時間：2023-02-28 15:51:42
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關鍵詞：電力技術前沿技術發展前景
“電力技術是通向可持續發展的橋梁”，這個論斷已經逐漸成為人們的共識。研究表明，為了實現可持續發展，應盡可能把一次能源轉換為電能使用，提高電力在終端能源中的比例。因為，在保證相同的能源服務水平的前提下,使用電力這種優質能源最清潔、方便，易于控制、效率最高。如果能將大量分散燃用的化石燃料都高效潔凈地轉換為電力使用，人們賴以生存的環境和生活質量就會大大改善。因此，電能高效潔凈地生產、傳輸、儲存、分配和使用的技術將成為下世紀電力技術的重點領域。電力技術屬于傳統技術的范疇，技術創新和出現重大突破的機會要比信息科學、生命科學、材料科學等新興學科少得多。但是，應該看到，電力技術與其他學科的相互交叉和滲透的趨勢越來越明顯。電力研究的一些前沿課題反映了這種趨勢。以下將對若干電力前沿技術的現狀和未來發展前景進行評述。
1分布式電源
分布式發電裝置（DistributedGeneration）是指功率為數千瓦至50MW小型模塊式的、與環境兼容的獨立電源。這些電源由電力部門、電力用戶或第3方所有，用以滿足電力系統和用戶特定的要求。如調峰、為邊遠用戶或商業區和居民區供電，節省輸變電投資、提高供電可靠性等等。
當今的分布式電源主要是指用液體或氣體燃料的內燃機(IC)、微型燃氣輪機（Microtur_bines）和各種工程用的燃料電池（FuelCell）。因其具有良好的環保性能，分布式電源與“小機組”已不是同一概念。
1.1應用背景
由于公眾對輸電線路可能產生的電磁影響的憂慮，開辟新的線路走廊越來越困難。例如，北美和西歐許多國家已決定一般不再興建新的輸電線路。于是，直接安置在用戶近旁的分布式發電裝置便成為一種替代方案。其次，與大電網配合，分布式電源可大大地提高供電可靠性，可在電網崩潰和意外災害（例如地震、暴風雪、人為破壞、戰爭）情況下，維持重要用戶的供電。加拿大魁北克省1997年冰雪災造成輸配電線路災難性破壞，引起大面積停電，許多重要用戶長期不能恢復供電。人們認識到，如果能有與電網配合的分布式電源在運轉，供電可靠性將會大大地提高，一些災難性后果是可以避免的。
對供電網難以達到的邊遠分散用戶，分布式電源在技術經濟上具有競爭力。此外，發展電動車電源是研究發展分布式電源的重要推動力。
1.2微型燃氣輪機
微型燃氣輪機（MicroTurbine）,是功率為幾千瓦至幾十千瓦，轉速為96000r/min，以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型燃氣輪機，工作溫度500℃，其發電效率可達30%。目前國外已進入示范階段。其技術關鍵是高速軸承、高溫材料、部件加工等?？梢姡姽ぜ夹g的突破常常取決于材料科學的進步。
1.3燃料電池
燃料電池是直接把燃料的化學能轉換為電能的裝置。它是一種很有發展前途的潔凈和高效的發電方式，被稱為21世紀的分布式電源。
1.3.1燃料電池的工作原理
燃料電池的工作原理頗似電解水的逆過程。氫基燃料送入燃料電池的陽極(電源的負極)轉變為氫離子，空氣中的氧氣送入燃料電池的陰極(電源的正極)，負氧離子通過2極間離子導電的電解質到達陽極與氫離子結合成水，外電路則形成電流。
通常，完整的燃料電池發電系統由電池堆、燃料供給系統、空氣供給系統、冷卻系統、電力電子換流器、保護與控制及儀表系統組成。其中，電池堆是核心。低溫燃料電池還應配備燃料改質器（又稱為燃料重整器）。高溫燃料電池具有內重整功能，無須配備重整器。
磷酸型燃料電池（PAFC）是目前技術成熟、已商業化的燃料電池。現在已能生產大容量加壓型11MW的設備及便攜式250kW等各種設備。第2代燃料電池的溶融碳酸鹽電池（MCFC），工作在高溫（600～700℃）下，重整反應可以在內部進行，可用于規模發電，現在正在進行兆瓦級的驗證試驗。固體電解質燃料電池（SOFC）被稱為第3代燃料電池。由于電解質是氧化鋯等固體電解質，未來可用于煤基燃料發電。質子交換膜燃料電池是最有希望的電動車電源。
1.3.2性能和特點
燃料電池有以下優點：（1）有很高的效率，以氫為燃料的燃料電池，理論發電效率可達100%。熔融碳酸鹽燃料電池，實際效率可達584%。通過熱電聯產或聯合循環綜合利用熱能，燃料電池的綜合熱效率可望達到80%以上。燃料電池發電效率與規?；緹o關，小型設備也能得到高效率。（2）處于熱備用狀態，燃料電池跟隨負荷變化的能力非常強，可以在1s內跟隨50%的負荷變化。(3)噪音低；可以實現實際上的零排放；省水。（4）安裝周期短，安裝位置靈活，可省去新建輸配電系統。
目前燃料電池大規模應用的障礙是造價高，在經濟性上要與常規發電方式競爭尚需時日。
1.3.3技術關鍵和研究課題
燃料電池的技術關鍵涉及電池性能、壽命、大型化、價格等與商業化有關的項目，主要涉及新的電解質材料和催化劑。熔融碳酸鹽電池（MCFC）在高溫條件下液體電解質的損失和腐蝕滲漏降低了電池的壽命，使MCFC的大型化及實用化受到限制。需要解決電池構成材料的腐蝕；電極細孔構造變化使電池性能下降等問題。
固體氧化物燃料電池（SOFC）使用固體電解質且工作溫度很高,對構成材料及其加工有特殊要求。為了得到高溫下化學性穩定和致密性（不通過氣體）的電解質，在氧化鋯中加入Y2O3生成釔穩定氧化鋯。為了降低工作溫度，應盡可能減少電解質薄膜厚度。通常采用熔射法、燒結法和電化學蒸發涂層法制備電解質薄膜。實用的電解質膜的厚度為0.03～0.05mm。比較先進的已達到0.01mm。這樣薄的電解質陶瓷材料除應當有足夠的機械強度外，必須具有高度的氣體致密性，否則將喪失燃料電池的性能。燃料極使用鎳鋯等耐熱金屬陶瓷，鎳還用作燃料重整的催化劑，空氣極在運行中處在高溫氧化中，難以使用一般金屬。鉑的穩定性好，但費用昂貴，需要尋找替代材料，可用電子導電陶瓷。為了降低工作溫度，另外一個重要的研究方向是尋找低溫的質子導電的電解質。工作溫度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造價就可以大幅度降低。
2大功率電力電子技術的應用硅片引起的“第”
2.1大功率電力電子器件的重大進展
電力電子學（PowerElectronics）的應用已經有多年的歷史。
電力電子學器件用于電力拖動、變頻調速、大功率換流已經是比較成熟的技術。大功率電子器件（HighPowerElectronics）的快速發展也引起了電力系統的重大變革，通常稱為硅片引起的第。近10多年來，可控整流器(SCR)、可關斷的晶閘管(GTO)、MOS控制的晶閘管(MCT)、絕緣門極雙極性三極管(IGBT)等大功率高壓開關器件的開斷能力不斷提高。目前，已經生產出6kA、6kV的GTO，單個元件的開斷功率可達到30MW左右，這無疑是一個巨大的進步。
近年來，大功率電子器件已經廣泛應用于電力的一次系統。可控硅（晶閘管）用于高壓直流輸電已經有很長的歷史。大功率電子器件應用于靈活的交流輸電（FACTS）、定質電力技術（CustomPower）以及新一代直流輸電技術則是近10年的事。新的大功率電力電子器件的研究開發和應用，將成為下世紀的電力研究前沿。
2.2靈活交流輸電技術(FACTS)
靈活的交流輸電系統(FACTS)是80年代后期出現的新技術，近年來在世界上發展迅速。專家們預計在未來這項技術將在電力輸送和分配方面將引起重大變革，對于充分利用現有電網資源和實現電能的高效利用，將會發揮重要作用。
靈活交流輸電技術是指電力電子技術與現代控制技術結合以實現對電力系統電壓、參數(如線路阻抗)、相位角、功率潮流的連續調節控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統穩定水平，降低輸電損耗。
FACTS技術的出現和應用的背景是：（1）發展電力市場的需要。原作為公用事業之一的電力面臨著“放松管制”（Deregulation）的改革。一些國家頒布法令規定用戶可以發電并售電給電網，允許電力用戶可自由選擇供電者，允許實行躉售托送（WholesaleWheeling），某些地區甚至允許實行電力零售托送。發電廠和電力用戶可以根據協議通過電網售受電力。電網作為電力市場的物質載體，即發電廠和電力用戶間電力輸送和分配的通道，需要滿足對電力潮流靈活調節控制的要求，而常規的交流輸電系統卻很難適應這一變化。
（2）發展互聯電網的需要。在發達國家已形成了緊密相連、多電壓等級的復雜互聯電網。由于電路定則使然，電網內部線路及聯絡線在運行中實際的潮流分布與這些線路的設計輸送能力相差甚遠；一部分線路已過載或接近穩定極限，而另一部分線路卻被迫在遠低于線路額定輸送容量下運行。這就提出了靈活調節線路潮流、突破瓶頸限制、增加輸送能力，以充分利用現有電網資源的要求。發達國家由于環保的嚴格限制，新建輸電線路十分困難，使得這一要求更為迫切。
傳統的調節電力潮流的措施，如機械控制的移相器、帶負荷調變壓器抽頭、開關投切電容和電感、固定串聯補償裝置等，只能實現部分穩態潮流的調節功能，而且，由于機械開關動作時間長、響應慢，無法適應在暫態過程中快速靈活連續調節電力潮流、阻尼系統振蕩的要求。因此，電網發展的需求促進了靈活交流輸電這項新技術的發展和應用。近年來，靈活交流輸電技術已經在美國、日本、瑞典、巴西等國重要的超高壓輸電工程中得到應用。
盡管靈活交流輸電技術已在多個輸電工程中得到應用，并證明了它在提高線路輸送能力、阻尼系統振蕩、快速調節系統無功、提高系統穩定等方面的優越性能，但其推廣應用的進展步伐比預期的要慢。主要原因有：工程造價比常規的解決方案高，因此，只有在常規技術無法解決的情況下，用戶才會求助于FACTS技術；FACTS技術還需要進一步完善。目前FACTS技術的應用還局限于個別工程，如果大規模應用FACTS裝置，還要解決一些全局性的技術問題，例如：多個FACTS裝置控制系統的協調配合問題；FACTS裝置與已有的常規控制、繼電保護的銜接問題；FACTS控制納入現有的電網調度控制系統問題等等。也有專家認為，FACTS技術尚不能更快推廣應用是因為電力部門對新技術持謹慎觀望態度，只有相當成熟的技術才會大規模應用。
隨著電力電子器件的性能提高和造價降低，以電力電子器件為核心部件的FACTS裝置的造價會降低，可能會在不遠的將來比常規的輸配電方案更具競爭力。國際大電網會議展開了有關STATCOM與SVC性能價格比的討論，不少專家認為，由于STATCOM不需要采用大量的電容器就可以實現無功的快速調節，而電容器的價格多年比較穩定，不大可能大幅度下降；相反，電力電子器件的價格會不斷降低，故預計STATCOM會比SVC（靜止無功補償器）更有競爭力。若將超導儲能裝置與STATCOM配合，可以實現系統有功功率的快速調節，這是以往任何的常規設備不能勝任的。
FACTS技術也在不斷改進，一些新的FACTS裝置被開發出來，例如可轉換靜止補償器（ConvertibleStaticCompensator），它由多個同步電壓源逆變器構成，可以同時控制2條以上線路潮流（有功、無功）、電壓、阻抗和相角，并能實現線路之間功率轉換。可轉換靜止補償器具有下列功能：（1）靜止同步補償器的并聯無功補償功能；（2）靜止同步串聯補償器的功能；（3）綜合潮流控制器功能；（4）控制2條線路以上潮流的線間潮流控制（IPFC）功能；CSC被認為是第3代靈活交流輸電裝置。
電力電子器件的發展趨勢是：一方面研制經濟性能好的器件，以便降低設備造價；另一方面，研制開斷功率更大的高性能器件。最近，國外公司宣布研制成功以碳化硅（SiC）為基片的電力電子器件?；哪蛪汉蜔崛萘靠纱蠓忍岣?，而元件的損耗卻大大降低，從而使元件的斷開功率可望有數量級的飛躍。這預示用電子高壓斷路器取代機械的高壓斷路器（油斷路器、六氟化硫斷路器、真空開關等）已成為現實的可能。如果電力系統的高壓機械開關一旦被大功率的電子開關取代，則電力系統完全的靈活調節控制便將成為現實。
2.3定質電力技術
定質電力（CustomPower）技術是應用現代電力電子技術和控制技術為實現電能質量控制，為用戶提供用戶特定要求的電力供應的技術。
現代工業的發展對提高供電的可靠性、改善電能質量提出了越來越高的要求。在現代企業中，由于變頻調速驅動器、機器人、自動生產線、精密的加工工具、可編程控制器、計算機信息系統的日益廣泛使用，對電能質量的控制提出了日益嚴格的要求。這些設備對電源的波動和各種干擾十分敏感，任何供電質量的惡化可能會造成產品質量的下降，產生重大損失。
重要用戶為保證優質的不間斷供電，往往自己采取措施，如安裝不間斷電源(UPS)，但是這并不是經濟合理的解決辦法。根本的出路在于供電部門能根據用戶的需要，提供可靠和優質的電能供應。因而，便產生了以電力電子技術和現代控制技術為基礎的定質電力技術（CustomPowerTechnology）。
為提高配電網無功調節的質量，已開發出用于配電網的靜止無功發生器(DSTATCOM)。它由儲能電路、GTO或IGBT變換電路和變壓器組成。它的功能是快速調節電壓，發生和吸收電網的無功功率，同時可以抑制電壓閃變。這是“定質電力”的關鍵設備之一。此外，靜止無功發生器和固態開關配合，可在電網發生故障的暫態過程中保持電壓恒定。另一關鍵設備是動態電壓恢復器(DynamicVoltageRestorer)，它由直流儲能電路、變換器和級次串聯在供電線路中的變壓器構成。變換器根據檢測到的線路電壓波形情況，產生補償電壓，使合成的電壓動態保持恒定。無論是短時的電壓低落或過電壓，通過DVR均可以使負載上的電壓保持動態恒定。
2.4新型直流輸電技術
直流輸電已是成熟技術。造價較高是其與交流送電競爭的不利因素。新一代的直流輸電是指進一步改善性能、大幅度簡化設備、減少換流站的占地、降低造價的技術。直流輸電性能創新的典型例子是輕型直流輸電系統（LightHVDC），它采用GTO、IGBT等可關斷的器件組成換流器，省去了換流變壓器，整個換流站可以搬遷，可以使中型的直流輸電工程在較短的輸送距離也具有競爭力，從而使中等容量的輸電在較短的輸送距離也能與交流輸電競爭。此外，可關斷的器件組成換流器，由于采用可關斷的電力電子器件，可以免除換相失敗之虞，對受端系統的容量沒有要求，故可用于向孤立小系統（海上石油平臺、海島）的供電，今后還可用于城市配電系統，并用于接入燃料電池、光伏發電等分布式電源。
2.5同步開斷技術
同步開斷(SynchronizedSwitching)是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合。在理論上應用同步開斷技術可完全避免電力系統的操作過電壓。這樣，由操作過電壓決定的電力設備絕緣水平可大幅度降低，由于操作引起設備（包括斷路器本身）的損壞也可大大減少。目前，高壓開關都是屬于機械開關，開斷的時間長、分散性大，難以實現準確的定相開斷。目前的同步開斷設備是應用一套復雜的電子控制裝置，實時測量各種影響開斷時間分散性的參量變化，對開斷時刻的提前量進行修正。即便采取了這種代價昂貴的措施，由于機械開關特性決定，還不能做到準確的定相開斷，設計人員還不敢貿然降低電氣設備的絕緣水平，以防同步開斷失敗造成設備損毀。因此，同步開斷的優勢沒有發揮出來。
實現同步開斷的根本出路在于用電子開關取代機械開關。美國西屋公司已制造出13kV、600A、由GTO元件組成的固態開關，安裝在新澤西州的變電站中使用。GTO開斷時間可縮短到1/3ms，這是一般機械開關無法比擬的?，F在，由固態開關構成的電容器組的配電系統“軟開關”已問世。
2.6未來全可控的電力系統
現在的電力系統由于還依賴高壓機械開關（油斷路器、六氟化硫斷路器、真空開關等）實現線路、設備、負荷的投切，尚不能做到完全可控。這是因為機械的慢過程不可能控制電的快過程?！半娋W控制”目前只能做到部分控制，本質上仍然是一個調度員的決策支持系統。如果電力系統的高壓機械開關一旦被大功率的電子開關取代，則電力系統真正的靈活調節控制便將成為現實。
3狀態維修技術
狀態維修技術（ConditionBasedMaintenance）可以包涵可靠性為中心的維修技術（RCM）和預測維修技術（PDM）。
3.1應用背景
這2項技術最初是應用于航空航天系統，后來移植應用于核電站的維修，近年已成功地用于發電廠設備的維修，并正在用于輸變電設備的檢修。
電力系統的可靠性在很大程度上取決于電力設施的可靠性。隨著電網容量的增大和用戶對供電可靠性要求的提高，維修管理的重要性日益顯現出來。維修費用占電力成本的比例也不斷提高。一座現代化核電站的運行維修費用已超過燃料費用。如何采取合理的維修策略和正確決定維修計劃，以保證在不降低可靠性的前提下節省維修費用，便成為電力部門或負責設備維修的公司面臨的重要課題。
近年來，由于電力體制的改革，電力設備的維修也開始進入市場，過去電力部門獨家負責設備維修的局面已被打破，電力設備制造部門也開始介入維修這一領域。由于設備制造商對設備的設計和薄弱環節了如指掌，加上備品備件來源有保證，往往在承接維修合同的競爭中處于有利地位。
電力部門對于設備的運行狀況十分熟悉，對系統中可能出現的各種電氣、熱、機械應力和氣象影響因素十分了解，承擔維修任務也具有優勢。競爭促進了技術的發展。過去電力設備維修常用的定時檢修（TimebasedMaintenance）和以定時檢修為基礎，根據經驗決定延長或縮短維修周期的做法已不能滿足需要，需要發展新技術。
3.2主要技術內容
以可靠性為中心的維修（RCM）和預測性維修是互相緊密聯系而又不同的2個技術領域。
以可靠性為中心的維修（ReliabilitycenteredMaintenance）是在對元件的可能故障對整個系統可靠性影響評估的基礎上決定維修計劃的一種維修策略。RCM技術在60年代末開始發展起來。當時由于寬體客機的投運，系統變得十分復雜，航空系統沿用定時大修的傳統方法在經濟上變得不可接受。根據元件故障后果的嚴重程度確定維修計劃的RCM收到了良好效果，使航空系統可靠性提高。現在RCM已成為全世界幾乎所有航空公司采用的方法。80年代美國EPRI將RCM引入核電站的維修，后來又應用于火電廠，取得了提高可靠性和降低維修費用的目的?，F在正在研究變電站設備的RCM技術。
預測性維修（PredictiveMaintenance）是根據對潛伏故障進行在線或離線測量的結果和其他信息來安排維修的技術。其關鍵是依靠先進的故障診斷技術對潛伏故障進行分類和嚴重性分析（CriticalityAnalysis）,以決定設備（部件）是否需要立即退出運行和應及時采取的措施。
綜上所述，電力設備狀態維修技術涉及復雜大系統可靠性評價、先進的傳感技術、信息采集處理技術、干擾抑制技術、模式識別技術、故障嚴重性分析、壽命估計等領域。
3.3先進傳感器
先進的傳感器(AdvancedSensor)是實現預測性維修的重要手段,是一個長盛不衰的研究熱點。這是因為,故障診斷技術的發展首先決定于能否獲取盡可能多的有用信息，這是數據處理和診斷決策的基礎。為了提高故障診斷水平，研究各種新型傳感器便成為電力界的研究熱點。原來用于軍事的傳感技術，也有一部分移植到電力設備的狀態監測上來。例如，用于鍋爐管道高溫應變測量的光纖傳感器，是帶有內部諧振腔的光導纖維，它可直接貼在被測管道上。用于測量鍋爐燃燒室中溫度的傳感器，是用氧化鋁保護的鉑電阻，其測量精度優于1%。
美國電力研究院已開發出一種直接測量分析油中氣體的金屬*.絕緣子*.半導體傳感器，它可在線直接測量和分析油中的4種氣體并監視其變化趨勢，現已用于一些電力部門的變壓器。下一步工作是把測量微水的傳感器和它集成起來，并配合負荷電流測量，弄清油中氣體、水分隨負荷的變化關系。
對紫外光下發螢光的一些傳感器，可能會用于測量發電廠中的高溫和應變。研究人員還在研究利用偏振光遙測電場和磁場的技術，研究用壓電材料的薄膜來測量腐蝕和積塵，傳感器測得數據的無線傳輸也是需要解決的一個重要問題。
3.4故障診斷的信息處理技術
對采集到的信號加工處理，要比采集信號本身更為困難，信號加工和處理的目標有3：從現場中大量的背景干擾信號中提取有用的信號；根據測得的信號進行故障分類；判斷故障的嚴重程度，以便決定設備是否需要退出運行。
為抑制現場測量中不可避免的干擾，除了應用硬件濾波器和數字濾波技術以外，近年的研究發現小波變換技術可有效地濾除穩態信號（如現場測試中經常遇到的載波信號干擾和噪雜聲干擾)，可以把有用信號從比信號強幾個數量級的干擾中提取出來。
故障信號的分類則是更為困難的研究課題。過去用頻譜來區分故障類型的方法有很大的局限性。因為許多不同類型的故障信號頻譜往往有一部分甚至大部分是重疊的，在頻域內很難加以區分。研究故障的“指紋特征”以及提取和識別指紋特征的方法便成為故障診斷研究的一個重要的分支。在研究的故障分類方法有：神經網絡、專家系統、小波分析、分形維分析等。
4電磁兼容技術
電磁兼容（EMC）是指設備或系統在所處的電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何其他事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。電磁兼容技術是一門迅速發展的交叉學科，涉及電子、計算機、通信、航空航天、鐵路交通、電力、軍事以至人民生活各個方面。在當今信息社會，隨著電子技術、計算機技術的發展，一個系統中采用的電氣及電子設備數量大大增加，而且電子設備的頻帶日益加寬，功率逐漸增大，靈敏度提高，聯接各種設備的電纜網絡也越來越復雜，因此，電磁兼容問題日顯重要。
電力系統中，在電網容量增大、輸電電壓增高的同時，以計算機和微處理器為基礎的繼電保護、電網控制、通信設備得到廣泛采用。因此，電力系統電磁兼容問題也變得十分突出。例如，集繼電保護、通信、SCADA功能于一體的變電站綜合自動化設備，通常安裝在變電站高壓設備的附近，該設備能正常工作的先決條件就是它能夠承受變電站中在正常操作或事故情況下產生的極強的電磁干擾。此外，由于現代的高壓開關常常與電子控制和保護設備集成于一體，因此，對這種強電與弱電設備組合的設備不僅需要進行高電壓、大電流的試驗，同時還要通過電磁兼容的試驗。GIS的隔離開關操作時，可以產生頻率高達數兆赫的快速暫態電壓。這種快速暫態過電壓不僅會危及變壓器等設備的絕緣，而且會通過接地網向外傳播，干擾變電站繼電保護、控制設備的正常工作。隨著電力系統自動化水平的提高，電磁兼容技術的重要性日益顯現出來。
4.1電磁兼容技術的主要內容和發展趨勢
電力系統電磁兼容的主要內容包括：
（1）電磁環境評價。即通過實測或數字仿真等手段，對設備在運行時可能受到的電磁干擾水平（幅值、頻率、波形等）進行估計。例如，利用可移動的電磁兼容測試車對高壓輸電線路或變電站產生的各種干擾進行實測，或通過電磁暫態計算程序對可能產生的瞬變電磁場進行數字仿真。電磁環境評價是電磁兼容技術的重要組成部分，是抗干擾設計的基礎。
（2）電磁干擾耦合路徑。弄清干擾源產生的電磁搔擾通過何種路徑到達擾的對象。一般來說，干擾可分為傳導型干擾和輻射型干擾2大類。傳導干擾是指電磁搔擾通過電源線路，接地線和信號線傳播到達對象所造成的干擾，例如，通過電源線傳入的雷電沖擊源產生的干擾；輻射干擾是指通過電磁源空間傳播到達敏感設備的干擾。例如，輸電線路電暈產生的無線電干擾或電視干擾即屬于輻射型的干擾。研究干擾的耦合途徑，對制定抗干擾的措施，消除或抑制干擾有重要的意義。
（3）電磁抗擾性評價。研究電力系統中各種敏感的設備儀表，如繼電保護、自動裝置、計算機系統、電能計量儀表等耐受電磁干擾的能力。一般是采用試驗來模擬運行中可能出現的干擾并在設備盡可能接近工作條件下，試驗被試設備是否會產生誤動或永久性損壞。設備的抗擾性決定于該設備的工作原理，電子線路布置、工作信號電平，以及所采取的抗干擾措施。隨著電力系統中各種自動化系統和通信系統的廣泛采用，隨著強電設備與強電設備集成為一體的趨向，如何評價這些設備耐受干擾的能力、研究實用和有效的試驗方法，制定評價標準將成為電力系統電磁兼容技術的重要課題。
（4）抗干擾措施，電磁干擾的產生和耦合。敏感設備是不可能完全避免電磁搔擾的。因此，往往比較經濟合理的解決辦法是在敏感設備上應用抗干擾措施。例如，電力調度大樓遭受雷擊是不可避免的。但通往系統和調度自動化系統的安全運行可通過正確的接地、屏蔽、隔離措施加以保證。研究有效經濟和適用的抗干擾措施也是未來電磁兼容領域的重要任務。
（5）電能質量。國際大電網會議36學術委員會（電力系統電磁兼容）把電能質量控制也列入電磁兼容的范疇，研究頻率變化、諧波、電壓閃變、電壓驟降等對用戶設備性能的影響。
4.2電磁場生態影響
國立科研機構是由國家(中央政府)建立和資助的各類研究機構，包括國家大型科研機構、部門所屬研究機構和其他各類研究機構。國立科研機構是知識創新和技術創新的重要力量，主要承擔與國家使命有關的基礎研究和關鍵競爭前沿技術的開發，在國家創新體系中具有不可替代的作用。
我國國立科研機構每年產出大量的科研成果，但是對這些科研成果及相應知識產權的管理狀況卻不盡人意。在調查我國國立科研機構知識產權管理現狀的基礎上，分析其中存在的問題，然后借鑒國際著名科研機構的知識產權管理舉措，為完善我國國立科研機構的知識產權管理機制提出對策和建議。
1我國國立科研機構的知識產權管理現狀和存在的問題
1.1知識產權管理機構情況
目前，我國國立科研機構設置知識產權管理機構主要采取了掛靠式和獨立式兩種管理模式。掛靠模式下，知識產權管理部門一般都掛靠在科技主管部門內，沒有專門的知識產權辦公室或專業管理人員。管理人員一般管理科研成果的獎勵、鑒定等，并在原有管理模式之下兼管知識產權管理。獨立模式是成立專職的知識產權管理機構，配備必要的設備和一定的經費，并確定一定數量的專業管理人員。智力成果的產生及知識產權的形成、轉移、許可和轉化都由知識產權管理機構來統一管理。
筆者對我國64個國立科研機構的調查顯示，設有專職知識產權管理機構的單位有7個，占總數的11％左右；由科技部門(如科研開發處、科技處、計劃財務處、科技投資管理處等)管理的46個，約占總數的73％；由外事部門兼管的4個，占6％；由科技部門和外事部門共管的3個，占4％；由其他部門兼管的4個，占6％。關于知識產權管理人員的配備，在被調查的科研院所中，配備專職管理人員的有5個，占8％；配備兼職人員的單位有42家，占66％；個別單位既有專職人員，又有兼職人員，專兼職人員都沒有的單位有17家，占總數的26％。有許多知識產權工作量大、面廣、任務艱巨的科研機構也沒有設置專門的管理機構和專職的管理人員。根據訪談中了解的情況，目前許多科研機構所從事的知識產權工作都是停留在專利統計、獎勵申報和審查等流程性、事務性的管理層面。知識產權管理兼職人員往往未經專門學習和培訓，缺乏工作經驗，并且常因人員變動而難以保證。
1.2知識產權管理制度建設
根據筆者調查，在64家國立科研單位中，制定了知識產權管理內部規章制度的有20家，占31％，這說明，有2／3以上的調研對象正在建立或根本沒有建立單位內部知識產權規章制度。根據對科研機構的管理制度所做的具體調研，除了少數知識產權工作開展較好的科研機構制定了知識產權管理規章制度，且內容比較全面之外，其他絕大多數科研機構的知識產權制度本身存在很多問題，如制度建設滯后、修訂不及時、偏重知識產權的申請和授權等。以某科研機構為例，其關于科技成果的管理制度，基本上都是20世紀90年代末制定的，部分內容亟待更新。
1.3知識產權管理激勵機制
1.3.1經費支持知識產權機構健全的科研機構每年都有一筆經費(大約在10萬至30萬元)，用于申請國內專利以及維持專利所需的年費。一般課題組支付專利申請費，科研機構支付維持費。有的研究院所每3年進行一次專利評審，如果某專利有效益，則繼續支付專利維持費，否則研究院所就不再支付專利維持費了。根據調研結果，在對專利申請的激勵方面，64個參與調研的國立科研機構中有48個制定了支持專利申請的經費補助政策，并且政策的規定比較具體，操作性強，基本上的得到了落實。
1.3.2科技獎勵在對科研人員的獎勵(主要是專利法規定的針對獲得專利授權的獎勵)方面，調研結果表明，絕大部分的科研機構對科研人員獲得知識產權都進行了獎勵，一般是針對不同的成果方式事先制定不同的獎勵標準，并定期兌現。
1.3.3利益分配在知識產權利用(主要是專利的實施)過程中，科研機構通過對知識產權的轉讓或許可使用可以獲得相應的報酬，這部分報酬一般可以按照一定比例在科研機構和科研人員之間進行分配，不同單位有不同的規定。但是，關于支付科研人員專利實施報酬方面不容樂觀。許多科研機構都沒有落實對科研人員報酬的支付，只有少數科研機構以變通的方法進行了一定程度的支付。這一方面是由于國家相關法律規范的缺失；另一方面也不能排除資金限制和部分科研機構管理方面存在的問題。
1.4我國國立科研機構知識產權管理機制存在的問題分析
1.4.1知識產權管理意識偏頗我國國立科研機構在知識產權管理中呈現重數量、輕質量，重申請、輕利用的特點。之所以重視知識產權，一方面，在很大程度上是因為科學論文和專利數量正在成為科研人員升職、晉級、評聘的關鍵要素，也成為科研機構彰顯其科研實力的重要指標。因此出現了科研人員為求數量而將一些市場前景不明，價值不大的成果申報專利，或者將一個專利分拆成多個專利的情況。另一方面，目前我國國立科研機構的知識產權管理在很大程度上還停留在專利統計、獎勵申報和評審等事務性工作方面，而對知識產權的開發利用和產業化等知識產權管理下游階段的工作還遠沒有提上日程，導致我國專利技術應用轉化率遠低于發達國家水平，從整體上來說影響了我國的科技競爭力。這些簡單化的認識曲解了知識產權制度的社會意義。
1.4.2缺乏專職知識產權管理機構和專業知識產權管理人才目前我國國立科研機構的知識產權管理通常屬于科技處的職能，科技處工作內容繁多，對知識產權管理重視程度不夠，這就使知識產權工作往往局限在成果管理的工作層面，缺乏對知識產權的申請、保護和利用上中下游管理工作進行有機結合的統籌考慮，難以進行全過程的管理。此外，負責知識產權管理的工作人員中很多都沒有法律背景，也不具備相關專業知識，難以實現知識產權的高層次管理。
1.4.3知識產權管理制度不健全根據上文對國立科研機構知識產權制度建設情況所作調查，目前2／3以上的科研機構還沒有形成規范的內部知識產權管理規章制度。而在已經制定規章制度的科研機構中，除了少數幾個單位制度建設比較成熟、可操作性強之外，其他絕大多數科研機構的知識產權制度本身也存在諸多問題，有待完善。
2國外著名科研機構的知識產權管理策略
2.1德國馬普學會(MPG)
馬普學會(TheMax-Planek—Gesellschaft，MPG)是德國也是國際知名的綜合性學術科研機構，成立于1948年，旨在推動科學領域的研究，下設80個科研機構和一些臨時研究中心。
MPG在眾多研究計劃中積累了相當多的研發成果，其中不乏有商業價值者。因此，MPG在1970年設立了馬普學會專利辦公室，后轉制為嘉興創新公司(GarchingInnovationGmbH，GI)，負責對研發成果的管理和知識產權的應用。
GI的工作人員包括科學家、經濟和法律專家以及專利工作人員，主要任務是：向研究所提供知識產權應用方面的信息；向科學家提供知識產權方面的建議；評估發明人的知識產權及其商業價值；聘請專利律師確定專利申請范圍、談判專利許可和優先協議；引導發明人與企業合作；在評價發明人思路、風險基金申報、支持的獲取等方面給予指導；在知識產權應用過程中提供數據庫、保護期限、商業利益劃分、會談和發明人聯系方面的幫助等。
GI非常重視專利申請的審查與評價，認為專利申請的審查有利于對專利轉化的可行性進行研究和審查，從而可以促進專利的后期轉化，同時也有利于對非專利信息和專利信息的收集和分析，并借此判斷專利是否能反映技術發展的趨勢。GI的知識產權管理工作在實際操作中取得了很好的效果，不僅提高了MPG的專利申請數量和質量，而且通過專利技術許可和創辦新公司等方式加快了專利技術的產業化過程，實現了專利技術的經濟效益。
2.2法國國家科研中心(CNRS)
法國國家科研中心(CentreNationaldelaRecher—cheScientifique，CNRS)成立于1939年，是歐洲最大的基礎研究機構，下轄7個學部和2個國家研究所。
1992年，CNRS協同其他國家科研機構成立了法國科學發明和轉化公司(FISTS.A)，作為管理其科研成果的專門機構。FISTL6j的服務包括：評價和選擇創新項目、制定和執行保護戰略，并將新技術進行直接的或在線的產業合作研究、資金注入和技術轉化合同談判、幫助發現和管理初創企業等。
CNRS采取了一系列措施來促進知識產權的應用，包括：①制定創新法(InnovationLaw，1999)，以此來鼓勵研究人員成為企業家，并通過孵化器和其他鼓勵措施對其進行支持；②建立信息中心，促進實驗室研究信息的傳遞，鼓勵向缺乏研發能力的中小企業進行技術轉讓；③進行專業培訓，通過對科技人員與產業界的合同關系、知識產權管理和其他相關培訓來增強實驗室創新成果向私營部門的轉化應用。
2.3美國國立衛生研究院(NIH)
美國國立衛生研究院(NationalInstitutesofHealth，NIH)是世界上最大的醫學研究及資助機構，成立于1938年，目前共擁有27個研究所及研究中心。
NIH非常重視科技成果的管理和轉化，專門成立了技術轉讓辦公室(TheOffice0fTechnologyTransfer，OTT)，對NIH的發明資產進行評價、保護、監控和管理。OTT的職責包括對每個研究項目進行評估、跟蹤和管理，監督專利實施、談判、許可證合同，提供合作研究和開發合同(cRADAS)政策回顧等。
在NIH中，OTr占有重要地位，直接受NIH主任管轄。OTT的辦公室雖然設在NIH總部，但實際上所有的運作卻是滲透到NIH每一個組成機構之中。OTr在NIH的每一個機構和研究中心都設有“技術發展協調員”，負責與具體項目科學家進行聯系，了解項目情況。為了促進技術轉讓，OTr在美國的許多大學都設有自己的技術轉讓辦公室，如加州大學、馬里蘭大學、華盛頓大學等。技術轉讓成功后，OTT會給予大學一定比例的許可費收益。
在經費支持方面，與馬普學會各研究所承擔專利申請費用不同，NII-I的專利中請費用不需研發機構承擔，而是由OTT統一負責，而且對于任何有商業應用價值的產品，OTr都會盡力促進其商業化運作。另外，為促進研發機構的成果產出，OTT還規定，成功實現技術轉讓后將技術轉讓費的15％或25％返還給技術研發機構，但不得超過15萬美元。
從以上案例可以看出，國際著名科研機構非常重視知識產權管理工作，都設立了獨立的知識產權管理機構，這些機構逐漸發展演化成專職的知識產權管理公司，配備了具有多種學科和知識背景的管理人才。一方面對科研機構的科技成果產出進行評估，選擇合適的知識產權保護方式；另一方面積極開展科技成果和知識產權的商業和產業轉化與利用，促進先進科技在各創新單元之間的流動，既實現了自身的經濟利益也發揮了知識產權的價值。
3完善我國國立科研機構的知識產權管理機制的對策建議
3.1樹立正確的知識產權管理意識
要積極開展對科研人員和其他管理人員的教育和培訓，一方面要明確保護知識產權的重要性；另一方面也要樹立正確的知識產權價值觀。政策制定者也要從有利于科學發展和技術創新的角度來制定政策，引導科研機構以更加合理的方式來評價科技成果和知識產權在機構科技評估和人員競聘中所發揮的作用。
3.2加快建立專職的知識產權管理機構
知識產權管理機構是知識產權管理的“作戰部”、“參謀部”和“后勤部”，設立專職的知識產權管理機構有利于集中人力、物力和資金從整體上規劃和組織知識產權的創造、申請、保護和利用的全過程，有利于充分調動管理人員的積極性，使其集中精力專職服務于知識產權管理工作。
3.3實行知識產權管理人員從業資格證書制度
知識產權管理人員的素質能力直接決定了知識產權管理水平的高低。隨著科技發展和新型科研合作方式的形成，科技成果產出和知識產權管理工作將變得越來越復雜，特別是在全球研發網絡背景下，知識產權管理工作可能會涉及多國利益，因此要求知識產權管理人員不僅要具有法律背景和相關專業技術知識，還要能夠靈活處理涉外知識產權事務。實行從業資格證書制度有利于培養更高層次的綜合型知識產權管理人才。
3.4完善知識產權管理制度
對知識產權的有效管理依賴于合理的知識產權管理制度，知識產權管理制度應該包括以下方面：科技成果登記制度；評估、選擇申請專利的種類及保護方式的制度；科技成果及專利資助和獎勵制度；知識產權質量評估制度；科技保密制度；對職工調入和離職人員簽訂知識產權保護協議制度；職工離職后的競業限制制度等。此外，知識產權管理制度的建設是一個不斷完善的過程，應該與時俱進，根據實際操作情況及時進行調整和補充。
3.5為知識產權管理提供充足的資金支持
知識產權管理費用主要包括專利申請費、審查費、維持費和費以及對專利申請人和單位的獎勵費用和用于知識產權管理工作的辦公費用等。充裕的知識產權管理資金能夠激發科研人員和知識產權管理人員的熱情和積極性，保障知識產權管理工作的順利開展。
根據運動技能形成過程中的不同階段的特點,我采用不同的教法:
初學階段:緊抓住主要環節進行教學,不過多強調教學的細節。推鉛球最后用力是技術的關鍵,我們要在教學中投入大量的時間和精力進行練習,并多作示范,幫助學生體會動作要領及環節的用力順序,強調超越器械動作方法及重要性,以縮短初學階段時間。同時,充分發揮兩個信號系統的作用,特別注重發揮兩全信號的作用。1.精講。講解簡明扼要,便于學生理解。2.多練。我們要經常做示范,從不同的角度增加學生發生的感性認識,并要求學生反復練習,體會動作要領,同時我們要及時指出學生發生的主要錯誤及其原因所在。3.通過動作正確的學生和動作錯誤的學生對比示范,逐步使學生樹立正確推鉛球的動作技術概念,促使分化抑制較快的建立,對正確的動作予以肯定,并用鼓勵的語言刺激強化“好、對!”。對不正確或錯誤動作,不予以強化及時指出“不對!錯了!”。
泛化階段:主要幫助學生掌握動作的細節部分,要求用力蹬地,快速移動,做出超越器械動作,對學生提出嚴格的要求,有錯就糾,加速形成正確的運動技能,促進分化抑制和延緩抑制的進一步發展。
鞏固和運用自如的階段:其主要的任務就是防止已定型的推鉛球技術能發生消退,教學中要加強練習,反復練習不斷予以強化。有道是熟能生巧,功到自然成。
(一)研究對象與方法
本研究以初學學生為研究對象,研究方法:文獻資料及觀察法的基礎上,進行系統分析。
(二)在教學實踐中,我們要采取了以下手段和方法
1.首先要掌握原地側向推鉛球技術。在一段時間教學后,特別要強調推鉛球的動作要領及方法,使學生較快地掌握原地側向墊步推鉛球的動作技術概念,為今后側向墊步推鉛球打下良好的基礎。
(1)根據學生力量大小不同姿勢進行臂屈練習,如推墻練習,斜立撐;兩人一組掌心相對,手指相對練習推手,要求伸臂用力動作快。這些練習與推鉛球出手時的動作相似,能使學生比較正確的本能感受和技能刺激。
(2)二人一組,后面一位同學拉住前面一位同學的左手,稍稍用力,使他做出蹬地轉髖的動作,保持一段時間(10″—15″)要求有超越器械的動作,使學生感受到推鉛球的用力順序,建立正確的感性認識。在練習的過程中及時糾正學生的錯誤動作,同時伴以語言信號刺激,叫學生反復練習,強化正確動作概念,形成良好的技術動作基礎。
(3)①先要求學生進行徒手模仿練習將原地側向推鉛球技術按“蹬地送髖”、“起體制動”,“送看推球”三個動作環節來進行練習。先體會各動作環節的肌肉感覺并適時地疊加直至完整動作。及時糾正練習中出現的錯誤動作,集體與個別相結合。
②持球練習:鉛球置于指根,掌心不能觸球,把球放在鎖窩處,大拇指朝下,肘關節抬起(略低于肩),自然而放松。
③推高與拔指練習
A、在投擲的前方設定一定高度的橫桿,學生在原地或正面推鉛球過桿,注意出手的角度及速度,同時注意上下肢的協調性及上肢的用力順序、頂肩、挺胸、抬頭,右肩用力向前迅速伸臂推球,屈腕撥指。
B、①徒手撥指練習:左手壓住右手中間三指,右手盡力前推,要求肘關節抬起,有正確的出手角度(38°—42°)
②在高處懸掛一實心球,進行撥指練習。
(4)持球投擲:在掌握上述動作的基礎上,學生對原地推鉛球的技術有比較清楚的認識,學生之間可以相互指正,共同提高,對在練習中出現的錯誤動作,教師要及時糾正,并要多做示范,使學生強化正確動作技術。
2.在掌握原地側向推鉛球的基礎上,練習側向墊步推鉛球。
墊步推鉛球是為高中階段學習滑步推鉛球的一種過渡性技術,墊步和滑步都是為了使鉛球在出手的瞬間獲得較大的初速度。在教學中要強調墊步的動作方法,抓住墊步與最后用力的緊密銜接這一技術關鍵。A右側向移動比較快,要求:屈膝微蹲,移動動作而平穩;B增強腿步肌肉力量練習;C徒手墊步:要求重心平穩,腳步移動快速有力。要求做出超越器械動作,蹬地有力,兩腿同時用力,幾乎同時落地。
(5)持球練習墊步:動作要求同上,但學生在練習中往往鉛球要離開肩或球不貼緊頸及肘關節下落,所以要練習中,特別要注意這幾個環節,及時糾正錯誤,同時要幫助力量小、個子矮的同學克服心理障礙,增強信心。
(6)在掌握原地推鉛球和墊步的基礎上側向墊步推鉛球,就會起到事半功倍的成效。分解動作到整個動作再分解動作,學生對技術的掌握就更扎實,技能也在不斷地提高,形成比較穩定的動力定型。
(三)教學效果及體會
在教學實踐過程中,鉛球教學時間是比較少的,要很好地掌握推鉛球技術,僅憑課上的時間是很不夠的,教師應督促學生在課外活動時,也要進行練習,并且還可以布置徒手動作技術的回家作業,空閑時,學生可以練習,這樣既得到了積極性的休息又提高了推鉛球的技術。由于男女學生體質和身體素質的差異,在學生學習過程中男生掌握推鉛球技術明顯快于女生,所以,在教學中,女生學習推鉛球技術的時間要增加2—3學時,這樣才能與男生同步,同時又要用鼓勵幫助的態度,來克服女生畏難的情緒,激發她們的學習積極性。只有這樣,才能全面地提高學生推鉛球的技術和技能。
參考文獻
①邰崇禧等.中學體育教材教法。
關鍵詞:伺服驅動技術,直線電機,可編程計算機控制器,運動控制
一、引言
信息時代的高新技術流向傳統產業,引起后者的深刻變革。作為傳統產業之一的機械工業,在這場新技術革命沖擊下,產品結構和生產系統結構都發生了質的躍變,微電子技術、微計算機技術的高速發展使信息、智能與機械裝置和動力設備相結合,促使機械工業開始了一場大規模的機電一體化技術革命。
隨著計算機技術、電子電力技術和傳感器技術的發展,各先進國家的機電一體化產品層出不窮。機床、汽車、儀表、家用電器、輕工機械、紡織機械、包裝機械、印刷機械、冶金機械、化工機械以及工業機器人、智能機器人等許多門類產品每年都有新的進展。機電一體化技術已越來越受到各方面的關注,它在改善人民生活、提高工作效率、節約能源、降低材料消耗、增強企業競爭力等方面起著極大的作用。
在機電一體化技術迅速發展的同時,運動控制技術作為其關鍵組成部分,也得到前所未有的大發展,國內外各個廠家相繼推出運動控制的新技術、新產品。本文主要介紹了全閉環交流伺服驅動技術(FullClosedACServo)、直線電機驅動技術(LinearMotorDriving)、可編程序計算機控制器(ProgrammableComputerController,PCC)和運動控制卡(MotionControllingBoard)等幾項具有代表性的新技術。
二、全閉環交流伺服驅動技術
在一些定位精度或動態響應要求比較高的機電一體化產品中,交流伺服系統的應用越來越廣泛,其中數字式交流伺服系統更符合數字化控制模式的潮流,而且調試、使用十分簡單,因而被受青睞。這種伺服系統的驅動器采用了先進的數字信號處理器(DigitalSignalProcessor,DSP),可以對電機軸后端部的光電編碼器進行位置采樣,在驅動器和電機之間構成位置和速度的閉環控制系統,并充分發揮DSP的高速運算能力,自動完成整個伺服系統的增益調節,甚至可以跟蹤負載變化,實時調節系統增益;有的驅動器還具有快速傅立葉變換(FFT)的功能,測算出設備的機械共振點,并通過陷波濾波方式消除機械共振。
一般情況下,這種數字式交流伺服系統大多工作在半閉環的控制方式,即伺服電機上的編碼器反饋既作速度環,也作位置環。這種控制方式對于傳動鏈上的間隙及誤差不能克服或補償。為了獲得更高的控制精度,應在最終的運動部分安裝高精度的檢測元件(如:光柵尺、光電編碼器等),即實現全閉環控制。比較傳統的全閉環控制方法是:伺服系統只接受速度指令,完成速度環的控制,位置環的控制由上位控制器來完成(大多數全閉環的機床數控系統就是這樣)。這樣大大增加了上位控制器的難度,也限制了伺服系統的推廣。目前,國外已出現了一種更完善、可以實現更高精度的全閉環數字式伺服系統,使得高精度自動化設備的實現更為容易。
該系統克服了上述半閉環控制系統的缺陷,伺服驅動器可以直接采樣裝在最后一級機械運動部件上的位置反饋元件(如光柵尺、磁柵尺、旋轉編碼器等),作為位置環,而電機上的編碼器反饋此時僅作為速度環。這樣伺服系統就可以消除機械傳動上存在的間隙(如齒輪間隙、絲杠間隙等),補償機械傳動件的制造誤差(如絲杠螺距誤差等),實現真正的全閉環位置控制功能,獲得較高的定位精度。而且這種全閉環控制均由伺服驅動器來完成,無需增加上位控制器的負擔,因而越來越多的行業在其自動化設備的改造和研制中,開始采用這種伺服系統。
三、直線電機驅動技術
直線電機在機床進給伺服系統中的應用,近幾年來已在世界機床行業得到重視,并在西歐工業發達地區掀起"直線電機熱"。
在機床進給系統中,采用直線電動機直接驅動與原旋轉電機傳動的最大區別是取消了從電機到工作臺(拖板)之間的機械傳動環節,把機床進給傳動鏈的長度縮短為零,因而這種傳動方式又被稱為"零傳動"。正是由于這種"零傳動"方式,帶來了原旋轉電機驅動方式無法達到的性能指標和優點。
1.高速響應由于系統中直接取消了一些響應時間常數較大的機械傳動件(如絲杠等),使整個閉環控制系統動態響應性能大大提高,反應異常靈敏快捷。
2.精度直線驅動系統取消了由于絲杠等機械機構產生的傳動間隙和誤差,減少了插補運動時因傳動系統滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制,即可大大提高機床的定位精度。
3.動剛度高由于"直接驅動",避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環節的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現象,同時也提高了其傳動剛度。
4.速度快、加減速過程短由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車(時速可達500Km/h),所以用在機床進給驅動中,要滿足其超高速切削的最大進個速度(要求達60~100M/min或更高)當然是沒有問題的。也由于上述"零傳動"的高速響應性,使其加減速過程大大縮短。以實現起動時瞬間達到高速,高速運行時又能瞬間準停?？色@得較高的加速度,一般可達2~10g(g=9.8m/s2),而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1~0.5g。5.行程長度不受限制在導軌上通過串聯直線電機,就可以無限延長其行程長度。
6.運動動安靜、噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦,且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌(無機械接觸),其運動時噪音將大大降低。
7.效率高由于無中間傳動環節,消除了機械摩擦時的能量損耗,傳動效率大大提高。
直線傳動電機的發展也越來越快,在運動控制行業中倍受重視。在國外工業運動控制相對發達的國家已開始推廣使用相應的產品,其中美國科爾摩根公司(Kollmorgen)的PLATINNMDDL系列直線電機和SERVOSTARCD系列數字伺服放大器構成一種典型的直線永磁伺服系統,它能提供很高的動態響應速度和加速度、極高的剛度、較高的定位精度和平滑的無差運動;德國西門子公司、日本三井精機公司、臺灣上銀科技公司等也開始在其產品中應用直線電機。
四、可編程計算機控制器技術
自20世紀60年代末美國第一臺可編程序控制器(ProgrammingLogicalController,PLC)問世以來,PLC控制技術已走過了30年的發展歷程,尤其是隨著近代計算機技術和微電子技術的發展,它已在軟硬件技術方面遠遠走出了當初的"順序控制"的雛形階段?？删幊逃嬎銠C控制器(PCC)就是代表這一發展趨勢的新一代可編程控制器。
與傳統的PLC相比較,PCC最大的特點在于它類似于大型計算機的分時多任務操作系統和多樣化的應用軟件的設計。傳統的PLC大多采用單任務的時鐘掃描或監控程序來處理程序本身的邏輯運算指令和外部的I/O通道的狀態采集與刷新。這樣處理方式直接導致了PLC的"控制速度"依賴于應用程序的大小,這一結果無疑是同I/O通道中高實時性的控制要求相違背的。PCC的系統軟件完美地解決了這一問題,它采用分時多任務機制構筑其應用軟件的運行平臺,這樣應用程序的運行周期則與程序長短無關,而是由操作系統的循環周期決定。由此,它將應用程序的掃描周期同外部的控制周期區別開來,滿足了實時控制的要求。當然,這種控制周期可以在CPU運算能力允許的前提下,按照用戶的實際要求,任意修改。
基于這樣的操作系統,PCC的應用程序由多任務模塊構成,給工程項目應用軟件的開發帶來很大的便利。因為這樣可以方便地按照控制項目中各部分不同的功能要求,如運動控制、數據采集、報警、PID調節運算、通信控制等,分別編制出控制程序模塊(任務),這些模塊既獨立運行,數據間又保持一定的相互關聯,這些模塊經過分步驟的獨立編制和調試之后,可一同下載至PCC的CPU中,在多任務操作系統的調度管理下并行運行,共同實現項目的控制要求。
PCC在工業控制中強大的功能優勢,體現了可編程控制器與工業控制計算機及DCS(分布式工業控制系統)技術互相融合的發展潮流,雖然這還是一項較為年輕的技術,但在其越來越多的應用領域中,它正日益顯示出不可低估的發展潛力。
五、運動控制卡
運動控制卡是一種基于工業PC機、用于各種運動控制場合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制單元。它的出現主要是因為:(1)為了滿足新型數控系統的標準化、柔性、開放性等要求;(2)在各種工業設備(如包裝機械、印刷機械等)、國防裝備(如跟蹤定位系統等)、智能醫療裝置等設備的自動化控制系統研制和改造中,急需一個運動控制模塊的硬件平臺;(3)PC機在各種工業現場的廣泛應用,也促使配備相應的控制卡以充分發揮PC機的強大功能。超級秘書網
運動控制卡通常采用專業運動控制芯片或高速DSP作為運動控制核心,大多用于控制步進電機或伺服電機。一般地,運動控制卡與PC機構成主從式控制結構:PC機負責人機交互界面的管理和控制系統的實時監控等方面的工作(例如鍵盤和鼠標的管理、系統狀態的顯示、運動軌跡規劃、控制指令的發送、外部信號的監控等等);控制卡完成運動控制的所有細節(包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢測等等)。運動控制卡都配有開放的函數庫供用戶在DOS或Windows系統平臺下自行開發、構造所需的控制系統。因而這種結構開放的運動控制卡能夠廣泛地應用于制造業中設備自動化的各個領域。
這種運動控制模式在國外自動化設備的控制系統中比較流行,運動控制卡也形成了一個獨立的專門行業,具有代表性的產品有美國的PMAC、PARKER等運動控制卡。在國內相應的產品也已出現,如成都步進機電有限公司的DMC300系列卡已成功地應用于數控打孔機、汽車部件性能試驗臺等多種自動化設備上。
在春、秋2季均可進行。春季在4月下旬至5月底，此時氣候溫和，枝條活力強，插后1個月即可生根，成活率高。秋季扦插在8月下旬至10月底進行，此時扦插受晝夜溫差大影響，生根相對較慢，要40~50d才能生根，成活率比春插稍低。
2苗床準備
扦插育苗宜選擇土層深厚、結構疏松、通透性能佳、富含腐殖質、排水良好的地塊作插床。插床拌入腐熟的農家肥（豬糞、牛屎）3000kg/hm2、過磷酸鈣375kg/hm2作基肥，再拌入火土灰或谷糠灰300~450kg/hm2，以利透氣。為減少扦插苗發病，插前要對土壤進行消毒，用50%退菌特可濕性粉劑500~800倍液噴灑土壤，再用塑料薄膜覆蓋3~4d，揭膜后1周扦插。
3插穗的選擇與修剪
選擇當年生、沒有病蟲害的健壯枝條（以花后枝條較好），剪除枝條上部，選取枝條中、下部，每10cm左右剪截1段，作為一根插穗，其上保留3~4個腋芽。不留葉片或僅保留頂部1~2片葉片，以防插條內水分和養分流失，以利扦插生根及控制枝、葉生長。插穗上端剪成平口，下端剪成斜口，剪口距腋芽1cm。剪口要平滑，以便形成愈合組織。
4扦插前的生根處理
一是浸泡法。用2號ABT生根粉配成30~50mg/kg溶液，將插穗以50~100根捆為1捆，下端2cm浸入該溶液2~4h，取出后插入苗床，深度3~5cm。二是蘸法。用50%酒精和萘乙酸或吲哚丁酸配成500mg/kg溶液，將插穗下端2cm浸入該溶液中2~5s，待藥液稍干后，立即插入苗床。為避免插穗在生根期間因病菌侵襲而腐爛，還可在配制生根藥劑時，同時加入2.5%克菌康。把剪好的插穗按50根1捆，將其下部5cm浸入100mg/kgGGR6號溶液中1~2h，可提高扦插成活率。
5扦插
盡可能做到隨剪枝、隨處理、隨扦插。扦插時千萬不要傷及皮部，一般先用小木棒或用手指在插床上插出1個小洞，再將插穗放入洞內。扦插深度為插條長度的1/2~2/3，株行距為10cm×15cm。插后用手將土壓實，澆1次透水，使插穗與土壤緊密結合。
6插后管理
（1）架拱棚、蓋遮陽網。塑料棚可調節土壤和空氣的溫度和濕度，遮陽網可防止陽光直射，降低溫度。遮陽網的透光率以20%~30%為宜。除在苗床頂上覆蓋遮陽網外，還要在苗床的東、西側掛簾遮光，以減少早晚陽光照射。月季生根的最佳溫度為20~25℃，溫度過高，除覆蓋遮陽網外，還可澆水降溫和通風降溫。
（2）澆水。扦插前期，插穗尚未萌發葉片，供水不宜太多，一般7~10d澆1次即可。1個月后，穗條開始生根、抽梢，耗水量逐漸增大，應3~5d澆1次。澆水量應依土壤濕度和空氣濕度確定，做到土壤干濕適度。扦插后最佳的水分條件是：苗床的田間持水量保持在80%左右，空氣相對濕度80%~90%。濕度過大，可控制澆水量和加強通風；濕度過小，可增加澆水量和噴水次數。
（3）施肥。插條需肥量不大，在整地時已施了基肥，故在成苗移栽前無需再土壤施肥，但要進行葉面施肥。即在扦插1個月后，每15d輪流用0.3%尿素液肥和0.2%的磷酸二氫鉀液肥進行1次葉面施肥，以促進生根。
（4）除草。要及時拔除插床內的雜草，但不要動苗。
（5）煉苗。苗木生根半年后，要適當延長其通風和光照時間，以提高苗木適應外部環境的能力。
7病蟲害防治
月季病蟲害主要有黑斑病、白粉病、葉枯病、刺蛾、蚜蟲等。防治黑斑病可噴施多菌靈、甲基托布津、達可寧等藥物。防治白粉病于發病期噴施多菌靈、三唑酮即可，但以國光英納效果最佳。在葉枯病防治上，除加強肥水管理外，冬天應剪掉病枝病葉，清除地下落葉，減少初侵染源。發病時應采取綜合防治措施，并噴灑多菌靈、甲基托布津等殺菌藥劑。刺蛾主要為黃刺蛾、褐邊綠刺蛾、麗褐刺蛾、桑褐刺蛾、扁刺蛾的幼蟲，于高溫季節大量啃食葉片。一旦發現，應立即用90%的敵百蟲晶體800倍液噴殺，或用2.5%的殺滅菊酯乳油1500倍液噴殺。蚜蟲主要為月季管蚜、桃蚜等，及時用10%的吡蟲啉可濕性粉劑2000倍液噴殺。
關鍵詞：大果沙棘；嫩枝；硬枝；扦插育苗
大果沙棘是100多個抗寒、抗病、少刺或無刺、果大、高產、工藝品質好的優良沙棘品種的統稱。目前，大果沙棘繁育園地面積小，母樹少，遠遠滿足不了各地對大果沙棘種苗的要求。因此，只有加速大果沙棘苗木繁育，提供大量優質苗木，才能促進沙棘產業的發展。在繁育方法上，改過去以種子繁育實生苗為主的方式為扦插育苗方法，成活率高、繁殖系數大，成本相對較低，且能控制雌雄株比例。大果沙棘扦插育苗有嫩枝扦插育苗和硬枝扦插育苗2種形式，現分別介紹如下。
1嫩枝扦插育苗技術
1.1苗床建立
育苗沙床是保證插條水分、養分供應及保持溫度的基礎，沙床的基質必須具備通氣、滲水、容熱等功能，才能保證插穗生根。育苗沙床的結構一般分3層：下層（基礎層）卵石，厚度15～20cm；中層豆沙，厚度10～15cm；上層河沙（沙土），厚度15～20cm。扦插前床面沙土要進行消毒，減少病蟲害對扦插苗的危害（消毒時用稀高錳酸鉀溶液）。
1.2采穗
1.2.1采穗時間。采穗一定要選擇一年生生長旺盛期的半木質化枝條。時間一般在6月下旬至7月上旬，一天當中，早晨帶露水采穗最佳，采后蓋塑料薄膜，避光剪穗。
1.2.2插穗規格和剪切方法。插穗長度一般7～11cm，莖粗0.3～0.5cm，用嫁接刀或單面刀削出斜切口，切口要平滑，在距切口上邊緣0.3～0.5cm處留1個芽，以便早生根。剪好插條將頂部生長點及3～5個葉片留下，其余葉片剪掉，修剪好的插條應及時將切口部位浸放在盛水容器中，以免失水。
1.3扦插
扦插密度與深度是插條成活的重要因素。因此，要提高扦插成活率就必須選擇合理的扦插密度和深度。扦插密度以株行距2cm×7cm、扦插700條/m2為宜；扦插深度以3～4cm左右為佳；一般在太陽落山時扦插，邊插邊噴水，插滿苗床后，開噴霧裝置。扦插后不需遮蔭。因為扦條已經經過了1晝夜的飽水、適床過程，且大果沙棘嫩枝扦插是全日光育苗。
1.4合理使用生根劑
插穗浸泡在盛水容器中時，最好在容器中加入生根劑、吲哚乙酸或ABT生根粉1號，促進生根，浸泡時間12h。
1.5苗床管理
1.5.1水分及溫度。高溫高濕條件有利生根，保持溫度在20～25℃，扦插后前10d，要經常噴水，沙土一定要保持濕潤。
1.5.2施肥。扦插苗生根后，中期對養分需求相對較多。因此當植株葉片色變淡、生長勢弱時，要追施氮肥；磷肥在做床整地時應施足，中期不必追磷；當葉尖及葉邊緣變黃、只有葉片中部為綠色時應葉面噴施鉀肥。
1.5.3病蟲害防治。病蟲害防治應以預防為主，在扦插前對育苗床用百菌清和根必治進行消毒。苗木生育期，應針對病蟲害種類及生長密度及時噴撒相應的殺蟲、殺菌劑，保證苗木正常生長。
1.6苗木移床
插穗一般10～12d生出不定根，20d完全生根，50d左右即可移床。樂都縣因冬季氣候寒冷，翌年春季移苗最好，移后苗圃地保濕即可成活。
2硬枝扦插育苗技術
2.1苗床建立
選擇肥沃沙壤土，插前整地作床，苗床寬1.0～1.2m。
2.2采穗
2.2.1采穗時間。引進大果沙棘苗5年以后采穗，枝條要在休眠期采，即每年2、3月份進行，一般選擇二至三年生木質化、健壯枝條。
2.2.2插穗規格。插穗長度20～22cm，采后的成捆插條基部置于粗沙中貯存，插條上不覆蓋任何物，沙子溫度保持1～3℃。
2.3扦插
扦插前苗床灌足底水，覆好地膜。扦插深度3.0～3.5cm，株行距5cm×10cm，扦插200條/m2。插穗用引哚乙酸或ABT生機粉1號溶液100mg/kg浸泡2h。
2.4苗木移床
當插穗上部葉芽開始生長，則說明插穗開始生根；當插條生長量達5～8cm時，即可拆除地膜，并且注意施肥、灌溉和防治病蟲害，春季進行苗木移床。
硬枝扦插育苗與嫩枝扦插育苗比較，具有繁育方法簡單、費用消耗少、繁殖系數大、露地扦插等優點；但硬枝扦插育苗必須在擁有相當數量二年生枝條情況下進行，而嫩枝扦插可采穗一年生枝條。因樂都縣大果沙棘引進的數量有限，為縮短育苗周期，加速大果沙棘新品種栽培，采用嫩枝扦插效果較佳。
日前，世界范圍內對經濟學的數理分析之風漸盛。對于經濟學研究及教學呈現的數理化趨勢，國內外都展開了爭辯。下面是編輯老師為大家準備的淺談數理經濟學教學的研究。
贊同者甚至是身體力行的實踐者們認為，數學已成為現代經濟學研究中最重要的工具。在分析經濟問題時采用數理方法可以得到在純語言的定性分析中難以直觀得出的結果，它使得分析的邏輯更加嚴謹，表述更加準確精煉，且能將已有的經典經濟理論拓展延伸。而批評者們則認為，經濟學最重要的是注重理論思想的研究和傳播。數理模型過度建設和使用無益于理論的創新，也無法準確反映現實復雜且不穩定的經濟活動。數理經濟學的本質是探討如何用數學語言準確、精練描述經濟學問題，并推敲通過數理分析而導出的數學關系式所表達的經濟學含義及揭示的經濟規律。在不脫離經濟思想本質的情形下，科學地應用數理工具，進行經濟理論的理解、應用和延伸，將有助于經濟學科的長足發展。
數理經濟學是一門方法論，它不是經濟學的一個分支學科。就分析對象而言，它可以是微觀或宏觀經濟理論，也可以是勞動經濟、產業經濟、公共財政等經濟學分支學科。因此，數理經濟學囊括了經濟學各個方面內容，也涉及到了非常多的相關數學理論和模型，內容極其龐雜。這給教學工作帶來了難度。國內關于數理經濟學這門課程也一直沒有形成統一的通用教材，除了國內學者們編寫的少數教材之外，比較有影響力的是華裔經濟學者蔣中一編寫的《數理經濟學的基本方法》《動態最優化基礎》。有些高校直接采用了北美經濟學研究生的相關通用教材進行授課。教學內容上以學習和參照國外的教學內容為主。
針對數理經濟學覆蓋內容眾多、理論過于抽象、模型研究方法復雜等特點，筆者認為在進行數理經濟學教學時，首先讓學生了解相關經濟學理論的精髓和核心思想，秉承從基本分析框架出發的思路，使學生掌握解決經濟學優化問題的基本方法和原理，培養學生利用基本方法分析具體實際經濟問題的能力，從而更好地把握數理經濟學的學習，達到事半功倍的效果。
