程是促进教师自我提升的过程。此外,学校提供这样的交流平台,有益于教师之间的智慧共享,互相学习,实质上是在打造一个学习共同体,这比外请一位专家开一场讲座来得省钱省力,还更有利于现实的践行。

总之,微课、微型课题、微型讲座都是以“小”“实”“新”“效”为特点,来得务实有效,小步子,多节奏,确实推动了教师的教学研究,丰富了教师的教育实践,改变了教师的教育教学生活。虽然有人对这种草根式的研究活动心存芥蒂,认为这样的活动科学性、学术性欠缺。但是,不容怀疑的是它,一方面能解决教师实践中的问题,能更好地帮助教师解决现实问题,这是有益于学生的。另一方面教师能在研究实践中不断地学习、思考、分析,寻找出路,并能有所启发和创新,这对于教师自身的成长是有益的。一个对学生有益对教师专业成长有帮助的行动,它一定是符合教育科学规律的。同时,教师从中贡献出的智慧也一定能为学术理论提供滋养和帮助,也相信长期坚持“微”行动的教师,假以时日积淀丰厚,一定能从中走出理论创新且更加务实的教育家的。

微型直升机旋翼主动控制系统设计篇7

由于微型直升机能完成固定翼无人飞机所不能完成的任务。在航空摄影、土地勘察和森林消防等领域有了广泛的应用, 使用价值较高。

但与固定翼飞机相比, 要实现无人直升机的自主飞行控制具有较大的难度。首先, 直升机飞行控制系统是一个典型的强耦合多输入多输出控制系统, 各变量间的耦合作用明显。其次, 控制系统的稳定边界随飞行条件变化而改变, 是一种典型的非定常控制系统。直升机的操纵稳定性差, 舵面保持不变时不能保持稳定, 必须依靠控制系统不断操纵实现随动稳定, 是具有正极点的系统。

要使无人直升机有效执行飞行任务, 尤其是超视距飞行, 必须具备优良的飞行控制系统。

本课题提出微型直升机旋翼主动控制系统的设计概念, 控制系统通过分析旋翼摆动情况获得当前的直升机受力情况。采用这种控制方式, 系统可以直接获得侧风等扰动的信息, 而不是在扰动导致偏航后进行纠偏。同时, 旋翼受力分析可以直接实现姿态控制中各变量的解耦, 简化了控制算法, 减小了对系统处理器运算能力的要求。这种主动控制方式可以大幅度提高系统的控制稳定性, 具有极强的抗环境扰动能力, 在复杂的野外气象环境中具有较高的生存能力。

一、飞行平台选择与改进

直升机操控难度远远大于固定翼飞行器, 选用合适的直升机作为飞机平台是很重要的。共轴双桨直升机与其他微型直升机相比具有飞行稳定、各控制量之间耦合较小的特点, 比较适合作为本系统的飞行平台。

本系统采用了ESKY EK1H-E020共轴双桨直升机, 与LAMA V4等共轴双桨直升机相比, 旋翼直径大, 抗风能力较强。但是动力不足加上机体刚性弱, 为自动控制系统的设计带来了较大难度。设计中我们对EK1H-E020做了有针对性的改进: (1) 采用铝合金CNC加工改进倾斜盘和中心座, 提升稳定性和操控的准确性。 (2) 采用450R35-F无刷马达替代370有刷马达, 增加动力性, 减少电机火花对陀螺仪的干扰。 (3) 采用高刚性碳纤管加固机身, 提高机身刚性, 减小机身振动引起的划船效应对陀螺仪和加速度计的干扰, 同时加快操控响应速度。 (4) 采用11.1V/2100m Ah 20C聚合物锂电池, 替代原有800m Ah电池。增加续航能力。

经过上述改进, 机体的性能有了大幅度的提升, 总重量增加了约180g左右。

二、旋翼主动控制静态参量测试系统的硬件组成与设计要点

针对UMH目前研究所存在的问题, 本课题组提出摈弃仅仅在机身安装姿态检测的传统设计思路, 将传感器前移至UMH旋翼和十字盘。通过检测旋翼和十字盘的受力情况, 可以直接分析出UMH的工作状态和外部扰动的变化, 这样可以在机身姿态发生变化之前对外部扰动作出提前反应, 提高系统的控制稳定性。这种设计方案将UMH的旋翼系统作为单独的控制对象, 成为控制系统的内环, 可以实现快速响应。姿态控制系统作为外环, 完成系统姿态精确定位。由于系统分成两个部分, 分别加以建模和控制, 大大减低了建模的阶次, 降低了工程中的设计难度, 使先进控制算法更加容易实现, 控制更为精确。

捷联姿态系统的硬件结构 (如下页图1所示) 。硬件系统主要包括惯性传感器部分、旋翼受力采集处理部分、DSP处理器部分及输出部分。惯性传感器部分包括正交配置的三个微陀螺仪和三个微加速度计。它们直接固联于运动载体上, 2.4G

摘要：针对一种基于DSP的旋翼主动控制捷联姿态系统硬件结构设计方案进行了介绍。该系统主要由ENC-03微机械陀螺仪、MMA7260QT加速度计、HMC1043数字罗盘及TMS320F2808 DSP组成。系统通过增加旋翼主动控制, 增强姿态控制的稳定性。

关键词：数字信号处理器,微机械惯性器件,捷联姿态系统

参考文献

[1]TI Instruments.TMS320F2808 Data Manual.Literature Number:SPRS230J, October 2003-Revised September, 2007.

微型控制器篇8

小微型企业在我国经济建设及和谐社会构建中都有着举足轻重的作用, 但其面临的问题也比较严峻, 例如技术设备落后、科技含量低、行业竞争无序以及筹资难等, 其最重要的问题就是其内部会计控制混乱, 极大阻碍了小微型企业的生存、扩张以及发展。当前我国小微型企业内部会计控制上主要存在以下问题:

(一) 内部会计控制意识薄弱

首先, 很多小微型企业在管理层组织上结构简单, 所有权和经营权都极度集中, 工作人员往往以领导者的指令为行动目标, 一旦领导者本身缺乏对内部会计控制的正确认识, 则会影响企业内部会计控制制度的构建以及执行。

(二) 小微型企业内部会计控制体系不够完善

随着企业间竞争的加剧, 很多小微型企业也认识到内部会计控制的重要性, 也构建了相关制度, 但是这些制度很多都缺乏整体的连贯性和科学性, 制度的积极作用难以充分发挥。很多企业在内部会计控制上比较侧重事后监督, 对事前以及事中缺乏有效控制。

(三) 企业内部机构管理权责设置不合理

为节省成本, 很多小微型企业在人员使用上很多都存在一人多岗的情况, 这样根据部门和岗位划分的岗位职责很多都难以明晰, 在实施过程中也存在很多困难。一些企业在会计机构设置上也存在众多问题, 很多企业的会计主管与会计、会计与出纳都由同一人担任, 这种层次不清以及岗位职责不明确的情况严重影响了内部会计控制的作用。

(四) 员工素质有待提升

很多小微型企业都处于创业期, 员工的专业素质以及思想素质和业务能力都相对落后, 企业所有者的经营管理水平也不高, 这些都难以适应企业不断发展的需要。人员素质的缺乏导致企业队伍整体素质参差不齐, 这些给内部会计控制制度的构建和实施都带来众多隐患。

二、我国小微型企业内部会计控制问题形成原因

(一) 缺乏适合小微型企业的内部会计控制模式

当前我国部分小微型企业也构建了一些与企业相关的内部会计控制制度, 但是在制度的制定中很多时候都是采取拿来主义, 对大公司的内控制度照搬照抄, 未完全切合企业自身状况。大企业无论在资金实力、企业规模、人员素质以及管理理念上都与小微型企业有众多区别, 照搬大企业内部会计控制制度极大降低了内部会计控制制度的适用性和可操作性, 内部会计控制度针对性不强。

(二) 小微型企业内部会计控制缺乏运行基础

我国小微型企业大多是有限责任公司制, 这种组织形式下的内部控制大多由董事会以及监事会来执行, 但由于很多企业均为家族企业, 董事会以及监事会很多时候都形同虚设, 很难正常发挥其监控作用。小微型企业的董事会没有常设机构, 公司的经营管理实施者与监管者在职能责任上重复, 权责不分, 内部会计控制制度也难以实施。

(三) 小微型企业管理风险意识不足

市场经济环境复杂多变, 小微型企业因其特点在经营中会遇到更多不确定因素, 面对的环境也更加复杂, 小微型企业的财务风险以及经营风险都相对更大, 这就需要企业在财务以及管理上投入更多的关注。但众多小微型企业家对管理的作用认识不足, 更缺乏足够的风险意识, 缺乏发现风险的能力, 一旦产生风险管理者没有科学有效的策略来进行化解。

(四) 企业缺乏科学有效的内部会计控制活动

我国内部会计控制活动众多, 包含内部牵制、稽核、定额管理、财务清查、成本核算以及财务审计等多个方面, 很多小微型企业满足于传统的经营和管理模式, 自我防范以及约束机制缺失, 在内部控制制度制定及实施上也是事后重于事前。小微型企业对资产的控制也大多只注重钱财物资等有形资产, 对员工素质以及无形资产则缺乏足够关注。内部会计控制制度的不健全不仅损害了企业利益, 造成企业资产浪费流失和经营混乱, 更给外部监督带来重重困难。

三、完善我国小微型企业内部会计控制策略研究

(一) 构建适合我国小微型企业特点的内部会计控制模式

我国小微型企业具有规模小经济实力弱等特点, 因此传统的会计管理模式就不利于在小微型企业推广, 构建适合我国小微型企业特点便于其经营、接受以及执行的内部会计控制模式势在必行。在内部会计控制模式构建中, 必须遵循效益最大化、权责明晰化以及适合性等原则, 以企业盈利为管理目标。会计内部控制实施中企业各部门人员以及岗位环节必须实现同步协调, 业务的进行在程序和手续上都要做到衔接紧密, 减少矛盾产生几率, 保证会计管理活动的连续有效性。

(二) 改善企业治理结构, 优化内部会计控制运行环境

内部会计控制制度的设计和运行受到企业组织结构、员工水平、权责分离以及财务预算和报告等因素影响, 简单总结为内部和外部环境因素两个方面。外部环境对企业内部会计控制的影响更趋向规范和约束, 是企业可控范围外的部分;内部环境是影响企业内部会计控制运行的根本原因。企业内部会计控制失控的原因很多都离不开环境问题, 要改善企业内部会计控制执行环境首先就要改善公司的治理结构。小微型企业在董事以及监事的设置上需要做到组织结构涉及合理, 尽量做到家族成员不兼任企业关键的管理岗位, 决策层、执行者、监督者以及审计者各人员实现分离, 为内部会计控制完善创造更良好环境。

(三) 提升企业管理意识, 强化风险防范管理

企业管理中的风险管理是企业管理的重要部分, 更应贯穿企业生产经营始终。企业应当构建与其特点相适应的风险评估系统, 在企业内部设置专门的审计和风险管理部分对企业的经营状况和风险进行识别、监测以及管理。风险评估主要指企业及时地识别和分析经营管理中的各类风险并确定应对策略。企业内部会计控制并不能完全避免所有经营风险的产生, 企业必须根据控制制度的要求, 运用各项技术对风险进行识别并列出风险类别及影响程度, 根据企业承受力制定相应策略。

(四) 完善企业内部会计控制活动

要做好企业内部会计控制, 在做好风险评估的同时更要健全内部会计控制各类具体活动, 根据其控制对象内部会计控制活动的完善可以从以下几个方面着手:第一, 资金货币控制活动, 这是企业内部会计控制的关键, 包含现金银行存款的收支以及产品的采购和款项支付, 此类活动的目的就是要保障企业资产的安全性和完整性, 提升资金使用效率和最终受益;第二, 企业销售以及款项回收的控制, 包含订单的接受、赊销的控制以及销售的发票开具和款项的回收等;第三, 成本费用的控制活动, 让企业生产经营中的各项费用支出按照既定标准进行, 对一些偏差及时纠正, 将成本费用控制在既定范围内;第四, 资金的筹措活动, 包含资金筹措的审批、协议的签订以及本息或股利的发放等。

参考文献

[1]熊红胜.浅谈企业的内部会计控制制度[J].湖北广播电视大学学报, 2010, (10) .

一种基于单片机的微型控制系统篇9

1 系统设计和工作原理

1.1 控制系统功能概述

该控制系统的控制对象为斯特林制冷机, 主要任务是利用单片机作为斯特林制冷机核心控制器控制无刷直流电动机的转动, 并进行相应的调速控制, 为制冷机获取制冷量。

斯特林制冷机由压缩机、膨胀机和直流无刷电机构成。它的工作过程主要是利用曲柄连杆机构, 通过无刷直流电动机带动压缩活塞和推移活塞进行往复运动, 从而实现逆向斯特林循环, 获得致冷量。

1.2 系统整体设计及工作原理

该控制系统采用新型51系列的单片机P89V51RD2为控制器, 通过软件对单片机I/0口进行操作, 输出定频调宽的脉冲, 作为功放电路L298的输入, 用以产生控制无刷直流电机的PWM驱动信号, 完成制冷机中无刷电机的实时控制。

探测器上设有温度传感器, 能实时的检测探测器的环境温度。该设计方案中采用I2C总线接口电路ADS1100与单片机通讯, 实现控制器实时、正确的读取探测器的工作温度。控制系统根据来自温度传感器的数据, 完成对无刷电机的调速控制, 确保探测器的环境温度满足工作需求。

2 硬件设计制冷机驱动电路设计

2.1 控制及驱动电路

本控制系统采用P89V51RD单片机作为核心控制芯片, 不仅可以直接运用PWM口, 方便的实现对无刷直流电机控制, 满足设计要求, 还可以使利用单片机丰富的接口单元, 外扩测温模块, 实时地获取探测器的环境温度, 以实现对制冷机的精确控制。

P89V51RD是一款80C51微控制器, 5V的工作电压, 操作频率为0~40MHz, 包含64KB Flash和1024字节的数据RAM。具有PWM和捕获/比较功能, 可方便的实现对电机的控制。

驱动电路主要功能是为控制电机提供驱动电流, 使无刷直流电动机获得足够的能量运转。

该驱动电路中选用全桥式驱动电路L298作为电机的驱动电路, 输出电机转动所需的驱动电流。

2.2 I2C总线接口电路模块

I2C总线接口电路主要功能是将探测器温度传感器对应的连续变化的电压值进行A/D转换, 并通过I2C总线接口与单片机进行通讯, 实时读取探测器环境温度的变化, 并利用软件做出比较、判断, 从而根据相应情况对制冷机进行调速控制, 以获得合适的制冷量, 达到控制探测器工作环境的效果。

I2C总线为同步串行数据传输总线, 用于单片机的外围扩展。在此总线系统中, 总线上只有一个单片机, ADS1100是带总线的外围器件, ADS1100的第3、4管脚分别接单片机的I/O口。由于总线上只有一个单片机成为主节点, 该单片机永远占据总线, 不会出现总线竞争, 所以这种情况下, 可以两根I/O口线来虚拟I2C总线接口。

3 无刷直流电动机的单片机控制

3.1 无刷直流电动机

无刷直流电动机是由电动机本体、转子位置传感器和电子开关线路三部份组成。直流电源通过开关电路向电动机电子绕组供电, 位置传感器随时检测到转子所处的位置, 并根据转子的位置信号来控制开关管的导通或截止, 从而控制哪些绕组通电, 哪些绕组断掉, 实现了电子换向。

3.2 无刷直流电机的单片机控制

根据制冷机控制系统的功能需求, 并结合上述无刷电机的控制原理, 该控制系统中单片机控制主要包括以下两项内容:

1) 换相控制;

2) 转速控制。

3.2.1 换相控制

为保证得到恒定的最大转矩, 就必须要不断地对无刷电机进行换相。电机线圈的位置信号是通过三个霍尔传感器得到的, 每个霍尔传感器都会产生180°脉宽的输出信号, 三个霍尔传感器的输出信号相差120°相位差。这样它们在每个机械转中共有6个上升或下降沿, 正好对应着6个换相时刻。

为使线圈正常运转, 还需要确定6个换相时候到来时应该给哪相绕组通电, 即应该换哪一相。通过单片机的I/O口P1.3~P1.5设置为捕捉口, 并检测该口的电平状态, 就可以知道哪一个霍尔传感器的什么沿触发中断, 确定此时该给哪相绕组通电。

正确检测到位置信号后, 根据位置传感器输出的位置信号, 用软件不断地取相应的控制字送P2口可实现对电机的换相控制。

3.2.2 转速控制

无刷电机控制的转速控制原理与普通直流电机一样, 是通过控制PWM来控制电枢的通电电流, 实现转速控制的。

该控制系统中通过相应的调节V1、V3、V5输入PWM的占空比, 控制通过相应的绕组电流, 从而调节制冷机的转速。

4 结束语

本控制系统以通用的单片机为核心控制器, 充分利用单片机串行总线接口功能, 外扩测温模块, 实时获取所需的环境温度值, 以实现对无刷电机的精确控制。经软、硬件调试, 本设计可以实现对探测器制冷机的控制, 探测器在该环境控制下, 数据输出正常。另外本设计以小型化、模块化为设计原则, 降低了产品成本, 具有很强的应用价值。

摘要：设计了一种基于P89V51RD2单片机的微型控制系统。系统通过I2C总线接口电路和单片机的串行总线接口功能, 实时读取探测器内部的环境温度信息, 并控制无刷电机的运转, 从而实现逆向斯特林循环, 获得精确的制冷量。

关键词：单片机,无刷直流电动机,制冷机

参考文献

[1]李钟明, 刘卫国.稀土永磁电机.北京:国防工业出版社, 1999.

[2]薛迎成, 潘俊民, 潘志扬.基于DSP永磁无刷直流电动机位置伺服系统.仪表技术与传感器, 2001.

基于太阳能的微型制冷控制系统研究篇10

关键词：太阳能,单片机,半导体制冷

1 课题研究背景及意义

1.1 课题设计背景和目的

低温储藏作为我国粮食储藏工作中一项带有方向性、重要性的技术措施, 是当前绿色储粮技术推广的首选方法[1]。

低温储粮技术中, 冷源的选择极其关键。当前的低温储粮主要有机械压缩式制冷和天然低温储粮。但前者电能消耗大, 运行成本高, 停机后粮仓内温度容易回升;后者利用天然低温资源如自然通风降温、深井水降温等进行储粮, 虽然费用低廉, 但可利用时间短, 达不到满意的制冷效果, 不能大量实施。二者均难以满足绿色储粮“高质量、高效益、低能耗、低污染”的发展要求[2]。因此, 低温粮仓新冷源的研究与应用必然具有广阔的前景。

我国太阳能资源比较丰富, 大部分地区日照充足, 能满足低温粮仓的制冷能量消耗。太阳能空调的最大优点在于, 冷负荷的需求与太阳能的供给能够保持一致性:当天气越热、太阳辐射越强的时候, 冷负荷的需求越大。采用太阳能微型制冷系统, 既可以达到粮仓低温效果, 又能减少运行成本, 而且符合国家提出的节能减排的要求[3]。

1.2 太阳能制冷的方式及意义

随着人们节能和环保意识的加深, 开发新能源和可再生能源已经成为许多发达国家和发展中国家21世纪能源发展战略的基本选择。太阳能就是一种可再生清洁能源, 长期以来一直受到科学家的关注和重视。在太阳能的利用中, 太阳能制冷空调是一个极具发展前景的领域, 也是当前制冷技术研究中的热点[4,5,6]。

电子制冷是由半导体制冷片 (TE) 制冷的。它由大量碲化铋PN结组成。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时, 在这个电路中接通直流电流后, 就能产生能量的转移, 电流由N型元件流向P型元件吸收热量, 成为冷端;由P型元件流向N型元件释放热量, 成为热端[7,8]。文中用到的太阳能制冷方法是电子制冷, 采用的是半导体制冷片, 制冷效果符合设计要求, 且成本低。

1.3 设计的框图及内容

笔者设计的制冷控制系统主要包括硬件设计和软件设计两部分。系统功能由硬件和软件两大部分协调完成, 硬件部分主要完成主电路、数据采集电路、驱动电路、温度显示电路等的设计。软件程序编写主要用来实现对驱动电路控制、温度的检测、温度显示等数据处理功能, 见图1。

2 硬件设计中主要器件选型

2.1 单片机

单片机就是在一块硅片上集成了微处理器、存储器和各种输入输出接口电路的微型计算机, 简称单片机。STC12C5A08S2单片机包含中央处理器 (CPU) 、程序存储器 (Flash) 、数据存储器 (SRAM) 、定时/计数器、UART串口、串口2、I/O接口、高速A/D转换、SPI接口、PCA、看门狗及片内R/C振荡器和外部晶体振荡电路等模块。STC12C5A08S2系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块, 可称得上是一个片上系统。图2为STC12C5A08S2单片机的封装图。

2.2 电子制冷片

2.2.1 电子制冷片简介

电子制冷片是制冷系统的核心, 其能力和特征决定了制冷系统的能力和特征。电子制冷片具有体积小、重量轻、高功率、低能耗、工作安静无振动、可变频和易于精确控制等特点, 是极为理想的移动或者便携的小型热管理系统的首选。

半导体制冷片 (TE) 也叫热电制冷片, 是一种热泵, 它的优点是没有滑动部件, 可用在一些空间受到限制、可靠性要求高、无制冷剂污染的场合。

半导体制冷片的工作运转是用直流电流, 它既可制冷又可加热, 通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热, 这个效果的产生是利用热电的原理。

2.2.2 制冷片的选择

制冷器的选择应考虑以下6点。

1) 被冷却物体所欲达到的温度。

2) 制冷元件的最大电流数值。

3) 热负载、被冷却物的发热量和从外部渗入的热量。

4) 选取何种散热方式 (自然对流的散热、强迫对流的散热或液冷等) 以及热端与周围介质的热交换系数。

5) 冷端同被冷却物体间取何种热交换方式 (紧密接触或液体循环等) 以及热交换系数。

6) 冷却速度与达到温度的时间。

半导体制冷粮仓的负荷计算公式为

式中:QB为粮仓的泄漏能量;QA为开门泄漏能量;QP为粮食散发热量;QM为其他热量。

文中将条件设定为密闭粮仓, 在湿度一定的情况下, 通过计算制冷量来选择半导体制冷片。粮仓热量主要来自外部, 选择粮仓面积为70 m2, 制冷高度为1 m, 可估算所需制冷量为2 324 W。

根据设计要求可选用的制冷片型号为THC1-12706, 所选制冷片对应型号的主要参数有工作电流为6 A, 工作电压为12 V, 温度范围为-55~80℃。根据粮仓大小, 共选择了10片制冷片。

2.2.3 制冷片的散热

散热管是焊接的矩形截面空心铝管或铜管, 空气在散热管中流动, 其外表面与半导体制冷片接触, 半导体制冷片的另一面与散热片接触, 散热片之间通过散热片螺栓组件连接, 保温隔板在散热片之间, 保温套管套装在散热管两边的管上, 用于散热管保温。制冷器风扇通过制冷器风扇螺栓组件固定在U型板上, 制冷器风扇的风吹到散热片上, 将散热片的热量吹到大气中, 防止半导体制冷片过热, U型板通过散热片螺栓组件连接散热片, U型板上的一组孔用于对外连接, 固定半导体制冷器。

2.3 太阳能光伏电池

太阳能电池通常由半导体硅材料制成。其作用是把太阳能直接转换为直流形式的电能, 是光伏阵列中光电转换的最小单元。由于单个太阳电池的功率极小, 因此一般不单独作为电源使用。实际应用中是将许多单个太阳电池经过串、并联组合并进行封装后构成太阳电池组件使用。光伏阵列就是由许多太阳电池组件经过相应的串、并联后构成。

第106页图3中的硅电池是基体材料为P型单晶硅, 厚度在0.4 mm以下。上表面层为N型层, 是受光层, 它和基体在交界面处形成一个PN结。在上表面上加有栅状金属电极, 可提高转换效率;另外, 在受光面上, 覆盖着一层减反射膜, 它是一层很薄的天蓝色氧化硅薄膜, 用以减少入射太阳光的反射, 使太阳电池对入射光的吸收率达到90%以上。太阳能电池的等效电路见图4。

针对低温储藏的粮仓, 选择太阳能电池主要考虑到制冷量和半导体制冷片的实际效率。制冷量将在硬件电路设计中讨论并进行计算, 根据实际综合情况来进行太阳能电池的选择。

2.4 温度传感器

DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1-Wire, 即单总线器件, 主要用它来组成一个测温系统, 具有线路简单的特点, 一根通信线, 可以连接很多这样的数字温度计, 十分方便 (见图5) 。在温度传感器的封装引脚图中, GND为地信号;DQ为数据输入/输出引脚, 开漏单总线接口引脚, 当被用在寄生电源下, 也可以向器件提供电源;VDD为可选择的VDD引脚, 当工作于寄生电源时, 此引脚必须接地。

3 系统总体硬件设计方案

单片机应用系统的硬件电路设计就是为单片机温控系统选择合适的、最优的系统配置, 即按照系统功能要求配置外围电路, 如按键、数码管、器件合适的接口电路等。

该系统的硬件电路主要包括模拟部分和数字部分, 系统功能由硬件和软件两大部分协调完成。硬件部分主要完成制冷片的驱动, 传感器信号的采集处理, 温度的显示等;软件部分主要对驱动电路的控制和采集的温度信号进行处理及数码管显示等。

在硬件设计中遇到的主要问题是如何将太阳能电池加到半导体制冷片上, 在这个问题上有4种方案。第一种方案是用一个升压电路连接蓄电池, 对蓄电池充电, 然后将蓄电池端电压加到半导体上, 驱动半导体进行工作, 但由于功率在前面损耗过多, 以至于半导体制冷片只是发热, 并不能达到预期的制冷效果。第二种方案是去掉升压电路和蓄电池部分, 直接用太阳能电池的端电压驱动制冷片工作, 但太阳能电池内阻相对于半导体制冷片来说太大, 能量损耗在了太阳能电池内阻上, 效果也不理想。第三种方案是加入恒流源电路, 控制半导体制冷片的电流, 但因直接和太阳能电池相连, 同样的原因, 再次被否定。第四种方案是利用现在电路中的IR2103对电路进行驱动, 这次完全避免了以上两个缺陷, 得到了符合设计要求的电路[9,10]。

4 系统软件设计

4.1 温度控制PID算法

系统中采用温度传感器DS18B20来检测环境温度, 当环境温度超过设定值时, 单片机经比较后, 采用PID算法进行温度控制。

PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。当采样周期相当短时, 可以用求和代替积分, 用差商代替微分, 即做如下近似变换

式中:k为采样序号, k=1, 2, …;T为采样周期。

显然在上述离散化过程中, 采样时间T必须足够短才能保证有足够的精度。为了书写方便, 将e (k T) 简化表示成e (k) 等, 即省去T, 得到离散的PID表达式为

式中:k为采样序号, k=1, 2, …;u (k) 为第k次采样时刻的计算机输出值;e (k) 为第k次采样时刻输入的偏差值;KI为积分系数, ;KD为微分系数, ;e (k-1) 为第 (k-1) 次采样时刻输入的偏差值。

该系统采用增量式PID控制算法, 是指数字控制器输出只是控制量的增量, 该算法编程简单, 数据可以递推使用, 占用存储空间少, 运算快。根据递推原理可得

联立式 (5) 和式 (6) 可得控制算法

一个应用系统要完成各项功能, 首先必须有较完善的硬件作保证, 同时还必须得到相应设计合理的软件的支持, 采用与STC51系列单片机相对应的51汇编语言和结构化程序设计方法进行软件编程。

温度子程序是针对检测的模拟信号转化为数字信号, 送入到单片机进行控制的。程序中应有延时程序来保证信号的稳定性, 锁存一定时间的温度进行显示。

4.2 温度采集显示程序

数码管动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起, 由位选线控制哪一位数码管有效。这样一来, 就没有必要每一位数码管配一个锁存器, 从而大大地简化了硬件电路。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选, 利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用, 使人感觉各位数码管同时都在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些, 所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的限流电阻。

4.3 系统主程序

单片机在编程时, 需要先确定完成的具体内容, 再根据内容写出程序流程图, 最后依据所写流程图进行编程。

此节要根据各个电路模块的功能写出总体流程图。基于太阳能微型制冷控制系统, 主要模块有单片机控制模块、电源供给模块、驱动模块、采样模块和显示模块。

根据上文, 主程序开始到调用温度子程序, 还有初始化及中断程序, 再到各个具体的子程序。

5 结论

该设计本着方便、实用性、易于扩展的指导思想, 采用STC12C5A08S2为中央处理器加上各种外围电路构成了整个单片机控制系统。在设计中运用温度传感器采集温度, 通过转换、处理与设定值进行比较, 得到控制信号用以控制粮仓的温度, 实现了粮仓温度显示和控制功能。

参考文献

[1]争鸣, 刘建政, 孙晓瑛, 等.太阳能光伏发电及其应用[M].北京:科学出版社, 2005.

[2]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京:高等教育出版社, 1996.

[3]谢自美.电子线路设计实验测试[M].武汉:华中理工大学出版社, 1992.

[4]李先允, 姜宁秋.电力电子技术[M]:北京:中国电力出版社, 2006.

[5]罗会龙, 王如竹.太阳能制冷低温储粮研究[J].上海交通大学学报, 2006, 40 (2) :47-48.