时间：2022-03-31 23:08:58
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在新媒体时代的影响下，电子书籍的设计是科学技术与艺术语言相融合的产物，其在原有的文字、图像、色彩等视觉元素设计的基础上，融入了三维图像、交互设计、flas、音频、视频等动态立体图像表达形式，并通过音频播放功能，把文字信息以声音的形式有效、生动地传递给读者，使书籍真正营造出视、听、嗅、触、味五感于一体的阅读氛围。对于电子书籍教学与传统书籍相比较,对书籍设计如何体现“五感”有一个新的认识。“视”的体现：将传统书籍版式与动态技术结合，动静结合。“听”的体现：在电子书籍中融入听觉元素更好的传达信息的同时，提高了书籍听觉感染力?！按ァ钡奶逑郑右酝呈榧圆牧系拇ゾ跆嵘揭远琳哂胧榧换バ陨杓坪筒斡胄?，通过读者对屏幕的触摸或是鼠标的点击、拖动，运用动态图像使读者体会触觉的主动性?！靶帷庇搿拔丁钡奶逑?，电子书籍无法从食物的方面传达嗅觉，只有间接的从图像、色彩等视觉元素来刺激读者。总之，在电子书籍的教学中要强调书籍内涵艺术化、设计风格简约化、设计信息多元化、设计服务合理化的原则，贯穿到整个电子书籍设计的教学环节中去。
2对电子书籍设计课程教学模式的尝试
2.1培养模式的改革电子书籍的教学中以综合学科知识运用与新媒体技术结合的方式，改变单一教学模式，以开放式态度对待学生和教学。在电子书籍的内容采集阶段，提倡凸显个性化特征；在创意阶段，鼓励学生突破、创新；在电子书籍的制作阶段，以合理化运用新媒体技术为原则，将视听多媒体元素进行有效的编辑和安排。教师应把握学生在每一个阶段的学习，以不同阶段的要求对学生进行指导，不能一味追求新媒体技术带来的全新效果，而是要本着传统书籍技巧与电子书籍技术结合的方式，确立艺术与技术相结合的人才培养模式。
2.2电子书籍设计教学内容的设置优秀的电子书籍设计是以实用性、艺术性、文化性相结合的产物，教师在电子书籍设计的教学内容中需要注意以下几个方面：强调版式设计：在电子书籍教学中信息传达是电子书籍版面设计中的重点，虽然电子书籍不同于传统书籍的纸质媒介和形态，融合了音频视频以及图形图像为一体的心得表达形式，但是它的呈现，在读者阅读时，仍然以图形、文字、色彩为主要构成，所以将传统设计元素与视频、音频相结合的方式来传达信息。强调适量的设计元素，避免视觉混乱进行有序的设计，准确把握整体和部分的关系。提倡交互式设计：相较于传统书籍，电子书籍运用交互式技术使读者通过界面中的按钮、图标、菜单等交互式设置，来实现阅读的主动性，所以引导学生通过交互式设计来增加读者阅读的互动性、趣味性和主动性是电子书籍设计教学的重点，但在电子书籍中交互设计应当适度、合理，带动读者的参与，调动读者的阅读积极性。鼓励运用新技术：由于电子书籍中的媒体多元化，所以对于新技术（软硬件）的掌握与操作尤为重要，鼓励学生将新技术在电子书籍设计上进行运用，利用flas、视频音频、3D模拟虚拟空间等手法，使学生在电子书籍在个性风格和艺术表现上更为丰富，但这也是教学的难点与挑战，需要学生指导掌握综合知识与技术。在课题设置训练上：以网络上招标的电子书籍设计项目来作为学生训练项目，如：电子杂志、电子书刊、电子报纸等，而不是局限于虚拟课题设计，提升学生的设计能力和兴趣，引导学生结合市场的需求来创意，设计出优秀的电子书籍。
3教学中可能遇到的问题
关键词：数字信号处理器；三电平；PWM整流器；功率因数校正
引言
三电平（ThreeLevel，TL）整流器是一种可用于高压大功率的PWM整流器，具有功率因数接近1，且开关电压应力比两电平减小一半的优点。文献[1]及[2]提到一种三电平Boost电路，用于对整流桥进行功率因数校正，但由于二极管整流电路的不可逆性，无法实现功率流的双向流动。文献[3]，[4]及[5]提到了几种三电平PWM整流器，尽管实现了三电平，但开关管上电压应力减少一半的优点没有实现。三电平整流器尽管比两电平整流器开关数量多，控制复杂，但?具有两电平整流器所不具备的特点：
1）电平数的增加使之具有更小的直流侧电压脉动和更佳的动态性能，在开关频率很低时，如300～500Hz就能满足对电流谐波的要求；
2）电平数的增加也使电源侧电流比两电平中的电流更接近正弦，且随着电平数的增加，正弦性越好，功率因数更高；
3）开关的增加也有利于降低开关管上的电压压应力，提高装置工作的稳定性，适用于对电压要求较高的场合。
1TL整流器工作原理
TL整流器主电路如图1所示，由8个开关管V11～V42组成三电平桥式电路。假定u1=u2=ud/2，则每只开关管将承担直流侧电压的一半。
以左半桥臂为例，1态时，当电流is为正值时，电流从A点流经VD11及VD12到输出端；当is为负值时，电流从A点流经V11及V12到输出端，因此，无论is为何值，均有uAG=uCG=＋ud/2，D1防止了电容C1被V11(VD11)短接。同理，在0态时，有uAG=0；在－1态时，有uAG=uDG=－ud/2，D2防止了电容C2被V22(VD22)短接。
右半桥臂原理类似，因此A及B端电压波形如图2所示，从而在交流侧电压uAB上产生五个电平：＋ud，＋ud/2，0，－ud/2，－ud。
每个半桥均有三种工作状态，整个TL桥共有32=9个状态。分别如下：
状态0(1,1)开关管V11，V12，V31，V32开通，变换器交流侧电压uAB等于0，电容通过直流侧负载放电，线路电流is的大小随主电路电压us的变化而增加或减小。
状态1(1,0)开关管V11，V12，V32，V41开通，交流侧输入电压uAB等于ud/2，输入端电感电压等于us－u1。电容C1电压被正向(或反向)电流充电(u1<us，或放电us<u1)，C2通过直流侧负载放电。
状态2(1,－1)开关管V11，V12，V41，V42开通，输入电压uAB=ud，正向(或反向)电流对电容C1及C2充电(或放电)，由于输入电感电压反向，电流is逐渐减小。
状态3(0,1)开关管V12，V21，V31，V32开通，交流侧输入电压uAB等于－ud/2，输入电感上电压等于us＋u1。电容电压被正向(或反向)电流充电(或放电)。
状态4(0,0)开关管V12，V21，V32，V41开通，输入端电压为0，电容通过直流侧负载放电，线路电流is的大小随主电路电压us的变化而增加或减小。
状态5(0,－1)开关管V12，V21，V41，V42开通，交流侧电压为ud/2，正向(或反向)电流对电容C2充电(或放电)，电容C1通过负载电流放电。
状态6(－1,1)开关管V21，V22，V31，V32开通，uAB=－ud，正向(或反向)线电流对两个电容C1及C2充电(或放电)，由于升压电感电压正向，线电流将逐渐增加。
状态7(－1,0)开关管V21，V22，V32，V41开通，交流侧电压电平为－ud/2，正向(或反向)电流对电容C2充电(或放电)，电容C1通过负载电流放电。
状态8(－1,－1)开关管V21，V22，V41，V42开通，输入端电压为0，升压电感电压等于us，两个电容C1及C2均通过负载电流放电。电流is根据电压us的变化而增加(或减小)。
2硬件电路设计
从图2可以看出，在输入电压频率恒定的情况下，要在变换器交流侧产生一个三电平电压波形，输入电压一个周期内应定义两个操作范围：区域1和区域2，如图3所示。
在区域1，电压大于－ud/2，并且小于ud/2，在电压uAB上产生三个电平：－ud/2，0，ud/2。同理，在区域2，电压绝对值大于ud/2，并小于直流侧电压ud，在电压正半周期(或负半周期)上产生两个电平：ud/2和ud(或－ud/2和－ud)。相应电平的工作区域如表1所列。
表1相应电平的工作区域
工作区域
1
2
1
2
us>0
us<0
us>0
us<0
高电平
ud/2
ud
－ud/2
低电平
－ud/2
ud/2
－ud
为方便控制，这里定义两个控制变量SA及SB，其中
根据表1可以设计一个开关查询表，如表2所列，将其存储在DSP中，当进行实时控制时，便可根据输入电压、电流信号，从表中查询所需采取的开关策略。
表2查询表
SA
SB
V11
V12
V21
V22
V31
V32
V41
V42
uAB
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
ud/2
1
－1
1
1
1
1
ud
1
1
1
1
1
－ud/2
1
1
1
1
－1
1
1
1
1
ud/2
－1
1
1
1
1
1
－ud
－1
1
1
1
1
－ud/2
－1
－1
1
1
1
1
整个控制系统以一片DSP为核心，控制框图如图4所示。
锁相环电路产生一个与电源电压同相位的单位正弦波形，ud的采样信号通过低速电压外环调节器进行调节，电流is的采样信号通过高速电流内环G1进行调节，电容C1端直流电压u1与电容C2端直流电压u2分别通过两个PI调节器进行调节，补偿环G2用于补偿两只电容电压的不平衡。
检测的线电流命令is与参考电流is＊比较，产生的电流误差信号送至电流内环G1，以跟踪电源电流变化，产生的线电流波形将与主电压同相位。
3软件设计
系统采用两个通用定时器GPT1及GPT2来产生周期性的CPU中断，其中GPT1用于PWM信号产生、ADC采样和高频电流环控制(20kHz)，GPT2用于低频电压环的控制(10kHz)，两者均采用连续升/降计数模式。低速电压环的采样时间为100μs，高速电流环采样时间为50μs。中断屏蔽寄存器IMR，EVIMRA和EVIMRB使GPT1在下降沿和特定周期产生中断，GPT2则仅在下降沿产生中断。
整个程序分为主程序?？?、初始化模块、电流控制环计算?？?、电压控制环计算?？椤WM信号产生?？榈任宕蟛糠?。程序流程如图5所示。
4仿真结果及实验
仿真参数如下：输入电压us交流220V，50Hz，输出功率1kW，开关管GTO，开关频率500Hz。整流状态和逆变状态下电源电压us、电源电流is、交流侧电压uAB波形分别如图6及图7所示。实验结果也证实了设计的正确性，在采用GTO管、开关频率较低（500Hz）时，输入侧电流波形仍然非常接近正弦，装置得到了接近1的功率因数，同时开关上的电压应力减少了一半。
电子技术的发展，推动各行各业的发展，应用广泛———广播通信、网络、航空航天、工业、交通、医学、消费类电子领域都离不开电子技术。众所周知的北京2008年奥运会的水立方建筑运用50万颗LED灯构成世界上最大的半导体照明工程。学习电子技术基础是适应时展之必须。高职教育不同于普通高等教育，它的专业设置和课程设置指导思想都是以服务为宗旨，以就业为导向。针对区域经济发展的要求，我们进行了广泛的市场调研，重点调研了长三角地区高职毕业生的主要就业岗位，需要具备的职业能力及从业资格证书等问题，应用电子专业的就业岗位主要有：电子产品维修工，电子产品装配工，电子产品调试员，电子产品工艺员。通过岗位的典型工作任务，职业能力分析，归纳出职业行动领域，然后根据我系的实际教学条件，实训条件，将职业行动领域转化为学习领域，构建了《电路与模拟电子技术》这门课程。同时，我们制定了课程标准。
2电路与模拟电子技术课程目标
本课程的总体目标是：通过对电路原理、常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习，使学生获得电路与模拟电子技术方面的基础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。其中包括：（1）知识目标：掌握电路基本概念、基本分析和计算方法；会计算电路主要参数；掌握电路波形图画法、建立电路模型的方法；会判断器件类型、电路工作状态；（2）能力目标：培养学生正确使用常用仪表的能力；培养学生正确选择元器件的能力；培养学生检索与阅读各种电子手册及资料的能力；培养学生识读与分析电路的能力；培养学生安装和焊接电路的能力；培养学生电路测试方案的设计能力和对测试数据的分析能力；培养学生排除电路故障的能力；培养学生进行简单电路设计的能力；（3）情感目标：通过趣味案例激发学生好奇心和学习兴趣；通过学习情境挖掘学生的求知欲和创造欲，树立学生自信心。
3电路与模拟电子技术课程设计
本门课程设计的理念是：以学生职业能力的培养为最根本的出发点，理论学习以必须，够用为度,同时进行课证融合。在课程的教学过程中采用多种教学方法和手段：传统的教学法、直观教学法、探究法、启发式教学和多媒体教学手段。
4电路与模拟电子技术课程实施
在课程的实施过程中教师首先进行了学情分析：高职院校的学生学习基础普遍较差，学习能力欠缺，急于求成，缺乏持久性。虽然学生对电类专业课入门的学习具有一定的兴趣，但这种兴趣不够稳定，需要教师创设适度的情境，适时地激发。所以在教学过程中，教师要力求做到将深奥的知识浅显化，抽象的知识形象化。课程的重点难点是半导体器件，放大电路，负反馈。教师对重点、难点的处理方法有：（1）传统的讲解法；（2）直观式教学；（3）配合flas演示；（4）通过万用表测试加深理解；（5）创建学习情境。例如:在半导体器件的讲解部分，可采用直观式的教学法，带领学生认识各种不同的二极管，三极管。对于三极管的讲解，配合万用表测试加深理解。下面以一次课实验课———三极管电流放大特性为例，来说明课堂的教学组织。三极管的电流放大特性这节内容是深入模拟电子技术部分的第一道难关。学生只有深入到心里层面去理解了这节内容，才可以举一反三去理解后续学习的电子元器件。教师采用基于工作过程“教、学、做”一体化的教学设计，把启发式教学贯穿整个教学过程，通过探究实验操作和多媒体仿真，把抽象的理论知识难度降低，达到突破难点，帮助学生化难为易，让学生轻松愉快充满信心地完成学习。
5考核方案
课程的考核方案根据学院教务处的要求，期中成绩占30%，平时成绩占30%，期末成绩占40%。平时成绩包括：课堂考核，课后作业，单元测验。在学期结束前另有为期一周的教学实习，教师根据维修电工的考试内容结合实际情况申报，并由系部统一采购实习耗材。实习的考核分为：优———电路功能完全实现，性能优良，工艺精美。良———电路功能基本实现，性能优良。中———电路功能基本实现，性能不够稳定。及格———在教师辅助制作下，电路功能基本实现。不及格———电路功能未实现且学习态度有问题。
6教学评价
课程的教学评价包括：校内督导评价，同行专家评价，教师自我评价，学生评价。
7课程特色及展望
数字电视信号要求发射机功放系统必须有较好的线性，当前改善功放系统线性度比较成熟的方法是在数字激励器中加入预校正技术和均衡技术。数字激励器的均衡器包括线性均衡器和群时延均衡器。数字均衡器主要有两个功能，一个功能是预校正数字I、Q基带信号的电平（相位、频响），另一个功能是将数字I、Q基带信号转换为模拟信号，同时送入调制器进行变频转换。均衡器补偿数字电视发射机的各部分产生的线性总失真，线性失真包括相位线性失真和幅度线性失真。发射机产生线性失真的主要器件是功放系统的输入/输出匹配网络和腔体及射频滤波器。这些器件产生的频响成为复频响，都需要对其幅度和相位进行均衡。均衡器输出的频响与发射机各部分的总频响呈复数共轭的函数转换关系，当发射机的复频响与均衡器产生的频响函数相乘后，发射机的线性失真将下降至满足标准要求的水平。理想的频响是一个常数和频率无关。群时延就是相位相对于频率的失真，是指不同频率的信号在通过整个信号带宽范围时产生不同的时延。理想的群时延也是一个常数和频率无关。补偿群时延失真的办法通常是采用两个数字均衡滤波器用于高频和低频补偿。数字激励器调制器的功能是把经过COFDM调制并进行数模转换后的两路I、Q正交信号和频率合成器输出的视频载波信号进行混频、变频成一路射频输出。
二、频率合成器
频率合成器的主要功能为输出调制需要的视频载波本振信号频率，为单频网提供参考时间和参考频率。载波频率的产生通过PLL（锁相环频率合成器）完成。PLL回路包括一个恒温VCXO（压控晶体振荡器），带宽为10MHz。输出的每个频率都与10MHz基准频率同步，10MHz基准频率的频率精度较高，较高的频率精度可降低噪声和确保短期的稳定性。5控制电路数字激励器一般都配有可实现远程?？氐腞S232接口，同时安装以工控机为核心的控制处理单元。控制处理单元提供了发射机当前的运行状态信息、故障报警信息、参数配置信息、发射机的开启与关闭及历史记录等信息。通过操控工控机可以显示功放系统内部各功放?？榈氖凳弊刺?，控制单元通过外接传感器监测发射机各装置，管理发射机的全部操作。
三、中频自适应数字预校正技术
目前本专业师资结构是：中青年骨干教师数量偏低、高级职称及“双师型”教师比例偏低、实习指导教师严重不足、文化课教师与专业课教师比例严重失调等现象。
二、怎样建设师资队伍
1.进修学习，接受最新理念
近年来，本专业选派30多位教师到盐南、山东、武汉、洛阳等学校培训，教师在教学能力、职教理论、职业技能方面得到提高。
2.企业实践，教学与实践同步
为提高本专业教师的实践教学能力，要求专业教师每两年必须有两个月到企业或生产一线实践，了解企业的产业发展趋势、生产组织方式、工艺流程、装备等基本情况；了解企业文化内涵、规章制度、职业道德、岗位（工种）职责、操作规范、用人标准及其相关管理制度等具体内容；学习熟悉所教专业在生产实践中应用的新知识、新技能、新工艺、新方法。
3.校本培训，提升教学能力
学校聘请教育专家对本专业教师集中培训，包括现代职业教育理念、职教动态、教学方法等。
4.专家引领，提高技术能力
聘请高校教授为本专业顾问，不定期来学校为本专业讲学、指导，起到“传、帮、带”作用，引领专业教师发展。
三、师资队伍建设的保障机制
1．加强领导，明确职责，为师资队伍建设工作提供强有力的组织管理保证师资队伍建设是一项具有全局性的系统工程，学校上下要统一思想，达成共识，在党委的领导下，从学校发展的大局出发，充分认识师资队伍建设在学校各项工作中的主体地位，加强有关重要政策的研究和贯彻落实，运用各种措施，加强师资队伍建设。2．加大教师培训力度，全面提高业务水平和业务能力企业实践培训：到相关企业进行现场培训，提高实践操作技能。职业资格培训：鼓励教师按照有关规定参加多项职业资格培训，加强实践能力，并参加职业技能鉴定，获得高级工以上证书。3．明确“双师型”的标准和要求，积极实施“双师型”教师培养计划4．大力加强专业负责人、学科带头人队伍建设通过多种方式加速专业、学科带头人以及骨干教师的培养。在培养专业、学科带头人的工作中，进一步完善评选、管理制度，设立专项津贴和奖励基金。同时充分发挥其对青年教师的指导和示范作用。5．加强学术氛围的营造，鼓励教师多出成果从各方面建立制度，包括建立教学成果以及科研成果奖励制度等，鼓励教师多出教科研成果，特别是层次较高的成果，鼓励教师善于对教学以及科研中的问题进行总结，撰写较高水平的论文，在较高水准的杂志上进行发表，加强教科研氛围的营造，推动学术交流活动，提高教师的综合素质。6．培养与引进相结合，加大人才引进力度兼职教师是职业学校教师队伍的组成部分。要实行专兼结合、开放式的教师选聘模式，选聘具有丰富实践经验的专业技术人员和能工巧匠担任兼职教师，以此来丰富实践教学的内容。
四、师资队伍建设成效
1.完成建设一支师德高尚、教育观念新、改革意识强，具有较高教学水平和较强实践能力、专兼结合的教师队伍为目标的师资队伍建设方案。2.开展了各项教研教改活动，选派年轻教师参加课件制作培训、现代教育技能培训、行为导向教学方法培训、精评课课程开发培训等一系列综合能力培养的培训，使教师形成了符合学生发展的课程观、教学观，全面提高教师的综合素质。3.选派教师参加企业的专业培训、企业实践等活动，提高其理论和实践专业课程体系建设与人才培养体系模式改革能力。所有参加教师都获得培训的相关证书及资料。4.开展教师职业教育教学能力培训，提高专业教师的理论实践教学能力，使大部分专业教师成为双师素质教师，取得双师资格证。
五、体会与思考
1.优化了本专业教师队伍素质
职业教育的特性决定了它不仅要向学生传递知识，更重要的是突出培养学生的动手能力、操作能力、实践能力，对学生的培养要以适应职业岗位需求为导向，加强实践性教学环节，着力促进知识传授与生产实践的紧密结合。
2.加强了学校与社会的联系
学校的教学活动要和社会人才需求紧密联系，紧紧围绕着社会人才需求培养人才，才能增强学校培养人才的针对性，更好地贯彻坚持以就业为导向的办学思想，切实提高毕业生的就业能力。这就要求教师尽可能了解人才需求信息，调整教学活动。
关键词：无线发射FSK射频发射器nRF902
1概述
nRF902是一个单片发射器芯片，工作频率范围为862～870MHz的ISM频带。该发射器由完全集成的频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成。由于nRF902使用了晶体振荡器和稳定的频率合成器，因此，频率漂移很低，完全比得上基于SAW谐振器的解决方案。nRF902的输出功率和频偏可通过外接电阻进行编程。电源电压范围为2.4～3.6V，输出功率为10dBm，电流消耗仅9mA。待机模式时的电源电流仅为10nA。采用FSK调制时的数据速率为50kbits/s。因此，该芯片适合于报警器、自动读表、家庭自动化、遥控、无线数字通讯应用。
2引脚功能和结构原理
nRF902采用SIOC-8封装，各引脚功能如表1所列。
表1nRF902的引脚功能
引脚端符号功能
1XTAL晶振连接端/PWR-UP控制
2REXT功率调节/时钟模式/ASK调制器字输入
3XO8基准时钟输出（时钟频率1/8）
4VDD电源电压（+3V）
5DIN数字数据输入
6ANT2天线端
7ANT1天线端
8VSS接地端（0V）
图1所示是nRF902的内部结构，从图中可以看出：该芯片内含频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等电路。
通过nRF902的天线输出端可将平衡的射频信号输出到天线，该引脚同时必须通过直流通道连接到电源VDD，电源VDD可通过射频扼流圈或者环路天线的中心接入。ANT1/ANT2输出端之间的负载阻抗为200～700Ω。如果需要10dBm的输出功率，则应使用400Ω的负载阻抗。
调制可以通过牵引晶振的电容来完成。要达到规定的频偏，晶振的特性应满足：并联谐振频率fp应等于发射中心频率除以64，并联等效电容Co应小于7pF，晶振等效串联电阻ESR应小于60Ω，全部负载电容，包括印制板电容CL均应小于10pF。由于频率调制是通过牵引晶振的负载（内部的变容二极管）完成的，而外接电阻R4将改变变容二极管的电压，因此，改变R4的值可以改变频偏。
将偏置电阻R2从REXT端连接到电源端VDD对可输出功率进行调节。nRF902的工作模式可通过表2所列方法进行设置。
表2nPF902的工作模式设置
引脚
工作模式XTALREXTXO8DIN
低功耗模式（睡眠模式）GND---
时钟模式VDDGNDVDD-
ASK模式VDDASK数据VDD或者GNDVDD
FSK模式VDDVDDVDD或者GNDFSK数据
在FSK模式时，调制数据将从DIN端输入，这是nRF902的标准工作模式。
ASK调制可通过控制REXT端来实现。当R2连接到VDD时，芯片发射载波。当R2连接到地时，芯片内部的功率放大器关断。这两个状态可用ASK系统中的逻辑“1”和逻辑“0”来表示。在ASK模式，DIN端必须连接到VDD。
时钟模式可应用于外接微控制器的情况，nRF902可以给微控制器提供时钟。它可在XO8端输出基准时钟，XO8端输出的时钟信号频率是晶振频率的1/8。如晶振频率为13.567MHz，则XO8输出的时钟信号频率为1.695MHz。
在低功耗模式（睡眠模式），芯片的电流消耗仅10nA。在没有数据发射时，芯片可工作在低功耗模式以延长电池的使用时间。电路从低功耗模式转换到发射模式需要5ms的时间，从时钟模式转换到发射模式需要50μs的时间。
图2nRF902的应用电路
1．1PID控制原理［1，2］
常规PID控制系统原理框图如图1所示。
PID控制器是一种线性控制器，它根据给定值r（t）与实际输出构成控制偏差：
将此偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。其控制规律为：
式中，Kp为比例系数，T1为积分时间常数，TD为微分时间常数。
在PID控制中，比例项用于纠正偏差，积分项用于消除系统的稳态误差，微分项用于减小系统的超调量，增加系统稳定性。PID控制器的性能就决定于Kp、T1和TD这3个系数。如何选用这3个系数是PID控制的核心。
1．2数字PID控制算法选择
设计和调整数字PID控制器的任务就是根据被控对象和系统要求，选择合适的PID模型，将其进行离散化处理，编出计算机程序由微处理器实现，最后确定KP、T1、TD、和T，T为采样周期。微处理器控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量，因此，必须对PID模型进行离散化处理。
用矩形方法数值积分代替式（3）中的积分项，对式（3）中的导数项用后向差分逼近，经推理可得到基本PID控制的位置式算法：
式中k——采样序号，k＝0，1，2，……
U（k）——第k次采样时刻输出值
E（k）——第k次采样时输入的偏差值
E（k－1）——第（k－1）次采样时刻输入的偏差值
K1——积分系数，K1＝KpT／T1
KD——微分数系，KD＝KpTD／T1
在数字控制系统中，PID控制规律是用程序来实现的，因而具有更大的灵活性。由于基本PID控制中引入了积分环节，其目的主要是为了消除静差，提高精度。但在柴油机调速过程中，突加突减负载时，会引起转速的较大波动，导致短时间内转速出现较大偏差，通过PID积分运算积累，超调量过大，系统产生振荡，严重影响发电机组输出电能的品质。为避免PID控制中积分项引起的超调，提高其调节品质，拟采用积分分离法对基本PID控制进行改进，简称变速积分PID。变速积分PID的基本思路是设法改变积分项的累加速度，使其与偏差大小相对应，偏差越大，积分越慢；反之，则越快。
式中，A、B为积分区间。
变速积分PID算法为：
式中，U1（k）为第k次采样时刻PID运算的积分部分输出值。
采用变速积分PID控制，系统具有以下特点：用比例消除大偏差，用积分消除小偏差，可完全消除积分饱和现象；各参数容易整定，易实现系统稳定，而且对A、B两参数不要求十分精确；超调量大大减小，改善了调节品质，适应性较强。
2柴油发电机组数字调速系统中PID控制参数整定［3，4］
数字PID控制参数整定的任务主要是确定数字PID的参数KP、T1、TD和T。
对于简单控制系统，可采用理论计算方法确定这些参数。但由于柴油机调速系统的工况较为复杂，其数学模型并非十分精确，在此，采用工程整定常用的扩充临界比例带法，结合经验法再对参数进行调整，得到最终的PID参数。
（1）采样周期T的选择
在数字控制系统中，采样周期T是一个比较重要的因素，采样周期的选取，应与PID参数的整定综合考虑。
首先，采样周期T的选取应满足以下要求：远小于对象扰动周期；比对象时间常数小得多；尽量缩短采样周期，以改善调节品质。
该系统中，PID调节控制过程是在定时中断状态下完成的，因此，采样周期T的大小必须保证中断服务程序的正常运行。在不影响中断程序运行的情况下，可取采样周期T＝0．1τ（τ为柴油机的纯滞后时间）。当中断程序运行时间Tz大于0．1τ时，则取T＝Tz，
（2）临界振荡周期Ts的确定
初始确定数字PID参数时，在用上述方法确定采样周期T的条件下，从调速系统的PID调节回路中，去掉数字控制器的微分控制作用和积分控制作用，只采用比例调节环节来确定系统的振荡周期Ts和临界比例系数Ks。由单片机系统自动控制比例系数KP，并逐渐增大Kp，直到系统出现持续的等幅振荡，然后由单片机系统自动记录并显示调速系统发生等幅振荡时的临界比例度δ和相应的临界振荡周期Ts。
控制度就是以模拟调节器为基础，定量衡量数字控制系统与模拟调节器对同一对象的控制效果。控制效果就是采用某一积分准则，根据系统在规定的输入下的输出响应，使用该准则取最小值时的最
如前所述，采样周期T的长短会影响系统的控制品质，同样是最佳整定，数字控制系统的品质要低于模拟系统的控制品质。即控制度总是大于1的，且控制度越大，相应的数字控制系统品质越差。
为获得与模拟控制器相当的品质，控制度选为1．05。不同控制度时，扩充临界比例带法PID参数计算公式
（4）KP、K1、KD、T的求取
根据实验所得Ks和Ts及选定的控制度，按表1计算出数字PID参数Kp、T1、TD和T。
（5）控制效果的调节
按求得的参数值在调速控制系统中运行，并观察控制效果。如控制效果达不到控制要求，可基于以下原则，根据经验法对参数做适当调整。
①增大比例系数Kp，将加快系统的响应速度，但过大会使系统产生较大超调，甚至产生振荡。
②增大积分时间T1，有利于减小超调，减少振荡，使系统更加稳定，但会增加系统过渡过程时间。
③增大微分时间常数TD有利于加快系统的响应，使超调减小，稳定性增加，但系统对扰动的抑制能力减弱，对扰动有较敏感的响应。
基于上述原则，调整PID参数时，应先比例、后积分、再微分进行调整。
参考文献：
［1］陶永华，尹怡欣，葛芦生．新型PID控制及其应用［M］．机械工业出版社，1998．
［2］王福瑞．单片微机测控系统设计大全［M］．北京航空航天大学出版社，1998．
钢铁冶炼系统中，节能技术的问题，主要表现在方法单一上。我国钢铁冶炼行业运营中，节能一直是社会关注的问题，虽然钢铁冶炼行业积极提倡节能，但是其在实际节能中，仍旧采用的是单一的节能技术，无法在根本上降低钢铁冶炼的能源消耗，很难提高钢铁冶炼生产的效率。钢铁冶炼系统中，如果要引入先进的节能途径，就要以冶炼系统的整体为主，需要消耗大量的资金，如果缺乏资金支持，钢铁冶炼系统的节能技术，就无法落实到位。钢铁冶炼行业，综合考虑到钢铁利用率、节能减排指标等，已经注意到成本投入在冶炼系统节能中的重要性，关键问题是，社会对钢铁的利用率，不能为钢铁冶炼行业带去足够的资金效益，进而阻碍了节能新技术的发展，增加了钢铁冶炼系统的节能压力。
2电气工程及其自动化中存在的问题
2.1能耗大。虽然电气工程自动化技术的出现为人类的发展进步做出了巨大贡献，但是我们不能因此就看不到其本身存在的弊端，其中，摆在当前最为棘手的问题就是对于能源的消耗过大。在电气工程自动的发展系统本身带有复杂性，被应用的范围逐步扩大，对于能源的需求量也与日俱增。电气自动化是以消耗电能为主，作为当下最为先进的技术之一，对其本身最为基础的要求就是要做到在运作过程中保证误差小，并且准确有效，所以，就需要大批量的电气设备共同运作，如此，对于电能的消耗可谓是不计其数，与我们国家提出的走绿色节能的可持续发展道路存在差距。2.2质量水平较低。就现阶段的发展而言，电气工程自动化技术已经得到的飞速的提升，但纵观整体发展情况而言，其质量水平还处在发展低端。尤其是最近几年，人们对于生活追求的品质不断攀升，相应地也加大了对电气自动化水平的要求，但是我国对这一领域研究的时间还不是很长，对于相应的管理流程和先进的发展模式还不能很好的予以把控，特别是在自动化工厂的生产环节，相关人员只关心结果而忽略过程中的质量问题。但是，众所周知的是，如果电气的生产质量得不到有效的保证，就会发生一系列的用电事故，严重的会造成爆炸、火灾等重大安全事故出现，需要引起人们的深思。2.3集成化程度低。 顾名思义，集成化的主要运作原理就是把所有需要的东西做还集合工作，上文已经提到过，虽然电气工程自动化近年来的发展势头迅猛，但由于起步过晚， 虽然在努力的向集成化方面靠拢，确切的来说，现在还处于自动化阶段，技术水平发展有限，集成化技术还不成熟，各个体系和功能之间还无法做到有效的集成连接。所以，还达不到及时实现资源的有效共享，在一定程度上影响了电气自动化功能的发挥，使电气自动化工程技术滞后。
3对电气自动化工程中节能设计技术
3.1减少线路传输产生的耗损。由于无法对线路上的电流做出改变，所以也只能通过减少电阻来有效降低电能在传输中产生的耗损。所以，可以从这几方面做起，减少导线电阻：（1）使用功率较小导线；（2）使用相对较短的导线。这样做可以避免在布线过程中少走弯路，减少人员的工作量，有效减少电能耗损，同时在安装变压器时候与负荷中心保持较短的距离，也是减少供电的距离；（3）使用截面积大较大的导线，如果条件允许，可以选用较大截面积的导线，有效减少电阻产生的耗损。3.2无功补偿。电力系统在运行的过程中，配电设备中的无功功率占有较大的容量，所以存在较为严重的电能耗损的情况，不仅影响到电压，还对整个电能的质量造成不良的影响。对使用者来说，无功功率主要表现在功率低，尤其是当功率过低的时候，用户需要向相关部门缴纳一定的罚款，因此如果说能够使用合适的无功补偿设备，就可以保证功率的平衡，有效提高供电质量。工作人员在操作中要尽量减少对电能不必要的耗损，从而确保电气工程的安全运行。如果导线受到电阻的影响，那么由电机产生的电能就不能被变压器更好的吸收，同时没被吸收的那些电能在电流传输的过程中会被释放出来。同时由于无功功率产生了一定的作用，因此可以让电容器和无功功率进行抵消。利用电气相关设备在进行无功补偿时候，有几处要格外注意：（1）利用电容器在进行无功补偿的时候，一定要根据电压容量，电压负荷，自然功率，目标功率等参数来确定电容器的容量，同时如果在无功补偿的环节中发现产生了谐波，需要通过串联定量电抗器来消除谐波；（2）以参数的物理量来确定无功的电流，功率的参数，从而有效避免投切振荡现象。
4结束语
综上所述，电气自动化对于节能设计的要求是为了响应绿色生产的理念，也是为了响应可持续发展的需求，同时也是时展的必然趋势。虽然我国现阶段在电气自动化的节能设计中取得了显著的进步，但是随着社会的发展，电气自动化节能技术仍然需要进行不断完善和发展，不断优化配电设计，在科学利用电力资源的同时，还需要不断提高电力系统的运行效率，并最终达到节能的目的。
作者:吴尚坤 单位:山东钢铁集团日照有限公司
参考文献
[1]陆伟.电气自动化的节能设计技术研究[J].中国高新技术企业,2015(07).
在现实当中，电气工程及其自动化的设计应该从软件和硬件两方面来考虑，在一般情况下，硬件的设计要放在软件设计的前面，根据实际电气工程的需要，对电子元器件进行针对性选择，第一步，应该设置一个中央服务器，将先进的计算机系统作为整个电气工程自动化的核心；第二步，对的辅助设备进行选择，比如控制器以及传感器；第三步，对所有设备进行连接，组成一个完整的具有发出指令、传达指令、接收指令以及完成指令工作程序的电气工程自动化设备。然而在实际的电气工程及其自动化设计时，不仅要遵循以上说的理论，还要根据实际的情况，包括环境、空间等因素，对电气工程及其自动化的设计进行合理化更改。由于生产线是现实已经存在的，电气自动化设计必须依靠原本的生产模型进行设计，因此，对硬件的安装也有着相当高的要求，设备的体积不能过大，也不能过小，过大会导致空间的拥挤，过小又会影响操作，所以设计人员一定要到安装地点进行实际的考察，然后，根据实际的数据，对设备的型号进行最终的确定。在硬件设计顺利完成之后，还要设计相应的软件系统，现进市面上，有着很多不同类型的自动化控制系统软件。但是为了将自动化水平提升到最大化，企业都会选取优质的软件公司，这些软件公司将会根据企业生产情况以及硬件安装情况对自动化软件进行设计。
2电气工程及其自动化的应用
2.1电气工程及其自动化技术在变电站的应用
电力设备运行的平稳、安全以及可靠是电气工程及其自动化技术的基本保障，所以对电力设备进行在线监控、系统保护以及调动控制等措施是必不可少的，但是由于社会经济的不断发展，科学技术的不断进步，变电站的电力设备也逐渐增多，并且电力设备之间的联通方式也越来越复杂，为了确保电网的安全运行，电业部门，投入了大量的人力物力和资金，将电气工程自动化技术引入到了变电站的设备控制之中，应用全微机化设备代替了原有的常规电磁式设备，应用计算机光缆或者电缆作为了电力信号电缆，使得变电站控制中心对变电站设备的控制变得快速而又安全。所以电气工程及其自动化也成为了变电站建设过程中的重要组成部分，进而保证了变电站的自动化调控模式的高效率，所以对变电站实施自动化改造是必不可少的。
2.2电气自动化技术在电网调度中的应用
