结构控制原理

结构控制原理（精选十篇）

结构控制原理 篇1

1 工业控制系统概述

自动化(Automation)，是指机器、设备或者装置在没有人这个执行者干预的情况下能够完全按照规定的软件程序或者指令自动地进行操作或者运行。自动化装置可以理解为无需人的参与便可以自行的工作，能够完成某些特定任务的机器。工业自动化智能控制系统是运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对整个工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理以及决策，从而达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全为目标的集成智能化系统。自动化技术发展是伴随着人类各个领域的科技发展而发展起来的。人们在几千年的生产过程中，为了多快好省地生产出自己需要的东西，发明了很多能够替代人来工作的自动装置。

直到上世纪四十年代末，美国数学家维纳与墨西哥生物学家罗森布卢特合作，提出了自动化的理论基础著作———控制论。标志着自动化技术的正式诞生。自动化技术从诞生到现在，已取得了长足进步，逐步走向成熟。自动化技术为生产力的发展起着巨大的作用，实现了人们摆脱繁重劳动和驾驭复杂系统的愿望。同时，自动化技术也在应用中得到不断发展和完善。人们在自动化技术应用中发展了各种理论以及设计了各种设备和自动化装置，并在各个领域大显身手，如飞机导航、交通运输、导弹控制、智能楼宇、现代化工厂中到处都有自动化技术的应用。

随着微电子技术、计算机技术、光电技术、信息技术以及现代控制方法与理论的发展，今天的自动化技术正以崭新的面貌在各个领域中发挥着重要作用，以现代自动控制理论为基础的现代工业化系统展现出其无限美好的发展前景。

2 工业控制系统发展现状

计算机及网络技术与控制系统的发展有着紧密的联系。最早在50年代中后期，计算机就已经被应用到控制系统中。60年代初，出现了由计算机完全替代模拟控制的控制系统，被称为直接数字控制(DirectDigitalControl,DDC)。70年代中期，随着微处理器的出现，计算机控制系统进入一个新的快速发展的时期，1975年世界上第一套以微处理为基础的分散式计算机控制系统问世，它以多台微处理器共同分散控制，并通过数据通信网络实现集中管理，被称为集散控制系统(DistributedControlSystem,DCS)。

进入80年代以后，人们利用微处理器和一些外围电路构成了数字式仪表以取代模拟仪表，这种DDC的控制方式提高了系统的控制精度和控制的灵活性，而且在多回路的巡回采样及控制中具有传统模拟仪表无法比拟的性能价格比。80年代中后期，随着工业系统的日益复杂，控制回路的进一步增多，单一的DDC控制系统已经不能满足现场的生产控制要求和生产工作的管理要求，同时中小型计算机和微机的性能价格比有了很大提高。于是，由中小型计算机和微机共同作用的分层控制系统得到大量应用。

进入90年代以后，由于计算机网络技术的迅猛发展，使得DCS系统得到进一步发展，提高了系统的可靠性和可维护性，在今天的工业控制领域DCS仍然占据着主导地位，但是DCS不具备开放性，布线复杂，费用较高，不同厂家产品的集成存在很大困难。从八十年代后期开始，由于大规模集成电路的发展，许多传感器、执行机构、驱动装置等现场设备智能化，人们便开始寻求用一根通信电缆将具有统一的通信协议通信接口的现场设备连接起来，在设备层传递的不再是I/O(4～20mA/24VDC)信号，而是数字信号，这就是现场总线。由于它解决了网络控制系统的自身可靠性和开放性问题，现场总线技术逐渐成为了计算机控制系统的发展趋势。从那时起，一些发达的工业国家和跨国工业公司都纷纷推出自己的现场总线标准和相关产品，形成了群雄逐鹿之势。

3 工业控制系统理论

一个简单的智能工业控制系统原理结构如图1所示。

自动控制是基于反馈的技术。反馈理论的要素包括3个部分：测量、比较和执行。测量关心的变量与期望值相比较，用两者之间的偏差来纠正调节系统的响应。因此，自动化技术的核心思想是反馈，通过反馈建立起输入(原因)和输出(结果)之间的联系。使控制器可以根据输入与输出的实际情况来决定控制策略，以便达到预定的系统功能。系统构成前向通道和反馈通道两个通道，前向通道是任务执行的功能主体。

控制器-系统的大脑：自动控制系统中控制器在整个系统中起着重要的作用，扮演着系统管理和组织核心的角色。系统性能的优劣很大程度上取决于控制器的好坏。执行器-系统的手脚：执行器在自动控制系统中的作用就是相当于人的四肢，它接受调节器的控制信号，改变操纵变量，使生产过程按预定要求正常运行。在生产现场，执行器直接控制工艺介质，若选型或使用不当，往往会给生产过程的自动控制带来困难。因此执行器的选择、使用和安装调试是个重要的环节。传感器-系统的耳目：传感器被用来测量各种物理量，种类有温度传感器、流量传感器、压力传感器等。传感器要满足可靠性的要求，从传感器的输出信号中得到被测量的原始信息，如果传感器不稳定，那么对同样的输入信号，其输出信号就不一样，则传感器会给出错误的输出信号，也就失去了传感器应有的作用。

4 智能工业控制系统结构

PID控制—比例、积分、微分，PID控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器，但是工业控制领域发展到现在，智能化工业控制系统的出现已经打破了传统的PID工业控制模式，智能化工业控制领域主要包括以下几个技术：最优控制技术、自适应控制技术、预测控制技术、自学习控制技术，模糊控制技术、专家系统技术、神经网络技术等。

现代智能化工业控制系统是在现代工业企业大型化、连续化、高速化、快节奏生产的必然产物。具体包括以下4层：基础自动化L1(控制层)：现场设备控制系统;过程自动化L2(运行层)：生产过程监控系统;工厂自动化L3(管理层)：MES制造执行系统;企业自动化L4(经营层)：ERP企业资源规划等。智能工业自动化最新技术：工业计算机网络控制系统现代的智能工业控制系统主要由以下几个部分组成。

常用器件：组成智能工业自动化控制系统的最基本的单元器件主要包括：各类电器：主令器、断路器、接触器、继电器、驱动器等;各类仪表：传感器、热工仪表、专用仪表等;各类计算机：可编程序控制器、工业计算机等。控制器则主要包括：通用控制器—可编程控制器PLC,PLC是将逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，以指令的形式存储于可编程的存储器中，并经过数字式或模拟式的输入输出部件，对生产设备和过程进行控制的数字运算操作电子装置，PLC是基于计算机技术和自动控制理论发展而来的，它既不同于普通的计算机，又不同于一般的计算机控制系统，作为一种特殊形式的计算机控制装置，它在系统结构，硬件组成，软件结构以及I/O通道，用户界面诸多方面都有其特殊性;专用控制器—温度调节器、速度调节器等。执行器主要包括：电动调节装置、伺服阀、电磁阀，电磁阀是用电磁控制的工业设备，用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀不但能够应用在气动系统中，在油压的系统、水压的系统中也能够得到相同或者类似的应用、步进电机—作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中;检测仪表：检测仪器主要包括压力仪表、温度仪表、电压电流检测仪表、各类传感器、各种特殊仪表;网络设备：网络设备主要包括交换器、集线器HUB、工业以太网交换机。

5 结语

现代智能工业自动化系统技术的应用，创建了一流的现代化企业，并为生产一流的优质产品提供了有力的保证，是促进产品市场开拓、推动企业持续创新发展的有效途径。自动化控制技术方兴未艾，不少新的技术有待继续开拓应用。这里主要分析了智能控制系统的发展现状以及原理和系统组成结构，通过本课题的研究，希望能够给致力于工业控制领域研究的技术人员提供理论知识，同时为智能工业控制领域的发展提供有力的帮助。

摘要：随着计算机以及控制技术的发展,传统的工业控制技术已经逐渐地被智能控制技术所替代,智能化工业控制系统的发展为工业领域的发展提供了最强的技术保证,是推动企业持续创新发展的有效途径。详细介绍了工业控制系统的原理以及结构组成。

关键词：工业控制,PLC,控制器

参考文献

[1]虞坤源.PLC控制技术在横排头闸门控制中的应用[J].安徽水利水电职业技术学院学报.2009(2):72-74.

[2]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京航空航天大学出版社,2003.

[3]高峰,王明哲.PLC控制系统的Petri网模型研究.工业仪表与自动化装置,2004(06).

[4]殷洪义.可编程控制器选择设计和维护[M].北京:机械工业出版社,2003.

结构设计原理 小结 篇2

4.化学过程中体积随时间推移而减小收缩：在混凝土凝结和硬化的物理的现象

5.部分超过某一特定状态而不能满足极限状态：当整个结构或结构的一设计规定的某一功能要求时，则此特定状态成为该功能的极限状态。6.构构件达到最大承载能力，承载力极限状态：对应于结构或结或不适于继续承载的变形或变位的状态。个结构或结构的一部分作为刚体失①整去平衡如滑动倾覆②结构构件或连接处因超过材料强度而破坏劳破坏）（包括疲继续承载③结构转变成机动体系④或因过度的塑性变形而不能结构或结构构件丧失稳定如柱的屈压失稳7.结构构件达到正常使用或耐久性能正常使用极限状态：对应于结构或的某项限值的状态。或外观的变形②影响正常使用或耐①影响正常使用久性的局部损坏③影响正常使用的振动④影响正常使用的其他特定状态

8.定的条件下，完成预定功能的概率可靠度：结构在规定时间内，在规9.全等级②砼构件破坏类型可靠度指标与什么有关：①结构安

一、1.来协助混凝土承担压力的截面双筋截面 名词解释：在截面受压区配置钢筋

2.My=Mu界限破坏/平衡破坏：当ρ增大到使 混凝土压碎几乎同时发生。时，受拉钢筋屈服与受压区3.界限破坏 梁的受拉区钢筋达到屈服应变/平衡破坏：当钢筋混凝土

εy缘也同时达到其极限压应变而开始屈服时，受压区混凝土边而破坏

εcu1.四章相对界限受压区高度 ξb： 1.力剪跨比：-名词解释 受弯构件斜截面破坏形态和抗剪能σ与剪应力剪跨比τ的相对比值，m反映了梁内正应是影响力的主要因素，2.配箍率： 六七章1.考虑纵向挠曲影响偏心距增大系数η：-名词

向力偏心距增大系数（二阶效应）偏心受压构件的轴2.构件计算中，稳定系数φ：附加效应使构件承载力降低的计算考虑构建长细比增大的钢筋混凝土轴心受压系数成为轴心受压构件的稳定系数。九章1.-名词

境、耐久性：指混凝土结构在自然环下，使用环境及材料内部因素的作用需要花费大量资金加固处理而保持

在设计要求的目标使用期内，不

安全、使用功能和外观要求的能力二篇1.-名词 凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，预应力混凝土：

是事先人为地在混且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土2.混凝土的方法先张法：先张拉钢筋，后浇筑构件

3.混凝土结硬后，后张法：先先浇筑构件混凝土，待锚固的方法

再张拉预应力钢筋并4.随着张拉、预应力损失：预应力钢筋的预应力低的现象 锚固过程和时间推移而降

一章1.-简答题的材料，钢筋和混凝土两种力学性能不同作的理由？？？？能结合在一起有效的共同工答：1：混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，个整体，使两者能可靠的结合成一同变形，完成其结构功能在荷载作用下能够很好的共

2也较为接近，钢筋（：钢筋和混凝土的温度线膨胀系数度，混凝土（1.0*10-5~1.2*10-51.2*10-5）/）摄氏，因此，温度应力而破坏两者之间的粘结，当温度变化时，不致产生较大的3保护钢筋免遭锈蚀的作用，：包围在钢筋外面的混凝土，起着 筋和混凝土的共同作用保证了钢

三章1.-简答题

筋，其作用是什么？钢筋混凝土梁和板内配置哪些钢在板的受拉区的主钢筋答：主钢筋：沿板的跨度方向布置

分布钢筋： 钢筋垂直于板受力钢筋的分布时也起着固定受力钢筋位置、作用：使主钢筋受力更均匀同凝土收缩和温度应力的作用。分担混 纵向受拉钢筋弯起钢筋： 斜钢筋：： 梁内箍筋

且在构造上起着固定纵向钢筋位置：作用：帮助混凝土抗剪而的作用并与纵向钢筋、架立钢筋等组成骨架，架立钢筋 设置的纵向钢筋：为构成钢筋骨架用而附加 抗裂钢筋后，可以减小混凝土裂缝宽度：在梁侧面发生混凝土裂缝2.<=x<=在双筋截面中，为什么要求2a’s 筋答：A’s2aξb h0 ?达到抗压强度设计值’s <=x因为为了保证受压钢f’sd梁情况x<=ξb h0为了防止出现超筋3些基本假定？.受弯构件正截面承载力计算有哪

抗拉强度答：平截面假定材料应力应变的应力不考虑混凝土的 4.为哪几个阶段？每个阶段的特点适筋梁正截面破坏受力全过程分答：Ⅰ弹性工作阶段Ⅱ塑性变形阶段 Ⅲ破坏阶段Ⅰ阶段

有裂缝：梁混凝土全截面工作，梁没

Ⅱ阶段上，力随荷载的增加而增加，拉区混凝土退出工作，：出现裂缝，再有裂缝的界面

钢筋拉应Ⅲ阶段筋的拉应力一般仍维持在屈服强度：钢筋的拉应变增加很快但钢不变，裂缝急剧开展，中和轴继续上升，不断增大混凝土受压区不断缩小，压应力5.答：如何判断

度中和轴在受压翼板内，T形的种类

受压区高果中和轴在梁肋部，受压区高度x<=h’f则为第一类T形截面，如x>h6.’f则为第二类T形截面答：混凝土结构的优缺点 优点：混凝土可模型较好，结构造型灵活，形状的构件，可以根据需要浇筑成各种好，缺点：自重较大，抗裂性较差，结构整体性、耐久性较四章修补困难1.-简答 么情况下发生？斜截面破坏形态有几类？各在什

答：

大（斜拉破坏，m>3）

往往发生于剪跨比较减压破坏，剪跨比为下易发生1<=m<=3情况斜压破坏，剪跨比较小（m<1）2.素有哪些？影响斜截面受剪承载力的主要因答：剪跨比m，混凝土抗压强度fcu，纵向钢筋配筋率配箍率和箍筋强度

3.上、下限，实质是什么斜截面抗剪承载力为什么要规定载力公式的使用条件？）?（即抗剪承答：时，当梁的截面尺寸较小而剪力过大 就可能在梁的肋部产生过大的主压应力，板压坏）使梁发生斜压破坏（或梁肋小尺寸。所以要设置上限值即截面最

钢筋混凝土梁出现斜裂缝后，处原来由混凝土承受的拉力全部传斜裂缝给箍筋承担，使箍筋的拉应力突然增大，应力很快达到其屈服强度，为了不至于斜裂缝一出现，地抑制斜裂缝发展，甚至箍筋被拉断不能有效箍筋而导致发生斜拉破坏就要设置下限值4.弯矩包络图？两者之间的关系如什么叫材料抵抗弯矩图？什么叫何？答：材料抵抗弯矩图

：是沿梁长各正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图，面所具有的抗弯承载力即表示各正截 弯矩包络图矩组合设计值：是沿梁长度各截面上弯标表示该截面上作用的最大设计弯Md的分布图，其纵坐矩关系

图，保证了梁段内任一截面不会发生：抵抗弯矩图外包了弯矩包络正截面破坏饿斜截面抗弯破坏，梁的抵抗弯矩图应覆盖计算弯矩包采用络图的原则可以解决纵向钢筋在弯

起钢筋弯起点是否可以弯起的问题。六七章-简答 1.轴心受压构件设计时，纵向受力钢筋和箍筋的作用分别是什么？ 答：纵向受力钢筋：①协助混凝土承担压力，可减小构件截面尺寸②承受可能存在的不大的弯矩 ③ 防止构件的突然脆性破坏，箍筋：防止纵向钢筋局部压屈，并与纵向钢筋形成钢筋骨架，便于施工 2.进行螺旋筋柱正截面受压承载力计算时，有哪些限制条件？为什么要做出这些限制条件？ 答：满足0.9(fcd A cor+kfsdAs0+f’sdA’s)<=1.35υ(fcdA+f’cdA’s)否则保护层会过早剥落P1353.写出桥梁工程中，矩形截面大、小偏心受压构件承载力的计算公式 P146~147 二篇-简答 1.公路桥规规定的先（后）张预应力混凝土梁中预应力损失为几项？ 答：先张：钢筋与台座间的温差引起的应力损失 后张：预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失

循环结构中循环原理的剖析 篇3

关键词:循环过程 死循环

在我们处理问题的过程中,常常会遇到这样一些情况:对于某类问题,处理的方法和步骤完全一样,只是要求重复执行多次,并且每次使用的数据按照一定的规律在变化,这就是一个循环过程。

循环结构的流程图如下:

循环结构流程图所表示的含义是:当满足条件时,不断执行A框。一旦条件不满足时,就不再执行A框,结束本基本结构,而执行它下面的结构。

不论是循环次数已知的情况,还是循环次数未知的情况,都存在一个循环变量来控制循环次数,而由这个循环变量的变化来改变循环条件,使得程序能正常退出循环。用循环语句编程时,最忌讳的是程序陷入死循环而不能正常结束。

死循环是在循环过程中,循环变量的值不会发生变化,此时的循环永不停止的一种情况。导致死循环的原因有很多,最根本的是循环变量没有发生变化或重复在一定范围内变化而使得程序不能达到循环结束的条件,而不一定非得是循环变量为零。如在BASIC语言程序中的如下程序段即是这样(BASIC语言程序是按行号顺序执行的)。

10 for i=1 to 5 step 0.5

20 i=int(i+0.5)*0.5)

30 print i

40 next i

在使用循环编程的过程中,我们也常忌讳通过条件语句从循环体外转向循环体外,因为正常的规则是:可以从循环体内通过条件语句转向循环体外。但在研究这些问题时,我们不能只注重形式,应该去剖析它的原理。如在BASIC语言中有如下程序段:

10 for i=1 to 10

20 if i<8 then 50

30 print i

40 next i

50 print i*2

60 goto 40

这段程序依然能够正常运行,原因是:虽然形式上看似乎是从循环体外转向循环体内,但从原理上分析可知当循环变量的值小于8时,输出其值的2倍,相反则输出其本身。在该程序段中每一次循环变量的值发生改变,相应的都能找到对应的输出语句,并及时返回到循环终端语句,没有违反循环语句的使用规则,所以能正常运行。

不论是在BASIC语言中,还是在其他编程语言中,编程原理都是一样的。在程序设计语言中,循环结构是一个重要组成部分,尤其在这一块,很多题型,大量练习都分布在这儿。在指导学生编程的过程中,除了引导学生对不同的题型运用不同的方法进行分析外,重点让学生掌握循环结构中循环语句的格式及其使用原理,这样才能使学生以不变应万变,融会贯通,从而提高学生的程序设计方面的应用和创新能力。

参考文献:《BASIC语言程序设计》.电子工业出版社出版

结构控制原理 篇4

1 汽包内部结构及部件

汽包筒身直段长26216mm, 用钢板卷制而成, 内径为Φ1743mm, 壁厚210mm (最小壁厚为203mm) , 两端采用球形封头, 包括封头汽包筒总长28286mm, 筒身和封头的材料均采用 (见图1) 。汽包筒身上部焊有29根Φ159的饱和蒸汽引出管座和87根φ159汽水引入管座, 并设有辅助蒸汽管座和放气管座。筒身底部焊有6根大直径下降管座和3根给水管座。封头上布置有人孔门, 安全阀管座6只, 左右各3只, 4对水位监视用管座, 用于接2只就地双色云母水位计和2只水位平衡容器。封头还设有一只连续排污管座、炉水取样管座和试验管座。

汽包内设有环形内夹套, 使汽包筒上下壁温均匀, 加快了启、停速度。汽包内装有110只直径为Φ254的涡流式分离器和148只波形板干燥器, 还设有连续排污管、给水分配管及炉水取样装置。

汽水分离装置的工作原理:利用汽水密度差进行重力分离;利用汽流改变方向时的惯性力进行惯性分离;利用汽流旋转运动时的离心力进行汽水离心分离和利用使水黏附在金属壁面上形成水膜往下流形成的吸附分离。

1.1 蜗轮分离器

汽水混合物自筒体底部轴向进入, 通过旋转叶片时混合物发生强烈旋转从而使汽水分离。水沿筒壁转到顶盖被阻挡后, 从内筒与外筒之间的环缝中流入水空间。蒸汽则由筒体中心部分上升经波形顶帽进入汽包蒸汽空间。这种分离器分离效果高, 分离出来的水滴不会被蒸汽带走, 但阻力大, 多用于多次强制循环汽包锅炉。

1.2 波形板分离器

波形板分离器又称百页窗, 是一种用薄钢板密集组成的细分离设备, 布置在汽包顶部。它能够聚集和除去蒸汽中带有的微细水滴。汽水混合物经过粗分离设备进行分离后, 较大的水滴已被分离出去, 对于细小的水滴因其重量轻, 很难用重力、离心力等方法将其从蒸汽中分离出来, 而利用粘附力进行分离则效果很好, 波形板分离器就是根据这一原理工作的。在波形板分离器的波形板上附着一层水膜, 带有细小水滴的蒸汽流过波形板时, 细小水滴就会被水膜粘住, 沿板壁向下流动, 最后流入汽包水容积, , 使汽、水得到进一步分离。

1.3 均汽孔板

均汽孔板也叫顶部多孔板, 它的作用是利用孔板的节流作用, 使蒸汽沿汽包的长度和宽度均匀引出。在与波形板分离器配合使用时, 还可使波形板前蒸汽负荷均匀, 避免局部蒸汽流速过高。另外它还能阻挡住一些小水滴, 起到一定的细分离作用。

汽包的正常水位在其中心线以下220mm, 运行时通过所设的不同类型的水位计及给水调节器进行控制、保护和调节。水位控制保护限定值如下:

正常水位范围±50mm

高水位报警+120mm

低水位报警-170mm

高水位跳闸:负荷>60%, +270mm负荷<60%, +350mm

低水位跳闸:负荷>60%, -300mm负荷<60%, -380mm

汽包内部分离装置特性: (见表1) 。

2 汽包工作原理

来自水冷壁上集箱的汽水混合物经过汽包上部引入管进入汽包内部, 沿着汽包内壁与弧形衬板形成的狭窄的环形通道流下, 使汽水混合物以适当的流速均匀地传热给汽包内壁, 从而使整个汽包表面保持温度均匀。这样克服了自然循环汽包炉在启停时汽包上下壁温差过大的困难, 可以较快地启动。从环形通道下侧出来的汽水混合物, 分别进入汽包两侧的涡流式分离器。涡流式分离器为同心圆筒的结构, 内部装有固定螺旋形叶片使汽水混合物产生旋转运动, 靠离心力作用将水滴抛向内套筒的内壁, 并依靠汽水混合物的冲力把水滴推向上部。在筒上部装有环形导向圈, 把水挡住, 并引向内、外套筒之间的环形通道返回汽包水空间, 而蒸汽则在内套筒中间向上流动, 这是汽水混合物的第一次分离。

被分离出来的蒸汽仍带有少量的水, 从内筒中部进入波形板分离器。它是两排对称排列的密集波形板, 装置在蜗轮式分离器上部。带有部分水滴的蒸汽在波形板间隙缝中流动, 由于多次改变流动方向, 依靠惯性力将水滴再次分离出来, 而附在板面上。附在板面上水的速度比蒸汽速度低, 能在板面上形成水膜, 使水不被蒸汽带走。蒸汽从水平方向引出, 水沿波形板流到下方的水空间, 这样有效防止了水滴与蒸汽相碰而引起二次飞扬。这称为二次分离。

在第二次分离结束后, 蒸汽以比较低的速度继续向上流动, 通过安装在汽包上部沿着汽包长度方向布置的数排百页窗式分离器。当蒸汽以相当低的速度穿过百页窗弯板间的曲折通道时, 蒸汽中携带的残余水分会沉积在波形板上, 并沿着波形板流向中间的疏水管道, 通过此管道返回到汽包水空间, 这是第三次分离。

蒸汽经过三次分离后, 达到了蒸汽质量标准, 再由汽包顶部饱和蒸汽管引往顶棚过热器。

3 控制循环汽包的特点

3.1 由于沿整个汽包的长度方向设置了环形通道, 使汽包内壁的温度保持与汽水混合物的温度大致相同, 以保证在启动时汽包的壁温均匀, 避免了自然循环汽包锅炉上下壁温差大的问题。所以其启动温升速度几乎比自然循环汽包锅炉快一倍。

3.2 在控制循环汽包锅炉中也有类似自然循环汽包锅炉的“最低水位”, 但是这个“最低水位”已不象在自然循环汽包锅炉中那样重要。在自然循环汽包锅炉中, 汽包水位降到最低水位以下时, 会发生破坏水循环的危险, 而在控制循环汽包锅炉中, 由于水循环的运动压头主要靠炉水循环泵提供, 即使汽包水位降到最低水位以下, 仍能保证受热面的供水冷却。

计算机的原理结构 篇5

1.冯诺依曼结构

虽然电子计算机经过了四代的发展变化，但最基本的结构并没有大的突破，第一台电子计算机的结构即冯诺依曼结构仍然是一种基本结构，如图1.1所示，按照该结构，计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。

1)运算器

运算器是计算机中直接完成各种运算(包括算术运算和逻辑运算)的部件。为了简化电路，运算器所能实现的运算都是最简单、最基本的。对于算术运算，一般包括加、减、乘、除、加1、减l等，复杂的运算通过反复地进行简单运算来实现。对于逻辑运算，一般包括与(AND)、或(0R)、非(NOT)等。

2)存储器

存储器是用来保存和记录原始数据、程序和运算结果的部件，并能随时提供所存的信息。这里有几个重要名称需引入。

指令：可将计算机看成是一台信息处理机。显然，处理只能一步一步地进行，一次进行一项基本操作。所谓指令，就是人给机器下达的完成一项基本操作的命令。由于机器只能识别0和1，所以指令必须用0和1来编码。尽管汇编语言中采用助记符表示指令，但最终需用汇编程序将其翻译成二进制代码，才能被机器识别和执行。

程序：完成一项任务需要将其分解成一系列能由指令实现的基本操作，因而需要一系列指令。将完成一项任务所需的并且按照一定顺序排列起来的一系列指令称为程序。

存储单元：为了操作方便，需将存储器分成许许多多的小单元，称之为存储单元。现代计算机中，一个存储单元存储一个8位二进制信息。一个8位二进制信息称为一个字节(Byte，简记为B)，因此一个存储单元可存一个字节信息。

存储容量：存储器所含存储单元的总数称为存储容量。由于一个存储单元可存一个字节信息，因此用所能存放的字节总数来衡量存储器的存储容量。目前常用的存储容量单位有KB(KiloByte)、MB(MegaByte)、GB(GigaByte)和TB(TeraByte)：

1KB=l024Byte(=210Byte).

1MB=1024KB=l0241024Byte(=220Byte).

1GB=1024MB=1024(10241024)Byte(=230Byte).

1TB=1024GB=1024(1024l0241024)Byte(=240Byte).

KB一般按英文字母念，而MB、GB和TB通常分别念兆B、吉B和太B，

需要说明的是：

在国际单位制中，M、G和T分别表示兆(106)、千兆(109)和兆兆(1012)。所以，表示存储容量的MB、GB和TB和国际单位制是不一样的。然而，一些硬盘制造商在标明硬盘容量时用的却是国际单位制。

地址码：即存储单元的编号，亦需用O、1来编码。n位二进制数共有2n种不同组合，每一种组合可作为一个存储单元的地址码，因此可编出2n个不同的地址码。

内存和外存：按照和运算器、控制器的关系分，存储器可分成内存储器(简称内存)和外存储器(简称外存)。前者和运算器、控制器直接打交道，故要求速度快，但制造成本高，因而容量不可能太大;后者不和运算器、控制器直接打交道，故速度可慢些，相应地成本较低，因而容量可以很大。外存一般用来存放暂时不用的程序和数据，需要时，将其成批地调到内存。内存又称为主存，外存又称为辅存。

3)输入设备

输入设备是用来往计算机中输送程序、数据的装置。目前微机中常用的输入设备有键盘、鼠标、图形输入设备(如扫描仪)等。

4)输出设备

输出设备是将计算结果输送出来的装置。多数情况是以人所能接受的形式表示出来。

目前微机中常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。

5)控制器

控制器是发出控制命令、控制机器各部件自动地、协调地工作的装置。控制器之所以能指挥机器各部件工作，是因为采用了程序存储原理。所谓程序存储原理，是指：事先通过输入设备将运算程序和原始数据输入到存储器中保存起来;启动程序执行后，控制器将程序中的指令从存储器中逐条取出，分析后发出相应的控制命令，机器各部件执行这些控制命令，便完成该指令所规定的操作;所有的指令都取出、分析、执行完毕，程序所规定的任务也就完成了。机器在执行程序期间，不需要人的干预。

2.以存储器为中心的结构

结构控制原理 篇6

关键词：机械制造,湿式离合器,结构性能,故障分析,机械压力机

1 引言

近年来,随着高速冲压生产线的快速发展和普及运用,液压驱动组合式离合器/制动器———湿式离合器(图1)得到了广泛运用。相比于干式分体式离合/制动器,湿式离合器具有显著的特点:一体化的设计占用空间小、惯量低、结合/松脱速度快,压力机滑块启动和停止平稳无冲击,且在很大程度上无需维修;离合制动采用多盘结构,即使在很高的热负载情况下,也能传递大扭矩,离合和制动可靠性高;由于是杯型封闭外壳,所以周围环境不会受到油雾和摩擦盘粉尘的影响;即使没有采用其他隔音措施,离合器/制动器结合和松脱时产生的噪声也很小(≤85dB)。为此,在大型压力机领域得到广泛应用。目前,在奇瑞公司的三条大型压力机生产线(图2)和一台多工位压机上都使用了湿式离合器这一先进技术,突显了国内冲压行业领域的先进水平。

2 结构组成及控制原理

2.1 离合器/制动器本体

主要由离合器外壳、制动器外壳、活塞、摩擦盘、弹簧组成,制动器底座与压机本体采用圆柱销定位(图3)。在制动器底座中有两个骨架密封(图4),安装位置均为金属环一侧向外。此两密封圈形成双向密封,有效防止飞轮和离合器窜油,两密封圈中间缝隙处有泄油孔,一旦有油进入,使其不至于形成高压空间。

离合器/制动器本体动作过程描述(图5):制动器的制动:弹簧1作用于缸体活塞2,这样,制动器摩擦盘之间就会产生摩擦结合,制动器开始制动。离合器的结合:压力油3作用于活塞,这样,制动器摩擦盘4松脱,离合器摩擦盘5之间产生摩擦结合。

2.2 旋转接头

通过旋转接头(图6)系统提供的冷却油和压力油能够顺利进入主轴,然后进入离合制动器本体里。接头上有操作油口、冷却油口、渗漏油口及相应的测量口。连接阀组出油口的管线、冷却油管路及渗漏管路必须使用柔性软管,阀组出油口到旋转接头的压力管路长度应小于1000mm。连接渗油口的端口应在垂直方向的最低处,应保证渗漏油在无压力状态下回油,在渗漏管路上任何压力上升都有可能造成旋转接头密封的损坏。

2.3 连续控制

连续控制阀组(图7)能在很短的时间内实现软离合且制动时不受油温变化影响,同时在很短的时间能实现软制动效果。其主要由压力安全阀(双阀)、定量调节装置、离合器的软离合、制动器的软制动及硬制动四个功能块组成,主要实现三种连续控制方式:(1)软离合:控制离合器结合时扭矩的形成,然后达到加速扭矩,初始压力的形成及初始压力切换到系统压力的过程十分平稳,不会产生压力峰值,避免了离合时的冲击,有效降低了噪声。(2)软制动:控制制动器制动时扭矩的形成,然后达到制动扭矩,制动器平衡力形成十分平稳,不会出现突然的压力降。(3)硬制动(紧急制动):满制动扭矩直接产生制动。当发生紧急情况,所有的电磁阀失电,离合器快速脱离,油从离合制动器本体流到定量调节装置,同时安全阀的进口与回油口相连,这样可迅速排空液压油使制动器起作用。

2.4 液压系统泵站

提供系统冷却油和驱动压力油,冷却液压油主要采用水冷方式,配备过滤装置,精度可达10μm,设置液位报警、驱动压力报警、温度报警等功能。

3 故障案例分析处理

3.1 故障现象描述

现象一:奇瑞公司51线进行第1个件生产时,第2台至第5台10000kN压力机自动停止在210°左右,压力机行程操作提示中没有任何报警信息;整线进行第2个件或后续生产时,无此现象。

现象二:在整线换模后,进行在线模具的首件生产时,第2台至第5台压力机也出现自动停止在210°左右,也未故障报警。

3.2 故障点查找

为解决此故障,提高生产线效率,减少故障停机时间,对第2台压机离合器动作压力进行监控,监控所得曲线见图9。

从图9中的曲线可看出,离合器在进行软离合动作后,压力一直处于上升阶段,而根据正常的动作曲线(图10),系统压力应保持在设定的系统压力值。图9系统压力值为65bar(正常系统压力设定值是70bar),此时系统压力达不到正常值,离合器双阀压力继电器处于断开状态,如果在滑块运行至下死点前,离合器系统压力仍然未达到系统压力设定值,压力机程序报“湿式离合器系统压力不正常”,压力机运行条件不满足,压力机停止。

3.3 原因分析

由图9和图10曲线图可知,导致整线在生产首件时压力机停止运行的根本原因是压力机离合器系统压力在工作时未达到正常设定的工作压力。

在监控中同时发现阀组蓄能器的压力表值在55bar~75bar之间波动,蓄能器换向阀时通时断(换向阀得电时,蓄能器工作,断电时蓄能器不工作)。进一步进行硬接线查看知:此蓄能器换向阀接触器接线与紧急停止线串联,即有急停信号,蓄能器接触器断开,蓄能器不工作,导致系统压力达不到设定值。

3.4 解决方案

改变蓄能器阀接触器的接线,去掉紧急停止线路中原有蓄能器阀接线,重新给接触器电源线(图11、图12),程序中已将蓄能器阀通断与湿式离合器泵站运行保持一致,即泵站运行时,蓄能器阀得电,蓄能器工作,保持系统压力。

在压机程序中(图13),将湿式离合器的蓄能器接触器条件增加到润滑电机运行启动条件中,润滑电机开启后即输出,湿式离合器蓄能器接触器K147吸合,致使蓄能器电磁阀得电,蓄能器处于提供压力及保压阶段。

另外,蓄能器电磁换向阀供电不能低于额定电压的10%,否则也将导致离合器系统压力达不到系统压力。

3.5 分析总结

在图14中,当机械手进入压机模腔时,此时自动化将给压机急停信号(I200.1点注释为release for press),表示自动化未准备好,压机不能运转,从而导致压机的蓄能器电磁阀处于断电状态,蓄能器内压力与回油管直接相连,致使蓄能器内的压力在逐渐减小。当机械手离开后,蓄能器电磁阀得电,系统开始给蓄能器补压,当补压所需时间超过压机到达下死点前时,程序报警,压机停止。

本方法彻底解决了蓄能器电磁阀的通/断问题,不管是系统正常工作时还是停止时都保证蓄能器电磁阀得电,使系统压力能够保持。

4 结束语

本文结合实际案例,分析研究湿式离合器系统结构及控制原理,结合监控湿式离合器动作曲线,详细讲解了湿式离合器系统压力未达到正常值的故障处理过程,更进一步阐述了湿式离合器动作过程及控制原理,对湿式离合器的调试与维修有参考意义。

参考文献

[1]段维维,赵奎观,周淑君.组合式湿式离合器/制动器在重型机械压力机上的运用.锻压装备与制造技术,2007,42(2):29-31.

[2]徐刚,鲁洁,黄才元.金属板材冲压成形技术与装备的现状与发展.锻压装备与制造技术,2004,39(4):16-22.

结构控制原理 篇7

地下工程的设计理论和方法经历了一个相当长的发展过程。早在19世纪初期, 地下工程 (包括隧道和地下洞室) 对以砖石作为衬砌, 用木支撑的分布开挖方法进行施工, 这样设计的衬砌结构的厚度偏大。随着社会的发展, 科学技术的不断进步, 地下工程的科技人员提出了不同的设计计算方法。如温克尔提出了局部变形理论, 假定了围岩对衬砌结构的抗力的大小与衬砌结构本身的变形大小成正比;还有将衬砌和围岩作为一体的连续介质设计分析模型, 用弹性力学的方法进行分析。20世纪50年代, 在地下工程的修建中, 喷射混凝土和锚杆作为初期支护得到了广泛应用, 这样的柔性支护使开挖后的洞室围岩有一定的变形, 围岩内部的应力重新分布, 但是围岩能够发挥自稳性, 这样可以大大减小衬砌结构的设计厚度。20世纪60年代, 随着计算机的发展和岩土本构关系的建立, 地下工程结构的设计分析进入了以有限元为主的计算机数值模拟分析时期。

国际隧道协会于1978年成立了结构设计模型研究小组, 收集了各会员国所采用的地下工程结构设计模型[1,2] (如表1) 。

其中:NATM———新奥法 (New Austria Tunneling Method)

FEM———有限元法 (Finite Element Method)

2 隧道衬砌荷载效应的随机有限元原理

2.1 基本假定

假定衬砌为小变形梁, 衬砌为足够多个离散等厚度直梁单元。

用布置于模型各节点上的弹簧单元来模拟围岩与结构的相互作用性, 弹簧单元不承受拉力, 受拉力将自动脱落, 弹簧的弹性系数由Winkler假定为基础的局部变形理论确定, 一般采用地层的弹性抗力系数K值, 再计算得出模拟结构与地层相互作用间弹簧的弹性系数。

拱底作用相同的竖向反力来平衡地面荷载、土压以及结构自重。

因为隧道是细长结构, 采用平面应变模式进行分析[3]。

2.2 随机有限元基本原理

在整体坐标系下, 有限元方法的基本公式如下:

其中K、U、F分别为刚度矩阵、位移、荷载向量。

当材料性质、几何尺寸和荷载作用具有随机变化的性质时上式就成为具有随机性质的矩阵位移分量的随机有限元表达式

设具有随机变化性质的某一参数Z用一个确定值Z0和一个随机扰动动量αZ0的和来表示, 即Z=Z0 (1+α) 。其中α为均值为零的随机场, 反映了参数Z的随机性。Z0一般为均值。将α离散化为随机向量{α}, 则函数K、U、F为随α而变的随机函数, 将分别在α=0处按泰勒级数展开, 略去二阶以上的项, 则有:

式中:N表示随机变量的总数, 上式带入上上式, 略去含有3、4阶项, 并运用二阶摄动法即可得到如下的递推公式:

在求出对α的二阶微分后, 便可以求出节点位移的均值和方差:

其中um和un分别为U的第m个和第n个分量。同样, 由内力与位移的关系可求得内力得均值和协方差[4]。

3 随机有限元法计算结构可靠度的步骤

利用随机有限元计算衬砌结构可靠度的步骤如下:

1) 建立功能极限函数

对于隧道结构可靠度而言, 采用最大抗拉强度, 单元极限状态方程为:

其中, σL—为材料的抗拉强度

σ1—为单元的最大拉应力

2) 划分网格, 建立离散化模型

随机有限元法分析结构结构的可靠度, 需要将随机场离散化为随机场单元, 其划分网格的方法和要求与有限元计算类似, 除了需要考虑物体内部应力变化的剧烈程度以外, 还要考虑物体内部随机场 (或随机变量) 的变异性和相关结构。一般来说, 随机场单元与有限单元可以共享一套网格, 一个随机场单元可以包含若干个有限单元, 以便减少计算工作量。

3) 准备数据信息。输入基本变量的均值、标准差等。

4) 进行随机变量抽样。

5) 代入上述计算公式, 计算安全余量。

6) 迭代计算可靠指标。

4 计算实例

设混凝土衬砌隧洞的横截面如图1所示, 其内半径ri=3.0m, 衬砌厚度0.5m, 埋深25m, 承受0.5MPa的荷载作用, 各随机变量及其统计特征见表2。

泊松比取为定植, 围岩取值0.25。在边界荷载下, 计算隧洞周边各单元的可靠指标。

采用四节点等参随机有限元法计算, 由于结构的对称性, 左边算得的结构可靠指标列于表3:

由表中的计算结果可以看出:隧洞顶部、底部单元的可靠指标较低, 中部单元的可靠指标较高;隧道周边单元的可靠指标均在3.6以上, 能满足一般工程的要求。

5 结论

本文利用荷载结构原理和随机有限元基本原理, 建立了隧道可靠度的功能函数, 以某混凝土衬砌为例, 采用ANSYS软件进行编程计算, 利用四节点等参随机有限元法计算了该隧道衬砌单元抗拉强度的可靠指标。计算结果表明, 利用该方法计算隧道结构可靠指标是可行的。

参考文献

[1]武清玺.结构可靠性分析及随机有限元法[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[2]李权.ANSYS在土木工程中的应用[M].北京:人民邮电出版社, 2005.

[3]毕忠伟, 丁德馨, 饶龙.工程可靠度的随机模拟次数[J].水利水运工程学报, 2005 (1) :44-46.

发动机电控系统结构原理 篇8

(1) 供油管:其作用是将燃油从燃油箱输送到发动机。

(2) 回油管:其作用是使多余的燃油返回燃油箱。

(3) 燃油蒸气排放管:其作用是将HC气体 (即挥发的燃油蒸气) 从燃油排出。

燃油管有的是钢质的硬管, 也有的是尼龙的软管。这3条燃油管通常装在车身地板下或车架下。为防止路面飞起的石子损坏管道, 一般安装有防护板。由于发动机的振动, 在燃油管与其他部件的连接处要用橡胶软管。

4.燃油滤清器燃油滤清器见表7。

5.燃油压力调节器燃油压力调节器见表8。

6.喷油器喷油器是电控燃油喷射系统中一个重要的执行元件, 在ECU的控制下, 将汽油呈雾状喷入进气道内。

按结构分为:轴针式喷油器、球阀式喷油器及片阀式喷油器。

按供油位置分为:顶部供油型、侧部供油型。

(1) 轴针式喷油器见表10。

(2) 球阀式喷油器见表11。

(3) 片阀式喷油器见表12。

(4) 顶部供油型喷油器、侧部供油型见表13。

7.喷油器的驱动喷油器的驱动方式按电磁线圈的控制方式不同, 可分为电压驱动式和电流驱动式2种。

(1) 喷油器驱动见表14。

(2) 喷油器工况见图7。

8.燃油供给系统注意事项

(1) 燃油供给系统中存有高压汽油, 因此任何涉及燃油管路拆卸的工作都应首先卸压并准备好消防设备, 作业区应通风良好、断绝火源, 作业时要格外仔细小心, 避免泄漏的汽油引发火灾。

(2) 在拆卸油管时, 油管内有时还会有少量燃油泄出, 所以在断开油管前, 用抹布将拆卸处罩住, 以吸附泄漏的燃油, 将吸附燃油的抹布收集到准许的容器中。

(3) 燃油管不得渗漏、裂纹、扭结、变形、剐伤、软化或老化, 否则应立即予以更换。

(4) 所有密封元件、油管卡箍均为一次性零件, 维修时应予以更换。

(5) 油管接头不得松动, 否则应立即予以紧固;钢制油管端部的喇叭口应密封良好无渗漏, 否则应重新制作。有些轿车采用特制的油管快速接头, 拆装时应使用专用工具。

(6) 连接螺母或接头螺栓与高压油管接头连接时必须使用新垫片并涂上一薄层机油, 先用手拧上接头螺栓, 再用工具拧紧到规定力矩。喇叭口的连接也一样。

(7) 安装喷油器时可先用汽油润滑其密封元件, 以利于顺利安装, 不可使用机油、齿轮油或制动油。喷油器安装后应可在其位置上转动, 否则说明密封圈扭曲, 应重新装配。

(8) 不能通过燃油箱加油管放出油箱中的燃油, 会损坏燃油箱加油管定位部件, 正确方法是首先释放系统油压, 卸下油箱, 然后用手动泵油装置从燃油箱上的维修孔抽出燃油。不得将燃油放入开口容器中, 否则会导致失火或爆炸。

(9) 燃油系统维修后不能立即起动发动机运行, 应仔细检查有无漏油处。有的车接通点火开关2s, 再关闭点火开关10s, 这样反复试几次, 看有无漏油, 还可夹住回油管, 使系统油压上升, 在这种状态下检查和观察燃油系统是否有部位漏油;有的车起动时油泵才工作, 可先起动一下, 检查起动时有无部位漏油。不管用哪一种方法都要确认无漏油部位后才能正式起动发动机运行, 发动机起动后怠速运转, 再仔细检查有无部位漏油, 此后才能关上发动机罩正常运行。

(二) 进气系统基本结构

进气系统的基本元件有空气滤清器、节气门体、进气歧管、进气总管等组成, 见图8。进入发动机的空气经空气滤清器滤去尘埃等杂质后, 流经空气流量计, 沿节气门通道进入动力腔, 再经进气歧管分配到各个气缸中;发动机冷车怠速运转时, 部分空气经附加空气阀或怠速控制阀绕过节气门进入气缸内。

监护仪原理结构与维修 篇9

监护仪是一种用以测量、记录和控制患者生理参数, 并可与设定值进行比较, 如果出现超差, 可发出报警的装置或系统。常见的是床边监护仪, 其由多功能参数模块、计算机处理部分、图像处理显示部分、声光报警部分、数据与图像打印或记录部分、网络接口、键盘部分、电源等组成。

患者各种生理参数由传感器转换成电信号, 经前置放大器处理后送入子计算机进行处理分析, 再送入主计算机系统进行结果的显示、存储、打印和管理。电源采用性能优良的开关电源, 备有电池及充电电路。

在硬件上, 同系列产品相对稳定, CPU部分大都采用工业级产品, 例如飞利浦监护仪MJ20、MJ30、MJ40、MJ50、MJ60、MJ70、MJ80等监护系列, 其主板和模块硬件上没有太大的变化, 只是彩色液晶显示器尺寸的变化。

随着传感器技术和电子技术的发展, 监护参数不断增多, 包括心电 (见图1) 、呼吸、血压 (见图2) 、血氧饱和度 (见图3) 、体温、有创血压、呼吸末二氧化碳、心排量、麻醉气体等。监护仪电路设计上由原来的多个参数共用一套计算机系统, 发展到一个参数一个计算机系统, 即:在整个监护仪系统设计中引进模块概念, 参数模块计算机部分与主计算机之间用串行方式进行通讯。例如飞利浦监护仪 (原来惠普监护仪) 1205系列 (或24C) , 血压模块由两压力传感器、前置放大电路、A/D转换器、单片机 (87C51) 、气泵、电子阀、隔离电源、串行接口等组成;飞利浦MJ20系列参数模块由多个参数共同组成, 心电、血氧、无创血压、有创血压和体温等都在一个模块上, 模块主CPU控制整个系统, 与主机CPU通讯, 交换数据和控制信息, 并在电源和接口上采用隔离电路。各种品牌的监护设备在生理参数测量部分, 硬件设计和结构上大同小异, 主要区别在于软件方面。

2 维修方式

医疗仪器的维修工作大致分为2个阶段。第1个阶段, 当仪器出现故障时, 维修工程技术人员及时确定故障部位, 并对简单故障予以排除, 对复杂的故障通过更换板、卡或设备部件的方法恢复医疗仪器的正常运行。这个阶段也称之为一级维修或板级维修。第2 个阶段, 由专业的维修工程技术人员检查经一级维修更换下来的板、卡或设备部件, 找到损坏的元器件来修复有故障的设备, 解决一级维修遗留的一些疑难问题。这个阶段称之为二级维修或片级维修。

一级维修需要的知识面广, 维修人员必须熟练掌握医疗设备工作原理和操作, 才能准确判断故障部位, 及时确保设备正常运转[1,2,3]。

二级维修需要掌握精深的电路分析方法及丰富的维修经验, 才能做到手到病除, 降低维修成本[4,5]。

3 维修举例

3.1 故障一

3.1.1 故障现象

GE的dash3000显示屏黑屏。

3.1.2 故障分析

根据开机时的蜂鸣声及无创血压按键, 判断主机功能正常, 怀疑显示屏出现故障。再用正常板子替换, 确定是背光灯点燃电路故障。

3.1.3 故障排除

背光灯点燃电路板为一小型开关电源, 其将18 V直流变为数百伏的灯管工作电压。经过划分电路板不同工作区域, 手绘电路图, 测量各个关键点的电压、电阻, 发现是一个标有ICP1的集成电流保护器开路。经在网上查找资料, 确定是罗姆微电子集团 (Rohm) 的产品, 额定保护电流为1 A。根据其参数, 用相应的熔断丝更换后, 故障排除。

3.2 故障二

3.2.1 故障现象

PC9000监护仪没有心电波形。

3.2.2 故障分析

通过心电信号发生器, 可排除导联线故障。经测量血压、血氧等其他功能正常, 可判断心电模块故障。

3.2.3 故障排除

心电模块为提高共模抑制比, 采用隔离DC-DC开关电源变换模块, 其中一个型号是DC12D8HVP-150/200, 输入12 V, 输出±8 V, 该元器件故障无输出, 导致心电模块无法正常工作。由于无相同元件更换, 通过定制同规格的小型隔离开关电源模块, 修复故障。

4 结语

作为维修人员必须熟练掌握各种监护仪结构原理和方框图, 各种生理参数的测量原理, 仪器正确的使用方法, 了解与医疗监护设备应用有关的知识及一些临床医学知识。需要特别强调的是, 维修监护仪设备前, 一定要建立仪器结构的整体概念、模块概念, 比如惠普MJ20系列监护主要由主板、电源板、显示部分、面板部分、各种参数模块等组成;太空监护系列结构上主要有主板、触摸屏、显示部分、接口板、多参数模块、电源部分等组成。遇到这样仪器我们必须了解这些仪器的每部分功能作用以及电路上的特点, 才能有助于我们根据故障现象判断故障所在部位, 或为下一步维修提供参考和思路。同时, 还要掌握了解维修所需技术, 装备一些较好维修工具, 测试设备等。另外要注意静电放电在医疗监护设备维修工作中的危害, 制定一些预防措施, 避免在医疗监护设备维修工作中产生新的故障或故障隐患, 从而提高维修工作质量。

参考文献

[1]李永生, 董祥梅, 潘洪良.多参数监护仪设置操作不当引起的常见故障解析[J].医疗卫生装备, 2010, 31 (7) :131.

[2]陈军, 李勇.GE监护仪的正确操作及常见故障解决[J].医疗卫生装备, 2009, 30 (12) :122.

[3]杨斌, 张美.医疗设备中液晶显示模块工作原理及检修方法[J].中国医疗设备, 2009, 24 (10) :113-114.

结构优化设计原理及发展趋势 篇10

一、结构优化设计概念

一个结构的设计通常有很多种可能方案, 传统的结构设计方法是根据设计要求和同类型结构的已有经验, 加上设计者的判断, 假定一个初步设计方案, 随后用力学理论对给定的设计方案进行分析、校核。这种方法所得的最终方案实际上是受设计者的经验和判断力影响较大的较优方案。因此, 传统的结构设计实际上指的是结构分析, 其过程可简述为“假设一分析一校核一重新设计”[1]。

结构优化设计是相对于传统的结构设计而言的。结构优化设计与传统的结构设计采用的是相同的基本理论, 使用的是同样的计算公式, 遵守的是同样的设计规范、规程和构造规定, 因而与传统结构设计具有同样的安全度[2]。结构优化设计则把力学概念和优化技术有机地结合起来, 根据设计要求, 使所有参与计算的结构的参数都以变量的形式出现, 形成全部可能的结构方案域, 利用数学手段, 按设计者规定的要求, 从域中选出一个可行且最好的设计方案。可以说结构分析方法、电子计算机和优化算法是进行结构优化设计的三个重要条件。结构的优化设计, 其过程可简述为“假设一分析一搜索一最优设计”[3]。

二、结构优化设计算法

结构优化技术产生于20 世纪60 年代, 是伴随着运筹学、数学规划法及计算机等多学科的不断发展而发展的。结构优化技术付诸实践, 除了建立一个可靠的优化模型, 还需要选择快的收敛速度和计算不是很复杂的优化算法。

在实际工程优化问题中, 约束条件和目标函数不仅是非线性主要, 隐函数, 所以优化算法的选择是至关重要的, 根据具体工程实际问题使用适当的优化方法, 不仅可以提高优化效率, 优化是决定成功的关键。按优化算法的理论基础划分, 大致可以归纳为三类:最优准则法、数学规划法和仿生学方法[4]。

三、结构优化应用及发展趋势

结构优化设计可以分为不同的级别根据设计变量的类型:在一个给定的结构类型、材料、布局的拓扑和几何形状的情况下, 优化组成组件的断面尺寸, 使光或最经济结构, 通常被称为尺寸优化, 在结构优化设计的最低水平。改变结构的几何参数, 如改变桁架和框架节点的位置或连续边界形状, 优化和提升到一个更高的水平, 结构形状优化;如果进一步桁架节点耦合关系或布局优化的连续体结构优化来达到一个更高的水平, 拓扑优化。

(一) 尺寸优化

尺寸优化中的设计变量一般为杆的横截面积、惯性矩、板的厚度, 或是复合材料的分层厚度和材料方向角度, 使用有限元结构位移和应力时, 尺寸优化过程不需要重新划分网格结构, 可以直接用于敏感性分析和适当的数学规划方法可以完成尺寸优化。对于某些几何, 如固定节点位置和单元连接桁架结构, 有限元分析在杆的截面特征变化需要重复;连续性结构的板或外壳, 是每个单元厚度作为设计变量, 优化结果是阶梯形分布的板厚度或壳厚度。

(二) 形状优化

待求设计变量的控制微分方程的定义研究问题领域, 是一个移动边界的问题, 这是结构形状优化的主要特征。确定结构的边界形状如双曲拱坝形状在水工建筑物设计中, 其目的是满足需求的前提下寻求材料最省大坝的形状;确定内部几何, 形状优化设计相对尺寸优化设计, 研究起步较晚, 已取得的研究成果较少。主要有两方面的原因:一是形状优化必然导致分析模型变化, 因而需不断重生成有限元网格并进行自适应分析, 工作量较大。二是形状优化过程中, 元素刚度矩阵、结构形式和设计变量之间的非线性关系, 使得形状优化的灵敏度分析计算比尺寸优化, 难度很大。用自然设计变量作为优化参数的形状优化方法[5], 添加控制点的虚拟结构的荷载作为设计变量, 网格节点位移响应的虚拟负载和相应的线性关系, 和位移相应的节点坐标构成新的有限元网格, 然后确定了新的虚拟负载通过灵敏度分析。

(三) 拓扑优化

在形状优化过程中, 初始的结构和最终的结构是同一拓扑结构。如原来有2 孔板优化后, 改变孔的边界形状, 孔数没有增加或减少。事实上, 也可以满足设计约束, 打开的孔的数量变化比开形状的变化降低板的重量更有效, 这是拓扑优化研究的目的。所以, 在设计区域要自动产生开孔是很困难的。

(四) 布局优化

到目前为止, 对于布局优化还没有行之有效的解决方法。控制微分方程的定义问题的领域, 是一个移动边界的问题, 这是结构形状优化的主要特征。确定结构的边界形状如双曲拱坝形状在水工建筑物设计中, 其目的是满足要求的前提下寻求材料坝的形状;确定内部几何, 如内部孔隙结构尺寸和形状的选择, 我们的目标是减少应力集中, 改善应力分布[6]。目前, 利用全局随机搜索类算法能够克服传统优化算法在求解拓扑布局优化时的困难, 是极具活力的研究方向。

四、结论和展望

1) 尺寸优化的结构优化设计是相对完美, 逐渐成熟, 形状优化和拓扑优化仍处于理论探索阶段。2) 是至关重要的优化数学模型, 但是在实际工程需要考虑更多细节, 优化问题和复杂的结构分析和数值方法优化初始不必包罗万象, 抓住主要矛盾, 建立一个数学模型是合理和实用的。3) 任何优化问题可以被抽象为一个线性或非线性、连续或不连续的设计变量的数学规划问题, 优化算法的选择是非常重要的。需要根据具体的优化问题的特点, 建立一个有效的解决方案的策略和优化算法, 即使对一些现有算法需要改进, 重组, 或推出一个新的有效的优化算法。4) 以结构动态响应为约束的动力优化设计具有十分现实的工程背景, 它将成为今后广为关注的一个前沿性课题。

摘要：笔者阐述了结构优化设计理论基本概念, 优化设计算法, 说明了结构优化设计从最初的截面优化发展到形状优化、拓扑优化的基本历程及其相关特点, 对优化设计选用的各种算法进行归类, 并简述结构优化设计的发展趋势。

关键词：尺寸优化,形状优化,拓扑优化,优化算法

参考文献

[1]蔡新等.工程结构优化设计[M].北京:中园水利水电出版社, 2003.

[2]江爱川.结构优化设计[M].北京:清华大学出版社, 1986.

[3]许秋艳.斜拉立体桁架结构优化设计[D].西安:西安建筑科技大学, 2008.

[4]汪树玉, 刘国华, 包志仁.结构优化设计的现状与进展[J].基建优化, 1999.

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