太空之旅范文

導(dǎo)語：如何才能寫好一篇太空之旅，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

一晃眼，七百年過去了。如今科技非常發(fā)達(dá)。汽車已經(jīng)不像以前那么老土，是在陸地上跑的。而今天的汽車是樣樣俱全，能在天上飛，也能在水里游。

今天我們今天準(zhǔn)備去太空旅游。門票也不貴，一人差不多六百萬吧。

我們上了太空船。只聽“嗖”的一聲就到了太空，這里簡直就是人之仙境。一個(gè)個(gè)星球、銀河布滿了整個(gè)太空，真是太美了。“導(dǎo)游” 帶我們一家人飛過了金星、火星、木星、土星、天王星、海王星、水星。

篇2

2100年，盡管地球上的人類一直高呼“保護(hù)環(huán)境”的口號(hào)，但是地球還是不斷遭到肆虐的破壞。終于，地球母親一改往日的慈祥發(fā)怒了：火山爆發(fā)、海嘯、地震、泥石流……災(zāi)難接踵而至，人類遭到毀滅性的報(bào)復(fù)。雖然科技已經(jīng)很發(fā)達(dá)，但是依然沒有找到第二個(gè)適合人類生存的星球。眼看著距離科學(xué)家預(yù)測的地球毀滅的時(shí)間就要到了，聯(lián)合國組織派我率領(lǐng)機(jī)組人員駕駛飛船向外星球朋友求助。

飛船高速駛向太空，已經(jīng)是第三天了，我們還沒尋找到合適的星球降落。正在我們一籌莫展的時(shí)候，又遭遇到了太空隕石群，隕石像巨大的子彈向我們重重砸來，再靈活的飛船也躲不過去。飛船急速下墜，跌落在Z星球上，我和機(jī)組人員倒是安然無恙。走出機(jī)艙，哇，我們不禁被眼前的景象迷住了，真如童話世界一樣：會(huì)變色的鳥兒在空中翱翔，郁郁蔥蔥的綠樹叢中各式各樣的建筑物若隱若現(xiàn)，魚兒在五彩池里歡快地嬉戲著，汽車不停地穿梭著卻沒有絲毫尾氣排放出來，空氣中彌漫著甜甜的水果味……我們完全沉醉其中，全然不覺有人靠近我們，直到我的肩頭被輕輕一拍，我嚇了一跳：原來是個(gè)Z星球上的人，長得跟我們地球人很相似。他似乎知道我們的來意，慢慢拿出一個(gè)彩球兒，他對著彩球嘰里呱啦說起來，頓時(shí)彩球地發(fā)出了聲音，竟然是中國話：“你們是地球人吧？也是來向我們求救的吧？”我詫異地點(diǎn)點(diǎn)頭，難道他有特異功能？“你們還在太空的時(shí)候，我們的雷達(dá)就發(fā)現(xiàn)你們了，上級(jí)派我來接待你們。”“太感謝了！地球上的人類希望得到你們的幫助啊！”我喜出望外，迫不及待地表達(dá)我們的來意。他微笑著說：“嗯，我們會(huì)的。你們是第8個(gè)向我們求救的星球了。地球的問題也是污染嚴(yán)重了吧？我們的星球也曾經(jīng)近乎毀滅，是L星球上的人類挽救了我們。現(xiàn)在，咱們也去拯救你們的地球吧。”我們跟隨他進(jìn)了一艘飛船，真是神奇，這飛船的外形竟是一個(gè)綠色的蝴蝶。飛船啟程了，一路上那個(gè)外星使者告訴我們他們星球上一些保護(hù)星球的有力措施，我們?nèi)夸浟讼聛恚员懵?lián)合國總部研究并公布實(shí)施。說話間，滿目瘡痍的地球已出現(xiàn)在我們的視野中。飛船停在地球上空，外星使者拿出一個(gè)小藥箱，從中取出幾個(gè)小瓶，把瓶中的藥水灑向地球，我們都知道那就是希望之水，拯救地球的唯一的希望之水。使者那和善的神情，讓我想起了電視里的觀音菩薩，但那是虛構(gòu)的，這卻是真實(shí)的，我和我的同事們情不自禁地歡呼起來：地球有救啦，地球重生啦！

三年級(jí):曇雪

篇3

于是，我?guī)先f物縮小器來到侏羅紀(jì)公園，把所有的恐龍化石都縮成了像肉丸一樣小，再把它們放入布袋里，回到飛船發(fā)射基地，坐上飛船，按下開關(guān)，向太空飛去。

半個(gè)小時(shí)后，我抵達(dá)了太空，選擇了一個(gè)星球降落，把布袋里的“肉丸”恐龍倒了出來，并在上面放上變大藥丸，一轉(zhuǎn)眼恐龍化石就變成了原來的模樣。突然，一個(gè)外星人不知從哪里冒了出來，它身穿鎧甲，手拿刺刀，向我沖來。當(dāng)時(shí)我赤手空拳，毫無防備，正當(dāng)覺得快沒命的時(shí)候，一只霸王龍從后面飛速地跑來，露出鋒利的牙齒，外星人沒見過恐龍，撒腿就跑，轉(zhuǎn)眼就沒影了。我回頭一看，天哪！所有的恐龍都復(fù)活了。

啊！這就是我的恐龍軍團(tuán)，它們不僅全都聽從我的命令，而且會(huì)拼命保護(hù)我，真是太棒了！這時(shí)，又走來一個(gè)外星人，恐龍軍團(tuán)正要攻擊，被我攔住了。那個(gè)外星人走到我身邊，對我說：“我叫酷可，是北美星球的一個(gè)居民，去年，來了一伙無惡不作的南極星人，把北美星人都?xì)⒐饬耍挥形姨恿顺鰜怼偛盼铱吹侥銈兡馨阉麄兇驍。愕能妶F(tuán)太強(qiáng)大了，幫我教訓(xùn)教訓(xùn)這些侵略者吧。”

我毫不猶豫地答應(yīng)了。我叫上恐龍軍團(tuán)，騎上一只恐龍，帶上酷可，向南極星人的老巢奔去。可能是恐龍軍團(tuán)的氣勢太強(qiáng)大了，守門的外星人立刻向總部匯報(bào)去了。南極星人得到消息后，全副武裝，準(zhǔn)備迎戰(zhàn)。

雖然這些南極星人也個(gè)個(gè)體型碩大，勇猛無比，但看到我們的恐龍軍團(tuán)如座座大山步步逼近，心里還是十分害怕。正當(dāng)他們想奪路逃跑之際，我的霸王龍一馬當(dāng)先，咬住他們的首領(lǐng)，其他恐龍戰(zhàn)士也迅速?zèng)_上去，這些南極星人都成了恐龍軍團(tuán)的美食。戰(zhàn)斗結(jié)束后，酷可千恩萬謝，留我們多住些日子。因?yàn)槲疫€有其他科研任務(wù)在身，只得告別，把我的恐龍軍團(tuán)縮小后，全體坐著飛船回到了地球。

（指導(dǎo)老師：徐鳳杰）

篇4

2006年4曰26日我國火箭發(fā)射倒計(jì)時(shí)：10、9、8……就在接近1的時(shí)候一個(gè)小孩無意間踏上了火箭倉里，就這樣他被帶上了太空……

那個(gè)無意間踏上火箭倉的小孩在里面找不到他的爸爸媽媽就放聲大哭起來，宇航員們聽見了火箭艙里有小孩的哭鬧聲就急急忙忙地跟著聲音地毯式搜索起來，最終在一個(gè)隱蔽的角落里發(fā)現(xiàn)了小孩。他們一見到小孩原本歡喜的表情一下子晴轉(zhuǎn)陰，一個(gè)抓腦袋，一個(gè)幾乎快被氣暈過去了。那個(gè)小孩見到這樣的情景也跟著他們做起這樣的動(dòng)作來，剛剛的傷心現(xiàn)在一下子興奮起來。兩個(gè)宇航員更加束手無策了，火箭上既沒有小孩穿的宇航服，也沒有供給小孩子吃的食物，這更讓宇航員們納悶了，現(xiàn)在反航吧，又怕被領(lǐng)導(dǎo)責(zé)怪，如果繼續(xù)行駛下去呢，又會(huì)被這個(gè)小孩弄的頭昏腦脹的，這讓他們不禁發(fā)起火來，可是這火又不能往這個(gè)連十歲都不到的小孩子上撒去啊。宇航員們一想到這些就抱住頭在地上打滾。最后他們決定帶著個(gè)小孩繼續(xù)飛行，還好他們的食物里面有根棒棒糖，他們拿著這根棒棒糖命令小孩不能在火箭里四處亂跑，小孩爽快的答應(yīng)了，答應(yīng)萬稅收搶過宇航員手里的棒棒糖撕去包裝紙有滋有味地舔起來……

地球上那個(gè)小孩的父母發(fā)現(xiàn)自家的孩子不見了就馬上報(bào)了警，到處張貼尋人啟事……

經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的航行終于來到了月球，小孩子只能呆在飛船上默默的舔著棒棒糖，時(shí)不時(shí)得還咬上一小口。幾小時(shí)后宇航員們探索完畢了，就帶著小孩子回到了地球。

小孩的父母見到了自己的孩子高興得不得了，但是有開始教育那個(gè)小孩了：“你千萬別再亂跑了啊，以后跑步見了別怪我沒提醒你！”訓(xùn)完他們就各奔東西了。

篇5

關(guān)鍵字：氯化爐 流化床 PLC 自動(dòng)控制

一、 引言

隨著鈦冶金技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國萬噸級(jí)海綿鈦生產(chǎn)所需的沸騰氯化爐和還原-蒸餾聯(lián)合爐等裝備基本實(shí)現(xiàn)了大型化。但是需要提高生產(chǎn)工藝技術(shù)水平，降低環(huán)境污染。主要通過研究大型化高鈣鎂鈦渣沸騰氯化制造四氯化鈦技術(shù)研究，進(jìn)一步提高氯化率、氯氣的利用率、TiCl4的回收率；四氯化鈦精制除釩工藝技術(shù)；大型鎂還原-蒸餾聯(lián)合爐提高海綿化率技術(shù)；高效的廢料處理新技術(shù)和綜合回收技術(shù)；氯化和精制過程中的自動(dòng)控制技術(shù)。形成先進(jìn)的大規(guī)模（萬噸級(jí)）海綿鈦的生產(chǎn)技術(shù)。本文主要探討沸騰氯化過程中的自動(dòng)控制技術(shù)。

二、 控制難點(diǎn)

沸騰氯化又稱流態(tài)化氯化，其生產(chǎn)工藝流程是：石油焦通過破碎達(dá)到一定的粒度，并按照一定的配比與高鈦渣混合，得到混合料；然后將混合料加入氯化爐，通入一定量的氯氣進(jìn)行氯化；將沸騰爐頂排出的爐氣通過除塵，再通過冷凝、冷卻而得到粗四氯化鈦液體，此粗四氯化鈦液體的懸浮物較多，不能直接進(jìn)入下一道工序，所以要通過沉降過濾得到工藝粗四氯化鈦。從爐底排出的爐渣返回鈦渣電爐進(jìn)行回收處理：沉降渣、過濾渣返回氯化爐內(nèi)回收四氯化鈦，尾氣送入尾氣處理站回收鹽酸。

沸騰氯化爐作為氯化生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其在生產(chǎn)中的控制是一個(gè)難題，目前國際上僅有少數(shù)一兩個(gè)國家具有較為成熟的沸騰氯化爐自動(dòng)控制技術(shù)，可供參考的技術(shù)文獻(xiàn)幾乎沒有。而我國的氯化爐基本采用的人工手動(dòng)控制，控制效果不是十分理想，難于滿足連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)的需要。通過分析沸騰氯化爐的控制，主要有以下幾個(gè)難點(diǎn)：

1、 混合物料的加料速度—控制混合物料的適宜加料速度，就可以保持合適的爐內(nèi)料層堆積高度（即固定層高度），合適的料層高度，就可以加長氯氣在料層中的停留時(shí)間，提高氯氣的利用率，但料層太高，容易出現(xiàn)不正常流化狀態(tài)；料層太矮，氯氣在料層中的停留時(shí)間太短，會(huì)降低氯氣的利用率，增加尾氣中的含氯量。因此，控制混合物料的合適加入速度是正常氯化操作的重要工藝條件之一。具體大小要由進(jìn)入爐內(nèi)的氯氣實(shí)際流量與料量和氯氣流量的比值來決定。

2、 氯氣流量的確定—進(jìn)入氯化爐的氯氣流量既要滿足流態(tài)化層內(nèi)流體力學(xué)的條件，又要滿足反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的要求，它與采用的物料顆粒特征、爐子的結(jié)構(gòu)尺寸和反應(yīng)溫度等有關(guān)。實(shí)踐表明，適宜的氯氣流量控制范圍也比較寬。在一般情況下，為了提高生產(chǎn)率，在滿足流體力學(xué)的條件下，常控制較大的氯氣流量。最佳的氯氣流量可以通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算確定。

3、 爐內(nèi)物料的反應(yīng)溫度的控制—較高的反應(yīng)溫度可使氯化速度加快，其反應(yīng)溫度一般應(yīng)高于800℃，但是太高的反應(yīng)溫度，容易腐蝕爐體，理想的溫度在900℃至1000℃范圍內(nèi)。因此，爐內(nèi)反應(yīng)溫度是該控制系統(tǒng)的被控量（被調(diào)參數(shù)）。然而，影響沸騰氯化爐爐內(nèi)反應(yīng)溫度的因素很多，例如：工藝物料TiO2進(jìn)料的料量和溫度，氯氣的壓力、濃度等。顯然，該系統(tǒng)屬于典型的多變量、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)。

三、控制思路

在實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)的可控制點(diǎn)主要有三個(gè)：混合了石油焦的精鈦礦的進(jìn)爐量、補(bǔ)充氯氣流量、電解氯氣流量。由于沸騰氯化爐正常運(yùn)行的關(guān)鍵在于流化床層厚度的合理性和爐內(nèi)溫度的穩(wěn)定性。根據(jù)這一特點(diǎn)，擬采用的控制思路是：

1、料層高度控制在0.5～1.0m之間，最佳為0.8m左右；由于爐體為金屬全密封和氯氣的強(qiáng)腐蝕，使得料層高度不管是采用目測法和儀表測量都比較困難。所以在實(shí)際生產(chǎn)中常借助于床層壓降（Δp）來進(jìn)行判斷；流態(tài)化層床層壓降值和單位面積的氣體分布板上堆積的料層重量是接近的，在流態(tài)化狀態(tài)下，可用下式表示：

Δp=9.8?γsh0 （1）

在一般情況下，實(shí)際爐料的重度γs是不變的，而且當(dāng)氯氣流速變化不大時(shí)，壓降縮小系數(shù)?基本上是為一常數(shù)。因此，床層壓降隨料層堆積高度h0變化而變化。也就是說，Δp隨混合物料加料速度而變化著。實(shí)際操作時(shí)，通過控制一定的床層壓降變化范圍來達(dá)到合適的混合物料加料速度范圍。因此，可以采用變頻器調(diào)節(jié)給料機(jī)的方式來控制混合物料的加料速度。設(shè)計(jì)進(jìn)料量的控制采用設(shè)定初始進(jìn)料量進(jìn)行調(diào)節(jié)，在正常運(yùn)行中以床層厚度（上下壓差）為主要控制因素，而以爐頂溫度為輔助控制因素。

2、影響氯化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的因素還包括氯氣流量和濃度。要提高反應(yīng)速度必須提高氯氣濃度，最好是使用純氯。但是在大規(guī)模生產(chǎn)過程中，過多地使用純氯會(huì)大大增加生產(chǎn)成本，不利于生產(chǎn)建設(shè)。一般在實(shí)際生產(chǎn)中，采用電解氯氣來進(jìn)行氯化反應(yīng)，為了提高氯氣濃度再適當(dāng)補(bǔ)充一些純氯。在實(shí)踐中表明，采用濃度較低的氯氣（如果濃度>75%）對氯化反應(yīng)速度沒有明顯的不良影響。同時(shí)單單提高氯氣濃度來增加反應(yīng)速度是不夠的，還需要加大氯氣流量。由于適宜的流化操作速度范圍比較寬，適當(dāng)?shù)丶哟舐葰饬髁縼砑铀倭骰僮魇强尚械摹榱吮３至己玫牧骰癄顩r，使?fàn)t內(nèi)反應(yīng)快速充分，需要調(diào)節(jié)參加反應(yīng)的氯氣流量和濃度。實(shí)際應(yīng)用中設(shè)計(jì)電解氯氣流量的控制采用跟蹤氯/料比的方式，以爐頂溫度的變化作輔助控制；根據(jù)進(jìn)料配比值適當(dāng)調(diào)節(jié)氯/料比，以滿足反應(yīng)需要；補(bǔ)充氯氣流量以電解氯氣濃度為跟蹤目標(biāo)值，控制電解氯氣濃度>75%。

3、控制算法的選取。

作為粗四氯化鈦生產(chǎn)的主要反應(yīng)爐—沸騰氯化爐，對它的控制格外重要。從國內(nèi)目前的生產(chǎn)狀況來看，還沒有一套完整的自動(dòng)化控制方案，在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)方法（串級(jí)控制、比值控制、選擇控制、前饋控制、PID控制等）中，對于這種多變量、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)是無法實(shí)現(xiàn)其控制的，即使勉強(qiáng)進(jìn)行控制，其控制效果亦是可想而知的，鑒于此，設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的人工智能及模糊控制技術(shù)。

模糊控制是一種基于規(guī)則的控制方法。它直接采用語言型控制規(guī)則，出發(fā)點(diǎn)是現(xiàn)場操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專家的知識(shí)，在設(shè)計(jì)中不需要建立被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，因而使得控制機(jī)理和策略更易于接受和理解，控制模型設(shè)計(jì)簡單，便于現(xiàn)場應(yīng)用。

并且模糊控制算法是基于啟發(fā)性的知識(shí)及語言決策規(guī)則設(shè)計(jì)的，這有利于模擬人工控制的過程和方法，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的適應(yīng)能力，使之具有自學(xué)習(xí)的智能水平。模糊控制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，干擾和參數(shù)變化對控制效果的影響被大大減弱，尤其適合于氯化爐這種非線性、時(shí)變及純滯后系統(tǒng)的控制。

4、由于被控參數(shù)具有時(shí)變、非線性、不確定等多種因素，在實(shí)際應(yīng)用中還需要結(jié)合氯化爐人工控制的經(jīng)驗(yàn)，采用仿人規(guī)則對控制參數(shù)或者控制對象進(jìn)行在線整定，以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)運(yùn)行的長期穩(wěn)定性。規(guī)則的語言描述如下：

IF　爐底壓力　AND　氯氣流量　THEN　布?xì)饪锥氯?（1）

IF　爐溫　AND　給料量　THEN　減少氯氣量 （2）

IF　爐溫　AND　給料量　THEN　增加氯氣量 （3）

這些規(guī)則根據(jù)人工控制的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，在現(xiàn)場調(diào)試和試運(yùn)行過程中進(jìn)行添加和修改。

四、結(jié)束語

從系統(tǒng)長期穩(wěn)定性考慮，一套完整的沸騰氯化爐生產(chǎn)控制系統(tǒng)，對影響爐內(nèi)反應(yīng)的混合物料配料階段以及電解氯氣生產(chǎn)車間的自動(dòng)控制都應(yīng)納入系統(tǒng)控制范圍。自動(dòng)化系統(tǒng)的投運(yùn)對提高海綿鈦生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、“三廢”治理、設(shè)備配套水平和自動(dòng)控制等方面，實(shí)現(xiàn)“清潔、文明、無公害化”的現(xiàn)代化生產(chǎn)具有巨大影響和積極作用。

篇6

關(guān)鍵詞：四旋翼飛行器；Mahony濾波器；姿態(tài)估計(jì)；DCM；嵌套PI-PID控制器

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）07-1611-07

近年來，隨著MEMS傳感器，嵌入式微處理器以及無刷直流電機(jī)技術(shù)上的突破，四旋翼飛行器研究獲得了飛速發(fā)展[1]。四旋翼飛行器在民用和軍用方面具有廣闊的應(yīng)用前景，在一些人類無法涉及或應(yīng)該避免的環(huán)境中，比如自然災(zāi)害和工業(yè)災(zāi)害，可以由它來代替人類完成工作；另外它的低空預(yù)警和輕物運(yùn)輸功能，具備很大商業(yè)潛力和商業(yè)價(jià)值，目前正被逐漸地投入使用。

雖然四旋翼飛行器的結(jié)構(gòu)和原理并不復(fù)雜，但是傳感器信息獲取和控制方法選用卻帶來了較大的難度[2]。四旋翼飛行器作為一個(gè)非線性強(qiáng)耦合系統(tǒng)，有四個(gè)輸入六個(gè)輸出。獨(dú)立輸入數(shù)量小于輸出自由度數(shù)量，因此它屬于欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。輸出的6個(gè)自由度包括位置和姿態(tài)角度（俯仰角，滾轉(zhuǎn)角，偏航角）。實(shí)現(xiàn)四旋翼飛行器的自主飛行需要實(shí)現(xiàn)位置控制與姿態(tài)控制。姿態(tài)控制是四旋翼飛行器實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)工作的核心，位置控制建立在完善的姿態(tài)控制的基礎(chǔ)之上。因此本文關(guān)心的主要是姿態(tài)控制。

獲取準(zhǔn)確的姿態(tài)角度值是研究四旋翼飛行器的一個(gè)重要方面。對陀螺儀積分或者依據(jù)加速度計(jì)得到姿態(tài)角盡管是一種直觀的想法，但是陀螺儀工作一段時(shí)間會(huì)出現(xiàn)零點(diǎn)漂移，積分帶來的誤差隨時(shí)間將越來越大，而加速度計(jì)則更容易受到噪聲或者震動(dòng)的干擾，因此依據(jù)兩種方式獲取的姿態(tài)角必定與真實(shí)的姿態(tài)角相差很大。如上所述，單用傳感器無法獲得準(zhǔn)確的姿態(tài)角信息，必須結(jié)合濾波算法對姿態(tài)角進(jìn)行估計(jì)。

為整體上解決四旋翼飛行器的姿態(tài)控制，該文提出了基于Mahony濾波器[3-4]的姿態(tài)估計(jì)和嵌套PI-PID[5]控制器。首先對各傳感器的示值組成和特性進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)Mahony濾波器數(shù)學(xué)原理，給出了基于方向余弦矩陣（DCM）的濾波器詳細(xì)實(shí)現(xiàn)。Mahony濾波器運(yùn)用了互補(bǔ)濾波器的思想，但增加了旋轉(zhuǎn)角速度修正環(huán)節(jié)，在本文中，為了得到更加準(zhǔn)確的結(jié)果，增加了對每次計(jì)算得到的DCM重新正交化這一環(huán)節(jié)。對比卡爾曼濾波器[6-7]，由于卡爾曼濾波器基于復(fù)雜矩陣運(yùn)算，計(jì)算時(shí)間過長將導(dǎo)致姿態(tài)角更新時(shí)間變長，容易出現(xiàn)延時(shí)，Mahony濾波器在良好的姿態(tài)估計(jì)基礎(chǔ)上耗費(fèi)時(shí)間更少，因此實(shí)時(shí)性更好。接著，姿態(tài)控制器采用了嵌套PI-PID控制器，盡管有很多非線性的方法被提出運(yùn)用到四旋翼飛行器，但是由于模型的不確定性，它們實(shí)際表現(xiàn)反而不如PID控制器好。嵌套PI-PID控制器由一個(gè)速率控制內(nèi)環(huán)和一個(gè)位置控制外環(huán)組成。

1 四旋翼飛行器的氣動(dòng)原理

四旋翼飛行器結(jié)構(gòu)一般呈十字型，為獲得較輕機(jī)體質(zhì)量，宜采用碳纖維作為材料。十字型端點(diǎn)處各有一個(gè)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋翼，相對旋翼旋轉(zhuǎn)方向一致，如圖1所示，若前后旋翼順時(shí)針（逆時(shí)針）旋轉(zhuǎn)，則左右旋翼逆時(shí)針（順時(shí)針）旋轉(zhuǎn)。

2 基于Mahony濾波器的姿態(tài)估計(jì)

5 總結(jié)與展望

本文提出基于Mahony濾波器的姿態(tài)估計(jì)和嵌套PI-PID控制器設(shè)計(jì)。首先設(shè)計(jì)了Mahony濾波器，不僅可以得到準(zhǔn)確的姿態(tài)估計(jì)，而且計(jì)算耗費(fèi)時(shí)間對比卡爾曼濾波器更少，對實(shí)時(shí)迅速地控制飛行器姿態(tài)變化非常有利。在良好的姿態(tài)估計(jì)基礎(chǔ)上，控制器設(shè)計(jì)部分采用嵌套PI-PID控制，最終，四旋翼飛行器實(shí)現(xiàn)懸停和姿態(tài)跟蹤。后續(xù)的工作包括在姿態(tài)控制的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)位置速度控制和路點(diǎn)飛行。

參考文獻(xiàn)：

[1] Mahony R，Kumar V，Corke P.Multirotor Aerial Vehicles Modeling， Estimation and Control of Quadrotor[J]. IEEE Robotics & Automation Magazine，2012，19（3）： 20-32.

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篇7

 

生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制理論雖在不斷向前發(fā)展，在實(shí)踐應(yīng)用中也取得明顯成效，但是所涉及的范圍還存在一定的局限。國內(nèi)外學(xué)者在森林、農(nóng)田、濕地、河流等領(lǐng)域都提出了生態(tài)補(bǔ)償相應(yīng)機(jī)制，并且配有相關(guān)的法律法規(guī)，獲得一定的成功。

 

然而，目前國內(nèi)外專家對空氣污染的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制研究較少，與此相應(yīng)的法律法規(guī)更是存在空缺。隨著我國工業(yè)化進(jìn)程地不斷向前推進(jìn)，空氣污染問題日益嚴(yán)峻，如霧霾、顆粒物污染等。

 

綜合我國目前在該領(lǐng)域的研究狀況可以得出，專家學(xué)者對生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制理論的研究還不完善，也主要由于經(jīng)驗(yàn)不足，雖然我國已在環(huán)境領(lǐng)域研究深入，但對如何進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償在理論及實(shí)踐方面都較為缺乏。并且由于生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制覆蓋面不全，僅在某些個(gè)別領(lǐng)域，補(bǔ)償主體、客體、對象范圍較狹小，方式單一，對空氣污染的規(guī)定不明確，所以在空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制這方面出現(xiàn)了漏洞，需要加緊研究并確定相關(guān)措施。此外，生態(tài)補(bǔ)償體系不完善，監(jiān)督體系不到位。至于監(jiān)督工作一直是實(shí)踐中的一個(gè)難題，體系不完善，再加上缺乏監(jiān)督，就會(huì)造成這個(gè)理論沒辦法在實(shí)踐中很好的實(shí)現(xiàn)。對于應(yīng)用生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的資金來源較單一，沒有建立多渠道的資金來源，對實(shí)踐也是較大的阻礙。據(jù)了解，補(bǔ)償機(jī)制效果的評(píng)價(jià)和補(bǔ)償機(jī)制的完善與創(chuàng)新均存在問題。

 

二、研究我國現(xiàn)行的空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制現(xiàn)狀

 

關(guān)于現(xiàn)行的空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制理論現(xiàn)狀，主要問題體現(xiàn)在理論研究不足，得出的具有可行性的理論較為缺乏。在理論困乏的狀態(tài)下，空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的有關(guān)事實(shí)現(xiàn)狀更是出現(xiàn)較大問題，沒有理論做鋪墊，何談實(shí)踐。空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制存在的法律問題也較為突出，沒有形成實(shí)質(zhì)性的法律。我國空氣污染重點(diǎn)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制區(qū)域及試點(diǎn)地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)不是太豐富，試點(diǎn)較少，只是出現(xiàn)在一些生態(tài)實(shí)驗(yàn)區(qū)。因此，我國需加強(qiáng)對空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制理論的研究，針對空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，建立對應(yīng)的完善法律制度。一方面，可以完善生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制理論，使之覆蓋到生態(tài)的全部領(lǐng)域;另一方面，制定配套的法律制度，彌補(bǔ)我國立法方面的不足#推動(dòng)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制法律體制的發(fā)展。

 

三、分析我國空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制存在的法律問題

 

目前關(guān)于空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制這個(gè)領(lǐng)域沒有具體的法律法規(guī)，法律體系不完整，而且沒有明確空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的法律地位。空氣污染生態(tài)補(bǔ)償體制在《環(huán)境法》中沒有被包含，僅僅出現(xiàn)在環(huán)境與資源保護(hù)責(zé)任公平負(fù)擔(dān)原則中。此外我國的《刑法》和《民法通則》對違反空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的行為沒有具體的法律法規(guī)，這些法律空白會(huì)造成某些企業(yè)單位，組織、個(gè)人等鉆法律的空缺，肆意污染空氣，破壞環(huán)境而且不會(huì)受到法律的懲罰。目前也沒有建立空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的監(jiān)督體系，無監(jiān)督無實(shí)施的實(shí)踐現(xiàn)狀將會(huì)帶來環(huán)境的進(jìn)一步污染，生態(tài)質(zhì)量的進(jìn)一步破壞。

 

四、如何解決我國空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的法律問題

 

首先，確定生態(tài)補(bǔ)償制度在《憲法》中的地位。《憲法》作為我國的根本大法，起到至關(guān)重要的作用，只有在憲法中對空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的相關(guān)法律問題作出一定的說明，部門法才能充分發(fā)揮它的作用，實(shí)現(xiàn)最終的目的。制定《生態(tài)補(bǔ)償法》作為生態(tài)補(bǔ)償?shù)幕痉桑渲邪諝馕廴旧鷳B(tài)補(bǔ)償機(jī)制法律法規(guī)。這個(gè)提議主要針對制定專門的法律給予約束，部門法的制定將有助于增強(qiáng)空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的法律地位，在法律層面上使環(huán)境污染問題得到重視。努力實(shí)現(xiàn)生態(tài)補(bǔ)償制度在《環(huán)境保護(hù)法》中的確立，使它不僅僅只處于一個(gè)簡單原則的規(guī)定。此外還要制定空氣污染生態(tài)補(bǔ)償專門性法規(guī)，確保刑法和民法相關(guān)法律制度的完善。建立完善的空氣污染生態(tài)補(bǔ)償制度監(jiān)督體系，其中監(jiān)督人員要接受社會(huì)公眾的監(jiān)督。監(jiān)督始終都是一個(gè)重要的保障。

 

五、空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制法律的具體運(yùn)作

 

明確空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制法律的執(zhí)行主體，權(quán)利、義務(wù)及責(zé)任主體。主體的明確才能保障具體行為的實(shí)現(xiàn)，才能使其在實(shí)踐中得到更好的應(yīng)用。同時(shí)理清《空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制法》和《憲法》、《刑法》、《民法>》、《環(huán)境法》、《經(jīng)濟(jì)法》、《稅法》等多部法律之間的內(nèi)在聯(lián)系，各個(gè)法律之間的聯(lián)系決定了法律之問的區(qū)別，明確它們之間的區(qū)別有助于我們明確具體實(shí)踐中如何適用各個(gè)法律。合理劃分空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制法律所涉及的刑事、民事責(zé)任和行政責(zé)任，發(fā)揮消費(fèi)稅在環(huán)境保護(hù)中的作用、開征生態(tài)稅、改革和完善現(xiàn)行資源稅、對環(huán)保產(chǎn)業(yè)實(shí)行稅收優(yōu)惠政策和發(fā)揮。同時(shí)保護(hù)各方面的合法權(quán)益，建立獎(jiǎng)懲制度和舉報(bào)監(jiān)督制度。借鑒發(fā)達(dá)國家在空氣污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制方面的研究及實(shí)踐先例，使我們在實(shí)踐應(yīng)用方面達(dá)到完善。

篇8

【關(guān)鍵詞】 固態(tài)功率控制器 電力MOSFET

1 引言

隨著全電/多電飛機(jī)的發(fā)展，國內(nèi)、外先進(jìn)飛機(jī)的配電系統(tǒng)已由常規(guī)配電向固態(tài)配電發(fā)展。常規(guī)配電采用熱保護(hù)開關(guān)、繼電器、接觸器、斷路器等機(jī)電式器件對負(fù)載控制，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、器件工作穩(wěn)定，缺點(diǎn)是電路過流、短路等故障響應(yīng)慢，不能實(shí)現(xiàn)負(fù)載的自動(dòng)管理。因此必須采用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的匹配發(fā)展，固態(tài)配電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)以微型計(jì)算機(jī)為控制中心，通過多路傳輸和固態(tài)功率控制器（SSPC）來控制和保護(hù)負(fù)載，這種配電方式大大提高了配電系統(tǒng)的自動(dòng)化和可靠性，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的自動(dòng)管理功能，是今后配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

2 固態(tài)配電技術(shù)

固態(tài)配電技術(shù)的核心器件是固態(tài)功率控制器（SSPC），早在20世紀(jì)70年代，國外就開始研究SSPC，但多年后仍未得到實(shí)際應(yīng)用，主要原因是半導(dǎo)體三極管的通態(tài)壓降較大。近幾年來，隨著電力電子器件的發(fā)展，功率MOS器件有突破性進(jìn)展，為SSPC的發(fā)展打下了基礎(chǔ)，特別是功率MOSFET管的發(fā)展，它驅(qū)動(dòng)功率小，無二次擊穿且具有自均流能力，具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)特性。在直流電源系統(tǒng)中，由于沒有交流系統(tǒng)的電流過零點(diǎn)特性，電流通斷瞬間對配電系統(tǒng)影響很大，因此使用SSPC對負(fù)載進(jìn)行控制，能夠解決常規(guī)配電系統(tǒng)中電路轉(zhuǎn)換、保護(hù)方面的缺陷問題。

3 固態(tài)功率控制器（SSPC）研發(fā)設(shè)計(jì)

固態(tài)功率控制器作為先進(jìn)飛機(jī)配電系統(tǒng)中的重要配電設(shè)備，主要用于接通或關(guān)斷用電設(shè)備的電源，同時(shí)還具有過載保護(hù)功能和自檢測功能，指示負(fù)載是否已經(jīng)發(fā)生跳閘或出現(xiàn)了故障，取代了常規(guī)配電的機(jī)械開關(guān)、繼電器和熱斷路器。SSPC能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)載的快速接通和斷開，內(nèi)部沒有活動(dòng)部件，無機(jī)械磨損，不產(chǎn)生電弧；過載時(shí)按“反延時(shí)”特性跳閘，具有電氣隔離措施，抗干擾能力強(qiáng)，其性能大大優(yōu)于常規(guī)配電，本文針對直流28V、電流不超過10A的負(fù)載進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。

3.1 SSPC的組成

固態(tài)功率控制器（SSPC）主要由控制和邏輯部件、固態(tài)開關(guān)部件和電流感受部件組成。各組成部分主要完成：控制和邏輯部件通過總線接受指令信號(hào)，并根據(jù)接受的指令激勵(lì)開關(guān)部件斷開或閉合，依據(jù)SSPC的狀態(tài)和來自電流感受部件的信息，控制和邏輯部件提供狀態(tài)信號(hào)；固態(tài)開關(guān)部件由固態(tài)電子元件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)，用于接通和斷開電路；電流感受部件測定負(fù)載電流的大小，通過總線將電流信息上傳，如果判斷負(fù)載過電流，將發(fā)送跳閘信號(hào)。固態(tài)功率控制器功能框圖如圖1所示。

固態(tài)功率控制器（SSPC）可為28V，不大于10A的負(fù)載提供控制和饋電線保護(hù)，實(shí)現(xiàn)功能如下：通過總線接收控制計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令，并準(zhǔn)確動(dòng)作；對每個(gè)供電通道的電流值進(jìn)行分別判斷，并將電流大小通過總線反饋；過流時(shí)，自動(dòng)保護(hù)，并進(jìn)行斷電恢復(fù)；具有良好的電磁兼容性和可靠性；設(shè)計(jì)體積小型化，便于小空間的安裝。

3.2 SSPC的設(shè)備選型

3.2.1 控制器

固態(tài)功率控制器采用單片機(jī)為內(nèi)核，開關(guān)執(zhí)行器件BTS6142D芯片，硬件電路包括微處理器最小電路、RS485電平轉(zhuǎn)換電路、光耦隔離輸出電路、模擬量輸入電路等。

SSPC具有8路數(shù)字量輸出和8路模擬量輸出，數(shù)據(jù)采集模塊i-87017W：8通道差分輸入模擬量采集，通過功率控制器板上的采樣電阻獲取電流參數(shù)。數(shù)據(jù)采集模塊i-8069PW：8通道的PhotoMOS繼電器輸出。功率控制板：單個(gè)控制板包含4路負(fù)載控制，控制端連接控制計(jì)算機(jī)，輸入端和輸出端連接外部負(fù)載，保護(hù)電路的關(guān)鍵作用就是在負(fù)載（特別是容性負(fù)載）接通時(shí)，減小電流沖擊。

3.2.2 電力MOSFET管

固態(tài)功率控制器（SSPC）的開關(guān)執(zhí)行器件選用N溝道增強(qiáng)型MOSFET管，MOSFET管的基本特性：非常小的漏電流、單級(jí)型電流控制、良好的電磁兼容性、感性負(fù)載迅速去磁。其優(yōu)點(diǎn)如下：單極型控制，驅(qū)動(dòng)電路簡單；沒有電荷存儲(chǔ)效應(yīng)，工作速度快；沒有二次擊穿失效機(jī)理，溫度越高耐力越強(qiáng)，發(fā)生熱擊穿的可能性越低；具有自關(guān)斷能力，安全工作區(qū)寬。

MOSFET管的導(dǎo)通電阻具有正的溫度特性，可自動(dòng)調(diào)節(jié)電流，易于并聯(lián)應(yīng)用。BTS6142D芯片的額定工作電流為7A，如果負(fù)載工作電流大于7A時(shí)，芯片則不能滿足負(fù)載功率。出于對系統(tǒng)的擴(kuò)展性、可靠性，以及減小MOSFET承受能力方面的考慮，可以采用多路MOSFET并聯(lián)工作的方式。采用此方式：一方面可以減小流過每個(gè)MOSFET的負(fù)載電流，使其工作在理想的條件下；另一方面，可以提高SSPC工作的可靠性，當(dāng)一個(gè)MOSFET出現(xiàn)故障，不至于使整個(gè)SSPC失效。

4 試驗(yàn)及結(jié)論

SSPC通過理論研究，提出具體設(shè)計(jì)方案，目前已制作出小型模塊，下一步需進(jìn)行功能驗(yàn)證試驗(yàn)。地面試驗(yàn)設(shè)備主要有：28V直流穩(wěn)壓電源、SSPC、負(fù)載、電流表等。試驗(yàn)內(nèi)容包括：單路負(fù)載過流自保護(hù)，自恢復(fù)驗(yàn)證；雙路并聯(lián)過流自保護(hù)，自恢復(fù)驗(yàn)證；負(fù)載過壓自保護(hù)，自恢復(fù)驗(yàn)證；負(fù)載欠壓自保護(hù)，自恢復(fù)驗(yàn)證；長時(shí)間工作可靠性驗(yàn)證。

通過地面試驗(yàn)驗(yàn)證，SSPC的遠(yuǎn)程邏輯控制正確，負(fù)載過流、欠壓保護(hù)響應(yīng)速度快，自保護(hù)功能強(qiáng)，能夠長時(shí)間保持運(yùn)行可靠。

5 應(yīng)用前景

直流28V固態(tài)功率控制器（SSPC）的研制，突破了傳統(tǒng)的配電模式，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的自動(dòng)管理和遠(yuǎn)程控制，大大提高了配電系統(tǒng)的可靠性，達(dá)到一個(gè)質(zhì)的飛躍，為未來航空飛機(jī)的固態(tài)配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)，后續(xù)可進(jìn)一步研發(fā)交流115V、高壓直流270V的SSPC。

篇9

【關(guān)鍵詞】低功率（P模式下）；GCT121VV；開度異常；瞬態(tài)控制；風(fēng)險(xiǎn)分析

1 初因事件引發(fā)的機(jī)理分析和后果

1.1 初始機(jī)組狀態(tài)

低功率運(yùn)行期間，SG給水由ARE小閥控制，GCT-c在P模式。

1.2 初因事件的直接后發(fā)事件序列及后果分析

1）GCT121VV故障，通過GCT401ID、GCT401EU及主控模擬盤確認(rèn)GCT121VV開度與預(yù)期不符，存在異常；

2）由于GCT121VV的開或關(guān)，會(huì)引起GCT422XR的動(dòng)作，導(dǎo)致GCT411/414ZO中GCT-c的代表信號(hào)發(fā)生變化，導(dǎo)致三臺(tái)SG的ARE小閥控制系統(tǒng)的開環(huán)環(huán)節(jié)輸出錯(cuò)誤信號(hào)，會(huì)很快導(dǎo)致三臺(tái)SG給水流量變化，進(jìn)而引起SG水位異常變化；另外，GCT-c閥門的異常開度會(huì)導(dǎo)致三臺(tái)SG內(nèi)的壓力波動(dòng)，給水母管與蒸汽母管的壓差會(huì)發(fā)生變化，但給水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)能維持其基本穩(wěn)定。

3）在P模式下GCT-c閥門的開度異常時(shí)，導(dǎo)致控制R/G棒的最終功率整定值變化，若R/G棒在自動(dòng)，將引起異常下插或上提。

4）由于GCT-c的開度異常、R/G棒的異常動(dòng)作，導(dǎo)致一、二回路功率不平衡，一回路平均溫度會(huì)偏離設(shè)計(jì)值。

1.3 初因事件的直接后發(fā)事件非正確響應(yīng)時(shí)的后果分析

1）不干預(yù)：

三臺(tái)SG水位惡化。若GCT121VV全關(guān)，GCT-c開度信號(hào)增大導(dǎo)致ARE小閥開度增加，可能導(dǎo)致SG水位達(dá)到+0.9m而引發(fā)跳機(jī)跳堆等保護(hù)動(dòng)作；相反若GCT121VV全開，可能導(dǎo)致SG水位達(dá)到-1.26m而引發(fā)跳機(jī)跳堆等保護(hù)動(dòng)作。

若R/G棒在自動(dòng)，由于R/G棒的異常動(dòng)作，會(huì)引起一回路功率的異常變化，同時(shí)又因?yàn)镚CT-c的異常，不能及時(shí)的匹配一、二回路功率，會(huì)導(dǎo)致一回路溫度明顯偏離設(shè)計(jì)值。

2）干預(yù)錯(cuò)誤：

手動(dòng)控制SG水位時(shí)，調(diào)整量不足或過大，仍然會(huì)導(dǎo)致SG水位惡化。

在反應(yīng)堆功率較低時(shí)，如果SG二次側(cè)給水量太大，會(huì)導(dǎo)致一回路過冷，有安注風(fēng)險(xiǎn)。

3）干預(yù)太慢：

如果在三臺(tái)SG水位接近保護(hù)定值時(shí)才干預(yù)，會(huì)由于虛假水位的原因?qū)е卤Ｗo(hù)動(dòng)作。

4）單一手段干預(yù)：

僅僅進(jìn)行SG水位、R/G棒的手動(dòng)控制，未及時(shí)消除GCT121VV的故障，機(jī)組參數(shù)波動(dòng)可能導(dǎo)致故障擴(kuò)大。

2 處理原則

1）二回路操縱員控制三臺(tái)SG水位，盡快將ARE小閥置于手動(dòng)控制方式消除GCT121VV開關(guān)對SG水位控制的影響；

2）一回路操縱員控制一回路溫度穩(wěn)定，盡快將控制棒置于手動(dòng)控制方式消除GCT121VV開關(guān)對控制棒的影響。

3 干預(yù)目標(biāo)

盡快消除GCT121VV開關(guān)對機(jī)組產(chǎn)生的影響。

4 干預(yù)措施

4.1 一回路操縱員

與二回路操縱員共同確認(rèn)GCT121VV的故障現(xiàn)象；

將控制棒（R棒和G棒）置于手動(dòng)控制，穩(wěn)定一回路的平均溫度；

確認(rèn)無P16信號(hào)存在后通知現(xiàn)場手動(dòng)緩慢關(guān)閉手動(dòng)隔離閥GCT109VV到5%開度。

4.2 二回路操縱員

確認(rèn)GCT121VV開度故障，忽開忽關(guān)、全關(guān)或全開，通知一回路操縱員及機(jī)組長；

將ARE大小閥同時(shí)置手動(dòng)控制，調(diào)整給水流量與故障前基本一致，并根據(jù)SG水位高低通過手動(dòng)控制給水閥開度來適當(dāng)增減給水流量，將蒸汽發(fā)生器水位控制在要求范圍之內(nèi)；

GCT-c仍然保持在自動(dòng)方式，以便維持VVP蒸汽母管的壓力在設(shè)計(jì)值附近；

主給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)仍然保持在自動(dòng)方式，以便在蒸汽母管壓力波動(dòng)時(shí)給水母管與蒸汽母管的壓差仍能維持在設(shè)計(jì)值。

5 處理的原則、策略和風(fēng)險(xiǎn)分析

5.1 處理原則和策略

前面已經(jīng)講過，GCT121VV故障后，其開度與要求值不符，會(huì)導(dǎo)致ARE小閥開度和R/G棒自動(dòng)控制信號(hào)異常變化，將它們置于手動(dòng)控制可以消除GCT121VV故障的影響。注意：為了防止調(diào)整ARE小閥時(shí)ARE大閥誤動(dòng)，也要將其置于手動(dòng)。

不管GCT121VV故障模式如何，最終都需隔離GCT121VV，有三種方法可以選擇：一是在主控通過GCT503/504CC關(guān)閉所有GCT-c閥門；二是關(guān)閉GCV121VV的供氣閥使其關(guān)閉；三是關(guān)閉其手動(dòng)隔離閥GCT109VV到5%開度（保留5%開度是為了能在故障處理完畢后重新打開手動(dòng)隔離閥）。但是，使用方法二會(huì)使閥門突然關(guān)閉引起沖擊，在有P10信號(hào)時(shí)使用方法一還可能會(huì)因“P10+C8+GCT-c手動(dòng)閉鎖”直接產(chǎn)生停堆信號(hào)。因此，在時(shí)間來得及的情況下使用方法三是最佳選擇（不會(huì)引起沖擊；在有P16信號(hào)時(shí)才會(huì)直接產(chǎn)生停堆信號(hào)，而此時(shí)機(jī)組功率顯著低于P16；維修GCT121VV最終也需在這種狀態(tài)下進(jìn)行）。

當(dāng)故障前機(jī)組功率小于GCT121VV全開導(dǎo)出的功率（約6%Pn）時(shí)，如果GCT121VV的故障模式是全開，R棒放手動(dòng)后會(huì)引起一回路溫度持續(xù)下降。這時(shí)，可以先手動(dòng)提升R棒或G棒來增加一回路功率，使其與二回路功率平衡；然后，派現(xiàn)場人員關(guān)閉其手動(dòng)隔離閥GCT109VV到5%開度；在現(xiàn)場關(guān)手動(dòng)隔離閥的過程中，主控再跟隨下插控制棒將一回路功率降低到初始值；當(dāng)一回路功率回到初始值后，若手動(dòng)隔離閥還未關(guān)到5%則繼續(xù)關(guān)小之，GCT117VV會(huì)自動(dòng)代替GCT121VV的功能。在功率變化的過程中，二回路操縱員要相應(yīng)調(diào)整ARE小閥開度維持SG水位穩(wěn)定。

在前面的這種故障模式下，如果故障前機(jī)組功率不超過2%Pn，也可以通過前述的第一種隔離GCT121VV的方法，轉(zhuǎn)由GCT-a來導(dǎo)出一回路熱量。

當(dāng)故障前機(jī)組功率大于GCT121VV全開導(dǎo)出的功率（6%Pn）時(shí)，如果GCT121VV的故障模式是全關(guān)，則其他GCT-c調(diào)節(jié)閥會(huì)自動(dòng)代替GCT121VV的功能。

5.2 干預(yù)活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)分析

1）嚴(yán)密監(jiān)視三臺(tái)SG的液位，及時(shí)將SG的ARE大/小閥置于手動(dòng)。手動(dòng)調(diào)節(jié)SG給水流量存在的風(fēng)險(xiǎn)：

如果SG的給水流量調(diào)節(jié)操作失誤，將會(huì)導(dǎo)致SG液位高高或低低保護(hù)動(dòng)作。

在反應(yīng)堆功率較低時(shí)，如果給水量太大，將造成一回路過冷，有安注的風(fēng)險(xiǎn)。

2）當(dāng)功率P>10%Pn（P10）時(shí)，出現(xiàn)下述條件之一，存在汽機(jī)跳閘信號(hào)（C8）時(shí)將引起自動(dòng)停堆：Tavg低-低信號(hào)（P12）；GCT排放閥手動(dòng)閉鎖信號(hào)；冷凝器不可用或冷凝器故障信號(hào)（冷凝器故障信號(hào)是指：冷凝器壓力P>235mbar，且P>200-320mbar；或者為GCT125/127VL開啟15s且開啟10s后減溫水壓力

3）及時(shí)手動(dòng)調(diào)節(jié)R/G棒，控制一回路功率及平均溫度。控制棒置手動(dòng)控制存在的風(fēng)險(xiǎn)：

篇10

關(guān)鍵詞：文件過濾驅(qū)動(dòng)；截獲；輸入輸出請求包；動(dòng)態(tài)訪問控制

中圖分類號(hào)：TP316文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)09-2045-03

Research on the Technology of Dynamically Access Control Based on File Filter Driver in Windows System

LI Zhu-feng

（PLA University of Foreign Languages,Luoyang 471003,China）

Abstract: The research on dynamically access control based on file driver in Windows system was introduced in this article. and also the key technology was analyzed in detail. with this technology we can protect files from unauthorized accessing more effectively.Thus to protect the security of information resource.

Key words: file filter driver; intercept; IRP; dynamically access control

目前，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的攻擊行為嚴(yán)重的威脅到了信息的安全，特別是非授權(quán)用戶在入侵至目標(biāo)主機(jī)之后通過各種技術(shù)手段提升自己的權(quán)限從而對目標(biāo)主機(jī)內(nèi)的敏感文件具備了相應(yīng)的訪問權(quán)限，導(dǎo)致了信息機(jī)密性被破壞。目前Windows操作系統(tǒng)自帶的訪問控制機(jī)制已經(jīng)無法阻擋攻擊者層出不窮的入侵和提權(quán)手段。隨著黑客相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，大量繞過UAC等機(jī)制的手段不斷涌現(xiàn)，威脅到了一般的文件保護(hù)機(jī)制。按照NII對信息安全的定義，信息的機(jī)密性、完整性和真實(shí)性無法得到有效的保護(hù)，這些現(xiàn)狀要求從事計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)產(chǎn)業(yè)的人們提供更為有效的文件訪問控制機(jī)制和相關(guān)的技術(shù)。

1 Windows文件過濾驅(qū)動(dòng)模型

在Windows操作系統(tǒng)中，設(shè)備和驅(qū)動(dòng)程序使用了如圖1所示的堆棧層次結(jié)構(gòu)。[1]

圖1設(shè)備和驅(qū)動(dòng)程序的分層結(jié)構(gòu)

如圖1所示，驅(qū)動(dòng)程序是一個(gè)層次結(jié)構(gòu)，I/O請求首先會(huì)被最上層的驅(qū)動(dòng)程序處理，之后向下依次傳遞，每一層處理完成后是否向下傳遞取決于設(shè)備以及I/O請求所攜帶的內(nèi)容。I/O管理器將用戶的文件操作請求構(gòu)成I/O請求包IRP（I/O Request Package）提交給文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序。之后驅(qū)動(dòng)程序把這個(gè)操作轉(zhuǎn)化為存儲(chǔ)設(shè)備驅(qū)動(dòng)能夠理解的操作并調(diào)用存儲(chǔ)設(shè)備。但是在這個(gè)過程中I/O管理器會(huì)檢測目標(biāo)設(shè)備對象上層是否有其他的構(gòu)造生成的附加設(shè)備對象。如果這樣的附加設(shè)備對象存在那么I/O管理器原本要發(fā)送給文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的請求就會(huì)先提交給構(gòu)建的附加設(shè)備。[1]這就為我們監(jiān)控文件操作創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。

這種方式的原理如圖2所示。[2]

圖2文件過濾驅(qū)動(dòng)工作原理

2文件動(dòng)態(tài)訪問控制技術(shù)

本論文研究對主機(jī)核心文件的動(dòng)態(tài)保護(hù)，保證被保護(hù)的數(shù)據(jù)只能被經(jīng)過授權(quán)的合法進(jìn)程訪問。因此本論文采用動(dòng)態(tài)的文件過濾驅(qū)動(dòng)級(jí)文件操作監(jiān)控技術(shù)。文件過濾驅(qū)動(dòng)程序加載在文件Windows操作系統(tǒng)文件驅(qū)動(dòng)程序上層，通過對IRP請求的捕捉并修改達(dá)到修改或完善文件驅(qū)動(dòng)程序的目的。動(dòng)態(tài)訪問控制技術(shù)正是基于文件過濾驅(qū)動(dòng)的特性，在文件操作請求的IRP請求包到達(dá)文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)之前截獲到這些IRP請求，正如防火墻的動(dòng)態(tài)包過濾技術(shù)一樣，通過對IRP請求包的動(dòng)態(tài)過濾來達(dá)到對用戶文件操作行為的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。同時(shí)，我們還要對FAST I/O文件訪問方式進(jìn)行處理，以期能夠更加快速的訪問緩存數(shù)據(jù)，從而縮短處理時(shí)間，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。

驅(qū)動(dòng)程序有一個(gè)名為DriverEntry的初始化入口點(diǎn)，這是驅(qū)動(dòng)程序的一個(gè)例程。在驅(qū)動(dòng)程序加載的時(shí)候內(nèi)核首先調(diào)用這個(gè)例程。DriverEntry在驅(qū)動(dòng)程序中的作用相當(dāng)于一般C代碼中的Main函數(shù)。

一般DriverEntry的函數(shù)原型如下：

NTSTATUS

DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,IN PUNICODE_STRING

RegistryPath)

{}

在Driver Development Kit(DDK)驅(qū)動(dòng)對象（DRIVER_OBJECT）是一個(gè)非常重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，任何驅(qū)動(dòng)程序都必須針對一個(gè)驅(qū)動(dòng)對象進(jìn)行操作。在DriverEntry原型中的第一個(gè)參數(shù)DriverObject就是該驅(qū)動(dòng)程序所對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)對象,該驅(qū)動(dòng)對象在系統(tǒng)加載驅(qū)動(dòng)時(shí)分配；第三個(gè)參數(shù)RegisteryPath用于記錄與驅(qū)動(dòng)相關(guān)參數(shù)的注冊表路徑，也是由系統(tǒng)分配并通過參數(shù)傳遞給驅(qū)動(dòng)程序[4]。

實(shí)現(xiàn)文件過濾驅(qū)動(dòng)過程如下：

2.1生成控制設(shè)備

在生成控制設(shè)備之前要指定一個(gè)名稱給控制設(shè)備。首先通過定義一個(gè)Unicode字符串UniString，然后通過RtlInitUnicodeString函數(shù)將L"\\FileSystem\\Filters\SFilter"這個(gè)值賦給UniString；其次就是生成控制設(shè)備CDO，這一過程采用IoCreateDevice這個(gè)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。該函數(shù)用于穿件常規(guī)的設(shè)備對象，函數(shù)原型如下：

NTSTATUS IoCreateDevice

(

IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,

IN ULONG DeviceExtensionSize,

IN PUNICODE_STRING DeviceName OPTIONAL,

IN DEVICE_TYPE DeviceType,

IN ULONG DeviceCharacteristics,

OUT PDEVICE_OBJECT *DeviceObject

)

該函數(shù)第一、三參數(shù)分別設(shè)置為之前分發(fā)的驅(qū)動(dòng)對象和UniString首地址，因?yàn)槲覀儾捎梦募^濾驅(qū)動(dòng)，因此第四個(gè)參數(shù)設(shè)置為系統(tǒng)已經(jīng)宏定義的FILE_DEVICE_DISK_FILE_SYSTEM。IoCreateDevice函數(shù)除了返回一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)status之外，還將生成的設(shè)備保存在最后一個(gè)參數(shù)中，因此，在調(diào)用該函數(shù)之前要首先定義一個(gè)全局的PDEVICE_OBJECT指針用于儲(chǔ)存生成的設(shè)備。

在之后我們獲得一個(gè)驅(qū)動(dòng)對象的時(shí)候就可以通過將此驅(qū)動(dòng)對象綁定的設(shè)備對象設(shè)備與這個(gè)全局指針中的設(shè)備相比對，方便的查看是否是我們生成的設(shè)備。

2.2分發(fā)處理例程

我們已經(jīng)生成了控制設(shè)備，那么之后要做的就是為該控制設(shè)備分發(fā)處理例程。在驅(qū)動(dòng)對象這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有一個(gè)成員MajorFunction，這個(gè)成員是一個(gè)指針數(shù)組，用來指示該驅(qū)動(dòng)對象針對不同的IRP請求進(jìn)行處理的函數(shù)。我們不可能對攔截下來的每一種IRP請求都構(gòu)建我們自己的處理函數(shù)，因?yàn)檫@樣不僅需要龐大的工作量，而且對于文件操作過濾來說并沒有實(shí)際的意義。因此我們可以將所有的MajorFuction成員分發(fā)一個(gè)默認(rèn)的例程，這個(gè)例程只是簡單的下發(fā)IRP而已。接下來我們應(yīng)該對確實(shí)需要關(guān)注的IRP請求類型分發(fā)具體的處理例程，如：IRP_MJ_READ和IRP_MJ_WRITE，以此來完成對文件讀寫操作的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。需要注意的是在編寫處理例程時(shí)要遵守例程的固定格式，這里不再贅述。

文件系統(tǒng)的文件操作請求不僅僅是IRP請求，還包括由Cache Manager引發(fā)的FastIo。如圖2所示，我們的文件過濾驅(qū)動(dòng)在文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序之間，因此如果需要監(jiān)控所有的文件操作就必須自己編寫FastIo的處理函數(shù)并分發(fā)給驅(qū)動(dòng)對象，將FastIo的處理函數(shù)名賦值給驅(qū)動(dòng)對象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的FastIoDispatch就可以了。

2.3綁定設(shè)備棧

設(shè)備棧是一組設(shè)備對象。應(yīng)用程序發(fā)出請求之后，這些請求會(huì)被翻譯成IRP請求包，之后發(fā)送給設(shè)備棧棧頂?shù)脑O(shè)備。

如果我們想在原有的設(shè)備接收到IRP請求包之前截獲這些請求就應(yīng)該在設(shè)備棧的頂端添加綁定一個(gè)我們自己生成的設(shè)備。這項(xiàng)工作可以通過IoAttachDeviceToDeviceStack來實(shí)現(xiàn)。

但是，還有一種情況是我們必須要考慮到的，那就是動(dòng)態(tài)設(shè)備，比如U盤的插拔會(huì)引起一個(gè)卷動(dòng)態(tài)的誕生。為了兼顧這種情況我們要時(shí)刻關(guān)注動(dòng)態(tài)的設(shè)備注冊變化。所幸的是IoRegisterFsRegistrationChange()這個(gè)函數(shù)能夠做到這一點(diǎn)。

至于這個(gè)函數(shù)應(yīng)該如何使用以及相關(guān)回調(diào)函數(shù)的編寫，這里不再贅述。

如果掃描出有動(dòng)態(tài)卷加載，那么有兩種方式可以完成設(shè)備的綁定。一種是利用SfEnumerateFileSystemVolumes枚舉所有已裝載的卷設(shè)備，找到對應(yīng)的動(dòng)態(tài)卷設(shè)備之后進(jìn)行綁定；另外一種是利用SfFsControl函數(shù)處理IRP_MJ_FILE_SYSTEM_CONTROL這個(gè)IRP請求，SfFsControl()是一個(gè)回調(diào)函數(shù)。當(dāng)有卷被Mount或者dismount時(shí)SfFsControl()就會(huì)被調(diào)用。此時(shí)，根據(jù)參數(shù)中IRPSp->MinorFunction的值分別做處理，有三種情況的調(diào)用，這里不再贅述。

值得說明的是針對FSCTL_DISMOUNT_VOLUME這種情況不需要進(jìn)行解除綁定和銷毀的動(dòng)作。

2.4構(gòu)建IRP完成函數(shù)

我們可以通過VPB（Volume parameter block）這樣一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將實(shí)際的設(shè)備對象和文件系統(tǒng)中虛擬的卷設(shè)備對象的映射關(guān)系保存下來，從而完成真正的設(shè)備操作。

卷的mount過程實(shí)際上也是通過一個(gè)IRP請求來觸發(fā)的，在系統(tǒng)文件驅(qū)動(dòng)處理完這個(gè)mount請求之后就返回與之對應(yīng)的卷設(shè)備對象。我們自構(gòu)建的文件過濾驅(qū)動(dòng)在文件驅(qū)動(dòng)之上，它比文件驅(qū)動(dòng)更早的獲得了這個(gè)請求，此時(shí)這個(gè)請求還沒有被完成，所以還無法得到卷設(shè)備對象，因此我們需要先保存以防止文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)對VPB有所更改。

為了得到卷設(shè)備，我們可以給IRP分配一個(gè)完成回調(diào)函數(shù)，這個(gè)函數(shù)的任務(wù)是保存當(dāng)前的IO_STACK_LOCATION,然后并不做任何處理的將請求下發(fā)給下層的系統(tǒng)文件驅(qū)動(dòng)。當(dāng)這個(gè)IRP請求被文件系統(tǒng)處理完成這個(gè)構(gòu)建的完成回調(diào)函數(shù)就會(huì)被調(diào)用，從而使我們得到了卷設(shè)備。

這里需要注意的是對臨界區(qū)要采用同步，常見的事件同步技術(shù)就可以滿足需求。

2.5捕獲文件操作

如前所述，我們已經(jīng)完成了在系統(tǒng)文件驅(qū)動(dòng)上層構(gòu)建自己的文件過濾驅(qū)動(dòng)的工作。此時(shí)我們就可以在文件系統(tǒng)接收到IRP請求之前捕捉到應(yīng)用程序的文件操作。

接下來的工作就比較簡單了，以IRP_MJ_READ這樣的文件讀操作為例，我們的過濾驅(qū)動(dòng)接到了這樣的請求之后會(huì)調(diào)用我們自己編寫的過濾回調(diào)函數(shù)，那么我們就可以隨心所欲的在這個(gè)回調(diào)函數(shù)中對文件讀操作進(jìn)行修改等動(dòng)作，我們的目的是控制文件被合法用戶訪問，那么在回調(diào)函數(shù)中可以比對操作對象文件的訪問授權(quán)列表，與發(fā)送IRP的源進(jìn)行比對來決定下發(fā)還是攔截這個(gè)IRP請求包。

3結(jié)束語

我們討論了Windows系統(tǒng)下基于文件過濾驅(qū)動(dòng)的訪問控制原理與技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上給出了動(dòng)態(tài)文件保護(hù)的概念和相關(guān)技術(shù)。這在很大程度上可以保護(hù)文件避免非授權(quán)實(shí)體訪問，從而在一定程度上提升了信息資源的安全性。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，攻防雙方的手段此消彼長，如果攻擊者在我們設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)之上提前鉤取到IRP那么也會(huì)繞過我們的防護(hù)對資源安全構(gòu)成威脅。在下一步的研究中應(yīng)當(dāng)著重的討論如何保護(hù)系統(tǒng)本身的文件驅(qū)動(dòng)棧，確保該驅(qū)動(dòng)棧的安全性。可以說這場博弈才剛剛開始。

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