水溫控制系統的案例
基于機智云的STC單片機水溫智能控制系統的設計與實現
摘要
本文設計了一種物聯網的水溫控制系統，包括機智云物聯網平臺，DS18B20水溫傳感器、水溫主控制器和通信模塊STC單片機、ESP8266無線模塊等。系統通過采集當前水溫的狀態和按鍵的控制狀態，采用PID算法得到控制值，輸出信息給加熱驅動和直流電機模塊，實現水溫的加熱，同時通過并口和通信模塊連接，通信模塊通過串口和ESP8266連接，ESP8266通過WiFi連接物聯網平臺，實現溫度的遠程監測和控制。
關鍵詞：水溫控制,ESP8266,機智云,STC單片機
作者：張吉圭，貴州城市職業學院
1 系統總設計
系統硬件包括STC單片機控制電路、通信電路、液晶顯示電路、加熱驅動電路、溫度均勻攪拌裝置和無線WiFi模塊組成的系統硬件裝置。系統硬件模塊連接如圖1所示。系統軟件主要采用C語言編寫，通過C語言和Keil搭建軟件編程環境，機智云物聯網平臺和硬件電路開發板作為調試工具來完成系統設計。
展開 Dymola+Abaqus | PID水溫控制器案例詳解
Dymola是達索CATIA品牌旗下基于Modelica語言的多領域系統建模仿真工具，廣泛地應用于汽車、航空、航天、能源等行業系統的功能驗證和硬件在環仿真；它非常豐富的多學科元件庫為多領域的統一建模提供了很大的幫助；該平臺具有直觀的建模環境，支持與其他軟件（如XFlow/Abaqus/Simpack/MATLAB等）的聯合仿真，支持FMI協議和半實物仿真，還能夠與d Space連接進行硬件在環實驗；同時Dymola平臺還具有3D動畫功能，有通用的CAD模型接口。
Abaqus是達索SIMULIA品牌的高級非線性有限元、多物理場統一模擬旗艦產品，Dymola+Abaqus可以完成超級復雜的系統級仿真，比如考慮實際結構變形的Steward平臺、柔性機器人控制、汽車ABS防抱死系統等，通過二者的聯合仿真可以在更高級別上還原真實的物理世界。
下面的案例是關于如何利用Dymola+Abaqus聯合仿真以實現水溫控制，其實這種簡單的溫度或力的控制通過UAMP/VUAMP/UEL子程序也能做到，只是需要自己先寫好PID控制代碼，而通過Dymola Modelica標準庫的調取，隨便拖拽兩下就能實現相同乃至更復雜的功能。
1. 問題描述
如下圖，入口處冷水的初始溫度為30℃，水流經過電熱絲加熱后，從出口流出的溫度快速升至并維持在50℃，通過聯合仿真模擬水溫控制器對水流的加熱控制過程。
水溫控制器
2.
展開 基于Cortex-M0智能水溫監控系統的優化
摘要
本系統主要設計基于Cortex-M0智能水溫監控系統的優化，主要增加了遠程控制部分，用現場控制電路處理實時溫度采集、加熱控制；用遠程控制電路處理實時水溫的顯示、PID參數的設置、數據的保存、時間的顯示等信息，另外增加了打印模塊，可以實時打印溫度信息。現場控制與遠程控制電路通過無線進行通信，實現了對水溫的智能監控。
關鍵詞：Cortex-M0,無線通信,現場控制,遠程控制
作者：莫秀英、陳坤，廣州華商職業學院智能工程學院
本系統是模型論證性實驗，通過MCU控制小型加熱杯的加熱功率來精確控制水溫，從而驗證該水溫監控系統方案的可行性。在設計該控制系統時，從安全方面考慮，采用了控制現場和監控中心分離的設計思想，即在需要對水溫進行控制的地方設計一個控制中心，在遠離控制現場設計一個可移動、便攜式監控中心。這樣即使設備發生故障也不會對操作人員造成人身傷害。
展開 空調制冷系統的控制邏輯和常用控制系統
控制系統對于很多設備來講就相當于一個大腦，指揮著設備系統各個部件的協作運行。因此，今天我們就來講一講空調控制系統的邏輯和幾大類常用控制系統。
空調控制系統的邏輯
制冷空調系統的控制簡單來說，就是通過人機界面將我們希望機組每一個部件如何動作，通過軟件語言編寫， 再通過硬件來實現出來。
1、控制系統和信號的分類
自動控制系統按照原理，一般可以分為開環控制系統和閉環控制系統。
制冷空調系統一般采用閉環控制，也叫反饋控制系統，利用輸出量同目標值的偏差對系統進行控制，可以獲得比較好的修正和穩定的控制。定時檢測輸出量的實際值，將輸出量的實際值與目標值進行比較得出偏差， 用偏差值產生控制調節作用去消除偏差， 使得輸出量維持目標值。
控制系統的基本要求有三個方面， 穩定性，快速性， 準確性；當前的制冷空調系統中使用的控制板以單片機和PLC為主，標準化的小型批量設備一般采用單片機居多，工程項目類設備和非標準化產品以PLC居多。
制冷空調控制系統的信號包括輸入側和輸出側，簡單的可以分為數字信號和模擬信號。比如一般我們常說的各種保護開關接入控制板，給出的輸入信號就是數字信號，定速壓縮機和定速風扇電機的控制線路接入控制板，輸出信號就是數字信號，溫度傳感器和壓力傳感器等轉成為電壓電流電阻信息接入控制板，這個輸入信號就是模擬信號，對外部輸出的標準信號，比如0～10V， 4～20mA等信號用來驅動電子膨脹閥的信號就屬于模擬信號，制冷空調系統的控制板就是定時獲得輸入信號，通過邏輯計算，決定輸出量大小，然后通過輸出來改變系統每一個零部件的狀態。
2、制冷空調系統的常用控制方法
1） 開關型控制
開關控制的方法廣泛應用在大量的家用制冷空調設備和中小型的簡單制冷設備中。
展開 
西門子PLC控制系統和繼電器控制系統的聯系與區別
西門子PLC
控制系統和繼電器控制系統，這是實現自動控制所采用的兩種不同手段，對生產具有重要的作用。但是它們在使用的過程中，并非是毫無聯系的，
PLC
控制系統和繼電器控制系統既有著聯系又有著區別。下面北京天拓四方工程師就跟大家說說
PLC
控制系統和繼電器控制系統的聯系和區別：
一、
PLC
控制系統和繼電器控制系統聯系是：
1、采用
PLC
控制，往往在采集輸入信號時，可能需要用到繼電器。在輸出控制信號時，還要用繼電器做“功率放大”。要實現什么樣的控制，是被控制的對象和你自動控制的目的所決定的，與采用什么手段無關。
2、兩種方法基本上都可以實現同一種功能：它們的運用都需要“門電路”的知識。門電路就是“與門”、“非門”、“或門”之類的知識。
二、
PLC
控制系統和繼電器控制系統的差別：
1、繼電器控制系統適用于簡單一些的邏輯控制，而
PLC
可以實現更復雜的邏輯控制。
2、是實現控制邏輯所用的硬件不同：繼電器控制系統，其邏輯功能由傳統的繼電器來完成的，比如控制時間，就有相應的時間繼電器。繼電器的動作一般與電磁有關；
PLC
是可紡編程控制器，它是基于各種“門電路”的一種集成式的控制器。其式作狀況與計算機更接近些。對于已經接好的線路，可以通過改變PCL的程序來改變控制邏輯和參數，具有更靈活的運用方式。
展開 永磁同步電機控制系統仿真 附電力電子、電機控制系統的建模和仿真下載
因此確定實際的控制周期為83.3μs，在PWM比較器的三角波的地點和頂點各對永磁電機進行一次控制。
因此確定整個系統仿真模型的仿真參數：
1 . 被控對象的仿真步長為100ns；
2 . PWM比較器的仿真步長為100ns；
3 . 控制器的仿真步長為83.3μs；
控制器仿真模型通過PWM比較器通過異步中斷的方式觸發運行。
永磁同步電機控制系統模型概述
為保證每個控制時刻電流采樣與PWM信號的同步，在模型搭建時可以采用Function Call子系統或者Enable子系統，如下圖所示，此時PMSM Controller的運行不與時間同步，而與PWM比較器輸出的trigger同步（圖中的from模塊的INT標識）
基于Function Call的PMSM控制器模型
PWM比較器產生控制器模型觸發信號
整個系統仿真模型建模完成后，點擊Simulink的左側模型的圖標，選擇Colors，查看Simulink模型中不同模塊的仿真速率。如下圖所示，其中紅色表示仿真步長為0.1μs。
展開 淺析純電動汽車驅動電機控制系統的控制過程
純電動汽車從結構上來說主要體現在動力總成控制系統、電機控制系統和電池及其管理系統三個方面。從工作原理上來講，純電動汽車主要是通過高壓蓄電池直接供電，再由驅動電機控制模塊控制汽車驅動電機起動運轉。本文主要對純電動汽車電機的結構、電機控制系統過程進行分析。
燃油汽車在使用過程中燃燒排放出熱量，同時廢氣排放也在同步增加，這就讓我們的環境持續受到污染，空氣指數也受到嚴重影響，隨著我們對燃油的使用，燃油能源也在逐漸的減少，人類將會面對能源危機所帶來的影響。為了我們的生存環境不再受到污染，為了讓生態資源與人類需求保持平衡，純電動汽車的發展逐漸取代現在使用的燃油汽車，將成為我們的迫切需要。
純電汽車與傳統汽車相比，主要是用蓄電池取代傳統汽車的發動機。電動汽車電動機驅動系統所需要的電能由車載蓄電池提供，并將車載蓄電池輸出的電能轉化為電動汽車所需要的機械能，而驅動電機的輸出軸便連接至該電 動汽車的驅動系統，經過驅動系統基本結構的傳動裝置， 傳動裝置把驅動電機傳來的力轉化為驅動力，從而驅動汽車驅動輪，完成行駛。
純電動汽車的核心部件主要由驅動電機和電機的控制模塊組成，驅動電機模塊主要是根據駕駛員的操作，把電動汽車動力電池所產生的電能最大化的轉化為車輪旋轉所需要的動能，或者是在制動時，車輪上所產生的動能 反饋給電動車電池。電動汽車的動力性、經濟性和舒適性直接受驅動電機的特性影響，驅動電機的特性也就成為評價汽車性能的主要指標。
汽車驅動電機系統主要通過驅動電機、各種傳感器、 驅動電機控制模塊、高壓線束、低壓線束、冷卻系統與電動汽車的其它系統連在一起。
純電動汽車電機廣泛采用三相交流永磁電動機。三相交流永磁電動機的特點是效率高、控制精度高、轉矩密度高、轉動平穩性好和振動噪聲低。
展開 綜述電液伺服運動控制系統的計算（轉自液壓傳動與控制）
閥具有四個不同控制節流邊，他們負責控制油缸兩端的功率（動力）。移動閥芯，油缸活塞桿伸出（從P流向A，并從B流向T），打開KVPL, PA和KVRL, BT，而KV PL, PB和 KV RL, AT處于關閉狀態。
數學分析模型用于解決油缸兩腔的壓力，其與供油壓力，閥系數，閥比率，油缸比率等有關。模型同時也考慮了負載變量，速度沖擊以及負載力。這就是VCCM方程，其就是為了優化操作來選擇系統元件。在方程中也包含了經過閥的壓降：
fL = PS APE –v2(APE3÷ KVPL2) (1+ρv2÷ ρc2)
在此處
fL是必須克服的負載力
PS是供油壓力
APE是油缸尺寸規格
v是油缸推進的速度
KVPL是閥的開口度
ρv是閥的對稱性，閥比率
ρc是油缸的面積比（無桿腔面積/有桿腔面積）
方程的解決方案可用于系統的分析，確保運行邊界條件（operating envelope）滿足足夠的應用。運行邊界條件來自于VCCM方程，此時閥全開，閥系數為最大值。運行邊界條件描述了給定系統可得到的力和速度。
VCCM方程式是所有計算選擇過程的基石。如果閥，油缸和供油壓力沒有很好的定義，結果就是可能達不到控制要求或者系統性能表現很差。最糟糕的情況就是應用不能達到設計目標。
壓力計算特性定義了停止條件，包括在給定負載下的壓力和停止位置。更具體的，閥的比率ρv和油缸的面積比ρc可被定義如下：
ρv= KVPL÷ KVRL 和 ρc = APE÷ ARE
需要注意的是用了兩個不同的閥比率：一個用于油缸活塞桿伸出，一個由于油缸活塞桿縮回。類似的，也用了兩個不同的油缸面積比，取決于其是伸出或是縮回。伸出時值大于1，縮回時值小于1。
展開 PLC控制系統中必不可少的的故障報警控制
故障報警控制是電氣自動控制系統中不可缺少的重要環節，也是PLC控制系統中的常用環節。一般來說，標準的報警功能是聲光報警，而報警的控制方式又有單故障報警控制和多故障報警控制這兩種方式，你知道嗎?這一篇文章小編就給大家分別講一下單故障報警控制和多故障報警控制。
1、單故障報警控制
何謂單故障報警?也就是用蜂鳴器和報 警 燈 對單一的一個故障實現的聲光報警控制。假設I0.0是故障報警的輸入條件，也就是I0.0為ON時進行報警，Q0.0為報 警 燈 ，Q0.1為蜂鳴器，I0.1是報警響應，當I0.1接通時，報 警 燈 可以從閃爍變為常亮，同時蜂鳴器停止報警，I0.2是報 警 燈 的測試信號，當I0.2接通時，報 警 燈 亮。
我們看以下程序：
以上程序中網絡1和網絡2用定時器T37和T38構成了振蕩控制電路程序，當故障報警條件I0.0接通時，Q0.0和Q0.1每隔1s 進行聲光報警一次，如此往復循環，直到報警結束。當I0.1接通時，網絡4中的M0.0接通并保持，同時網絡3中的M0.0常開接通，報 警 燈 從閃爍變為常亮，同時網絡5中的M0.0常閉斷開，Q0.1斷開，蜂鳴器停止報警。當I0.2接通時，報 警 燈 亮，可以進行報 警 燈 的測試。
2、多故障報警控制方式
在實際的工程應用中，出現的故障可能不止一個，而是多個，這時程序的設計跟前面的就有所不同了。在聲光多故障報警控制中，一種故障要對應一個指示燈，但是蜂鳴器是可以共用一個的。所以在設計程序的時候要將多個故障共用一個蜂鳴器進行報警。
展開 如何計算伺服位置控制系統允許的回路增益（ 液壓傳動與控制）
Burton
譯者：騰益登
利用液壓伺服控制理論，大多數的液壓從業者對于閥控伺服位置控制系統的負載功率分析和計算都沒有太大問題。然而，如何計算一個允許的回路增益，確保閉環控制輸出響應的穩定，對于很多人來說，這就是一個大問題了。作者本人根據40多年的液壓伺服系統設計的累積經驗，列出了簡單的計算方法，并在多個應用中得到了驗證。
一個典型的伺服位置控制系統包含一個控制閥（伺服閥或高頻響比例閥），帶位置反饋的液壓缸，用于回路控制的電子控制放大器。回路增益指的是當反饋斷開時，所有元件增益之積。當輸入信號頻率增加的時候，回路的動態特性對開環增益有影響。動態特性導致回路增益隨著信號頻率的改變而改變，并使回路相位滯后。
允許的回路增益就是最大的回路增益，其產生的控制回路動態特性滿足具體的穩定性要求，當開環回路閉合時，得到穩定的輸出響應。由于回路增益對信號頻率敏感，典型的是在參考頻率1rad/s下來考慮。允許的回路增益決定了伺服系統的靜態和動態位置控制精度。因此，允許的回路增益盡可能的高。
對影響位置控制系統動態行為的研究最后歸結為對積分和主自然頻率的分析。在位置控制環內積分是本來就存在的，因為開環油缸位置是由液壓缸速度的積分得來。主自然頻率是指所有回路共振時自然頻率最低的那一個。最低自然頻率如果是其它自然頻率的1/2.5或更低，那么其它元件的自然頻率就可以忽略不考慮，因為其對控制環的動態特性影響很小了。
盡管現在的電子控制器具有自動調節的功能，但是對于不怎么復雜的電液伺服閥系統依然需要決定允許的開環增益，確保快速響應的穩定輸出。
液壓缸和控制閥構成了控制環里對共振影響最大的因素。對其中起主要作用的自然頻率作為分析對象，可以大大簡化對控制環的動態分析，最終就可得到最高允許的控制回路增益。
展開 面向48V 系統起動敲擊控制的動力系統集成及標定
48V微混系統在發動機原有12V電池的基礎上，增加了48V電池與電機[6]。微混系統的核心部件48V電機，除具備傳統12V電機發電功能外，還具有自動啟停（Auto Start）[7，8]、加速助力[9]（boost）與制動能量回收（regen）的功能，即既可以在起動及加速工況下對發動機曲軸提供驅動力，又可以作為曲軸負載提供車內用電并在車輛滑行過程中實現制動能量回收（regen）。為實現48V 電機主動驅動與被動負載的切換，48V MicroBAS發動機前端輪系張緊器需采用雙向張緊器，前端附件系統較之傳統發動機有了較大改變。
某車型48V MicroBAS發動機前端皮帶驅動輪系采用了雙搖臂式張緊器，前端輪系示意圖如圖1 所示，包括雙搖臂式雙向張緊器，曲軸皮帶輪與48V電機。雙搖臂式雙向張緊器有左右兩個搖臂，兩搖臂中間彈簧連接，為左右兩個張緊輪提供張緊力，在曲軸驅動與電機驅動模式下實現雙向皮帶張緊。全新的48V 系統硬件結構與發動機動力系統集成匹配造成新的NVH 挑戰[10]，在鑰匙起動過程中，雙搖臂式雙向張緊器產生嚴重的起動敲擊，沖擊能量較大，可能造成硬件的破壞，并伴隨強烈的振動與噪聲。
本文針對某48V 微混車輛鑰匙起動過程中出現的嚴重的起動敲擊問題，進行了基于整車的振動與噪聲試驗，在深入分析48V 前端輪系起動敲擊產生機理的基礎上，進行了發動機本體起動策略與48V 前端輪系新結構匹配集成開發，提出了“點火提前角梯度優化”的起動控制策略，很好的解決了起動敲擊問題。
1 48V 系統起動敲擊NVH 試驗與產生機理分析
某48V 微混車輛鑰匙起動過程產生嚴重的起動敲擊聲，而由48V電機完成的autostart自動起動過程沒有敲擊異響。
展開 
信號系統與屏蔽門系統接口控制的設計分析
為了產生一個持續的控制信號,ＡＴＯ需不斷發送“ＰＳＤ開門”命令,直到屏蔽門被請求關閉為止。
(8)如果列車車門關閉(人工或自動),屏蔽門也隨之關閉,這些報文會通過ＰＴＩ通道傳輸到軌旁單元。目前廣州1、2號線列車只有人工關閉車門功能。
(9)ＡＴＰ車載單元在關閉車門的同時,輸出關閉屏蔽門命令。只有收到列車車門關閉好,且通過ＡＴＰ報文接收到屏蔽門的“關閉及鎖定狀態”信息后,列車牽引系統才被釋放,ＡＴＰ才允許啟動列車。
(10)開左門或開右門應與站臺的位置和列車運行方向相符合。如在換乘站(如公園前站),屏蔽門的開關要根據有利于乘客導向的原則來進行設計:先開下客側的屏蔽門,后開上客側的屏蔽門。
(11)屏蔽門系統發生故障,或屏蔽門實際已關閉但因故不能有效地把“關閉及鎖定狀態”信號傳送給ＡＴＰ系統時,司機只有按“ＰＳＤ互鎖解除”按鈕,屏蔽門系統才能給ＡＴＰ系統送出“互鎖解除”的信號
用以切斷屏蔽門系統和信號系統間的聯鎖關系,ＡＴＰ才允許啟動列車。且司機必須在每次發車前都按下“ＰＳＤ互鎖解除”按鈕,直到故障修復為止。
(12)屏蔽門系統應為每側站臺提供一組接口與信號系統連接,因此,島式站臺和側式站臺有兩組接口,一島兩側式站臺有四組接口(如公園前站)。
(13)由于廣州地鐵1、2號線的列車編組方式相同,在信號系統中沒有考慮采用不同的列車編組來開啟對應的屏蔽門。
2 信號系統與屏蔽門系統的接口控制
2.1 接口信號描述 ;
信號系統與屏蔽門控制系統之間使用信號控制電纜連接,使用繼電、雙斷、安全型干接點等方式的接口電路。
2.2 ＡＴＰ子系統對ＰＳＤ打開狀態時的保護聯鎖設計
屏蔽門的狀態通過ＡＴＰ報文傳輸給列車。ＡＴＰ子系統在屏蔽門不同的打開情況下監督列車的移動,并最終控制列車導向安全。
展開 樓宇自控系統主要監測哪些系統？控制哪些內容？
樓宇自控系統主要檢測哪些系統？哪些系統需要檢測而不控制，哪些系統如何控制呢？一起來看看吧！
負流量控制和正流量控制液壓系統（轉自液壓草根）
負流量控制常按規多路閥中開(旁通)，節流調速的定量泵系統由于有多余的流量旁通回油箱而造成功率損失見圖（a）。如果設法減少旁通回油流量，則功率損失會大大減少，這就是負流量控制的設計思想，為此，需要在中開旁通回油路上設置一個節流孔作為流量檢測裝置，檢測出該節流孔上游的壓力，根據所檢測到的這個壓力，以流經這里的旁通流量最小為目標，控制變量泵排量，從而使旁通節流損失最小見圖(b)。
當通過節流孔的旁通流量增大，由于流體通過節流孔阻力增加，泵控制壓力將升高，在這種情況下，減小泵排量。因此負流量控制即是控制壓力與排量成反比，控制壓力信號增大，使變量泵的排量減小見圖（c）。
正流量控制負流量控制和正流量控制都屬于中開系統，但相對負流量控制當控制壓力信號增大，變量泵的排量減小而言，正流量控制則是當控制壓力信號增大，變量泵的排量也增大(見圖d)。通常正流量控制系統中先導操作手柄輸出的信號壓力，既用來操縱執行器控制閥，又用來控制泵排量，基于正流量控制系統泵的排量與先導操作手柄輸出的壓力信號成正比這一特點，液壓系統主控制器根據先導壓力信號及其變化趨勢，判斷執行器的流量需求及其變化趨勢，并據此對泵排量實施調節，使系統的流量供應能夠動態跟蹤執行器的流量需求，基本實現系統流量的實時匹配。
展開 步進電機的控制系統設計 步進電機的開環控制解析
在微電子技術，特別計算機技術發展以前，控制器脈沖信號發生器完全由硬件實現，控制系統采用單獨的元件或者集成電路組成控制回路，不僅調試安裝復雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設計電路。這就使得需要針對不同的電機開發不同的驅動器，開發難度和開發成本都很高，控制難度較大，限制了步進電機的推廣。
由于步進電機是一個把電脈沖轉換成離散的機械運動的裝置，具有很好的數據控制特性，因此，計算機成為步進電機的理想驅動源，隨著微電子和計算機技術的發展，軟硬件結合的控制方式成為了主流，即通過程序產生控制脈沖，驅動硬件電路。單片機通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出了電機的潛力。因此，用單片機控制步進電機已經成為了一種必然的趨勢，也符合數字化的時代趨。
步進電機控制系統的設計
傳統的電流式控制方法是檢測流經繞組的電流，并將反饋信號送到控制芯片，然后由控制芯片決定是增加還是降低繞組電流，以取得所需的電流強度。這種控制方法使電機在寬轉速和寬電源電壓范圍內保持理想的轉矩，非常適用于全步進和半步進電機驅動，而且實現起來非常容易。
閉環控制電路將電流施加到繞組。反電動勢（BEMF）會降低繞組電壓，延長電流達到理想值的時間，因此，反電動勢限制電機轉速。雖然系統無需知道反電動勢值，但是，不重視且不修正這個數值將會導致系統性能降低。
因為電源電壓變化導致峰值電流有時波動幅度很大，所以，直到現在，工程師還是盡量避免使用電壓式控制方法。工程師們還想避免反電動勢隨著電機轉速增加而升高的問題。
在這種情況下，業內出現了能夠補償反電動勢的智能電壓式控制系統。這種驅動方法使電機運轉更順暢，微步分辨率更高，是對高精度定位和低機械噪聲要求嚴格的應用的理想選擇。電壓式控制是一種開環控制：當正弦電壓施加到電機相位時，機電系統將回饋正弦電流。
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