家庭智能控制系统的研究与发展论文[精选多篇]

第一篇：家庭智能控制系统的研究与发展论文

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题 目：专业代码：作者姓名：学 号：单 位：指导教师： 2014

家庭智能控制系统的研究与发展

XX XXXXXXXX 物理科学与信息工程学院 XX

年X月X日

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摘要

21世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。家庭智能控制系统提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

随着社会经济水平的发展，现在人们的生活追求个性化、自动化，追求快节奏，追求充满乐趣的生活方式，家装要求的档次越来越高，生活家居要求一种人性化、智能化。

家庭智能系统指的是在一个家居中建立一个通信网络，将各种家电设备互相连接起来，实现对所有家庭网络上的家电设备的远程使用和控制及任何要求的信息交换。家庭控制系统智能化是信息社会发展的必然趋势，而家庭局域网则是实现这一任务的必要载体。

关键词：智能化，自动，家庭网络，未来发展。

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Abstract

The twenty-first Century is the century of information technology, telecommunications and Internet technologies to promote the progress of human civilization.Home intelligent control system to improve the Home Furnishing safety, convenience, comfort, artistic, and realize environmental protection Energy saving residential environment.With the development of social economic level, now people life the pursuit of personalized, automation, the pursuit of quick rhythm The pursuit of fun, life style, decoration requirements of increasingly high level, life Home Furnishing requires a person

Personalized, intelligent.Intelligent home system refers to the establishment of a communication network in a Home Furnishing, various household appliances are connected Pick up, realize remote use and control of the household appliances all on the home network and any request letter Information exchange.Home intelligent control system is the inevitable trend of information society development, and family network is the The necessary carrier task.Keywords: intelligent, automatic, home network, future development.本科毕业论文（设计）

家庭智能控制系统的研究与发展

目录

目录

前言.........................................................5 1.绪论....................................................6

2.定义.......................................................6 3.发展.......................................................7

3.1 20世纪80年代末90年代初............................................7 3.2 2000年前后..........................................................7 3.3 2001-2008年.........................................................8 3.4 未来的智能家居发展趋势..............................................8

4.课题研究的目的及意义......................................10 5.设计理念..................................................11 6.总体设计..................................................11 7.详细设计..................................................14

7.1智能背景音乐........................................................14

结论........................................................15 参考文献....................................................17 致谢........................................................18

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前言

21世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。本文介绍的家庭智能控制系统可以使得人们可以通过手机或电话在任何时候、任意地点对家中的任意电器（空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD录像机）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭„„；而这一切的实现都仅仅是打一个简单的电话。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监控等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，家庭智能控制系统能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。

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1.绪论

自从世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛应用。

1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，通过在场内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。它的系统功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和统软件配置等。

根据美国该行业之专业顾问公司PARKS的统计资料显示：1995年，美国一个家庭要安装家庭自动化设备的平均费用在7000至9000美元之间。1995年美国家庭已使用先进家庭自动化设备的比率为0.33%，看来市场真正启动尚需时日。预计这五年内，家庭自动化的市场年平均增长率为8%。PARKS公司的资料亦显示：到2004年，家庭网络市场总额可达57亿美元。据国际专家预测，到2000年底国际智能家居的产品销售额可达24亿美元。2004年可达148亿美元。

2.定义

家庭智能控制系统即智能家居，是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

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3.发展

3.1 20世纪80年代末90年代初

这个阶段中，所出现的对讲产品是最为简单的类型，即非可视 非联网多线制对讲系统，仅具备开锁、通话等简单功能，住户通过对讲通话根据访客的声音来做判断是否开门。随着技术发展，之后又出现了非可视 非联网单元总线制对讲系统，泉州佳乐电器有限公司市场部经理倪源福解释，此类总线制系统采用编解码电路及RS485总线，仅 单幢建筑内通讯，当时主流芯片为Philips-TM1300，安装时，通常一个单元一个独立的系统，整个小区内的各单元全部都是独立的，无法实现整个小区大面积组网。而此种分散控制系统，各自为政，不能实现小区统一管理，当然系统功能也相对单一。当时，仅有广东少数厂家在生产，用户多集中在广东。

3.2 2000年前后

1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，通过在场内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。它的系统功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和统软件配置等。

根据美国该行业之专业顾问公司PARKS的统计资料显示：1995年，美国一个家庭要安装家庭自动化设备的平均费用在7000至9000美元之间。1995年美国家庭已使用先进家庭自动化设备的比率为0.33%，看来市场真正启动尚需时日。预计这五年内，家庭自动化的市场年平均增长率为8%。

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3.3 2001-2008年

2005年以后，由于上一阶段智能家居企业的野蛮成长和恶性竞争，给智能家居行业带来了极大的负面影响：包括过分夸大智能家居的功能而实际上无法达到这个效果、厂商只顾发展代理商却忽略了对代理商的培训和扶持导致代理商经营困难、产品不稳定导致用户高投诉率。行业用户、媒体开始质疑智能家居的实际效果，由原来的鼓吹变得谨慎，市场销售也几年出来增长减缓甚至部分区域出现了销售额下降的现象。2005年-2007年，大约有20多家智能家居生产企业退出了这一市场，各地代理商结业转行的也不在少数。许多坚持下来的智能家居企业，在这几年也经历了缩减规模的痛苦。正在这一时期，国外的智能家居品牌却暗中布局进入了中国市场，而活跃在市场上的国外主要智能家居品牌都是这一时期进入中国市场的，如罗格朗、霍尼韦尔、施耐德、Control4等。国内部分存活下来的企业也逐渐找到自己的发展方向，例如天津瑞朗等，用X10，深圳索科特做空调远程控制，成为工 业 智控的厂家。

3.4 未来的智能家居发展趋势

智能家居怎样做到实用、易用、人性化，真正提高人们的生活品质，才是智能家居的发展方向„„

实用为本----智能家居的发展方向

从2000年的首届峰会到刚刚落幕的第四届中国国际建筑智能化峰会，虽然中国房产智能化道路几经周折，但是这一进程却不可阻挡地前进着。科技的发展使人们坚定不移地追求更高品质的生活，智能家居作为高品质信息生活的代表得到越来越多的瞩目。

回想1999年、2000年北京的房地产广告，“智能化”的诱人描述比比皆是。正值网络和新经济的高峰，房地产业的就势跟进使“智能化”成为新建社区不可缺少的“卖点”，智能化住宅小区建设一时在全国形成高潮。但之后上海的统计显示：智能化系统发挥作用的仅占20％，运行不正常、尚可使用的占45％，另有35％的系统被废弃，业主对室内安防系统、自动抄送系统和停车场管理系统的投诉率一直居高不下。

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正如网络经济重回传统一样，第四届中国国际建筑智能化峰会上，朝华数码等一大批智能家居厂商们呼吁，智能家居必须回归理性。虽然业界对于智能家居定义一直争论不休，正如建筑智能化领域专家、清华大学林贤光教授所言：目前为止，并没有关于智能与不智能的确切的界限与概念。但是如果抛开业界的争论，从消费者的角度来看，智能家居市场的需求已经逐渐明朗：就是以实用为核心，力求实用、易用、人性化。

虽然科技飞速发展，信息技术日新月异，连CPU运算速度的提升都已经突破了摩尔定律，但是如何将这些技术引入智能家居产品之中，如何打造出真正实用的智能家居产品，这才是国际建筑智能化峰会 每一位参与者最关注的问题。朝华数码有关人士提出，如今智能家居产业界所体现的两大技术趋势正是发展方向：领先的无线移动；不依靠PC的独立形态。

比尔盖茨当年在《TheLoadAhead》中所提到的智能房子如今已经成为华盛顿湖的一大胜景，这幢房子可谓智能化到了极致，连车道旁的一棵老枫树，都通过专门的监视系统给这棵树进行24小时的全方位监控，一旦监视系统发现它有干燥的迹象，将释放适量的水来为它解渴。但是，为了实现这样的智能化，专门铺设了84公里电缆，耗资5.3亿美元。对普通用户来说，再多的光纤电缆，不如手里一个无线遥控器就指挥若定来得实用方便，这正是无线移动技术在智能家居领域大受青睐的原因。而正如计算机摆脱大型机进入PC才开始大发展，脱离了PC 独立状态的智能家居才能有更大发展空间：不会由于电脑的突然瘫痪而一筹莫展，一切都更加灵活，更加随意。领先的无线移动和不依靠PC的独立形态，将使家变成真正的“自由数码空间”。

炎炎的夏日，开着车回家的你，用手机打个电话就可以提前打开家里的空调，让榨汁机准备一杯新鲜的果汁，再让家庭音响准备好你最喜欢的巴赫„„

慵懒的冬季，躺在客厅沙发上的你，通过一支遥控器就可以让厨房里的咖啡机煮出一壶热咖啡，让微波炉为你准备一套香喷喷的晚餐，再遥控隔壁书房里的打印机为你打印好明天开会需要的文件„„

小区里再也没有神色紧张的保安，谁家的煤气漏了，发生火灾了，有人闯入了，都已经自动及时地通报到小区的报警服务器，而正在上班的你再也不用慌慌张张，因为第一时间小区保安已经用电话告诉你情况如何„„

这里所描述的生活并不是什么奢望，而是科技以服务为本、影响生活、改变

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生活、创造新的生活方式的最直观体现，也是朝华数码等智能家居厂商籍由产品让人们享受到的现实。

致力于智能家居产品的应用接轨，很多问题并不在于技术水平的高低，而在于怎样去做到实用、易用、人性化，而第四届中国国际建筑智能化峰会无论从峰会背景、意义还是从其议题来看，也都能看出其尘埃落定，返朴归真的寓意所在，只有更加贴近实用、易用和人性化的智能家居概念，才能真正提高人们的生活品质，才能真正体现智能家居的价值，这也是现代科技价值的核心所在。

4.课题研究的目的及意义

家庭智能控制系统可以定义为一个过程或者一个系统。利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间。还将原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交换畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。

其网络化功能可以提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段。使生活更加舒适、便利和安全。因智能家居控制系统布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。

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5.设计理念

健康性：做到区域的自动动态恒温，提供最佳温度；空气净化检测，时刻保持清新自然。

安全性：无人区智能防盗报警、闭路电视智能监视、火灾报警、自动广播、应急智能呼叫、厨房漏水自动报警开关闭阀门。

方便性：任意调节家中灯光、场景，只需轻轻一触，即可实现梦幻般的灯光、场景变化。

节能环保：真正做到无人系统自动断电、居家时系统自动开启；智能系统包括灯光照明系统、新风系统、娱乐系统、智能窗帘系统、电力供应系统、高清影音系统、背景音响系统、可视对讲系统、车库管理系统。

智能性：人在灯亮，人走灯灭；晚上起夜，灯光自动亮起30%，不用任何操作；施工简单，方便扩充，多功能控制系统，多样化系统整合，易学易用。

6.总体设计

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以上是一套比较成熟的家庭智能控制系统，总体可分为控制器，处理器，执行器。

控制器：在日常家居生活中，为了使我们对家庭的控制系统能随时掌控、需要的信息随时获取，操作终端的形式非常重要，多种形式的智能操作终端是必不可少如：智能遥控器、移动触摸屏、电脑、手机、PDA等。

以手机为例，短信息服务是系统中提供的一种GSM终端（手机）之间，通过服务中心进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息的存储和转发功能。短信息服务作为GSM网络的一种基本业务，已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视，基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来。由于GSM网络在全国范围内实现了联网和漫游，具有网络能力强的特点，用户无需另外组网，在极大提高网络覆盖范围的同时为客户节省了昂贵的建网费用和维护费用。同时，他对用户的数量也没有限制，克服了传统的专网通信系统投资成本大、维护费用高、且网络监控的覆盖范围和用户数量有限的缺陷。比传统的集群系统在无线网络覆盖上具有无法比拟的优势，加上GSM的SMS本身具备的数据传送功能，都使得这些应用得到迅速的普及。利用GSM短信息系统进行无线通信还具有双向数据传输功能，性能稳定，为远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。在此以GSM网络作为数据无线传输网络，它可以应用在银行、储蓄点机房监控、电信机房动力环境监控、通信行业远端无人值守站机房监控和远程维护（如

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移动通信基站、微波站、光纤中继站等）及其他无人值守点（如仓库、办公楼等）监控及城市公用事业实时监控维护系统像煤气调压站、自来水、污水管网和热力系统、电力系统城市中电网等情况中。在此本系统采用了Siemens公司新一代无线通信GSM模块TC35是，它设计小巧、功耗很低很大程度上方便了智能家居控制系统的设计。

由于其多样性和个性化的特点，也导致了技术路线和标准众多，没有统一通行技术标准体系的现状，从技术应用角度来看主要有三类主流技术：

第一类——总线技术类

总线技术的主要特点是所有设备通信与控制都集中在一条总线上，是一种全分布式智能控制网络技术，其产品模块具有双向通信能力，以及互操作性和互换性，其控制部件都可以编程。典型的总线技术采用双绞线总线结构，各网络节点可以从总线上获得供电，亦通过同一总线实现节点间无极性、无拓扑逻辑限制的互连和通信。

总线技术类产品比较适合于楼宇智能化以及小区智能化等大区域范围的控制，但一般设置安装比较复杂，造价较高，工期较长，只适用新装修用户。

第二类——无线通信技术类

无线通信技术众多，已经成功应用在智能家居领域的无线通信技术方案主要包括：射频（RF）技术（频带大多为315 和433.92MHz）、IrDA红外线技术、Z-Wave 标准、Z-world 标准、X2D 技术等。

无线技术方案的主要优势在于无需重新布线，安装方便灵活，而且根据需求可以随时扩展或改装，可以适用于新装修用户和已装用户。

第三类——电力线载波通信技术

电力线载波通信技术充分利用现有的电网，两端加以调制解调器，直接以50Hz 交流电为载波，再以数百KHz 的脉冲为调制信号，进行信号的传输与控制。

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7.详细设计

根据2012年4月5日中国室内装饰协会智能化委员会《智能家居系统产品分类指导手册》的分类依据，智能家居系统产品共分为二十个分类：

控制主机（集中控制器）： 智能照明系统。电器控制系统。家庭背景音乐。家庭影院系统。对讲系统。视频监控。防盗报警。电锁门禁。

智能遮阳（电动窗帘）。暖通空调系统。太阳能与节能设备。自动抄表。智能家居软件。家居布线系统。家庭网络。厨卫电视系统。运动与健康监测。花草自动浇灌。宠物照看与动物管制。在此简单列举几个： 7.1智能背景音乐

家庭背景音乐是在公共背景音乐的基本原理基础上结合家庭生活的特点发展

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而来的新型背景音乐系统。简单地说，就是在家庭任何一间房子里，比如花园、客厅、卧室、酒吧、厨房或卫生间，可以将MP3、FM、DVD、电脑等多种音源进行系统组合让每个房间都能听到美妙的背景音乐，音乐系统即可以美化空间，又起到很好的装饰作用。

优点：

1、独特：与传统音乐不同，专业针对家庭进行设计。

2、效果：采用高保真双声道立体声喇叭，音质效果非常好。

3、简单：控制器人性化设计，操作简单，无论老人小孩都会操作。

4、方便：人性化、主机隐蔽安装，只需通过每个房间的控制器或者遥控器就可以控制。

安防行业智能化成为重要的发展趋势。智能化其实就是在普通的监控报警的过程中增加了智能分析反应、智能控制的功能。智能化可以让防盗报警系统工作更有效率，让用户更省心。

防破坏、防剪线的无线转发报警功能在市场上除了GSM全球移动报警主机可以不使用固定电话线以外，其它报警主机都需要使用城市固有的电话通信线路，这时就产生了防盗报警的隐患，万一电话线被剪断或者电话线路出现故障怎么办？报警主机的无线转发功能应运而生，解决了电话线被破坏之后报警主机的正常工作问题。

以无线报警主机为例，在设防状态下，报警主机设置了无线转发功能，当电话线被剪断或电话线路出现故障时，主机会立刻启动无线转发功能，立即将原先设定的报警电话无线发射给另外一台报警主机，另外一台主机立刻代拨报警电话，实现断线自助的报警功能，确保防盗报警万无一失。

结论

家庭智能控制系统是具有充满智慧的控制系统，可提供全方位的信息交互功能，优化人们的生活方式，提高家居的安全性，节约各种能源费用。家庭智能控制系统怎样做到实用、易用、人性化，真正提高人们的生活品质，才是智能家居

本科毕业论文（设计）的发展方向。实用为本，才是智能家居的发展方向。智能家居的发展趋势应是具有完善的家庭各个系统的智能控制功能。

随着人们现在生活水平的提高及对家居功能的高级需求不断增加，利用智能家居平台还可以扩展更多的生活服务和健康服务，智能家居的功能将会越来越丰富，越来越精彩。智能家居未来的发展前景不可限量。

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参考文献

[1] 顾牧君主编.智能家居设计与施工, 同济大学出版社，2004 [2] 周洪编著.智能家居控制系统, 中国电力出版社，2006 [3] 阎洪林，蒋琳峰编著.住宅智能装饰, 中国林业出版社，2006 [4] 刘叶冰主编, 建筑智能化系统工程设计与实施, 中国电力出版社，2006

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致谢

在本次论文的撰写中，我得到了于会山老师的精心指导，不管是从开始定方向还是在查资料准备的过程中，一直都耐心地给予我指导和意见，使我在总结学业及撰写论文方面都有了较大提高;同时也显示了老师高度的敬业精神和责任感。在此，我对于会山 老师表示诚挚的感谢以及真心的祝福。

四年大学生活即将结束，回顾几年的历程，老师们给了我们很多指导和帮助。他们严谨的治学，优良的作风和敬业的态度，为我们树立了为人师表的典范。在此，我对所有的理工学院的老师表示感谢，祝你们身体健康，工作顺利!

第二篇：现代工业窑炉智能控制系统研究

现今陶瓷窑炉的发展方向是由过去提出的辊道化、自动化、煤气化、轻型化、大型化向绿色（环保、节能和智能型）窑炉方向发展。

绿色窑炉的标准是低消耗（节能型），低污染（环保型）、低成本、高效率。

实现绿色窑炉的努力方向是：研究新的自动控制方式和方法、降低窑炉风机电耗和噪音、研究先进的燃烧器、使用新型的耐火材料和涂料、建立废气净化研究检测中心。

实现绿色窑炉的目标是：燃料消耗进一步下降１０％－２０％、窑炉热效率提高１０％－２０％、电力消耗下降１０％－３０％、噪音和烟尘有较大程度的下降。这样对原有的窑炉控制手段和方法提出了更高的技术要求。

目前窑炉的控制方法，已由９０年代的手动调节控制发展为智能控制；由分散型控制变为集散型控制；温度由以前的单纯ＰＩＤ调节方法变为ＰＩＤ加上模糊控制的调节方法；传动由常规控制变为变频技术的线速度控制等。随着窑炉长度的增加（１５０－２５０ｍ）生产量的提高（６０００－１５００ｍ２／日），烧成周期的缩短（６０－３０ｍｉｎ）等因素变化，加上窑炉控制目标是一个多输入、多输出、多变量、大滞后、非线收的变化

量，使得我们过去的控制方法越来越不适应当前窑炉的发展要求。

随着计算机技术和电子技术的发展，计算机控制技术逐渐取代了传统控制技术，利用计算机技术和系统控制中的容错技术对窑炉的控制实现了可能。

１、窑炉系统总体设计

１．１系统的管理

利用过程控制级计算机和先进的控制软件在软件中加上先进的容错技术、依靠计算机本身的高可靠性，高稳定性对各项过程进行控制，实现系统的实时监视，实时管理、实时控制、出错实时报警、实时控制过程中的数据存储，并且通过光纤通讯管理人员管理计算机进行通讯，完成技术数据的监控，记录存储和报表打印。

１．２风机系统的控制

利用独立的可编程序控制器，风机用变频器和外用控制硬件组成，以及可编程的通讯端口和过程控制级计算机通讯，实现计算机的管理控制，结合容错技术、在检测到风机及控制设备出现故障时自动切换到另一台备用电机运行，确保设备的正常运行。

１．３传动系统的控制

利用独立的速度反馈信号模块和电机专用三相交流模块，对传动电机实现线速度的闭环控制，利用专用的ＲＳ２３２／ＲＳ４８５信号通讯模块，同过程控制级计算机实行通讯，可以方便，可靠，准确地设置每台传动电机之间的速度差，保证产品在窑内烧成段的运行不重叠。同时利用容错技术、检测设备的实时运行情况，一旦发现异常、自动切换到备用控制回路，保证传动的正常运行，防止堵窑事故的发生。

１．４窑炉温度的控制

窑炉的温度是一个大滞后的非线性量，在窑炉的控制中占有非常重要的地位。如何解除温度的滞后性，是窑炉温度控制的关键所在。利用计算机的混沌模糊控制技术，外加容错技术的方法，取代传统智能仪表。外加计算机管理是常规模式。

１． ５其他控制

窑炉控制除以上方法外，还有气氛、压力、报警等控制。其中报警控制由报警输入模块和报警输出模块组成，并用过程控制级计算机连接。

２、系统的优缺点

２． １整机系统的优点

（１）利用高可靠的控制软件和人机界面，实现了友好的人机对话，使操作更为方便、快捷。

（２）减少了由车间设备管理员每时、每日向上一级领导递送报表的繁锁程序。

（３）在系统软件设计中，利用混沌模糊控制技术和超强容错技术，保证了设备运行中的高可靠性。

（４）在温度控制过程中，利用模糊控制技术，使控制温度的精确度和准确度提高了，可达≤±５℃，避免了在窑炉设备压力和气氛变化过程中温度出现超调和欠调的现象。

（５）利用三相交流电机模块和速度反馈模块，对传动电机实行闭环控制，实现传动电机的线速度控制，避免了传统变频器调速的不一致性，使传动电机的速度更准确，同时，也避免产品在窑内运行过程中前后不一致的现象。

（６）实现了无纸自动记录实时控制过程中的有关参数，方便以后备查，打印和调用。

（７）通过网络技术，实现管理人员同时直接管理设备，随时进行实时数据，报表的打印，随时撑握设备的运行工况。

（８）准确、实时、完善的报警功能使设备运行更安全、更可靠。

（９）本系统运行后，产品质量可提高５％－８％，节能率达３％－５％，达到较好的节能增效目的。

２．２ 系统的缺点

（１）系统集成性、可靠性、安全性要求的提高导致项目设备成本增加。

（２）对负责维护、修理的技术人员提出了更高的技术水准。

３ 喷雾干燥塔自动控制系统

３．１过去存在的问题

以前很多陶瓷厂的喷雾干燥系统，全部采用人工操作，缺陷如下：

（１）采用微波炉烘干称重测量，时间长，不准确。采用微波炉加热一般需要４－５ｍｉｎ，时间过长。微波炉加热存在温度过高和不均匀现象，不能准确反映粉料水份的真实状况。

（２）测量采用抽检方式，不能全面反映粉料水份分布情况。

（３）测量时间长，采用抽检方式，不能为操作人员提供实时的参数依据，不易及时控制。

（４）人工记录现场的参数不可靠，不准确，给管理和考核带来困难。

（５）采用人工操作的方式，人力成本高；喷料初期不稳定时向长，资源浪费大。当粉料水份有偏差时，人工调节波动大，调节时间长，粉料品质得不到保证。

针对以上存在的问题，设计出新的喷雾干燥塔自动控制系统。

３．２喷雾干燥塔自动控制系统优点

喷雾干燥塔自动控制系统，主要是要实现粉料水份的在线控制，其自动控制系统的优点主要有：

（１）系统采用在线水份测量仪进行粉料水份的监视。在线水份测量仪每５秒钟显示一次水份值，能实时反映粉料的水份值。采用在线测量，所有粉料都通过检测设备，能全面反映粉料水分的分布。

（２）在线粉料水分测量仪精度在０．３％内，测量准确。

（３）系统具有粉料水分超限报警实时纪录功能，并实现自动定时报表输出。

（４）系统根据在线测量当前的水分值，采用动态趋势控制的观点，实现了水分的真正在线控制。

（５）系统根据粉料水分及热风炉出口温度计算后，输出一信号来控制燃油量大小，进而来控制含水量在规定范围内。

（６）系统中粉料水分的控制是一个大时延，大滞后环节，系统加入热风炉出口温度与粉料水分值组成一串级控制系统，改善了系统的动态特性，使系统有较好的控制效果。

（７）自动调节与手动调节相比，有着调节精度高，响应快，效果好等特点。

４、喷雾干燥自动控制系统的组成及功能

喷雾塔无人监控系统由温度控制子系统，供浆控制子系统，燃烧控制子系统，负压控制子系统及平台系统六部分组成，其功能如下：

（１）温度控制子系统

功能：该系统负责将喷雾塔内的温度控制在规定的范围内，当水分偏差超过规定范围时，将塔内温度进行相应的升高或降低操作（要求是已安装在线水份仪的前提下）。

组成：通过温度传感器接收现场的温度信号，同时接收在线水分仪所测的粉料水分信号。当水份变化超出控制范围时，如果水分增大，应升高塔内温度；如果水分减少，应降低塔内温度。同时，该系统根据温度的变化需求输出一指令给燃烧控制子系统，使其进行相应的调节。

（２）供浆控制子系统

功能：当水分波动不大时，可通过控制浆料的流量来控制粉料的水分，并可通过供浆压力的大小来控制粉料的颗粒级配。

组成：系统通过控制供浆压力来控制粉料的水分。如水分增大时，则减少供浆压力，如水分降低，则增大供浆压力。系统还具有喷枪堵塞自动控测功能，当发现喷枪堵塞时自动报警。

（３）燃烧控制子系统

功能：当喷雾塔内的温度要求升高或降低时，该系统控制热风炉的燃油供给，同时控制合理的风油比，确保安全优质的燃烧。

组成：该子系统接收温度控制子系统来的控制信号，当温度需要升高时，应增加燃烧器油阀的开度；当温度需要降低时，应减少燃烧器油阀的开度。同时，当油阀动作时，风门档板开度也应随之进行相应的比例调节，以确保燃烧的经济性。

（４）负压控制子系统

功能：为保证粉料大小颗粒的合理，特别是减少微粉颗粒的影响，塔内需要保证一定的负压，该系统确保将塔内负压控制在规定的范围内。

组成：该系统通过压力传感器来检测喷雾塔的负压，当压力升高时，需要开大引风机的抽力，反之则减引用机的抽力。

（５）启停控制子系统

功能：该子系统负责整个系统的启停操作。

组成：通过逻辑控制和联锁保护实现系统的自动起停及故障保护。

（６）系统平台

功能及组成：此系统平台通过硬件及软件系统实现以上各子系统的控制功能，包括数据输入输出卡，工业控制软件等。此子系统是整个系统的核心，以上所有子系统都是在这个系统平台上实现的。

５、喷雾塔自动控制系统实现的可行性

喷雾干燥是以喷雾干燥塔为主体，并有供浆系统，热风系统，除尘系统，及控制系统等构成的设备。工作时，泥浆由泵压送到雾化器内，将泥浆雾化成细滴，进入干燥塔内受到热空气干燥脱水，颗粒受重力作用下落，带有微粉及水气的空气经旋风分离器收集微粉再经水浴除尘器后从排风机排出。要控制好粉料的稳定性，喷雾塔内的进出 风温度，风量，泥浆的压力以及泥浆的含水量等是关键要素，可见喷雾干燥塔的控制也是一个多变量的模糊控制系统。

喷雾干燥系统长期以来不能实现自动控制的原因，是喷雾塔粉料的品质无法得到控制，就如同人没有眼睛，自从在线水分测量仪在喷雾干燥系统使用以来，喷雾塔自动控制系统就成为现实。

以技术方面来看，喷雾干燥系统的结构简单，控制的对象就是热风炉的燃烧器和泥浆泵的压力，这比窑炉控制要简单得多。此外，喷雾干燥塔体积较大，热惯性大，自稳定能力强，所以目前的技术完全能够实现该自动控制系统。

６、经济效益

（１）系统采用在线检测粉料水分的设备，可以省去现场测量粉料的人员；由于采用在线检测设备，可以实现三台喷雾塔一个人定期抽检的方式实现，减少了操作工人及现有测量设备的能耗。

（２）系统实现在线粉料水分的控制，同样可以采用一个操作工人监护三台喷雾塔，减少了人工操作失误造成的损失。

（３）初步核算，仅以上两项与过去方式相比，最多可节约操作工人２０个，按目前每人１年工资加管理费１５０００元计，每年可节约人力成本３０万元。从目前测量水份的方法耗电角度来看，采用微波炉测量水分，我们计算如下：一台微波炉功率为１２００瓦；

年耗电＝１．２千瓦×２４小时×３００＝８６４０千瓦小时

电费（元）＝８６４０×０．８元＝６９１２元／１年

（４）由于实现了料粉水分在线检测和自动控制温度稳定了粉料的质量，减少压砖分层，粘模，强度低等半成品缺陷，可提高产品质量５％８％，能耗下降５％左右。

７、其他

（１）该系统是成熟设备，安装调试时间一个月，系统控制部分为工控机，使用年限一般为５０万小时，系统稳定耐用性强。

（２）以投入来讲，可分步实施，先做一个喷雾塔的自动控制系统，试用结果达到要求后，再做其余两个塔的控制。

第三篇：项目管理中控制系统研究的论文

一，项目控制的理论研究

各类控制工作都是技术很强的工作，而且要有理论的支撑。管理控制是靠决策、计划、组织、程序、过程等环节来实现的，理想状态是达到刚性目标，故对项目控制理论的研究与探讨就显得十分重要。

1.项目是可以控制的项目是否可控，既是一个认识问题，也是一个理论问题，更是项目实施所面临的问题。无数成功的项目实施案例回答了这个问题：在一般情况下，项目是可按预定目标进行控制的。人们一般的认知是再难的工作总是可以控制的，项目经理更要认识到通过坚持不懈的努力，项目是可控的，是可以达到预期目标的。

2.控制的可能性空间

控制论的黑箱方法是研究项目管理的有效工具，这也为研究项目控制提供了一种很好的思想和方法。对于项目的具体实施者来说，力求将可控空间也就是项目实施的全过程变成一个“白箱”。“白箱”是对该事物的了解已经达到了全知全能的境界。相反，若对一个研究的事物全无所知，那么它就是“黑箱”。专业人员对项目进行结构分解，使项目结构层次化、透明化，项目的各方面情况和组成明确、清晰，这对于项目管理层和专业人员来说就接近于白箱。若对研究的事物不是十分了解，则称之为“灰箱”。对于众多的项目参与者及利益相关者，了解项目的概况，但对项目具体情况，如项目构成与设计、实施技术、管理过程等又非全部了解，这就呈现出灰箱的特点。对于非专业人士的项目业主、投资者和客户等，投入资金，得到和享有项目的最终成果，这基本上就接近于黑箱。在项目实施过程中，其关键是构建项目的可控性空间，可控性空间越小，标志着所需要的控制能力就越强。

3管理控制

项目控制具有过程控制、多目标控制、控制对象具有可分解性、多种控制模式并用、控制具有相关性等特点。项目控制既包括控制人，也包括控制物。故管理控制是不可或缺的重要方面。维纳的《控制论》是研究生命体、机器和社会的内部或彼此之间的控制的科学。而人的控制，即参与者行为的控制是项目控制理论研究的核心问题，也是管理控制要关注的重要方面。项目控制是复杂而综合的，不是纯粹的机械装置控制，不是刚性的，在黑箱理论、反馈理论和比较理论三种控制技术并用的基础上，还必须要辅之以管理控制。

二，项目控制的机理

控制思想的产生和控制技术的运用由来已久，而将控制技术运用于管理来研究，其历史并不长，应用于项目管理则是人们近几十年才重视起来的问题。

1.项目控制是整个项目得以顺利完成的重要保证

项目控制是指项目管理者根据跟踪项目所提供的信息，对比原计划（或既定目标），找出偏差、分析成因、研究纠偏对策、实施纠偏措施的全过程。有效的项目控制应落实到项目全生命周期的各个环节，即项目前期策划、中期实施和后期运营等。在此基础上，借助进度、质量、费用和风险等控制机制对项目进行有效管理。

2.项目控制是人员、过程和技术共同作用的结果

项目控制的实施是一项艰巨而复杂的任务执行过程，在这个过程中，人员和技术共同发挥着作用。人员是根本，技术不可或缺。集中控制的程度越高，就越不合个人的口味，越需要各级人员来筹划、来实施。技术则包括了几层含义，既有控制技术和相关的科学技术，还应包括体现在管理过程中的管理技术，这三个技术共同作用而完成控制任务。技术方案、施工工艺等方面有问题，无论管理人员再努力，控制措施多么完善，质量、成本、进度等仍然会失控。同样，再完美的技术方案，没有人员来实施管理，或没有实施系统的控制职能，项目照样会失控。例如，项目产出物的质量是靠项目的工作质量保证的，而项目的各项工作都是依靠人来完成的。同时，技术控制的强度越高，通过个人酌情处理的灵活性就越低。大量的规则、制度和措施可能使人与组织两者都产生机能失调的后果。

三，项目控制的关键是进行人的管理和控制

项目的实施以人为本，人是第一要素。越来越多的研究表明，项目参与者的行为是决定项目成败的重要因素。项目的技术层面是可以模仿的，如项目策划过程、实施过程和实施方式等，但效仿一支知识水平和工作积极性较高的项目团队是极为困难的。很多项目的成败差异都表现出这一点，即是否拥有高素质的项目参与人员，对项目参与者的管理和控制也是必不可少的内容。有效的人员管理会对项目的成功打下坚实的基础，起到积极的正向作用；与此相反，不当的人员管理必定会使整个项目产生极大的负效应。在控制人的基础上，同时也要对项目的技术进行有效控制。控制的基本任务，是要在理论上找到技术系统与生物系统之间在某些功能上的相似性、统一性，以便在技术上研制出模拟人的行为和功能（尤其是智能）的技术装置。不管是对人的控制还是对技术的控制，制订项目实施方案时，都必须结合项目的实施情况，从技术、组织、管理等多个方面进行全面分析，选择适当的方法技术，力求项目方案技术达到可行性强、经济合理、操作方便、成本低廉的目的。项目控制是对人与技术的共同控制，这样的作用机理表明，项目控制最重要的是实施对项目参与人员的控制，使项目参与者的行为更加规范化和标准化，其次才是技术控制。对于一个项目是否成功，起决定性因素的是人的控制，即对参与者的行为控制。

四，实现项目的控制必须具有更广阔的视角

项目的全过程管理包含很多内容，其控制范围有文化、管理、技术、行为等几个方面的内容。对项目控制的探究离不开项目参与者对项目的认知、自身的态度和价值观，文化是在人观念基础上所表现出来的具体形式，文化层面是项目管理与控制的底蕴，是整个项目的基础；对于管理层面，以项目管理知识体系中十大知识领域和管理科学中的职能与方法为基础，目的在于规范项目管理人员的管理行为；技术层面的特点在于科学技术是项目实施的支撑，很多项目的实施过程，都包含了项目参与者的知识和技能，技术层面在控制中主要在于规范项目参与者操作的规范性，即行为的规范；行为层面是整个项目实施时的具体体现，文化、管理和技术最终都要体现在行为上，即项目的实现归根结底是靠人的行为来完成和实现。

五，控制方法与控制系统

1.功能模拟方法在项目控制中的应用

在维纳的控制论体系中，基本方法有三种，即黑箱方法、功能模拟方法、反馈方法。一般研究工程控制、项目控制的文献中多分析、探讨反馈的方法。本文试图对功能模拟方法在项目控制中的应用做初步分析。

2.模拟方法的发展历史控制论把模拟方法发展到功能模拟的新阶段。功能模拟方法是模拟方法的高级形式，它集中体现了控制论的思想特点。功能模拟方法既是控制论的基本方法，又是具有相对独立性的科学研究方法。所谓功能模拟方法，简单地说，就是以功能和行为相似为基础，用模型模仿原型的功能和行为的一种方法。模拟方法随着人类实践活动的深入和科技水平的提高而不断发展。模拟方法的具体形式，从人类认识的不同阶段中产生，在不同的条件下应用，并在生产和科研中发挥着不同程度的作用。维纳等人大胆地抛弃了把动物和机器相等同的观点，保留了动物和机器相类比的旧形式。借助这一形式，抛开机器和生命机体不同的物质基质和结构，只在行为和功能方面寻找二者的统一性和相似性，从而创立了控制论这门新科学。控制论的创立，基于传统类比和模拟方法，又在功能模拟上达到了新的突破。

3.功能模拟方法的特点功能模拟强调模型和原型在行为、功能上具备相似性，且重在模拟有目的性的行为；功能模拟源自传统模拟，而又有质的增进，传统模拟在于认识生物原型本身，而功能模拟要求在认识生物原型的基础上，创造出具有类似生物目的行为特征的机器；功能模拟使用黑箱方法，不需要透彻分析系统内部的运行机制，也无需强迫模型与原型在结构上完全相同，重在确保模型系统整体上的功能有效。

4.功能模拟方法的意义功能模拟方法使模拟由单纯认识原型的手段，发展成为改造世界的直接手段，这一点具有重大的理论和实践意义。首先，以功能模拟方法的创造为起点，人们开始借鉴模仿生物行为。控制论运用功能模拟方法，将相应的生物行为与机器行为联系在一起，通过模仿生物行为，创造高新技术，由此奠定了仿生学的科学基础。其次，功能模拟为人工智能的研究提供了有效方法。智能是高度发达的物质—人脑的特殊机能，它集中表现为记忆、判断、推理、选择、演算等思维活动。最后，功能模拟的发展必然带来认识和实践手段的新飞跃。随着功能模拟向智能模拟发展，智能机器的不断完善和广泛运用，必将带来人们的认识和实践手段与方法的质的飞跃。智能机器作为人脑的自然“延长”，不仅在认识活动的感性阶段充当人工认识器官，而且已经跨入人类认识的理性阶段，并无限地逼近人类智能。它带来人类认识能力的突破性发展，使人类认识跃进到现代科学认识的新阶段。功能模拟方法基本原理和特点的几点启发，一是模型和原型在功能和行为上需具备相似性，这是功能模拟方法的基础。这里的功能，可以理解为原模型的功能，也可以理解为已完成项目的管理功能。行为易于理解，项目控制就是要规范参与者行为。在理解了功能和行为相似之后，可以设想一种项目管理过程的模拟思路，即借鉴以往成功控制项目的管理经验，成功的方面保持并发扬，不足的地方予以改进。二是这一方法和黑箱方法有内在的联系，一般地说，采用功能模拟方法是因为不认识或完全不认识研究对象的结构，才从功能研究入手。这对于理解和应用这两种控制方法大有裨益。三是可以探索一种项目管理综合管理系统。这要以项目管理系统为平台，借鉴功能模拟方法，特别是人工智能技术，同时结合组织学、心理学、行为学的研究成果，结合项目管理十大知识领域和五个具体过程，来提高大型项目的管理水平和控制能力。

六，项目控制系统与实施过程

1.对控制系统的认识对控制系统的认识，有一个前提，即要分析清楚控制系统是有形的还是无形的。很多项目控制系统是与项目管理组织、各级项目管理负责人、各种管理与技术指标、各种管理规章制度交织在一起的。大型的、重要的项目，其控制系统必须是有形的，是有意建立的。它包括了赋予项目有关管理部门或小组以明确的任务，包括建立各种规章制度及监控体系，各任务小组分项、分类控制措施，即建立一个全面的控制体系，形成控制系统。而中小型项目，其控制任务则包括在管理职能中，是半显性或是隐形的，但其功能始终存在。

2.项目控制系统的运行项目控制是一项复杂的、综合的工作。现代大型项目的基本特征是所需资源量大且成本不断增加，技术条件复杂，涉及的人员、机构和职能相互依存的程度高、风险大。构建一个能对项目信息和活动进行管理和控制的系统，是项目成功的关键。项目的控制工作主要通过控制系统完成，控制系统有三大要素，即措施、信息和反馈。这一控制系统就是项目组织为了满足项目周期、预算和质量的目标要求，而建立的运用时间、资金、人力、材料和信息等资源来规范项目实施的保障体系。

3.项目控制的基础是知识体系经过半个多世纪逐渐建立起来的项目管理知识体系和项目管理实施的固定模式就是为了规范项目实施的具体过程。也就是说，凡是被称为“项目”的任务、工作，就可以“套用”项目实施的规范动作。正是有了知识体系，项目控制的实施，控制系统的运行才有了一个完整的框架，控制过程与项目实施过程才能融合，控制的目标与项目的目标才能一致，控制的指令、体系、措施才能落到实处，才能使项目实施一步步走向成功。

4.项目控制要着眼全局项目控制的实施是一个全方位的、全过程的任务。对于一些极度复杂的项目而言，如大型化工厂的建造或新型武器系统的研制等，往往需要更为周密而系统的控制。控制论着眼于从控制系统与特定环境的关系来考虑系统的控制功能。也就是说，控制系统的控制功能是在系统与环境之间的相互作用中实现的。这里的环境自然包括了项目实施的内部环境和外部环境。项目实施控制是一个积极的、持续改进的过程。控制的目标不仅仅是监督和责任落实，而是为了持续改进项目的实施过程，进行新的控制，包括采用新措施，开展持续的项目监督。具体的项目控制中，容易陷入控制系统及技术系统，关注各类数据、报表。这种局面也要防止，要胸怀项目整体目标和项目实施的方方面面，要有大局观。

七，结语

要进行有效的项目整体管理，项目经理首先需要分析清楚项目所处的内外部环境和整体情况，特别是要对项目主要的关系人进行分析和管理。其次，要设计好项目的控制系统，包括项目的组织架构、项目变更控制系统、冲突处理系统。最后，要按照项目管理知识体系的项目整合管理的规范过程来对项目进行整体管理。只有这样，项目控制的目的才能成功实现。

第四篇：ABS系统研究论文

摘要：

利用机械动力学仿真软件ADAMS 建立汽车ABS的机械动力学模型，在MATLAB/SIMULINK 环境下建立Jetta GTX 轿车的ABS 控制模型，构成了ABS 机电液一体化联合仿真的动力学控制模型。利用MATLAB确定了ABS 的控制参数的门限值，进行了仿真结果数据处理和分析，与大量的ABS 实车道路试验数据对比，改进模型准确度，获得了正确和可行的ABS 仿真控制模型，为加速开发ABS 的控制算法奠定了基础。

关键词：ABS 动力学控制模型 联合仿真 ADAMS MATLAB/SIMULINK

第一章 概述

“ABS”（Anti-lockedBrakingSystem）中文译为“防抱死刹车系统”.它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。

现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。

普通制动系统在湿滑路面上制动，或在紧急制动的时候，车轮容易因制动力超过轮胎与地面的摩擦力而安全抱死。

近年来由于汽车消费者对安全的日益重视，大部分的车都已将ABS列为标准配备。如果没有ABS，紧急制动通常会造成轮胎抱死，这时，滚动摩擦变成滑动摩擦，制动力大大下降。而且如果前轮抱死，车辆就失去了转向能力；如果后轮先抱死，车辆容易产生侧滑，使车行方向变得无法控制。所以，ABS系统通过电子机械的控制，以非常快的速度精密的控制制动液压力的收放，来达到防止车轮抱死，确保轮胎的最大制动力以及制动过程中的转向能力，使车辆在紧急制动时也具有躲避障碍的能力。

随着世界汽车工业的迅猛发展，安全性日益成为人们选购汽车的重要依据。目前广泛采用的防抱制动系统（ABS）使人们对安全性要求得以充分的满足。

汽车制动防抱系统，简称为ABS，是提高汽车被动安全性的一个重要装置。有人说制动防抱系统是汽车安全措施中继安全带之后的又一重大进展。汽车制动系统是汽车上关系到乘客安全性最重要的二个系统之一。随着世界汽车工业的迅猛发展，汽车的安全性越来越为人们重视。汽车制动防抱系统，是提高汽车制动安全性的又一重大进步。

ABS防抱制动系统由汽车微电脑控制，当车辆制动时，它能使车轮保持转动，从而帮助驾驶员控制车辆达到安全的停车。这种防抱制动系统是用速度传感器检测车轮速度，然后把车轮速度信号传送到微电脑里，微电脑根据输入车轮速度，通过重复地减少或增加在轮子上的制动压力来控制车轮的打滑率，保持车轮转动。在制动过程中保持车轮转动，不但可保证控制行驶方向的能力，而且，在大部分路面情况下，与抱死〔锁死〕车轮相比，能提供更高的制动力量。

第二章 发展历程

ABS系统的发展可以追溯到本世纪初期，早在1928年制动防抱理论就被提出，在30年代机械式制动防抱系统就开始在火车和飞机上获得应用，博世（BOSCH）公司在1936年第一个获得了用电磁式车轮转速传感器获取车轮转速的制动防抱系统的专利权。

进入50年代，汽车制动防抱系统开始受到较为广泛的关注。福特（FORD）公司曾于1954年将飞机的制动防抱系统移置在林肯（LINCOIN）轿车上，凯尔塞·海伊斯（KELSEHAYES）公司在1957年对称为“AUTOMATIC”的制动防抱系统进行了试验研究，研究结果表明制动防抱系统确实可以在制动过程中防止汽车失去方向控制，并且能够缩短制动距离；克莱斯（CHRYSLER）公司在这一时期也对称为“SKIDCONTROL”的制动防抱系统进行了试验研究。由于这一时期的各种制动防抱系统采用的都是机械式车轮转速传感器的机械式制动压力调节装置，因此，获取的车轮转速信号不够精确，制动压力调节的适时性和精确性也难于保证，控制效果并不理想。

随着电子技术的发展，电子控制制动防抱系统的发展成为可能。在60年代后期和70年代初期，一些电子控制的制动防抱系统开始进入产品化阶段。凯尔塞·海伊斯公司在1968年研制生产了称为“SURETRACK”两轮制动防抱系统，该系统由电子控制装置根据电磁式转速传感器输入的后轮转速信号，对制动过程中后轮的运动状态进行判定，通过控制由真空驱动的制动压力调节装置对后制动轮缸的制动压力进行调节，并在1969年被福特公司装备在雷鸟（THUNDERBIRD）和大陆·马克III（CONTINENTALMKIII）轿车上。

克莱斯勒公司与本迪克斯（BENDIX）公司合作研制的称“SURE-TRACK”的能防止4个车轮被制动抱死的系统，在1971年开始装备帝国（IMPERIAL）轿车，其结构原理与凯尔塞·海伊斯的“SURE-TRACK”基本相同，两者不同之处，只是在于两个还是四个车轮有防抱制动。博世公司和泰威（TEVES）公司在这一时期也都研制了各自第一代电子控制制动防抱系统，这两种制动防抱系统都是由电子控制装置对设置在制动管路中的电磁阀进行控制，直接对各制动轮以电子控制压力进行调节。

别克（BUICK）公司在1971年研制了由电子控制装置自动中断发动机点火，以减小发动机输出转矩，防止驱动车轮发生滑转的驱动防抱转系统.瓦布科（WABCO）公司与奔驰（BENZ）公司合作，在1975年首次将制动防抱系统装备在气压制动的载贷汽车上。

第一台防抱死制动系统ABS(Ant-ilockBrakeSystem)，在1950年问世，首先被应用在航空领域的飞机上，1968年开始研究在汽车上应用。70年代，由于欧美七国生产的新型轿车的前轮或前后轮开始采用盘式制动器，促使了ABS在汽车上的应用。1980年后，电脑控制的ABS逐渐在欧洲、美国及亚洲日本的汽车上迅速扩大。到目前为止，一些中高级豪华轿车，如西德的奔驰、宝马、雅迪、保时捷、欧宝等系列，英国的劳斯来斯、捷达、路华、宾利等系列，意大利的法拉利、的爱快、领先、快意等系列，法国的波尔舍系列，美国福特的TX3、30X、红彗星及克莱斯勒的帝王、纽约豪客、男爵、道奇、顺风等系列，日本的思域，凌志、豪华本田、奔跃、俊朗、淑女300Z等系列，均采用了先进的ABS。到1993年，美国在轿车上安装ABS已达46%，现今在世界各国生产的轿车中有近75%的轿车应用ABS。

现今全世界已有本迪克斯、波许、摩根.戴维斯、海斯.凯尔西、苏麦汤姆、本田、日本无限等许多公司生产ABS，它们中又有整体和非整体之分。预计随着轿车的迅速发展，将会有更多的厂家生产。

这一时期的各种ABS系统都是采用模拟式电子控制装置，由于模拟式电子控制装置存在着反应速慢、控制精度低、易受干扰等缺陷，致使各种ABS系统均末达到预期的控制效果，所以，这些防抱控制系统很快就不再被采用了。

进入70年代后期，数字式电子技术和大规模集成电路的迅速发展，为ABS系统向实用化发展奠定了技术基础。博世公司在1978年首先推出了采用数字式电子控制装置的制动防泡系统--博世ABS2，并且装置在奔驰轿车上，由此揭开了现代ABS系统发展的序幕。尽管博世ABS2的电子控制装置仍然是由分离元件组成的控制装置，但由于数字式电子控制装置与模拟式电子控制装置相比，其反应速度、控制精度和可靠性都显著提高，因此，博世ABS2的控制效果己相当理想。从此之后，欧、美、日的许多制动器专业公司和汽车公司相继研制了形式多详的ABS系统。

“自动防抱死刹车”的原理并不难懂，在遭遇紧急情况时，未安装ABS系统的车辆来不及分段缓刹只能立刻踩死。由于车辆冲刺惯性，瞬间可能发生侧滑、行驶轨迹偏移与车身方向不受控制等危险状况！而装有ABS系统的车辆在车轮即将达到抱死临界点时，刹车在一秒内可作用60至120次，相当于不停地刹车、放松，即相似于机械自动化的“点刹”动作。此举可避免紧急刹车时方向失控与车轮侧滑，同时加大轮胎摩擦力，使刹车效率达到90％以上。

从微观上分析，在轮胎从滚动变为滑动的临界点时轮胎与地面的摩擦力达到最大。在汽车起步时可充分发挥引擎动力输出（缩短加速时间），如果在刹车时则减速效果最大（刹车距离最短）。ABS系统内控制器利用液压装置控制刹车压力在轮胎发生滑动的临界点反复摆动，使在刹车盘不断重复接触、离开的过程而保持轮胎抓地力最接近最大理论值，达到最佳刹车效果。

ABS的运作原理看来简单，但从无到有的过程却经历过不少挫折（中间缺乏关键技术）！1908年英国工程师J.E.Francis提出了“铁路车辆车轮抱死滑动控制器”理论，但却无法将它实用化。接下来的30年中，包括Karl Wessel的“刹车力控制器”、Werner Möhl的“液压刹车安全装置”与Richard Trappe的“车轮抱死防止器”等尝试都宣告失败。在1941年出版的《汽车科技手册》中写到：“到现在为止，任何通过机械装置防止车轮抱死危险的尝试皆尚未成功，当这项装置成功的那一天，即是交通安全史上的一个重要里程碑”，可惜该书的作者恐怕没想到这一天竟还要再等30年之久。

当时开发刹车防抱死装置的技术瓶颈是什么？首先该装置需要一套系统实时监测轮胎速度变化量并立即通过液压系统调整刹车压力大小，在那个没有集成电路与计算机的年代，没有任何机械装置能够达成如此敏捷的反应！等到ABS系统的诞生露出一线曙光时，已经是半导体技术有了初步规模的1960年代早期。

精于汽车电子系统的德国公司Bosch（博世）研发ABS系统的起源要追溯到1936年，当年Bosch申请“机动车辆防止刹车抱死装置”的专利。1964年（也是集成电路诞生的一年）Bosch公司再度开始ABS的研发计划，最后有了“通过电子装置控制来防止车轮抱死是可行的”结论，这是ABS（Antilock Braking System）名词在历史上第一次出现！世界上第一具ABS原型机于1966年出现，向世人证明“缩短刹车距离”并非不可能完成的任务。因为投入的资金过于庞大，ABS初期的应用仅限于铁路车辆或航空器。Teldix GmbH公司从1970年和奔驰车厂合作开发出第一具用于道路车辆的原型机——ABS 1，该系统已具备量产基础，但可靠性不足，而且控制单元内的组件超过1000个，不但成本过高也很容易发生故障。

1973年Bosch公司购得50％的Teldix GmbH公司股权及ABS领域的研发成果，1975年AEG、Teldix与Bosch达成协议，将ABS系统的开发计划完全委托Bosch公司整合执行。“ABS 2”在3年的努力后诞生！有别于ABS 1采用模拟式电子组件，ABS 2系统完全以数字式组件进行设计，不但控制单元内组件数目从1000个锐减到140个，而且有造价降低、可靠性大幅提升与运算速度明显加快的三大优势。两家德国车厂奔驰与宝马于1978年底决定将ABS 2这项高科技系统装置在S级及7系列车款上。

在诞生的前3年中，ABS系统都苦于成本过于高昂而无法开拓市场。从1978到1980年底，Bosch公司总共才售出24000套ABS系统。所幸第二年即成长到76000套。受到市场上的正面响应，Bosch开始TCS循迹控制系统的研发计划。1983年推出的ABS 2S系统重量由5.5公斤减轻到4.3公斤，控制组件也减少到70个。到了1985年代中期，全球新出厂车辆安装ABS系统的比例首次超过1％，通用车厂也决定把ABS列为旗下主力雪佛兰车系的标准配备。

1986年是另一个值得纪念的年份，除了Bosch公司庆祝售出第100万套ABS系统外，更重要的是Bosch推出史上第一具供民用车使用的TCS/ ASR循迹控制系统。TCS/ ASR的作用是防止汽车起步与加速过程中发生驱动轮打滑，特别是防止车辆过弯时的驱动轮空转，并将打滑控制在10％到20％范围内。由于ASR是通过调整驱动轮的扭矩来控制，因而又叫驱动力控制系统，在日本又称之为TRC或TRAC。

ASR和ABS的工作原理方面有许多共同之处，两者合并使用可形成更佳效果，构成具有防车轮抱死和驱动轮防打滑控制(ABS /ASR)系统。这套系统主要由轮速传感器、ABS/ ASR ECU控制器、ABS驱动器、ASR驱动器、副节气门控制器和主、副节气门位置传感器等组成。在汽车起步、加速及行进过程中，引擎ECU根据轮速传感器输入的信号，当判定驱动轮的打滑现象超过上限值时，就进入防空转程序。首先由引擎ECU降低副节气门以减少进油量，使引擎动力输出扭矩减小。当ECU判定需要对驱动轮进行介入时，会将信号传送到ASR驱动器对驱动轮（一般是前轮）进行控制，以防止驱动轮打滑或使驱动轮的打滑保持在安全范围内。第一款搭载ASR系统的新车型在1987年出现，奔驰S 级再度成为历史的创造者。

随着ABS系统的单价逐渐降低，搭载ABS系统的新车数目于1988年突破了爆炸性成长的临界点，开始飞快成长，当年Bosch的ABS系统销售量首次突破300万套。技术上的突破让Bosch在1989年推出的ABS 2E系统首次将原先分离于引擎室（液压驱动组件）与中控台（电子控制组件）内，必须依赖复杂线路连接的设计更改为“两组件整合为一”设计！ABS 2E系统也是历史上第一个舍弃集成电路，改以一个8 k字节运算速度的微处理器（CPU）负责所有控制工作的ABS系统，再度写下了新的里程碑。该年保时捷车厂正式宣布全车系都已安装了ABS，3年后（1992年）奔驰车厂也决定紧跟保时捷的脚步。

1990年代前半期ABS系统逐渐开始普及于量产车款。Bosch在1993年推出ABS 2E的改良版：ABS 5.0系统，除了体积更小、重量更轻外，ABS 5.0装置了运算速度加倍（16 k字节）的处理器，该公司也在同年年中庆祝售出第1000万套ABS系统。

ABS与ASR/ TCS系统已受到全世界车主的认同，但Bosch的工程团队却并不满足，反而向下一个更具挑战性的目标：ESP（Electronic Stabilty Program，行车动态稳定系统）前进！有别于ABS与TCS仅能增加刹车与加速时的稳定性，ESP在行车过程中任何时刻都能维持车辆在最佳的动态平衡与行车路线上。ESP系统包括转向传感器（监测方向盘转动角度以确定汽车行驶方向是否正确）、车轮传感器（监测每个车轮的速度以确定车轮是否打滑）、摇摆速度传感器（记录汽车绕垂直轴线的运动以确定汽车是否失去控制）与横向加速度传感器（测量过弯时的离心加速度以确定汽车是否在过弯时失去抓地力），在此同时、控制单元通过这些传感器的数据对车辆运行状态进行判断，进而指示一个或多个车轮刹车压力的建立或释放，同时对引擎扭矩作最精准的调节，某些情况下甚至以每秒150次的频率进行反应。整合ABS、EBD、EDL、ASR等系统的ESP让车主只要专注于行车，让计算机轻松应付各种突发状况。

延续过去ABS与ASR诞生时的惯例，奔驰S 级还是首先使用ESP系统的车型（1995年）。4年后奔驰公司就正式宣布全车系都将ESP列为标准配备。在此同时，Bosch于1998及2001年推出的ABS 5.7、ABS 8.0系统仍精益求精，整套系统总重由2.5公斤降至1.6公斤，处理器的运算速度从48 k字节升级到128 k字节，奔驰车厂主要竞争对手宝马与奥迪也于2001年也宣布全车系都将ESP列为标准配备。Bosch车厂于2003年庆祝售出超过一亿套ABS系统及1000万套ESP系统，根据ACEA（欧洲车辆制造协会）的调查，今天每一辆欧洲大陆境内所生产的新车都搭载了ABS系统，全世界也有超过60％的新车拥有此项装置。

“ABS系统大幅度提升刹车稳定性同时缩短刹车所需距离”Robert Bosch GmbH（Bosch公司的全名）董事会成员Wolfgang Drees说。不像安全气囊与安全带（可以透过死亡数目除以车祸数目的比例来分析），属于“防患于未然”的ABS系统较难以真实数据佐证它将多少人从鬼门关前抢回？但据德国保险业协会、汽车安全学会分析了导致严重伤亡交通事故的原因后的研究显示，60%的死亡交通事故是由于侧面撞车引起的，30%到40%是由于超速行驶、突然转向或操作不当引发的。我们有理由相信ABS及其衍生的ASR与ESP系统大幅度降低紧急状况发生车辆失去控制的机率。NHTSA（北美高速公路安全局）曾估计ABS系统拯救了14563名北美驾驶人的性命！

从ABS到ESP，汽车工程师在提升行车稳定性的努力似乎到了极限（民用型ESP系统诞生至今已近10年），不过就算计算机再先进仍须要驾驶人的适当操作才能发挥最大功效。

多数车主都没有遭遇过紧急状况（也希望永远不要），却不能不知道面临关键时刻要如何应对？在紧急情况下踩下刹车时，ABS系统制动分泵会迅速作动，刹车踏板立刻产生异常震动与显著噪音（ABS系统运作中的正常现象），这时你应毫不犹豫地用力将刹车踩死（除非车上拥有EBD刹车力辅助装置，否则大多数驾驶者的刹车力量都不足），另外ABS能防止紧急刹车时的车轮抱死现象、所以前轮仍可控制车身方向。驾驶者应边刹车边打方向进行紧急避险，以向左侧避让路中障碍物为例，应大力踏下刹车踏板、迅速向左转动方向盘90度，向右回轮180度，最后再向左回90度。最后要提的是ABS系统依赖精密的车轮速度传感器判断是否发生抱死情况？平时要经常保持在各个车轮上的传感器的清洁，防止有泥污、油污特别是磁铁性物质粘附在其表面，这些都可能导致传感器失效或输入错误信号而影响ABS系统正常运作。行车前应经常注意仪表板上的ABS故障指示灯，如发现闪烁或长亮，ABS系统可能已经故障（尤其是早期系统），应该尽快到维修厂排除故障。

要提醒的是，ABS/ ASR/ ESP系统虽然是高科技的结晶，但并不是万能的，也别因为有了这些行车主动安全系统就开快车。

第三章 工作原理

控制装置和ABS警示灯等组成，在不同的ABS系统中，制动压力调节装置的结构形式和工作原理往往不同，电子控制装置的内部结构和控制逻辑也可能ABS通常都由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子不尽相同。

在常见的ABS系统中，每个车轮上各安装一个转速传感器，将有关各车轮转速的信号输入电子控制装置。电子控制装置根据各车轮转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定，并形成相应的控制指令。制动压力调节装置主要由调压电磁阀组成，电动泵组成和储液器等组成一个独立的整体，通过制动管路与制动主缸和各制动轮缸相连。制动压力调节装置受电子控制装置的控制，对各制动轮缸的制动压力进行调节。

ABS的工作过程可以分为常规制动，制动压力保持制动压力减小和制动压力增大等阶段。在常规制动阶段，ABS并不介入制动压力控制，调压电磁阀总成中的各进液电磁阀均不通电而处于开启状态，各出液电磁阀均不通电而处于关闭状态，电动泵也不通电运转，制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状态，而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态，各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化，此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同

在制动过程中，（如下图所示）电子控制装置根据车轮转速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时，ABS就进入防抱制动压力调节过程。例如，电子控制装置判定右前轮趋于抱死时，电子控制装置就使控制右前轮刮动压力的进液电磁阀通电，使右前进液电磁阀转入关闭状态，制动主缸输出的制动液不再进入右前制动轮缸，此时，右前出液电磁阀仍末通电而处于关闭状态，右前制动轮缸中的制动液也不会流出，右前制动轮缸的刮动压力就保持一定，而其它末趋于抱死车轮的制动压力仍会随制动主缸输出压力的增大而增大；如果在右前制动轮缸的制动压力保持一定时，电子控制装置判定右前轮仍然趋于抱死，电子控制装置又使右前出液电磁阀也通电而转入开启状态，右前制动轮缸中的部分制动波就会经过处于开启状态的出液电磁阀流回储液器，使右前制动轮缸的制动压力迅速减小右前轮的抱死趋势将开始消除，随着右前制动轮缸制动压力的减小，右前轮会在汽车惯性力的作用下逐渐加速；当电子控制装置根据车轮转速传感器输入的信号判定右前轮的抱死趋势已经完全消除时，电子控制装置就使右前进液电磁阀和出液电磁阀都断电，使进液电磁阀转入开启状态，使出液电磁阀转入关闭状态，同时也使电动泵通电运转，向制动轮缸泵输送制动液，由制动主缸输出的制动液经电磁阀进入右前制动轮缸，使右前制动轮缸的制动压力迅速增大，右前轮又开抬减速转动。（参见：汽车电子控制基础，曹家喆 主编，机械工业出版社，2007年10月）

ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复而将趋于防抱车轮的滑动率控制，在峰值附着系数滑动率的附近范围内，直至汽车速度减小至很低或者制动主缸的常出压力不再使车轮趋于抱死时为止。制动压力调节循环的频率可达3~20HZ。在该ABS中对应于每个制动轮缸各有对进液和出液电磁阀，可由电子控制装置分别进行控制，因此，各制动轮缸的制动压力能够被独立地调节，从而使四个车轮都不发生制动抱死现象。

尽管各种ABS的结构形式和工作过程并不完全相同，但都是通过对趋于抱死车轮的制动压力进行自适应循环调节，来防止被控制车轮发生制动抱死。

第四章 汽车ABS 机械动力学模型

1.汽车ABS 仿真模型建立的要求：

(1)在仿真建模过程中要考虑到模型的准确性和可信度，在不失真的前提下尽量简化仿真模型，减少自由度数，提高求解效率。

(2)能够正确的根据路面条件、道路状况、制动强度和法向载荷实时计算出车速和轮速，使模型尽可能反映实车的运动状况。

(3)具有仿真建模改进的能力，能方便地修改子模型的参数，不需要花费很大精力或者重新建模，就可以在设计阶段，插入或改变仿真模型。

ADAMS 软件计算功能强大，求解器效率高，具有多种专业模块和工具包，以及与其它CAD 软件的接口，可方便快捷地建立机械动力学模型，支持Fortran 和C 语言，便于用户进行二次开发[1]。基于ADAMS软件的上述优点，利用ADAMS 软件建立汽车制动防抱死系统（ABS）的机械动力学模型。2.模型建立：

汽车是一个复杂的动力学系统，对汽车的ABS 制动性能进行模拟仿真，输入的参数包括制动初速，路面条件如干铺设路面、湿铺设路面、雪路面、冰路面、对开路面、对接路面等，道路状况如直道、弯道、上坡、下坡等和整车参数。输出的参数包括汽车制动过程中整车和车轮的运动状态，如制动时间、制动距离、制动减速度、车轮滑移率、车轮角减速度、制动器制动力、地面制动力、地面侧向力、横摆力矩等。

根据以上研究目的，对整车进行适当简化。汽车悬架系统结构型式和转向系结构型式对汽车制动性能的影响不大，仿真模型中的惯性参数由Pro/ENGINEER 软件三维实体建模计算得到，对悬架系和转向系简化如下：

悬架系统只考虑悬架的垂直变形；转向系忽略车轮定位角和转向传动装置。把汽车简化为具有十个刚体的模型，共14 个自由度。十个刚体分别为车身、一个后非独立悬挂组质量、两个前独立悬挂组质量（两个前轮横摆臂和两个前轮转向节）、四个车轮。两前轮共有3 个自由度，车身具有3 个转动和3 个平动自由度，两后轮各有1 个自由度，前悬架各有一个自由度，后悬架1 个自由度，如图1 所示。

图1 整车仿真模型

1—车身 2—后轮 3—后悬架 4—前轮

5—前悬架 6—横摆臂 7—转向节

仿真模型包括以下几个子模型：

转向系模型：以转向角约束直接作用于左转向节。

前悬架模型：前悬架是独立悬架，一侧的简化模型如图2 所示。转向节简化如图2 中3 所示，用转动副与前轮连接。横摆臂与减振器以球铰分别与转向节和车身连接。

图2 悬架的简化模型

1—车身 2—横摆臂 3—转向节 4—轮胎 5—前悬架 6—弹簧

A—转动副 B—球铰 C—转动副 D—滑柱铰 E—球铰

后悬架是非独立悬架，只考虑垂直方向的自由度，悬架与车身之间用平移副表示它们之间的相对运动，悬架与车身用弹簧阻尼连接，与后轮用转动副连接。

轮胎模型：车辆的各种运动状态主要是通过轮胎与路面的作用力引起的。采用力约束方法，不考虑轮胎拖距、回正力矩以及滚动阻力的影响。采用ADAMS 提供的非线性Pacejka 轮胎模型[2]。

制动器模型：采用美国高速公路车辆仿真模型中的制动器模型。

液压模型：采用ADAMS 中液压模块（ADAMS/Hydraulics）建立制动系统的液压仿真模块。

路面模型：设计出路面模型可进行对开路面和对接路面制动过程的仿真计算。利用ADAMS 中提供的平面（Plane）作为路面模型的基础，定义了平面（Plane）的长、宽等参数，使得汽车制动过程有足够的空间，利用平面－圆（Plane-Circle）接触力（Contact）表示车轮与地面之间的法向作用力。ADAMS轮胎模型中没有附着系数变化的路面模块，为此在ADAMS 提供的路面模块基础上，对对接路面采用在路面模型上加入标记点（Marker）的方法，分别求出前轮和后轮质心到标记点X 方向上的距离。当距离为正时说明轮胎已经跨过了标记点，此时根据所规定的路面情况对轮胎附着系数进行改变，使得模型可以计算路面附着系数变化。对开路面也采取了相同的加入标记点的方法，进行计算左右侧轮胎相对于标记点Y 方向上的距离。（参见：汽车车身电子与控制技术，陈无畏 主编，机械工业出版社，2008年02月）

第五章 制动防抱死系统ABS 的控制模型

在ADAMS 中定义了与MATLAB/SIMULINK 的接口，把ADAMS 中建立的非线性机械模型转化为SIMULINK 的S－FUNCTION 函数，再把S－FUNCTION 函数加入到控制模型里，这样就可以方便的利用SIMULINK 提供的各种强大的工具进行控制模型开发，在MATLAB 软件下进行联合仿真计算[3]。图3 所示为MATLAB/SIMULINK中表示的ADAMS 机械模型，在ADAMS 中定义四个车轮的制动力矩为输入变量，定义四个车轮的速度和滑移率为输出变量，保存在.m 文件中由MATLAB 调用。

图3 ADAMS子模块

图4 所示

为在MATLAB/SIMULINK 下开发的ABS 控制模块，图中深色的部分为ADAMS 生成的子模块，输入参数为制动力矩，输出参数为车轮速度和车轮滑移率，以车轮的加速度/减速度和车轮滑移率为控制参数。（参见：汽车车身电子与控制技术，陈无畏 主编，机械工业出版社，2008年02月）

图4 ABS 仿真控制模型

第六章 ABS 联合仿真控制规律结果与分析

1.确定车轮加速度和参考滑移率的门限值

根据ADAMS 仿真制动过程计算出的车轮加速度曲线，分析出加速度门限值为w&

1、减速度门限值为w&2。车轮滑移率下门限值λ1，上门限值λ2。

车轮的加、减速度和滑移率的门限值的确定是一个反复交替验证过程。方法为：计算车轮的加、减速度和参考滑移率，以参考滑移率为控制参数初步确定车轮的加、减速度的门限值，再以车轮加、减速度门限值控制车轮的滑移率,确定滑移率的门限值。图4 中深色的部分为ADAMS 生成的机械模型，在MATLAB作为一个S－FUNCTION 函数参与运算。通过上述交替验证的方法，车轮滑移率和加速度的仿真变化曲线如图5 所示，实车测试数据如图6 所示。比较图5 和图6，可以看出仿真数据与实车测试数据相吻合，验证了车轮加速度门限值和滑移率门限值的确定是合理的。

图5 仿真试验数据

图6 试车实验数据 图6 实车试验数据

选取适当滑移率门限值λ1，λ2是控制的关键问题之一。如果车轮的滑移率大于路面峰值附着系数相应的滑移率λOPT，车轮的侧向附着力很低。在有侧向风、道路倾斜或转向制动等对车辆产生横向力情况下，或左右车轮的地面制动力不相等时，路面不能提供足够的侧向力使车辆保持行驶方向，车辆容易发生危险的甩尾情况，因此滑移率门限值的上限应小于λOPT。

理想的ABS 系统应能把制动压力调节到一个合适的范围内，使得车轮的滑移率保持在λOPT附近。如果（λ2 － λ1）取值较小，则控制过程的保压时间较短，需进行频繁的压力调节，压力调节器需进行频繁的动作，而压力调节器和制动器需要一定的响应时间，过于频繁的压力调节会使压力调节器和制动器来不及响应，达不到控制效果。如果（λ2 － λ1）取值较大，车轮的运动状态不能及时的控制，车轮的速度波动范围很大，还会造成制动效能降低。2.ABS 的控制周期

控制周期取决于车速信号采集频率，制动压力调节器的响应时间和控制逻辑运算时间之和。在仿真模型里进行了控制周期对ABS 控制影响的分析。

模型中采用了改变控制模型与车辆模型之间的通讯时间来实现控制周期的模拟。以通讯时间为0.1s 和0.15s 为例，得到结果如图7和图8所示。从两图中可以看到控制周期增大，滑移率变化范围增大，说明车轮的线速度变化范围增大，车轮的抱死趋势强烈。在开发ABS 的时候，应尽力缩短控制周期。的联合仿真 图9 为左前轮3～5s 的ABS 仿真试验数据，按照逻辑门限值的方式进行控制。从图9 中可以看出，在加速度为－20m/s2 附近，进行了快速减压，车轮的加速度增大，但车轮速度仍在减小。然后在加速度为－22m/s2 时出现了保压过程，此时滑移率为0.17 左右。紧接着是一个压力逐渐增加的过程，在这个过程中车轮的加速度逐步减小，但车轮速度继续增加，此时车轮滑移率控制在0.1 附近，接着又是一个短暂的保压过程，车轮的加速度增大，此后又开始了新的一轮的制动压力的调节。车轮的加速度在（－20～20）m/s2之间，管路压力在（1.5～4.5）MPa 之间。图10 为道路试验数据，比较两图，仿真数据与试验数据基本吻合。（参见：张跃今，宋健.多体动力学仿真软件－ADAMS 理论及应用研讨.机械科学与技术，1997.9）

图9 左前轮3～5s 的仿真试验数据

图10 左前轮3～5s 的道路试验数据

第七章 结论

(1)用两个软件

ADAMS 和MATLAB/SIMULINK分别建立机械模型和控制模型，发挥各自的优点进行联合仿真计算，精度较高。

(2)采用交替验证的方法，确定车轮滑移率和加速度的门限值效果较好。(3)仿真数据与道路试验数据基本吻合，证明仿真方法和仿真模型可行。(4)此模型较准确地反映ABS 制动过程各参数的变化情况，可以此为基础进行实车的ABS 控 制算法的开发，缩短开发时间，减少开发经费。

(5)此模型还易于扩展，进一步开发和研究ABS 以及与ASR(Acceleration Slip Regulation)、ACC(Adaptive Cruise Control)的集成化系统。

致 谢

在这短短几个月的时间里毕业论文能够得以顺利完成，并非一人之功。感谢所有指导过我的老师，帮助过我的同学和一直关心、支持着我的家人。感谢你们对我的教诲、帮助和鼓励。在这里，我要对你们表示深深的谢意！

感谢我的指导老师——田文超老师，没有您认真、细致的指导就没有这篇论文的顺利完成。和您的交流并不是很多，但只要是您提醒过该注意的地方，我都会记下来。事实证明，这些指导对我帮助很大。

感谢我的父母，没有他们，就没有我的今天。你们的鼓励与支持，是我前进的强大动力和坚实后盾。

最后，感谢身边所有的老师、朋友和同学，感谢你们三年来的关照与宽容，与你们一起走过的缤纷时代，将会是我一生最珍贵的回忆。

参考文献：

1.汽车电子技术，迟瑞娟，李世雄 主编，国防工业出版社，2008年08月 2.汽车电子控制基础，曹家喆 主编，机械工业出版社，2007年10月 3.汽车车身电子与控制技术，陈无畏 主编，机械工业出版社，2008年02月

4.张跃今，宋健.多体动力学仿真软件－ADAMS 理论及应用研讨.机械科学与技 术，1997.9 5.ADAMS Reference Manual Version 12, Mechanical Dynamics, Inc.6.Matlab Referen ce Manual Version 6.1.Mathworks Inc.

第五篇：面向智慧旅游的智能解说系统研究与设计

面向智慧旅游的智能解说系统研究与设计

摘要：智能解说系统是实现旅游资源保护与服务大众的有效手段。文中通过研究解说系统和智慧旅游的发展现状，分析其不足之处，利用可携带的移动终端作为载体，构建兼具导游解说、功能齐全、面向现代智慧旅游的智能解说系统，为智慧旅游和解说系统的研究提供了办法，更好地满足了人们对旅游“食、住、行、游、购、娱”的需要，提升了游客游览的品质。在为游客提供优质旅游服务的同时兼具教育功能。

关键词：智能解说系统；智慧旅游；客户端；移动终端

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）05-00-02

0 引言

在信息科技高速发展的今天，旅游服务不应仅仅局限于向游客提供传统的旅游服务，还应当利用现代移动互联网技术通过旅游营销模式和导游服务为游客提供更为便捷的出游方式。而旅游解说系统是实现保护旅游资源教育并服务于大众的有效手段，解说服务App可帮助游客实现低成本与更便捷的出游。将智慧旅游的体验式服务与旅游解说系统结合，用手机App作为载体实现现代化的智慧旅游方式，可有效提升旅游移动信息化服务，促进现代旅游业转型升级。

智慧旅游来源于“智慧地球（Smarter Planet）”及其在中国实践的“智慧城市（Smarter Cities）”[1]。国家旅游局2011年提出加快发展旅游业的战略部署，争取用10年时间初步实现“智慧旅游”[2]。尽管我国许多地方已在尝试进行智慧旅游的建设，但相关智慧旅游的概念却没有统一、标准、科学的定义，缺乏理论支撑[3]。关于旅游解说系统，国外旅游解说始于20世纪30年代，经历了对解说实践认知、解说媒介探寻、解说管理效用认同等几个阶段后于21世纪进入了成熟时期。国外旅游研究涉及景区保护与旅游开发、旅游影响、区域竞争与合作、管理等多个方面，更注重结合理论数理模型、定量分析法等进行研究，并且有较长的研究历史，研究内容深入。国内旅游解说始于1999年吴必虎的《旅游解说系统的规划与管理》和《旅游解说系统研究――以北京为例》，之后关于旅游解说的研究论文开始涌现，呈曲折上升态势，2011年达到高峰[4]。随着游客旅游经历的丰富，走马观花的团队游正逐步向移步换景的深度游过渡，旅游景区也迫切需要利用新技术改善旅游服务环境，提升景区服务能力，丰富游客旅游体验[5]。国外在这方面的探讨应用明显比国内更趋于系统化、成熟化，在国内无论是理论研究还是实践探讨，在将信息技术应用于旅游业方面做得明显不够。关于移动互联网技术的研究国内虽然取得了一定成果，特别是国家旅游局提出“智慧旅游”规划之后，吸引了越来越多人的关注。然而国内对于智慧旅游和旅游解说系统的研究还不够成熟，很多研究都只是通过一些不同的数据来探究我国解说系统的现状和发展前景，以及如何构建解说系统，或是单一研究智慧旅游与解说系统的构建。

将智慧旅游与解说系统相结合，基于新一代的移动互联网技术，利用可携带的移动终端作为载体，构建兼具导游解说、功能集全、面向现代智慧旅游的智能解说系统，在旅游行业中结合实际应用是本文尝试探讨的问题。

智能旅游解说系统

解说系统运用某种媒体和表达方式，使特定信息传播并到达信息接受者中间，帮助信息接受者了解相关事务的性质和特点，并实现服务和教育的基本功能[6]。景区的解说与亲身经历相结合，重点向游客介绍、阐明并指导他们的户外活动，而不像博物馆那样将解说的焦点集中于其他事物上[7]。智慧旅游是基于新一代信息技术（信息通信技术，ICT），为满足游客个性化需求，提供高品质、高满意度服务，以实现旅游资源及社会资源的共享与有效利用的系统化、集约化的管理变革[1，2]。解说系统能够通过现场资料等将特定的旅游信息传递给游客，以此实现教育与服务功能，而智慧旅游系统则更注重利用现代信息技术满足游客个性化，多样化的需求。

智慧旅游解说系统将智慧旅游和解说系统的优点结合起来，通过手机、平板电脑等终端利用移动通信技术，借助App应用软件为游客提供语音解说、旅游资讯、电子商务以及其他各种服务。系统首先通过微信公众号、微博等社交软件向游客宣传旅游信息，然后以App的形式向游客提供景点信息，旅游规划，景点解说和电子商务等服务，构建景点解说和其他功能兼具的智慧型解说系?y，打破了传统的解说模式。

高速互联网络和智能手机的结合成为自助旅游者的重要支撑，游客手中的3G智能手机成为自助旅游不可或缺的助手，它借助电子地图、GPS 定位等软件系统以及专业旅游网站提供的“导航”“导游”“导览”“导购”信息服务，使一个陌生的自助游客可以在旅游目的地自由活动。随着科技信息技术的不断更新，将会影响甚至改变未来旅游出行方式。旅游业要做到更好的转型发展，现代移动互联网技术是重要的影响因素。

系统构建

2.1 系统结构

智能旅游解说系统由数据库、服务器和客户端三大部分组成，再由服务器分成公共服务系统、旅游解说系统、电子商务系统和查询系统，分别对应不同的功能。客户端针对用户不同的需要分为攻略模块、解说模块、导购模块和查询模块。智能旅游解说系统架构如图1所示。

2.2 软件设计

智能旅游解说系统由数据库、服务器和客户端三大部分组成，系统软件架构如图2所示。三部分相辅相成，联系紧密。

2.2.1 数据库

数据库中存储景区景点相关信息、用户信息、景区周边“食、住、行、游、购、娱”等信息，主要负责存储与管理系统运行的数据信息，当收到服务器的指令时，将有关信息筛选出来与服务器进行数据传递。

2.2.2 服务器

服务器包括公共服务系统、旅游解说系统、电子商务系统和查询系统四大模块。服务器作为中间媒介，与客户端和数据库进行实时数据交互。当服务器接收到客户端发出的请求后进行分析处理，将数据库中的信息发送给客户端。

公共服务系统由智能推荐系统、GPS系统、旅游信息发布系统和景区景点信息展示系统组成；旅游讲解系统由多媒体讲解系统与景点图片展示系统组成；电子商务系统由购票系统和第三方支付平台组成；查询系统包括在线咨询系统、在线信息查询系统、交通信息查询系统、天气查询系统。客户端在不同的功能区发送请求到服务器相对应的不同模块当中，不同的模块分工处理不同的数据，以提高工作效率。

2.2.3 客户端

客户端是安装于Android手机、平板电脑等移动设备的应用程序。当用户使用时只需在客户端界面输入相关信息，客户端就会把请求发送到服务器，服务器处理后会将结果反馈至客户端。

客户端相对于不同的服务系统分成了不同的功能区，主要包括攻略模块，对应公共服务系统；导游功能模块，对应旅游讲解系统；导购功能模块，对应电子商务系统；查询功能模块，对应查询系统。

2.3 系统功能与内容

系统功能与内容架构如图3所示。

2.3.1 攻略功能

攻略功能主要分为旅游攻略、景区信息、旅游行程规划、定位导航、旅游日志、交友互动和景区全景图等部分。它汇集旅行中各种旅游信息，为旅游爱好者提供精美实用的出行指南，包括详细的交通、住宿、美食、景点、行程、实用信息、贴士及网友提供的独特感受，可随时随地查找相关攻略，让旅行更轻松。景区全景图呈现景区所有景点，可一手掌握附近好玩又有趣的去处，同时根据GPS定位信息推?]最佳路线，帮助游客选择最近、最省时省力、最冒险的抵达方式。在景区地图上输入要查找的信息后，即可精确显示所在位置，同时显示具体的行走路线，引导游客到达目的地，让旅游资源跟着行程走，让导游时时伴你行，为游客提供全面、实时、贴身的导航服务。

2.3.2 解说功能

解说功能分为景点讲解和景区导游两部分。景区导游能综合手机定位实时获取游客的位置，及时向游客推送所在景点的语音解说，让游客了解山水、历史建筑、神话故事等知识。景点讲解主要针对景区内某一景点进行解说。两种解说模式由用户自由选择，为用户提供更人性化的服务。

2.3.3 导购功能

导购功能分为景区门票预定、酒店预订、机票火车票预定。景区、酒店、机票、车票、团购快捷预定，随心享受自由自在的旅行。

2.3.4 查询功能

查询功能包括交通工具查询、酒店、餐饮、商家优惠查询、周边资讯查询和天气查询等。根据用户的位置，系统主动推送附近商家的优惠服务和各种活动信息，让游客在旅行途中也能享受优惠。

结语

随着移动通信技术的不断发展和移动设备的不断更新，基于可移动通讯设备与互联网的旅游应用程序打破了传统的旅游模式，满足了游客的个性化需求。而将智慧旅游与解说系统相结合，构建一个将现代社交系统平台融入其中且解说与导游功能齐全的智能旅游系统，既支持了国家旅游政策，也顺应了时代潮流。

参考文献

[1]张凌云，黎?j，刘敏.智慧旅游的基本概念与理论体系[J].旅游学刊，2012，27（5）：66-73.[2]刘军林.智慧旅游的技术图谱、构成体系与实现图景研究[J].牡丹江大学学报，2015（11）：36-40.[3]陆晓龙.智慧旅游搞不好就纸上谈兵[N].中国旅游报，2011-07-01.[4]王婧，钟林生，陈田.国内外旅游解说研究进展[J].人文地理，2015（1）：33-39.[5]魏洁.基于智能手机的旅游景区导览系统的设计[J].湖北成人教育学院学报，2015，21（4）：65-68.[6]周可华，罗明春，蒋玲俐.旅游景区电子解说系统发展初探[J].企业技术开发，2006，25（6）： 120-122.[7]唐鸣镝.景区旅游解说系统的构建[J].旅游学刊，2006，21（1）：64-68.[8]翟鸿雁.智慧旅游平台的研究与设计[J].物联网技术，2014，4（11）：73-75.