控制系统论文

控制系统论文（共14篇）

1.控制系统论文 篇一

二、教法学法

1.教学设计基本框架

2.本节课设计思路

联想质疑―案例分析―归纳概括―迁移应用―实践创新―交流评价―课堂小结―布置作业

概括起来就是:

这样做是为了引导学生从技术的视角观察生活，用技术的概念建构双基，并将技术再应用到生活中去，以此培养学生的技术素养，实现技术教育的总目标。

这就要求我们在教学设计中将生活线索、问题线索、知识线索、实践线索、方法线索等融会贯通，整合在一起。

3.主要教法

问题教学法;探究式教学法;案例分析法;实验演示法。

4.主要学法

以探究式学习方法为主，采用小组合作探究的形式。

三、教学过程

教学过程

教学内容

教师引领

学生活动

设计意图

1.创设情境

导入新课

引课

引导学生观看世博会日本馆的智能机器人视频，引入新课。

观看

思考

用生活中社会热点和科技前沿案例创设情景，让学生发现学习控制系统的意义，激发学生探究的兴趣。

2.知识构建

铺垫双基

2.控制系统论文 篇二

党的十一届三中全会以后, 为适应我国经济体制改革的需要, 我国会计改革十余年来面临着新技术革命带来的挑战与机遇, 面临着经济的进一步改革和开放。我国的会计将何去何从, 这既是会计理论研究必须努力解决的一个十分迫切的现实问题, 又是会计理论研究必须认真探索的一个极为重要的理论问题。党的十四大报告明确指出:“我国经济体制改革的目标是建立社会主义市场经济体制”, 其中心环节是“转换国有企业特别是大中型企业的经营机制, 把企业推向市场, 增强它们的活力, 提高它们的素质”, “使企业真正成为自主经营、自负盈亏、自我发展、自我约束的法人实体和市场竞争的主体, 并承担保值和增值的责任”。这也是人们探讨会计改革目标取向的基本依据。

笔者认为, 将企业推向市场并不难, 难的是要通过培育一个完善的市场体系, 维护市场经济的正常秩序, 为企业在市场的公平竞争创造一个良好的环境。这是一项庞大的系统工程, 有很多工作要做。各国的经验表明, 实行财务公开制度, 要求作为商品生产经营者和市场竞争主体的企业, 向市场、向参与和管理市场活动的各个方面公布真实、可信的会计信息是其中一项必不可少的工作。保证会计信息的真实可靠性, 主要有两条途径:一是建立公认会计标准, 规范企业的会计行为, 指导和约束企业的会计工作;二是建立注册会计师制度, 由真正独立的注册会计师对企业提供的会计信息是否符合公认会计标准, 进行验证并出具报告。在这两个方面, 我国的会计改革工作已经起步, 并已取得初步成绩。对此, 本书不拟评述。

要求企业自负盈亏和自主经营并不难, 难的是怎样才能通过公平竞争, 提高经济效益, 实现自我发展, 完成它们所承担的对国有资产的保值、增值和发展社会生产力的责任。这同样是一个复杂的系统工程, 不仅需要实现技术现代化和管理现代化, 而且需要实现会计现代化, 就我国目前的现实来看, 首要的是强调会计的现代化。现在的经济主管部门和企业经营者们已经普遍地认识到, 要提高经济效益, 不实现技术的现代化是不可行的, 不实现管理的现代化也是不可行的;但他们尚未普遍地认识到, 要实现管理现代化, 没有会计的现代化是不行的。从全世界各国的情况看, 没有一个国家, 经济发达而会计是不发达的, 也没有一个国家, 会计不发达而经济是发达的。

二、《会计控制系统论》的系统框架

如何实现会计的现代化, 当务之急是要更新传统的会计观, 实现会计观念的现代化, 尤其要深刻地认识到, 在市场经济条件下, 会计作为一个系统, 在整个社会经济大系统中处于何种地位, 能够发挥怎样的作用。按照会计系统的地位和作用, 企业的会计工作如何在适应外部控制和管理需要的同时, 为企业内部的管理控制服务, 从而帮助企业增强竞争能力, 提高经济效益, 完成自己所承担的资产保值、资产增值和发展社会生产力的责任, 这是我国会计改革所必须解决的又一个十分关键的问题, 也是本文所要着重探讨的问题。本文的初步结论是:根据会计系统在社会经济系统中所能够和应当发挥的作用, 应当将会计系统建成一个适应市场经济体制要求的, 以控制受托责任 (Accountability) 完成过程和结果为核心, 以提高经济效益为根本目标的综合控制系统。从理论上讲, 该控制系统由以下三个系统构成:

会计目标子系统。该子系统以预算系统为核心, 其主要功能是通过会计预测和决策, 明确企业所承担的受托责任目标, 并将该受托责任总目标分解为各责任单位的责任预算 (即分目标) , 作为会计控制的标准。会计核算子系统。该子系统以责任会计系统为核心, 其主要功能是对企业受托责任的完成过程和结果进行分类、确认、计量和综合。它一方面要遵守公认会计原则, 通过注册会计师的查账验证, 服务于所有者和其他外部利害关系人的控制和决策;另一方面又要适应企业内部管理的需要, 服务于企业内部的管理控制。会计控制子系统。该子系统的主要功能是将上述两个子系统联系起来, 比较目标与实绩之间的差距, 形成反馈信息、发挥会计的控制功能。该子系统的反馈应该是双重的, 既要指导各责任单位完成责任预算, 即通过反馈对受托责任的完成过程进行调节, 使之实现受托责任目标;又要发现目标子系统不尽合理或不切实际的部分, 并予以纠正, 从而形成更具有激励作用的目标体系。

三、《会计控制系统论》的具体内容安排

为了构建综合控制系统, 本文拟从两个方面展开论述:第一, 从理论上论证会计是一个综合控制系统;第二, 说明该综合控制系统的具体构成。

3.基于均匀控制的精馏控制系统 篇三

【关键词】均匀控制；精馏；单回路；串级；双冲量

1.精馏系统概述

在典型的有机硅精馏系统中，高沸物裂解产品将被通过精馏的方法，将其中的一甲基二氯氢硅烷、三甲基一氯硅烷、一甲基三氯硅烷和二甲基二氯硅烷单独分离出来[2]。

系统一般主要包括脱低塔、一甲塔、二甲塔和脱高塔等几个串联塔和一个间歇精馏塔[3]。主要分离过程为：高沸物裂解产物由泵送入脱低塔，在该塔完成低沸点组分（包括三甲基氯硅烷及沸点比三甲基氯硅烷低的组分）与沸点较高的组分（包括一甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷及高沸物）的分离。在该塔的进料口以上设置有两个侧线采出口，第一侧线采出口采出一甲含氢产品，其纯度在99%以上，第二侧线采出口采出粗三甲馏分，粗三甲馏分进入间歇精馏塔，回收少量的三甲基一氯硅烷。脱低塔塔顶气相为以氯甲烷为主的轻组分，可以过进一步用冷冻盐水冷凝回收少量的四甲基硅烷、三氯氢硅和二甲基一氯氢硅。沸点更低的氯甲烷排放进入吸收系统，脱低后的塔釜产品进入一甲塔。一甲塔塔顶采出合格的一甲基三氯硅烷产品，其纯度大于99%，塔釜产物进入二甲塔。二甲塔塔釜产品进入脱高塔，二甲塔塔顶产品返回一甲塔。脱高塔主要完成二甲基二氯硅烷与高沸物的分离，塔顶采出合格的二甲基二氯硅烷产品，纯度在99%以上，塔釜为高沸物产品[4]。

对于精馏系统，可采用具有较强的模拟量处理能力和回路控制功能、又兼具快速逻辑控制功能及系统实时性相对较好的常规DCS系统作为其控制系统[5]。

2.均匀控制的引入

在实际应用时，由于生产过程有连续性和稳定性的要求，这就造成了供求矛盾[6]，在双塔系统中，甲塔的液位需要稳定，乙塔的进料亦需要稳定，这两个要求是相互矛盾的。甲塔的液位控制系统，用来稳定甲塔的液位，其调节参数是甲塔的底部出料，显然，稳定了甲塔液位，甲塔底部出料必然要波动。但甲塔底部出料又是乙塔的进料，乙搭进料流量的控制系统，为了稳定进料流量，需要经常改变阀门的开度，使流量保持不变。因此，要使这两个控制系统正常工作是不可能的。

要彻底解决这个矛盾，只有在甲、乙两个塔之间增加一个中间储罐。但增加设备就增加了流程的复杂性，加大了投资。另外，有些生产过程连续性要求高，不宜增设中间储罐。在理想状态不能实现的情况下，只有冲突的双方各自降低要求，以求共存。均匀控制思想就是在这样的应用背景下提出来的。通过分析，可以看到这类系统的液位和流量都允许按要求在一定范围内波动，这也是可以采用均匀控制的前提条件，即控制目标发生了变化。

在精馏控制系统中，存在以下供求矛盾：

（1）前一精馏塔物料增多，为维护本塔平稳操作，需将多余物料排出。

（2）后一精馏塔为维护平稳操作，并不需要过多的物料。

（3）相互串联的精馏塔数量可能较多。

（4）为提高效益，需加快物料在塔之间的流动速度，但这不利于为维护精馏塔的稳定，且最终影响产品质量。

为解决这些矛盾，使生产过程统筹兼顾，我们在精馏控制系统中引入均匀控制的思想。所谓均匀控制是就一种控制方案所起的作用而言的，因为从方案的结构看，有时象一个简单液位（或压力）定值控制系统，有时又象一个液位与流量（或压力与流量）的串级控制系统，所以其唯一的识别方法就在于它是否起均匀控制的作用。

3.均匀控制的原理

均匀控制系统，在结构上类似于单回路、串级及双冲量控制系统，因此可分为简单均匀控制、串级均匀控制和双冲量均匀控制等。

3.1简单均匀控制

简单均匀控制系统方案结构简单，但它对于克服阀前后压力变化的影响及液位贮罐自衡作用的影响效果较差。简单均匀控制系统适用于：进料量为主干扰，流量波动大，自衡能力弱的对象。

3.2串级均匀控制

蒸馏塔塔底液位与采出流量的串级均匀控制，从外貌看与典型的串级控制系统完全一样，但他的目的是实现均匀控制，增加一个副环流量控制系统的目的是为了消除阀前后压力干扰及自衡作用对流量的影响。因此副环与串级控制中的副环一样，副控制器参数整定的要求与串级控制对副环的要求相同。而主控制器（即液位控制器）则与简单均匀控制的情况作相同处理。

3.3双冲量均匀控制

双冲量均匀控制是以液位和流量两信号之差（或和）为被控变量来达到均匀控制目的的系统。一般以塔底液位与采出流量两个信号之差（若流量为进料时，则取两信号之和）为被控变量，通过控制，使两者都能按均匀控制的要求变化。

4.均匀控制在精馏控制系统中的应用

根据精馏控制系统的特点，多采用双冲量均匀控制，其简要结构中：

（1）Pi为设定值，Po=Pl-Pq+Pi。

（2）冲量：指引入控制系统中的测量信号而言。

（3）由两个参数之差为被控变量组成均匀系统。

（4）与串级控制系统相比，用一个加法器代替辅控制器。

具体动作过程：

（1）加法器运算：Po=Pl-Pq+Pi。

（2）稳态时：Po=定值，阀门有一个开度，使液位和流量同时保持相对稳定。

（3）调节过程：若某一时刻，液位因干扰而升高，则加法器输出Po增加，控制器接受这个偏置信号后进行控制，发出命令去开大阀门，引起流量增加和液位下降，当两个测量信号之差逐渐接近到某一数值时，加法器输出随之改变，系统又趋于稳定，调节阀停留在新的开度上，液位的平衡数值比原来有所升高，流量的平衡数值也比原来有所增加，从而达到了均匀控制的目的。

5.均匀控制的特点与意义

（1）表征前后供求矛盾。

（2）前后相互联系，相互矛盾的两个参数保持在允许波动范围内。

（3）使生产过程保持连续性和稳定性。

（4）均衡生产效益与产品质量，使其达到最优。

6.结束语

通过现场测试及数据分析，均匀控制表现出了较好的控制效果。本控制算法针对工业应用作了全面考虑，能在编程环境中很容易的根据算法直接编写实际的控制器。而且，本控制算法简单而高效，参数的物理意义清楚且易于调整，现场实施简单易行，是一个值得推广的好算法。

【参考文献】

[1]王骥程.化工过程控制工程[M].北京：化学工业出版社，1981.

[2]董碧军，王煤，罗橙.热泵精馏在气体分馏装置丙烯塔中的应用分析[R].成都：四川大学化学工程学院，2008.

[3]王为国，王存文，吴元欣，曾真.二元常规间歇精馏的最小汽化总量[R].武汉：武汉工程大学化工与制药学院，2006.

[4]刘宗宽，顾兆林，贺延龄.燃料乙醇热泵恒沸精馏新工艺的研究[J].化工进展，2003，22（11）：1147-1148.

[5]何衍庆，俞金寿.集散控制系统的原理与应用[M].北京：化学工业出版社，2002.

4.控制系统论文 篇四

【关键词】变频控制;单片机;外围电路

本次设计采用选择PHILIPS半导体公司带手动复位功能的产品MAX708。MAX708还可以监视第二个电源信号，为处理器提供电压跌落的预警功能，利用此功能，系统可在电源跌落时到复位前执行某些安全操作，保存参数，发送警报信号或切换后备电池等。

另外，系统还扩展了可编程外围芯片PSD303。由于系统的 I/O口数量与实际所需数量还有很大的差距，故系统又扩展了两片8255A，一片用于接键盘和显示电路，一片用于接触发信号、紧急停车信号等。

一、键盘与显示电路

在本次设计中，设置了一个9按键的操作电路，以代替实际现场的操作按钮。6位的LED显示电路用于显示转速、电流、以及调试时的相关项的显示。

另外，为了便于现场工作之便，设置了5×4的矩阵式键盘，用于当系统软件等出现错误，而又不便直接对程序进行修改时的调试之用。

二、变频系统设计

现代变频技术中主要有两种变频技术：交-直-交变频技术和交-交变频技术。交-直-交变频技术为交-直-交变频调速系统提供变频电源。交-直-交变频的组成电路有整流电路和逆变电路两部分，整流电路将工频交流电整流成直流电，逆变电路再将直流电逆变为频率可调的交流电。根据变频电源的性质可分为电压型和电流型变频。

本次设计用交-交变频电路是不通过中间直流环节，而把电网固定频率的交流电直接变换成不同频率的交流电的变频电路。这种变频电路广泛应用于大功率交流电动机调速传动系统，实际使用的主要是三相输出交-交变频电路。这种电路的特点：(1)因为是直接变换，没有中间环节，所以比一般的变频器效率要高;(2)有与其交流输出电压是直接由交流输入电压波的某些部分包络所构成，因而其输出频率比输入交流电源的频率低，输出波形也好;(3)因受电网频率限制，通常输出电压的频率较低，为电网频率的三分之一左右;(4)功率因数较低，特别是在低速运行时更低，需要适当补偿。

三相变频电路就较单相复杂，其电路接线方式主要有公共交流母线进线方式和输出型联结方式。具体说来，其主电路型式有：3脉波零式电路、6脉波分离负载桥式电路、6脉波非分离负载桥式电路、12脉波桥式电路、3脉波带中点三角形负载电路、3脉波环形电路。

本次设计选用较为简单的一种—3脉波零式电路。

三、同步电路设计

同步电路的功能是，在对应的晶闸管承受正向阳极电压的初始点(即控制角α的起算点)发出一个CPU能识别是哪一相同步信号的中断脉冲Utpi和要求的α角进行延时控制，输出相应的触发脉冲。三相同步电压信号经同步变压器、滤波、稳压、放大和光电隔离后分别接至单片机的P2.5、P2.6和P2.7管脚。另外，由于此处直流电源和触发电路中所用的电源不能共用，且光电耦合器输入输出端的地端亦不能共用，为了以示区别，它们的符号均有不同。

Ua、Ub、Uc 与可控硅组件的三相交流电压同相位。Ua、Ub、Uc经R3，C3滤波电路波形变换光耦隔离整形电路后输出三相方波电压，记为 KA、KB、KC，三相方波分别送给 80C196单片机的P2口的 P2.5、P2.6、P2.7端。CPU根据KA、KB、KC的值判断三相交流电源的相位。

四、触发电路

在设计中，三相电路中每相均有正反两组晶闸管，每组均采用三相半波式接法，即每组用三个管子，所以一共有18个晶闸管，这样，触发脉冲也应有18路。三极管V为输出级功率放大晶体管;电容C为加速电容，与R构成微分电路，可提高脉冲前沿的陡度;为兼顾抗干扰能力和脉冲前沿陡度，一般取C为0.1μF。为保护脉冲变压器，在脉冲变压器两端并联电阻R和二极管D的串联电路，一般R阻值取为1K。电阻R为假性电阻负载。另外，为了隔离输入输出信号，加入了光电耦合器，考虑到应有足够的脉冲强度使晶闸管导通，输出极电压设为15V。在出发电路中，为了得到足够的脉冲宽度，而且使脉冲前沿尽量陡，后沿下降快，故采用了脉冲变压器T～T。另外，为了达到电气隔离作用，亦加入了光电偶合器。再者，为便于单片机对触发电路的控制，在同步变压器1~18的输入端，分别引入了紧急封锁信号(由HSO.0 引入)和 555 定时器构成的多谐振荡器信号，而多谐振荡器的控制信号则由单片机的HSO.1 控制。这样，当电机输入紧急停车信号时，单片机通过其 HSO.0 输出高电平，这样就使得触发电路输入端口的或非门被封锁，也即封锁了变频装置的触发脉冲，使电机快速停车。

五、保护电路设计

为了提高控制系统的可靠性和安全性，在交流电力系统的设计和运行中，都必须考虑到有发生故障和不正常工作情况的可能性。在三相交流电力系统中，最常见和最危险的故障是各种形式的短路，其中包括三相短路、两相短路、一相接地短路以及电机和变压器一相绕组上的匝间短路，当然也有其它形式的保护措施。具体保护形式有：电流型保护，电压型保护等。为简单起见，这里仅采用电流型保护中的短路保护和过电流保护，并在每个电机的定子输入端均接入了正反向交流接触器。另外，为防止意外情况的发生，引入了紧急停车信号，当按下紧急停车按键时单片机通过中间继电器关断接触器 KM2-KM8。

六、反馈环节设计

本系统中引入了电流反馈。电流反馈采用三相交流互感器，经三相桥式整流电路及滤波电路，最后经限流、滤波及限幅电路反馈回单片机的 P0.1口。

【参考文献】

[1]方荣惠，邓先明，上官璇峰.电机原理及拖动基础[M].中国矿业大学出版社，20xx.

[2]余发山，郑征，王清灵，李辉，王玉中.自动控制系统[M].中国矿业大学出版社，20xx.

[3]余发山.单片机原理及应用技术[M].中国矿业大学出版社,20xx.

[4]王仁祥.常用低压电器原理及其控制技术[M].机械工业出版社,20xx.

5.控制系统论文 篇五

现代生活、生产和建筑的蓬勃发展，大大推进了电梯技术的发展，从而对电梯控制系统提出了越来越高的要求，

可编程序控制器(PLC)与变频(VVVF)调速技术相结合的电梯控制系统，以其运行可靠、使用维修方便、抗干扰性强、调速性能优等特点被中小型电梯厂家广泛采用。此类系统对电梯运行曲线的控制大多采用速度端子组合的多段速控制方式输出固定的电梯运行曲线，电梯平层之前均有慢速爬行的过程。

国际电梯业巨头多采用自行研发的电梯专用控制器，采用距离控制的直接停靠方式。而PLC因其自身编程指令及程序扫描时间的限制，很难编制距离控制的程序。艾默生CT推出的EV3100电梯专用变频器，不仅具备通用变频器的调速功能及普通的电梯专用功能。独有的层高数据寄存器，通过参数设置即可实现距离控制。

2距离控制的基本原理

传统的给定减速距离的控制方式的运行曲线[1]，x轴为电梯运行过程的时间、y轴为运行速度。当电梯接收到系统的启动信号后，系统加速到额定速度以后，匀速运行，当系统收到减速信号后开始减速，到达门区后开始爬行，至平层后停止。整个运行曲线表现为S型。

上述运行曲线是由控制系统预先设定好的，一般额定速度为1m/s的时候运行单条曲线，速度为1.5m/s的时候运行两条曲线。而由控制系统根据停车距离自动生成电梯运行曲线的控制方式一般称之为“距离控制”。

3控制系统硬件设计

3.1控制系统组成

由图3可知，该系统主要由以下几部分组成：PLC、变频器、曳引机、门机等。PLC是控制系统的核心。[2]PLC根据输入的呼梯信号和目前电梯所处的位置自动确定电梯的运行方向及速度，变频器根据PLC的速度指令控制曳引电动机的转速，到达目的层后，自动平层、停车、开关门，在运行过程中输出电梯的楼层位置和运行方向，同时完成对呼梯信号的登记、保存和消除等工作。对电梯运行中的一些特殊情况(如急停、超载、冲顶、蹲底等)自动进行处理和报警。

3.2硬件选型

以一栋15层大楼为例，其电梯控制系统实际需要输入60点，输出62点。选用三菱公司的FX2N-128MR型PLC。这种机型有编程指令100多条，内置8K步RAM寄存器，并配有相应的编程软件GX Developer，不仅可以通过手持编程器对PLC编程，也可在个人PC机上进行编程[3]，

在电梯运行过程中，可通过程序内部辅助继电器的状态监控电梯运行状态，现场调试十分方便。

变频器选用艾默生CT的EV3100电梯专用变频器。除了矢量控制、转差补偿和负载转矩自适应等功能，还具有抱闸控制及检测、电梯超速检测等电梯专用功能。为实现闭环矢量控制、提高系统的动态性能和实现零速抱闸控制，在曳引电动机轴端加装旋转编码器。该编码器信号不仅作为曳引电动机的速度反馈，利用 EV3100变频器的分频功能，还可实现对电梯的数字位移控制。[4]

4距离控制运行原理

(1)变频器在接收到控制器发来的运行命令(FWD)和设定楼层指令(FLE, F1～F6)时，输出接触器吸合指令(CR);

(2)变频器检测到接触器吸合(CSM)后，再经过延时，打开变频器，输出释放抱闸的命令(BR)，和变频器运行中信号(Y2);

(3)经过抱闸打开延时时间T2后，抱闸完全打开，变频器开始按S曲线加速运行;

(4)电梯运行过程中可以不断响应其它设定楼层指令(FLE,F1～F6)，变频器会根据能否正常减速停车来选择最优楼层停靠;

(5)到达曲线减速点后，变频器开始减速停车。进入平层一定距离(F4.07平层距离调整)后，速度减为0，经延时后，变频器输出抱闸关闭命令(BR)，同时输出电梯停车信号(Y1)，要求控制器切除运行命令(FWD);

(6)控制器接收到电梯停止信号后，经时间延时切除运行命令(FWD)，变频器封锁PWM后输出停机状态信号(Y2);

(7)停机状态(Y2)有效后，经时间延时，输出电流为0，变频器输出释放接触器命令(CR)，至此一次运行过程结束。

5结束语

实践证明，在EV3100电梯专用变频器的基础上开发的采用距离控制技术的控制系统已被某电梯公司批量采用，系统稳定、可靠运行，对中小规模的电梯制造厂开发通用性的电梯控制产品也有借鉴价值。

参考文献

[1] 顾德仁，徐惠钢，郭文华.基于PLC的电梯高精度位置控制的实现.《微机算机信息》.第5期P61-62.

[2] 顾德仁，卢战秋.基于PLC的家用液压电梯控制系统.《中国电梯》.20第7期P54-56.

[3] 三菱FX系列可编程控制器使用手册.三菱电机公司，.2.

6.炼钢电气控制系统 篇六

分布式电气控制系统相比一般的电气控制系统更为可靠、灵活、开放、便于维护，适合目前工业生产制造中的应用。

分析了现场总线技术在火电厂电气自动化系统中的应用，阐明了采用现场总线的通信方案并具有与DCS通信以充分交换信息的FECS技术正在成为火电厂电气自动化技术的发展趋势。

【关键词】现场总线;电气控制系统

一、引言

伴随计算机信息技术的发展，工业自动化控制系统也逐步走向数字化、网络化、智能化与现场化。

现场总线技术是一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。

分散控制系统(DCS)因能充分体现分散控制与集中操作管理的思想，并以先进的技术、丰富的控制功能、友好的人机界面和愈来愈可靠的工作性能等优势，近年来占据了大、中型火力发电机组机炉主控的自动化领域。

对于电气系统，将其纳入DCS进行监控，有利于实现机、炉、电一体化控制而成为一种趋势。

二、基于现场总线的电气控制系统主要特点

基于现场总线的电气控制系统可从现场电气智动化水平的不断提高，对电厂的生产运行管理提出能设备获取大量丰富信息，能够更好地满足电厂自了更高的要求。

现场总线是数字化通信网络，它不单纯取代4—20mA信号，还可实现电气设备状态、故障、参数信息传送。

系统除完成远程控制，还可完成远程参数化工作。

1.电气参数变化快

电气模拟量一般为电流、电压、功率、频率等参数，数字量主要为开关状态、保护动作等信号，这些参数变化快，对计算机监控系统的采样速度要求高。

2.电气设备的智能化程度高

电气系统的发电机-变压器组保护、起动-备用变压器保护、自动同期装置、厂用电切换装置、励磁调节器等保护或自动装置均为微机型，6kV开关站保护为微机综合保护，380V开关站采用智能开关和微机型电动机控制器，所有的电气设备均实现了智能化，能方便地与各种计算机监控系统采用通信方式进行双向通信。

另外，电气设备的控制一般均为开关量控制，控制逻辑十分简单，一般无调节或其它控制要求，电气设备的控制逻辑简单。

3.电气设备的控制频度较低

除在机组起、停过程中，部分电气设备要进行一些倒闸或切换操作外，在机组正常运行时电气设备一般不需要操作。

在事故情况下，大多由继电保护或自动装置动作来切除故障或进行用电源切换。

且电气设备具有良好的可控性，这是因为电气的控制对象一般均为断路器、空气开关或接触器，其操作灵活，动作可靠，与电厂其它受控设备相比，具有良好的可控性。

4.电气设备的安装环境较好且布置相对集中

电气设备大多集中布置在电气继电器室和各电气配电设备间内，设备布置相对比较集中，且安装环境极少有水汽或粉尘的污染，为控制设备就地布置提供了有利条件。

5.开放式、互操作性、互换性、可集成性

6.系统可靠性高、可维护性好。

7.提高电厂的自动化和信息化水平、减少电厂的运行维护工作量。

8.降低了系统及工程成本。

三、电气现场总线控制系统(EFCS系统)

1.EFCS系统组成

(1)间隔层。

该层主要是为了促进各种专业化功能的智能装置的完成和完善，包括：厂用电中压6kV/10kV系统系列保护测控装置、厂用电低压4o0V系统系列智能控制器及测控装置、厂用电源快速切换装置、低压备用电源自投装置、自动准同期控制装置、小电流接地选线装置、直流接地选线装置等。

通过各种职能软件的开发促进系统的可操作性，有CPU、A/D、RAM、EEPROM、现场总线或以太网对外通信接口等。

(2)通信管理层。

这一层主要是网络和通信的安全管理，完成上述的各种智能装置、DCS系统、电气后台监控系统、发电厂其他智能设备、发电厂其他系统的通信。

主要的通信方式还是以工业以太网和现场总线，如PROFIBUS、CAN等，现代通信管理装置已经实现了不同现场总线接口标准的互联以及不同通信之间的转换。

(3)站控层。

改成包括后台监控系统计算机硬件和各种专业应用软件，硬件有服务器、工作站等。

应用软件包括SCADA(数据采集和监控)、厂用电抄表、录波分析、电动机故障诊断等各种高级软件或者基础软件，以及后台系统与发电厂其他管理系统(如MIS系统)间的通信接口软件。

2.EFCS系统方案

7.机电控制系统的控制方式分析 篇七

1 机电控制的含义与基本要求

机电控制技术是控制机电整体化运作与产品制造程序的一项重要技术, 有机结合有关机电技术的操作就是机电一体化的概念。机电控制系统最主要的特征就是精准、高速和稳定, 系统的稳定性是保证其稳定运行的基础, 系统长时间稳定运行还能够逐渐减少产生的偏差。

2 机电控制系统的控制方式

2.1 按偏差调节的闭环控制方式

目前的机电控制系统中得到最广泛应用的就是按偏差调节的闭环控制方式, 被控量是需要在反馈控制系统中被控制的量, 给定值和被控量之间的差值是需要测量的。系统在控制时以偏差为依据, 被控量与给定值相偏离时, 系统会对产生的偏差不断修正, 所以这种闭环控制方式是按偏差调节的, 应用反馈控制原理来控制被控对象, 调节被控对象和控制装置间的关联。因为返回的被控量会和给定值相互对比, 所以在反馈通道与前向通道间控制信号需要不断的循环完成闭路传送, 这个闭合回路就是我们所说的反馈控制或闭环控制。反馈得到的信号减去给定值, 也就是以偏差为依据实施控制, 就是负反馈, 相反则是正反馈。利用偏差并采用负反馈实施的控制操作就称为反馈控制, 当被控量与期望值相偏离而产生偏差时, 无论原因是什么, 都一定会出现相对应的控制作用使该偏差被消除或减小, 被控制量也会逐渐趋向期望值。

按偏差调节的机电控制方式在传递信号与结构联系方面的重要标志就是负反馈闭合回路, 该控制方式有较高精度, 当被控量与给定值相偏离时, 无论是由于系统结构的参数改变, 还是受到干扰作用, 系统都会自动纠正偏差。反馈控制方式若是由反馈方式组成的, 那么其被控量有能力对任何内、外扰动的影响起到抑制作用, 控制精度较高。然而这种系统需要使用很多元器件, 其复杂的线路导致在分析与设计系统性能时有一定难度, 若没有良好匹配参数, 被控量就会发生大幅度摆动, 严重时会影响系统的正常运行。但是在机电控制系统中闭环控制作为基本控制方式之一, 其地位仍然十分重要, 广泛应用于工程项目中。

2.2 开环控制方式

开环控制方式包括两种, 第一种是按给定值操纵的, 对被控量、被控制对象和控制装置间的关联进行控制, 对给定值加以测量。系统的输入量直接产生控制作用, 当输入量被给定时, 与其相对应的输出量就会产生, 校准的精度与所用元件决定了控制精度。按给定值操纵的开环控制方式具有抗扰动性差、难以保证控制精度、不具有纠偏能力、控制较简单等特点, 被控量在系统工作过程中特性参数改变或受到外部干扰时都会被直接影响, 从而与给定值发生偏差, 同时系统也不能对偏差进行自动修正。但该方式具有成本低、方便调整、结构简单等优点, 所以当扰动影响不大或者对精度无过高要求时也是具有实用价值的。尤其当外部干扰不强, 而且系统具有稳定的结构参数时, 此类控制方式应用十分广泛。该系统的驱动元件是步进电动机, 使数字脉冲变换呈角度位移是其工作原理的实质, 它是用驱动装置来完成定位的, 而不是检测元件位置。步进电动机接收外部给出的指令脉冲后, 其频率决定了运动的角速度, 外部输入的定值是由其=外部给定指令代表的, 这个定值决定了步进电动机转动的速度与角度, 所以该开环控制系统是按给定值操纵的, 但精度较低。

另一种开环控制方式是按干扰控制的, 对扰动量进行测量, 形成的补偿作用使输出量受到扰动的影响得以抵消或减小, 对被控量进行控制, 对使系统正常运行被破坏的干扰量加以测量, 该控制方式也被叫作前馈控制或顺馈控制, 依次测量、计算干扰量, 并执行至被控对象, 在被控对象与控制装置之间信号进行单向传递, 由于这种策略方式需要对干扰进行测量, 所以仅补偿可测量的干扰, 系统不能控制由于内部参数改变而影响的控制量或不可测量的干扰, 而且在原理上仍然限制控制精度。这种开环控制方式是按干扰补偿控制的, 其信息直接来自于扰动, 被控量也因此被改变, 该方式具有良好的抗扰动性与较高的控制精度, 然而适用范围较窄, 只在可测量扰动的场合适用。

2.3 复合控制方式

复合控制顾名思义就是有机结合闭环控制与开环控制两种方式, 其基础是闭环控制回路, 将一个顺馈通路附加其中, 用于扰动或输入信号, 使系统的控制精度提高。出现外部扰动的影响后反馈控制才可以开始修正, 没有出现外部扰动影响时是无法修正的。与按偏差控制的方式相比按扰动控制涉及到的技术水平较简单, 但只在可测量扰动的场合适用。每个扰动因素的补偿都需要一个补偿装置完成, 而且无法补偿其余扰动。所以有机结合按扰动控制与按偏差控制的控制方式的比较合理的, 能够通过合适的补偿装置对主要扰动实施按扰动控制, 并形成按偏差控制的反馈控制系统, 使其他扰动导致的偏差得以消。上述控制方式结合了按扰动控制与按偏差控制, 就是复合控制方式。该方式在补偿系统主要扰动的基础上就能更容易的设计反馈控制系统, 得到更好的控制效果。顺馈通路在复合控制系统中类似于开环控制, 所以需要具有较高稳定性的补偿装置参数。

3 结语

总而言之, 有关人员需要掌握机电控制的含义、基本要求与机电控制系统的控制方式等, 从而深入了解设计该系统的原因、要求和过程。在时代进步的大背景下, 我国的各项技术都取得了很大的发展, 各企业必须不断更新技术种类, 提高技术水平, 科学、合理的选择控制方式, 使机电控制系统有效监督机电运行, 获得更多的企业效益与经济效益。

参考文献

[1]黄伟力.黄伟建机械设备故障诊断技术及其发展趋势[J].矿山机械, 2012 (12) :35-36.

[2]张延波.光机电一体化技术的现状和发展趋势[J].化学工程与装备, 2013 (01) :12-13.

8.限位检测控制系统 篇八

关键词：电机；检测；电流

中图分类号： TM301.2 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）15-166-2

1 概述

其测试的主要原理是，采用可调速华辉电机（5GN-25GN-C，40W功率单相电机），电机旋转来回推动碰杆来触发限位动作，通过PLC（6ES7 212-1AB23-OXB8，24VDC8输入6输出西门子PLC）来检测限位并控制电机的运转，通过HMI（OP77A，西门子HMI）与PLC通讯显示限位通断次数及时间，并提示运行的错误示警。

2 工作原理

2.1 原理图

其中，主线路为：外接单相交流电源AC220V，通过一个两个快熔FU，然后接到一个二联负荷开关QF上，通过接触器KM来控制电机的通断，热继电器KR来保护电机防止过载、过流，过通控制器来控制电机的转速，此处设为1秒/转。控制线路：通过启动按钮SB控制KA继电器的输出（通过PLC来执行）来达到启动KM接触器，通过急停按钮SBME来停止电机运转，PW为开关电源，把220V交流转为24V直流供PLC和HMI显视频工作。PLC的Q0.0输出为电源指示灯GL，接通电源时GL常亮，Q0.1输出为故障点，所接RL为讯响器，当PLC检测出故障时RL发出锋鸣并闪烁红光，Q0.3输出为KA继电器，用于控制KM接触器，同时在发生故障时可以靠PLC切断KA输出来达到控制KM输出，停止电机。PLC的I0.0、I0.1、I0.2、I0.3接的4个用于检测的限位其代号为SL1、SL2、SL3、SL4，I0.4为启动输入点，I0.5为急停输入点，I0.6为热继电器KR的一组常闭触点，用于保护电机，阻止电机继续输出。

2.2 PLC程序

接通电源，Q0.0输出，电源指示灯亮，并同时调用计时子程序和错误检测子程序，网络为是在满足条件下Q0.3输出，启动电机。

对限位动作进行计数，并赋值给HMI上相应的地址，在达到固定次数时（100万次）复位计数器，发生故障需复位时，通过HMI进行复位控制（V10.0，HMI上设有复位按钮）。

计时子程序：如图2

启动以后开始计时，并将所计时间赋值给HMI相应地址，通过HMI复位按钮进行时间复位。

故障检测子程序：如图3

如上所示为电机至少转一周（现设电机转1周为1S，图所示为2S） 未接收到各限位的信号，说明设备上并未接入任何限位，并置位故障点及HMI故障地址，此时电机停止运转。（图4）

如图4所示，为单个限位故障，网络3是测试限位1是否接上，在限位1拉上的情况下测试限位是否在某个时间粘连或者损坏无法导通，此时置位故障，并置位限位1的故障地址v31.0（与HMI通讯相应地址）。用相同的方法检测第二第三第四个限位的故障及置位故障点，在HMI上提醒操作者哪个限位出现故障。出现故障通过HMI故障复位按钮进行复位，同时输出Q0.2使讯响器发出锋鸣及闪光。

2.3 HMI设备示图

9.DCS控制系统总结 篇九

1）定义：是以微处理器及微型计算机为基础，融汇计算机技术、数据通信技术、CRT屏幕显示技术和自动控制技术为一体的计算机控制系统。

2）特点：集中管理、分散控制。

3）功能层次：经营管理级、生产管理级、过程管理级、过程控制级、现场级。

2.2计算机控制系统：是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。

2.2集散系统的特点：自主性；协调性；在线实时性；高可靠性；适应性、灵活性、可扩充性；人因性。

2.3 DCS系统软件的组成及其作用：

1）现场控制站软件：完成对现场的直接控制；

2）操作员站软件：是人机界面，即HMI的处理，其中包括图形画面的显示、对操作员操作命令的解释与执行、对现场数据和状态的监视及异常报警、历史数据的存档和报表处理；

3）工程师站软件：完成对DCS系统本身运行状态的诊断和监视，发现异常时进行报警同时通过工程师站上的CRT屏幕给出详细的异常信息，如出现异常的位置、时间、性质等。

2.4工业局域网中的拓扑结构

1）星形结构特点：在星型结构中，每一个节点都通过一条链路连接到一个中央节点上去。任何两个节点之间的通信都要经过中央节点。在中央节点中，有一个“智能”开关装置来接通两个节点之间的通信路径。

优点：结构简单，故障诊断和隔离容易。

缺点：中央节点的构造是比较复杂的，一旦发生故障，整个通信系统就要瘫痪，因此，这种系统的可靠性是比较低的。

2）环形结构：

特点：在环型结构中，所有的节点通过链路组成一个环形。需要发送信息的节点将信息发送到环上，信息在环上只能按某一确定的方向传输。当信息到达接收节点时，该节点识别信息中的目的地址与自己的地址相同，就将信息取出，并加上确认标示，以便由发送节点清除。优点：由于传输是单方向的，所以不存在确认信息传输路径的问题，这可以简化链路的控制。当某一节点故障时，可以将该节点旁路，以保证信息畅通无阻。为了进一步提高可靠性，在某些分散控制系统中采用双环，或者在故障时支持双向传输。

缺点：节点数量太多时会影响通信速度，另外，环是封闭的，不便于扩充。

3）总线型结构：

特点：所有的站都通过相应的硬件接口直接接到总线上。由于所有的节点都共享一条共用传输线路，所以每次只能由一个节点发送信息，信息由发送它的节点向两端扩散。在有用信息之前有一个询问信息，询问信息中包含着接受该信息的节点地址，总线上其他节点同时接受这些信息。当某个节点由询问信息中鉴别出接受地址与自己的地址相符时，这个节点做好准备，接受后面所传送的信息。

优点：结构简单，便于扩充。另外，由于网络是无源的，所以当采取冗余措施时并不增加系统的复杂性。

10.汽车防滑控制系统教案 篇十

教学目的：掌握汽车防滑控制系统构造与功用 教学重点：汽车防滑控制系统构造与功用 教学难点：汽车防滑控制系统构造与功用 教学方法：讲练结合 类 型：新授 课 时：2 教学手段：模型与实物

引 入：复习上节知识，以故障现象进入本节复习上节知识，以故障现象进入本节 项目七 汽车防滑控制系统一、概述汽车防滑控制系统是防止汽车在制动过程中车轮被抱死滑移和汽车在驱动过程中(特别是起步、加速、转弯等)驱动轮发生滑转现象的控制系统。

1．滑动率对附着系数的影响

汽车在制动过程中，车轮的运动可以划分为三个阶段：纯滚动、边滚边滑、完全拖滑。一般用滑动率S表征滑动成分在车轮纵向运动中所占的比例。

车轮与路面之间的附着系数是随滑动率而变化的，二者之间的关系如下图所示。当滑动率处于15%～35%的范围内时，纵向附着系数φz和侧向附着系数φc的值都较大。纵向附着系数φz大，可以产生较大的制动力，保证汽车制动距离较短；侧向附着系数φc大，可以产生较大的侧向力，保证汽车制动时的方向稳定性。

2．防滑控制系统的作用和控制方式

汽车在驱动过程中，驱动轮可能发生滑转，滑转成分在车轮纵向运动中所占的比例用正滑动率来表示，即

完全滑转时，v=0，S=100% 汽车在驱动和制动时的φ—S关系及最佳控制范围如下图所示。

防滑控制系统就是在汽车驱动状态下，将驱动轮滑转率控制在5%～15%的最佳范围内。制动防抱死系统是在汽车制动状态下，将车轮滑动率控制在8%～35%的最佳范围内。在上述最佳范围内，不仅车轮和地面之间的纵向附着系数较大，而且侧向附着系数的值也较大，保证了汽车的方向稳定性。

二、制动防抱死系统（ABS）1．ABS工作原理

汽车制动防抱死制动系统(ABS)是保证汽车在任何路面上紧急制动时，自动控制和调节车轮的制动力，防止车轮完全抱死，获得最佳制动效果，从而避免制动过程中的侧滑、跑偏和丧失转向操纵能力等，提高汽车操纵性能和稳定性能同时，还能获得最大的制动力。缩短制动距离，提高汽车制动性能，对保证汽车安全具有重要意义。

2．制动防抱死系统的基本组成和工作原理（1）结构

制动防抱死系统主要由轮速传感器、制动压力调节器和电子控制器（ECU）等组成。(2)工作原理

其基本工作原理是，从制动理论分析得知，当汽车制动时，车轮完全抱死，滑移率为100%，汽车的侧向制动力将大幅度降低，造成汽车侧滑和转向失控；若滑移率为10%~20%时，可最大限度地利用纵向附着力和一定的侧向附着力，则制动效果最佳。ABS装置，可以使汽车制动时，保持10%~20%的滑移率而不抱死。

汽车在制动过程中，车轮速度传感器不断把车轮转速信号及时输送给ABS电子控制单元(ECU），由ECU对4个车轮速度传感器输入的信号进行处理，计算出汽车的参考车速、各车轮速度和减速度，确定各车轮滑移率，并适时地发出指令给液压调节器。

液压调节器是ABS中的压力控制装置，它可以控制制动轮缸的制动液压，使其变大或变小，以防4个车轮被一直完全抱死。只要制动系统在制动过程中车轮没有被抱死的迹象，ABS是不工作的。制动主缸中的制动液通过液压调节器调压后进入制动轮缸，ECU从转速信号的变化中判断出车轮的运动状态，则向液压调节器发出指令，此时，液压调节器控制制动轮缸的制动液压力随着车轮的运动状态的变化而迅速变化，并始终将车轮的滑移率控制在20%左右，达到最佳制动效果。

若ABS出现故障，制动防抱死警告灯会点亮发出警告，ABS自动停止工作。但普通制动系统仍能照常工作，确保汽车安全行驶。

简单地说就是：汽车制动时，首先由轮速传感器测出与制动车轮转速成正比的交流电压信号，并将该电压信号送入电子控制器（ECU）。由ECU中的运算单元计算出车轮速度、滑动率及车轮的加、减速度，然后再由ECU中的控制单元对这些信号加以分析比较后，向压力调节器发出制动压力控制指令。使压力调节器中的电磁阀等直接或间接地控制制动压力的增减，以调节制动力矩，使之与地面附着状况相适应，防止制动车轮被抱死。

2．制动防抱死系统（ABS）的类型及布置形式

从结构上可分为机械液压制动防抱死系统和电控制动防抱死系统。

按其控制参数可分为：按车轮滑移率实现控制的制动防抱死系统；按车轮角速度控制的制动防抱死系统；按车轮角加速度、减速度及滑移率实现控制的制动防抱死系统。

按其液压调节系统可分为整体式和分离式两种。整体式是将制动主缸与液压调节系统制作为一体；分离式是将液压调节系统独立安装在制动主缸与轮缸之间。

（1）按汽车制动系统分类 ①液压制动系统ABS； ②气压制动系统ABS； ③气顶液制动系统ABS。

（2）按ABS中控制管路(通道)数和传感器数量，又可分为以下6种布置形式 ①四传感器四通道四轮独立控制的ABS ②四传感器四通道前轮独立后轮低选控制的ABS

③四传感器三通道前轮独立后轮低选控制的ABS ④三传感器三通道前轮独立后轮低选控制的ABS ⑤四传感器二通道前轮独立控制的ABS ⑥四传感器二通道前轮独立后轮低选控制的ABS 3．ABS部件的结构及其工作原理

（1）车轮转速传感器（简称轮速传感器）

汽车防滑控制系统中都设置有电磁感应式轮速传感器。它可以安装在车轮上，也可以安装在主减速器或变速器中。

①功用：是检测车轮速度，并将车轮速度转换成电信号，送到电控单元中。②结构：下图所示为盘式车轮制动器、鼓式车轮制动上使用的车轮速度传感器。轮速传感器由永久磁铁、磁极、线圈和齿圈组成。

齿圈随车轮同步旋转，当轮齿经过传感器时(靠近和离开)，永久磁铁产生的磁场造成线圈中磁通量发生变化，此时在电磁线圈中感应出一个交流脉冲信号，脉冲信号的电压频率与车速成正比，车速度传感器通过两根屏蔽线将交流脉冲信号传送到ECU，ECU通过识别交流脉冲信号的频率和电压来确定车轮转速、汽车的车速。

（2）电子控制器（ECU）

电子控制器（ECU）是防滑控制系统的控制中枢，其作用是接收车轮速度传感器的车速信号，并对车速信号进行分析、放大和识别处理，计算出转速、车速及滑移率，分析车轮制动情况，以此向液压调节器发出指令，电控单元还能监视整个制动防抱死装置的工作情况。若有故障，电控单元中止工作，关闭ABS系统，同时让普通制动系统进入工作，并亮起指示灯发出警告，它还能把故障存贮，为故障诊断、排除提供故障代码。

（1）制动压力调节器

制动压力调节器的功用是接收来自ECU的控制指令，控制制动压力的增、减，它是ABS的执行器。

①循环式制动压力调节器

循环式制动压力调节器由电磁阀、液压泵和电动机等部件组成。调节器直接装在汽车原有的制动管路中，通过串联在制动主缸和制动轮缸之间的三位三通电磁阀直接控制轮缸的压力，可以使轮缸的工作处于常规工作状态、增压状态、减压状态或保压状态。三位是指电磁阀有三个不同位置，分别控制轮缸制动压力的增、减或保压，三通是指电磁阀上有3个通道，分别通制动主缸、制动轮缸和储液器。

②可变容积式制动压力调节器

可变容积式制动压力调节器主要由电磁阀、控制活塞、液压泵和储能器等组成，是在原液压制动系统中增设一套液压控制装置，控制制动管路中容积的增减，以控制制动压力的变化。可变容积式制动压力调节器有4个不同工作状态：常规制动状态、轮缸减压状态、轮缸保压状态和轮缸增压状态。

三、驱动防滑转系统（ASR）

汽车行驶过程中，轮速传感器将车轮转速转变为电信号传输给ASR电子控制器（ECU），ECU根据车轮转速计算驱动车轮的滑转率，如果滑转率超出了目标范围，ECU综合参考节气门开度信号、发动机转速信号以及转向信号(有的车没有)等确定其控制方式，并向相应执行机构发出指令使其动作，将驱动车轮的滑转率控制在目标范围之内。

驱动防滑转系统（ASR）和ABS一样，主要由电子控制器、传感器、制动压力调节器等三大部分组成。ASR中的电子控制器可以是独立的，也可以与ABS共用，轮速传感器可与ABS共用，ASR与ABS的制动压力调节器也可以共用。因此通常将ASR和ABS组合在一起。

1．ASR的电子控制器（ECU）

由于ASR和ABS的一些输入信号和处理都是相同的，为了减少电子器件的应用数量，使结构更紧凑，ASR电子控制器和ABS电子控制器通常组合在一起。

ASR的电子控制器（ECU）发出的控制指令有如下几种：① 控制滑转车轮的制动力；② 控制发动机输出功率；③ 同时控制发动机输出功率和驱动车轮的制动力。

在实际应用的ASR中，绝大多数都是采用调节发动机输出转矩的方式来控制汽车驱动力矩。而调节发动机的输出转矩，通常是利用发动机电子控制装置，通过控制节气门开度和点火提前角的方式来实现。

2．ASR的传感器

ASR的传感器主要是轮速传感器和节气门位置传感器。轮速传感器与ABS共用，而节气门位置传感器则与发动机控制系统共用。

ASR专用的信号输入装置是ASR选择开关，关闭ASR选择开关，可停止ASR的作用。如在汽车维修中需要将汽车驱动车轮悬空转动时，ASR就可能对驱动车轮施以制动，影响故障的检查。这时关闭ASR开关，停止ASR作用，就可避免这种影响。

3．ASR的制动压力调节器

ASR制动压力调节器执行ASR电子控制器的指令，对滑转车轮施加制动力并控制其大小，以使滑转车轮的滑动率在控制目标范围之内。ASR制动压力源是蓄压器，通过制动压力调节器中的电磁阀来调节驱动车轮制动压力的大小。

1）独立式的ASR制动压力调节器

所谓独立式是指ASR制动压力调节器和ABS制动压力调节器在结构上各自分开。独立式ASR制动压力调节器有4种不同工作状态，分别是不起作用、轮缸增压、轮缸保压、轮缸减压。

2）组合式的ASR制动压力调节器

组合式是指ASR制动压力调节器与ABS制动压力调节器在结构上组合为一个整体，亦称ABS/ASR制动压力调节器。这种调压阀是采用流通式（亦称循环式）调压原理。

4．装有驱动力控制系统(ASR)的汽车实例

广州本田雅阁（3.0L）轿车装有牵引力控制系统(TCS)的实例。该轿车的防滑控制系统ABS和ASR（TCS）组合在一起。整个系统由ABS/ASR电子控制装置（ECU）、制动压力调节器和传感器等三部分组成。

各部件在整车的布置如下图所示。

11.选择性控制系统 篇十一

关键词：选择性控制；自动控制；调节器

中图分类号：TP278 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 24-0000-01

一、引言

随着现代工业的生产的迅速发展，对于一些生产过程复杂，控制要求高，控制任务特殊等情况，一些控制方案已不能满足这种生产工艺过程要求，比如比值控制，均匀控制等都只能在正常生产情况下工作。在现代的工业生产中，不但要求设计的过程控制系统能够在正常情况下克服外来扰动，实现平稳操作，而且还必须考虑事故状态下安全生产，保证产品质量等问题。

在工业生产中，由于生产限制条件多而且复杂，其逻辑关系往往又比较复杂，尤其在开车停车过程中更容易发生误操作。同时由于生产的速度太快，操作人员的生理反应跟不上生产的变化速度，所以无法进行控制。当遇到这类问题时，以往采用手动遥控，或者用联锁停车保护的方法，但停车后少则数小时，多则数十小时才能重新生产运作。这对工业生产影响太大，会造成经济上的重大损失。为了有效地防止生产事故的发生，为了减少开车停车的次数，设计和应用和一种适应短期内生产异常改善控制品质的控制方案——选择性控制。

选择性控制是把工业生产过程中的限制条件所构成的逻辑关系，叠加到正常的自动控制系统上去的一种组合控制方法。即在一个过程控制系统中，设有两个调节器，通过高低值选择控制器选出能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动控制。当生产过程趋近于危险极限区，但还未进入危险区时，一个用于控制不安全情况的控制方案通过高低值选择器将取代正常生产情况下工作控制方案，直至使生产过程重新恢复正常，然后，又通过选择器使原来的控制方案重新恢复工作。这种选择性控制系统又称为自动保护系统，或称为软保护系统。

选择性性控制系统的特点是采用了选择器。选择器可接在两个或多个调节器的输出端，对控制信号进行选择；也可以接在几个变送器的输出端，对测量信号进行选择以适应不同的生产过程的需要。

二、选择性控制器的系统设计

选择性控制系统设计包括调节阀气开、气关形式的选择，调节器控制规律及其正反作用方式的确定，选择器的选型以及系统整定等内容。

（一）调节阀气开、气关形式的选择

在设计选择性控制系统时，调节阀气开、气关形式的选用原则跟据生产工艺安全原则来选择。

（二）调节器控制规律及其正反作用方式的确定

在选择性控制系统中，有两个调节器材即正常调节器和取代调节器。对于正常调节器，由于有较高的控制精度要求，同时要保证产品的质量，所以应选用PI控制规律，如果过程的容量时延较大，可以选用PID控制规律；对于取代调节器，由于在正常生产中开环备用，仅要求安全生产将出问题时，能速迅及时采取措施，以防事故发生，故一般选用P控制规律即可。对于上述两个调节器的正反作用方式，可完全按照单回路控制系统设计原则来确定。

（三）选择器的选型

选择器是选择性控制系统中一个重要的组成环节，正常与取代调节器的输出信号同时在选择器中进行比较，其被选取的信号作用于调节阀，以实现生产过程的自动控制。选择器有高值选择器和低值选择器两种。前者选择高值信号通过，后者选择低值信号通过。在选择器选型时，先根据调节阀的选择用原则，确定调节阀的气开、气关形式；然后确定调节器的正反作用方式；最后确定选择器的类型。在具体选型时，是根据生产处在不正常状态下，取代调节器的输出信号为高值或为低值来确定选择器的类型。如果取代调节器输出信号为高值时，则选用高值选择器；如果取代调节器输出信号为低值时，则选择用低值选择器。

（四）调节器参数整定

在选择性控制系统调节器参数整定时，由于系统中两个调节器是轮换进行工作的，因此，可按单回路控制系统的整定方法进行整定。但是，取代控制方案投入工作时，取代调节器必须发出较强的控制信号，产生及时的自动保护作用，所以其比例度应整定的小一些。如果有积分作用时，积分作用也应整定的小一些。

（五）系统设计原则应用举例

在锅炉的运行中，蒸汽负荷随用户需要而经常波动，在正常情况下，用控制燃料量的方法来维持蒸汽压力的稳定。当蒸汽用量增加时，蒸汽总管压力将下降，此时正常调节器输出信号去开大调节阀，以增加燃料量。同时，燃料气压力也随燃料量的增加而升高。当燃料气压超过某一安全极限时，会产生脱火现象，可能会造成生产事故。

根据上述简单位的工艺过程介绍，运用系统设计原则来设计压力选择性控制系统。

（1）选择调节阀。从生产安全考虑，当气源发生故障或调节器损坏时，调阀应当切断天燃气，故应选择气开式调节阀。

（2）调节器正反作用方式的确定。对于正常的调节器来说，蒸汽压力升高，天燃气流量应减少，调节阀就应关小。由调节阀为气开式，因此调节器输出信号应减小，故应其选择反作用式。对于取代调节器，当天燃气压力升高到一定程度时，应使其压力减小，以便被选其取去关小调节阀，故应选择反作用式。

（3）选择器选型。当生产处于不正常生产时，取代调节器的输出信号应减小，故选用低值选择器。

至此，选择性控制方案已完成设计任务，为使系统能运行在最佳状态，还必须按照上述整定要求进行系统调节器参数整定。

参考文献：

[1]蒋尉孙.过程与控制[M].北京：化学工业出版社，1996.

[2]邵裕森.过程控制及仪表[M].上海：上海交通大学出版社，1999.

12.分散控制系统过程控制的设计研究 篇十二

关键词：分散控制系统,过程控制,信息通信,控制变量

在完成集中监控的过程中, 计算机控制可以实现信息通信和高级控制等功能, 其较高的控制精度大幅提高了生产过程的综合质量控制效率。然而, 在大型工厂中, 计算机控制过度集中, 事故发生的概率也相对集中, 如果控制系统发生故障, 则操作、控制、监视等都无法进行。分散控制系统集中了计算机控制系统和常规模拟仪表的优势, 可进一步提高控制系统的可靠性和安全性, 因此, 加强有关分散控制系统过程控制的设计研究, 对于改善分散控制系统应用质量具有重要的理论和现实意义。

1 分散控制系统应用的关键技术

1.1 分散型集中控制技术

1.1.1 分级分布式设计结构

该系统采用过程控制、优化控制、自适应控制和工厂管理4级分布式策略, 选用分级梯阶结构, 依据工业生产装置的不同布局, 将其划分成多个单元, 并且各单元可独立实现本区域内的对象过程控制。系统通常包含操作站、过程接口单元、管理计算机、过程单元和高速通讯网络5个部分。

1.1.2 集中控制

系统内不同级和不同层间实施数据通信构成了一个完善统一的整体。不同模块之间是利用通讯总线连接实现通讯的, 而各单元利用过程控制网络实现数据传输, 操作站则对过程实行集中显示、操作和报警。

1.2 工业自动化控制技术

对于连续的模拟量控制系统, 依据反馈控制原理, 采用PID控制规律, 对获取的输出量与设定量间的误差-时间函数实行比例、微分、积分处理, 并将处理结果作为控制量, 完成电路放大、转换工作后, 其又可作为控制信号对执行器的动作实行控制, 持续修正控制量与被控量间的偏差, 进而实现对被控量的调控。

1.3 图形化组态

图形化编程语言是以C语言为基础进行二次开发, 进而形成语言。在采用这种语言编程时, 通常不用编写程序代码, 而是采用流程图, 尽量采用技术人员经常使用的概念、图标和术语, 利用“图标”替换“文本指令”。这样做, 可以大幅度地改善工作效率。在设计可视化程序时, 技术人员仅需调用“图标”, 然后使用“连线”表示数据的流向, 这样编程工作就更加简便、直观。

1.4 系统组态

依据设计要求, 在系统软件和硬件的支持下, 整体采用系统组态软件提供的计算、填表和绘图等功能, 事先组织好各类硬件设备和软件功能, 以保证系统按照预定状态运行。也就是说, 利用集散控制系统支持的功能模块、编程语言、组态编辑软件构成标准的操作界面和系统结构, 由此完成过程集中控制、数据集中显示和数据通信。

2 分散控制系统过程控制的设计

过程控制设计的主要目的是从整体角度出发, 对不同操作单元的整个过程构建提供操作策略和建议, 其涉及的研究内容包含异常状态处理策略、控制系统内不同变量关系协调、控制变量选择等多种确保工艺稳定操作的措施和方案。在此, 以化工控制过程为例, 结合相关过程控制分析设计工具, 具体介绍了系统过程控制的设计过程。

2.1 目标函数和操作限制条件的确定

在指定标准控制结构前, 应先确定过程控制的操作目标和各类与产品质量、安全因素等相关的限制条件。通常情况下, 可将目标函数定义为标量成本函数J, 并且在一定时期内持续稳定, 当然, 如果商品价格和市场环境出现变化, 则J的表现形式也可随之改变。限制条件是确保产品质量和生产安全的基本控制目标, 其主要受设计强度、大小尺寸等操作物理条件和工艺条件的影响。

2.2 分析自由度

在分析自由度的过程中, 要先统计全部过程中可自由操作的、独立操纵变量的个数, 然后提出稳态效应较差的操纵变量。比如, 缓冲罐液位稳态效应较低, 但是, 需要对其调控, 所以, 其将消耗稳态自由度。另外, 在此过程中, 还需要优化步骤1, 测定条件中的积极约束和简化梯度各自的维度, 以方便随后选择被控变量。

2.3 选择被控变量

被控变量是指分层梯阶控制结构中的一级被控变量y1, 也就是综合考量需保持在设定点的变量。在运用该控制变量时, 可将其分成用于自主优化的被控变量和积极约束相关的变量两部分。在此, 可以采用一般框架, 也就是建立最优性必要条件为被控变量, 对于无法获得最优性必要条件的, 则选用可测变量的函数关系近似方法来确定。

2.4 构建常规控制回路

在确定控制回路和二级控制变量时, 可依赖于工程师的直观测量和工艺过程的特性来确定。常规控制层的主要目的是简化监督控制层的控制任务, 并控制底层扰动, 两层间主要利用串级控制方式完成交互。常规控制回路是一种必须的控制手段, 而对于较小规模的过程, 可将常规控制与监督控制相结合, 共同发挥控制功能。

2.5 变量配对

这一步主要是配对主要控制变量y1及其操纵变量 (也就是常规控制层被控变量的设定点) , 如果控制系统相对简单, 则可以直接实现被控变量同原始操纵变量的配对。在配对过程中, 可以依据VI-EID配对准则, 利用相关分散控制结构设计方法直接获取最佳配对方案。如果能得到过程的扰动模型, 则可以深入分析分散控制系统的扰动抑制特性;如果计算过程较慢或利用不同方法得出的配对方案有矛盾, 则可以经过多目标优化配对算法深入分析后, 确定最终的配对方案。在此过程中需要注意的是, 如果采用MPC控制方式, 则可以不完成这一步骤。

2.6 依据要求构建RTO优化层

如果设计好的控制结构已经同时具备控制和优化的功能, 则可以依据运行要求选择是否采用RTO优化层。通过对相关实验数据分析发现, 即使不存在RTO优化层, 依据某些方法设计的控制结构仍然可以实行自主优化。

3 结束语

过程控制结构的设计质量将直接影响分散控制系统功能的发挥和企业效益的实现。因此, 相关技术和设计人员应加大对有关分散控制系统过程控制的研究力度, 不断总结过程控制设计方法和关键技术措施, 以逐步提升分散控制系统的运行水平。

参考文献

[1]邓红霞.DCS集散控制系统设计组态及应用[D].上海:华东师范大学, 2009.

[2]江安伦.基于DCS的造纸自动化控制系统的设计与实现[D].上海:上海交通大学, 2010.

13.运动控制系统教学教案 篇十三

运动控制系统教学教案

一、编写说明

（一）本课程的性质、地位和作用

本课程是本科自动化专业工业电气自动化方向的专业限选课之一。通过本课程的学习，使学生掌握直流调速系统、交流调速系统的基本理论以及系统分析、工程设计方法，学会将自动控制的理论和方法应用到交、直流电动机调速系统中，培养学生综合运用所学知识、解决实际问题的能力，为成为电气自动化的工程人员打下良好的理论基础。

（二）教学基本要求

1．通过本课程的学习，学生应了解以下知识：电力拖动自动控制技术的发展、应用以及在本专业学科领域的地位和作用；电力拖动自动控制系统的主要结构特点以及基本性能指标；直流脉宽调速系统的基本控制模式；微机数字控制系统的主要特点；微机数字控制双闭环直流调速系统硬件和软件。

2．通过本课程的学习，学生应熟悉以下知识：建立闭环调速系统各典型环节静态、动态数学模型的一般方法；数字测速与滤波的实现方法；系统工程设计中的近似处理原则和方法；转速、电流双闭环直流调速系统的工程设计思路、方法；有环流可逆闭环调速系统的工作原理和实现方案；SPWM逆变器的控制模式和实现方案；变频调速的基本控制方式。

3．通过本课程的学习，学生应掌握以下知识：利用静态结构框图分析系统稳特性的方法；利用动态结构图分析系统稳定性和动态性能的方法；带电流截止负反馈单闭环直流调速系统的稳态分析、参数设计；转速、电流双闭环直流调速系统的起动过程分析、调节器的工程设计；微机数字控制系统中的数字测速；异步电动机变压变频调速系统中的脉宽调制技术；绕线式异步电动机串级调速原理。

（三）课程教学方法与手段

以课堂讲授为主，辅以习题和实验。

（四）实践环节

1．实验：不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究

主要内容和要求：测试带转速负反馈有静差调速系统的静特性，并与无转速负反馈时的开环机械特性进行比较。

学时分配：2学时

2．实验：转速、电流双闭环晶闸管不可逆直流调速系统

主要内容和要求：测定开环机械特性及闭环静特性，测定闭环控制特性。 学时分配：3学时

3．实验：双闭环三相异步电动机调压调速系统

主要内容和要求：测定绕线式异步电动机转子串电阻时的人为机械特性及双闭环交流调压调速系统的静特性、动态特性。

学时分配：3学时

4．实验：三相异步电机SPWM变频调速系统的实验

主要内容和要求：测试不同输出频率、不同调制方式时的调速特性及低压补偿特性。 学时分配：2学时

5．实验：双闭环三相异步电动机串级调速系统

主要内容和要求：测定开环串级调速系统的机械特性，测定双闭环串级调速系统的静特性。 学时分配：2学时

（五）教学时数分配表

（六）本课程与其它课程的联系

本课程应在《电机拖动基础》、《电力电子技术》、《自动控制理论》等课程之后开设。本课程综合了运用了多门课程的知识，《电机拖动基础》为学习本课程奠定了交、直流电机原理及应用基础，《电力电子技术》为本课程提供了电力电子功率变换装置方面的知识，《自动控制理论》提供了控制理论知识。

（七）教材与主要参考书

教材：

《电力拖动自动控制系统——运动控制系统》（第4版）  陈伯时主编 机械工业出版社 .8

主要参考书：

1.《电力拖动自动控制系统》（第2版）  陈伯时主编  机械工业出版社  

2. 《运动控制系统》                   尔桂花主编  清华大学出版社  

（八）说明

1.实验内容可以根据实验设备及具体情况稍加变动。实验至少保证12学时。

2.本课程考核以平时成绩占30%，期末考试成绩占70%来评定。平时考核学生出勤情况、完成作业、完成实验、课堂提问等情况，期末考试采用笔试。

二、教学内容纲要

第1章 绪论

一、教学基本要求

通过本章学习，要求学生

1．掌握运动控制系统的基本概念、组成、转矩控制规律。

2．了解运动控制系统的历史及发展情况。 3. 熟悉生产机械的负载转矩特性。

二、教学内容

1.1运动控制系统及其组成

△运动控制系统的概念及其组成

1.2运动控制系统的历史与发展

运动控制系统的历史及发展情况

1.3运动控制系统的转矩控制规律

运动控制系统的转矩控制规律

1.4生产机械的负载转矩特性

三类负载转矩特性

第2章 转速反馈控制的直流调速系统

一、教学基本要求

通过本章学习，要求学生

1.掌握直流调速系统用的可控直流电源及其原理、动态数学模型，了解V-M系统、直流PWM调速系统的特点。

2.熟悉调速系统的稳态性能指标，熟记其计算公式，熟练掌握直流调速系统的机械特性。 3.掌握反馈控制直流调速系统的组成、工作原理、稳态结构框图及静特性分析、动态数学模型及动态分析，掌握积分、比例积分控制规律。

4.熟悉直流调速系统的数字控制问题。

4

5.掌握电流截止负反馈环节的工作原理及带电流截止负反馈直流调速系统的静特性。 6.熟悉调速系统的仿真过程。

二、教学内容

2.1 直流调速系统用的可控直流电源

1.○V-M系统的触发脉冲相位控制、电流波形连续与断续、

2.△V-M系统的原理及其机械特性，晶闸管触发与整流装置的数学模型○旋转变流机组原理及静止可控整流器优缺点

3.△PWM变换器工作原理、数学模型，直流PWM调速系统的机械特性

2.2 稳态调速性能指标和直流调速系统的`机械特性

△稳态调速性能指标、直流调速系统的机械特性

2.3转速反馈控制的直流调速系统

1△○转速反馈控制直流调速系统的数学模型

2.△比例控制直流调速系统的静特性、反馈控制规律

3.△积分、比例积分控制规律 4.○直流调速系统的稳态误差分析

2.4直流调速系统的数字控制

1△微机数字控制的特殊问题、数字测速方法及应用场合

2.○转速检测的数字化、数字PI调节器

2.5反馈控制直流调速系统的限流保护

1.转速反馈控制直流调速系统的过电流问题

2.△电流截止负反馈环节的工作原理及其输入输出特性

3.△○带电流截止负反馈的直流调速系统稳态分析、参数计算

2.6转速反馈控制直流调速系统的仿真

○仿真模型的建立、运行及调节器参数的调整

第3章 转速、电流反馈控制的直流调速系统

一、教学基本要求

通过本章学习，要求学生

1．掌握转速、电流反馈控制直流调速系统的组成及其静特性、起动过程分析。 2. 熟悉转速、电流反馈控制直流调速系统的数学模型、动态抗扰性能分析。

3．熟悉调节器的工程设计方法。

4．熟悉转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真。

二、教学内容

3.1转速、电流反馈控制直流调速系统的组成及其静特性

1.△转速、电流反馈控制直流调速系统的组成 2.△○系统稳态结构图与参数计算、静特性分析

3.2转速、电流反馈控制直流调速系统的数学模型与动态过程分析

1.△○系统起动过程分析

2.△系统动态抗扰性能分析、调节器的作用

3.3转速、电流反馈控制直流调速系统的设计

1.△控制系统的动态性能指标 2.△调节器工程设计方法的基本思路

3.○典型Ⅰ型、Ⅱ型系统参数与系统动态性能指标之间的关系，按工程设计法设计转速、电流反馈控制直流调速系统的调节器

3.4转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真

○电流环的仿真，转速环的系统仿真

第4章 可逆控制的直流调速系统

一、教学基本要求

通过本章学习，要求学生

1．掌握桥式可逆PWM变换器的工作原理，直流PWM可逆调速系统转速反向的过渡过程。

2．了解直流PWM功率变换器的能量回馈，单片微机控制的PWM可逆直流调速系统的硬件、软件。

3. 掌握V-M可逆直流调速系统线路、环流问题。

二、教学内容

4.1直流PWM可逆调速系统

1.△桥式可逆PWM变换器电路、工作原理 2.○直流PWM可逆调速系统转速反向的过渡过程

3.○直流PWM功率变换器的能量回馈、单片微机控制的PWM可逆直流调速系统

4.2 V-M可逆直流调速系统

1.△系统主电路及环流

2.○配合控制的有环流可逆V-M系统 3.△○转速反向的过渡过程分析

第5章 基于稳态模型的异步电动机调速系统

一、教学基本要求

通过本章学习，要求学生

1．了解异步电动机的稳态数学模型，熟悉异步电动机的调速方法。

2．掌握异步电动机调压调速的机械特性，转速闭环控制的交流调压调速系统组成、静特性

3．掌握变压变频调速的基本原理及其机械特性，变频器的基本结构，SPWM技术。

4. 了解转速开环变压变频调速系统结构及实现。

5. 掌握转差频率控制的概念及特点，了解转差频率控制系统结构及性能分析。

5.1异步电动机的稳态数学模型和调速方法

1.○异步电动机的稳态数学模型 2.△异步电动机的调速方法及气隙磁通

5.2异步电动机的调压调速

1. △系统主电路、调压调速的机械特性 2.△○闭环控制的调压调速系统

5.3异步电动机的变压变频调速

1.△变压变频调速的基本原理、机械特性 2.△○基频以下的电压补偿控制

5.4电力电子变压变频器

1.△变频器的结构分类，交-直-交PWM变频器主电路 2.△○SPWM技术

3.○消除指定谐波的PWM控制技术、电流跟踪PWM控制技术

5.5转速开环变压变频调速系统

○系统结构及实现

5.6转差频率控制的变压变频调速系统

1.△转差频率控制的基本概念及特点 2.○系统结构及性能分析

第6章 绕线转子异步电动机双馈调速系统

一、教学基本要求

通过本章学习，要求学生

1．掌握异步电动机双馈调速工作原理、串级调速系统的工作原理。

2．熟悉串级调速系统类型、机械特性。

3. 掌握双闭环串级调速系统结构、原理。

二、教学内容

6.1绕线转子异步电动机双馈调速工作原理

1△转子附加电动势的作用

2.△○双馈调速的五种工况

6.2绕线转子异步电动机串级调速系统

△串级调速系统的工作原理

2.串级调速系统的类型

6.3串级调速的机械特性

1△串级调速机械特性的特征、

2.○转子整流电路、机械特性方程式

6.4双闭环控制的串级调速系统

14.先进的列车运行控制系统 篇十四

2008年在世界高速铁路大会上，与会代表就高速铁路定义进行讨论，最后提出高速铁路有三个标准：一.新建有专用铁路；二.开行250公里以上的动车组列车；三.必须用先进的列车运行控制系统。

先进的列车运行控制系统与信号，是高速列车安全、高密度运行的基本保证。是集微机控制与数据传输于一体的综合控制与管理系统，是当代铁路适应高速运营、控制与管理而采用的最新综合性高技术。这种运行控制系统与普速的铁路是完全不同的，它是一个计算机（电脑）化的控制系统，这就是高速铁路的最核心技术。

所有列车运行控制系统说通俗点就是机器控制与人控制如何结合。传统普速铁路是以人控为主，机器做辅助的；而高速铁路是反过来，优先以机器控制为主，人是辅助的。高速铁路必须采用先进的列车运行控制系统，我们才能认定说这条线路是高速铁路。

传统普速铁路将列车在区间运行过程中实现自动化的设备统称为区间设备，包括各种闭塞设备及机车信号与自动停车装置，其一般以地面设备为主。

在高速铁路上，由于行车速度较高，如仍用地面的区间设备来调整列车运行，将产生很大困难。首先是地面信号的显示距离和显示数量不能给司机作出一个准确的速度限制，甚至模糊、不确定性极强。另外，固定的闭塞分区将影响区间的行车效率。为此，在高速铁路的列车运行过程中，必须在实现自动化的前提下，采用新的信号区间设备。首先是取消了分散安装在地面上，线路两侧的区间中的传统信号设备，列车运行控制功能全集中于列车上。其次是列车位置由车上设备进行自身检测，而地面设备是根据由车上传送的位置信息实现间隔控制。再次是列车运行安全速度是根据地面设备传递的信息，由车上设备进行自动控制。还有是地面、列车之间的信息传递可采用查询应达器（Transponder），多信息无绝缘轨道电路与无线传输信道来实现。

先进列车控制系统是铁路在技术上的一次突破，它将使铁路和整个国民经济取得巨大的经济效益。从80年代初开始，世界各国研究的先进列车控制系统,现仍处于研究、试验与完善之中。

如美国的先进列车控制系统英文写法为AdvancedTrainControlSystems缩写成叫ATCS，美国的另外一种先进列车控制系统叫ARES。由此推理，欧洲列车控制系统叫ETCS，法国的实时追踪自动化系统叫ASTREE，日本的计算机和无线列车控制系统叫CARAT等等。全是英文名称的缩写而言。

近年来，许多国家为先进列车控制系统研制了多种基础技术设备，如列车自动防护系统、卫星定位系统、车载智能控制系统、列车调度决策支持系统、分散式微机联锁安全系统、列车微机自动监测与诊断系统等。世界上许多国家如美国、加拿大、日本和西欧各国都将在20世纪末到21世纪初，已经开始分层次的实施、逐步推广应用这些新技术。

美国的ARES系统采用全球定位卫星接收器和车载计算机，通过无线通信与地面控制中心连接起来，实现对列车的智能控制。中心计算机根据线路状态信息和机车计算机报告的本身位置和其他列车状态信息等，随时计算出该采取的相对应措施，使列车有秩序地行驶，并能控制列车实现最佳的制动效果。全球定位卫星系统定位精确，误差不超过1米，ARES并利用全球定位卫星来绘制实时地图，使司机能在驾驶室的监视器上清楚地了解列车前方的具体情况，从而解决了夜间和雨雾天气时的观察困难。而ATCS列车控制系统与ARES系统最大区别，在于采用设在地面上的查询应答器，不用全球定位卫星。

当然，ARES和ATCS的功能不限于列车自动驾驶，它们的潜力还很大。计算机还可以在30秒以内，计算出一条铁路线的最佳运行实时计划，以便随时调整列车运行，达到安全效率和节能的最佳综合指标。

除美国研制的ATCS与ARES系统外，其他各国发展高速铁路的国家也都十分重视行车安全与控制系统的开发研究。作为世界高速铁路发展较快的日本、法国和德国，在地面信号设备中，区间设备都采用了符合本国国情的可靠性高、信息量大、抗干扰能力强的微电子化或微机化的不同形式的自动闭塞制式。车站联锁正向微机集中控制方向发展。为了实现高速铁路道岔转换的安全，转辙装置也向大功率多牵引点方向发展，同时开发研究了道岔装置的安全监测系统。在车上，世界各国的高速铁路都积极安装了列车超速防护和列车自动控制系统。

日本在东海道新干线采用了ATC系统，法国TGV高速线采用了TVW300和TVM430系统，德国在ICE高速线上采用了LZB系统。这些系统的共同点是新系统完全改变了传统的信号控制方式，可以连续、实时监督高速列车的运行速度，自动控制列车的制动系统，实现列车超速防护。另外，通过集中运行控制，系统还可以实现列车群体的速度自动调整，使列车均保持在最优运行状态，在确保列车安全的条件下，最大限度的提高运输效率，系统进一步还可以发展为以设备控制全面代替人工操作，实现列车控制全盘自动化。这些系统的不同点主要体现在控制方式、制动模式及信息传输的结构方面。

德国的LZB连续式列车运行控制系统，其运营速度可达270km/h。它是目前世界上唯一采用以轨道电缆为连续式信息传输媒体的列车控制系统，可实现地面与移动列车之间的双向信息传输，同时还可利用轨道电缆交叉环实现列车定位功能，控制方式是以人工控制为主。LZB系统首先将连续式速度模式曲线应用于高速列车的制动控制，打破了过去分段速度控制的传统模式，可以进一步缩短列车运行的时隔时分，因此能更好地发挥硬件设备在提高线路运输效率方面的潜在能力。

法国的TVM430型是在TVM300系统的基础上进行数字化改造后的列车控制系统，在TGV北方线上采用，列车运行速度可达320km/h。TVM430系统的地面信息传输设备采用UM71型无绝缘数字式轨道电路，由地面向移动列车之间实现地对车信息的单向传输。信号编码总长度为27个信息位，其中有效信息为21位。列车的定位功能也是由轨道电路完成的。

我国采用的“中国列车运行控制系统”（CTCS）。CTCS-1级，人工控制为优先，超速防护，用于传统普速铁路。CTCS-2级，机器控制为优先，基于轨道电路+应答器的地对车单向信息传递，用于250km/h客运专线，5分钟追踪。CTCS-3级：机器控制更为优先，基于无限数据传输平台（GSM-R）车地双向列控信息传递。用于350km/h客运专线，3分钟追踪。CTCS4级采取目标距离控制模式，列车按移动闭塞或虚拟闭塞方式运行还未实施商业应用。

根据我国的具体情况，高速铁路要兼容既有铁路的信号制式，特别是要满足多种信息传输方式，实现传输系统故障时的降级需要，就必须采用车载设备智能化的方式。