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篇1:探析运动控制新技术论文
探析运动控制新技术论文
摘要 : 信息时代的高新技术推动了传统产业的迅速发展,在机械工业自动化中出现了一些运动控制新技术:全闭环交流伺服驱动技术、直线电机驱动技术、可编程计算机控制器、运动控制卡等。本文主要分析和综述了这些新技术的基本原理、特点以及应用现状等。
关键词:伺服驱动技术,直线电机,可编程计算机控制器,运动控制
一、引言
信息时代的高新技术流向传统产业,引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业,在这场新技术革命冲击下,产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变,微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合,促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。
随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展,各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注,它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。
在机电一体化技术迅速发展的同时,运动控制技术作为其关键组成部分,也得到前所未有的大发展,国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术(Full Closed AC Servo)、直线电机驱动技术(Linear Motor Driving)、可编程序计算机控制器(Programmable Computer Controller,PCC)和运动控制卡(Motion Controlling Board)等几项具有代表性的新技术。
二、全闭环交流伺服驱动技术
在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中,交流伺服系统的应用越来越广泛,其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流,而且调试、使用十分简单,因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP),可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样,在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统,并充分发挥DSP的高速运算能力,自动完成整个伺服系统的增益调节,甚至可以跟踪负载变化,实时调节系统增益;有的驱动器还具有快速傅立叶变换(FFT)的功能,测算出设备的机械共振点,并通过陷波滤波方式消除机械共振。
一般情况下,这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的.控制方式,即伺服电机上的编码器反馈既作速度环,也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度,应在最终的运动部分安装高精度的检测元件(如:光栅尺、光电编码器等),即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是:伺服系统只接受速度指令,完成速度环的控制,位置环的控制由上位控制器来完成(大多数全闭环的机床数控系统就是这样)。这样大大增加了上位控制器的难度,也限制了伺服系统的推广。目前,国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统 , 使得高精度自动化设备的实现更为容易。其控制原理如图1所示。
该系文秘站:统克服了上述半闭环控制系统的缺陷,伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等),作为位置环,而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙(如齿轮间隙、丝杠间隙等),补偿机械传动件的制造误差(如丝杠螺距误差等),实现真正的全闭环位置控制功能,获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成,无需增加上位控制器的负担,因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中,开始采用这种伺服系统。
三、直线电机驱动技术
直线电机在机床进给伺服系统中的应用,近几年来已在世界机床行业得到重视,并在西欧工业发达地区掀起“直线电机热”。
在机床进给系统中,采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台(拖板)之间的机械传动环节,把机床进给传动链的长度缩短为零,因而这种传动方式又被称为“零传动”。正是由于这种“零传动”方式,带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。
1、高速响应 由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件(如丝杠等),使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高,反应异常灵敏快捷。
2、精度
直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差,减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制,即可大大提高机床的定位精度。
3、动刚度高
由于“直接驱动”,避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象,同时也提高了其传动刚度。
4、速度快、加减速过程短
由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车(时速可达500Km/h),所以用在机床进给驱动中,要满足其超高速切削的最大进个速度(要求达60~100M/min或更高)当然是没有问题的。也由于上述“零传动”的高速响应性,使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速,高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度,一般可达2~10g(g=9.8m/s2),而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1~0.5g。
5、行程长度不受限制
在导轨上通过串联直线电机,就可以无限延长其行程长度。
6、运动动安静、噪音低
由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦,且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨(无机械接触),其运动时噪音将大大降低。
7、效率高 由于无中间传动环节,消除了机械摩擦时的能量损耗,传动效率大大提高。
直线传动电机的发展也越来越快,在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品,其中美国科尔摩根公司(Kollmorgen)的 PLATINNM DDL系列直线电机和SERVOSTAR CD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统,它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动;德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。
四、可编程计算机控制器技术
自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器(Programming Logical Controller,PLC)问世以来,PLC控制技术已走过了30年的发展历程,尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展,它已在软硬件技术方面远远走出了当初的“顺序控制”的雏形阶段。可编程计算机控制器(PCC)就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。
与传统的PLC相比较,PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务
操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的“控制速度”依赖于应用程序的大小,这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题,它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台,这样应用程序的运行周期则与程序长短无关,而是由操作系统的循环周期决定。由此,它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来,满足了实时控制的要求。当然,这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下,按照用户的实际要求,任意修改。
基于这样的操作系统,PCC的应用程序由多任务模块构成,给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求,如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等,分别编制出控制程序模块(任务),这些模块既独立运行,数据间又保持一定的相互关联,这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后,可一同下载至PCC的CPU中,在多任务操作系统的调度管理下并行运行,共同实现项目的控制要求。
PCC在工业控制中强大的功能优势,体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS(分布式工业控制系统)技术互相融合的发展潮流,虽然这还是一项较为年轻的技术,但在其越来越多的应用领域中,它正日益显示出不可低估的发展潜力。
五、运动控制卡
运动控制卡是一种基于工业PC机 、 用于各种运动控制场合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制单元。它的出现主要是因为:
(1)为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求。
(2)在各种工业设备(如包装机械、印刷机械等)、国防装备(如跟踪定位系统等)、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中,急需一个运动控制模块的硬件平台。
(3)PC机在各种工业现场的广泛应用,也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。
运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心,大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地 , 运动控制卡与PC机构成主从式控制结构:PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作 ( 例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等);控制卡完成运动控制的所有细节(包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等)。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。
这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行,运动控制卡也形成了一个独立的专门行业,具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现,如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。
六、结束语
计算机技术和微电子技术的快速发展,推动着工业运动控制技术不断进步,出现了诸如全闭环交流伺服驱动系统、直线电机驱动技术、可编程计算机控制器、运动控制卡等许多先进的实用技术,为开发和制造工业自动化设备提供了高效率的手段。这也必将促使我国的机电一体化技术水平不断提高。
篇2:冷冻新技术对冰晶的控制论文
冷冻新技术对冰晶的控制论文
通过对高压下水相变化进行研究,可以利用高压来控制冷冻过程,并提高食品的质量。这方面应用的食品包括有:猪肉、蝉虾、胡萝卜、大白菜、豆腐、梨和芒果[3,8]。研究[9]表明,压力释放后所形成的冰晶数量是决定高压冷冻效果的关键因素,近几年已经有人通过多种方法来研究该问题。其中,一些研究者[10,11]采用热平衡方法来预测冰晶形成的数量。该模拟方法[9]假设:晶核生成所释放的潜热等于样品从冻结/熔解曲线的亚稳态到达平衡状态所吸收的显热。通过此模型还得到:在膨胀之前,升高压力或者降低温度能够形成更多的冰晶,进而缩短相变时间。Sanz等[12]根据水在高压下的热力学性质,利用数学模拟方法来研究高压冷冻瞬间冰晶形成的数量。该模型研究了在液态水、冰Ⅰ区域以及这两个区域的边界处,压力、温度和比容三者之间的关系,此模型预测了水在冻结瞬间可形成36%的冰晶。Otero等[10]采用相似的方法,利用HPSF冷冻含水量99%的琼脂凝胶样品,估计冰晶生成的比例为29.1%。另一种利用高压冷冻研究生成冰晶比例的方法,是通过试验测量膨胀后所释放的潜热,例如量热技术。Zhu等[13,14]采用HPSF冷冻纯水、甲基纤维素、土豆、三文鱼以及猪肉等样品,结果都显示了一个普遍规律:在压力210MPa和-22℃条件下释放压力,生成冰晶数量的最高比例均为33.6%。在Otero等[9]利用HPSF冷冻样品的过程中,通过使用一个简单的装置,在不同的压力和温度条件下进行测量,试验结果与热平衡模型的理论预测值完全一致。该试验表明,样品的初始含水量是决定冰晶生成数量的关键因素。但是,对于不同样品,冰晶数量其占样品体积的比例均相同。目前,有两个因素限制了高压冷冻在工业上的广泛应用:①关于在高压冷冻过程中所涉及的传热、传质方面的基础性研究较少,从而造成实际应用缺乏理论指导;②冷冻高压设备的制造,所需要的钢材材质和压力传递液体比较特殊,因此价格昂贵,制造成本较高。
超声波食品冷冻技术是将功率超声技术和食品冷冻相互结合,超声可以强化冷冻传热过程,促进食品冷冻过程的冰结晶,因此能够改善冷冻食品品质[3]。由超声波的物理效应(空穴效应)产生的大量气泡不仅可以促进冰核的生成,还可以破碎较大的冰晶体[15]。超声波冷冻技术在食品冻结过程中对冰晶影响的研究有:Sun等[16]采用超声波强化马铃薯片的冷冻过程,间歇使用功率为15.85W的超声波与浸渍冷冻相结合,试验结果证明可以显著提高冻结速率,生成的冰晶体数目多、粒径小、粒度分布均匀。宋国胜等[17]在研究超声辅助冷冻对湿面筋蛋白以及对冰冻糖果制造的影响时,均发现类似的试验结果。Hozumi等的试验[18]结果表明,45KHz,0.28W/cm2的超声波能降低纯水结晶的过冷度,促进冰晶形成。冰核生成是冷冻过程的重要阶段,但是针对冰晶成核的研究比较困难。因为冰核的生成是自发的、随机的,冰晶成核温度不能通过准确的预测或计算得到。所以,如果能找到一种控制冰核生成的技术,并使得这种随机的现象转变为一种可重复、可预测的过程,将是一件非常有意义的事情。超声波作为一种控制技术,可以用来简便地控制冰晶的成核,提高过程的可重复性[19]。研究[20-22]证明,超声波技术能够促进过冷溶液中冰核的形成。Inada等[22]研究结果显示,超声波能够极大地提高相变及冰晶成核的可能性,而空化强度的选择对于得到较好的可重复性结果起到了至关重要的作用。所做的类似研究还有,Zhang等[23]分析了空化强度和成核可能性之间的关系。研究表明,使用超声波在-6℃下对过冷水进行1s的处理,会生成大量的冰晶,其生长为枝状冰晶体,这与未处理样品的冰晶体的生长方式和结构相似,从而说明超声波可诱发晶核的产生,并且不影响后续冰晶体的生长方式和结构。然而,近几年又有研究发现超声波可以使枝状冰晶破碎,产生二次结晶,能改变冰晶体的整个生长方式[20,21]。Chow等[20]的试验结果证明:与未处理组相比,超声波能够提高蔗糖溶液中第一次冰晶成核的温度,同时使冰晶成核温度的测量具有更好的可重复性。此外,试验[23]还发现空化作用产生的气泡,对枝状冰晶的破碎起到了非常重要的作用,并可能会诱发二次冰晶成核。而冰晶成核温度会随着超声波功率的增大而提高。将超声波冷冻技术应用于冷冻食品中,发挥了重要作用。其中的空化作用可以使冰晶体数目变多、粒径变小、粒度分布更均匀,从而改善了食品的品质。但对于超声波冷冻是如何改变冰晶的大小与分布,相关的机理研究较少,因此有必要在超声波影响冰晶体的机理方面做深入研究。
果蔬渗透脱水是指在一定温度下,将水果或蔬菜浸入高渗透压的溶液,利用细胞膜的半渗透性使物料中的水分转移到溶液中,从而除去部分水分的一种技术。在生产中,渗透脱水经常作为一种果蔬加工的前处理方式,与果蔬干燥、冷冻、杀菌、罐藏等方法联合使用[24]。渗透脱水冷冻指对食品先进行脱水以达到理想的水分含量后,再进行冷冻加工。与传统冷冻方法相比,其能够较好的保藏水果和蔬菜,并降低冷冻负荷,节省能源,减少包装、销售和储藏的成本[25]。最近几年,关于渗透冷冻对冷冻食品品质影响的研究主要有以下成果:Marani等[26]采用渗透冷冻技术处理梨、猕猴桃、草莓和苹果,渗透液为蔗糖、葡糖糖和玉米糖浆混合物。试验证明渗透冷冻能够减少汁液流失;对于其中一些水果还能减缓颜色变化,并改善质构。Rincon等[27]采用不同浓度的蔗糖溶液渗透处理芒果后,再继续冷冻(-18℃)储藏20周,以研究对不同成熟度芒果品质的影响。结果表明:高浓度蔗糖溶液渗透处理冷冻后芒果品质较好。初期不太成熟的芒果,经过渗透脱水后稍有变软,但冷藏期内硬度和粘聚性能够保持不变。Dermesonlouoglou等[28]研究了渗透脱水前处理对冷冻黄瓜货架期的影响。与未处理组相比,处理组冷冻黄瓜的品质有了较大提高。其颜色变化减少到36.7%,硬度得到提高,感官评价较好。此外,还有关于渗透冷冻对胡萝卜质构的保护机理研究。Ando等[29]通过试验发现,渗透冷冻对细胞壁有保护作用,其断裂应力非常接近于新鲜样品值,但渗透冷冻―解冻对细胞膜(初始模量和透水性)的损害没有起到保护作用。渗透冷冻对冻结参数影响的研究有:Spiazzi等[8]将新鲜猕猴桃样品浸泡在68%(m/m)的蔗糖溶液中渗透3h,然后在-3℃下冷冻。试验结果表明:与未处理组比较,脱水样品的冰点降低,样品降到-18℃的时间减少到19~20min,冷冻速率快了20%~30%。脱水样品的水分含量越低,样品的冰点温度越低,冷冻时间越短。这可能是由于“水分含量越少,所释放的热量越少”。Spiazzi等[8]还渗透冷冻处理柠檬,他发现样品渗透时间越长,解冻后汁液流失率越少,这与“水分含量越低,冷冻对样品的损害程度越低”的结论相一致。然而,关于渗透冷冻针对食品中冰晶的影响,相关研究较少。在渗透冷冻中,脱水干燥预处理是冷冻过程的重要一步,原因在于它能影响整个过程和冷冻食品的最终品质。关于渗透脱水的研究已经进行了很长时间,其主要集中于通过数学模拟和试验方法来研究质量传递过程。因为渗透脱去水分的同时,溶质也会渗进到果蔬中,从而会影响果蔬口感等感官特性,所以实际应用中要根据不同的'食品来选择适合的渗透液。
抗冻蛋白(antifreezeproteins,AFPs)是一类能抑制冰晶生长的特殊蛋白质,它能够非依数性地降低水溶液的冰点,但对熔点的影响甚微[30]。AFPs在很多有机物中都存在,包括细菌、真菌、昆虫、植物材料及鱼类等[5],当前研究最多的是鱼类的抗冻活性蛋白。AFPs可以降低溶液冰点,抑制晶核生长及冰晶生长速率。极低浓度(10-8mol/L)的AFPs就能抑制重结晶,并且对冰晶形态有修饰作用。在AFPs的作用机理研究方面,比较合理的解释是吸附抑制理论:一般晶体生长垂直于晶体表面,假如杂质分子吸附于冰生长通途的表面,那么需要外加一个推动力(冰点下降),促使冰在杂质间生长。由于曲率增大,使边缘的表面积也增加。受表面张力的影响,增加表面积将使体系的平衡状态发生改变,从而冰点下降[31,32]。当任何曲面半径小于冰核的临界半径时,冰晶停止生长[19]。AFPs在冷冻食品实际应用方面的研究较少。目前,AFPs在食品中最成功的应用是将AFPs添加到冷冻乳制品中抑制重结晶化,比如冰淇淋。在冷冻储藏过程中,由于温度发生波动,重结晶化不可避免,从而造成冰淇淋质地粗糙、质量下降。研究[31]发现,把少量的AFPs加入到冰淇淋样品中,在-80℃下迅速冷冻,然后在-6~-8℃下储藏1h后,用显微镜观察重结晶的变化,同对照组相比冰晶明显变小。在冷却/冷冻肉的应用中,加入AFPs可以减少肉制品的渗水,并抑制冰晶的形成,从而减少营养流失。Payne等[33]的研究中,将从南极鳕鱼中分离的抗冻糖蛋白,在屠宰前静脉注入羔羊体内,羊肉真空包装冷藏在-20℃条件下2~16周。试验发现无论是在屠宰之前1h还是24h注射抗冻糖蛋白,都能降低汁液流失率和冰晶大小。尤其在屠宰前24h注射,浓度为0.01μg/kg时,冰晶体达到最小值[8]。此外,还有试验[34]应用冬小麦麸皮AFPs,添加2.5%的AFPs对速冻汤圆品质的改善有明显作用。作为一类新型的食品添加剂,AFPs可以有效减少冷冻贮藏的食品中冰晶的形成和重结晶,从而提高低温冷链系列食品的质量。然而,目前由于AFPs的售价很高,故仅在研究和专门应用方面使用。随着对AFPs结构和功能关系的研究深入,以及化学合成或基因工程技术的不断成熟,将来可能会解决其价格昂贵等问题。如何不断地降低AFPs的成本,是实现其在食品工业中广泛应用的关键。
冰核活性细菌(ice-nucleationactivebacteria,INA细菌)是一种能在-2~-5℃的条件下催化诱发植物体内的水分产生冰核,从而引起植物霜冻的细菌。INA细菌具有形成规则、细腻、微小异质冰晶的能力,原因是INA细菌在细胞外膜上诱导产生了一种特殊的蛋白质――冰核活性蛋白(ice-nucleationactiveproteins,INPs)。INA细菌正是以这种蛋白中的重复序列作为模板,将水分子排列成细腻的冰核[35,36]。研究[37]证明,除了细菌具有成冰核活性,昆虫也有能力将自己体内的水生成冰核。冰核活性剂能使虫体在较高的温度条件下诱导细胞外结冰,阻止细胞内致死性冰晶的形成,从而保存生命。对于INA细菌来说,冰核活性剂的浓度不影响冰晶成核能力。但昆虫的成核能力却与冰核活性剂的浓度有关。冰核活性剂的成核温度是由它的大小、数量以及质量等一些参数决定的;此外,还与生成冰核的溶液特性有关。已有研究[19]发现,冰核活性剂不仅可以极大地提高冰晶成核温度,还能影响冰晶生长方式。添加INPs对冷冻食品有很多优势。比如,可以形成有序的纤维状薄片结构,以升高冰晶成核温度,缩短冷冻时间,提高冻结速率及改变冷冻食品质地等。这方面的工作有,陈庆森等[38]将具冰核活性的菌体蛋白碎片应用在基围虾的低温微冻保鲜保藏技术中。微冻保鲜20d后,经检测虾体的保鲜效果好,保存期长,并且能耗低、易于管理和操作。Zhang等[39]研究INA细菌的浓度对模拟液态食品体系(10%的蔗糖溶液和0.9%的氯化钠溶液)冷冻过程的影响,试验结果表明添加INA细菌不影响冰点的稳定,但能提高冰晶成核温度,缩短冷冻时间。并且随着INA细菌浓度从0增大到1.38×105INA/mL(冰核浓度单位,表示成核活性单元数),过度冷却程度和冷冻时间都大大减少。Zhang等[40]还研究了INA细菌对固态食品模拟体系(77%甲基纤维素)的影响,同样发现INA细菌可提高冰晶成核温度,并能够显著地减小冰晶尺寸;但对玻璃化转变温度、熔融热以及冷冻时间没有显著影响(如图2所示,冷冻温度-45℃,放大率500×50μm)。INPs在食品冷冻中的应用中表现出很多优势,最重要的是INA细菌可使由于过冷却现象生成的大冰晶体变小,从而减少冰晶对冷冻食品风味和营养成分的损伤。由此可见,INA细菌的应用前景相当广阔[38]。但是在使用INA细菌时,比如,有些具有冰核活性的菌株(丁香假单胞菌和黄单胞菌等)是植物致病菌,因此还要考虑菌株对食品的安全性。
微波辐射冷冻(microwaveirradiationfreezing):微波辐射冷冻,是在冷冻过程中进行微波辐射,其能够抑制冰晶成核。Jackson等[41]研究微波辐射和冷冻保护剂(乙二醇溶液)的联合作用,试验结果表明微波、乙二醇溶液浓度以及两者之间的相互作用,都对冰晶数量产生了很大的影响。其机理可能是电磁辐射的电场分量对水分子的两极产生了作用,因此打乱了冰晶成核现象。磁共振冷冻(magneticresonancefreezing):该方法是一种抑制冰晶生成的新方法。研究[42]发现,未冻结的食品或其他生物物料在连续电磁波振动的情况下,其温度也能降到初始冰点温度以下。此时磁场若突然消失,整个食品将会发生瞬间冻结。利用这种方法,食品能够迅速通过水结晶的临界区,生成细小冰晶体,并能减少水分迁移和不良的质量传递发生。
食品冷冻是一个复杂的过程,晶体的大小、分布、位置以及形态均与冷冻过程密切相关,从而影响到冷冻效率和食品最终质量。因此,研究食品中水结晶的过程可对食品冷冻工业起到理论指导,对行业具有巨大的推动意义。文章介绍的这几种冷冻新技术在水结晶的冰晶成核和冰晶生长阶段都起到了积极的作用,可较好地控制结晶过程,因此能够改进冷冻过程以及提高冷冻食品的品质。然而,目前这些技术大多数还处于试验和探索阶段,在实际冷冻应用中仍不够成熟。其原因主要在于:理论基础方面,需要深入研究其对冰晶影响的机理;设备投入方面,从试验设备转化为大型工业设备还需进一步研发设计,并且这些高新技术设备价格昂贵,应用于工业的成本较高。因此,该领域的研究方向主要会从以下两个方向延伸:继续深入研究不同冷冻新技术对冰晶影响的机理,以及探讨这些新技术联合应用对冰晶的影响等;高新设备的研发,使试验成果转化为实际的工业应用,并尽量降低设备成本。冷冻新技术的进一步推广和应用,可提高劳动生产率、产品质量和经济效益,并减少能耗和降低生产成本。
篇3:饮食控制+合理运动论文
饮食控制+合理运动论文
减肥,故名思议,就是减肥肉,减脂肪,从而使自己的身形紧实。但大多数人理解错了减肥的含义,把此当成减体重,所以,节食是很好的减体重的方法,但节食的结果虽然体重下降,但身体不健康,身形松弛,没有美感。所以,减脂塑形才是王道。减脂塑形,一方面减少脂肪,一方面增加肌肉。
不管在生活中你怎么注意饮食,运动才是最科学最绿色的减肥塑形的方法。相比饮食上的控制,运动会让你的身体越来越健康。可以这么说,饮食上能够控制你的体重,但是要真正的“秀出我形”就必须要将你的一部分时间投入在塑形上。而这所要通过的方式就是有氧运动。减肥时肥胖者通过一定的有氧体育运动,使其消耗身体多余脂肪,促进新陈代谢,达到运动减肥的目的。并且通过恰当的运动方式更加有效的展现出你的形体美。所以说真正有效的减肥塑形公式是:饮食控制+合理运动。
一、什么是无氧运动和有氧运动。
(一)无氧运动。
无氧运动是指肌肉在“缺氧”的状态下,进行剧烈高强度的运动。比如说赛跑,举重,投掷,跳高,跳远,拔河,肌力训练等。由于速度太过快和爆发力不够强,不能经过氧气分解人体内的糖分,而不得不依靠“无氧功能”。运动中产生乳酸,导致肌肉疲劳,不能持久运动,运动过后感到全身酸痛,呼吸急促。要想让身体更强壮,最好听从专业教练的指导,这样,锻炼就能起到事半功倍的效果。
(二)有氧运动。
有氧运动也叫有氧代谢运动,是指人体在进行的体育锻炼中氧气充分得到供应。人体吸入的氧气和运动需求相等,达到整体的平衡状态。
因此,强度低,有节奏,持续时间较长的`锻炼,会使氧气能充分发分解体内的糖分,还可以消耗体内多余脂肪。
(三)有氧+无氧减肥效果最好。
建议那些以减肥为目的MM们,在健身房训练时先进行小幅度的力量训练,再做有氧运动。健身房里的大多数器械都提供力量训练,力量训练主要消耗的是人体的糖原,在运动行进到20—30分钟后,脂肪代谢完全被激活后,最大程度地燃烧了脂肪,达到了减肥目的。记得运动后要充分的拉伸哦!
二、什么时间是运动的最佳时间。
对于减肥的人来说。既要考虑一年的季节性和一日内的时间性,又要考虑实际需要。减肥最佳运动时间最好安排在以下三个时限。
四季勿忘冬季。冬季是减肥运动的黄金季节。有些肥胖人,一到冬季,不管是否需要,毫无针对性地盲目进补,致使营养过剩。而且冬季穿的衣服比较厚重肥大也隐藏了衣服之下的脂肪,使MM们放松警惕。如不运动必然加大肥胖度。
一日之计在于晨。早晨锻炼身体所需要的热量同样是靠体内蓄积的脂肪氧化来提供的。身体肥胖的人正是由于体重超标,体内脂肪堆积过多所造成的,因此减肥锻炼一定要抓住早晨时间。
晚上运动。但现在随着空气的污染,早上可能会出现湿度大,悬浮物多的情况。并且从脂肪的形成来看,选择晚上运动也是有一定道理的。首先,人的脂肪大部分是在晚上形成的,如果,能在晚上从事运动,那么就能将体内剩余的热量及时消耗掉,否则,经过一夜的运作。
脂肪就会在体内堆积起来,日积月累,人自然就胖了。因此,专家认为运动的理想时间为下午4时至晚上9时为宜,而晚上7时至9时则为最佳。
晚上运动不仅能消耗掉当天所摄入的能量,而且还能动用体内储存着的脂肪,减肥效果可想而知,长此下去想胖都难。
其实在空气好的早晨运动与傍晚的运动相结合,就像饮食与运动相结合是一样的,只有利没有弊,何不这样试试?
三、饭后多久可以运动。
要根据进行饭量和年龄等各种情况来决定。进餐时如果是食用大量的高蛋白,高脂肪食物的话,最好在饭后2小时以后再进行运动。如果就餐的量比较少,而且是易消化食物,可以饭后半小时到一小时以后进行运动。体制虚弱或者不经常运动的人,最好在饭后一小时以后进行运动,饭后如果选择剧烈运动的话,最好在饭后一个半小时后再进行运动。
四、运动强度并非越大越好。
运动有很多种,有的运动强度很大,有的比较缓和。在运动的时候一定要注意强度的选择。特别是美眉们的负荷量有限,在运动的时候,如果选择自己身体“承受”不了的运动做,会是心脏及机体负荷不了,影响心脏的健康。
运动时,注意心率要提高到最高和最低的安全心率范围内。如心率达不到最低心率,说明运动量太小,运动强度不够,需要加大和提高;如果超过最高心率,说明运动强度太大,需要降低。而对于运动减肥健身的朋友来说,运动时接近最低心率就可以了。这样的运动强度不仅能达到减肥的目的,而且对增强心血管系统和呼吸系统的功能都有很好的效果。
五、运动时间并非越长越好。
不管做任何事情都要遵循适度原则,很多东西不是说越多越好,运动也一样。运动的时候,机体会产生乳酸,长时间的运动会让乳酸大量堆积在身体内部。而乳酸正是造成肌肉疲劳、肌肉酸痛、肌肉痉挛、无氧阈值和氧债的主要原因。所以,运动的时候不注意适量原则会让你第二天疲惫不堪,更没精神。此外,运动后若以慢跑或其它轻松的运动方式进行整理运动,可以提升运动后乳酸的排除效率。
六、选择最佳的运动量。
运动的强度因人而异,自己能够负担哪一种程度的运动,自己要十分的清楚。下表中的数据作为参考使用。 很多人一听说运动减肥塑形,心理负担马上提到了心口,放心吧,几个妙招会让你在运动中轻松的瘦,在生活中不知不觉的瘦,其重点就是要将运动融入你的生活,成为生活中密不可分的一部分,或许有一天你没有运动反而觉得生活着少了什么呢。运动的内容多种多样,不要总是执着于同一种运动项目,适时的换一换,不要让你的运动过程变得枯燥乏味、平淡无奇。在运动中,可以听一听音乐,让自己的心情变得愉悦,让运动变得丰富多彩。
其实瘦身塑形就是在培养我们的一种健康的生活方式,让你健康的轻松的瘦身,美丽的塑形。生活方式包括人们生活的很多方面,有衣食住行、作息习惯、劳动工作、休闲娱乐、社会交往等物质生活,也有价值观审美观等精神生活方面的内容。瘦身的过程就是从一个不好的生活方式向健康舒适的生活方式的转变过程,让其融入生活,随时随地的进行。
饮食和运动是决定你的体重、你的身材的两大直接的因素。尽管我们说从改变生活方式开始瘦身计划,但实质上也是在从这两方面入手,只不过是从生活方式的方方面面来说。饮食是一种内在的调理控制,运动是一种外在的减脂塑形。对于瘦身来说,两者缺一不可。但是从塑形的角度来说,运动对于塑形有着不可替代的作用。
篇4:新技术水利工程论文
新技术水利工程论文
1板式导流法在水利工程的应用
1.1防水毯防水施工在水利工程中的应用
防水毯防水施工是一种新型的水利防水技术,其中防水毯就最新型的防水材料,是一种环保复合型的材料,充分的利用纳米技术,将钠基膨润土和土工织物有机的结合起来,发挥充分的防渗防水效果。采用这种技术进行水利工程施工,在接头处搭接方面相对简单,一般来说,搭接宽度为30到50厘米,搭接中间的修复膨润土只需要2厘米即可。具体的施工中,在防水毯下需要覆盖40到50厘米厚的土层,这样有利于保证工程水体的生态系统,同时能够增加防水毯防水防渗的效果。通常情况下,采用这种方法主要用于大面积水利工程防渗处理工程中,造价也相对较低,并且在节约水资源、保持生态等方面都具有重要的意义,可以说这种新型的水利施工技术具有很强的社会效益、经济效益、生态效益。
1.2生物砌块新技术在水利工程中的应用
生物砌块技术也是水利工程施工中重要的一种,这种方法主要用于无砂混凝土块,沿着水利工程水体边,砌筑成混凝土块,同时预留一定的孔洞,这样不仅可以吸入一定的水体微生物,还能够为水体中生长的鱼类等生物创造一个舒适的环境,起到很强的净化水质、维护水体环境的效果。
1.3长距离输水系统水利过渡过程计算在水利工程中的应用
在水利工程施工中,水厂建设是重要的施工项目,而供水管道系统是水厂建设的关键,供水管道的施工质量直接关系着整个水厂建设的功能,因此必须保证管道系统工程施工的安全可靠性。现阶段,随着人口的增多,城市供水需求量越来越大,对供水工程施工设计的要求也越来越高,不仅要求供水工程安全可靠,并且要求尽可能的降低工程施工的成本。对于这一要求,供水工程,特别是大型的供水工程施工过程中,需要通过相关的试验与计算,预测可能出现的不利工况,对沿工程压力极值、最大流量、转速等进行综合分析,保证工程设计的合理性,并科学的设置管道布线,选择合适的降压、调压设施,为工程施工运行优化提供有力的依据。在水利工程施工过程中,采用长距离输水系统过渡过程计算,能够优化工程设计,减少工程投资,节约工程施工运行的费用。
2绿化混凝土在水利工程中的应用
绿化混凝土技术与堆石混凝土新技术有很大差别,绿色混凝土技术主要应用于水利工程防护部位。绿色混凝土技术打破以往用混凝土为原料防护水利工程的做法,因为绿色混凝土技术是将绿色植物与混凝土结合在一起,共同作用在水利工程中。其技术实施的方法是以碎石、废渣等作为混凝土基本原料并在其中掺入高分子材料,制成较大一些的砖块,并在上面预留适合种植植物的孔,在其中加入肥料和土壤,将植物种植在孔中,把种有植物的混凝土砖块搭建在水利工程的防护部位。绿色混凝土技术中的植物的根系传过砌砖扎根到泥土中,植物更好的生长。促使水利工程的强度高、植物的覆盖率高,抗洪作用非常强,有效的保护水利工程的质量。此项技术是一种环保技术,是一种可持续发展的技术。现阶段,国内外很多建筑工程施工企业都将绿色混凝土施工技术作为重点发展项目,并取得了一定的成就,同时涌现除了许多新型的'混凝土整体浇灌新技术,这些施工技术的出现在一定程度上促进了绿色混凝土的发展。总之,水利工程施工过程中,绿色混凝土施工新技术具有广阔的市场前景,值得广大建筑工作者去探索。
3人工湿地新技术在水利工程中的应用
湿地与海洋、森林统称为地球三大生态系统。人工湿地新技术就是通过人工的方式,在水利工程施工中构建人工湿地系统,以调节当地的生态环境,为人们营造一个舒适的生存空间。下面以某一具体的工程具体说明人工湿地技术的实践应用:郑州市在联合中科院地理研究所、湖泊研究所,共同提出一种人工湿地施工方案―――贾鲁河半人工梯级河滩湿地。该工程囊括了郑州市56km长的河段,共占地一万多亩,投资量及其庞大,对当地生态环境进行综合治理,提高河段的排洪等级,同时净化河水污染。湿地示范工程主要由进水、强化净化池、第一级湿地、第二级湿地构成。进水抽取贾鲁河原水,基流流量1200m3/d。强化净化池为22m×11m×1.8m水泥池,设生态浮床并种植壅菜,浮床内部填充弹性填料。经过本次工程实践表明人工湿地技术具有以下几个方面的优势:
(1)对氮磷和有机物的去除效果挺水植物明显好于沉水植物,沉水植物和挺水植物对氨氮的去除表现好于浮叶植物;
(2)延长水力滞留时间对改善水质净化效果明显,对氨氮的净化效果改善最为明显;
(3)沉水植物、挺水植物、浮叶植物较单纯挺水植物组合在对氨氮和TN去除效果方而表现比较明显的优势。
4总结
水利工程是我国基础设施建设的重要组成部分,其工程质量关系着我国基建整体水平。在水利工程施工中,越来越多的使用新技术、新材料以及新设备,衬砌混凝土施工技术就是一项能够提高施工质量、节约成本的新型技术。通过上文中对衬砌混凝土技术的描述,从客观角度上来说,这一技术能够对工程质量的提升起到关键的作用。当然,在实际的施工过程中,工程质量还与施工人员素质、设备先进行、施工方案的合理性等有关,这就要求水利施工不仅需要加大创新,要需要加强施工管理,培养高素质的技术人才,保证工程顺利的开展以及按时完工。
篇5:浅谈网络新技术论文
摘要:基于网络技术的汽车维修网络服务体系的建立,是汽车服务行业进步的一种体现,也是汽车维修服务发展的趋势和走向。本文通过对基于网络技术的汽车维修服务体系的现状进行分析和总结,提出如何建立一个有效的网络维修服务体系,从体系的建立到网络客户端的研发,以及汽车维修平台的研发和维护过程,都是为了提高汽车维修服务的质量,从而达到客户要求的目标。
关键词:网络技术;汽车维修;网络服务体系;客户端;平台
汽车网络维修服务体系的建立,是增强我国汽车产业软实力,促进我国汽车产业快速发展的一个重要环节。因此,本文主要针对基于网络技术的汽车维修网络服务体系的现状进行分析,从而找到更科学合理、更人性化的网络维修服务平台的发展方向。同时,本文主要针对汽车维修网络服务体系的客户端的设计、服务平台的研发和维护等工作进行详细的阐述和分析,并且依据客户的工作习惯和接受服务的习惯,进行适度的调整,从而确保整个汽车网络服务体系的完整性和舒适性。
1基于网络技术的汽车维修网络服务体系现状
随着网络计算机的不断发展,我国汽车网络服务体系的建立也逐渐完善。但目前,我国汽车网络服务体系仍然存在一定的缺陷,这是我国汽车维修网络服务体系还不健全的主要特征之一。第一,汽车网络服务的客户端设计不够人性化和科学化。客户端的设计,大到产品的介绍和陈列,小到客户端的外形以及颜色的选择,都是汽车网络服务的一个组成部分。尤其是对汽车维修网络相关服务的简介,越真实越能体现服务的优势,越能吸引客户。第二,很多汽车服务维修服务店,不能依照客户端上的宣传实现应有的网络服务内容,导致店家信誉差,这对汽车网络服务体系的建立产生了很大的影响。第三,店家对汽车网络维修平台的维护和研发不及时,不能及时引进新的服务产品,不能及时对相关服务进行处理,避免出现汽车维修网络服务平台和体系崩溃的情况出现。第四,基于网络技术的汽车维修网络体系不健全,因此容易在客户和平台企业之间出现纠纷,可能某些企业还会因此承担法律责任。因此,依据目前网络技术的汽车维修网络服务体系的现状,有针对性地提出合理的改进意见,希望可以加强我国汽车维修网络服务的的软实力,提高我国汽车产业的发展速度。
2基于网络技术的汽车维修网络服务体系分析
2.1完善汽车维修网络服务体系
汽车维修网络体系的建立,是需要与计算机网络有关的行业共同努力来完成的。首先,汽车维修服务体系的建立,需要确定客户的具体位置,因此,在这一过程中,首先就需要使用到GPS技术,而后需要为客户发送具体的行进路线等,就需要借助于卫星对地球收集的数据,比如Google可以具体到某一个具体的位置,而且更新比较及时。同时还需要互联网诊断技术,对客户所需要的服务提供判断的依据,这样能够准确的解决客户的要求。而且通讯体系的建立,可以将分散到各地的闲散的或者是孤立的服务个体有效的联系在一起,形成一个信息网络,这样就能够有效调动起所有的资源,形成一个服务体系和网络,可以为全国各地的客户进行服务。而且建立了汽车维修网络服务体系,可以通过远程对客户进行指导,这样如果只是简单的问题,客户可以直接解决,但是如果是比较复杂的问题,离客户最近的维修网点的工作人员,可以在短时间内赶到客户所在位置,对汽车进行维修和检查,而且维修好了以后,客户可以在客户端上对这次享受的服务进行评价,这也对汽车维修网络服务体系的完善和更新起到了关键的作用。同时还需要确保汽车维修服务体系建立的各个环节紧密相连,可以清楚地了解到基于网路技术的汽车维修网络体系是比较复杂的,但是各个环节之间的关系又是清晰简洁的。无论是无线局域网,还是城市智能交通系统,或者汽车之间的通信,以及对GPS的利用等,都是为了服务客户,通过不同领域和环节,完成一次基于网络的汽车维修不仅可以实现远程操作,还可以现场操作。因此,针对汽车维修网络图,应该进一步地研发和完善,减少服务流程,提高服务质量。
2.2研发客户端,符合用户工作、生活习惯
客户端是推行汽车维修网络服务的重要环节。通过客户端,客户可以了解到相关的服务内容和特点,而且可以有选择性地享受不同的服务,这样的服务更加的得人性化。因此,客户端的研发,应该符合客户的使用习惯和生活习惯,这样能够让客户感觉到服务的贴心,只有客户感觉到舒心方便,才能选择继续接受服务,这是确保客流量和固定客户的有效方法。所以,需要重视客户端的研发。首先,客户端的研发,需要遵守简单快捷的要求。客户端只有简洁明了、操作性强,才能保证在客户有需要的时候,及时为客户做出正确的判断,并提出合理的、科学的维修方法,能够快速地帮助客户解决眼前存在的问题,提高工作效率和工作质量。其次,客户在使用客户端维修网络服务的时候,应该有针对性地进行推送内容,也就是说,因为某些客户不熟悉汽车出现故障的原因以及描述不清楚,可能找不到相关的解决办法,这时候可以有相似内容的推荐,这样有利于客户发现汽车的问题,然后进行解决。最后,需要有一个人工快速处理的界面,可以直接使远程店铺和维修人员进行沟通,对客户产生的问题进行远程指导。这样,客户会尽量选择线上支援,减少技术人员出勤次数,这样能够有效保证资源的分配。所以,客户端的设计和研发,是需要结合大数据时代的数据仓库,以及数据挖掘技术和容错技术的,这样才能确保整个客户端的运行是正常的。同时也符合用户的工作和生活习惯,有效地提高了客户对汽车维修网络服务体系的使用率,这样可以确保在同一时间,为不同的客户,提供高质量、高效率的服务。
2.3汽车维修网络平台的研发和维护
汽车维修网络平台的研发和维护,也是确保汽车网络服务质量的一个重要环节。首先,汽车网络维修平台上有客户的信息,因此保密性是最重要的管理环节。而且,需要对客户的信息进行分类整理和保管。针对客户汽车经常出现的问题,可以定期向客户发送提示信息,确保客户及时检查,减少出现危险的几率。其次,应该针对大数据仓库的预处理进行有效的管理和研发,这样可以有效结合网络服务器的各个环节,实现资源与信息查询的功能,这样就可以有针对性地解决客户汽车出现的问题,然后依照数据库反馈的诊断信息和维修方法,加快汽车的维修效率。同时还可以对汽车维修网络服务进行实时监控,以及定时对网络平台进行维护,避免出现沟通不畅的情况,减少因沟通交流不畅给客户以及平台带来麻烦。
3结语
汽车行业是我国重要的一个产业,而汽车的服务系列,则是体现我国汽车产业软实力的一种重要表现方法。通过本文详细的阐述可以发现,汽车网络维修服务最重要的就是客户端的使用和网络服务体系的建立。因为只有通过客户端,消费者才能了解汽车网络服务的有关内容,而且通过选择某项服务以后,可以通过网络服务体系开始享受服务。同时,在客户享受服务的过程中,汽车网络维修服务系统还可以针对客户的要求,有针对性地改正自身服务的不足之处。因此,在现代,汽车网络维修服务体系成为了服务体系中重要的一个环节。
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篇6:浅谈网络新技术论文
摘要:网络化环境下,自动化技术在变电站中得到了较好的运用,进一步促进了变电站自动化、智能化的发展。网络技术能有效的实现对变电站的监控,整个变电站范围内的控制都离不开网络技术的支持。文章先是介绍了变电站自动化技术,分析网络技术,尤其是以太网技术在变电站自动化中的具体应用,希望文章的阐述能对相关工作有所帮助。
关键词:网络技术;变电站;自动化;应用
变电站自动化管理在一定程度上可以提高变电站的运行能力,也能强化变电站的各项功能,进一步的提高电力网络的自动化水平,提高电力系统的可靠性,提高变电站的经济效益,因此在电力系统中应用较为广泛。系统分析网络技术在变电站自动化中的应用,能更好的找到变电站的通讯技术支撑,保证变电站工作的稳定进行。
1变电站自动化技术分析
变电站自动化系统本身较为安全可靠,能实现对断路器的监视和控制,远程控制变电站的生产运行工作,实现变电站和控制中心的信息交互,自动接收上级的调度指令,提高了工作效率。变电站自动化技术近几年的发展速度极快,智能化程度也越来越高,不仅仅是新建的变电站趋向于自动化和智能化,原本的老旧变电站也都在进行自动化和智能化改造,变电站自动化的最大优势在于网络通讯能力较好,数据信息交流便利。从我国变电站中常用的总线技术来看,基本上都是选择RS485总线,这种通讯方式一般都是选择两线半双工通讯,操作较为简单,难度较低,在变电站自动化中得到了较为广泛的应用,不过很容易受到外界干扰因素的干扰,数据传输的速率较低,传输的数据也较少,这种通讯方式的弊端较为明显,很容易出现数据信息的丢失,影响了变电站正常的信息传输过程。变电站智能化程度的推进,让变电站中出现了较多的智能设备,通讯速率和数据的传输功能要求更高,需要数据传输速率较快,传输的数据量更多,这也就需要变电站自动化技术不断的更新。传统的网络通讯模式已经不能满足新的技术背景下的要求,需要改变变电站的网络通讯模式,进行变电站内部通讯网络的变革。各种网络技术在变电站自动化中应用,改变了变电站的内部通讯方式,也改善了网络通讯环境,真正的满足了新时期下变电站自动化通讯的要求。
2TCP协议在变电站自动化中的应用
2.1TCP协议阐述
TCP协议的工作方式主要是通过建立连接和关闭连接以及连接复位的过程来实现对数据的传输控制。在建立连接阶段,通过三次握手完成连接,首先判断其元字段设置在制定位置上,辨别连接信号,然后根据连接信号继续下一步的操作,完成连接过程,最后确认整个连接过程,在确保连接之后,可以实现双方通讯,并且参与到数据信息通讯的双方并不存在从属关系,数据信息可以实现双向的传输和连接,这也是TCP协议连接阶段的过程。在TCP协议连接关闭阶段,同样是通过三次握手方式关闭连接,不过这一过程和TCP协议连接过程的区别在于连接的改进,在收到确认操作之后,一方首先发送关闭确认消息,然后关闭连接,再发送报文,保证关闭确认消息能正常接收并反馈,然后关闭连接。在TCP协议连接复位阶段,主要是在出现一些网络异常状况需要中断操作,会中断网络连接,网络关闭之后,双方的连接也会关闭,而复位操作是突发问题解决完成后,可以选择对其进一步的处理,然后发出报文进行连接操作,这样能控制双发的数据连接终止,然后释放数据传输的缓冲区。
2.2TCP协议在变电站自动化中的应用
正是由于TCP协议上述的`特点,一般的客户在应用TCP协议时,会选择客户端-服务器的模式,客户端是通讯建立和关闭的发起者,在有通讯要求的时候,会发起连接建议,然后实现通讯连接,在完成数据信息的交流后,可以主动关闭连接,完成整个数据传输过程,服务器则是接受通信请求的终端,可以在接收到客户端的通讯要求之后,可以在客户端的要求之下,完成对通讯的要求。相比之下,客户端的构成较为简单,不需要进行数据信息的处理,只需要完成通讯的请求连接、数据信息传输和终止连接即可,一些数据信息的处理过程需要在服务器端完成,因此客户端的操作较为简单,使用效果较佳,可以不需要任何复杂构成的客户端软件,就可以完成TCP协议的连接和终止过程,完成数据信息的传输。为了保证变电站正常的数据信息传输过程,TCP协议不会频繁的连接和终止,一般都是保持在连接状态,保持在永久性连接,才能保证变电站中的数据信息能以最快的速度、最短的时间内完成传输。一般服务器有多个连接,需要处理的数据任务也较多,相对软件的结构更为复杂。TCP协议的服务期一般都是选择并发面向连接服务器,保证数据信息传输过程中,通讯协议能更好的找到每个设备的客户端程序和服务器程序,保证双方的连接完成数据信息的传输工作,这对于设备来说极为必要。在设备投入运行期间,服务器程序需首先运行,确保能正常接收到客户端的连接请求,完成双方连接过程,确保能和设备正常建立连接,然后启动客户端程序,向其他设备发出连接请求,如果没有发生故障,那么在已经建立的TCP协议不会中断,就会一直保持下去,省略了终止的过程,数据信息的传输可以一直进行,这样就能让客户端和服务器两段的设备正常连接,实现双方通讯,满足通讯要求,也能实现变电站数据信息的处理反馈。
3快速以太网在变电站自动化中的应用
3.1快速以太网阐述
快速以太网是局域网的一种类型,和传统的意义上的以太网不同,数据的传输速率更大,可以达到普通以太网的10倍以上。在数据流量增加的基础上,利用快速以太网可以满足对传输速率的要求,100M的快速以太网标准分为:100BASE-TX、100BASE-FX、100BASE-T4三个子类,能利用变电站基础设施完成连接,进行数据信息的传输,也能利用原本存在的连接设施完成传输过程,有效的提高了技术水平,也降低了生产成本,让快速以太网的应用不会耗费太大的成本,也就提高了其应用的范围。
3.2快速以太网在变电站自动化中的应用
快速以太网由于其带宽较大,能保证变电站在网络布置上不需要分层传输,正常的数据信息传输保证通信效率不受影响,正是由于这一优势,在变电站自动化中得到了较好的应用,能有效的进行数据信息的传输。根据对网络速度的计算,可以看出,网络通畅不会受到影响的基础上,100M带宽的快速以太网通讯节点可以达到近500个,并且在集线器的处理下,实际带宽还会增加,也会进一步的增加通讯节点的数量。快速以太网在应用不需要进行网络的分层处理,无论是网络中的间隔层还是设备层,所有装置都可以直接连接主干网,只要带宽超过100M,完全能满足正常情况下对通讯效率的要求,也能进一步的简化网络结构,同样节约数据信息传输成本,减少通讯过程中的中间环节,降低数据传输过程中由于中间环节过多而出现的延迟,进一步保证网络的稳定性,这也是变电站自动化中快速以太网应用的体现。
4结束语
综上所述,目前计算机网络技术的发展较为迅速,技术更新速度在不断加快,网络速率也在不断增加,网络运行成本在不断降低,这样为网络技术在变电站自动化中的应用提供了必要的技术保障。通过网络技术,主要是以太网在变电站自动化中的应用,能有效的提高系统的先进性,提高变电站的自动化和智能化发展。
参考文献
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篇7:网络新技术论文
网络新技术论文
网络新技术论文
摘要:无线局域网利用利用了无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信,并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。无线局域网利用电磁波在空气中发送和接手数据,而无需线缆介质,安装、使用方便。ALOHNET网络,是最早的无线局域网络。无线局域网的优点有:灵活性、移动性、安装便捷等;无线局域网的相关技术有:IEEE802.11标准;无线局域网室外的主要的几种结构:点对点型,点对多型等;无线局域网的室内应用则有以下两类情况:独立的和非独立;无线局域网的其它相关概念:微单元、无线漫游、扩频;无线局域网的应用有:难以布线的环境、频繁变化的环境等。
关键词:无线局域网,无线AP,无线交换机
在快节奏﹑高效率的现代社会中,网络与人们的生活息息相关。互联网使人与人之间的沟通变得无极限,让我们的生活变得更加丰富多彩。通过Internet浏览新闻等已成为家庭用户了解信息的主要方式;大学宿舍的校友们在网络上共享资料;整个公司在网络上发布公司的宣传资料等等,各行各业对电脑的应用更加普遍。
认识无线局域网:无线局域网是指应用无线通信技术将电脑设备互联起来,构成可以相互通信和实现资源共享的网络体系。无线局域网的特点是不再使用通信电缆将电脑与网络连接起来,而是通过无线的方式连接,可以使网络的构建更加方便,终端的移动更加灵活。 计算机技术的突飞猛进让我们对现实应用有了更高千兆网络技术刚刚与我们会面,无线网络技术又悄悄地逼近。不可否认,性能与便捷性始终是IT技术发展的两大方向标,而产品在便捷性的突破往往来得更加迟缓,需要攻克的技术难关更多,也因此而更加弥足珍贵。 虽然目前大多数的网络都仍旧是有线的架构,但是近年来无线网络的应用却日渐增加。在学术界、医疗界、制造业、仓储业等,无线网络扮演着越来越重要的角色。特别是当无线网络技术与Internet相结合时,其迸发出的能力是所有人都无法估计的。
一、无线局域网的特点
无线局域网作为传统布线网络的一种替代方案和延伸,把人们从办公桌边解放出来。由于可以随时随地获取信息,所以提高了人们的办公效率。无线局域网技术具有传统局域网无法比拟的灵活性。无线局域网的通信范围不受环境条件的限制,网络的'传输范围大大拓宽,两个站点间的最大传输范围目前可达到50公里。此外, 无线局域网的抗干扰性强,网络保密性好, 对于有线局域网中的诸多安全问题,在无线局域网中基本上可以避免。而且相对于有线网络,无线局域网的组建,配置和维护较为容易,一般计算机工作人员都可以胜任网络的管理工作。
1、无线局域网的优点:
(1)灵活性和移动性。 在有线网络中,网络设备的安放位置受网络位置的限制,而无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。无线局域网另一个最大的优点在于其移动性,连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。
(2)安装便捷。 无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量,一般只
要安装一个或多个接入点设备,就可建立覆盖整个区域的局域网络。
3)易于进行网络规划和调整。 对于有线网络来说,办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重新建网。重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程,无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。
二、无线局域网的种类
基于无线局域网具有的诸多优点,它可广泛应用于下列领域:
1)接入网络信息系统:电子邮件、文件传输和终端仿真。
2)难以布线的环境:老建筑、布线困难或昂贵的露天区域、城市建筑区、校园和工厂。
3)频繁变化的环境:频繁更换工作地点和改变位置的零售商、生产商、以及野外勘测、试验、军事、公安和银行等。
4)用于远距离信息的传输:如在林区进行火灾,病虫害等信息的传输;公安交通管理部门进行交通管理等。
5)专门工程货高峰时间所需要的暂时局域网:学校、商业展览、建设地点等人员流动较强的地方;利用无线局域网进行信息的交流;零售商、空运和航运公司高峰时间所需的额外工作站等。
三、无线局域网设备
无线网络虽然是通过无线电波来进行数据传输,但其实它是有线网络的一种延伸,即从LAN过渡到了WLAN ,解决了最后的接入问题,使我们可以在无线信号覆盖的范围内随意上网。但是,由于无线网毕竟是在LAN的范围内,因此还是需要像交换机和无线接入点这类的常规网络设备才能接入。下面就介绍一些常用的无线局域网设备。
(1)无线接入点(无线AP) 无线接入点是无线网络中的无线信号集中器。它可使数据信号得到大幅度提高与保证信号的稳定性,另外,也可使网络中能容纳更多设备。无线接入点是一个包含很广的名称,它不仅包含单纯性无线接入点,也同样是无线路由器等设备的统称。无线接入点的作用是提供电脑无线网卡与网络之间的连接,还具有网络管理功能,可以对无线网络进行管理。现在一般将AP理解为单纯性无线接入点,以示和无线路由器加以区分。任何一台装有无线网卡的电脑均可通过AP来分享有线局域网或广域网的资源。
(2)无线路由器 无线路由也称为无线网关,其数据传输原理与普通的路由器一样,也是通过电缆与外部网络相连,只是它与所连接的网络采用了无线传输的方式。网络内各连接设备都不需要外部网络电缆,就可以和网络中的节点进行通信和访问Internet。
(3)无线网卡 无线网卡是在无线局域网的信号覆盖下,通过无线连接网络进行上网而使用的无线终端设备。无线网卡的功能与普通网卡相同,只是它采用无线方式进行数据传输。无线网卡按其接口类型可分为PCI、USB等。
四、无线局域网的协议
在无线局域网中使用的网络通信协议与有线局域网使用的网络通信协议有所不同,并且无线局域网的标准是不统一的,不同标准应用于不同的场合。目前比较流行的是IEEE 802.11系列。
IEEE 802.11无线局域网标准的制定是无线网络技术发展的一个里程碑。IEEE 802.11 标准的颁布,使得无线局域网在各种有移动要求的环境中被广泛接受。它是无线局域网目前最常用的传输协议。由于IEEE 802.11的传输速率最高只能达到2mbps。在传输速率上不能满足人们的需要。因此IEEE小组又相继推出了IEEE 802.11a 和IEEE 802.11b 两个新标准。 IEEE 802.11b 标准采用一种新的调制技术,传输速率最大可达到11mbps。而IEEE 802.11a标准的传输速度可达25Mbps。
(1)IEEE 802.11 802.11标准是IEEE于推出的。它的共享数据速率最高可达2Mb/s,它主要用于解决办公室局域网和校园网中用户终端的无线接入问题。
(2)IEEE 802.11b IEEE 802.11b标准可提供11Mbps的数据速率,既可作为对有线网络的补充,也可独立组网,从而使网络用户摆脱网线的束缚。
(3)IEEE 802.11a IEEE 802.11a工作于5GHz频带,支持的数据速率最高可达54Mb/s. 802.11a速率虽高,但和802.11b不兼容。
(4)IEEE 802.11g IEEE 802.11g与已经得到广泛使用的IEEE 802.11b是兼容的,这是802.11g比IEEE 802.11a 的优势所在。
五、宿舍无线网络规划
1、现状
随着信息化技术的迅速普及和广泛应用,互联网也越来越频繁的出现在宿舍里,为学生们提供了更好的学习和娱乐的平台,使宿舍网络建设越来越有必要。
但对一些老的宿舍楼没有布线就可能接收到盲点,致使一些同学无法上网。然而一些可以接收到信号的同学,因为随着位置的移动,上网时还需要拖着一条“尾巴”——网线,不方便的同时也不美观。
2、采用无线上网的理由
无线方案可以实现高速上网,安装施工时迅速,不受时间限制,也不会影响在宿舍所居住的同学。
(1)不会破坏已装修好的宿舍,不会对各种设施造成损坏。
(2)便于网络硬件的维护管理,大大优于有线网络。
(3)对宿舍网络再升级方便迅速。
综上所述,采用无线网络方案无疑是很有利的。
3、设计背景极其设计原则
(1)工程背景
以我所住的E幢宿舍楼为例。此宿舍楼共六层,经过设计规划,使该宿舍楼内的同学能够实现无线上网。
(2)宿舍无线网络建设的设计原则
①实用性 ②经济性 ③可靠性 ④可维护性 ⑤开放性 ⑥安全性
结合以上的几点原则和实际情况的统筹考虑,力争做到性价比最优。无线局域网组网模式有两大类,一种是“胖”AP+普通交换机,另一种是“瘦”AP+无线交换机。我选择是后一种方式,即“瘦”AP+无线交换机。
六、无线局域网的安全
在WLAN中,由于传送的数据是利用无线电波在空中辐射传播,无线电波可以穿透天花板、地板和墙壁,发射的数据可能到达预期之外的、安装在不同楼层、甚至是发射机所在的大楼之外的接收设备,数据安全也就成为最重要的问题。
针对无线局域网所推出的安全产品相对于有线局域网来说,目前还很少。所以无线局域网存在这安全隐患也较有线局域网严重。主要有如下几个方面:
(1)易被修改 无线局域网中传输的信息没有加密或者加密方式脆弱,很容易被窃取﹑修改和插入。
(2)易被设置 内部员工可以将无线网卡设置为P2P模式与外部人员连接。
(3)安全威胁多 所有有线局域网中存在的安全威胁和隐患在没有采取安全措施的无线局域网中都存在。
(4)易被非法访问 未经授权的外部人员可轻易通过无线局域网绕过防火墙,非法访问公司内部网络,进行数据修改。
针对以上无线局域网所存在的安全威胁,可以采取以下一些措施保护无线局域网安全:
(1)采用特殊无线传输技术; (2)加强管理和采取认证措施; (3)使用数据加密方案;
七、总结
随着人们对随时随地接入互联网或企业网路获取信息的需求逐渐增大,随着无线局域网技术和产品的成熟与发展,无线局域网将会得到越来越广泛的使用。由于电信运营商的参与,无线局域网将逐步从面向高端商务人士向面向普通消费者发展。
无线网络对大多数人来说可以说是一种新兴事物,这也是体现出未来无线网络在中国市场的无限发展空间。随着社会的信息化发展,手机和笔记本的普及,随时随地的无线网络接入,已经逐渐符合人们的需求,精神文明的提高,也逐渐体现出人们对精神文明的追求,无线娱乐将成为人们日常工作生活娱乐不可缺少的一部分。无线局域网必将在社会的信息化进程中扮演重要的角色。迎合时代的需要才是大家共同的追求,无线网络的出现使人们带入了一个便捷简单的时代,以后的时代将是无线信息的时代,坚信无线网络在不久的将来将会大显身手。
参考文献
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[3]《畅通无阻学电脑组网》作者:于海波,侯晴等 机械工业出版社
篇8:工业机器人运动控制发展趋势论文
摘要:作为工业机器人不可或缺的关键组成部分,控制系统对于机器人技术的发展在很大程度上起到了制约作用。本文首先概括与总结了机器人控制系统相关的研究成果,重点对控制系统的结构特点、开放性的软件以及开放式的硬件实现方式较为详细地进行了阐述。接着对于多机器人协同控制应用现状进行总结,最后提出了其在该领域将来的发展趋势。
【关键词】机器人;控制系统;协同控制
在制造业发展过程当中,工业机器人扮演着非常重要的角色。在当前背景下,工业机器人对生成需求日益提升。一方面,工业机器人要求具备更加理想的柔性以及开放性,另一方面还要求其具备与工业生产不同设备之间的兼容性,使工业机器人能够与不同生产设备形成一套综合的控制系统。当前工业机器人技术最前沿的科研成果与物理学科息息相关。当前对于我国科研机构而言,工业机器人开放式控制系统的研究已经成为非常关键、非常重要的科研课题。不论是运动学,还是动力学都和工业机器人控制系统具有非常密切的关联。工业机器人在低速平稳运行当中,工业机器人惯性力离心力都是非常微弱的,可以忽略不计。在这种情况下,摩擦力、重力是影响工业机器人稳定性以及动态性的主要因素。这就充分显示出工业机器人控制系统和物理学具有非常紧密的关联。所以本文从物理学角度对于工业机器人控制系统从以下几个方面展开论述分析。
1工业机器人控制系统相关概述
1.1工业机器人控制系统
机器人是工业机器人控制系统的核心和灵魂所在。机器人主要由四大部分组成,第一部分为机器人本体,第二部分是控制系统,第三部分是驱动,最后一部分为传感器。因此,从总体上来看,硬件部分以及软件部分共同组成了工业机器人的控制系统。对工业机器人控制系统在指令传感器的基础上进行控制,进而使机器人完成相应动作或者任务。工业机器人控制系统主要由三部分组成,第一部分是主控单元,第二部分是执行机构,最后一部分是检测单元。在以上三个部分当中,作为整个控制系统核心和关键的主控单元,对机器人进行运动学计算、进行运动规划以及插补计算是其主要的功能。通过以上流程,主控单元将运动控制指令向执行机构进行传输,在很大程度上控制系统开放性制约着机器人的开放性。这是因为工业机器人所有动作指令的发出者均为控制系统。
1.2开放式控制系统
在研究领域,还没有一个针对工业机器人控制系统开放性的权威公认的定义。对于开放性,IEEE曾经做出过这样的定义表述,在不同平台之间,系统在应用的时候能够自由的进行移植,而且能够与其它系统实现相互交互,为用户提供的交互方式是一致的。对于开放性系统,库卡机器人集团创始人也曾经进行过定义。开放性系统,计算机和操作系统运行环境是商业化的标准,同时计算机和操作系统硬件以及软件接口具有开放性,而且计算机与操作系统的控制器也应当具备开放式的结构,呈现出标准化模块化的特征。也就是说,用户在使用过程当中,对机器人仅需通过简单的指令就能够进行操作。与此同时在工序发生变化的情况下,对于系统也能够以最小的代价最短的时间进行修改,通过这种修改,能够对新的需求予以满足。在与机器人有关的相关研究课题当中,控制系统一直以来是一个非常热门的研究课题。近年来,对于机器人的研究主要聚焦于其自身技术以及功能。随着在工业生产过程当中,机器人应用广泛性不断增强,对于工业生产系统而言,机器人已经成为了一个非常重要的标准部件,将生产线上的各种设备的控制系统通过互联网或者工业总线进行有效的连接。对于现在生产装备而言,形成一个具有综合性全面性的控制系统,成为了一种重要的发展趋势。这对于整个控制系统信息数据的流通传递共享起到了显着的加速作用。但是,现代工业生产过程当中,由不同厂家的设备组成生产设备,当前要将大部分设备综合在一起,形成一个综合全面的自动化,系统存在着比较大的困难。因此,在当前的工业生产过程当中,设备的开放性是一个备受关注的话题。除了受自身技术发展影响之外,工业机器人控制系统的开放性等其他影响因素的制约。整体上来看,主要有两个因素会影响到其开放性。第一,开放的自动化设备。控制器在工业生产系统当中,会给用户生产者诸多好处,包括可扩展、可联网、可移植等等。此外,控制系统开放程度增强的可行性随着当前计算机互联网技术商品化水平的提升而不断增强。迄今为止,针对何谓机器人控制系统的开放性还没有形成一个明确的具有权威性统一性的定义。整体上来看,开放式主要体现在可扩展性、互操作性、可移植性可增减性三个方面。可扩展性指的就是第三方设备生产者能够增加硬件设备和软件设备,使得功能得到扩充。互操作性的就是控制器的核心部分,能够与外界的一个计算机或者多个计算机进行信息的交换。可移植性则指的是在不同的环境下,机器人的应用软件能够相互之间进行移植。可增减性则指的是在实际需求的基础上,机器人系统的性能以及功能能够非常便捷化的进行增减。如果要实现上述特性、要求,计算机控制系统的硬件应当是标准化的体系结构应当具有开放性界面。
1.3控制系统的开放性概述
当前在国际上,开放式控制系统是重要的发展趋势,特别是在发达国家在工业机器人开放式控制系统领域,展开了非常激烈的竞争。GNGC研究计划之后,美国为了推出模块化控制系统,又制定了OMAC开发计划,希望通过该计划的实行来提升本国的自动化装备水平。欧盟对控制系统的开放性要求进一步增强,也在积极推行OSICA计划。在该领域,日本也正在积极部署,日本的很多装备制造业企业联合推行OSEC计划,该计划推行的主要目的是使得控制系统结构的灵活性进一步增强。日本的科研机构在整个自动化领域之内,根据自身的研究成果,与美国欧洲等国家在该领域的相应科研机构进行广泛的交流。在相应设计标准上达成一致。在应用方面,工业机器人涉及的领域是非常广泛的。因此,要使相应的标准完全统一的困难是非常大的。然而,部分统一标准在特定应用领域是可行的,而且是非常有帮助的。例如,在半导体工业自动化制造设备领域,已经有了标准化交互界面,该交互界面由上层监控系统与机器生产者用户,以及上层仿真软件商品进行交互信息的共享。现阶段,在市场当中,开放性水平已经成为了商品化工业机器人获得市场竞争力的关键要素。工业机器人控制系统的开放性是必须的。得出这一结论,一方面,是出于机器人技术发展趋势以及发展方向。另一方面,是出于工业机器人应用的工业领域自动化发展需求。但是,不论是从技术实现的可能性角度来看,还是从技术成本角度来看,追求严格意义上的开放性体系结构是没有必要的。目前,在工业生产过程当中,机器人系统的数量是非常庞大的,而且技术进步速度也是令人瞠目结舌。要制定一个完全的绝对的开放标准,是根本没有办法实现的。现阶段在工业机器人控制系统领域,探讨和研究的重点是可行的控制系统开放式结构,使得控制系统的开放程度在现有计算机技术以及信息技术发展成果的基础上,进一步提升。
2工业机器人开放式控制系统的实现方式
2.1硬件实现方式
从硬件结构的角度来看,开放式控制系统主要包括两个部分,第一个部分是基于PC总线系统,第二个部分是基于VME总线系统。在很多方面pc具有突出的优势,例如开放性较强,具有非常理想的软件开发环境,具有较为良好的通讯功能,成本不高。所以对于机器人开放式控制系统而言,当前很多机器人厂商将主要研究和开发对象,其中与基于PC总线系统。因此,基于这一硬件结构的机器人开放式控制系统,主要包括应主要包括四种硬件实现方式。第一种硬件实现方式为PC+运动控制卡。第二种硬件实现方式为基于IPC+运动控制卡。第三种硬件实现方式为基于PLC的控制系统。最后一种硬件实现方法为基于通用PC+工业实时以太网。第一种硬件实现方式对于PC实时性要求不高,具备开放性这是其主要优势。然而这种硬件实现方式也具有一定的缺陷,例如,对于运动控制卡的要求比较高,同时DSP也需要搭配。对于这种PC+运动控制卡的控制系统的研究比较早。对于机器人运动控制,我国研究学者也进行了大量的研究,他们所设计出来的机器人运动控制器对其运动控制的可靠性进行了大幅度提升。机器人动态运动通过国外研究者的不断研究开发得以实现。国外研究学者开发的自由度机器人控制系统平台同时可以实现与环境的快速交互功能。第二种硬件实现方式影响简单,整体结构也比较紧凑,这是其显著优势。除此之外,开放性和兼容性也更加理想。这种模式与上一种模式的区别在于,机器人在PC机上进行运动学求解轨迹规划以及插补算法。这种模式对于控制卡的数据处理压力能够起到非常显著的缓解作用。与此同时,机器人工控机与运动控制卡在该模式下分工明确,对于基于IPC+运动控制卡的控制系统,我国很多学者也进行了不同程度的研究,如六轴工业机器点位、轨迹控制的实现等等。第三种硬件实现方式在硬件的连接方面特别简单,联网功能也非常强大。所以基于PLC的控制系统可以对多机器人通过互联网实现监控。对机器人,我国学者在ABPLC的基础上,实现了运动控制。最后一种硬件实现方式的主要优势在于控制效率高、可拓展性强。主要是因为网络化发展是工业机器人开放式控制系统将来的主要发展趋势和发展方向。在该领域的研究方面,我国已经实现了机器人控制器的分布式网络以及计算机的分布式网络。与此同时,也实现了对于机器人分布式控制网络的监控。
2.2软件实现方法
现阶段,在软件功能的实现方面,大部分研究机构的基础主要以硬件开放式架构为主,并在此基础上,通过开放式纯软件控制技术艺来实现相应的软件功能。通常情况下,在工控机Windows或者LINUX环境下,开放式软件控制进行运算,全部的运动控制运算以及逻辑运算,通过软件本身的内核来完成。数据的传输以及信号的传输由硬件负责。一部分学者开发出了通用软件包,适用于机器人控制,该通用软件包程序是开源的,通过互联网能够对程序进行下载。此外,一部分学者此外针对纯开放式软件控制技术,也有一部分学者进行了研究探讨。在纯开放式软件控制技术的基础上,我国研究学者开发了纯软件开放式控制系统,并基于该控制系统,实现了六种工业机器人的控制。
3基于开放式控制系统的多机器人协同
针对基于开放式软件架构以及硬件架构的多机多机器人协同用之运动控制,现阶段的研究成果相对是比较丰硕的`。例如通过多层等级式的控制体系结构,天津大学的宋伟科实现了多机器人的系统与主控系统的实时任务调度。对于多机器人协同控制系统的离线编程系统,廖彦京平等学者进行了开发以及研究。国外主流机器人公司目前已经研究开发出开放式结构控制器,该控制器基于PC和实时以太网。Motoman通过大量的实验,研制出双机器人协调焊接。KUKA公司实现了机器人在车间的实践应用,将多机器人协同控制技术成功地应用于奔驰车间,通过自己研发的IRC5控制器,ABB公司与Robotstudio机器人的编程与离线轨迹规划软件,通过双机器人协调焊接,在开放式结构控制器方面,实现了三台机器人的精准联动。对于软件接口以及硬件接口,正是由于开放式控制系统进行了标准化定义,因此在标准设计基础之上,所设计出来的第三方软件以及第三方硬件在向控制系统集成过程当中实现就比较简单了。这对于厂商的依赖性起到了大幅度降低作用。所以,在自身生产需求的基础上,企业能够对设备相应的增减。现阶段,在工业焊接、工业焊接、喷涂以及零部件的装配等领域,多机器人均已得到广泛的应用。
4工业机器人的控制系统总体方案
对于整个控制系统而言,机器人硬件系统能够提供比较理想的物质基础,硬件部分是软件部分工作的平台。对于工业机器人整个控制系统的性能以及扩展性而言,控制系统的硬件部分起到了决定性作用,本文在模块化以及开放性原则要求的基础上,设计如图1所示的硬件部分。控制系统硬件结构通过上图能够看出,主要通过两级计算机架构的形式来实现控制系统的主体,这种形式的主要优势在于能够完成相对较为复杂、精细的作业任务,对于相应的任务,能够较为精细、快速、可靠地进行分解,能够并行完成任务。在硬件架构的顶层,利用了具有成熟、可靠以丰富的接口的工控机作为上位机。在需要更换下位机的选择合适的接口即可。除此之外,上位机的储存容量以及运算速度也有要求,这是为了更好地处理机器人轨迹规划、实现插补算法以及正逆求解机器人。同时,在具体需要的基础上,工控机可以选择主流操作系统,如Windows、Linux等,为了在软件层面,提供机器人控制系统的扩展空间,可以安装比较成熟的软件工具,例如,可以配置可视化的软件开发环境,例如Qt、MicroSoftVisualC++等。开发出承担机器人控制软件功能的人机交互界面。对于下位机而言,采用了由Galil公司推出的DMC-2163运动控制卡,运行独立,能够对六个电机同时进行控制,与上位机等设备通信过程中,通过RS232以及Ethernet等接口进行,运动速度快、可靠性高,为了在完成指令程序的过程中还能够具备向控制卡中下载、烧录等功能,Galil还在独立于上位机运行的控制卡中封装了指令解析器。
篇9:工业机器人运动控制发展趋势论文
从概念的提出迄今为止,很多国家以及机构对于机器人开放式控制系统进行了不同层面不同深度的研究,而且目前已经取得了非常丰硕的研究成果。为了执行全球自动化公司标准,日本1994年提出了OSEC计划,美国在同一年为了实现用户需求,制定相应的功能模块,提出了OMIC计划,也就是说控制系统应当具备标准化的接口层。OMC计划选择即插即用的模式,通过简单的连接将特定功能模块、控制系统进行连接,通过上述模式实现相应的功能。欧盟在开发了整个标准系统平台,并将这一平台应用于工业生产当中,与此同时具备平台通用性。机器人控制软件随着科学技术的不断发展,在研究开发方面也取得了非常显著的突破和进展。GPRO在通过大量的实验开发以及实验设计,提出了自主机器人系统。卡内基梅隆大学在为了促使控制算法实验的实现,以及为了进一步简化仿真开发出机器人控制软件。跨平台开发得以实现,标志性事件是提出了开源软件项目。执行文件随着开源机器人操作系统的开发实现了单独设计,与此同时开源机器人操作系统在机器人运行过程当中得到了实现,不受机器人硬件约束是开源机器人操作系统的主要优势所在,在不同的机器人之间均能够适用。基于开放式控制系统的多机器人协同运动控制随着科学技术的不断发展,得到了非常显着的进步。特别是国内相关研究领域,例如对于多个工业机器人,天津一些高校通过多层等级是控制体系结构,实现了其与主控系统任务之间的调度功能。除此之外,还有一些学者研究和开发了多机器人系统控制系统。从国外对于该领域的研究情况来看,已经推出了开放式结构控制器。该控制器建立在PC和实时以太网基础之上。与此同时,还开发出了相应的多机器人协同控制系统,并将以上系统成功地应用于工业生产实践过程当中。
6结论
综上所述,作为工业机器人至关重要的组成部分控制系统,对于机器人技术的发展,在很大程度上起着决定性以及制约性作用。不论是国内还是国外研究领域当中,工业机器人控制系统已经成为一项非常重要的研究课题。本文对于有关工业机器人控制系统相关的研究成果进行了总结归纳以及梳理,希望能够为相关的研究提供一点理论基础。
篇10:工程机械新技术应用论文
工程机械新技术应用论文
摘 要:本文首先介绍工程机械的发展现状和发展趋势,从而说明其发展的必要性;接着又对工程机械领域中几种典型机械设备形式如装载机、挖掘机和压实机进行阐述,说明其将要发展的领域之广;最后列举了一系列正在应用和正在研究的新技术、新理论及新方法,为工程机械今后的发展提供了借鉴意义。
关键词:工程机械, 应用 ,新技术 ,新方法 ,新理论
绪论
工程机械关乎到国民经济的有序发展,在航天、建筑、道路、航海等领域都发挥着巨大的作用。在代替人工生产,并从事繁重的劳动过程中,占据着重要位置和不可替代的作用。随着社会的发展和科学技术的进步,工程机械无论在外形,还是在生产效率方面都获得了长足的进展。包括装载机、挖掘机以及压实机方面,尤其是公路修筑方面,不但代替了传统的工程模式,更重要的是,引入了诸多的新技术和新的方法。
随着国民经济的腾飞,尤其是改革开放以来,对与工程机械方面,无论是工况的繁重程度,还是在工作的复杂程度,都提出了更高的要求,这一点在公路建设方面尤为明显。这些要求既是对道路工程机械的一种挑战,同时也是为我国道路工程机械前进提供了更多的空间,也促使我国相关的专家和学者们在吸取国外的经验和本国传统工程机械发展的基础上,对其进行积极的探索和改进。基于此,本文着重介绍在新时代,新技术引入对于工程机械的发展和应用的积极影响,同时对于此类问题的研究提供了借鉴资料。
一.发展概述
1.1发展现状
伴随着工程机械的发展,其自身不但得到了进步,包括新技术和新理念的应用,同时,其应用空间遍布资源开发、交通建设、水利水电和市政工程等领域。就目前来说,工程机械的发展出现了一派繁荣局面。不但在于工程机械的整体性能,还包括使用寿命、技术含量和自主知识产权等方面,都有很大的提升空间[1]。在国内主要的工程机械企业和单位包括徐工、柳工、厦工和龙工等,在这一领域占据国内的领先位置,并为其发展做出了卓越的贡献。
从纵向来看,我国工程机械的理论研究阶段、设计论证阶段和制造阶段,都特别注重引入在国内外都较为领先的理论和经验,以满足国内市场的建设、生产等方面的需要。例如,在工程机械启动装置增加净化设备、驾驶室内安装空调等,对于工程机械和驾驶员来说,都是进步。因此,可以说,我国工程机械的发展道路还在前进。
1.2发展趋势
从上述可以看到我国工程机械的发展现状,在部分企业,已经可与世界领先水平进行媲美。然而,随着时代的发展,我国工程机械领域仍然需要不断的完善和发展,主要体现在以下的方面[2]。
1.2.1产业趋向国际化
与国际接轨,从国内外借鉴并吸取先进的经验、理论和技术,一直是我国工程机械发展的基本原则。在中国加入WTO之后,在未来的发展道路上,与国际上的领先工程机械企业进行竞争,既是机遇又是挑战。但是若要取得进步,必须使工程机械从理论到设计,再到制造等一系列产业过程进行国际化连接。
1.2.2产品趋向多元化
进入到20世纪90年代以后,我国工程机械领域蓬勃发展,不但企业数量增加,机械品种增多,而且机型的数量也明显增加,并应用于国民经济发展的各行各业。随着进入21世纪,这种趋势不但没有减弱,而且在未来的发展道路上,将会加快行进的步伐,为适应市场形式和工程环境的多样性,而趋向多元化,继续发展。
1.2.3结构趋向微小化
在工程机械的发展初期,主要以大型化甚至巨型化发展为标志,而进入到21世纪以后,随着工程更加复杂和工作流程更加细化,发展趋势的特点则转变为微小化和精细化。在这一过程中,工程机械不以其体积的减小而发生功能的降低,相反,在未来的发展道路上,微小型机械设备会更加灵活,并具有较好的机动性能,以满足诸如修道、建筑等领域的需要。
1.2.4操作趋向绿色化
节能减排一直是现阶段所有学科专业的主题,工程机械领域也不例外。在未来的发展道路上,不以破坏生态坏境为代价而换取经济的发展定会工程机械发展的主要原则和生产及应用的标志。对于超过使用年限的机械设备,也会有专门的回收部门进行处理,以确保对环境的破坏降到最低,达到绿色标准。
二.应用实例
在工程机械的发展道路中,以修路领域为例,装载机、挖掘机及压实机是其重要的代表类型,并在各种环境中进行工作。
2.1装载机
装载机属于工程机械中的基础成员。主要由驱动设备、传动设备、行走设备及工作设备和操作设备等组成;其标志性特征是工作设备主要有铲斗、动臂和摇臂等部分,主要应用在建筑、道路方面的土壤、石灰、煤炭、石块等物料对象。尤其是道路建设过程中,对于路基的填挖,沥青混合物料及水泥等的集料和装料作业等操作方面,具有重要意义。
2.2挖掘机
挖掘机与装载机的构造基本相同,惟一的区别在于工作装置主要由挖斗组成。其主要功效在于通过挖斗,对高于或者低于参考面的物料进行挖掘工作,并进行简单的装车和运输操作。在这一过程中,主要针对土壤、煤炭和石块等对象进行开展。也属于工程机械中重要的形式之一。
2.3压实机
压实机通过对地面或者其他平面行走装置中巨大平整的'圆柱形前轮和后轮等设备,进行碾压处理。在碾压过程中,对土壤、石块、沥青混合物等作用对象具有挤压、破碎和推平等作用,广泛应用于道路修筑工程,对于增加路面的密实度和填埋具有不可替代的作用。
三.新技术应用
通过对上述工程机械几种重要机型的列举,在如今的发展过程中,均有不同程度的新技术应用。
3.1虚拟样机技术
虚拟样机技术是在计算机技术和软件领域的蓬勃发展的基础上提出并发展的。其基本思想是通过在计算机虚拟世界中对工程机械产品整车或者机构进行设计分析、运动分析、受力分析以及制造分析等。这种技术引入到工程机械中,立刻获得了广泛的关注和认可,不但减轻了繁重的现场试验工作和样品制造工作,大大提高了效率,同时大大降低了工程机械的研发成本。设计师或者技术人员能够通过计算机建模、运动、分析及优化过程,得到理想中的参数数据,有时甚至可代替人脑,对其进行改良。在未来的发展道路中,也是一项必不可少的技术[3]。
3.2电子、机群智能化技术
电子化和智能化控制技术主要在驾驶室中对工程机械工作装置进行控制应用[4]。在如今国外的多家工程机械企业的多种机
型都进行微机控制技术,使机械的灵活程度大大增加,而且更具可靠性和稳定性优势。其中的全电子智能化控制,是将工程机械中的各项控制系统通过电子系统进行连接和操作,包括对行走装置、转向装置和工作装置等的耦合过程,能够大大简化现有的机械电路系统,而提高机械设备的性能和工作效用。同时还使工程机械达到部分自动判断等功能。
3.3混合动力技术
由于工程机械进行的工作大多繁重,因此也大多使用动力较大的燃油燃料,同时还具有较大的排油量和动力输出,尽管满足了生产所需,然而也大大增加了成本消耗;基于此,专家提出将混合动力技术引入到工程机械当中。其基本理论是在发动机输出动力的时候,会有混合动力系统将多余的动力进行能量转换,并保存下来。在工程机械抵挡行走或者待工前进的时候,便可消耗这部分能量,从而摆脱对发动机的依赖。主要包括串联和并联系统。这种技术大大减少了能量的消耗,同时还能够提高燃油资源的利用率,在未来的发展道路上,已经成为专家和学者们所研究的热点和难点领域[5]。
3.4无人驾驶技术
无人驾驶技术是基于电子化和智能化技术发展起来的,主要理论思想是使工程机械摆脱人工驾驶,通过远距离微机操作或者智能操作,使工程机械在不适宜人类工作的环境中进行工作,以道路工程举例,在盘山路等危险地区,通过技术人员在远处与工程机械设备机器人进行连接,进行无人驾驶操作来控制机械设备,从而完成道路修建工作。
3.5节能环保技术
节能减排的思想已经深入到国民经济的方方面面,同时也涉及到工程机械领域。工程机械通过节能减排技术的应用,对资源的节约和环境的保护具有重要意义。上述的混合动力系统就是一种。除此之外,还包括环保材料应用、清洁能源使用等方面的技术,对工程机械的节能减排都起到了积极的作用。
结束语
鉴于工程机械对国民生产和人民生活具有重要意义,通过工程机械列举,可以看出其涉及到的范围之广;通过一系列先进的新技术应用又能够看出,工程机械具有广泛和深入的发展空间和发展前景。基于此,本文着重对这些方面进行介绍,并对工程机械的发展提供借鉴的意义。
参考文献
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[4] 陈继文.范文利.李彦凤.李凡冰. 工程机械新技术和发展趋势[J].现代制造工程.2006(4)
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