控制設(shè)計(jì)論文精選(九篇)

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第1篇：控制設(shè)計(jì)論文范文

裝置總體設(shè)計(jì)

鑒于目前所實(shí)施的階梯峰谷電價和將來的實(shí)時電價政策，文中設(shè)計(jì)的家電控制裝置包括智能插座和家庭互動終端，兩個裝置通過無線通信構(gòu)成一套家庭用電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。智能插座將采集用電數(shù)據(jù)發(fā)送給家庭互動終端，互動終端實(shí)時顯示家庭用電和電價情況，互動終端根據(jù)電價情況為用戶提供不同的智能節(jié)電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，智能控制室內(nèi)各電器工作屬性，用戶根據(jù)實(shí)際情況可以對節(jié)電方案進(jìn)行調(diào)整，最大程度上降低用電量和用電費(fèi)的支出，實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化配置。

智能插座

智能插座是基于光纖復(fù)合電纜或無線雙通道連接家電和電源的中間設(shè)備，實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部異構(gòu)傳感網(wǎng)絡(luò)，對家庭用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控與管理，在執(zhí)行通斷電操作、獲得家電狀態(tài)信息的同時兼插座使用。

1智能插座主要功能

1）對家用電器的用電量進(jìn)行計(jì)量，并采集家電的電壓、電流、功率、功率因數(shù)，將所需數(shù)據(jù)上傳至家庭互動終端；2）利用無線等通信方式，接收互動終端下發(fā)的控制指令，對家用電器執(zhí)行通斷電操作，在家電進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)時切斷電源，達(dá)到消除待機(jī)能耗、節(jié)能省電的目的。

2智能插座硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)智能插座的功能，硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，智能插座主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計(jì)量模塊、通信模塊、時鐘和存儲模塊等。

1）控制管理模塊

智能插座在功能上要求較低，但安裝數(shù)量較多，因此在設(shè)計(jì)時經(jīng)濟(jì)實(shí)用性著重考慮，可選用ATMEL公司的AT89S52。

2）電能計(jì)量模塊

用于監(jiān)測電器當(dāng)前的工作狀態(tài)，如實(shí)際功率、電壓、電流等，可采用計(jì)量芯片ATT7022B。

3）開關(guān)模塊

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

4）通信模塊

選擇ZigBee微功率無線技術(shù)，通信的可靠性和通信速率高。通信模塊采用CC2530芯片，CC2530能以非常低的成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)向控制器發(fā)送數(shù)據(jù)和接收控制器的指令。

家庭互動終端

用戶通過家庭互動終端了解室內(nèi)用電信息，互動終端根據(jù)電價情況為用戶提供不同的智能節(jié)電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，用戶根據(jù)實(shí)際情況可以對節(jié)電方案進(jìn)行調(diào)整。互動終端根據(jù)用電方案對各用電器進(jìn)行控制，最大程度上降低用電量和用電費(fèi)的支出，實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化配置。

1家庭互動終端主要功能

1）接收智能插座發(fā)送的電器用電數(shù)據(jù)、實(shí)時電價數(shù)據(jù)，以及上述數(shù)據(jù)的存儲。2）為用戶提供平臺，用戶通過互動終端查詢家庭用電信息及其它相關(guān)信息。3）用戶設(shè)定電器控制指令，互動終端讀取用戶下達(dá)的條件并處理后將控制指令發(fā)送給各與家用電器連接的智能插座，從而控制家用電器的開關(guān)狀態(tài)。對信息家電的調(diào)控可以不只是簡單地開、關(guān)控制，設(shè)定的調(diào)控選項(xiàng)包括開關(guān)的控制、溫度的設(shè)置、風(fēng)速和模式的設(shè)置等，能夠達(dá)到取代家電遙控器的作用。

2家庭互動終端硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)家庭互動終端的功能，硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示，互動終端主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計(jì)量模塊、通信模塊、時鐘和存儲模塊等。

1）控制管理模塊

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

2）LCD與按鍵模塊

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

3）通信模塊

互動終端的通信模塊與智能插座類似，負(fù)責(zé)向智能插座發(fā)送控制指令和接收智能插座采集的數(shù)據(jù)。

4）數(shù)據(jù)存儲模塊

互動終端的數(shù)據(jù)存儲模塊包含微處理器的鐵電存儲器和LCD液晶屏的顯存。

軟件設(shè)計(jì)

1初始化設(shè)置

目前的居民電價政策主要是階梯峰谷電價，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，還會采用實(shí)時電價政策。根據(jù)不同的電價政策，設(shè)計(jì)的裝置為用戶提供不同的能效服務(wù)，用戶在使用裝置時可以根據(jù)具體的電價政策選擇裝置的工作模式。對于階梯峰谷電價參數(shù)的初始化輸入，用戶能將各階梯電量、各階梯的調(diào)價電費(fèi)、峰谷時段輸入到互動終端。互動終端LCD提供界面，用戶根據(jù)界面提示通過按鍵依次輸入各參數(shù)值；對于實(shí)時電價，用戶只需選定后互動終端便進(jìn)入工作狀態(tài)并進(jìn)行實(shí)時電價的采集。實(shí)現(xiàn)流程圖如圖4所示。

2信息獲取及存儲

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

第2篇：控制設(shè)計(jì)論文范文

1.1電力工程設(shè)計(jì)階段決定項(xiàng)目投資效益

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

1.2電力工程設(shè)計(jì)階段是造價控制的重要階段

有資料表明，初步設(shè)計(jì)階段對工程造價的影響為35%-75%，施工圖設(shè)計(jì)階段對造價的影響為25%-35%，施工階段對造價的影響為10%。雖然設(shè)計(jì)費(fèi)用在整個工程費(fèi)用中占不到1%，但其是決定整個工程項(xiàng)目是否合理、經(jīng)濟(jì)、高效益的關(guān)鍵階段。

2.電力工程設(shè)計(jì)階段的造價控制存在的問題分析

2.1造價控制意識方面

長期以來，電力工程設(shè)計(jì)單位與部門都對相關(guān)設(shè)計(jì)的技術(shù)、速度以及產(chǎn)值高度重視，對產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)行不夠重視。但是，由于工程設(shè)計(jì)階段的造價控制對整個工程項(xiàng)目的實(shí)施有重要影響，如果設(shè)計(jì)初期存在失控的問題，即使其他階段非常嚴(yán)格地控制成本，也無法改變整個工程不良的造價效果。但是，現(xiàn)階段許多技術(shù)人員盡管工作能力和技術(shù)水平很高，但缺乏經(jīng)濟(jì)觀念，很少考慮如何降低造價，缺乏造價控制意識，不能正常處理先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)合理兩者之間的關(guān)系。

2.2造價控制方法方面

(1)不善于運(yùn)用價值工程理論優(yōu)化設(shè)計(jì)

在工程設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員存在設(shè)計(jì)思想保守，過分加大安全系數(shù)的思想，導(dǎo)致肥梁、胖柱、配筋過量、深基礎(chǔ)等問題的產(chǎn)生。設(shè)計(jì)初期多方案經(jīng)濟(jì)比較多為只畫草圖，不管經(jīng)濟(jì)賬，很少從造價方面認(rèn)真考慮，使得造價難以控制，造成浪費(fèi)。

(2)限額設(shè)計(jì)未得到充分運(yùn)用

限額設(shè)計(jì)即指，按照批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書及造價估算控制初步設(shè)計(jì)及概算情況，按照批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)要求，按各專業(yè)分配的造價限額進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證估算。限額設(shè)計(jì)的目的是控制項(xiàng)目的建設(shè)資金和投資支出，緩解工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的對立關(guān)系。但目前來看，我國電力工程項(xiàng)目目前設(shè)計(jì)變更管理不完善，難以實(shí)現(xiàn)限額設(shè)計(jì)。并且，由于現(xiàn)行設(shè)計(jì)收費(fèi)與限額設(shè)計(jì)矛盾，導(dǎo)致設(shè)計(jì)費(fèi)低與付出勞動不匹配，所以設(shè)計(jì)人員總會主動提高造價以保證經(jīng)濟(jì)利益。

2.3造價控制工具方面

目前我國工程經(jīng)濟(jì)分析采用定額計(jì)算方法，需要較為完善的設(shè)計(jì)資料與圖紙，以計(jì)算相應(yīng)的工程量與造價。但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，居民用電量迅速增加，這種方法耗時耗力，難以滿足市場需求。但現(xiàn)階段，還未能有一個完善的工程造價管理系統(tǒng)，可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)，對工程造價信息進(jìn)行搜集、加工、作業(yè)、與處理。舊的方法與體制已不適合發(fā)展如此迅速的信息時代，唯有使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工程造價的動態(tài)管理，才能不斷完善工程造價管理。

2.4造價控制機(jī)制方面

現(xiàn)階段的工程設(shè)計(jì)體制功能單一，專業(yè)分工不合理。設(shè)計(jì)體制將工作機(jī)械分塊，導(dǎo)致不能全局控制和把握造價，只能靜態(tài)控制造價，主要表現(xiàn)為：

(1)工程設(shè)計(jì)前期，項(xiàng)目的可行性研究及造價估算不夠細(xì)致，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)控制不嚴(yán)，導(dǎo)致限額設(shè)計(jì)失去依據(jù)；

(2)整個工程項(xiàng)目缺乏合理的設(shè)計(jì)周期，方案選擇太過于形式化，工程設(shè)計(jì)的各階段工作和論證不夠細(xì)致，與工程項(xiàng)目管理的周期不能很好地協(xié)調(diào)配合；

(3)設(shè)計(jì)分工中各專業(yè)各部門自成一體，缺乏溝通，缺乏整體協(xié)作的意識，導(dǎo)致不能全局把握和進(jìn)行造價控制；

(4)概預(yù)算流于形式，缺乏準(zhǔn)確性。預(yù)算人員只是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行計(jì)算，沒有主動影響設(shè)計(jì)和施工。

(5)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思想落后，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S和方法，實(shí)際中多以經(jīng)驗(yàn)型管理為主，隨分析人員的不同，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的結(jié)果差別很大。

3.電力工程設(shè)計(jì)階段造價控制的內(nèi)容

根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，可將設(shè)計(jì)階段分為三個階段：方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、以及施工設(shè)計(jì)。對于電力工程項(xiàng)目，其造價的控制有固定的工作程序。比如在設(shè)計(jì)階段其工作程序?yàn)椋合冗M(jìn)行可行性分析研究，再根據(jù)研究報(bào)告做初步設(shè)計(jì)，按照初步設(shè)計(jì)確定概算實(shí)施施工圖的設(shè)計(jì)，最后完成整個設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)相關(guān)人員應(yīng)嚴(yán)格按照程序保證設(shè)計(jì)工作順利有序進(jìn)行。電力工程項(xiàng)目的各個設(shè)計(jì)階段，造價控制的具體內(nèi)容如下：

(1)方案設(shè)計(jì)階段

方案設(shè)計(jì)階段主要根據(jù)相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)的說明書和圖紙、以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，做出造價估算書。首先編寫編制初步造價估算，進(jìn)行可行性分析，對項(xiàng)目提出的背景、投資的必要性、資源和原材料的分析，公用設(shè)施的情況、產(chǎn)品方案的比較、投資估算和資金籌措方式說明，同時編制造價估算。方案設(shè)計(jì)階段要確定投資目標(biāo)，編制項(xiàng)目的總投資分配、分解規(guī)劃。

(2)初步設(shè)計(jì)階段

初步設(shè)計(jì)即為根據(jù)可行性報(bào)告所做的具體實(shí)施方案。根據(jù)設(shè)計(jì)說明書和圖紙，對工程項(xiàng)目進(jìn)行初步設(shè)計(jì)總概算。初步設(shè)計(jì)不能更改可行性報(bào)告中的建設(shè)規(guī)模、總投資額等。如果超過可行性報(bào)告的投資估算，需要說明原因并重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(3)施工圖設(shè)計(jì)階段

根據(jù)批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)投資概算，繪制出正確的、完整的、詳細(xì)的建筑安裝圖紙，包括建設(shè)項(xiàng)目工程的詳圖、零部件結(jié)構(gòu)的明細(xì)表、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及方法等。

4.結(jié)語

第3篇：控制設(shè)計(jì)論文范文

大型機(jī)電產(chǎn)品的實(shí)用功能應(yīng)明確，性能須可靠，操作須安全。該類產(chǎn)品在開發(fā)設(shè)計(jì)過程中，機(jī)械工程、電氣工程、安全工程等專業(yè)技術(shù)與知識占主導(dǎo)。由于這些學(xué)科更多關(guān)注產(chǎn)品的技術(shù)層面，因而忽略了工業(yè)設(shè)計(jì)的重要作用。由于大型機(jī)電產(chǎn)品批量小，材料以金屬板材、型材等為主，加工工藝主要以鑄、鍛、焊、鉚、折、彎、剪切等方式為主，造型限制較多，不如模具成型的塑料制品自由，加上成本控制，造型的突破性和創(chuàng)新空間較小。

2設(shè)計(jì)過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)

產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)主要包含概念設(shè)計(jì)、形象設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)評價3個主要階段。具體過程為：產(chǎn)品調(diào)研、設(shè)計(jì)定位、方案構(gòu)思、人機(jī)分析、材料與工藝分析、產(chǎn)品價值工程分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品原型（樣品）制作等。大型機(jī)電產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)過程與其他產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)過程是一致的，只是更加重視產(chǎn)品的實(shí)用性、可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。

2．1技術(shù)解構(gòu)及重組

工業(yè)設(shè)計(jì)師必須通過產(chǎn)品調(diào)研充分了解形成產(chǎn)品實(shí)用功能的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的技術(shù)解構(gòu)。圍繞技術(shù)解構(gòu)的產(chǎn)品調(diào)研內(nèi)容為產(chǎn)品實(shí)用功能、工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、人機(jī)交互界面、零部件材料及加工工藝等。技術(shù)解構(gòu)過程中，工業(yè)設(shè)計(jì)師的核心工作是了解技術(shù)的輸入和輸出原理，對產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化處理，確定內(nèi)部結(jié)構(gòu)的最大包容尺寸。在技術(shù)解構(gòu)的基礎(chǔ)上，協(xié)同其他知識對產(chǎn)品功能、原理、結(jié)構(gòu)、材料與加工工藝、人機(jī)界面等進(jìn)行集成創(chuàng)新———技術(shù)重組，明確產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)路線，確保產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的制造可行性和市場成功率。技術(shù)重組過程中，工業(yè)設(shè)計(jì)師須清楚重組后內(nèi)部結(jié)構(gòu)的最小包容尺寸。新產(chǎn)品技術(shù)重組后內(nèi)部結(jié)構(gòu)的最小包容尺寸應(yīng)大于原產(chǎn)品解構(gòu)前內(nèi)部結(jié)構(gòu)的最大包容尺寸。產(chǎn)品調(diào)研階段的技術(shù)解構(gòu)和技術(shù)重組是大型機(jī)電產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的核心工作，決定產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)的最終成敗。

2．2產(chǎn)品方案的表現(xiàn)形式

建立統(tǒng)一認(rèn)知平臺不僅便于企業(yè)內(nèi)部圍繞產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各方人員之間進(jìn)行協(xié)同創(chuàng)新，而且便于與產(chǎn)品用戶之間進(jìn)行有效溝通。從草圖、草模型直到后期的電腦虛擬效果圖，規(guī)范展示產(chǎn)品構(gòu)思方案是設(shè)計(jì)管理的重要內(nèi)容，有利于客觀公正地評價設(shè)計(jì)方案，提高產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)效率。

2．2．1產(chǎn)品方案視角的統(tǒng)一

產(chǎn)品方案展示力求最大限度地詮釋設(shè)計(jì)師獨(dú)到的構(gòu)思，相同的視角能保證不同方案公平地參與評審。當(dāng)技術(shù)限定的產(chǎn)品長度和寬度接近時，在幅面橫置的圖紙上，將產(chǎn)品與視平面呈45°繪制兩點(diǎn)透視草方案，可較為生動地表達(dá)造型效果。當(dāng)產(chǎn)品長度明顯大于寬度時，將產(chǎn)品與視平面呈30°繪制兩點(diǎn)透視方案，能夠?yàn)閮蓚€立面提供較好的展示角度而不顯得單調(diào)。

2．2．2產(chǎn)品方案排版的統(tǒng)一

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

2．3設(shè)計(jì)方案細(xì)節(jié)與整體關(guān)系的協(xié)調(diào)

大型機(jī)電產(chǎn)品的人機(jī)交互界面是造型設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。人機(jī)界面設(shè)計(jì)決定產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的最終效果。產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)確定之后，人機(jī)界面細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)須遵循整體造型風(fēng)格，通過適當(dāng)?shù)膶Ρ葋硗怀鼋换ソ缑妗Ｓ袝r為突出某些部位的警示功能或避免誤操作，往往采用鮮明的結(jié)構(gòu)和色彩，為確保細(xì)節(jié)與整體的協(xié)調(diào)性，在適宜的部位須采用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和色彩去呼應(yīng)，以緩解強(qiáng)烈的對比。

2．4設(shè)計(jì)方案感性與理性關(guān)系的協(xié)調(diào)

大型機(jī)電產(chǎn)品在造型設(shè)計(jì)過程中一般制作等比縮小模型。工業(yè)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行方案繪制、造型及結(jié)構(gòu)合理性分析、尺寸設(shè)計(jì)及草模型制作的同時，還需對產(chǎn)品的視覺與觸覺進(jìn)行感受分析，借助實(shí)物模型對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行反復(fù)迭代，確定最優(yōu)結(jié)果。

2．5產(chǎn)品視錯覺的矯正和預(yù)防

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

2．5．1產(chǎn)品視覺構(gòu)形錯覺的矯正

大型機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，圖紙或縮比模型與實(shí)際產(chǎn)品之間往往存在著一定的誤差。一方面，由于模型較小，為體現(xiàn)產(chǎn)品細(xì)節(jié)效果，制作過程中，部分細(xì)節(jié)特征須進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯蠡蚩鋸垼蚨撃Ｐ蛢H作為方案論證的效果演示。另一方面，大型機(jī)電產(chǎn)品縮比模型在人的正常視角和視距范圍內(nèi)，不會產(chǎn)生視覺構(gòu)形錯覺。但是，如果將其放大到實(shí)際尺寸，就可能產(chǎn)生視覺構(gòu)形錯覺。因此，大型機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)充分意識到視覺構(gòu)形錯覺對產(chǎn)品造型的影響，根據(jù)人的視覺特性對產(chǎn)品造型有目的地進(jìn)行修正，使其更適合用戶的需要。具體做法是提前對可能出現(xiàn)的視錯覺現(xiàn)象做出判斷，依據(jù)規(guī)律對變化量進(jìn)行調(diào)整，使錯覺現(xiàn)象復(fù)原，確保預(yù)期效果實(shí)現(xiàn)或保證視覺舒適。龍門加工中心移動刀頭中上部平行線處理和操作平臺圍欄頂部回收處理。

2．5．2產(chǎn)品視覺色彩錯覺的預(yù)防和矯正

大型機(jī)電產(chǎn)品一般是在縮小比例的狀態(tài)下進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。色彩如擴(kuò)大到實(shí)際尺寸，易產(chǎn)生視覺色彩錯覺。為避免該現(xiàn)象，依據(jù)生產(chǎn)和生活常識，結(jié)合相關(guān)形式美造型法制，正確指導(dǎo)產(chǎn)品的色彩設(shè)計(jì)。在具體設(shè)計(jì)活動中，視覺色彩錯覺的預(yù)防和矯正密不可分的。

（1）色彩膨脹收縮感覺的合理應(yīng)用。

暖色具有膨脹感，冷色具有收縮感。色塊并置情況下，色彩的膨脹與收縮感覺尤為明顯。大型機(jī)電產(chǎn)品色彩設(shè)計(jì)中，一般慎用暖色。在人機(jī)操作界面中，為突出指示功能不得已運(yùn)用暖色時，應(yīng)根據(jù)色塊的大小酌情調(diào)整暖色的純度和明度。用色面積越大，色彩的純度和明度就得相應(yīng)地減小。

（2）色彩溫度感覺的合理應(yīng)用。

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

（3）色彩輕重感覺的合理應(yīng)用。

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

（4）色彩進(jìn)退感覺的合理應(yīng)用。

大型機(jī)電產(chǎn)品功能繁多，人機(jī)操作界面布局復(fù)雜。在色彩設(shè)計(jì)中，常用色彩的進(jìn)退感覺特性來調(diào)節(jié)動作的主從關(guān)系和形體的虛實(shí)關(guān)系。人機(jī)界面操作件（手柄、手輪、按鍵、開關(guān)等）是操作者經(jīng)常接觸的部位，宜采用與背景色對比較強(qiáng)、有親近感的前進(jìn)色，提高操作效率，避免誤操作。此外，通過色彩的進(jìn)退感覺設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品的標(biāo)志、銘牌及有關(guān)指示裝置配色與產(chǎn)品主體色形成鮮明對比，使之有凸出感和較強(qiáng)的關(guān)注率。

3結(jié)論

第4篇：控制設(shè)計(jì)論文范文

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

2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2．1系統(tǒng)主結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該溫度控制系統(tǒng)由主控制系統(tǒng)、溫度采集模塊、溫度顯示模塊、溫度動態(tài)控制系統(tǒng)、報(bào)警模塊和按鍵控制系統(tǒng)組成。

2．2單片機(jī)主控系統(tǒng)

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

2．3溫度采集模塊

DS18B20是由美國DALLAS公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器，它通過單總線協(xié)議依靠一個單線端口進(jìn)行通訊。其僅占用一個單片機(jī)的I/O口，無需其他任何外部件，把環(huán)境溫度直接轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，以數(shù)字碼方式串行輸出，從而簡化了傳感器和微處理器之間的接口。該傳感器可以單個于單片機(jī)連接實(shí)現(xiàn)溫度采集功能，在需要采集多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)時，只需將多片DS18B20同時掛在一條總線上，由軟件對每個溫度傳感器的ROM編碼進(jìn)行識別即可，具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、供電方式多樣、方便擴(kuò)展和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

2．4溫度動態(tài)控制系統(tǒng)

溫度動態(tài)控制系統(tǒng)主要由加熱管、引風(fēng)機(jī)、繼電器等構(gòu)成。單片機(jī)的P2．4口接主加熱管的控制繼電器，通過輸出高低電平來實(shí)現(xiàn)主加熱管的啟動和停止;單片機(jī)的P2．5口與控制調(diào)溫加熱管的繼電器相連;降溫風(fēng)機(jī)控制繼電器控制端和高溫報(bào)警電路，與單片機(jī)的P2．6口相連。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3．1主程序流程圖

系統(tǒng)開機(jī)啟動后，通過溫度控制按鍵設(shè)定干燥溫度范圍;由傳感器DS18B20采集實(shí)時溫度，通過控制系統(tǒng)的對比給出控制信號，同時定時對按鍵進(jìn)行掃描，以隨時調(diào)整目標(biāo)溫度范圍。

3．2溫度數(shù)據(jù)讀寫子程序設(shè)計(jì)

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

3．3按鍵掃描子程序

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

4proteus仿真結(jié)果

溫度控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)部分在proteus軟件上完成，當(dāng)C語言程序在keil軟件上編譯調(diào)試成功之后，導(dǎo)入單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)總調(diào)試。溫度采集模塊:DS18B20的溫度實(shí)時數(shù)據(jù)能夠有效地顯示出來;鍵盤控制模塊，相應(yīng)按鍵按下之后，程序立即響應(yīng)指定的動作指令;溫度控制模塊:采集的溫度低于設(shè)定低溫下限時加熱管工作，高于溫度上限時停止加熱并且風(fēng)扇開啟降溫;報(bào)警模塊同樣工作正常。調(diào)試后的溫度顯示結(jié)果如圖4所示。LT、HT分別表示設(shè)定的溫度下限與上限，1602的第2行顯示實(shí)時溫度。

5結(jié)論

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

第5篇：控制設(shè)計(jì)論文范文

OPC作為微軟公司的對象鏈接和嵌入技術(shù)應(yīng)用于過程控制領(lǐng)域，為工業(yè)自動化軟件面向?qū)ο蟮拈_發(fā)提供一項(xiàng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，解決了應(yīng)用軟件與各種設(shè)備驅(qū)動程序之間的通信問題。它把硬件廠商和應(yīng)用軟件開發(fā)商分離開來，為基于Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場過程控制應(yīng)用建立了橋梁，大大提高了雙方的工作效率。應(yīng)用程序與OPC服務(wù)器之間必須有OPC接口，OPC規(guī)范提供了兩套標(biāo)準(zhǔn)接口:Custom標(biāo)準(zhǔn)接口和OLE自動化標(biāo)準(zhǔn)接口，通常在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用OLE自動化標(biāo)準(zhǔn)接口。OLE自動化標(biāo)準(zhǔn)接口定義了以下3層接口，依次呈包含關(guān)系。OPCServer(服務(wù)器):OPC啟動服務(wù)器，獲得其他對象和服務(wù)的起始類，并用于返回OPCGroup類對象。OPCGroup(組):存儲由若干OPCItem組成的Group信息，并返回OPCItem類對象。OPCItem(數(shù)據(jù)項(xiàng)):存儲具體Item的定義、數(shù)據(jù)值、狀態(tài)值等信息。3層接口的層次關(guān)系如圖2所示。

2菇棚溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2．1菇棚的溫度控制原理

寧夏南部山區(qū)杏鮑菇生產(chǎn)基地采用大棚式培養(yǎng)方式，作為對杏鮑菇生長起最重要影響的因素，溫度顯得尤為重要［8］。菇棚溫度采用自動記錄儀對溫度進(jìn)行檢測，利用空調(diào)對菇棚溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于溫度控制系統(tǒng)具有大時變、非線性、滯后性等特點(diǎn)，采用模糊控制非常合適［9－10］。本文對菇棚的溫度進(jìn)行了控制設(shè)計(jì)，最終采用模糊PID控制方案，達(dá)到對溫度的實(shí)時控制，從而將出菇階段的溫度控制在14～17℃的范圍之內(nèi)。菇棚溫度控制系統(tǒng)的原理如圖3所示。圖3中，虛線框內(nèi)的部分在工業(yè)控制環(huán)境中大多由PLC等控制設(shè)備完成，而這些設(shè)備很難實(shí)現(xiàn)模糊PID的控制功能。因此，將虛線框部分在Simulink中實(shí)現(xiàn)，把在Simulink中創(chuàng)建的模糊PID控制器直接應(yīng)用到現(xiàn)場設(shè)備中。菇棚實(shí)時溫度控制系統(tǒng)原理圖如圖4所示。圖4中，該系統(tǒng)以PCACCESS軟件作為OPC服務(wù)器，用MATLAB/OPC工具箱中的OPCWrite模塊和OPCRead模塊與Simulink進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。傳感變送裝置檢測溫度后將電信號傳送給S7－200PLC的模擬量輸入模塊EM231，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后得出溫度值;PCACCESS軟件從PLC中讀取溫度值，通過OPCRead模塊傳送給Simulink;在Simulink中與設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較后，進(jìn)行模糊PID計(jì)算，將結(jié)果通過OPCWrite模塊傳送給PCACCESS軟件，經(jīng)PCACCESS軟件寫入到PLC中，計(jì)算分析得出數(shù)字量，輸出到模擬量輸出模塊EM232，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為電信號送給溫控裝置(空調(diào))，實(shí)現(xiàn)對菇棚溫度的模糊PID控制。

2．2模糊PID控制系統(tǒng)

2．2．1模糊PID控制器的設(shè)計(jì)菇棚的溫度控制系統(tǒng)是一個復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，很難建立精確的數(shù)學(xué)模型，而常規(guī)的PID控制則需建立被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，對被控過程的適應(yīng)性差，算法得不到滿意的控制效果。單純使用模糊控制時，控制精度不高、自適應(yīng)能力有限，可能存在穩(wěn)態(tài)誤差，引起振蕩［11－12］。因此，本文針對PID控制和模糊控制的各自特點(diǎn)，將兩者結(jié)合起來，設(shè)計(jì)了模糊PID控制器，可以利用模糊控制規(guī)則對PID參數(shù)進(jìn)行在線修改，從而實(shí)現(xiàn)對菇棚溫度的實(shí)時控制，將出菇階段的溫度控制在14～17℃的范圍之內(nèi)。基于上述分析，將菇棚溫度作為研究對象，E、EC作為模糊控制器的輸入，其中E為設(shè)定溫度值與實(shí)際溫度值的差值。PID控制器的3個參數(shù)KP、KI、KD作為輸出。設(shè)輸入變量E、EC和輸出變量的KP、KI、KD語言值的模糊子集均為{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}={負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大}，誤差E和誤差變化率EC的論域?yàn)閧－30，－20，－10，0，10，20，30}，KP的論域?yàn)閧－0．3，－0．2，－0．1，0，0．1，0．2，0．3}，KI的論域?yàn)閧－0．06，－0．04，－0．02，0，0．02，0．04，0．06}，KD的論域?yàn)閧－3，－2，－1，0，1，2，3}。為了論域的覆蓋率和調(diào)整方便，均采用三角形隸屬函數(shù)。根據(jù)對系統(tǒng)運(yùn)行的分析和工程設(shè)計(jì)人員的技術(shù)知識和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，得出KP、KI、KD的模糊控制規(guī)則表，如表1所示。利用Simulink工具箱，建立系統(tǒng)的模糊PID控制器的模型，如圖5所示。2．2．2系統(tǒng)的仿真菇棚溫度的傳遞函數(shù)采用G(s)=e－τsαs+k。其中，α為慣性環(huán)節(jié)時間常數(shù)，α=10．3s/℃;k=0．023;τ=10s，為純滯后時間。設(shè)定菇棚溫度值為15℃，常規(guī)PID控制器的仿真結(jié)果如圖6所示，模糊PID控制器的仿真結(jié)果如圖7所示。結(jié)果表明，菇棚溫度控制系統(tǒng)采用模糊PID控制器具有超調(diào)小、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能較好地滿足系統(tǒng)的要求。

3Simulink與S7－200PLC數(shù)據(jù)交換的實(shí)現(xiàn)

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

4結(jié)論

第6篇：控制設(shè)計(jì)論文范文

1國內(nèi)外成功應(yīng)用案例研究

1.1國內(nèi)應(yīng)用

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

1.2國外應(yīng)用

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

1.3應(yīng)用小結(jié)

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

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

2快速路出入通管理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)目標(biāo)

目前呼市快速路正在建設(shè)，出入口的現(xiàn)狀道路基礎(chǔ)條件、線形較好，存在著出入口控制系統(tǒng)實(shí)施可行性較好的地點(diǎn)。通過綜合考慮各方面因素（科學(xué)性及實(shí)用性），應(yīng)用比較成熟的技術(shù)，吸取北京上海經(jīng)驗(yàn)，可以在呼市快速路出入口實(shí)現(xiàn)出入口控制，體現(xiàn)出入口控制的效果、優(yōu)勢。經(jīng)過對呼市快速路網(wǎng)的布局和交通控制系統(tǒng)現(xiàn)狀的深入分析，建立呼市快速路出入口控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：（1）保證主路基本暢通、輔路不至于產(chǎn)生嚴(yán)重的交通擁堵；（2）改善出入口匝道車輛的行駛秩序，確保車輛行駛安全；（3）對快速路及其關(guān)聯(lián)區(qū)域進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，有效使用地面道路的容量；（4）保證大型活動、緊急事件等非常態(tài)的快速路骨架路網(wǎng)作用；（5）與其他系統(tǒng)協(xié)同，提高對道路交通的誘導(dǎo)能力和綜合調(diào)控水平。

2.2系統(tǒng)功能需求

目前呼市二環(huán)線以內(nèi)路網(wǎng)密度較大，但高峰時間交通擁堵嚴(yán)重，其中一個重要原因是呼市交通信息管理系統(tǒng)不完善，出行者無法及時查詢或獲取路況信息，導(dǎo)致交通需求分布失衡。因此，呼市快速路出入口管理與控制系統(tǒng)功能主要集中在幾個方面：中心控制、出入口多級調(diào)控、出入口信號協(xié)調(diào)、快速路交通信息采集、快速路信息、系統(tǒng)關(guān)聯(lián)、快速路信息查詢。呼市快速路出入通管理控制系統(tǒng)可分為三個層次：策略層、管控層、執(zhí)行層。三個層次相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息采集、多級調(diào)控、日常管理和系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的功能[3]。

2.3控制管理中心

管理控制中心分為硬件設(shè)備和軟件設(shè)備兩大部分。其中，硬件部分按功能分為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、管理端設(shè)備、以太網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和不間斷電源（UPS）等幾個部分；軟件部分分為系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、數(shù)據(jù)處理軟件、管理平臺軟件等[4]。快速路出入口控制中心局域網(wǎng)系統(tǒng)是系統(tǒng)集成和管理協(xié)調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺，是一個分布式計(jì)算機(jī)平臺，包括基礎(chǔ)平臺服務(wù)、分布式計(jì)算和對象服務(wù)、公共設(shè)施、共享領(lǐng)域服務(wù)以及應(yīng)用，可以讓不同的軟件對象跨網(wǎng)絡(luò)、跨操作系統(tǒng)進(jìn)行互操作，滿通信息的與查詢、訪問。

2.4系統(tǒng)控制方法和算法

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

2.5出入口信號協(xié)調(diào)控制

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

2.6誘導(dǎo)信息系統(tǒng)

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

3結(jié)語

第7篇：控制設(shè)計(jì)論文范文

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

2 增強(qiáng)園林魅力

同時新型雨洪控制系統(tǒng)的構(gòu)建還應(yīng)考慮是否能夠?qū)@林進(jìn)行有效的生態(tài)防護(hù)和環(huán)境美化。這樣不僅能為居民帶來安全便捷的生活條件還可以為居民提供良好舒適的娛樂休憩之處。既能提高人們的興奮性，提高做事效率又可以為城市帶來一定的客流量以增加城市的收入，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3 經(jīng)濟(jì)節(jié)能

基于新型雨洪控制系統(tǒng)的城市園林設(shè)計(jì)具有雨水資源節(jié)約、節(jié)地、經(jīng)濟(jì)節(jié)約、節(jié)能的特征。通過對城市用地中的雨水進(jìn)行控制、凈化、調(diào)蓄利用，有效地節(jié)約了地下水源，避免了地下水資源的污染。從一定程度上節(jié)省了對于污染水源的高額治理費(fèi)用，從城市發(fā)展的綜合效益而言具備經(jīng)濟(jì)節(jié)約性。此外，由于對雨水的凈化合理調(diào)用能達(dá)到節(jié)水目的。減少了政府供水消耗量，節(jié)省了構(gòu)建、使用供水設(shè)備的成本。其經(jīng)濟(jì)效益不容小覷。城市風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中的新型雨洪控制利用的發(fā)展與實(shí)踐，縱觀國內(nèi)外許多城市，新型雨洪控制系統(tǒng)的身影處處可見。在美國的很多地區(qū)，如：華盛頓州、馬里蘭州、弗吉尼亞州、俄勒岡州、馬里蘭州等一些城市都運(yùn)用了新型雨洪控制系統(tǒng)。其雨水塘、雨水濕地、綠色屋頂?shù)瘸蔀槌鞘幸坏懒聋惖娘L(fēng)景。德國是世界上最早構(gòu)建雨洪系統(tǒng)的國家。德國柏林廣場的雨水收集利用下凹式綠地、植被滲溝等方式，利用景觀設(shè)計(jì)收集、調(diào)蓄雨水。新西蘭奧克蘭北岸市雨水花園處理道路徑流的實(shí)例，就體現(xiàn)了新型雨洪控制系統(tǒng)的美化環(huán)境，生物防護(hù)的功能。我國的北京、寧波、天津、杭州、成都等地也將城市雨洪控制系統(tǒng)有效納入園林設(shè)計(jì)體系中。

4 總結(jié)

第8篇：控制設(shè)計(jì)論文范文

(一)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)思路直接影響工程項(xiàng)目總投資

工程項(xiàng)目所確定設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)原則直接決定工程項(xiàng)目總投資，如新技術(shù)應(yīng)用，進(jìn)口設(shè)備的選用，系統(tǒng)布局原則，集約節(jié)約程度，附屬設(shè)施投入和外購程度，配套設(shè)施替代條件，藝術(shù)性及形象工程關(guān)注程度，可持續(xù)發(fā)展的條件，創(chuàng)造性思維和方法的應(yīng)用，等等，都會對項(xiàng)目總投資起到?jīng)Q定性作用。

(二)設(shè)計(jì)方案直接決定項(xiàng)目投資的經(jīng)濟(jì)性

設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，系統(tǒng)流程的合理性，設(shè)備配置的合理性和效果，資源節(jié)約利用程度，先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)的普及性，落后淘汰技術(shù)的替代和更新程度等，都要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、政策分析，做風(fēng)險評估，最終確定項(xiàng)目投資的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)約程度。

(三)設(shè)計(jì)質(zhì)量和效果是影響工程造價的重要環(huán)節(jié)

工程設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化是通過人員優(yōu)化、項(xiàng)目設(shè)計(jì)管理優(yōu)化以及科學(xué)的統(tǒng)籌安排來完成的系統(tǒng)工作。項(xiàng)目設(shè)計(jì)管理過程要抓住重點(diǎn)與關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)控制,以此提高工程設(shè)計(jì)方案質(zhì)量，減少設(shè)計(jì)變更，控制重復(fù)投資，大力降低工程造價。

(四)設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣直接決定投運(yùn)后的經(jīng)濟(jì)效益

設(shè)計(jì)方案不僅要考慮投資額的高低，還應(yīng)考慮項(xiàng)目投產(chǎn)后的生產(chǎn)成本高低和經(jīng)營效益的好壞，與同行業(yè)的競爭優(yōu)勢，環(huán)境及社會影響程度，更新及技術(shù)改造的投入程度等。

二、優(yōu)化設(shè)計(jì)對控制工程造價的途徑

(一)加大設(shè)計(jì)管理力度

業(yè)主單位必須高度重視優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，積極采用招標(biāo)等方式優(yōu)選出設(shè)計(jì)單位，優(yōu)化設(shè)計(jì)原則，明確設(shè)計(jì)思路和方法，全過程對設(shè)計(jì)優(yōu)化加大監(jiān)管力度，以系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法對項(xiàng)目的整體性、相關(guān)性、有序性、動態(tài)性、先進(jìn)性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和最優(yōu)化進(jìn)行分析、論證，運(yùn)用最優(yōu)化的方法建立一個最佳系統(tǒng)、最佳投資的建設(shè)項(xiàng)目，確保設(shè)計(jì)優(yōu)化工作全方位開展，保證投資項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)、節(jié)約、高效。

(二)做好設(shè)計(jì)方案的全方位細(xì)化優(yōu)化和動態(tài)管理工作

設(shè)計(jì)方案優(yōu)化包括工藝流程的優(yōu)化、設(shè)備優(yōu)選、耗用物料的節(jié)省、總圖布置優(yōu)化、自動化的優(yōu)選結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、技術(shù)領(lǐng)先戰(zhàn)略最優(yōu)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到最優(yōu)等。最終確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)達(dá)到功能滿足、技術(shù)先進(jìn)、安全適用、結(jié)構(gòu)合理、滿足環(huán)境及節(jié)能要求、投資節(jié)省，對設(shè)計(jì)方案要以提高綜合價值為目標(biāo)，以功能分析為核心，以系統(tǒng)觀念為指導(dǎo)，形成最佳方案。

(三)利用價值工程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較

在方案設(shè)計(jì)中，需要考慮整個設(shè)計(jì)方案的價值，要充分考慮項(xiàng)目的投資價值和功能價值。需要運(yùn)用價值工程原理，從功能和成本兩方面來進(jìn)行評價,計(jì)算改進(jìn)方案的成本和功能值,根據(jù)改進(jìn)方案的評價,從中優(yōu)選最佳方案，從而通過優(yōu)化設(shè)計(jì)方案有效地降低工程造價。

(四)強(qiáng)化基建期間的設(shè)計(jì)管理和設(shè)計(jì)質(zhì)量控制

要加強(qiáng)施工階段的設(shè)計(jì)管理，控制設(shè)計(jì)變更，同時按優(yōu)化設(shè)計(jì)管理的流程和辦法，做好設(shè)計(jì)變更和設(shè)計(jì)質(zhì)量控制工作，強(qiáng)化優(yōu)化設(shè)計(jì)效果。

(五)充分發(fā)揮第三方功能對設(shè)計(jì)工作進(jìn)行監(jiān)督和評價

設(shè)計(jì)階段，積極推行設(shè)計(jì)監(jiān)理制，對設(shè)計(jì)優(yōu)化和過程設(shè)計(jì)進(jìn)行監(jiān)理，并對相關(guān)關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵技術(shù)同時可委托社會專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行專項(xiàng)評價，充分利用第三方的監(jiān)督、評價職能，督促設(shè)計(jì)單位提高優(yōu)化設(shè)計(jì)的水平和效果。切實(shí)推行限額設(shè)計(jì)，推廣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)及典型性設(shè)計(jì)。實(shí)行項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價機(jī)制，對設(shè)計(jì)方案的項(xiàng)目功能、造價、工期和設(shè)備、材料、人工消耗等方面進(jìn)行定量與定性結(jié)合的綜合分析，確定技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果好的設(shè)計(jì)方案，提高投資效益。

(六)安全和節(jié)能減排作為投資項(xiàng)目優(yōu)化設(shè)計(jì)的重中之重

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中不僅僅考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化，更要注重系統(tǒng)設(shè)備的安全性，并要把節(jié)能減排指標(biāo)的控制作為重要設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，在造價控制過程中，要充分考慮項(xiàng)目投資的功能價值和工程項(xiàng)目的社會價值，達(dá)到綜合價值最大化。

(七)制定優(yōu)化設(shè)計(jì)、節(jié)約投資的激勵機(jī)制

項(xiàng)目單位必須制定相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的獎懲管理辦法，結(jié)合設(shè)計(jì)監(jiān)理和設(shè)計(jì)方案評價機(jī)制，從設(shè)計(jì)方案選定和評價，設(shè)計(jì)變更多少和影響程度，投資費(fèi)用的節(jié)省，生產(chǎn)運(yùn)營效果的評價和行業(yè)競爭優(yōu)勢的比較，等等，全方位推行設(shè)計(jì)獎懲機(jī)制，推行設(shè)計(jì)索賠制度，切實(shí)保障設(shè)計(jì)質(zhì)量和控制造價。(八)優(yōu)化設(shè)計(jì)要勇于創(chuàng)新，敢于突破設(shè)計(jì)規(guī)范修改周期一般較長，而現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又日新月異，設(shè)計(jì)工作要勇于創(chuàng)新，敢于突破，這不僅能節(jié)約造價還能為優(yōu)化設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三、結(jié)束語

第9篇：控制設(shè)計(jì)論文范文

2.聯(lián)系元器件廠商，獲取器件資料費(fèi)用

3.元器件費(fèi)用

4.開發(fā)人員薪資

5.樣機(jī)測試費(fèi)用

6.時間成本

以上幾個點(diǎn)的成本控制和管理在很多工程管理的書籍和資料都有詳細(xì)介紹，本文只是根據(jù)筆者所做過的電子設(shè)計(jì)工程補(bǔ)充一些看法。

進(jìn)入項(xiàng)目可行性分析階段后，項(xiàng)目管理人員應(yīng)該仔細(xì)做好項(xiàng)目規(guī)劃工作，一個項(xiàng)目的成功與否，一般取決于該項(xiàng)目的技術(shù)復(fù)雜性和成本復(fù)雜性。為了避免由于不可預(yù)知的工程復(fù)雜性而導(dǎo)致的項(xiàng)目流產(chǎn)，項(xiàng)目管理人員在制定設(shè)計(jì)方案的時候需要招集各方面的人員，把該項(xiàng)目仔細(xì)的分解開來，然后針對這些子項(xiàng)目逐一探討分析，仔細(xì)地權(quán)衡各方面因素，看看是否可行，成功的代價如何，只有每個子項(xiàng)目都做到有把握后才能將整個項(xiàng)目推入實(shí)施階段。

在項(xiàng)目通過可行性論證后，就轉(zhuǎn)入正式的開發(fā)階段。項(xiàng)目管理人員需要制定詳細(xì)的開發(fā)的技術(shù)規(guī)劃，一個項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路確定之后，該產(chǎn)品的開發(fā)成本、制造成本和維護(hù)成本也就大致確定下來了。所以一個不良的規(guī)劃，往往會對項(xiàng)目帶來災(zāi)難性的后果。這個階段項(xiàng)目負(fù)責(zé)人要和合作的開發(fā)人員充分交換意見，根據(jù)開發(fā)人員的數(shù)量和專長將項(xiàng)目分解開來，讓每一個工程技術(shù)人員完成本項(xiàng)目的一部分工作。

項(xiàng)目開始運(yùn)轉(zhuǎn)后一定要做好全套設(shè)計(jì)文檔。文檔中要明確每個開發(fā)者所必須完成的功能和相互之間的接口。同時也要要求每個開發(fā)人員為自己所開發(fā)的模塊做好技術(shù)文檔。表面上看這個工作增加了開發(fā)成本，但這樣不僅有利于該項(xiàng)目今后的擴(kuò)充維護(hù)，也同樣有利于該項(xiàng)目的測試工作。這事實(shí)上降低了項(xiàng)目在這些方面的成本，項(xiàng)目規(guī)模越大，在這方面投入所體現(xiàn)的效益就越明顯。同時這項(xiàng)工作還可以降低由于開發(fā)人員流動帶來的工程擴(kuò)充維護(hù)的風(fēng)險，因?yàn)榧夹g(shù)文檔越多越詳細(xì)，繼承該工作的技術(shù)人員所付出的時間代價就越小。

在元器件選擇方面，應(yīng)盡量使用標(biāo)準(zhǔn)器件或易于采購的器件。因?yàn)檫@些元件產(chǎn)量大，價格好，供貨渠道也多，對于降低硬件成本有顯而易見的好處。尤其在所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品產(chǎn)量不會很大的時候更應(yīng)該如此。在設(shè)計(jì)一些高附加值，小批量的產(chǎn)品的時候，盡量使用硬件模塊和軟件模塊來設(shè)計(jì)，這雖然加大了一些投入，但總的來說，壓縮開發(fā)時間，讓產(chǎn)品更快面對市場帶來的效益會大于這些投入。同時模塊化設(shè)計(jì)還可以提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。更可以將開發(fā)人員的精力集中于高層次的設(shè)計(jì)上，提高他們的成就感。

盡量使用各種EDA(電子設(shè)計(jì)自動化)工具。綜合使用各種EDA工具來完成設(shè)計(jì)，可以大幅度加快開發(fā)進(jìn)度，減少差錯，提高工程質(zhì)量。一提起EDA工具很多人就會想起Protel、Orcad、Pads等電路板布線軟件。其實(shí)這些工具不僅包含原理圖和電路板布線，一般也包含了可編程邏輯器件(PLD)設(shè)計(jì)、信號仿真等模塊，充分利用這些功能往往可以在設(shè)計(jì)階段就發(fā)現(xiàn)很多構(gòu)思和圖紙上的缺陷。對減少設(shè)計(jì)階段的返工和修改有事半功倍的效果。此外，還有一些別的種類的軟件，雖然不是專門的電子設(shè)計(jì)軟件，但我們依然可以借用。比如：如果項(xiàng)目中包含了復(fù)雜一些的數(shù)學(xué)算法(如模糊邏輯和人工神經(jīng)元算法等)，我們還可以動用專門的數(shù)學(xué)CAD軟件――MATLAB先仿真一下你的信號處理流程，然后根據(jù)仿真的結(jié)果來設(shè)計(jì)相關(guān)的硬件和軟件。就節(jié)約了很多在目標(biāo)機(jī)上反復(fù)寫片、反復(fù)調(diào)試算法的時間。

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

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

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

3.試制過程中適當(dāng)在電路板上多留一些資源，比如PLD的容量要比你預(yù)期的容量稍大一些，單片機(jī)的ROM、RAM、I/O端口等資源都要留適當(dāng)?shù)目沼唷Ｒ驗(yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中隨時會有很多不可預(yù)見的情況發(fā)生，解決這些問題，通常會增加對硬件資源的需求量。如果沒有在電路板上保留適當(dāng)?shù)娜哂噘Y源，將不得不在電路板外面再搭一塊小電路板。事實(shí)證明，這樣修改電路不僅容易給電路引入干擾信號，而且會大幅度降低試制樣機(jī)的可靠性，同時會使技術(shù)人員的很多時間花費(fèi)在反復(fù)修改電路的簡單勞動上。

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

1.可以大幅度加快開發(fā)進(jìn)度。

2.可以實(shí)現(xiàn)軟件的結(jié)構(gòu)化編程，它使得軟件的邏輯結(jié)構(gòu)變得清晰、有條理。

3.在寫一些數(shù)學(xué)算法和循環(huán)、判斷語句的時候有比匯編語言高得多的效率。

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

5.因?yàn)檠h(huán)、判斷語句和變量名字都使用自然語言，因此寫出來代碼的可維護(hù)性和軟件可讀性很好。這樣當(dāng)需要更換軟件開發(fā)人員的時候，可以比較容易地進(jìn)行代碼移交和消化。即使沒有更換人員，他們在維護(hù)自己的代碼的時候也比較容易。

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

7.在團(tuán)體寫作的軟件中，軟件接口容易做到規(guī)范統(tǒng)一。

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