仪器仪表专业硕士毕业论文

仪器仪表工程领域工程硕士专业学位论文选题应直接来源于仪器仪表生产实际或具有明确的仪器仪表工程背景，其研究成果要有社会价值和实际应用价值：论文选题要有一定的技术难度，达到硕士层次的知识水平，具有一定的先进性或创新性；论文要有足够的独立完成的工作量，具体可在以下几个方面选取：l 一个较为完整的工程技术项目或工程管理项目的规划或研究；l 仪器仪表工程设计与实施；l 技术攻关、技术改造、技术推广与应用；l 新产品、新设备、新工艺、的研制与开发；l 引进、消化、吸收和应用国外先进技术项目。 仪器仪表工程硕士论文形式鼓励多样化，可以是研究论文，也可以是工程设计等其它多种形式。无论采取何种形式，《论文（设计）》必须按《科学技术报告、学位论文和学术论文的编写格式》（GB/T 7713-1987）、《文后参考文献著录规则》（GB/T 7714-2005）和本领域现行的所有国家标准等有关规定撰写。一般而言，应具备下列基本要素：(1) 封面:题目﹑作者﹑导师；(2) 中英文摘要﹑关键词；(3) 独立完成与诚信声明；(4) 选题的依据与意义；(5) 国内外文献综述；(6) 论文主题部分:研究内容﹑方案设计﹑分析计算﹑实验研究、研究成果等；(7) 结论；(8) 参考文献；(9) 必要的附录(包括成果证书﹑设计图纸﹑程序源代码﹑发表论文等)；(10) 致谢。 研究类学位论文包括:(1) 文献综述。要求反映课题在国内外研究的现状及动态,引出并论述自己要研究的问题的必要性和可能性。(2) 理论分析。要求说明采用的分析方法哪些是自己的,哪些是经过自己改进的,对自己所确定的问题要下定论,并从理论上进行阐述或推导。(3) 实验。对定论进行实验,要说明实验装置方式、手段、结果等。没有实验的,要对实际资料进行分析研究。(4) 计算。理论计算要与实验结果或实际资料进行比较。(5) 成果分析及评价。(6) 结论。结论是理论分析和实验结果的逻辑发展.结论必须完整、准确、鲜明。结论不是成果的罗列,而是在理论分析、试验结果的基础上,经过分析、推理、判断、归纳的过程而形成的总观点。(7) 展望。工程设计类和产品(含软件)开发类学位论文应包括：(1) 文献综述；(2) 工程设计或产品开发背景；(3) 设计及开发思路；(4) 主要设计成果或所开发产品的性能、特点介绍；(5) 设计或开发中的技术创新内容,主要介绍自己的工作；(6) 工程效益及产品市场前景；(7) 结论；(8) 展望。 工程硕士学位论文是工程硕士培养的重要组成部分。学位论文的水平是工程硕士培养质量的集中体现。仪器仪表工程硕士学位论文应对选题所涉及的仪器仪表工程技术问题或研究课题的国内外进展状况有清晰的描述与分析，技术先进，有一定难度；内容充实，工作量饱满；综合运用基础理论、专业知识、先进技术与科学方法，深入分析或解决了仪器仪表工程技术或工程管理的问题；论文格式规范，条理清楚，表达准确；论文成果具有工程性、先进性、实用性，社会评价好（已在公开刊物上发表、获奖、获得专利、通过鉴定、应用于工程实际等）。

非全日制仪器仪表工程领域工程硕士研究生，修满培养方案规定的课程和学分，成绩合格，完成学位论文工作，提出学位申请，通过论文答辩，经过学位评定委员会的审定达到培养目标，可被授予仪器仪表工程领域工程硕士专业学位。全日制仪器仪表工程领域工程硕士研究生，修满规定学分并通过论文答辩者，经学位授予单位学位评定委员会审核，授予仪器仪表工程领域工程硕士专业学位，同时获得硕士研究生毕业证书。工程硕士专业学位证书格式由国务院学位委员会办公室制定，学位获得者的学位证书由经国务院学位委员会办公室同意的仪器仪表工程领域工程硕士专业学位授予单位颁发。附录一：仪器仪表工程领域全日制工程硕士培养要点附录二：仪器仪表工程领域非全日制工程硕士培养要点附录三：仪器仪表工程领域发展方向附录一 仪器仪表工程领域全日制工程硕士培养要点工程硕士与工学硕士属同一层次，但不同规格，培养仪器仪表工程领域工程硕士要树立科学质量观，要突出工程硕士的特色.为规范和推进全日制工程硕士专业学位研究生教育的开展，现提出仪器仪表工程领域全日制工程硕士专业学位研究生的培养要点，供各培养单位参考。各培养单位在制定全日制工程硕士培养方案时应注意以下两点：（1）对同为全日制硕士学位教育，工程硕士专业学位培养方案应区别于“学术型”硕士研究生，突出“应用型”人才培养。（2）对同为工程硕士专业学位教育，全日制工程硕士培养方案应区别于非全日制工程硕士的培养，应加强全日制工程硕士研究生实践能力训练，突出培养研究生面向应用的研究开发能力。 (1) 仪器仪表工程硕士是与仪器仪表工程领域任职资格相联系的专业学位，侧重于面向仪器仪表工程领域培养应用型﹑开发型、复合型人才。(2) 仪器仪表工程领域全日制工程硕士生源大部分来自测控技术与仪器专业或相近专业的优秀应届本科生或在职人员。(3) 采取全日制在校学习的方式，学制一般为2年。(4) 各培养单位可在统一的学位标准下，根据自己特点和需要，有针对性的开设相应课程。(5) 学位论文选题直接来源于生产实际或者具有明确的生产背景，强调论文的应用效果和实用价值。(6) 学位论文(设计)由学校具有工程实践经验的硕士生导师与工程单位企业选派的责任心强的具有高级技术职称的技术人员联合指导。 （1）采用课程学习、实践教学和学位论文相结合的培养方式。（2）课程学习和实践教学实行学分制。鼓励工程硕士研究生到企业实习，可采取集中实践和分段实践相结合的方式，实践教学原则上不少于1年。 仪器仪表工程领域工程硕士的课程设置以实际应用为导向，以职业需求为目标，以综合素养和应用知识与能力的提高为核心。教学内容应强调理论与实践的有机结合。注重培养学生研究实际问题的意识和能力。课程体系包括：政治理论课程、基础英语课程、高等工程数学、计算机应用课程、基础理论课程、专业技术课程、前沿技术讲座、经济类选修课、管理类选修课、法律类选修课、信息检索等。总学分不能低于32，其中必修课20学分，选修课12学分。根据工程单位的特点及需求，各培养单位可以根据有关规定自行设置课程，自设课程必须包括：（1）马克思主义理论课，不少于2学分，要求掌握马克思主义的基本理论；（2）一门外国语。不少于5学分，要求比较熟练地阅读本专业的外文资料；（3）工程数学类课程，不少于3学分；（4）基础理论课和专业课，一般为三至四门，不少于6学分，要求掌握坚实的基础理论和系统的专门知识；（5）工程实践环节、领域选修课，不少于12学分；（6）前沿技术讲座，不少于1学分；（7）信息检索，不少于1学分。仪器仪表工程领域的基础理论课和专业核心课程为：数字化测试技术、传感器与测试技术、高等电子线路、光电测试技术、现代控制工程、精密仪器现代设计方法、图像处理与图像测量、智能仪器设计基础、动态测量与建模、可靠性技术及其应用、现代非电量检测技术等。为配合仪器仪表工程领域工程师职业资格认证的需求，建议各培养单位除开设以上课程外，增开“测量控制与仪器仪表现代系统集成技术（60学时）”和“测量控制与仪器仪表前沿技术及发展趋势（60学时）”两门课程。4仪器仪表工程领域全日制工程硕士培养的工程实践工程实践注重培养研究生了解仪器仪表工程领域现实技术水平及企业运作的管理方式，通过参加实际课题的研究或企业的具体工作，培养研究生发现问题、解决工程中技术问题及管理问题的能力，提高专业素养及就业创业能力。工程实践结束后，研究生应提交实践报告，报告内容包括实践学习计划，实习进度及完成情况。由实践单位负责人和导师对研究生的实践计划完成情况进行考核，合格后可计工程实践环节学分。鼓励研究生将工程实践与学位论文研究相结合。 （1）论文选题仪器仪表工程领域工程硕士专业学位论文课题应具有明确的工程实际或工程技术背景及应用价值，可涉及仪器仪表工程领域系统的分析与集成，研究与开发，管理与决策等，特别是针对信息获取、传递、处理和利用的新系统、新产品、新工艺、新技术、工程软件或应用软件的研发，论文所涉及的课题应有一定的技术难度和工作量，能体现作者综合运用科学理论、方法和技术手段解决工程技术问题的能力，论文要有一定的理论基础，具有先进性、实用性与创新性。建议从以下方面选取：l 新系统、新产品、新工艺、新技术或新软件的研发l 引进、消化、吸收和应用国外先进技术项目l 企业的技术攻关，技术改造，技术推广与应用l 工程管理项目l 仪器仪表工程工程领域设计与实施项目l 仪器仪表工程工程领域应用基础性研究项目工程硕士研究生入学后，应在导师指导下明确研究方向，开展研究工作。一般应在第二学期结束前确定论文（设计）题目，并作好资料和实验（设计）准备工作。（2）开题报告工程硕士的学位论文应按本领域的学位标准要求进行选题并进行开题报告。开题报告一般要求在第三学期结束前完成。进行开题报告前，工程硕士研究生要通过广泛地阅读相关资料对选题内容进行深入的了解。在此基础上写出与学位论文紧密相关的文献综述。综述的内容包括：国内外的研究现状、尚需进一步研究和开发的问题和内容等。各培养单位对工程硕士学位论文开题报告的格式要有统一的要求，内容包括：题目、课题来源、文献综述、研究内容、拟采取的技术路线和实施方法、进度安排及学分完成情况等。当研究的课题是一个集体项目时，需要在开题报告中说明本人在其中承担的内容和估计工作量。开题报告中要列出准备中期检查的计划内容和时间安排。（3）中期研究（设计）报告在学位论文工作中期，培养学校要组织3-5位具有高级技术职称的老师参加中期检查。查过程包括：听取工程硕士研究生汇报课题进展情况、运用科学理论解决工程实际问题的能力、后阶段工作技术问题的预测和拟采用的技术路线以及课题结束日期的计划等。中期检查小组要根据研究生的论文研究中期报告写出评语，并给出具体的考核成绩。考核成绩包括通过和不通过两种。对于未通过中期检查的工程硕士研究生，指导老师要帮助其分析原因，提出相应的改进研究措施和要求。（4）论文（设计）答辩1）申请答辩条件：从正式录取工程硕士的年级算起，一般应在年以上，5年以内；按本领域培养方案的要求完成规定的学分（必修课、选修课和必修环节）；完成学位论文。2）本领域工程硕士研究生的学位论文分别经学校导师和企业导师审阅，认为其达到工程硕士学位论文标准后，可申请论文答辩。3）论文评阅：论文应聘请至少两位具有教授、副教授或相当职称的专家评阅，其中一位应来自工矿企业或工程部门。论文作者的导师不能作为论文评阅人。4）答辩委员会组成：答辩委员会一般由3～5位具有教授、副教授或相当职称的专家和技术人员组成，其中至少有1位专家来自工矿企业或工程部门。学校和企业导师不能作为答辩委员会成员和秘书。（5）学位论文基本要求1）论文形式要求仪器仪表工程领域工程硕士学位论文形式可以是工程设计或工程研究论文，论文应包括以下部分：（1）中英文论文题目（2）中英文摘要与关键词（3）诚信与知识产权声明（4）课题的来源、意义、目标、内容、技术路线与论文结构（5）国内外文献资料综述（6）论文主体部分：研发基础、问题描述、系统分析、算法研究、计算方法、仿真方法、实验方法、方案设计、工程实现、仿真结果、实验结果、分析比较等（7）论文总结与创新结论（8）参考文献（9）致谢（10）必要的附录2）论文内容要求论文前言应对论文背景及工作内容作简要说明。论文的文献综述应对课题所涉及工程技术问题的国内外状况有清晰的描述与分析，由此提出论文工作的技术路线。论文要综合运用基础理论、科学方法、专业知识与技术手段对涉及的工程技术问题进行分析研究，并能在某方面提出独立见解。论文成果有先进性和应用性。论文应在导师指导下独立完成。对一些来源于大型研究课题和大型工程项目设计的论文，因其研究人员或设计者不止1人，在论文中允许引用他人工作成果（必须注明），但论文主要内容应为本人独立承担完成的部分。论文工作量饱满，至少有一学年的论文工作时间。论文写作要概念清晰、结构完整、层次分明、文字通顺、版式规范。对工程设计类论文，要求设计方案先进可行，数据准确，设计符合相应行业标准，技术文档齐全，设计结果有实施印证或通过专家评估。对技术研究或技术改造类论文，要求结合基础理论与专业知识，严密论证，科学实验，客观分析结果，论文成果具有科学性与先进性。论文的参考文献应是与本论文内容相关的，并在论文中引用的国内外科技文献，且要求内容比较全面、新颖并有足够的数量。（6）论文质量评审权重（供参考）选题 10%文献综述 10%理论与技术的综合运用水平 15%技术的先进性和创新性 20%成果成效 15%工作量 20%写作 10% （1）完成工程硕士的学分要求；（2）完成工程硕士学位论文的各个环节要求；（3）通过工程硕士学位论文答辩；（4）通过各级学位委员会的审查；（5）公示1个月无异议。附录二仪器仪表工程领域全日制工程硕士培养要点工程硕士与工学硕士属同一层次，但不同规格，培养本领域工程硕士要树立科学质量观，要突出工程硕士的特色。 本领域工程硕士研究生实行双导师制，两位导师都必须具有副高及以上专业技术职称，其中一位导师来自培养单位, 即学校导师，也称第一导师；另一位导师原则上要求来自研究生所在的单位，称为企业导师或第二导师。学校导师由具有指导硕士研究生资格、并且具有工程经验的教师担任。学校导师应在工程硕士入学一年内采用双向选择的方式确定。企业导师一般由工程硕士研究生所在单位具有高级职称的工程技术人员或具有博士学位的人员担任。企业导师应在工程硕士入学后一年内确定。学校导师(第一导师)负有工程硕士研究生指导的主要责任。其主要职责包括:(1)关心工程硕士研究生的学习和工作；(2)指导研究生制定培养计划；(3)与企业导师共同商议、指导研究生选择工程硕士学位论文的研究课题；(4)指导研究生开展学位论文研究并进行阶段性的检查与考核，负责组织实施工程硕士学位论文的开题报告、中期考核；(5)指导研究生撰写学术论文和学位论文，组织实施学位论文答辩，防范学术不端行为，严把论文质量关。企业导师(第二导师)配合学校导师指导工程硕士研究生,其主要职责有:(1)关心工程硕士研究生的学习和工作，帮助研究生落实完成学位论文所需要的时间；(2)推荐或提供单位可供选择的工程研究(或设计)课题；(3)指导工程硕士学位论文研究；(4)协助学校导师指导研究生撰写学位论文，把握学位论文中实验数据的真实性；(5)防止学位论文中泄露涉及企业技术机密的资料和数据，以免对企业造成利益损害。防范学术不端行为，严把论文质量关。根据学生的论文研究方向，学校可以决定是否采取论文指导小组的方式对学生给予指导。

机电一体化技术及其应用研究摘 要 讨论了机电一体化技术对于改变整个机械制造业面貌所起的重要作用，并说明其在钢铁工业中的应用以及发展趋势。 关键词 机电一体化 技术 应用1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 数字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 智能化 即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 网络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。 人性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 微型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。 集成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。 带源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 绿色化 科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。2 机电一体化技术在钢铁企业中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面： 智能化控制技术(IC) 由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢---连铸---轧钢综合调度系统、冷连轧等。 分布式控制系统(DCS) 分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 开放式控制系统(OCS) 开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。 计算机集成制造系统(CIMS) 钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。 现场总线技术(FBT) 现场总线技术(Fied Bus Technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4～20mA，DC直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化PLC(Programmable Logic Controller)和现场就地控制站等的发展。 交流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。参考文献1 杨自厚． 人工智能技术及其在钢铁工业中的应用[J]．冶金自动化，1994（5）2 唐立新.钢铁工业CIMS特点和体系结构的研究[J]．冶金自动化，1996（4） 3 唐怀斌． 工业控制的进展与趋势 [J]．自动化与仪器仪表，1996（4） 4 王俊普． 智能控制[M]． 合肥：中国科学技术大学出版社，1996 5 林行辛． 钢铁工业自动化的进展与展望[J]．河北冶金，1998（1）6 殷际英． 光机电一体化实用技术[M]．北京：化学工业出版社，20037 芮延年． 机电一体化系统设计[M]． 北京：机械工业出版社，2004．电机功率转换的原理引言： 电机调速实质的探讨，是关系到近代交流调速发展的重要理论问题。随着近代变频调速矢量控制及直接转矩控制等调速控制理论的提出和实践，很多有关文献和论著都把调速的转矩控制确认为调速的普遍规律，并提出调速的实质和关键在于电磁转矩控制。然而，这种观点尚缺乏理论和实践的证明，值得商榷。 本文根据电机功率转换的普遍原理，提出并证明恒转矩调速的实质在于电机的轴功率控制，转速调节是功率控制的响应，其关键为如何通过电功率控制轴功率。 一、功率控制与转矩控制 根据机电能量转换原理，凡电动机都可划分为主磁极和电枢两个功能部分。主磁极的作用是建立主磁场，电枢则是与磁场相互作用将电磁功率转换为轴功率。 直流电动机的主磁极和电枢不仅结构鲜明，而且功能独立，无疑符合以上定义。而交流（异步）电动机通常以定子、转子划分构成，需加说明。 根据所述电枢定义，异步机的轴功率产生于转子，因此，异步机真正的电枢是转子。问题在于定子，一方面定子励磁产生主磁场，故定子是主磁极。另一方面，定子又通过电磁感应为电枢（转子）输送电磁功率，却不产生轴功率，因此定子又具有电枢的部分特征，这里我们把它称为伪电枢。定子的这种复合功能，是异步机区别于直流机的主要特征。 从电枢输出角度观察，电动机的轴功率与电磁转矩机械转速的关系为： PM＝MΩ (1) 或 Ω＝PM／M （2） 公式（2）除了给出了电机转速与轴功率和电磁转矩间的量值关系以外，同时表明，电机转速最终只能通过轴功率或电磁转矩两种控制获得调节，前者简称功率控制，后者简称转矩控制。 1. 功率控制 功率控制是以轴功率PM为调速主控量， 作用对象必然是电枢或伪电枢。电磁转矩在调速稳态时，取决于负载转矩的大小。 即 M＝Mfz (3) 当负载转矩一经为客观工况所确定之后，电磁转矩就唯一地被决定了，因此电磁转矩不仅与调速控制无关，而且不能随意改变其量值。 电磁转矩对转速的作用表现在调速的过渡过程，转矩的变化是转速响应滞后的结果，此时，功率控制造成电磁转矩响应。 设电机调速前的稳态转速为Ω1，轴功率为PM1，调速后的稳态转速为Ω2，相应的轴功率变为PM2。 由于电磁转矩： M＝PM／Ω (4） 故调速时，电磁转矩变为： M＝PM2／Ω 由于受惯性的作用，在t＝0的调速瞬时Ω＝Ω1，故 M＝PM2／Ω1 t=0 此时的电磁转矩将与原来的电磁转矩M1＝PM1／Ω1不等，转矩平衡被破坏并产生动态转矩，电机转速在动态转矩作用下开始由Ω1向Ω2过渡，其变化规律为： Ω1＝（Ω1－Ω2）e－t/T＋Ω2 （5） 电磁转矩则为：M＝PM2／（Ω1－Ω2）e－t/T＋Ω2 随着时间增大，动态转矩减小，直至电磁转矩与新的负载转矩平衡，即： M＝PM2／Ω2＝Mfz， 转速稳定在Ω2不变，电机调速结束。 上述的调速过程可以由图1的框图说明。图1 功率控制的调速流程 功率控制作用的是电枢，主磁场或主磁通量保持不变，根据电机理论，电机的额定电磁转矩正比于主磁通量，受限于电枢的最大载流量。因此功率控制调速时，电机的额定电磁转矩输出能力不变，属于恒转矩调速。 2. 转矩控制 根据公式（2），电机转速在轴输出功率不变的前提下，与电磁转矩成反比。由于受电磁转矩以额定转矩为上限的约束，转矩控制实际上只能在额定转矩以下实现，因此属于恒功率调速。 电磁转矩的独立控制方法主要依据转矩公式： M＝CMΦmIS （直流机） (6) 或 M＝CMΦmI2COSφ2 （交流机） (7) 受控的物理量为主磁通Φm，由于主磁通量Φm产生于主磁极，因此转矩控制实际上是磁场控制，作用对象为主磁极。转矩控制调速同样要保证稳态时的转矩平衡，即： M＝Mfz 由于调速稳态时，电磁转矩发生了变化，因此要求负载转矩适应于电磁转矩变化，即要求负载跟踪电机。 转矩控制实际是弱磁调速，主要用于额定转速以上的调速。鉴于本文重点讨论的是功率控制，故不赘述。 二、功率控制的方法与性能 电机调速的轴功率控制只能通过电功率间接控制来实现。以异步机为例，图2是其等效三端口网络。 图2.异步机的等效网络 其中电枢（转子）除产生轴功率输出外，还产生以感应电压u2和电流i2为参量的电功率响应。由于该功率与转差率成正比，故称转差功率，其端口简称Ps口。 如果电机转子为笼型，其绕组呈短路状，Ps口为封闭不可控的。反之为绕线型，Ps口则是开启可控的， 转子可以通过Ps口输出或输入电功率。由此可见，异步机的功率控制调速有两种方式，一种是通过伪电枢间接对电枢实现轴功率控制；另一种是通过Ps口直接控制电枢轴功率。 前者主要适用于笼型异步机，后者则适用于绕线型异步机。 1. 定子伪电枢功率控制。 图3.异步机定子功率控制调速 作为伪电枢，定子向电枢（转子）传输的电磁功率： Pem＝P1－△P1 （8） 电枢的轴功率则为： PM＝Pem－△P2 (9) 故 PM＝P1－（△P1＋△P2） (10) 可见，控制伪电枢的输入功率P1或增大其损耗△P1就可以控制电枢的轴功率，后者显然是低效率、高损耗的调速，不宜推荐。 控制P1调速的唯一方法是调压━━变频， 即所谓的变频调速。由于： P1＝m1U1I1COSφ1 (11) 故对于电压源供电调节端电压U1是控制功率P1的必须手段。问题的关键是为什么不能单纯调压，而必须辅以变频？这是定子除了伪电枢的功能之外，还同时兼主磁极之故。 前已叙及，功率控制的要点有： ① 保持主磁通量不变 ② 作用对象是电枢或伪电枢 ③ 控制目标是轴功率 如果单纯调压而频率不变，定子的主磁极功能就要受到严重影响。根据电机理论，做为主磁极，定子的主磁通量： Φm＝E／ ＝KE1／f1 ≈KU1／f1 (12) 恒频调压的结果，主磁通Φm将随U1下降而减小，形成了前述的转矩控制。更主要的是此时不但未能控制功率P1，反而增大了电机损耗，与目的绝然相悖。 设负载为恒转矩性质，由转矩平衡方程，电磁转矩： M＝Mfz＝const 又 M＝CMΦmI1COSφ1 ＝CMΦmI2COSφ2 (13) 设功率因数不变，定转子电流I1、I2将随主磁通Φm下降而正比增大，其结果功率P1不变，但定转子损耗： △P1＝m1I 12 r1 △P2＝m2I 222 r1 将按电流的平方律增大。根据式（10），轴功率控制虽能实现，却属低效率高损耗的调速。 为此，异步机定子的功率控制调速，必须要将定子的主磁极和伪电枢两种功能游离开。针对同一定子绕组，一方面使主磁极产生的磁场保持稳定，同时又要控制其向电枢传递的电磁功率。 于是变频调速建立了一条重要原则，就是调压变频，且保证V／F（压频比）为常数，这样就确保了上述控制要求的实现。顺便指出，近代变频调速的矢量控制，实际上就是遵循这一原理。矢量控制的核心思想，是把磁场与转矩游离开，分别加以控制，认为调速的根本在于转矩，而事实上游离的却是磁场和电磁功率，虽然结果无误，但理论上必须加以澄清。 2. 转子功率控制 对于绕线转子异步机的调速，可以利用转差功率端口━Ps口直接控制轴功率。方法是由Ps口移出或注入转差功率。需要指出： ① 所述的转差功率应区别经典电机学中的转子损耗转差功率，为此将后者称为转子损耗功率，记以△P2。 ② 转差功率有电能与热能之分，分别记以Pes和Prs，两者性质不同，对调速的影响也不同。 图4.异步机转子功率控制调速 当在转子的Ps口引入电转差功率Pes时，转子的轴功率： PM＝（Pem±Pes）－△P2 （14） 式中的Pem为定子向转子传输的电磁功率，电转差功率的负号表示从Ps口移出，正号表示从Ps口注入。Pes属电功率，故与电磁功率相合成，结果使轴功率PM发生变化，电机转速得到相应调节。 电转差功率调速的典型实例是串级调速和双馈调速，前者的电转差功率为负，流向为从转子移出，故实现的是额定转速以下的调速。后者的电转差功率可以双向流动，既可以移出，又可以注入，因此可以实现低同步和超同步两种调速。 当Ps口引入的是热转差功率Prs时， 转子的轴功率则为： PM＝Pem－（△P2＋Prs） (15) 显然热转差功率的引入，增大了电枢（转子）的损耗，轴功率随Prs的增大而减小，其典型例子是异步机转子串电阻调速。 三、功率控制的理想空载转速，效率与机械特性 根据电机学，电动机的理想空载转速主要取决于电枢的电磁功率，因有： Ω0＝Pem／M （16） 由于电磁转矩为负载所决定，理想空载转速Ω0就决定于某一负载条件下电磁功率的大小。 功率控制调速的电枢功率可以综合表达为： PM＝∑Pem－∑p2 （17） 相应的转速： PM／M＝∑Pem／M－∑p2／M （18） Ω＝Ω0－△Ω (19) 其中Ω0＝∑Pem／M为功率控制调速的理想空载转速，因此调节电枢的电磁功率可以改变电机的理想空载转速。换言之，电机的理想空载转速取决于电枢的电磁功率。又，△Ω＝∑p2／M 为电机的转速降。由此表明增大电枢损耗，可以增加电机转速降。 电机调速的效率表达为： η＝PM／（P1－∑pi） ＝PM／（Pem－△P2) 因此，在一定的轴功率PM输出条件下，控制电磁功率的调速是高效率的节能型调速，而控制损耗功率的调速必然是低效率的耗能型调速。 公式（18）同时刻画出了功率控制调速的机械特性，当连续改变电磁功率∑Pem时，如果损耗功率不变，电机的理想空载转速随∑Pem连续变化，其机械特性为一族平行的曲线。而增大损耗，电磁功率不变时，电机理想空载转速不变，改变的只是转速降，其机械特性为一族汇交型曲线。如图5给出了两种调速的定性曲线。 图5 a.电磁功率调速特性 b.转速降调速特性 综上所述，可以得出以下结论： ① 电磁功率控制调节的是理想空载转速，损耗功率控制调节的是转速降。 ② 电磁功率控制是高效率节能型的调速，其机械特性必为平行曲线族。损耗功率控制属低效率耗能调速，其机械特性必为汇交型曲线族。 四、异步机调速的分类与方法 与按n＝ 60f1/p·(1-S）表达式不同，根据本文所述的电机调速功率控制理论，异步机调速可分类表示如下： 性质/方案 控制点/变量 方法 要点 五、结论 1. 电机调速的基本原理有两种，一为轴功率控制，二是转矩控制。转矩控制实际是磁场控制，适于恒功率调整。 2.轴功率控制的作用对象是电枢或伪电枢， 并最终只能通过电功率控制来实现。其中，电磁功率调节的是理想空载转速，损耗功率改变的是转速降。前者为高效节能型，后者为低效耗能型，两者的机械特性亦由此决定。 3. 轴功率控制的调速具有恒转矩特性，电磁转矩的变化是转速响应滞后所造成的，调速稳态时，电磁转矩只决定于负载，与控制无关。 4. 变频调速和电转差功率控制调速同属电磁功率控制调速，两者性能一致，并无本质差别。

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