控制设计论文范文第1篇

装置总体设计

鉴于目前所实施的阶梯峰谷电价和将来的实时电价政策，文中设计的家电控制装置包括智能插座和家庭互动终端，两个装置通过无线通信构成一套家庭用电系统网络，如图1所示。智能插座将采集用电数据发送给家庭互动终端，互动终端实时显示家庭用电和电价情况，互动终端根据电价情况为用户提供不同的智能节电方案，在满足用户用电需求的前提下，智能控制室内各电器工作属性，用户根据实际情况可以对节电方案进行调整，最大程度上降低用电量和用电费的支出，实现能源优化配置。

智能插座

智能插座是基于光纤复合电缆或无线双通道连接家电和电源的中间设备，实现家庭内部异构传感网络，对家庭用电设备进行统一监控与管理，在执行通断电操作、获得家电状态信息的同时兼插座使用。

1智能插座主要功能

1）对家用电器的用电量进行计量，并采集家电的电压、电流、功率、功率因数，将所需数据上传至家庭互动终端；2）利用无线等通信方式，接收互动终端下发的控制指令，对家用电器执行通断电操作，在家电进入待机状态时切断电源，达到消除待机能耗、节能省电的目的。

2智能插座硬件设计

根据智能插座的功能，硬件结构框图如图2所示，智能插座主要包含控制管理模块、开断模块、计量模块、通信模块、时钟和存储模块等。

1）控制管理模块

智能插座在功能上要求较低，但安装数量较多，因此在设计时经济实用性着重考虑，可选用ATMEL公司的AT89S52。

2）电能计量模块

用于监测电器当前的工作状态，如实际功率、电压、电流等，可采用计量芯片ATT7022B。

3）开关模块

智能插座内部的继电器来控制家用电器电源的通断，微处理器接收到通断电指令后，令继电器吸合或断开。

4）通信模块

选择ZigBee微功率无线技术，通信的可靠性和通信速率高。通信模块采用CC2530芯片，CC2530能以非常低的成本建立强大的网络节点，负责向控制器发送数据和接收控制器的指令。

家庭互动终端

用户通过家庭互动终端了解室内用电信息，互动终端根据电价情况为用户提供不同的智能节电方案，在满足用户用电需求的前提下，用户根据实际情况可以对节电方案进行调整。互动终端根据用电方案对各用电器进行控制，最大程度上降低用电量和用电费的支出，实现能源优化配置。

1家庭互动终端主要功能

1）接收智能插座发送的电器用电数据、实时电价数据，以及上述数据的存储。2）为用户提供平台，用户通过互动终端查询家庭用电信息及其它相关信息。3）用户设定电器控制指令，互动终端读取用户下达的条件并处理后将控制指令发送给各与家用电器连接的智能插座，从而控制家用电器的开关状态。对信息家电的调控可以不只是简单地开、关控制，设定的调控选项包括开关的控制、温度的设置、风速和模式的设置等，能够达到取代家电遥控器的作用。

2家庭互动终端硬件设计

根据家庭互动终端的功能，硬件结构框图如图3所示，互动终端主要包含控制管理模块、开断模块、计量模块、通信模块、时钟和存储模块等。

1）控制管理模块

家庭互动终端需要处理大量信息，因此需要一个性能优异的芯片才能保证其高效稳定工作，选用TI公司基于ARM核心的LM3S9000系列。

2）LCD与按键模块

该模块包括按键、LCD及其驱动3个部分，互动终端将接收到的家电用电信息、每天的实时电价经过处理以图表的形式展现给用户。

3）通信模块

互动终端的通信模块与智能插座类似，负责向智能插座发送控制指令和接收智能插座采集的数据。

4）数据存储模块

互动终端的数据存储模块包含微处理器的铁电存储器和LCD液晶屏的显存。

软件设计

1初始化设置

目前的居民电价政策主要是阶梯峰谷电价，随着智能电网的发展，还会采用实时电价政策。根据不同的电价政策，设计的装置为用户提供不同的能效服务，用户在使用装置时可以根据具体的电价政策选择装置的工作模式。对于阶梯峰谷电价参数的初始化输入，用户能将各阶梯电量、各阶梯的调价电费、峰谷时段输入到互动终端。互动终端LCD提供界面，用户根据界面提示通过按键依次输入各参数值；对于实时电价，用户只需选定后互动终端便进入工作状态并进行实时电价的采集。实现流程图如图4所示。

2信息获取及存储

在家庭正常用电时互动终端根据用户的初始化输入统计每天在峰电价时段工作的电器及其用电量，用户可以通过LCD查询统计的信息。家庭互动终端采集每天的实时电价并进行存储，以时段及相应电价的形式存储；互动终端LCD提供实时电价查询界面，以曲线图的形式展示，用户通过按键浏览过去一（两）天的实时电价，实现流程如图5所示。

控制设计论文范文第2篇

1选题探讨

如何从模具制造类企业的实际项目出发，制定既符合现实需要又能体现教育认知发展的设计项目选题。从企业的实际项目入手，将高校研究理论在真实项目实践中完成，体现产学研一体化应用转型，为模具企业的实际项目保证科学的理论支持。

2毕业设计形式

根据材料成型及控制工程专业工科学科的特点，培养社会需要的各类职业岗位技术能力，毕业设计应在形式上实现多元化，学生可以依据自己的特长完成产品结构的设计、制造工艺的研究，产品模拟分析或是生产管理的革新等等，不仅体现学生自身的个性特征，更能提高学生的职业兴趣，合理规划职业生涯。

3毕业设计时间安排

以往的毕业设计开展的时间与毕业实习和找工作交织，匆匆而过，质量难以保证。项目化毕业设计以教学大纲为依据，必须科学安排时间，合理处理毕业实习和设计的交融。

4毕业设计指导方式

按照前期对毕业设计的选题，必须建立与选题相适应的毕业设计指导方案。改变以往专职教师单一指导的模式，为保证学生的实践技能和理论水平的同时提升，实现企业和专职教师的联合指导模式。毕业设计答辩形式：在前期选题、综合指导方式模式基础上，改变从前学生讲、老师听，提问的单纯形式，结合学生设计的不同特点，采用企业技改提案、研讨会等答辩形式，给予学生展示自己研究成果的机会。毕业设计最终成绩评定办法：综合前面的研究，保证学生学有所用，进行全方位的评价，尤其关注企业对于学生毕业设计中展现综合能力的评定。

二项目化材料成型及控制工程专业毕业设计改革的创新点

1思路创新毕业设计改革的思路

创新在于以就业为导向，关注职业岗位能力需求，更好的实现校企人才“零对接”，以项目为载体，将材料成型及控制工程专业的毕业设计贯穿于大学培养的全程实践教学，提高学生实践能力，学习兴趣，增加就业砝码。

2方案创新从模具专业的市场

人才需求出发，以“理论够用，重应用能力”的能力本位培养方式为指导，改变以往理论过重，走过场，脱离实际生产的毕业设计方案，建立操作性强、针对就业性强的项目化毕业设计方案。这也是应用型本科工学发展的必然趋势。

3实践理论相结合

在材料成型及控制工程专业2010届毕业生毕业设计中采用项目化毕业设计方案，取得了不错的成效，学生普遍反映明白自己要学什么，干什么，为什么，主动积极性高涨，在实践中提出了一些实用的技改创新，服务社会。

4以就业为导向的项目化材料成型及控制工程专业毕业设计改革的应用价值

毕业设计的改革可以缓解高校与社会人才培养的矛盾，提高学生的就业，其应用价值主要表现在：（1）项目化的毕业设计方案有助于校企合作，用人单位提前介入人才培养，培养适合产业发展的技术人才。（2）项目化的毕业设计能够保证教学质量，提升职业能力培养。（3）项目化的毕业设计方案缩短了高校与就业从业的适应期，增加了学生的实际工作经验，帮助学生就业，提高学生的综合素质和职业能力。

三结束语

控制设计论文范文第3篇

3D智能家庭控制系统实现

1系统设计目标

该系统以实际别墅为载体，并且别墅内部安装定制的智能控制家电，如电冰箱，空调，电视和灯具等。因此实现过程中笔者使用3Dmax对实际别墅及内部装修物品进行建模，使用户可以在构建的虚拟场景中自由漫游，并且在漫游过程中，用户可以对看到的智能家电实施控制，如控制电器的开关，空调温度的调整，电视的选台等功能。使用户通过此系统就能在一个位置控制整个别墅家电的状态，方便用户的生活。另外为使用户能更直观地了解整个别墅的布局情况，用户可从别墅外面观看别墅的剖面图，达到用户不走进别墅内部，从外边就可以看到别墅各个房间的装饰风格以及家电的位置。

2系统设计流程

系统采用3Dmax建模软件构建别墅模型，利用VS2010作为开发环境，基于DXUT框架完成了以上的系统目标，用户可以通过鼠标、键盘或触摸屏与系统进行交互［3］。系统的开发步骤如图1所示。

漫游实现

1自由漫游

三维场景中的自由漫游，用户通过鼠标，键盘，触摸屏或其他的外接设备，可随心所欲地在虚拟场景中查看各个角落的画面。基本原理:摄像机是漫游中一个重要概念，它像是人的眼睛，摄像机照到的地方就是用户可以看到的地方。因此，在实现过程中将一些按键与功能相对应，当用户按到相应的键时，渲染模块根据按键信息，调用相应的功能函数，功能函数完成相应的摄像机参数和其他位置信息的设置，调用一些几何变化，渲染模块根据新的参数信息，重新渲染视角内的模型，完成功能操作［4］。漫游的基本功能有:前后、左右移动以及左右视角的旋转。

2碰撞检测

用户在漫游过程中不能出现穿越墙壁的情况，为达到这种真实性，需要时刻对场景中的对象进行碰撞检测。而碰撞检测就是检测场景中不同对象是否发生了碰撞。从几何上讲，碰撞检测表现为两个多面体的求交测试问题。常用的碰撞检测算法有轴向包围盒检测算法，方向包围和检测算法，离散方向多面体检测算法，时空包围盒检测算法等［5］。各算法有其自己的特点，根据人们的实际应用，由于家电都是形状比较规则的模型，基于包围盒的检测算法能快速准确地计算出摄像机与其附近的模型的相交性。因此，笔者采用轴向包围盒检测算法，通过设置一个轴向长方体将摄像机包裹起来，检测此长方体与模型是否相交［6］。项目中使用的碰撞检测算法如图2所示。

控制设计论文范文第4篇

大型机电产品的实用功能应明确，性能须可靠，操作须安全。该类产品在开发设计过程中，机械工程、电气工程、安全工程等专业技术与知识占主导。由于这些学科更多关注产品的技术层面，因而忽略了工业设计的重要作用。由于大型机电产品批量小，材料以金属板材、型材等为主，加工工艺主要以铸、锻、焊、铆、折、弯、剪切等方式为主，造型限制较多，不如模具成型的塑料制品自由，加上成本控制，造型的突破性和创新空间较小。

2设计过程中的质量控制要点

产品造型设计主要包含概念设计、形象设计和设计评价3个主要阶段。具体过程为：产品调研、设计定位、方案构思、人机分析、材料与工艺分析、产品价值工程分析、结构设计、产品原型（样品）制作等。大型机电产品造型设计过程与其他产品造型设计过程是一致的，只是更加重视产品的实用性、可靠性、安全性和经济性。

2．1技术解构及重组

工业设计师必须通过产品调研充分了解形成产品实用功能的技术，实现产品的技术解构。围绕技术解构的产品调研内容为产品实用功能、工作原理、内部结构、人机交互界面、零部件材料及加工工艺等。技术解构过程中，工业设计师的核心工作是了解技术的输入和输出原理，对产品内部结构进行模块化处理，确定内部结构的最大包容尺寸。在技术解构的基础上，协同其他知识对产品功能、原理、结构、材料与加工工艺、人机界面等进行集成创新———技术重组，明确产品开发的技术路线，确保产品造型设计的制造可行性和市场成功率。技术重组过程中，工业设计师须清楚重组后内部结构的最小包容尺寸。新产品技术重组后内部结构的最小包容尺寸应大于原产品解构前内部结构的最大包容尺寸。产品调研阶段的技术解构和技术重组是大型机电产品概念设计的核心工作，决定产品开发设计的最终成败。

2．2产品方案的表现形式

建立统一认知平台不仅便于企业内部围绕产品设计的各方人员之间进行协同创新，而且便于与产品用户之间进行有效沟通。从草图、草模型直到后期的电脑虚拟效果图，规范展示产品构思方案是设计管理的重要内容，有利于客观公正地评价设计方案，提高产品开发设计效率。

2．2．1产品方案视角的统一

产品方案展示力求最大限度地诠释设计师独到的构思，相同的视角能保证不同方案公平地参与评审。当技术限定的产品长度和宽度接近时，在幅面横置的图纸上，将产品与视平面呈45°绘制两点透视草方案，可较为生动地表达造型效果。当产品长度明显大于宽度时，将产品与视平面呈30°绘制两点透视方案，能够为两个立面提供较好的展示角度而不显得单调。

2．2．2产品方案排版的统一

为确保方案评选的科学性和公正性，大型机电产品不仅方案构思要按照统一视角展开，每个方案效果图的版式也要保持一致。产品方案确定在视觉中心位置，以最佳的视点展示产品。产品方案在画面中的大小对画面的影响很大，产品过大，画面显得拥挤；产品方案太小，画面显得空旷；偏向一端或一角，画面失去平衡。重要部件和关键界面必要时需放大，重点展示说明。效果图表现力求简洁大方和整齐划一。为避免雷同感，必须强调每个方案的表现力，使方案具有准确的信息传达性，最大限度表达产品形态构成、色彩、肌理，使客户从效果图上能读出产品的工作原理、操作方式等功能信息，有利于企业高层人员进行评价决策。

2．3设计方案细节与整体关系的协调

大型机电产品的人机交互界面是造型设计的重要内容之一。人机界面设计决定产品造型设计的最终效果。产品整体结构确定之后，人机界面细节设计须遵循整体造型风格，通过适当的对比来突出交互界面。有时为突出某些部位的警示功能或避免误操作，往往采用鲜明的结构和色彩，为确保细节与整体的协调性，在适宜的部位须采用相应的结构和色彩去呼应，以缓解强烈的对比。

2．4设计方案感性与理性关系的协调

大型机电产品在造型设计过程中一般制作等比缩小模型。工业设计人员在进行方案绘制、造型及结构合理性分析、尺寸设计及草模型制作的同时，还需对产品的视觉与触觉进行感受分析，借助实物模型对设计方案进行反复迭代，确定最优结果。

2．5产品视错觉的矫正和预防

人类需要依靠眼、耳、鼻、舌、皮肤等器官对外界事物的具体特征进行反应，如所感知的印象没有反映或不符合外部客观事物的本来面目，就产生了错觉。视错觉是由人类特定的视觉生理特征及生活经验共同作用产生的。对于大型机电产品，视错觉的问题是无法回避的。视错觉主要表现为：（1）构形错觉，包括长度错觉、大小错觉、形状错觉、空间错觉等；（2）色彩错觉，包括色彩膨胀与收缩的面积错觉、色彩前进与后退的距离错觉、色彩轻重的量感错觉、冷色与暖色的温度错觉等。

2．5．1产品视觉构形错觉的矫正

大型机电产品设计过程中，图纸或缩比模型与实际产品之间往往存在着一定的误差。一方面，由于模型较小，为体现产品细节效果，制作过程中，部分细节特征须进行适当的放大或夸张，因而，该模型仅作为方案论证的效果演示。另一方面，大型机电产品缩比模型在人的正常视角和视距范围内，不会产生视觉构形错觉。但是，如果将其放大到实际尺寸，就可能产生视觉构形错觉。因此，大型机电产品设计中应充分意识到视觉构形错觉对产品造型的影响，根据人的视觉特性对产品造型有目的地进行修正，使其更适合用户的需要。具体做法是提前对可能出现的视错觉现象做出判断，依据规律对变化量进行调整，使错觉现象复原，确保预期效果实现或保证视觉舒适。龙门加工中心移动刀头中上部平行线处理和操作平台围栏顶部回收处理。

2．5．2产品视觉色彩错觉的预防和矫正

大型机电产品一般是在缩小比例的状态下进行方案设计。色彩如扩大到实际尺寸，易产生视觉色彩错觉。为避免该现象，依据生产和生活常识，结合相关形式美造型法制，正确指导产品的色彩设计。在具体设计活动中，视觉色彩错觉的预防和矫正密不可分的。

（1）色彩膨胀收缩感觉的合理应用。

暖色具有膨胀感，冷色具有收缩感。色块并置情况下，色彩的膨胀与收缩感觉尤为明显。大型机电产品色彩设计中，一般慎用暖色。在人机操作界面中，为突出指示功能不得已运用暖色时，应根据色块的大小酌情调整暖色的纯度和明度。用色面积越大，色彩的纯度和明度就得相应地减小。

（2）色彩温度感觉的合理应用。

低温工作条件下宜用暖色；高温工作条件下宜用冷色。考虑到大型机电产品的体积，尽量采用纯度较低、明度适中的浅色系列。

（3）色彩轻重感觉的合理应用。

冷色相比暖色更具有沉重感。同一色的纯度和明度越低，沉重感越强。由于功能要求及结构原因，大型机电产品形体常有明显的不均衡感。在色彩设计中，常用色彩的轻重感觉特性来处理产品造型中的均衡与稳定关系。大型机电产品造型设计会明确主体的固定部分与运动部分。对于产品相对固定的大件，宜用纯度和明度较低的深色，增强稳定感；对于运动部件，宜采用纯度适中、明度较高的浅色，给人以轻盈便捷的感觉，以避免给操作者带来的沉闷感。

（4）色彩进退感觉的合理应用。

大型机电产品功能繁多，人机操作界面布局复杂。在色彩设计中，常用色彩的进退感觉特性来调节动作的主从关系和形体的虚实关系。人机界面操作件（手柄、手轮、按键、开关等）是操作者经常接触的部位，宜采用与背景色对比较强、有亲近感的前进色，提高操作效率，避免误操作。此外，通过色彩的进退感觉设计，使产品的标志、铭牌及有关指示装置配色与产品主体色形成鲜明对比，使之有凸出感和较强的关注率。

3结论

控制设计论文范文第5篇

系统采用以单片机为核心，设计控制电路，构成控制系统。除单片机外，系统还包括红外检测模块，光照检测模块，报警声光模块，以及照明设备控制模块。将教室划分4个区域，分别由4个热释红外线传感器模块监测，为单片机提供每个区域是否有人作业的信息。当探测到某个区域有人作业时，启动光照强度检测，以判断是否开启照明设备，若需开起照明设备，在根据光照强弱来调节灯照亮度，提高教室的照明。

2硬件设计系统

硬件包括电源，单片机AT89C51，热释红外线传感器模块，光照检测电路，照明设备控制电路，警示电路六个部分。

2.1单片机选型与基本电路ATMEL公司的AT89C51芯片指令集和芯片引脚与Intel公司的8051兼容；具有4KB片内在系统可编程Flash程序存储器，128字节片内随机读写存储器（RAM）；4个准通用输入输出口；2个16位定时/计数器；6个中断源，2级优先级；1个全双工串行通信接口；时钟频率可达33MHz。上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。单片机的RST复位引脚是高电平有效的，高电平有效的持续时间应为24个振荡周期以上。

2.2红外检测模块热释红外线传感器通过检测人体辐射的红外能量，而感应人体，它具有灵敏度高，体积小，抗干扰能力强等特点，因此迅速得到了广泛的应用。它由敏感单元，阻抗变换和滤光窗三个部分组成。热释电红外人体传感器的结构决定了它只对温度变化敏感，当环境温度变化时，做在同一硅晶片上的两个温度敏感单元所产生的及形象感，能量相等的光电流在内部回路中相互抵消，传感器无信号输出。HR-SR501是基于红外线技术的自动头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式。当人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。

2.3光照检测电路光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的，在光的作用下，其电阻值一般随光照增强而减小。随光照减弱而增大。利用光敏电阻的这一特性，可以制作各种光控开关等电子电路。RP和R2组成分压器，当RP随着光照的变化而改变阻值时，其分压器输出的电压也随之改变，然后将这个变化的电压送到ADC0832进行模数转换送到单片机进行数据分析和处理，用以确定自然光照的强度来作为照明设备强弱调节的依据。

2.4照明设备控制电路该电路的功能是依据单片机发出的指令完成对照明设备的控制。由于该电路是利用单片机的弱电信号控制市电，需要将强弱电隔离，避免强电串入弱电而损坏单片机及电路。采用光耦和可控硅配合控制照明设备，能够有效解决电压隔离的问题。MOC3041内部含有过零检测电路，当输入引脚1输入15mA的电流，输出端6引脚、4引脚之间的电压稍过零时，内部双向晶闸管导通，触发外部晶闸管导通，当MOC3041输入引脚输入电流为0时，内部双向晶闸管关断，从而外部晶闸管也关断，其调光控制电路如图5所示：

2.5声光报警电路声光报警模块的功能是发出响亮的报警声和引人注意的灯光提示。一般简单的蜂鸣器即可完成声音报警功能，通过单片机控制蜂鸣器每次鸣叫时间，发出短促的报警声，引起有关人员注意。灯光报警电路应产生闪烁的有颜色的灯光，这样的电路对环境产生明显的影响才可以引起注意。

3软件设计