微機控制系統(tǒng)的可靠性與抗干擾技術(shù)課件

第10章微機控制系統(tǒng)的可靠性與抗干擾技術(shù)8/9/2020微機控制系統(tǒng)的可靠性與抗干擾技術(shù)第10章微機控制系統(tǒng)的可靠性與抗干擾技術(shù)8/9/2020概述■計算機控制系統(tǒng)運行環(huán)境往往比較惡劣和復(fù)雜,不僅環(huán)境溫度變化大、濕度大,有粉塵、振動和腐蝕氣體,而且周圍還有電氣干擾,這些都會影響到系統(tǒng)的正常工作,輕則影響控制精度,重則使系統(tǒng)失靈癱瘓。計算機控制系統(tǒng)通常要求長期連續(xù)工作,不能隨意關(guān)機、復(fù)位或重新啟動。8/9/2020概述干擾信號出現(xiàn)時,系統(tǒng)應(yīng)能抑制干擾的影響數(shù)據(jù)被干擾破壞時,系統(tǒng)應(yīng)能及時發(fā)現(xiàn)并能糾正系統(tǒng)內(nèi)部或外部出現(xiàn)異常情況時,應(yīng)能及時給出報警信息當(dāng)干擾導(dǎo)致程序脫離正常運行或進入"死循環(huán)",應(yīng)能及時發(fā)現(xiàn)并強制進入正常程序人口或進行系統(tǒng)復(fù)位。8/9/2020物理是一門以觀察、實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，物理規(guī)律都是在觀察和實驗的基礎(chǔ)上，認(rèn)真總結(jié)和思考得來的。作為一名物理教師，在教授學(xué)生物理知識過程中，如能正確的演示和指導(dǎo)學(xué)生實驗，不僅能激發(fā)學(xué)生求知欲望，促進學(xué)生掌握知識、運用知識，還可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度，所以實驗教學(xué)能很好地實現(xiàn)“三維”目標(biāo)。隨著中考的改革，物理實驗考查已作為一項必考內(nèi)容，使物理實驗教學(xué)具有重要的現(xiàn)實意義。因此物理實驗教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)成為培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神的重要教育資源，如何開發(fā)利用好這塊資源開展創(chuàng)新教育，是我們初中物理教師應(yīng)探索的課題。下面是我們教研組在近幾年初中物理實驗教學(xué)中開展創(chuàng)新教學(xué)所進行的一些嘗試。1、增加實驗探究成分，在探究過程中尋求創(chuàng)新過去物理實驗時，教師總是讓學(xué)生預(yù)先知道實驗的目的、原理以及最后的實驗結(jié)論，要求學(xué)生背熟實驗步驟后才能用固定的實驗器材按部就班地進行實驗，學(xué)生根本不考慮為何要這樣做。在新課程標(biāo)準(zhǔn)實施的今天，探究實驗越來越被人們重視，這種探究實驗的一般程序是：“發(fā)現(xiàn)問題→提出假設(shè)→設(shè)計并進行實驗→記錄實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)→分析歸納、獲得結(jié)論→評估與交流”。與驗證實驗相比，它的優(yōu)點是能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能鍛煉學(xué)生的各方面能力、培養(yǎng)學(xué)生的性格品質(zhì)，更能提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神。新人教版初中物理教材中探究實驗已明顯增加，而且我們認(rèn)為演示實驗、小實驗等都可挖掘一些探究的要素。所以教師在進行實驗教學(xué)以前，要多下一番苦工夫，想方設(shè)法將實驗設(shè)計為探索性實驗，有意識地創(chuàng)設(shè)一種探究的氛圍，擴大探究空間和思維空間，并能在學(xué)生探究過程中尋找創(chuàng)新的突破口。例如，在探究《聲音的響度與什么因素有關(guān)》這一實驗時，我們先提出問題讓學(xué)生猜想并說出猜想的依據(jù)，然后放手讓學(xué)生去結(jié)合書上給出的實驗設(shè)計方案完成實驗并讓學(xué)生思考幾個問題：①音叉的振幅不易觀察，我們通過什么方法能比較出其振幅的大小?②這一實驗中我們應(yīng)觀察什么?如何記錄實驗現(xiàn)象?③你還能設(shè)計哪些不同實驗進一步來探究這個問題?最后同學(xué)們很好完成了本探究實驗，并設(shè)計出了幾種新的探究方案，而且還學(xué)到了一種科學(xué)的方法“轉(zhuǎn)換法”――觀察乒乓球彈起的幅度來推理不易觀察的音叉振幅。因此，用物理實驗教學(xué)不能僅僅停留在實驗的層面上，要創(chuàng)造性地去探索和發(fā)現(xiàn)。2.依托生活經(jīng)驗，巧用身邊之物創(chuàng)新物理實驗物理也是一門與生活實際緊密聯(lián)系的科學(xué)。它滲透在日常生活的各個方面，如走路、騎車、照鏡子……這些看起來隨意的日常生活，其實都包含著許多物理知識，這為學(xué)生學(xué)習(xí)物理提供了大量的生活經(jīng)驗背景。在物理實驗教學(xué)中，如果能巧妙地運用學(xué)生身邊的一些學(xué)習(xí)、生活用品甚至自己的身體等進行實驗，它比“正規(guī)實驗”更富有親切感，更貼近學(xué)生的生活實際，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，深刻理解所學(xué)的知識。如用鉛筆和橡皮泥探究壓力的作用效果；用雪碧瓶探究液體壓強與深度關(guān)系；用乒乓球從地上彈起探究“能的轉(zhuǎn)化”。甚至直接用學(xué)生的身體來完成一些實驗，如：用嘴對手背“吹氣”和用嘴對手背“哈氣”分別探究“蒸發(fā)吸熱”、“液化放熱”；用兩手掌相摩擦感覺發(fā)熱可探究“做功可改變物體的內(nèi)能”；用手掌分別輕壓和緊壓在桌面上并拖動可探究“滑動摩擦力與壓力的關(guān)系”等。這樣開展實驗有利于使學(xué)生明白物理就在身邊，物理與生活息息相關(guān)。而且通過這些課本上沒有出現(xiàn)的器材來實驗?zāi)軉l(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維、培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)新意識，也能為學(xué)生今后開展創(chuàng)新實驗提供了物質(zhì)保障。3.在物理實驗結(jié)論的應(yīng)用與延伸中引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新掌握知識的最終目的是應(yīng)用知識解決實際問題，從而進一步鞏固和延伸所獲取的知識并向知識與技能的深度、廣度做更進一步的探索。4.盡可能做到“一個物理規(guī)律可用多個實驗來探究。一個或一套器材可探究多個物理規(guī)律”在物理實驗過程中，將同一器材盡可能地應(yīng)用于不同實驗之中，顯示盡可能多的實驗現(xiàn)象，發(fā)掘?qū)嶒炂鞑牡男掠猛?，也能實現(xiàn)創(chuàng)新。例如用鋼鋸條可以做許多實驗：探究發(fā)聲原因、音調(diào)跟頻率的關(guān)系、響度跟振幅的關(guān)系、力使物體產(chǎn)生形變、磁化、光的直線傳播、導(dǎo)電性能等等。這樣的實驗環(huán)境，能引導(dǎo)學(xué)生求異、求新，而不要拘泥于一種思維定式，能在實驗中創(chuàng)出新意。5.在實驗中及時幫助學(xué)生總結(jié)實驗探究和創(chuàng)新實驗的方法在物理實驗教學(xué)中，不僅要讓學(xué)生學(xué)會實驗的具體做法，掌握一些基本的實驗技能，還要能根據(jù)典型的物理實驗引導(dǎo)學(xué)生及時總結(jié)歸納研究物理問題的實驗方法。如常用的“間接測量法”、“控制變量法”、“疊加法”、“等效替代法”、“比較法”、“轉(zhuǎn)換法”、“推理法”等，為培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力打下良好的基礎(chǔ)。此外，物理教師還要根據(jù)學(xué)生在實驗中遇到的一些實際問題教會學(xué)生一些創(chuàng)新實驗的方法，如潛艇的工作原理很難用實驗的方法進行研究和驗證的，我們可以考慮設(shè)計用相似的目的、手段、過程、結(jié)果等進行模擬實驗，從而實現(xiàn)創(chuàng)新。6.正確看待多媒體技術(shù)在物理實驗中的作用恰當(dāng)運用多媒體輔助實驗教學(xué)，能以其靈活、生動、形象的圖形和動畫表現(xiàn)形式及強大模擬功能而使物理實驗教學(xué)內(nèi)容化難為易，化靜為動，化抽象為具體，化微觀為宏觀，有助于學(xué)生掌握重點、突破難點，引發(fā)興趣，進而鞏固知識，發(fā)展能力和提高素質(zhì)，通過人機交互、信息共享，拓展了學(xué)生的視野，能很好地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力。計算機這種優(yōu)勢，在物理實驗教學(xué)中獨具特色。但計算機模擬實驗無法讓學(xué)生感到實驗事實的真實性，它并不能完全取代實驗本身，如果不根據(jù)實驗的具體情況而過濫地用多媒體“動畫”實驗來替代實際實驗，剝奪學(xué)生的實驗機會，這從某種意義上說反而限制甚至遏制了學(xué)生動手實踐能力和思維的發(fā)展，不利于創(chuàng)新，所以有條件可以做的實驗我還是真刀真槍地讓學(xué)生親自去做?！笆濉逼陂g應(yīng)屆畢業(yè)生人數(shù)年均近700萬人，近年來應(yīng)屆畢業(yè)生人數(shù)在繼續(xù)劇增，應(yīng)屆畢業(yè)生就業(yè)難問題越來越顯著[1]。面對激烈的就業(yè)競爭市場，社會資本在畢業(yè)生就業(yè)方面起到了越來越重要的作用，而農(nóng)村籍大學(xué)生的社會資本處于弱勢地位，導(dǎo)致其在激烈的競爭中處于劣勢，與社會資本相對較豐富的城市大學(xué)生相比，農(nóng)村籍大學(xué)生承擔(dān)更大的就業(yè)風(fēng)險。一、農(nóng)村籍大學(xué)生社會資本現(xiàn)狀詹姆斯?科爾曼（JamesColeman）認(rèn)為社會資本是指個人擁有的社會機構(gòu)資源，包括了社會團體、社會網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)攝取這三個方面，社會資本對就業(yè)有巨大的影響力[2]。經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計分析，農(nóng)村籍大學(xué)生的社會資本主要是學(xué)校、個人關(guān)系和家庭這三個部分組成。在人力資本市場尚不完善，城鄉(xiāng)二元化結(jié)構(gòu)的體制下，出生在尚未被城市化了的農(nóng)村，并且青少年時期在農(nóng)村度過，擁有農(nóng)村戶口、擁有本科及以下學(xué)歷的群體。父母是直接參加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動者，包括村干部、鄉(xiāng)村農(nóng)業(yè)技術(shù)員和種植農(nóng)民三種類型，也包括暫時將土地租賃給他人、宅基地仍然在農(nóng)村老家而短期進城務(wù)工的農(nóng)民工，但是不包括鄉(xiāng)村知識分子（如鄉(xiāng)村中小學(xué)公辦教師、入公務(wù)員編制的村干部等）的農(nóng)村籍大學(xué)生就業(yè)風(fēng)險顯著。農(nóng)村籍大學(xué)生在學(xué)校、個人關(guān)系和家庭在社會資本這三個部分組成部分中都處于弱勢，對風(fēng)險的承受度低。曾經(jīng)高考制度的恢復(fù)讓很多農(nóng)村家庭對于擺脫現(xiàn)狀充滿了期待，上大學(xué)是農(nóng)村孩子走出農(nóng)村，擺脫貧窮，實現(xiàn)命運改變的重要途徑，“學(xué)而優(yōu)則仕”的觀念讓農(nóng)村籍大學(xué)生及其家庭對“魚躍龍門”的期待指數(shù)居高，但現(xiàn)實情況是，高考競爭不贏家庭教育投資多的城市學(xué)生，近年來“985”和“211”等重點高中的農(nóng)村籍大學(xué)生的比例在急劇下降。進入同一所大學(xué)后，由于原生家庭社會網(wǎng)絡(luò)的局限性，家庭社會資本較弱，并且自身的視野較窄，活動范圍有大的局限性。二、農(nóng)村籍大學(xué)生就業(yè)風(fēng)險從經(jīng)濟學(xué)理論的角度，風(fēng)險是指由于市場經(jīng)濟中的各種不確定所導(dǎo)致的經(jīng)濟主體受到損失的狀態(tài)[3]。大學(xué)生就業(yè)風(fēng)險是指在求職市場上，由于市場中各種不確定預(yù)期而導(dǎo)致的大學(xué)畢業(yè)生找不到工作或找不到與學(xué)歷不相匹配的工作的風(fēng)險。大學(xué)生就業(yè)風(fēng)險不僅僅是屬于個人，還屬于參加大學(xué)生培養(yǎng)和投資的整個家庭相關(guān)體，尤其是農(nóng)村籍大學(xué)生，家庭和父母寄予的期望很大，往往承載著整個家庭對命運改變的期許，他們在就業(yè)中要承擔(dān)更大的壓力，因而就業(yè)風(fēng)險也更大。具?w變現(xiàn)在以下幾個方面。（一）信息不對稱風(fēng)險在完善的市場中，信息是對稱的，但是我國人才市場尚未完全建立和健全，大學(xué)畢業(yè)生與用人單位之間存在著一定的信息不對稱現(xiàn)象，一些就業(yè)信息不能公開透明、迅速地為大學(xué)畢業(yè)生所獲知。對于社會資本相對較弱的農(nóng)村籍大學(xué)生而言，他們呢受城鄉(xiāng)二元結(jié)構(gòu)影響，初始教育的不公平導(dǎo)致了他們接觸信息受限，他們所在的原生家庭也給不了他們更多的信息，社會關(guān)系貧瘠和社會資源的缺乏使得他們在就業(yè)中無法享受同城市畢業(yè)生一樣的信息資源，信息不對稱現(xiàn)象尤為明顯，信息不對稱程度越高，農(nóng)村籍大學(xué)生面臨的就業(yè)不確定就越大，就業(yè)風(fēng)險也就越大。（二）就業(yè)成本高風(fēng)險在就業(yè)市場飽和的情況下，大學(xué)畢業(yè)生的就業(yè)成本也在逐年增加，信息的不對稱導(dǎo)致農(nóng)村籍大學(xué)生對信息搜尋的成本增加。另一方面，大學(xué)生在就業(yè)過程中需要承擔(dān)交通費、形象包裝費、工作簡歷制作費、信息搜尋費等，對于經(jīng)濟本來就不寬裕的農(nóng)村籍大學(xué)生來說，就業(yè)成本高昂。農(nóng)村籍大學(xué)生在面對人才市場選擇時，是繼續(xù)等待和多次選擇主要勞動力市場還是選擇能夠迅速就業(yè)的次要勞動力市場，這是個兩難選擇，農(nóng)村籍大學(xué)生選擇主要勞動力市場成本將增加，而農(nóng)村籍大學(xué)生的主要社會資本是在次要勞動力市場，在真實就業(yè)中，農(nóng)村籍大學(xué)生面臨著進退兩難的選擇。（三）“羊群效應(yīng)”風(fēng)險“羊群效應(yīng)”是指個體的想法和行為受到身邊大多數(shù)群體的影響，個人在做決策時往往依賴于身邊的大多數(shù)群體的行為決策，個體的決策是對群體決策的模仿[4]。農(nóng)村籍大學(xué)生從高考志愿的填寫到就業(yè)意愿的選擇，都受到身邊人的影響，高考志愿的選擇不是出于自己對某一專業(yè)的愛好，而是從鄰村、鄰居中獲取選擇信息，就業(yè)時沒有正確的就業(yè)觀，一味的向往大城市，“鐵飯碗”，眾人心目中的“好工作”，往往忽略了自己的特長，自己真實的就業(yè)意愿。“羊群效應(yīng)”使農(nóng)村籍大學(xué)生在就業(yè)中由于對自身判斷力不夠，導(dǎo)致就業(yè)中存在盲從和就業(yè)不穩(wěn)定的風(fēng)險，以及投資不能達到預(yù)期回復(fù)的失落。三、農(nóng)村籍大學(xué)生就業(yè)風(fēng)險規(guī)避側(cè)策略及建議高等教育進入大眾化，個人和家庭做出教育投資的決策時，往往是依據(jù)成本與收益比，風(fēng)險系數(shù)大小來決策，只有投資的收益高，風(fēng)險系數(shù)小時，個人和家庭才會進行教育投資。（一）完善高等教育制度，優(yōu)化高等教育教學(xué)內(nèi)容高等教育投資的風(fēng)險則是勞動力市場供過于求，體現(xiàn)在農(nóng)村籍大學(xué)生身上，則表現(xiàn)為找不到自己滿意工作或者是找不到工作的風(fēng)險。城鄉(xiāng)二元結(jié)構(gòu)以及長久以來的教育不均衡現(xiàn)象導(dǎo)致了農(nóng)村基礎(chǔ)教育薄弱，而我國高等教育層級差距大，培養(yǎng)體制不健全，培養(yǎng)方案與社會需求脫節(jié)。針對這些現(xiàn)象，國家應(yīng)加大低層次高等院校的投入力度，在課程設(shè)置方面，要調(diào)整課程結(jié)構(gòu)，增加高等院校開設(shè)課程的自主權(quán)，使高等院校能根據(jù)市場需要來調(diào)整課程內(nèi)容。（二）建立教育分擔(dān)體制，促進高等教育均衡發(fā)展高等教育的普及化，需要加大各項投入，在保證國家投入的同時，要實行成本分?jǐn)倷C制，引入民間資本。高等教育的公平發(fā)展既是對農(nóng)村籍大學(xué)生基礎(chǔ)教育的一種補償，也是對農(nóng)村籍大學(xué)生這一社會資本缺乏的弱勢群體投資風(fēng)險的一種規(guī)避。借鑒發(fā)達國家高等教育發(fā)展經(jīng)驗，在遵循高等教育發(fā)展規(guī)律的同時，多渠道融資，健全高等教育的產(chǎn)權(quán)機制，實行多元化改革。（三）樹立正確的風(fēng)險意識，積極發(fā)展個人資本在市場經(jīng)濟中，風(fēng)險無處不在，農(nóng)村籍大學(xué)生要面對風(fēng)險時要有積極的風(fēng)險態(tài)度，形成正確的風(fēng)險意識，在入學(xué)之初就應(yīng)跟市場進行精準(zhǔn)對接，參照勞動力市場的需求，制定大學(xué)期間的學(xué)習(xí)計劃，有針對性的進行學(xué)習(xí)，明確自己的就業(yè)意向，不跟風(fēng)、不盲從，提高求職的成功率。同時，在學(xué)習(xí)之余積極參加社會實踐和學(xué)校組織的各類社團活動，增加社會實踐經(jīng)歷，實行畢業(yè)就業(yè)時的零距離。基金項目：湖南省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃專項課題“社會學(xué)視角下農(nóng)村籍大學(xué)生就業(yè)問題研究”，課題編號：XJK012BJC009。湖南省教育廳科學(xué)研究一般項目課題“湖南省新型城鎮(zhèn)化進程與就業(yè)增長相關(guān)性研究”，課題編號：13C615。作者：謝楠（1983-），女，湖南廣播電視大學(xué)，講師，410004。概述■計算機控制系統(tǒng)運行環(huán)境往往比較惡劣和復(fù)雜,不僅環(huán)境溫度變化大、濕度大,有粉塵、振動和腐蝕氣體,而且周圍還有電氣干擾,這些都會影響到系統(tǒng)的正常工作,輕則影響控制精度,重則使系統(tǒng)失靈癱瘓。計算機控制系統(tǒng)通常要求長期連續(xù)工作,不能隨意關(guān)機、復(fù)位或重新啟動。8/9/2020概述干擾信號出現(xiàn)時,系統(tǒng)應(yīng)能抑制干擾的影響數(shù)據(jù)被干擾破壞時,系統(tǒng)應(yīng)能及時發(fā)現(xiàn)并能糾正系統(tǒng)內(nèi)部或外部出現(xiàn)異常情況時,應(yīng)能及時給出報警信息當(dāng)干擾導(dǎo)致程序脫離正常運行或進入"死循環(huán)",應(yīng)能及時發(fā)現(xiàn)并強制進入正常程序人口或進行系統(tǒng)復(fù)位。8/9/2020概述可靠性要求對計算機控制系統(tǒng)來說至關(guān)重要而抗干擾技術(shù)是提高可靠性的一項關(guān)鍵技術(shù)可以說沒有采取抗干擾措施的控制系統(tǒng)是根本不能投入實際使用的8/9/202010.1可靠性與抗干擾技術(shù)基本概念10.1.1可靠性的概8/9/20201.可靠性(Reliability)定義控制系統(tǒng)的可靠性通常是指在一定條件下,在規(guī)定時間段完成規(guī)定功能的能力定的條件包括環(huán)境粲件(如溫度、濕度、粉塵、氣體振動、電磁干擾等)工作粲件(如電源電壓、頻率允許波動的范圍、負(fù)載阻抗、允許連接的用戶終端數(shù)等)操作和維護粲件(如開機關(guān)機過程、正常操作