緒論：寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā)，也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇自動(dòng)控制理論論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

篇（1）

一、工程概況：

本空調(diào)工程全部采用吊頂暗裝風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)。室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管承擔(dān)全部的室內(nèi)冷負(fù)荷和濕負(fù)荷，新風(fēng)機(jī)組把引入的室外新風(fēng)處理到室內(nèi)焓值，再按需求分配到各個(gè)房間。按舒適性空調(diào)設(shè)計(jì)，采用露點(diǎn)送風(fēng)。系統(tǒng)冷熱源選用風(fēng)冷式空氣源熱泵，安置于天臺(tái)上。空調(diào)水系統(tǒng)采用一次泵定水量系統(tǒng)，雙管制，閉式循環(huán)。系統(tǒng)主機(jī)采用遠(yuǎn)程控制，各房間的風(fēng)機(jī)盤管可單獨(dú)控制調(diào)節(jié)。

二、空氣房間溫度自動(dòng)控制是通過接通或斷開電加熱器，以增加或減少精加熱器的熱量，而改變送風(fēng)溫度來實(shí)現(xiàn)的。

空調(diào)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)常用的改變送風(fēng)溫度方法有：控制加熱空氣的電加熱器，空氣加熱器（介質(zhì)為熱水或蒸汽）的加熱量或改變一、二次回風(fēng)比等。室溫控制規(guī)律有位式、比例、比例積分、比例積分微分以及帶補(bǔ)償與否等幾種。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)室溫允許波動(dòng)范圍大小的要求，被控制的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及設(shè)備形式，選配測(cè)溫傳感器、溫度調(diào)節(jié)器及執(zhí)行器，組成溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)。

（1）控制電加熱器的功率

控制電加熱器的功率來控制室溫的系統(tǒng)，其原理圖及方框圖見下

①是室溫位式控制方案，由測(cè)溫傳感器TN，位式溫度調(diào)節(jié)器TNC，及電接觸器JS組成。當(dāng)室溫偏離設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)器TNC輸出通斷指令的電信號(hào)，使電接觸器閉合或斷開，以控制電加熱器開或停，改變送風(fēng)溫度，達(dá)到控制室溫的目的

②是室溫PID控制方案，由測(cè)溫傳感器TN，PID溫度調(diào)節(jié)器TNC及可控硅電壓調(diào)整器ZK組成，可實(shí)現(xiàn)室溫PID控制。

（2）控制空氣加熱器的熱交換能力

控制進(jìn)入空氣加熱器熱媒流量的室溫控制系統(tǒng)及其原理如下：

該方案是由測(cè)溫傳感器TN，溫度調(diào)節(jié)器TNC，通斷儀ZJ及直通或三通調(diào)節(jié)閥組成。當(dāng)室溫偏離設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出偏差指令信號(hào)，控制調(diào)節(jié)閥開大或關(guān)小，改變進(jìn)入空氣熱交換器的蒸汽量或熱水量，從而改變送風(fēng)溫度，達(dá)到控制室溫的目的。

（3）制進(jìn)入空氣加熱器的熱水溫度

該溫控方案組成與上面相同，不同的是控制三通閥來改變進(jìn)入空氣加熱器的水溫，改變熱交換能力，達(dá)到控制室溫的目的。

三、房間空氣相對(duì)濕度自動(dòng)控制的方法

空調(diào)房間溫濕度控制：

空調(diào)房間溫濕度的干擾因素的多樣性，氣候變化的多工況性以及房間存在的較大的熱慣性等因素使得利用單回路直接控制房間溫濕度的方法難以達(dá)到滿意的調(diào)節(jié)效果。因此，應(yīng)該另選有效的方法。針對(duì)空調(diào)房間的熱特性，采用串級(jí)調(diào)節(jié)較適宜。其調(diào)節(jié)框圖如圖所示

室溫調(diào)節(jié)器用于克服維護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱，室內(nèi)熱源散熱引起的室溫干擾。室溫調(diào)節(jié)器根據(jù)房間內(nèi)實(shí)際溫度與設(shè)定溫度的偏差調(diào)整送風(fēng)溫度的設(shè)定值。送風(fēng)溫度調(diào)節(jié)器則用來控制送風(fēng)溫度。這一環(huán)節(jié)主要克服在不同的季節(jié)，新風(fēng)、回風(fēng)混合比的變化引起的對(duì)換熱器的出口狀態(tài)干擾。使其在進(jìn)入房間前受到一定的抑制，減少對(duì)室內(nèi)狀態(tài)的影響。采用串級(jí)調(diào)節(jié)后，還能改變對(duì)象的時(shí)間特性，提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量。

四、風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制

（一）溫控器

（1）風(fēng)機(jī)盤管宜采用溫控器控制電動(dòng)水閥，手動(dòng)控制風(fēng)機(jī)三速的控制方式。風(fēng)機(jī)啟停與電動(dòng)水閥連鎖。

（2）冬夏季均運(yùn)行的風(fēng)機(jī)盤管，其溫控器應(yīng)有冬夏轉(zhuǎn)換措施。一般以各溫控器獨(dú)自設(shè)置冬夏轉(zhuǎn)換開關(guān)為好。

（二）節(jié)能鑰匙

（1）房間設(shè)有節(jié)能鑰匙系統(tǒng)時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管宜與其連鎖以節(jié)能。

（2）當(dāng)要求不高時(shí)，可采用插、拔鑰匙使風(fēng)機(jī)盤管啟動(dòng)或斷電停轉(zhuǎn)的方式。使用要求較高時(shí)，可增設(shè)一個(gè)溫度開關(guān)。

（三）定流量水系統(tǒng)

風(fēng)機(jī)盤管定流量水系統(tǒng)自控方式較簡(jiǎn)單易行，但節(jié)能效果沒有變流量自控方式好。

五、風(fēng)機(jī)盤管的定流量水系統(tǒng)自動(dòng)控制

該工程使用定流量二管制，其風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的控制通常采用兩種方式。

（1）三速開關(guān)手控的二管制定流量系統(tǒng)

采用二管制水系統(tǒng)時(shí)，表面冷卻器中的水是常通的。水量依靠閥門的一次性調(diào)整，而室溫的高低是由手動(dòng)選擇風(fēng)機(jī)的三檔轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的。

（2）溫控器加三速開關(guān)的二管制定流量水系統(tǒng)

采用這種控制的水系統(tǒng)時(shí)，表面冷卻器中的水是常通的，水量依靠閥門一次性調(diào)整。室內(nèi)溫度控制器控制風(fēng)機(jī)啟停，而手動(dòng)三檔開關(guān)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

溫控器選擇AFT06*系列即可滿足要求。該系列是帶浸入式套管的。

六、變風(fēng)量系統(tǒng)的監(jiān)控

變風(fēng)量系統(tǒng)的基本思想是當(dāng)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷改變以及室內(nèi)空氣參數(shù)設(shè)定值變化時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)送入房間的送風(fēng)量，使通過空氣送入房間的負(fù)荷與房間的實(shí)際負(fù)荷相匹配，以滿足室內(nèi)人員的舒適要求或工藝生產(chǎn)要求。同時(shí)送風(fēng)量的調(diào)節(jié)可以最大限度的減少風(fēng)機(jī)的動(dòng)力，節(jié)約運(yùn)行能耗。

除了節(jié)能的優(yōu)勢(shì)外，VAV系統(tǒng)還有以下特點(diǎn)：（1）能實(shí)現(xiàn)局部區(qū)域的靈活控制，可根據(jù)負(fù)荷變化或個(gè)人舒適度要求調(diào)節(jié)。（2）由于能自動(dòng)調(diào)節(jié)送入各房間的冷量，系統(tǒng)內(nèi)各用戶可以按實(shí)際需要配置冷量，考慮各房間的同時(shí)使用系數(shù)和負(fù)荷分布，系統(tǒng)冷源配置可以減少20%~30%左右，設(shè)備投資相應(yīng)較大減少。（3）室內(nèi)無過冷過熱現(xiàn)象。

該系統(tǒng)采用單風(fēng)管再加熱VAV空調(diào)系統(tǒng)，其原理和控制系統(tǒng)圖如下：

七、空調(diào)用制冷裝置的自動(dòng)控制

1、蒸發(fā)器的自動(dòng)控制

空調(diào)用制冷裝置系統(tǒng)的蒸發(fā)器和冷凝器溫度的自動(dòng)控制如圖所示

空調(diào)負(fù)荷是經(jīng)常變化的，因此，要求制冷裝置的制冷量也要相應(yīng)地變化。而制冷量的變化，就是循環(huán)的制冷劑流量的變化，所以需要對(duì)蒸發(fā)器的供液量進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)載冷劑即被冷卻物質(zhì)的溫度控制。空調(diào)用制冷裝置的中常用的供液量自動(dòng)控制的設(shè)備是熱力膨脹閥。

熱力膨脹閥的一種直接作用式調(diào)節(jié)閥，安裝在蒸發(fā)器入口管上，感溫包安裝在蒸發(fā)器的出口管上。DV1和DV2是電磁閥，壓縮機(jī)停時(shí)，電磁閥立即關(guān)閉，切斷冷凝器至蒸發(fā)器的供液。

2、冷凝器的自動(dòng)控制

在制冷裝置上通常用冷卻水量調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)冷凝溫度。冷卻水量調(diào)節(jié)閥是一種直接作用式調(diào)節(jié)閥，安裝在冷凝器的冷卻水進(jìn)水管上，它的壓力測(cè)量溫包安裝在壓縮機(jī)的排氣端，或冷凝器的制冷劑入口端，以感受Pl的變化。

3、制冷裝置的自動(dòng)保護(hù)

為了保證制冷裝置的安全運(yùn)行，在制冷系統(tǒng)中常有一些自動(dòng)保護(hù)器件。制冷系統(tǒng)常用的自動(dòng)保護(hù)包括排氣壓力保護(hù)、吸氣壓力保護(hù)、減壓保護(hù)、斷水保護(hù)、冷凍水防凍保護(hù)等。其系統(tǒng)圖如下：

（一）排氣與吸氣壓力自動(dòng)保護(hù)

在制冷設(shè)備中設(shè)置了安全閥，還使用壓力控制器來控制排氣壓力。當(dāng)排氣壓力超過設(shè)定值時(shí)，壓力控制器立即切斷壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)電源，起高壓保護(hù)作用；控制吸氣壓力的采用壓力控制器PxS。它對(duì)吸氣壓力有保護(hù)作用。

（二）油壓的自動(dòng)保護(hù)

在制冷壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，它的運(yùn)動(dòng)部件會(huì)摩擦生熱。為了防止部件因發(fā)熱而變形而發(fā)生事故，必須不斷供給一定壓力的油。油壓控制器是一個(gè)壓差控制器，用它可以實(shí)現(xiàn)制冷裝置油壓的自動(dòng)保護(hù)。

（三）斷水自動(dòng)保護(hù)

為了保證壓縮機(jī)的安全，在壓縮機(jī)水套出水口和冷凝器出水口，裝設(shè)了斷水保護(hù)裝置。該裝置是由測(cè)量冷凝器出水口水的電阻的兩個(gè)電極，配以晶體管控制電路的水流控制器SLS及繼電器所組成。

（四）凍水防凍自動(dòng)保護(hù)

在制冷裝置運(yùn)行中，蒸發(fā)器中冷凍水溫度過低，容易發(fā)生凍結(jié)影響壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，因此設(shè)置了冷凍水防凍自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在蒸發(fā)器出口端安裝了溫度控制器TfS，當(dāng)冷凍水出口處溫度降至較低時(shí)，溫度控制器使中間繼電器斷開，壓縮機(jī)也就停止運(yùn)轉(zhuǎn)；在壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)后，若蒸發(fā)器冷凍水溫度回升到某一溫度時(shí)，溫度控制器使中間繼電器接通，冷凍水泵和冷卻水泵就重新啟動(dòng)，而壓縮機(jī)也恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

4、水量調(diào)節(jié)閥的選擇：

根據(jù)系統(tǒng)水管管徑尺寸為：DN25DN32DN50三種，選擇相應(yīng)閥門口徑的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。結(jié)果如下：（品牌：丹佛斯）

閥門口徑KV值經(jīng)過閥們的流量（m^3/h）

壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)壓降(bar)

0.20.250.30.350.40.450.50.550.6

DN25104.475.005.485.926.326.717.077.427.75

DN32167.168.008.769.4710.1210.7311.3111.8712.39

DN504017.8920.0021.9123.6625.3026.8328.2829.6630.98

二通閥選擇：DN25Kvs=10m^3/h編號(hào)：065Z3420法蘭連接VL2（PN6）

065B1725法蘭連接VF2（PN16）

065B1525法蘭連接VFS2（PN25）

DN32Kvs=16m^3/h編號(hào)：065Z3421法蘭連接VL2（PN6）

065B1732法蘭連接VF2（PN16）

065B1532法蘭連接VFS2（PN25）

DN50Kvs=40m^3/h編號(hào)：065Z3423法蘭連接VL2（PN6）

065B1750法蘭連接VF2（PN16）

065B1550法蘭連接VFS2（PN25）

三通閥選擇：DN25Kvs=10m^3/h編號(hào)：內(nèi)螺紋：065B1425外螺紋：065B1325

法蘭連接VF3，VL3

DN32Kvs=16m^3/h編號(hào)：內(nèi)螺紋：065B1432外螺紋：065B1332

DN50Kvs=40m^3/h編號(hào)：內(nèi)螺紋：065B1450外螺紋：065B1350

模擬量控制驅(qū)動(dòng)器：AME15，AME16，AME25，AME35

AME電子驅(qū)動(dòng)器用在DN50以下的VRB，VRG，VF，VL，VFS2，VEF2閥門。該驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)適應(yīng)行程到閥的終端位置以減少調(diào)試時(shí)間。電源電壓：24V~。適配器編號(hào)：065Z7548，介質(zhì)溫度超過150℃。閥桿加熱器，用于DN15~DN50的閥門，編號(hào)是065B2171。

手動(dòng)平衡閥：MSV-C該閥用于平衡制冷、供熱和生活用水系統(tǒng)的流量。其特點(diǎn)有：固定的測(cè)量孔板；帶有2件針式測(cè)量接頭；手輪具有關(guān)斷功能，一圈360度均可讀數(shù)；數(shù)字刻度指示，并具有鎖定功能；固定孔板測(cè)量精度是+-5%，MSV-C為內(nèi)螺紋。

八、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的監(jiān)控

風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的控制通常包括風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制和室內(nèi)溫度控制兩部分。

1、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的監(jiān)控功能

（1）室內(nèi)溫度測(cè)量；（2）冷、熱水閥開關(guān)控制；（3）風(fēng)機(jī)變速及啟停控制

其監(jiān)控原理圖如圖

九、新風(fēng)機(jī)組的監(jiān)控

新風(fēng)機(jī)組通常與風(fēng)機(jī)盤管配合進(jìn)行使用，主要是為各房間提供一定的新鮮空氣，滿足人員衛(wèi)生要求。其基本監(jiān)控功能有：（1）監(jiān)測(cè)功能檢查風(fēng)機(jī)電機(jī)的工作狀態(tài)，確定是處于開或關(guān)；檢測(cè)風(fēng)機(jī)電機(jī)的電流是否過載；測(cè)量風(fēng)機(jī)出口處的空氣溫濕度，以了解機(jī)組是否已將新風(fēng)處理到要求的狀態(tài)；測(cè)量空氣過濾器兩側(cè)的壓差，以了解過濾器是否要求清洗；檢查新風(fēng)閥狀態(tài)，確定是開還是關(guān)。（2）控制功能根據(jù)要求啟停風(fēng)機(jī)；控制水量調(diào)節(jié)閥的開度；控制干蒸汽加濕器調(diào)節(jié)閥的開度；換熱器的冬季防凍保護(hù)（3）集中管理功能顯示新風(fēng)機(jī)組啟停狀態(tài)，送風(fēng)溫濕度，風(fēng)閥，水閥狀態(tài)。通過中央控制管理機(jī)啟停機(jī)組，修改送風(fēng)參數(shù)設(shè)定值

為實(shí)現(xiàn)上述功能，相應(yīng)的硬件配置如下：

新風(fēng)機(jī)組的新風(fēng)閥配置開關(guān)式風(fēng)閥控制器。這是因?yàn)樾嘛L(fēng)機(jī)組的風(fēng)量是根據(jù)工作區(qū)內(nèi)人員數(shù)量計(jì)算出來的，一般不做調(diào)節(jié)，因此新風(fēng)門只有開、閉兩種狀態(tài)。在風(fēng)機(jī)開啟時(shí)，風(fēng)閥全開，停機(jī)時(shí)，風(fēng)閥全關(guān)。風(fēng)閥的控制通過一路DO通道完成。當(dāng)輸入為高電平時(shí)，風(fēng)閥全開；低電平時(shí)，風(fēng)閥全關(guān)。若要了解風(fēng)閥的實(shí)際狀態(tài)，還可以用一路DI接受風(fēng)閥執(zhí)行器的反饋信號(hào)。

十、電子機(jī)械房間恒溫控制器RMTE

該控制器廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工業(yè)和住宅建筑。適用于供熱，制冷和全年空調(diào)系統(tǒng)的室溫控制，特別是風(fēng)機(jī)盤管和電加熱器等。特點(diǎn)是：高度敏感，無基準(zhǔn)振動(dòng)問題，硬防火塑料底座和上蓋，一體結(jié)構(gòu)，易于安裝，系統(tǒng)OFF位置，切斷所有環(huán)路。RMTE-HC2適用于2管制供熱/關(guān)斷/制冷，溫度范圍是10~30℃。電源等級(jí)：230V+-10%50/60HZ電流等級(jí)：恒溫控制器1A230V/AC風(fēng)機(jī)6（2）A230V/AC

十一、區(qū)域電動(dòng)閥ZV-2/3

該系列閥門與時(shí)間溫度控制器一起用來控制家庭和商業(yè)的中央供熱，熱水及冷水系統(tǒng)中的水量。主要參數(shù)：適用于各種安裝要求和偏好，適用于供熱和供冷應(yīng)用，性能可靠，使用壽命長(zhǎng)，易于安裝和接線，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

類型產(chǎn)品編號(hào)種類DN關(guān)閉壓力KV螺紋（外）介質(zhì)

ZV-215087N72402-通開/關(guān)152.5bar3.2G1/2”制冷/熱水（+5/+90）

ZV-220087N7241202bar3.2G3/4”

ZV-225087N7242250.8bar6.8G1”

ZV-315087N72373-通分流器152.5bar4.3G1/2”

ZV-320087N7238201bar4.6G3/4”

ZV-325087N7239251bar5.7G1”

十二、SIEMENS3LD主控和急停開關(guān)

3LD1開關(guān)可用于控制主回路、輔助回路以及三相電機(jī)和其它負(fù)載。應(yīng)用

它是手動(dòng)隔離開關(guān)，符合IEC947-3/DINVDE0660第107部分(EN60947-3)標(biāo)準(zhǔn)，并且滿足隔離要求。3LD1控制開關(guān)可以用于：起/停(ON/OFF)。控制該開關(guān)有三個(gè)相鄰的主觸頭，在開關(guān)的任何一邊都可以裝第四個(gè)觸頭。這個(gè)觸頭可以是N觸頭或一個(gè)帶1常開和1常閉觸點(diǎn)的開關(guān)

SIEMENS3TH中間繼電器

3TH系列中間繼電器，適用于交流50Hz或60Hz，電壓至660V和直流電壓至600V的控制電路中，用來控制各種電磁線圈及作為電信號(hào)的放大和傳遞，符合IEC947，VDE0660，GB14048等標(biāo)準(zhǔn)。繼電器動(dòng)作機(jī)構(gòu)靈活，手動(dòng)檢查方便，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，可防止外界雜物及灰塵落入繼電器的活動(dòng)部位。接線端都有罩覆蓋，人手不能直接接觸帶電部位，安全防護(hù)性很高；繼電器電磁鐵工作可靠、損耗小、噪音小、具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，線圈的接線端裝有電壓規(guī)格標(biāo)志牌，標(biāo)志牌按電壓等級(jí)著有特定的顏色，清晰醒目，接線方便，可避免因接錯(cuò)電壓規(guī)格而導(dǎo)致線圈燒毀。

十三、壓差控制器

根據(jù)閥門口徑，選擇以下幾種：ASV-PVDN25ASV-PVDN32AIPDN50

ASV壓差平衡閥可自動(dòng)保證供熱和制冷系統(tǒng)的水力平衡。該工程中采用的是定水量系統(tǒng)，壓差控制器用在排氣與吸氣壓力自動(dòng)保護(hù)中。使用ASV閥門，可避免煩瑣的調(diào)試過程，安裝完閥門即可。在所有負(fù)荷下自動(dòng)平衡系統(tǒng)，也有助于節(jié)能。安裝時(shí)需安在回水管，且流向應(yīng)與閥體上的箭頭一致。

十四、參考文獻(xiàn)

建筑環(huán)境與設(shè)備的自動(dòng)化劉耀浩天津大學(xué)出版社

篇（2）

廠址位于XX市西郊雷鋒大道7公里處，占地面積620畝。為加速實(shí)施全省農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，先后從美國(guó)﹑法國(guó)﹑埃及﹑日本及國(guó)內(nèi)10多個(gè)省市科研育種單位引進(jìn)優(yōu)質(zhì)果茶品種資源158個(gè)，優(yōu)質(zhì)果茶種苗40多萬株，建成果茶母本園150畝。每年可向社會(huì)提供優(yōu)質(zhì)果茶苗木200多萬株，果茶母（接）穗1萬公斤以上，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果茶產(chǎn)品1000噸以上。

果茶場(chǎng)也是省城第一座以品茶、園藝、垂釣為主題的農(nóng)業(yè)觀光園。這里空氣清新，景色怡人。春有草莓、櫻桃、“明前”茶；夏有枇杷、蘋果、葡萄、桃、李、楊梅、無花果與瓜類；秋有板栗、柿、棗、梨、獼猴桃；冬有柑桔、橙類等。一年四季。百果飄香，是個(gè)名副其實(shí)的“百果園”。

該廠第二期工程將于2003年完成，面積將擴(kuò)至1000多畝。年生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)果茶苗木將達(dá)到1000萬株，優(yōu)質(zhì)果茶產(chǎn)品產(chǎn)量也將成倍增加，更多的農(nóng)業(yè)高新技術(shù)將落戶該場(chǎng)。果茶苗木和產(chǎn)品的生產(chǎn)、檢測(cè)、采后處理、加工和多種農(nóng)業(yè)觀光設(shè)施將全部完善和配置。屆時(shí)，一個(gè)全新的高科技生態(tài)農(nóng)業(yè)示范、觀光園將會(huì)展現(xiàn)在你的面前。

百果園是農(nóng)業(yè)高科技的結(jié)晶，而滴灌系統(tǒng)是其中的重中之重。百果園現(xiàn)建成的620畝果園，全部由從以色列引進(jìn)的先進(jìn)滴噴灌系統(tǒng)控制，該園地勢(shì)起伏較大，最高處海拔達(dá)86.60m，最低處64.72m，傳統(tǒng)灌水方式很難進(jìn)行，而先進(jìn)的滴灌系統(tǒng)由于對(duì)地形的適應(yīng)能力強(qiáng)，而且特別適應(yīng)山地丘陵地區(qū)，所以滴灌正好大施其能，由低處水庫中取水，經(jīng)過過濾加壓，然后由遍布全園的各種管道把帶有肥料、除蟲劑的水準(zhǔn)確地送到每片需水地園中，保證果樹的正常需水。不過其系統(tǒng)自動(dòng)化程度不高，全園僅能使用微機(jī)控制電磁閥的開啟，不能精確實(shí)現(xiàn)作物的輪灌、對(duì)灌水時(shí)間和灌水量還不能實(shí)現(xiàn)有效的控制，有望進(jìn)一步提高。

2滴灌系統(tǒng)

滴灌就是滴水灌溉技術(shù)，它是利用低壓管道系統(tǒng)，使滴灌水成點(diǎn)滴地、緩慢地、均勻而又定量地浸潤(rùn)作物根系最發(fā)達(dá)的區(qū)域，使作物主要根系活動(dòng)區(qū)的土壤始終保持在最優(yōu)含水狀態(tài)。滴灌不同于傳統(tǒng)的地面灌溉濕潤(rùn)全面積土壤，因此滴灌有節(jié)約灌溉用水量、促進(jìn)作物生長(zhǎng)和提高產(chǎn)量的作用，是一種很有發(fā)展前途的局部灌水技術(shù)。

百果園主要種植柑桔、葡萄、水蜜桃、茶等低矮果樹，如果采用其它灌水方法，不僅浪費(fèi)水資源，而且很難保證滿足果樹的需水量，而滴灌具有省水節(jié)能、省工省地省肥、操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、對(duì)土壤地形適應(yīng)性強(qiáng)、保護(hù)和保持生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，所以滴灌成為了百果園地首選。

2.1百果園滴灌系統(tǒng)的組成

百果園滴灌系統(tǒng)主要由水源、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)和尾部設(shè)備灌水器以及流量、壓力控制部件和測(cè)量?jī)x表等組成，如圖所示。全園滴灌系統(tǒng)組成示意圖：

1.水源2．水泵3.供水管4.蓄水池5.逆止閥6.施肥開關(guān)7.灌水總開關(guān)8.壓力表

9.主過濾器10.水表11.支管12.微噴頭13.滴頭14.毛管(滴灌帶、滲灌管)

15.滴灌支管16.尾部開關(guān)(電磁閥)17.沖洗閥18.肥料罐19.肥量調(diào)節(jié)閥20.施肥器21.干管

2.1.1水源

江河、湖泊、水庫、井、渠、泉等水質(zhì)符合微灌要求的均可作為水源，百果園采用從園中的水庫中取水。

2.1.2首部樞紐

百果園的首部樞紐包括泵組、動(dòng)力機(jī)、肥料罐、過濾設(shè)備、控制閥、進(jìn)排氣閥、壓力表、流量計(jì)等。其作用是從水庫中取水增壓并將其處理成符合微灌要求的水流送到系統(tǒng)中去。百果園中采用五級(jí)加壓式離心泵，在水庫中取水，現(xiàn)取現(xiàn)用，計(jì)劃建一水塔蓄水。

2.1.3輸配水管網(wǎng)

輸配水管網(wǎng)的作用是將首部樞紐處理過的水按照要求輸送分配到每個(gè)灌水單元和灌水器。包括干、支管和毛管三級(jí)管道，毛管是微灌系統(tǒng)末級(jí)管道，其上安裝或連接灌水器。微灌系統(tǒng)中直徑小于或等于63毫米的管道常用聚乙烯(PE)管材，大于63毫米的常用聚氯乙烯（PVC）管材。百果園中干、支管采用PVC管和UPVC管，毛管采用PE管。

2.1.4尾部設(shè)備

尾部設(shè)備是微灌系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，包括微管和與之相聯(lián)的灌水器(小微管、滴頭、微噴頭、滴灌帶、滲灌頭、滲灌管等)插桿等。灌水器將微灌系統(tǒng)上游所來的壓力水消能后將水成滴狀、霧狀等施于所需灌溉的作物根部或葉面。

2.2百果園滴灌灌溉系統(tǒng)

灌溉系統(tǒng)的第一期工程是由以色列的普拉斯托公司負(fù)責(zé)承建，全園采用先進(jìn)的滴、噴灌相結(jié)合的微灌節(jié)水技術(shù)，是我國(guó)南方發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的典范，其具體情況見下：

2.2.1設(shè)計(jì)原則

滴灌灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)除了滿足節(jié)水、節(jié)能、省力等之外，通常應(yīng)遵循以下主要原則：

①必須滿足果園果樹生長(zhǎng)對(duì)水分的要求；

②灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合耕作實(shí)際，便于操作；

③應(yīng)使所選擇的灌水方法既能滿足作物的灌溉要求，又不因灌溉而造成病害、蟲害的發(fā)生；

④在盡可能的情況下，灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮施肥及噴藥裝置；

⑤在盡可能的情況下，應(yīng)使灌溉系統(tǒng)在滿足灌溉要求的同時(shí)，工程建設(shè)的綜合造價(jià)最小。

2.2.2設(shè)計(jì)步驟

2.2.2.1資料的收集在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須掌握以下資料：

①地形資料：根據(jù)實(shí)際情況測(cè)繪大比例尺地形圖，其中包括果園的平面布置、道路、水源位置、高差等。

②土壤資料：主要是土壤理化性質(zhì)、地下水埋藏深度和土層厚度等。土壤理化性質(zhì)主要包括土壤類別、干容重、含鹽情況、土壤田間持水率等。

③氣象資料：區(qū)域年均降雨量及季節(jié)分布、平均氣溫、極端氣溫（包括最高、最低氣溫）、最大凍土層深度、無霜期、蒸騰蒸發(fā)資料等。

④水源資料：水源屬性（個(gè)人或集體）、種類、水源位置、水質(zhì)、含沙情況、水位、供水能力、利用和配套情況等。若水源為機(jī)井時(shí)，還應(yīng)調(diào)查機(jī)井的靜水位和動(dòng)水位，當(dāng)?shù)叵滤惠^淺時(shí)，一定要調(diào)查清楚地下水位及其周年變化規(guī)律。若水源為渠水時(shí)，應(yīng)調(diào)查清楚水源的含泥沙種類、含沙量、水位、供水時(shí)間、可能的配水時(shí)間等。同時(shí)，還應(yīng)特別注意水源的保證率問題，不論是只用于果園的水源還是與周圍大田混用的水源，都應(yīng)考慮這個(gè)問題。

⑤百果園作物種植資料：其中包括作物的種類、種植密度（其中最主要的是行距和株距）等。

⑥百果園的環(huán)境資料：包括百果園周圍的地形、交通和供電等。

2.2.2.2灌水方法的選擇灌水方法選擇適當(dāng)與否，除了影響工程投資外，還直接影響著灌溉系統(tǒng)的效益發(fā)揮和灌溉保證率。因此，應(yīng)根據(jù)作物種類、作物的種植制度、種植季節(jié)、水源情況、果園設(shè)施情況、工程區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況等，合理地選擇相對(duì)投資較省、灌溉保證率較高且有利于果園果樹生長(zhǎng)的灌水方法。百果園灌溉系統(tǒng)的灌水方法采用以滴灌為主，滴噴灌相結(jié)合的方式。

2.2.2.3滴灌系統(tǒng)布置，百果園滴灌系統(tǒng)的管道分干管、支管和毛管等三級(jí)，布置時(shí)干、支、毛三級(jí)管道要求盡量相互垂直，以使管道長(zhǎng)度和水頭損失最小。通常情況下，園內(nèi)一般出水毛管平行于種植方向，支管垂直于種植方向。

2.2.2.4滴灌灌溉制度的擬定

①灌水定額：是指作為滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單位面積上的一次灌水量，如果用灌水深度表示，可用式（4-8）計(jì)算，即

H——計(jì)劃濕潤(rùn)層深度（米），一般蔬菜0.20-0.30米深根蔬菜或果樹0.3-1.0米；

p——土壤濕潤(rùn)比，70%-90%。

②設(shè)計(jì)灌水周期：滴灌設(shè)計(jì)灌水周期是指按一定的灌水定額灌水后，在作物適宜土壤含水率的條件下，保障作物正常生長(zhǎng)的可能延續(xù)時(shí)間T，用式（4－9）計(jì)算，即

③一次灌水延續(xù)時(shí)間：一次灌水延續(xù)時(shí)間是指把設(shè)計(jì)灌水定額水量，在不產(chǎn)生徑流的條件下，均勻分布于果園田間所用的灌水時(shí)間，用式（4－10）計(jì)算，即

i.輪灌區(qū)數(shù)目的確定：（a）對(duì)于固定式滴灌系統(tǒng)，輪灌區(qū)數(shù)目可按式（4-11）計(jì)算：（b）對(duì)于移動(dòng)式滴灌系統(tǒng)，則有：

ii.一條毛管的控制灌溉面積：（a）對(duì)于固定式滴灌系統(tǒng)，毛管固定在一個(gè)位置上灌水，控制面積為

f=SeL(4-13)

式中f——每條毛管控制的灌溉面積（平方米）

L——毛管長(zhǎng)度（米），移動(dòng)式滴灌系統(tǒng)中為出流毛管長(zhǎng)度。

（b）對(duì)于移動(dòng)式滴灌系統(tǒng)，一條毛管控制的灌溉面積為

2.2.2.5滴灌系統(tǒng)控制灌溉面積大小的計(jì)算在灌溉水源能夠得到充分保證的條件下，滴灌面積的大小取決于管道的輸水能力。對(duì)于水源流量不能滿足整個(gè)區(qū)域需要時(shí)，滴灌面積為

2.2.2.6管網(wǎng)水力計(jì)算滴灌系統(tǒng)各級(jí)管道布置好以后，即可從最末端或最不利毛管位置開始，逐級(jí)推算各級(jí)管道的水頭損失（包括沿程水頭損失和局部水頭損失）。在設(shè)計(jì)中，同一條支管上的第一條毛管最前端出水孔處水頭與最末一條毛管最末端出水孔處水頭之間的差值，不超過滴頭設(shè)計(jì)工作壓力的20％，流量差值不超過10％；對(duì)于采用壓力補(bǔ)償式滴水器時(shí)，僅要求區(qū)域內(nèi)滴頭流量差值不超過10％，并據(jù)此確定支、毛管的最大設(shè)計(jì)長(zhǎng)度；在滴灌中，由于管網(wǎng)中水流壓力通常小于0．3兆帕，所以多選用PVC塑料管道。管道中水流在運(yùn)動(dòng)過程中的壓力損失通常包括沿程阻力損失和局部阻力損失。工程設(shè)計(jì)中塑料管道的沿程阻力損失常選用式（4－16）、（4－17）計(jì)算，局部阻力損失常用式（4－18）計(jì)算。①沿程阻力損失hf

當(dāng)管道有多個(gè)出水口時(shí)，管道的沿程阻力應(yīng)考慮多口出流對(duì)沿程阻力的折減問題，多口出流折減系數(shù)k，對(duì)應(yīng)計(jì)算公式

②局部阻力hj

工程設(shè)計(jì)中為了計(jì)算方便，局部阻力損失也常按沿程阻力損失hf的10％估算。

2.2.2.7管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括各級(jí)管道的管材與管徑的選擇、各級(jí)固定管道的縱剖面設(shè)計(jì)、管道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

①管材的選擇：可用于灌溉的管道種類很多，應(yīng)該根據(jù)滴灌區(qū)的具體情況，如地質(zhì)、地形、氣候、運(yùn)輸、供應(yīng)以及使用環(huán)境和工作壓力等條件，結(jié)合各種管材的特性及適用條件進(jìn)行選擇。一般情況下，對(duì)于地理固定管道，可選用鋼筋混凝土管、鋼絲網(wǎng)水泥管、石棉水泥管、鑄鐵管和硬塑料管。鋼管易銹蝕和腐蝕，最好不要選用。隨著材料工業(yè)的發(fā)展，地埋管道多選用塑料管。選用塑料管時(shí)一定要注意，不同材質(zhì)的塑料管在幾何尺寸相同的情況下可承受的工作壓力相差甚遠(yuǎn)，特別是在使用低密度聚乙烯管（PE管）時(shí)，一定要注意管壁的厚度是否達(dá)到了能承受系統(tǒng)所要求壓力的厚度，若沒有達(dá)到，千萬不能使用，否則將會(huì)埋下隱患，造成運(yùn)行時(shí)管道發(fā)生爆破，甚至導(dǎo)致整個(gè)管道系統(tǒng)癱瘓。用于滴灌地埋管道的塑料管，最好選用硬聚氯乙烯管（UPVC管）。對(duì)于口徑150毫米以上的地埋管道，硬聚氯乙烯管在性能價(jià)格比上的優(yōu)勢(shì)下降，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析選擇合適的管材。塑料管經(jīng)常暴露在陽光下使用，易老化，縮短使用壽命。因此，地面移動(dòng)管最好不采用塑料管。

②管徑的選擇：當(dāng)輪灌編組和輪灌順序確定之后，各級(jí)管道在每一輪灌組所通過的流量即可知道。通常選用同一級(jí)管道在各輪灌組中可能通過的最大流量，作為本級(jí)管道的設(shè)計(jì)流量，依據(jù)這個(gè)設(shè)計(jì)流量來確定管道的管徑。若某一級(jí)管道，其最大流量通過的時(shí)間占管道總過水時(shí)間的比例甚小，也可選取一個(gè)出現(xiàn)次數(shù)較多的次大流量，作為管道的設(shè)計(jì)流量來確定管徑。同一級(jí)管道的不同管段通過的最大流量不同時(shí)，可分段確定設(shè)計(jì)流量。（a）支管管徑的確定：支管是指直接安裝豎管和滴頭的那一級(jí)管道。支管管徑的選擇主要依據(jù)灌溉均勻的原則。管徑選得越大，支管運(yùn)行時(shí)的水頭損失就越小，同一支管上各滴頭的實(shí)際工作壓力和灌水量就越接近，灌溉均勻度就越接近設(shè)計(jì)狀況。但這樣增大了支管的投資，對(duì)移動(dòng)支管來說還增加了拆裝、搬移的勞動(dòng)強(qiáng)度。管徑選得小，支管投資減少，移動(dòng)作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度降低，但由于運(yùn)行時(shí)支管內(nèi)水頭損失增大，同一支管上各滴頭的實(shí)際工作壓力和灌水量差別增大，結(jié)果造成果園各處受水量不一致，影響滴灌質(zhì)量。為了保證同一支管上各滴頭實(shí)際出水量的相對(duì)偏差不大于20％，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBJ85-85規(guī)定：同一支管上任意兩個(gè)滴頭之間的工作壓力差應(yīng)在滴頭設(shè)計(jì)工作壓力的20％以內(nèi)。顯然，支管若在平坦的地面上鋪設(shè)，其首末兩端滴頭間的工作壓力差應(yīng)最大。若支管鋪設(shè)在地形起伏的地面上，則其最大的工作壓力差并不見得發(fā)生在首末滴頭之間。考慮地形高差Z的影響時(shí)上述規(guī)定可表示為

許的水頭損失即為從式（4－20）

可以看出：逆坡鋪設(shè)支管時(shí)，允許的hw的值小，即選用的支管管徑應(yīng)大些；順坡鋪設(shè)支管時(shí)，因Z的值本身為負(fù)值，其允許的hw的值可以比0.2hp大些，也就是說因支管順坡鋪設(shè)時(shí)，因地形坡降彌補(bǔ)了支管內(nèi)的部分水力坡降，選用的支管管徑可適當(dāng)?shù)男⌒．?dāng)一條支管選用同管徑的管子時(shí)，從支管首端到朱端，由于沿程出流，支管內(nèi)的流速水頭逐次減小，抵消了局部水頭損失，所以計(jì)算支管內(nèi)水頭損失時(shí)，可直接用沿程水頭損失來代替其總水頭損失，即h''''f=hw，式（4－20）可改寫為

滴頭選定后，滿頭的設(shè)計(jì)工作壓力可從滴頭性能表中查得。兩滴頭進(jìn)水口高程差（實(shí)際上就是兩滴頭所在地的地面高差）可以從系統(tǒng)平面布置圖中查取。則h''''f即可求出。利用公式h''''f=FfLQm／db，在其他參數(shù)已知的情況下反求管徑d，d就是該支管可選用的最小管徑的計(jì)算值。因管材的管徑已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。因此，還需按管材的標(biāo)準(zhǔn)管徑將計(jì)算出的管徑規(guī)范取整。對(duì)滴灌系統(tǒng)的支管，考慮到運(yùn)行與管理的方便，最大的管徑一般不超過100毫米，并且應(yīng)盡量使各支管取相同的管徑，至少也需在一個(gè)作業(yè)區(qū)中統(tǒng)一。對(duì)于固定管道式滴灌系統(tǒng)，地理支管的管徑可以不同，但規(guī)格不宜太多，同一條支管一般最多變徑兩次。（b）支管以上各級(jí)管道管徑的確定：一般情況下，這些管道的管徑是在滿足下一級(jí)管道流量和壓力的前提下按費(fèi)用最小的原則選擇的。管道的費(fèi)用常用年費(fèi)用來表示。隨著管徑的增大，管道的投資造價(jià)（常用折舊費(fèi)表示）將隨之增高，而管道的年運(yùn)行費(fèi)隨之降低。因此，客觀上必定有一種管徑，會(huì)使上述兩種費(fèi)用之和為最低，這種管徑就是我們要選擇的管徑，稱之為經(jīng)濟(jì)管徑。經(jīng)濟(jì)管徑中對(duì)應(yīng)的流速稱為經(jīng)濟(jì)流速。圖4-7就是用最小年費(fèi)用法計(jì)算經(jīng)濟(jì)管徑的原理示意圖。用這種方法確定管徑概念清楚，但計(jì)算相當(dāng)繁瑣，往往需要分別計(jì)算出多種管徑的年投資和年運(yùn)行費(fèi)，比較后再確定。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，許多優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，如微分法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法等已在管道灌溉管網(wǎng)的設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用，具體方法可參閱有關(guān)書籍。對(duì)于規(guī)模不太大的滴灌工程，也可用式（4－22）、式（4－23）的經(jīng)驗(yàn)公式估算管道的直徑：

應(yīng)該指出的是，由于管道系統(tǒng)年工作小時(shí)數(shù)少，而所占投資比例又大。因此，一般在灌溉系統(tǒng)壓力能得到滿足的情況下，選用盡可能小的管徑是經(jīng)濟(jì)的，但管中流速應(yīng)控制在2.5～3米／秒以下。

③管道縱剖面設(shè)計(jì)：管道縱剖面設(shè)計(jì)應(yīng)在系統(tǒng)平面市置圖繪制后進(jìn)行，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是確定各級(jí)固定管道在平面上的位置及各種管道附件的位置。管道的縱剖面應(yīng)力求平順，減少折點(diǎn)，有起伏時(shí)應(yīng)避免產(chǎn)生負(fù)壓。

ⅰ埋深及坡度：地埋管的埋深指管徑距地面的垂直距離，埋深應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地面荷載和機(jī)耕要求確定。一般管道在公路下埋深應(yīng)為0.7～1.2米；在農(nóng)村機(jī)耕道下埋深為0．5～0．9米。地埋管的坡度主要視地形條件而定，同時(shí)也應(yīng)考慮地基好壞及管徑大小。一般在地形條件許可的情況下，管徑小、基礎(chǔ)穩(wěn)定性好的管道坡度可陡一點(diǎn)；反之應(yīng)緩些。總的來說，管道坡度不得超過1:1，通常控制在1:1.5～1:3以下。

ⅱ管道連接及附件：地埋管道的連接多采用承插或黏接的形式，轉(zhuǎn)向處用彎頭，分水處用三通或四通接頭，管徑改變處采用異徑接頭，管道末端用堵頭。為方便施工和安裝，同類管件應(yīng)考慮其規(guī)格盡量統(tǒng)一。

為了按計(jì)劃進(jìn)行輸水、配水、管道系統(tǒng)上應(yīng)裝置必要的控制閥。白果園中為了實(shí)現(xiàn)灌水的有效控制,設(shè)置了30多個(gè)電子閥.而且各級(jí)管道的首端還設(shè)了進(jìn)水閥或水分閥；當(dāng)管道過長(zhǎng)或壓力變化過大時(shí)，設(shè)置節(jié)制閥。為保證管道的安全運(yùn)行，還安裝一些附設(shè)裝置。自壓系統(tǒng)的進(jìn)水口和各類水泵吸水管的底端應(yīng)分別設(shè)置攔污棚和濾網(wǎng)，管道起伏的高處應(yīng)設(shè)排氣裝置，自壓系統(tǒng)進(jìn)水閥后的干管上設(shè)高度高出水源水面高程的通氣管，管道起伏的低處及管道末端設(shè)泄水裝置，管道可能發(fā)生最大水錘壓力處設(shè)置安全閥。

2.3評(píng)價(jià)

從整體上來看,XX白果園的滴灌系統(tǒng)是建設(shè)的比較完善的一套滴水灌溉系統(tǒng),設(shè)計(jì)施工都符合現(xiàn)代滴灌的要求,是一套先進(jìn)的現(xiàn)代化滴水灌溉系統(tǒng)，而且產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效果。不過當(dāng)時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)條件的限制，其毛管采用了單行直線布置，灌水均勻度不高，鑒于對(duì)多種毛管布置形式的比較分析，筆者認(rèn)為百果園應(yīng)改進(jìn)為雙行毛管平行布置；而且其控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度不高，全園僅能使用微機(jī)控制電磁閥的開啟，不能精確實(shí)現(xiàn)作物的輪灌、對(duì)灌水時(shí)間和灌水量都不能實(shí)現(xiàn)有效的控制，故需進(jìn)一步對(duì)其控制系統(tǒng)加以設(shè)計(jì)改進(jìn)。正在建設(shè)的二期工程應(yīng)該吸收一期工程中的好的經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)一期工程中的不足，特別是應(yīng)該實(shí)現(xiàn)灌水的全自動(dòng)控制。

3灌溉自動(dòng)化控制系統(tǒng)

灌溉中的滴灌系統(tǒng)，能很方便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，灌水的自動(dòng)化控制能有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉，也是農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的要求。對(duì)微灌的自動(dòng)化控制，根據(jù)控制系統(tǒng)運(yùn)行的方式不同，一般可分為手動(dòng)控制、半自動(dòng)控制和全自動(dòng)控制三類：

①手動(dòng)控制系統(tǒng)

系統(tǒng)的所有操作均由人工完成，如水泵、閥門的開啟、關(guān)閉，灌溉時(shí)間的長(zhǎng)短，何時(shí)灌溉等等。這類系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，控制部分技術(shù)含量不高，便于使用和維護(hù)，很適合在我國(guó)廣大農(nóng)村推廣。不足之處是使用的方便性較差，不適宜控制大面積的灌溉。

②全自動(dòng)控制系統(tǒng)

系統(tǒng)不要人直接參與，通過預(yù)先編制好的控制程序和根據(jù)反映作物需水的某些參數(shù)可以長(zhǎng)時(shí)間地自動(dòng)啟閉水泵和自動(dòng)按一定的輪灌順序進(jìn)行灌溉。人的作用只是調(diào)整控制程序和檢修控制設(shè)備。這種系統(tǒng)中，除灌水器、管道、管件及水泵、電機(jī)外，還包括中央控制器、自動(dòng)閥、傳感器（土壤水分傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器和雨量傳感器等）及電線等。

③半自動(dòng)控制系統(tǒng)

系統(tǒng)中在灌溉區(qū)域沒有安裝傳感器，灌水時(shí)間、灌水量和灌溉周期等均是根據(jù)預(yù)先編制的程序，而不是根據(jù)作物和土壤水分及氣象資料的反饋信息來控制的。這類系統(tǒng)的自動(dòng)化程度不等，有的一部分實(shí)行自動(dòng)控制，有的是幾部分進(jìn)行自動(dòng)控制。

為了對(duì)先進(jìn)的滴灌自動(dòng)化控制系統(tǒng)有具體認(rèn)識(shí)和了解，下面我們將對(duì)滴灌的自動(dòng)化控制作詳細(xì)介紹：

3.1滴灌首部控制樞紐

滴灌自動(dòng)化系統(tǒng)的基本控制方法有：時(shí)間控制、水量控制和反饋控制三種。時(shí)間控制系統(tǒng)是按預(yù)定好的時(shí)間放水或關(guān)水；水量控制系統(tǒng)是按照設(shè)計(jì)的配水量放水或關(guān)水；反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)灌區(qū)內(nèi)濕度感受器的反應(yīng)，然后將信號(hào)傳送到首部控制樞紐部分來關(guān)水或放水。滴灌系統(tǒng)更便于完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，這在地多人少、勞力緊張的邊遠(yuǎn)地區(qū)，沙漠地帶的防護(hù)林區(qū)，鐵路路基沿線，經(jīng)濟(jì)力量雄厚的城郊蔬菜種植區(qū)顯得特別重要。目前，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在滴灌區(qū)普遍使用了計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，并通過專用的滴灌系統(tǒng)軟件來控制和檢測(cè)作物生長(zhǎng)、土壤狀況和氣象趨勢(shì)，取得了良好的效果。大大提高了現(xiàn)代化的土壤水分、作物生長(zhǎng)測(cè)定技術(shù)的可能性和實(shí)用性，具有農(nóng)藝上的綜合性，為人們充分利用現(xiàn)代化儀器設(shè)備在滴灌系統(tǒng)中應(yīng)用提供了巨大的潛力。滴灌系統(tǒng)軟件根據(jù)作物對(duì)水分的需求和土壤墑情制定出合理的灌溉計(jì)劃和作物管理計(jì)劃。

3.2作物生產(chǎn)管理計(jì)劃制定

控制軟件系統(tǒng)應(yīng)能提供一套科學(xué)的管理系統(tǒng)，它通過提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)以及減少用水量來提高水分利用效率，能給農(nóng)民及有關(guān)用戶提供一套針對(duì)灌溉方案制定作物生產(chǎn)管理的先進(jìn)、完善的管理系統(tǒng)，用戶能夠使用它獲得他們的每一塊農(nóng)田的土壤水分狀況圖，方便的數(shù)據(jù)資料存取能夠得到每一塊農(nóng)田的準(zhǔn)確土壤水分含量，還能夠確定準(zhǔn)確的日水分利用量，能夠給每塊農(nóng)田制定出合理的灌溉管理決策，能夠根據(jù)每一塊農(nóng)田各自的灌水量需求對(duì)不同農(nóng)田進(jìn)行灌溉優(yōu)先排序，以便制定優(yōu)化灌溉計(jì)劃使農(nóng)場(chǎng)或用戶獲得整體最高產(chǎn)量。

控制軟件系統(tǒng)應(yīng)能允許灌溉管理者根據(jù)作物水分需求和作物對(duì)灌溉的反應(yīng)制定合理的灌溉計(jì)劃，作為一個(gè)完整的灌溉計(jì)劃和作物生產(chǎn)管理軟件包，它能夠?qū)喔葲Q策的制定和作物管理進(jìn)行數(shù)據(jù)資料存儲(chǔ)、運(yùn)算處理、顯示輸出。土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)資料主要由中子探測(cè)儀、石膏電阻塊和張力計(jì)測(cè)定獲得。天氣數(shù)據(jù)資料由自動(dòng)氣象站獲得，作物生長(zhǎng)資料如籽粒大小（直徑）、株高和葉片硝酸鹽含量等可直接田間測(cè)定，根據(jù)相應(yīng)的作物響應(yīng)，作物生長(zhǎng)資料結(jié)合土壤水分資料能夠制定出合理的灌溉計(jì)劃，通過實(shí)際調(diào)查能夠提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用效率的管理技術(shù)能夠詳細(xì)地驗(yàn)證作物生長(zhǎng)、土壤水分和氣候之間的關(guān)系，因此能很好地解決一些灌溉管理和作物生長(zhǎng)問題，其中包括過量灌溉導(dǎo)致的灌溉水排滲問題、肥料向根部以下淋溶損失問題以及為了達(dá)到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)的籽粒重和穗粒數(shù)或結(jié)果率的控制管理問題。

3.3滴灌系統(tǒng)灌溉計(jì)劃制定

滴灌系統(tǒng)灌溉計(jì)劃一般是指確定何時(shí)進(jìn)行灌溉及應(yīng)該的灌溉量，灌溉計(jì)劃的應(yīng)用可消除代價(jià)巨大的不可預(yù)測(cè)的農(nóng)業(yè)災(zāi)害，如在作物生長(zhǎng)臨界期由于土壤類型和作物自身生長(zhǎng)能力，不同的農(nóng)田具有不同的土壤水分虧缺量和日水分利用量，因此不同的農(nóng)田需要不同的灌溉計(jì)劃。農(nóng)民通過土壤水分測(cè)定技術(shù)利用軟件處理和顯示不同層次土壤水分特征，能加深對(duì)發(fā)生于土壤內(nèi)的各種過程的理解，以便進(jìn)行更精細(xì)的灌溉計(jì)劃和灌溉管理決策的制定，以確保土壤水分總是保持作物生長(zhǎng)所需的最佳含水量。

當(dāng)土壤水分和被作物利用的水分的準(zhǔn)確數(shù)量被測(cè)定后，通過軟件可以計(jì)算下一次滴灌的日期和準(zhǔn)確的灌水量，它將考慮當(dāng)前每天水分利用狀況、天氣變化和歷史資料來幫助管理者制定以后的灌水計(jì)劃。它把農(nóng)田從最干到最濕分為不同等級(jí)。了解需要灌溉補(bǔ)充的水量有助于協(xié)調(diào)不同用戶之間和同一用戶內(nèi)部的水分供給，充分了解雨后何時(shí)開始灌溉能使農(nóng)民最大限度地利用自然降水，而把灌水過多和灌水不及造成地危險(xiǎn)減到最小。

3.4土壤水分時(shí)間圖和深度圖的應(yīng)用

3.4.1時(shí)間圖時(shí)間顯示某一指定土壤容積含水量、根區(qū)土壤含水量或作物響應(yīng)隨時(shí)間的變化。時(shí)間圖的基本顯示：直線表示根區(qū)土壤含水量的飽和點(diǎn)和需灌溉補(bǔ)充點(diǎn)；供給的和有效的灌溉和降雨情況；箭頭指示預(yù)測(cè)的灌溉日期；關(guān)于水分飽和點(diǎn)、需灌溉補(bǔ)充點(diǎn)、當(dāng)前和過去的土壤水分測(cè)定值及計(jì)劃安排的灌水日期和灌水量的總結(jié)表；作物生長(zhǎng)及其對(duì)灌溉管理技術(shù)措施的響應(yīng)；該軟件所做的時(shí)間圖可進(jìn)行大小調(diào)整，通過調(diào)整縱坐標(biāo)軸上的最大值和最小值及橫坐標(biāo)上的日期范圍能夠把圖形中用戶想要的區(qū)域或作物生長(zhǎng)期內(nèi)的某特定階段的圖形放大。圖形能夠進(jìn)行疊加來同時(shí)比較不同地點(diǎn)的田塊或不同年份的數(shù)據(jù)。當(dāng)季和前季的作物的生長(zhǎng)，土壤水分和天氣資料的疊加圖形比較灌溉管理達(dá)到高度的協(xié)調(diào)一致。用戶可以選擇任何關(guān)鍵數(shù)據(jù)來建立相互作用關(guān)系圖。

3.4.2深度圖深度圖顯示土壤容積含水量沿土壤剖面隨深度的變化而變化的情況，通過該軟件和現(xiàn)代化儀器結(jié)合能夠迅速直接測(cè)定和分析土壤水的剖面分布情況。根區(qū)吸收水分模式可以在深度圖中看到，對(duì)深度圖分析能使農(nóng)民確定每一種農(nóng)作物包括塊根作物在土壤剖面中被研究的土壤體積范圍和土壤剖面的每一深度層的作物利用的水分?jǐn)?shù)量、土壤緊實(shí)度、土壤質(zhì)地變化、高石灰?guī)r含量、地下水位和鹽分等問題能夠通過對(duì)根部活動(dòng)的仔細(xì)分析而發(fā)現(xiàn)。深度圖也可以用來確定滲入和排出土壤剖面的水分的運(yùn)動(dòng)狀況及深度和數(shù)量，從中能夠給定灌溉飽和點(diǎn)和需灌溉補(bǔ)充點(diǎn)的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)值。灌溉或降水后從土壤的根區(qū)排出的水分?jǐn)?shù)量能夠通過深度圖準(zhǔn)確測(cè)定，根據(jù)可以調(diào)節(jié)灌溉所用時(shí)間以避免水分從土壤剖面排出而損失，控制土壤剖面排出水的數(shù)量將防止地下水水位地升高和土壤養(yǎng)分的淋溶損失，同時(shí)也將降低灌水及滴灌水及抽水的成本。深度圖是一個(gè)非常有用的工具，能夠解決在不同類型土壤中灌溉水的水平和垂直運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵問題，通過分別繪制灌溉前和灌溉后距滴管不同距離的各個(gè)點(diǎn)的土壤水分含量圖可比較灌溉水的運(yùn)動(dòng)狀況，用戶能夠利用研究所得的結(jié)果來減少水分和肥料排滲，同時(shí)確保作物根系能夠一直得到適量的水分。

3.5軟件的程序特點(diǎn)

3.5.1程序結(jié)構(gòu)滴管軟件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于一個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)，這使得制定灌溉方案是查詢數(shù)據(jù)資料非常方便。管理人員可能負(fù)責(zé)管理幾個(gè)農(nóng)場(chǎng)或幾塊農(nóng)田，每個(gè)農(nóng)場(chǎng)或農(nóng)田可能有許多檢測(cè)點(diǎn)，每一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)都有一套不同時(shí)間收集的實(shí)際測(cè)定的讀數(shù)記錄。輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件處理，能顯示有關(guān)每一單個(gè)田塊的詳細(xì)資料，還能夠向農(nóng)民分別顯示每一年的作物種植的詳細(xì)資料。能夠顯示農(nóng)場(chǎng)的每個(gè)監(jiān)測(cè)田塊或某一年份的每一監(jiān)測(cè)點(diǎn)的情況，指明灌溉飽和點(diǎn)和需灌溉補(bǔ)充點(diǎn)，當(dāng)前作物日水分使用情況，土壤水分平衡和預(yù)測(cè)出的三次灌溉的日期，土壤水分含量和作物日用水量的測(cè)定值，對(duì)未來作物在整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)的長(zhǎng)期的用水量作出估算。顯示某一具體的時(shí)期的每一深度層的土壤水分含量的讀數(shù)記錄和根區(qū)的總水分含量，同時(shí)顯示土壤水分需要量，中子儀測(cè)定并估算的日水分使用量。利用滴灌軟件可進(jìn)行數(shù)據(jù)資料綜合分析，從中總結(jié)重要的信息形成報(bào)告，以幫助制定每日的管理決策方案。同時(shí)也可以編輯出前幾個(gè)生長(zhǎng)季的作物生長(zhǎng)、水分管理。土壤等數(shù)據(jù)資料，并進(jìn)行綜合分析，為以后的灌溉方案制定提出更合理更完善的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。該軟件程序的所以結(jié)構(gòu)層次能為所選擇的農(nóng)場(chǎng)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)和某一日期建立報(bào)告。報(bào)告分為五種：深度圖、時(shí)間圖、記錄讀數(shù)報(bào)告。監(jiān)測(cè)點(diǎn)報(bào)告和灌溉計(jì)劃報(bào)告。用戶可以根據(jù)自己的需要已及自己微機(jī)系統(tǒng)對(duì)程序進(jìn)行修改編譯，選擇公制和英制計(jì)量單位進(jìn)行數(shù)據(jù)資料綜合分析，將田間測(cè)定得到的數(shù)據(jù)讀數(shù)記錄自動(dòng)粘貼到?jīng)]一個(gè)具體的農(nóng)場(chǎng)欄、監(jiān)測(cè)點(diǎn)欄和日期欄。每一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)定日期，時(shí)間及估計(jì)的水分日利用量能夠在粘貼之前輸入。

3.5.2數(shù)據(jù)輸入在讀數(shù)記錄屏幕中可以人工錄入和顯示田間實(shí)際收集的數(shù)據(jù)，如土壤水分張力計(jì)的讀數(shù)、作物籽粒大小。有關(guān)作物的數(shù)據(jù)可以測(cè)定得到，作物生長(zhǎng)參數(shù)與土壤水分含量相關(guān)聯(lián)可以確定作物生長(zhǎng)期的水分需求量。氣候數(shù)據(jù)資料可以人工輸入或由氣象站自動(dòng)裝載。天氣數(shù)據(jù)參數(shù)的個(gè)數(shù)沒有限制，它可以與任一個(gè)作物生長(zhǎng)測(cè)定值和任一水平的土壤水分含量相關(guān)聯(lián)制作相互作用關(guān)系圖。從氣象數(shù)據(jù)資料中可以得到蒸發(fā)損失的總水分量的數(shù)據(jù)并且把它與測(cè)定的日水分使用量相比較來調(diào)整該地區(qū)的作物灌溉計(jì)劃。

3.5.3軟件的數(shù)據(jù)處理利用滴管軟件可以計(jì)算使土壤剖面達(dá)到灌溉飽和點(diǎn)所需的準(zhǔn)確時(shí)間數(shù)。同時(shí)計(jì)算自從播種或其他生長(zhǎng)時(shí)期（如發(fā)芽、開花等）以來的天數(shù)，使土壤水分能夠與過去多年的作物生長(zhǎng)資料數(shù)據(jù)參數(shù)同步分析，以確定作物水分利用效率。使用作物累積日水分方程。能夠很好地評(píng)估作物總產(chǎn)量，尤其是對(duì)于玉米、小麥和棉花。可以通過作物－水分方程和氣象資料估算理論產(chǎn)量。通過速率方程，計(jì)算作物生長(zhǎng)速率。計(jì)算作物當(dāng)前日水分利用量占整個(gè)生長(zhǎng)季日水分利用量地比例。同時(shí)也可計(jì)算不同水分含量地土壤水分變化速率，這些速率地變化表明土壤緊實(shí)問題和土壤干旱地程度。滴灌軟件可以分析某一作物在生長(zhǎng)季內(nèi)日水分利用狀況地資料。結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)地土壤水分測(cè)定儀器使用，該軟件能夠指導(dǎo)我們最有效地利用有限的水資源獲得最大農(nóng)業(yè)效益。例如能夠確定每次灌溉的準(zhǔn)確時(shí)間和灌水量。同時(shí)減小過量灌溉和水分不足對(duì)產(chǎn)量的影響。建立各種不同作物之間水分利用及水分利用效率的差異；建立如不同品種、土壤緊實(shí)情況、不同的耕作史等不同條件下水分利用及水分利用效率的差異；建立現(xiàn)代耕作技術(shù)和傳統(tǒng)耕作技術(shù)條件下的水分利用效率的關(guān)系。確定灌溉和降水的利用效率，用以觀察分析根系吸收水分模式。有助于合理管理地下水和鹽化問題，能夠減少土壤養(yǎng)分的淋溶損失問題。建立土壤水分含量、作物長(zhǎng)勢(shì)及天氣狀況的數(shù)據(jù)庫以使作物產(chǎn)量和質(zhì)量獲得持續(xù)穩(wěn)定的提高，使高效農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.6灌溉自動(dòng)化控制系統(tǒng)

要實(shí)現(xiàn)灌水的自動(dòng)化，必須有自動(dòng)灌溉控制器，該裝置由土壤濕度傳感器、控制器和電磁閥組成，能夠按土壤墑情和作物需水特性實(shí)施自動(dòng)灌溉（溝灌、噴灌、滴灌、滲灌），達(dá)到高產(chǎn)、高效、和節(jié)水的目的。適用于庭院花圃、苗圃、果園、菜地和農(nóng)地。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，庭院花圃、苗圃水分的自動(dòng)灌溉倍受歡迎。它能省水省事，使花木生長(zhǎng)更好。一畝庭院花圃、苗圃地投資1.0－1.5萬元，可以建立自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)。自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)科學(xué)灌溉，節(jié)能、省水，使菜地和農(nóng)地產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高。智能化，精準(zhǔn)化灌溉技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、傳感器制造技術(shù)、塑料工業(yè)技術(shù)的提高而逐步實(shí)現(xiàn)的

自動(dòng)化計(jì)算機(jī)灌溉控制系統(tǒng)大約在80年代初由雨鳥公司、摩托羅拉等幾家公司開發(fā)、研制成功，并投入使用。由于技術(shù)復(fù)雜、應(yīng)用難度大，價(jià)格高昂，這種控制設(shè)備最早應(yīng)用于高爾夫球場(chǎng)灌溉系統(tǒng)的控制上。90年代，計(jì)算機(jī)工業(yè)的硬件、軟件飛速發(fā)展，使得灌溉系統(tǒng)中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作難度越來越小，功能越來越豐富，價(jià)格也逐漸降了下來。這種系統(tǒng)在園林綠化上用得也越來越多了起來，雨鳥公司針對(duì)不同用途，研制、開發(fā)出了中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：Maxicom

智能化灌溉中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有如下功能：

①
動(dòng)采集各種氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算并記錄蒸發(fā)蒸騰量ET；

②
根據(jù)前一天的ET值自動(dòng)編制當(dāng)天灌溉程序并實(shí)施灌溉；

③
可由連接的土壤濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、雨量傳感器等干涉程序，啟動(dòng)、關(guān)閉、暫停灌溉系統(tǒng)；

④
連接流量傳感器可自動(dòng)監(jiān)測(cè)、記錄、警示由于輸水管斷裂引起的漏水及電磁閥故障；最大限度利用管網(wǎng)輸水能力；

⑤
運(yùn)行程序而不起動(dòng)灌溉系統(tǒng)（干運(yùn)行），測(cè)試程序合理性，不合理時(shí)預(yù)先修改；

⑥
自動(dòng)記錄、顯示、儲(chǔ)存各灌溉站的運(yùn)行時(shí)間；自動(dòng)記錄、顯示、儲(chǔ)存?zhèn)鞲衅鞣答仈?shù)據(jù)，以積累資料，修改程序，修改系統(tǒng)等。

⑦
頻繁灌溉功能：可將設(shè)計(jì)好的灌水延續(xù)時(shí)間分成若干時(shí)段，以便提供足夠的土壤入滲時(shí)間，減少坡地或粘性土地地面徑流損失。

⑧
一套中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可控制無數(shù)臺(tái)田間控制系統(tǒng)（稱為衛(wèi)星站），一套中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可控制小到一個(gè)公園，大到上百個(gè)公園，甚至全城的所有灌溉系統(tǒng)。

⑨
儲(chǔ)存數(shù)百套灌溉程序；一臺(tái)田間控制器（衛(wèi)星站）可使4個(gè)輪灌區(qū)獨(dú)立灌溉或同時(shí)灌溉。

⑩
手動(dòng)干涉灌溉系統(tǒng)：可在閥門上手動(dòng)啟、閉系統(tǒng)，可在田間衛(wèi)星站上手動(dòng)控制系統(tǒng)，也可在計(jì)算機(jī)上手動(dòng)啟、閉任何一站，任何一個(gè)電磁閥。可控制灌溉系統(tǒng)以外的其它設(shè)備，如：道路或公共場(chǎng)所燈光，大門、噴泉、水泵等

自動(dòng)化中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要由中央計(jì)算機(jī)，集群控制器(CCU)，田間控制器（衛(wèi)星站），電磁閥構(gòu)成。中央計(jì)算機(jī)可裝置在任何一個(gè)地方。比如：一套中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制50個(gè)公園的灌溉系統(tǒng)。中央計(jì)算機(jī)可安裝在市園林局認(rèn)為合適的位置。CCU安裝在各個(gè)公園內(nèi)。中央計(jì)算機(jī)與CCU之間的通訊，可采用有線連接（近距離），無線連接，電話線連接或移動(dòng)通訊方法連接。一臺(tái)CCU最多可連接28個(gè)田間控制器。CCU與田間控制器之間同樣可選上述數(shù)種通訊方式。由中央計(jì)算機(jī)到終端電磁閥的工作過程為：中央計(jì)算機(jī)編程，并將程序下達(dá)到CCU。CCU將各輪灌區(qū)灌溉控制程序再發(fā)到相關(guān)田間控制器。田間控制器依中央計(jì)算機(jī)制作的程序啟閉各輪灌區(qū)電磁閥。如下圖所示：

中央計(jì)算機(jī)上的初始程序由控制人員編制，之后，計(jì)算機(jī)每日自動(dòng)收集由氣象站采集的氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算ET值，并不斷對(duì)原有程序自動(dòng)修改。如遇傳感器傳來異常信息（如降雨，過分干燥，系統(tǒng)漏水...），自動(dòng)中斷或暫停程序，待異常情況排除后，繼續(xù)恢復(fù)程序運(yùn)行。

如果將智能泵站連接到中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)上，則效果會(huì)更好。這樣從水泵到電磁閥之間復(fù)雜的系統(tǒng)將由一個(gè)高度智能化的系統(tǒng)管理起來，可做到最大限度地節(jié)水、節(jié)能，最大限度地保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行，避免灌溉系統(tǒng)常發(fā)生的下列幾種問題：

①
過量灌溉或灌水不足，浪費(fèi)水資源或不能滿足植物需水；

②
管網(wǎng)破裂，漏失水；

③
系統(tǒng)運(yùn)行壓力不合理；

④
水泵運(yùn)行效率低下；

⑤
地形起伏不平時(shí)或土壤入滲率低產(chǎn)生地面徑流，浪費(fèi)寶貴的水資源；

⑥
降雨時(shí)，灌溉系統(tǒng)照常灌溉；

⑦
管理、維護(hù)成本高。

3.7百果園灌溉的自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)

百果園一期工程灌水基本實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化控制，可以使用電腦控制各電磁閥的開啟。我們可在其基礎(chǔ)上加以改進(jìn)與提高，使其實(shí)現(xiàn)灌水的全自動(dòng)化，具體見下：

3.7.1控制原理

自動(dòng)化控制采用電子技術(shù)對(duì)田間土壤溫濕度、空氣溫濕度等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行采集，輸入計(jì)算機(jī)，按最優(yōu)方案，控制各個(gè)閥門的開啟及水泵的運(yùn)行狀態(tài)，科學(xué)有效地控制灌水時(shí)間、灌水量、灌水均勻度，為項(xiàng)目區(qū)作物提供一個(gè)良好的地、水、肥、氣、熱條件，促使其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。同時(shí)進(jìn)行控制軟件及優(yōu)化灌溉制度的研究，最終形成灌溉專家決策系統(tǒng)。另外，通過變頻器控制改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)管道壓力，為管道、滴灌等其他灌溉工程的自動(dòng)化提供依據(jù)。具體包括以下幾個(gè)方面：

①田間土壤含水量、鹽分、地溫、空氣溫度、濕度、降水、風(fēng)速、管道壓力等參數(shù)的自動(dòng)化采集

②自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)安裝

③監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

④變頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過改變水壓力，為微噴、滴灌等工程的自動(dòng)化提供依據(jù)

⑤系統(tǒng)運(yùn)行管理模式評(píng)價(jià)，包括系統(tǒng)評(píng)價(jià)、灌水指標(biāo)、灌溉制度等

3.7.2控制系統(tǒng)的組成

欲實(shí)現(xiàn)真正意義上的全自動(dòng)控制，需要控制田間參數(shù)及對(duì)象很多，例如土壤濕度、鹽分、空氣溫度、相對(duì)濕度、降水量、風(fēng)速、管道壓力、閥門開啟、水泵電機(jī)旋轉(zhuǎn)等，都要送入控制器。考慮到要控制的對(duì)象較多，又要滿足良好的人機(jī)界面要求，可以采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，來協(xié)調(diào)各部分的工作。

系統(tǒng)的組成如下圖所示,整個(gè)系統(tǒng)的工作主要工控機(jī)和變頻器兩部分來控制，其中變頻器主要用于控制水泵電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，工控機(jī)主要用來采集田間土壤及氣象指標(biāo)，按照設(shè)定的程序，控制各地塊中電磁閥的開啟，并通過變頻器控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作。

3.7.3監(jiān)控軟件監(jiān)控軟件是工控機(jī)能夠完成控制功能的重要基礎(chǔ)，監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。根據(jù)項(xiàng)目要求及滴灌的特點(diǎn)，筆者建議百果園采用雨鳥公司的“Maxicom”中央控制系統(tǒng)，該軟件只需用戶輸入各地塊種植作物種類及種植日期，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)計(jì)算當(dāng)前作物所處生育期，確定出各自要求的土壤狀況及氣象信號(hào)，控制水泵電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及閥門的開啟，自動(dòng)完成整個(gè)灌水過程，完全不需要人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。

該控制軟件在此所完成的主要功能及特點(diǎn)如下：

①自動(dòng)采集田間數(shù)據(jù)：系統(tǒng)根據(jù)軟件中所預(yù)先設(shè)定的時(shí)間，自動(dòng)地采集土壤濕度、溫度風(fēng)速、雨量等參數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的處理后，實(shí)時(shí)顯示在屏幕上。

②作物生育期的判斷：當(dāng)管理人員輸入各地塊所種植的作物及種植日期后，系統(tǒng)便根據(jù)計(jì)算機(jī)時(shí)鐘自動(dòng)計(jì)算出各種作物已種植的天數(shù)，判斷出作物所處的生育期，自動(dòng)查找資料庫中所存的原始資料，確定出當(dāng)前作物最適宜的土壤含水量及灌水定額。

③滴灌的全自動(dòng)控制：系統(tǒng)采集田間及氣象數(shù)據(jù)后，將當(dāng)前各地塊土壤含水量與作物適宜含水量相比較，若土壤實(shí)際含水量小于作物要求下限值，便自動(dòng)開啟該地塊的第一個(gè)電磁閥。進(jìn)行灌溉。達(dá)到所需灌水定額后，自動(dòng)關(guān)閉第一個(gè)電磁閥，同時(shí)開啟下一個(gè)電磁閥，直到完成整個(gè)地塊的灌溉任務(wù)。灌溉過程中，若出現(xiàn)溫度過低、風(fēng)速過大以及降雨過程等天氣時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)暫停當(dāng)前的灌溉任務(wù)，并保存當(dāng)前狀態(tài)。當(dāng)氣象條件滿足時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行未完成的任務(wù)。

④形式多樣的控制方式：全自動(dòng)控制外，系統(tǒng)還允許管理人員采用半自動(dòng)、手動(dòng)等控制方式。全自動(dòng)方式只需運(yùn)行人員輸入各地塊的作物信息，系統(tǒng)便會(huì)根據(jù)作物、土壤、氣象等條件自動(dòng)完成灌溉的全過程，無需人工干預(yù)。所謂半自動(dòng)方式，是指系統(tǒng)允許用戶根據(jù)實(shí)際情況控制開停機(jī)。用戶可人為啟動(dòng)某個(gè)閥門，或某個(gè)地塊，甚至是所有地塊均輪灌一次。當(dāng)然這些操作全部都是通過鍵盤或鼠標(biāo)來完成的，而且在工控機(jī)屏幕上均有明顯的提示。所謂手動(dòng)方式是指人工去開啟各個(gè)電磁閥，筆者建議百果園選用美國(guó)雨鳥公司生產(chǎn)的電磁閥：手動(dòng)、電動(dòng)兩用閥門，既可手動(dòng)，又可電動(dòng)，使用非常方便。當(dāng)手動(dòng)打開某個(gè)電磁閥時(shí)，噴頭出水，主干管道壓力開始下降，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)通過變頻器升高水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，維持管道壓力的恒定，直到完成灌溉任務(wù)。

⑤豐富的辦公自動(dòng)化功能：系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，可自動(dòng)生成各種定時(shí)、日、月、年報(bào)表，并通過打印機(jī)打印出來。其內(nèi)容包括各種氣象及土壤參數(shù)，可從各報(bào)表中得到土壤濕度變化曲線、日最高風(fēng)速、月平均氣溫、全年總降水量等原始資料，為用戶研究當(dāng)?shù)氐臍庀蠹巴寥雷兓闆r提供翔實(shí)的依據(jù)。

⑥良好的可維持性：可維護(hù)性是衡量軟件質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)之一，在編寫本系統(tǒng)時(shí)我們也充分考慮了這一點(diǎn)，例如用戶在種植一類新作物時(shí)，可能系統(tǒng)的資料庫中并沒有該作物，便無法確定其適宜土壤含水量和灌水定額。此時(shí)，用戶可按自定義按鈕，通過鼠標(biāo)各鍵盤輸出這些參數(shù)，系統(tǒng)便會(huì)根據(jù)用戶所定義的數(shù)值運(yùn)行。另外，用戶還可很方便地修改灌水定額、管道壓力等參數(shù)，滿足實(shí)際情況的需要。

⑥友好的人機(jī)界面：系統(tǒng)中大部分界面均為示意圖形，實(shí)時(shí)顯示各傳感器送來的數(shù)值及系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，一目了然。需要用戶操作的部分全部為中文界面，工作人員無需學(xué)習(xí)便可完成所有操作。另外，在任一界面下，用戶都可以通過按幫助按鈕得到相應(yīng)的提示，指導(dǎo)用戶完成相應(yīng)的功能。

3.7.4效果

百果園通過增加自動(dòng)化控制系統(tǒng)后，灌水時(shí)間、灌水量和灌溉周期等完全根據(jù)果樹某些需水參數(shù)自動(dòng)啟閉水泵和自動(dòng)灌溉，人的作用僅僅是調(diào)整控制程序和檢修控制設(shè)備。既提高了水的有效利用率，又節(jié)省了人力，同時(shí)也提高了果樹的產(chǎn)量，可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效果。

3.8第二期工程的設(shè)想

正在建設(shè)第二期工程計(jì)劃今年完工，第二期工程的滴灌系統(tǒng)我建議基本上參照第一期工程建設(shè)，也采用滴噴灌相結(jié)合的方式，其水源計(jì)劃應(yīng)采用水塔蓄水，用以緩解枯水期水庫少水的矛盾，該可以區(qū)采用先進(jìn)的電腦全自動(dòng)控制方式，實(shí)行精確灌水，管道布置采用固定式（干管、支管）和移動(dòng)式（毛管）的有機(jī)結(jié)合。二期工程應(yīng)該吸收一期工程中的好的經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)一期工程中毛管布置形式的不足，還特別是應(yīng)該增加灌水的全自動(dòng)控制部分，實(shí)現(xiàn)灌水的全自動(dòng)化，精確控制作物的有效灌水。

4存在的問題及建議

通過對(duì)滴灌系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與認(rèn)識(shí)，筆者系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了滴灌這種先進(jìn)的果園節(jié)水灌溉方法，在實(shí)踐的基礎(chǔ)上深化了理論，并對(duì)滴灌和滴灌系統(tǒng)有一些不成熟的認(rèn)識(shí)與建議。

4.1滴灌的優(yōu)缺點(diǎn)

4.1.1百果園滴灌的優(yōu)點(diǎn)

4.1.1.1水的有效利用率高，在滴灌條件下，灌溉水濕潤(rùn)部分土壤表面，可有效減少土壤水分的無效蒸發(fā)。同時(shí)，由于滴灌僅濕潤(rùn)作物根部附近土壤，其他區(qū)域土壤水分含量較低，因此，可防止雜草的生長(zhǎng)。滴灌系統(tǒng)不產(chǎn)生地面徑流，且易掌握精確的施水深度，節(jié)水效果達(dá)50%-90%。

4.1.1.2環(huán)境濕度低，滴灌灌水后，土壤根系通透條件良好，通過注入水中的肥料，可以提供足夠的水分和養(yǎng)分，使土壤水分處于能滿足作物要求的穩(wěn)定和較低吸力狀態(tài)，灌水區(qū)域地面蒸發(fā)量也小，這樣可以有效控制保護(hù)地內(nèi)的濕度，使果園中作物的病蟲害的發(fā)生頻率大大降低，也降低了農(nóng)藥的施用量。

4.1.1.3提高作物產(chǎn)品品質(zhì)，由于滴灌能夠及時(shí)適量供水、供肥，它可以在提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時(shí)，提高和改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，使果園的農(nóng)產(chǎn)品商品率大大提高，經(jīng)濟(jì)效益高。

4.1.1.4滴灌對(duì)地形和土壤的適應(yīng)能力較強(qiáng)，由于滴頭能夠在較大的工作壓力范圍內(nèi)工作，且滴頭的出流均勻，所以滴灌適宜于地形有起伏的地塊和不同種類的土壤。同時(shí)，滴灌還可減少中耕除草，也不會(huì)造成地面土壤板結(jié)。

4.1.2百果園滴灌的缺點(diǎn)

4.1.2.1滴灌的滴頭很容易堵塞和磨損，產(chǎn)生灌水的不均，嚴(yán)重影響節(jié)水效果。

4.1.2.2滴灌的各管道的壓力有所差異，會(huì)產(chǎn)生局部壓力過高而使管道容易損壞，滴頭的壓力不均甚至?xí)a(chǎn)生霧化，損壞滴頭，浪費(fèi)水資源。

4.1.2.3滴灌一般僅潤(rùn)濕作物根系區(qū)土體的一部分，所以作物根系的發(fā)展可能限制在圍繞每一滴頭的濕潤(rùn)區(qū)，這樣容易產(chǎn)生作物根系的腐爛，進(jìn)而引起作物倒伏。

4.1.2.4滴灌的管道布置要充分利用當(dāng)?shù)氐貏?shì)與地形，在原則的基礎(chǔ)上加以靈活運(yùn)用，如干管的布置、毛管的布置，取水方式等。

4.2滴灌的建議

4.2.1百果園應(yīng)加強(qiáng)灌水的自動(dòng)化控制，保證各種果樹的精準(zhǔn)灌水，實(shí)現(xiàn)精確的節(jié)水灌溉

4.2.2滴灌的水量應(yīng)該有保證，應(yīng)該建一水塔蓄水，確保枯水期各種果樹的需水要求

4.2.3滴灌的毛管布置應(yīng)采用單行帶環(huán)形狀態(tài)管布置和雙行平行布置相結(jié)合，確保果樹灌水均勻度。

4.2.4滴灌技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)該和其他節(jié)水灌溉技術(shù)相結(jié)合，互相補(bǔ)給，更好的發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。

篇（3）

2污水處理的管理措施

2．1建立有效的資金保障機(jī)制對(duì)于污水處理有著很大的公益性，這樣的情況下就需要一定的資金投入。根據(jù)研究數(shù)據(jù)表明，就現(xiàn)在的污水處理相關(guān)資金有著一定的承受能力，但是確都不愿意承擔(dān)，多數(shù)地區(qū)內(nèi)污水處理費(fèi)用有一定的不明之路。各個(gè)地區(qū)內(nèi)政府可以結(jié)合地區(qū)的建設(shè)，可以使用國(guó)家扶持以及地方補(bǔ)助、或者居民支持以及企業(yè)參與等相關(guān)方式，將資金很好地籌集起來，這樣就能形成多元化的投入。相關(guān)的地區(qū)也可以參考西方先進(jìn)的運(yùn)營(yíng)模式，對(duì)于污水處理建設(shè)以及運(yùn)行資金提供保障，推行污水治理的優(yōu)惠政策，例如增加優(yōu)惠政策、稅收優(yōu)惠等等，對(duì)于社會(huì)各種力量以及資金投入農(nóng)村污水治理要積極的鼓勵(lì)以及指導(dǎo)，這樣污水處理才能順利的實(shí)施以及運(yùn)行。

2．2建立完善的水務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施管理機(jī)制由地方聯(lián)合當(dāng)?shù)氐乃畡?wù)行政部門以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)機(jī)關(guān)部門進(jìn)行一定的指導(dǎo)以及監(jiān)督下，成立一定的水務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施管理部門，對(duì)于污水處理的基礎(chǔ)建設(shè)積極的配合。水務(wù)處理部門可以根據(jù)地區(qū)的實(shí)際情況制定適合地區(qū)的水務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施方式，明確居民的權(quán)利以及義務(wù)，同時(shí)可以建立專門的賬號(hào)，對(duì)于日常污水排放的日常維護(hù)費(fèi)用以及相關(guān)管理費(fèi)用等資金進(jìn)行統(tǒng)一的管理。

2．3員工意識(shí)轉(zhuǎn)變?cè)谖鬯詣?dòng)化處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，工程技術(shù)人員也要積極參與進(jìn)來。在項(xiàng)目開發(fā)、安裝、調(diào)試過程中，對(duì)于系統(tǒng)所具備的自動(dòng)化性能要完全掌握，這樣在系統(tǒng)后期運(yùn)行過程中對(duì)于設(shè)備維護(hù)才能做到得心應(yīng)手。需要定期對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)，員工的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面都需要不斷的提升。員工參與到系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)所存在的問題，對(duì)于系統(tǒng)進(jìn)行完善。員工對(duì)于自動(dòng)化控制的觀念也要有所轉(zhuǎn)變，工作不能全部依賴系統(tǒng)控制，在保證系統(tǒng)安全運(yùn)行情況下，就地控制柜作用以及繼電信號(hào)回路問題才能降低，保證隨時(shí)隨地的掌握污水處理廠運(yùn)行狀況。

篇（4）

通過對(duì)雙離合器自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)發(fā)生的故障分析，其中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器發(fā)生的故障率相對(duì)較高，因此，設(shè)計(jì)工作人員在對(duì)雙離合器自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)進(jìn)行故障容錯(cuò)控制和故障檢測(cè)診斷時(shí)，要重點(diǎn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器進(jìn)行診斷，以及與其有著密切關(guān)系的被控對(duì)象和控制器等相應(yīng)的同步器、離合器以及控制器驅(qū)動(dòng)電路等模塊。

2雙離合器自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)故障檢測(cè)診斷策略

在對(duì)車輛進(jìn)行診斷時(shí)，方法有很多種，其中極值法是最為簡(jiǎn)單的診斷方法。極值法主要選擇要診斷的信號(hào)，然后針對(duì)此信號(hào)設(shè)定一個(gè)在正常范圍內(nèi)的信號(hào)值，在進(jìn)行診斷時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)選擇的信號(hào)值超出設(shè)定的范圍并且達(dá)到一定的時(shí)間，根據(jù)這類情況就可以看出車輛是否發(fā)生故障。在故障檢測(cè)診斷的方法中，利用冗余技術(shù)的診斷方法是現(xiàn)今最常用的診斷技術(shù)，而冗余技術(shù)也分為軟件冗余和硬件冗余等兩種方法。軟件冗余的方法主要是根據(jù)車輛內(nèi)的傳感器之間和傳感器信號(hào)與車輛輸出的信號(hào)之間產(chǎn)生的冗余關(guān)系，并從中分析出車輛出現(xiàn)的故障，軟件冗余在診斷的過程中無需添加硬件，但是，這個(gè)診斷技術(shù)存在著處理器的開銷;硬件冗余，相對(duì)于軟件冗余技術(shù)來說診斷準(zhǔn)確率高，原理簡(jiǎn)單等，但是，此技術(shù)需要增加冗余傳感器設(shè)施，提升了整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度，而且診斷成本更高。除此之外，還有轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器診斷技術(shù)、桿位診斷技術(shù)、離合器診斷技術(shù)、電磁閥及其驅(qū)動(dòng)電路診斷技術(shù)等。

2．1同步器及其位置傳感器的故障檢測(cè)診斷雙離合器自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)的整個(gè)系統(tǒng)有四個(gè)同步器，需要分別檢測(cè)這四個(gè)位置的傳感器。當(dāng)同步器在中間位置時(shí)傳感器輸出電壓為0V，在兩邊擋位時(shí)輸出電壓分別為+2.5V(L)和+5V(H)。在車輛行駛的過程中，如果是按照各固定擋駕駛時(shí)，那么，同步器相應(yīng)位置的傳感器所產(chǎn)的值是保持不變的。如果在車輛行駛過程中，檔位轉(zhuǎn)換時(shí)，會(huì)出現(xiàn)預(yù)嚙合的階段，在這個(gè)過程中檔位的電磁閥或發(fā)生動(dòng)作，在發(fā)生動(dòng)作后同步器實(shí)現(xiàn)掛檔狀態(tài)，在這個(gè)過程中，同步器相應(yīng)位置的傳感器所產(chǎn)生的值會(huì)發(fā)生變化。如果在后續(xù)情況下，同步器相應(yīng)的感應(yīng)器所產(chǎn)生的值未發(fā)生變化，則是發(fā)生故障的狀態(tài)。可以通過對(duì)同步器的換檔拔叉進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算輸出軸與下一檔的輸入軸的轉(zhuǎn)速相比，進(jìn)而分析掛檔操作是否實(shí)現(xiàn)，如果這個(gè)環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)掛檔成功的話，那么就是同步器及其位置傳感器發(fā)生錯(cuò)誤。

2．2離合器故障檢測(cè)診斷技術(shù)離合器故障檢測(cè)診斷主要使用極值法進(jìn)行診斷。在車輛行駛的過程中，需要對(duì)離合器的結(jié)合或分離進(jìn)行判斷是否執(zhí)行正確。在車輛行駛中，換檔或固定檔行駛時(shí)，離合器相應(yīng)的也會(huì)執(zhí)行不同的工作，判斷離合器的運(yùn)行狀態(tài)，要對(duì)離合器的分離和結(jié)合的預(yù)定時(shí)間對(duì)比，當(dāng)然，在這個(gè)過程中可能要多花費(fèi)一些時(shí)間，如果在診斷過程中發(fā)現(xiàn)離合器運(yùn)行的分離和結(jié)合的時(shí)間超出了預(yù)定值，那么，可以根據(jù)這個(gè)依據(jù)推斷出離合器沒有在正常工作狀態(tài)下運(yùn)行，離合器存有故障。

2．3雙離合器自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)綜合故障的診斷技術(shù)策略為了能及時(shí)發(fā)現(xiàn)車輛離合器汽車自動(dòng)變速器的故障，需要把離合器汽車自動(dòng)變速器的故障檢測(cè)診斷程序設(shè)計(jì)改為對(duì)車輛行駛的整個(gè)過程進(jìn)行監(jiān)視的狀態(tài)。要對(duì)離合器汽車自動(dòng)變速器的綜合故障檢測(cè)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其部分診斷程序能夠有效地協(xié)調(diào)運(yùn)行狀態(tài)。在汽車鑰匙到ACC的位置后，TCU系統(tǒng)啟動(dòng)，對(duì)PRND桿位進(jìn)行故障檢測(cè)診斷，在對(duì)檔位進(jìn)行診斷時(shí)需要注意以下幾點(diǎn):仔細(xì)檢查桿位與TCU中的儲(chǔ)存桿是否正常;仔細(xì)排查車輛電磁閥的工作是否正常;檢查車輛的離合器的工作狀態(tài)是否正常;檢查車輛同步器以及相應(yīng)的傳感器的工作狀態(tài)是否正常;檢查車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)是否正常;檢查車輛轉(zhuǎn)速傳感器的工作狀態(tài)是否正常等。

3雙離合器自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)故障容錯(cuò)控制

根據(jù)故障對(duì)車輛行駛的影響程度大致可以分為嚴(yán)重故障、中等故障以及輕微故障等。嚴(yán)重故障主要就是指由于發(fā)生的故障而導(dǎo)致車輛不能正常使用運(yùn)行的故障;中等故障指因故障導(dǎo)致車輛的動(dòng)力傳感受到極大的影響，致使車輛不能使用全部的檔位，只能在部分的檔位可以使用的故障;輕微故障相對(duì)來說要比之前的兩種故障形式發(fā)生率要高，輕微故障不影響車輛的正常運(yùn)行，車輛動(dòng)力傳感以及換檔等都能保持完整性，但是，車輛在運(yùn)行的過程中的控制精度相對(duì)降低了。雙離合器自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)故障容錯(cuò)控制主要就是當(dāng)雙離合器自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)的某個(gè)部分發(fā)生故障的時(shí)候，故障檢測(cè)診斷系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)把檢測(cè)出來的數(shù)據(jù)通過容錯(cuò)處理程序顯示出相應(yīng)的錯(cuò)誤信息。

篇（5）

1.污水處理可能對(duì)三峽庫來說還算是一個(gè)新星的行業(yè)，在三峽庫區(qū)新建的污水處理廠中，大部分設(shè)置了自動(dòng)化控制系統(tǒng)，力求對(duì)整個(gè)污水處理過程實(shí)行全面監(jiān)控。但由于這項(xiàng)工作尚處在實(shí)踐摸索階段，與國(guó)外水平相比存在較大差距，主要問題是：

（l）主要控制設(shè)備功能不穩(wěn)定，特別是在線儀表的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性來看，不能完全達(dá)到由計(jì)算機(jī)控制的要求。

(2)自控水平低，距智能化自動(dòng)控制還有很大差距。

(3)運(yùn)行條件變化范圍大，某些工藝環(huán)節(jié)尚在不斷調(diào)整。

(4)運(yùn)行操作人員尚不能對(duì)工藝進(jìn)行全方位控制操作。

由于以上條件限制，大多數(shù)污水處理廠的自控系統(tǒng)只能發(fā)揮監(jiān)視和對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的功能。長(zhǎng)壽污水處理廠針對(duì)以上問題，自2003年5月試運(yùn)行到現(xiàn)在來看，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行,并通過對(duì)部分設(shè)備的改造和完善，加之對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，使中控室具有集中控制、監(jiān)視、現(xiàn)場(chǎng)故障報(bào)警等功能。操作人員可在中控室進(jìn)行操作，為安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

2.長(zhǎng)壽排水公司自控概況

長(zhǎng)壽污水處理廠處理長(zhǎng)壽區(qū)20萬人生活污水及工業(yè)廢水，我廠監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)集中控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括1個(gè)監(jiān)控中心（中控室）、6個(gè)現(xiàn)場(chǎng)PLC站（模擬屏PLC0、配電間站PLC1加藥間站PLC2、脫水間PLC3、PLC4站和紫外光PLC5站）。配電間站主要控制提升泵站、格柵井、沉砂池、氧化溝、二沉池、回流泵站、剩余泵站、貯泥池的自動(dòng)運(yùn)行；模擬屏站主要對(duì)模擬屏的數(shù)據(jù)處理控制；加藥間站主要是對(duì)加藥間的自動(dòng)控制；脫水間2個(gè)站分別對(duì)1號(hào)和2號(hào)脫水機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，紫外光站是對(duì)紫外光消毒系統(tǒng)進(jìn)行控制。中控室則對(duì)全廠設(shè)備的控制操作及監(jiān)視。現(xiàn)場(chǎng)分站采用的PLC可編程控制系統(tǒng)是美國(guó)AB公司以太網(wǎng)系統(tǒng)。

3.對(duì)設(shè)備的改造與完善

長(zhǎng)壽污水處理廠從試運(yùn)行以來，由于現(xiàn)場(chǎng)電氣及機(jī)械設(shè)備存在一些問題，直接影響了自控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。根據(jù)存在的問題，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況及工藝要求，對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備進(jìn)行了部分技術(shù)改造。

3.1對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一些設(shè)備進(jìn)行改造

由于我廠增加了一臺(tái)脫水機(jī)和PLC柜，為了把新增的這臺(tái)脫水機(jī)PLC柜的運(yùn)行信號(hào)聯(lián)到中控室，避免重新進(jìn)行布線。使用交換機(jī)聯(lián)接兩臺(tái)脫水間PLC柜，通過一根信號(hào)線接到中控室交換機(jī)。改造現(xiàn)場(chǎng)和配電機(jī)曝氣機(jī)的二次控制回路，解決了中控室不能控制曝氣機(jī)啟停的問題。

1號(hào)2號(hào)氧化溝的變頻曝氣機(jī)由于控制轉(zhuǎn)換開關(guān)處在開關(guān)柜

控制和機(jī)旁控制方式時(shí)，變頻器模擬量4～20mA電流輸入電路斷開，使得不能輸入變頻器運(yùn)行頻率，變頻器控制失效，不能運(yùn)行。經(jīng)考慮，短接模擬量電流輸入的轉(zhuǎn)換開關(guān)控制回路。

變頻器頻率信號(hào)（模擬量）、運(yùn)行信號(hào)（開關(guān)量）沒有輸出給

PLC，使得上位機(jī)無法判斷曝氣機(jī)是否運(yùn)行。過后經(jīng)自動(dòng)化人員改進(jìn)后，只給出變頻器頻率信號(hào)（模擬量），運(yùn)行信號(hào)可有可無（開關(guān)量）。

3.2對(duì)PLC源程序的修改、優(yōu)化

試運(yùn)行中，我廠由于采用的是巡檢制度，將各分散值班點(diǎn)集中到中心控制室值班操作。所以必須對(duì)比較重要的報(bào)警參數(shù)根據(jù)實(shí)際情況做進(jìn)一步的修改。通過對(duì)PLC可編程控制器的源程序進(jìn)行修改、編譯，主要是啟停液位、報(bào)警液位、邏輯控制、出水流量、加藥間液位、提升泵站液位差等。不僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)備按工藝流程運(yùn)行的要求，而且機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的準(zhǔn)確性、安全性有了很大提高，電氣故障大為減少。故障點(diǎn)檢查也很方便，大大降低了電氣設(shè)備的故障率，使現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。更主要的是為自動(dòng)化控制的順利實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。

另外對(duì)高壓配電系統(tǒng)和一套獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)，如出現(xiàn)任何故障不僅有指示燈光報(bào)警，而且還配有語音報(bào)警系統(tǒng)，使值班人員一目了然，可清楚地判斷故障發(fā)生的部位并做及時(shí)處理，避免事故的發(fā)生。

3．4安裝視頻監(jiān)視系統(tǒng)的

為了讓操作人員真正在中控室控制全廠、監(jiān)視全廠、管理全廠，長(zhǎng)壽污水處理廠于2002安裝了BAXALL系列攝像機(jī)視頻監(jiān)視系統(tǒng)。它配合原有的自控儀表，對(duì)進(jìn)水粗格柵、細(xì)格柵、提升泵、排砂泵、攪拌機(jī)、砂水分離機(jī)、氧化溝曝氣機(jī)、二沉池、回流泵站、剩余污泥泵站、脫水間、辦公室等10多個(gè)場(chǎng)所的現(xiàn)場(chǎng)情況，進(jìn)行24小時(shí)全天候監(jiān)視。

這套視頻監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行可靠。在中控室里，通過對(duì)攝像機(jī)的遙控。可以監(jiān)視全廠20多個(gè)部位工藝設(shè)備的運(yùn)行情況。如果按工藝流程在現(xiàn)場(chǎng)巡查一遍，需要30分鐘左右，而通過視頻監(jiān)視系統(tǒng)，幾分鐘就可以對(duì)全廠工況瀏覽一遍，大大提高了工作效率。

3.5提升泵站和格柵井的控制

污水提升泵站安裝兩臺(tái)潛水泵一用一備，在上位機(jī)設(shè)定常用/備用，按如下原理進(jìn)行控制：

當(dāng)泵站內(nèi)水位達(dá)到1.70m時(shí)，一臺(tái)泵啟動(dòng)；

當(dāng)水位降至0.80m時(shí)，水泵停機(jī)，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

粗、細(xì)格柵分別有時(shí)間控制/液位差控制，2種控制方法，我廠現(xiàn)在用的是時(shí)間控制。

格柵井安裝粗、細(xì)格柵機(jī)兩臺(tái)，運(yùn)行依據(jù)其前、后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差進(jìn)行控制。

當(dāng)粗格柵機(jī)前，后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差超過20cm，粗格柵機(jī)、皮帶輪輸送機(jī)自動(dòng)開機(jī)。

當(dāng)粗格柵機(jī)前，后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差降至10cm，粗格柵機(jī)、皮帶輪輸送機(jī)自動(dòng)停機(jī)。

當(dāng)細(xì)格柵機(jī)前，后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差超過30cm，細(xì)格柵機(jī)、螺旋輸送機(jī)，壓榨機(jī)自動(dòng)開機(jī)。

當(dāng)細(xì)格柵機(jī)前，后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差降至20cm，細(xì)格柵機(jī)、螺旋輸送機(jī)，壓榨機(jī)自動(dòng)停機(jī)。

粗格柵、細(xì)格柵還可以通過在上位機(jī)設(shè)定運(yùn)行、停止間隔時(shí)間的方式定時(shí)開啟停止。當(dāng)格柵每運(yùn)行15分鐘后停15分鐘。皮帶輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)與格柵聯(lián)動(dòng)，及格柵運(yùn)行時(shí)，同時(shí)運(yùn)行。

兩組渦流沉砂池，每組渦流沉砂池內(nèi)安裝一臺(tái)攪拌機(jī)和排砂泵，攪拌機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行。排砂泵把池底的污物抽送至砂水分離器。排砂泵每運(yùn)行10分鐘后停20分鐘，時(shí)用，砂水分離器與排砂泵同時(shí)工作，以上設(shè)備均可在中心控制室監(jiān)控。

3.6氧化溝的自動(dòng)控制

本工程氧化溝設(shè)兩組，日處理污水能力40000m3/d，每組氧化溝設(shè)計(jì)日處理能力2萬m3/d。每組氧化溝PDSL-325（C）型倒傘型表面曝氣機(jī)三臺(tái)，其中1#，3#機(jī)組為恒速，逆時(shí)鐘方向運(yùn)轉(zhuǎn)，單臺(tái)機(jī)組充氧量為119kgO2/h；2#機(jī)組為變頻調(diào)速，順時(shí)針方向運(yùn)轉(zhuǎn)，單臺(tái)機(jī)組充氧量為23～119kgO2/h，電機(jī)功率均為55KW；每組氧化溝安裝兩臺(tái)溶解氧檢測(cè)儀（DO儀）和一臺(tái)污泥濃度檢測(cè)儀（MLSS儀），一臺(tái)DO儀和MLSS儀安裝在接近出水口處，另一臺(tái)DO儀安裝在缺氧區(qū)。另一組氧化溝設(shè)備與該組氧化溝對(duì)稱，倒傘型表面曝氣機(jī)的運(yùn)行按照氧化溝內(nèi)溶解氧值（DO值）進(jìn)行自動(dòng)控制，其DO值以接近出水口處的DO儀的測(cè)定值為準(zhǔn)。

當(dāng)DO值在0.2mg/L<DO值<1.2mg/L范圍內(nèi)時(shí)三臺(tái)電機(jī)都開啟；當(dāng)DO值在1.2mg/L<DO值<3.0mg/L范圍內(nèi)時(shí)開一臺(tái)恒速機(jī)和一臺(tái)變頻調(diào)速機(jī)；其中變頻調(diào)速機(jī)的調(diào)速頻率分為五段（頻率隨著DO值減小而增大）；當(dāng)DO值在3.0mg/L<DO值<4.0mg/L范圍內(nèi)時(shí)只開一臺(tái)恒速機(jī)。如果DO值不在以上范圍內(nèi)那么開一臺(tái)恒速機(jī)和一臺(tái)變頻調(diào)速機(jī)（頻率固定）。

氧化溝內(nèi)設(shè)一臺(tái)污泥濃度（MLSS）測(cè)定儀，將MLSS測(cè)定儀測(cè)定值傳送至中控室，用于調(diào)節(jié)活性污泥回流泵站及電動(dòng)套筒閥的運(yùn)行。

氧化溝內(nèi)安裝的各檢測(cè)儀器（如DO儀、MLSS儀）的數(shù)據(jù)，由PLC1進(jìn)行采集。然后PLC1將采集的數(shù)據(jù)通過控制層網(wǎng)絡(luò)送至中控室用于控制相關(guān)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.7回流泵站的自動(dòng)控制

污泥回流泵站安裝潛水軸流泵兩臺(tái)，按如下原理進(jìn)行控制：

在泵站出水側(cè)及吸水側(cè)（套筒閥井處）各設(shè)一臺(tái)超聲波水位計(jì)，出水側(cè)設(shè)兩個(gè)水位，一個(gè)正常水位7.8m，一個(gè)報(bào)警水位8.4m,吸水側(cè)設(shè)四個(gè)水位，一個(gè)正常水位5.30m，一個(gè)啟動(dòng)水位5.00m，一個(gè)高限報(bào)警水位5.80m，一個(gè)低限報(bào)警水位4.40m；

當(dāng)兩個(gè)氧化溝的污泥濃度同時(shí)高于3000mg/L時(shí)，開啟1臺(tái)污泥回流泵，如果其中任何一個(gè)氧化溝的污泥濃度低于3000mg/L時(shí)只開啟2臺(tái)污泥回流泵。

本控制程序能使兩泵交替工作（統(tǒng)計(jì)工作時(shí)間），負(fù)荷均等，從而延長(zhǎng)二泵工作壽命。

3.8剩余泵站和貯泥池的自動(dòng)控制

本泵站安裝100QW70-7-3型潛水排污泵一臺(tái)，其工作原理如下：

當(dāng)貯泥池液位低于2.0m時(shí),剩余污泥泵自動(dòng)開啟。當(dāng)貯泥池液位高于4.5m時(shí)，剩余污泥泵站剩余污泥泵根據(jù)液位計(jì)信號(hào)自動(dòng)停止運(yùn)行，貯泥池液位在中心控制室顯示及報(bào)警。另外，當(dāng)貯泥池水位計(jì)超過貯泥池設(shè)定的最高水位或最低0.5m時(shí)，水泵亦由中控室控制自動(dòng)切斷水泵電源，泵站停止工作。

貯泥池安裝超聲波液位計(jì)，當(dāng)液位為1.5m時(shí)，向脫水間PLC發(fā)出污泥泵停泵停止運(yùn)行信號(hào)。

3.9加藥間的自動(dòng)控制

溶解、溶液池為兩組，每組2m；每組內(nèi)安一臺(tái)攪拌機(jī)，和超聲波液位計(jì)一套，工況一用一備；

溶解池加料加水后，攪拌機(jī)工作15分鐘，攪拌機(jī)停車，溶液池的液位預(yù)報(bào)警（液位現(xiàn)場(chǎng)確定）；

當(dāng)一格溶解池最低液位時(shí)（液位現(xiàn)場(chǎng)確定），自動(dòng)關(guān)停藥液輸出電磁閥同時(shí)開啟另一溶液池的電磁閥；

FeCl3液按照出水流量計(jì)信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率，手動(dòng)調(diào)節(jié)沖程控制投加量，使其出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.10紫外光的自動(dòng)控制

紫外光消毒采用的是德國(guó)威得高系統(tǒng)，控制方式采用的是液位控制，并由液位控制出水的電動(dòng)閥門自動(dòng)行動(dòng)，使液位始終保持在1.7m，紫外光燈啟動(dòng)±5%左右。

3.11脫水間的自動(dòng)控制

脫水間加藥池設(shè)有一液位探頭，當(dāng)液位低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，脫水機(jī)停止。

脫水機(jī)的控制主要還是以人工控制為主，操作人員在PLC柜在啟停各個(gè)設(shè)備。

3.12現(xiàn)場(chǎng)儀表的控制

我廠的主要儀表有：液位計(jì)、進(jìn)水PH值、溶解氧、污泥濃度、COD在線儀、濁度儀、出水流量計(jì)（其中大部分的在線儀表都自帶得有溫度計(jì)）。顯示的具體形式以具體數(shù)值顯示為主，操作人員可直觀地讀取各種數(shù)據(jù)。

3.13高壓配電系統(tǒng)監(jiān)視功能

此功能主要是對(duì)高壓配電及供電系統(tǒng)的開關(guān)是合是斷，通過在上住機(jī)（CRT）顯示來提示有關(guān)人員。具體顯示以示意圖的形式實(shí)現(xiàn)。

3.14時(shí)間累計(jì)、故障次數(shù)和報(bào)警功能

主要功能是對(duì)所有設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。報(bào)警功能是對(duì)設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)的故障都有燈光和聲音提示，準(zhǔn)確及時(shí)地提示操作人員哪臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)了故障。故障出現(xiàn)時(shí)，運(yùn)行設(shè)備立即停止運(yùn)行。此部分功能的實(shí)現(xiàn)，為有關(guān)人員確定設(shè)備大修時(shí)間及日常保養(yǎng)次數(shù)提供了依據(jù)。

4.自控系統(tǒng)的使用效果

4.1快速準(zhǔn)確地反映運(yùn)行異常情況

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)出任何的異常情況，可通過監(jiān)控系統(tǒng)和上位機(jī)系統(tǒng)一目了然的看出問題。有設(shè)備出現(xiàn)故障、上位機(jī)同時(shí)報(bào)警并停止該設(shè)備的運(yùn)行，相應(yīng)地計(jì)算機(jī)作故障情況記錄，方便設(shè)備故障排除、管理、維護(hù)等。

4.2促進(jìn)了職工技求素質(zhì)的提高

實(shí)行自控，運(yùn)行人員合并值班操作，對(duì)職工素質(zhì)的要求也相應(yīng)地變?yōu)閺?fù)合型，這就進(jìn)一步激發(fā)了職工特別是青年職工學(xué)文化、學(xué)技術(shù)的積極性。

篇（6）

 

控制理論是自動(dòng)化及工業(yè)儀表專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，理論性極強(qiáng)，它的基本概念及理論貫穿于許多后續(xù)課程中，該門課程也是許多學(xué)生報(bào)考碩士研究生的一門專業(yè)課程，因而控制理論的教學(xué)顯得非常重要。為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解與應(yīng)用，根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)控制理論中幾個(gè)難點(diǎn)問題的解決提供一些簡(jiǎn)便的方法。

1 Nyquist穩(wěn)定判據(jù)中D形圍線的推廣

分析一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，大家都知道首先要判別它是否穩(wěn)定，因?yàn)椴环€(wěn)定的系統(tǒng)在工程實(shí)際中是沒有任何意義的。奈魁斯特穩(wěn)定判據(jù)由于它主要靠作圖，計(jì)算量小；不僅能判斷閉環(huán)系統(tǒng)是否穩(wěn)定，而且還可判定系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度；可以提示改善系統(tǒng)穩(wěn)定性的辦法；可以方便的判定帶時(shí)滯環(huán)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)使其在控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析中有十分重要的地位，事實(shí)上它是整個(gè)控制理論頻率域的基石。論文格式。根據(jù)多年關(guān)于控制理論的教學(xué)與研究，本文對(duì)奈魁斯特穩(wěn)定判據(jù)D形圍線（奈魁斯特軌跡）提供一種新的較為實(shí)用的選取方式。

篇（7）

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）21-0042-02

控制理論是自動(dòng)化及其相關(guān)專業(yè)的一門重要核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，在武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我院”）自動(dòng)化專業(yè)，控制理論所授主要內(nèi)容為以經(jīng)典控制論為核心的“自動(dòng)控制原理”和以卡爾曼的狀態(tài)空間分析法為核心的“現(xiàn)代控制理論”。

其中，“自動(dòng)控制原理”是研究控制系統(tǒng)的一般規(guī)律，并為系統(tǒng)的分析和綜合提供基本理論和方法的專業(yè)基礎(chǔ)核心課程。該課程又是“現(xiàn)代控制理論”“過程控制系統(tǒng)”“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”“智能控制”等許多后續(xù)課程的基礎(chǔ)。而作為其后續(xù)課程的“現(xiàn)代控制理論”仍作為碩士研究生“線性系統(tǒng)理論”與“最優(yōu)控制”等學(xué)位課程的基礎(chǔ)。這兩門課程理論性強(qiáng)，概念多且雜，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高。而我院作為一個(gè)三本院校，自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生相比較一本和二本的學(xué)生而言，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較為薄弱，故學(xué)好這兩門課對(duì)學(xué)生來說至關(guān)重要且具有一定的難度。

而教好上述兩門課程也是教師必須思考和解決的重要問題。筆者經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐，摸索出一套比較適合三本院校學(xué)生的系統(tǒng)化教學(xué)方法，致力于培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀，進(jìn)行了一些嘗試，且取得了一定的效果。

一、工程背景系統(tǒng)性

任何一種理論的產(chǎn)生都有其歷史背景，都是在實(shí)踐中產(chǎn)生的。自動(dòng)控制技術(shù)萌芽在18世紀(jì)，在第一次世界工業(yè)革命期間，自動(dòng)控制技術(shù)逐漸應(yīng)用到現(xiàn)代工業(yè)中。其中最卓越的代表是瓦特（J.Watt）發(fā)明的蒸汽機(jī)離心調(diào)速器，一種憑借直覺的實(shí)證性發(fā)明。飛球調(diào)節(jié)器有時(shí)使蒸汽機(jī)速度出現(xiàn)大幅度振蕩，其他自動(dòng)控制系統(tǒng)也有類似現(xiàn)象。

由于當(dāng)時(shí)還沒有自控理論，所以不能從理論上解釋這一現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問題，盲目探索了大約一個(gè)世紀(jì)之久。1868年英國(guó)麥克斯韋爾的“論調(diào)速器”論文指出：不應(yīng)單獨(dú)研究飛球調(diào)節(jié)器，必須從整個(gè)系統(tǒng)分析控制的不穩(wěn)定。麥克斯韋爾的這篇著名論文被公認(rèn)為自動(dòng)控制理論的開端，接著就進(jìn)入了經(jīng)典控制理論發(fā)展的孕育期。1875年，英國(guó)勞斯提出代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)。1895年，德國(guó)赫爾維茲提出代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)。1892年，俄國(guó)李雅普諾夫提出穩(wěn)定性定義和兩個(gè)穩(wěn)定判據(jù)。1932年，美國(guó)奈奎斯特提出奈氏穩(wěn)定判據(jù)。戰(zhàn)中自動(dòng)火炮、雷達(dá)、飛機(jī)以及通訊系統(tǒng)的控制研究直接推動(dòng)了經(jīng)典控制的發(fā)展。1948年，維納出版《控制論》，形成完整的經(jīng)典控制理論，標(biāo)志控制學(xué)科的誕生。維納成為控制論的創(chuàng)始人。

經(jīng)典控制理論的主要內(nèi)容包括：系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、時(shí)域分析法、頻率特性法、根軌跡法、系統(tǒng)綜合與校正、非線性系統(tǒng)和采樣控制系統(tǒng)分析法等。

從四十年代到五十年代末，經(jīng)典控制理論的發(fā)展與應(yīng)用使整個(gè)世界的科學(xué)水平出現(xiàn)了巨大的飛躍，幾乎在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸及國(guó)防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域都廣泛采用了自動(dòng)化控制技術(shù)（可以說工業(yè)革命和戰(zhàn)爭(zhēng)促使了經(jīng)典控制理論的發(fā)展）。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不僅需要迅速地發(fā)展控制理論，而且也給現(xiàn)代控制理論的發(fā)展準(zhǔn)備了兩個(gè)重要的條件――現(xiàn)代數(shù)學(xué)和數(shù)字計(jì)算機(jī)。現(xiàn)代數(shù)學(xué)，例如泛函分析、現(xiàn)代代數(shù)等，為現(xiàn)代控制理論提供了多種多樣的分析工具；而數(shù)字計(jì)算機(jī)為現(xiàn)代控制理論發(fā)展提供了應(yīng)用的平臺(tái)。[1]

在二十世紀(jì)五十年代末，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了核能技術(shù)、空間技術(shù)的發(fā)展，并且為多輸入多輸出系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)提供了新的手段。

五十年代后期，貝爾曼（Bellman）等人提出了狀態(tài)分析法，在1957年提出了動(dòng)態(tài)規(guī)劃。1959年卡爾曼（Kalman）和布西創(chuàng)建了卡爾曼濾波理論；1960年在控制系統(tǒng)的研究中成功地應(yīng)用了狀態(tài)空間法，并提出了可控性和可觀測(cè)性的新概念。

由上面的歷史背景介紹可以看出，現(xiàn)代控制理論是在自動(dòng)控制理論的基礎(chǔ)上發(fā)展得到的，盡管兩種理論在方法和思路上有顯著的不同，但是在教授的時(shí)候不能將兩者視為單獨(dú)的個(gè)體。筆者每次在緒論部分都會(huì)系統(tǒng)化地講解理論的產(chǎn)生，以讓學(xué)生對(duì)兩門課程形成一個(gè)初步的比較清晰的認(rèn)識(shí)。

二、理論教學(xué)的系統(tǒng)性

在這兩門課程的理論教學(xué)過程中，雖然涉及到的知識(shí)點(diǎn)有差異，但是經(jīng)筆者研究，在具體教學(xué)中，兩門課程的教學(xué)有些許共性，比如說兩門課程的教學(xué)流程就基本一致。如圖1所示：相對(duì)于現(xiàn)代控制原理而言，自動(dòng)控制原理理論推導(dǎo)較少，同時(shí)其工科背景較強(qiáng)，實(shí)例較多。在學(xué)習(xí)之初，可先幫助學(xué)生搭建起分析問題和解決問題的基本框架，形成一個(gè)較為初步的系統(tǒng)觀。

自動(dòng)控制原理分析問題的核心是數(shù)學(xué)建模，穩(wěn)定性判斷和性能指標(biāo)的計(jì)算，[2]主要分析方法是時(shí)域分析法、頻域分析法和根軌跡分析法。時(shí)域分析法直觀易懂，頻域分析法是自動(dòng)控制原理的核心，根軌跡分析法在目前的工程實(shí)踐中已用的很少，在學(xué)時(shí)有限的情況下可略講。在實(shí)際講解的過程中，要合理安排學(xué)時(shí)，適當(dāng)加快時(shí)域分析法的講授，略講根軌跡分析法，重點(diǎn)講解頻域分析法及系統(tǒng)校正。

現(xiàn)代控制理論包含了大量的理論概念機(jī)數(shù)學(xué)公式，在實(shí)際講授中，應(yīng)弱化理論推導(dǎo)，在教學(xué)過程中可結(jié)合倒立擺工程實(shí)例，從建模、穩(wěn)定性分析、能控能觀性分析、極點(diǎn)配置到狀態(tài)反饋，形成一個(gè)較為完整的分析過程。[3]

總而言之，在講解的過程中，注重引言，初步建立系統(tǒng)觀，結(jié)合實(shí)例，比較異同，突出重難點(diǎn)，最后再通過總結(jié)強(qiáng)化各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系。[4]

三、實(shí)踐教學(xué)的系統(tǒng)性

1.重視實(shí)驗(yàn)，理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)化[5]

以往，控制理論的實(shí)驗(yàn)課和理論課教學(xué)是獨(dú)立的，理論課教師和實(shí)驗(yàn)課教師各行其道，相互交流匱乏。目前，學(xué)院已明確提出，理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的一致性，理論課教師必須參與進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教學(xué)手段要豐富、系統(tǒng)。

2.實(shí)驗(yàn)箱教學(xué)和仿真教學(xué)的系統(tǒng)化

首先在實(shí)驗(yàn)箱上搭建模擬電路，利用信號(hào)發(fā)生器、示波器等測(cè)量波形和數(shù)據(jù)。同時(shí)引入MATLAB仿真，先引出數(shù)學(xué)模型，利用MATLAB強(qiáng)大的系統(tǒng)工具箱分析并繪制各種相應(yīng)曲線，利用Simulink工具箱進(jìn)行校正和狀態(tài)反饋設(shè)計(jì)。[6]最后，對(duì)比電路測(cè)試波形和仿真結(jié)果，可讓學(xué)生深入了解理論和實(shí)際參數(shù)之間的差異，進(jìn)而尋找原因，加深理解。

四、今后教學(xué)方向

在今后的教學(xué)過程中，可進(jìn)一步加強(qiáng)比較，加強(qiáng)學(xué)生的系統(tǒng)觀，并且嘗試遷移到其他相關(guān)學(xué)科，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)整個(gè)學(xué)科的理解。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬雄波，楊方.基于“自動(dòng)控制原理”與“現(xiàn)代控制理論”課程異同點(diǎn)分析的教學(xué)探索[J].科教文匯，2013，（7）：56-57.

[2]孫韻鈺.“相似論”在“自動(dòng)控制理論”課程教學(xué)中的運(yùn)用[J].消費(fèi)電子，2013，（7）.

[3]王斌，李斌.“現(xiàn)代控制理論”教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2013，（10）：61-62.

篇（8）

中圖分類號(hào)：TP13-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）01-0310-01

隨著控制系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，不確定因素的增多，要求各控制理論分支有進(jìn)一步的發(fā)展，彌補(bǔ)各理論分支的缺點(diǎn)與不足，以滿足更高的控制性能指標(biāo)。現(xiàn)有的控制理論在線性系統(tǒng)控制中大都能取得良好的控制效果，但對(duì)離散、非線性復(fù)雜系統(tǒng)領(lǐng)域的研究大都剛剛起步，或處于初級(jí)階段，遠(yuǎn)未達(dá)到人們的期望。而實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程的模型一般都很復(fù)雜，通常具有非線性、分布參數(shù)和時(shí)變等特性。因此將控制理論的研究領(lǐng)域推廣到非線性復(fù)雜系統(tǒng)有重要的實(shí)際意義。另外與宏觀復(fù)雜系統(tǒng)控制相對(duì)的量子控制（Quantum Control）也正在作為一個(gè)全新的學(xué)科領(lǐng)域蓬勃崛起，它的發(fā)展也依賴于完善的控制理論和優(yōu)化控制策略。近年來隨著微電子、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的快速發(fā)展也強(qiáng)有力的推動(dòng)了自動(dòng)控制理論的發(fā)展。

一、現(xiàn)代控制理論的產(chǎn)生及其發(fā)展

控制理論作為一門科學(xué)，它的產(chǎn)生可追溯到18 世紀(jì)中葉的第一次技術(shù)革命，1765年瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，應(yīng)用離心式飛錘調(diào)速器原理控制蒸汽機(jī)，標(biāo)志著人類以蒸汽為動(dòng)力的機(jī)械化時(shí)代的開始，后來工程界用控制理論分別從時(shí)域和頻域角度討論調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性題，1872年勞斯（Routh E J）和1890年赫爾維茨（Hurwitz）先后找到了系統(tǒng)穩(wěn)定性的代數(shù)據(jù)，1932年奈奎斯特（Nyquist H）發(fā)表了放大器穩(wěn)定性的著名論文，給出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的奈奎斯特判據(jù)。美國(guó)著名的控制論創(chuàng)始人維納（Wiener N）總結(jié)了前人的成果，認(rèn)為客觀世界存在3大要素：物質(zhì)、能量、信息，雖然在物質(zhì)構(gòu)造和能量轉(zhuǎn)換方面，動(dòng)物和機(jī)器有顯著的不同，但在信息傳遞、變換、處理方面有驚人的相似之處，1948 年發(fā)表了《控制論―或關(guān)于在動(dòng)物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)》，書中論述了控制理論的一般方法，推廣了反饋的概念，確立了控制理論這門學(xué)科的產(chǎn)生。

1.經(jīng)典控制理論。第一代稱為“經(jīng)典控制理論”時(shí)期，時(shí)間為20 世紀(jì)40～50 年代。它研究的主要對(duì)象多為線性定常系統(tǒng)，主要研究單輸入單輸出問題，研究方法主要采用以傳遞函數(shù)、頻率特性、根軌跡為基礎(chǔ)的頻域分析法，它的控制思想首先旨在對(duì)機(jī)器進(jìn)行“調(diào)節(jié)”，使之能夠穩(wěn)定運(yùn)行，其次是采用“反饋的方式，使得一個(gè)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)能夠按照人們的要求精確地工作，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)按指定目標(biāo)進(jìn)行控制。”

2.現(xiàn)代控制理論。第二代稱為“現(xiàn)代控制理論”時(shí)期，時(shí)間為20 世紀(jì)60～70 年代。經(jīng)典控制理論對(duì)線性定常系統(tǒng)可產(chǎn)生良好的控制效果，但是它對(duì)多輸入多輸出、時(shí)變、非線性系統(tǒng)的控制卻力不從心。所以50 年代末60 年代初，學(xué)者卡爾曼等人將古典力學(xué)中的狀態(tài)、狀態(tài)空間概念加以發(fā)展與推廣，將經(jīng)典控制理論中的高階常微分方程轉(zhuǎn)化為一階微分方程組，用以描述多變量控制系統(tǒng)，并深刻揭示了用狀態(tài)空間描述的系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性如可控性、可觀性，從而奠定了現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)。

3.第三代控制理論。以上所提的經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論都是建立在數(shù)學(xué)模型之上的，所以統(tǒng)稱為常規(guī)（傳統(tǒng)）控制。它們?yōu)榱丝刂票仨毥＃S多實(shí)際系統(tǒng)的高維性及系統(tǒng)信息的模糊性、不確定性、偶然性和不完全性給基于數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制理論以巨大的挑戰(zhàn)。是否可以改變一下思路，不完全以控制對(duì)象為研究主體，而以控制器為研究對(duì)象；是否可以用人工智能的邏輯推理、啟發(fā)式知識(shí)、專家系統(tǒng)解決難于建立數(shù)學(xué)模型的問題呢？智能控制的出現(xiàn)正源于這一思想。1967年Leondes 和Mendel 首次正式使用“智能控制”一詞，1971 年傅京孫教授指出，為了解決控制問題，用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法研究新的工具來對(duì)復(fù)雜的“環(huán)境2對(duì)象”模型進(jìn)行建模和識(shí)別以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，或者用人工智能的思想建立對(duì)不能精確定義的環(huán)境和任務(wù)的控制設(shè)計(jì)方法，這兩者都值得試一試，而重要的是把兩種途徑密切結(jié)合起來協(xié)調(diào)的進(jìn)行研究。沿著這一思想出發(fā)，現(xiàn)代控制理論將微分幾何、微分代數(shù)、數(shù)學(xué)分析與邏輯推理、啟發(fā)式知識(shí)建立和發(fā)展了智能控制理論相結(jié)合從而形成第三代控制理論大系統(tǒng)理論和智能控制理論。

篇（9）

中圖分類號(hào)：[TU992.3] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1、前言

污水處理是一門涉及化學(xué)、物理、生物等多門科學(xué)的綜合性技術(shù)，其工藝機(jī)理復(fù)雜，操作要求十分嚴(yán)格，實(shí)現(xiàn)起來難度較高。如果只憑現(xiàn)場(chǎng)人員手動(dòng)操作，往往操作繁瑣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，處理效果差。加之我國(guó)水污染控制水平較低，尤其是工業(yè)廢水的污染控制，投入不足，給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的威脅。因此為了改變我國(guó)污水處理控制技術(shù)的這種落后現(xiàn)狀，進(jìn)行污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究，具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。當(dāng)前，污水處理控制領(lǐng)域?qū)⒂?jì)算機(jī)技術(shù)、智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等運(yùn)用到過程中，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，已成為研究熱點(diǎn)。

2、自動(dòng)控制理論的發(fā)展

在工業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展的同時(shí)，控制理論的發(fā)展至今已有100多年的歷史。各個(gè)領(lǐng)域中的自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)控制精度、響應(yīng)速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性與適應(yīng)能力的要求越來越高，應(yīng)用范圍也更加廣泛。特別是自20世紀(jì)80年代以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，推動(dòng)了控制理論研究的深入發(fā)展。

3.各單元的自動(dòng)控制系統(tǒng)

3.1 格柵自動(dòng)控制系統(tǒng)

根據(jù)水位差測(cè)量?jī)x檢測(cè)的格柵前后水位差閾值自動(dòng)控制機(jī)械格柵的運(yùn)行。當(dāng)機(jī)械格柵停止運(yùn)行的時(shí)間超過設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)由時(shí)間控制，自動(dòng)啟動(dòng)機(jī)械格柵。PLC系統(tǒng)還將按軟件程序自動(dòng)控制柵渣輸送機(jī)、機(jī)械格柵的順序啟動(dòng)、運(yùn)行、停車以及安全聯(lián)鎖保護(hù)。水位差設(shè)定值，格柵的運(yùn)行時(shí)間及格柵運(yùn)行周期可調(diào)。3.2 水泵自動(dòng)控制

在泵池設(shè)超聲波液位儀表，根據(jù)水位測(cè)量?jī)x測(cè)得的泵房水位值自動(dòng)控制多臺(tái)水泵的啟停運(yùn)行。當(dāng)泵房水位高至某一設(shè)定的水位值時(shí)，PLC系統(tǒng)將按軟件程序自動(dòng)增加水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)；相反，當(dāng)泵房水位降至某一設(shè)定的水位值時(shí)，PLC系統(tǒng)將按軟件程序自動(dòng)減少水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。同時(shí)，系統(tǒng)累積各個(gè)水泵的運(yùn)行時(shí)間，自動(dòng)輪換水泵，保證各水泵累積運(yùn)行時(shí)間基本相等，使其保持最佳運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)水位降至干運(yùn)轉(zhuǎn)水位時(shí)，自動(dòng)控制全部水泵停止運(yùn)行。在監(jiān)控管理系統(tǒng)和就地控制系統(tǒng)的操作面板上可以設(shè)定水位值。

3.3 沉砂池自動(dòng)控制

沉砂池的設(shè)備自成系統(tǒng)，隨設(shè)備所帶的就地控制箱將帶有啟動(dòng)時(shí)序和停止時(shí)序，以及安全保護(hù)程序，自動(dòng)控制整套沉砂池設(shè)備的運(yùn)行。PLC系統(tǒng)將采集沉砂池全部設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，上位監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)也可遠(yuǎn)控整套沉砂池設(shè)備的啟動(dòng)/停止。

3.4 分段進(jìn)水多級(jí)AO生物池控制

現(xiàn)有AO或AAO生物池改造采用分段進(jìn)水多級(jí)AO工藝。主要測(cè)控內(nèi)容有：

――各段進(jìn)水流量檢測(cè)、配水閥門/堰門監(jiān)控，自動(dòng)控制各段流量，保證多級(jí)AO工藝進(jìn)水流量分配比，實(shí)現(xiàn)合理利用各段硝化容量,充分利用原水中碳源進(jìn)行反硝化, 達(dá)到有效降低出水TN, 并降低運(yùn)行費(fèi)用。

――厭氧池氧化還原電位監(jiān)測(cè)，各級(jí)缺氧池入口溶解氧監(jiān)測(cè)，各級(jí)缺氧池混合液濃度監(jiān)測(cè)，攪拌器運(yùn)行控制。

――各級(jí)好氧池溶解氧監(jiān)測(cè)、空氣流量檢測(cè)、曝氣量自動(dòng)控制。由于污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行中, 進(jìn)水負(fù)荷實(shí)時(shí)變化，DO串級(jí)控制策略可根據(jù)進(jìn)水負(fù)荷實(shí)時(shí)調(diào)整DO的設(shè)定值, 有效地消除進(jìn)水?dāng)_動(dòng)。

――生物池出水硝氮在線檢測(cè)，作為甲醇投加的過程控制參數(shù)，及時(shí)調(diào)整外碳源的投加量，保證出水水質(zhì)并節(jié)省碳源。

――生物池出水氨氮在線檢測(cè)，根據(jù)出水氨氮值及時(shí)調(diào)整曝氣量滿足和保證出水水質(zhì)的要求。

――分段進(jìn)水多級(jí)AO工藝對(duì)C/N比的敏感性，具體水質(zhì)、水量的實(shí)時(shí)變化，使得分段進(jìn)水工藝的運(yùn)行和優(yōu)化有很大的空間。利用在線監(jiān)測(cè)及智能控制技術(shù)，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、水量對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制, 提高污染物的去除效率, 降低運(yùn)行成本，并可提高分段進(jìn)水生物脫氮工藝的可操作性。

3.5 鼓風(fēng)機(jī)房出口壓力控制

通過壓力變送器檢測(cè)空氣總管的壓力，根據(jù)設(shè)定的壓力值控制鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)、調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉片角度，從而保證生物池對(duì)空氣的需求量。在保證空氣需求量的前提下，盡可能地節(jié)省能耗，壓力控制系統(tǒng)和曝氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)，相互影響，最終使生物池的生物處理過程處在最佳狀態(tài)。通過監(jiān)控管理系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的操作屏，可以設(shè)定鼓風(fēng)機(jī)出口的壓力控制值。

3.6 污泥回流量自動(dòng)調(diào)節(jié)

回流污泥量的控制采用比例控制以保證污泥混合液濃度在一定的范圍內(nèi)。根據(jù)生物池的進(jìn)水量、回流污泥濃度控制回流污泥泵（工頻泵）的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)或變頻泵的轉(zhuǎn)速，保證生物池微生物的需要量。通過監(jiān)控管理系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的操作屏，可以設(shè)定回流污泥比例。

3.7 沉淀池排泥控制

沉淀池的排泥可以根據(jù)裝在沉淀池內(nèi)的泥位計(jì)來控制刮泥車的運(yùn)行，指導(dǎo)排泥。排泥有二種控制方式：按泥位計(jì)設(shè)定值進(jìn)行自動(dòng)排泥，按定時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排泥。

3.8 污泥濃縮自動(dòng)控制

污泥濃縮機(jī)系統(tǒng)控制采用時(shí)間控制和手動(dòng)控制。該系統(tǒng)中設(shè)備的啟動(dòng)順序依次為輸送機(jī)、濃縮機(jī)、加藥泵、進(jìn)泥泵、污泥切割機(jī)，停止順序與之相反。當(dāng)藥液制備段的溶液罐的液位低，進(jìn)泥泵的進(jìn)泥流量低、系統(tǒng)中任何一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)停止運(yùn)行。采用污泥流量比例投加絮凝劑，通過監(jiān)控管理系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的操作屏，可以設(shè)定每天允許的運(yùn)行次數(shù)及每次運(yùn)行的時(shí)間。

3.9 污泥脫水自動(dòng)控制

污泥脫水過程按污泥脫水系統(tǒng)自身PLC預(yù)先編制的程序控制運(yùn)行。污泥脫水的程序控制采用時(shí)間控制和手動(dòng)控制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶有啟動(dòng)時(shí)序和停止時(shí)序，以及安全保護(hù)程序。在藥液已制備完成的前提下，設(shè)備的啟動(dòng)次序依次為傾斜式輸送機(jī)、水平式輸送機(jī)、濃縮脫水一體機(jī)、加藥泵、進(jìn)泥泵，停止順序與之相反。上位監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)污泥脫水系統(tǒng)全部設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障報(bào)警，但不可遠(yuǎn)程控制污泥脫水系統(tǒng)的開停。

3.10 加氯的自動(dòng)控制

根據(jù)進(jìn)水流量和濁度控制加氯機(jī)按比例自動(dòng)加氯，并根據(jù)出水余氯值進(jìn)一步修正加氯量，使加氯量始終處于最佳值。

3.11 電動(dòng)閘門的控制

重要的電動(dòng)閘門，旁邊設(shè)置的現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作箱面板上設(shè)手動(dòng)/遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。手動(dòng)狀態(tài)下，由操作箱面板上的按鈕控制閘門的開閉；遠(yuǎn)動(dòng)狀態(tài)下，由中控室遙控閘門的開閉。閘門的狀態(tài)和工況在中控室的模擬屏上顯示。

4.結(jié)束語

污水處理運(yùn)行過程任務(wù)要求重，特性復(fù)雜，運(yùn)行管理難度大，目前水處理行業(yè)尚缺乏可靠的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儀器，用傳統(tǒng)的控制方式往往達(dá)不到精確的控制要求。先進(jìn)控制理論實(shí)現(xiàn)了過程工藝參數(shù)的優(yōu)化，可以改變污水處理廠人工調(diào)節(jié)操作處理不及時(shí)、效率低的現(xiàn)狀。污水處理的社會(huì)意義巨大應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)污水處理工藝的半自動(dòng)全自動(dòng)控制提高污水處理的技術(shù)管理水平合理使用和配置處理設(shè)施設(shè)備具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。

參考文獻(xiàn)：

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中圖分類號(hào)：TL372 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

自動(dòng)控制學(xué)科是近幾十年來了發(fā)展起來的一門很重要的學(xué)科。它的發(fā)展很迅速，特別是計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，更加快了它的發(fā)展，尤其是工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)近年來的發(fā)展。自動(dòng)化學(xué)科研究的范圍也是很廣泛的，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化、對(duì)迅速提升我國(guó)綜合國(guó)力具有重要和積極作用。

自動(dòng)控制（automatic control）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置，使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。

自動(dòng)控制是相對(duì)人工控制概念而言的。指的是在沒人參與的情況下，利用控制裝置使被控對(duì)象或過程自動(dòng)地按預(yù)定規(guī)律運(yùn)行。自動(dòng)控制技術(shù)的研究有利于將人類從復(fù)雜、危險(xiǎn)、繁瑣的勞動(dòng)環(huán)境中解放出來并大大提高控制效率。 自動(dòng)控制是工程科學(xué)的一個(gè)分支。它涉及利用反饋原理的對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)影響，以使得輸出值接近我們想要的值。從方法的角度看，它以數(shù)學(xué)的系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)。我們今天稱作自動(dòng)控制的是二十世紀(jì)中葉產(chǎn)生的控制論的一個(gè)分支。 基礎(chǔ)的結(jié)論是由諾伯特?維納，魯?shù)婪?卡爾曼提出的.

自動(dòng)控制技術(shù)是能夠在沒有人直接參與的情況下，利用附加裝置使生產(chǎn)過程或生產(chǎn)機(jī)械（被控對(duì)象）自動(dòng)地按照某種規(guī)律（控制目標(biāo)）運(yùn)行，使被控對(duì)象的一個(gè)或幾個(gè)物理量（如溫度、壓力、流量、位移和轉(zhuǎn)速等）或加工工藝按照預(yù)定要求變化的技術(shù)。它包含了自動(dòng)控制系統(tǒng)中所有元器件的構(gòu)造原理和性能，以及控制對(duì)象或被控過程的特性等方面的知識(shí)；自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析與綜合；控制用計(jì)算機(jī)（能作數(shù)字運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的控制機(jī)）的構(gòu)造原理和實(shí)現(xiàn)方法。自動(dòng)控制技術(shù)是當(dāng)展迅速，應(yīng)用廣泛，最引人矚目的高技術(shù)之一；是推動(dòng)新的技術(shù)革命和新的產(chǎn)業(yè)革命的核心技術(shù)；是自動(dòng)化領(lǐng)域的重要組成部分。

自動(dòng)控制技術(shù)有很強(qiáng)的應(yīng)用背景，無論是在煉鋼、軋鋼、化工、石油、電力等工業(yè)上，或是造紙、紡織、皮革和食品等工業(yè)上；無論是在航空、航海、汽車和鐵路運(yùn)輸工業(yè)和國(guó)防工業(yè)上，或是圖書資料的管理、實(shí)驗(yàn)室技術(shù)設(shè)備上都得到廣泛應(yīng)用。自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)導(dǎo)彈和人造地球衛(wèi)星是非常重要的，對(duì)于研究原子能的應(yīng)用，研究飛機(jī)和導(dǎo)彈的空氣動(dòng)力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也是有用的。沒有應(yīng)用背景的“控制理論”就缺乏生命力。如何巧妙地運(yùn)用控制的基礎(chǔ)理論來解決實(shí)際問題是和研究控制理論本身不同的另一種創(chuàng)造性工作。

一、自動(dòng)化控制原理

自動(dòng)化控制有半自動(dòng)與全自動(dòng)化

例如：機(jī)器、設(shè)備可以按照生產(chǎn)的要求和目的，進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)；全自動(dòng)人只需要作為操作員，確定控制的要求和程序，不用直接參與生產(chǎn)過程的控制技術(shù)；半自動(dòng)化控制要人通過設(shè)施、設(shè)備、機(jī)械、儀器或手工等勞動(dòng)力的參與。

自動(dòng)化控制技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭等方面。采用自動(dòng)化控制不僅可以把人從繁重的體力勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)以及惡劣、危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴(kuò)展人的器官功能，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增強(qiáng)人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。因此，自動(dòng)化控制是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標(biāo)志。

自動(dòng)化控制理論是自動(dòng)化專業(yè)的重要學(xué)習(xí)課程。

二、自動(dòng)化控制的應(yīng)用

2.1過程自動(dòng)化

石油煉制和化工等工業(yè)中流體或粉體的化學(xué)處理的自動(dòng)化控制。一般采用由檢測(cè)儀表、調(diào)節(jié)器和計(jì)算機(jī)等組成的過程控制系統(tǒng)，對(duì)加熱爐、精餾塔等設(shè)備或整個(gè)工廠進(jìn)行最優(yōu)控制。采用的主要控制方式有反饋控制、前饋控制和最優(yōu)控制等。

2.2機(jī)械制造自動(dòng)化

這是機(jī)械化、電氣化與自動(dòng)控制相結(jié)合的結(jié)果，處理的對(duì)象是離散工件。早期的機(jī)械制造自動(dòng)化是采用機(jī)械或電氣部件的單機(jī)自動(dòng)化或是簡(jiǎn)單的自動(dòng)生產(chǎn)線。20世紀(jì)60年代以后，由于電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、自動(dòng)化倉庫等。研制出適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)型式的柔性制造系統(tǒng)（FMS）。以柔性制造系統(tǒng)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化車間，加上信息管理、生產(chǎn)管理自動(dòng)化，出現(xiàn)了采用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的工廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

2.3管理自動(dòng)化

工廠或事業(yè)單位的人、財(cái)、物、生產(chǎn)、辦公等業(yè)務(wù)管理的自動(dòng)化控制，是以信息處理為核心的綜合性技術(shù)，涉及電子計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)與控制等學(xué)科。一般采用由多臺(tái)具有高速處理大量信息能力的計(jì)算機(jī)和各種終端組成的局部網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)代已在管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上研制出決策支持系統(tǒng)（DSS），為高層管理人員決策提供備選的方案。

三、自動(dòng)化控制系統(tǒng)

自動(dòng)化控制系統(tǒng)是指能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制任務(wù)的系統(tǒng)，由控制器與控制對(duì)象所組成。

自動(dòng)化控制系統(tǒng)的概念

自動(dòng)化控制是一種現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域中機(jī)械電氣一體自動(dòng)化集成控制技術(shù)和理論。

自動(dòng)控制（automatic control）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置，使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。

四、自動(dòng)控制系統(tǒng)特點(diǎn)

自動(dòng)控制能自動(dòng)調(diào)節(jié)、檢測(cè)、加工的機(jī)器設(shè)備、儀表，按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行作業(yè)的技術(shù)措施。其目的在于增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低成本和勞動(dòng)強(qiáng)度、保障生產(chǎn)安全等。

自動(dòng)控制系統(tǒng)理論

自動(dòng)控制是相對(duì)人工控制概念而言的，指的是在沒人參與的情況下，利用控制裝置使被控對(duì)象或過程自動(dòng)地按預(yù)定規(guī)律運(yùn)行。自動(dòng)控制技術(shù)的研究有利于將人類從復(fù)雜、危險(xiǎn)、繁瑣的勞動(dòng)環(huán)境中解放出來并大大提高控制效率。

自動(dòng)控制是工程科學(xué)的一個(gè)分支，它涉及利用反饋原理的對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)影響，以使得輸出值接近我們想要的值。從方法的角度看，它以數(shù)學(xué)的系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)。我們今天稱作自動(dòng)控制的是二十世紀(jì)中葉產(chǎn)生的控制論的一個(gè)分支。

結(jié)束語：

隨著科技的發(fā)展，自動(dòng)化控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)。直流調(diào)速器在數(shù)控機(jī)床、造紙印刷、紡織印染、光纜線纜設(shè)備、包裝機(jī)械、電工機(jī)械、食品加工機(jī)械、橡膠機(jī)械、生物設(shè)備、印制電路板設(shè)備、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、焊接切割、輕工機(jī)械、物流輸送設(shè)備、機(jī)車車輛、醫(yī)設(shè)備、通訊設(shè)備、雷達(dá)設(shè)備、衛(wèi)星地面接受系統(tǒng)等行業(yè)都有應(yīng)用。相信不久的將來會(huì)帶給人們更多的便利。

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一、無模型控制思想的產(chǎn)生背景

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)控制理論必將在民用的工業(yè)和軍事技術(shù)產(chǎn)業(yè)當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。大型化的工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器和微型化的民用產(chǎn)品是控制科學(xué)技術(shù)發(fā)展的兩大趨勢(shì)，本論文的主要研究?jī)?nèi)容是針對(duì)大型化、復(fù)雜化的滯后非線性系統(tǒng)的智能控制。隨著各個(gè)產(chǎn)業(yè)對(duì)節(jié)能環(huán)保的要求越來越高，在化工、煉油、電力、冶金等大型復(fù)雜的生產(chǎn)過程中先進(jìn)的控制系統(tǒng)的使用顯得尤為重要。而諸如此類的生產(chǎn)過程都是典型的非線性滯后系統(tǒng)，這些系統(tǒng)具有控制對(duì)象不確定性、多個(gè)變量、較大的滯后性和強(qiáng)耦合性等共同特點(diǎn)，所以通過獲取系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型而進(jìn)行控制的方法是困難的，即便被控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型可以建立起來，而一些未建模的動(dòng)態(tài)特性也是不可避免的。這是現(xiàn)代控制理論的不足之處，即在很大程度上依賴于受控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)，如不能建立數(shù)學(xué)模型那么也就不能進(jìn)行控制了。在以后的研究中主要集中于對(duì)被控對(duì)象的建模、自適應(yīng)控制、系統(tǒng)辨識(shí)、魯棒控制等方向，試圖打破傳統(tǒng)控制思想的局限，試著針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程的特點(diǎn)，力求尋找對(duì)數(shù)學(xué)模型要求不高、辨識(shí)計(jì)算方便、控制效果好的控制理論和方法。總的來說如果想要解決這個(gè)問題，就需要從另外一個(gè)角度思索，尋找不同于以往的研究方向，盡量避免過分依賴被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型。無模型自適應(yīng)控制（Model Free Adaptive Control，MFAC）就是為了解決這個(gè)現(xiàn)代控制理論的本質(zhì)問題而產(chǎn)生和發(fā)展起來的一種先進(jìn)的控制理論和方法。無模型自適應(yīng)控制（MFAC）的實(shí)質(zhì)就是一種在設(shè)計(jì)控制器的時(shí)候不需建立數(shù)學(xué)模型的自適應(yīng)控制方法，即控制器的設(shè)計(jì)過程只使用被控系統(tǒng)的 I/O 數(shù)據(jù)，控制器中不含有被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的任何信息的控制理論與方法。

二、無模型控制方法的發(fā)展現(xiàn)狀

無模型控制理論既包含經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論的優(yōu)點(diǎn)，又在很大程度上突破了這些理論局限性，創(chuàng)新性的提出來一個(gè)全新的控制方法。自從提出以后就受到國(guó)內(nèi)外許多專家和學(xué)者的廣泛關(guān)注。在我國(guó)，早期的研究方向是圍繞與無模型控制律基本形式有關(guān)的問題，這方面的問題最先由韓志剛教授在 1994 年的文獻(xiàn)中正式提出的，隨后其在文獻(xiàn)中又提出了一系列基于功能組合途徑上的一種 MFAC 控制方法和應(yīng)用實(shí)例，此處所說的功能組合的意思是指控制律的推導(dǎo)不建立在被控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型上，而是根據(jù)被控系統(tǒng)對(duì)控制律的控制功能的要求進(jìn)行組合并且優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其重點(diǎn)研究的內(nèi)容不是被控系統(tǒng)的本身，而是從控制器出發(fā)的。經(jīng)過驗(yàn)證基于功能組合途徑之上的 MFAC 雖然控制效果比較理想，但是有一個(gè)缺點(diǎn)就是控制律算法欠缺數(shù)學(xué)解析過程，很多的參數(shù)需要現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，這個(gè)缺點(diǎn)使得 MFAC 的控制方法在實(shí)際的使用過程困難重重。文獻(xiàn)從被控對(duì)象本身出發(fā)，詳細(xì)的闡述了各種非線性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)線性化方法的 MFAC 控制方法，推導(dǎo)得出了一般非線性系統(tǒng)的幾種線性化的方法，其中有緊格式線性化、偏格式線性化以及全格式線性化等方法，利用這些線性化方法得出的 MFAC 控制器在處理一些復(fù)雜的、大延時(shí)、快速時(shí)變系統(tǒng)的時(shí)候更具有優(yōu)勢(shì)。

經(jīng)過國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的多年研究實(shí)踐，無模型控制技術(shù)取得了很好的成績(jī)，已經(jīng)成功使用在煉油、輕工、電力、化工、焦碳、造紙、化肥等行業(yè)。美國(guó)通控集團(tuán)公司也開發(fā)出了一系列的 MFAC 產(chǎn)品，包括：CyboconMFA 控制軟件，Cybocon CE 通用先進(jìn)控制器以及 Cybocon HS 高速自適應(yīng)控制軟件等等。在國(guó)內(nèi)的一些化工和電力等行業(yè)雖然已經(jīng)部分有使用 MFAC 控制技術(shù)的例子，但是在普及性上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及國(guó)外的水平，在產(chǎn)業(yè)化規(guī)模化的道路上還有很大的空間。

三、無模型控制方法的優(yōu)勢(shì)分析

無模型自適應(yīng)控制（Model Free Adaptive Control, MFAC）實(shí)質(zhì)是在設(shè)計(jì)控制器的時(shí)候不使用受控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的任何信息，是一種基于受控對(duì)象 I/O 信息的一種新型控制理論與方法。

無模型自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)途徑是一種非經(jīng)典的途徑，其最為主要的特點(diǎn)就是系統(tǒng)建模與在線反饋控制一體進(jìn)行，突破傳統(tǒng) PID 的概念以及控制器設(shè)計(jì)的束縛，引進(jìn)了功能組合設(shè)計(jì)方法。可以概括為無模型控制器在設(shè)計(jì)的時(shí)候不需要針對(duì)某個(gè)特定的被控系統(tǒng)進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)，也無需對(duì)控制器的所需參數(shù)進(jìn)行復(fù)雜的整定，且還具有一定的系統(tǒng)穩(wěn)定性分析來保證系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定。

無模型自適應(yīng)控制器所具備的一些優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)在正在應(yīng)用的其他控制器所無法替代的。許多控制中的難點(diǎn)問題，無模型控制器幾乎都可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的閉環(huán)控制。在算法運(yùn)算過程中加大算法的集成度能夠簡(jiǎn)化泛模型系統(tǒng)，包括無模型控制算法的所有功能，對(duì)大時(shí)滯、強(qiáng)干擾、強(qiáng)耦合、時(shí)變、非線性都可以達(dá)到很好的控制性能。

基于無模型的自適應(yīng)控制算法不但具備傳統(tǒng) PID 和現(xiàn)代控制理論的優(yōu)點(diǎn)，還有一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)就是在不需要被控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的情況下，還能夠使被控系統(tǒng)達(dá)到閉環(huán)穩(wěn)定狀態(tài)，是一種控制效果非常好、算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的新型控制方法。在煉油、輕工、化工、焦碳、造紙、化肥、電力等領(lǐng)域的應(yīng)用收到令人非常滿意的控制效果。

參考文獻(xiàn)