時間：2022-09-12 15:55:02
序論：在您撰寫電機控制論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
“機電理實一體化”教學模式中，根據教學內容和電工考核知識點將項目劃分為三大模塊的內容：模塊一為常用低壓電器的識別和檢修。要求學生能正確識別常用的幾種低壓電器：熔斷器、開關、交流接觸器、熱繼電器，熟知分類、功能、基本結構、工作原理，熟記圖形符號和文字符號。模塊二為電動機典型控制線路的安裝，此模塊是整個教學過程的重點，具體教學內容和課時安排如表1所示。模塊三為常用機床電氣控制電路的分析。主要內容包括CA6140型車床電氣控制電路的分析及檢修；M7120磨床電氣控制電路的分析及檢修；Z3040搖臂鉆床的分析與檢修；X62W型臥式銑床電氣控制電路的分析及檢修；T68臥式鏜床電氣控制電路的分析及檢修。
2.分組實施
任務布置下去之后，下面就是組織學生分小組，每個小組分3~4人。分小組的時候，考慮到學生的層次不同，要求按照動手能力的強弱合理分配?？紤]到原來的實驗環節中，學生依賴心理比較強，等老師示范之后再動手，主動性不高，效果也不好。這次在《電機與電氣控制技術》實踐教學過程中采用了一些新辦法，事實證明學生的積極主動性得到了很大的提高，整個教學環節中洋溢著求知好學的氣氛。師生共同發現問題、解決問題，收獲頗豐。具體的實施過程就是首先打破過去的“組長化”，不再固定哪個學生講解、匯報，人人都有可能是組長。這樣的話，學生就不會再抱著等靠的心理，因為每個人都可能被抽到，所以每個人都會認真地對待理論課和實踐課，學習的積極性顯著提高。在給學生布置任務的時候，要培養他們獨立思考問題，用實踐去驗證理論的好習慣。通過實踐，學生會發現每次項目在實施過程中都會出現一些問題，在不斷的發現問題過程中，學生積累了很多解決問題的經驗，將理論知識點也掌握得更加牢固。由于每次都能將所學知識實用化，學生的積極性也得到了提高。
3.教師隊伍一體化
“理實一體化”教學模式對教師隊伍的建設提出了更高的要求。要實施一體化教學，要求教師不但具有扎實的理論基礎，更要有嫻熟的實踐技能，豐富的現場解決問題的能力。我系的專業教師95%以上都取得了雙師證，50%以上的教師有過企業頂崗鍛煉的經歷。同時為了加強教師素質，系里積極與企業建立聯系，聘請專業技術人員來學校實訓中心輔導，將積累的大量實踐經驗傳授給教師，真正做到教師隊伍的理實一體化。
4.項目考核
[關鍵詞]數控系統伺服電機直接驅動
近年來，伺服電機控制技術正朝著交流化、數字化、智能化三個方向發展。作為數控機床的執行機構，伺服系統將電力電子器件、控制、驅動及保護等集為一體，并隨著數字脈寬調制技術、特種電機材料技術、微電子技術及現代控制技術的進步，經歷了從步進到直流，進而到交流的發展歷程。本文對其技術現狀及發展趨勢作簡要探討。
一、數控機床伺服系統
（一）開環伺服系統。開環伺服系統不設檢測反饋裝置，不構成運動反饋控制回路，電動機按數控裝置發出的指令脈沖工作，對運動誤差沒有檢測反饋和處理修正過程，采用步進電機作為驅動器件，機床的位置精度完全取決于步進電動機的步距角精度和機械部分的傳動精度，難以達到比較高精度要求。步進電動機的轉速不可能很高，運動部件的速度受到限制。但步進電機結構簡單、可靠性高、成本低，且其控制電路也簡單。所以開環控制系統多用于精度和速度要求不高的經濟型數控機床。
（二）全閉環伺服系統。閉環伺服系統主要由比較環節、伺服驅動放大器，進給伺服電動機、機械傳動裝置和直線位移測量裝置組成。對機床運動部件的移動量具有檢測與反饋修正功能，采用直流伺服電動機或交流伺服電動機作為驅動部件。可以采用直接安裝在工作臺的光柵或感應同步器作為位置檢測器件，來構成高精度的全閉環位置控制系統。系統的直線位移檢測器安裝在移動部件上，其精度主要取決于位移檢測裝置的精度和靈敏度，其產生的加工精度比較高。但機械傳動裝置的剛度、摩擦阻尼特性、反向間隙等各種非線性因素，對系統穩定性有很大影響，使閉環進給伺服系統安裝調試比較復雜。因此只是用在高精度和大型數控機床上。
（三）半閉環伺服系統。半閉環伺服系統的工作原理與全閉環伺服系統相同，同樣采用伺服電動機作為驅動部件，可以采用內裝于電機內的脈沖編碼器，無刷旋轉變壓器或測速發電機作為位置/速度檢測器件來構成半閉環位置控制系統，其系統的反饋信號取自電機軸或絲桿上，進給系統中的機械傳動裝置處于反饋回路之外，其剛度等非線性因素對系統穩定性沒有影響，安裝調試比較方便。機床的定位精度與機械傳動裝置的精度有關，而數控裝置都有螺距誤差補償和間隙補償等項功能，在傳動裝置精度不太高的情況下，可以利用補償功能將加工精度提高到滿意的程度。故半閉環伺服系統在數控機床中應用很廣。
二、伺服電機控制性能優越
（一）低頻特性好。步進電機易出現低速時低頻振動現象。交流伺服電機不會出現此現象，運轉非常平穩，交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能，可檢測出機械的共振點，便于系統調整。
（二）控制精度高。交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。例如松下全數字式交流伺服電機，對于帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈，即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。
（三）過載能力強。步進電機不具有過載能力，為了克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩，選型時需要選取額定轉矩比負載轉矩大很多的電機，造成了力矩浪費的現象。而交流伺服電機具有較強的過載能力，例如松下交流伺服系統中的伺服電機的最大轉矩達到額定轉矩的三倍，可用于克服啟動瞬間的慣性力矩。
（四）速度響應快。步進電機從靜止加速到額定轉速需要200～400毫秒。交流伺服系統的速度響應較快，例如松下MSMA400W交流伺服電機，從靜止加速到其額定轉速僅需幾毫秒。
（五）矩頻特性佳。步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時轉矩會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為2000RPM或3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩。三、伺服電機控制展望
（一）伺服電機控制技術的發展推動加工技術的高速高精化。80年代以來，數控系統逐漸應用伺服電機作為驅動器件。交流伺服電機內是無刷結構，幾乎不需維修，體積相對較小，有利于轉速和功率的提高。目前交流伺服系統已在很大范圍內取代了直流伺服系統。在當代數控系統中，交流伺服取代直流伺服、軟件控制取代硬件控制成為了伺服技術的發展趨勢。由此產生了應用在數控機床的伺服進給和主軸裝置上的交流數字驅動系統。隨著微處理器和全數字化交流伺服系統的發展，數控系統的計算速度大大提高，采樣時間大大減少。硬件伺服控制變為軟件伺服控制后，大大地提高了伺服系統的性能。例如OSP-U10/U100網絡式數控系統的伺服控制環就是一種高性能的伺服控制網，它對進行自律控制的各個伺服裝置和部件實現了分散配置，網絡連接，進一步發揮了它對機床的控制能力和通信速度。這些技術的發展，使伺服系統性能改善、可靠性提高、調試方便、柔性增強，大大推動了高精高速加工技術的發展。
另外，先進傳感器檢測技術的發展也極大地提高了交流電動機調速系統的動態響應性能和定位精度。交流伺服電機調速系統一般選用無刷旋轉變壓器、混合型的光電編碼器和絕對值編碼器作為位置、速度傳感器，其傳感器具有小于1μs的響應時間。伺服電動機本身也在向高速方向發展，與上述高速編碼器配合實現了60m/min甚至100m/min的快速進給和1g的加速度。為保證高速時電動機旋轉更加平滑，改進了電動機的磁路設計，并配合高速數字伺服軟件，可保證電動機即使在小于1μm轉動時也顯得平滑而無爬行。
（二）交流直線伺服電機直接驅動進給技術已趨成熟。數控機床的進給驅動有“旋轉伺服電機＋精密高速滾珠絲杠”和“直線電機直接驅動”兩種類型。傳統的滾珠絲杠工藝成熟加工精度較高，實現高速化的成本相對較低，所以目前應用廣泛。使用滾，珠絲杠驅動的高速加工機床最大移動速度90m/min，加速度1.5g。但滾珠絲杠是機械傳動，機械元件間存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應會造成運動滯后和非線性誤差，所以再進一步提高滾珠絲杠副移動速度和加速度比較難了。90年代以來，高速高精的大型加工機床中，應用直線電機直接驅動進給驅動方式。它比滾珠絲杠驅動具有剛度更高、速度范圍更寬、加速特性更好、運動慣量更小、動態響應性能更佳，運行更平穩、位置精度更高等優點。且直線電機直接驅動，不需中間機械傳動，減小了機械磨損與傳動誤差，減少了維護工作。直線電機直接驅動與滾珠絲杠傳動相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大達10g，剛度提高7倍，最高響應頻率達100Hz，還有較大的發展余地。當前，在高速高精加工機床領域中，兩種驅動方式還會并存相當長一段時間，但從發展趨勢來看，直線電機驅動所占的比重會愈來愈大。種種跡象表明，直線電機驅動在高速高精加工機床上的應用已進入加速增長期。
參考文獻：
[1]《交流伺服電機控制技術的研究》，中國測試技術，鄭列勤，2006.5.
關鍵詞：小水電控制電路二次設計
1變電站聯絡線路的油斷路器控制回路改進
1.1典型合閘回路及缺陷
中小型變電站的聯絡線路兩側都裝設油斷路器。對于35KV、10KV油斷路器的控制，典型設計是在電站側裝設同期裝置，在變電站側只設普通合閘回路，普通合閘回路的原理如圖1所示：操作控制開
關SA，其②-④觸點接通，經過防跳繼電器的常閉觸點KM2和斷路器的常閉觸點DL，接通合閘接觸器線圈HO，使斷路器合閘。這種設計簡潔，常為工程設計人員所采用。在具體操作中，按先合變電站側斷路器、再合對側斷路器的操作順序進行。但在小水電系統網絡中，因受地形、容量等技術條件的限制，建設不甚規范，特別是有些聯絡線路上還接有負載，當出現某種故障造成變電站側油斷路器跳閘，此時的對側斷路器可能還在合閘位置，如要對聯絡線路進行合閘，因不知對側是否有電，必須等到調度命令或接到匯報后才能進行操作，加至有些地段通訊不暢，經常耽誤時間，影響工農業生產用電；由于典型回路本身不能檢測線路是否有電壓，又無防范不規范操作的技術措施，如果誤操作SA發出合閘命令，就會造成非同期合閘事故，給人們生命財產帶來重大損失。
1.2改正后的合閘回路
為了防止事故的發生，對原典型合閘回路進行了如下改進（見圖1中虛線所示）：即在線路電壓互感器二次側增設一只電壓繼電器KV，用以檢測線路電壓，并將其常閉觸點KV1串入本站油開關合閘回路中。當線路有電壓時，就是誤操作SA發出了合閘命令，因KV1觸點斷開了合閘操作回路，無法啟動合閘接觸器，達到了防止非同期合閘的目的。同時，考慮到聯絡線路的可靠性，在KV1觸點兩端設計并聯一連接片LP，以便該電壓繼電器檢修或需該線路供給變電站負荷時好操作。正常情況下，連接片LP處在斷開位置。
還將電壓繼電器的常開觸點KV2與合閘位置繼電器HWJ的常閉觸點（或跳閘位置繼電器TWJ的常開觸點）串聯，以接通“線路有電壓”光字牌的信號回路，當斷路器在斷開位置，線路有電壓，該光字牌亮，提醒運行人員不得進行合閘操作。在信號回路中，串聯跳（合）閘位置繼電器觸點的作用是為了在該線路運行時斷開光字牌，以免光字牌長期帶電。電壓繼電器KV可選DJ—121型，繼電器校驗方法與其他電壓繼電器相同。
2水電站壓力裝置的控制回路改進
2.1典型油壓裝置自動回路及缺陷
調速器、高低壓氣機等是水電站中常見的壓力設備，在油（氣）裝置的自動回路中，一般采用電接點壓力表(如YX—150型)來反映油（氣）罐中壓力的變化，進而控制油（氣）泵電機。壓力表上可設置上、下兩個值限，上限用紅針指示，下限用黃針指示，實際壓力值用黑針指示。油壓裝置自動投入的動作過程如圖2所示：
當壓力罐油壓降到壓力下限時，壓力表黑針與黃針接觸，即觸點YLJ1
閉合，使中間繼電器1KA動作并自保持，因轉換開關SA在自動位置，其②-④觸點接通，啟動接觸器KM，使電機接通電源，帶動油泵向壓力罐打油，壓力逐漸上升，當到工作壓力值上限時，壓力表黑針與紅針接觸，即上限觸點YLJ2接通，使中間繼電器2KA動作，斷開1KA的自保持回路，油泵電機自動停止工作。對于這種典型設計，壓力表的上、下限觸點一直串在控制回路中，并帶有相應負載，特別是在啟動和停止過程中，壓力變化呈波動狀態，使觸頭抖動不已，無法可靠接觸，常常生火花，由于壓力罐補壓（氣）是通過自動回路完成的經常性的工作，壓力變化頻繁，使壓力表的觸頭接觸也相應頻繁，從開始的產生火花，到逐漸燒壞觸頭（或觸頭粘連），繼而造成壓力罐壓力消失，嚴重影響了機組的安全運行。
2.2改進后的控制回路
為了克服上述設計中存在的問題,對典型電路進行了如下改動(見圖2中虛線所示):即在壓力下限回路中串聯一個接觸器KM的常閉輔助觸點KM1,當壓力罐壓力下降到壓力下限時,壓力表下限觸頭YLJ1閉合,通過常閉輔助觸頭KM1起動1KA并自保持,使接觸器動作,啟動油泵打油;盡管在油泵電機啟動之初,壓力出現波動,YLJ1觸頭發生抖動,但由于在此回路中已串入了接觸器常閉觸頭KM1,接觸器動作后立即斷開了此回路,此時的下限觸頭無需承擔任何負載,避免了觸頭的燒壞;又在壓力上限回路中串聯了接觸器的常開輔助觸頭KM2,當油壓力達到上限值時,隨著2KA的啟動,使接觸器失電返回,其常開輔助觸點KM2立即斷開壓力上限回路。不管在這個過程中壓力如何變化，壓力表的上、下限觸點YLJ1、YLJ2總在回路不帶負載的情況下抖動，避免了負載過程中電火花對觸頭的損壞，提高了安全運行的可靠性，同時也減少了因油壓裝置失壓而造成的運行成本。
課程建設是專業建設的核心，課程標準是課程的靈魂［2］，是編選教材、組織教學、評價課程教學質量和進行教學管理的主要依據，是加強課程建設，實現專業人才培養目標的重要保障。課程標準是教學大綱的繼承和發展，二者都是規范教學的綱領性文件，是根據人才培養方案制訂的，是人才培養實施過程的體現?！皺C電產品電氣控制”課程標準以學生職業能力和職業技能形成為重點來確定課程的教學內容標準，一是體現職業性原則，參照職業資格標準編寫，充分體現職業性和崗位性要求；二是突出能力原則，以能力分析為基礎設計課程，以能力培養為中心組織教學、以能力形成為目標引導學生學習，建立工學結合、任務驅動、項目導向的有效教學模式，以企業認可的能力指標體系評價學習成果；三是可學習性原則，“以學生為本”，突出學生的主體地位，以學生已有的知識和能力為依據，以學生的現有經驗為起點，以學生的生活經驗為基礎，滿足學生的興趣與需求。“機電產品電氣控制”課程標準涵蓋電氣控制和PLC兩大類共八個項目。電氣控制包括送料小車電氣控制線路運行維護、C650－2車床電氣控制線路運行維護、Z3040B鉆床電氣控制線路運行維護、X62W銑床電氣控制線路運行維護等四個項目；PLC包括多種液體自動混合裝置的PLC控制設計、十字路通燈控制、呼叫送料小車控制、PLC在C650－2車床電氣控制系統改造中的應用等四個項目，每個項目由若干個人任務組成。
二、與實訓設備相一致的教材建設
“機電產品電氣控制”課程采用自編教材。教材的編寫緊密結合實現技能型人才培養目標，從內容選材、教學方法、學習方法、實訓配套等方面突出高職教育的特點，突出應用能力培養的特點，擺脫理論分析長而深的模式，增加并充實應用實例的內容，對職業崗位所需知識和能力結構進行恰當的設計安排。在知識的實用性、綜合性上多下功夫，理論聯系實際，加強操作與實訓，把學生應用能力培養融匯于教材之中，并貫穿始終［3］。在內容組織上，以符合教學要求的工作過程為基礎，由簡單到復雜，由單一到綜合，層層遞進，將職業崗位所需的理論知識系統的串在一起，教材內容基本涵蓋了基本電氣控制規律、機床電氣控制系統，PLC控制系統的組成。由淺入深，由易到難，每個部分都有實踐訓練，指導學生能夠主動學習、提高效率，動手能力能夠得到逐步提高。在教材編排上，打破以往教材先理論后實踐的編寫模式，以典型工作任務和任務的完整性及為主線，以提高職業能力為線索，理論知識夠用為度編排教材內容。教材共有與《課程標準》內容相一致的八個學習項目，根據項目理論知識要求，將項目分解成各個子任務，每個子任務都有自己獨立的知識點和訓練內容，完成了子任務的學習，也就完成了整個項目的學習，并能使知識融會貫通。編寫教材時充分體現“以學生為中心”“教中學，學中做”的職業教育理念，強調以學生直接經驗形式掌握融于各項實踐行動中的知識和技能，以學生能力培養為本位。
三、教學方法的改革
樹立以學生為主體，教師為主導的教學理念。學習不僅是為了獲取技術，還需要在獲取技術的活動中，培養學生的方法能力、社會能力，使學生不僅要有技術適應能力，更重要的是有能力對社會、經濟負責的態度，參與設計和創造未來的技術和勞動世界，因此在教學過程中注重強調教師對學生引導的行為。針對不同的教學實施環節，我們選用了不同的教學模式。1．教、學、做一體化教學模式教、學、做一體化教學模式是一邊進行知識講解和操作示范，一邊讓學生進行課程同步訓練，符合學生認知規律。將知識點溶解到任務的實現中，完成學生對知識的理解和應用，能循序漸進地使學生最大限度地掌握知識。教、學、做三者融合，“教”為指導，“學”為過程，“做”為中心。學生在學了以后立即實施，實施完畢再進行總結，加強了對理論知識的掌握程度，鞏固了知識在腦海中的印象。教、學、做一體化教學模式有利于學生利用教學軟件、仿真軟件等課程資源解決課程疑問，提高學習主動性。2．項目引導，任務驅動化教學模式項目引導，任務驅動化教學模式是在校內維修電工實訓室、機床電氣實訓室及PLC實訓室完成。圍繞“控制線路的設計、安裝、調試和運行維護”這一學習情境，把工作過程分成了8個項目，采取項目引導任務驅動，一步一臺階引導學生自主完成基本電氣控制線路、機床電氣、PLC綜合技能實訓領域的學習過程。在完成職業活動的學習過程中，也逐步訓練和培養了學生系統的工作方法和嚴謹的工作作風，培養了學生具有良好的職業道德、團隊協作能力與溝通能力和較強的工作責任心。教學過程貫徹“學生主體，教師主導”的原則，從教師指導學習教師引導學習學生自主學習。教師的指導作用逐步減弱，學生的主體作用逐步加強［4］。3．基于網絡資源的自主學習這種方法突破了時空的限制，通過網絡教學將學習延伸到課堂之外。我們將課程教學課件、實訓課件和PLC編程軟件與仿真軟件掛接到課程網站。很多時候，學生在課堂實踐中并不能通過一兩次的模仿操作就可以理解操作要領和知識點的，少數學生不能獨立及時完成一次完整的操作任務。因此，反復練習是提高理解和掌握技能的重要手段。
四、評價體系的改革
實踐考核更注重學生的工作過程、職業素養，而非結果。同時，把學生的平時操行納入考核的范圍，對平時表現突出的優秀學生，給予加分；紀律及學習態度不好的，酌情減分。采取以過程考核為主的多元化考核方式的各部分考核所占的比例如下：職業素質考核方法：沿縱向以項目為單元，逐項考核。即在學生完成每個項目的工作任務和實操訓練之后，對學生完成該項目的工作任務過程中的能力給予評價和認定。當本課程全部項目的工作任務和實操訓練完成后，將各項目考核成績累加。橫向重點考核學生能力發展的漸進過程，即隨著學習內容的擴展，評價學生完成工作任務的質量、合作能力及個人素質等，將縱向和橫向的考核成績按比例綜合，即為學生學習本課程的最終成績。
五、結束語
3D智能家庭控制系統實現
1系統設計目標
該系統以實際別墅為載體，并且別墅內部安裝定制的智能控制家電，如電冰箱，空調，電視和燈具等。因此實現過程中筆者使用3Dmax對實際別墅及內部裝修物品進行建模，使用戶可以在構建的虛擬場景中自由漫游，并且在漫游過程中，用戶可以對看到的智能家電實施控制，如控制電器的開關，空調溫度的調整，電視的選臺等功能。使用戶通過此系統就能在一個位置控制整個別墅家電的狀態，方便用戶的生活。另外為使用戶能更直觀地了解整個別墅的布局情況，用戶可從別墅外面觀看別墅的剖面圖，達到用戶不走進別墅內部，從外邊就可以看到別墅各個房間的裝飾風格以及家電的位置。
2系統設計流程
系統采用3Dmax建模軟件構建別墅模型，利用VS2010作為開發環境，基于DXUT框架完成了以上的系統目標，用戶可以通過鼠標、鍵盤或觸摸屏與系統進行交互［3］。系統的開發步驟如圖1所示。
漫游實現
1自由漫游
三維場景中的自由漫游，用戶通過鼠標，鍵盤，觸摸屏或其他的外接設備，可隨心所欲地在虛擬場景中查看各個角落的畫面?；驹?攝像機是漫游中一個重要概念，它像是人的眼睛，攝像機照到的地方就是用戶可以看到的地方。因此，在實現過程中將一些按鍵與功能相對應，當用戶按到相應的鍵時，渲染模塊根據按鍵信息，調用相應的功能函數，功能函數完成相應的攝像機參數和其他位置信息的設置，調用一些幾何變化，渲染模塊根據新的參數信息，重新渲染視角內的模型，完成功能操作［4］。漫游的基本功能有:前后、左右移動以及左右視角的旋轉。
2碰撞檢測
用戶在漫游過程中不能出現穿越墻壁的情況，為達到這種真實性，需要時刻對場景中的對象進行碰撞檢測。而碰撞檢測就是檢測場景中不同對象是否發生了碰撞。從幾何上講，碰撞檢測表現為兩個多面體的求交測試問題。常用的碰撞檢測算法有軸向包圍盒檢測算法，方向包圍和檢測算法，離散方向多面體檢測算法，時空包圍盒檢測算法等［5］。各算法有其自己的特點，根據人們的實際應用，由于家電都是形狀比較規則的模型，基于包圍盒的檢測算法能快速準確地計算出攝像機與其附近的模型的相交性。因此，筆者采用軸向包圍盒檢測算法，通過設置一個軸向長方體將攝像機包裹起來，檢測此長方體與模型是否相交［6］。項目中使用的碰撞檢測算法如圖2所示。
我國對先進工業技術的開發有法律保障，在《中華人民共和國節約能源法》、《高耗能特種設備節能監督管理辦法》中明確規定：在工業生產應用中，大力支持節能減排技術的研發、創造、展示以及推廣，為了降低能源的耗損比率；大力推廣企業用高效率、高能源利用率的、鍋爐、電動機、窯爐、泵類等工業設備，爭取開創更加先進的工業檢測和工業控制技術。然而，在具體實施過程中我們需要了解面臨的挑戰：
1.1對機械設備的危害與干擾
從機器自身結構來看，大部分空壓機生產簡單有明顯的技術缺陷：輸入的壓力數大于一定值時，變頻空壓機會自動打開導致電動機空轉，嚴重浪費電力資源并且損害機器本身，繼而導致異步電動機的頻繁啟動和頻繁暫停，降低電動機的使用壽命。變頻空壓機啟動時需要很大的電流，對電網沖擊較大，而且嚴重磨損了電器本身的轉動軸承設備。電動機在運作的時候會產生很嚴重的噪音污染，電動機周圍的工作環境比較惡劣，也對工作人員的健康產生不利影響，且以人為調節法來調節電動機的輸出壓力，運轉效率低，嚴重浪費人力資源。
1.2對機械設備相關電器的危害
對變壓器的危害表現在：加大銅損和鐵損，使得變壓器的溫度升高，影響絕緣；引起電動機附加零件的發熱，引發機器本身溫度的額外升高；導致電容器組溫度過熱，增加中介電質的感應能力，嚴重的情況下可以損壞電力電容器組；對開關設備的危害，啟動瞬間開關將會產生較大的電流變化，達到電壓保險值直至絕緣體的破壞；在保護電氣的時候，改變電器固有屬性，引發電器動作紊亂；引發測量儀表的數據顯示誤差，降低數據精確度。
2變頻技術在機電控制方面的策略
2.1基本思路
在世紀工業過程中對變頻技術進行較為尖端的的軟件和硬件設計，先根據傳統空壓機電動機的特點，全方位分析其耗能原因和工作特性，從而設計出變頻技術調速、空氣技術壓縮、壓力傳感技術提升等控制方式，根據控制電路進行變頻器的確定以及電器初始化的設計，控制方式要用矢量控制，詳細分析矢量控制原理，對變頻矢量進行仿真檢查，科學地改變變頻器的運行參數。另一方面，變換變頻器的控斜參數。通過復合信號控制變頻器的輸入與輸出，可以在容器的進口處增加電器使用流量信號記錄，容器上增加電器壓力信號，這樣可以減少對機械設備的危害。
2.2具體策略
首先在系統線路中建立安裝濾波器，過濾掉高次諧波的干擾信號。其次是屏蔽干擾源，這是抵御干擾行之有效的方法之一，具體做法是用鋼管來屏蔽輸出線路。再次是將電機正確接地，接地時要與其他的動力電器設備接地點分開。然后是對線路進行合理布局，電動機設備的信號線和電源線應該盡量避開變頻器的輸入和輸出線，而其他設備的電源線和信號線也同樣要避開變頻器的輸入和輸出線，進行平行鋪設。最后是合理使用電抗器，交流電抗器中的串聯電路減弱了輸入電路中電流對變頻器的打擊，而直流電抗器減弱了輸入電流中的高次諧波。在設置之前，電動機電網中的高次諧波含量已達到40％，而安裝了濾波器之后，高次諧波的含量降到了20.6％，特別是三到八次過后，已經低于標準含量值了。在變頻器選擇方面，需要學會優先考慮諧波含量低且攜帶濾波器和電抗器的變頻工具。變壓機電動機安裝時，控制信號電纜和本身的動力電纜要有屬于各自的架構線路的電纜結構，做好及屏蔽措施，禁止線路交叉或者架構紊亂，安裝時兩者要保持距離以及設立必要的防護措施，綜合達到既發展工業經濟又節能減耗的“雙贏”效果。值得我們借鑒的是，國際上針對變頻空壓機電動機重新設計了空壓機，將電機由傳統意義上的單相電改為三相交流電，并且具有良好的調速性能。我國目前大量生產和應用的空壓機電動機，如果要持續發展就必須要開發出單相電機的變頻器。最后對改造之后的空壓機電動機進行相關的數據計算，并進行成本分析，驗證是否能夠讓改造后的空壓機更加有效地節省能源。
3結束語
裝置總體設計
鑒于目前所實施的階梯峰谷電價和將來的實時電價政策，文中設計的家電控制裝置包括智能插座和家庭互動終端，兩個裝置通過無線通信構成一套家庭用電系統網絡，如圖1所示。智能插座將采集用電數據發送給家庭互動終端，互動終端實時顯示家庭用電和電價情況，互動終端根據電價情況為用戶提供不同的智能節電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，智能控制室內各電器工作屬性，用戶根據實際情況可以對節電方案進行調整，最大程度上降低用電量和用電費的支出，實現能源優化配置。
智能插座
智能插座是基于光纖復合電纜或無線雙通道連接家電和電源的中間設備，實現家庭內部異構傳感網絡，對家庭用電設備進行統一監控與管理，在執行通斷電操作、獲得家電狀態信息的同時兼插座使用。
1智能插座主要功能
1）對家用電器的用電量進行計量，并采集家電的電壓、電流、功率、功率因數，將所需數據上傳至家庭互動終端；2）利用無線等通信方式，接收互動終端下發的控制指令，對家用電器執行通斷電操作，在家電進入待機狀態時切斷電源，達到消除待機能耗、節能省電的目的。
2智能插座硬件設計
根據智能插座的功能，硬件結構框圖如圖2所示，智能插座主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計量模塊、通信模塊、時鐘和存儲模塊等。
1）控制管理模塊
智能插座在功能上要求較低，但安裝數量較多，因此在設計時經濟實用性著重考慮，可選用ATMEL公司的AT89S52。
2）電能計量模塊
用于監測電器當前的工作狀態，如實際功率、電壓、電流等，可采用計量芯片ATT7022B。
3）開關模塊
智能插座內部的繼電器來控制家用電器電源的通斷，微處理器接收到通斷電指令后，令繼電器吸合或斷開。
4）通信模塊
選擇ZigBee微功率無線技術，通信的可靠性和通信速率高。通信模塊采用CC2530芯片，CC2530能以非常低的成本建立強大的網絡節點，負責向控制器發送數據和接收控制器的指令。
家庭互動終端
用戶通過家庭互動終端了解室內用電信息，互動終端根據電價情況為用戶提供不同的智能節電方案，在滿足用戶用電需求的前提下，用戶根據實際情況可以對節電方案進行調整?；咏K端根據用電方案對各用電器進行控制，最大程度上降低用電量和用電費的支出，實現能源優化配置。
1家庭互動終端主要功能
1）接收智能插座發送的電器用電數據、實時電價數據，以及上述數據的存儲。2）為用戶提供平臺，用戶通過互動終端查詢家庭用電信息及其它相關信息。3）用戶設定電器控制指令，互動終端讀取用戶下達的條件并處理后將控制指令發送給各與家用電器連接的智能插座，從而控制家用電器的開關狀態。對信息家電的調控可以不只是簡單地開、關控制，設定的調控選項包括開關的控制、溫度的設置、風速和模式的設置等，能夠達到取代家電遙控器的作用。
2家庭互動終端硬件設計
根據家庭互動終端的功能，硬件結構框圖如圖3所示，互動終端主要包含控制管理模塊、開斷模塊、計量模塊、通信模塊、時鐘和存儲模塊等。
1）控制管理模塊
家庭互動終端需要處理大量信息，因此需要一個性能優異的芯片才能保證其高效穩定工作，選用TI公司基于ARM核心的LM3S9000系列。
2）LCD與按鍵模塊
該模塊包括按鍵、LCD及其驅動3個部分，互動終端將接收到的家電用電信息、每天的實時電價經過處理以圖表的形式展現給用戶。
3）通信模塊
互動終端的通信模塊與智能插座類似，負責向智能插座發送控制指令和接收智能插座采集的數據。
4）數據存儲模塊
互動終端的數據存儲模塊包含微處理器的鐵電存儲器和LCD液晶屏的顯存。
軟件設計
1初始化設置
目前的居民電價政策主要是階梯峰谷電價，隨著智能電網的發展，還會采用實時電價政策。根據不同的電價政策，設計的裝置為用戶提供不同的能效服務，用戶在使用裝置時可以根據具體的電價政策選擇裝置的工作模式。對于階梯峰谷電價參數的初始化輸入，用戶能將各階梯電量、各階梯的調價電費、峰谷時段輸入到互動終端。互動終端LCD提供界面，用戶根據界面提示通過按鍵依次輸入各參數值；對于實時電價，用戶只需選定后互動終端便進入工作狀態并進行實時電價的采集。實現流程圖如圖4所示。
2信息獲取及存儲
在家庭正常用電時互動終端根據用戶的初始化輸入統計每天在峰電價時段工作的電器及其用電量，用戶可以通過LCD查詢統計的信息。家庭互動終端采集每天的實時電價并進行存儲，以時段及相應電價的形式存儲；互動終端LCD提供實時電價查詢界面，以曲線圖的形式展示，用戶通過按鍵瀏覽過去一（兩）天的實時電價，實現流程如圖5所示。
