流量控制(6篇)
时间：2024-04-25
时间：2024-04-25
对于空调变流量水系统的研究，有人从自控角度出发，将PID技术、模糊控制技术、神经网络技术引入变流量控制，研制新的控制方法[30，31]。因此，现有变流量控制方法多种多样，其节能能力各有千秋，适用场合也各不相同。哪种控制方法更优化、更适用，各种说法众说纷纭[32，33]，一直没有一个统一的标准来对各控制方法进行评价。为了明确对空调VWV系统进行更深入研究的方向，得到更优化的控制方法，需要提出一个衡量控制方法优劣性的标准。
一、衡量标准参数的提出
对空调水系统进行变流量控制的直接目的是为了节能。在水泵选型合适，且忽略机组效率变化影响的前提下，节能就是节省循环水泵的输送能耗。水泵选型合适，即认为水泵在多数运行时间内处于高效区，可忽略运行工况变化对水泵效率的影响，只考虑水泵的有效功率。
水泵有效功率N的计算公式[34]：
（kW）
（3-1）
式中：m为流量，单位m3/s；H为扬程，单位m；ρ为液体密度，单位kg/m3；g=9.8N/kg。
管网特性曲线公式：
（3-2）
式中：S为管网阻力系数，单位s2/m5。
将式（3-2）代入式（3-1），得
（3-3）
由于液体密度ρ和g均为常数，从式（3-3）可看出，在流量m一定时，水泵功率N与系统管网阻力系数S成正比。空调水系统部分负荷运行时，管网阻力系数S越小，水泵功率N越小，系统越节能。从管网整体来看，由于系统运行时阀门的开度发生变化，管网阻力系数S总是大于初始阻力系数S0。S值越靠近S0，说明水系统越节能。
因此，提出衡量控制方法优劣程度的第一个参数――阻力变化系数X：
（3-4）
式中：S0为管网的初始阻力系数；S为部分负荷时，管网的阻力系数。X的范围[0，∞)。
阻力变化系数X是反映控制方法节能程度的无量纲量。由于X是一个相对值，所以不同控制方法在不同管网中使用的节能程度有了一个统一的比较标准。X值越小，说明控制方法越节能。
空调的存在价值就是给用户提供舒适的生活环境，保证室内空气品质。不能为了单纯的节能而牺牲用户的空气品质，发生本末倒置的现象，节能是在满足用户要求前提下的节能。
供给用户的实际冷量（热量）与当时负荷的相对偏差用ZA表示。
（3-5）
式中：Q为供给用户的冷量（热量），单位kW；Q0为当时的需求负荷，单位kW。
根据用户供给冷量（热量）比负荷偏大与偏小产生的舒适度效果及用户心理接受度的不同，引入修正偏差量Z。
（3-6）
供给量较负荷大时，取K=0.4；供给量较负荷小时，取K=0.6。
再次引入一个衡量系统所有用户整体舒适程度的参数――偏差系数Y。
（3-7）
式中：n为管网中用户的数量；Zi为第i用户的修正偏差量，也是一个无量纲量。
偏差系数Y是反映管网系统各用户整体实际供给量与需求负荷契合程度的无量纲量，取值范围[0，∞)。Y值越小，说明用户的舒适度程度越高，该控制方法越适用。
二、衡量标准的应用
以下运用该衡量标准评价定供回水压差控制与温差控制的优劣，并对非同步荷率下的运行情况进行分析。
存在某一水系统，如图3-1所示。图中在设计工况下：，，制冷机压降；干管供水温度Tg=7℃，回水温度Th=12℃；流量m0=30L/s，。水泵的工作扬程，有效功率。根据式（3-2）可得到管网的初始阻力系数S0=28345s2/m5。
1、特定负荷率下的应用分析
对某一一般性部分负荷情况进行分析，用户1的负荷率a1=70%（即需求负荷为设计负荷的70%），用户2、用户3的负荷率分别为a2=60%，a3=50%。
图3-1空调水系统
Fig.3-1Awatersystemofair-conditioning
（1）、压差控制
该控制方法的特点：各用户侧的调节阀根据实际负荷的变化调节水系统流量，并且在调节过程中，通过对水泵转速进行调节，使供回水干管间的压差始终保持为一个定值。
因此，在部分负荷时，PADCB=170kPa不变，PBG发生变化。
在运行时要保证每一用户要求，所以总流量按最大负荷用户取。
进而可计算出为
此时水泵扬程为
管网阻力系数为
阻力变化系数X1为
由该控制方法的特点可知，通过用户侧阀门调节，供给各用户的实际冷量（热量）与每户负荷均一致。故偏差系数为Y1=0。
由以上分析计算可知，定供回水干管压差控制时，阻力变化系数X1=0.71，偏差系数Y1=0。
（2）、温差控制
温差控制方法的特点：使系统在运行时，供回水干管间的温差始终保持为一设定值，用户侧不提供调节能力。因此，在部分负荷时，T=Tg-Th=5℃不变，其他参数发生变化。
该控制方法通过供回水干管间的温差对水泵转速进行控制，在管网中不通过阀门进行调节，因而管网阻力系数没有发生变化，即，故X2=0。
系统总负荷为
根据式，得管网总流量为
每个用户的流量为
不考虑用户支路温差与干管温差的差别，按照式（3-5）至式（3-7）计算系统偏差系数Y2。计算结果见表3-1。
表3-1温差控制下的计算结果
由以上分析计算可知，温差控制时，阻力变化系数X2=0，偏差系数Y2=0.83。
（3）、阀位控制
阀位控制是空调VWV系统的一种新型控制方法，该控制方法的基本思路是，在集中空调系统运行时，满足用户需求的前提下，使电动调节阀始终处于允许的最大开度，使得空调水系统的阻力系数最小。即系统中始终有至少一个电动调节阀处于全开状态或开度极限（如90%）下。本文中当电动调节阀的开度达到某一极限值（如90%）时，即认为电动调节阀已达全开状态。
假设所用电动调节阀的开度与流量成正比、与阻力系数成反比。在上述部分负荷率下，调节稳定后，用户阀位分别为90%、80%、70%。因此根据假设有，
根据式[35]可计算出用户侧阻力系数为。
由于干管中没有调节阀因此其阻力系数不变，。进而系统在该负荷率下的阻力系数。
阻力变化系数X3为
计算结果见表3-2。
表3-2阀位控制下的计算结果
与压差控制方法类似，该控制方法提供用户以调节能力，可以认为供给用户的冷热量均与所需负荷一致。因此，故偏差系数为Y3=0。
由以上分析计算可知，阀位控制时，阻力变化系数X3=0.03，偏差系数Y3=0。
（4）、三种控制法的比较分析
至此，特定负荷率（a1=70%，a2=60%，a3=50%）时的空调水系统，在不同控制方法控制时的衡量参数均已得出，具体数据见表3-3。可以看出，在该负荷率下，运用压差控制方法时，用户的舒适度得到保证，但节能能力达不到三次方的理论节能效果；运用温差控制时，理论节能能力较好，但用户的舒适度不能得到完全保证；而阀位控制时，节能能力比压差控制好的多，与温差控制相差不大，且其能保证用户舒适度，该控制是较压差、温差控制更优化的控制方法，值得深入研究。
表3-3三种控制法的比较
2、一般负荷率下的应用分析
本文对该系统用户负荷率大于0.1的情况进行了仿真模拟，仿真结果见图3-2至图3-5。
图3-2至图3-3模拟的是不同负荷率下压差控制、阀位控制时的阻力变化系数X值。图3-2是表示a1=0.5，a2、a3任意时的X值；图3-3是图3-2中的一条特殊曲线，表示a1=0.5、a2=a3时的X值。
从整体来看，阀位控制时的X值小于压差控制时的X值，阀位控制的节能能力更强。从局部来看，a2>0.9时，阀位控制时的X大于压差控制时的X值，其原因是由于本文设定的阀位开度极限值为90%。当a1=50%，a2、a3大于90%时，在压差控制下，电动调节阀动作很小，引起的系统阻力系数变化极小，X极小；而在阀位控制下，电动调节阀仍需关到90%，因而X值较压差控制时大。
从图3-2、图3-3中还可以看出，用户负荷率变化时，X值变化范围小且变化平缓。这说明在系统运行时，电动调节阀的开度大，且变化幅度小，消耗在阀门上的能量少，可以最大程度地节省系统输送能耗。
图3-2两种控制下的X值（a1=50%，a2、a3为任意值）
Fig.3-2Xvalueoftwodifferentcontrols(a1=50%，a2、a3arerandom)
图3-3两种控制下的X值（a1=50%，a2=a3）
Fig.3-3Xvalueoftwodifferentcontrols(a1=50%，a2=a3)
图3-4温差控制（a2、a3为任意值）
Fig.3-4Resultoftemperaturedifferencecontrol(a2、a3arerandom)
图3-5温差控制（a2=a3，a1=0.5）
Fig.3-5Resultoftemperaturedifferencecontrol(a2=a3，a1=0.5)
图3-4、图3-5模拟的是不同负荷率下温差控制时的偏差系数Y值。图3-4是表示a1=0.5，a2、a3任意时的Y值；图3-5是图3-4中的一条特殊曲线，表示a1=0.5、a2=a3时的Y值。
从图3-4中可以看出，负荷率a2、a3相差越大，Y越大。说明用户负荷率差异越大，用户舒适度就越不能得到保证，甚至发生调节失效的现象。
图3-5中，Y值随负荷率a2、a3不断增大而先降后升，当a2=a3=0.5时，Y=0。说明用户负荷率同步变化时，舒适度最好，证明温差控制适用于用户负荷率同步变化的系统。
三、本章小结
面对空调水系统各种控制方法没有统一衡量标准的现状，本章提出了两个参数（阻力变化系数X、偏差系数Y）作为评价控制方法的标准。并应用该衡量标准对压差控制、温差控制及阀位控制进行分析，得出如下结论：
1.压差控制法可以保证用户的舒适度，但节能能力达不到三次方的理论节能效果。
2.温差控制法适用于负荷变化差异不大的系统，理论节能能力较好，但用户的舒适度不能得到完全保证。特别是用户负荷率差异较大时，甚至会出现调节失效的现象。
豆油含丰富的ω-6多不饱和脂肪酸和维生素E、D,可降低心血管疾病,提高免疫力,对体弱消瘦者有增加体重的作用。豆油所含多不饱和脂肪酸较多,所以在各种油脂中最容易酸败“哈喇”,因此,购买时一定要选择出厂时间近的,并尽可能趁“新鲜”吃掉。
葵花子油
含丰富的必需脂肪酸,其中亚油酸、α-亚麻酸在体内可合成与脑营养有关的DHA(二十二碳六烯酸),对延缓大脑功能衰退有一定好处,孕妇吃葵花子油有利于胎儿脑发育;其所含的维生素E、A等,有软化血管,降低胆固醇,预防心脑血管疾病,延缓衰老,防止干眼症、夜盲症、皮肤干燥等作用。它也含有较高的多不饱和脂肪酸,所以有与豆油一样的注意事项。
菜籽油
所含脂肪酸中有20%~55%芥酸(二十二碳一烯酸)。老工艺生产的菜籽油中含有较多的芥酸,它不但有一股难闻的青草味,而且有导致动脉壁增厚、动脉粥样硬化和高血压、冠心病的副作用,所以不受消费者的欢迎。现在市售精制的菜籽油,将芥酸除去,故而无此“后顾之忧”。它所含的单不饱和脂肪酸很高,故有与橄榄油相似的作用,还具有利胆的功效。由于菜籽油是所有富含单不饱和脂肪酸食用油中价格最低的,所以颇受消费者的欢迎。
花生油
含丰富的油酸、卵磷脂和维生素A、D、E、K及生物活性很强的天然多酚类物质,有降低血小板凝聚、降低总胆固醇和“坏”胆固醇(低密度脂蛋白胆固醇)水平、预防动脉粥样硬化及心脑血管疾病的功能。民间认为,多吃花生油容易“上火”,这是由于花生油中的花生烯酸可能导致过度的免疫反应,出现过敏症状(一般免疫功能正常的人不会有此反应),所以容易发生湿疹、哮喘、过敏性鼻炎等。
人们对花生油最怕的是它可能含黄曲霉毒素,特别是不法厂商用霉变的花生为原料,其生产的花生油则会含有致癌的黄曲霉毒素,所以消费者应该选购名牌厂家生产的花生油,质量一般较可靠。
色拉油
是植物油中加工等级最高的食用油,已基本除尽了植物油中的一切杂质和蜡质,所以颜色最淡。色拉油适用于炒、炸、煎和凉拌。市场上有不同品种的色拉油,如大豆色拉油、菜籽色拉油、花生色拉油、棉子色拉油、葵花子色拉油等多种植物油品种。
芝麻油
芝麻油又叫“麻油”,有“植物油之王”的美誉,富含多种不饱和脂肪酸、蛋白质、钙、磷、铁、卵磷脂以及维生素A、D、E,有清除自由基,提高免疫力,延缓衰老,防治便秘、冠心病、糖尿病、须发早白以及润肤美容的作用。中医认为,肺气肿患者,在睡前及清晨起床前喝一点麻油,可减轻咳嗽症状,老年性慢性支气管炎患者也可以经常食用。
橄榄油
所含的单不饱和脂肪酸是所有食用油中最高的一类,具有良好的降低低密度脂蛋白胆固醇(坏胆固醇)、提高高密度脂蛋白胆固醇(好胆固醇)的作用,所以有预防心脑血管疾病、减少胆囊炎、胆结石发生的作用。橄榄油还含维生素A、D、E、K和胡萝卜素,对改善消化功能,增强钙在骨骼中沉积,延缓脑萎缩有一定的作用。但橄榄油价高,味淡,缺乏诱人的脂肪香味,所以大多数消费者,特别是味觉减退的老人对它并不太青睐。
茶油
所含的单不饱和脂肪酸与橄榄油相仿,所以有“东方橄榄油”之称。有报道,茶油产地的居民,其心血管疾病的发病率和死亡率都比其他地区的人群低。
猪油
含较高的饱和脂肪酸,容易引起血脂紊乱、脂肪肝、动脉粥样硬化、肥胖等。猪油所含的胆固醇是人体制造类固醇激素、肾上腺皮质激素、性激素和自行合成维生素D的原料。同时在动物实验中发现,猪油中的α-脂蛋白能延长动物的寿命,这是各种植物油中所缺乏的。因此,猪油可少一些,不必完全远离。
鱼油
含有丰富的ω-3多不饱和脂肪酸,其中的DHA(二十二碳六烯酸)和EPA(二十碳五烯酸)有降血脂、防止动脉粥样硬化、抗凝血、预防心脑血管疾病、健脑、保护视力等作用,所以一般是作为保健食品服用的。
关键词：EO装置氧气跟踪
一、引言
EO是环氧乙烷的简称，EO装置是一套自动化程度要求较高的装置。它要求在化工设备上，配置大量的自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，保证装置在特殊环境下，安全、稳定、长周期的运行。本文讲述的测量点测量控制的介质为氧气，在化工生产中它是一种危险的化学物质，本身非燃烧气体，具有很强的助燃性，与乙烯、氢、甲烷等易燃气体混合达到一定比例时能形成爆炸或燃烧的混合物，遇点火源易引起爆炸。因此氧气流量控制是环氧乙烷装置控制的重点，它必须采用一种优秀的控制方案来进行控制。
二、工艺要求
在这套环氧乙烷装置中，氧气流量跟踪控制的仪表为FDSHH-1563，它是高-高氧气流量偏差报警。它的流量跟踪逻辑的控制是这样要求的：在高氧气偏差流量报警中，报警点以过程流量的1.14倍的固定比率高于过程流量。伴随着过程流量的变化，跟踪流量将随氧气流量的减少，而自动减少，然而报警点不随氧气流量的增加而增加，除非它的复位按钮被按下。因此，当氧气流量经仔细考虑要增加时，复位按钮必须按下，当增加氧气流量时，没有按下复位按钮则引起OMS停车。
在以上两种情况下，复位按钮都必须按下直到过程流量建立新的设定值，若不一直保持按下直到过程流量的稳定，则报警点可能设置到某些暂时值而不是希望值，提前释放复位按钮可能应其报警设定点或高或低地他接近过程流量。
三、实现方案
本套方案通过硬件和软件两大部分来实现，首先由现场的传感器单元，检测管道中的氧气流量，把检测到的模拟量信号转化成4-20MA标准电流信号，通过通信网络传送到逻辑运算单元，也就是我们常说的PLC，进行逻辑运算。我们首先设定一个报警点，报警点以过程流量的1.14倍的固定比率高于过程流量或者以过程流量加上530.21Kg/h为报警点（530.21Kg/h为工艺计算的经验值）。伴随着过程流量的变化，跟踪流量将随氧气流量的减少，而自动减少，然而报警点不随氧气流量的增加而增加。当按下复位按钮时，跟踪流量随着过程流量的变化而变化。因此，当氧气流量经工艺需要增加时，复位按钮按下；当增加氧气流量时，没有按下复位按钮则引起OMS停车。这个逻辑信号，传送到操作站显示，方便工艺人员的监视和控制。
1.硬件实现
实现氧气流量跟踪逻辑的控制的采用的主要硬件为：逻辑运算器PLC（西门子PCS7），操作站，辅操按钮、孔板流量计、温度计，压力变送器和其他辅助设备。现场的孔板流量计FT-1563测量氧气流量，测得的信号，通过温度计TE-1558、压力变送器PT-1559所测得的温度、压力信号进行温压补偿，最终将补偿后的信号送到逻辑运算器西门子PCS7中进行逻辑运算，将运算后的结果显示在操作站，结合辅操按钮HS-1563，供操作员操作。
2.逻辑实现
FT-1563变送器测得并经过补偿的过程值由冗余模拟量模块输入后，根据量程10000Kg/h转变成对应的实数。在PCS7中，该实数分别乘以比率1.14和加上530.2输出两个中间数，这两个数通过F_MAX3_R高选块高选后送入功能块FB31的MV端。FB31实现设定值（报警点）赋值功能：当#EN1和#EN2同时为1或#RST为1时，设定值跟随#MV端变化，并由#SV端输出，其他时刻设定值不随流量变化而变化。#RST为HS-1563复位按钮。
FB30是判断FT-1563流量增加或减少趋势的功能块：增加#OUT端输出为0，即FB31的#EN1为0；减少#OUT端输出为1，即FB31的#EN1为1。
报警点的设定值输出到三处：一是分别除以1.14和减去530.2，两个数通过F_MIN3_R低选块低选后送入功能块FB32的#MV_M端；二是转换成模拟量输出；三是送入FB32的#SV_M端。
FB32是判断FT-1563流量减少是否需要跟踪和FDSHH-1563报警输出。#PV_M为FT-1563转换后的实数值，当#SV_M>#PV_M>=#MV_M，不需要跟踪，#OUT2为0，即FB31的#EN2为0；#PV_M=#SV_M，FDSHH-1563报警输出，OMS停车。
复位按钮HS-1563的存在，避免了因氧气流量波动或者仪表故障而导致的停车事故发生，从而延长了环氧乙烷装置的生产周期，大大的降低了公司的生产成本。
四、使用情况
通过跟踪控制，有效的监控了氧气流量，避免了因氧气流量大幅波动而导致的危险事故发生。当开车和提负荷时，需要大幅增加氧气流量，这时需要操作人员使用辅操按钮。
a、开车时，按住HS-1563氧气流量跟踪差报警，分步数增加流量输入氧气，直到4%入口氧浓度，并维持此浓度，在此同时需手动开启并调节阀输入乙醇，以维持18%入口乙烯浓度。
b、提高负荷时，两次提高浓度间需要1小时的稳定时间。同时按HS-1563旁路按钮，手动调节阀门缓慢提高氧气投料量，维持入口氧浓度平稳。
关键词：单片机；恒流源模块；场效应管；增量式PID控制
中图分类号：TN710-34；TM932文献标识码：A
文章编号：1004-373X(2011)20-0190-03
NumericalControlConstant-currentSourceBasedonIncrementalPIDControl
ZHANGSu-hong1,HUANGTao1,2,WANGJin-hua1,ZHENGXi-duan1
(1.CollegeofElectricalEngineeringandAutomation,FuzhouUniversity,Fuzhou350108,China;
2.FuanResearchInstituteofElectricalEngineering,Fu'an355000,China)
Abstract：Numericalcontrolconstant-currentsourceiswidelyappliedinthemetrology,semiconductor,sensorandotherfields.Inviewofproblemsthataccuracyandintelligenceoftheconstant-currentsourcesavailaboleinthemarketarelow,adesignmethodofnumericalcontrolconstant-currentsourcecontrolledbyincrementalPIDisproposedinthispaper.ThesamplingabouttheoutputofconstantcurrentsourcemoduleiscarriedoutthroughMCU.TheincrementalPIDcontrolalgorithmisadoptedtoconductthenumericalprocessing,andcontrastedwiththetraditionalPIDcontrolalgorithmthroughMATLABsimulation.Theexperimentalresultshowsthatthesystemhasthecharacteristicsofhighresolution,lowrippleandhighaccuracy,andcanprovideconstantcurrentforrelevantprojects.
Keywords：MCU;constant-currentsourcemodule;FET;incrementalPIDcontrol
0引言
随着半导体集成技术的发展，恒流源的研究已经入崭新的一个阶段。在一些电真空器件中，如示波器,功率发射管等由于通电瞬间的电流非常大，所以对稳定其工作来说，恒流源显得非常必要。另外如各种标准灯、校验表、自动化仪表和半导体器件参数测量等，恒流源对器件的性能起着重要作用。
恒流源的实质是对电流进行反馈，通过对硬件电路进行供电，从而使电流趋于恒定。在得到电流之后形成反馈，从而建立恒流源。由于恒流源具有的特性，所以具有适合阻性、感性、容性负载的优点。理想的恒流源不会因负载的输出电压、环境温度的变化而变化，并因其内阻无限大，所以可使其电流全部输出［1］。
1恒流源实现原理
数/模转换输出的值加到运放的LM358正输入端，输出端电位加到场效应管的栅极上，根据场效应管的特性，可使输出电流信号放大若干倍，具体数值根据所选场效应管与外部电路而定［2］。通过分析计算出外部电路的参数，使场效应管工作在放大区，由于此时漏源极电流仅决定于栅源极电压，所以当改变栅源极电压时，源极的电流也随着变化。为排除外部干扰信号的影响，源极电位加往U6-B运放器的正输入端以便滤波。经滤波所产生的信号加入到U6-A的负输入端，使其经过两端的压差放大之后控制场效应管的栅源极电压。当场效应管的漏极电流变大时，源极的电流同样增大，U6-A的反相端电位也变大，这样U6-A两端输入之差变小［3］，所以场效应管的栅极电位也变小，漏极电流随之变小，从而达到恒流的效果。当场效应管的漏极电流变小时，源极的电流变小，U6-A的反相端电位变小，这样U6-A两端输入之差变大，所以场效应管的栅极上的电位变大，从而也达到恒流的效果。恒流源模块如图1所示。
2系统的方案设计
本文设计的恒流源主要分下面几个模块：单片机控制系统、A/D和D/A转换模块、电源模块、恒流源模块、负载及显示模块。通过对按键的操作实现手动输入，通过D/A转换输入至恒流源模块，再通过A/D转换将数值送入到单片机内。系统框图如图2所示。
图1恒流源模块
图2系统框图
3系统的控制算法
在恒流源的设计中，采用了增量式PID控制，由最为常见的传统式PID控制，比例、积分、微分控制推导而来。传统PID控制回路如图3所示。
图3PID控制回路
PID调节控制器的输出/输入关系的表达式如下：
ИuT=kP(e(t)+1tI∫e(t)dt+tdde(t)dt)(1)И
式中：uT为输出信号，e(t)为输入偏差信号，tD为微分时间，tI为积分时间。在该系统中，单片机对恒流源模块输出进行采样，得出量化数值。所以需将式（1）离散化以求得所需结果［5］：
Иu(n)=kP{e(n)+TtI∑ni=0e(i)+
tdT［e(n)－e(n－1)］}+u0(2)И
式中：T为采样周期；e(n)为第n次采样的偏差值；e(n-1)为第n-1次的采样偏差值；u(n)为第n次采样输出值。为使系统具有足够高的精度，必须将采样周期设定的足够小。由式（2）可以看出，如果要得出第n次输出值，需要处理的数据非常庞大，不仅需本次与前┮淮蔚钠差信号，而且需要从第一次到第n次的采样偏差值，再将其累加求和。在这一步骤当中，对微控制器所需的内存会有一定要求，并且其计算量繁冗。因此，对其进行化简，由递推原理求得第n-1次输出值，如下：
Иu(n－1)=kP{e(n－1)+TtI∑n－1i=0e(i)+
tDT［e(n－1)－e(n－2)］}(3)И
由式(3)减去式(2)可得如下方程：
Иu(n)=u(n－1)+kPTtI［e(n)－e(n－1)］+ne(n)
+kPtDT［e(n)－2e(n－1)+e(n－2)］(4)И
由式（4）可知，如果要得出第n次的输出值，只需求得第n-1次的采样输出值，第n，n-1，n-2次的偏差值，整个过程就简单清晰的多。在该系统中，经过A/D转换所得到的参数就是PID的被控对象。
在整个系统中，通过采用PID控制算法，不仅可以即时的反应出控制系统的偏差信号，减少偏差，而且通过积分控制作用之后，可以消除静差，使系统的精度大幅度提高。另外，在微分控制当中，偏差信号的变化趋势也可以读出。通过反馈作用，可对信号进行修正，从而加快系统的响应速度，减少调节时间。并且可避免因处理器的任何故障而引起的输出信号的大幅度变化。
为了证明增量式PID控制相对于传统PID控制的优越性，本文采用Matlab分别对增量式PID算法和传统PID算法进行仿真比较。
取KP=10，tD=3，tI=0.1,采样时间TS=0.001。给出一个叠加的阶跃响应模拟电流值的调节信号输入，分别在1，2.3，3.5，4处将系统输入(即：设定电流值)从0~1，1~1.8，1.8~2，2~2.9进行变化，仿真5s后观察不同控制算法下的响应情况，如图4所示。
图4两种PID控制策略在数控恒流源应用中的比较
由图4可知，在控制器参数相同的情况下增量式的PID控制算法具有其响应速度更快，超调量更小，优于传统的PID控制。
4系统的软硬件设计
4.1软件设计
首先完成系统初始化，给系统变量赋初值，然后进行按键扫描，获取键值，判断设定键，进而进行相应的功能子程序处理。该系统是采用外部中断0来实现实时扫描，使系统进行数值设置［4］。通过外部中断1来实现数值设置值的LED显示。其中LED显示时，每一位显示的间间隔为2ms。在进行数值采样的时，为了有足够的精度，该系统所采用的采样时间间隔为1ms，这里也可以根据工作的需要进行自行设定。主程序流程图如图5所示。
定时器中断实现数字信号处理的整个过程。当中涉及到参数的设定，即校准过程，并且需进行PID控制算法的实现，所以对数字处理这一块会稍微繁琐一些。其流程图如图6所示。
4.2硬件设计及系统测试
给出本系统几个主要电路图如图7~图9所示。
5结语
对该恒流源模块的测量结果表明，其步进分辨率高，纹波小，并且可以手动输入电流20~2000mA之间的数据。可以为各项工程应用提供高稳定度的恒流源。该系统还可采用其他更为先进的控制算法，以求得更好的效果。
参考文献
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关键词：医院；现金流量；会计控制
中图分类号：F23文献标识码：A文章编号：1001-828X（2012）04-0-01
现金流量会计控制随着我国社会的不断发展，医院的医疗水平和现金流量会计控制受到了社会各个领域的高度关注。在未来的发展过程中，医院的现金流量与会计控制和管理将会成为医院整体的经济活动的主体，我们需要不断探索医院现金流量会计控制工作，只有这样，才能够使得医院的管理和经营与时展的步伐相接轨，促进医院长期稳定的发展。
一、医院现金流量会计控制所存在的问题
(一)由药补医而引起的问题
目前，医院由于过度的依靠出卖药品来增加收入，以平衡医院的财务收支。而随着改革开放，医院的各种经济行为已经逐渐趋于市场化。由于药品的价格过高，所以严重影响了医院的现金流量的会计控制。现在大部分的医院对于现金流量的会计控制没有一个有效的管理方式，最终致使药补医机制的现象开始泛滥，进而破坏了医院的公开、公正、公平的医疗机制，医药费出现了无法控制的局面。
(二)货币资金管理欠佳
医院对于货币资金的管理，在其运作和规划上不能适应医院平时工作运行的要求，从某种程度上来说，严重影响资金的收益率和周转率。就医院当前的现金流量的会计控制上来讲，医院忽略了货币资金管理的时间价值，导致现金流量的损失。另外，对于医院的所闲置的现金，不能够进行科学、有效的预算和管理，因而致使医院现金流量整体的利用率的下降。
(三)盲目追求医疗设备的引进
现在，由于大多数的医院逐渐趋于市场化，必然会参与到社会的各种竞争中来。因此，会盲目引进大量的医疗设备，没有目的性、科学性地实施医疗基础设施的建设。在这种状态下，从某种程度上来说，可以有助于医疗水平的提高，但是这种盲目性追求竞争，没有针对性的添加医疗设备，这样只会导致医院的现金流量的使用率下降，影响了货币资金的循环速度。
二、医院现金流量会计控制的措施
(一)实施医院现金流量的规范化
医院的现金流量管理要规范化，依据上级的财政拨款总数、设备的购置而进行。包括医院自身业务的收入和支出计划、物资、药品、基础设施的维修计划等。在制定现金流量规划的时候，要把重点放在现金的流入上，并科学、合理的控制现金的支出情况，最终的目的是增加医院现金的净流量。现金流量的规划要具体表现在现金预算上来，从药品、医疗、后勤等各个方面，对季度、月度的现金流量的预算，以完善现金流量的预算制度。另外，还要注意的是，要尽量保证现金流入和支出的平衡性，与此同时，还要适当地准备出一定的预留资金，作为各种可能性的变化。
(二)完善医院的现金流量的会计控制的管理体系
所谓的财务报告是指医院在某一特定时期内的业务进展成果及财务状况的一种书面性、总括性的文件，其主要有财务支出收入的总表、明细表，资产负债表，现金流量表，净资产的变动表等。医院可以通过各种指标的设定来分析医院的财务状况，医院要定期的向举办单位和财政部门及时报送财务报告。对于医院的年度财务报告要按照注册会计师进行审计，在进行年度的决算之前，要对债权、债务及财务物资实施全面的清查盘点计划，而编制出盘存表，严格按照此种制度，及时处理盘亏、盘盈、毁损及报废等，其具体的体现在服务环节、控制采购的现金流量会计控制情况；可以采用科学的订货量来及时缩减库存量；在采购过程中，要注意控制对药品、设备等采购的成本。在医院现金流量的会计的控制体系中，要把重点放在成本费用的控制，医院只有完善、真实、科学的进行医疗成本费用的管理与预算，才可以有效控制现金流量的周转，避免不必要的、无效的成本支出。与此同时，要尽最大可能的提升医院医疗服务的工作人员的服务态度和服务水平，以获取人们对医疗事业的满意度，这样可以有效的缓解了医院所出现的现金流动不稳定的问题。
(三)规范医院流动资产的管理
医院的流动资产主要是包括了医院的现金管理和医院的存货管理。在医院的现金管理上，要以合理、正确的预算现金需求量为目的，保证现金的收益性和流动性之间的平衡。在进行现金流量的控制管理中，要注重时效性。对于医院的存货管理，要把重点放在存货的管理效率上，因为存货的管理效率影响着医院的流动性、收益性和风险的控制水平，严格控制存货的成本，注意各种存货的资金及数量的占有情况，以准确判定出最佳的订货量和存货量。可以通过加强采购的控制，科学的制定与实施采购计划，减少资金的占用；制定限额领料的制度，严厉禁止资金的浪费。在保持医院各种经济活动的顺利运营的时候，要保证存货成本的最低限度。
三、总结
总的说来，我国医院的现金流量管理在从总体来看，还是比较薄弱的，不但有行业及体质环境等方面的因素，还有自身的因素。要想加强医院现金流量会计控制，需要我们积极面对在现金管理过程中所存在的这样的或者是那样的问题，并及时的采取有效的措施加以解决，以完善和加强现金流量的会计控制。
参考文献：
[1]牙兰兰.浅谈医院现金流量管理存在的问题[J].经营管理者,2009(11).
医院转变成为自收自支单位后,医院的现金流量具有以下几个特点:
(一)社会效益与经济效益相结合,往往造成医院的现金流入与收益不匹配
对于企业来说,应收账款是企业主观赊销行为的结果,而对于医院来说,应收医疗款主要是其执行社会保障这一功能引起的,是不可避免的。因此,医院每期的收益往往与现金流入有着较大差距。
(二)现金流入的缺口与政策性补偿不同步
医院由于执行社会保障功能而受到免税优惠,这种优惠,其实是减少医院的现金流出。另外,上级部门和残联等福利性基金会也会对医院的收入缺口给予补偿,但这种补偿是有限的,而且是在几个会计期间后以补贴的形式流入医院。
(三)投资活动和经营活动现金流量大,筹资活动现金流量较少
医疗设备价值高昂,医用房屋也要求有特定的配置,因此,医院的投资活动产生的现金流出量很大。另外,由于药品、卫生材料等医疗物资价值高,而且不允许缺货,因此,占用了大量的流动资金。相比之下,由于医院主要是依靠自身积累资金(留存收益)来发展壮大规模的,加上规避财务风险的原因,因此筹资活动产生的现金流量相对较少。
(四)投资活动支付的现金,主要是在经营活动中形成回流
医院以实业性投资为主,投资回收期长,其创造的现金流入主要是在“医疗经营活动现金流入”中反映,例如,购置大型固定资产所支付的现金,是通过检查收入、手术收入等形成现金回流。
二、医院现金流量会计控制的意义
(一)分析现金流量的原因,保证资金的合理走向
医院的各种现金流入主要是其各项业务活动所产生的。合理的现金流量结构,是医院正常运作的重要标志。如果某个会计期间的现金净流入主要是银行借款所致,就要深入跟踪分析其原因。如果银行借款资金主要是为了满足医院日常运营的需要,就应分析医院的医疗运营活动是否正常,因为靠借款来维持医院日常的运营活动可能意味着医院出现了暂时性或永久性的财务困难。
(二)分析现金流量状况,衡量医院业务收支结余的准确性与真实性
由于医院是依据权责发生制原则和收入费用配比原则为列账基础来确认其业务收支结余的,故业务收支结余的质量可能受到一定的影响。若应收医疗款较大,将影响到业务收入的准确性,而随意地提取修购基金也将影响业务支出的准确性。因此,通过现金收益比率(经营活动现金净流量与收支结余的比值)可以反映医院当期实现收支结余的可靠程度。
(三)通过现金流量会计控制,确保医院具有必要的偿债能力
利用医院的资产负债表和收入支出总表信息,可计算其流动比率和速动比率等,在此基础上进行相关现金流量分析。从现金流量的角度分析医院偿付债务的能力,可及时了解医院当期取得的现金收入,在满足医疗经营活动所需现金支出后,是否有足够的现金偿付到期的债务。如果医院当期医疗经营活动取得的现金收入在满足维持医疗经营活动正常运转所发生的支出后,其结余不能偿付债务,说明其已陷入了财务困境。
(四)分析医院各项投资的潜在风险,预测其未来发展状况
现金流量的动态信息为预测医院未来的财务状况提供了可靠的数据。如果医院投资活动是建立在科学的投资项目可行性研究的基础上,并且其现金流出量与融资现金流入量相对平衡,表明医院医疗运营活动正常,未来发展前景乐观。但是,如果盲目扩大投资活动现金流出量,就可能带来较大的投资风险。
三、医院现金流量会计控制存在的问题
(一)以药补医机制所产生的问题
以药补医政策主要是通过药品加成收入弥补医疗收支亏损,因此,从确保医院医疗支出得到完全弥补并实现收支平衡的角度,需要对目前医院以药补医程度的合理性进行科学性论证和分析。随着医疗市场体制改革的深化,药品价格过高的问题成了摆在我们面前的一项重大课题。目前,各地卫生主管部门均采取一系列措施,以防止以药补医现象的泛滥,如规定医院处方药量限制在一周之内,以防大处方;定期公布各医院药费情况,比较同一病种每人次门诊费用和每床日出院费用;实行药品集中招标采购,防止药商不正当的竞争行为;把医院门诊药房转变为药品零售企业,等等。
(二)药品收支两条线政策对现金流量的影响
根据国家卫生部和财政部联合印发的《医院药品收支两条线管理暂行办法》,医院药品收支结余上缴卫生部门,统一缴存财政社会基金专户,经考核后统筹安排,合理返还。这一政策造成医院大量现金流被冻结。其主要表现为:
1.由于医疗收费价格绝大部分执行国家统一定价,没有施行成本价格,在财政补助水平不断下降,药品结余上缴的情况下,医疗亏损无法弥补,医院的生存与发展空间越来越小。
2.药品利润全部上缴,返还要看亏损率,造成资金运动长期“体外循环”,严重影响了医院流动资金的正常周转。
正因如此,事实上政府药品收支两条线政策并没有在全国得到认真的贯彻执行。该政策出台后,全国实施情况大致可分为3种类型:一是绝大部分地区没有开展;二是极少数地区推行半年或1年后就销声匿迹;三是个别地区只收缴几家医院的药品收支结余资金,又悄悄如数返还,就连制定政策的国家卫生部也只执行了1年。
(三)货币资金管理问题
医院货币资金管理的目标是在满足医院日常货币资金需要的基础上,充分利用和有效使用闲置的货币资金,提高资金的周转率和收益率。目前,医院现金管理普遍存在的问题是忽视了资金的时间价值。一是多头开户,影响了资金运用的工作效率,并增加了资金调度困难,从而人为增加了在途资金的占用时间和数额,造成货币资金时间价值的损失。二是存在大量的闲置资金。由于没有作好现金预算,把大量货币资金放在活期存款户,降低了资金的利用率和收益率。
(四)盲目引进大型医疗设备问题
目前,一些医院竞相引进大型医疗设备。其主要原因,一方面是为了提高医院的综合实力和市场竞争力,通过增加医疗项目(尤其是收费标准较高的新医疗项目)提高医院的收益水平;另一方面是为了弥补药品收入的减少所造成的资金缺口。大型医疗设备的使用,可以增加医院的医疗项目,提高医院的治疗档次,例如普通B超检查升级为彩色B超检查,CT检查上升为核磁共振检查,甚至PE-TCT检查(正电子发射断层显像——X线计算机断层成像),可以使检查结果更精确,进而提高医生对疾病诊断的准确率;腹腔镜和宫腔镜的引入,使传统的手术转变为微创手术。大型设备的升级和使用会提高医院的检查收入和手术收入等,但在病人不足的情况下往往造成设备利用率低下的浪费现象。
四、医院现金流量会计控制对策
(一)医院现金流量规划
医院现金流量规划是指按照医院工作计划及历史数据对现金流入、流出做出预测,进行综合平衡,合理安排,科学调控。
在进行医院现金流量规划时应遵循下列原则:
1.现金流量规划应根据医院业务收支计划、上级核定的财政拨款数、设备购置计划、基建维修计划、往年药品、物资等库存占用资金情况、往来款项预计变动情况、投融资计划等制定。
2.现金流量规划应以培植现金流入为重点,以科学控制现金流出为原则,以增加医院现金净流量为最终目的。
3.现金流量规划应落实到现金预算中,建立完善的月度、季度滚动现金流量预算,从医疗、药品、行政后勤等方面建立全面、完善的现金流量预算体系。
4.现金流量预算要刚性与弹性相结合,既要强化刚性,强调计划管理的权威性和控制性,尽量保持流入、流出的平衡,同时又要留有余地,以适应各种可能的变化。
(二)医院现金流量会计控制体系
医院通过运用现金预算和现金流量会计控制指标,在对现金流量进行分析和预测的基础上,对自身的现金循环进行监测和控制——从支付药品、材料等资源开始,到将它们转化为可供医疗服务,直至从患者等手中取得收入等一系列过程。在这一过程中,通过对预算的执行、差导的分析、预算的修正与再执行,对医院的整个运营进行控制;同时通过对现金流量指标的动态、实时的计算,与标准值、行业平均水平及医院前期数值的对比,以及对差异和原因的分析,找出可能存在的问题或风险,从而有针对性地进行现金流量的控制。
具体地在经营活动中对采购、服务环节的现金流量进行控制策略:对采购环节,加强对药品等采购成本的控制;采用经济订货量等技术方法或手段缩减库存;延长支付票据及赊购款的兑现周期等。对成本费用管理,医院要认真制定成本费用预算,严格控制成本费用的发生,特别要对现金性费用支出从紧掌握,限制无效性成本开支,从而减少更多的现金流出。在医院服务方面,加强学科建设,开展市场调研,开发新项目,开拓市场,以适应居民对医疗服务的需求。同时要缩短应收票据及医疗应收款的回收周期。
(三)完善医院流动资产管理模式
经营服务活动是医院运营的基础环节,其产生现金净流量的能力最终影响到医院的生存和发展。从静态来看,医院现金流量会计控制的重点应放在对一经营活动的各资金占用项目的管理上。
1.医院现金的管理。医院现金管理的目标是正确、合理地测算现金的需要量,确保现金流动性与收益性的平衡。现金的控制过程要求具有时效性。
2.医院存货的管理。存货管理效率的高低,直接决定着医院的收益、流动性及风险的综合水平。存货管理的重点是控制存货成本,协调好各种存货的数量及其资金占有比例的情况,确定经济订购量及合理的存货储备,以最低的存货成本维持正常的医疗运营活动。主要措施有:加强采购控制,正确制定和执行采购计划,保持合理储备,减少资金占用;严格控制领料,执行消耗定额,杜绝浪费现金。
(四)投资活动投资风险监测与现金流量会计控制
投资活动的财务风险体现在实业性投资和资本性投资两类活动中。医疗机构的投资活动是有限制的。实施投资活动现金流量会计控制,首先要通过计算投资活动现金流量各个项目引起的现金增加或减少额在投资活动现金净流量中所占百分比来分析医院投资于固定资产等的增长情况。评价医院规模扩大是否适度,医院是否有足够能力来承受。投资决策作为医院最重要的一项财务活动,对医院的长期盈利能力与投资回报有着极其重要的影响。实施现金流量会计控制,反映到投资决策上,就是医院要以追求最大投资回报的经营理念,理性地看待投资决策,建立严格科学的投资机制。
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