計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)論文范文
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是現(xiàn)在必不可少的，下面是小編為大家整理的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)論文，希望對(duì)大家有幫助。
關(guān)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)教學(xué)的研究與實(shí)踐
論文摘要：本文從計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程的教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，從課堂教學(xué)內(nèi)容的組織和實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)管理兩個(gè)教學(xué)內(nèi)容入手，提出以把教學(xué)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程與日后工作和深入研究時(shí)采用的設(shè)計(jì)過(guò)程接軌為主要思路，輔以對(duì)學(xué)生科學(xué)的管理、因材施教，從而保證最多的學(xué)生從課程中受益。
論文關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng);教學(xué)研究;實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
一、引言
對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制是科技發(fā)展的必然，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[1]已成為生產(chǎn)設(shè)備及過(guò)程控制等重要的組成部分，它代替人成為工藝過(guò)程控制的指揮和監(jiān)督中心。當(dāng)代自動(dòng)控制專(zhuān)業(yè)的大學(xué)生應(yīng)當(dāng)努力學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，成長(zhǎng)為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的高技術(shù)人才。
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程就是適應(yīng)這樣的需要而開(kāi)設(shè)的。它是一門(mén)理論性強(qiáng)、內(nèi)容豐富、概念抽象、涉及知識(shí)面寬、分析方法多、信息量大的課程。可以說(shuō)本課程濃縮了自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的知識(shí)精華，在專(zhuān)業(yè)的課程體系中具有承上啟下的作用。從課程設(shè)置的上下銜接來(lái)說(shuō)，工科自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程主要在自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論等理論課的基礎(chǔ)上進(jìn)行深化;在微機(jī)原理、單片機(jī)原理、電源技術(shù)等課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行工程應(yīng)用的實(shí)踐。要上好這門(mén)課，教師除了需要堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)外，還需要有較好的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，授課時(shí)能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)際系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)要有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和成熟的教學(xué)管理手段。
現(xiàn)行的教學(xué)模式下存在的一些問(wèn)題如下：偏于實(shí)際，忽略理論，將對(duì)學(xué)生深造和后續(xù)職業(yè)發(fā)展不利;偏重理論教學(xué)，難以將理論與應(yīng)用結(jié)合，學(xué)生出校門(mén)卻無(wú)一技之長(zhǎng)，無(wú)法立即服務(wù)于社會(huì);教與學(xué)的脫節(jié)，難于調(diào)動(dòng)多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
為此本文在教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，提出了從教學(xué)的組織和實(shí)驗(yàn)的管理的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程體系的安排，希望能得到同行的指點(diǎn)，共同進(jìn)步。
二、課堂教學(xué)內(nèi)容的組織
課堂教學(xué)一直是教學(xué)的重點(diǎn)。首先要對(duì)課堂內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)的組織。
教學(xué)內(nèi)容組織的原則是根據(jù)課程定位，兼顧基礎(chǔ)性、實(shí)用性，注重基本理論和基本方法，注重工程應(yīng)用價(jià)值，舍去那些理論上先進(jìn)而工程上極少應(yīng)用的高級(jí)或復(fù)雜算法，舍去那些適用場(chǎng)合不多的硬件配置模式，整合其他的相關(guān)課程資源，依照學(xué)生的水平，重點(diǎn)突出，主要確保多數(shù)學(xué)生不掉隊(duì)。選定的課程四大核心內(nèi)容為：
(1)以數(shù)字控制理論為主體，從連續(xù)控制引入數(shù)字控制
(2)控制算法及其編程方法
(3)智能控制理論的應(yīng)用
(4)典型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)
對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)的內(nèi)容要精講多練。精講就是概念清楚，敘述明確，介紹詳細(xì)，并指明實(shí)際運(yùn)用的情況，并且要適時(shí)宜地加以回顧，以使學(xué)生對(duì)重點(diǎn)部分經(jīng)常保持清晰的印象。多練需要在教學(xué)中穿插安排一定數(shù)量的習(xí)題課，精選例題，講練結(jié)合，舉一反三，將看似零散的知識(shí)點(diǎn)聯(lián)接起來(lái)，就可使學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)。同時(shí)可適當(dāng)介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的學(xué)術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)及待解決的問(wèn)題。
教學(xué)中要著重抓好入門(mén)環(huán)節(jié)，萬(wàn)事開(kāi)頭難。入門(mén)環(huán)節(jié)主要是要求學(xué)生在課程開(kāi)始之前提交一篇綜述性的研究報(bào)告。選題的范圍由任課教師指定，主要涉及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)，基本原理和構(gòu)成，該領(lǐng)域的關(guān)鍵性技術(shù)、研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)等方向。為了避免報(bào)告內(nèi)容的空泛，要求學(xué)生在報(bào)告中必須輔以實(shí)例加以說(shuō)明。
經(jīng)過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)，較好地消除了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程時(shí)的盲目性，而且這種學(xué)習(xí)模式和學(xué)生獨(dú)立研究一個(gè)課題相似，可以激發(fā)他們繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣。
教學(xué)中要著重抓好入門(mén)環(huán)節(jié)，萬(wàn)事開(kāi)頭難。入門(mén)環(huán)節(jié)主要是要求學(xué)生在課程開(kāi)始之前提交一篇綜述性的研究報(bào)告。選題的范圍由任課教師指定，主要涉及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)，基本原理和構(gòu)成，該領(lǐng)域的關(guān)鍵性技術(shù)、研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)等方向。為了避免報(bào)告內(nèi)容的空泛，要求學(xué)生在報(bào)告中必須輔以實(shí)例加以說(shuō)明。
經(jīng)過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)，較好地消除了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程時(shí)的盲目性，而且這種學(xué)習(xí)模式和學(xué)生獨(dú)立研究一個(gè)課題相似，可以激發(fā)他們繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣。
教學(xué)環(huán)節(jié)中，教給學(xué)生學(xué)習(xí)的方法比傳授知識(shí)更重要。教學(xué)中主要注意以下問(wèn)題：
(一)在討論式教學(xué)中學(xué)會(huì)問(wèn)問(wèn)題。學(xué)習(xí)中最重要的就是學(xué)會(huì)思考，帶著問(wèn)題來(lái)思考，是最重要的學(xué)習(xí)原則。在課堂上要盡量多提一些問(wèn)題，注意將問(wèn)題的來(lái)龍去脈說(shuō)清楚，有些自我解答，有些找學(xué)生解答，有些則留給學(xué)生課后思考，下次上課時(shí)，利用較短的時(shí)間進(jìn)行總結(jié)和討論。
(二)培養(yǎng)興趣，找到樂(lè)趣。“興趣是最好的老師”。有了興趣和樂(lè)趣，就能夠忙而不累，樂(lè)而忘憂(yōu)，就容易產(chǎn)生靈感，事半功倍。
(三)勤于動(dòng)手，善于轉(zhuǎn)化。要多給學(xué)生動(dòng)手，以便能把知識(shí)轉(zhuǎn)化為動(dòng)手能力。這一點(diǎn)會(huì)由于不同學(xué)生差別很大，因此不同層次的學(xué)生要用實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間不同。
(四)學(xué)會(huì)綜合。要解決實(shí)際問(wèn)題，靠哪一項(xiàng)單科知識(shí)都是不夠的，靠的是綜合后的知識(shí)。本課程的特點(diǎn)之一就是綜合，包括多門(mén)已學(xué)課程的知識(shí)綜合，理論與實(shí)踐的綜合，硬件與軟件的綜合等等。所以要在課程學(xué)習(xí)中注重綜合。
教學(xué)可以和縱向科研聯(lián)合，將科研成果轉(zhuǎn)化成專(zhuān)業(yè)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)設(shè)備，形成鮮明的專(zhuān)業(yè)教學(xué)特色，可以大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
教學(xué)也可以和橫向項(xiàng)目相聯(lián)合，建設(shè)校企產(chǎn)學(xué)研合作實(shí)踐基地，促成教學(xué)與生產(chǎn)的結(jié)合，校企雙方優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源互用，是促進(jìn)科技發(fā)展，培養(yǎng)專(zhuān)門(mén)人才的重要途徑。
三、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和管理
傳統(tǒng)的以課堂講授為主、實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)模式存在嚴(yán)重的缺陷[2]。因?yàn)樗_(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)多數(shù)是驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，所有的實(shí)驗(yàn)對(duì)象都已經(jīng)封裝好，學(xué)生只需要插線(xiàn)聯(lián)接，很快就可以獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果。學(xué)生盡管完成了實(shí)驗(yàn)，但無(wú)法真正將各門(mén)課程所學(xué)的內(nèi)容融會(huì)貫通;更重要的是與實(shí)際工作中的設(shè)計(jì)過(guò)程差別甚遠(yuǎn)。
為此，我們采用了實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)并行的教學(xué)模式。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)針對(duì)課堂上所設(shè)立的控制系統(tǒng)進(jìn)行，如電阻爐溫度控制系統(tǒng)。首先，利用兩個(gè)學(xué)時(shí)在課堂上講解整個(gè)系統(tǒng)的功能、組成和工作過(guò)程;在學(xué)生對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有了初步認(rèn)識(shí)以后，在實(shí)驗(yàn)室演示已設(shè)計(jì)好的控制系統(tǒng)，向?qū)W生細(xì)致說(shuō)明理論內(nèi)容與實(shí)物的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如計(jì)算機(jī)、加熱元件、接口電路、出發(fā)電路、檢測(cè)元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，再結(jié)合實(shí)物和學(xué)生討論設(shè)計(jì)方案及他們所提出的問(wèn)題。然后，學(xué)生將自己的設(shè)計(jì)方案帶到實(shí)驗(yàn)室去驗(yàn)證。最后是同學(xué)們對(duì)自己所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化。
通過(guò)系統(tǒng)級(jí)—元件級(jí)的循環(huán)過(guò)程，同學(xué)們不僅對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程的核心思想有了深刻的理解，而且親身體驗(yàn)了實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過(guò)程，也充分認(rèn)識(shí)到實(shí)踐操作的重要性，感受到設(shè)計(jì)成功的喜悅，大大激發(fā)了繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣。除了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，我們按照從淺入深設(shè)計(jì)了四個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)：
(一)數(shù)字控制算法模塊化。根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容，采用C語(yǔ)言對(duì)各類(lèi)數(shù)字控制算法(包括：PID算法及其變形、數(shù)字濾波算法、最少拍算法、達(dá)林算法、狀態(tài)觀(guān)測(cè)器算法等)按照模塊化設(shè)計(jì)思想進(jìn)行編程開(kāi)發(fā)，以方便系統(tǒng)使用。
(二)溫度閉環(huán)數(shù)字控制系統(tǒng)。用簡(jiǎn)易電加熱溫度控制箱與微機(jī)實(shí)驗(yàn)箱構(gòu)成一個(gè)溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)，由學(xué)生按照自己設(shè)計(jì)的控制方案進(jìn)行系統(tǒng)硬件的連接和配置，同時(shí)從控制算法模塊中選擇需要的算法，通過(guò)調(diào)整控制器參數(shù)以及外部擾動(dòng)條件，觀(guān)察系統(tǒng)的運(yùn)行情況。
(三)步進(jìn)電機(jī)數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)。用小型直流步進(jìn)電機(jī)隨動(dòng)裝置與微機(jī)實(shí)驗(yàn)箱構(gòu)成一個(gè)步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，由學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的控制方案進(jìn)行系統(tǒng)硬件的連接和配置，同時(shí)從控制算法模塊中選擇需要的算法組態(tài)控制系統(tǒng)，通過(guò)施加外部擾動(dòng)，觀(guān)察系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并做實(shí)時(shí)記錄分析。
(四)帶上位監(jiān)控的數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)。在數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，可考慮開(kāi)發(fā)帶上位監(jiān)控功能的在線(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)。通過(guò)該監(jiān)控軟件平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)控制算法的組態(tài)、控制器參數(shù)的調(diào)整和定值的修改等，同時(shí)要開(kāi)發(fā)一些運(yùn)行監(jiān)控畫(huà)面，包括系統(tǒng)工藝圖、運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線(xiàn)、報(bào)警畫(huà)面和參數(shù)一覽畫(huà)面等。使學(xué)生可根據(jù)自己的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)該平臺(tái)系統(tǒng)靈活的調(diào)整控制算法和對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控。
該課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加符合快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)工程控制技術(shù)要求，使學(xué)生走上工作崗位后能夠盡快地適應(yīng)實(shí)際工作。
四、總結(jié)
最佳教學(xué)效果的取得，需要依據(jù)生源情況因材施教，課堂教學(xué)之外，教學(xué)的管理也很關(guān)鍵，實(shí)驗(yàn)教學(xué)，作業(yè)情況，答辯和最終考核都需要認(rèn)真執(zhí)行才能達(dá)到效果，避免流于形式。不過(guò)帶來(lái)的問(wèn)題是：對(duì)教師投入的精力要求較多。
另一方面，實(shí)驗(yàn)室還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)全開(kāi)放，學(xué)生自由實(shí)驗(yàn)受到資源和時(shí)間的限制。因此，我們還有必要探究更加合理的教學(xué)過(guò)程，改進(jìn)教學(xué)手段，以達(dá)到該門(mén)課程教學(xué)效果的最優(yōu)化。
音樂(lè)噴泉計(jì)算機(jī)集成控制的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)
摘要：介紹了計(jì)算機(jī)在噴泉水泵的供電、調(diào)速、搖擺噴頭的定位、多媒體音樂(lè)噴泉的控制及計(jì)算機(jī)輔助配樂(lè)、人工智能實(shí)時(shí)控制等方面的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)。
關(guān)鍵詞：噴泉工程 電控設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 實(shí)時(shí)控制
音樂(lè)噴泉是一項(xiàng)幻彩聲控，現(xiàn)代科技與藝術(shù)的綜合。現(xiàn)代噴泉的各種機(jī)構(gòu)動(dòng)作復(fù)雜多樣，變化迅速，又要與音樂(lè)同步一致，所以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)要完成音樂(lè)噴泉的自動(dòng)選曲、同步演示、控制和存儲(chǔ)樂(lè)曲等全部信息數(shù)據(jù)處理及監(jiān)測(cè)運(yùn)行的過(guò)程。所以，計(jì)算機(jī)控制在音樂(lè)噴泉中已占有相當(dāng)重要的地位，隨著多媒體和人工智能的發(fā)展，計(jì)算機(jī)已從單純噴泉控制發(fā)展到樂(lè)曲管理、計(jì)算機(jī)輔助配樂(lè)及噴泉多媒體仿真的計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)。
限于給水排水專(zhuān)業(yè)范圍，本文不可能對(duì)計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)作詳盡敘述，而是想通過(guò)此文讓噴泉工程的工藝設(shè)計(jì)者——給水排水工程師，了解現(xiàn)代音樂(lè)噴泉在控制方面的最新技術(shù)。
1 音樂(lè)噴泉水泵的供電系統(tǒng)
在大型音樂(lè)噴泉中，用變頻電源供電的電動(dòng)機(jī)總?cè)萘繒?huì)很大，水泵的數(shù)量會(huì)很多。在同一時(shí)刻，它們各自需要有多種供電頻率。因此，用變頻器來(lái)作為變頻電源就會(huì)耗費(fèi)大量投資?？梢圆捎眉姓?，先把交流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷鳎賹?duì)每路音控水泵采用一臺(tái)逆變器，把直流轉(zhuǎn)換成各種不同頻率的交流電源，向水泵電機(jī)供電。這是一種既節(jié)能又可降低控制設(shè)備投資的最佳方案。
在集中整流方面，可以采用成套整流裝置，其中用1臺(tái)整流裝置作為備用，并用自動(dòng)合閘來(lái)增加供電的可靠性。
目前逆變器已有工業(yè)產(chǎn)品，如德國(guó)施萊福公司生產(chǎn)的逆變器有可靠的電氣性能，設(shè)計(jì)壽命為15年，適用環(huán)境溫度-10℃～40℃。逆變器大都帶有RS485或SPI串行通信接口。計(jì)算機(jī)的每一路RS485接口可連接32臺(tái)逆變器。這樣在計(jì)算機(jī)上也不再需要D/A轉(zhuǎn)換接口了。
2 音樂(lè)噴泉水泵的PWM調(diào)速控制
噴泉音控主要有兩種方式：(1) 水泵電機(jī)的調(diào)速;(2) 控制噴嘴閥門(mén)開(kāi)閉的大小。閥控具有響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，適用于輕松跳躍的節(jié)奏;而在計(jì)算機(jī)控制下的水泵調(diào)速，則變化多樣，更宜于配合抒情和優(yōu)雅的旋律。對(duì)一般音樂(lè)噴泉水泵調(diào)速控制不需要采用高精度的變頻器，只要用10∶1調(diào)速范圍的交流電壓調(diào)速系統(tǒng)就可以滿(mǎn)足要求。
由于近來(lái)功率半導(dǎo)體器件的飛速發(fā)展，高電壓和大電流的MOSFET或IGBT驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用已十分普遍。所以在控制計(jì)算機(jī)中對(duì)50周波交流電進(jìn)行多路PWM調(diào)制，就可以得到多路不同調(diào)制系數(shù)的50周波交流電。再把它們分別驅(qū)動(dòng)MOSFET或IGBT，就會(huì)產(chǎn)生不同電壓的50周波交流電源，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便的交流電壓調(diào)速控制。
3 噴泉搖擺機(jī)構(gòu)的定位及速度控制
搖擺噴泉的位置和運(yùn)動(dòng)速度的變化是產(chǎn)生搖擺水型瀟灑風(fēng)彩的重要因素。噴泉搖擺機(jī)構(gòu)的位置傳感器應(yīng)當(dāng)是防水的不接觸定位裝置。經(jīng)常采用由磁鐵感應(yīng)的霍爾傳感器、光纖引導(dǎo)的光電傳感器或磁鐵吸引的旋轉(zhuǎn)位置編碼器等。
例如對(duì)于采用位置編碼器的噴泉搖擺機(jī)構(gòu)的定位裝置包括：裝在搖擺電機(jī)軸上的位置編碼器、高速計(jì)數(shù)器、控制計(jì)算機(jī)以及通信接口等。
異步電動(dòng)機(jī)的準(zhǔn)確停車(chē)涉及到采用何種方法進(jìn)行制動(dòng)問(wèn)題。采用能耗制動(dòng)方式，在定子中通入直流電產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行制動(dòng)，可在轉(zhuǎn)速為零時(shí)轉(zhuǎn)矩也為零，達(dá)到準(zhǔn)確停車(chē)的目的。
由于搖擺機(jī)構(gòu)的連桿一般會(huì)有較大的間隙，為了達(dá)到精確定位只能使搖擺機(jī)構(gòu)從一個(gè)方向到達(dá)定位點(diǎn)，才能保證其重復(fù)精度。因此，搖擺機(jī)構(gòu)需要停車(chē)時(shí)，每次都必須從一個(gè)方向到達(dá)定位點(diǎn)。
搖擺機(jī)構(gòu)的定位精度受運(yùn)動(dòng)力矩與阻力矩的影響。運(yùn)動(dòng)力矩決定于電動(dòng)機(jī)的電源電壓和停車(chē)前的運(yùn)動(dòng)速度等，而阻力矩則由搖擺機(jī)構(gòu)的摩擦力、水流的速度、周?chē)娘L(fēng)力等合成。可見(jiàn)，這些都是不能事先確定的因素。所以，為了達(dá)到精確定位的目的，我們必須每次改變其控制參數(shù)。對(duì)于采用電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)來(lái)精確定位的控制參數(shù)一般有兩個(gè)，直流制動(dòng)電流的大小和啟動(dòng)制動(dòng)時(shí)間。對(duì)計(jì)算機(jī)控制較為方便的方式是采用改變制動(dòng)時(shí)間。
在控制系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)間可用檢測(cè)到位點(diǎn)的偏差來(lái)進(jìn)行修正。根據(jù)搖擺機(jī)構(gòu)定位偏差值的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算，最后確定制動(dòng)時(shí)間。
當(dāng)搖擺機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度要與樂(lè)曲的節(jié)奏同步時(shí)，就要求得它的運(yùn)動(dòng)速度，并對(duì)搖擺電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。由于速度就是位移對(duì)時(shí)間的微分，所以從搖擺電機(jī)軸上位置編碼器送來(lái)的脈沖數(shù)，就可以在計(jì)算機(jī)中求出它的運(yùn)動(dòng)速度。
4 音樂(lè)噴泉的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制
音樂(lè)噴泉控制軟件包括自動(dòng)選曲、水型與樂(lè)曲同步、水型的程序演示、彩色燈光的程序演示、水型的音量隨動(dòng)、水型的節(jié)奏隨動(dòng)、聲音的延時(shí)控制等。
4.1 自動(dòng)選曲
音樂(lè)噴泉所播放的樂(lè)曲光盤(pán)可以從計(jì)算機(jī)的光盤(pán)塔中直接播放。當(dāng)操作員在樂(lè)曲數(shù)據(jù)庫(kù)中確定了演示樂(lè)曲后，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能從光盤(pán)塔中自動(dòng)尋找所要播放的光盤(pán)在哪一個(gè)光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，隨后啟動(dòng)該驅(qū)動(dòng)器，正確地播放選定的樂(lè)曲。若選擇的樂(lè)曲光盤(pán)不在光盤(pán)塔中時(shí)，也會(huì)自動(dòng)揭示。
4.2 水型與樂(lè)曲同步控制
當(dāng)樂(lè)曲開(kāi)始播放，水型會(huì)同步演示。在上一首樂(lè)曲結(jié)束和下一首樂(lè)曲開(kāi)始的間歇期間，水型也會(huì)保持同步停止和繼續(xù)演示。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能提供可調(diào)整的聲音延時(shí)，對(duì)各種不同容量的水泵，采用不同的延時(shí)，使水型與樂(lè)曲達(dá)到同步的效果。
4.3 水型的程序演示
噴泉水泵電動(dòng)機(jī)是受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的程序控制，每一段樂(lè)曲由哪些水泵開(kāi)始都是由樂(lè)曲播放數(shù)據(jù)表中規(guī)定。對(duì)某些并聯(lián)控制水泵的動(dòng)作也受水型的演示程序控制。
4.4 彩色燈光、光纖照明和激光照射的程序演示
與水型的演示程序類(lèi)似，彩色燈光、光纖照明和激光照射也由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)程序控制。光纖照明用計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的彩色遮光盤(pán)而進(jìn)行變色。而激光照射是由計(jì)算機(jī)對(duì)光纖進(jìn)行掃描。激光光源的波長(zhǎng)也由計(jì)算機(jī)來(lái)控制，從而改變激光和亮度，實(shí)現(xiàn)各種彩色圖案。
4.5 水型的音量隨動(dòng)控制
對(duì)于某些水型，在藝術(shù)造型上要求與音樂(lè)隨動(dòng)，使音樂(lè)噴泉表演出樂(lè)曲的內(nèi)涵和感情。這種水型的起伏變化是由音控所產(chǎn)生。在樂(lè)曲播放數(shù)據(jù)表中，對(duì)控制音平的強(qiáng)弱有兩個(gè)加權(quán)系數(shù)，其一是對(duì)整個(gè)曲段的加權(quán)，另一個(gè)是在這一段中對(duì)某一個(gè)或幾個(gè)水型的加權(quán)。這樣能使音樂(lè)噴泉的演示效果和主題更為明確。
4.6 水型的節(jié)奏隨動(dòng)控制
對(duì)某些水型的跳躍和搖擺要與樂(lè)曲的節(jié)奏同步，表演出音樂(lè)噴泉的激情和活力。這種水型的跳躍和搖擺變化也是由音控所產(chǎn)生。首先，計(jì)算機(jī)從樂(lè)曲的音量變化曲線(xiàn)中取出樂(lè)曲的節(jié)奏;然后，控制水泵電動(dòng)機(jī)啟?；蚣铀伲箛娮斓乃鳟a(chǎn)生與節(jié)奏同步的跳動(dòng)。
4.7 聲音的延時(shí)控制
聲音延時(shí)控制在音樂(lè)噴泉中要多次用到。這里指的聲音延時(shí)控制是在不同地形位置觀(guān)看噴泉時(shí)，會(huì)出現(xiàn)音樂(lè)與水型的不同步現(xiàn)象。因此，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能提供可調(diào)整的聲音延時(shí)，使站在不同位置的觀(guān)眾，達(dá)到同步的效果。
4.8 噴泉用電負(fù)荷的自動(dòng)控制和保護(hù)
當(dāng)噴泉用電量超過(guò)最大允許負(fù)荷時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷某些水泵電源，使總負(fù)荷不超過(guò)定額。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可把電源每一相的電壓和電流波形存儲(chǔ)起來(lái)，計(jì)算出有效電壓、有效電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等。因此，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以在極短的時(shí)間內(nèi)確定過(guò)電流時(shí)的電流量以及持續(xù)時(shí)間，用計(jì)算機(jī)來(lái)作無(wú)熔斷器的過(guò)流保護(hù)，可以在5μs時(shí)間內(nèi)關(guān)斷事故電路的輸出。
5 音樂(lè)噴泉計(jì)算機(jī)輔助配樂(lè)軟件
在音樂(lè)噴泉的樂(lè)曲數(shù)據(jù)庫(kù)中，每一首樂(lè)曲都有它的樂(lè)曲播放數(shù)據(jù)表。樂(lè)曲播放數(shù)據(jù)表在配樂(lè)時(shí)由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生，但這是要由配樂(lè)者一段一段地來(lái)選擇適合的水型和燈光，也就是由人工來(lái)進(jìn)行配樂(lè)。人工配樂(lè)是一件十分仔細(xì)和需要智慧的藝術(shù)創(chuàng)造工作。
音樂(lè)噴泉計(jì)算機(jī)輔助配樂(lè)軟件是由一個(gè)人工智能的專(zhuān)家系統(tǒng)和一個(gè)噴泉配樂(lè)知識(shí)庫(kù)組成。它提供簡(jiǎn)單的問(wèn)話(huà)語(yǔ)句來(lái)描述這首樂(lè)曲或某段樂(lè)句的“知識(shí)”，如樂(lè)曲類(lèi)別、節(jié)奏快慢、情緒高低、演奏或演唱人的數(shù)量、樂(lè)器種類(lèi)等。隨后由計(jì)算機(jī)提出幾種噴泉演示方案，供操作人員選擇。
若在沒(méi)有人為選擇時(shí)，它也有一個(gè)默認(rèn)方案，即實(shí)現(xiàn)水型自動(dòng)組合。配樂(lè)后所產(chǎn)生的噴泉控制數(shù)據(jù)存入樂(lè)曲數(shù)據(jù)庫(kù)中。
在計(jì)算機(jī)控制軟件中也會(huì)提供多種典型樂(lè)曲程序。如進(jìn)行曲、舞曲、抒情曲和跳躍的流行曲等。當(dāng)選擇其中的典型樂(lè)曲程序時(shí)，就不必進(jìn)行配曲即可演示音樂(lè)噴泉。
6 多媒體音樂(lè)噴泉仿真與實(shí)時(shí)監(jiān)控
當(dāng)樂(lè)曲初次配樂(lè)完成后，音樂(lè)噴泉的演示效果可以用多媒體實(shí)現(xiàn)虛擬仿真。噴泉多媒體虛擬仿真可采用DIRECTOR多媒體平臺(tái)。它把計(jì)算機(jī)屏幕作為演示舞臺(tái)，各種水型作為“演員(Cast)”。在“總譜表(Scorc)”中存放音樂(lè)噴泉各種類(lèi)型的演示子程序。在“腳本(Script)”導(dǎo)演下完成多媒體音樂(lè)噴泉的動(dòng)畫(huà)演示。DIRECTOR多媒體平臺(tái)的“腳本”是用Lingo語(yǔ)言編寫(xiě)，它可以實(shí)現(xiàn)超鏈接的功能;此外，Lingo語(yǔ)言還有控制功能，可對(duì)各種不同對(duì)象進(jìn)行分鏡頭控制。各組分鏡頭都有它們的各自的編號(hào)。
各種水型的仿真演示都是由“水型演員”在多媒體平臺(tái)進(jìn)行各種組合 ，它們存放在指定的演員表中。
樂(lè)曲數(shù)據(jù)庫(kù)里的每一首樂(lè)曲是用Lingo語(yǔ)言寫(xiě)成的多媒體虛擬仿真腳本。Lingo語(yǔ)言允許把腳本寫(xiě)成表格的形式，這樣虛擬仿真腳本就可以從樂(lè)曲播放數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)換得到。
當(dāng)音樂(lè)噴泉多媒體虛擬仿真時(shí)，腳本會(huì)根據(jù)樂(lè)曲播放數(shù)據(jù)表中規(guī)定的程序在計(jì)算機(jī)屏幕上演示，并保持與音樂(lè)的同步。
音樂(lè)噴泉多媒體虛擬仿真也可以作為音樂(lè)噴泉演示時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，也可在大屏幕上觀(guān)賞。
隨著我國(guó)人民生活水平和藝術(shù)修養(yǎng)的提高，要求環(huán)境綠化、游樂(lè)場(chǎng)所、賓館、商場(chǎng)中噴泉水景和音樂(lè)噴泉姿態(tài)各樣，趣味引人。計(jì)算機(jī)集成控制在音樂(lè)噴泉中的應(yīng)用也必定會(huì)起到更大的作用。
參考文獻(xiàn)
1 周斌. 機(jī)電一體化實(shí)用技術(shù)手冊(cè). 北京：兵器工業(yè)出版社，1994
2 蘇彥民. 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的微型計(jì)算機(jī)控制. 西安：西安交通大學(xué)出版社，1988
3 夏國(guó)平. 專(zhuān)家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具與VP-EXPERT. 北京：清華大學(xué)出版社，1991
4 王汝笠，章明，周斌. 第六代計(jì)算機(jī)——人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī). 北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1989
5 李錫雄、陳婉兒. 脈寬調(diào)制技術(shù). 武漢：華中理工大學(xué)出版社，1996
6 L 斯坦豪爾著. 希望圖書(shū)創(chuàng)作室譯. Director 6 實(shí)用手冊(cè). 北京：宇航出版社，1998
7 張延燦. 噴泉工程發(fā)展及其設(shè)計(jì)問(wèn)題(上). 給水排水， 1998，24(7)：47～50
8 張延燦. 噴泉工程發(fā)展及其設(shè)計(jì)問(wèn)題(下). 給水排水， 1998，24(8)：43～46
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