1．1主轴系统结构
主轴箱起着支撑卧式电主轴的作用，主轴箱内腔和底部由纵横交错的筋板组成，主轴箱的主体部分是尺寸较大的圆柱体结构，主体部分的直径和厚度不仅决定主轴箱的整体结构，而且影响到内部筋板的尺寸及分布情况。主轴系统主要结构如图1所示。
1．2主轴系统热－力耦合分析
机床实际工作状态中，电主轴高速旋转产生大量热导致主轴箱发生热变形与机械变形的耦合，因此，本文将对主轴系统进行热－力耦合分析。首先，在CATIA软件中建立主轴系统的三维几何模型，然后导入ANSYS软件中进行有限元分析的前处理，得到有限元模型。主轴系统的热－力耦合分析采用间接分析的方法，这种方法的优点是可以综合运用热分析功能和结构分析的功能，首先，在ANSYS软件热分析模块中进行稳态热分析，热源主要包括电机定转子发热和轴承发热。该数控车床选用的是某公司生产的型号为CD280Z1-8/12．5的电主轴单元，额定的功率为12．5kW，并假设电机损失的功率全部转化为热，其中电机定子占2/3，电机转子占1/3［5－6］。该主轴单元前端支承均为角接触球轴承，型号分别为XC7018和XC7015，预紧力分别为2450N、1080N。前轴承还通过环绕轴承座外表面的冷却水冷却，冷却水流量为7．2×10－4m3/s，入口温度为25℃，出口温度为35℃，轴承发热量按文献［7］提出的方法计算。热分析的边界条件分热传导和对流，主要考虑:转子端部和冷却空气、定子和冷却水、主轴箱和周围空气、主轴内孔及端面和周围空气的热对流;定子和转子、轴承和轴承座、转子和主轴、主轴和轴承之间的热传导等［8－9］，具体计算过程不再赘述。然后进入结构分析模块，将得到的主轴箱温度场作为温度载荷加载到有限元模型。本文在主轴箱底面施加固定约束，考虑到主轴箱受力主要包括切削力和电主轴的重力，由切削力经验公式计算出用硬质合金车刀加工铸钢时的切削力［10］，电主轴部件重2520N。将其等效为在主轴箱与电主轴部件连接部位的X、Y、Z方向上各施加4500N的集中载荷，分析后得到的热－力耦合变形如图2所示。
1．3主轴跳动计算
主轴热变形的大小，理论上以主轴前端的线位移和主轴轴线的角位移为衡量依据［11］。图3为主轴变形评定面。由于试验条件限制，无法实际测量主轴前端的线位移和轴线的角位移，这里利用图3中主轴前端A面的端面跳动和B面的径向跳动误差作为衡量主轴变形大小的依据。由圆柱面径向跳动和端面跳动的定义可知跳动量是测得位移量的最大读数差，得到主轴前端的径跳和端跳，如表1所示。
2主轴箱结构多目标优化
2．1主轴箱最优结构方案确定由于ADGM15数控车床主轴系统基本功能和机床整体结构的要求，主轴箱外型尺寸基本上是确定的。选择通过改变主轴箱底部筋板分布情况及壁厚来改善主轴系统的综合特性。本文提出
了5种设计方案以及各方案对应的主轴前端跳动计算结果，如图4和表2所示。从表2中各方案跳动量比较可知:各方案主轴端部的径向跳动量均小于2μm，方案5的效果最好，为最优方案。尽管方案3多设置了加强筋板，主轴端部的跳动量并不是最小的。这说明盲目的设置多条加强筋并不能有效降低主轴端部的跳动量。
2．2基于模糊综合评判法的主轴箱优化
2．2．1数学模型的建立现对非劣方案做进一步的优化。取设计变量为:X1、X2、X3、X4、L1、L2、D，如图5所示。其中，X1、X2、X3为筋板厚度;X4为壁厚;L1为筋板2距离主轴箱中心孔距离;L2为筋板1到筋板2之间的距离;D为主轴箱内孔的直径。主轴箱优化设计的目的是减小温升对主轴端部径向跳动和端面跳动的影响，并且使主轴箱的质量最小以降低生产成本。建立目标函数为:式中，E1为主轴端面的径向跳动;E2为主轴端面的端面跳动;m为主轴箱质量。2．2．2主轴箱结构优化主轴系统多目标优化有两个过程:第一是求解目标函数的非劣解集;第二是在多个非劣解集求出一个最优解［12］。本文首先采用ANSYS软件优化模块求解得到3组非劣解，即3种方案，分别记为A、B、C，如表3所示。再利用模糊综合评判函数对主轴系统非劣解进行二级模糊综合评判找出优化最优解。模糊综合评判的基本原理是，依据全体评判对象的特性来构造一个评判矩阵，结合综合评判函数赋予每个对象一个特定的评判指标，进行排序优选，从中挑出最优或最劣对象。常用的模糊综合评判函数有以下4种:加权平均型，几何平均型，单因素决定型，主因素突出型［9］，这里不再一一列出。模糊综合评判法主要由以下5个步骤组成:建立被择的对象集，建立因素集，选择评判函数，求解评判矩阵，计算评判指标。被择对象集是主轴箱优化后求得的3种方案X={A，B，C}，评判因素集U={1/E1，1/E2，1/M}，再对其进行归一化处理，得到一级评判矩阵机床加工时，主轴端部的径向跳动对加工精度的影响最大，其次是端面跳动，本文在满足上述两个条件后考虑降低主轴箱的质量以降低生产成本，本文取径向跳动的权重系数为0．7，端面跳动的权重系数为0．2，主轴箱质量的权重系数为0．1。得到对应的权向量为［0．7，0．2，0．1］T，正规化后权向量为［1，0．286，0．143］T。分别求得4种评价函数所对应的评判指标Y1、Y2、Y3、Y4［13］，并组成二级评判矩阵［Y1Y2Y3Y4］。主轴箱的最优解是由4种初评指标的平均值决定，再次采用加权平均型综合评定函数做平权处理，即求得二级模糊综合评判指标:
3结论
【关键词】多孔材料；多功能；优化设计
0.引言
随着工业装备和航空航天的迅猛发展，对高性能材料的设计提出了更高的要求，如：轻量化、高刚度、高散热、抗冲击性和多功能化应用等。多孔金属材料因其优良的性能和广泛的应用前景，近年来成为研究的焦点。
多孔金属材料性能与孔结构直接相关，孔隙率与多功能性能相关。改变孔隙率和孔的结构将影响材料的综合性能。因此，可根据不同需求对其结构多学科优化设计。本文将结合多孔材料的性能表征，对轻质多孔材料进行多功能化优化设计。
1.多孔材料多功能特性
多孔金属材料具有独特的多功能特性，包括：
（1）多孔材料的密度远远小于实体材料的密度。不同多孔材料孔结构不同，一般孔隙率都较高。
（2）抗冲击性 多孔金属在承受压应力时产生塑性变形，大量的冲击量被转变为塑性能，以热量形式耗散。
（3）高刚性 蜂窝多孔材料有很好的力学性能，同时其性能有较强方向性。
（4）高散热性多 孔金属是优良的传热介质，可以作为飞行器和超高速列车的散热装置。此外，在高孔隙中流过冷却剂，可达到冷却和承载的目的，在航天结构领域有广泛应用。
（5）吸声效果 与传统材料相比， 多孔泡沫结构吸声效果良好。
综上所述， 多孔材料具有高刚度、高强度、轻量化和高散热性等明显优势。多孔金属既是优良的结构材料，也是性能优异的功能材料，在交通、海洋采油、航空航天、医疗等领域中有着重要意义。多孔材料不仅性能优良，也降低能源消耗和减少环境污染。
2.多孔材料的性能表征
2.1 多孔金属材料静力学性能
在恒定载荷下，对轻质多孔金属材料的静力学性能研究。当这些构件比较复杂时，一般采用数值方法来研究其破坏变形；当宏观结构较为单一简单时，本构理论也较简单，且计算效率高，往往是数值方法中的主要方法。
本章使用ANSYS有限元程序进行有限元分析，由于结构较为复杂，模型使用三维四面体单元。材料杨氏模量为70GPa，屈服应力为150MPa，泊松比为0.3。
建立多孔金属材料有限元模型，有限元分析表明，该材料弹性模量和压缩强度均明显提高，材料弹性模量随孔径比的增加而增大，压缩屈服应力随孔径比的增加先增大后减小。对压缩变形机理进行讨论，变形主要为斜杆的弯曲变形，同时，小杆的弯曲变形机制使表现出不同的塑性流动特性。
研究表明，随着孔径比的增大，材料表现出不同的流动行为。材料塑性变形主要集中在斜杆上，孔洞的四个顶点处几乎没有变形，因此，斜杆的弯曲是泡沫金属压缩时的主要变形机制。提高孔径比，弯曲刚度显著提高，且塑性应变集中在压缩方向的小杆上。当小杆截面积逐渐增大时，结构应力也逐渐提高，直至斜杆发生屈服。
2.2 多孔金属材料动力学性能
在实际应用中，多孔金属可承受动态荷载而产生大范围变形，本文通过选择基体材料、孔隙结构来控制动态变形特征，可使多孔金属成为理想的吸能材料。多孔金属在高变形下的动态性能和破坏机理研究对于其的广泛应用具有重要意义。此外，载荷作用下力学行为的研究也是结构材料的重要前提之一，尤其对抗冲击材料在军事和防恐领域中的应用具有重要意义。
多孔材料在冲击下的变形模型一般采用动量守恒和能量守恒得出动态激励下的变形。多孔金属材料的吸能机理研究已成为当前多孔材料研究的热门方向。金属多孔材料抗冲击分析是建立在静态模型基础上的，未考虑应变效应的影响，很难准确得出整个材料的动态性能。如何进行冲击荷载下的强度和破坏研究，建立相关的本构关系及破坏判据，需要进一步深入研究。
2.3 多孔金属材料热力学性能
孔隙传热是多孔金属多功能特性中最受广泛关注的领域。材料的高热传导系数和对流换热使得多孔金属具有优良的换热性能。
传热性能研究一般集中于常温导热和单相对流传热。根据多孔金属结构的流体动力特性，确定了不同雷诺数作用下的动量方程，得出了惯性力表达式；根据空气冷却对流换热特性，测定了对流传热随微结构参数的变化规律，建立单相对流传热模型；测定真空状态下导热系数随温度的变化规律，进而确定了高温下的热传递规律。随着相对密度的提高，多孔结构的导热系数会随之增大，且导热系数与相对密度基本成线性关系。
3.多目标结构优化设计
传统材料的设计通过调整单一材料设计参数使之能够满足工程实际需求。在大多数情况下，材料的设计无法达到最优化。由于上述局限，力学工作者虽然以材料为研究对象，但只发挥其辅助作用。随着以多孔材料和复合材料的发展，材料的可设计性已有了较大提高，可根据工程需求利用优化技术设计出最优越的材料。
多目标优化问题的主要思路是目标加权求解。对多个目标中，评价各目标权重系数 ，将多目标归一化。从而将多目标优化问题转化为单目标优化问题。
在航空航天领域，许多结构件需要同时满足强度、隔热和轻质的要求。从第3节力学性能研究中我们知道，随着密度的增大，材料屈服强度提高，多孔金属板的隔热性能降低，且孔径比越大，多金属板的隔热性能越好。针对单一目标优化进行的参数选取与其他目标优化的参数选取是相互矛盾的，需要进行多目标优化设计，以选取同时满足强度、隔热和轻质要求的材料参数。
金属板构件参数多目标优化设计中，首先采用最小二乘法对屈服应力和隔热参数进行多项式拟合， 以此表达式作为构件的目标函数，通过建立包含强度、隔热和轻质多目标函数的优化设计模型，采用权重法将多目标优化问题转化为单目标优化问题进行求解。
4.结论与展望
通过建立了多目标优化设计数学模型，求解目标最优的金属孔径比、相对密度。结果表明多孔金属板的综合性能显著优于传统金属板。
多孔金属材料应用前景十分广阔，但目前很多研究还只限于对宏观性能参数的研究，对细观结构研究还较少。
【参考文献】
一、前言
飞艇因执行监测、侦察和通讯中继等任务的成本和性能远优于卫星而受到工业界和学术界的重视。目前飞艇设计有两种方法：一是依赖有经验的设计人员，借助专业数据库选择合适的构型、部件；第二种方是借助MOO技术获得最优构型。本文对第二种方法进行阐述，该方法是在满足任务要求的前提下，优化气动阻力、静稳定性、性能指标和飞艇的几何形状。MOO方法对上述目标同时优化，帮助设计人员选择最佳构型。早期飞艇的设计重在考虑气动性能，对静稳定性和性能特征及影响制造成本因素之类的因素没有统筹、优化。本文利用MOO方法，首先考虑包含安定面和吊舱在内的完整飞艇构型，再将静稳定性、性能特征（与航程相关）及与艇体表面和体积相关的制造成本作为目标，利用几个帕累托结果来确定同时满足多目标的最优构型。在实践工作中使用建议的设计构型以验证MOO概念设计方法的实用性。本文中先介绍了用于评估飞艇滑行距离的6自由度非线性模型。随后论述了将稳定性导数作为静稳定性和性能要求的方法，以及飞艇构型最优定义、使用的目标函数及设计变量，并用多目标遗传算法进行优化，最后分析了优化结果。
二、问题描述
设定非线性飞艇的动力方程和所用坐标系。使用此方程来计算飞艇的飞行距离。
2.1飞艇模型：包含安定面和吊舱位置在内的飞艇构型见图1。根据图中所示的飞艇构型，飞艇后段安装了三个安定面。纵向操纵系统包括左右升降舵，横向操纵系统包括顶部和底部两个方向舵。
2.2 运动方程：根据平移运动和转动基本定律，惯性艇体中刚性艇体六个自由度动力方程如下：
（2.1）：该方程为重心力矩方程。进行飞行动力分析时，将飞艇假定为刚性。还要考虑附加质量和惯性影响。根据图2所示几何形状，可将重心方程转化为艇体内其他任意点。在飞艇中，该点称为浮心，用O表示。
由于惯性系不能旋转，相对速度为： （2.2），对方程（2.2）微分，得出平移运动方程； （2.3），用相似步骤得出旋转运动方程（关于O点）； （2.4），求解方程（2.3）和（2.4），得出非线性方程；
（2.5），其中 为 反对称矩阵； （2.6），最后，通过浮心有关的流体介质得出刚性艇体6自由度非线性运动方程； （2.7）气动和稳定性导数是飞艇几何外形和飞行条件的函数，可利用Digital Datcom估算该值。上述方程可用于评估飞艇性能，如飞行距离。单位时间内的飞行距离与飞艇构型尺寸计算有着直接关系。
三、稳定性导数稳定性导数对飞艇静稳定性和性能特征的确定起着关键作用。稳定性和操纵导数是飞艇构型尺寸参数和飞行条件的函数。例如，CXu太大将影响飞艇保持所需平移速度的性能，进而不能满足长航程的要求；如太小又不能满足所需静稳定性要求。在满足稳定性导数平衡条件下，采用MOO方法，对上述稳定性进行折中分析。表1概括了飞艇某些关键纵向和横向稳定性导数。
四、最优构型设计
飞艇由艇囊升降舵、方向舵和吊舱组成，而艇囊构型，水平安定面和吊舱的参考面积和位置均在飞艇静力稳定性和性能方面起着重要作用。同时，构型尺寸和氦气重量决定了飞艇制造的主要成本。优化流程图如图3所示。
本文主要考虑以下优化目标：a）气动阻力系数为最小；b）为降低生产成本，使艇囊表面积最小，氦气量最少；c）飞艇滑行距离最优，以满足用户规定要求。在保持飞艇可接受性能的同时，对稳定性导数进行优化使飞艇避免初次扰动。须对以上目标进行优化。关于气动阻力，飞艇的气动阻力最小
其中，DT为滑行距离。
稳定性导数及其要满足的目标函数如表1所示。设计变量规定了飞艇的几何外形，借助遗传算法可算出优化值。设计变量如图1，变化范围见表2。
考虑到之前运用过的算法，借助MOO方法和采用优化目标值的方法（式（4.1）-（4.4））对飞艇几何外形参数求导。
五、优化结果分析
本文采用多目标遗传算法提供更多求解方案，形成Paretofront，便于选择优化方案。
5.1飞艇动态参数：非线性飞艇动态模拟求解装置基于ode3，积分时间步长为1秒，模拟时间为100秒，变量如表3所示。
5.2多目标优化参数：多目标遗传算法（MOGA）参数中遗传代数、截断选择、交叉概率及变异概率的值分别为1400、2、0.80和0.2。
5.3阻力设计：减阻是飞艇设计的重要目标。本文中阻力目标函数（Eq.（4.1））值最小。根据图4，降低阻力系数（阻力本身）会使艇体表面积变大。所以，虽然减小气动阻力是最佳方法，但是由于艇体面积增加，减阻需要较高的生产成本。在此提出了帕累托解的圆周区，该区内选择的设计点应与两个目标保持一致。其他帕累托解也要使用类似区域，以便用于选择最后的设计点。
5.4稳定性设计：通过对静稳定性导数与性能指标优化，得到了敏感性分析结果，检验了艇体构型效果水平安定面的位置和尺寸以及对吊舱两个关键稳定性导数 和 求导，相关结果见图5。
如图5所示，几种构型均可导致飞艇的不稳定行为和导数Czα和CYβ的产生。为验证该效果，选择两个设计点（点1和点2）来表示飞艇在初始条件下的气动情况，具体值见表3。非线性飞艇响应的6自由度见图6。假定初始配平条件，图6为设计点1产生飞行品质所要求的更稳定。表4对比了两个帕累托解的构型尺寸参数。根据该表，虽然设计方案采用点1有很大好处（如稳定性更好、氦气更少等），但是也存在一大缺点，即制造面积更大的尾翼导致成本增加。
以上这些考虑事项将帕累托解集压缩成为一个可行的环形区，见图5。该环形区显示了最佳设计点满足总体要求。
5.5滑行距离设计：图7为在100秒的模拟过程中，三维空间中的各种最优构型下，飞艇滑行的最大和最小距离，可根据飞艇的滑行范围选择最优构型。
设计点1与点2相比，可使飞艇滑行至完全不同的位置。如果希望飞艇滑行距离长，可选择设计点1。表5为图6中帕累托两个设计点的构型尺寸参数。
从上表和图6可以看出，飞艇滑行距离越远，则氦气重量更大。根据牛顿运动第二定律，氦气重量增加会使阻力产生的加速度减小，进而使飞艇在惯性空间内滑行得更远。
基于上述分析，设计人员可选择如图7所示的球形设计区域。该区域在满足惯性空间内要求的滑行距离的同时还满足其他各种目标（如氦气重量是合理可行的）。
采用类似方法模拟了飞艇滑行中各姿态角的响应，相关结果见图8。表6为图8中设计点1和点2相应的构型参数。
与上述分析类似，球形最优设计区域在符合诸如艇体表面积和氦气重量之类的目标时，还满足飞艇机动姿态的要求。
考虑到上述内容，飞艇构型在帕累托描述的球形和圆形设计区域范围内。该构型是综合考虑所有因素的最优形式，即气动阻力稳定性要求（导数值或符号）、氦气重量和艇体表面积（生产成本）及滑行距离。设计人员可放心选用此构型来权衡各个方面的问题。
5.6 原型艇：建造NAMA飞艇的目的是出于研究LTA的漂浮性和抗风能力，验证飞艇能否在2500米飞行，并且是否能抵抗住每秒13米的风速。飞艇艇囊是一个非刚性结构，其艇体构型暴露在压差为0.05至0.2个大气压的环境下，该压差函数可用系统耐久性、飞行时间、外界温度和飞行高度来表达。为承受艇体和蒙皮上的高压，选用极限压力为3GPa的Vectran纤维先进材料。该材料具有耐久性好、抗紫外线能力强的优点，适用于高空恶劣环境。同时该材料重量轻只有每平方米80克，十分适合制造飞艇蒙皮。艇体内层成型所用的复合材料由热塑聚亚安酯制造。该材料能够抗紫外线辐射和防止氦气泄露。为克服艇体和编织物上的内部压力，在固定悬挂载荷的位置使用多根间距为1米的环形带，布置在艇身的整个长度，每根带能承受1.8吨重量。
综上所述
飞艇构型设计的多目标优化考虑了静稳定性和飞行性能。同时也将气动阻力、艇囊表面积和氦气质量作为优化目标，后两个优化目标反映了飞艇的主要制造成本。MOO的应用使设计人员无需进行重复的折中分析，只要通过考虑多项准则就可选择出最为有效的设计方案。
参考文献
[1]Sasan Amani.Multi-objective conceptual design optimization of a domestic unmanned airship[J].Journal of Theoretical and Applied Mechanics，2014，52（1）：47-60.
（作者单位：中航通飞研究院有限公司）
作者简介
彭星萍，女，助理工程师，江西师范大学，研究方向：通用航空战略技术研究。
【关键词】施工管理；多目标；优化设计
[Abstract] Construction enterprises in the construction management of traditional design is in just one index construction time, progress and cost of the single optimization, and without considering the target relation. Resulting in construction and planning is not consistent, so that construction units not know what course to take. This paper in view of the current project management in the three as long as the goal is obtains analyzes one by one and try to integrate these aspects.
[keyword] construction management; multi-objective optimization design;
中国分类号：TL372+.2
1.引言
建筑工程行业一直以来都是我国的支柱性产业，建筑业的发展水平对我国整体经济的发展形势起着至关重要的作用。当前，随着我国住房体制的改革，大量的住房消需求被释放出来，再加上国家城市化进程的步伐不断加快，国内建筑行业呈现出欣欣向荣的景象。然而，在竞争愈来愈激烈的形势下，粗放性经营己无法适应当下的发展，只有加强企业内部管理，向管理要效益才能有出路。对建筑施工企业来说就是要优化设计施工管理中的诸多目标。
2.三大施工管理控制目标的基本分析
施工管理目标是施工管理的重要组成部分，管理的功能决定了实现目标的方法。施工项目管理的目标就是在规定的时间内，用一定的费用建造出符合质量要求的建筑。其目标主要可分为三个方面：进度管理目标、质量管理目标、成本管理目标［1］。
2.1施工项目质量管理
施工项目质量是反映建筑实体能力和特性的总称，是根据有关法律、法规、及相关技术标准对工程安全、使用、经济、美观等特性的综合要求。施工项目质量管理就是为保证达到项目规定的质量标准而采取的一系列措施和手段。由于工程项目是一个工序流程庞大而复杂的物质生产过程，因此，需要对人、材料、机械、方法和环境构成的系统进行全面控制。
2.2施工项目进度管理
施工进度是指项目在施工过程中各阶段所需要的时间。工程进度是工程建设非常重要的一个要求，对项目积极效益起着很大的影响。项目进度管理是对项目在各个施工阶段的施工内容、施工时间、施工工序间的关系制定计划，由于影响工程进度的因素较多，在编制计划时必须充分认识和估计到各种可能出现的状况，并进行实时的修改和调整，直至工程竣工验收。
2.3施工项目成本管理
项目成本就是指某一工程在项目实施过程中发生的全部费用总和。工程施工过程中工人工资、消耗的材料、构配件、租赁费、施工机械台班费及为组织和管理施工所发生的全部费用支出统称为项目施工成本。成本管理的目标是在规定时间及预定的质量前提下，不断优化项目管理工作，充分挖掘降低成本的潜力，以尽可能少的耗费，实现预定的成本目标。因此，施工项目成本管理是对项目实施过程中发生的费用，组织、系统地预测、控制、核算和考核的一系列科学管理工作。
3. 三大施工管理控制目标的优化设计分析
质量、进度、成本三者间既存在矛盾的一面，又存在着统一的一面，工程项目施工管理的优化设计就是将这三大目标作为一个有机的系统来进行整体的控制。
通常情况下，如果对工程质量要求较高，那就需要投入较多的资金和花费较多的时间；如果项目要抢时间、争进度，那么成本就要相应的提高，或者质量要求适当地下调；如果要降低投资，那么就要考虑降低项目的功能要求和质量标准。这些反映出施工项目三大目标之间矛盾、统一的关系。
3.1 施工项目整体管理制度优化
不断完善、积极落实项目施工过程中各种相关技术标准、规范、章程。建立健全技术管理及技术责任制。实施技术责任制是为了保证各技术岗位工作都要有专门的技术责任人，杜绝施工过程中出现问题无人负责的现象。同时还可以充分调动技术人员的积极性，务实落实技术交底和档案管理工作。在图纸会审阶段，要求要有组织、有步骤地按程序进行。未经会审通过的施工图纸不得用于施工［2］。技术交底的工作一定要分级进行，并且要分级管理，使参与人员都做到心中有数，避免盲目施工。对于重点工程、重点部位的技术应用，工程项目管理人员更需要做详细清楚的技术交底安排。这其中，交建设单位的竣工资料和施工单位保存的施工组织与管理档案都应按档案管理要求进行搜集、整理和归档。
3.2 施工项目整体技术优化
在施工准备阶段所做的技术准备工作是为了创造有利的施工条件，从而保证施工任务得以顺利进行，它的主要工作内容及基本任务是了解和分析建设工程特点、进度、要求，摸清施工的客观条件，编制施工组织设计，并制定合理的施工方案，充分及时地从技术、物资、人力和组织等方面为工程创造一切必要的条件，使施工过程连续、均衡地进行，保证工程在规定的工期内交付使用，使工程施工在保证质量的前提下，做到提高劳动生产率和降低工程成本。而施工组织设计是指导工程项目进行施工准备和施工的基本技术条件，加强施工组织设计编制的组织工作，对参加编写的人员明确分工，责任到人，最后汇总，修改定稿。
在施工准备阶段，选择科学的施工方法，协调各个工种在施工中的搭接与配合、合理安排劳动力和各类施工物资的供应、确定各分部分工程的目标工期和单位工程。编制施工计划，落实计划的实施, 保证人力、施工物资和资金的及时到位。掌握建设工程特点和施工技术要求，分析工程施工进度要求和投资成本规定，并据此编制施工组织设计、制定施工方案，创造有利的施工条件，保证施工任务顺利进行［3］。
在项目施工阶段，首先要合理安排人力资源在施工过程中的运用，避免各工种人员出现怠工、窝工的现象，其次做好施工机械的均衡调配, 施工机械的台班数量和工作面直接影响其最大施工强度，因此大型施工机械的及时进场和转移应做到合理的衔接安排。当遇到技术难点工序、关键工序时，要采取各种措施予以保证其按时顺利完成。
4.结束语
通过技术管理工作，做好施工前各项准备，并且加强施工过程中出现的重点、难点控制，优化配置资源提高劳动生产率、降低资源消耗，进而达到质量、进度和成本多方面的和谐统一。作为项目部，为了实现安全、质量、进度、成本等方面的目标要求，必须加强施工过程的技术管理因此加强建筑施工技术管理，对整个工程项目都起着十分重要的作用。
【参考文献】
［1］孙锡衡, 齐东海. 水利水电工程施工计算机模拟与程序设计［M］. 北京:水利水电出版社, 1997.
【关键词】实时调度 日前计划 AGC节能调度 滚动调度 经济调度 安全校核
我国风能的储量巨大，可开发利用。我国对开发风能资源非常关心，把利用风能资源作为转变经济能源结构和社会可持续发展的重要举措，风力发电成为对风能开发利用的重点对象。进行大规模发展风力，风电开发的重点是进入“建设大基地，融入大电网”。到2008年底，我国风电总装机容量达12248MW，提早完成了我国2010年预定的风电目标，图1是风电发展趋势的统计图。
1 多目标优化调度彼此关联技术
1.1 传统经济与节能调度的差异性
（1）电网单位买电成本上的差别；经济调度的发电机组的电网价格与市场具有竞争性；节能调度则首先考虑风、水等可再生资源发电，这些新能源机能发电要比火电机组的上网电价高。
（2）减少排放的成效性不同；经济调度以发电成本低为主要目的，而就目前的社会发展中煤的燃烧是成本最小的发电资源，经研究煤的燃烧有大量的污染物排放，对环保十分不利；电力供应充足的时候，节能调度本着经济节能的原则，选择由小到大的污染物排放资源作为发电顺序，这对电源发电是有好处的。
（3）发电的成本不同；节能发电是用降能低耗的方式，排放最少废气污染物；经济调度的成本资源会更低，增加了发电效率和产值。
（4）针对各种不同的机组发电序位也不同；节能调度里的不同发电机组按照排好的顺序找准序位：没有调节能力的可再生资源如太阳能、风能、海洋能等发电机组，具有调节能力的可再生资源如地热能、生物质能、水能等垃圾发电机组，核能发电机组，按照供热量的多少来确定发电量的方法，应用燃煤放热和别的资源结合发电机组，烧油发电机组，烧煤发电机组；经济调度是凭借机组报价，与周边发电机组的成本相比，报价的低的机组先进行发电。
1.2 应用实时调度技术
电网调度智能系统运用实时调度技术；实施调度计划过程中，有AGC机组内存容量不充裕，收效甚微的机组跟踪计划，安全区域与运行点靠近，风能发电功率不好掌控等等因素；实时调度机组必须选择执行计划强，性能比高的机组为调度机组；通过以10分钟为一个超前调整机组的周期出力的超短期发电预测，从而排除不肯定因素的影响；所以，以10分钟周期的超前调度控制方案，这种方案具有按时段编制发电的功能，还可预测下一个时段调度的风电出力情况，影响爬坡的速度效率，机组的额定限值，滚动发电策划，调度系统安稳运行时，我们可按节能减排标准推行发电计划，排除计划误差；因为电场在10分钟内是相对稳定的时段出力，所以实时调度技术是风电接入的调度重点，也是AGC控制及协调调度计划的切入点。
2 特性各异的电源多目标协同优化调度系统设计研究方案
2.1 调度系统的功能设计
2.1.1 滚动系统调度
在短期预y的拓展上，60分钟是启动周期，最大限度的应用最新的信息预测和实时信息，及时修改计划，实现预测发电的调整计划，有效减小日前计划的不准确性，滚动调度系统是下发计划指令，限制调整，改进在线滚动，推测超短期风功率，联络交接线管理计划等组成的。
2.1.2 综合归纳监视系统
监督并把一日内的电网滚动优化，实时调度，超短期推测数据等有关讯息，通过可视的信息平台展现出来，从管理的重点分析涵盖负荷，调度系统业务的组织信息，规划风电，装机规模，发电，电量合同，断面等等方面进行关注与研究。
2.1.3 计划系统
计划由计划数据展现和计划数据透传两大功能来实现。
2.1.4 实时调度系统
实时调度系统是在线调度实时，下发指令的自动性，超短期负荷的推算，安全校核等几部分构成；以电网模型，风电出力推算，超短期预测发电 ，实时数据通信的前提，10分钟是一个启动周期，在综合滚动发电计划，机组出力限制，安排AGC机组发电计划实时，；重新推测下个10分钟的发电计划调整，排除计划数值与推算数值的误差，加强电网的风电接入功能，成为联接协调调度计划和AGC控制安全网络的关键点。
2.1.5 安全校核系统
安全校核系统的职能是对实时调度产生的发电机组出力数据调动，输出计划方案的校核成果，滚动调度系统模块等的功能调整；对一日这中的最新设备状态信息，预测能力信息，电网模型，有计划的实时静态安全分析，分析计划多种发电机对功率转移的线路潮流分布因子，电网各个网点的联接形式，整理分析系统阻塞形势，并做相应的阻塞管理；内置功能主要有潮流分析，灵敏度分析，校核断面自动生成，静态安全分析等，做出系统的静态安全校核算法。
2.1.6 系统管理部分
系统管理功能主要有用户管理，日志管理，基础数据维护，权限管理等。
2.1.7 效果系统评估
用先进的可视化设备对特性各异的电源协同优化进行时段调度协调的工作效果展现；效果评估方面有节能减排的情况分析，经济性，开机方式，利用的清洁能源，风电，机组影响等多个方面。
2.1.8 接口的通信功能
协同优化调度系统和日前计划系统，OMS系统，EMS系统等各系统的接口通信。
2.2 系统设计方案
2.2.1 总体结构框架
特性各异电源的多目标协同优化调度系统的总体结构框架设计要求有：
（1）要求的标准化；系统的研究开发与设计准则和自己开发创新的原则相结合，遵守国内外和各个行业的通行法则，总结各国胜利成果的经验和先进技术，做好了智能电网的长远发展目标，保证电网的运用安全稳定；
（2）要求的一体化；系统设计调控的详细划分，实现调度运行控制，分析计算能力进行界面设计及系统的设计功能，电网的调度管理，电网的编制计划等一人体化的管理；
（3）要求的集成化；集成化设计是实现现代化管理及电网的调度信息，也这完成智能化调度做铺路；调度系统研究，依照数据集成的应用观点，建立起统一的数据应用服务平台，完成数据的共享性，整合性，一致性及应用增值，集成环境给电网调度的协同优化设计开发了强大的功能支撑。
2.2.2 集成和应用系统接口
（1）应用系统接口和其它系统接口的有机结合要从几个系统中读取数据；日前计划系统：读出计划约束讯息，第二天计划信息，负荷推测讯息；风功率预测系统：取得10分钟更新接下来的3个时段的风功率预测讯息；输出的数据传到OMS系统和AGC系统，OMS系统：传输风的功率推测讯息，抽水蓄能曲线，火电机组单机曲线，水电计划曲线等；AGC系统：发送机组计划指令新信息传到数据整合平台，在转发指令给AGC系统。
（2）和d5000智能电网接口及集成；d5000系统编制日内计划的规范功能，优化购电成本低廉，三公调度系统，发电消耗能源最少的目的，火，水电机组的发电机组制定要有针对性，个别地方的大比例风电机组，供热机组等机组功能和目标都很难实现。
3 结果论述
调度系统的实时研发，和AGC系统组成闭合控制，引进控制理论预测模板MPC，完成多时间尺度的多级协调调度形式，研制出实时调度模型及算法；增强了有功算法的可控制性；
研发设计热电联产机组，风力发电机组的调度应用机理作用及应用特点性质，实现优化调度模型；
建立特性各异电源的优化调度，火电机组，水电机组及风电机组进行举例分析，风力发电的使用要尽可能的保护环境，节约能源，经济调度遵循更好更低的火电成本为目的，在电网安全约束的运行中通过AGC系统完成优化调度的控制。
4 结语
由于风电模型预测困难，必须连接MPC系统来进行调度控制；电力系统的运用有很大的不稳定因素，电力系统的有功调度控制效果明显；社会的进步对电力的需要更是急不可待，这与发电造成环境污染和能源供应方面相互矛盾，我们要在现有的条件下学会节能环保，提高能源利用效率，节能减排改善能源的枯竭危机，我们寻找清洁的新能源是发展电力的大好光景，针对多种电源的环境污染大小，运行的条件限制，生产成本的预算等因素影响，合理的选择协调调度设计与多种发电机组的分配密不可分；多电源电力系统的多目标优化调度设计仍有巨大的发展空间，系统设计发电机组不稳定，在这方面的工作我们还就加大力度研发，对可再生清洁新能源在电力系统发电的稳定性进一步加强，能预测更长的时间，解决多电源优化调度的矛盾关系。
参考文献
[1]张明力，沈文宣，吴中华，等.消纳大规模风电的热电联产机组滚动调度策略[J].电力系统自动化，2014，35（26）：20-26.
[2]郑原太，钱明光，姜术峰，等.消纳大规模风电的多时间尺度协调的有功调度系统设计[J].电力系统自动化，2015，35（02）：2-7.
[3]沈文宣，郑原太，张明力等.风电受限态下的大电网有功实时控制模型与策略 [J].中国电机工程学报，2015，33（27）：3-8.
作者简介
金元（1973-），男，朝鲜族，韩国庆安北道人。硕士学位。现为国家电网东北电力调控分中心高级工程师。研究方向为电网管理。
金明成（1975-），男，黑龙江省尚志市人。硕士学位。现为国家电网东北电力调控分中心高级工程师。研究方向为电网管理。
刘洋（1985-），山东省德州市人。硕士学位。现为国家电网东北电力调控分中心中级工程师。研究方向为系统安全分析。
吴珂鸣（1983-），辽宁省沈阳市人。硕士学位。现为国家电网东北电力调控分中心高级工程师。研究方向为调控运行。
刘少午（1979-），辽宁省凌海是人。硕士学位。现为国家电网|北电力调控分中心高级工程师。研究方向为调控运行。
杨巍巍（1981-），男，河南省南阳市人。硕士学位。现为国家电网东北电力调控分中心高级工程师。研究方向为调度计划。
关键词：提升运输；多目标优化；控制器；安全保护
0 引言
随着工业技术的迅速发展，矿井生产向大型化、规模化的煤炭能源基地方向发展。而矿井提升机是矿山的关键设备，是联系井下与地面的“咽喉”设备，由于单次提升量及提升容器愈来愈大，提升速度愈来愈高，提升设备的安全运行直接影响到整个矿井的生产效率、国家财产和人员生命的安全。一旦发生重大事故，除设备安全、人员生命受到威胁外，可能导致整个矿井瘫痪，将造成重大的损失。所以不断完善矿井提升机的控制系统和保护装置，开展相关研究具有重要的意义。
近年来，矿井提升机的控制与安全保护问题受到国内外众多研究机构和企业的广泛关注，并开展了很多相关的研究工作，研究的主要内容包括电动机的调速与控制技术、后备安全保护装置和运行监控系统等。例如，文献[1]～[4]等对矿井提升机用电动机的控制进行了研究，其目标主要是提高启动、制动、调速的平稳性和可靠性，降低能耗等，实现的主要技术手段是应用先进的控制理论和数字变频技术；文献[5]～[7]等对后备保护装置和监控系统做了一定的研究，内容包括防过卷、防过速、提升力矩保护、过负荷及欠压保护等。但是，矿井提升机作为一个复杂的典型的机电一体化设备，其安全保护和运行控制是密切相关，互相制约的，仅就某一个或几个方面的性能进行改善往往并不能达到预期效果。因此，开展矿井提升机的多目标优化控制的研究十分必要。
本文针对矿井提升机运行过程和安全保护的特点，设计一种面向高效、节能、安全保护等多目标的矿井提升机优化控制系统。
1 控制系统构成
在矿井提升机控制系统设计过程中，将系统的安全保护与运行控制有机地结合起来，在控制装置中通过微处理器协调控制，统一管理，既能提高电机运行的性能，又能保障系统的安全运行，达到高效、节能、安全和节约制造成本等目的。本系统主要由控制器、加速度传感器、张力传感器、旋转编码器、过卷过放检测器、液压制动器、变频调速器、欠压过载保护器和彩色显示器组成。整个系统将实现如下三个方面的功能。
1）提升机运行状态监控部分由加速度传感器、张力传感器、旋转编码器等组成，实现箕斗运行的加速度、速度、钢丝绳张力的实时采集。当箕斗加速度、速度和张力超标时实现安全保护。
2）提升机的安全保护部分由过卷过放检测器、欠压过载保护器等组成，实现提升机运行异常的检测，当可能发生过放过卷及出现欠压或过载等情况时，实现安全保护。
3）提升机运行控制部分由变频调速器和液压制动器组成，由控制器输出提升运输的五段速度，经交-交大功率变频调速器控制提升主电机，实现提升机的运行；当出现异常状况时由液压制动器紧急减速或制动。
2 控制器硬件设计
控制器MCU选择晶宏科技的STC12C5A60S2单片机，这款单片机功能强大，有8路10位精度AD采样功能，可实现加速度传感器和张力传感器的信号采集；有7路外部中断I/O，可采样旋转编码器的脉冲信号以实现提升机运行速度的检测；有2路PWM可实现D/A功能以控制变频器。另外，过卷过放信号、欠压过载信号和液压制动器控制信号等属于开关量，可由此单片机的普通I/O口采集。
该单片机的TTL电平串口经MAX232芯片转换成RS232电平，由9针串口接至彩色显示器，以实现人机界面功能。
由于提升机运行电磁环境恶劣，控制器的输入输出信号全隔离，以提高系统的抗电磁干扰能力。开关量输出信号采用欧姆龙继电器驱动，耐20A电流冲击。
控制器电路由作者设计并进行了PCB布线，委托深圳精敏数字机器公司加工制作而成，如图2所示。
3 系统软件及控制策略设计
系统软件实现箕斗加速度、钢丝绳张力等模拟量的采集，变频调速器模拟量的输出，过卷过放信号、欠压过载信号和液压制动器控制信号等开关量的采集，通过I/O口外部中断编程实现旋转编码器脉冲信号的采集。
彩色显示器人机界面和单片机通讯采用modbus协议，由c语言编写程序实现，能将提升机运行状态、安全保护状况以及电机运行频率等信息显示在屏幕上，供操作人员查看。
控制策略设计是本控制系统软件的一个难点，既要实现提升运输的5段速度图并保证最快的运行速度，又要在兼顾效益的情况下设计安全保护的裕度。
4 结束语
本文提出了提升运输多目标优化控制方案，并设计了控制器。经模拟实验和现场试验表明，本优化控制系统能提高提升运输的性能及运行安全性。
参考文献：
[1] 王晓晨等.采用异步机矢量控制的矿井提升机开机特性的分析及改进.煤炭学报，2007（3）.
[2] 兰云，张立.IGCT变频器在矿井提升机调速系统中的应用.电气传动，2008（11）.
[3] 张勇等.矢量控制在矿井提升机上的应用.煤矿机械，2008（11）.
[4] 高宇等.提升机电控系统给定环节优化方法的研究.煤炭技术，2008（9）.
[5] 陆嘉，张新.矿井提升机综合后备保护装置.煤矿机械，2006（12）.
[6] 张仕明.立井提升过卷（过放）电气保护和机械保护装置的探讨.煤炭工程，2006（7）.
关键词：提升运输；多目标优化；控制器；安全保护
0 引言
随着工业技术的迅速发展，矿井生产向大型化、规模化的煤炭能源基地方向发展。而矿井提升机是矿山的关键设备，是联系井下与地面的“咽喉”设备，由于单次提升量及提升容器愈来愈大，提升速度愈来愈高，提升设备的安全运行直接影响到整个矿井的生产效率、国家财产和人员生命的安全。一旦发生重大事故，除设备安全、人员生命受到威胁外，可能导致整个矿井瘫痪，将造成重大的损失。所以不断完善矿井提升机的控制系统和保护装置，开展相关研究具有重要的意义。
近年来，矿井提升机的控制与安全保护问题受到国内外众多研究机构和企业的广泛关注，并开展了很多相关的研究工作，研究的主要内容包括电动机的调速与控制技术、后备安全保护装置和运行监控系统等。例如，文献[1]～[4]等对矿井提升机用电动机的控制进行了研究，其目标主要是提高启动、制动、调速的平稳性和可靠性，降低能耗等，实现的主要技术手段是应用先进的控制理论和数字变频技术；文献[5]～[7]等对后备保护装置和监控系统做了一定的研究，内容包括防过卷、防过速、提升力矩保护、过负荷及欠压保护等。但是，矿井提升机作为一个复杂的典型的机电一体化设备，其安全保护和运行控制是密切相关，互相制约的，仅就某一个或几个方面的性能进行改善往往并不能达到预期效果。因此，开展矿井提升机的多目标优化控制的研究十分必要。
本文针对矿井提升机运行过程和安全保护的特点，设计一种面向高效、节能、安全保护等多目标的矿井提升机优化控制系统。
1 控制系统构成
在矿井提升机控制系统设计过程中，将系统的安全保护与运行控制有机地结合起来，在控制装置中通过微处理器协调控制，统一管理，既能提高电机运行的性能，又能保障系统的安全运行，达到高效、节能、安全和节约制造成本等目的。本系统主要由控制器、加速度传感器、张力传感器、旋转编码器、过卷过放检测器、液压制动器、变频调速器、欠压过载保护器和彩色显示器组成。整个系统将实现如下三个方面的功能。
1）提升机运行状态监控部分由加速度传感器、张力传感器、旋转编码器等组成，实现箕斗运行的加速度、速度、钢丝绳张力的实时采集。当箕斗加速度、速度和张力超标时实现安全保护。
2）提升机的安全保护部分由过卷过放检测器、欠压过载保护器等组成，实现提升机运行异常的检测，当可能发生过放过卷及出现欠压或过载等情况时，实现安全保护。
3）提升机运行控制部分由变频调速器和液压制动器组成，由控制器输出提升运输的五段速度，经交-交大功率变频调速器控制提升主电机，实现提升机的运行；当出现异常状况时由液压制动器紧急减速或制动。
2 控制器硬件设计
控制器mcu选择晶宏科技的stc12c5a60s2单片机，这款单片机功能强大，有8路10位精度ad采样功能，可实现加速度传感器和张力传感器的信号采集；有7路外部中断i/o，可采样旋转编码器的脉冲信号以实现提升机运行速度的检测；有2路pwm可实现d/a功能以控制变频器。另外，过卷过放信号、欠压过载信号和液压制动器控制信号等属于开关量，可由此单片机的普通i/o口采集。
该单片机的ttl电平串口经max232芯片转换成rs232电平，由9针串口接至彩色显示器，以实现人机界面功能。
由于提升机运行电磁环境恶劣，控制器的输入输出信号全隔离，以提高系统的抗电磁干扰能力。开关量输出信号采用欧姆龙继电器驱动，耐20a电流冲击。
控制器电路由作者设计并进行了pcb布线，委托深圳精敏数字机器公司加工制作而成，如图2所示。
3 系统软件及控制策略设计
系统软件实现箕斗加速度、钢丝绳张力等模拟量的采集，变频调速器模拟量的输出，过卷过放信号、欠压过载信号和液压制动器控制信号等开关量的采集，通过i/o口外部中断编程实现旋转编码器脉冲信号的采集。
彩色显示器人机界面和单片机通讯采用modbus协议，由c语言编写程序实现，能将提升机运行状态、安全保护
况以及电机运行频率等信息显示在屏幕上，供操作人员查看。
控制策略设计是本控制系统软件的一个难点，既要实现提升运输的5段速度图并保证最快的运行速度，又要在兼顾效益的情况下设计安全保护的裕度。
4 结束语
本文提出了提升运输多目标优化控制方案，并设计了控制器。经模拟实验和现场试验表明，本优化控制系统能提高提升运输的性能及运行安全性。
参考文献：
[1] 王晓晨等.采用异步机矢量控制的矿井提升机开机特性的分析及改进.煤炭学报，2007（3）.
[2] 兰云，张立.igct变频器在矿井提升机调速系统中的应用.电气传动，2008（11）.
[3] 张勇等.矢量控制在矿井提升机上的应用.煤矿机械，2008（11）.
[4] 高宇等.提升机电控系统给定环节优化方法的研究.煤炭技术，2008（9）.
[5] 陆嘉，张新.矿井提升机综合后备保护装置.煤矿机械，2006（12）.
[6] 张仕明.立井提升过卷（过放）电气保护和机械保护装置的探讨.煤炭工程，2006（7）.
