自动控制类论文范文
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第1篇
关键词：本机振荡器直接数字频率合成自动频率控制脉内测频
雷达系统根据其工作频率一般分为米波雷达、分米波雷达和厘米波雷达，其接收机通常是超外差形式的。分米波雷达和厘米波雷达由于其工作频率较高，一般都有自动频率控制（AFC）系统，控制本振频率自动跟踪发射频率的变化，或者控制发射频率自动稳定在本振频率对应的频率点上，保证雷达接收机的中频频率稳定。但是传统的模拟式单环路或双环路AFC系统由于受模拟电路本身的局限，使得AFC的跟踪速度慢、跟踪频率范围窄、精度低，甚至有可能出现错误跟踪的情况；此外，控制本振的自频控雷达由于在本机振荡器上加装了频率调整装置，影响了本振的频率稳定度，这对动目标雷达而言是难以接受的。米波雷达由于其工作频率较低，基本上没有自动频率控制系统，但是米波雷达的发射机工作频率和接收机本机振荡频率由于环境温度、电源电压和负载变化而发生一定的变化，其变化范围从几十千赫兹到数百千赫兹，通常在500～600kHz之间。虽然由此造成的中频频率变化量的绝对值不会超出中频放大器的通频带范围（中频放大器的通频带通常≤1MHz），但是数百千赫兹的变化量使回波信号不能得到最有效的放大，造成雷达接收机技术、战术性能降低，此时即使加装DSU（DigitalStableUnit）设备，也由于中频频率漂移的影响，使DSU的性能无法得到最有效的发挥。
应用锁相环频率合成技术实现雷达自动频率控制系统已经是比较成熟的技术方案，这种方案的应用解决了非相参雷达的自动频率跟踪与本振频率稳定度之间的矛盾，但是锁相环固有的大惯性、大步进间隔和非线性误差却严重地限制着锁相环自动频率控制系统的性能，使其无法满足高速、高频率分辨率、大带宽的要求。
DDS技术是近几年来迅速发展的频率合成技术，它采用全数字化的技术，具有集成度高、体积小、相对带宽宽、频率分辨率高、跳频时间短、相位连续性好、可以宽带正交输出、可以外加调制的优点，并能直接与单片机接口构成智能化的频率源。基于DDS技术的自适应米波雷达自动频率控制系统是新一代的自动频率控制（AFC）系统，它以直接数字频率合成技术（DDS）为基础，以单片机为控制核心，通过高速高精度脉内频率测量模块对雷达发射频率进行精确测量，然后由单片机控制DDS，对发射频率进行搜索和跟踪。因此它是一种易于实现的数字式智能化自适应频率控制系统。
图2DDS频率合成模块结构图
1系统组成及工作原理
基于DDS技术的自适应米波雷达自动频率控制系统主要由高速脉内频率测量模块、DDS频率合成模块、单片机和包括频率显示、控制键盘的人机接口模块组成，如图1所示。
系统采用高速高精度实时脉内频率测量技术，利用频率稳定度高达10－9的高稳恒温时标对频率进行倒计数法测量，由单片机对测量结果进行分析处理，并控制DDS频率合成模块，完成对发射频率的搜索和跟踪。系统中除了DDS输出后的滤波、放大电路采用模拟电路外，其它全部采用高速数字电路，并结合了单片机具有的可编程能力，使系统避免了传统模拟式AFC的缺陷，能够实现更加灵活的控制。
雷达开机后，系统首先工作于搜索模式：单片机控制DDS频率合成模块输出本振频率的最低值，与从发射机耦合过来并经过衰减后的发射脉冲频率混频，取出下变频后的中频信号，经过频率测量模块测量后将结果送入单片机，单片机若判断频率测量结果不是规定的中频频率值，则控制DDS频率合成模块将输出的本振频率按规定的步长（通常是频率测量系统的频率分辨率）调高，重复此过程，直到频率测量系统测量得到的频率值为规定的中频频率值为止。若搜索过程中本振频率达到上限时仍未搜索到规定的中频频率值，则返回到本振频率最低值，重新开始新一轮的搜索。系统一旦搜索到规定的中频频率值就进入跟踪状态。
在跟踪状态，频率测量模块对每一个发射脉冲频率与本振频率下变频得到的中频脉冲频率进行实时精确测量，在发射脉冲结束时将测量结果送入单片机。单片机立即根据测量结果计算出响应的本振频率调整量，并控制DDS频率合成模块调整输出频率，保证在目标回波信号到达接收机时，本振信号已经调整到与该发射脉冲频率对应的频率点上，使目标回波信号下变频后的频率值为准确的中频频率值，从而保证目标回波信号能够得到最有效的放大。
跟踪模式实质上是一个自适应的控制过程：某一发射脉冲的频率比前一发射脉冲的频率升高（降低）在本振频率不变的条件下，中频频率升高（降低）频率测量模块的测量结果升高（降低）单片机得到测量结果后控制DDS频率合成模块，使之输出的本振频率相应升高（降低）中频频率降低（升高）到规定值。
2硬件结构
2．1DDS频率合成模块
DDS频率合成模块以DDS芯片AD9854为核心，包括滤波电路、放大电路和与单片机的接口电路，图2是其组成框图。
AD公司推出的AD9854是DDS芯片中的典型代表之一，它具有300MHz的内部时钟，4～20倍的内部可编程倍频器使外部输入的时钟信号频率可以从15MHz到75MHz，另外具有100MHz的并行接口总线，内置正交双通道DAC输出，具有多种编程工作方式，能产生线性调频信号和非线性调频信号等复杂信号。
AD9854采用CMOS结构，工作电压为3．3V，而单片机AT89C51工作在5V电压下，其总线电平是5V的TTL电平，为保证AD9854的正常工作，必须经电平转换后再与AD9854接口，AD9854的时钟信号也必须经过电平转换后送到AD9854的时钟引脚。AD9854有正交双通道DAC输出，每一个通道都是反相的互补输出，经MAX436放大后滤波，然后再经MAX436放大到雷达要求的本振电平。两路输出中的一路用于和发射脉冲混频，将下变频后的中频信号送到频率测量模块进行频率测量，系统已经知道DDS频率合成模块输出的本振频率，测量出发射脉冲的中频频率就能计算出发射频率；另一路作为接收机的本振信号。
根据奈奎斯特采样定律，当DDS系统的时钟为300MHz时，其输出频率的上限是150MHz，在工程应用中通常只使用到时钟频率的40％，即120MHz。某型米波雷达的本振频率上限略高于120MHz，经查阅AD9854的数据手册，其输出频率能够达到理论的150MHz；同时经实验证实，AD9854能够在雷达本振频率上限值处稳定工作，且输出信号质量完全可以满足雷达系统对本振的要求。
2．2高速高精度脉内频率测量模块
高速高精度脉内频率测量模块采用倒计数法进行频率测量，主要由下变频混频器、滤波整形电路、计数器T0、计数器T1和时序控制电路组成。图3是其结构的组成框图，图4是倒计数法频率测量的时序图。
倒计数法测频是用被测信号的N个周期形成一个计数门时间T＝N·Tx，在T时间内由时标F0计数，这样一来测频就相当于测量门宽T，T的最大量化误差是T0，Tx的最大量化误差是T0/N。
某型雷达的发射脉冲的宽度是13μs，考虑到其发射机是单级振荡式发射机，每个脉冲在起振和停振的过程中振荡不稳定，因此取中间的10μs作为测频区间。该型雷达的第一中频频率为30MHz，在正常工作时，发射脉冲与本振信号下变频的输出频率应该是准确的30MHz，在10μs的测频时间内应有300个脉冲，即可取N＝300；高稳定的时标的频率是100MHz，T0＝10ns，相应的Tx的最大误差是T0／300＝1／30ns，据此可计算出测频的分辨率是30kHz，相对于雷达中频放大器接近1MHz的带宽而言，此指标完全能够满足雷达系统的要求。用频谱分析仪实际测得的系统跟踪误差如表1所示。
表1实际测得的系统跟踪误差表
发射频率/MHz147.000147.500148.000148.500149.000149.500
本振输出频率/MHz116.999117.495118.008118.492118.990119.493
跟踪误差/kHz-1-5+8-8-10-7
发射频率/MHz150.000150.500151.000151.500152.000152.500
本振输出频率/MHz119.995120.490120.990121.510122.005122.500
跟踪误差/kHz-5-10-10+10+50
模块的工作过程是：当雷达触发脉冲到来时，时序控制电路打开计数器T，发射脉冲随后到来，经下变频、滤波、整形后转换成TTL方波作为计数器T的时钟。当计数器T计到第32个脉冲时，时序控制电路打开计数器T0，T0开始对高稳定时标计数；当计数器T计到第332个脉冲时，时序控制电路关闭计数器T和T0，并通知单片机已经完成一次频率测量，单片机取走测量结果，并对硬件电路复位，准备下一个周期的测量。
2．3高稳定度恒温时钟模块
本机振荡器的频率稳定度是影响雷达接收机性能的关键性指标。由于DDS频率合成方法的输出频率稳定度仅仅取决于其时钟的频率稳定度，因此选用频率稳定度高达10－9的恒温晶体振荡器作为整个系统的时钟。恒温晶体振荡器输出的100MHz高稳正弦波经放大后整形为标准的TTL方波，一路作为频率测量模块的时间标准，另一路经F161分频为25MHz的TTL方波，经电平转换后作为AD9854的外部时钟信号，利用AD9854内部的可编程倍频器倍频12倍使AD9854工作在300MHz的内部时钟频率下。高稳定度恒温时钟模块组成框图如图5所示。
3软件结构
单片机是整个系统的控制核心，可以充分利用软件可编程控制的优势对系统进行灵活有效的控制。图6是单片机的软件框图。
通电以后单片机首先进行初始化，然后设置DDS模块的工作模式等参数，再进行时序控制电路的复位并对所有计数器进行清零操作。随后单片机不断查询测量完成信号。当时序控制电路在雷达触发脉冲的作用下完成一次测量时?熏就通过该信号通知单片机，单片机一旦查询到测量完成便立即读入测量结果。然后进行分析，是标准中频频率时不进行本振频率的调整，直接准备下一脉冲周期的测量，若不是则计算所需的频率调整量，控制DDS频率合成模块进行频率调整，然后再准备下一脉冲周期的测量。
搜索和跟踪过程的区别主要在于计算频率调整量的方法不同，其它流程基本一致。
第2篇
关键词：自动控制，天然气管道，安全
0引言
天然气作为一种新的清洁能源，对我国调整能源结构、改善环境污染、方便人民生活、节约能源和减少环境污染等方面发挥了很好的作用。然而天然气是易燃、易爆、易挥发的气体【1】，一旦因各种原因造成管道泄漏、破坏，则可能引发火灾、爆炸事故，造成生命、财产的巨大损失，同时给公共卫生和环境保护带来较长时间的负面影响。因此，加强天然气管道的安全管理是天然气行业的关键任务。将自动化控制的理论应用到天然气管道中是提高安全管理水平的有效措施。
1自动控制理论的发展
自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置使机器设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行【2】。
自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制，二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪，火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后，已形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入—单输出，线形定常数系统的分析和设计问题。
为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新阶段—现代控制理论，主要研究具有高性能，高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论、信息论及仿生学为基础的智能控制理论深入。
为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。
在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。
2自动控制理论在天然气管道中的应用
自动控制在天然气管道方面也有很广泛的应用。随着我国天然气长输管道的蓬勃发展，尤其在西气东输管道投产运行后，我国数字化天然气管道建设进入了高速发展时期，而数字化天然气管道建设的核心是天然气长输管道SCADA系统的建设。SCADA（SupervisoryControl And Data Ac-quisition）系统，即数据采集与监视控制系统，是以计算机为基础的监视控制和数据采集(SCADA)系统作为信息时代的产物，已广泛应用于电力工业、铁路运输、环境保护、城市公用事业及输油输气管道领域【3】。输气管道的SCADA系统常采用管理集中、控制功能分散的分布式控制方式，一旦通信系统或调度控制中心设备故障，各站仍能独立地运行。一个完整的输气管道SCADA系统一般可分为三级控制：调度控制中心级、站场控制级和现场控制级。免费论文。
目前SCADA系统已经成功应用于西气东输管道工程，实现了天然气输气管道的全线远程监控，提供了运行参数在线采集、数据趋势和设备状态的显示；提供了多种管道运行报警手段，并启动了管道运行的各类保护系统，如管道压降速率保护、高低压保护、ESD紧急停战保护等，全面提高了管道运行的安全程度。免费论文。天然气管道系统的稳定、可靠运行不仅使控制工艺得到了改进，提高了企业管理水平，而且在确保安全生产基础上，获得了更大的经济效益。免费论文。
3 结论
在天然气管道中应用SCADA系统既可以减少作业人员的数量，又可以将计算机应用到天然气管道中，实现天然气管道的信息化和自动化，更主要的是可以提高管道系统的安全性，极大地减少事故的发生。
参考文献：
[1]金玮.天然气管道安全管理的初探[J].工作研讨，2009，3：31
[2]陈建明.自动控制理论[M].北京：电子工业出版社，2009.
[3]王牧阳，喻良[J].西南给排水，2007，2（29）：43
第3篇
关键词：计算机技术，电压无功，自动化，应用
随着社会经济的飞速发展，居民和各类企业对供电质量和可靠性的要求日益提高，从改善电能质量和节约人力方面比较电压无功优化自动控制装置具有不可比拟的优势，已逐步取代原来通过值班员手动调节档位和投切电容器来调整电压的方式，在维系电力系统稳定中的作用已充分展示出来。论文参考，自动化。电压无功优化自动控制装置由大量的数据采集、数据计算、数据传输、数据控制、程序执行元件组成，通过一系列自动化技术将其功能整合在一起，因此，了解电压无功优化自动控制中的自动化原理对于研究电压无功优化自动控制有着十分重要的作用。为此本文着重分析了电压无功优化控制中的自动化技术。
一、自动控制系统的结构
（一）调压方式
无功优化控制系统设计在设置母线电压限定范围后，自动对高峰负荷时段、低谷负荷时段的电压值进行适当调整，以保证在合格范围内的电压满足逆调压方式。论文参考，自动化。当电压超出额定范围时，则与同级和上级变电所的电压进行比较，然后判断出应该调节同级还是上级变电所的主变档位。
（二）调整策略
电压无功优化自动控制包含两个方面，分别是电压优化和无功优化：
1、电压优化
当母线电压超上限时，首先下调主变的档位，当不能满足要求时才切除电容器；当母线电压超下限时，首先投入电容器，当不能满足要求时再上调主变档位，总之要确保电容器最合理的投入。
2、无功优化
当系统电压保持在限定范围内后，通过系统的自动控制，决定各级变电所电容器的先后投入，使得无功功率的流向最平衡，最能提高功率因数。
二、自动化数据采集、计算和传输
作为一个自动控制系统，全面的数据采集是整个控制过程最关键的一部，其采集数据的精度和安全直接影响整个系统的精度和安全。论文参考，自动化。一个完善的无功优化自动控制系统应该能实时自动的从调度中心、各监控站采集电网电压、功率、主变档位、电容器运行状态等数据并能确保当遥测遥信值不变时不与SCADA系统进行数据传输，减少系统资源占用。
在采集到实时数据后，过往的自动控制系统都是通过“专家系统”对数学模型进行简化和分解，然后利用潮流计算和专家系统等方法进行求解。随着自动化技术的高速发展，自动控制系统能够突破优化计算难于寻找工程解的难题，采用模糊控制的算法，充分考虑谐波，功率因数摆动，电压波动和事故闭锁等因素，通过一系列精密芯片的配合计算出使电网电能损耗最小的变压器档位、电容器投入量和电网最优运行电压以供控制部件执行。
系统在数据传输上使用只与内存交互数据而不存取硬盘的内存数据库技术，既提高了数据的存取速度，又节省了硬盘使用。为了提高传输效率，系统还会根据传输数据的类型和要求的不同，自动采用不同的传输协议：使用TCP/IP协议传输大量的重要数据，使用UDP协议传输少量的广播数据。在数据传输准确度方面，子站在接受到数据后会自动向主站发送反校信号，以验证所受数据的准确性。
三、系统的自动控制
电压无功优化控制的基本过程如下：首先是主站控制系统进行电压无功计算，然后把计算得到的各级变电所的功率因数、电压的区域无功定值结果通过光纤通道传达至各级变电所的电压无功控制系统。各级变电所的控制系统周期性的把本站的功率因数、电压和接收到的定值结果比较，以判断是否越限。
为了保证电网损耗最低，主站的控制系统要不断跟紧电网运行方式的变化，随时计算出最新的区域无功定值结果并传达至各级变电所的电压无功控制系统。由于主站的控制系统计算最初的区域无功定值时需要一定的时间，这就会造成各级变电所从启动控制系统至接收到第一个信号间有一个时间段，系统定义这段时间内的定值是按照本地系统运行的。论文参考，自动化。
当主站系统遇到特殊情况（如有影响电网拓扑结构的遥信变位发生）时，能够即时撤销子站控制系统当前正在执行的区域无功定值。子站控制系统即以本地无功定值运行，待再次受到主站重新计算的定值时才转以新定值运行。论文参考，自动化。子站控制系统实时监视主站的定值下传通道是否正常，通信异常时，立即改为执行本地定值，直至通道恢复正常。论文参考，自动化。
四、系统自动化的安全保证
目前国内的一些系统仅仅只做到了一层闭环控制，安全可靠性根本无法保证。而随着自动化技术的发展，最新的系统则是采用主站和子站同时的双层实时闭环反馈控制结构。实验证明由于采用了双层实时闭环反馈控制结构，当运行中发生用户定义的需要闭锁的异常事件时，控制系统能够立即执行闭锁，符合电网结构和调度运行特点，适合各种大小电网的安全可靠运行，能更有利地保证提高电网的电能质量，其具体的安全策略如下：
自动估算电网电压，使电容器平稳投切，避免出现振荡；自动估算电压调节后的无功变化量，使主变档位平稳调整，避免出现振荡。
当需要调节的变电所的主变并联运行时，为了避免出现其中一台主变频繁调节的情况，首先调节据动率较高的那台主变的档位。应对于主变和电容器出现的异常情况，系统能够自动减少主变档位调整次数，使设备寿命增加，电网安全得到保证。当遭遇设备异常时，系统自动闭锁，而且必须人工手动来解除封锁。具体的异常情况有：电容器或主变档位异常变位；系统需要采集的数据异常；系统数据不刷新。特别的当发生10kV单相接地时，系统自动闭锁电容器的投切。为避免采集到的数据不准确，系统采用同时判断遥测数据和遥信数据的方式，提高了采集数据的准度。
五、结论
本文通过对电压无功优化控制系统的浅要介绍，分析了其包含的自动化技术，从一个侧面反映了我国电力系统自动化科技的发展，也展现了电力行业专业人才的卓越才能。本文对电压无功优化控制系统从设计思想，系统构成方面进行的论述，可作电力专业的教辅材料，也可供电压无功优化控制装置设计和运行参考。
参考文献
[1]郑爱霞，张建华，李铭，李来福，吴强.地区电网电压无功优化控制系统设计及
第4篇
论文摘要：探讨了电气及自动化专业控制类相关课程关系及地位，结合控制类课程的问题进行深入的分析与研究，从教学内容、方法及形式、教材建设、实践教学等方面进行全方位、多层次的改革探索和实践，将对教学质量和人才培养方面有明显效果。
对于电气及自动化信息类专业学生来讲，控制类相关课程具有重要地位，主要包含“自动控制理论”、“现代控制理论”、“运动控制理论”、“仪表及过程控制”、“计算机控制”等相关课程。“自动控制理论”和“现代控制理论”课程是研究自动控制系统的共同规律，为自动控制系统的分析和综合提供基本理论、基本方法的一门专业基础课该课程，是一门重要的控制类专业的基础课，具有较强的理论性，对于工程实践具有重要的指导作用，因而受到人们的广泛重视。目前不只是控制类专业，越来越多的非控制类专业也都把自动控制理论作为一门重要的专业基础课来学习。但是“自动控制理论”、“现代控制理论”课程数学计算和理论分析比重大，是本科生遇到的最抽象、难度最大的课程之一，加之未接触专业课，没有具体应用的物理模型，仅以数学模型为基线讲，学生往往会认为“自动控制理论”与专业无关而无学习兴趣，这是多年来常规教学始终感到困惑的原因。而后续“运动控制理论”、“仪表及过程控制”、“计算机控制”专业课是以电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。如何讲授“强理论性”课程，使学生真正认识到学好理论可获得对电气信息类多门专业课的理论支撑，从而学好后续专业课程是教学改革的主要目的。需结合“自动控制理论”、“现代控制理论”专业基础理论课程与“运动控制理论”、“仪表及过程控制”，“计算机控制”专业课程的问题进行深入的分析与研究，从教学内容、方法及形式、教材建设、实践教学等方面进行全方位、多层次的改革探索和实践，将对教学质量和人才培养方面有明显效果。
本项目探讨了如何更新和重组控制理论相关课程的教学内容，保证教学内容的系统性、先进性和实用性，以适应形势发展的需要。提出如何学习和掌握这些课程，包含“自动控制理论”、“现代控制理论”、“运动控制理论”、“仪表及过程控制”、“计算机控制”等控制类课程的教学内容的一些方法和措施。
一、教学内容、方法及形式改革
1.教学设计
近年来，不断更新观念，压缩精简陈旧过时的教学内容，加强现论及现代方法的内容，很好地解决先修课程和后续课程的衔接问题，避免内容的重复，进一步优化课程体系。建立一套适应性强的包括理论讲授、计算机辅助设计、实践教学和强化训练等方面在内的全方位教学新体系。
2.教学方法
将课堂教学、实验教学、课程研讨、网络教学等有机地结合起来，并充分利用多媒体教学手段提高教学效率、创造视觉的新感受、激发学生的学习兴趣和热情。内容取材时，不仅体现控制理论课程内知识点之间的内在联系，还体现课程群之间的相互关系。
3.教学手段
在教学组织过程中，积极采用现代信息技术改进传统的教学手段，在多媒体教学、网络课程等方面努力探索。统一制作“自动化概论”、“自动控制理论”、“现代控制理论”、“运动控制理论”、“过程控制理论”、“计算机控制”电子教案和CAI课件，并将授课课件在课程网页上，可供学生课余预习、浏览、复习等。另外，教学大纲、授课计划、实验指导书、学习指导以及教材和参考文献均可通过网络方便查阅。在课程开始即公布授课教师的信箱和电话号码等联系方式，密切授课教师与同学之间的联系，使学生有问题可及时获得老师的辅导答疑，也可通过网上答疑相互交流，打破班级与时间的束缚，在平行班级中实行听课和答疑共享。
4.教学改革与教学研究
精简教材和教学内容，教学组定期进行集体备课，加大对该课程与前后各门课程之间的衔接研究，避免内容上的重复，使其与其他相关课程融合为一个有机的整体。建设可用于大多数工科专业的“控制理论”平台课程。不断改进和完善本课程的新体系结构，充分体现其基础性、应用性、前沿性和系统性；配合新的教材和课程体系，研究并建立配套的新实验体系，强化自主性、设计性、综合性和创新性；以MATLAB软件为基础，构造开放式小车倒立摆综合实验平台，将分析、设计、仿真、虚拟实验、模拟实验融为一体；开发先进的多媒体课件，将MATLAB平台和虚拟实验融入到教学过程中，使教学更为直观生动，更具趣味性和吸引力；完善了课程网站，完成了课程辅助教材的修改和编写，各类题库建设、网络统计功能、远程教学管理系统、虚拟实验内容的扩展及网络版的开发等；使其真正成为学生自主学习、师生互动、双向交流的园地；教考分离，采用试题库出题，统一考试，流水阅卷，考后进行详细的试卷分析。
二、实践教学改革
实践性教学环节是学生能力培养中的重要环节。工科学生除要掌握一定的工程技术知识外，还要有较强的实际动手能力。
1.改革实验课教学，建立体化实验教学体系
实验教学是“控制理论”课程的重要组成部分。通过实验不仅能够培养学生分析问题和解决问题的能力，验证所学理论，而且对所学内容能够提出一些新的见解。为了适应教学改革的需要，在实验室建设方面的指导思想是：将传统的模拟实验与MATLAB环境下的仿真实验相结合，将基础理论验证类实验与自主型、综合型、设计型实验相结合，将基本实验与创新实验相结合，建立一个立体化的实验教学体系，从而满足不同阶段实践教学的需要，为激发学生的创新意识提供硬件平台。
由于实验课内容和形式的多元化，大大激发了学生做实验的主动性、积极性和创新性，学生可以通过预约或上网自主地开展多项实验，进行理论验证、性能分析和综合设计，对提高学生的实践能力和本课程的学习都将起到良好的作用。
课程组织形式与教师指导方法，对于教学大纲规定的必做实验，由任课教师和实验教师共同指导完成；对于设计性、综合性、创新性实验，学生自己利用课余时间完成，可以预约指导教师给予宏观上的指导。
2.积极开展大学生科研实训活动、参与教师科研项目
引导学生积极参加大学生科研实训项目，吸引有兴趣的学生参与教师的科研活动，培养学生严谨的科学态度、创新意识、创业和团队合作精神，提高学生初步的科学研究能力以及工程实践能力，培养学生获取知识及撰写论文的能力。
三、控制理论专题授课方案
根据“自动控制理论”、“现代控制理论”、“运动控制理论”、“仪表及过程控制”课程大纲的要求，在适当时候，以某一专题讲座的方式授课。将各种教材进行比较、处理、揉合，组织成各个专题，以高质量、高水平、高效率来达到最佳教学效果。由于专题授课具有综合性、整体性和探讨性，使其信息量得以加大，知识在综合和分析中得到延伸，既提升授课内容，使之浓缩为精华，又吸引了学生的注意力和参与兴趣。
四、应用现代教育技术
开发研制了计算机辅助教学课件。教学课件以教材为蓝本，包含简明、清晰的授课讲义、重点、难点、例题演示、控制系统计算机仿真和控制系统分析计算等内容，既有课本内容的直接再现，又增加很多有助于讲解理论和计算方法的表现手段。课件以计算机为载体，既可用于课堂教学，又可通过上网，供学生进行自学和课后复习使用。控制理论的分析方法有很多图解法，如频域分析、根轨迹法、状态空间法等。利用计算机强大的计算能力仿真能力和丰富的色彩，可轻而易举地准确绘制出清晰美观的画面。采用动画技术后，图形的来龙去脉可用动态演示。计算机的图形演示与教师的讲授相结合，使教学内容形象化、具体化和生动化，增进学生的理解，提高学生的学习兴趣。
计算机仿真技术在实验教学中的应用为实验教学带来极大的方便。仿真实验具有建模方法简单、参数调整方便、结果可视性好等优点，克服常规实验内容单调、缺乏变化、元器件制约参数调整以及实验设备数量有限等不足。在教学中适当介绍并应用MATLAB软件，并设计出计算机辅助实验教学软件包，提供一个方便易用的图形用户界面，将MATLAB控制工具箱的相关功能集成一体。
网络教学平台开发。网络教学能真正体现学生的主体作用。在网络中，学生可以利用网络的交互性、检索性等特点来选择自己需要的内容进行独立学习。学生可以在任何时间进行自主学习，并且与教师在网上交流，探讨问题，在教学中发挥积极作用。
五、建立科学、有效的教学信息回馈
坚持洛阳理工学院本科毕业班所有学生中，实施“‘控制理论’相关课程的学习调查”制度。不定期进行相关问卷，包含这门课程是否易学、学习难点、学习方法、是否能学以致用等几个方面的内容，充分了解学生学习这门课的基本情况，为课程改革提供必要的依据，收到良好的效果。
六、结束语
在新世纪中，控制类学科将具有更加光明的前景，控制类研究内容将具有挑战性，研究的范围将更加广阔，电气自动化专业控制类课程的内容将不断地发展和更新，电气自动化专业控制类课程设置及教学内容改革研究也将进一步进行下去。
参考文献：
[1]王瑛.控制理论实验开放式教学的探索[J].实验室研究与探索，2002，
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[2]黄缘虹，等.从倒立摆装置的控制策略看控制理论的发展和应用[J].广东工业大学学报，2001，9(18):49-52.
第5篇
论文摘要：探讨了电气及自动化专业控制类相关课程关系及地位，结合控制类课程的问题进行深入的分析与研究，从教学内容、方法及形式、教材建设、实践教学等方面进行全方位、多层次的改革探索和实践，将对教学质量和人才培养方面有明显效果。
对于电气及自动化信息类专业学生来讲，控制类相关课程具有重要地位，主要包含“自动控制理论”、“现代控制理论”、“运动控制理论”、“仪表及过程控制”、“计算机控制”等相关课程。“自动控制理论”和“现代控制理论”课程是研究自动控制系统的共同规律，为自动控制系统的分析和综合提供基本理论、基本方法的一门专业基础课该课程，是一门重要的控制类专业的基础课，具有较强的理论性，对于工程实践具有重要的指导作用，因而受到人们的广泛重视。目前不只是控制类专业，越来越多的非控制类专业也都把自动控制理论作为一门重要的专业基础课来学习。但是“自动控制理论”、“现代控制理论”课程数学计算和理论分析比重大，是本科生遇到的最抽象、难度最大的课程之一，加之未接触专业课，没有具体应用的物理模型，仅以数学模型为基线讲，学生往往会认为“自动控制理论”与专业无关而无学习兴趣，这是多年来常规教学始终感到困惑的原因。而后续“运动控制理论”、“仪表及过程控制”、“计算机控制”专业课是以电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。如何讲授“强理论性”课程，使学生真正认识到学好理论可获得对电气信息类多门专业课的理论支撑，从而学好后续专业课程是教学改革的主要目的。需结合“自动控制理论”、“现代控制理论”专业基础理论课程与“运动控制理论”、“仪表及过程控制”，“计算机控制”专业课程的问题进行深入的分析与研究，从教学内容、方法及形式、教材建设、实践教学等方面进行全方位、多层次的改革探索和实践，将对教学质量和人才培养方面有明显效果。
本项目探讨了如何更新和重组控制理论相关课程的教学内容，保证教学内容的系统性、先进性和实用性，以适应形势发展的需要。提出如何学习和掌握这些课程，包含“自动控制理论”、“现代控制理论”、“运动控制理论”、“仪表及过程控制”、“计算机控制”等控制类课程的教学内容的一些方法和措施。
一、教学内容、方法及形式改革
1.教学设计
近年来，不断更新观念，压缩精简陈旧过时的教学内容，加强现论及现代方法的内容，很好地解决先修课程和后续课程的衔接问题，避免内容的重复，进一步优化课程体系。建立一套适应性强的包括理论讲授、计算机辅助设计、实践教学和强化训练等方面在内的全方位教学新体系。
2.教学方法
将课堂教学、实验教学、课程研讨、网络教学等有机地结合起来，并充分利用多媒体教学手段提高教学效率、创造视觉的新感受、激发学生的学习兴趣和热情。内容取材时，不仅体现控制理论课程内知识点之间的内在联系，还体现课程群之间的相互关系。
3.教学手段
在教学组织过程中，积极采用现代信息技术改进传统的教学手段，在多媒体教学、网络课程等方面努力探索。统一制作“自动化概论”、“自动控制理论”、“现代控制理论”、“运动控制理论”、“过程控制理论”、“计算机控制”电子教案和cai课件，并将授课课件在课程网页上，可供学生课余预习、浏览、复习等。另外，教学大纲、授课计划、实验指导书、学习指导以及教材和参考文献均可通过网络方便查阅。在课程开始即公布授课教师的信箱和电话号码等联系方式，密切授课教师与同学之间的联系，使学生有问题可及时获得老师的辅导答疑，也可通过网上答疑相互交流，打破班级与时间的束缚，在平行班级中实行听课和答疑共享。
4.教学改革与教学研究
精简教材和教学内容，教学组定期进行集体备课，加大对该课程与前后各门课程之间的衔接研究，避免内容上的重复，使其与其他相关课程融合为一个有机的整体。建设可用于大多数工科专业的“控制理论”平台课程。不断改进和完善本课程的新体系结构，充分体现其基础性、应用性、前沿性和系统性；配合新的教材和课程体系，研究并建立配套的新实验体系，强化自主性、设计性、综合性和创新性；以matlab软件为基础，构造开放式小车倒立摆综合实验平台，将分析、设计、仿真、虚拟实验、模拟实验融为一体；开发先进的多媒体课件，将matlab平台和虚拟实验融入到教学过程中，使教学更为直观生动，更具趣味性和吸引力；完善了课程网站，完成了课程辅助教材的修改和编写，各类题库建设、网络统计功能、远程教学管理系统、虚拟实验内容的扩展及网络版的开发等；使其真正成为学生自主学习、师生互动、双向交流的园地；教考分离，采用试题库出题，统一考试，流水阅卷，考后进行详细的试卷分析。
二、实践教学改革
实践性教学环节是学生能力培养中的重要环节。工科学生除要掌握一定的工程技术知识外，还要有较强的实际动手能力。
1.改革实验课教学，建立体化实验教学体系
实验教学是“控制理论”课程的重要组成部分。通过实验不仅能够培养学生分析问题和解决问题的能力，验证所学理论，而且对所学内容能够提出一些新的见解。为了适应教学改革的需要，在实验室建设方面的指导思想是：将传统的模拟实验与matlab环境下的仿真实验相结合，将基础理论验证类实验与自主型、综合型、设计型实验相结合，将基本实验与创新实验相结合，建立一个立体化的实验教学体系，从而满足不同阶段实践教学的需要，为激发学生的创新意识提供硬件平台。
由于实验课内容和形式的多元化，大大激发了学生做实验的主动性、积极性和创新性，学生可以通过预约或上网自主地开展多项实验，进行理论验证、性能分析和综合设计，对提高学生的实践能力和本课程的学习都将起到良好的作用。
课程组织形式与教师指导方法，对于教学大纲规定的必做实验，由任课教师和实验教师共同指导完成；对于设计性、综合性、创新性实验，学生自己利用课余时间完成，可以预约指导教师给予宏观上的指导。
2.积极开展大学生科研实训活动、参与教师科研项目
引导学生积极参加大学生科研实训项目，吸引有兴趣的学生参与教师的科研活动，培养学生严谨的科学态度、创新意识、创业和团队合作精神，提高学生初步的科学研究能力以及工程实践能力，培养学生获取知识及撰写论文的能力。
三、控制理论专题授课方案
根据“自动控制理论”、“现代控制理论”、“运动控制理论”、“仪表及过程控制”课程大纲的要求，在适当时候，以某一专题讲座的方式授课。将各种教材进行比较、处理、揉合，组织成各个专题，以高质量、高水平、高效率来达到最佳教学效果。由于专题授课具有综合性、整体性和探讨性，使其信息量得以加大，知识在综合和分析中得到延伸，既提升授课内容，使之浓缩为精华，又吸引了学生的注意力和参与兴趣。
四、应用现代教育技术
开发研制了计算机辅助教学课件。教学课件以教材为蓝本，包含简明、清晰的授课讲义、重点、难点、例题演示、控制系统计算机仿真和控制系统分析计算等内容，既有课本内容的直接再现，又增加很多有助于讲解理论和计算方法的表现手段。课件以计算机为载体，既可用于课堂教学，又可通过上网，供学生进行自学和课后复习使用。控制理论的分析方法有很多图解法，如频域分析、根轨迹法、状态空间法等。利用计算机强大的计算能力仿真能力和丰富的色彩，可轻而易举地准确绘制出清晰美观的画面。采用动画技术后，图形的来龙去脉可用动态演示。计算机的图形演示与教师的讲授相结合，使教学内容形象化、具体化和生动化，增进学生的理解，提高学生的学习兴趣。
计算机仿真技术在实验教学中的应用为实验教学带来极大的方便。仿真实验具有建模方法简单、参数调整方便、结果可视性好等优点，克服常规实验内容单调、缺乏变化、元器件制约参数调整以及实验设备数量有限等不足。在教学中适当介绍并应用matlab软件，并设计出计算机辅助实验教学软件包，提供一个方便易用的图形用户界面，将matlab控制工具箱的相关功能集成一体。
网络教学平台开发。网络教学能真正体现学生的主体作用。在网络中，学生可以利用网络的交互性、检索性等特点来选择自己需要的内容进行独立学习。学生可以在任何时间进行自主学习，并且与教师在网上交流，探讨问题，在教学中发挥积极作用。
五、建立科学、有效的教学信息回馈
坚持洛阳理工学院本科毕业班所有学生中，实施“‘控制理论’相关课程的学习调查”制度。不定期进行相关问卷，包含这门课程是否易学、学习难点、学习方法、是否能学以致用等几个方面的内容，充分了解学生学习这门课的基本情况，为课程改革提供必要的依据，收到良好的效果。
六、结束语
在新世纪中，控制类学科将具有更加光明的前景，控制类研究内容将具有挑战性，研究的范围将更加广阔，电气自动化专业控制类课程的内容将不断地发展和更新，电气自动化专业控制类课程设置及教学内容改革研究也将进一步进行下去。
参考文献：
[1]王瑛.控制理论实验开放式教学的探索[j].实验室研究与探索,2002,
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[2]黄缘虹,等.从倒立摆装置的控制策略看控制理论的发展和应用[j].广东工业大学学报,2001,9(18):49-52.
第6篇
关键词：自动化专业 实践能力 创新精神 培养机制
THE CULTIVATION MECHANISM WITH PRACTICE ABILITY AND INNOVATION SPIRIT OF AUTOMATION MAJOR
Zhang Tao
（North China Institute of Science & Technology， Sanhe， Hebei， 065201）
Abstract： The application type and innovation type cultivation mechanism of automation major in my university has been improved and matured by construction for several years. The paper summarizes and analyses the constructer， contents， styles and effects of application type and innovation type cultivation mechanism of automation major in my university. The paper especially expounds the cultivation effects， organization relation and mechanism characteristic of the application type and innovation type cultivation mechanism of automation major in my university. The practice teaching system has useful significance for others.
Key words： Automation Major； Practice Ability； Innovation Spirit； Cultivation Mechanism.
0 引言
华北科技学院是国家安全生产监督管理总局惟一直属的普通高等学校，始建于1984年，其前身是北京煤炭管理干部学院分院，1993年经原国家教委批准改建为华北矿业高等专科学校，2002年初经教育部批准升格为本科院校。学院面向全国招收普通全日制本、专科学生。学校设置有37个本科专业，涉及工学、理学、文学、法学、经济学、管理学、教育学等七大门类学科，已经形成以全日制本科教育为主，专科教育、成人学历教育、安全培训、函授教育并存的多学科、多层次、多形式的办学体系。
我校的自动化（专科）专业成立于1999年，2003年升格为自动化（本科）专业，面向全国招生。目前，自动化（本科）专业包括本科、专接本科、第二学位本科等多种本科办学形式，共有4个年级、20个班级，645名学生。
经过几年的发展，自动化专业的综合实力逐渐增强，教学质量和办学水平逐年提高。2007年，自动化专业被华北科技学院批准成为首批校级重点与特色专业建设点。2009年，自动化专业被教育部批准成为国家级特色专业建设点（编号：TS1Z214）。
本文就自动化专业学生的实践能力与创新精神的培养机制的建立、运行、完善等方面进行了阐述，并对具有我校特色的自动化专业实践能力与创新精神培养机制的培养效果进行了总结与分析。
1 自动化专业人才培养计划
1.1 自动化专业简介
自动化专业主要研究的是自动控制的原理和方法，自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。它以自动控制理论为基础，以电子技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具，面向工业生产过程自动控制及各行业、各部门的自动化。它具有“控（制）管（理）结合，强（电）弱（电）并重，软（件）硬（件）兼施”鲜明的特点，是理、工、文、管多学科交叉的宽口径工科专业。学生在毕业后能够从事自动控制、自动化、信号与数据处理及计算机应用等方面的技术工作。
1.培养目标
本专业培养的学生要具备电工技术、电子技术、控制理论、自动检测与仪表、信息处理、系统工程、计算机技术与应用和网络技术等较宽广领域的工程技术基础和一定的专业知识，能在运动控制、工业过程控制、电力电子技术、检测与自动化仪表、电子与计算机技术、信息处理、管理与决策等领域从事系统分析、系统设计、系统运行、科技开发及研究等方面工作的高级工程技术人才。
2.培养要求
本专业学生主要学习电工技术、电子技术、控制理论、信息处理、系统工程、自动检测与仪表、计算机技术与应用和网络技术等方面的基本理论和基本知识，受到较好的工程实践基本训练；具有系统分析、设计、开发与研究的基本能力。
1.2 自动化专业的课程设置
自动化专业的课程设置应该能够体现自动化专业的培养目标和培养要求，使学生掌握本专业领域必需的、较宽的技术基础理论知识，并受到较好的工程实践基本训练，在本专业领域内具备一定的科学研究、科技开发和组织管理能力，具有较强的工作适应能力。
1.自动化专业的主干课程
自动化专业的主干课程包括电路、模拟电子技术、数字电子技术、电力电子、电机拖动、直流控制系统、交流控制系统、自动控制原理、过程控制、微机原理、计算机控制系统等课程。自动化专业的学生必须深入理解和掌握这些课程的理论及其实践。
2.自动化专业的课程设置
自动化专业的课程设置包括通识基础教育课程、专业基础教育课程和专业方向教育课程三个方面的课程，每一方面的课程又包括理论教学课程和实践教学课程两大部分。自动化专业课程体系的设置如图1所示。
2 自动化专业人才培养过程中的教学改革
2.1 教学内容改革
为适应21世纪对人才的基本要求，在认真研究和借鉴以前运行的人才培养计划的经验和做法，并结合我校的办学定位和实际情况，我们对自动化专业的教学内容进行了多次研讨论证，主要包括教学课程设置的合理性、开课时间、理论学时与实践学时的分配、实验项目的设置、实践项目等内容。
教学内容改革的具体做法是：
一是根据实际条件的变化，适当增加实验课程的学时，适当调整实验课程的内容。例如《信号与系统分析》课程，因实验条件的改善，将原教学计划理论教学32学时、实验教学0学时，调整为理论教学28学时、实验教学4学时。
二是根据专业发展现状和发展趋势，适当增加专业选修课程的学时，适当调整专业选修课程的内容。例如《自动化仿真技术》、《自动化组态技术》两门专业选修课程，就是考虑到自动化专业技术的发展现状，突出自动控制系统仿真和组态方面的教学而增设的。
2.2 教学方法改革
正确灵活的教学方法将有助于深化提高教学效果，起到事半功倍的作用。教学方法改革的主要内容包括：
一是积极推进课堂讨论教学法，让学生在课外网络上查找资料，然后在课堂教学过程中引导学生对学习内容进行研讨、推理，适时让学生在课堂上进行发言讨论，最后总结得到合理的结论和推理。通过讨论，调动学生学习的积极性，教会学生怎样掌握新知识、探索新知识、获取新知识，并会运用新知识解决新问题，从而培养学生独立的探索精神和独立的创新意识与创新能力，提高综合素质。
二是创造和谐的师生关系，为促进提高教学效果奠定基础。师生关系是对立统一的，教师处于矛盾的主要方面，在运动变化中起着主导作用。因此，构建良好的师生关系关键在于教师，但同样也离不开学生的密切配合和积极响应。关于如何建立良好和谐的师生关系，请参考作者的相关论文《大学和谐师生关系的构建策略研究》（华中师范大学学报（人文社会科学版），2007）。
2.3 教学手段改革
在课堂教学过程中，讲授教学内容时可以采用黑板板书与多媒体相结合的教学手段。应该尽可能地利用多媒体教学这一现代化教学手段，因为多媒体教学可以对抽象的微观结构采用形象生动的动画，生动地展示教学内容，帮助学生理解抽象的概念，扩大教学内容的有效信息量，从而提高教学效果。
在大学教学过程中，采用多媒体教学也存在其有利的一面和不利的一面。对此，作者进行了研究，请参考作者的相关论文《大学中采用多媒体技术对教学的影响》（华北科技学院学报，Vol.4，2007）。同时，该论文获华北科技学院“深化教学改革，提高教学质量”研讨会优秀论文二等奖，并在大会上进行了宣读交流，论文的获奖证书如图2所示。
3 我校自动化专业学生的实践能力与创新精神的培养机制
3.1 培养学生实践能力的途径--实践教学体系
为提高学生的实践动手能力以不断适应社会经济发展的要求，我校自动化专业特别重视实践教学方面的投入和改革。目前，在我校自动化专业已经形成多层次开展、多学科综合、并具有安全特色的实践教学体系。
我校自动化专业的实践教学体系的内容丰富、层次合理，主要包括：
（1）实验类：各类课程的附属实验课程。
（2）设计类：各类课程的课程设计。
（3）训练类：各类技能训练。
（4）实习类：认识实习、生产实习。
（5）综合类：毕业实习、毕业设计。
3.2 培养学生工程素质的途径――工程训练平台
为实现高等工程本科教育的培养目标，达到目标所要求的学生应具备的工程素质，我们认为，一是要求具备良好的师资队伍，二是要对学生进行工程素质训练。
师资队伍建设应从以下几个方面着手进行：进一步提高师资队伍成员的职称和学历，加强“双师型”教师的培养；按照“学有所长，利用所长”的原则，使师资队伍成员不断进行专业方向凝练；推出“自动化专业学术论坛”，加强学术交流合作，浓厚团队学术研究氛围。
对学生进行工程素质训练应采取循序渐进的训练策略。首先，立足于河北省高校实验教学示范中心-华北科技学院电工电子实验中心的丰富实验资源，引导学生以严谨务实、认真仔细的态度对待每一个实验环节，在实验当中体验科学研究的全过程。其次，利用实验、实习、科研、毕业设计（论文）、工程实训等各个环节对学生进行工程素质训练，不断提高学生的工程素质和能力。图3为学生正在进行电动机PLC控制系统训练的过程照片。
3.3 培养学生创新精神的途径――科技创新机制
培养学生创新精神是一项长期性、系统性的工程，我们认为，培养学生创新精神一是要有相应的机制保证，二是要有具体的实施措施，这两方面缺一不可。
培养学生科技创新的机制建设包括：分别成立学生科技创新领导小组、学生科技创新指导教师团队、学生科技创新活动小组；学校提供科技创新所必需的活动场地、设备器材、经费支持等。
培养学生科技创新的具体措施包括：一是进行实验室开放，鼓励学生到开放的实验室进行各种教学实验和研究实验；二是设立创新实验室，鼓励和引导学生在创新实验室开展各种科技创新活动，图4为我校设置的学生科技创新实践室。
3.4 自动化专业学生的实践能力与创新精神培养效果
经过自动化专业相关部门和教师的共同努力，自动化专业学生的培养情况良好，在招生、就业、考研、科技创新活动等各方面取得了一系列重要的成绩。
自2003年开始招收自动化专业本科学生以来，自动化专业的办学规模在稳步发展。近几年，每年的自动化专业招生计划均为210人，入学报到在190人以上，编为6个班级。
自动化专业学生的就业情况良好，一次就业率较高。特别地，自动化专业作为华北科技学院煤炭主体专业，着力突出煤矿安全自动化这一行业特色，自动化专业毕业生积极响应号召，投身于煤炭相关企业、为突出我校的安全生产特色方面做出了重要贡献。
自动化专业学生积极进行科技创新活动，取得多项科技创新成果。仅在2011年，获得全国大学生电子设计大赛全国二等奖2项；飞思卡尔杯智能车竞赛全国一等奖1项，全国二等奖2项；全国挑战杯大赛河北省二等奖1项。图5为学生制作的科技创新作品（激光识别智能车），该作品获得2011年全国大学生电子设计大赛全国二等奖。
自动化专业学生的考研情况良好，考研录取率一直位居前列，表1为近几年自动化专业学生考取研究生情况汇总表。
4 总结与建议
作者认为，只有坚持循序渐进的培养策略，才能保证学生培养质量的不断提高。学生能力培养的层次关系应为：实践能力的基本标准，工程素质是最低要求，创新精神是最高追求，三者的层次关系如图6所示。
经过几年的发展，我校自动化专业学生的实践能力与创新精神的培养机制已经逐步完善、成熟，其特点可以归纳为以下几点：
（1）在完成教育部规定培养目标的前提下，进行教学内容改革、教学方法改革和教学手段改革，不断提高和强化教学效果。
（2）构建自动化专业的实践教学体系，丰富实践教学内容，合理布局实践教学层次，加强实践基础能力培养。
（3）构建自动化专业的工程训练平台，通过PLC工程实训项目和单片机工程实训项目等途径，使学生掌握自动控制系统的研究、设计、制作、检验等步骤的全部过程。
（4）构建自动化专业的科技创新机制，鼓励和引导学生在开放实验室、创新实验室开展各种科技创新活动，取得科技创新成果。
同时，我校自动化专业学生的实践能力与创新精神的培养机制还应进一步进行改革、充实、提高、完善，以不断满足人才培养的需求和社会经济发展的需要。
例如，训练类实践教学课程是提高自动化专业学生动手能力的重要手段和途径，对培养学生的理论联系实践的能力和实际动手能力有明显的帮助作用。因此，训练类实践教学课程的下一步改革思路是：教师提出更有难度的训练题目，学生可以采用多种方法实现训练题目的目标，进一步提高学生利用自动控制理论来解决实际问题的能力，最大程度地发挥训练类实践教学课程促进教学的良好作用。
参考文献
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10 苗志全. 以转变教育观念为先导，建设大学生创新实验中心实践探索[J]. 教育科学博览. 2012（4）.
作者简介
第7篇
论文摘要： 对当前自动控制理论实验教学方法与实验仪器进行分析，提出教学方法和教学仪器的改革措施。通过开设新的实验内容和研制新的教学仪器，使学生更好地完成自动控制理论实验的学习任务，提高学生的综合能力和创新能力。
“自动控制理论”课程是研究自动控制系统的共同规律，为自动控制系统的分析和综合提供基本理论和基本方法的一门专业基础课[1]。该课程是一门重要的测控类专业的基础课，具有较强的理论性，与前续课程联系紧密，知识面广，学生不易理解掌握[2-3]。学好这门课程不仅可以为后续专业课的掌握打下良好的理论基础，而且能在今后从事专业工作时，直接运用它去分析和解决实际技术问题。对于工程实践具有重要的指导作用，受到人们的广泛重视。在本课程的教学中，实验教学对理论知识的理解、掌握、巩固具有重要的作用。
1 当前实验教学的不足
长期以来，传统的实验教学被一种固定的模式所束缚，教学内容陈旧，教学方法呆板，在一定程度上限制了学生的主动性和积极性，难以激发他们独立分析问题、解决问题的兴趣和激情，没有体验过从失败中自己寻找成功之路的经历，抑制了学生个性的发展，这样不利于对学生创新能力的培养[4]。
1.1 实验内容固定
传统的实验主要是按章节进行验证性实验，实验仪器功能固定，实验只能按照实验指导书设计好的步骤进行, 学生被束缚在验证性实验中，对出现的相关问题缺少系统、多角度的分析，不利于学生创新能力的培养。
1.2 实验时间限制
一般的实验都要求在实验室2个学时内完成，学生很难全面深入地把握实验主要内容和方法，对实验的目的、实验原理无法理性地理解，更别提实验中出现故障的排解分析，限制了学生的设计和创新，不利于锻炼学生的综合能力。
1.3 实验仪器制约
实验仪器过于固化，仪器设置上未给学生留下设计性和探究问题的空间。仪器组成以理论验证为主，缺少实际控制系统各环节，特别是反馈部分的传感部分，更不具备跟随学科发展而开拓新实验的延伸性。
1.4 实验方法落后
实验技术水平和内容更多地满足于基础性实践环节，缺乏系统的综合性、设计性和研究性实验环节，以及缺少在利用多种现代实验手段、方法和工具对实验过程中的结果和现象进行深入分析研究方面对学生的引导。实验过程主要完成连线操作、数据记录等简单的工作。
2 实验教学改进
针对目前实验教学的现状，摒弃以往按部就班完成指定实验步骤操作验证形式，按照学生对科学的自然认知进度设置灵活变换的实验内容。对实验设置按多层次，从简到难，逐步引导学生自主学习、合作学习、研究性学习，逐步走向从问题出发的探究、创新。同时，研究新的实验教学仪器，开发配套软件，保证实验硬件满足新环境下的要求。结合灵活的教学仪器改变教学方法，充分调动学生动手的积极性，引导其创新。
2.1 实验内容设置
开设不同层次的实验内容，既要满足实验教学的验证、演示等基本功能，又要激发学生的兴趣。
基础实验：根据给定实验任务、方案和步骤，选择并完成一定数量基本实验；同时，通过调整实验参数得到不同结果，增加思考空间。
综合实验：将各个基础实验环节有机结合在一起，各课程之间关联内容综合。
设计实验：以任务的形式，给定实验题目，允许学生按照自己思路选择设计性实验内容，引导学生学会设计和研究的方法。
创新实验：自行命题实验，将学生的构想通过仪器现有功能模块来实现，在探究式学习中培养学生创新能力。
2.2 实验仪器的改进
根据实验内容的要求，开发适合本专业的教学仪器。仪器具有控制系统需要验证的各种典型环节模块、信号发生器模块等基本功能，还结合工程实际将传感器引入反馈环节，增加执行器件，构成完整的闭环系统。避免教学仪器箱只能完成信号源作为激励，控制环节构成系统的不足。同时，仪器上的控制效果通过便于观看的形式展示出来，让控制过程可视化。仪器要预留出扩展接口，便于在实验中添加新的模块。仪器在结合计算机完成实验的同时，又能独立完成实验内容，实验配套软件要能对硬件平台对的实验内容进行仿真和虚拟实验。学生可以根据测试参量的不同选择相应的传感器，完成非电量到电量的转换，对信号进行处理，结合控制理论完成创新性、设计性的实验。
2.3 实验方法的转变
1）以学生为主体，开辟新知识领域，重视实践能力的锻炼；2）培养学生的综合能力；3）科学知识和实验能力培养上，建立系统、科学且开放的实验教学体系，注重课程之间纵向和横向的联系。
结合开发的教学仪器，在实验方法上除了基本的验证性实验，其他实验按任务的形式给出，不对学生做过多的限制，留出学生思考、动手、创新的空间。充分利用计算机的计算、分析功能以及仪器配套软件（采用数学工具matlab编写的程序）在实验前完成必要的仿真分析，让实验有的放矢，理论指导实践。实验既做到软硬精密结合，又能相互独立，两者相辅相成。克服当前实验中仪器平台不能脱离计算机，配套软件不能独立工作，学生只能在实验课中有限的时间内完成实验的不足，让实验内容通过软件可以在任意计算机上完成。
3 总结
对当前实验教学过程中存在的问题进行分析和总结，从实验内容设置、实验仪器、实验方法3个方面提出改进方法。自动控制理论来源于实践，反过来指导实践[5]。结合当前人才培养的趋势，理论联系实际，提高学生实践能力，在实践中发现问题、解决问题进而培养创新能力。
参考文献
[1]葛锁良.自动控制理论教学内容与教学方法的探讨[c]//2001年中国自动化教育学术年会论文集,2001:72
[2]杜永贵,谢克明,李国勇,谢刚.“自动控制理论”课程教学改革与实践[j].太原理工大学学报:社会科学版,2009, 27(1):77-79
[3]方晓柯,王建辉,郑艳,何大阔,顾树生.《自动控制原理》教学改革的探索与实践[j].教育实践研究,2008(11):101-102
第8篇
关键词：焦炉煤气，螺杆压缩机，高精度调节，ABB，DCS控制系统
1综述
莱钢CCPP燃机系统采用高压焦炉煤气做燃料，焦炉煤气需要加压到2.9±0.2Mpa，因此采用了日本前川公司的压缩机，此类型的压缩机利用双螺杆的旋转啮合原理来压缩煤气并向压缩机内喷注油。该压缩机螺杆式压缩机，低压段入口压力约8.5Kpa，低压段出口压力为0.6Mpa，高压段出口即为额定压力。硕士论文，ABB。
该系统采用ABBDCS控制器，在控制中采用了多种控制模式，使系统完成设备控制和高精度的调节。该控制系统本着简洁、灵活、安全的目标进行程序设计，集参数监控、参数声光报警、历史趋势记录、生产操作、硬件状态监控、设备运行状态判断、与生产调度远程监控系统联网，实现生产调度综合管理等多项功能于一身，体现了系统的完整性。
2 DCS控制系统
2.1 系统组成及功能
该系统的DCS采用ABB生产的AC800F的冗余配置，以PM802F控制器为基础，通过标准的I/O卡件传送机组信息和发出控制指令，具有高度的可靠性、安全性；系统工作时，一主一从，同步运行，相互冗余。一旦主控制器因故障而停止运行，从控制器马上变成主控制器继续工作。硕士论文，ABB。利用CBF8.1变成软件对I/O模件进行组态，实施程序编制，通过现场总线通讯控制现场设备的启停。运用梯形图（LD）和功能块（FBD）相结合的编程方式，实现现场设备的逻辑判断和控制，实现设备的连锁控制。具有模拟量处理、数字量处理、控制调节、趋势查询、监控功能块，开环控制、逻辑运算、数据转换等功能。控制器PM802F和I/O从站通过Profibus现场总线通讯，控制器PM802F和上位机通过工业以太网实现数据的交换和共享。硕士论文，ABB。DCS自控系统可根据人机界面的操作指令和现场监测器信号，完成整个压缩机系统的顺序控制和逻辑控制，并进行工艺过程以及设备状态的实时数据采集和监控，完成工艺过程数据分析以及设备和网络的诊断。硕士论文，ABB。硕士论文，ABB。
2.2系统控制逻辑
当燃气轮机用柴油启动后，开机信号会传递给压缩机控制系统，压缩机检查开机条件允许后，手动发出机组启动命令。当启动命令到来后，机组打开煤气入口切断阀，油回流阀，启动油泵，然后启动低段压缩机电机。低段压缩机启动的初始阶段，压缩机滑阀开始按照间隔脉冲的方式逐渐开到设定位置，随着出口压力的增高，回流调节阀开始对出口压力进行调节。当压缩机电机开始运行的时候，油温也开始自动调节。当低段出口压力达到设定值、滑阀在设定的范围之内，开始达到高段允许启动条件时。
同样，打开高段入口阀门，启动油泵，启动高段压缩机电机，同时调节油温度、压缩机滑阀开度以及压缩机出口压力。在低段入口阀后、高段出口阀前还设置有一大回流管道，管道上设置有2个快速调节阀。燃机停机信号发出时，根据设定压力对压缩机出口压力进行调节，使尾端的2.9Mpa的焦炉煤气迅速降到设定点，从而避免长时间的高压焦炉煤气发生爆炸。整个逻辑的完成，完美的呈现了DCS的自动控制优势。
2.3 回路控制
该系统主要有高低段压缩机出口压力调节、高低段温调节、高低段排气温度调节等6个回路。其中，油温和排气温度的调节采用单回路PID控制，调节精度在1摄氏度之内。 对高低段压缩机出口压力调节共分为2种模式，独立运行模式和协调控制模式。
1、独立运行模式：当压缩机运行而燃气轮机没有投入运行连锁的时候，压缩机出口压力完全通过回流调节阀来直接调节，而压缩机滑阀通过开机阶段的自动脉冲触发打开到设定值即保持不动；
2、协调控制模式：当燃气轮机运行的时候，通过回流调节阀正常工作值判断，如果回流调节阀的输出小于低点设定值减去死区，那么就会脉冲增加滑阀开度而增加压缩机容量。硕士论文，ABB。如果回流调节阀的输出大于高点设定值加上死区，那么就会脉冲减小滑阀开度，从而降低压缩机容量，两方面相互作用共同调节。
2.4系统安全
压缩机与煤气柜的柜位以及燃机采用硬线连锁。当煤气柜柜位超低时需要压缩机停机以保证煤气柜前系统压力的稳定。当燃机准备开机的时候，压缩机才具备开机条件，当燃机开始烧焦炉煤气后，才能进行动态的容量调节。
3结束语
焦炉煤气压缩机，性能稳定，运行良好。DCS自动控制系统基于对生产过程进行数据采集、顺序控制、连续控制、监控操作、人机对话和数据通信，其应用实现了发电厂DCS自控系统的在线实时监控、故障诊断、故障预报，并提供了故障诊断系统信息指导功能。
参考文献
[1]AC800F操作与组态，北京：ABB大学-北京培训中心出版，2006.
[2]前川公司压缩机系统控制说明
第9篇
1、我国自动化控制的研究现状
长久以来，对电厂有关机组控制工作中，使用的主要控制方式就是PID，但是PID控制器在实际工作的过程中，各类参数整定途径不同，有些方式需要进行理论计算，有些方式则需要依靠经验来进行，加上很多常规PID控制难以收到到良好的控制效果，这就需要工作人员不断的分析控制技术。就现阶段来看，我国关于智能控制的研究还相对较少，这种智能控制方式也是业界的一个新型研究范畴，智能控制技术的发展可以为电厂热工自动化提供完善的理论指导，该种控制技术经过了神经网络专家、模糊专家的深刻，证实是一种理想的控制策略。
2、智能控制技术的主要方式
2.1 模糊控制方式
模糊控制方式源自于1965年Zadeh教授的模糊集理论，在1974年，英国教授Mamdani成功的将模糊集理论应用在蒸汽机以及锅炉的控制工作中，随后的多年来，该种控制方式呈现出一种良好的发展态势，也得到了十分广泛的应用。该种理论基于人的思维模式发展而来。有关的研究调查显示，模糊控制方式可以对数学模型对象进行精准的控制，模糊控制理论是以模糊语言、模糊数学知识来表示模糊规则的理论，并使用计算机技术控制闭环结构的控制系统。模糊控制方式具有几个特点，即其控制系统的设计需要操作数据与人员的控制经验，并不需要数学模型，因此，具有很好的鲁棒性，能够解决传统PID难以解决的时变性、非线性以及时滞性，整个推理过程使用不精确推理的形式，能够模仿人的思维，因此，可以处理十分复杂的系统。
2.2 专家控制方式
专家控制方式即将专家控制技术与理论的整合，在运行过程中，对专家的智能进行模仿，这样即可实现系统控制，其主体主要包括推理机构与知识库，通过对知识的组织与调动，按照既定的策略对规则进行推理的过程。专家控制方式具有灵活性高、空置率灵活的形式，能够适应各种环境的变化。根据控制系统的复杂程度，专家控制方式包括专家式控制器与专家控制系统两种方式，这两种方法均具有完善的结构系统、知识处理功能以及可靠功能，也得到了广泛的应用。
3、智能控制在电厂热工自动化的应用
电厂热工自动化是减轻劳动强度、改善劳动条件、保证设备安全的技术措施，智能控制在电厂热工自动化的应用已经成为研究的热点问题之一。
3.1 单元机组负荷控制
单元机组负荷控制系统是一种具备时变性、非线性以及不确定性的多变量系统，难以建立精确的数学模型，采取传统的控制系统很难收受到既定的效果。有关专家学者针对该种情况设置了以机跟炉与以炉跟机为基础的负荷控制系统，效果显示，这两种系统有着良好的控制品质以及自适应能力。
3.2 过热汽温控制
过热汽温是电厂锅炉在运行过程中的运行质量评价标准之一，就目前来看，一般使用改变减温水量的控制方式，这种控制方式在实际的应用过程中表现出较大的时滞性与惯性，在科技水平的发展下，人们也将智能控制系统引进汽温控制过程中，很好的改善了控制系统的品质与适应性。有关的文献显示，将神经网络模糊控制系统引入过热汽温控制过程中，即时在大范围变负荷运行的过程中，整个系统依然能够保持良好的运行态势与运行性能，也可以很好的解决电厂过热汽温控制对象的不稳定性与延迟性。
3.3 中储式制粉系统的控制
中储式制粉系统的控制难点包括磨负荷信号测量的复杂性、参数之间的耦合性、数学模型的复杂性等等，有关的专家针对这一特征，使用模糊语言规则，总结好运行经验，使用预测模糊控制与分级模糊控制相结合的方式，在电厂磨球机中进行了应用，运行效果显示，使用预测模糊控制与分级模糊控制相结合的方式，可以很好的提升磨机运行的安全性与稳定性，也很好的解决了磨机运行过程中的大时滞的耦合问题，提升了电厂的经济效益与社会效益。
3.4 给水加药的控制
电厂锅炉给水加药一般为加氨与联氨，加氨目的是为了提升给水PH值与凝结水PH值，并减少酸性物质对水系统产生的腐蚀。加联氨的目的是为了去除水中的氧与二氧化碳，防止锅炉中铁垢与铜垢的生成。影响给水加药的因素很多，水处理工况、锅炉蒸发量都会对其产生一定的影响，因此，传统的PID往往难以实现目标调节效果。使用变频模糊加药系统可以很好的克服人工加药系统中存在的不足，也可以很好的提升给水的质量，具有动态响应快、鲁棒性强的优点，取得了良好的经济效益。
4、结语
可以说，智能控制系统可以很好的解决传统系统不确定性、复杂性以及高度非线性的不足之处，智能控制系统在电厂热工自动化中的应用已经取得了良好的效益，在未来，也有着良好的应用前景，相信随着基础理论的发展与应用方法的成熟，智能控制系统将会得到更加完善的发展，电厂热工自动化水平也会得到不断的提升。
参考文献：
[1]孟丽荣.关于智能控制在电厂热工自动化中的应用[期刊论文].中国新技术新产，2012，12（25）.
[2]张拥军.优化火电厂自动控制系统的重要性及对策[期刊论文].中国集体经济. 2009（10）.
[3]刘冬.浅谈火电厂自动化控制改造的有效方法[期刊论文].中国集体经济， 2009（24）.
第10篇
关键词：电厂高炉 温度调节 自动控制
中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（b）-0063-01
电厂作为电力供应的生产者，其电力制造的质量和生产过程的安全直接关系到千家万户的切身利益，因此对于电厂现场机电装备的自动化控制的要求十分严格。随着现场总线技术的飞速发展和广泛应用，以现场总线技术为典型应用的自动化控制系统已经逐渐深入到工矿自动化的多个领域，在一些自动化控制水平较高的电厂，已经初步实现了电厂机电装备的自动化控制。高炉是火力电厂生产过程中不可缺少的机电装备，其温度控制要求十分严格，如何实现高炉温度自动调节与控制，一直是很多火力电厂技术工程师都着力重点解决的技术难题之一。本论文主要结合现场总线技术，结合电厂高炉温度的控制要求，对其温度自动控制系统进行系统的研究与探讨，以期能够找到面向火力电厂高炉的温度自动控制技术，并以此和广大同行分享。
1.高炉温度自动控制概述
（1）高炉温度调节控制功能需求。火力电厂采用高炉主要是实现燃煤产电，为了实现能源的复合利用，提高经济效益，往往还通过高炉生产一些副产品，这就要求对于高炉内的温度和压力都有着严格的控制要求。在实际生产过程中，高炉温度的调节往往是采用人工调节的方式实现，这种调节方式效率低，精度差，可靠性差，因此逐渐提出了高炉温度自动调节的控制要求。要达到高炉温度无人值守控制的效果，就必须要能够实时自动监测高炉内的温度参数，并通过计算实时控制气阀或者进料阀，以实现对高炉内温度的自动控制与调节。
（2）现场总线技术的应用特点。由于技术的发展和设备的日益复杂，过去集中式自动化控制模式在实际应用中已经逐渐暴露出了诸多问题与不足，如控制中心负载过大，信息传输效率较低，系统兼容性较差等等；而现场总线技术的出现则很好的克服了上述问题，现场总线能够结合具体的被控对象合理设计自动化控制系统，对现场的智能仪表、数据传输、数据处理和终端均有着可靠的集成性和兼容性，因此将现场总线技术应用于火力发电厂高炉温度的自动调节控制，是完全可行的。
2.基于现场总线的高炉温度自动调节控制技术应用探讨
2.1系统功能设计
基于现场总线技术的高炉温度自动调节系统，具体来说，其功能主要包含以下几个方面：（1）在线监测。（2）数据查询。（3）生成报表与统计分析。（4）超限报警与联动控制。
2.2系统层次架构
高炉温度的自动调节控制系统主要由以下四个系统层构成。
（1）传感仪表层。为了实现高炉温度的自动监测与控制，必须选用合适的传感器对高炉内的温度进行实时监测，温度传感器采用4-20 mA电流信号作为传输介质，将模拟量信号传输到数据采集模块中。
（2）数据采集层。数据采集模块接收传感器传送过来的模拟量信号，通过现场总线实现模拟量数据信号的远程传输，直至传输到中央控制室的PC终端。
（3）PC终端。PC终端通过专用的组态软件实现对高炉的温度变量的实时显示，并提供友好的人机交互界面，完成数据的查询、存储和报表统计等管理功能。
（4）驱动执行层。当被监测的高炉温度过低或过高或者异常超限时，由PC终端发出相应的控制指令，经过驱动机构层实现控制指令的放大和执行，输出到动作执行器，实现相关的报警动作或联动控制动作。动作执行器主要由气阀和进料阀构成，气阀的开度可以降低高炉内的温度，进料阀的开度可以提高高炉内的温度，它们通过接收来自PC终端发出的控制指令，经过驱动放大转变为阀门调节的开度大小，从而实现对高炉温度的自动调节与控制。
2.3系统软件设计
基于现场总线的高炉温度自动调节与控制系统，采用组态软件实现对高炉温度参数的实时显示，以提高人机交互系统的直观性。该组态软件可以采用当前市场上主流的组态软件，例如wINCC，组态王等专业工控自动化组态软件，也可以采用VB、VC等高级语言进行开发。由于该自动控制系统仅仅是对高炉的温度参数进行实时监测与显示，因此软件开发的工作量并不是很大，下面结合组态软件的开发分析软件系统的设计基本流程。
（1）系统界面设计。一个好的软件系统必然有着良好的人机交互性，而这离不开系统的界面设计，因此要结合高炉的温度控制选取合适的图像图形，提高软件的可观性。
（2）系统导航设计。由于软件系统既要显示温度数据，还要提供数据报表、历史曲线等其他数据管理功能，就需要提供良好的页面之间的导航切换功能。
（3）系统数据设计。组态软件或者说自动化控制系统软件都离不开数据库的开发，可以选用软件自带的数据库系统，也可以采用第三方数据库管理系统，但是都必须要能够为系统提供可靠的数据源。
（4）系统管理设计。出于对系统管理的安全性考虑，必须要对系统进行管理涉及，包括用户认证，数据权限管理等等，这些都需要进行系统的管理功能的界定与设计。
第11篇
1 故障注入设备的结构设计与设计思路的特点
1.1 故障注入设备的基本性结构设计体系
我们依照故障注入设备的基本性设计规程进行了其内部技术构造的设计工作，这里试对这一设备技术结构体系中涉及的各个部分的功能性特征展开具体的分析：
1.1.1 控制软件，用于切实完成设备基本运行状态的设定操作，切实进行对故障注入过程中的各种参数数值的设定和控制，接受外接测试器组件结构传输而来的形式各异的故障现象动态检测结果，并对故障注入操作过程中产生的技术结果进行针对性的处理和分析。
1.1.2 数字控制模块，实时接收控制软件的具体技术操作指令，并在有关指令结构的影响下，相应地产生在故障注入操作过程中的具体化控制信息。
1.1.3 驱动放大模块，将之前技术端口产生并传输而来的控制信号实施放大处理，在此基础上对信号借口模块进行驱动操作，同时还要对信号切换模块，以及故障注入模块并实施激活命令。
1.1.4 接口适配器，这个设计结构组件的实际功能是切实实现被测单元（UUT）与故障注入设备对象之间的技术性连接以及匹配操作，要针对具体的具备充分差异性特征的UUT专门配置相对应接口型号的适配器，以切实提升故障注入设备对象的通用性特征。
1.1.5 信号接入总线，透过接口适配器能够同时实现将较大数量的UUT信号线引入到故障注入设备内的技术操作目标，能够较为有效地规避实施大量故障现象，同时注入操作实践过程中的重新连线现象，进而切实提升故障注入操作技术行为的可行性特征。
1.1.6 信号接口模块，充分供给UUT信号线组件的接入端口，保障UUT在未被注入故障性技术参数以及指令的情形下能够处于正常且稳定的工作运行状态。
1.1.7 信号切换模块，根据相关故障对象和参数的注入性操作需求，顺利将特定性信号接入总线之上承载的信号，向着故障注入主线的方向完成切换。
1.1.8 故障注入总线，这个总线结构模块的主要技术功能就是切实完成具体化的故障注入操作行为。
1.1.9 故障注入模块，这个模块能够实现多种不同类型的故障操作技术行为。
1.1.10 外接测试器，实现对故障注入总线实际承载的信号对象的实时变化特征进行检测，并在此基础上实现对实际故障注入效果的清晰确认。
1.1.11 显示模块，切实显示信号接入总线中，透过信号切换模块，切换到故障注入总线技术结构之上的信号通道，并且在这些通道中完成注入操作的故障现象以及故障参数的类型特征。
这一故障输入设备的整体性工作原理是：利用控制软件实施故障注入参数的设置操作，相关软件在默认状态下自然产生的控制字，通过数字控制模块的解析处理之后，将会切实形成控制信号，在经过驱动放大模块的信号放大后操作之后实现对信号接口模块的驱动化控制操作，再通过信号切换模块以及故障注入模块的有关技术操作，实现对故障参数指令的自动注入以及自动撤销。
1.2 故障注入设备的设计特点分析
故障注入设备具备多个方面的具体技术特征，现将相关特点在设计层面的实现思路简要分析：
1.2.1 通用性。（1）通过接口适配器，促使故障注入设备和UUT之间实现相互分离，切实避免因硬绑定设计引致的设备单一化应用对象特征；（2）通过设计合理的种类多样的接口适配器，不但能够实现在差别类型UUT对象之上的故障注入目标，而且可以实现在成品化UUT中的故障注入目标；（3）在故障注入设备中UUT信号处理组件中可以采用能够承受大电压、大电流的技术组件，实现对差别化UUT信号兼容能力的有效提升。
1.2.2 可扩展性。（1）选取信号接入总线与故障注入总线协调配合的技术实现模式，扎实确保信号通道接入以及故障注入技术过程，能够在结构层面实现充分的相互分离，确保两个技术对象在存在形态上不具备相互制约格局；（2）在故障信号信息的接入技术实现部分，透过扩展信号接口模块以及信号切换模块，能够直接实现对故障信号接入能力的有效拓展；（3）在故障注入技术部分，透过对故障注入模块的扩展，直接实现对故障对象注入能力的有效扩展。
1.2.3 无破坏性。（1）通过对接口适配器的采用，有效规避了对UUT线路技术结构的物理性破坏；（2）故障注入模块中本身具备保护性的设计特征，能够切实避免对UUT电子元器件产生物理性破坏现象。
1.2.4 易操作性。（1）采用接口适配器实现UUT设备信号的一次性注入行为，避免出现信号接入过程中的重复接线现象；（2）相关软件功能相对完善、界面呈现直观，能够为各种复杂技术操作提供便利；（3）通过显示模块可以对技术控制指令的执行正确性展开充分评估，并切实实现对技术操作信息的直观反馈。
2 设备中主要技术模块的设计思路
2.1 信号切换模块
在设备的信号切换模块的设计实践过程中，实现了对信号接口模块的合并操作。在实现故障注入设备与UUT的连接操作之后，在未实施故障信号以及参数注入行为的情形下，能够透过信号接口结构的相关技术功能，确保UUT能够正常开展有关技术性工作内容，实际进行故障注入操作的过程中，能够通过信号切换功能实现对指定信号通道的故障注入目标。
2.2 故障注入模块
在这里的设备设计实现方案条件下，故障注入模块实际能够提供的故障类型主要包括：（1）信号短路；（2）信号开路；（3）信号固低；（4）信号固高；（5）信号错误；（6）信号串接电阻；（7）信号与地间搭接电阻；（8）多信号间搭接电阻。
本文选取信号串接电阻、两信号间搭接电阻的基本故障表现原理展开简要的分析。
2.2.1 信号串接电阻故障。在实际的故障注入设备运用过程中，可根据实际的技术工作环境需求，进行多样化的电阻阻值匹配操作，透过数字控制模块，以控制驱动放大模块的方式，完成具体的阻值选择操作行为，通过对系统中涉及的两个继电器展开相应的操作，实现将电阻值串入特定的故障注入总线通道的技术目标。
2.2.2 两信号间搭接电阻故障。在这一技术实践结构中，通过数字控制模块，能够直接触发驱动放大模块，使得技术运行体系中的全部开关都处于闭合状态，进而实现故障注入总线中指定两通道之间的搭接电阻故障的成功建制。
2.3 控制软件
依照自动控制故障注入设备的基本运行原理，可以对控制软件结构的使用与运行原理做出如下分析：
在实际开展设备运行过程中的参数建立操作的过程中，可以通过对用户界面的建立行为，实现设备运行参数的注入目标，并在这一操作的实现过程中，切实完成UUT用户基数组件的故障参数注入行为记录数据文件的建立行为。在实际进行数据加载操作的过程中，可以直接从已经建立形成的数据文件中取出故障参数，在此基础上自动生成与UUT组件屋密切关联性的技术性控制字。并以此为基点，实现对故障控制设备向UUT设备组件注入故障的实际技术过程的有效控制。在实际的技术操作行为的进行过程中，应当切实根据技术性控制信息以及与之密切相关的故障注入技术操作实现效果描述分析数据，建构相对应的技术记录文件，并为后续的技术发展路径分析行为提供充分的支持。
2.4 故障注入设备的研制实现
依照上文中所论述的设计方案，我们开展了自动故障注入设备的研究实践行为。我们实际研究获取到的目标设备，具备40个信号通道的接入总线以及3个信号通道的注入总线，能够切实实现对上文所述的全部技术故障类型的注入实现，并且能够有针对性地实现对有关技术运行故障现象的针对性处理，通过这些处理行为能够扎实实现设备实际运行技术的充分提升。
3 结语
针对自动控制故障注入设备的设计与实现问题，本文从设计思路以及设备基本特点的角度展开了相应的分析，为相关领域的技术人员的工作实践提供借鉴。
参考文献
[1] 石君友，李郑，刘骝，等.自动控制故障注入设备的设计与实现[J].航空学报，2007，（3）.
[2] 姜韬，钟海川，史丹阳.自动控制故障注入设备的设计与实现分析[J].电子制作，2013，（11）.
[3] 茅阳.自动控制故障注入设备的设计与实现研究[J].科技与企业，2013，（11）.
[4] 王俊娜，赵硕伟，高新平.自动控制故障注入设备的设计与实现[J].科技致富向导，2013，（23）.
第12篇
关键字：控制；系统；检测；网络化
一、自动控制的基本概念
在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术得到了广泛的应用。所谓自动控制，是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，使被控量等于给定值或给定信号变化规律去变化的过程。控制装置和受控对象为物理装置，而给定值和被控量均为一定形式的物理量。自动控制系统由控制装置和受控对象构成。对自动控制系统的性能进行分析和设计则是自动控制原理的主要任务。
二、自动控制系统的基本构成及控制方式
1.开环控制控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制。2.闭环控制。控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制，相应的控制系统称为闭环控制系统。3.反馈控制。反馈控制是在外部的作用下，系统的被控量发生变化后才做出相应调节和控制的，在受控对象具有较大时滞的情况下，其控制作用难以及时影响被控量，进而形成快速有效的反馈控制。
三、自动控制理论发展简述
虽然现代控制理论的内容很丰富，与经典控制理论相比较，它能解决更多更复杂的控制问题，但对于单输入、单输出线性定常系统而言，用经典控制理论来分析和设计，仍是最实用最方便的。
真正优良的设计必须允许模型的结构和参数不精确并可能在一定范围内变化，即具有鲁棒性。这是当前的重要前沿课题之一，。另外，使理论实用化的一个重要途径就是数学模拟和计算机辅助设计。总之，自动控制理论正随着技术和生产的发展而不断发展，而它反过来又成为高新技术发展的重要理论根据和推动力。它在工程实践中用得最多，也是进一步学习自动控制理论的基础
四、自动检测技术
自动检测是学一个重要分支科学，是在仪器仪表的使用、研制、生产、的基础上发展起来的一门综合性技术。1. 自动检测的任务：自动检测的任务主要有两种，一是将被测参数直接测量并显示出来，以告诉人们或其他系统有关被测对象的变化情况，即通常而言的自动检测或自动测试；二是用作自动控制系统的前端系统，以便根据参数的变化情况做出相应的控制决策，实施自动控制。2. 自动检测技术主要的研究内容：自动检测技术的主要研究内容包括测量原理、测量方法、测量系统、及数据处理。3.测量系统：确定了被测量的测量原理和测量方法后，就要设计或选用装置组成测量系统。目前的测量系统从信息的传输形式看，主要有模拟式和数字式两种。
1.术的基本概念。检测技术是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。 广义的讲，检测技术是自动化技术四个支柱之一，从信息科学角度考察，检测技术任务寻找与自然信息具有对应关系的种种表现形式的信号，以及确定二者间的定性、定量关系；从反映某一信息的多种信号表现中挑选出在所处条件下最为合适的表现形式，以及寻求最佳采集、变换、处理、传输、存贮、显示等方法和相应的设备。信息采集是指，自然界诸多被检查与测量量中提取有用信息。 信息变换是将所提取出的有用信息进行电量形式幅值、功率等的转换。信息处理的任务，视输出环节的需要，可将变换后的电信号进行数字运算、模拟量-数字量变换等吃力。 信息传输的任务是在排除干扰的情况下经济的、准确无误的把信息进行远、近距离的传递。虽然检测技术服务的领域非常广泛，但是从这门课程的研究内容来看，不外乎是传感器技术、误差理论、测试计量技术、抗干扰技术以及电量间互相转换的技术等。提高自动检测系统的检测分辨率、精度、稳定性和可靠性是本门技术的研究课题和方向。自动检测技术已成为一些发达国家的最重要的热门技术之一，它可以给人们带来巨大的经济效益并促进科学技术飞跃发展，因此在国民经济中占有极其重要的地位和作用。自动检测系统是自动测量、自动计量、自动保护、自动诊断、自动信号等诸多系统的总称.在上述系统中，都包含有被测量，敏感元件和电子测量电路，它们之间的区别仅在于输出单元。如果输出单元是显示器或记录器，则该系统叫做自动测量系统；如果输出单元是计数器或累加器，则该系统叫做自动计量系统，如果输出单元是报警器，则该系统是自动保护系统或自动诊断系统；如果输出单元是处理电路，则该系统是部分数据分析系统、自动管理系统或自动控制系统。2.感器与传感器的分类 。2.1传感器。传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。2.2传感器的组成。传感器的功用是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。最简单的传感器由一个敏感元件组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶。有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路，如压电式加速度传感器，其中质量块是敏感元件，压电片是转换元件。有些传感器转换元件不只一个，要经过若干次转换。
三、传感器的分类
目前传感器主要有四种分类方法：根据传感器工作原理分类方法；根据传感器能量转换情况分类法；根据传感器转换原
理分类法和按照传感器的使用分类。3 .测量方法 。3.1直接测量.在使用测量仪表进行测量时，对仪表读数不需要经过任何运算，就能直接表示测量的结果，称为直接测量。这种测量方法。这种测量方法是工程上广泛采用的方法。3.2间接测量.在使用仪表进行测量时，首先对与被测物理量有确定函数关系的几个量进行测量，将测量值代入函数关系式，经过计算得到所需结果，这种测量称为间接测量。间接侧来那个多用于科学实验中的实验室测量，工程测量中亦有应用。3.3联立测量。在应用仪表进行测量时，若被测物理量必须经过求解联立方程才能得到最后的结果，则称这样的测量为联立测量。在进行联立测量时，一般需要改变测试条件，才能获得一组联立方程所需要的数据。它只是用于科学实验或特殊场合。3.4偏差式侧量.在测量过程中，用仪表指针位移决定被测量的测量方法，称为偏差式测量法。应用这种方法进行测量时，标准量具不装在仪表内，而是事先用标准量具对仪表刻度进行校准；在测量时，输入被测量，按照仪表指针在标尺上的示值，决定被测量的数值。采用这种方法进行测量，测量过程比较简单、迅速。但是，测量结果的精度低。这种测量方法广泛适用于工程测量。3.5零位式测量.在侧来那个过程中，用指零位仪表的零位指示检测测量系统的平衡状态；在测量系统达到平衡时，用已知的基准量决定被测未知量的测量方法，称为零位式测量法。 3.6微差式测量。微差式测量法是综合了偏差式测量法与零位式测量法的优点而提出的测量方法。微差式测量法的优点是反应快，而且测量精度高，特别适用于在线控制参数的检测。
第13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14篇
本文设计了基于单片机的押出机模糊控制系统。其硬件电路主要包括以单片机为主的主控部分、键盘和显示部分、单片机与变频器通信接口部分，软件主要包括模糊控制算法、串行通信控制、键盘显示控制等部分。该系统能够有效提高设备的自动化程度及生产精度和可靠性，并能节省部分生产成本。
关键词 押出机控制 模糊控制 单片机 串行通信
Система вождение экструдера
Абреже
Экструдер—аппарат，который выделает изолированную корку для проводки и кабеля в индустрии проводки и кабеля.Дело изолированной корки—самая требовательная и трудная центральная техника в любом процессе бырабатки.Поэтому автоматизированность и производительный точность экструтера зай-мут очень важную позицию.В нашей стране настоящий огромный зовод，который выработает проводку и кабель，широко применяет основанную на PLC автоуправляющую систему，у которой бывает мно- гогранный начет—толнкий автоматизированность и производительный точность，высокий себестоимость и т.д.
Этот текст запранировл основанную на однолистовом аппарате неясную контролируемую систему.Канал аппаратуры，которого заключает доминанту ос- нованного однолистового аппарата，блок клавиатуры и табла，связной интерфейс однолистового аппарата с ПрЧ.Софтвер закючает неясный контролируемый алгоритм，вождение ПС，вождение клавиатуры и табла.Эта система может активно возвышает автоматизированность аппарата，точность и безотказность вырабатки，и может экономит часть себестоимость вырабатки.
Главные слова Вождение экструдера Веясное вождение
Вождение однолистовой аппарат ПС
目 录
第一章 押出机模糊控制系统的介绍 …………………………………………………1
第二章 押出机模糊控制系统控制器的设计 …………………………………………3
2.1 变量模糊化 …………………………………………………………………3
2.2 模糊控制规则 ………………………………………………………………………6
2.3 模糊控制规则表的基本思想 ………………………………………………………6
2.4 模糊控制查询表的离线计算 ………………………………………………………8
第三章 押出机模糊控制系统的单片机实现 …………………………………………11
3.1 硬件电路设计 ……………………………………………………………………11
3.1.1 单片机的选择 ……………………………………………………………………11
3.1.2 串行通信电路 ……………………………………………………………………13
3.1.3 线径显示和设定电路 ……………………………………………………………14
3.1.4 电源电路 …………………………………………………………………………16
3.1.5 复位和晶振电路 …………………………………………………………………16
3.1.6 DANFOSS变频器的介绍 …………………………………………………………16
3.1.7 火花机、测径仪及凹凸仪的选用 ………………………………………………17
3.2 软件编程的算法和流程 ……………………………………………………………19
3.2.1 系统流程图 ………………………………………………………………………19
3.2.2 模糊控制查询表的存放形式 ……………………………………………………20
3.2.3 查表方法的软件实现 ……………………………………………………………22
3.2.4 模糊控制器算法流程图 …………………………………………………………22
3.2.5 串行通信程序设计 ………………………………………………………………23
3.2.6 线径显示和设定流程图 …………………………………………………………25
3.2.7 定时器/计数器的工作方式选择 ………………………………………………26
3.2.8 串行口的工作方式选择 …………………………………………………………27
3.2.9 波特率的计算 ……………………………………………………………………30
第四章 单片机系统与变频器的连接……………………………………………………32
4.1 如何通过RS－485控制多台变频器 ………………………………………………32
4.2 提高RS-485总线的可靠性 ………………………………………………………32
4.2.1 问题的提出 …………………………………………………………………… 32
4.2.2 硬件电路的设计 …………………………………………………………………33
4.2.3软件的编程 ………………………………………………………………………34
4.2.4 结论 ………………………………………………………………………………35
第五章 变频器的选型及其注意事项 ………………………………………………… 36
5.1 引言 …………………………………………………………………………………36
5.2 变频器的控制方式 …………………………………………………………………36
5.3 变频器控制方式的合理选用 ………………………………………………………36
5.4 变频器选型注意事项 ………………………………………………………………36
5.4.1 负载类型和变频器的选择 ………………………………………………………36
5.4.2 变频器安装地点的选择 …………………………………………………………36
5.5 结论 ………………………………………………………………………………37
总结 ………………………………………………………………………………………38
参考文献 …………………………………………………………………………………39
附录1 ……………………………………………………………………………………40
附录2 ……………………………………………………………………………………41
附录3 ……………………………………………………………………………………42
第一章 押出机模糊控制系统的介绍
押出机(又名挤出机)是电线电缆工业中为电线电缆制作绝缘外皮的设备。制作电线电缆绝缘外皮是整个电线电缆生产工艺流程中要求最高，难度最大的核心技术。因此，押出机设备的自动化程度以及生产精度和可靠性在电线电缆生产中居于至关重要的地位。我国现行众多电线电缆成套设备生产厂家广泛采用基于PLC的自动控制系统，但这些基于PLC的押出机自动控制系统存在多方面的不足，现列举如下:
(l)自动化程度低。系统在开机和运行期间都必须配备专门的操作人员不间断的监视系统的运行状况，并做频繁的操作。系统无法脱离操作人员实现程度更高的自动化生产，在本质上是一个缺陷很多的开环控制系统。
(2)生产精度低，系统可靠性差。系统采用模拟量和开关量控制，控制参数易受生产现场的恶劣环境的干扰，致使系统的生产精度低，可靠性差。另外，模拟量控制使系统布线烦琐，生产、安装和维修过程复杂。
(3)成本高。基于PLC的工业自动控制系统虽然有设计方便、快捷，开发周期短的独特优点，但存在着生产成本高的重大问题。
基于PLC的押出机自动控制系统生产自动化程度低的主要原因是控制过程包括复杂的化学过程，致使被控对象建模十分复杂，很难找到一个比较接近的数学模型来近似而实现比较理想的PID闭环控制。因此，必须根据熟练的操作工人的精心操作才能实现可靠的生产。
如前所述，模糊控制系统的设计与实现无需知道被控对象确切的数学模型，而是通过计算机或单片机来实现熟练操作人员的控制经验，从而达到比较理想的自动控制效果。因此本人提出了基于数字单片机的押出机模糊控制系统。该系统能够有效提高设备的自动化程度及生产精度和可靠性，并能节省部分生产成本。
图1.1 押出机工艺流程图
图1.1为押出机的工艺流程图。图中在放线架与收线架之间的直线表示的是处理过程中的金属线芯(或成束电缆)。放线架在牵引电机的作用下匀速放线。在金属线芯经过机头时，主机带动的机头将经过高温加热的胶料匀速押出，使之均匀地附着在金属线芯的表面形成绝缘外皮。机头与牵引之间的测径仪用来测量附着绝缘外皮后的金属线芯的直径。系统以此为主要参数来调节主机与牵引之间的转速，使绝缘外皮厚度达到精度要求的范围。金属线芯经过牵引之后接受火花机和凸凹仪的检测，分别检验绝缘外皮的抗压能力和表面的光滑程度及均匀性，根据这些参数来调一节机头各加热区的温度。在收线架处，系统可以实现自动换轴功能，而且在断线或者收线架换轴失败的时候，储线架会根据张力仪检测到的信息自动开始工作。使得换轴过程中以及储线架和收线架之间发生常规故障时放线架至凸凹仪段能够正常工作，不影响电线电缆生产的产量和质量。
第二章 押出机模糊控制系统控制器的设计
押出机模糊控制系统的原理图如图2.1所示。测径仪测得某一时刻的金属线芯的直径为Y，线径设定值R，两者相比较得到线径偏差e和线径偏差变化ec。经过从基本论域到量化论域的转换(对实际线径偏差e和线径偏差变化ec分别乘以转换系数Ke和Kec)，再根据输入隶属度函数的定义计算出输入变量对各模糊集合的隶属度E和EC。由E、EC和模糊控制规则，并参考现场参数(主机负载Lp，牵引负载Lq)，根据模糊合成法则得到输出的模糊量化值。然后经过解模糊判决得到该时刻的输出控制模糊值P和Q，经过从量化论域向基本论域的转换(P和Q分别乘以转换系数Kp，Kq)，得到作用于主机和牵引的速度控制的实际值(P和Q)。
第15篇
关键词：PLC 立体仓库 存取指令
中图分类号：TP23 文献标志码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（a）-0254-02
立体仓库的设计是为了提高仓库作业的自动化管理水平，越来越多的现代化立体仓库普遍运用了自动控制系统，这一系统的仓库布置和设计，与使用机械化操作的设施是一样的，不同之处在于所有的叉车移动由计算机或可编程序控制器来指导和监控。在作业时，所有的搬运移动都被输入计算机，由可编程序控制器来分析搬运需求和安排设备，这样可以确保有效的移动和减少空载移动。叉车移动由安装在叉车上的终端来控制，自动控制搬运系统具有明显的优势，因为该系统在不需大量投资的情况下，可获得自动化分选的益处，并提高生产率。
1 立体仓库模型的设计要求
（1）控制面板上的开关及按钮功能及仓位号见图1和表1。
（2）执行送指令
①选择欲送仓位号，按动仓位号对应按钮，控制面板上的数码管显示仓位号。
②按动送指令按钮，观察送入动作（若被选择仓位内已有汽车，则该指令不被执行）。
③指令完成后，机械自动返回。
④零号仓位已无汽车，则下一个送指令（误操作）将不被执行。
（3）执行取指令
①选择欲取仓位号，按动仓位号对应按钮，控制面板上的数码管显示仓位号。
②按动取指令按钮，观察取出动作（若被选择仓位内无汽车，则该指令不被执行）。
③指令完成后，机构自动复位。
④零号仓位已有汽车，则下一个取指令（误操作），将不被执行。
2 立体仓库的程序及设计思路
2.1 总设计思路
按下仓位号按键及相应的操作按键（“取”或“送”）后，系统判断货台及各个仓位上是否有物。如果进行“取”操作，在系统判断完成货物台无物及要取的相应仓位上有物的情况下（若这两个条件其中一个不满足。则操作不执行），机械运行到相应仓位处，取出货物，再自动返回零位；如果进行“送”操作，再系统判断完货台有物及要送的响应仓位上无物的情况下（若这两个条件其中的一个不满足，则操作不被执行），机械运行到相应的仓位处，送入货物，再自动返回零位。
2.2 I/O分配
见表2。
2.3 总程序控制流程图，如图2所示
3 结语
以上就是本论文主要讨论的立体仓库各部分的设计思路，通过梯形图的编制，实现了12个仓位货物自动存取动作。
参考文献
[1] 天津职业技术师范学院源峰科技公司.FP0可编程序控制器使用手册[M].
[2] 黄贤武，曲波，刘文杰.传感器实际应用电路设计[M].电子工业出版社，1997-06.
