控制延时论文（精选11篇）
控制延时论文 篇1
摘要：针对传统的弱场光增益相干控制方案中控制参数单一且难以实现精确控制的现状, 提出了一种在简并二能级原子体系中利用延时实现弱光增益控制的新方案。方案以一强一弱两个偏振方向相互垂直的序列脉冲作用于简并二能级原子体系中, 先由强场预置相干态, 然后用有延时的弱场探测该相干体系。通过理论研究弱场的传播特性与延时间的关系, 发现利用延时控制可以实现对弱场共振作用的开关控制, 并精确调制弱场的增益。
关键词：光频移,相干控制,光增益,量子干涉
电磁感应透明 (EIT) 现象[1]在超慢光[2]和弱光非线性[3]等领域的相干控制机制中起着关键作用, 其核心思想是利用强场与物质相互作用的Stark光频移改变体系的能级结构, 然后通过控制激光场的脉冲面积和离共振失谐量两个独立参数的变化开关体系的共振状态, 进而实现对探测场吸收特性的控制[4]。在以往的相干控制方案中, 脉冲面积的精确调节依赖于对作用时间和强度的精确控制, 对于超短脉冲而言根本无法实现脉宽范围内的时间控制, 所以实际的实验方案都会使用强度参数代替脉冲面积而忽略相互作用时间的影响[5], 这就导致控制误差出现。相干控制的另一个参数是离共振失谐量, 由于Stark频移通常不是很大, 而超短脉冲的线宽很宽会覆盖光频移能级, 导致无法关闭某些量子通道的跃迁, 从而影响最终的控制效果[6]。基于以上的相干控制方案中控制参数难以实现精确调控的现状, 提出利用延时相干控制实现体系共振状态开关控制的方案, 由于延时是与Stark频移无直接关联的参数, 所以不再受限于激光场的脉宽与线宽, 且延时可以通过控制光程差达到飞秒量级的控制精度, 这将大大提高对探测场增益的有效调制。
1理论模型
理论模型是由序列双脉冲驱动的简并二能级原子体系。如图1所示, 以相干短脉冲光场共振激发铷原子S1/2P1/2态间的偶极跃迁。根据选择定则可以计算出该体系的偶极跃迁矩阵为[7]
式 (1) 表明简并二能级体系中存在三个振动方相互垂直的偶极跃迁, 如图1所示分别标记为π跃迁和σ跃迁, 其中|2〉→|1'〉和|1〉→|2'〉的偶极辐射是左旋圆偏振态, 记为σ+光, 而|1'〉→|2〉和|2'〉→|1〉的偶极辐射是右旋圆偏振态, 记为σ-光。
现以一强一弱偏振方向相互垂直的序列双脉冲激发上述简并二能级原子体系。光场配置如图2所示, 强脉冲驱动平行π跃迁, 弱脉冲共振激发交叉σ跃迁。强脉冲将诱导原子能态发生Stark裂变形成缀饰态能级, 而弱脉冲交叉耦合缀饰能态, 通过分析原子体系波函数的变化和σ脉冲的透射强度来揭示该相互作用过程对延时参数的依赖性。基于以上理论模型, 可分别写出沿y向传输的两脉冲光场,
式 (2) 中τ为两光场在介质中传播的相对延时, ω是光场的频率, Φ=ωτ是两光场间的相对相位, τ0为脉冲宽度, ε0i为相对介电常数。假定两脉冲均为高斯线型:, 且延时τ远小于脉冲宽度τ0。
2原子体系波函数分析
脉冲序列与原子体系的相互作用过程可以分成两步考虑:首先是π脉冲将|1〉, |2〉与|1'〉, |2'〉分别耦合形成两组相干叠加态, 共同组成原子预备态。然后σ脉冲交叉耦合缀饰能态, 形成不同通道间的量子跃迁并相互干涉, 进而影响粒子布居振荡。由以上分析结合式 (1) 可以得到体系在旋波近似条件下的相互作用哈密顿量
式 (3) 中, (i=1, 2) 定义为拉比频率。由于π脉冲非常强, 可近似认为其在介质中传播时不会发生变形, 即f1 (y, t) =f1 (0, t) , 则有Ω1 (y, t) =Ω1 (t) 。首先考虑π脉冲作用于体系, 根据薛定谔方程, 并结合式 (3) , 可以得到原子预备态波函数|ψ (0) (t) 〉
式 (4) 中, 表示与脉冲强度相关的脉冲面积, 主要影响布居数拉比振荡, 原子共振跃迁的中心频率为。由于强场Stark效应, 原子能态会分裂成与泵浦脉冲面积相关的两个缀饰能态, 如图3所示, 于是形成四个不同的平行量子跃迁通道, 不同通道的跃迁会产生量子干涉, 以拉比振荡的形式影响原子预备态的粒子数布居状态。
由于σ脉冲是弱场, 其对原子预备态的交叉耦合作用可以视为对体系波函数的微扰, 如图3所示在体系中会形成两组组交叉跃迁, 而每组跃迁都由四个不同的交叉量子跃迁通道组成。不同通道间的量子干涉将引起原子预备态布居数的小幅变化, 进而影响弱场的受激辐射。对共振体系而言, 该过程可视为弱场耦合作用对强场形成的光频移效应的修正, 显然可以用弱场参数控制原子体系的光频移。根据缀饰态理论, 在缀饰态表象中可以得到
则由σ脉冲耦合的跃迁几率振幅记为
式 (6) 中是与脉冲强度有关的量, Δ=Ω1 (t) 是由光频移引入的光场失谐量。式 (6a) 是同向光频移的两缀饰态间的跃迁, 始终处于共振状态, 当φ=nπ时, 共振耦合作用会消失, 这就是延时相干控制的核心。而式 (6b) 和式 (6c) 表示反向光频移间的跃迁, 存在离共振失谐量Δ, 对于超短脉冲而言, 谱线宽度一般会覆盖Stark频移, 导致反向频移态间的跃迁也共振, 但是如果加大泵浦脉冲的强度至频移超出谱线宽度, 则会出现离共振现象。式 (6) 的各项均由偶极辐射场σ+光的正、负频分量叠加而成, 显然延时相干控制的实质是对偶极跃迁的吸收通道与辐射通道间的量子干涉的控制。同样的方法可以得到偶极辐射场σ-光的正、负频分量叠加结果, 是式 (6) 结果的复共轭。综上所述, 通过控制延时, 将使σ脉冲激发的不同偶极跃迁通道间的量子干涉效应呈现相长和相消间的更替, 进而导致偶极辐射出现增强和抑制的状态更替。
3弱脉冲场的传输特性分析
从光场传输的角度考察这个相互作用过程。弱σ脉冲进入介质后的弱耦合作用会引起介质的线性极化, 并感生出极化光场。根据Maxwell方程可以得到σ脉冲场所产生的极化感生场的正、负频分量振幅分别满足方程
式 (7) 中N为介质的原子密度, ε0为真空中的介电常数, μ为偶极矩, n为介质的折射率, ρ±σ代表与吸收和辐射相对应的极化强度相关的相干态矩阵元, 分别写为
由于σ脉冲是延迟作用于体系且强度很弱, 该过程可以视为是对强脉冲耦合体系的微扰, 利用一阶微扰理论可以得到弱场作用下的相干密度矩阵满足方程
式 (9) 中ρ (0) =|ψ (0) (t') 〉〈ψ (0) (t') |是强π脉冲作用下体系的相干密度矩阵。将式 (3) 和式 (4) 代入式 (9) 求解可以得到
将式 (10) 代入式 (7) , 可以得到弱场通过厚度为L的介质后感生出的极化场为
式 (11) 表明弱场感生的极化光场, 会随着强场脉冲面积θ (t) 以及两脉冲场间的相对相位Φ的变化而振荡。当2θ (t) = (n±1/2) π时, 感生场消失, 因为此时强场预置的原子体系处于最大相干态, 无法对弱场激发产生有效的响应。光场通过介质后, 感生出的极化场会与入射场发生干涉, 形成最终探测到的信号, 这里假定入射场振幅不会衰减, 可以得到最终的信号场强度为
由于σ脉冲很弱, 进而极化也很弱, 所以相对于入射光场, 感生信号强度比较小, 故在式 (12) 的光场干涉信号中忽略了感生场的光强。式 (12) 表明当强脉冲面积满足条件 (n+1/4) π<θ (t) < (n+3/4) π时, 弱σ脉冲通过介质后被放大, 此时的增益源于平行跃迁量子干涉效应引起的布居数反转, 当强脉冲面积满足条件θ (t) = (n+1/4) π或是θ (t) = (n+3/4) π时, 介质对弱σ脉冲呈透明状态, 这是以往基于脉冲强度的相干控制方案实现光放大或是EIT效应的基础[8]。式 (12) 还表明通过控制延时τ可以周期性改变弱σ脉冲的增益, 而增益振荡的周期是光场振荡周期的一半。当延时满足条件2ωτ= (2n+1) π时有IInter (L, t) =|ε02f2 (0, t) }2, 即出现EIT现象, 这是由于产生同向光频移的两缀饰态间的交叉耦合跃迁发生相消干涉, 等效于体系处于离共振状态, 介质增益消失。当延时满足条件2ωτ=2nπ时有
式 (13) 表明光增益在θ (t) = (n+1/2) π处出现最大值, 因为此时两原子态间出现布居数完全反转, 受激辐射最强。且光增益随着θ (t) 的增大出现振荡, 振荡周期是强场诱导的拉比振荡周期的一半。这是由于产生同向光频移的两缀饰态间的交叉耦合跃迁发生相长干涉, 介质增益最大。以上分析表明, 通过调节延时能够实现对原子体系共振作用的开关控制, 即实现了对原子体系的光频移效应的控制。
4结论
研究表明在强线偏振脉冲驱动的简并二能级体系中, 通过改变序列脉冲间的相对延时可以实现对弱脉冲传播效应的控制。其中一个有趣的特点是可以使用相对延时和强脉面积这两个独立参数中的任意一个实现对弱脉冲场共振作用的开关控制, 同时利用延时控制可以实现对光增益的调制, 而一般的EIT实验只能实现让弱场相互作用从吸收到透明的转化, 却不能调制增益。上述结果为强场实验提供了一个新的有效控制参数, 为超短光开关应用提供了理论基础。综合以上分析可知利用延时相干控制实现光场增益调制相比传统的光增益控制方案更高效方便, 因为本方案中泵浦与探测光同频, 利用马赫曾德干涉仪将同一光源分束即可实现序列脉冲延时的精确控制, 进而实现对光增益的精确调节。因为两序列脉冲场偏振方向垂直, 所以利用偏振片即可在信号中彻底滤除泵浦光的影响, 使弱场增益信号更易探测。
参考文献
[1] Fleischhauer M.Electro-magnetically induced transparency optics in coherent media.Rev Mod Phys, 2005;77:633—670
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[3] Asadpour S H.Phase control of Kerr nonlinearity due to quantum interference in a four-level N-type atomic system.Journal of Luminescence, 2012;132 (8) :2188—2193
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[6] Djotyan G P, Bakos J S, Srlei Z.Coherent control of atomic quantum states by single frequency chirped laser pulses.Phys Rev A, 2004;70:063406-1—063406-7
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控制延时论文 篇2
延时继电器是一种电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。它的种类，有电磁式延时继电器;电动式时间继电器;热延时继电器;混合式延时继电器;固体时间继电器。
电磁式延时继电器由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上的电压，线圈中就会流过的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回的，使动触点与的静触点(常闭触点)吸合。
通过吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。继电器的“常开、常闭”触点，来区分：继电器线圈未通电时处于断开的静触点，称为“常开触点”;处于接通的静触点称为“常闭触点”。
延时等候，迟到的精彩 篇3
生：喜欢，因为小露珠很漂亮。
生：喜欢，因为小露珠像珍珠那么圆润。
生：喜欢，因为小露珠像钻石那么闪亮。
……
我微笑着一边点头，一边夸奖同学们会读书。正当自己沉浸在学生的答案中时，一抬头，不远处一只高高举起的小手始终不肯放下，小脸挣得红红的。于是我走到他的跟前，摸了摸他的头，对他说：“看你急的！你说说。”他呼地站起来，特别激动，声音也很洪亮：“我不喜欢小露珠，因为……因为……为什么大家都喜欢它，我就要喜欢它呢？我就是不喜欢！”我心里咯噔一下，当时就愣住了。我绝对没想到他举了半天手，竟是要说出这么出乎我意外的答案来！还没等我作出评判，其他的学生纷纷开始“批判”，不赞同的声音此起彼伏：“小露珠这么美，你都不喜欢！我们都喜欢！”“是呀，你怎么想的呀？”“为什么不喜欢，小露珠帮助了这么多小动物，大家都应该喜欢。”……这个学生面红耳赤，但也不甘示弱：“我就……就是不……不……不喜欢！”尽管有点结结巴巴，但听得出来，他此时不想改变自己的看法。课堂开始吵闹起来，似乎谁也说服不了谁。
看着因争论而面红耳赤的双方，我到底应该怎么办呢？像其他学生一样指责他？这样未免太伤他的自尊，他下次有可能不会再表达自己的看法了；不做任何评价？那其他的学生会怎么想？他们肯定想知道这个小男孩的答案是对还是错，是表扬他，说你的想法真棒吗？万万不可！这样，难免会让其他学生误解，不一样就很棒！此时，我突然想起苏霍姆林斯基对学生的评价有个十分精彩的比喻：“要像对待荷叶上的露珠一样，小心翼翼地保护学生幼小的心灵。晶莹透亮的露珠是美丽可爱的，又是十分脆弱的。一不小心露珠就会滚落，不复存在。”想到这里，我说：“同学们，请你们伸出右手，五指并拢。”同学们都很好奇，不知道我到底要干什么，乖乖地伸出了手，我接着说：“请仔细观察，你的五根手指一样长吗？”很快，同学们异口同声地说：“不一样！”而那个始终低垂着头的小男孩，似乎没有看手，此刻他的心里一定充满了委屈。我接着对大家说：“不一样就对了！谁也不能强求每个手指都一样长，就像你不能强求别人的想法必须和你相同的道理一样！”我又转过脸，再一次摸了摸仍然面红耳赤、低着头的小男生，亲切地对他说：“不用低着头。首先我要表扬你，老师看到你跟其他所有的同学一样，积极思考，积极发言，勇敢地把自己的想法说出来。你说你不喜欢，没关系，我们才刚刚接触到小露珠，你还不怎么了解它。等你了解得更多了，说不准也会像其他同学一样喜欢上小露珠呢！”
对此，其他学生都没意见，于是继续上课。在接下来的教学过程中，我自己扮演成一颗小露珠，借助美妙的音乐、形象的头饰、亲切的话语，营造出了轻松的课堂氛围。然后，引导学生进行自我的角色转换，鼓励每一个学生融入课文情境，扮作小青蛙、小蝴蝶，争先恐后地与小露珠打招呼。在展开对话朗读时，我先引领学生进入课文，边读边悟，边悟边说，让他们在与文本的对话中、与教师的交流中、在情境活动一次次的推动中，真切感悟到了小动物喜爱小露珠的原因。学生忘情自信地朗读者，有的读给全班听，有的读给同桌听，也有的陶醉在个人的世界里，全身心地体验着小露珠给植物带来的美丽与快乐。
第二节课，我们学完了整篇课文。在总结课文时，我抛出的问题仍然是：“你喜欢小露珠吗？为什么？”除了其他学生之外，我没有忘记那个一开始说不喜欢小露珠的学生，我问他：“之前你对小露珠不是太了解，现在你还是不喜欢小露珠吗？”只见他站起来，望着我笑了笑，说：“老师，我现在喜欢小露珠了。它很美，它把植物打扮得更美。”听了他的回答，我长舒了一口气。下课以后，这个学生特地跑到我的跟前来问我：“老师，你明天还来给我们上课吗？”我在想，他是用这样的问题来表示对我的喜欢和感激吧？后来想想，真庆幸自己在课堂上没有直接批评他，没有将绝大部分学生的想法强加给他，如果那样的话，估计效果就不一样了吧？
延时等候，给学生一个自由思维的空间；延时等候，创设了宽松、和谐的民主氛围；延时等候，保护了学生的自尊心；延时等候，培养了学生的学习积极性。延时等候，就算迟到，也同样精彩！
单片机可编程控制延时开关设计 篇4
关键词：单片机,可编程控制,延时开关,PLC
PLC可编程控制器在现代系统中较为常见, 是工业用的控制单片机系统, 随着单片机技术的发展, PLC控制器也有了一定的发展。但是由于PLC价格较高, 对中小型设备系统的电器控制系统来说, 高昂的价格制约了其应用范围。所以, 考虑到成本和实用等问题, 机械设备的控制系统应采用设计合理、价格较低的单片机小型控制系统来实现智能可编程控制功能, 加强企业的竞争力。
1 系统总体设计方案
整体系统设计方案如图1所示, 由单片机组成的硬件电路系统是整个系统设计的核心, 主要完成延时时间和开关方式的控制。它采用EL817高速光耦, 实现控制器与驱动电路信号的隔离, 防止回路干扰。在驱动电路中, I/O口输出的信号经过一个3极管电路, 驱动小型继电器线圈开关动作。在具体应用中, 通过使用PL-2303设计的USB接口下载器, 随时下载编写好的程序, 具有使用灵活、性价比高和抗干扰能力强等优点, 十分适合小型开关驱动电路的控制。
2 可编程控制电路设计
采用的增强型STC8051单片机和周围电路组成最小单片机系统, 使用的STC8051芯片内部具有的硬件资源有中央处理器 (CPU) 、4 k字节程序存储器 (Flash) 、128字节数据存储器 (SRAM) 、2个16位可重装载定时器、1 k字节电可擦写EEPROM、6个通用I/O口、硬件看门狗 (WDT) 、片内高精度R/C震荡1 T时钟、内部时钟5~35 MHz可选、速度比普通8051快6~12倍和8级高可靠复位等模块。
通过定义单片机P3口的第三位为输出, 串口功能由P3.0和P3.1口分别接收和发送数据, 调用内部时钟, 结合定时器, 实现延时时间和输出控制。
2.1 供电设计
电源供电模块采用PI公司的降压芯片LNK623PG, 支持宽幅电源85~265 VAC输入, 转换为系统所需要的两路输出DC5 V电源和12 V电源, 如图2所示。
在电路中, 通过整流、滤波、稳压输出DC12 V、0.25 A和5 V、0.15 A电源, 输出端分别接一个220μF和330μF的电解电容进行滤波, 完全满足最小系统的供电设计。
由于本电源模块内部本身有集成的电隔离电路, 因此电源输出的供电质量较高, 电压纹波为±25 m V, 保证了系统供电的稳定性。
2.2 驱动电路设计
每个I/O口驱动能力均可达20 mA, 经过光耦隔离输出, 再通过R4上拉电阻和Q8三极管组成的放大电路, 驱动线圈功率140 MW继电器TEV23079, 控制继电器的开关工作, 如图3所示, 并在驱动电路中增加LED3贴片指示灯, 来显示继电器的工作状态。
2.3 通信接口电路设计
由于C51单片机都是TTL电平, 电平电压只有0 V和5 V两种, 采用PL-2303芯片输出的是单片机上用的TTL电平, 所以不用再接MAX232芯片, 直接通过电脑USB接口实现RS-232串口的通信, 如图4所示。CPU串口功能可由STC8051芯片的P3.0、P3.1口结合定时器实现。
3 系统软件编制和程序下载
3.1 控制器程序编制
控制器程序编制主要是针对增强型STC8051控制器的C语言程序设计。它由主程序、中断服务程序和子程序组成, 主要具备以下功能: (1) 系统初始化。包括C51库文件的引用、无符号字符型和无符号整型的定义。 (2) I/O口的定义。定义单片机P3口的第三位为输出。 (3) 延时函数编写。通过时钟计数循环函数, 实现延时时间定义。 (4) 主函数编写。主要通过定义I/O口输出高低电平, 调用延时函数, 循环函数实现控制继电器的断开和吸合动作。
3.2 程序下载
用C语言编写完控制程序后, 生成HEX文件。通过STC公司自带的STC-ISP程序下载软件, 选择对应的单片机型号, 经过电脑的USB接口与单片机P3.0、P3.1口连接, 方便快速地实现了程序的反复编写。
4 结束语
上文提到的可编程控制延时开关系统, 能满足使用者对小型设备系统控制的要求。该可编程控制延时开关通过电脑USB接口来实现自定义延时时间、延时开和关、循环延时开关等功能, 且具有体积小巧、稳定性高和操作方便等优点, 使其在小型智能化控制电路方面得到普及。
参考文献
运用延时评价 提高课堂实效 篇5
一、延时评价，生成课堂别样的精彩
教学中，学生的理解能力会有所差异。对学生的不同观点，教师不应完全否定，应当从学生的回答中找出他们思维或表达的闪光点，恰当点拨，适时引导。如一位教师在教学《桂花雨》（苏教版四年级上册）时，出示了一道练习题：“这里的桂花再香，也比不上______。”学生的答案几乎一致：“这里的桂花再香，也比不上家乡的桂花香。”正当教师想进入下一个教学环节时，一位学生举手：“我奶奶现在生活在外地。奶奶曾说：‘这里的桂花再香，也没有家乡的梨花香；这里的柿子再甜，也比不上家乡的酥梨甜。’”话音刚落，学生们有的在偷笑，有的反驳道：“老师让你说桂花，谁让你说家乡的梨花？”对这样的答案，教师没有否定，而是走到这位学生跟前，亲切地展开对话：“你奶奶现在在哪里？”学生回答：“被我姑姑接到广州了，我好几年没见到她了。”教师继续问道：“奶奶的故乡在哪里？”“在我们富川。”教师进一步引导：“用你奶奶的话说就是：广州的桂花再香，也比不上故乡富川的梨花香；广州的柿子再甜，也比不上故乡富川的梨子甜。为什么呢？”“主要是奶奶太想家了。”“是的，你奶奶和作者的母亲一样，身在外地，心在故乡。”教师点评并出示：“外地的________，也比不上我家乡的_______。”请学生口头完成填空。学生积极补充造句：“外地的水果再好吃，也比不上我们家乡的猕猴桃好吃。”“外地的高楼大厦再好，也比不上我家的小院好。”最后，教师总结：“大家都有相同的感受：月是故乡明，水是故乡甜，人是故乡亲。故乡的一切在我们心头永远都是最美好的。”
这一教学片段给我们的启示是：对学生与众不同的发言，教师要善于挖掘其中的合理成分，因势利导，这样课堂才能生成别样的精彩。
二、延时评价，拓展学生的思维空间
一位教师在教《草船借箭》时，在学生初读课文后，启发学生思考：“你们发现了哪些问题？”一位学生提出：“我觉得课题上的‘借’字用得不恰当，应该改为‘骗’字。”学生敢于挑战教材，这正是他们身上闪现出的求异思维的火花呀！教师没有评价，而是抓住契机顺水推舟让学生讨论。学生对这个问题非常感兴趣，纷纷各抒己见。有的学生认为用“借”是可以的，因为船装满箭后，诸葛亮吩咐军士齐声高喊“谢谢曹丞相的箭”，我们平时借了他人的东西后总会说些感谢的话，诸葛亮在借箭后对曹操表示了感谢。这时马上有学生表示不同意这个说法，认为这不是感谢，而是嘲讽，意思是说曹操上当了，白白送了十万多支箭。学生的发言一个比一个精彩：“我觉得课题中用‘借箭’，意思深远。俗话说‘有借有还’，诸葛亮得到这十万多支箭不是不还，在日后交战时他会如数还给曹操。”“我认为‘骗’字含贬义，若用‘骗’字就会损害诸葛亮的形象，而用‘借’字则充分表现了诸葛亮的神机妙算。”学生在学习的过程中发展了求异思维，拓展和加深了思维的广度和深度。
该教师成功地运用了延时评价，让更多的学生进行思考。学生通过讨论，对文本有了更深刻的理解。
三、延时评价，让学生充分发表见解
心理学家詹姆斯曾说：“人最本质的需要是渴望被肯定。”在一次研讨课上，一位教师执教古诗《寻隐者不遇》，在学到“松下问童子”这句时，有学生问“童子”是什么意思，于是教师引导学生联系日常所读所学、所见所闻想一想这个词是什么意思。学生有的说是“徒弟”，有的说是“学徒”，有的说是“学生”，有的说是“佣人”。这些都是现实生活在学生学习活动中的体现。一位学生站起来说：“那时候的‘童子’就像今天的‘秘书’一样！”这句话引得学生们哄堂大笑，但教师并没有立即作出评价，而是用赞许的目光鼓励那位学生继续说下去。那位学生振振有词地说：“童子帮助主人抄抄写写，照料主人的生活，接待来客，这和今天的秘书不是一样的吗？”他的回答令在场的老师拍案叫绝。其实这正是生活实践在学生头脑中留下的印象的真实写照，是学生的独特体验。
教学《春》一文时，教师故意把“呼朋引伴地卖弄清脆的喉咙”读成“呼朋引伴地唱出清脆的曲子”，然后点拨：“卖弄”一词用得恰当吗？为什么？一位学生站起来满怀信心地说：“‘卖弄’是贬义词，用来形容可爱的小鸟欠妥当。”他的话音刚落，就有学生站起来反驳：“我觉得‘卖弄’用得好，正因为小鸟是在卖弄才能唱出婉转的曲子，而我们才会觉得小鸟可爱。”还有的说：“我觉得‘卖弄’用得很传神，一读到这儿，我仿佛也听到了长短不一、变化多端的鸟叫声，仿佛走进了音乐的殿堂。”在争辩的过程中，所有的学生都能静心思考，发表自己的意见，最后在评价中产生正确的观点。在这种情况下，教师不必立即评价学生的见解。
四、延时评价，培养学生积极的心态
一位教师在教《狐狸和乌鸦》时，在学生学习课文的最后一个自然段后，教师播放了乌鸦落寞地站在枝头上的幻灯片。
师：请小朋友们仔细观察乌鸦的神态，想一想：看着狐狸叼着肉走进洞里，乌鸦心中会想些什么。（学生稍加思考，纷纷举起了小手。）
生1：乌鸦伤心极了，心想：唉！都怪我爱听好话，才会上了狐狸的当。
生2：乌鸦很后悔，它想：要是我不那么爱听好话，孩子们这会儿就有肉吃了。
（教师正欲总结，一位男生站起来发言。）
生3：乌鸦心想：嘿！我长这么大，从没听谁夸我羽毛漂亮，嗓子好，今天总算让我听到了。不就丢了一块肉么，孩子们别急，我再给你们找去。
（顿时，教室里哄堂大笑，教师先是一愣，随即笑了。）
师：那么这只乌鸦要是再找到肉，还会让狐狸骗走吗？
生3：不会了，这下子它有经验了，不会再上当了。
师：大家别笑，这位同学的想象力很丰富，能大胆地发表自己的看法，好样的！其实呀，我们每个人都会犯错，关键是要正确对待错误。你一个劲地埋怨自己，责怪自己是没有用的，应该努力去纠正错误，这才是正确的方法。
我们为这位教师机敏、正确的引导喝彩。乌鸦后悔、伤心，这可能是大部分学生都会有的体验。可是也有学生不这样想，这是一种多么积极的人生态度：不气馁、不灰心，从头再来，用健康、积极向上的心态对待挫折。
延时评价是一种宽容和关爱，是一种信任和期待，是一种点拨和启发。它既尊重学生的个性差异，又保护学生的学习积极性，创设和谐的学习氛围，保证学生的思维处于最佳状态，强化学生的成就感，促进学生独立思考，提高学生分析问题的能力，从而形成积极向上的人生观。
控制延时论文 篇6
在网络理论中, 小世界网络是一类特殊的复杂网络结构, 在这种网络中大部份的节点彼此并不相连, 但绝大部份节点之间经过少数几步就可到达。
用数学中图论的语言来说, 小世界网络就是一个由大量顶点构成的图, 其中任意两点之间的平均路径长度比顶点数量小得多。
本文利用蔡氏振荡器对小世界网络的运行情况在matlab中进行仿真。
2 小世界网络仿真研究
(1) 对蔡氏振荡器中各个元件赋值:
耦合强度c=0.01, 控制增益d=0.3, R1=0.3Ω。
(2) 为系统中各个变量赋值:
耦合强度为输入值:di1=d;延时为0:tao=0。
(3) 创建一个N*N的全0矩阵建立初始的环状的规则网络, 结点网络有N个节点, 每个结点向与它最近邻的m个结点连出边, 求出邻接矩阵。
(4) 逆时针的边重连, 从节点到N-m-1。
(5) 随机选取一个数r=rand (1) ;
取出邻接矩阵中的非0元素位置:
求出非0元素个数:M=length (unconect) ;
正向取整:r1=ceil (M*rand (1) ) ;
连接这一对点, 构成SW小世界网络:
(6) 恢复小世界网络的邻接矩阵:
(7) 去掉自身节点形成的环A (k, k) =0;
(8) 为连接矩阵对角线上元素赋值
(9) 耦合强度矩阵cm (i, j) 表示节点i和节点j之间的耦合强度。
(10) 定义系统中其余各个参数:
此时我们不难发现随着小世界网络中连接概率的大幅增加, 尽管状态量似乎还有着同步性, 但状态量之间的差异已经十分明显, 可认为此时无法实现牵制同步。
进一步的研究发现, 当两点间存在连接的概率在p<0.283时, 对网络中一个节点施加控制, 可以使得整个网络达到牵制同步、且各个节点状态相一致, 在0.283<p<0.562时, 尽管对一个节点施加控制, 可以使得整个网络所有状态都达到平衡点, 但平衡状态的同步性越来越差, 各个节点显示出状态分离的趋势。而在p>0.562时, 已经无法通过控制系统中一个节点, 达到整个系统状态同步的目的, 此时对于小世界网络而言, 控制一个节点达到牵制同步不可行。
3 结论
本文通过Matlab仿真算法, 将小世界网络的连接情况用蔡氏振荡器的实例模拟出来, 同时三个状态量又能很好的刻画系统的同步情况, 为同步判据的检验提供了一个直观的方法。
实验结果表明了由于小世界网络介于规则和随机网络之间的特性, 对于小世界网络的牵制控制效果, 与小世界网络中任意两点间存在连接的概率有很大关系, 从而找到两个概率临界值0.283和0.562。当任意两点存在连接的概率小于0.283时, 验证了判据的有效性, 整个系统可以通过控制一个节点达到同步。而当任意两点存在连接的概率大于0.562时, 整个系统无法通过控制一个节点达到同步, 牵制控制方法不可行。
参考文献
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控制延时论文 篇7
随着电子技术的发展,汽车电子产品的不断开发与应用,汽车照明系统的经济性、安全性、舒适性等方面被赋予新的要求。汽车在行驶过程中,当车前自然光照强度降低到一定程度就需要尽快接通前照灯电路,避免由于前方视野受到限制而造成事故;在夜晚,无照明的停车场给驾驶员停车离开造成十分的不便,若能让灯光延迟关闭将为驾驶员提供一定的照明和便利,也给人们的工作和生活带来舒适和方便[1]。
1 技术背景
汽车前照灯是汽车夜间行驶必不可少的照明设备, 随着人们物质生活水平的提高及电子技术的高速发展, 人们对汽车新技术提出了更高的要求。当汽车在行驶过程中车前自然光照强度降低到一定程度,甚至进入到黑暗的隧道时,需要尽快接通前照灯电路[2];当驾驶员停车后离开停车场时会有一段黑暗的夜路,这给驾驶员带来极大的不便和安全隐患,故研制出一种汽车前照灯昏暗自动发光及自动延时控制装置,当汽车在行驶过程中车前自然光照强度降低到一定程度,自动接通前照灯电路,保证行车的安全;当前照灯在电路被切断后,仍继续照明一段时间后自动熄灭,为驾驶员离开黑暗的停车场所提供照明和方便[2]。
2 项目简介
本项目提供一种结构简单、安装费用小、成本低且可提高汽车行驶安全性能的汽车前照灯昏暗自动发光及自动延时控制装置,可在各种类型车辆安装和运用。 该控制装置主要包括:在接通点火开关和关闭前照灯开关后,在夜晚或在黑暗中行驶时可使前照灯工作的昏暗自动发光电路;在关闭点火开关和前照灯开关后仍可维持前照灯延时工作的自动延时控制电路。
本项目装置成本低,且简便易行,可以提供行驶车辆进入黑暗场所前照灯自动发光,也可以为驾驶员离开黑暗的停车场所提供照明和方便,大大地提高了工作人员的工作效率,也有利于提高汽车行驶安全性能。目前国内中低档汽车灯光系统电路都没有前照灯昏暗自动发光及自动延时控制装置,在各种类型低档车辆安装此装置,可实现低档车拥有中高档车的装置和功能。本装置展示如图1所示。
3 具体实施方式
3.1 结构组成
参照电路图2,本项目由点火开关K1、延时开关K2、 大灯开关K3、机油压力开关K4、继电器K5、变光开关前照灯K6、昏暗自动发光电路、自动延时控制电路构成。该控制装置包括:在接通点火开关K1和关闭前照灯开关K3后,在夜晚或在黑暗中行驶时可使前照灯工作的昏暗自动发光电路;在关闭点火开关K1和前照灯开关K3后仍可维持前照灯延时工作的自动延时控制电路。昏暗自动发光电路由点火开关K1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、光敏三极管VTC、复合管、机油压力开关K4、第四电阻R4、第三三极管VT3和继电器K5组成,复合管由第一三极管VT1和第二三极管VT2组成;自动延时控制电路由前照灯延时开关K2、电容C1、机油压力开关K4、第四电阻R4、第三三极管VT3和继电器K5组成。前照灯由远光灯L1和近光灯L2组成,由变光开关K6控制。
3.2 工作原理
工作原理如图2所示。
(1)当汽车在夜晚或在黑暗中行驶时,接通前照灯开关K3,继电器K5工作,前照灯即远光灯L1或近光灯L2亮。
(2)断开点火开关K1,发动机熄火后,机油压力开关K4触点闭合,按下仪表板上的前照灯延时开关K2,蓄电池B对电容C1进行充电,第三三极管VT3基极获正电位而导通,继电器K5线圈通电,触点闭合,接通前照灯。
(3)松开前照灯延时开关K2,电容C1通过第四电阻R4、第三三极管VT3放电,前照灯仍保持点亮。
电容C1电压下降至第三三极管VT3截止时,第三三极管VT3断开继电器K5电磁线圈接铁回路,继电器K5触点打开,前照灯熄灭。
(4)汽车在行驶过程中车前自然光照强度降低到一定程度或车辆进入黑暗场所时,光敏三极管VTC由于不受光照射或光照微弱,其电阻增大,由第一三极管VT1和第二三极管VT2组成的复合管不导通,第三三极管VT3导通,继电器K5工作,前照灯亮。
(5)汽车在白天工作时,光敏三极管VTC由于受到光照正常照射而导通,由第一三极管VT1和第二三极管VT2组成的复合管导通,第三三极管VT3不导通,继电器K5工作电路被切断,前照灯不工作[3]。
K 1点火开关; K 2前照灯延时按钮; K 3前照灯开关; K 4机油压力开关; K 5继电器; K 6变光开关; L 1 , L 2前照灯
4 结语
为了解决目前低档车没有配备前照灯昏暗自动发光及自动延时控制装置的现状,在原有的前照灯电路的基础上添加此控制装置。本控制系统现已在用户车辆进行安装调试后,正常运行3年左右。实践表明,这种控制思想实用可靠、系统运行平稳、故障率极低。通过项目的全过程反复实践及调试,提高了行车安全和驾驶舒适性,给人们的工作和生活带来舒适和方便。
摘要：介绍一种汽车前照灯昏暗自动发光及自动延时控制装置,主要包括:在接通点火开关K1和关闭前照灯开关K3后,在夜晚或在黑暗中行驶时可使前照灯工作的昏暗自动发光电路;在关闭点火开关K1和前照灯开关K3后仍可维持前照灯延时工作的自动延时控制电路,并分析其工作原理。实践证明,该控制装置实用可靠、系统运行平稳,、故障率极低。
控制延时论文 篇8
关键词：全数字延时锁定环,DDR SDRAM控制器,数据选择脉冲(DQS)
1 引言
延时锁定环(DLL)基本思想是推迟输出时钟使它能与参考时钟完全对齐或者产生移相输出，它已广泛应用于高速存储器接口的时钟同步、时钟网络的偏斜校准、串行通信的时钟恢复、倍频和多相时钟生成器等电路中。DLL结构不会积累相位误差，参考时钟在某个时钟节拍内的抖动或由MOS器件工作电压或者衬底电位引入的噪声将在延时终点消失。相对于锁相环(PLL)结构中环振引入的固有抖动和相位误差积累，DLL有更好的抑制抖动和跟踪相位能力。就实现方式而言，用数字电路实现的DLL在可集成性、噪声敏感度、低功耗、工艺兼容性等方面优于用模拟电路实现的DLL。
DLL是DDR SDRAM控制器中一个重要辅助校准设计[1]。理想情况下，数据选择脉冲(DQS)信号和数据信号(DQ)是由DDR SDRAM存储器芯片取边沿一致同步发出。但是由于PCB板级和芯片PIN脚之间的延时造成DQS和DQ以不同时间抵达DDR SDRAM控制器，所以控制器内部必须延迟DQS一段固定延时(tSD)，使DQS移相90°后上升沿尽量到DQ中心来保证正确采样DQ[2]。该功能由DLL完成。DQS与存储器芯片IO接口电路时钟周期相等。因此tSD取值范围大约是存储器芯片IO接口电路时钟周期的25%。
在本文中，设计了一款采用0.18um CMOS数字工艺且基于标准单元的全数字DLL。其工作频率范围是200MHz至400MHz，满足DDR400/DDR2 667/DDR2800规范。功能上实现自动跟踪参考时钟频率、无谐波锁定出错、闭环系统跟踪PVT变化、正确产生tSD延时。
2 结构设计
图1中参考时钟CLK_IN、DQS信号、系统复位信号RESET_SYS作为DLL输入，输出信号为反馈时钟CLK_FB、DQS延时信号DQS_D、二组测试信号TEST-CODE用于仿真。系统正确工作后CLK_FB应与CLK_IN同步且DQS延迟量满足tSD,TESTCODE在若干时钟周期后稳定不变，表征延时锁定成功。
3 电路设计
3.1 可调延迟线
可调延迟线是系统中最重要的一个模块。传统的数控延迟线如级联缓冲器与多级MUX门输出结构，延迟线的本征延时正比于MUX门数。大的本征延时限制了最高工作频率。本文中设计的粗调延迟线采用了图2的平衡与非门结构[3]，控制字CON为温度计码，即低位起必须为连续“1”。最小本征延时为一级粗调延时步进。本文使用的工艺库在最好工艺角环境和最差工艺角环境之间延时范围是110ps至150ps。为降低时钟的上升沿和下降沿经过相同门的延时差异性，以及降低相同时钟沿经过与非门不同输入端的延时差异性，采用图中所示连接关系和空接一个与非门。经推导，该结构的延时步进理论上为定值[3]。
微调延迟线由四个微调延时单元级联。微调延时单元采用数控变容办法[4]，图3利用温度计码控制字FCON来改变缓冲器输出端的负载电容，引起延时的小范围变化，线性变化特性较好。微调延迟线延时包含缓冲器本征延时和可微调延时两部分，可微调延时要大于粗调延时步进，可微调延时步进要小于微调鉴相器的锁定态范围，它决定了整个可调延迟线的最高分辨率，在最差工艺角环境下可以达到25ps。
3.2 复制延迟线
复制延迟线由1/4长度的粗调延迟线和一个微调延时单元组成。该微调延时单元与微调延迟线共用控制字FCON。粗调延迟线控制码舍去最低2位并单独译码形成粗调复制延迟线的控制字DQSCON。
3.3 分频器
简单的D触发器实现分频。为了使控制字在CLK_IN低电平时改变和稳定，CLK_DIV由CLK_IN的下降沿触发并且4分频。仿真结果发现由于门延时的制约，工作频率优先时采用4分频，系统能稳定延时及正确锁定。锁定速度优先时可改采用2分频。
3.4 鉴相器
粗调鉴相器是一个带异步清零的D触发器。时钟端接CLK_IN，输入端接CLK_FB，鉴相范围±180°。输出端为高(或低)电平时，表征CLK_FB超前(或滞后)于CLK_IN。
微调鉴相器是二个带异步清零的D触发器。CLK_IN和CLK_FB分别互接触发器的时钟端和输入端，鉴相范围±180°。时钟端接CLK_IN的触发器输出UP信号，另一触发器输出DOWN信号。利用D触发器建立和保持时间来区分锁定态与非锁定态，锁定态范围为2倍保持时间，本文使用的工艺库在最好工艺角环境下为46ps。当UP=1且DOWN=0时表征CLK_FB超前于CLK_IN;当UP=0且DOWN=1时表征CLK_FB滞后于CLK_IN;当UP=0且DOWN=0(或UP=1且DOWN=1)时表征锁定态。
3.5 粗调控制器
粗调控制器由复位逻辑、可变连续逼近寄存器(VSAR)逻辑、可逆计数器、二通道码选择器、译码器、失锁判断状态机六部分电路构成。系统加电或复位后，控制器置初值并调整可调延迟线的延时到复位值。VSAR逻辑检测粗调鉴相器输出信号PDOUT来调整控制码。当线上延时接近一个CLK_IN周期(误差一定在一个粗调延时步进之内)时VSAR逻辑完成工作，系统进入闭环微调模式，由可逆计数器接管控制码。
VSAR算法[3]是基于二分法算法和SAR算法[5]的改进，在速度上优于连续步进算法[6]，在面积和功耗上优于时数转换器电路[7]，克服传统二分法算法因谐波锁定带来的窄工作频率范围缺陷。本文中VSAR逻辑产生6位控制码来控制64级粗调延时，最小初始值为000100(5级粗调延时)。初始值状态下二分变码结束，输出当前控制码和握手信号给失锁判断状态机采样。若失锁则下一个初始值为001000(9级粗调延时)，最大初始值100000(33级粗调延时)。自调节逐步增加初始延时可以避免高频参考时钟因初始化延时过大而产生谐波锁定。
3.6 微调控制器
微调控制器包括可逆计数器、译码器、失锁判断状态机组成。它受粗调控制器复位，进一步缩小相位差。若由于噪声或PVT变化失锁则输出控制信号UP_C/DOWN_C给粗调控制器增减控制码。
4 版图实现与仿真结果
版图见图4。采用Design Compiler+Astro+Calibre后端物理设计平台，将设计好的Verilog代码进行基于Foundry的标准单元库的逻辑综合、自动布局布线、物理验证，最终生成版图及网表。用HSIM仿真器对版图反抽出的网表进行动态仿真。
图5仿真结果在初始化完毕之后系统便进行连续的延时调整，直至TESTCODE_C和TESTCODE_F不变化，表征系统锁定延时。观察图6的锁定态时波形，CLK_FB与CLK_IN同相，DQS移相90°生成DQS_D。仿真结果表明DLL在400MHz工作频率时，最好工艺角环境下和最差工艺角环境下t SD延时分别为606ps和655ps;在200MHz工作频率时分别为1240ps和1318ps。满足tSD要求。
5 结束语
该文设计的基于标准单元的全数字DLL可以用布局布线工具自动生成版图，在缩短设计周期、可集成性和工艺兼容性方面有很大优势。其工作频率范围较宽，功能上实现自动跟踪参考时钟频率、无谐波锁定出错、可跟踪PVT变化和正确产生tSD延时非常适合DDR SDRAM控制器应用，有一定的实用价值。
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控制延时论文 篇9
尽管网络控制技术日趋成熟, 但网络延时、丢包以及多包传输等仍是亟待解决的关键问题。为了克服网络延时对系统的影响, 目前, 国内外学者主要从确定性、随机性和智能控制方法3个角度来对网络控制器进行设计。文献[1]将网络延时看作对系统的扰动, 并利用频域鲁棒控制理论来设计控制器。文献[2]把网络时延对系统的影响看作LQG问题, 并设总时延小于采样周期, 利用时延的Markov特性, 最终给出最优控制律。文献[3]基于Lyapunov- Razumikhin方法, 将随机过程用于网络延时, 设计了状态反馈控制器, 并证明了控制器的存在性。为了抵消网络延时的不确定性对系统性能的影响, 文献[4]给出了一种基于Smith预估器的网络控制设计方法, 一定程度上补偿了传感器到控制器的时间延迟。文献[5]采用基于平均延时窗的时延预测模糊免疫PI算法来控制网络上的直流伺服系统, 得到了很好的控制效果。考虑到网络时延的复杂性及对象参数的时变性, 本文先用最小二乘支持向量机 (LS-SVM) 对网络时延进行预测, 降低了网络时延对Smith预估器控制效果的影响, 增强了自适应能力。在此基础上, 用基于PSD (proportional, summation, derivative) 算法的单神经元自适应PID控制对时延预测及系统参数变化造成的模型误差进行弥补。
1 基于LS-SVM的Smith预估器
支持向量机 (SVM) 是Vapnik等人提出的一类新型机器学习方法, 它较好地解决了传统模型的小样本、非线性、高维数、局部极小点等问题。LS-SVM是SVM的扩展, 采用LS-SVM算法求解线性方程, 其收敛速度较快, 预测较为精确, 在时间预测中得到广泛应用[6,7]。网络时延复杂多变, 但仍有章可循。在一定时间范围内, 其值是有上下界的, 而且其均值呈一定趋势变化。本文为了使用LS-SVM对网络时延进行预测, 首先把网络时延看作高度非线性的时间序列[7]。
设过去所有观测到的N个网络时延为{d (k) , k=1, 2, …, N}, 则基于嵌入维为m的N个时间序列的SVM预测模型的输入矢量为
假设存在以下网络时延样本集合
其中,
则时延估计可转化为以下优化问题
式中:φ (Di) 为Di在高维特征空间的非线性映射;W为权向量;c为正则化参数;ξi为误差松弛变量;hi是误差的权值;b为偏差;1/2‖W‖为模型的复杂度。其中误差权值h的选取为:在最近的N个网络时延中, 设第1个数据的权值h1=θ, (0<θ≤1) , 则其他数据的权值为hi=θ+i (1-θ) /N, i=2, …, N。
用拉格朗日方法求解上述优化问题如下
式中:ai (i=1, …, N) 是拉格朗日乘子。
分别对W, b, ξ及a求偏导数, 则优化问题转化为求解如下方程:
式中:K (Di, Dj) 为核函数, K (Di, Dj) =〈φ (Di) , φ (Dj) 〉, 〈· , ·〉代表内积。
这里采用径向基函数 (RBF) 作为核函数
解线性方程 (5) , 得到网络时延预测值为
应用基于滚动时间窗LS-SVM算法对网络时延进行预测。该方法构造的滚动时间窗对其内的数据优化建模, 模型随着时间窗的滚动在线更新, 而且对时间窗内的数据分配不同的权值以充分利用数据信息, 既能保证估计精度, 又能兼顾实时性。基于滚动时间窗的LS-SVM的回归估计方法的建模步骤如下:1) 在k时刻, 选取过去测量到的N+1个网络时延;2) 应用基于滚动时间窗的LS-SVM回归估计算法, 建立模型, 估计k+1时刻时延, 用于Smith补偿器;3) 在k+1时刻, 数据窗进行滚动, 加入新的测量数据d (k+1) 进控制器存储单元, 丢弃距离当前时刻最远的数据d (k-N+2) , 返回2) 。
利用LS-SVM对网络时延τ进行预测, 然后根据预测时延建立Smith预估器, 便可得到预估模型
2 基于LS-SVM的单神经元Smith控制
考虑到实际网络控制系统当中, 不单时延是时变的, 其他参数也易发生变化, 因此需要设计一种自适应控制器, 本文采用具有自适应能力的单神经元Smith预估控制器来对时延进行预测补偿控制。
2.1改进的单神经元PID控制
传统单神经元PID控制器结构简单, 能适应环境的变化, 具有较强的鲁棒性, 但其增益K一般不具备自动调整功能[8]。为了增强增益K的自适应性, 将PSD算法与单神经元PID控制器相结合, 形成一种增益自调整单神经元PID控制器[9]。其结构如图2所示。
图2中yr和yo分别为系统的设定值和输出值, 经转换器后转换成神经元的输入量分别为
设wi (i=1, 2, 3) 为对应于xi (k) 输入的加权系数, K为增益, K>0。单神经元自适应控制算法为
采用有监督Hebb学习规则, 则权系数的规范化处理方法为
式中:0.025≤c≤0.05, 0.05≤L*≤0.1;η1, η2, η3分别为积分、比例、微分的学习速率。
学习速率与K值的选取关系着单神经元PID控制算法的运行效果, 然而学习速率的取值对系统的控制品质影响不大。从式 (9) 可看出, 增益K的变化, 相当于P, I, D 3项同时变化。此改进方法可降低K的敏感程度, 增强系统的鲁棒性和自适应性。
2.2单神经元Smith预估控制系统结构
用改进的单神经元自适应PID控制器替换图1中的控制器Wc (s) , 得到如图3所示的单神经元Smith预估网络控制系统结构图。控制过程中, 通过Smith预估模型来消除网络时延对控制系统的影响, 改进的单神经元PID控制器主要用来控制系统对象, 能够根据其他参数的变化自动调整控制参数, 极大地降低了模型误差的影响, 提高系统的响应速度和稳态性能。
3 仿真分析
根据图3, 利用Truetime-1.5工具箱搭建网络控制系统。仿真中, 使用以太网 (CSMA/CDEthernet) 进行通讯, 系统由4个节点 (控制器节点、执行器节点、传感器节点、干扰节点) 组成, 每个节点内部都包含1个TrueTime内核。时间驱动的传感器节点周期性地对被控对象的输出信号进行采样, 并将采样信号通过网络传送到控制器节点。控制器节点接收由LS-SVM预测的网络时延并传递给Smith预估器, 通过改进的单神经元PID算法计算出当前控制量, 再通过网络将其送到事件驱动的执行器节点。干扰节点则用于模拟网络负载变化。仿真的被控对象为一伺服系统, 其传递函数为
取K1=1 440, T1=1, 将其离散化, 采样周期T=10 ms, 并考虑到网络时延均值τ≤dT, d为正整数, 则离散化模型为
3.1基于LS-SVM的Smith补偿器
通过调节网络干扰节点对带宽的占有率, 得到不同的网络时延均值, 分别在小时延 (均值为7 ms) 和大时延 (均值为40 ms) 情况下, 对传统Smith补偿PID控制和基于LS-SVM的Smith补偿的PID控制进行阶跃响应, 仿真实验如图4所示。
图4表明, 传统Smith补偿器在小时延下超调近60%, 大时延下则不稳定。这说明传统Smith补偿器中的固定时延补偿不能完全等价于网络的真实时延, 这种模型的失配导致了系统的性能恶化。当用基于LS-SVM的预测时延时, 系统的响应时间基本保持不变, 系统超调降至20%左右, 稳定性也得到较大改善, 但是时延预测毕竟存在误差, 导致调节时间较长。
3.2基于LS-SVM的单神经元Smith控制
为克服时延预测产生的误差, 并考虑实际系统参数的变化, 用改进型单神经元PID来代替传统PID。仿真时, K1和T1在各自给定值的±10%范围内做周期性变化, 以模拟系统参数的变化。参数η1= 0.000 1, η2=0.3, η3=6, w1 (0) =0, w2 (0) =0.4, w3 (0) =0.9, PSD算法初始值K (0) =0.94, Tv (0) =10, 在0.5 s和1.5 s分别施加幅值为-0.5和0.5的阶跃扰动, 则系统在大、小时延下的阶跃响应如图5所示。
图5表明, 采用改进的单神经元Smith控制策略后, 系统既能保证响应时间基本不变, 还使超调明显减小, 并且当系统受到外界干扰时, 能够快速对扰动进行调节, 系统抗干扰能力较好。
4 结论
针对网络时延问题, 本文提出了一种基于LS-SVM的Smith预估控制方法来消除网络时延对系统的影响。在此基础上, 又给出了一种基于时延预测的单神经元Smith控制策略, 很好地解决了网络控制系统参数变化问题, 尤其是Smith预估模型的失配问题。仿真表明, 所设计的控制器对具有网络时间延迟的控制系统有较强的自适应性和鲁棒性。
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时空的轨迹—浅析延时摄影艺术 篇10
延时摄影宣传片中的一帧
一、什么叫延时摄影
当网上名为《This is Shanghai》(这就是上海)的短片在网络上被大量转发，为我们展示了上海这个国际大都市各种不同风貌的时候，大家也被它的绮丽玄幻震撼了。这就是延时摄影带来的不同寻常的视觉享受，如今全世界有很多人在为这项摄影艺术疯狂。
延时摄影，亦称低速摄影、定时定格摄影或“缩时”摄影，是以一种较低的帧率拍下图像或者视频，然后用正常或者较快的速率播放画面的摄影技术。在延时摄影中，物体或者景物缓慢变化的过程被压缩到一个较短的时间内，呈现出平时用肉眼无法察觉的奇异精彩的景象。
二、延时摄影的对象
延时摄影具有非常强的时间压缩能力，可以把几十分钟、几小时甚至更长时间事物的变化压缩在很短的时间内显现出来，因此能够观察到平常不宜看到的缓慢的变化过程和规律，也因为可以单帧长时间曝光，可以看到人眼不宜察觉的事物，因此具有超常的另类表现能力。就是这样一种奇妙的记录方式，它将事物的过程浓缩，将时间发酵出沉香，以浮光掠影天马行空的方式展现出来，仿佛将时间装进了口袋，以上帝的视角俯瞰万象流变。所以，你在电视电影中会经常看到这样一些漂亮的片段:大到斗转星移、日落月升，小到一年四季窗外的风景、一天中火车站里来来往往的旅客，哪怕只是一朵花的绽放，都压缩在几分钟、几十秒甚至几秒的时间里。让我们在风起云涌、沧海桑田间感受着似水流年的岁月和美不胜收的美景。
但是，延时拍摄要选择合适的拍摄对象，突出“变化”效果，如果在一定的时间内景物变化不大，则很难达到震撼的艺术效果。适合延时拍摄的被摄物应有以下特点:被摄物形态、内容有明显变化(如花开花落);被摄物光线效果、阴影有明显变化;被摄物色彩、色温、亮度有明显变化;表现现代化都市快节奏生活，繁忙工作状态等。所以在自然界中如细胞分裂、卵的孵化、日蚀月蚀、云彩变幻、天文、地理等多种题材的拍摄，经常采用延时摄影，以便积累科研资料。
三、延时摄影的应用
传统上看，延时摄影的拍摄需要很高的技术、很强的设备、充裕的资金和时间，因此都是专业团队来做，但现在随着单反数码相机的普及、互联网视频网站的流行，使得延时摄影成了影视爱好者的一个新型时髦方向，延时摄影技术不仅用于城市风光、自然景观、生态纪实等专业影视题材拍摄上，也广泛应用在项目工程记录、天文观测、生物研究等科研领域。这种先进的影像技术不仅给人们带来新的视觉体验，也给人们观察世界提供新的方式。
延时摄影很早就用于科学研究，也广泛用在一些记录片的拍摄中，例如法国的BARAKA，通篇没有一句台词，大量采用了延时摄影手法。那些四季交替变化、生命的诞生成长，曼妙的极光旋舞都是通过延时摄影生成，也极大的提升了影视广告艺术效果。
如今的企业文化和城市形象宣传片，承载的信息量越来越大，更要求创新的表现形式，仅用常规的摄影技术进行拍摄，无法满足有限时间内全景化、多方位的内容呈现。张家界的世界自然遗产武陵源延时风光摄影短片《峰起张家界·云上天子山》正式与观众见面。据了解，这是首部通过延时拍摄手法录制的世界自然遗产宣传短片，全片把张家界四季风光用一帧帧静态的照片串起来，得到动态的视频，气势磅礴，内容丰富，拍摄手法独特，既能有时尚的镜头感观，也能紧凑的压缩更多内容，有利于表现周期过程和进程节奏。
当然，延时摄影更广泛的是在电影中的应用，高速赛车眨眼间就结束了一天的惊险旅程，花骨朵儿分秒之间就绽放出绚烂的玫瑰，雄浑的建筑在由延时摄影所营造出的光影变化中体现出或婀娜、或压抑、或岁月流逝、或斗转星移的气质，酝酿出一种岁月变迁，历史永续的隽永意境之美。
一般来说，拍摄以上题材都需要剧本。延时摄影的创作和影视创作是一样的，就是完成将文学剧本到分镜头剧本的转换，然后用镜头去叙述。[1]除此之外，在城市改造、建筑及桥梁施工等大型项目工程建设，通过延时摄影记录并形成一个短时间的视频，高速回放几个月甚至几年的施工过程。
四、延时摄影的拍摄设备
使用摄像机菜单里的延时拍摄功能，有不少高清摄像机、家用DV上都有此功能。不过用没有延时拍摄功能的摄像机也可以实现延时拍摄的效果，按正常设定拍摄，后期制作时进行抽帧，达到延时拍摄的效果;当然使用数码照相机短片功能，比如佳能5DII就有延时拍摄功能;上述三种方法都是相当于用间隔拍摄达到效果，但间隔拍摄一般只能用于固定拍摄，不方便大幅度移动拍摄。
我们一般都是使用单反相机，如佳能5D2、5D3等，加上无线快门，拍摄一系列图片，然后通过软件合成短片。接下来，我们还要有一个足够稳定的三脚架，如果准备拍摄一组透视发生变化的延时摄影片段，还需要轨道、小车等装置配合拍摄。而高速储存速度也会影响到拍摄间隔，此外，充足的电源保障是进行延时摄影的基础。
五、延时摄影的拍摄方法及注意事项
拍摄延时摄影之前，应该熟练掌握照相机的各种操作模式，点燃摄影激情，大量拍摄，并对构图美学有所基础，然后以自己的最高水准，去做一只孤独的狼，进入精神高度集中的摄影地带。[2]
拍摄照片时，应当将相机所有设置调到手动模式:使用M档拍摄、禁用自动对焦和自动白平衡。手动对焦可以获得焦点不变换的画面效果，而自动对焦，由于景物的移动可能会导致对焦点发生变换，易造成拍摄失误;手动白平衡可以得到色温相等的延时画面效果，这样能够保证每一张照片的曝光值都是一致的，而且能够在最大程度保证不出现视频闪烁的问题。接下来，像所有照片的拍摄一样，我们要关心的就是光圈和快门的数值。
光圈通常不宜过小，小光圈虽然能带来大景深，但也会带来镜头和CCD上灰尘的印迹以及光线的衍射，所以F11往上都是比较合适的光圈。快门是重点，一般在确定的光线下，光圈确定，快门速度肯定也是确定的。所以在晴朗的白天，使用F11的光圈，ISO100，快门速度一般不会低于1/250。这样的快门速度，通常可以凝固运动的物体，但在拍摄延时摄影时，这样的快门速度还是过快了。
当我们尝试将高速快门拍摄的图像拼合成一段视频时，会发现视频里看上去就像在一闪一闪的，我们称之为闪点，这样看起来会十分不舒服。我们可以打开自己电脑里的任何一部电影，在画面移动的时候暂停，这时候会发现画面并不是完全静止的，而是存在一定的模糊，这种模糊叫做动态模糊。在观看动态画面的时候，人眼会自动忽略这种模糊。当每帧照片都是静止时，看上去反而会觉得非常不自然。所以在拍摄延时摄影的照片时就要把这个问题考虑进去，尽可能的降低快门速度，可以用中灰滤镜。当然，快门速度也并非越慢越好，过于模糊看上去也不舒服，甚至会看不清拍摄主体的动作。通常来说，曝光时间应该小于拍摄间隔时间的一半。但是长时间的曝光不受此规则约束。比如在拍摄星空的时候，太长时间的曝光会拍出星轨，间隔时间过长视频看起来又会显得不连贯。所以如何掌握那个恰到好处的中间值，还需要自己的经验，事先也可以拍几张查看一下效果。
延时摄影的拍摄设备
通常情况下，使用手动固定曝光值、对焦点、白平衡并保持慢速快门，是解决视频闪烁在延时摄影视频画面里的主要方法。但在拍摄日出日落等大范围光线变化场景时，延时摄影的画面闪烁几乎无法避免。
延时拍摄的时间间隔将直接影响到最终的画面效果，明确三个因素，最终要达到的画面速度效果、镜头的长度、拍摄时间跨度，才能决定延时拍摄的时问间隔。对于大部分主题，应首先考虑对象的运动速度，以获得比较自然的视频为先进行设置。比如拍摄比较自然地展现人群运动的延时画而需要每2秒拍摄一帧画面，拍摄太阳在地面上移动的影子需要间隔10－20秒，这些时间没有固定的标准，更多还是需要在实践中不断拍摄积累经验，根据具体情况来选择确定的时间间隔，但时间间隔一旦确定，就不能再更改。
六、延时摄影的美学及后期合成
将单帧照片拼合成视频的软件很多，例如:Adobe Premiere，Adobe AfterEffects，Final Cut等，但是一段优秀的延时摄影视频，不仅需要加入音乐、字幕，而且还要大量的剪辑、特效等。一般来说，剪辑这种镜头相对电影要简单些，但是，背景音乐却很重要。把一段音乐放入场景，往往有惊艳的效果，突然间，让你的片子充满了活力，镜头也随着音乐一起流动。[3]
此外，使用后期软件、插件可以帮助消除闪烁:VirtualDub;After Effect的 GBdeflicker插件;Color Stabilizer等。但经过试用，上述软件虽均有一定效果，都没有完全解决闪烁问题，所以建议加强前期拍摄控制。
总结
延时拍摄需要投入相当大的人力、物力、体力、智力，但是，随着数码相机和视频技术不断发展，延时摄影在技术上的限制变得更少，将来会有更多专业人士或业余爱好者进行延时摄影影像创作。届时，更多更加复杂的运动控制延时摄影系统将会涌现，观众将会看到更多、更富表现力的延时摄影画面。同时延时摄影凭借其独特的技术优势会在更广阔的领域应用，为人们观察自然和探索世界提供有效依据，也能为不同领域的研究和发现创造新的艺术篇章。
[1]周振华.视听语言[M].北京:中国传媒大学出版社，2013:4－5.
[2]Steve Simon.摄影的热忱[M].北京:人民邮电出版社，2012:246－247.
控制延时论文 篇11
有一台生产设备用三相异步电动机拖动。三相异步电动机型号为Yll2M-4, 铭牌为4kW、380V11.5A、三角形。根据设计要求电动机进行Y-△启动, 并且具有过载保护、短路保护、失压保护和欠压保护等功能, 试设计出一个具有通电延时Y-△启动运转带速度继电器控制半波整流能耗制动的继电-接触式电气控制线路, 并且进行安装与调试。
二、设计思路及步骤
1. 列出元件功能表
根据继电—接触式控制线路的设计要求列出功能表, 见表1。
2. 根据设计要求绘制出电气原理图
根据继电—接触式控制线路和通电延时Y—△启动带速度继电器半波整流能耗制动控制原理要求, 绘制出电气原理图。设计参考原理图见图1。
3. 分析说明电气控制原理
合上QS→失压、欠压保护中间继电器KA线圈得电→KA常开触头闭合→向控制电路供电。
按下SB2:
(1) 电动机进行星形降压启动。
KM1线圈得电→KM1常开触头闭合自锁→KM1主触头闭合→将三相交流电源送到电动机定子绕组的始端 (即绕组的头) 。
KMY线圈得电→KMY主触头闭合→将电动机定子绕组的末端 (即绕组的尾) 进行星形连接→电动机进行星形降压启动→速度继电器常开触头KS闭合。
KMY常闭触头断开→对KM△进行联锁。
(2) 电动机进行三角形全压运行 (KM1线圈得电、KM△线圈得电) 。
KT线圈得电→延时5s→KT延时常闭触头断开→KMY线圈失电→KMY常闭触头恢复闭合→KMY主触头断开→Y点连接断开→电动机脱离星形运行。
KT延时常开触头闭合→KM△线圈得电→KM△常开触头自锁→KM△主触头闭合→将电动机定子绕组换接成三角形连接方式→实现三角形全压运行。
KM△常闭触头断开→对KMY进行联锁。
(3) 电动机停转能耗制动过程 (KMY线圈得电、KM2线圈得电) 。
按SB1→SB1常闭触头断开→KM1、KM△线圈失电→KM1、KM△常开触头和常闭触头复位→电动机断电。
SB1常开触头闭合→KM2线圈得电→KM2常开触头闭合→KMY线圈线得电→KMY主触头将电动机绕组尾端连接成星形→为电动机制动做准备。
KM2主触头闭合→将整流二极管VD输出直流电压接入电动机绕组中 (V相与W相并联再与U相串联) →产生静止磁场, 利用静止磁场与转子感应电流的相互作用而迫使电动机迅速停止→速度继电器常开触头KS断开→KMY线圈失电→能耗制动过程结束。
KM2常闭触头断开→对KM1、KM△、KT进行联锁。
速度继电器KS的常开触头是为了防止电动机在能耗制动时, 直流电压长时间通到电动机绕组中, 起保护电动机的作用。
4. 绘制出电气接线图
根据题目的控制要求和设计的基本思路, 绘制出通电延时Y-△启动带速度继电器半波整流能耗制动控制电路的接线图。参考接线图 (如图2) 。
参考文献
[1]电力拖动控制线路与技能训练.中国劳动社会保障出版社, 2007.
[2]维修电工.中国劳动出版社, 2003.
[3]工厂变配电技术.中国劳动出版社, 2001.