自动控制原理论文范文
前言：我们精心挑选了数篇优质自动控制原理论文文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。
第1篇
1．1授课理论性较强授课理论性强不利于培养理论联系实际的科学观点，不利于提升学生对专业的学习兴趣。为保证控制理论的完整性和透彻性，若教师在授课过程中把过多时间和精力集中于原理讲解和公式推导上，就很难有充分的时间将理论知识与系统应用实例相结合，造成很多学生误认为该课程是一门应用数学课程，容易产生畏难心理。另外，定单班的学生面临毕业即就业，没有升学再深造的压力，他们所关心的是所学知识是否会用到将来的工作岗位中。因此，课堂上讲授过多或过深的理论知识不利于提升学生对专业的学习兴趣。
1．2缺少煤矿电气背景的相关实例通过与工作后的毕业生交流，发现有一条信息非常突出:大部分毕业生很难将自动控制原理中所学的分析与设计方法应用到工程实践中。这主要是因为所学课程大部分实例与学生所学专业相关性不强，多数学生对案例中涉及的专业背景不熟悉，导致学生对学习课程的必要性、重要性和实用性认识模糊，学习兴趣不高，学习“自动控制原理”死搬硬套，应付考试的现象严重，缺少灵活运用和开拓创新的思路。上述这些问题直接弱化了“自动控制原理”作为专业基础课程的作用。
2“自动控制原理”授课内容调整
为顺应煤炭电气化发展需求和人才培养定位，突出煤矿电气特色教学目标，从课程教学内容、教学实例等方面进行研究和探索，对课程的基础理论与实践教学进行优化。
2．1优化授课的内容体系、深度和广度研究各章节基本内容的联系，调整课程授课体系，以系统建模、分析和综合设计为主，突出煤炭行业背景，注重基础知识的灵活运用。“自动控制原理”在传统教学上一直沿用自动化专业的授课体系，造成“自动化类”和“非自动化类”的界限模糊。对于定单班该课程学时数少的情况，若按“自动化类”体系授课，只能加大课时信息量，造成学生对教学内容难以及时有效消化，影响教学效果。研究如何在有限学时内让学生熟练掌握控制原理的基本理论，并突出煤炭电气工程实践能力培养，成为构建定单班授课体系的关键。参照培养定位，结合后续的相关控制理论的专业课程，从课程体系出发，以系统建模、系统分析和综合设计为主线，调整授课知识点深度和广度。如在讲述建立数学模型基本内容时，应选取有一定煤矿工程背景的系统，给模型赋予形象的物理意义，使学生正确理解实际模型与抽象模型的区别与联系，并从不同的角度对系统进行建模，加深对实际系统建模的理解。系统分析方法是控制系统综合设计的基础，这部分内容主要包括时域分析法、根轨迹法、频域响应法，这些是控制理论教学的重点，应保留原有知识点的深度。抓住采用时域分析法、根轨迹法和频域响应法分析系统的稳定性、快速性和准确性的特点，加深学生对不同方法的理解，这是系统分析的关键。对于离散系统、非线性系统和现代控制理论，由于培养计划中后续课程相关性较小，可以降低这部分知识的深度和广度。
2．2增加煤炭电气控制系统实例系统设计对培养学生的分析、综合能力及创新能力十分重要，也是教学的难点。在授课过程中，要注意研究与选取煤矿电气工程中的典型范例，如矿井提升机控制系统、掘进机控制系统、通风机控制系统以及排水设备控制系统等，突出煤炭行业背景，从实例分析中去了解系统的结构特征、工作原理和设计要求。生动的工程实例可大大激发学生的学习兴趣，引导学生感受控制理论的魅力，深刻理解“学以致用”的意义，使学生对课程的学习达到知识和能力的双重提升。
3实施案例
矿井提升机调速系统要求平滑调速且调速精度较高。提升机电气传动系统的加、减速过程要平稳(无超调)。控制系统应保证在额定速度时有±1%的精度。
3.1准确性分析假设提升系统采用恒速控制，选单位阶跃函数作为典型的外作用。由一阶系统分析方法可知，一阶系统完全可以跟随阶跃信号，且稳态误差为零，所以提升系统±1%的控制精度是可以保证的。
4结语
第2篇
基于自动控制原理课程特点，一般意义上的Sem-inar教学并不适用。可在课程教学过程中穿插Seminar教学模式，一个学期内进行2~3次即可。归结起来，这种Seminar教学模式可分三部分：任务布置，课堂交流，成绩评定。
1.任务布置。在课程进行到某一阶段，将任务分配给学生。任课教师向学生提供一份详细的Seminar课程计划，内容包括Seminar教学目标、Seminar选题范围、成绩考评标准以及关于各个选题的相关参考。根据班级人数具体情况和选题范围，将学生分成若干小组，此环节教师要干预，保证每个小组既有成绩好的学生也有成绩较差的学生，这样既避免了小组间的优劣悬殊，又可以达到好学生带动差学生的目的。然后学生自由选题，每个小组领到一个题目，经过1~2周的课下准备，进行具体的课堂交流。
2.课堂交流。不同于一般的Seminar教学，每次只进行一个主题。在自动控制原理课程的Seminar中，要进行多个题目的讨论，每个题目为时20~30分钟，共计100分钟。首先每个小组选择代表宣讲或演示所选题目的分析研究结果，然后其他组员给予补充，时间约为8~10分钟。其后，教师和学生们在此基础上展开积极提问和热烈讨论，发表自己的不同意见，时间约为10~15分钟。随着讨论的不断深入，新的问题和观点会不断涌现，教师在Seminar上除了倾听、参与和评价学生们的讨论之外，还要注意控制讨论节奏，引导学生发言，保证课堂上每一个学生都有机会充分表达自己观点。最后，再由教师对整堂课的内容做出简明的梳理、总结、扩展和引申，时间约为3~5分钟。Seminar的目的在于使学生处于一个相对轻松、平等的环境，对课堂上学习过的一些知识，勇于发表自己的见解，进行观点交流、碰撞、融合和分享，使存在于学生内心深处的问题浮出表面。
3.成绩评定。教师对学生在Seminar的成绩评定，将作为期末成绩的组成部分。学生Seminar成绩的评定由课堂宣讲、个人发言对集体讨论的贡献情况、书面报告、出勤率四部分组成。课堂宣讲以小组为单位，或以多媒体辅助进行，它是学生口头展示分析结果，引发Seminar讨论的基础，教师根据学生准备情况评分，口头表达的学生代表酌情加分。Seminar上的集体讨论有助于学生在现有的分析总结基础上深化对于自己题目的认识，开展进一步的探索和分析，以形成完整的书面报告。书面报告所涉及分值将占Seminar成绩评定的较大分值，教师对书面报告要严格把关，同一小组的学生的书面报告不能雷同，应给予学生充裕的时间去完成。个人发言和出勤率，是用于衡量学生在参与Seminar讨论时的表现。一般情况下，个人发言和参与讨论情况所占分值比例较出勤率要高，因为讨论部分是Seminar最核心内容，是用于激励学生不再仅仅满足于“身在课堂上”，从而脱离他人讨论时的“旁观者”的身份，改被动为主动，积极参与发言。教师根据发言情况和发言的质量评定成绩。
二、实施Seminar教学的关键问题
1.构建具有自动控制原理课程特色的Seminar模式。自动控制原理课程是本科专业的专业基础课，其内容繁多，理论性和基础性较强，课程的特点并不适合一般意义上的Seminar教学模式。需根据自动控制原理课程的实际情况构建适合它的Seminar模式。不适合整个学期采用Seminar教学，最好在学期中，课程进行到某一阶段，适当地组织Seminar教学。任课教师根据实际情况制定选题范围，并给出成绩评定，作为学期成绩的重要组成部分。这样，教师应用两种不同的教学模式———传统的课堂讲授的教学模式和Seminar教学模式，引导学生进行探究式的教学活动。Seminar的引入，不是原有的课堂教学的对立或重复，而是对整个教学过程的一种有益补充、深化和应用。在这期间，采用一种任务驱动模式，引导学生探索主动学习。因此，适时引入Seminar教学模式进行教学改革，不失为自动控制原理教学过程的一种有益的尝试和探索。
2.制定合适的选题范围。Seminar的主题内容要兼顾课程的整体性、层次性，且具有一定的系统性、可讨论性和拓展性。任课教师需拟定详细的、条理清晰的整体筹划纲要，形成一以贯之的学术脉络，并将课程内容分割形成具体的、可操作性的相关主题，能够使讨论有序进行。
3.设立严格规范的课堂交流制度。Seminar教学活动不能简单化地等同一般的课堂讨论，否则将失去Seminar教学的意义，因此必须制定严格规范的交流制度。在制度的运作上，必须严格、公正、一视同仁，奖惩分明，评分严格。若有的同学出现抄袭报告的情况，雷同报告一起作废。表现优秀的同学要适当加分。交流过程中，及时控制讨论节奏，避免使活动流于一般的泛泛而谈，甚至出现游离于主题之外的闲聊和不负责任的空发议论，从而走向歧途。
4.任课教师应具备良好的素养和较强的控场能力。Seminar教学模式对任课教师的综合素质提出了更高的要求，要求任课教师具有较高的专业水平和奉献精神。能够即时把握学科发展动向，收集相关素材，提炼升华课程内容，以战略性的眼光制定选题范围，既能适合目前学生特点，又能体现专业课程内容的特点。Seminar教学模式的引入，无形中增加了教师的工作量，备课难度增大，课外指导学生的时间增加，批阅书面报告的时间和精力增加。这都要求教师具有敬业奉献精神，孜孜不倦，无怨无悔。在学生的讨论交流过程中，教师要善于及时地捕捉有价值的信息，例如新观点、建议和学生的困惑，以便有效进行下一步的教学。
三、Seminar教学模式在本科生培养中的积极意义
1.全面调动学生的积极性，变被动为主动。Semi-nar模式最大的特点是改变传统的学生只听不讲这一垂直的单向教学模式。要求学生根据指定任务主动去探索，寻找答案，然后在相对开放的平等空间里，亮出自己的答案，也亮出自己。这种模式也为参与者提供了相互激励的空间背景。
2.培养学生的查阅资料能力、表达能力。Seminar教学模式的引入，要求学生课前准备阶段必须广泛查阅资料，自主分析总结，这样他们将提前接触各类数据库的文献检索，并熟练操作技能。在语言表达能力方面，Seminar的讨论需要学生逻辑清晰地表达观点，重点明确地回答疑问，有理有据地进行辩论，积极理性地说服他人；在书面写作能力方面，学生对于选题的最终研究成果都要以报告的形式出现。
3.培养学生的团队合作精神。自动控制原理是专业基础课，面向学生90人左右，必须分成若干小组进行Seminar教学，设一组长负责联络本组同学，同一小组的同学面向同一任务，这时候需要小组成员分工合作，共同查阅资料，分析整理研究，课堂交流进程中，作为一个团体，回答其他小组的发问质疑，并提出问题。在整个准备过程中，相互学习，相互促进，相互激励，增进同学之间的学习情谊和集体荣誉感，培养他们的团队合作精神。
4.平等互动的独特模式，达到教学相长、共同提高的目的。Seminar教学模式的独特性体现在师生之间的平等关系，大家可以任意提出问题，发出质疑，双方平等互动。这个平等、公正、亲和的结构空间，“师不必贤于弟子，弟子不必不如师”，为“教学相长”的现实化提供了真正的可能。教师在整个讨论过程中，根据学生的提问、回答，不断地总结自己的教学经验和处理问题的经验。教与学有机地、动态地融合在一起。
四、结论
第3篇
传统课堂授课通常一次讲授2个学时，针对课程中的重点难点可以充分讲解。为适应网络学习者的认知习惯，MOOC课程将授课视频分为了一些10分钟至20分钟长度的小模块。怎样在这些小模块中传授较为完整的知识点，需要授课教师转变思路、精心设计[3]。在设计时要注意知识间的联系，形成课程的逻辑结构，扩展知识的深度广度，使之形成一个有机的整体，从而有利于学生从整体结构上掌握知识的共同本质和内在联系。
（一）提炼课程内容的总体逻辑关系
自动控制原理课程系统地讲述了自动控制科学和技术领域的基本概念和基本规律，涵盖了自动控制技术从系统建模到系统设计的各种思想和方法，内容十分丰富。作为授课教师，首先应该沥青这些内容间的逻辑关系。经典控制理论的基本理论包含反馈控制系统的分析和设计方法两方面的内容，具体的包含关系如图1所示。为了让学生更好地理解各部分知识的有机联系，对上述经典控制理论体系建立“三纵”和“三横”两条知识主线。控制系统分析与设计的主要内容是研究系统的特性，即稳定性、动态特性、静态特性。又称控制系统“三要素”。从性能指标是看，就是俗称的“稳，快，准”。把这三方面的性能指标称为“三横”。所谓“三纵”是指在不同的域内进行系统的分析与设计，即时域、复域、频域。掌握系统在不同域中的数学模型表达，即可进行系统的特性分析与设计，因为所有问题的分析和求解都是建立在数学模型基础上进行的。加强对这两条线的理解，可以使学生统观全局，把握研究方向。
（二）采用提纲挈领的碎片化原则
要将自动控制原理的授课内容碎片化为一些短的相对完整的知识单元，需要采用提纲挈领的组织方法。首先介绍每个知识模块的内容要点，然后交代每个知识点的关联性，精炼举例推导过程。贯彻“少而精”的原则。对于所讲的内容要分清主次，突出重点，精讲内容，同时要注意有较高的系统性、逻辑性，保证知识的质量，难点精心组织，一定要讲懂。精讲内容不是少讲内容，有些内容反而要加强。例如，在讲解经典控制理论中的数学模型时就可以按照如下思路处理。首先将数学模型分为三个内容要点：微分方程模型、传递函数模型和图形方式的数学模型。其中微分方程是时间域的模型，传递函数是复数域的模型，图形方式的模型是数学模型的图形化语言描述。当推导系统的微分方程描述时，精选两个相似系统作为例子来说明系统的建模过程。这样，由于有目的地选择有启发性、可延伸性与典型性的问题，使每一节、每一章的内容都具有明确概念、传授方法、启发思维、培养能力的作用。这种提纲挈领的组织方法，层次清楚关联性强，容易将碎片化内容联系起来。
（三）结合学科发展，适时更新
基于MOOC模式的教学过程由于安排了较多的课程讨论环节，教师单独的讲授环节要比传统课堂压缩。这样在教学内容就需要有所取舍。根据学科发展趋势，新的发展方向和应用工具应该增加介绍；已经被其他方法取代的方法可以忽略介绍。无论是理论家还是工程师，人们总是把最先进最有效的理念和技术用于控制工程。如：控制与管理的结合、信息流与物质能量流的互动、复杂系统研究与应用等均表现出很强的时代特征。在当今这个信息时代诞生了网络控制、基于数据的驱动控制等新的控制概念。而传统的手工绘图方法已经可以由计算机辅助软件完成。经典控制理论在上个世纪四、五十年代已经形成了比较完整的理论体系，频率特性法、根轨迹法等直到现在仍然是系统分析和设计的主要方法。经典控制理论的一个重要特色就是采用简便直观的图解方法，因此也得到工程技术人员广泛欢迎。在讲授这些内容的时候，几乎有一半的学时是在学习这些图形的画法。例如，频率特性图就有伯德图、乃奎斯特图和尼柯尔斯图等几种，学生需要记住每种图形的坐标要求及计算方法。随着计算机辅助分析技术的发展，目前已有像MATLAB这样的成熟的软件可以帮助画图。所以在授课时就减少介绍手工做图的内容，而将分析和设计的方法作为重点内容，从而训练学生作为控制工程师的高级思维能力。当然，在这种碎片式的教学过程中也要注意逻辑的连续性。学生在分析思维之前，往往需要直观思维，在演绎之前要有归纳，在联想之前要有类比，在获得正确的认识之前要有辨析。在进行单元章节复习时，一定要求学生自己去发现知识的内在联系，然后再重新组合材料，进行知识归类、延伸与扩展。在整个教学过程中，教师要引导学生经常反复复习，循环螺旋上升，从整体上掌握知识的脉络，保证学习者长期的学习积极性。
二、课程教研组的建设
MOOC课程作为一种新的网络教学模式，应该在学生对知识的获取、思维能力和创造力的开发等方面有自己的特色。尤其是面向专业基础课教学时，需要研究与制定结合专业发展需求的教学大纲与教学设计，体现现代网络教育的开放性、交互性和便捷性。一门教学效果好的MOOC课程可以提供丰富的数字资源，可以采用在线或离线的方式与学生互动，还可以方便地进行一些教学信息统计工作。针对目前高校的现状，建议以课程教研组的形式承担MOOC课程的教学。因为课程教研组能够具备单个教师无法做到的整体协调优势。专业教师队伍水平的提高是MOOC课程更新发展的源动力。首先，教研组是课程建设的组织保障。教研组由老中青三代教师组成，定期学习新的教学理念与方法，研讨课程中的重点与难点，有计划地安排教师进修提高。我单位自控原理课程教研组由7人组成，包括1名教学带头人，2名副教授，3名讲师和1名实验员。教研组定期学习控制理论的前沿发展方向，组织观摩教学，有计划地派出青年教师到国内外进修。这些活动从制度上保证了教师的个人成长和课程内容的不断更新。教研组通过教育理论和专业知识的不断学习和丰富，大家发现自己的差距，逐渐形成课程意识、学生意识、开放意识、问题意识等，发现存在哪些与新课程理念不相符甚至相违背的问题，然后寻求解决问题的新理论、新理念、新途径，以提高教学效果。这种以教研组形式承担MOOC课程的模式可以避免教师个体缺乏持续提高教学质量的动力的问题。其次，教研组是课程建设的知识园地。MOOC课程是一种网络课程，由于不受年龄、文化和地域等限制，学习对象可以是在校学生，也可以是在职的继续教育学生。学生的职业背景和基础知识差别较大。在MOOC教学中为了保证网络教学效果，设计了较受欢迎的短授课多讨论的教学模式。这些都是MOOC课程开放性和交互性的体现。但这同时要求教师有多方面的知识储备。每位教师都有自己的能力和兴趣特长，很难独立解决网络交流中的所有问题。对于自动控制原理课程来说，教师既需要有深厚的控制理论基础又需要有一定的控制系统设计经验。课程教研组由老中青三代教师组成，保证知识结构全面。青年教师学历高熟悉新的理论方向，老教师实践经验丰富。同时，也要充分利用网络平台的知识聚集作用，及时总结学生的反馈信息[4]。
第4篇
关键词：控制理论；系统化；比较教学
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0042-02
控制理论是自动化及其相关专业的一门重要核心专业基础课程，在武汉理工大学华夏学院（以下简称“我院”）自动化专业，控制理论所授主要内容为以经典控制论为核心的“自动控制原理”和以卡尔曼的状态空间分析法为核心的“现代控制理论”。
其中，“自动控制原理”是研究控制系统的一般规律，并为系统的分析和综合提供基本理论和方法的专业基础核心课程。该课程又是“现代控制理论”“过程控制系统”“运动控制系统”“计算机控制技术”“智能控制”等许多后续课程的基础。而作为其后续课程的“现代控制理论”仍作为硕士研究生“线性系统理论”与“最优控制”等学位课程的基础。这两门课程理论性强，概念多且杂，对学生的数学基础要求较高。而我院作为一个三本院校，自动化专业的学生相比较一本和二本的学生而言，数学基础较为薄弱，故学好这两门课对学生来说至关重要且具有一定的难度。
而教好上述两门课程也是教师必须思考和解决的重要问题。笔者经过几年的教学实践，摸索出一套比较适合三本院校学生的系统化教学方法，致力于培养学生的系统观，进行了一些尝试，且取得了一定的效果。
一、工程背景系统性
任何一种理论的产生都有其历史背景，都是在实践中产生的。自动控制技术萌芽在18世纪，在第一次世界工业革命期间，自动控制技术逐渐应用到现代工业中。其中最卓越的代表是瓦特（J.Watt）发明的蒸汽机离心调速器，一种凭借直觉的实证性发明。飞球调节器有时使蒸汽机速度出现大幅度振荡，其他自动控制系统也有类似现象。
由于当时还没有自控理论，所以不能从理论上解释这一现象。为了解决这个问题，盲目探索了大约一个世纪之久。1868年英国麦克斯韦尔的“论调速器”论文指出：不应单独研究飞球调节器，必须从整个系统分析控制的不稳定。麦克斯韦尔的这篇著名论文被公认为自动控制理论的开端，接着就进入了经典控制理论发展的孕育期。1875年，英国劳斯提出代数稳定判据。1895年，德国赫尔维兹提出代数稳定判据。1892年，俄国李雅普诺夫提出稳定性定义和两个稳定判据。1932年，美国奈奎斯特提出奈氏稳定判据。战中自动火炮、雷达、飞机以及通讯系统的控制研究直接推动了经典控制的发展。1948年，维纳出版《控制论》，形成完整的经典控制理论，标志控制学科的诞生。维纳成为控制论的创始人。
经典控制理论的主要内容包括：系统数学模型的建立、时域分析法、频率特性法、根轨迹法、系统综合与校正、非线性系统和采样控制系统分析法等。
从四十年代到五十年代末，经典控制理论的发展与应用使整个世界的科学水平出现了巨大的飞跃，几乎在工业、农业、交通运输及国防建设的各个领域都广泛采用了自动化控制技术（可以说工业革命和战争促使了经典控制理论的发展）。科学技术的发展不仅需要迅速地发展控制理论，而且也给现代控制理论的发展准备了两个重要的条件――现代数学和数字计算机。现代数学，例如泛函分析、现代代数等，为现代控制理论提供了多种多样的分析工具；而数字计算机为现代控制理论发展提供了应用的平台。[1]
在二十世纪五十年代末，计算机技术的飞速发展推动了核能技术、空间技术的发展，并且为多输入多输出系统、非线性系统和时变系统的分析和设计提供了新的手段。
五十年代后期，贝尔曼（Bellman）等人提出了状态分析法，在1957年提出了动态规划。1959年卡尔曼（Kalman）和布西创建了卡尔曼滤波理论；1960年在控制系统的研究中成功地应用了状态空间法，并提出了可控性和可观测性的新概念。
由上面的历史背景介绍可以看出，现代控制理论是在自动控制理论的基础上发展得到的，尽管两种理论在方法和思路上有显著的不同，但是在教授的时候不能将两者视为单独的个体。笔者每次在绪论部分都会系统化地讲解理论的产生，以让学生对两门课程形成一个初步的比较清晰的认识。
二、理论教学的系统性
在这两门课程的理论教学过程中，虽然涉及到的知识点有差异，但是经笔者研究，在具体教学中，两门课程的教学有些许共性，比如说两门课程的教学流程就基本一致。如图1所示：相对于现代控制原理而言，自动控制原理理论推导较少，同时其工科背景较强，实例较多。在学习之初，可先帮助学生搭建起分析问题和解决问题的基本框架，形成一个较为初步的系统观。
自动控制原理分析问题的核心是数学建模，稳定性判断和性能指标的计算，[2]主要分析方法是时域分析法、频域分析法和根轨迹分析法。时域分析法直观易懂，频域分析法是自动控制原理的核心，根轨迹分析法在目前的工程实践中已用的很少，在学时有限的情况下可略讲。在实际讲解的过程中，要合理安排学时，适当加快时域分析法的讲授，略讲根轨迹分析法，重点讲解频域分析法及系统校正。
现代控制理论包含了大量的理论概念机数学公式，在实际讲授中，应弱化理论推导，在教学过程中可结合倒立摆工程实例，从建模、稳定性分析、能控能观性分析、极点配置到状态反馈，形成一个较为完整的分析过程。[3]
总而言之，在讲解的过程中，注重引言，初步建立系统观，结合实例，比较异同，突出重难点，最后再通过总结强化各知识点之间的联系。[4]
三、实践教学的系统性
1.重视实验，理论教学和实验教学的系统化[5]
以往，控制理论的实验课和理论课教学是独立的，理论课教师和实验课教师各行其道，相互交流匮乏。目前，学院已明确提出，理论课教学和实验课教学的一致性，理论课教师必须参与进实验教学，教学手段要丰富、系统。
2.实验箱教学和仿真教学的系统化
首先在实验箱上搭建模拟电路，利用信号发生器、示波器等测量波形和数据。同时引入MATLAB仿真，先引出数学模型，利用MATLAB强大的系统工具箱分析并绘制各种相应曲线，利用Simulink工具箱进行校正和状态反馈设计。[6]最后，对比电路测试波形和仿真结果，可让学生深入了解理论和实际参数之间的差异，进而寻找原因，加深理解。
四、今后教学方向
在今后的教学过程中，可进一步加强比较，加强学生的系统观，并且尝试迁移到其他相关学科，加强学生对整个学科的理解。
参考文献：
[1]万雄波，杨方.基于“自动控制原理”与“现代控制理论”课程异同点分析的教学探索[J].科教文汇，2013，（7）：56-57.
[2]孙韵钰.“相似论”在“自动控制理论”课程教学中的运用[J].消费电子，2013，（7）.
[3]王斌，李斌.“现代控制理论”教学改革与实践[J].中国电力教育，2013，（10）：61-62.
[4]李长云.“自动控制理论”的系统化教学实践[J].电气电子教学学报，2013，（8）：75-77.
第5篇
一、招生人数
学院2016年计划招收博士研究生46名，实际招生人数以总部下达计划为准。
二、报考条件
我院博士研究生只面向现役军人招生，报考2016年博士研究生应当具备以下条件：
1、品德优良，遵纪守法，立志献身国防事业；未受过纪律处分。
2、军队在职干部按师（旅）级单位推荐、军级单位政治部审批、军区级单位政治部干部部门核准、总政治部干部部备案的程序进行审批，由师（旅）级单位干部部门开具介绍信。军队院校应届硕士毕业生经所在院校政治机关审批同意。
3、身体健康，体能达标，年龄不超过40周岁（1976年9月1日以后出生）。
4、在职干部须获得硕士学位，其中本院在职干部报考工学博士须有被SCI或EI收录的以第一作者发表的学术论文；应届硕士毕业生须完成学位论文初稿，在中文核心期刊（含录用通知）或国际会议发表2篇以上学术论文。
5、有两名与报考学科相关的高职人员推荐。
三、报名手续
考生持公民身份证和军官证（学员证）于2015年9月20日至30日到学院教学实验综合楼研究生招生办公室（1127室）报名，外地考生可函报。报名时应提交：
1、填制完毕的《2016年报考攻读博士学位研究生登记表》和《报考军队院校研究生政治审查表》（9月1日后，院内考生可从学院研究生处网站下载；院外考生可来电索要）。
2、已获硕士学位者，提交硕士课程成绩单、硕士学位论文及评阅意见书复印件；应届硕士毕业生提交硕士课程成绩单、硕士学位论文初稿、已发表学术论文版权页或录用通知。
3、硕士学历、学位证书原件及复印件(应届生于获得证书后补交)。
4、档案所在师（旅）级单位干部部门同意报考的证明信。
5、一寸正面半身免冠照片3张，报名费300元。
上述手续齐备，审查合格者发放准考通知，考生可于10月9日到研招办领取《准考证》。
四、考试安排
博士研究生入学考试总分值为600分，包括六项内容：英语笔试、数学笔试、科研学术成果计分、硕士学位论文评分、专业综合面试、综合素质面试，每项内容满分100分。
考试时间拟定于2015年10月11至12日，考试地点和具体安排详见《准考证》。
五、其他
1、考生可于2015年11月初查询录取情况，入学时间为2016年3月份（详见通知书）。
2、我院提供部分往年考试试题，考生可登录学院研究生处网站下载。
六、联系方式
联系人：谭继帅（参谋） 手机：13831189507座机：0311-87992123（地）；0221-92123（军）
E-mail：tanjishuai@126.com 通信地址：河北省石家庄市和平西路97号研究生招生办公室（050003）
招生专业目录
专业代码、名称及研究方向
导师
专业综合（面试）
数学（笔试）
080200机械工程
01机械性能检测与诊断
张英堂
测试技术与信号处理
矩阵理论
02地面运载平台维修理论与技术
张培林
状态监测与智能诊断技术
03机械振动与冲击防护
白鸿柏
振动理论
04机电液集成系统控制技术
何忠波
车辆工程
05机械制造及其自动化
倪新华
断裂力学
080300光学工程
01军用光电系统设计与应用
刘秉琦
陈志斌
应用光学、物理光学、光电测试技术
矩阵理论
02激光技术
沈学举
激光原理及应用
03光学信息安全
光学信息技术原理与应用、光学信息安全
04微纳光学
汪岳峰
光电子技术
080402测试计量技术及仪器
01测试性设计与分析
黄考利
测试技术
矩阵理论
02精密仪器与微系统
王广龙
03装备状态监测与故障预测
李洪儒
测试与诊断技术
矩阵理论或应用数理统计
04网络安全技术
王 韬
计算机网络
081100控制科学与工程
01装备测试与故障诊断
尚朝轩
测试与诊断
矩阵理论或应用数理统计
02火力与指挥控制理论及应用
全厚德
孙世宇
数字信号处理
矩阵理论
03武器系统建模与仿真
朱元昌
系统仿真
04电子装备自动测试、故障诊断及可靠性
蔡金燕
测试与诊断
05目标识别与信息处理技术
王春平
图像工程
06精确制导理论与技术
杨锁昌
精确制导、控制与仿真技术
07无人机数据链抗干扰技术
陈自力
线性系统理论、数字信号处理
08目标探测与识别
马彦恒
数字信号处理、现代控制理论
09飞行器控制
齐晓慧
线性系统理论
10无人机协同控制
李小民
现代飞行控制理论、导航控制技术
11无人机信息处理与传输技术
王长龙
数字信号处理
12非线性系统的稳定性与控制
徐 瑞
动力系统的稳定性理论
082600兵器科学与技术
01装备轻量化技术
郑 坚
火炮与自动武器原理、材料学
应用数理统计
02兵器试验理论与技术
秦俊奇
火炮专业相关理论
矩阵理论
03装备维修理论与技术
陶凤和
火炮与自动武器原理、现代机械测试技术
04兵器性能检测与诊断技术
房立清
机械装备故障诊断与预测、武器系统装备知识
应用数理统计
冯广斌
火炮与自动武器原理、工程信号处理、现代机械测试技术
矩阵理论
05兵器结构动力学理论与应用
王瑞林
枪炮设计原理、振动理论、电磁场理论
06武器系统仿真与虚拟样机技术
马吉胜
振动理论、动力学仿真
07弹道学理论及应用
宋卫东
弹道学理论、制导理论与技术
08弹道修正理论与技术
弹道学、自动控制与导弹设计理论
矩阵理论或应用数理统计
09兵器性能检测与故障诊断
唐力伟
振动理论
10兵器新材料技术
王建江
材料学
应用数理统计
11弹药系统设计与试验评估
高欣宝
系统仿真技术及其在信息化弹药工程中的应用
矩阵理论
罗兴柏
爆炸及其防护技术在弹药保障中的应用
12弹药保障与安全技术
安振涛
炸药理论、弹药保障及安全风险评估
穆希辉
弹药保障
矩阵理论或应用数理统计
13信息感知与控制技术
齐杏林
弹药引信论证、设计、试验及评估理论与技术
14防护材料与特种能源技术
杜仕国
防护材料与特种能源技术及其在弹药工程中的应用
矩阵理论
15电磁发射理论与技术
雷 彬
电磁场理论、测试技术
16武器系统建模与仿真
苏群星
武器系统仿真与模拟器设计
17红外图像末制导技术
高 敏
弹道学、自动控制与导弹设计理论
矩阵理论或应用数理统计
18装备维修保障理论与技术
贾希胜
石 全
康建设
赵建民
可靠性、维修性、维修工程
应用数理统计
朱小冬
可靠性、维修性、维修工程、建模与仿真
矩阵理论或应用数理统计
19装备维修性理论与应用
郝建平
可靠性、维修性、维修工程、虚拟仿真
20电磁防护理论与技术
刘尚合
魏光辉
电磁场理论、微波与天线
矩阵理论
王庆国
大学物理、有机化学、固体物理、电磁场理论
谭志良
电子技术基础、通信原理、微波与天线
21脉冲电磁场测试技术
朱长青
电路分析、电磁场理论和微波技术、数电模电
110900军事装备学
01装备保障信息化
卢 昱
网络信息安全保障
军事运筹学
02装备保障理论与应用
石 全
军事装备学、战役基本理论
应用数理统计或军事运筹学
于永利
可靠性、维修性、维修工程、建模与仿真
军事运筹学
柏彦奇
高 崎
第6篇
1、研究背景及意义
倒立摆系统的最初分析开始于二十世纪五十年代，其控制方法和思路在处理一般工业过程中有广泛的用途，此外，其相关的研究成果也在航天科技和机器人学习方面得到了大量的应用，如机器人行走过程中的平衡控制，火箭发射中的垂直度控制和卫星飞行中的姿态控制等，因此对倒立摆控制机理的研究具有非常重要的理论和实践意义。但同时是一个比较复杂的不稳定,多变量，带有强耦合特性的高阶机械系统。倒立摆系统存在严重的不确定性，一方面是系统的参数不确定性，一方面是系统受到不确定因素的干扰。倒立摆系统具有成本低廉，结构简单，参数和结构易于调整的优点。作为控制理论研究中一种比较理想的实验手段，倒立摆系统为自动控制理论的教学、实验和科研构建了一个良好的实验平台，以用来检验某控制理论或方法的典型案例，促进了控制系统新理论和新思想的发展。为解决倒立摆控制系统的超调和快速性之间的矛盾，各种干扰对其的影响，进而对控制器进行了设计，自抗扰控制方法可以克服这些缺点，因此要用ADRC来控制直线倒立摆系统。
2、研究现状及发展趋势
鉴于倒立摆的稳定控制研究的重要意义，国内外学者对此给予了广泛关注。国外在60年代就开始了对一级倒立摆系统的研究，在60年代后期，作为一个典型的不稳定、严重非线性例证提出了倒立摆的概念，并用其检验控制方法对不稳定、非线性和快速性系统的控制能力。
近年来，随着智能控制方法的研究逐渐受到人们的重视，模糊控制、神经网络、拟人智能控制、遗传算法和专家系统等越来越多的智能控制算法应用到倒立摆动系统的控制上。Charies W.Andorson在1988年应用自学习模糊神经网络成功控制一级摆；周建波等用基于B网络的规则控制也解决了单摆的稳定性控制问题；徐红兵等提出了基于变结构的模糊神经网络控制算法，实现了二级倒立摆系统的稳定性控制；1995年，张明廉等人应用拟人智能控制理论成功的解决了三级倒立摆这一控制界的世界性难题；2001年9月19日，北京师范大学李洪兴教授领导的复杂系统实时智能控制实验室采用变论域自适应模糊控制成功地实现了三级倒立摆实物系统控制，又于2002年8月11日在国际上首次成功实现了四级倒立摆实物控制系统。
二、研究内容
本课题的主要研究内容集中基于ADRC的倒立摆控制系统研究，并针对其动态响应和运行稳定性，主要。主要内容简述如下：
（1）建立倒立摆控制系统的数学模型；
（2）设计自抗扰控制器，包括：TD，NLSEF，ESO。然后对各部分的参数进行设计和调整；
在Simulink 环境下建立系统仿真模型，验证基于自抗扰控制技术的倒立摆控制系统控制策略的有效性。
三、研究方法
（1）查阅相关国内外文献资料（包括相关规范等），了解与该课题相关的理论知识，分析研究当前相关设计的优秀方案，在学习的基础上添加在自己的创新元素。
（2）建立在所学知识的基础上，分步骤的完成各项设计任务，在工作计划内按时完成相应的工作，包括自动配料系统的硬件框图、程序框图、设计仿真等。
（3）各元器件的选型及设计内容的整理，开始进行设计说明书的撰写。
（4）完成对设计内容的进一步修改，完善设计方案。整理、打印、装订设计说明书。完成答辩的准备工作。
四、国内外文献综述
倒立摆系统本身为多变量、非线性、强耦合的不稳定系统，由于以上特性，其精确控制对实现工业生产中复杂对象的控制有着重要的应用价值。主要的控制方法有线性控制、预测和变结构控制、智能控制等。智能控制是目前应用较为广泛的控制方法，研究的热点，其主要理论来自于人的实践经验，不需要精确的数学模型。模糊控制有两种典型算法，其Mamdani算法最为常用，Sugeno型适合应用在动态非线性系统中。Mamdani算法中，分别对小车位置和摆杆角度进行控制，两个控制器形成串联结构，每个控制器只有二维，避开了四输入变量，这样免去了多输入变量时模糊规则爆炸的问题。这样免去了多输入变量时模糊规则爆炸的问题中PID控制的单级直线倒立摆,虽然能很好控制摆杆角度,但是对于小车位置控制存在一定的偏差,文中模糊控制的倒立摆系统虽然具有一定的抗扰能力,但是加入稍强的干扰就无法达到稳定的控制效果,而自抗扰控制(Active Disturbance Re-jection Control,ADRC)的主动抗扰特性可以削减和解决这些外扰因素,而达到稳定的控制效果。但是传统的自抗扰控制器只能稳定控制摆杆角度,并不能兼顾小车位置的控制,这就使倒立摆控制在现实中的运用上受到限制。
目前ADRC的应用领域广泛。包括纸幅张力控制，硬盘驱动控制，DC-DC变换器。它也可以解决执行机构的非线性问题，如压电陶瓷执行器的滞环问题。基于ADRC算法，一些多输入多输出系统可以获得解耦控制，如微型机电系统(micro-electro-mechanical system），和连续搅拌槽式反应器(continuous stirred tank reactor)。ADRC的应用不只局限于控制领域，他也可以用来执行健康监视和故障诊断等任务。当下的ADRC理论基础相对完善，理论上所需要的仅是一些特殊情况下的稳定性证明。而未来的发展趋势是简化ADRC算法，完善单参数ADRC算法调节策略，将ADRC算法逐步替代PID算法，应用到工业界的各个领域，提高控制性能和效率。由于ADRC算法是一种基于控制的控制算法，因此其应用时也应遵循下图所示的过程，即理论>技术>应用>理论三者的循环补充。
五、研究方案及工作计划
1、研究方案
（1）查阅相关国内外文献资料（包括相关规范等），了解与该课题相关的理论知识，分析研究当前相关设计的优秀方案，在学习的基础上添加在自己的创新元素。
（2）建立在所学知识的基础上，分步骤的完成各项设计任务，在工作计划内按时完成相应的工作，包括自动配料系统的设计框图、程序框图、仿真设计等。
（3）各元器件的选型及设计内容的整理，开始进行设计说明书的撰写。
（4）完成对设计内容的进一步修改，完善设计方案。整理、打印、装订设计说明书。完成答辩的准备工作。
2、工作计划
第1周：根据设计任务书要求选择合适合理的方案设计直线倒立摆控制系统系统的课题。
第2周：根据确定方案，比较、选择设计适合的研究方案等。
第3周：根据题目要求，设计软件框图，并进一步优化改进。
第4-5周：完成整体电路设计，画出原理图并验证其可行性。
第6-8周：根据课题要求和电路原理图编写程序。
第9周：对软件进行仿真调试，优化软件设计使之符合要求。
第10周：结合软件进行调试、修改，并使最终方案满足设计要求。
第11-12周：撰写毕业论文。
第13周：修订毕业设计论文、完善毕业设计。
第14周：提交正式设计论文。
第15周：准备参加毕业答辩。
第16周：参加答辩，整理毕业设计材料提交。
六、参考文献
[1]黄坚.自动控制原理及其应用[M].北京:高等教育出版社,2004.
[2]孙德宝.自动控制原理[M].北京:化学工业出版社,2002.
[3]胡寿松.自动控制原理(第四版)[M].北京:科学出版社,2001.
[4]周伯敏.自动控制理论[M].北京:机械工业出版社,1999.
[5]夏德钤,翁贻芳.自动控制理论[M].北京:机械工业出版社,2004.
[6]刘时鹏. MATLAB环境下直线单级倒立摆系统实时控制实验的研究与设计[D].重庆大学,2004.
[7]Liu B,Hong J,Wang L.Linear inverted pendulum control based on improved ADRC[J]. Systems Science & Control Engineering An Open Access Journal,2019,7(3):1-12.
[8]刘金琨.先进PID控制及其MATLAB仿真[M].北京:电子工业出版社,2003.
[9]陶永华.新型PID控制及其应用[M].北京:机械工业出版社,2002.
[10]Katsuhiko Ogata,卢伯英等译.现代控制工程[M].北京:电子工业出版社,2000.
[11]薛定宇.控制系统仿真与计算机辅助设计[M].北京:机械工业出版社,2005.
[12]张晓华.控制系统数字仿真与CAD[M].北京:机械工业出版社,1999.
[13]原菊梅.基于模拟退火算法的数字PID控制器参数整定的研究[J].北京工商大学学报:自然科学版,2004,22(4),40-42.
[14]韩京清.自抗扰控制技术[J].前沿科学,2007(01):25-32.
[15]韩京清.自抗扰控制器及其应用[J].控制与决策,1998(001):19-23.
指导教师审核意见
该论文《基于ADRC的一级直线倒立摆控制系统设计与仿真》选题与专业结合较紧密，选题的范围比较适中。该选题的研究具有一定的实践指导意义。内容安排合理，逻辑关系清晰，紧扣论文主题。
拟采取的研究方法具有一定的合理性。整个论文按时完成的可行性较大。该开题报告符合要求，同意该同学开题，并进入下一阶段的论文写作。
指 导 教 师(签名)：年 月日
教研室负责人批阅意见
第7篇
关键词：自动控制原理；计算机辅助教学；考核方式多元化
作者简介：陈兆岭（1967-），男，江苏泰州人，江苏大学电气信息工程学院，讲师；刘国海（1964-），男，江苏扬州人，江苏大学电气信息工程学院，教授。（江苏 镇江 212013）
基金项目：本文系江苏省“十二五”高等学校重点专业建设（批准号：苏教高[2012]23号）、2011年江苏大学校级教学改革与研究项目（重点）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）05-0086-02
“自动控制原理”是一门理论性和工程实践性都较强的专业基础课，是后续专业课程不可缺少的先行基础课，[1]江苏大学电气信息工程学院所有专业的学生都要学习这门课。为了提高教学质量，课程教学组根据课程特点采用多种教学手段，对课程教学进行了全方位的改革实践。
一、课程特点和教学改革的必要性
“自动控制原理”课程的特点是：内容成熟丰富、涉及知识面广、理论性强、比较抽象但又和工程实践联系紧密、可供使用的教学手段更新发展快，同时习题多、难度大，是具有一定深度和学习难度的课程，往往让学生感到难学，教师感到难教。[2]教师在讲授过程中也容易过分强调理论知识的数学推导而忽视工程应用，使这门课类似数学课。[3]若教师对这门课程采用以“教师为中心”的单一教学模式，沿用传统的“课堂板书讲授+验证实验”的教学方法，则不利于学生系统地掌握课程知识点，会导致学生缺乏学习兴趣和主动性，从而无法达到良好的教学效果。[4，5]因此教师必须更新观念，大力倡导积极主动的学习方式，充分应用先进的现代教学手段，建立一套包括理论讲授、计算机辅助教学、实践教学、作业讲解、网络资源共享、评价体系和学术讨论相结合的全方位的课程教学改革新体系，充分调动教师和学生的积极性，努力提高教学质量。
二、全方位教学改革实践
江苏大学“自动控制原理”课程教学组经过认真研究，本着“以学生为中心”、“厚基础、重实践、重能力”的指导思想，在省重点专业建设和校级教学改革与研究项目的资助下，对课程体系进行整体优化，将多种教学手段并举，实现了师生之间学习过程的双向互动，取得了良好的教学效果。
1.精选教学内容
为了解决“自动控制原理”课程内容多、学时少的矛盾，教师必须根据教学大纲的培养目标突出重点优化整合教学内容。根据江苏大学电气信息工程学院各专业的学习需要，本课程组分别精选了90、75、60和45学时的课堂教学内容。自动控制系统分析与设计的主要内容和重点是研究系统的特性，即稳定性、动态性能、静态性能。“稳、快、准”贯穿了时域分析、根轨迹分析和频域分析的过程，教师在讲课过程中又以工程上应用广泛的频域分析为重点和难点，将基本概念、基本原理和基本方法讲透，让学生了解和学习“控制论”的思想方法。课程开始时就向学生推荐几本国内有影响的参考书，对于教学大纲中规定的了解内容则略讲，或让学生课余自学，这样不但培养了学生的自学能力和独立思考解决问题的能力，也节省了课时。
教师也要注重介绍控制学科前沿的最新发展，使课程具有先进性和时代感。增加MATLAB软件的应用，减少讲授系统根轨迹绘制、频率特性绘制的内容，而将重点放在应用根轨迹法和频域分析法进行工程分析与设计上，使学生掌握专业的知识与技能。
根据以上原则，课程组成员编写的教材《自动控制原理》将于2013年由机械工业出版社正式出版发行。
2.课堂教学手段多样化
课堂教学是教师讲授和学生学习的重要环节。为了增强授课效果，教师应采用讲授式、探究式、案例式、讨论式和对比式等教学方法相结合，采用以多媒体课件为主、减少板书时间、增加Matlab软件应用内容介绍、增加师生互动交流时间等教学手段。
课程组教师根据授课内容的不同，将多种教学方法相结合，如绪论部分采用了讲授式、案例式、对比式等方法介绍自动控制的定义、特点、实例、基本内容和基本要求；采用探究式、讨论式和对比式等方法分析时域法、根轨迹法和频域法的区别与联系、应用范围、优缺点等。
由于课程理论性强、公式推导多，采用传统的板书方式耗时费力，而采用多媒体课件教学，不但节省课时，而且图文并茂，增加了信息量，提高了课堂教学效率。为了适应学生的思维速度，在公式推导时，教师利用多媒体动画一步步地给出演算过程，产生了和板书相同的效果。
教师引入基于Matlab的计算机辅助教学，避免了高次方程解根、高阶系统性能指标计算等烦琐计算，可以把时域、根轨迹、频域分析和校正系统的绘图很快地在计算机上绘制出来，还可以方便地分析系统传递系数、开环零极点变化等对系统性能的影响。这不仅提高了课堂的教学效率，也使学生巩固了所学知识，拓宽了思路， 提高了学生的学习的兴趣和热情，同时为后续的课程设计、毕业设计的分析和计算工作打下良好基础。
采用的多媒体课件和引入的Matlab辅助教学节省了课时，增加了师生课堂互动交流的时间。教师在授课过程中可适当地留一些悬念，启发学生思考后再进行讲解，效果更好。如在讲授奈氏稳定判据时，抛出问题：当有p个开环极点在s平面的右半部时，奈氏曲线会如何变化，奈氏稳定判据应用时应作哪些修改。通过学生独立思考、师生互动解决问题后，学生对奈氏稳定判据的本质理解更深刻，印象更清晰。
教师每讲完一章应归纳出本章知识点作为学生复习的重点，引导学生及时复习。
3.改革作业完成方法和实验方式
课后及时做作业，有利于学生深入理解学习内容、巩固所学知识。教师课后布置一些概念性强的习题，要求学生阅读参考书，利用Matlab指令或Simulink模块进行仿真，这样既拓展了学生的思维模式又能让经典的专业知识与时展相结合，使学生在掌握成熟的专业理论的同时理解本专业的性质和实际应用特点。
实验方面采用验证实验和设计实验相结合、仿真实验和物理实验相结合、课堂实验和开放实验相结合的方法。需要在课堂完成的验证实验有四个，同时学生也可自主设计实验，学生根据所学的知识利用实验室的设备自由设计实验，以验证所学的理论知识，充分发挥学生个体的能动性、创新性来自主设计一些自动控制系统。通过实验，学生掌握了诸如实际温控系统的组成、PID控制器的设计和调节，更好地将理论知识应用到实际系统中。
课程组教师结合自身的科研课题，吸收部分学生实际参与；组织学生开展各种丰富多彩的课内外科技活动，进行大学生电子设计制作培训；组织学生参加全国大学生电子设计竞赛、校“星光杯”科技作品大赛、大学生科研立项等活动，学生每年都取得不俗成绩。
4.网络资源的建设和利用
江苏大学开发了“自动控制原理”课程的网络课堂，教师充分利用校园网络资源进行网上辅助教学。网络课堂系统主要分为三大模块：资源中心模块、教师管理模块和学生自主学习模块。课程教学大纲、教案概略、参考文献目录、网上提交作业、在线测试、实验预约、师生互动、网络课件、部分授课录像等都已上网使用，并逐步充实和完善。学生可在网上下载所需学习资料用于课前预习和课后复习。网络资源中心不断更新充实国内精品课程、学术期刊和相关技术资料等内容，为学生的自主学习提供了一个良好平台。除此之外，该系统还包括随机出题的习题库子系统，学生可以随时通过习题库进行自我测验，同时也有网上辅导体系，学生可以随时与教师互动答疑。
5.考核评价方式多元化
江苏大学“自动控制原理”课程改变期末一张考卷定成绩的传统做法，总评成绩由平时成绩和考试成绩组成，平时成绩占25%，考试成绩占75%。平时成绩主要考核上课出勤、课堂参与情况、作业成绩、实验成绩。试卷命题要知识覆盖面广，分为基本要求部分和提高部分，前者约占试卷总分值的75%，主要考核学生掌握基本知识的程度，后者约占试卷总分值的25%，主要考核学生灵活运用所学知识的能力，难度与考研题接近。这样做既考核了学生掌握基本知识的情况，又促进学生深入学习研究，保证了考核结果的区分度。
6.教改研讨活动制度化
“自动控制原理”是学院的重点教学课程，学院成立了专门的课程教学小组，并持续吸收自动化系新教师加入。多年来，课程组坚持开展经常性的、有计划的教学研究活动，针对课堂教学中的重点、难点以及新问题开展专题讨论，深化课程的教学改革，不断地更新和完善教学内容，改进教学方法。学校每年开展一次讲课竞赛，提高教师讲课技能，积极申报省市和学校的教学改革项目，所涉及的内容有：课程教学体系整体优化、教学内容与方法改革、课程群建设、双语教学、教材建设、实验室建设、多媒体教学研究与建设、网络教学平台建设等。学院鼓励对外交流，鼓励教师发表教学改革论文，派出课程组教师参加每两年举办一届的“全国自动化教育学术年会”，直接和兄弟院校交流教学经验，学习先进的教学方法和手段，将“自动控制原理”课程的教学改革推向新的台阶。
三、教学效果
“自动控制原理”课程的全方位教学改革，取得了良好的教学效果。学生普遍反映学习兴趣浓厚、课程内容充实、学习效率提高，考核总评成绩提高，不及格率下降至7%以下。相当数量的学生在教师的研究课题中发挥较大的作用，每年参加的全国大学生电子设计竞赛，都能取得几项一等奖，对江苏大学的电气工程及其自动化专业（国家级特色专业）和自动化专业（江苏省品牌特色专业）的建设起到了促进作用。
参考文献：
[1]田玉平.探索“自动控制原理”课程教学体系改革之路[J].电气电子教学学报，2008，30（3）：8-11.
[2]李振龙，乔俊飞，孙亮，等.自动控制原理课程体系结构和教学方法探讨[J].教学研究，2009，32（2）.
[3]符强.《自动控制原理》课程的探究式教学研究[J].四川教育学院学报，2012，28（3）.
第8篇
关键词：自动控制原理 课程改革 MATLAB
1前言
自动控制原理是电气专业的一门主干课程。该课程一方面理论性强，在培养学生抽象思维能力和逻辑能力上起着重要的作用，但是内容多学时少、课堂信息量大，使学生对教学内容难以及时进行有效地消化，不利于学生创新能力的培养。[1]另一方面实践性综合性比较强。自动控制原理内容覆盖面比较广，要求学生有比较高的数学计算能力，电气类的工科学生不能只停留在数学层面上理解，而是解决工程实际问题能力的培养。如何在有限的学时内让学生熟练掌握控制理论的基础知识，加强创新能力和工程实践能力的培养，是课程建设过程中的关键。因此，结合教学中存在的问题，在教学内容、教学模式等方面提出了几点建议。
2理论课改革
2.1教学方法改革
对于这门难度很高的课程，教学时应注重概念，弱化计算。只有掌握了基本的概念，有了充分的感性认识，学生才有进一步自我深化的可能。而同时感性认识获得的方法莫过于实际的例子。例如：在第一章基本概念中讲解自动控制系统的定义和组成的时候，首先需让同学们明白系统的控制过程，因此我分别举了一个人工水位控制系统和自动水位控制系统来对比讲解。由于比较贴近生活，同学们对于这个人工系统的自动运行原理基本都能自发自然的理解，所以稍加引导，就很容易理解控制对象，被控量，给定值，反馈元件，执行机构等概念。
2.2教学内容的改革
自动控制原理课程是理论性较强、概念深的课程，学生普遍反映难学。我们将自动控制原理内容系统化、模块化、最优化，以解决课时少、内容多的矛盾。我们按其理论涉及领域，分为经典线性理论、非线性理论、采样系统和现代控制理论四个模块；按其研究的基本问题，将其分为系统的数学模型、系统的性能分析和系统的综合设计三个基本问题；按其课程的本质而言，直接分为控制系统的特性分析方法和控制器的设计理念。例如，采用了以建立基本概念和掌握基本技能够用为度的知识论述深度原则。基于现代计算机辅助分析设计技术大量应用的现状，减低了系统人工分析部分的比例和重心，节约课时，提高授课效果。
2.3强化启发式教学，搞好创新教育
传统的教学模式，一般都是按照教材的自然顺序按部就班地进行讲解，并且课堂授课中，教师需在黑板上做大量的数学分析推导，画大量的曲线，因此课堂教学往往是索然无味的公式推导、定理证明和手工绘图。在教学中，要改变多年来较为死板的授课方式，充分利用现代化教学手段和生动活泼的教学方式，使课堂教学图文并茂、生动活泼，发挥和调动学生的学习积极性，采用启发式教学，由浅入深。在课堂教学中，通过布置思考题和预习的形式，要求学生课前充分准备，由学生上台讲述有关内容，既考察了学生学习的自觉性和理解能力，又锻炼了学生的表述能力，同时，还加深了对知识的理解和记忆。为了避免教师在讲台上唱独角戏，学生被动接受知识的局面的出现，应采用了讨论课的形式，进行教学互动，使课堂教学生动活泼。为了在教学中充分发挥学生的主观能动性，要培养学生的创新能力，我们一改传统教学中只注重知识的传授而忽视学生思维能力培养的教学方法，更注重在知识的传授过程中来引导、启发学生积极思维的启发式教学方法，使得学生在获取书本知识的同时，其思维能力也有很大的提高。教学过程中掌握好教学节奏，合理的留取学生思考的时间，就能真正的实现教与学的互动，充分激发学生的发散思维，调动学生学习的积极性。
2.4注重对学生进行系统化、工程化概念的强化
例如有意识地在教学别加强加深有关系统数学模型内容的讲述，深入浅出地介绍多种机电、热力、液力系统的数学模型的推导过程和结果，使学生能更多更分地了解到一些控制问题的实际工程背景。
2.5改革考核方式
为了使得学生能够在学好理论的同时将其运用到实际中，激发兴趣，强调过程考核，并且提高考试成绩和及格率，突出教学重点，对这门课实施考试改革以配合教学改革[2]。通过考试改革可以带动教学改革进程，构建融会贯通、紧密配合、有机联系的课程体系。为了培养学生的学习能力和实践能力，同时检查教学效果，在一些章节后组织编排综合型的题目，让学生以小论文的形式提交，将其成绩记录到期末总成绩的平时成绩中。这门课的教学内容可以分成两大部分内容的研究：前三章为控制系统的时域分析，偏重经典理论的研究；后两章为控制系统的频域分析，偏重工程实际应用。针对这样的内容特点，安排两次大作业，让学生对一个生产生活中的实例从时域分析和频域分析方法入手分析系统的稳态过程和暂态过程。大作业成绩也记录到期末总成绩的平时成绩中。最后卷面成绩折合成60%，平时成绩占40%。
3实验课教学改革
3.1将MATLAB应用于虚拟实验中
《自动控制原理》是电气专业学生重要的专业基础课，是后续专业课程的基础。各高校对该课程实验设置与投入都给予了高度重视。但是，其硬件实验存在着实验设备易损、实验结果不稳定等问题，如何让学生直观、便捷地了解《自动控制原理》的基础知识，准确、方便地从实验结果中进行推理是实验教学改革的一个重要问题。虚拟实验是现代实验教学的发展模式，它有效地补充和完善了传统实验，缓解了实验设备不足和滞后等问题。近年来MATLAB在《自动控制原理》虚拟实验中得到了广泛的应用。MATLAB包含了进行控制系统分析与设计所必须的工具箱函数，可以分析连续系统，也可以分析离散系统，并可以进行极点配置控制器设计和最优控制系统设计等多项操作。现以连续系统中的时域分析法、频域分析法及根轨迹分析法为例介绍。
基于MATLAB开发的虚拟实验仿真系统，具有方便、直观、便捷、不易损坏、操作简单等优点。根据实验要求，利用MATLAB软件建立的虚拟实验仿真系统，实现了人机交互，通过对相关参数的设置，成功地对控制系统进行仿真，便于学生对知识的理解，也为学生学习和实验带来便利，使学生能够更为深刻地理解自动控制的基础理论，达到很好的实验效果。这种虚拟实验系统有效地发挥了现有各种信息化教育资源的优势，优化了资源配置，便于实现教育资源的广泛共享。
3.2设立开放实验室
采用设立开放实验室，使学生在掌握基本实验的基础上，充分利用已有的实验设备，增强动手能力。目前开放实验室内容还在继续完善中，已有包括多种电机控制、单容水箱模型、液位综合实验、机器手模型、简单飞行器控制模型等实际系统的模型。学生们可以利用这些模型来检验和巩固自己课堂中所学的系统分析以及系统设计的方法。
4、结束语
在自动控制原理课程建设过程中，这些建议极大地调动了学生学习自动控制原理的主动性，培养了学生的创新能力和工程实践能力。虽然取得了比较好的教学效果，但仍需在今后的教学中作进一步的探索与改进。
参考文献：
第9篇
Abstract： Automatic Control Principle is an integral part of automation specialty. It has the characteristics of more content， strong theory， and students generally feel difficult to study. Combined with years of teaching reform， with the help of excellence course construction plan， we build a set of student-oriented normalized dynamic teaching system with diversified teaching and comprehensive teaching platform， focusing on inspiring the creative thinking. It effectively improves the teaching effect.
关键词： 自动控制原理；卓越课程；动态；教学改革
Key words： automatic control principle；excellence course；dynamic；teaching reform
中图分类号：TP13 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）29-0213-02
0 引言
为较好地发挥学生学习的主动性，激发其自觉学习、主动发现问题和积极探索问题的能动意识。江南大学借鉴苏格兰经验[1]，设计并启动了“卓越课程”的建设工程，《自动控制原理》作为专业核心课，被列入第一批卓越课程的建设项目。一年的实践证明，卓越课程深受学生欢迎，能够调动起所有学生的学习积极性，把输入型的学习转换为输出型的应用，把被动应付性学习转化为主动创造性学习，使学生真正成为学习和创造的主体。
1 目标要求
课程建设是教学改革的突破口，也是提高教育质量的关键环节。江南大学卓越课程的建设宗旨，就是支撑和实践国家人才培养的卓越计划和课程本身的价值标准，通过不同的教学方式充分发挥学生的潜力，提升其学习期望，帮助其储备基础知识和实践经验，使之成为能为社会做贡献，博学而有责任心的现代人才。《自动控制原理》卓越课程的建设目标就是，以启发性、主动性、趣味性、实践性为原则，结合本课程特色，追求高素质、创新型和工程型人才培养目标。通过本课程的全部教学过程，使学生能够掌握基础知识、追踪科技前沿，开发创新思维，学会把课本、课堂的知识用于实践和工程设计。以课内、外结合，师生换位互动和产生问题为驱动力，以理论基础、实例分析、实际应用为基本点，使教学过程能真正发挥引导和启发作用，把被动灌输性学习转化为主动探索性学习，以增强课程魅力，提高教学效果。
2 实施办法
《自动控制原理》卓越课程的实施过程，在遵循江南大学卓越课程建设要求的基础上，结合本课程特色设计实现方法。具体如下：
2.1 组织措施 成立卓越课程建设小组，由教学经验丰富的副教授及以上职称教师承担，采取30人左右的小班授课，每个班级又分成5～6个学习讨论小组。我校自动化专业的5个班级同时开设卓越课程，教学队伍由7位教师和5位研究生助教组成。7位教师中，5位分别为5个班的主讲教师，负责课程内容的组织、课堂教学和答疑，1位教师负责网络课程建设和网络答疑，1位教师负责实验和实践活动的内容组织和指导；要求5位助教参与讨论课的学习，同时负责批改学生课外作业，协助教师分别负责5个班学生实践活动的指辅导、检查和督促。每个班级的教学活动由主讲教师统一负责管理。
2.2 教学方法 为做到以学生为本，加强能力培养，提高学生自主学习能力和积极性，卓越课程的教学活动采用专题式和探究式教学相结合的教学方法[2]。专题式教学法是基于自动控制原理课程自身特点而设计的。其特点是将课程内容糅合编制成几个专题，由主讲教师精讲。每个专题包括：一个或几个核心内容（观点、难点）目前国内外发展及研究热点在实践中的应用提出需思考的问题和学习奋斗的目标。在教学时注重每个专题的完整性和各专题之间的紧密联系，使整个课程内容紧密衔接，增强了控制理论的系统性。探究式教学是基于反馈控制的基本思想设计的。其特点是师生双方共同参与的一种“双主式”教学，教学研究的重心从知识传授转向能力培养，从重视结果转向重视过程。方法是在教师的启发引导下，针对每个章节中的重点和难点问题及其在工程实际中的应用问题，以学生独立思考和合作讨论为主，在“发现提出问题—思考分析问题—初步解决问题—反馈解决情况—完整解决问题”的闭环探究过程中，通过师生之间的合作与互动，使学生能从不同的角度理解和掌握自动控制系统的共同规律，并学会用控制理论的思想方法解决工程实际问题；同时，能从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观念等方面培养与提高学生的科学兴趣和主动探究能力。
2.3 考核形式 卓越课程的考核注重过程，考核成绩由课堂互动、随堂作业和测试、期末考试等多元化形式组成，以全面评价学生对知识的掌握程度和运用能力。上课听讲和主动发言（10%）；随堂作业和测试（10%）；讨论探究（10%），以讨论小组为单位由学生自主打分，教师把关；自主学习（10%）：包括自主学习的笔记、答辩记录、心得报告或小论文等；实验与操作（10%），由实验指导教师打分；课外实训（10%）：包括参加实训的次数、仿真过程的积极主动性，对仿真软件使用的熟练程度、系统设计情况、系统仿真结果、仿真分析能力等，由负责课外辅导的助教打分；课后作业与答疑（10%）：包括完成课后作业的数量和质量，以及学生参与答疑的次数和所问问题情况；期末考试（30%）。
3 内容组织
卓越课程的教学要求精讲多练，增加课外学习训练任务，为学生提供更多自主思考和探索的空间。为此《自动控制原理》卓越课程的整个教学过程共由课堂学习、讨论探究、自主学习、课外实践、课外辅导、课后作业等6大模块组成，以营造开放、协作、自主的学习氛围和批判性的学习环境。按教学计划，本课程共72学时，其中理论教学64学时，实验8学时。另外，按照与课堂教学时数不低于1：1的比例安排课外辅导内容和实践训练活动。每部分的具体内容和所占时数由课程组共同设计，由主讲教师和辅导教师具体负责实施，详见表1所示[3]。
3.1 教师精讲模块 课程的重点和难点由主讲教师精讲，重在使学生掌握扎实的理论基础。目前，这部分内容占课程总学时的60%，将逐步过渡到30%。
3.2 讨论探究模块 以学生为主，实行分组讨论，学生自主讲解、自主提问，或者教师启发式提问，学生间互相讨论，老师参与，重在引导和解答，以提高学生自主学习、发现问题和解决问题的能力。这部分内容占总课时的30%，将逐步过渡到60%。
3.3 课外实践模块 这部分内容主要在开放的实验室完成，是指在教师或助教的指导下，学生利用所学知识完成一些课外科技活动，包括基本实验教学、项目教学、系统仿真和科技兴趣活动等。实验教学是以学生为主，通过各类实验电路板、试验箱，完成对所学理论的试验验证，以加强对课堂所学基础理论的理解；项目教学是学生参与教师的科研项目，或者教师指导学生完成大学生创新训练和创新基地项目，或者由教师指导学生参加各类创新设计大赛，以锻炼和提高学生科学研究的兴趣和动手操作的能力；系统仿真是在老师或助教的指导下，由学生自我完成自动控制系统的设计与模拟仿真，以提高使用控制系统应用软件分析问题、查找问题和解决问题的能力；科技兴趣活动是专门针对基础较弱、学习动力不足的同学而设计的。凡没有参加以上科技活动的同学自由分小组组成科技兴趣活动小组，对自己感兴趣的内容和课题，进行分析、研究和制作，激发学习兴趣。
3.4 课外辅导模块 由教师或助教对每一位学生进行有针对性、面对面的课外辅导，以帮助学生在提高学习能力的同时，扩充知识面。
4 结束语
自动控制原理卓越课程的建设与实施，是一种新的尝试和体验，大大激发和提高了学生自主学习的兴趣和能力，使学生不但深刻领会了本课程的理论知识和实践应用，而且充分认识了专业基础课的学习价值，掌握了专业课的学习方法，懂得了学习什么和为什么学习的问题，对后续课程的学习是一个极大的促进，因此，有着深远的意义。当然，它需要学校和教师花大力气做好充分的准备，包括各环节的内容设计和组织形式，以尽力展现课程的价值和魅力，为培养创新人才做出积极贡献。
参考文献：
[1]罗娜.苏格兰卓越课程改革研究[D].华东师范大学硕士学位论文，2011，5.
第10篇
论文关键词：自动控制原理，教学改革，实践环节，教学质量
“自动控制原理”课程[1]作为工科学生的一门专业基础课,在它们的成长过程中将起到不可替代的作用。该课程涉及到控制系统的模型建立、系统分析及系统设计的基础理论和相关技术，理论性较强但又源于工程技术。其特点是概念抽象、数学含量大、计算繁杂，既难教，也难学。对于该课程的教学，传统教学方法存在以下一些弊端：其一，是先进行理论教学，然后进行实践教学，理论学习具有盲目性，缺乏针对性实践环节，学生在学习理论时，不知道重点与非重点，只是盲目进行接收，所学摘要求比较高，学生若没一定的数学功底，虽然教师在讲台费尽心血地向学生讲述，但是学生在底下往往却听得一塌糊涂模棱两可。其三，是学生做作业时没有实践操作的机会，从而缺乏感性认识，很难提高思维能力与实践动手能力。其四，是采用教师只是授课，学生只是听课，没能达到“互动式”教学方法，因此难以激发学生的学习兴趣。
针对上述原因，根据我校的实际情况，以提高教学质量为主要目标，对自动控制原理课程的教学方法进行了改革，采用了多媒体教学手段和充分的理论与实践相结合的教学方法，同时也积极采用“互动式”教学方法实践环节，克服了上述缺点，取得了一定的经验与实效。
一、精心组织授课内容,使学生有最大的收益
(一)精选教材,以期事半功倍之效果
教学各环节中,教材的选用是极其重要的。它不仅是教师授课的依据,也是学生预习和复习的依据。一本好的教材要求内容深浅适度,讲述条理清晰,结构编排合理,理论分析透彻。特别是对于“自控控制原理”这门课程,内容体系十分庞大,既有时域分析,又有频域分析;既有连续时间信号分析,又有离散时间信号分析;还要兼顾到基础知识的应用,这就涉及到了信号与系统、通信、自动控制等不同领域的知识。要能够兼容并蓄,给学生以最全面的知识,最精辟的理论,最清晰的条理,必须是一本好教材才能做到。我校选择的是国防工业大学出版社、胡寿松主编的自动控制原理。这本书我们认为其编排非常合理,符合人类思维的习惯;讲述透彻,难度适当。本书在基本理论和方法的阐述上，把物理问题与其数学表述和论证密切的结合起来，注意引入现代数学概念，使这些理论和方法有较为坚实的数学基础，这对于深入准确的理解本书内容是有益的。另外，大多数学校的考研专业课基本上都采用该教材，所以它为学生早日圆自己的考研梦奠定了一定的理论基础期刊网。该教材以并行的方式建立连续时间和离散时间信号与系统的分析方法。考虑到当前的实际情况，在具体安排上，仍分章先讨论连续的再讨论离散的；先讨论线性系统再讨论非线性系统；然后是线性系统的状态空间分析。这样，把系统看作一个整体，从分析方法的角度，按时域分析、变化域分析和状态变量分析的次序划分章节，强调了连续系统与离散系统的共性，也突出了它们各自的特点。这将有利于基本概念和基本方法的理解与掌握。实践证明,这一途径在教学上是非常可取的,它可以利用连续和离散时间方法之间的共同点来分享各自所获得的理性和感性知识,而两者之间的差异又可用来加深理解各自不同的独特性质，据学生反应,他们完全有能力自学。这是一本好教材所应达到的境界,让读者有“温故而知新”的能力,从而达到事半功倍之效果。
(二)多种形式施教,培养学生自学能力
学生的自学能力应该是大学阶段着重培养的一种能力。在他们走出校门后,这种能力将会大有用武之地。教师应该给学生以锻炼机会。在该课程讲授中对于不同内容,采取了重点讲授、指导学生自学、组织有目的地讨论等多种形式,注意启发式教学,使学生既掌握了知识,又锻炼了能力。如“线性系统时域分析”一章,是该课程的重点和基础,学生刚刚接触到这一概念,关于系统的各种性质、基本概念都要花大力气去讲,以期打好坚实的基础。当在后续章节中频繁的用到这些知识时,学生就不会感到前面的知识有欠帐。而在讲完了连续时间信号的时域分析和频域分析,再开始离散系统的分析时,尽可放手让学生去自学。因为两章中讲述的方法完全并行展开,且在概念上也相差无几,只要前面章节中关于时域分析与频域分析的性质较清楚,学生感到完全可以自学,没有必要再按部就班地讲。教师此时所起的作用只是将重点提出,略作陈述。必要时,再整理出一些问题,供同学们讨论以加深印象。此外，对于离散系统和状态变量分析这两章，应先让学生利用课余时间回顾、复习一下时域和频域分析、线性代数、积分变换等的知识，适当的时候在课堂上串讲一下实践环节，这样可以使学生巩固一下以前的知识，加深对该课程的理解。这样就节约了大量的课时,同时也锻炼了学生的自学能力。这种施教方式深受学生欢迎,充分调动了学生学习的积极性,使他们的潜能得到了充分地发挥。另外，教师要积极采用“互动式”教学方法，充分体现“学生为主体，教师为主导”的现代式教学理念，使得教师和学生进入最佳状态。教师要在课堂上经常穿插一些具有启发式的提问和一些带有启发性的问题，围绕教学重点有意识的设计几个，给学生提供一定的酝酿思考时间，让学生充分利用这一时间，进行归纳总结，举一反三，深入研究问题，这也是培养学生自学能力的一条捷径。
(三)充分利用习题课,加强与学生沟通
对这类集数学基础与工程应用[4]于一身的课程,只了解一些理论知识是远远不够的,必须补充一定量的习题,以巩固所学知识。我们所选的教材后面有大量的习题,不仅有关基础内容,还有可以扩展和深入探讨的内容,甚至是在各领域研究中的前沿问题,经整理归类后,都出现在习题中,可以说是正文部分的扩充。我们从中挑选难度适当的习题考验学生,从中也发现了学习中存在的问题。每章讲述完毕后上的习题课,集中将问题较多的部分拿出来讲解透彻,加深了对理论知识的理解。同时,习题课上及答疑的时间多了解学生的心声,他们的问题,他们的需求,可以对上课内容的选择和讲述的方式进行有目的的调整,以期“教学相长”,达到更好的教学效果。这对课程教学是一个有力的帮助和促进。
二、加强实践环节
作为一名工科[2]学生，大多数都面向工厂、企业、公司的技术工作岗位上，这就需要有一定的动手和创造、开发新产品的能力，所以实践环节尤为重要，必不可少。我们书本上的知识学得再好，它终究是理论，如果没有实践的过程实践环节，它只不过是个空架子，只有把理论很好的应用到实践中，这才真正体现了该门课程的实用价值。从工程教育本科层次的培养目标上讲,不管是重点研究型大学还是一般教学型大学,都是培养“应用性”人才,这是一个基本事实。也就是说,人才培养方向及规格侧重于向工程技术教育方向倾斜,突出强调“工程技术应用”能力培养,是工程应用型本科人才培养的本质特性。强化实践能力培养,构建以工程应用能力培养为主线的实践教学体系期刊网。它由基本技能层、专业工作能力层、工程实践与创新能力层组成。实践教学应与理论教学[4]同步，边理论边实践，使其加深对该课程的理解；不能等理论讲完再集中做实验，这样以前所学的知识都忘得差不多了，收效甚微。采用“二阶段能力培养”的实践教学模式:第一阶段,采用基础实验、工程训练培养学生的基本技能。这主要针对授课内容进行编写实验讲义；第二阶段,采用综合性、设计性实验和课程设计培养学生的知识综合应用能力和设计能力。这主要是对课本内容的拓宽，合理的设计一些软、硬件试验，培养学生的工程实践能力和创新能力；同时,改革实验教学方法,推行全开放实验教学模式,更好地培养学生独立工作能力,促进学生的个性发展。
三、加强基础知识的扩展,寻找与相关课程的联系，开拓学生视野
基础理论[5]知识学习的目的,是为了更好地应用。我本人主要担任信号与系统、自动控制原理课程教学，这两门课程又有千丝万缕的联系。本门课程的知识在许多领域都有非常重要的应用,教师所要做的就是为学生开启一扇扇进入知识殿堂的大门,让他们看到里面光彩夺目的宝藏。而真正要得到这些宝藏,还需要他们再付出艰辛的努力。在讲述了离散系统分析时，讲解零阶保持器以后,曾就信号在滤波、调制等通信理论方面的应用做了入门性的介绍,并指出在语音信号处理方面也有广泛的应用。例如,现在非常热门的数字音响为什么比模拟音响会有更高的保真度,各种传播媒介(广播、电视、卫星)的传播机理,使学生了解到多彩的世界都是以先进的科学知识作后盾的。总之,限于课时有限,对这些课外知识,不可能花大量时间去讲述,只能点到为止,从而激发他们学习的兴趣。事实表明,学生们已经可以把所学知识应用于解决问题中了。
二十一世纪的主人正是我们现在所教的这些学生,帮助他们打好坚实的理论基础,培养分析问题和解决实际问题的能力,是我们教师不可推卸的责任。我们相信,随着教学改革的进一步深入,我们一定会为祖国现代化建设培养出具有扎实基础知识、高文化素质和强实践能力的新一代科学与工程人才。以上总结正是在这种责任心的强大驱动下,对本门课程教学改革所作的一些探索。
参考文献:
[1]刘伟.《自动控制理论》的教与学.江苏技术学院学报[J].2004,10(2):91-93.
[2]罗建书,对工科数学教改的认识与实践,高等教育研究,2004(1):49-53.
[3]刘国荣，工程应用型本科教育特性及其创新人才培养体系的研究与实践，中国大学教学,2004(12):39-41.
[4]王立红.关于自动控制理论课程教学改革的几点思考[J].辽宁工学院学报.2007,7(4):123-123.
[5]潘江敏,黄承兴.数学教育中创新性的实现[J].云南大学学报:自然科学版,2006,28(S2).
第11篇
关键词：压榨 自动化 控制 应用 系统
Abstract: along with the development of social development and progress, and pay attention to the press automation control system has important significance. This paper mainly introduces the squeezing automation control system in sugar refinery, the application of related content.
Keywords: squeezing automation control application system
中图分类号： TS754 文献标识码：A 文章编号：
引言
在国内，制糖企业的信息化管理则是一个陌生的名词，不用说与欧美国家相比，就是与国内其它行业比较也已经远远落后。一般来说，糖厂的自动化水平与技术装备是成正相关的，但凡设备精良的糖厂其自动化程度也高，欧洲和东南亚一些新建糖厂正是如此。而美国的情况却不太一样，很多美国的原糖厂设备并不比我国先进，但自动化程度却相当高，也就是说，自动化可以使糖厂的陈旧设备焕发出新的活力。技术装备的更新换资巨大，是一个缓慢过程，如果学习美国经验，对中国的糖厂进行自动化方面的改造，挖掘旧装备的潜能，减少人为因素，就会在降低生产成本、减少过程损失、提高劳动生产率等方面发挥重要作用，而且自动化方面的投入相对于设备投入来说，投资少，见效快。
1、控制原理和优点
1#榨机的控制原理：入榨的蔗料进入高位槽，设定料位的高度在40％左右，1#榨机衡速运转，当来料不均衡时SRI的高位槽感测元件发出电信号给和利时的DCS系统，DCS将电信号数字化处理再向ABB调速装置发出指令，ABB调整三级输送带的电机转速，从而达到均匀进榨的目的(优点之一)。一旦发生1#榨机扭矩超出负荷的限点，SRI的扭矩监测装置发出信号给DCS，DCS向高位槽挡板的电控执行器系统发出指令，减小挡板的开度，控制入料量，从而对齿轮箱和榨机起到保护作用(优点之二)。
2#一6#榨机的控制原理：蔗料由齿耙机分别送入2#--6#高位槽，设定料位的高度在40％左右，与1#榨机不同的是2#--6#榨机的转速可调，当来料不均衡时SRI的高位槽感测元件发出电信号给DCS，DCS将电信号数字化处理再向ABB调速装置发出指令，ABB调整本座榨机的转速，保证固定的料位高度和通过榨机的蔗层厚度，使渗透过程均匀，其结果是负荷平稳并提高抽出率和减少蔗渣的水分含量(优点之三)。
均匀渗透和蔗汁泵送原理：DCS系统根据入榨量向ABB调速系统发出指令，调节渗透水比例、水温和混合汁液位流量等，其结果是各榨机蔗层均匀渗透并能稳定混合汁锤度和泵送量(优点之四)。
纤维进榨原理：均匀进榨有两种理念，一是像国内普遍采用的基于核子称信号自动或手动控制入蔗带速度，以保证进入第一座榨机的甘蔗重量。由于甘蔗纤维分的瞬时变化导致榨机持蔗能力的变化，在手控的情况下需要榨机经常保持“开快车”状态，在自控的情况下需要调节第一座榨机的转数，两种情况均带来榨机负荷的波动。另一种是国外普遍采用的以高位槽料位调节入蔗带速度，维持第一座榨机转数恒定。此时通过榨机的纤维量不变，入榨的甘蔗量随纤维分的变化略有波动。我们采用国外这种用纤维量恒定代替甘蔗量恒定的均匀入榨模式，在维持榨机负荷稳定的前提下，提高了榨量(优点之五)。另有其它优点不再赘述。
2.压榨控制系统结构
为实现压榨全自动化控制，该系统博采国内外顶尖技术和装置，由四个公司合作完成。
2．1高位槽设计
像国内大多数糖厂一样，贵糖的榨机列原来只有在第1座压榨机上方装有垂直高位槽，其它5座榨机仅装有敞口斜溜槽。为实现压榨间全自动控制，在澳大利亚SRI公司的技术指导下，贵糖的工程技术人员自行设计加工了其它五座呈10度倾斜角的密闭式垂直高位槽，高度2．3米，厚度0．6米。在高位槽的旁板上安装两条有机玻璃视窗，顺高度方向固定了lO个检测料位高度的电子元件。第l和第6座高位槽的后槽板设计成能够自由顶入150mm的活页档板，由电动执行器根据榨机扭矩的保护需要，瞬时减小挡板开度。此时的高位槽有几个作用：
1)作为流动物料的缓冲容器，便于自控系统检测元件的工作，以实时料位高度作为榨机自动调速的给定信号；2)一定高度的料位对压榨机的入蔗产生压力，提高了榨机的持蔗能力；3)料位的缓冲作用可避免蔗层厚薄不匀或两端不匀，减少了压榨机的负荷和扭矩的波动；4)在同等负荷甚至较低负荷下，由于蔗层均匀导致了高榨量和高抽出；5)活动挡板在扭矩瞬时增大到限点时被立即顶入，减少入蔗，当扭矩恢复后，立即释放挡板。
2．2检测单元
压榨自控系统的主要检测元件和装置都是由澳大利亚SRI(Sugar Research International)公司提供，包括高位槽传感器和扭矩监控系统。
2．2．1高位槽传感器
高位槽传感器通过测量槽壁10个电极的导电性进行工作，当蔗渣自上而下流过这些电极时，就开始测其导电性。该传感器测试每一个电极中的微小电流，并检测此电流是否超过表明电极已被覆盖的临界值。由于电极镶在玻璃板上与槽壁绝缘，当蔗渣中的水分引起电极与槽壁之间通电并超过临界值，说明蔗渣已覆盖在某一电极所处的高度上。将最低到最高电极的覆盖率转换成10―100％的料位高度，再用4―20毫安电流输出模拟信号。
2．2．2扭矩监控系统
扭矩监控系统是一种短程遥感系统，它采用变形仪监测转动的榨机轴扭矩，该系统可直接安装在现存系统榨机轴上。它主要由四部分组成，主控系统、电磁感应环、发射装置、一对350欧姆变形仪。主控系统由几个插入式模块组成，包括提供24伏AC电源的供电模块，给电磁感应环提供动力的驱动模块，破译来自电磁感应环的信号并产生与榨机扭矩大小成正比例电流信号的接收器模块，以及将接收器模块的输出信号转换成4―20毫安输出信号的调节器模块。电磁感应环由内外两个环组成，内环装在榨机轴上随轴转动，外环固定并由主控系统通过屏蔽电缆驱动。发射装置模块装在内环上，该单元上包括一个变形仪放大器、一个校准桥和遥感元件，从外环接受电磁感应驱动并返回遥感信号。
变形仪焊在榨机轴上，并用导线与发射器相连，两套变形仪分别装在榨机轴相对两面。扭矩监控系统功能的描述为：在主控系统中，驱动模块提供给电磁感应外环一个交流电源，在内外环之间引发一交流电压，该电压经调节用于驱动变形仪和发射装置。在发射装置内部，变形仪校准桥的输出经变形仪放大器放大，转换成变频遥感信号，该信号穿过电磁感应外环和现场电缆到达主控系统。主控系统里的接收装置将遥感信号转换成交流信号，再经信号调节模块转换成4―20毫安输出信号。
2．3 DCS系统
压榨自动化的核心DCS控制系统由北京和利时系统工程股份有限公司开发并提供。
2．3．1 自动控制系统
自动控制系统将采用以微处理器为基础的分散控制系统，主要有下列特点：
(1)系统设置3台以PC机为基础的操作员站，所有系统运行的参数、设备状态及工艺流程图，将在操作员站的CRT上以不同的画面形式显示。所有设备的启动／停止或开／关操作，也在操作员站上利用键盘完成。只有极少量重要参数或设备控制设有后备仪表与操作开关。各台操作员站可以独立完成各项监控功能，也可起到互为备用的作用。
(2)系统内设有冗余的通讯速率为100Mbps的高速以太网。操作员站与各控制器，以及控制器之间的信息交换，全由该通讯网络以数据通讯的方式完成。控制系统还可以通过该网络与其他生产车间的控制系统以及公司生产管理部门与领导进行数据通讯，随时收集并提供所需的各项信息。
(3)系统内设有3台现场控制站(柜)。每台现场控制站内设有冗余配置的主控单元或PLC，各项输入／输出参数将通过各类智能的I／0模块与主控单元连接，实现各项监控功能。现场控制站是用来完成现场信号采集、工程单位变换、控制和联锁控制算法、控制输出、通过系统网络将数据和诊断结果传送到操作员站等功能。
(4)系统设有工程师站，供系统组态、检查或修改之用，并完成所有的数据下装和增量下装等。
(5)系统软件平台采用WINDOWS NT。配备各种符合国际标准的组态软件。系统具有很好的开放性，可以与其他控制系统或设备方便地连接。系统在运行过程中，可以在授权范围内在线修改各项组态，不会引起系统扰动。
2．3．2 自动调节系统
为了实现蔗料的平衡输送和均衡压榨，需要自动调节的项目包括：
(1)输蔗带速度调节
根据第l座高位槽的料位高度，自动调节三级输蔗带速度，杜绝空槽或涨槽的现象。各台输蔗带的速度将按随动的原理协调调节，保持进蔗量的均衡。
(2)压榨机转数自动调节
压榨机列的自动调节是靠保持各高位槽稳定料位来实现，第1座压榨机根据榨量要求保持某一固定转速，由三级带的调速维持高位槽的料位稳定，保证均衡进榨。2―6座压榨机是靠自身的瞬时调速来稳定各自高位槽的料位，从而保证通过各榨机的蔗层厚度均匀，达到高榨、高抽出、低负荷的目的。
(3)渗透水与入榨甘蔗量比例调节
根据核子秤检测到的甘蔗入榨量，按生产需要合理地整定渗透水与蔗比配比值，由计算机自动控制变频器调节泵转速，实现渗透水加入量自动控制，使渗透水与蔗比保持在最佳值。
(4)渗透水水箱液位及渗透水温度调节
渗透水水箱液位调节，用液位变送器连续检测渗透水箱的液位，控制冷水加入量保持渗透水箱液位基本恒定，同时，水位超限，系统自动报警；
渗透水温度调节，用温度变送器连续检测渗透水的温度，并考虑冷水加入量，自动控制热水阀，保持渗透水温度基本恒定，控制精度优于给定值的±5℃。水温超限，系统自动报警。
(6)设置完善的连锁保护系统
各级输蔗带、齿耙机、榨机列连锁关停，保证任何一台设备在任何情况下停机时，前面的齿耙机和输蔗带立即随停。
2．3．3 集中监视
压榨系统要实现集中控制，其前提必须是在集中控制室内值班人员能对系统的运转情况进行集中监视。监视的内容主要分为两类：一类是系统运行的参数，包括：各输蔗带速度(或马达转速)及迸蔗量，各压榨机的转速及马达的电流，渗透水、混合汁和送出蔗的流量，渗透水温度，压榨机油压，马达轴承温度，压榨机面辊的升降距离等等。另一类是机械设备运转情况，如压榨机高位槽料位、各水箱和物料箱液位等。集控室除了工业电视的监视器与操作员站的CRT以外，基本上不装设常规的模拟仪表。对于核子秤这类特殊仪表则将其测量信号输入统一的监控系统，作为显示、累计、自动调节的原始信号。在集中监视系统中，可以对各项参数如电流等设置报警限值，一旦越限，自动报警。自动控制系统的记录功能有：报警记录、操作记录、定时制表、事故顺序记录(SOE)。各项测量参数可以根据要求作为历史数据保存下来，以备事故追忆查询及榨季后检修设备的依据。
结束语
压榨自动控制系统在糖厂中的成功应用，系统集计量控制管理为一体，采用核子称自动计量，采用电脑自动控制压榨机转速、料位、输蔗机、压榨机中间输送带、压榨机轴承温度、渗透水添加、物料均匀输送等的技术，将现代自动控制理论和计算机控制技术相结合，通过系统建模和模糊控制技术等先进控制算法，使甘蔗压榨过程按下达的指令均匀、恒定入榨，自动控制，机械设备平稳运行，减少尖锋负荷对设备的冲击，减少了能源消耗，减少设备损耗，甘蔗糖分抽出率稳定提高，为工厂创造更大的经济效益，真正体现了信息化对工业生产融合带来的好处。
参考文献
1.Yangsheng Lu.Jens Thomsen 甘蔗糖料压榨系统的现况及新技术方案[期刊论文]-广西蔗糖 2009(4)
2.麦志光甘蔗糖厂压榨高位槽自动控制[论文]-广西轻工业 2008(11)
第12篇
关键词：电力拖动自动控制系统；课程；实验；改革
中图分类号：TN921-4 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 02-0000-02
电气工程和自动化专业的发展由来已久，但是为了适应21世纪的社会需求和国家教育模式的改革，需要对高等学校的教育模式改革，培养出具有全面的知识体系和创新能力以及高素质的综合性人才。电子技术和计算机控制技术以及改造的能力等是电气工程及自动化专业的学生必须具备的能力，为其以后从事与电气工程专业相关的工作和研究打下基础。为了培养出全面的高素质综合性人才，就需要对现有的教学模式进行改革。
一、课程难度剖析
在学习电力拖动自动控制系统时，学生必须了解直流电动机的工作原理和直流电动机系统中的电磁量以及机械量之间的相互转换关系；了解可控直流电源的产生方法，知道在控制系统中，可以根据控制对象来控制某一控制量的算法和衡量控制系统性能的基本指标；掌握单片机的原理等。而要实现学生对上面的知识的掌握，就要学习很多的知识，如自动控制理论和电机以及计算机控制技术等多门学科，所以，电力拖动自动化控制系统的知识面很广，要求的专业基础背景高。而这对于学生来说，都是很难的课程，且要在学校这段有限的时间学会，学透是很不容易的。
二、教学内容的改革，加强工程的应用
电气工程和自动化专业的课程教学内容主要是课程教学与实验以及课程设计。课程教学的目标是以电机作为对象和电力电子功率变换器为弱电控制强电的媒介，以及自动控制理论为分析和设计的基础来掌控运动控制系统的控制规律和设计方法。把课程的设计和综合实验结合起来，可以巩固课程的理论知识，提高学生的操作能力。为了加强工程的运用，可以通过加强位置控制系统和张力控制系统以及数字控制系统来增加工程的运用。位置控制系统即位置随动系统，在使用这个系统时，可以将应用广泛的伺服电机控制系统和数字控制结合起来介绍驱动器的工作原理和参数设置，为以后参加工作打好基础。张力控制系统在加工带材和线材的过程中，保持卷的进出的张力，使带材卷的整齐和紧致。数字控制系统包括数字控制的硬件电路和软件流程。
三、教学方法的探讨
课程教学的环节包括课堂教授和学生自学以及实验等，在教授理论课时，可以运用多媒体教学在其中加入动态演示的图像，让学生对内容更容易理解；在教授对交流和直流控制的软件系统时，就可以结合仿真软件，通过在课堂上建立起模型和课堂以及课后的仿真，使学生更加了解对系统的控制。而对于培养应用型的人才，由于学生没有真正的参加过工作，所以没有经验，这就使得学生对于课堂学习的知识不够理解或不感兴趣。这些问题教师在备课时都需要考虑到，如为了提高学生的兴趣，可以在教授电力拖动系统时增加其应用背景。在教学过程中逐渐改变学生的态度和思想，使其不在抱着应付考试的心态去学习，而是发自内心的真正喜欢这门学科。
四、加强实验教学中的工程实践能力
（一）理论与实验结合
“电力拖动自动控制系统”是一门在实际生活中运用广泛的课程，所以它的教学方式不应该仅仅局限于理论知识的学习，还应该将理论与实验相结合，增加学生的应用能力。在上实验课程时，应该让学生自己动手操作，根据实验的目的拟定实验的路线和选择合适的仪器仪表以及确定实验的步骤，然后进行数据的测试，并根据得出的数据进行分析。还有就是在上实验课时，可以尽量让学生掌握一些电气测量的方法和实验设计以及工程的运用结合。在学生实验的过程中，可以加深学生对理论知识的理解，对于实验时获得的数据，可以为学生以后写毕业论文时提供依据。
（二）课程设计强化实践能力
课程设计的目的在于培养学生的自主理解能力，将课程上所学到的理论知识与实践技能相结合，解决工程问题。在课程设计课上，可以选择几个与工程运用相关的主题，如变频器控制交流电动机调速的应用和设计PWM控制直流电动机调速系统设计以及无刷直流电动控制器设计等。在这些主题中，由学生选择其中的一个，然后进行分组来完成，并且提出相应的要求，如系统设计方案论证和系统指标测试以及硬件开发等。限定学生完成课程设计的时间在3周以内，而且设计的内容要包括根据题目设计相应的电路和参考文献以及显示输出电路等。在这一系列的过程中，学生及掌握了系统开发设计的流程和方法，也提高了自己的操作能力和创新能力。
五、结束语
专业教学长期探讨的问题包括如何有效的激发学生学习的兴趣和积极性以及引导学生学会自主学习和思考。本文就结合电力拖动自动控制的实际教学情况，通过分析其面临的问题，改革教学内容和教学方法以及实践环节，提高了学生学习的积极性和操作技能以及创新的能力，提高了学生的综合素质。
参考文献：
[1]李新德，郝立，孟正大.电力拖动与运动控制系统课程教学方法探讨[J].电气电子教学学报，2010（06）.
[2]洪乃刚，洪小平，黄松清.电力电子和电力拖动系统虚拟实验的开发和应用[J].实验室研究与探索，2010（05）：338-339.
[3]钱晓耀，陈卫民，蔡慧.“电力拖动自动控制系统”课程教学改革探讨[J].中国电力教育，2011（07）：61-62.
第13篇
论文关键词：风机，自动调速装置
1 、前言
当前,我国煤矿使用的局部通风机数量多,功率大,是能耗最大和浪费较严重的设备之一。从理论上讲,对风机调速是调节风机性能、降低能耗的最佳方法之一。随着科学技术的不断发展,防爆变频调速装置以其卓越的调速性能,显著的节能效果在煤矿领域得到广泛的运用。
2、概况
煤矿井下局部通风机是用量大、耗能大的常用设备，每年需求量在数千台以上，但在性能调节功能上，基本上是空白。从理论上讲，调速是调节风机性能最经济、有效的手段。阻碍变频调速技术在局扇上应用的主要原因是价格昂贵，节能效果差，变频器可靠运行难。随着对煤矿安全生产重视程度的增加，一些明显存在安全隐患工作场所，要求必须对风机性能进行调节。因此风机，我矿与煤炭科学研究总院重庆分院合作，根据当前我矿的具体情况，在原有矿用通风机自动调速装置的基础上进行了技术改进，研制了一套ZJTS型矿用通风机自动调速装置，并投入使用。该变频调速装置采用了IGBT变频调速技术、热管散热技术以及智能控制技术,可根据不同的运行工况,通过检测不同地点的瓦斯浓度,自动调节通风机的风速,达到高效排瓦斯和节能通风的目的。
3、调速装置的结构设计
该调速装置的总体结构主要由人机操作界面、隔爆箱体、真空热管散热器、双电源控制器、进出线接线腔、变频调速控制系统、本安电源、双风机控制器、频率转换器等单元组成，外接瓦斯浓度传感器和主、备局部通风机。实现了按设定瓦斯浓度值，自动调节通风机转速，达到按需定量通风的目的。同时也实现了专用供电线和备用供电线、主通风机和备用通风机的自动切换的目的论文提纲怎么写。
4、调速装置的工作原理
调速装置的频率转换器把瓦斯浓度传感器的频率或电流信号转换成模拟信号，然后经控制器处理后，去控制变频器，让变频器输出相应的频率，控制风机的运转。实现了调速装置根据不同的瓦斯浓度传感器值输出不同的频率来控制风机电机的运行速度;控制面板又通过转换器与控制器连接
总体结构图
来实现调速装置各种参数的显示和设定。当专用供电线有故障或停电时，备用供电线就通过双电源控制器工作，这时通过双风机控制器切换让备用风机工作;当专用供电线恢复正常供电时，双电源控制器切换让专用供电线工作，这时双风机控制器切换让专用风机工作。
电气原理图
5、调速装置的主要特点
5.1自动化程度高。
通风机性能的最佳调节方式是变转速调节，而改变通风机转速最经济、适用的万式是改变输入电源的频率。该调速装置通过对工作地点瓦斯浓度实时检测，用变频调速器和自动控制系统，智能地自动调节通风机输入电源的频率风机，达到按需通风的目的。适用长时间、无人值守连续工作。
5.2主要元部件品质高。
该调速装置主要元部件:整流器、IGBT逆变器、控制系统等均采用国外著名品牌，其 主要特点是体积小、重量轻、发热量小，运行可靠，非常适合安装在井下隔爆箱体中。专门定作的散热器外形美观、实用、可靠。
5.3直观、清晰的液晶显示屏。
大屏幕液晶显示屏随时监视风机、变频器、瓦斯浓度运行状态，报警用文字说明，画面直观、清晰。可随时选择操作状态(自动、手动)，设定最低输出频率值和瓦斯浓度值。超过规定的瓦斯浓度值，输出报警信号。
5.4系统运转稳定可靠。
该调速装置从瓦斯信号的采集，控制模块的分析、运算，各单元之间的通讯，到执行 机构运行，均采用国内先进技术和元件。软件部分逻辑关系清晰明确，操作性强，经长期运行试验，系统运转稳定可靠。
5.5安全性好
具有过流、缺相、过电压、欠电压、过热等完善的软硬件保护。
6、调速装置的主要功能
6.1掘进工作面限量排放瓦斯，实现最大效率安全排放。
因意外停电或计划停风而造成掘进工作面瓦斯超限时，该调速装置可自动以接近于混合处的瓦斯浓度安全值进行排放，避免人工排放时，难以控制瓦斯浓度风机，超量排放问题。
6.2采煤工作面限量抽排瓦斯，形成安全可控的引排系统。
用于引排系统处理采煤工作面上隅角瓦斯积聚时，瓦斯传感器探头放置在测试风筒中，检测风流中瓦斯浓度，即进入风机风流中的瓦斯浓度。该调速装置根据设定的瓦斯浓度安全值，自动地调节通风机转速，确保抽出式通风机进口的瓦斯浓度不超过3%，实现安全抽排。
6.3节能运行
当瓦斯浓度值在安全设定值以下时，根据工作面瓦斯涌出量的大小自动控制转速调节风量，既保证了瓦斯浓度不超限，又可避免风量过大而扬尘，影响工作环境，实现节能通风论文提纲怎么写。
6.4正、反转切换功能
可通过按液晶显示屏里风机转向画面的正转选择数字键或反转选择数字键来切换，而无须改变局扇接线即可改变局扇的转向。
6.5主、备用风机自动切换功能
当主风机或备用风机出现故障时，调速装置会自动切换让备用风机或主风机工作;实现主、备用风机自动切换功能。
6.6双电源自动切换功能
当专供线路或备用线路有故障或停电时，调速装置会自动切换让备用线路或专供线路工作;实现双电源自动切换功能。
6.7闭锁接口功能
风、电闭锁功能，当风机运行后输出一个常闭触点。
瓦斯、电闭锁功能:当瓦斯浓度传感器值大于设定值时，调速装置输出一个常开触点。当瓦斯浓度传感器值小于设定值时，调速装置输出一个常闭触点。
6.8手动控制功能。
可通过液晶显示屏手动控制画面来选择手动控制风机，局扇运转频率值可以在0比到5OHz之间设定。
6.9报警文字显示功能
当调速装置有故障、报警时，液晶显示屏会自动弹出报警信息，用文字说明故障、报警的原因及处理万法。
7、结束语
通过ZJTS型矿用通风机自动调速装置在我矿的使用，充分达到了节能高效的效果。在同等条件下与无调节性能的高效风机相比，平均运行效率可提高15%左右，节省电能，对大功率风机，效果尤为明显。
总之，ZJTS型矿用通风机自动调速装置具有广泛的推广应用价值，不仅增加了效益，尤其对加强煤矿的安全生产具有重要的意义。
参考文献：
[1]徐益民林海鹏赵汗青.新型变频调速智能控制装置的研制与应用[J].煤矿机械,2004,25(12):131-132.
[2]石秋洁.变频器应用基础[M].北京:机械工业出版社,2003..
[3]冯垛生.变频器的应用与维护[M].广州：华南理工大学出版社,2001.95-99.
[4]唐耀华徐庆龙.空压站变频改造的节能分析和参数监控[J].变频器世界,2004(4):.
第14篇
Abstract: PID regulating law is very effective for establishing a precise mathematical model control system. However, for those control objects with non-linearity, time-varying uncertainty, applying the traditional PID regulator would be difficult to achieve effective control. This paper proposed tocontrol the water level by using indistinct PID control technology, so that the PLC has better control performance on the system of different model parameters, to achieve optimal control of static and dynamic parameters of the system.
关键词： PLC；模糊PID；模糊控制
Key words: PLC；Indistinct PID；Indistinct control
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）25-0185-02
0 引言
对于PID控制技术，其工作稳定、可靠性高、鲁棒性强，且易于接受。但是，工业生产过程中经常遇到大时滞、强扰动、被控对象参数未知或是时变的系统，对这一类系统实施常规PID控制往往效果欠佳。本文采用模糊自适应PID设计方法，根据人们要求的水位曲线，由计算机对系统进行监控，依据模糊推理判据，实现对任何一种模型参数的系统都能自动调整其PID参数，使输出与水位曲线趋于一致，实现快速响应特性与超调量最优的统一。
1 模糊控制原理
模糊控制器是一种近年来发展起来的新型控制器，其优点是不要求掌握被控对象的精确数学模型，而根据人工规则组织决策表，且由该表决定控制量的大小。模糊控制或模糊自动控制系统是以模糊数学，即模糊集合论、模糊语言知识及模糊逻辑规则等作为理论基础；以计算机控制技术、自动控制理论作为技术基础的自动控制系统。模糊控制模仿人的思维方式，计算控制量时并不需要参数的精确量，而是以参数的模糊信息为基础，通过模糊推理得到控制量的模糊形式，然后再经过反模糊化处理输出具体的控制量。其控制方框图如下图1所示。
2 控制系统
本文的控制系统结构框图如图2所示：液灌Ⅰ中的水通过水泵注入到液灌Ⅱ中，电脑通过PLC和固态继电器使水泵工作，液灌Ⅱ中的水位随之持续上升。当液灌Ⅱ中的水达到某一百分比时，水位变送器发出的信号通过PLC在电脑中与设定值进行比较，若大于设定值，电脑通过PLC和手操器使电动调节阀开大；若小于给定值，电脑通过PLC和手操器使电动调节阀开小；若相等，说明电动调节阀出水量和进水量应相等，保持动态平衡。对温度的控制：若要使液灌Ⅱ中的温度达到某一设定值，就要在电脑上进行设定，通过测量温度变送器发出4～20mA模拟信号，该值反映了实际值的大小。若实际值小于设定值，电脑通过PLC和固态继电器使加热器工作，从而使水温上升，当实际值达到设定值时加热器停止工作。
其工作流程图如图3所示。
在“组态王6.5”软件中，工作人员只需在电脑前操作即可。用鼠标点击电脑上的按钮即可控制水泵的启动、停止，从而控制水位和温度值。在本控制系统中，共应用了温度的升降温判断程序、水位的模糊PID运算程序、滤波后水位运算程序、加热器通、断程序四个程序。下面重点介绍水位的模糊PID运算程序。
3 模糊PID控制的应用
点击“PID设置”可以看到一个小界面，如图4所示。在此界面上可以设定模糊P、I、D参数的大小。在“自动”时用此界面。在图下方有温度历史、实时曲线与水位历史、实时曲线界面的切换按钮。管理员可通过“用户登录”输入口令，这样该界面才能运行。“注销”可以停止运行该界面。“退出”可以退出该软件。
4 实验结果
系统运行后通过水位实时趋势曲线显示水位设定值和当前值（实际值），水平线为水位设定值曲线，波浪线为水位的测量值曲线，如图5所示。该图反映了通过PID算法后系统实际水位值逼近设定水位值的情况，可以看出实际值与设定值的误差较大，实际值波动较大。经过对比，采用模糊PID算法后实际值与设定值的误差较小，实际值比较稳定，如图6所示，取得了很好的控制效果。
5 结束语
本文通过控制水位，研究了模糊－PID算法的原理、结构、应用等。实践证明，采用模糊－PID算法控制器不仅具有良好的动态及稳态特性，而且对系统时延和阶次具有鲁棒性，可以实现最优化控制。
参考文献：
[1]俞光昀.PIC系列单片机应用技术[M].北京：电子工业出版社，2000，10，122-168.
[2]黄继昌等.传感器工作原理及应用实例[M].北京：人民邮电出版社，1998，5，155-171.
[3]2003 亚控公司，组态王6.5使用手册，北京：北京亚控科技发展有限公司，1999，4 286-455.
[4]殷兴光.Fuzz-PID算法在物位、温度控制中的应用[C].咸阳：陕西科技大学工程硕士学位论文，2004，78-99.
[5]A.Haj-Ali and H.Ying The Structure of a Class of Mandani Fuzzy Controllers with Nonlinear Input Fuzzy Sets 2003 IEEE international conference on fuzzy systems 523～52.
[6]Jia-Xin Chen,Wei Li Application of fuzzy control PID algorithm intemperature controlling systems Machine Learning and Cybernetics, 2003 International Conference on 2601 2604 Vo1.4.
[7]Mohand Mokhtari,Michel Marie MATLAB与SIMULINK.I程应用（赵彦玲吴淑红译）北京：电子工业出版社，2002.
第15篇
关键词：自动化专业；实践教学体系；构建
0 引言
高等学校自动化专业教学指导分委员会将自动化学科专业分为“研究主导型”本科自动化专业、“工程研究应用型”本科自动化专业、“应用技术主导型”本科自动化专业和“技术技能型”专科自动化专业。而“应用技术主导型”本科自动化专业分布在地方非重点院校和新升本院校，相对于理论教学而言，实践教学是教学过程中最薄弱的环节。实践教学是整个教学体系中重要的组成部分，是“应用技术主导型”本科自动化专业教育中不可缺少的重要环节。
要改革人才培养模式，提高人才培养质量，增强毕业生的适应能力，教学内容和课程体系的改革是当前高等教育教学改革的重点和难点，通过对课程体系的整体优化来培养出“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的创新人才，是高校所面临的一个重大理论和实践课题。高校要发展，必须以人才培养质量为生命线，而实践教学环节是影响当前高校人才培养质量的最突出的环节。因此，构建实践教学体系是高等院校教学基础建设的重点。实践教学体系建设的核心内容包括：系统科学的实践教学模块构建、内外结合的实践教学基地建设、实践教学教师队伍建设等等。
近年来，我校在切实加强实践教学体系建设方面进行了积极有益的探索与实践，效果明显。本文结合我校自动化专业教学内容和课程体系的整体优化，就实践教学环节进行了阐述。
1、构建科学合理的实践教学体系
根据自动化专业的培养目标，对实践教学环节作精心梳理和研究，使各个实践环节和相应的理论教学密切衔接。以培养学生实践能力和创新能力为目标，遵循实践教学先基础后应用、四年实践连成线的原则，加大实践教学的比例，增加集中实践周数，构建各个环节优化组合的新体系，实现实践教学的层次化。实践教学体系如图1所示。
1.1入门层。入门层大学物理实验是学生进入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端，是对学生进行科学实验基本训练的重要基础，在激发学生的想象力、创造力，培养和提高学生独立开展科学研究工作素质和能力方面具有重要的奠基作用。电工电子实训安排在大学一年级结束后，在学生还没有学习专业技术基础课电工、电子技术前进行。通过有趣的且贴近生活的“电工电子实训”项目，如家用电器安装；简易电子产品焊接、制作及安装调试；计算机组装（DIY）；继电控制柜装配等项目，建立对电工、电子元器件、工艺流程、电器设备、电子仪器等的初步认识，激发学生学习电子电路工作原理、设计技巧的热情，热爱所学的专业，对后续技术基础课和专业课学习有很强的促进作用。
1.2基础层。基础层以独立设课的教学形式学习电路和电子技术，完成系列电工实验、电子技术实验。该层次要求学生理论联系实际，完成严格的电工、电子实验技能训练。该层次中增加设计型、综合型实验内容的比例，有利于培养学生的分析问题解决问题的能力、创新能力，为后续拓展层的实验教学打下坚实的理论和实践基础。
基础层的基本要求是：培养学生基本工程素质、基本实验技能和分析问题解决问题的能力。
1.3拓展层。拓展层是学生试验和小型设计环节的核心层。学生要完成严格的专业课程的实验技能训练和设计能力锻炼。
本层实验系列主要包括：过程控制系统系列实验、、计算机应用技术系列实验。
过程控制系统系列实验完成《自动检测与仪表》、《过程控制工程》、《计算机控制技术》、《现场总线》、《自动控制系统》、《工业计算机网络》和《自动化综合实训》等主干课程和教学环节的基本课程实验和综合实验。
控制技术系列实验完成电机与拖动实验、电气控制实验、电力电子实验、自动控制原理实验、交流变频调速实验、检测技术实验、计算机控制技术实验等。
计算机应用技术系列实验完成单片机原理与应用实验、嵌入式系统实验、EDA实验、DSP实验、微机原理与应用实验、程序设计实验等等。
各课程的实验内容可分为基本型、设计型、综合型三种类型的实验，可以有机组合，满足实验学时增加和设计型、综合型实验比例增加的要求。
本层课程设计系列主要包括电子技术课程设计（小型电子系统、电子产品的设计与制作）、PLC综合设计、自动化技术综合实训、微机控制课程设计、控制系统课程设计、过程控制课程设计等。
拓展层的基本要求是：掌握扎实的专业实验技能，具有系统分析、设计、应用的能力，特别是综合运用所学知识的能力和创新能力，强调自主学习、自主实验。
1.4提高层。提高层是学生综合运用所学知识进行设计开发、技术应用研究的高层次实践教学环节。包括开放性设计项目、毕业实习、毕业设计，也包括学生课外科技活动，全国电子设计大赛的培训、参赛科技制作的实验研究等。
提高层基本要求：自主设计、设计实验、自主研究，培养学生的创新精神和创新能力，增强学生的工程设计和综合应用素质。
2、结语
自动化实践教学体系的建设是一项复杂的系统工程。随着自动化专业教学改革的进一步深入，自动化实验室的建设也在逐步前进。经过几年来的实践，培养了学生的实践能力、实践技能和创新能力，培养了学生的工程意识和创新精神，全面提高人才培养质量。有一批学生参加全国大学生电子设计竞赛活动且获奖，多位教师指导的毕业论文获湖北省优秀学士学位论文。电子技术协会获“全国高校甲等A级优秀社团”、湖北省大学生“优秀社团”荣誉称号。虽然我们已取得了一些阶段性的成果，但和我们制定的建设目标还有不小的差距，仍然需要不断总结经验，勇于进行新的探索和实践，才能圆满完成自动化实践教学体系的建设任务。
参考文献
[1] 李祖欣.电子信息工程专业实践教学体系的构建与实施[J].电气电子教学学报，2004年6月，第26卷第3期
[2] 谢克明.电子信息类大学生实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2005，24.
[3]吴万荥. 实践教学体系建设的探察与实践[J].中国职业教育，2007年2月1日，总第260期
