第一篇：2014電機(jī)控制配電盤制作競賽實(shí)施方案

電機(jī)控制配電盤制作競賽實(shí)施方案

2013—2014學(xué)年下學(xué)期

一、指導(dǎo)思想

堅持以就業(yè)為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)職業(yè)技能大賽與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)相結(jié)合，與專業(yè)教學(xué)實(shí)際相結(jié)合，與就業(yè)崗位需求相結(jié)合，與國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，適應(yīng)高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式改革，工學(xué)結(jié)合，教、學(xué)、做一體化，全面提升學(xué)生的職業(yè)技能和實(shí)踐能力的培養(yǎng)水平，為參加國家級、省級競賽奠定基礎(chǔ)。

二、活動主題

本次競賽以“基于生產(chǎn)過程、提高識圖能力、展示操作技能、鍛煉實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)”為目的，提高學(xué)生的技能意識，創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)意識。

三、評委組成 組長：張曉龍

成員：蔣文強(qiáng)、張敬、湯承江、董立占、梁軍生

四、比賽內(nèi)容 電機(jī)控制配電盤制作

五、參賽對象：機(jī)電一體化、電氣自動化專業(yè)學(xué)生

六、比賽方式及評分標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)場制作電機(jī)控制配電盤，時間90分鐘。進(jìn)行試車，評判運(yùn)行效果及接線規(guī)整度。

具體評分細(xì)則：

七、獎項(xiàng)設(shè)置

一等獎（1組）、二等獎（2組）、三等獎（3組）

八、主要工作進(jìn)度及時間安排

1．宣傳發(fā)動階段

3月10—14日張曉龍院長任小組組長成立競賽活動領(lǐng)導(dǎo)小組。根據(jù)各專業(yè)特點(diǎn)和人才培養(yǎng)方案的要求確定競賽項(xiàng)目，制定競賽標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布具體通知。

2．選手報名，選拔階段

（1）3月15--18日由機(jī)電、電氣專業(yè)輔導(dǎo)員呂智慧組織競賽學(xué)生報名工作。

（2）3月24—28日由機(jī)電教研室蔣文強(qiáng)、張敬老師組織競賽選手選拔。

3．培訓(xùn)階段

經(jīng)過預(yù)選，確定參賽選手，為使競賽達(dá)到最佳效果，此階段指導(dǎo)教師蔣文強(qiáng)、張敬對參賽選手加以培訓(xùn)。培訓(xùn)時間3月31—5月23日.4．競賽階段

5月26日—6月6日

5．表彰獎勵

適時召開表彰大會后擴(kuò)大影響，激發(fā)學(xué)生努力學(xué)習(xí)技能，積極參與競賽的熱情。

通過此項(xiàng)工作，在學(xué)院內(nèi)形成努力學(xué)習(xí)專業(yè)文化知識，提高自身專業(yè)技能的良好的學(xué)習(xí)風(fēng)氣，努力開創(chuàng)我院良好的校風(fēng)、教風(fēng)和學(xué)風(fēng)的新局面。

二〇一四年三月二十三日

第二篇：電機(jī)控制論文.

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目前幾種比較常見的直接轉(zhuǎn)矩控制策略中，對于中小容量而言，控制方案重點(diǎn)在于進(jìn)行轉(zhuǎn)矩、磁鏈無差拍控制和提高載波頻率。對大容量來說，其區(qū)別在于低速時采用了間接轉(zhuǎn)矩控制，從而達(dá)到低速時降低轉(zhuǎn)矩脈動的目的。

直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)概述

相對于直流電機(jī)在結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)容易、對環(huán)境要求低以及節(jié)能和提高生產(chǎn)力等方面具有足夠的優(yōu)勢，使得交流調(diào)速已經(jīng)廣泛運(yùn)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國防以及日常生活之中。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、控制理論的高速發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)也得到了長足的發(fā)展。目前在高性能的交流調(diào)速領(lǐng)域主要有矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制兩種。1968年Darmstader工科大學(xué)的Hasse博士初步提出了磁場定向控制(Field Orientation)理論，之后在1971年由西門子公司的F.Blaschke對此理論進(jìn)行了總結(jié)和實(shí)現(xiàn)，并以專利的形式發(fā)表，逐步完善并形成了現(xiàn)在的各種矢量控制方法。特點(diǎn)

對于直接轉(zhuǎn)矩控制來說，一般文獻(xiàn)認(rèn)為它由德國魯爾大學(xué)的M.Depenbrock教授和日本的I.Takahashi于1985年首先分別提出的。對于磁鏈圓形的直接轉(zhuǎn)矩控制來說，其基本思想是在準(zhǔn)確觀測定子磁鏈的空間位置和大小并保持其幅值基本恒定以及準(zhǔn)確計算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的條件下，通過控制電機(jī)的瞬時輸入電壓來控制電機(jī)定子磁鏈的瞬時旋轉(zhuǎn)速度，來改變它對轉(zhuǎn)子的瞬時轉(zhuǎn)差率，達(dá)到直接控制電機(jī)輸出的目的。在控制思想上與矢量控制不同的是直接轉(zhuǎn)矩控制通過直接控制轉(zhuǎn)矩和磁鏈來間接控制電流，不需要復(fù)雜的坐標(biāo)變換，因此具有結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快以及對參數(shù)魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)?？刂?/p>

事實(shí)上，1977年A·B·Plunkett曾經(jīng)在IEEE的工業(yè)應(yīng)用期刊上提出了類似于目前直接轉(zhuǎn)矩控制的結(jié)構(gòu)和思想的直接磁鏈和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)方法，在這種方法中，轉(zhuǎn)矩給定與反饋之差通過PI調(diào)節(jié)得到滑差頻率，此滑差頻率加上電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械速度得到逆變器應(yīng)該輸出的電壓定子頻率；定子磁鏈給定與反饋之差通過積分運(yùn)算得到一個電壓與頻率之比的量，并使之與定子頻率相乘得到逆變器應(yīng)該輸出的電壓，最后通過SPWM方法對電機(jī)進(jìn)行控制。

發(fā)電機(jī)非常容易地將電動機(jī)軸上的飛輪慣量反饋給電網(wǎng)，這樣，一方面可得到平滑的制動特性，另一方面又可減少能量的損耗，提高效率。但發(fā)電機(jī)、電動

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機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是需要增加兩臺與調(diào)速電動機(jī)相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)和一些輔助勵磁設(shè)備，因而體積大，維修困難等。

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洗衣機(jī)，出，根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體ab和cd收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導(dǎo)體受到的力形成了一個轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如上圖（b）所示的位置，電刷 A 和換向片2接觸，電刷 B 和換向片1接觸，直流電流從電刷 A 流入，在線圈中的流動方向是dcba，從電刷 B 流出。

此時載流導(dǎo)體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。這就是直流電動機(jī)的工作原理。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的。[4]

實(shí)用中的直流電動機(jī)轉(zhuǎn)子上的繞組也不是由一個線圈構(gòu)成，同樣是由多個線圈連接而成，以減少電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的波動，繞組形式同發(fā)電機(jī)。

2.3直流電機(jī)的調(diào)速原理

眾所周知，直流電機(jī)轉(zhuǎn)速n的表達(dá)式為:

n?U?IR(22)

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Jd?????(24)式中Ke-反電動勢常數(shù).電磁轉(zhuǎn)矩為:

Te=KT *Ia(2-5)式中KT-磁轉(zhuǎn)矩常數(shù)。[2]

動態(tài)工作特性是指實(shí)際的動作與相應(yīng)的動作命令之間的響應(yīng)關(guān)系。將式(2-2)、式(2-3)、式(2-4)和式(2-5)作拉氏變換，得到如下函數(shù):

Ua(s)=RaIa(s)+ LaSIa(s)+ Ea(s)

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圖5.5主控電路圖

5.3隔離單元模塊

為了防止電機(jī)驅(qū)動單元對數(shù)字控制單元的干擾，必須在兩者之間加隔離電路來防止干擾的產(chǎn)生。避免LMD18200的驅(qū)動電路對控制信號的干擾，對于LMD18200的引腳3(轉(zhuǎn)向輸入)、引腳5(PWM輸入)與LM629的PWMS、PWMM引腳之間通過光電耦合器6N137連接。

(l)光電耦合器的選型

LM629的PWMM腳輸出的調(diào)制信號如圖5.6所示，如果LM629接6MHz晶振，其最小輸出占空比（1/128）時的接通時間為: 4/fCLK=4/6*106s=0.67us 因此應(yīng)選擇高速光耦。

而N6137的工作頻率可達(dá)到10MHZ，即它可用在開關(guān)周期為: l/l07s=0.1us 因此光耦可選6N137。

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KP=(input[0][0][e*10]*KP_memf[4]+((input[0][1][e*10]>input[1][0][ec*10])?input[1][0][ec*10]:input[0][1][e*10])*KP_memf[3]+((input[0][1][e*10]>input[1][1][ec*10])?input[1][1][ec*10]:input[0][1][e*10])*KP_memf[2]+((input[0][1][e*10]>input[1][2][ec*10])?input[1][2][ec*10]:input[0][1][e*10])*KP_memf[1]+input[0][2][e*10]*KP_memf[0])/(input[0][0][e*10]+((input[0][1][e*10]>input[1][0][ec*10])?input[1][0][ec*10]:input[0][1][e*10])+((input[0][1][e*10]>input[1][1][ec*10])?input[1][1][ec*10]:input[0][1][e*10])+((input[0][1][ e*10]>input[1][2][ec*10])?input[1][2][ec*10]:input[0][1][e*10])+input [0] [2] [e*10]);這樣編寫程序的好處就是略去模糊推理的判斷轉(zhuǎn)移程序，例如在某個時刻的誤差e對應(yīng)為9.8，誤差變化率為8那么對于誤差隸屬度函數(shù)input[0][0][98]的取值必為0,input[0][1][98]同樣為0，只有input [0] [2] [98]的取值為0xFF；誤差變化率隸屬度函數(shù)值input [1] [0] [98]為0, input[1] [1] [98]為0, input[1] [2] [98]為0xFF，因此上式的會等價成：

KP=(0+0+0+0+255*40)/255 所以計算量不大并且省略掉了條件轉(zhuǎn)移相關(guān)程序。[24] 模糊控制流程圖如圖6.7所示。

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開始采樣兩次速度求誤差

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LM629控制程序的編寫、模糊控制程序的編寫、通訊程序的編寫及調(diào)試。實(shí)驗(yàn)平臺的自行設(shè)計，在調(diào)速系統(tǒng)軟件設(shè)計中利用PID參數(shù)的模糊在線自整定，使其整定精度大于離線整定精度。

但到目前為止論文還有需待完善的地方：模糊規(guī)則的提取和選擇是一個復(fù)雜的過程，往往難免摻雜著一些主觀思維，在調(diào)試過程中難免要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整，這使得調(diào)試過程變得復(fù)雜和設(shè)計周期時間延長；本系統(tǒng)是采用模糊自整定PID參數(shù)控制技術(shù)，對于PID參數(shù)的常規(guī)整定也帶有很多主觀思維。在實(shí)際工作情況下對象模型和工作環(huán)境經(jīng)常是差異很大的。

通過對本課題的研究我有以下幾個方面的收獲：

（1）學(xué)習(xí)與掌握了單片機(jī)的基本原理及其各種應(yīng)用，對它的各種硬件接口與軟件設(shè)計方法有較深入的認(rèn)識。

（2）對自動控制系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能及其控制有了一定的認(rèn)識。

（3）在調(diào)速系統(tǒng)上位機(jī)的開發(fā)中用到Visual Basic，因此對VB編程有了更深刻的理解和更熟練的應(yīng)用。

（4）本設(shè)計重點(diǎn)在于應(yīng)用，因此在設(shè)計過程中使自己的動手能力得到鍛煉，同時提高了解決實(shí)際問題的能力。

7.2研究展望

直流調(diào)速系統(tǒng)的控制方案層出不窮，并且控制效果也越來越好，有關(guān)模糊控制在直流調(diào)速中的應(yīng)用還有以下方案值得研究：

(1)自適應(yīng)模糊控制方法在直流傳動控制系統(tǒng)中應(yīng)用的實(shí)用化研究。目前最具有工程應(yīng)用前景、最能體現(xiàn)模糊控制優(yōu)勢的，是能夠在線進(jìn)行模糊模型辯識、在線根據(jù)模型變化進(jìn)行控制規(guī)則和參數(shù)自調(diào)整的模糊控制算法，而如果能把這種辯識和控制算法簡化到可在單片機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)，則模糊控制和智能控制的應(yīng)用將會跨上一個新臺階。

(2)基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等自適應(yīng)方法的研究。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制的結(jié)合是智能控制的一個重要發(fā)展方向，但目前將其應(yīng)用于直流傳動控制系統(tǒng)的研究還不多。其中一個重要的原因是模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法復(fù)雜，計算量大，速度慢，實(shí)時性差且結(jié)構(gòu)和機(jī)理尚未完全揭示，而直流傳動控制系統(tǒng)又對實(shí)時性和控制精度要求很高。但隨著模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的完善，以及模糊芯片和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片的

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日趨成熟，這將成為直流傳動系統(tǒng)控制的重要手段。

T.G.Habetler的空間矢量調(diào)制方法

把無差拍方法應(yīng)用于直接轉(zhuǎn)矩控制首先是由美國人T.G.Habetler提出來的。這種方法的主要思想是在本次采樣周期得到轉(zhuǎn)矩的給定值與反饋值之差。

空間電壓矢量的幅值和相位是任意的，可以通過相鄰的兩個基本的電壓矢量合成而得。利用計算出來的空間電壓矢量可以達(dá)到轉(zhuǎn)矩和磁鏈無差拍的目的。

利用Habetler的無差拍方法，從理論上可以完全使磁鏈和轉(zhuǎn)矩誤差為零，從而消除轉(zhuǎn)矩脈動，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)DTC的Bang-Bang控制的不足，使電機(jī)可以運(yùn)行于極低速下。另外，通過無差拍控制得到的空間電壓矢量可以使開關(guān)頻率相對于單一矢量大幅提高并且使之固定，這對于減少電壓諧波和電機(jī)噪聲是很有幫助的。

但是，空間電壓矢量作用時間可能會大于采樣周期，這說明不能同時滿足磁鏈和轉(zhuǎn)矩?zé)o差拍控制。因此作者提出了三個步驟，首先是否轉(zhuǎn)矩滿足無差拍，如果不滿足再看是否磁鏈滿足無差拍，如果還不滿足就按照原有直接轉(zhuǎn)矩控制矢量表來選取下一周期的單一電壓矢量。因此按照Habetler的無差拍方法最大的計算量有四個步驟，這將耗費(fèi)很大的計算資源，不易實(shí)現(xiàn)，另外在整個計算過程中對電機(jī)參數(shù)的依賴性比較大，這將降低控制的魯棒性。轉(zhuǎn)矩或磁鏈的預(yù)測控制方法

在T·G·Habetler的無差拍的直接轉(zhuǎn)矩控制方法中，由于計算量很大而不易實(shí)現(xiàn)，因此出現(xiàn)了一系列的簡化的無差拍直接轉(zhuǎn)

交流電機(jī)-韓國SPG交流電機(jī)全系列

矩控制，比較典型的是轉(zhuǎn)矩跟蹤預(yù)測方法。在這種方法中，分析了低速轉(zhuǎn)矩脈動的情況，得出轉(zhuǎn)矩脈動鋸齒不對稱的結(jié)論。

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非零電壓矢量和零電壓矢量對轉(zhuǎn)矩變化的作用是不同的，前者可以使轉(zhuǎn)矩上升或下降，而后者總是使轉(zhuǎn)矩下降。另外，在不同的速度范圍內(nèi)二者對轉(zhuǎn)矩作用產(chǎn)生的變化率也在變化。在轉(zhuǎn)矩預(yù)測控制方法中，電壓矢量在空間的位置是固定不變的，合成在兩個單一電壓矢量的中間，但是電壓矢量不是作用整個采樣周期，而是有一定的占空比，在一個采樣周期中可以分為非零電壓矢量和零電壓矢量。如果使下一采樣周期非零電壓矢量和零電壓矢量共同作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩變化等于本周期計算出來的轉(zhuǎn)矩誤差。

將消除轉(zhuǎn)矩誤差，達(dá)到轉(zhuǎn)矩?zé)o差拍控制的目的。即使出現(xiàn)計算出來的電壓矢量作用時間超出采樣周期，也可以用滿電壓矢量來代替，因此是非常易于實(shí)現(xiàn)的，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，轉(zhuǎn)矩脈動的鋸齒基本上對稱，說明轉(zhuǎn)矩的脈動已經(jīng)大為減少。上法認(rèn)為磁鏈被準(zhǔn)確控制或變化緩慢，而沒有考慮磁鏈的無差拍控制，在文獻(xiàn)中對磁鏈也進(jìn)行了預(yù)測控制。預(yù)測控制

在這種方法中，通過磁鏈的空間矢量和電壓矢量關(guān)系可近似得到：

其中ΔΨS是在電壓矢量作用下的磁鏈幅值改變量，θVΨ是二者的空間角度。設(shè)

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制，所需的電機(jī)參數(shù)只有定子電阻和電感，對電機(jī)參數(shù)變化的魯棒性比較好，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能是比較好的。但是在這種方法中，需要檢測電機(jī)的相電壓，這增加的系統(tǒng)硬件的復(fù)雜性，另外，計算量也比較大。

基于幾何圖形的無差拍控制

在文獻(xiàn)中，對定子磁鏈方程、轉(zhuǎn)子磁鏈方程以及由定、轉(zhuǎn)子磁鏈表達(dá)的轉(zhuǎn)矩方程進(jìn)行離散化，之后把前兩個方程帶入到轉(zhuǎn)矩方程中去。通過離散的轉(zhuǎn)矩方程分析可以知道施加電壓矢量可以使轉(zhuǎn)矩誤差為零，轉(zhuǎn)矩變化到平面上的一條直線上，這條直線與轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶糠较蚱叫?。采取同樣的方法可以分析知道施加電壓矢量可以使磁鏈誤差為零，磁鏈變化到平面上的一個園上，這個園與與磁鏈園同心。于是利用直線和園的交點(diǎn)就可以得到使轉(zhuǎn)矩和磁鏈無差拍控制的電壓矢量，當(dāng)然這個電壓矢量受到逆變器所能輸出的電壓大小的限制。

把幾何圖形引入到無差拍的控制中來是一個比較好的思路，可以得到最優(yōu)的無差拍控制的電壓矢量，同時也有助于理論上的分析。但是就如何把圖形方式和數(shù)字化控制結(jié)合起來從實(shí)現(xiàn)方式上來說還是存在有一定的難度。

離散空間矢量調(diào)制(DSVM)方法

無差拍的直接轉(zhuǎn)矩控制從理論上可以最大化地消除轉(zhuǎn)矩和磁鏈的的誤差，克服了Bang-Bang控制不精確性的弱點(diǎn)，但是需要比較大的計算量，并且這些計算都是與電機(jī)參數(shù)有關(guān)，容易引起計算上的誤差。因此在文獻(xiàn)中提出了既不需要多少計算，又能提高轉(zhuǎn)矩和磁鏈控制精度的離散空間矢量調(diào)制方法。

在離散空間矢量調(diào)制方法中，通過對兩電平逆變器輸出的六個基本電壓矢量中的相鄰電壓矢量和零電壓矢量進(jìn)行有規(guī)律的合成，如圖3是使用相鄰的單一矢量2和單一矢量3以及零電壓矢量合成出來的空間電壓矢量。從圖3中可以看出其合成方法是把整個采樣周期平均分為3段，每一段由非零電壓矢量或零電壓矢量組成，如空間電壓矢量23Z是由矢量2和矢量3以及零電壓矢量各作用1/3采樣周期，可以采用5段式或7段式方式合成(文中沒說明)，利用這種有規(guī)律的合成方法一共可以合成出10個電壓矢量。

細(xì)化的電壓矢量可以對轉(zhuǎn)矩和磁鏈進(jìn)行更精確的控制，文獻(xiàn)中對磁鏈?zhǔn)褂昧藗鹘y(tǒng)的2級滯環(huán)Bang-Bang控制，而考慮到轉(zhuǎn)

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交流電機(jī)-韓國SPG小型電機(jī)感應(yīng)電機(jī)系列

矩需要動態(tài)響應(yīng)快，對其劃分了5級滯環(huán)Bang-Bang控制，如圖4所示，不同的誤差帶內(nèi)使用不同的電壓矢量表。另外，作者通過推導(dǎo)得到電壓矢量對轉(zhuǎn)矩變化的影響式子如下所示：

從式(10)中可以看出同一電壓矢量在低速和高速對轉(zhuǎn)矩變化的影響是不同的。因此，在不同的速度范圍使用了不同的電壓矢量，如圖3所示。從另一方面看，低速使用幅值小的電壓矢量以及高速使用幅值大的電壓矢量也是符合V/f=C這一規(guī)律的。傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制在低速時連續(xù)使用較多的零電壓矢量使開關(guān)頻率很低，轉(zhuǎn)矩脈動大。而按照離散空間矢量調(diào)制的方法由于低速使用幅值小的電壓矢量，因此連續(xù)使用的零電壓矢量少，開關(guān)頻率高，轉(zhuǎn)矩脈動小。另外，由于高速時的電壓矢量比較多，可以劃分12個扇區(qū)，使用兩個電壓矢量表，這樣可以進(jìn)行更精確的控制。

從以上分析可以看出，離散的空間矢量調(diào)制方法易于實(shí)現(xiàn)，不需要有無差拍控制那樣多的計算，保持了傳統(tǒng)Bang-Bang控制的優(yōu)點(diǎn)，因此魯棒性好，但相對于傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制又可以提高轉(zhuǎn)矩和磁鏈控制精度，減小低速轉(zhuǎn)矩脈動。但是控制精度越提高，矢量劃分就越細(xì)，電壓矢量控制表就越多越大，這將增加控制的復(fù)雜性。因此，如果能讓離散的空間矢量調(diào)制與無差拍控制結(jié)合起來，將會有助于克服這個缺點(diǎn)。由PI調(diào)節(jié)器輸出空間電壓矢量的方法

在直接轉(zhuǎn)矩控制中，如果能獲得任意相位的空間電壓矢量，將有助于減小低速下的轉(zhuǎn)矩脈動，達(dá)到矢量控制在低速下的穩(wěn)態(tài)性能。

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顯然這個空間電壓矢量在空間位置上的相位是任意的。從結(jié)構(gòu)上看基于PI調(diào)節(jié)的直接轉(zhuǎn)矩控制相似于定子磁鏈定向的矢量控制，但二者是有區(qū)別的，定子磁鏈定向的矢量控制基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，定向于定子磁鏈d軸，q軸磁鏈為零，另外在d軸方向還要對磁鏈和和q軸方向上的電流進(jìn)行解耦，而這些對于基于PI調(diào)節(jié)的直接轉(zhuǎn)矩控制不需要，其中只需要使轉(zhuǎn)矩輸出和定子磁鏈反饋通過PI調(diào)節(jié)方法來跟隨上給定即可，因此從實(shí)現(xiàn)上是比較簡單的，同時魯棒性也比較好，并且相對于傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制可以提高開關(guān)頻率，減小了低速下的轉(zhuǎn)矩脈動，但是在這種方法當(dāng)中需要選取合適的PI參數(shù)，否則會影響控制系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能。除了以上這種PI調(diào)節(jié)的直接轉(zhuǎn)矩控制外，在文獻(xiàn)中還在A·B·Plunkeet的直接轉(zhuǎn)矩和磁鏈調(diào)節(jié)法的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步的研究，使用空間電壓矢量的方式輸出，此處不詳細(xì)敘述。

注入高頻抖動提高開關(guān)頻率

在前面的各種直接轉(zhuǎn)矩控制策略中都談到提高低速下的開關(guān)頻率可以降低轉(zhuǎn)矩脈動，同時也可以降低噪聲。在文獻(xiàn)中，提出了一種在傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制基礎(chǔ)上注入高頻抖動的方法提高開關(guān)頻率，其中作者用圖表的方式顯示了開關(guān)頻率隨轉(zhuǎn)矩和磁鏈滯環(huán)寬度的減小而提高，但是這種提高是有限的，一個最主要的原因是磁鏈和轉(zhuǎn)矩控制上的延遲，滯后越大開關(guān)頻率就越低。例如從仿真來看10μs延遲有14kHz的開關(guān)頻率，但當(dāng)有20μs的延遲時只有8kHz的開關(guān)頻率。文獻(xiàn)中提出的提高開關(guān)頻率方法是在轉(zhuǎn)矩和磁鏈滯環(huán)內(nèi)疊加上高頻的三角波，其幅值與滯環(huán)寬度相當(dāng)。

當(dāng)反饋值大于三角波時電壓矢量減小，當(dāng)反饋值小于三角波時電壓矢量增大，因此，即使控制上有延遲，但隨著三角波頻率的增大，開關(guān)頻率

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謝辭

本文是在李軍紅老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在從大二以來的兩年時間里，李老師給我提供了良好的實(shí)驗(yàn)條件和動手的機(jī)會，并在學(xué)習(xí)和生活上給予充分的指導(dǎo)和幫助，對我在學(xué)習(xí)生活中取得的成績給予充分的肯定。在和李老師討論問題的過程中，他嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、對科學(xué)持之以恒的鉆研精神和正直、寬厚的為人之道對我產(chǎn)生了非常深刻的影響。在此我向他表示最誠摯的敬意和深深的感謝。另外我在進(jìn)行論文工作期間，得到了自動化教研室許多老師的指導(dǎo)，在此向同樣他們表示誠摯的謝意。

感謝已畢業(yè)的師兄曾力對我的關(guān)心和幫助，他在多年來一直在教我如何面對學(xué)習(xí)和生活。同時感謝朱哲、雷波等同學(xué)在論文撰寫過程中給予的關(guān)心與支持。沒有他們的幫助要想完成此論文是不可能的。

最后感謝我的家人多年來對我的理解、支持與鼓勵，并把此文獻(xiàn)給他們。

曾廣璽

2008年5月于南華大學(xué)

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第三篇：控制電機(jī)總結(jié)

1將負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少，、當(dāng)直流伺服電動機(jī)電樞電壓、試問此時電動機(jī)的電樞電流、勵磁電壓不變時，電磁 如轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速將怎樣變化? 并說明由原來的穩(wěn)態(tài)到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)的物理過程。

答：此時，電動機(jī)的電樞電流減小，電磁轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速增大。由原來的穩(wěn)態(tài)到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)的物理過程分析如下：

開始時，假設(shè)電動機(jī)所加的電樞電壓為Ua1，勵磁電壓為Uf，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為n1，產(chǎn)生的反電勢為Ea1，電樞中的電流為Ia1，根據(jù)電壓平衡方程式： Ua1=Ea1+Ia1Ra=CeΦn1+Ia1Ra 則此時電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T=CTΦIa1，由于電動機(jī)處于穩(wěn)態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩T和電動機(jī)軸上的總阻轉(zhuǎn)矩Ts平衡，即T=Ts。當(dāng)保持直流伺服電動機(jī)的勵磁電壓不變，則Φ不變；如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少，則總的阻轉(zhuǎn)矩Ts=TL+T0將減少，因此，電磁轉(zhuǎn)矩T將大于總的阻轉(zhuǎn)矩，而使電動機(jī)加速，即n將變大；n增大將使反電勢Ea變增大。為了保持電樞電壓平衡（Ua=Ea+IaRa），由于電樞電壓Ua保持不變，則電樞電流Ia必須減少，則電磁轉(zhuǎn)矩也將跟著變小，直到電磁轉(zhuǎn)矩小到與總阻轉(zhuǎn)矩相平衡時，即T=Ts，才達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。與負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少前相比，電動機(jī)的電樞電流減小，電磁轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速增大。

2現(xiàn)象？、什么是異步伺服電動機(jī)的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象？如何消除自轉(zhuǎn)答：在異步伺服電動機(jī)中，正向旋轉(zhuǎn)磁場所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩是Te+,反向旋轉(zhuǎn)磁場所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩是Te-,兩者合成的結(jié)果是Te.正向旋轉(zhuǎn)時電磁轉(zhuǎn)矩Te是正值；反向旋轉(zhuǎn)時電磁轉(zhuǎn)矩Te是負(fù)值，這說明Te總是驅(qū)動性質(zhì)的，電動機(jī)在兩個方向都可以旋轉(zhuǎn)。這種情況對于伺服電動機(jī)而言是不利的，相當(dāng)于控制信號消失而仍有角位移或角速度位移輸出，稱為“自轉(zhuǎn)現(xiàn)象”。消除方法:增大轉(zhuǎn)子電阻，使正向電磁轉(zhuǎn)矩Te+和反向電磁轉(zhuǎn)Te-的臨界轉(zhuǎn)差率Sem>1，這時，正向旋轉(zhuǎn)時電磁轉(zhuǎn)矩Te是負(fù)值；反向旋轉(zhuǎn)時電磁轉(zhuǎn)矩Te是正值，即Te總是制動的。因此在控制電壓為零時，電動機(jī)在兩個方向都不可能自轉(zhuǎn)。

3值控制，即僅改變控制繞組電壓、異步伺服電動機(jī)的控制方式有哪些？Uc的幅值；答：（（2）

1、相位）、幅控制，即僅改變控制繞組電壓Uc的相位；（3）、幅-相控制，即同時改變控制繞組電壓Uc的幅值和相位。4應(yīng)的影響，為了減小電樞反應(yīng)對輸出特性的影響，在直、直流測速發(fā)電機(jī)的誤差原因和減小方法？ ①電樞反流測速發(fā)電機(jī)的技術(shù)條件中標(biāo)有最高轉(zhuǎn)速和最小負(fù)載電阻值，在作用時，轉(zhuǎn)速不得超過最高轉(zhuǎn)速，所接負(fù)載不得小于給定的電阻值，以保證非線性誤差較小。②延遲換向的影響。為提高測速發(fā)電機(jī)輸出特性的線性度，對小容量的發(fā)電機(jī)，通常采用限制最高轉(zhuǎn)速的措施來減小延遲換向去磁效應(yīng)的影響。③溫度的影響。解決方法：（1）勵磁回路串聯(lián)熱敏電阻并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（2）勵磁回路串聯(lián)阻值較大的附加電阻R，R用溫度系數(shù)很小的錳鎳或鎳銅合金制成。當(dāng)溫度增加時，勵磁回路總電阻（R+Rf）變化甚微。（3）將磁路設(shè)計的比較飽和，電流變化較大時，磁通變化很小。④紋波的影響。測速發(fā)電機(jī)在設(shè)計、結(jié)構(gòu)、以及制造工藝上都采取一系列措施來減小紋波電壓的幅值。⑤電刷接觸壓降△Ub對輸出特性的影響。為了減小電刷接觸壓降的影響，縮小不靈敏區(qū)，在直流測速發(fā)電機(jī)中，常采用接觸壓降較小的銀—石墨電刷。在高精度的直流測速發(fā)電機(jī)中還采用銅電刷，并在它和換向器的接觸表面鍍上銀層，使換向器不易磨損。

5最高轉(zhuǎn)速，、為什么直流測速發(fā)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速不宜超過規(guī)定的而負(fù)載電阻不能小于規(guī)定的電阻值？ 答：根據(jù)直流電動機(jī)的電樞反應(yīng)理論，電樞電流所產(chǎn)生的電樞磁場對主磁場有消弱作用，使合成磁場的波形發(fā)生畸變，并且負(fù)載電阻越小或者轉(zhuǎn)速越高時，電樞電流就越大，磁場的削弱作用就越強(qiáng)，造成輸出的特性的非線性。因此，為了減小電樞電流及電樞反應(yīng)的去磁作用，應(yīng)盡可能采用比較大的負(fù)載電阻，并保證轉(zhuǎn)速不得超過規(guī)定的最高轉(zhuǎn)速。

6、感應(yīng)測速發(fā)電機(jī)線性誤差及分析。線性誤差定義：在額定勵磁條件下，測速發(fā)電機(jī)在最大線性工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，實(shí)際輸出電壓與理想輸出電壓的最大絕對誤差△Umax與線性輸出電壓特性所對應(yīng)的最大輸出電壓U2m之比，稱作線性誤差δ1，即δ1=△Umax/U2m*100%。產(chǎn)生原因：在敘述感應(yīng)測速發(fā)電機(jī)的工作原理時，忽略了定子漏阻抗Zf,即勵磁繞組的電阻rf=0和漏電抗xf=0，認(rèn)為Uf=Ef,即Φf=Φf0不變以及忽略轉(zhuǎn)子杯導(dǎo)條的漏

電抗xr，從而使Φ2在N2繞組軸線上脈振。（1）勵磁繞組的漏阻抗Zf引起直軸磁通Φf的變化（2）杯形轉(zhuǎn)子繞組漏電抗xr產(chǎn)生直軸去磁效應(yīng)。（3）交軸磁通Φ2在直軸上的去磁效應(yīng)。為了減小線性誤差，應(yīng)盡可能地減小勵磁繞組的漏阻抗Zf，并采用高電阻率材料制成非磁性杯形轉(zhuǎn)子，最大限度地減小轉(zhuǎn)子漏電抗xr.7電壓產(chǎn)生的原因以及消除或削弱的方法？、什么是異步測速發(fā)電機(jī)的剩余電壓？簡要說明剩余答：當(dāng)異步測速發(fā)電機(jī)的勵磁繞組已經(jīng)供電，轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)時，輸出繞組所產(chǎn)生的電壓稱為剩余電壓，用Us表示。原因：剩余電壓又稱零速電壓，它由兩部分組成：一部分是固定分量Usz，其值與轉(zhuǎn) 子位置無關(guān)；另一部分是交變分量Usj,其位置與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)。

剩余電壓分量Usz產(chǎn)生的主要原因是：勵磁繞組與輸出繞組不正交，磁路不對稱，或氣隙不均勻等；剩余電壓交變分量Usj產(chǎn)生的主要原因是空心杯轉(zhuǎn)子的不對稱，空心材料的不均勻，杯的厚度不一致等。

和輸出繞組分開放置，將勵磁繞組置于外定子鐵心，輸消弱方法：

1、采用四級電機(jī)的結(jié)構(gòu)

2、將勵磁繞組出繞組置于內(nèi)定子鐵心

3、采用補(bǔ)償繞組抵消剩余電壓

4、采用補(bǔ)償電路抵消剩余電壓

8、分別簡述力矩式自整角機(jī)和控制式自整角機(jī)的工作原理。

接入同一單相交流電源，三相整步繞組按相序?qū)?yīng)相答:力矩式自整角機(jī)的原理：兩臺自整角機(jī)的勵磁結(jié)組接。當(dāng)兩機(jī)的勵磁繞組中通入單相交流電流時，在兩機(jī)氣隙中產(chǎn)生脈動磁場，ZLJ轉(zhuǎn)子由原來的轉(zhuǎn)子軸線位置轉(zhuǎn)動δ角。當(dāng)忽略磁路飽和的影響?？煞謩e單獨(dú)討論ZLF和ZLJ勵磁作用。然后進(jìn)行疊加。磁場的直軸分量B（1-cosδ）與轉(zhuǎn)子電流if相互作用產(chǎn)生電磁力，但不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。交軸分量Bsinδ與if相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。當(dāng)失調(diào)角δ減小到零時，磁場的交軸分量Bsinδ為零，即轉(zhuǎn)矩為0，使ZLJ轉(zhuǎn)子軸線停止在與ZLF轉(zhuǎn)子軸線一致的位置上，即達(dá)到協(xié)調(diào)位置。ZLJ是在整步轉(zhuǎn)矩作用下，實(shí)現(xiàn)其自動跟隨作用的。

控制式自整角機(jī)的原理：當(dāng)控制式自整角機(jī)的發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，發(fā)送機(jī)與接收機(jī)的轉(zhuǎn)子偏離協(xié)調(diào)位置，接收機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并輸出一定大小的電壓，該電壓經(jīng)放大器放大后，給伺服電動機(jī)供電，帶動接收機(jī)轉(zhuǎn)子及負(fù)載一起旋轉(zhuǎn)，使失調(diào)角和輸出電壓逐漸減小，直至協(xié)調(diào)的位置。如果發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)，則接收機(jī)的轉(zhuǎn)子及負(fù)載也將連續(xù)地同步旋轉(zhuǎn)。

何謂靜穩(wěn)定區(qū)、動穩(wěn)定區(qū)和穩(wěn)定裕度？它們與步距角有什么關(guān)系？答：靜穩(wěn)定區(qū)是（—~+π）。當(dāng)θe=0時，T=0，該位置稱為穩(wěn)定平衡點(diǎn)。當(dāng)θe=+-π的位置稱為不穩(wěn)定平衡點(diǎn)。當(dāng)步進(jìn)電動機(jī)處于矩角特性曲線n所對應(yīng)的穩(wěn)定狀態(tài)時，輸入一個脈沖，使其控制繞組改變通電狀態(tài)，矩角特性向前躍移一個步距角θse。把（-π+θse）<<(π+θse)稱為動穩(wěn)定區(qū)。步距角越 小，動穩(wěn)定區(qū)越接近靜穩(wěn)定區(qū)。把矩角特性曲線n的穩(wěn)定平衡點(diǎn)O離開曲線（n+1）的不穩(wěn)定平衡點(diǎn)（-π+θse）的距離，稱為穩(wěn)定裕度。θr=π-θse=π-2π/m=π/m(m-2)

第四篇：小學(xué)“電子制作”競賽實(shí)施方案

小學(xué)“電子制作”

（簡易機(jī)器人、電子百拼）競賽實(shí)施方案

一、競賽項(xiàng)目1、2、小學(xué)低年級組：簡易機(jī)器人定點(diǎn)行走賽、電子百拼（電路創(chuàng)新）設(shè)計競賽 小學(xué)高年級組：簡易機(jī)器人（拼裝型）綜合能力賽、簡易機(jī)器人定點(diǎn)行走賽、電子百拼

（電路創(chuàng)新）設(shè)計競賽

二、競賽內(nèi)容

1、簡易機(jī)器人（拼裝型）綜合能力賽：現(xiàn)場制作機(jī)器人和用現(xiàn)場做好的機(jī)器人進(jìn)行定點(diǎn)行

走賽；

2、3、簡易機(jī)器人定點(diǎn)行走賽：自帶做好的簡易機(jī)器人來參加定點(diǎn)行走賽； 電子百拼（電路創(chuàng)新）設(shè)計競賽：用百拼電子世界按要求拼搭電路并顯示效果。

三、獎勵辦法1、2、3、簡易機(jī)器人定點(diǎn)行走賽，按照分?jǐn)?shù)的高低錄取一、二、三等獎。簡易機(jī)器人（拼裝型）綜合能力賽，按照行走分?jǐn)?shù)的高低錄取一、二、三等獎。簡易機(jī)器人（焊接型）綜合能力賽，按照焊接的成績和行走分?jǐn)?shù)的高低分別錄取一、二、三等獎。

4、電子百拼（電路創(chuàng)新）設(shè)計競賽，按照成績的高低錄取一、二、三等獎。

第五篇：第二屆科技小制作競賽實(shí)施方案

第二屆科技小制作競賽實(shí)施方案

為認(rèn)真貫徹《中華人民共和國科學(xué)技術(shù)普及法》，樹立和落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，努力實(shí)施科教興校和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，響應(yīng)自治區(qū)青少年科技創(chuàng)新大賽組委會的號召，在縣委、縣政府、縣教育局領(lǐng)導(dǎo)下，我校將于2012年10月15日至2012年11月25日舉辦葉城縣第四小學(xué)第二屆科技小制作競賽，科技小制作競賽領(lǐng)導(dǎo)小組特制定本實(shí)施方案：

一、指導(dǎo)思想

根據(jù)《全民科學(xué)素質(zhì)行動計劃綱要》,以提高廣大師生科學(xué)文化素養(yǎng)為目標(biāo)，提升全體師生的科技創(chuàng)新意識，開展以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、科學(xué)思想、科學(xué)方法、科學(xué)知識為主的形式多樣的科普活動，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提升師生的科技創(chuàng)新能力。

二、總體目標(biāo)

通過這一次的第二屆科技小制作競賽的活動，要達(dá)到以下目標(biāo)。完善科技創(chuàng)新活動的管理體制和運(yùn)行機(jī)制，激發(fā)全校師生支持、關(guān)心、參與科技創(chuàng)新活動的熱情。不斷豐富各校青少年科技創(chuàng)新活動的內(nèi)容與方式，培育教育工作者和學(xué)生的科學(xué)精神與科學(xué)態(tài)度，普及科學(xué)知識，提升科學(xué)素養(yǎng)。全面實(shí)施素質(zhì)教育。

三、主要工作及措施

(一)加強(qiáng)對“創(chuàng)新大賽”活動工作的領(lǐng)導(dǎo)

各校要成立青少年科技創(chuàng)新大賽領(lǐng)導(dǎo)小組，加強(qiáng)以校長牽頭，科技教師、等為骨干成員隊(duì)伍建設(shè)。

(二)積極開展青少年科技創(chuàng)新大賽系列活動

1、開展創(chuàng)新發(fā)明活動。

創(chuàng)新發(fā)明比賽是青少年科技創(chuàng)新大賽中的重頭戲，教師必須要充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力和積極性，必須以高度的責(zé)任心和使命感帶動學(xué)生開展豐富多彩的科普實(shí)踐活動，活動的開展必須在注重提高學(xué)生能力的前提下，力爭有創(chuàng)造性、實(shí)用性、先進(jìn)性的小發(fā)明作品不斷涌現(xiàn)，盡可能愛護(hù)、保護(hù)、尊重學(xué)生的創(chuàng)新思維，不能忽視、冷漠、不以為然地看待學(xué)生的奇思妙想，真正做到開發(fā)學(xué)生潛能，鍛練學(xué)生的實(shí)踐能力，提高學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，在實(shí)踐活動中還要求學(xué)生之間必須有合作、幫助、協(xié)作、友愛的團(tuán)隊(duì)精神，并能保證學(xué)生在團(tuán)隊(duì)內(nèi)各盡其才，各顯所能，獲得個人和團(tuán)隊(duì)的同步提高。

2、開展小制作活動

學(xué)生要在小發(fā)明、小設(shè)計的基礎(chǔ)上開展科學(xué)實(shí)踐活動，親自動手，切身體驗(yàn)才能夠有親身體會。學(xué)校科技活動組、研究性學(xué)習(xí)活動小組、物理活動小組、化學(xué)活動小組、社會實(shí)踐組要對學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)和幫助，要為學(xué)生制作小制作作品提供必要的條件和設(shè)備，要協(xié)助學(xué)生不斷改進(jìn)自己的作品，學(xué)生在小制作中也要力求節(jié)約、簡化制作步驟，不要求大、求全、求多，要做到在制作中體現(xiàn)以下原則：著力求精、求準(zhǔn)、求新，在設(shè)計上下功夫，在制作上求精美。各校要不定期組織小制作比賽,評出一二三等獎。

四、實(shí)施步驟

本方案分宣傳發(fā)動、組織實(shí)施、檢查驗(yàn)收、總結(jié)評比四個階段實(shí)施：

第一階段：宣傳發(fā)動（2012年10月15日至20日）。各校成立青少年科技創(chuàng)新大賽活動領(lǐng)導(dǎo)小組。

第二階段：組織實(shí)施（2012年10月21日—2012年11月10日）把科技意識強(qiáng)、科普熱情高、科普質(zhì)量提升快的學(xué)生作為重點(diǎn)輔導(dǎo)。每項(xiàng)工作盡量要做到制度化、規(guī)范化，做到資料齊備、完整、真實(shí)。

活動中要做到措施到位，加強(qiáng)過程管理，落實(shí)監(jiān)督機(jī)制，針對薄弱環(huán)節(jié)抓重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)，全面推進(jìn)工作。

第三階段：作品驗(yàn)收（2012年11月11日-11月18日）。根據(jù)科技大賽工作計劃和要求開展活動，各班要積極上交作品，上交好作品，力爭在作品水平上能有一個提高，做到各班能有一項(xiàng)作品以上作品上報學(xué)校，學(xué)校將組織評比。

第四階段：總結(jié)評比（2012年1１月19日-11月25日）。在第二屆科技小制作競賽評比結(jié)果的基礎(chǔ)上，要認(rèn)真進(jìn)行總結(jié)工作，評比表彰先進(jìn)班集體和先進(jìn)個人，并對驗(yàn)收考核中存在的不足認(rèn)真加以整改。

葉城縣第四小學(xué)

2012年10月5日