毕业论文调研报告范文_毕业论文调研报告模板

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　　毕业论文是大学生四年学习当中的最后一课,也是非常重要的一课。它是学生对四年学习情况的一个总结,同时也是检验学习效果的一种有效途径。下面是爱汇网小编为大家整理的毕业论文调研报告范文,供大家阅读!

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　　毕业论文调研报告范文篇1

　　内容摘要

　　焊接过程控制的目的在于获得良好的焊缝，焊接过程控制的发展与过程控制理论的发展过程是密不可分的，在当今焊接领域的控制科研与实践中，每一项优秀成果的取得无不体现这控制理论对实践的指导作用，都是控制理论与具体的生产实践相结合的产物。焊接过程是存在高噪声干扰、较大的时滞和动态突变性的复杂过程，在很多情况下，焊接过程的准确的数学模型是无法得到的，而且在弧焊过程中，影响焊接质量的因素并不是唯一的，而是多种因素或多个变量在共同决定焊接过程的稳定性和质量的稳定性。其中耦合就是焊接过程中存在的一种较严重的现象。焊接过程是各个环节协调地进行工作，一个过程变量的变化必然涉及到其它过程变量的变化。如果对象存在耦合，就会降低控制系统的调节品质，耦合严重时会使系统无法投入工作。因此耦合因素的存在也是提高系统品质的一个障碍。如果不消除多变量控制系统中这些变量之间相互耦合关联的影响，就难以达到控制目的。因此，解耦控制问题是控制理论研究的一个重要课题。

　　自六十年代以来，多变量过程控制理论受到了广泛的注意，并且很多研究成果已经成功的应用于实践。目前，这个理论已成为过程控制理论中的一个重要领域，而且，就其内容的深度而言，人们也普遍的认为，它是过程控制理论中最难的理论领域之一。说它高级，是因为能有效的对一些含有多个互相关联的变量的生产过程实现统一的控制，而这种功能常常是不能借助于一些人为的单变量过程控制系统来完成的。说它复杂，是因为它比单变量过程控制系统需要一些更复杂的设备，从而使系统的结构变得复杂。因此，如何用多个操作变量控制焊接过程，以得到良好的焊缝质量，这一问题引起了许多学者的注意。

　　本文将针对热风回流焊过程的实际，提出多变量模型的解耦控制方法，结合了回流焊机模型中多回路之间的强耦合，非线性以及时变，引入了几种解决方案。关键词神经网络，解耦控制，回流焊，多变量

　　第一章热风回流焊机的研究现状及发展趋势

　　1.1热风回流焊技术工艺简介

　　由于回流焊工艺具有“再流动”及“自定位效应”等特点，使回流焊工艺对贴装精度要求比较宽松，比较容易实现高度自动化与高速度。因此在现代SMT中回流焊技术应用非常广泛。

　　回流焊又称再流焊，通过重新熔化预先分配到印制电路板焊盘上的膏状软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制电路板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。典型回流焊分为四个工作温区，回流焊接典型温度曲线如图1.1所示。当PCB进人预热区(干燥区)时，焊膏中的溶剂和气体蒸发掉;同时，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元器件端头和引脚;焊膏软化、塌落、覆盖了焊盘;将焊盘、元器件引脚与氧气隔离。PCB进人保温区时，使PCB和元器件得到充分的预热，以防PCB突然进人焊接高温区而损坏PCB和元器件。当PCB进人焊接区时，温度迅速上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡对PCB的焊盘、器件端头和引脚润湿、扩散、漫流或回流混合形成焊锡接点。PCB进人冷却区，使焊点凝固，此时完成了再流焊。其按加热方式不同可有红外线加热、饱和蒸汽加热、热风加热、激光加热等方式。其中以红外线和汽相加热使用最为广泛。

　　1.2热风回流焊仿真模型的研究

　　1.2.1回流焊建模现状

　　热风回流焊仿真模型一般是在分析再流焊加热机理的基础上，探讨红外加热、对流加热两种热传递形式，建立再流焊加热过程的热模型及相关的焊接炉、PCB板与元器件的几何结构与材料模型，运用数值分折方法(如有限元方法)，实现再流焊焊接工艺的仿真与预测。比较有代表性的就是F.Sarvar和PConway建立的Loughborough模型系统，该模型系统运用了SDRCI-DEASMaster系列有限元包装，包括前后处理和MaYa热传输技术TMG热模型发生器有限微分方法，自动模型结构和分析结论的后处理，TMG自动把有限元模型转化成有限微分表示。TMG也可以运用复杂技术促进模型解决比如工艺设置的有效表述以及提供方式以定义分析参数。根据传热方式对炉子进行了建模。IR+Hot的炉子，其内部传热方式有对流、辐射和传导等。对PCB以及元件的建模重点是对关键材料特性进行了确定，比如热容、发散率、热导率、密度等，分析显示热容是最具影响力的参数。而物理建模方面，PCB被描述成合适网格密度的壳结构。具体如下：

　　(1)对再流焊炉的仿真。再流焊加热方式是非常复杂的，主要有对流、辐射、传导等形式，以及在不同的形式下，不同环境或工艺参数对其加热效果的影响。通过用软件对再流焊炉进行仿真，重点探讨各种传热方式与相关工艺参数之间的关系(如气流速率、传送带的速率等对热效应的影响)，建立再流焊炉的仿真模型。

　　(2)对PCAs的几何形状的仿真。再流焊炉、PCB板、元器件结构是复杂多样的。再流焊炉膛内的三维结构和各个温区的长度对PCB板及其待贴装的元器件的加热有很大的影响，并直接关系到加热方式对再流焊工艺的影响。PCB板的外型尺寸对再流焊工艺也有重大影响，尤其是在传输带上从一个加热区向另一个加热区过度时温度场的变化，对PCB板变形的影响。元器件的尺寸对加热方式的影响很大，如假设某一元器件较高，其由红外加热方式所得热量和其对周边元器件的相应影响也很大。对于SMT组件中的小件，如小电容、小电阻用一个节点来表示(1D);对于外型是长窄型的元器件(如小晶体管)用一段线形或一长方形来表示(2D);对于体型大而且结构复杂的元器件用立方盒体来表示(3D)。基于以上分析用仿真软件建立焊接炉结构、不同的PCB结构以及元器件外型结构来分析对热效应的影响，并建立相应的结构模型。如图1.2所示。

　　图1.2简化的PCAS的2D模型

　　(3)对材料特性和表面特性的仿真。PCB板、元器件的材料是复杂的，包括有机物、金属和陶瓷等材料。由于PCB板、元器件又都包含多种材科，而不同的材料具有不同的热特性;并且即使是同一材料，其比热值与温度之间呈现非线性关系。这些主要的热特性参数包括热容量、密度、发射率以及热导率等。因此在建立材料模型时，建立相应的材料特性库模型。表面特性与热传导息息相关的一个特性，其外面的颜色、光洁度等等对红外和热风加热的影响很大。根据传热学的相关理论建立相应的数学模型。FSarvar和PConway的组件温度曲线仿真结果与实验结果对比如图1.3所示比较一致。

　　图1.3组件温度曲线仿真与实验对比图

　　(4)上述系统从ECAD中读取文件，并分别依据设计文件与所用的焊接设备从元器件库与再流焊炉库中选取相应的元件与再流焊炉，同时输入相应的材料特性，形成组装几何模型;然后输入设计温度曲线，在定义分析参数的情况下进行再流焊工艺的仿真与分析，并通过后置分析评价，给出相应的处理意见，重新输入仿真系统，直到得到理想的仿真结果为止。从而完成焊接温度曲线的设置。

　　1.2.2再流焊工艺建模与仿真存在的问题及前景预测

　　将人工智能技术引入再流焊焊接工艺的预测仿真系统，人工智能领域的新进展，包括模式识别、专家系统，甚至人工神经网络研究的进展，将为制定再流焊焊接工艺向智能化发展方向提供基础。这些对于提高系统的适应性与分析精度大有好处。特别是引入如神经网络的自学习功能，将大大改善系统的性能。即运用模式识别(或分类)技术和专家系统，在把大量的已知再流焊焊接工艺的各种特征量(如温度曲线)输入样本库，使机器可能接受人的经验(专家的经验)并具备自学习之后，即具备了自动制定再流焊焊接工艺的能力，并可通过不断的学习，使这种能力不断提高。

　　以上再流焊工艺模型都是基于热分析建立的分别对再流炉(包括红外再流炉和红外加强风再流炉)和PCB组件进行分别建模，以分析PCB组件在再流炉中的热反应，结合有限元方法对其进行热模拟仿真，但该方法存在一些难点：

　　1)热传输方式的多样性在一个再流焊炉中发生的热传输有炉子上下热板间的辐射、PCB相邻贴装件之间的辐射、PCB板表面的辐射交换、炉子空气的对流交换、贴装件和PCB板之间透过空气空隙的对流和传导、其他表面比如炉壁等的辐射交换。此外，空气速率、传动带速率等也都对PCB组件的热反应有非常重大的影响。

　　2)几何结构的复杂性再流炉、PCB、元器件结构的复杂多样性及其相互影响，增加了对热分析的难度。如今再流炉有红外再流炉、红外加强风再流炉、充氮气再流炉，有些再流炉在冷却阶段还加上了强风空冷。随着元器件的小型化，

　　PCB以及元器件集成度越来越高，结构也越来越复杂。

　　3)PCB、元器件的材料复杂性由于PCB、元器件都包含多种材料，而不同的材料具有不同的热特性，即使是同一材料，其比热值与温度之间呈现非线性关系。因此在建立材料模型时，同样必须通过多组试验建立不同材料的热特性参数，建立相应的材科特性库。

　　此外，由于焊点失效也是产生产品不合格的重要因素，也要对其进行模拟和热分析。影响焊点成形的因素也有很多因而对其建模也有一定难度。

　　由于所存在的各种复杂以及不稳定因素，国内外建立的这些模型存在着一些假设因而仿真结果与实际工艺结果还不是很吻合，需要进一步改进与修正。可以预见今后的发展趋势为：

　　1)智能化

　　将人工智能技术引入上述仿真系统，对于提高系统的适应性与分析精度大有好处。特别是在第二种方法建立的系统中，由于目前的系统仅与上一次的测验结果相关，有很大的局限性，如果引入如神经网络的自学习功能，将大大改善系统的性能。

　　2)虚拟仪器化

　　上述系统可在独立的计算机上进行虚拟设置，仿真出在该设置下的焊接温度曲线，对比该曲线与理想的温度曲线，依据各环境参数与工艺参数与实际的温度曲线之间的关系修改设置，直到获得满意的温度曲线为止。

　　3)系统化

　　即将再流焊仿真系统与SMT其它组装仿真系统、焊接质量评价系统、焊点可靠性分析系统等集成一个大系统，同时引入并行工程的有关思想，实现虚拟组装系统。该系统可用于在保降组装质量前提下的*DE产品设计与组装工艺设计。

　　第二章多输入多输出温度控制系统的研究

　　2.1回流焊机研究现状

　　随着电子产品竞争的日趋加剧，生产的不确定因素不断加大，需要经常调整产品的产量以及不同产品的类型。为此对电子元器件的贴装、焊接设备提出了更高的要求，即要求其能够实现各类精细元器件贴装、焊接的技术，又要具有良好的灵活性，以适应当前千变万化的生产制造要求。

　　近年来，表面贴装技术(SMT)发生了巨大的变化，如生产标准的改变、新型焊膏的使用、不同基材的出现，以及元器件本身材料和设计的革新，都给回流焊接工艺提出了新的要求，一个总的趋势就是要求采用更先进的热传递方式和控制方式，达到节约能源，均匀温度，适合双面板和新型器件封装方式的焊接要求。我国在电子组装工艺技术方面研究与应用还是有相当实力，特别是近几年来随着大型的中外合资电子公司的增加，其工艺水准基本上达到与国外同步水平。

　　目前国外制定再流焊工艺，主要是采用仿真的方法来获得的。对再流焊焊接工艺的建模、仿真、预测与控制研究主要有两种方法：一是，主要以FSarvar为代表的研究的预测系统具有一定的代表性，是在分析加热机理的基础上，建立包括焊接炉结构、元器件类型与材料、传热方式等相关内容在内的再流焊工艺模型，并以此为基础的仿真、预测和控制的研究;二是以Inter公司在该方面的研究为代表的，基于统计过程控制(SPC)原理，设计数据采集记录自动分析仪，并以此为基础建立再流焊工艺控制与预测。

　　回流焊机作为一个典型的多输入多输出温度控制系统，下文将介绍多输入多输出控制系统的研究现状及发展趋势。

　　2.2多输入多输出系统的研究

　　2.2.1有约束的模糊预测解耦控制法

　　广义预测控制(generalizedpredictivecontrol，GPC)已经成功的应用于工业过程。由于在实际过程中，输入量常常受到物理条件的制约，因此研究输入受限的GPC具有现实意义。通常是用非线性规划方法来求解受约束的控制问题

　　[2]，但其计算量却随约束条件个数的增加而呈指数规律增加。文献[3]在控制约束满足一定合理条件下设计了一种简便的预测控制算法，保证了系统的稳定性，

　　调研报告第二章多输入多输出温度控制系统的研究

　　降低了计算的复杂度。文献[4]通过引入一个输入柔化因子，避免了用非线性规划方法求解约束优化问题，但它们都只针对单变量线性系统。文献[5]考虑了有约束条件下多变量系统的GPC控制问题，但其计算量很大。由于多变量系统的输入输出之间往往存在严重耦合现象，使得控制过程中可调参数较多，参数选取复杂，难以获得满意参数值。为此，文献[6～8]分别针对多变量线性系统提出了模型算法解耦控制、动态矩阵解耦控制和广义预测解耦控制，但这些方法都没有考虑对变量的约束。

　　实际控制系统一般都是复杂的多变量非线性动态过程，而预测控制本质上是基于线性模型的预测。T2S模糊模型对非线性函数具有充分逼近能力，本质上是非线性的，但其规则后件部分采用线性方程式表示，便于应用传统的控制策略，为解决非线性系统控制问题提供了新途径[9]。文献[10～13]针对单变量系统提出了基于T2S模糊模型的预测控制。

　　文献[14]首先对多变量非线性系统用基于模糊聚类算法[12]和正交最小二乘算法[13]的T2S模糊模型进行逼近，在每个采样点用辨识好的模糊规则对系统进行局部动态线性化，再将该模型对角解耦为多个单输入单输出(SISO)子系统，进而对其采用带输入约束的GPC算法。该算法充分考虑了输入变量及其增量均受约束的情况，且在很大程度上削弱了变量之间的耦合。

　　2.2.2多变量模糊控制系统的前馈解耦法

　　近年来，模糊解耦研究有了一定进展，国内外学者提出的模糊解耦法可归纳为直接法和间接法[15]。直接解耦法，即对控制对象进行解耦，如徐承伟提出的模糊关系系统的串联补偿解耦和反馈解耦，杨辉提出的用多个单变量模糊控制器来表示一个多变量模糊控制器等;间接解耦法，即对控制器解耦，有代表性的为Gupta等人提出的多变量模糊控制规则的子空间分解法，后经王殿辉、Kiszka和GJJeon等多人改进。上述各种方法，有的需要从理论上进一步研究和完善，有的解耦关系复杂，不适于在工程实际中应用。

　　近年来，由于模糊控制在工程中的应用日益广泛，故迫切要求寻找简便有效的多变量模糊解耦方法。文献[16]提出模糊相干系数去耦法，并应用于烟叶初烤过程，其相干系数的求取依赖于经验。文献[17]应用模糊控制理论研究了一种无需对象模型的模糊解耦自适应方法，能对多变量系统实现有效的静态解耦控制。

　　长期以来，经典前馈解耦法以其算法简单有效获得了广泛应用。它把某通道控制器的输出对另外通道的影响看作扰动作用，应用前馈控制的原理，解除控制回路间的耦合，该方法解耦环节在控制系统中的接入位置是在控制器与控制对象之间，设计时，先按各通道控制对象特性设计各主控制器，然后考虑解耦设计

　　(BoksenbomHood钱学森方法)。其优点是：各解耦可单独实现，给整定带来极大方便;解耦设计不会加重主通道控制器的负担;系统结构简单，实现方便，容易理解和掌握。

　　经典前馈解耦法是基于被控对象的数学模型，在不确知被控对象数学模型的模糊控制系统中不能直接应用。文献[18]基于前馈解耦的思想和神经网络理论提出多变量模糊控制系统的前馈解耦法，可利用BP算法进行在线学习求取其解耦关系，该方法算法简单，能实现静态和动态解耦。

　　2.2.3模糊解耦自适应控制法

　　模糊控制是一种具有强鲁棒性的控制方法，许多学者从80年代开始研究模糊解耦控制问题，提出了一些控制方法，导得了一些结论。然而许多结果还只是理论推导，所提的方法实际应用非常困难，工程中难以实现。文献[19]提出了一种无需对象模型的简单有效的模糊解耦控制方法，它既使系统实现鲁棒解耦控制，又使系统具有较强的自适应能力。

　　该方法具有如下特点：

　　1)控制系统的设计不需要对象模型，方法简单，便于工程应用，特别适用于对象模型难以确定，而又需要实现解耦控制的情况。

　　2)能对多变量系统实现有效的静态解耦控制。

　　3)采用这种方法设计的系统，具有较强的自适应能力，鲁棒性校奸，抗干扰能力较强。

　　2.3多变量控制系统解耦控制研究的展望

　　随着被控系统越来越复杂，如不确定性、多干扰、非线性、滞后、非最小相位等，需要控制的变量往往不只一个，且多个变量之间相互关联，即耦合，传统的单变量控制系统设计方法显然无法满足要求，工程中常常引入多变量的解耦设计。其思想早在控制科学发展初期就已形成，其实质是通过对一个具有耦合的多输入多输出控制系统配以适当的补偿器，将耦合程度限制在一定程度或解耦为多个独立的单输入单输出系统。其发展主要以Morgan于1964年提出的基于精确对消的全解耦状态空间法及Rosenbrock于20世纪60年代提出的基于对角优势化的现代频率法为代表，但这两种方法都要求被控对象精确建模，在应用上受到一定的限制。近年来，随着控制理论的发展，多种解耦控制方法应运而生，如特征结构配置解耦、自校正解耦、线性二次型解耦、奇异摄动解耦、自适应解耦、智能解耦、模糊解耦等等。解耦控制一直是一个充满活力、富有挑战性的问题。

　　文献[20]针对解耦方法进行了概述，并分析了其应用现状。

　　从以上各种方法介绍中可以看出传统解耦方法在理论上研究得较为深入，但各方法都存在一些尚待解决的问题，,除前面提到的以外，还有如：时延系统的纯时延部分无法从对象传递函数中分离出来，造成动态响应性能与控制目标有所差异，尤其高频部分受τij(对象传递函数中的时延参数)影响较大。这些方面都

　　需要在今后的研究工作中进一步完善。奇异值分解应用于多变量系统的控制使解耦性与鲁棒性两大要求同时满足。目前已有RFN法，LQR/LTR法等，研究表明，继续使奇异值理论应用于多变量解耦是很有意义的工作，是当前控制系统设计的一大研究方向。自适应解耦与智能解耦都是以传统解耦理论为基础，更侧重于控制器的研究。这两类方法更多采用了试探、优化的方法来设计控制器，因而在理论研究上还十分欠缺，在系统可解耦性的证明、解耦算法的稳定性、收敛性的证明等方面，都还有大量的工作要做，是一个很有发展前途的方向。在解耦控制器的应用上，3维以上系统还很难达到令人满意的效果，尚待进一步探讨。另外，在网络结构和算法的改进上，也值得继续深入研究。

　　第三章回流焊的解耦控制设计方案研究

　　3.1解耦控制的现状

　　在现代化的工业生产中，不断出现一些较复杂的设备或装置，这些设备或装置的本身所要求的被控制参数往往较多，因此，必须设置多个控制回路对该种设备进行控制。由于控制回路的增加，往往会在它们之间造成相互影响的耦合作用，也即系统中每一个控制回路的输入信号对所有回路的输出都会有影响，而每一个回路的输出又会受到所有输入的作用。要想一个输入只去控制一个输出几乎不可能，这就构成了“耦合”系统。由于耦合关系，往往使系统难于控制、性能很差。

　　所谓解耦控制系统，就是采用某种结构，寻找合适的控制规律来消除系统种各控制回路之间的相互耦合关系，使每一个输入只控制相应的一个输出，每一个输出又只受到一个控制的作用。典型的解耦控制系统结构示意图如图3.1所示。

　　图3.1解耦控制系统结构图

　　解耦控制是控制理论中最早的问题之一，它的设计思想几乎与控制学科同时产生，解耦控制思想最初狭义的提法是不相干控制原则。它是由Rkosnebmo和Hoodl1ol提出来的，他们最先将矩阵分析法应用于多变量控制系统分析，分析了有关飞行器控制的'问题，即如何通过分别控制燃料与推进器叶片角度来控制飞行器发动机的速度与功率，并使这两个控制系统互不干涉。1964年Morgna在现代控制理论的框架下正式提出了MIMO多输入多输出线性系统的输入输出解耦问题，即无交互系统的设计问题。

　　在多变量控制理论和实践中，不同的输入和输出之间存在着耦合，即系统的第一个输入量不但会对第一个输出量产生影响，而且还会影响到其他的输出量。这样就造成了控制系统设计和实际操人们提出了解耦控制问题，即如何通过外部控制手段(如状态反馈)将多变量系统解耦，变成若干个互相独立的单输入单输出系统，从而可用单变量控制的各种成熟技术来完成系统的设计。

　　3.2传统解耦控制方法介绍及其应用

　　传统解耦方法以现代频域法为代表，也包括时域方法，主要适用于确定性线性MIMO系统。包括对角矩阵法、相对增益分析法、特征曲线分析法、状态变量法、逆奈氏阵列法等。实现解耦控制的思想是通过解耦补偿器的设计，使解耦补偿器与被控对象组成的广义系统的传递函数矩阵为对角阵，从而把一个由耦合影响的多变量系统化为多个无耦合的单变量系统。但解耦设计方法中补偿阵严重依赖于被控对象精确的数学模型，而被控过程通常是时变和非线性的，因此一个线性的、定常的解耦补偿网络在被控过程发生工作点变化时，由于不具有适应性，很难保证控制品质，甚至导致系统不稳定。此外，由于被控过程往往具有纯延迟和单位圆外的零点，因此完全解耦补偿阵存在着可实现的问题。在工程中，完全解耦长期被弃置不用，代之以解耦系统的简化，从而产生部分解耦、单向解耦的方法。这实际上是以牺牲系统的动态性能来保证系统稳态的解耦性能。由于静态解耦同样涉及到静态增益匹配、汇整的问题，也同样涉及到增益的适应性问题，因此系统的鲁棒性也难以保证。传统解耦方法主要包括：

　　1)逆奈氏阵列法

　　逆奈氏阵列法是对控制对象进行预先补偿，使传统函数的逆成为具有对角优势和正规性的矩阵。由于正规阵特征值对摄动不敏感，因而有较强的鲁棒性，其应用广泛。当然，当正规阵的上(下)三角元素明显大于下(上)三角元素时，可采用非平衡补偿法进行修正来提高鲁棒性，同时由于利用逆奈氏判据选择反馈增益时并不能保证闭环传递函数本身的对角优势，因此需反复调整补偿器的参数，使设计结果真正符合对角优势。

　　2)特征轨迹法

　　特征轨迹法是一种分析MIMO系统性态的精确方法。当采用其中的增益平衡法和特征向量配正法对补偿器进行近似处理时，其精确性难以得到保证，因而工程应用有限。倘若采用并矢展开法，则可利用其对角分解中变换矩阵与频率无关的特性解决补偿器工程难以实现的问题,但要求被控对象能够并矢分解，往往此条件难以满足，因而工程中应用不多见。

　　3)序列回差法

　　该方法是将补偿器遂个串入回路构成反馈，易于编程实现。从解耦的角度看，类似二角解耦，但其补偿器的确定方法并不明确，不能实现完全解耦合。

　　4)奇异值分解法

　　包括奇异值带域法和逆结构正规则化法。主要是先绘制开环传递函数的奇异值图，采用主增益、主相位分析法或者广义奈氏定理来确定主带域与临界点的关

　　系从而判别系统的鲁棒稳定性，特别适于无法特征分解或并矢分解的系统。它是近年来普遍使用的方法之一。

　　此外，还有一些比较成功的频率方法，包括相对增益法、逆曲线法、特征曲线分析法。以上解耦方法中，补偿器严重依赖被控对象的精确建模，在现代的工业生产中不具有适应性，难以保证控制过程品质，甚至导致系统不稳定。即使采用这些方法进行部分解耦或者单向解耦，也不能实现完全解耦，而目辅助设计的工作量很大，不易实现动态解耦。

　　3.3解耦控制的新发展

　　3.3.1自适应解耦控制法

　　对于MIMO的不确定性问题，多变量自适应解耦控制的研究为这类问题的解决提出了可行性方法。多变量自适应解耦控制方法是将被控对象的解耦、控制和辨识结合起来，可以实现参数未知或时变系统的在线精确解耦控制。自适应解耦的方法将耦合项作为可测干扰，采用自校正前馈控制的方法，对耦合进行动、静态补偿。对最小相位系统，采用最小方差控制律可以抑制交连，对非最小相位系统，可以采用广义最小方差控制律。只要最优预报和性能指标函数中含有耦合项，就可以达到消除耦合的目的。上述解耦方法设计时需求解Diophantine方程，而方程的求解，未知数个数会少于方程个数，因此解出的只能是最小一乘解，即近似解。如果增加“静差=0”的约束，可以实现静态解耦，但动态解耦仍不能完全实现。

　　多变量自适应解耦控制用于工业界，如工业电加热炉上下加热段炉温的多变量自适应解耦，大型火力发电机组的机炉陇调自适应解耦控制等，都取得良好控制品质。可以看出，多变量自适应解耦控制技术在解决复杂工业过程的自动控制问题方面有其独到的优势和广泛的应用前景。

　　自适应解耦虽在一些领域获得了成功的应用，但是要使这项技术得到广泛应用，还需开展多变量自适应解耦控制技术与实际工业过程结合的应用研究。因为自适应解耦虽在一定程度上解决了系统不确定性问题，但是其本质要求在线辨识对象模型，所以算法复杂，计算量大，目它对过程动态建模和扰动的适应能力差，系统的鲁棒性问题尚有待进一步解决，而目实际工业过程的动态特性往往比所建模型复杂得多，因此其应用范围受到了一定限制。如何设计一个具有强鲁棒性的多变量自适应解耦控制系统是当前十分重要的理论课题;在自适应情况下实现动态解耦的各种算法，也是有待进一步深入研究、发展和完善的理论课题。

　　3.3.2鲁棒解耦控制法

　　多变量鲁棒解耦理论是鲁棒控制理论的一个方向，其实质是通过设计鲁棒预补偿器，使摄动系统为鲁棒对角优势，从而将多变量系统化为若干单变量系统来设计。Arkun首先给出了鲁棒对角优势的定义。

　　日前鲁棒解耦的研究主要使用以下几种工具：①H−方法和结构奇异值理论;②夏线性矩阵不等式方法(LMI);③代数方法。

　　解耦控制器对系统的不确定性往往比较敏感，有关研究人员已经就解耦参数不确定性，提出了消除参数的鲁棒动态解耦和鲁棒静态解耦方法。也有人曾运用Doyle的结构奇异值理论提出了不确定系统解耦控制器的设计方法，该方法在保证闭环系统稳定和动态性能前提下，使解耦控制器对范数约束的不确定系统做最大限度的解耦。但总的看来，迄今所做的鲁棒解耦只是针对特定系统讨论特殊的解耦设计方法，以减少解耦控制器对系统参数的敏感性，但没有系统地解决一般不确定系统的鲁棒解耦问题，即怎样恰当设计解耦控制器，使之在满足稳定性和鲁棒性前提下，达到最大限度解耦。此外，解耦控制系统的动态性能和解耦性能往往是一对很突出的矛盾。怎样在保证起码的动态性能前提下，设计最佳解耦控制器或者牺牲部分动态性能以换取解耦性能的改善，这些都是履待解决的问题。

　　日前，鲁棒解耦己逐步由理论研究转向应用研究，并得到了很好的应用效果。状态反馈解耦理论已经被应用于串联多关节机器人控制，有效地解决了机器人控制中存在的复杂变量耦合问题，可见鲁棒解耦的应用有着广泛的前景。

　　内模控制是鲁棒控制的一种简化，因其良好的稳定性和控制品质，越来越受到控制界的重视。日前，将内模控制用于解耦设计的方法卞要有两种：①先辨识对象模型，再利用内模原理设计前馈控制器。前馈控制器可分为V-规范型和P-规范型;②先将对象进行常规的解耦设计使其成为对角阵，然后对解耦后的系统进行内模控制。内模控制被认为是一种对系统参数变化不敏感的鲁棒控制方法。但是这两种内模控制对模型的匹配度要求较高，当系统参数大范围变化时，内模控制的效果就会变差。神经网络具有自学习和自适应的特点，因此将内模解耦和神经网络结合是一个很好的解决方法。

　　3.3.3智能解耦控制法

　　由于智能解耦控制方法在解决非线性方面的独特优势，使它在非线性系统解耦控制方面得到了广泛的关注。它可以实现对线性和非线性系统在线精确解耦，解决了传统解耦方法不易实现精确解耦的问题。

　　①模糊解耦控制主要有两大类方法：一类是直接解耦方法;另一类是间

　　接解耦方法。直接解耦法是国内外研究较多的一神解耦方法。

　　直接解耦法一种是对控制对象进行解耦，然后针对解耦而成的各单变量过程进行模糊控制系统设计。有关文献已经给出了实现解耦的一个充分条件，但模糊解耦补偿器的解耦和参数是采用经验试凑法离线确定的，没有通用算法，很难实现完全解耦。后来，又提出模糊关系系统的反馈解耦并能够给出实现解耦的一个充分条件，但尚有遗留问题，例如：当输入个数和输出个数不等时，解耦群怎么确定等。另一种直接模糊解耦方法是对控制器的解耦。有研究人员对多变量模糊控制算法进行了研究，利用多维模糊条件语句的分解定理，引进模糊子集的交叉系数，获得了多变量模糊控制算法的简捷表达式，再借助于多变量系统解耦设计原理，用多个单变量模糊控制器来表示一个解耦多变量模糊控制器。这样不仅实现方便，也减少了对计算机内存和计算时间的要求。缺点是仍然要求己知一组多维模糊控制规则，这给实际应用带来了很大困难。

　　间接解耦法是通过对多变量模糊控制规则进行模糊了空间的分解实现解耦。模糊解耦控制系统的研究尚处于发展阶段，很多结论只是理论推导，还不能进入实验室加以验证。同时，针对解耦之后控制系统稳定性、可控可观性的研究也没有成熟。因此，无论是针对控制对象还是针对控制器解耦，当前急需解决的问题是如何由模糊关系方程求解各个解耦后的模糊子关系，尽量减少前述方法所加的约束，得到令人满意的仿真结果。

　　②神经网络解耦控制由于神经网络可以在指定的紧集上以任意精度逼进任意解析非线性函数，而且具有学习、自适应能力，使它能够处理系统的非线性特性，同时又有很强的容错能力。因此神经网络成为了实现非线性系统控制的有力工具。但是单独的神经网络控制很难满足系统的要求，它常同其他算法结合实现解耦控制。

　　神经网络解耦还有基于自适应思想的解耦方法：一种是神经网络前馈自适应解耦控制算法，其基本思路是将高阶非线性部分的影响视为可测干扰，采用前馈补偿方法加以消除，再借助多变量线性系统的自适应解耦控制算法的思路，实现多变量非线性系统的神经网络自适应解耦控制;另一种是利用神经网络逼近高阶项、耦合项和未建模动态，采用广义预测控制的性能指标，实现神经网络广义预测自适应解耦控制;再一种是神经网络开环解耦控制算法。其基本思路是在多变量非线性系统前面加上神经网络解耦器，通过对广义对象的时域相应曲线的学习训练神经网络，从而消除耦合影响，使得广义对象成为无耦合或耦合程度较小的系统，然后对解耦后的各回路设计单回路控制器。

　　其他的神经网络解耦方法还有：神经网络同遗传算法结合将遗传算法用于前向神经网络的连接权系数的学习，克服了BP算法易陷入局部极值的缺点;神经

　　网络同预测控制结合先用神经网络设计补偿环节，然后对解耦后各了系统进行单变量预测函数控制以确定各个控制量;神经网络同内模控制结合实现神经网络内模解耦等等。神经网络解耦已经初步在工业控制中应用，并取得了较好的控制效果。神经网络解耦控制系统的结构通常采用以下三种形式，如图3.2所示，图中，C为控制器，NN为神经网络解耦补偿器。神经网络解耦补偿器一般采用三层前向神经网络实现，用BP学习算法训练。

　　(c)

　　图3.2神经网络解耦控制系统

　　尽管神经网络解耦的研究己有一些研究成果，但是神经网络有着自身无法解决的问题，而目非线性对象不像线性对象那样容易分解和交换，因此非线性解耦理论与神经网络结合较为困难，难以找到通用的解耦条件判据。所以神经网络解耦理论发展较为缓慢，更多的解耦策略都带有尝试性只能依靠仿真来佐证，只有少数情况下，对某一特定类别的系统可以进行可解耦性分析。

　　在MIMO解耦控制系统中，除了以上方法外，还有预测解耦、反标架解耦法、卡尔曼滤波解耦、块解耦、弱耦合系统、干扰解耦等。应该说每种解耦方法均有其独特优点，也有其局限性。

　　自适应解耦与智能解耦[24]都是以传统解耦理论为基础，更侧重于控制器的研究。这两类方法更多采用了试探、优化的方法来设计控制器，因而在理论研究上还不十分完善，在系统可解耦性的证明、解耦算法的稳定性、收敛性的证明等方

　　面，都还有大量的工作要做，这是一个很有发展前途的方向。在解耦控制器的应用上，二维以上系统还很难达到令人满意的效果。另外，在网络结构和算法的改进上，也值得继续深入研究。在工程实践中，许多解耦理论由于设计方法及算式过于复杂而难以推广应用，因此寻求一种有效的、简单易行的控制方法，即寻求理论研究同实际应用的结合点是今后研究的一个方向。在MIMO解耦控制中目前逐渐出现了将自适应控制、预测控制、神经网络、模糊控制、遗传算法等先进控制乎段合理搭配来实现解耦，这种扬长避短的方法也不失为解决耦合问题的一个有效途径。

　　3.4解耦控制的研究展望

　　解耦控制的研究经历了由线性到非线性、静态到动态、连续系统到离散系统、非鲁棒解耦到鲁棒耦的发展过程，其设计大多侧重于控制器的研究。传统解耦方法在理论上研究得较为深入，但各方法都存在一些尚待解决的问题，除前面提到的以外，还有如：时延系统的纯时延部分无法从对象传递函数中分离出来，造成动态响应性能与控制目标有所差异，尤其高频部分受τij(对象传递函数中的时延

　　参数)影响较大。这些方面都需要在今后的研究工作中进一步完善。奇异值分解应用于多变量系统的控制使解耦性与鲁棒性两大要求同时满足，目前已有RFN法，LQR/LTR法等，研究表明，继续使奇异值理论应用于多变量解耦是很有意义的工作，是当前控制系统设计的一大研究方向。

　　传统解耦方法已得到一定的应用，而自适应解耦、智能解耦的理论研究尚不完善。其可解耦的判定、算法的稳定性以及收敛性还没有统一的定论。在工程实际中，往往由于算法太复杂而难以实现较好的解耦，因而，寻求简单易行的有效解耦方法是目前普通关注的问题，同时，将各种解耦方法有效融合也是实现解耦的好途径。

　　3.5回流焊解耦控制参考方案

　　3.5.1回流焊模型分析

　　无论何种加热方式，回流焊作为SMT生产中的关键工序，合理的温度曲线设置及准确实现是保证回流焊质量的关键。不恰当的温度曲线会使PCB板出现焊接不全、虚焊、元件翘立、焊锡球过多等焊接缺陷，从而影响产品质量。因此，回流焊设备的温区及温度的准确控制至关重要。

　　热风回流焊是典型的模型不确定性系统：首先，热风回流焊的模型一部分是

　　传热建模，物体的传热受环境的温度影响很大，当外界温度高时，热风回流焊的热损失要小些，当外界温度低时，热量损失大;其次，由于回流焊温区内的热风马达不一致，造成温区热空气流动不一致，也会造成模型不确定;还有其他如，采样的精度，电加热管的不一致等问题，都会造成回流焊系统模型的不确定。同时，由于热风回流焊系统不但存在热流量通过炉体向外散失热量，每个温区之间也会存在热流量流动，另外在炉膛内，当有PCB板通过时也会有热量流动。这些热流量的流动与外界环境、温区之间的温度差别等一些不可预知的因素有关，因此是不确定因素，所以，必须建立一个多输入多输出控制系统的回流焊模型，进而对该模型进行解耦控制。

　　3.5.2多变量系统的参考解决方案

　　多温区热风回流焊的自动化控制属于复杂工业过程控制，多温区热风回流焊系统的结构和参数具有高维性、时变性和高度非线性，并且具有强耦合与时滞等特性，系统及其外部环境具有许多未知和不确定的因素，具有较大的随机干扰[21]，面对复杂的多温区热风回流焊的工艺控制如果能够建立足够精确和简单的模型，将极大地有助于对这个复杂系统的控制，特别是对焊接过程的优化[22]。文献[23]将热风回流焊机每个温区内的热空气所影响到的所有个体，包括温区热空气、链条、链网、PCB、炉壁等所有不能忽略的因素视为控制模型的一部分，从热学机理出发，推导出控制对象的状态空间方程，实现了真正意义上的动态模型，并提出了三种热风回流焊机工况的划分，针对不同的工况建立不同的动态模型，对其实施不同的控制算法，经过大量的仿真实验后，将此模型应用于热风回流焊机实际的温度控制中均取得了比较好的效果。

　　另外，传统的解耦方法必须要求出系统传递函数的逆矩阵，而这在系统的数学模型不清楚的情况下是无法实现的，而采用模糊神经网络解耦就可以避免复杂数学模型的求解问题，只需要通过训练使解耦后的系统特性能够很好地跟踪期望特性。为此在训练时，可用解耦后的模型做系统的参考模型，将设定输入同时加到加入解耦环节的系统和参考模型，以参考模型的输出作为系统的目标输出，经过训练就可以达到解耦的目的。

　　调研报告第三章回流焊的解耦控制设计方案研究

　　图3.3多温区测控系统模糊神经网络控制器总体结构设计图

　　多温区测控系统模糊神经网络控制器的总体结构设计如图3.3所示，利用这种方法可根据不同的工况利用模糊神经网络在线调整参数。本文提出的模糊神经网络解耦控制器的设计思想是：首先根据解耦后系统的特点和输入变量之间的内在关系，构造模糊组合变量;利用人工神经网络的非线性特性和自学习能力，将神经网络方法应用于模糊控制技术中，以神经元代替模糊系统中的模糊子集合，神经元节点内部函数代替隶属函数，神经元节点之间的联接对应于模糊推理机制，从而构成模糊神经网络控制器;然后根据各个模糊组合变量在控制决策中的地位和作用分配权值，并利用神经网络得反向传播算法对量化系数、加权系数以及隶属函数的中心值进行在线修正。

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　　毕业论文调研报告范文篇2

　　内容摘要

　　无论是大企业还是中小企业，其生存与发展都是无法离开人才的，这是一条必然的规律。尤其对中小企业而言，人才更是关键。大企业可以凭借其名气和雄厚的实力吸引各种人才，而名气和资源都相对逊色的中小企业如何吸引人才便成为中小企业经营者十分关心的问题。文章认为由于中小企业自身的特点和各方面原因，导致了中小企业在吸引人才和留住人才过程中存在着一些问题，并针对性地提出了吸引人才和留住人才的建议。

　　中小企业成长战略研究

　　一、调研的基本情况一我国中小民营企业的现状.

　　(一) ，中小民营企业在国民经济中的地位和作用

　　1、中小民营企业在国民经济中的地位中国的改革开放促进了民营经济的发展，民营经济的生长又推动着改革的进一步深化。过去二十年中它使得中国的经济和社会改变了面貌。经过 20 多年的改革和发展，民营经济克服了基础薄弱和先天不足等劣势，已经成为国民经济的重要组成部分，在国民经济 GDP 中所占比重已达到 61%，拥有的资产占全社会资产的比重已超过 20%，民营企业产值已“三分天下”甚至“二分天下” ，并逐步显露出它在优化资源配置、提高经济效益以及维护供需平衡、扩大就业、稳定社会等方面的重要作用，已成为国民经济中最为活跃的经济增长点。据国家统计局全国第二次单位普查报告统计全国已有 3200 多万户私营企业，解决了 8300 万人的就业问题，我国民营企业总户数已达 800 万家。截止 2001 年末，我国一共有法人单位 510.7 万个，比 5 年前增加了 55.2 万个，增幅达 12.1%，其中私营单位数量已占总额的 43.7%，首次超过了国企数量。民营企业不仅数量发展快，而且结构升级快。数据显示，2001 年末，全国共有私营企业 132.3 万家，5 年年均增长 24.5%;从业人员年均增长 31.6%;资本金年均增长 35.8%。①

　　2、民营经济的作用 ⑴ 民营经济是进一步完善社会主义市场经济体制的内在要求。民营经济的发展有利于公有制经济和民营经济的平等竞争，在竞争中促进公有制经济的发展，发挥公有制经济的优越性; ⑵ 民营经济是社会主义市场经济不可缺少的重要组成部分，也是经济持续增长的重要保障。发展民营经济有利于解决有效需求不足问题，活跃市场，为社会主义经济建设服务，创造良好的经济效益和社会效益。 ⑶ 民营企业在经济社会发展中，表现出了公有经济所不可替代的作用。充分调动了生产者的积极性，促进了生产力的发展，吸收了大量的城乡就业人员，减轻了社会的压力。促进了所有制结构改革，拓宽了就业领域。 ⑷ 民营经济的发展可以增加国家的税收和财政收入，弥补我国资金的不足。 ⑸ 民营经济还是技术创新的主导力量。

　　(二)中小民营企业发展的特点

　　由于技术落后，市场分割，在我国民营企业中有 90%的都是中小企业。目前，中小民营企业的发展正从发展初期向发展中期转变，即由靠领导关系的协调建立制度向建立完善的制度性保障过渡，民营企业正向着更合理、更科学的方向发展。中小民营企业可持续发展的动力源泉和实现途径

　　二、调研中发现的问题中小民营企业的经济优势在于它具备产权清晰，灵活经营，生于市场、长于市场、贴近市场，动力机制特别强，有自我约束力，能人效益明显，自主经营、自负盈亏等特点，这些特点是它能适应社会主义市场经济要求的微观基础。但中小民营企业在发展上，也不可避免地存在着一些问题。

　　(一) 、经营规模小，企业生命周期过短;

　　(二) 、管理水平相对落后，管理普遍为家族模式，经营者既是资产所有者，也是资产经营者。集权化领导、专制式决策会增加了企业经营风险。据调查，目前全国实行家族管理的民营企业，约占总数的 70%。企业所有权为家族所控制，不愿分散所有权，使得企业融资渠道受到限制，失去发展壮大的机会;业主与合伙人之间关系不明确，制约监督乏力，从而使经营决策行为缺乏科学性、民主性。经营行为随意化，产品质量难以保证，企业难免受到短期行为干扰，企业的可持续发展受到一定限制。

　　(三) 、人才机制不灵活。现实条件下大多数企业面临着严重的人才危机和信任危机在企业治理结构方面以亲友为主体，亲情为纽带的治理结构，企业激励和约束机制相对不健全;

　　(四) 、设备科技含量低，技术改造的相对落后，导致企业发展后劲不足，产品有待开发更新，技术含量有待提高; 长远来看，民营企业的进一步发展与超越，严格依赖于产中小民营企业可持续发展的动力源泉和实现途径，权结构和治理模式的彻底变革。民营企业要想彻底摆脱困境，提升竞争能力，参与国际竞争，持续发展，最有效、最彻底的方法是放弃家族化管理，使企业管理由“人治”走向“法治” 。可持续发展是个不断创新的过程。这里的创新，是实实在在的一种对组织内资源进行有效配置的新方式和新方法。创新是企业生存的命脉和发展的源泉，是企业进步的动力和延续的灵魂。因此对民营企业来说，要把创新的意义提到战略的高度来理解，并充分认识到制度创新和管理创新的重要性，在二次创业的基础上实现企业的可持续发展，闯出一条适合自身发展的创新之路。

　　三、技术创新、管理创新与中小企业的发展

　　创新是民营经济发展永恒的主体和生命力所在。对于企业来说，创新包括技术创新和管理创新两个方面。

　　(一) 技术创新与企业发展

　　在科技飞速发展的今天，对企业而言，技术无疑是一种重要资源。技术有两个重要功能：一可以创造需求，创造市场。二可以降低成本，提高产品质量，增强企业的竞争力。没有技术开发能力，没有自己的专利技术，企业的发展潜力就会受到制约。技术创新是建立企业竞争优势的核心。我国中小民营企业规模小，资金短缺，大多为劳动密集型生产企业，这种模式注定企业不可能拥有高科技含量的生产设备和先进的生产技术，导致企业发展后劲不足。与此同时，民营企业由于其先天的原因，较低的员工素质也制约了企业技术更新的速度。但在科学技术迅猛发展的今天，企业可通过技术开发，技术合作，技术引进来实现技术创新。

　　1、技术开发。由于中小企业自身的优势，如接近市场，机中小民营企业可持续发展的动力源泉和实现途径制灵活，这就容易激发人们的创造性。所以要尽量创造宽松的环境，加大技术开发的投入，研究开发具有自主知识产权的核心技术和主导产品，增加技术设备，成为技术创新和开发投入及推广的主体;

　　2、技术合作。企业要善于利用外力，走技术合作之路。实行多种形式的产、学、研联合，与高等院校、科研院建立起开放的稳定的合作关系，吸收消化国际上先进的科技成果，形成自己的技术优势。也可以和其他中小企业建立技术合作战略联盟;

　　3、技术引进。中小企业还可以利用后发优势，从外部直接引进新技术。缩短了技术开发的时间和精力。在我国加入世贸组织后，民营企业更应更新观念，以市场为导向，以科技进步和技术创新为动力，实现企业发展的跨越。

　　(二)管理创新与企业发展管理创新是企业发展的推动力，管理创新是企业做大做强的关键。管理创新在企业发展中具有多方面的作用。主要体现在以下几个方面：

　　1、是提高企业效率的主要手段。管理创新的目标是提高企业的生产效率。由于有形竞争优势容易被模仿，无形竞争优势受到越来越多企业的重视，管理创新当仁不让成为一种重要的竞争优势来源，这就赋予了管理创新更加重要的任务。

　　2、降低企业内部交易成本。现代企业制度的建立本身就是管理制度创新的. 成果，这一创新使得职业经理人正式登上企业权利舞台，使企业发展摆脱了由所有者任意摆布的命运，降低了企业内部交易成本。

　　3、使现代企业成为人们获得稳定就业的组织。与职业经理经营的现代企业相比，业主企业及合伙企业等传统企业通常是短命的。管理创新使得制度权威代替个人权威，企业的管理逐步走向规范化和制度化。

　　4、促进企业可持续发展。对于职业经理来说，企业的存在对其职业生涯的稳定发展是至关重要的，为了企业长期生存和发展，职业经理们必然关心创新。

　　(三) 中小企业实现可持续发展的策略选择对民营企业来说，要想通过创新获得企业的可持续发展必须从制度创新、管理创新、技术创新等方面着手。

　　1、产权与管理创新的相互促进关系产权明晰是企业管理创新的根本性基础。民营企业要培养持续竞争力，不断加强创新，建立企业自己的核心竞争力，进行企业制度创新，健全企业管理制度，均离不开企业人力资本效用的最大发挥。要促进企业人力资本的最大发挥，企业需要“夯实基础” ，搭建一个规范的管理平台。企业产权必须明晰，是企业进行有效、合理管理的基础。在企业内部必须不断完善法人治理结构，建立起一个规范、有效的权力制衡机制，减少内部人控制问题，而且要建立起企业内部规定、规范的权力与决策机制，要摆脱过去的“一言堂”管理和原始的亲情管理。企业要不断进行产权制度改革，处理好各利益主体之间的关系。唯有不断完善企业内部治理结构，才可能建立起有效的激励约束机制。管理创新是创造一种新的更有效的资源整合范式以提高资源整合效率。管理创新包括人事管理、组织管理、营销管理、风险管理等方面的创新。企业可通过这些方面的创新，提高管理透明度，健全民主管理渠道，创造一个充分发挥职工潜能、调动个人积极性和创造性的工作环境;也可以根据市场的变化，适时调整企业管理的方式、经营手段，有效的抵制市场风险，增强企业市场竞争能力。经理人员的选择机制、激励约束机制、企业决策机制、监督机制的建立健全逐步完善了企业治理结构，推动产权合理安排，加大了企业发展动力。对于民营企业，管理创新无疑会对其发展带来积极作用，促进企业可持续发展。

　　2、企业制度问题和管理问题的解决策略民营企业要实现可持续发展，要建立起适合市场经济要求的现代企业制度，按照现代企业制度的要求对民营企业进行改造。首先，要制定规范的财产组织形式，其核心是建立产权关系清晰，产权关系主体多元的财产组织形式。这就要求民营企中小民营企业可持续发展的动力源泉和实现途径业开放产权，即向愿意投资的人开放。有意识的吸引外部资金加入，不固守产权，尝试多种形式控股，通过股权开展多种经营，通过资本运营获取多种收益; 其次，建立健全规范的法人治理结构和市场选拔用人机制。现代企业的重要特征是企业所有权和经营权相分离。民营企业在经营中可采取委托代理制，合理实现财力资本和人力资本的制约;再次，建立规范的激励和约束机制，完善企业内部各利益主体的相互制衡机制，使企业的管理既有活力又有较高的效率。民营企业要实现可持续发展，就要按照现代企业制度和《公司法》的要求，建立企业管理模式，实现“家族式企业”向“现代企业”转变。企业要真正建立起新的现代企业管理模式，就不能因为两权分离后带来的高昂的监督成本和激励成本，而改变管理模式变革的方向，要完善股东会、董事会、监事会和经理层的三会四权制衡机制; 完善经理层的激励制约机制，把经营者的利益和企业经营成果联系，建立健全业绩考核制度，尝试股份期权制，将激励、制约机制有机结合起来，使企业经营更规范，更具活力。因此，对于中小企业来说，只有充分认识到制度创新和管理创新的重要性，才能闯出一条适合自身发展的道路，实现企业的可持续发展。

　　毕业论文调研报告范文篇3

　　一、课题介绍

　　1.1主要内容

　　本次毕业设计课题主要是熟悉楼宇智能化系统，了解建筑智能化的发展现状及趋势，综合利用所学知识，重点研究楼宇可视对讲门禁系统的构成和应用，研究楼宇对讲系统各部分的具体功能，分析楼宇可视对讲门禁系统的网络拓扑结构、信息传输方式，独立设计并实现一套楼宇可视对讲门禁系统。

　　系统存在的语音和图像传输停顿现象，具备较好地抗干扰能力、成本低、易调试的优点。

　　1.4工作原理

　　智能楼宇可视对讲系统的工作过程: 一般在楼门处安装有摄像头，每个住户室内配置一个可视对讲住户分机。采用一户一码制，当来访者在门口机上按下住户房号时，门口机即把该房号的编码送入信号控制线，将环境声光信号转换为电信号，并对其进行可控增益放大，将音频、视频信号通过通信系统与室内分机实现信息的传输与接收还原，

　　图1 楼宇可视对讲系统的基本架构

　　二、课题研究背景

　　2.1楼宇智能化

　　楼宇智能化是利用计算机技术、电子技术和现代通信技术等对建筑物内的设备进行自动控制，对信息资源进行管理，为用户提供信息服务，它是建筑技术适应现代社会信息化要求的结晶。

　　智能楼宇主要是考虑建筑物的结构、机电系统、通信系统、办公系统和物业管理系统之间的内在关系，进行优化组合，来提供一个投资合理，具有高效、节能、舒适、便利的环境，使住户的生活更加便捷、舒适。智能楼宇是多学科、高新技术的巧妙集成，也是综合经济实力的表现，大量高新技术竞相在此应用。智能楼宇是将楼宇自动化系统BAS(Building Automation system)、办公自动化系统OAS(Office Automation System)和通信自动化系统CAS(Communication Automation system)通过综合布线系统GCS(Generic Cabling system)有机地结合在一起，并利用系统软件构建智能楼宇软件平台;实时信息、管理信息、决策信息、视频信息、语音信息以及各种其它信息通过网络进行传输，实现信息共享，以达到安全、舒适和便捷的工作环境;以提高工作效率为目的，达到节约能源和管理费用;克服重复投资、控制系统的分离、服务缺乏保证、管理功能不全等缺点，来达到实现可持续发展的目标。因此，智能楼宇代表了21世纪高层建筑的走向，具有强大的生命力。

　　智能建筑自1984年出现以来，在欧、美、日及世界各地得到迅速发展，发达国家的智能建筑已从早期的追求功能完备齐全，向高技术化、实用化和节能化方向发展。1992年中国进入了智能大厦的高速发展阶段，目前全国已有上千幢智能大厦，智能建筑在中国已成为建筑市场的大趋势，也是建筑业中新的经济增长点。楼宇智能化市场随之迅速成长，楼宇智能化的概念已经越来越深入人心，智能建筑也已进入高技术化、实用化发展阶段。经过多年来的探索、推进，我国楼宇智能化理论、建设法规、设计施工、物业管理等方面，也随之得到较大发展。楼宇智能化优势突出，为人们生活带来更多舒适体验，未来楼宇智能化市场前景广阔。

　　2.2楼宇可视对讲系统

　　对讲系统从上个世纪80年代兴起于日本和欧美，在欧美国家、香港、台湾等地区己经采用了近20年，积累丰富的经验。1992年起，国外楼宇可视对讲制造商进入中国大陆市场，但其产品功能简单。楼宇对讲系统产品最早进入国内市场的是单户型与单元型楼宇对讲产品，并且功能比较单一，只能简单实现访客系统的基本功能。

　　国内的楼宇可视对讲行业起步晚，但发展速度快，大致分三个阶段。第一阶段:1994-1999年，上海、广州等沿海经开区启动房地产市场，开始出现楼宇可视对讲产品的需求，早期产品基于模拟电路技术采用分立元件搭建，专线传输，功能简单;第二阶段：单片机的广泛应用，音频、视频处理技术成熟，出现了黑白、彩色CRT可视对讲系统和彩色TFT LCD可视对讲系统;第三阶段：2005年以来，产品趋于多样化，生产厂商超过600家，RS485和CAN总线方式联网方案被广泛采用，基于TCP/IP的数字可视对讲系统出现。大型厂商的楼宇智能产品集成度越来越高，实现了多门口机与多管理机系统，集成了安防报警、小区服务及信息发布等功能。

　　自从2000年以来，国内外有实力的生产厂家集中开发联网型楼宇智能产品，楼宇智能系统的集成度越来越高，对讲系统的数字化、网络化、信息化以及智能化是楼宇监控今后发展的主要方向。随着可视对讲产品日趋标准化、工程安装服务社会化，成本的进一步降低、市场继续扩大和新技术的不断引入，可视对讲产品的功能也日趋多元化，产品成本也会逐步降低。总之，楼宇可视对讲产品的发展已经到了一个全新的阶段，但是还有很多方面不很成熟，未来楼宇可视对讲产品将向新的高度发展。

　　三、方案选择论证

　　首先确定楼宇对讲系统的设计内容及设计原则，结合不同系统的技术对比，并综合考虑各方面选择出最合适的系统。然后，遵循先进实用、简单灵活、经济适用、可靠稳定的原则，对该楼宇对讲系统的结构进行合理的设计。

　　3.1 处理器的选择

　　可视对讲系统的关键问题是语音、视频的采集处理和传输，而视频的采集和编解码是整个系统性能的瓶颈也是评价系统好坏的关键指标。现有的小区可视对讲系统中一般采用 DSP、FPGA、单片机等嵌入式处理器来实现视频的采集和处理。

　　3.1.1 基于DSP的处理系统

　　数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)是一种专门为实时的数字信号处理而设计的微处理器，具有一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法、低开销或无开销循环及跳转的硬件支持、单周期内操作的多个硬件地址产生器等优点。亚德诺半导体技术公司的Blackfin系列DSP和德州仪器的6000 系列、达芬奇系列DSP在视频、音频、通信领域有着广泛的应用。

　　该方案优点：使用软件编解码器进行视频的编解码，在应用上具有较好的灵活性，能对图像进行比较复杂的处理。通过更换 DSP 中的软件编码器和解码器可以同时实现多种视频格式的编解码，也使得对编解码器的升级和优化成为可能。

　　该方案缺点：软件编码器的效率与采用的算法及其实现有着直接的关系，性能的优化难度较大，所以整个系统的性能不如采用视频编解码专用集成电路芯片的系统。DSP芯片大多只集成了少量的外围设备控制接口，需要对外围设备的接口电路做大量的设计，这增加了系统开发的难度和生产成本。

　　3.1.2 基于FPGA的处理系统

　　从 1984 年Xilinx公司推出了第一片现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)至今，FPGA已经历了20多年的快速发展历程，FPGA 的逻辑规模已经从最初的1000个可用门发展到现在的1000万个可用门。FPGA 采用了逻辑单元阵列这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块、输入输出模块和内部连线三个部分，具有静态可重复编程和动态系统重构的特性。

　　可编程片上系统(System On a Programmable Chip，SOPC)是SOPC技术在可编程器件领域的应用。SOPC基于FPGA芯片，将嵌入式处理器内核、小容量片内高速RAM、多种IP核以及大量的片上可编程逻辑资源集成在一块硅片上，完成整个系统的主要逻

　　辑功能。SOPC系统以软核形式嵌入系统，可以根据实际需求对CPU进行剪裁，对多种系统设置组合中进行选择，以达到系统的各项性能指标。

　　基于 FPGA 的视频处理系统把得到的模拟图像信号经A/D转换芯片后转换为ITU格式的数字信号输入到FPGA内部，在Nios Ⅱ的控制和调度下由FPGA完成图像的编解码以及显示和传输等功能。系统所需要的功能模块可由用户用硬件描述语言自行开发，也可用IP核公司提供的专用IP核。

　　该方案优点：强大的并行处理能力和可定制流水线结构让FPGA非常适合视频算法的实现，能对图像进行比较复杂的实时处理。用户可以根据设计的要求，利用相应的EDA 工具，对 Nios Ⅱ处理器及其外围设备进行构建。

　　该方案缺点：SOPC 技术还处于发展阶段，能够获得的信息和资料非常有限。用硬件描叙语言来实现图像处理算法的难度较大，而用C语言在 Nios II 中实现图像处理算法的效率太低。Altera 公司的SOPC系统的集成开发工具 SOPC Builder编译效率较低，硬件编译时间过长。

　　3.1.3 基于单片机的处理系统

　　单片机SCMC(Single Chip Micro Computer)，又称微控制器MCU(Micro Controller Unit)。自单片机诞生以来，已广泛应用在生产、生活的各个方面，单片机以其高速度、低功耗、低价格等优点得到非常广泛的应用，其使用量每年以数百亿片计。单片机已有超过70多个系列的近500个机种，国际上较有名、影响较大的公司及其产品有： Intel公司的MCS—48、MCS—51、MCS—96系列， Motorola公司的`6801、6805、68HCll系列产品，Zilog公司的Z8、Super8系列产品，仙童(Fairchild)公司和Mostek公司的F8、3870系列产品及ATMEL公司的89C51、89S51等。AT89S51是8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程(ISP)也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，低价位AT89S51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。

　　基于AT89S51单片机的控制主机系统设计原理框图如图2所示：

　　图2 室内控制机系统设计原理框图

　　该方案优点：单片机产品硬件结构合理，指令系统规范，在各种工业应用中积累丰富经验，业务程序的可移植性好，减少了系统开发的周期;外部接口便于数据的采集和控制，可采用C语言进行软件编程，外围电路设计相对简单，成本较低，系统整体相对经济合理。

　　该方案缺点：视频的采集编解码对芯片的要求较高，单片机性能有限，易造成功耗较大;基于单片机的处理系统的可拓展性较小。

　　综上所述，三种设计方式相比较各有优点且都能够实现控制功能，但单片机的技术门槛较低且开发成本也较低，所以在处理器的选择方案中选定51系列单片机作为控制部分的核心器件。

　　3.2通信控制方式

　　楼宇可视对讲系统需要传输的信号主要有三类，分别是音频信号、视频信号和数据信号。在系统布线的过程中，需要重点考虑的是:音频传输质量、视频传输质量以及数据传送质量的优劣。在介质材料上，目前主要以多芯线为主流方式，视频信号用同轴电缆传送，音频、数据以及电源线通常用RVV线，也可以使用网络线。而常用的通信控制方式有以下几种。

　　3.2.1 RS485

　　早期的楼宇对讲的通信方式一般采用RS485总线，通过串行总线或并行总线连接,需设置独立的视频音频通道才能进行图像传输, 当传输距离超出一定范围,其视频图像容易出现衰减,图像传输质量不清晰，稳定性较差;目前许多可视对讲系统还是基于RS485总线构建的,虽然其技术己经比较成熟,但由于其只能构成主从式结构系统,通信方式也只能以主站轮询的方式进行,系统的实时性、可靠性较差,主节点任务繁忙，而且还会因个别节点出现问题,使得总线处于/死锁0状态，一旦主节点出现故障就可能引起整个系统瘫痪;数据通信方式为命令响应式，数据传输效率较低，同时当通信下端出现异常时，数据不能立即上传，灵活性较差，不能适应实时性要求较高的场合。显然RS485总线已难以满足现代化楼宇可视对讲系统的要求。

　　3.2.2 Lonworks总线 Lonworks是具有强劲实力的现场总线技术，由美国Ecelon公司推出并由它们与摩托罗拉Motorola、东芝Hitach公司共同倡导，于1990年正式公布而形成的。它采用了ISO/OSI模型的全部七层通讯协议，采用了面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通讯速率从300bps至15Mbps不等，直接通信距离可达到2700m(78kbps，双绞线)，支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电源线等多种通信介质，并开发相应的本安防爆产品，被誉为通用控制网络。

　　Lonworks技术所采用的LonTalk协议被封装在称之为Neuron的芯片中并得以实现。集成芯片中有3个8位CPU;一个用于完成开放互连模型中第 1～ 2层的功能，称为媒体访问控制处理器，实现介质访问的控制与处理 ;第二个用于完成第3～6层的功能，称为网络处理器，进行网络变量处理的寻址、处理、背景诊断、函数路径选择、软件计量时、网络管理，并负责网络通信控制、收发数据包等;第三个是应用处理器，执行操作系统服务与用户代码。芯片中还具有存储信息缓冲区，以实现CPU之间的信息传递，并作为网络缓冲区和应用缓冲区。Lonworks技术与产品被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、工业过程控制等行业。

　　另外，在开发智能通信接口、智能传感器方面，Lonworks神经元芯片也具有独特的优势。Lonworks已经建立了一套从协议开发、芯片设计、芯片制造、控制模块开发制造、OEM控制产品、最终控制产品、分销、系统集成等一系列完整的体系结构，吸引了数万家企业参与到这项工作中来，这对于一种技术的推广、应用有很大的促进作用。

　　缺点：Lonworks总线的成本较高，虽然它兼容TCP/IP协议，但是并不能取代上层局域网直接挂接到INTERNET网上，另外，其仲裁方式很容易因数据无限重发而导致网络瘫痪。

　　3.2.3 CAN总线

　　CAN是控制网络Control Area Network的简称，最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。其总线规范现已被ISO国际标准组织制订为国际标准，得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已广泛应用在离散控制领域。CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连模型基础上的，其模型结构只取OSI底层的物理层、数据链路层和顶上层的应用层。其信号传输介质为双绞线，通信速率最高可达1Mbps/40m，直接传输距离最远可达 1 0km/kbps，可挂接设

　　备最多可达110个。

　　CAN的信号传输采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，因而传输时间短，受干扰的概率低。当节点严重错误时，具有自动关闭的功能以切断该节点与总线的联系，

　　已有多家公司开发生产了符合CAN协议的通信芯片，如Intel公司的 82527，Motorola公司的MC68HC05X4，Philips公司的82C250等。还有插在PC机上的CAN总线接口卡，具有接口简单、编程方便、开发系统价格便宜等优点。其中Philips公司的CAN控制器SJA1000基本结构如图4所示：

　　图4 CAN控制器SJA1000基本结构

　　优点：CAN总线是自动化领域技术发展的热点，它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据提供了强有力的技术支持，CAN总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络,具有可靠性高、成本低、配置灵活、数据传输距离远、数据传输速率快等优点。

　　这种可视对讲系统包括主机和若干分机,主机位于总控制室,分机位于各个用户室内，整个通讯网络采CAN总线进行控制,音频及视频信号仍可通过专线进行传输，而CAN总线是全数字式现场测控设备互连总线,通讯速率最高可达1MbPs,节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能,以使总线上其它节点的操作不受影响,弥补了485总线的不足。

　　从当前国内外现场总线在楼宇智能化系统中的应用情况来看，Lonworks总线和CAN(Controller Area Network)总线使用较为广泛。CAN总线在数据传输方面有着显著的优势，它能够完全适应和胜任智能楼宇可视对讲系统的工作环境与要求，其协议的充分性和完整性，使CAN总线在数据通讯中具有很强的可靠性、实时性和灵活性，不会因网络负载重而导致网络瘫痪，其采用短帧结构使数据出错率极低，并且CAN总线的通信芯片价格低廉，使用方便;CAN总线与Lonworks总线相比，前者在智能楼宇中应用没有

　　优势。所以，该设计方案采用CAN总线来构建智能楼宇可视对讲系统的通信网络。

　　3.3 总结

　　通过对不同方案作技术对比，遵循先进实用、简单灵活、经济适用、可靠稳定的原器的控制技术与CAN总线通信技术相结合的设计方案。

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