發(fā)布時間：2023-02-08 04:54:43
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電子系統(tǒng)設(shè)計論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
1．1PID控制原理［1，2］
常規(guī)PID控制系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。
PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r（t）與實際輸出構(gòu)成控制偏差：
將此偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）通過線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進行控制。其控制規(guī)律為：
式中，Kp為比例系數(shù)，T1為積分時間常數(shù)，TD為微分時間常數(shù)。
在PID控制中，比例項用于糾正偏差，積分項用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，微分項用于減小系統(tǒng)的超調(diào)量，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。PID控制器的性能就決定于Kp、T1和TD這3個系數(shù)。如何選用這3個系數(shù)是PID控制的核心。
1．2數(shù)字PID控制算法選擇
設(shè)計和調(diào)整數(shù)字PID控制器的任務(wù)就是根據(jù)被控對象和系統(tǒng)要求，選擇合適的PID模型，將其進行離散化處理，編出計算機程序由微處理器實現(xiàn)，最后確定KP、T1、TD、和T，T為采樣周期。微處理器控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時刻的偏差值計算控制量，因此，必須對PID模型進行離散化處理。
用矩形方法數(shù)值積分代替式（3）中的積分項，對式（3）中的導(dǎo)數(shù)項用后向差分逼近，經(jīng)推理可得到基本PID控制的位置式算法：
式中k——采樣序號，k＝0，1，2，……
U（k）——第k次采樣時刻輸出值
E（k）——第k次采樣時輸入的偏差值
E（k－1）——第（k－1）次采樣時刻輸入的偏差值
K1——積分系數(shù)，K1＝KpT／T1
KD——微分?jǐn)?shù)系，KD＝KpTD／T1
在數(shù)字控制系統(tǒng)中，PID控制規(guī)律是用程序來實現(xiàn)的，因而具有更大的靈活性。由于基本PID控制中引入了積分環(huán)節(jié)，其目的主要是為了消除靜差，提高精度。但在柴油機調(diào)速過程中，突加突減負(fù)載時，會引起轉(zhuǎn)速的較大波動，導(dǎo)致短時間內(nèi)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)較大偏差，通過PID積分運算積累，超調(diào)量過大，系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩，嚴(yán)重影響發(fā)電機組輸出電能的品質(zhì)。為避免PID控制中積分項引起的超調(diào)，提高其調(diào)節(jié)品質(zhì)，擬采用積分分離法對基本PID控制進行改進，簡稱變速積分PID。變速積分PID的基本思路是設(shè)法改變積分項的累加速度，使其與偏差大小相對應(yīng)，偏差越大，積分越慢；反之，則越快。
式中，A、B為積分區(qū)間。
變速積分PID算法為：
式中，U1（k）為第k次采樣時刻PID運算的積分部分輸出值。
采用變速積分PID控制，系統(tǒng)具有以下特點：用比例消除大偏差，用積分消除小偏差，可完全消除積分飽和現(xiàn)象；各參數(shù)容易整定，易實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定，而且對A、B兩參數(shù)不要求十分精確；超調(diào)量大大減小，改善了調(diào)節(jié)品質(zhì)，適應(yīng)性較強。
2柴油發(fā)電機組數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)中PID控制參數(shù)整定［3，4］
數(shù)字PID控制參數(shù)整定的任務(wù)主要是確定數(shù)字PID的參數(shù)KP、T1、TD和T。
對于簡單控制系統(tǒng)，可采用理論計算方法確定這些參數(shù)。但由于柴油機調(diào)速系統(tǒng)的工況較為復(fù)雜，其數(shù)學(xué)模型并非十分精確，在此，采用工程整定常用的擴充臨界比例帶法，結(jié)合經(jīng)驗法再對參數(shù)進行調(diào)整，得到最終的PID參數(shù)。
（1）采樣周期T的選擇
在數(shù)字控制系統(tǒng)中，采樣周期T是一個比較重要的因素，采樣周期的選取，應(yīng)與PID參數(shù)的整定綜合考慮。
首先，采樣周期T的選取應(yīng)滿足以下要求：遠小于對象擾動周期；比對象時間常數(shù)小得多；盡量縮短采樣周期，以改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。
該系統(tǒng)中，PID調(diào)節(jié)控制過程是在定時中斷狀態(tài)下完成的，因此，采樣周期T的大小必須保證中斷服務(wù)程序的正常運行。在不影響中斷程序運行的情況下，可取采樣周期T＝0．1τ（τ為柴油機的純滯后時間）。當(dāng)中斷程序運行時間Tz大于0．1τ時，則取T＝Tz，
（2）臨界振蕩周期Ts的確定
初始確定數(shù)字PID參數(shù)時，在用上述方法確定采樣周期T的條件下，從調(diào)速系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)回路中，去掉數(shù)字控制器的微分控制作用和積分控制作用，只采用比例調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)來確定系統(tǒng)的振蕩周期Ts和臨界比例系數(shù)Ks。由單片機系統(tǒng)自動控制比例系數(shù)KP，并逐漸增大Kp，直到系統(tǒng)出現(xiàn)持續(xù)的等幅振蕩，然后由單片機系統(tǒng)自動記錄并顯示調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生等幅振蕩時的臨界比例度δ和相應(yīng)的臨界振蕩周期Ts。
控制度就是以模擬調(diào)節(jié)器為基礎(chǔ)，定量衡量數(shù)字控制系統(tǒng)與模擬調(diào)節(jié)器對同一對象的控制效果?？刂菩Ч褪遣捎媚骋环e分準(zhǔn)則，根據(jù)系統(tǒng)在規(guī)定的輸入下的輸出響應(yīng)，使用該準(zhǔn)則取最小值時的最
如前所述，采樣周期T的長短會影響系統(tǒng)的控制品質(zhì)，同樣是最佳整定，數(shù)字控制系統(tǒng)的品質(zhì)要低于模擬系統(tǒng)的控制品質(zhì)。即控制度總是大于1的，且控制度越大，相應(yīng)的數(shù)字控制系統(tǒng)品質(zhì)越差。
為獲得與模擬控制器相當(dāng)?shù)钠焚|(zhì)，控制度選為1．05。不同控制度時，擴充臨界比例帶法PID參數(shù)計算公式
（4）KP、K1、KD、T的求取
根據(jù)實驗所得Ks和Ts及選定的控制度，按表1計算出數(shù)字PID參數(shù)Kp、T1、TD和T。
（5）控制效果的調(diào)節(jié)
按求得的參數(shù)值在調(diào)速控制系統(tǒng)中運行，并觀察控制效果。如控制效果達不到控制要求，可基于以下原則，根據(jù)經(jīng)驗法對參數(shù)做適當(dāng)調(diào)整。
①增大比例系數(shù)Kp，將加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但過大會使系統(tǒng)產(chǎn)生較大超調(diào)，甚至產(chǎn)生振蕩。
②增大積分時間T1，有利于減小超調(diào)，減少振蕩，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但會增加系統(tǒng)過渡過程時間。
③增大微分時間常數(shù)TD有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng)，使超調(diào)減小，穩(wěn)定性增加，但系統(tǒng)對擾動的抑制能力減弱，對擾動有較敏感的響應(yīng)。
基于上述原則，調(diào)整PID參數(shù)時，應(yīng)先比例、后積分、再微分進行調(diào)整。
參考文獻：
［1］陶永華，尹怡欣，葛蘆生．新型PID控制及其應(yīng)用［M］．機械工業(yè)出版社，1998．
［2］王福瑞．單片微機測控系統(tǒng)設(shè)計大全［M］．北京航空航天大學(xué)出版社，1998．
電子系統(tǒng)的種類較多，從總體上可分為模擬系統(tǒng)、數(shù)字系統(tǒng)和模/數(shù)混合系統(tǒng)三大類。在數(shù)字系統(tǒng)中，又可分為以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字集成電路(如TTL、CMOS器件)為核心的電子系統(tǒng)以及以MPU、MCU、PLD、ASIC為核心的電子系統(tǒng)。在模/數(shù)混合系統(tǒng)中，以SOC為核心的電子系統(tǒng)發(fā)展最為迅猛。以模擬器件為核心的電子系統(tǒng)是基本的，該設(shè)計環(huán)節(jié)對于學(xué)生鞏固及應(yīng)用已學(xué)電子技術(shù)理論和基本技能，進一步提高實際工作能力和培養(yǎng)創(chuàng)新能力具有不可替代的作用。
一、電子系統(tǒng)設(shè)計的基本原則
電子電路系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)遵循以下幾個基本原則:
(1)滿足系統(tǒng)功能和性能指標(biāo)要求，這是電子電路系統(tǒng)設(shè)計時必須滿足的基本條件。
(2)電路優(yōu)化。在滿足功能和性能要求的情況下，通過優(yōu)化的簡單電路系統(tǒng)既經(jīng)濟又可靠。
(3)電磁兼容性好。電磁兼容性是現(xiàn)代電子電路系統(tǒng)應(yīng)具備的基本特性。
(4)可靠性高。電子電路系統(tǒng)的可靠性要求與系統(tǒng)的實際用途、使用環(huán)境等因素有關(guān)。
(5)系統(tǒng)集成度高。最大限度地提高集成度，是電子電路系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循的一個重要原則。
(6)調(diào)試簡單方便。
(7)生產(chǎn)工藝簡單。生產(chǎn)工藝是電子電路系統(tǒng)設(shè)計者應(yīng)當(dāng)考慮的一個主要問題，無論是批量產(chǎn)品還是樣品，生產(chǎn)工藝對電路的制作與調(diào)試都是相當(dāng)重要的一個環(huán)節(jié)。
(8)操作簡便、性價比高。
二、電子系統(tǒng)的設(shè)計方法根據(jù)電子系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)上的層次性，通常有如下三種設(shè)計方法。
1.自頂向下的設(shè)計方法這種設(shè)計方法就是設(shè)計者根據(jù)原始設(shè)計指標(biāo)或用戶需求，從整體上規(guī)劃整個系統(tǒng)的功能和性能，然后對系統(tǒng)進行劃分，分解為規(guī)模較小、功能較簡單且相對獨立的子系統(tǒng)，并確定它們之間的相互關(guān)系。這種劃分過程可以不斷進行下去，直到劃分得到的單元可以映射到物理實現(xiàn)，實現(xiàn)可以是具體的部件、電路和元件，也可以是VLSI的芯片版圖。
2.自底向上的設(shè)計方法
這種設(shè)計方法就是設(shè)計者根據(jù)要實現(xiàn)系統(tǒng)的各個功能的要求，首先從現(xiàn)有的可用的元件中選出最合適的，設(shè)計成一個個的部件，當(dāng)一個部件不能直接實現(xiàn)系統(tǒng)的某個功能時，需設(shè)計出由多個部件組成的子系統(tǒng)去實現(xiàn)該功能，上述過程一直進行到系統(tǒng)所要求的全部功能都實現(xiàn)為止。該方法的優(yōu)點是可以繼承使用經(jīng)過驗證的、成熟的部件與子系統(tǒng)，從而可以實現(xiàn)設(shè)計重用，減少設(shè)計的重復(fù)勞動，提高設(shè)計生產(chǎn)率。其缺點是設(shè)計過程中設(shè)計人員的思想受限于現(xiàn)成可用的元件，故不容易實現(xiàn)系統(tǒng)化的、清晰易懂的以及可靠性高、可維護性好的設(shè)計。
3.以自頂向下方法為主導(dǎo)結(jié)合使用自底向上的設(shè)計方法
隨著SOC(單芯片系統(tǒng))的出現(xiàn)，為了實現(xiàn)設(shè)計重用以及對系統(tǒng)進行模塊化測試，通常采用以自頂向下方法為主導(dǎo)，并結(jié)合使用自底向上的方法，這樣既能保證實現(xiàn)系統(tǒng)化的、清晰易懂的以及可靠性高、可維護性好的設(shè)計，又能充分利用IP核，減少設(shè)計的重復(fù)勞動，提高設(shè)計生產(chǎn)率，因而得到普遍采用。
三、基于模擬器件的電子系統(tǒng)設(shè)計流程
基于模擬器件的電子系統(tǒng)設(shè)計的流程如圖1所示。模擬電路種類較多導(dǎo)致系統(tǒng)的設(shè)計步驟將有所差異，流程圖中的環(huán)節(jié)應(yīng)隨設(shè)計的實際作調(diào)整或交叉進行、重復(fù)。
1.明確設(shè)計任務(wù)
該階段是對系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)進行具體的分析，充分了解系統(tǒng)的性能、指標(biāo)、內(nèi)容及要求，掌握系統(tǒng)的基本特征，以便明確系統(tǒng)應(yīng)完成的任務(wù)。
2.總體方案選擇
該階段針對所提出的任務(wù)、要求和條件，從全局著眼，用具有一定功能的若干單元電路構(gòu)成一個整體，來實現(xiàn)系統(tǒng)的各項性能。通常符合要求的總體方案不止一個，設(shè)計者應(yīng)當(dāng)針對任務(wù)、要求和條件，查閱有關(guān)資料，廣開思路，提出若干種不同的方案，然后逐一分析每一個方案的可行性和優(yōu)缺點，再加以比較，擇優(yōu)選用。
3.單元電路設(shè)計
在確定總體方案后，便可以畫出詳細(xì)框圖，設(shè)計單元電路。設(shè)計單元電路的一般方法和思路如下:
(1)根據(jù)設(shè)計要求和已選定的總體方案的原理框圖，明確對各單元電路的要求，必要時應(yīng)詳細(xì)擬定出主要單元電路的性能指標(biāo)。注意各單元電路之間的相互配合，但要盡量少用或不用電平轉(zhuǎn)換之類的接口電路，以簡化電路結(jié)構(gòu)、降低成本。
(2)擬定出各單元電路的要求后，應(yīng)全面檢查一遍，確定無誤后方可按一定的順序分別設(shè)計各單元電路。
(3)選擇單元電路的結(jié)構(gòu)形式。最簡單的辦法是從以往學(xué)過的和了解的各種電路中選擇一個合適的電路，但一般情況下，應(yīng)查閱有關(guān)資料，以豐富知識、開闊眼界，從而找到適合的電路。具體設(shè)計時，在符合設(shè)計要求的電路基礎(chǔ)上適當(dāng)改進或進行創(chuàng)造性的設(shè)計。
4.計算和調(diào)整參數(shù)
電路設(shè)計中參數(shù)的計算方法主要在于正確運用課程中已經(jīng)學(xué)過的分析方法，搞清電路原理，靈活運用計算公式。對于一般情況，計算參數(shù)應(yīng)注意以下幾點:①各元器件的工作電壓、電流、頻率和功耗等應(yīng)在允許范圍內(nèi)，并留有適當(dāng)裕量;②對于環(huán)境溫度、交流電網(wǎng)電壓等工作條件應(yīng)按最不利的情況考慮;③對于元器件的極限參數(shù)必須留有足夠的裕量，一般按額定值的1．5倍左右考慮;④電阻、電容的參數(shù)應(yīng)選計算值附近的標(biāo)稱值;⑤在保證電路達到功能指標(biāo)的前提下，應(yīng)盡量減少所用元器件的品種、價格、體積、數(shù)量等。
5.元器件的選擇
從某種意義上講，電子電路設(shè)計就是選擇最合適的元器件，并把它們最好地組合起來。首先要根據(jù)具體問題和方案，考慮需要哪些元件、每個元件應(yīng)該具有哪些功能和性能指標(biāo);其次所需的元件哪些實驗室有，哪些市場上能買到，價格如何，指導(dǎo)學(xué)生關(guān)心元器件的信息和新動向，多查資料。以下概括地說明設(shè)計中元器件的選擇思路。
(1)阻容元件的選擇。電阻和電容的種類很多，正確選擇電阻和電容很重要，不同電路對電阻和電容的性能要求也不一樣。設(shè)計是要根據(jù)電路的要求選擇性能和參數(shù)合適的阻容元件，并要注意功耗、容量、頻率和耐壓范圍是否滿足要求。
(2)分立元件的選擇。分立元件包括二極管、晶體三極管、場效應(yīng)管、光電管、晶閘管等，根據(jù)用途、參數(shù)等進行選擇。
(3)集成電路的選擇。集成電路的品種很多，選用的方法一般是“先粗后細(xì)”，即先根據(jù)總體方案考慮應(yīng)該選用什么功能的集成電路，然后考慮具體的性能，最后根據(jù)供貨、價格等因素選用某種型號的集成電路。
6.審圖
在電路的設(shè)計過程中必然會有考慮不周的地方，各種計算也會出現(xiàn)誤差甚至錯誤，所以在畫出電路總圖后，要進行全面審查。審查時要注意先從全局出發(fā)檢查總體方案是否合適，各單元電路的原理是否正確，電路形式是否合適，再檢查各單元電路之間的電平、時序配合是否合適，電路圖中有無煩瑣可優(yōu)化之處，接著根據(jù)電路圖中所標(biāo)出的各元器件的型號、參數(shù)等驗算是否能達到性能指標(biāo)，有無恰當(dāng)?shù)脑Ａ?，同時需注意電路中各元件是否工作在額定值范圍內(nèi)，以免實驗時損壞。
7.實驗檢測
一個電路的設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，在這個過程中需要考慮很多的因素和問題，設(shè)計中難免會出一些差錯。實驗檢測是設(shè)計電子電路必不可少的環(huán)節(jié)，通過實驗檢測可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題，通過解決實驗中所發(fā)現(xiàn)的問題，逐步完善設(shè)計，最終達到設(shè)計目標(biāo)。在實驗中所需要檢測的內(nèi)容主要有:各元件的性能和質(zhì)量、各單元電路的功能和主要指標(biāo)、各個接口電路的功效、總體電路的功能等。
四、電子電路的安裝和調(diào)試
電子電路的安裝和調(diào)試在電子工程技術(shù)中占有重要的地位。它是把理論付諸實踐的過程，是把人們的主觀設(shè)想轉(zhuǎn)變?yōu)殡娐泛碗娮釉O(shè)備的過程，是把設(shè)計轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程。任何一個好的設(shè)計方案都是經(jīng)過安裝、調(diào)試和多次修改才形成的。安裝主要涉及到結(jié)構(gòu)布局、元器件的安排布置、線路的走向及連接等問題。電子電路系統(tǒng)的調(diào)試是電子電路設(shè)計中的重要內(nèi)容，它包括電子電路的測試和調(diào)整兩個方面。測試是對已經(jīng)安裝完成的電路進行參數(shù)及工作狀態(tài)的測量，調(diào)整是在測試的基礎(chǔ)上對電路元器件的參數(shù)進行必要的調(diào)整，使電路的各項性能指標(biāo)達到設(shè)計要求。電子電路的調(diào)試通常有兩種方法，其一是分塊調(diào)試法，這是采用邊安裝邊調(diào)試的方法，其二是統(tǒng)一調(diào)試法，即在整個電路系統(tǒng)安裝完成之后，進行一次性的統(tǒng)一調(diào)試。以上兩種方法的調(diào)試步驟基本一致，具體有:通電前的檢查，主要內(nèi)容是檢查元器件、檢查連線、檢查電源進線;通電檢查;靜態(tài)調(diào)試;動態(tài)調(diào)試。例如，對于數(shù)字電路的動態(tài)調(diào)試，一般先調(diào)整好振蕩電路，以便為整個電路提供時鐘信號，然后再分別調(diào)整控制電路、信號處理電路、輸入輸出電路及各種執(zhí)行機構(gòu)，在調(diào)試過程中要注意各部分的邏輯關(guān)系和時序關(guān)系，應(yīng)對照設(shè)計時的時序圖，檢查各點的波形是否正常。對于調(diào)試過程中出現(xiàn)的故障，常用的診斷方法有直接觀察法、靜態(tài)工作點測量法、信號尋跡法、對比法、元件替換法、旁路法、短路法、斷路法、電子干擾的抑制措施等。
論文摘要 在人類所利用的能源當(dāng)中，電能是最清潔最方便的；電氣傳動無疑有著很大的意義，隨著電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)以及自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，電氣傳動技術(shù)也得到了長足的發(fā)展。本文在對大量國內(nèi)外文獻分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)和論述了我國在電力電子和電力傳動系統(tǒng)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。
從學(xué)術(shù)的角度來看，電力電子技術(shù)的主要任務(wù)是研究電力電子器件（功率半導(dǎo)體）設(shè)備，轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，控制和電力電子應(yīng)用，實現(xiàn)電力和磁場的能量轉(zhuǎn)換、控制、傳輸和存儲，以便實現(xiàn)合理和有效使用的各種形式的能源，高品質(zhì)的人力的電力和磁場的能量。
1 電力電子的研究方向
就目前情況而言，我國電力電子的研究范圍與研究內(nèi)容主要包括：1）電力電子元器件及功率集成電路；2）電力電子變換器技術(shù)的研究主要包括新的或電力能源的節(jié)約和新能源電力電子，軍事和空間應(yīng)用等作為特殊的電力電子轉(zhuǎn)換器技術(shù)的智能電力電子變換器技術(shù)，控制電力電子系統(tǒng)和計算機仿真建模；3）電力電子技術(shù)的應(yīng)用，其研究內(nèi)容包括超高功率轉(zhuǎn)換器，在能源效率，可再生能源發(fā)電，鋼鐵，冶金，電力，電力牽引，船舶推進應(yīng)用，電力電子系統(tǒng)的信息化和網(wǎng)絡(luò)；電力電子系統(tǒng)的故障分析和可靠性；復(fù)雜的電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性；4）電力電子系統(tǒng)集成，其研究內(nèi)容包括標(biāo)準(zhǔn)化電力電子模塊；單芯片和多芯片系統(tǒng)設(shè)計，集成電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
2 我國電力電子發(fā)展中存在的問題
當(dāng)前的主要問題是：中國的電力電子產(chǎn)品和設(shè)備目前生產(chǎn)的大部分是也主要是晶閘管，雖然它可以創(chuàng)造一些高科技電子產(chǎn)品和電氣設(shè)備，但他們都使用電力電子外國生產(chǎn)設(shè)備和多組分組裝集成的制造方法，尤其是先進的全控型電力電子器件全部依賴進口，而許多關(guān)系到國民經(jīng)濟和國家安全，在一些關(guān)鍵領(lǐng)域的核心技術(shù)，軟件，硬件和關(guān)鍵設(shè)備，我國的外資控制和封鎖。特別是在關(guān)系國民經(jīng)濟和國家安全，更多先進水平的核心技術(shù)差距的關(guān)鍵領(lǐng)域，這種情況正在迅速變化的挑戰(zhàn)和我們的道德律令。
在過去，雖然我國國民經(jīng)濟的各個部門，先后引進了國外先進技術(shù)，已開始注意到國內(nèi)突出的問題，從表面上看，雖然對引進技術(shù)的絕大多數(shù)可以在幾年后達到國產(chǎn)化率70％的要求，但只要仔細(xì)分析，不難發(fā)現(xiàn)，并最終拒絕外國公司轉(zhuǎn)讓技術(shù)和關(guān)鍵部件，都涉及到高科技的電力電子技術(shù)和動力傳動產(chǎn)品在核心技術(shù)。
目前國外和問題的主要區(qū)別是：電力電子器件的全面控制，不能制造國內(nèi)制造的高功率轉(zhuǎn)換器，低技術(shù)，設(shè)備可靠性差，電力電子數(shù)字控制技術(shù)水平仍處于初級階段；應(yīng)用程序的控制技術(shù)和系統(tǒng)控制軟件的水平較低；缺乏經(jīng)驗的重大項目等。高性能高功率轉(zhuǎn)換器設(shè)備幾乎全部從國外進口。
3 電力傳動系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析
目前我國電力傳動系統(tǒng)的研究主要圍繞交流轉(zhuǎn)動系統(tǒng)展開，隨著交流電動機調(diào)速理論的突破和調(diào)速裝置（主要是變頻器）性能的完善，電動機的調(diào)速從直流發(fā)電機-電動機組調(diào)速、晶閘管可控整流器，直流調(diào)壓調(diào)速逐步發(fā)展到交流電動機變頻調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)之所以發(fā)展得如此迅速，和一些關(guān)鍵性技術(shù)的突破性進展有關(guān)。它們是功率半導(dǎo)體器件（包括半控型和全控型）的制造技術(shù)、基于電力電子電路的電力變換技術(shù)、交流電動機控制技術(shù)以及微型計算機和大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的全數(shù)字化控制技術(shù)。為了進一步提高交流傳動系統(tǒng)的性能，國內(nèi)有關(guān)研究工作正圍繞以下幾個方面展開：
1）輸入電流為正弦和四象限運行開辟了新的途徑
高性能交流驅(qū)動系統(tǒng)電壓型PWM逆變器中的應(yīng)用日益廣泛，PWM技術(shù)的研究更深入。 PWM功率半導(dǎo)體器件采用高頻開啟和關(guān)閉，成為一個在一定寬度的電壓脈沖序列法律的變化，為了實現(xiàn)頻率，變壓器，有效地控制和消除諧波的直流電壓。 PWM技術(shù)可分為三類：正弦PWM，優(yōu)化PWM及隨機PWM。正弦PWM的電壓，電流和磁通正弦PWM計劃的目標(biāo)包括。正弦PWM普遍提高功率器件的開關(guān)頻率將是一個非常出色的表現(xiàn)，在中小功率交流驅(qū)動系統(tǒng)等被廣泛使用。但為大容量的電源轉(zhuǎn)換設(shè)備，高開關(guān)頻率將導(dǎo)致大的開關(guān)損失，以及高功率設(shè)備，如GTO的開關(guān)頻率仍不做的非常高的在這種情況下，在最佳的PWM技術(shù)只是滿足的需求該設(shè)備。
2）應(yīng)用矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)及現(xiàn)代控制理論
交流電機交流驅(qū)動系統(tǒng)是一個多變量、非線性、強耦合、時變控制對象，變頻調(diào)速控制，電機控制的穩(wěn)定狀態(tài)方程的研究動態(tài)控制非常令人滿意的結(jié)果的特點。 70年代初提出研究交流電機的控制過程的動態(tài)，不僅要控制每個變量的振幅，而控制的階段，為了實現(xiàn)交流電機磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦矢量變換方法，促使高性能交流驅(qū)動系統(tǒng)逐漸向?qū)嶋H使用。高動態(tài)性能的電流矢量控制變頻器已成功應(yīng)用于軋機主傳動，電力牽引系統(tǒng)和數(shù)控機床。此外，為了解決系統(tǒng)的復(fù)雜性和控制精度之間的矛盾，但也提出一個新的控制方法，如直接轉(zhuǎn)矩控制，方向控制電壓，特別是與微處理器控制技術(shù)，現(xiàn)代控制理論在各種控制方法也得到了應(yīng)用，如二次型性能指標(biāo)最優(yōu)控制和雙位模擬調(diào)節(jié)器控制，可以提高系統(tǒng)的動態(tài)性能，滑（滑模）變結(jié)構(gòu)控制可以提高系統(tǒng)的魯棒性，狀態(tài)觀測器和卡爾曼濾波器可以得到狀態(tài)信息不能測量，自適應(yīng)控制能夠全面提高系統(tǒng)的性能。此外，智能控制技術(shù)，如模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，也開始在交流變頻調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)用于提高控制精度和魯棒性。
3）廣泛應(yīng)用微電子技術(shù)
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式控制處理芯片的運算能力和可靠性得到很大提高，這使得全數(shù)字化控制系統(tǒng)取代以前的模擬器件控制系統(tǒng)成為可能。目前適于交流傳動系統(tǒng)的微處理器有單片機、數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor——DSP）、專用集成電路（Application Specific Integrated Circuit——ASIC）等。其中，高性能的計算機結(jié)構(gòu)形式采用超高速緩沖儲存器、多總線結(jié)構(gòu)、流水線結(jié)構(gòu)和多處理器結(jié)構(gòu)等。核心控制算法的實時完成、功率器件驅(qū)動信號的產(chǎn)生以及系統(tǒng)的監(jiān)控、保護功能都可以通過微處理器實現(xiàn)，為交流傳動系統(tǒng)的控制提供很大的靈活性，且控制器的硬件電路標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成本低，使得微處理器組成的全數(shù)字化控制系統(tǒng)達到了較高的性能價格比。
4 結(jié)論
雖然我國電力電子與電力系統(tǒng)傳動系統(tǒng)技術(shù)得到了長足的發(fā)展，但與發(fā)達國家相比仍然存在較大差距，許多關(guān)鍵技術(shù)有待突破，關(guān)鍵部件還長期依賴進口的局面還沒有打破。
參考文獻
一、電子信息工程教育的潛在問題
1.涉及知識領(lǐng)域紛繁復(fù)雜
電子信息工程專業(yè)是原電子工程、信息工程、應(yīng)用電子技術(shù)、廣播電視工程、電磁場與微波技術(shù)、無線電技術(shù)與信息系統(tǒng)、電子信息工程、電子與信息技術(shù)、公共安全與圖像技術(shù)等10多個專業(yè)重新調(diào)整后新的寬口徑專業(yè)。隨著社會信息化的深入，電子信息技術(shù)已滲透到國防、工業(yè)控制、交通、家用電子、農(nóng)業(yè)、電子商務(wù)、通信等諸多應(yīng)用領(lǐng)域，涉及到的應(yīng)用相關(guān)專業(yè)知識也越來越多。如何在如此紛繁復(fù)雜的知識領(lǐng)域中抽絲剝繭，提取當(dāng)代前沿技術(shù)最需要的共性專業(yè)基礎(chǔ)知識及專業(yè)技能，合理設(shè)置課程體系，兼顧學(xué)生的專業(yè)技能與人文素質(zhì)培養(yǎng)，有效拓展就業(yè)渠道是專業(yè)建設(shè)必須考慮的問題。
2.教師隊伍工程素養(yǎng)不高
教育教學(xué)活動的變革本質(zhì)上是教師角色的變革。培養(yǎng)具有良好工程素養(yǎng)的工程師，教師應(yīng)首先了解工程需求并善于做工程項目。我國高校引進人才多為剛從本專業(yè)畢業(yè)的碩士和博士研究生?，F(xiàn)代企業(yè)中電子信息類相關(guān)職位可提供豐厚薪酬，而高校收入則與科研產(chǎn)出密切相關(guān)。
不同的激勵機制使得具有較強動手能力的畢業(yè)生優(yōu)先選擇在企業(yè)工作，并逐步成長為優(yōu)秀的工程師；擅長科研工作的畢業(yè)生選擇在高校就業(yè)，并迫于考核壓力專注于科學(xué)研究與論文撰寫，工程能力逐步退化。因而高校教師隊伍自身工程素養(yǎng)的提高刻不容緩。
3.項目驅(qū)動的主動式教學(xué)阻力巨大
對于電子信息工程，一個項目就是一個應(yīng)用于特定領(lǐng)域的電子系統(tǒng)。電子系統(tǒng)設(shè)計是電子系統(tǒng)工程教育的核心內(nèi)容，依賴于專業(yè)知識的篩選、梳理、整合和應(yīng)用，整個系統(tǒng)的設(shè)計、制作、調(diào)試周期十分漫長，因此在有限的授課學(xué)時內(nèi)貫穿電子產(chǎn)品開發(fā)的全過程是極具挑戰(zhàn)的課題。此外，受近年來本科擴招影響與行業(yè)發(fā)展需求的驅(qū)動，電子信息工程專業(yè)年級學(xué)生人數(shù)不斷增加，而教師工程素質(zhì)的培養(yǎng)與具有工程素質(zhì)的人才引進相對緩慢，這使得特定項目驅(qū)動的主動教學(xué)實質(zhì)上可能只有非常有限的教師來完成，項目的引導(dǎo)、實施、監(jiān)督與評價都帶來巨大的困難。
二、電子信息創(chuàng)新教學(xué)方法的研究
1.職業(yè)學(xué)校需要加強電子信息創(chuàng)新教學(xué)綜合能力的有效培養(yǎng)
在電子信息創(chuàng)新教學(xué)過程中，需要以有效的寫作標(biāo)準(zhǔn)進行分析，明確實際操作流程和操作環(huán)節(jié)，分析適合學(xué)生的規(guī)范意識標(biāo)準(zhǔn)，不斷培養(yǎng)學(xué)生的語言表達能力，進而提升教學(xué)發(fā)展過程。在電子信息創(chuàng)新發(fā)展研究過程中，需要充分的培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識能力，增強學(xué)生的理論知識實踐操作過程，幫助其充分的理解實踐操作過程中的各種問題和困難。面對這些問題，需要及時的分析和解決，合理的引導(dǎo)電子信息相關(guān)理論內(nèi)容，引發(fā)學(xué)生對實際理論的深入思考和分析，結(jié)合各項理論知識，找出有效解決問題的辦法。在電子信息實訓(xùn)操作過程中，學(xué)生可以有效的培養(yǎng)其實踐操作能力，充分調(diào)動自身的行動力，鼓勵學(xué)生與其他人進行合作，充分解決各種問題。
2.創(chuàng)新教學(xué)的提高
電子信息教學(xué)過程中，需要以良好的創(chuàng)新教學(xué)位發(fā)展氛圍，充分調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)新思維意識水平，結(jié)合實際綜合操作能力需求，對電子信息專業(yè)的未來發(fā)展趨勢進行研究，在實際創(chuàng)新教學(xué)過程中明確有效實施的辦法。教師需要引導(dǎo)學(xué)生對電子信息工藝和技術(shù)產(chǎn)生興趣，組織學(xué)生參加課外研究，增加師生之間的溝通和信任，嚴(yán)格的控制民主平等的工作原則，提高其之間的有效交流效果，保護共同學(xué)習(xí)、共同進步的目標(biāo)。學(xué)生需要樹立良好的學(xué)習(xí)心態(tài)，良好的價值觀和人生觀，明確學(xué)習(xí)過程中可能遇到的各種困難，對發(fā)現(xiàn)的不良學(xué)習(xí)作風(fēng)進行改進，提升職業(yè)學(xué)校電子信息課程的創(chuàng)新研究。
論文關(guān)鍵詞：汽車電子技術(shù)，同步開發(fā)，節(jié)能環(huán)保，安全舒適
1．引言
汽車電子是車體汽車電子控制裝置和車載汽車電子控制裝置的總稱。車體汽車電子控制裝置要和車上機械系統(tǒng)進行配合使用，即所謂“機電結(jié)合”的汽車電子裝置，包括發(fā)動機、底盤、車身電子控制。例如電子燃油噴射系統(tǒng)、制動防抱死控制、防滑控制、牽引力控制電子控制自動變速器、電子動力轉(zhuǎn)向等；車載汽車電子裝置是在汽車環(huán)境下能夠獨立使用的電子裝置，它和汽車本身的性能并無直接關(guān)系，包括汽車信息系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車音響及電視娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、上網(wǎng)設(shè)備等【1】。
汽車電子化被認(rèn)為是汽車技術(shù)發(fā)展進程中的一次革命，汽車電子化的程度被看作是現(xiàn)代汽車水平的重要標(biāo)志，是用來開發(fā)新車型，改進汽車性能最重要的技術(shù)措施。汽車制造商增加汽車電子設(shè)備的數(shù)量、促進汽車電子化是奪取未來汽車市場的重要的有效手段。汽車電子產(chǎn)品市場將在汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的保障下穩(wěn)步發(fā)展，各類汽車電子產(chǎn)品在汽車中的普及率將持續(xù)提高，隨著未來汽車市場的快速發(fā)展和汽車電子的價值含量迅速提高，汽車電子產(chǎn)業(yè)將形成巨大的經(jīng)濟規(guī)模效應(yīng)，汽車電子產(chǎn)品占汽車的成本將進一步提高。汽車電子系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要來自三個方面的驅(qū)動因素：一是綠色性，也是環(huán)保的要求；二是生產(chǎn)更安全的汽車，即安全性的要求；三是滿足駕乘人員更舒適的連通性和對信息娛樂的要求。
2．汽車電子系統(tǒng)發(fā)展的重要技術(shù)趨勢
汽車電子在汽車中占據(jù)了越來越重要的地位，汽車已經(jīng)進入電子控制時代，汽車將由單純的機械產(chǎn)品向高級的機電一體化產(chǎn)品發(fā)展，成為所謂的“電子汽車”。
2.1綠色環(huán)保成為汽車電子領(lǐng)域的熱點
最終改變汽車行業(yè)的不是豪華氣派的車身和時尚潮流的色彩，而是用于車輪、底盤以及儀表板那些微小的電子測量、控制和驅(qū)動元件。電子技術(shù)實現(xiàn)綠色環(huán)保的關(guān)鍵領(lǐng)域分為三個部分，無論哪一部分，傳感器都是功不可沒的【2】。
第一部分是胎壓。駕駛時輪胎適當(dāng)充氣不僅具有重要的安全意義，而且還可以節(jié)約燃料。由于胎壓不足，每天有四百萬加侖的燃料白白浪費掉。胎壓監(jiān)測傳感器正日益成為新型汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。
第二部分是車載網(wǎng)絡(luò)。一輛典型的新型汽車有多達一百個電子控制模塊（如ABS、ESP、自動車窗、為兒童設(shè)計的后座娛樂系統(tǒng)等），所有模塊都通過銅線實現(xiàn)相互通信。用于寶馬新款的FlexRay網(wǎng)絡(luò)及類似技術(shù)通過單個總線系統(tǒng)來運行，完全摒棄了銅線，從而使車體重量大幅減輕，并將每箱燃料的行駛里程增加五英里，如果將此技術(shù)應(yīng)用于全球所有車輛，每年可減少向大氣排放1500萬噸的二氧化碳。
第三部分是引擎。油箱中燃料所生成的百分之七十五的能量會因引擎和動力傳動系統(tǒng)的低效及空轉(zhuǎn)而損失掉。當(dāng)今汽車的電子控制單元可實現(xiàn)控制和提供實時信息，以便計算機操控引擎的排量狀態(tài)。汽車的電子控制單元可讀取位于引擎曲軸和凸輪軸處的傳感器，從而調(diào)節(jié)燃料流量和相應(yīng)進氣量，甚至可調(diào)整各種轉(zhuǎn)速和引擎負(fù)荷情況下的打火時間。在引擎內(nèi)部的惡劣條件下，對耐高溫精密測量系統(tǒng)的設(shè)計是極為復(fù)雜的，不過一旦應(yīng)用此系統(tǒng)即可顯著節(jié)約燃料。
2.2汽車電子系統(tǒng)智能安全的新科技
近年來世界各國政府都加大制定安全法規(guī)的力度，我國也相繼出臺多項有關(guān)汽車安全的強制性國家標(biāo)準(zhǔn)，對汽車的安全性提出了越來越嚴(yán)格的要求，促使各汽車制造商采取各種措施滿足法規(guī)要求。為貫徹執(zhí)行這些法規(guī)使汽車更加安全可靠，同時也為提高自己產(chǎn)品的市場競爭能力，汽車廠商和零部件供應(yīng)商開發(fā)出先進的汽車電子技術(shù)，不斷推出新的汽車電子裝置來提高汽車的主動、被動安全性能，生產(chǎn)更安全的車輛【3】。
1.全力自動剎車功能的碰撞警示系統(tǒng)。這套系統(tǒng)采用的是一種極為精確的警示系統(tǒng)，即平視顯示視覺警告。當(dāng)與前車距離過近或路中間有行人時，會通過類似于剎車燈的警示燈亮起，提醒駕駛者注意。如果駕駛者未能對警告作出反應(yīng)，該系統(tǒng)判定即將發(fā)生碰撞時，汽車會自動激活全力自動剎車。該系統(tǒng)可以使駕駛者在車速與行人的相對速度小于20公里/小時，以及與汽車的相對速度小于25公里/小時，完全避免碰撞。如果相對速度高于25公里/小時，碰撞速度將會被減小20公里/小時，盡可能減小碰撞時的車速，降低碰撞造成的損害。
2.駕駛員警示控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一個攝像頭、若干傳感器和一個控制單元組成。攝像頭裝在風(fēng)擋和車內(nèi)后視鏡之間，不斷測量汽車與車道標(biāo)志之間的距離；傳感器記錄汽車的運動；控制單元儲存該信息并計算是否有失去對汽車控制的危險。如果評估的結(jié)果是高風(fēng)險，即通過聲音信號向司機發(fā)出警示。在儀表盤上還顯示一段文字信息，用一個咖啡杯的符號提示司機休息一會兒。在車速超過60公里/小時，該系統(tǒng)激活；當(dāng)車速超過65公里/小時，系統(tǒng)便開始進行干預(yù)。通過中控臺上的一個按鈕可以激活車道偏離警示系統(tǒng)，如果駕駛員在行車過程中跨越其他車道，但沒有轉(zhuǎn)向操作（如打轉(zhuǎn)向燈），該系統(tǒng)會發(fā)出輕微的警示音。該系統(tǒng)也是通過一臺攝像機監(jiān)測車輛在車道線之間的位置，當(dāng)車速超過60公里/小時，該系統(tǒng)激活；當(dāng)車速超過65公里/小時，系統(tǒng)便開始進行干預(yù)。
3.車內(nèi)智能安全網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)最大特點能及時提醒并消除駕駛者的各種失誤，如當(dāng)駕駛者昏昏欲睡或與前行車未保持足夠的安全距離時，該系統(tǒng)的就會自動發(fā)出預(yù)警信號，提醒司機。如未有反應(yīng)，會主動降低車速；通過方向盤監(jiān)測駕駛者脈搏，發(fā)現(xiàn)駕駛員疲勞駕駛時，便啟動警告系統(tǒng)；最初，它只是搖晃駕駛座位，當(dāng)駕駛者仍無反應(yīng)時，系統(tǒng)就會自動熄滅而強行停車。
4.汽車會“說話”。豐田、日產(chǎn)、寶馬、奔馳等絕大多數(shù)車廠都意識到，下一個能為改善交通安全帶來重要推動力的就是汽車與汽車間的“交流”。這一功能的原理雖然簡單，但卻非常有效：如果汽車能互相進行信息的溝通，即使危險尚處在下一個彎道甚至遠在地平線的另一端，汽車駕駛員也能提前識別到即將發(fā)生的危險。支持這項技術(shù)的硬件條件，如發(fā)射與接收裝置等已不是問題，汽車完全可以向500米范圍內(nèi)的所有車輛發(fā)送必要的警告信息。但如何打破廠與廠之間的隔閡，建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)這才是最大挑戰(zhàn)。實際上，幾乎所有車廠都建立了類似的系統(tǒng)，旗下車型能夠互相對話，但不同車廠的車型之間卻是“語言不通”。只有所有汽車生產(chǎn)廠商和主管機構(gòu)共同合作，才能建立一個專為所有交通參與者架設(shè)的無線局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN）。只有足夠多的車輛裝備了這項技術(shù)，才可能實現(xiàn)有效的自發(fā)無線網(wǎng)絡(luò)。
5.帶排隊輔助功能的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)。這是一種經(jīng)過升級的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，在0~200公里/小時之間的車速范圍內(nèi)激活，可以通過隔柵中的雷達傳感器監(jiān)測到前面的車輛并測量與它的距離，系統(tǒng)會自動調(diào)整車速以保持與前車的距離。
2.3汽車電子系統(tǒng)將提供更加舒適的配置
現(xiàn)代的汽車設(shè)計是要追求人與車協(xié)調(diào)，要以人為本，圍繞人的需求而生產(chǎn)。要使人乘駕汽車感到舒適、方便和不容易疲勞，汽車設(shè)計就要符合汽車人體工程學(xué)的要求。而且對車內(nèi)的配置，還要求具備信息、通信電子裝置和工作條件，成為流動辦公室；還要求具備視聽娛樂電子裝置，成為舒適休閑娛樂的場所【4】。
1.智能交通系統(tǒng)。汽車智能化相關(guān)的技術(shù)問題已受到汽車制造商高度重視，其主要技術(shù)中“自動駕駛儀”的構(gòu)想必將依賴于電子技術(shù)實現(xiàn)。智能交通系統(tǒng)的開發(fā)將與電子、衛(wèi)星定位等多個交叉學(xué)科相結(jié)合，它能根據(jù)駕駛員提供的目標(biāo)資料，向駕駛員提供距離最短而且能繞開車輛密度相對集中處的最佳行駛路線。它裝有電子地圖，可以顯示出前方道路、并采用衛(wèi)星導(dǎo)航。從全球定位衛(wèi)星獲取沿途天氣、車流量、交通事故、交通堵塞等各種情況，自動篩選出最佳行車路線。未來的某天，路上行駛的都會是由計算機控制的智能汽車。
2.自動可調(diào)式電子避震系統(tǒng)。采用電子無段可調(diào)避震系統(tǒng)，可根據(jù)不同的路況，行車速度以及負(fù)重等駕駛條件主動、自動地調(diào)整最適合的避震阻尼力，使車內(nèi)人員始終享受最舒適的行車過程。另外，電子遙控和預(yù)設(shè)定技術(shù)的使用，使汽車發(fā)動機啟動、汽車空調(diào)啟動、座椅預(yù)熱、位置預(yù)調(diào)整等人性化功能得以在人坐進汽車前即可實現(xiàn)，從而增加了人們用車的舒適度。這些功能必將在未來廣泛使用于各種汽車中。
3.由無線通信、車載電腦、互聯(lián)網(wǎng)和全球定位GPS技術(shù)整合而成的車載無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，使汽車的通訊功能已不只限于收聽廣播和用車載電話通話，汽車已能讓你閱讀或發(fā)送電子郵件和傳真，收看天氣預(yù)報和股市行情，訪問互聯(lián)網(wǎng)，甚至訂機票或一束鮮花。在車內(nèi)能使用辦公室的一切，例如數(shù)據(jù)庫、電話號碼、通訊錄、約會記錄、筆記本、參考資料、尋呼機、計算器以及銀行業(yè)務(wù)等，使得汽車不僅成為人們可靠的交通工具，還將成為人際間交往的流動辦公室，成為人們舒適的休閑娛樂室，成為人類社會活動中的重要場所。
3．圍繞汽車電子發(fā)展的三大趨勢做同步開發(fā)
當(dāng)前汽車市場的潮流所向是綠色環(huán)保、安全和舒適，尤其在舒適性的需求上，汽車已經(jīng)越來越演化成消費品，具有了和家電等消費電子產(chǎn)品的相似性【5】。
與電子行業(yè)的整機、IC同步開發(fā)相似，隨著汽車產(chǎn)品市場需求的多元化和車型市場生命周期越來越短，整車設(shè)計越來越需要在第一時間推出不斷調(diào)整的市場所需要的車型和產(chǎn)品，這就越來越需要汽車的整體系統(tǒng)設(shè)計與整體解決方案。同步開發(fā)成為汽車產(chǎn)品開發(fā)的主流模式。一方面要求汽車電子零部件供應(yīng)商融入整車配套體系，理解整車設(shè)計的需求，能夠完全根據(jù)整車廠的時間計劃節(jié)點配合整車的開發(fā)進度，并在第一時間同步推出對應(yīng)設(shè)計和產(chǎn)品。另一方面也是對整車設(shè)計的挑戰(zhàn)，整車廠商要適應(yīng)消費市場快速調(diào)整的需求，就必須與汽車電子零部件供應(yīng)商密切合作、同步開發(fā)。
參考文獻
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[3]危明飛，高偉，包艷，魏輝.電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].重型汽車，2005（06）.
1.課程設(shè)計：培養(yǎng)動手能力課程設(shè)計是課堂教學(xué)和課程實驗結(jié)束后的綜合應(yīng)用實踐環(huán)節(jié)。本項教學(xué)改革將模電課程設(shè)計分為兩部分，一是為彌補實驗設(shè)備不足而進行的仿真設(shè)計。仿真設(shè)計包括三個環(huán)節(jié)，首先進行常用單元模塊電路仿真；然后結(jié)合課本知識，給定電路參數(shù)和設(shè)計要求，進行仿真電路設(shè)計；最后拓展內(nèi)容，對一些實際應(yīng)用廣泛的應(yīng)用電路仿真進行學(xué)習(xí)。三個環(huán)節(jié)對學(xué)生的要求層層遞進，前兩個環(huán)節(jié)為“必做”，第三個環(huán)節(jié)為“選做”。二是從設(shè)計、制版、焊接直至調(diào)試全過程的綜合設(shè)計制作選題。有兩個題目供學(xué)生選擇：MAX038函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計和音頻功率放大器的設(shè)計與調(diào)試。題目要求盡可能實用有趣。
2.綜合實訓(xùn)：提升綜合素質(zhì)模擬電子技術(shù)實踐教學(xué)改革的最后一個環(huán)節(jié)是綜合實訓(xùn)。這其中已經(jīng)不只是模擬電子技術(shù)一門課程，它將與數(shù)字電子技術(shù)、單片機技術(shù)應(yīng)用等課程綜合開發(fā)設(shè)計題目，訓(xùn)練學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計的能力。在訓(xùn)練方法上通過主動學(xué)習(xí)、自主設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計三個步驟激發(fā)學(xué)生的求知欲望和創(chuàng)新意識。（1）主動學(xué)習(xí)：根據(jù)實驗系統(tǒng)需要實現(xiàn)的基本功能和達到的指標(biāo)要求，學(xué)生通過查閱文獻，確定自己的設(shè)計方案；利用軟件仿真電路，并通過調(diào)試確定適合的參數(shù)；寫出預(yù)習(xí)報告。（2）自主設(shè)計：根據(jù)軟件仿真電路搭建實際系統(tǒng)的硬件組件；完成系統(tǒng)程序設(shè)計；進行軟硬件調(diào)試，通過查找錯誤、解決問題，達到鍛煉提高的作用；測試系統(tǒng)的基本參數(shù)和功能。（3）創(chuàng)新設(shè)計：完成實驗系統(tǒng)的進階指標(biāo)：如增加功能或提高指標(biāo)；對系統(tǒng)進行最終測試，給出誤差分析；寫出實驗報告，提交實驗作品。綜合實訓(xùn)使學(xué)生較系統(tǒng)地掌握電子系統(tǒng)設(shè)計過程的選題、立項、方案論證、電路設(shè)計、裝配調(diào)試、系統(tǒng)測試、總結(jié)報告、文檔整理等全過程，培養(yǎng)學(xué)生理論知識的綜合運用能力。
二、進一步完善實踐教學(xué)體系
1.嚴(yán)格考核制度
要想使模擬電子技術(shù)實踐教學(xué)順利地進行下去，必須進行嚴(yán)格的考核制度，以保證實踐教學(xué)的良好效果。（1）基礎(chǔ)實驗。根據(jù)學(xué)生每次做實驗前的預(yù)習(xí)報告和實驗中的操作表現(xiàn)、實驗后的結(jié)果分析，給出實驗成績，占模擬電子技術(shù)課程總成績的20%。模擬電子技術(shù)課程總成績=70%的期末考試卷面成績+20%的實驗成績+10%的平時成績。（2）課程設(shè)計。完成課程設(shè)計中常用單元模塊電路仿真，成績?yōu)椤凹案瘛?；完成課程設(shè)計中常用單元模塊電路和規(guī)定電路的仿真設(shè)計，成績?yōu)椤爸械取?；完成課程設(shè)計中全部軟件仿真設(shè)計，成績?yōu)椤傲己谩?；完成課程設(shè)計中全部軟件仿真設(shè)計和一個綜合設(shè)計制作選題，成績?yōu)椤皟?yōu)秀”。
2.完善實踐教學(xué)體系的配套工作
除上述改革措施外，為進一步完善實踐教學(xué)體系，實驗室硬件設(shè)備和運行經(jīng)費的投入是必要條件；編寫相應(yīng)教材，加強較適合學(xué)生之間的交流也十分重要。已經(jīng)完成或正在進行的工作如下：（1）吸取經(jīng)典教材的寶貴經(jīng)驗和新的教學(xué)理念，結(jié)合獨立學(xué)院的人才培養(yǎng)目標(biāo)以及本院課程設(shè)置和課程大綱的要求，編寫適用于應(yīng)用型本科的教材——《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》以及配套的實驗及課程設(shè)計指導(dǎo)書。（2）開設(shè)電子設(shè)計工程師認(rèn)證考試（EDP），為學(xué)生就業(yè)增加砝碼；指導(dǎo)優(yōu)秀學(xué)生參加全國大學(xué)生電子競賽、全國大學(xué)生專業(yè)競賽等，促進“因材施教的個性化培養(yǎng)”。（3）建立了模擬電子技術(shù)課程與實驗的網(wǎng)站，實現(xiàn)了指導(dǎo)教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動，拓寬了主動學(xué)習(xí)的空間。
三、結(jié)論
關(guān)鍵詞：開放實驗 課題式教學(xué)法 EDA教學(xué)
中圖分類號：G71 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0168-01
電設(shè)計自動化技術(shù)（EDA）是電氣信息類實驗教學(xué)中很重要的內(nèi)容（如圖1），本文將探討EDA教學(xué)改革。實驗教學(xué)中主要探討實驗室開放模式和課題式教學(xué)法的特點和意義，并通過實踐說明該方法的具有較好的效果。理論教學(xué)中，采用多樣化多媒體課件和電子教案為主進行課堂教學(xué)，同時借助BB網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)輔助教學(xué)。
1 開放實驗室教學(xué)法及其實踐
開放實驗室是教學(xué)體系的一個重要組成部分，它在培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力方面有著舉足輕重的作用?！禘DA技術(shù)》課程教學(xué)需要根據(jù)本校實際來進行改革，我?！禘DA技術(shù)》課程以系統(tǒng)級的設(shè)計為中心，以抽象、高層次的設(shè)計描述為重點，以當(dāng)前最流行的FPGA/CPLD器件為驗證、實現(xiàn)載體，熟練掌握最先進的EDA開發(fā)工具，利用EDA工具和所學(xué)的系統(tǒng)級的設(shè)計思想與設(shè)計方法，高效地完成實際電子系統(tǒng)的設(shè)計、驗證與實現(xiàn)。這些實現(xiàn)必須借助大量各級各類實驗。除了課堂教學(xué)、課內(nèi)實驗之外，必須加大實驗室的開放力度。
1.1 開放實驗室項目規(guī)劃
電氣、電子等熱門專業(yè)，近幾年學(xué)生人數(shù)增加較快，實驗設(shè)施的配置應(yīng)考慮到資源共享，開放實驗室必須以教學(xué)任務(wù)為目標(biāo)，提高資源利用率，減少重復(fù)建設(shè)。
1.2 規(guī)范日常管理
為了促進EDA教學(xué)效果，對EDA實驗室采用開放式管理，在班級中成立EDA興趣小組等方法，能夠讓學(xué)生能夠根據(jù)興趣愛好和業(yè)余時間在教師指導(dǎo)下持續(xù)地學(xué)習(xí)EDA技術(shù)，這樣能促進理論與實踐相結(jié)合，達到培養(yǎng)具有應(yīng)用能力學(xué)生的目的。同時，還需要對這些日常事務(wù)建立規(guī)范的操作流程和實施細(xì)則，明確責(zé)任和義務(wù)，確保實驗室開放的質(zhì)量。
1.3 實驗室向?qū)W生開放
鼓勵學(xué)生參加開放實驗。學(xué)生進入開放實驗室之前，應(yīng)該了解各種規(guī)章制度，儀器的使用規(guī)范的實驗操作流程，規(guī)章制度和操作規(guī)范可以訂制成手冊，讓學(xué)生自行學(xué)習(xí)。
開設(shè)選修實驗課程。從2009年開始就在電子類相關(guān)專業(yè)選修實驗課程，在先修數(shù)字電路課程的基礎(chǔ)上講授EDA工具及數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法。作為選修課實驗課，目前學(xué)生的重視程度不夠，受益面不夠廣泛，主要針對還沒有學(xué)習(xí)數(shù)字電路課程的低年級自覺的學(xué)生。
2 課題式教學(xué)法及其實踐
為了能更好地達到教學(xué)效果，在教學(xué)中采用課題教學(xué)法，讓學(xué)生帶著問題進行實驗探究。具有多種優(yōu)勢：一是輔助設(shè)計軟件安全可靠，當(dāng)學(xué)生在課題探索初期，即使考慮不周，也不會造成安全事故；二是直觀高效，通過仿真運行，可以立即得出數(shù)據(jù)，觀測信號圖像等；三是元器件庫的可選擇面廣，并且容易修改，有利于學(xué)生的自主探索。
2.1 EDA與數(shù)字電路課程多種教學(xué)模式結(jié)合
在EDA教學(xué)中引入課題式教學(xué)法，務(wù)必要注意和數(shù)字電路課程相結(jié)合的方式。使學(xué)生在掌握傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法的基礎(chǔ)上進一步學(xué)習(xí)現(xiàn)代最新的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法，既實現(xiàn)了傳統(tǒng)與現(xiàn)代的有機結(jié)合，又保持了數(shù)字電路課程教學(xué)內(nèi)容的連貫性。
2.2 課題式教學(xué)法的三個層次
EDA教學(xué)突出實踐，強調(diào)學(xué)生多動手，所以引入的課題根據(jù)學(xué)生和教師的作用不同，分為三個層次。其中前兩個層次為關(guān)鍵層次，第三個層次為提高層次，在EDA實驗教學(xué)中發(fā)揮重要的作用。
第一個層次為基本應(yīng)用型課題為主。課程開始，采取教師課內(nèi)實驗中現(xiàn)場授課和指導(dǎo)實驗的教學(xué)方式，以便迅速引導(dǎo)學(xué)生入門。主要用EDA來實現(xiàn)常用的功能器件，比如計數(shù)器、多路選擇器、交通燈控制器、分頻器等。這個器件通過數(shù)字電路課程可以找到理論支撐。
第二層次為教師指導(dǎo)的擴展型課題為主。在學(xué)生熟悉實驗環(huán)境后，采取布置課題，學(xué)生自主完成、教師指導(dǎo)的教學(xué)模式，引導(dǎo)、培養(yǎng)學(xué)生自己獲取知識的能力。
第三層次以學(xué)生自主創(chuàng)新、自我發(fā)揮型課題為主。該階段以學(xué)生自主綜合創(chuàng)新設(shè)計型實踐為主，采取引導(dǎo)、探索性方法。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮個性，培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力、信息獲取和選擇能力、動手實踐能力、創(chuàng)新能力。
2.3 課題式教學(xué)模式實踐效果及總結(jié)
較長期的教學(xué)實踐證明，這套課題式教學(xué)方法對于學(xué)生理論知識的學(xué)習(xí)和實踐動手能力的培養(yǎng)是非常有效的。在后續(xù)課程、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計、電子設(shè)計競賽等環(huán)節(jié)得到了廣泛的應(yīng)用，取得了較好的效果，受到了多方面的好評。
大部分學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中用到EDA技術(shù)，部分以VHDL進行數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計為課題的同學(xué)出色的完成了設(shè)計，被評為優(yōu)秀畢業(yè)論文。
學(xué)生在全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽中，廣泛使用EDA技術(shù)，進行電路仿真、設(shè)計印刷線路板，并利用VHDL進行設(shè)計，在2011年全國大學(xué)生電子大賽中獲得省級一、二、三等獎共6項。
3 建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和考試方法的改革
網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是課堂教學(xué)的有力補充，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源非常豐富，包括網(wǎng)絡(luò)課程、教學(xué)資源、EDA技術(shù)實例、習(xí)題庫及網(wǎng)絡(luò)互動平臺等?？梢噪S時下載各種學(xué)習(xí)資料、練習(xí)系統(tǒng)，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)，擴展了學(xué)生的知識面，培養(yǎng)了學(xué)生的信息素養(yǎng)搭建各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺如作業(yè)提交、郵件服務(wù)、軟件上傳下載、信息、輔導(dǎo)答疑平臺等，做到了師生互動，對教學(xué)的各個環(huán)節(jié)給予了有力的支持，保證了教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻
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論文關(guān)鍵詞：圓度誤差,誤差分離技術(shù)
0引言
在精密檢測領(lǐng)域中，圓度測量儀是測量零件的圓度、圓柱度、同軸度或者直線度誤差的關(guān)鍵設(shè)備。國內(nèi)目前所使用的圓度儀，有很大一部分測量儀器是以機電或光電為測量手段，雖然測量主體部分精度較高，但其測量結(jié)果往往與實際測量值存在較大偏差；不能存儲所得數(shù)據(jù)；測量系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，誤差分辨率較低。目前圓度測量系統(tǒng)都屬于離線開環(huán)測量系統(tǒng)，這意味著便攜性差，檢測實時性不夠，其接觸式的測量方式也易使工件和測頭磨損，造成設(shè)備損壞。而國外制造的圓度儀，圓柱度儀，三坐標(biāo)測量機等，但其往往體積較大，很難適應(yīng)各種復(fù)雜的測量環(huán)境，且造價較高。
本文提出的圓度、圓柱度測量系統(tǒng)，正式給予解決上述幾個方面的問題而提出的。該系統(tǒng)基于μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單可靠，功能針對性強，以LPC2294微處理器為核心，可擴展性方面獲得了顯著的提高，其成本也大為降低。
1圓度、圓柱度測量系統(tǒng)的總體設(shè)計
1.1系統(tǒng)功能分析
圓度、圓柱度測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊由電渦流位移傳感器，前置放大器及外圍電路組成，通過固定傳感器使被測工件自轉(zhuǎn)并以非接觸被測工件的方式采集電壓信號，進行信號調(diào)理后的信號通過LPC2294執(zhí)行誤差分離（EST）算法分離出主軸回轉(zhuǎn)誤差和圓度誤差，經(jīng)數(shù)據(jù)換算后可以得到所需的圓度、圓柱度誤差。
1.2系統(tǒng)總體設(shè)計
為實現(xiàn)上述功能，根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的等方面具體要求，系統(tǒng)總體設(shè)計如圖1所示。
圖1整體結(jié)構(gòu)框圖
Fig1Thewholestructurediagram
參數(shù)輸入：接收傳感器的電壓信號，被測工件的直徑和高度。
輸出信息：被測工件的圓度、圓柱度誤差值。
1.3測量原理
對傳感器的選擇不同可分為接觸式和非接觸式測量兩種。本系統(tǒng)采用非接觸式測量系統(tǒng)，測量原理如圖2所示，該圖為對圓柱形工件所在截面被放大了的輪廓線。該系統(tǒng)使用了非接觸式的電渦流位移傳感器，該傳感器能靜態(tài)和動態(tài)地非接觸測量被測金屬導(dǎo)體與測量表面的距離，它是一種非接觸的線性化計量工具，測量結(jié)果不受被測工件表面的灰塵、油漆、銹跡等影響。測量時將傳感器測頭對準(zhǔn)軸心o且與輪廓線存在一定間隙，當(dāng)工件以o為軸心旋轉(zhuǎn)時，傳感器輸出的電平信號即可隨著間隙的變化而變化。因此，一旦確定了間隙與電平信號之間的關(guān)系，即可測出該截面下工件在圓周方向上的半徑變化，進而通過計算可以得到工件的圓度、圓柱度。
圖2工件軸向截面
Fig2Sectionworkpieceaxis
2硬件系統(tǒng)設(shè)計
2.1LPC2294模塊
LPC2294核心模塊包括LPC2294微處理器、存儲模塊、電源模塊、系統(tǒng)復(fù)位電路和系統(tǒng)時鐘電路。LPC2294含有16K字節(jié)的靜態(tài)RAM和256K字節(jié)片內(nèi)Flash程序存儲器，4路10位A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間低至2.44us。
2.2系統(tǒng)時鐘電路
本系統(tǒng)采用10MHz的晶振作為外部時鐘輸入源。處理器的時鐘頻率cclk=M×，M為PLLCFG寄存器中MSEL位的倍增器值。PLL電流控制振蕩器的頻率=cclk×2×P,P為PLLCFG寄存器中PSEL為的分頻器值。本設(shè)計中，M取值為6，P取值為2，系統(tǒng)時鐘cclk為60MHz，分配給外設(shè)的頻率為30MHz。
2.3系統(tǒng)復(fù)位電路
微控制器在上電時自身會產(chǎn)生復(fù)位信號，結(jié)構(gòu)簡單的阻容復(fù)位電路雖然成本低廉，但不能保證任何情況下都產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的復(fù)位信號，所以一般需要使用專門的復(fù)位芯片。本設(shè)計選用可以進行手動復(fù)位的SP708復(fù)位芯片，它屬于比較器型復(fù)位器件，可有效地增強系統(tǒng)的可靠性及工作效率。
2.4電源模塊
合理的電源設(shè)計是電子系統(tǒng)安全、可靠、正常運行的基本保證。電源不僅要器件提供各種高性能的功率輸出，還包括選擇合適的旁路、去耦電容，以濾除各種干擾信號，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作。由于LPC2294的I/O電壓為3.3V，CPU工作電壓為1.8V，本設(shè)計是以5V直流電源作為輸入，經(jīng)過整流二極管和簡單的濾波電路后，作為低壓差（LDO）穩(wěn)壓器的輸入端。
2.5存儲模塊
在以LPC2294為核心的模塊中，外擴了2M字節(jié)NORFLASH（芯片型號為SST39VF160）、8M字節(jié)PSRAM（MT45W4MW16），由于SST39VF160和MT45W4MW16都是15位總線接口，所以使用LPC2294的地址總線A1~A23與其直接相連。另外，系統(tǒng)還外擴了16M字節(jié)的NANDFLASH（K9F2808U0C）并使用了74LV245芯片進行總線驅(qū)動。
2.6數(shù)據(jù)采集模塊
電渦流位移傳感器是由探頭（傳感器），延伸電纜和變換器（前置器）組成，具有頻響寬，線性測量范圍寬、體積小、，抗干擾能力強，給旋轉(zhuǎn)軸等轉(zhuǎn)動體的動態(tài)測量帶來方便。
本文所采用型號為CWY-DO-502的電渦流位移傳感器，線性量程2.0mm，靈敏度為4.02Mv/μm，具體參數(shù)如下表：
間隙（mm）
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
電壓（mm）
1.044
1.926
2.911
3.930
4.999
6.030
7.063
