自动控制原理论文范文

自动控制原理论文篇1

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

 

自动控制原理论文篇2

Abstract: Based on the outstanding problems in the examination of automatic control theory and combined with our school automation features,a curriculum for students examination reform is proposed which emphasizing the application of ability to stimulate students interest in learning,semi-open-book examination methods,the theoretical knowledge and practical application of comprehensive testing,emphasizing the process of assessment. The expected results show that students' learning effects have been significantly improved on theoretical learning courses which are consistent with application-oriented and applying the knowledge of teaching philosophy.

关键词:自动控制原理课程;考试改革;方案

Key words: automatic control theory;examination reform;program

中图分类号:G42文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)15-0177-01

1自动控制原理课程考试改革的目的和意义

自动控制原理作为自动化及相关专业的一门重要的专业基础课,是一门理论性很强的课程。同时,该门课所研究的领域也是学生从未接触过的知识。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[1]。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。

2自动控制原理课程考试改革的内容

2.1 课程内容的整合与优化。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。针对这样的能力考核,在平时教学中,从基本概念、基本分析方法入手,结合生产和生活中的实例,以时域分析方法为主线,时域分析和频域分析并进,利用直观的物理概念,使学生充分理解系统参数与系统指标之间的内在联系,由浅入深地引导学生理解和掌握古典控制理论的精髓。把知识能力的考核放在首位。

2.2 由考试改革决定的教学方法和手段的改进措施。实践环节中改变以往由教师命题的一贯做法,在学期末,安排一次综合性实验,题目学生可自选,也可从教师提供的试题库中抽题,所选题目需具有一定的综合性,采取自愿参加考试的方式。该部分的成绩由五个等级构成,即不及格不加分,及格、中、良好、优秀会分别在在期末总成绩中加相应的分数,建立一个具体的评价指标体系。这样的考核方式可以给一部分在及格线边缘的学生一次到达及格线的机会,给一部分要提高成绩绩点的学生一次提高总成绩的机会,给一部分争取奖学金的学生一次到达优秀成绩的机会,给分布在每一个分数段的学生一次积极改进的机会,激发他们的学习热情,同时能够有效的提高及格率。

2.3 知识点的考核。笔试考试由全闭卷改为半开卷:改变原有的纯粹的理论考试,把笔试试卷分成两部分:试卷一,基本理论知识的考核,闭卷,占试卷成绩的50%;试卷二,综合能力运用的考核,开卷,可以带查阅过的相关资料占试卷成绩的50%。基本理论知识的考核包括:①基本知识模块;②数学模型的建立与求解模块;③线性连续系统的时域分析模块;④线性连续系统的频域分析与设计。

3 考试改革的进程安排

3.1 进行自动控制原理课程考试改革的调研。

3.2 制定出自动控制原理课程综合应用能力考核的评价指标体系。

3.3 编制自动控制原理课程综合性实验试题库。

3.4 在2007级自动控制原理期末考试中进行考试改革方案的试验。

3.5 进行课程考试改革方案实施的初步总结,写出课程考试改革方案实施的初步总结报告。

3.6 修改课程综合应用能力考核的评价标准。

3.7 修改自动控制原理课程综合性实验试题库。

3.8 撰写自动控制原理课程考试改革的探索的论文。

3.9 在2008级自动控制原理教学中实施课程考试改革方案。

3.10 进行自动控制原理课程考试改革方案实施的总结,写出课程考试改革方案实施的总结报告。

3.11 写出自动控制原理课程考试改革方案的结题报告。

4自动控制原理课程考试改革的预期成果

4.1 学生学习的主动性得到增强,通过设置选做实验,学生学习会更加主动,鼓励学生提高综合知识运用能力,不再像以前期末考试前几天死记硬背,造成学的好不如背的好的怪现象。

4.2 学生的创造性思维能力得到了培养,通过完成大作业网上查阅资料的能力明显提高,大量查阅资料后会超出教师布置的题目范围,大部分学生会对教师的题目给出多种分析结果,甚至会超出所学的范围,突破了思维定势,即教师告诉什么就知道什么的现象。

4.3 学生撰写科技论文的能力得到提高,为以后做毕业设计撰写毕业论文打好基础。

4.4 学生独立分析问题的能力将得到提高。通过采取半开卷的模式,学生不但需要掌握基本理论,还要学会更好的利用基本理论解决实际问题,强调提高学生的分析,设计能力,及寻求一题多解的发散性思维,强调工程应用背景,立意考查灵活运用所学知识解决实际问题和创新思维的能力,改善了以往学生认为“学了也没有用”的想法。

4.5 制定出课程考核能力与技能的评价指标体系。

4.6 撰写课程考试改革实施效果的调研报告。

4.7 撰写教改论文:自动控制原理课程考试改革的探索。

4.8 提交自动控制原理课程考试改革的结题报告。

参考文献:

[1]王艳.自动控制原理教学方式考试形式与实验的改革[J].电气电子教学学报.

自动控制原理论文篇3

关键词：自动化控制原理 应用 特点

中图分类号：TL372 文献标识码： A

引言

自动控制学科是近几十年来了发展起来的一门很重要的学科。它的发展很迅速，特别是计算机的快速发展，更加快了它的发展，尤其是工业自动化技术近年来的发展。自动化学科研究的范围也是很广泛的，对实现我国工业、农业、国防和科学技术现代化、对迅速提升我国综合国力具有重要和积极作用。

自动控制（automatic control）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。

自动控制是相对人工控制概念而言的。指的是在没人参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。 自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。 基础的结论是由诺伯特・维纳，鲁道夫・卡尔曼提出的.

自动控制技术是能够在没有人直接参与的情况下，利用附加装置使生产过程或生产机械（被控对象）自动地按照某种规律（控制目标）运行，使被控对象的一个或几个物理量（如温度、压力、流量、位移和转速等）或加工工艺按照预定要求变化的技术。它包含了自动控制系统中所有元器件的构造原理和性能，以及控制对象或被控过程的特性等方面的知识；自动控制系统的分析与综合；控制用计算机（能作数字运算和逻辑运算的控制机）的构造原理和实现方法。自动控制技术是当展迅速，应用广泛，最引人瞩目的高技术之一；是推动新的技术革命和新的产业革命的核心技术；是自动化领域的重要组成部分。

自动控制技术有很强的应用背景，无论是在炼钢、轧钢、化工、石油、电力等工业上，或是造纸、纺织、皮革和食品等工业上；无论是在航空、航海、汽车和铁路运输工业和国防工业上，或是图书资料的管理、实验室技术设备上都得到广泛应用。自动控制技术对导弹和人造地球卫星是非常重要的，对于研究原子能的应用，研究飞机和导弹的空气动力和结构强度也是有用的。没有应用背景的“控制理论”就缺乏生命力。如何巧妙地运用控制的基础理论来解决实际问题是和研究控制理论本身不同的另一种创造性工作。

一、自动化控制原理

自动化控制有半自动与全自动化

例如：机器、设备可以按照生产的要求和目的，进行自动化生产；全自动人只需要作为操作员，确定控制的要求和程序，不用直接参与生产过程的控制技术；半自动化控制要人通过设施、设备、机械、仪器或手工等劳动力的参与。

自动化控制技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化控制不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化控制是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。

自动化控制理论是自动化专业的重要学习课程。

二、自动化控制的应用

2.1过程自动化

石油炼制和化工等工业中流体或粉体的化学处理的自动化控制。一般采用由检测仪表、调节器和计算机等组成的过程控制系统，对加热炉、精馏塔等设备或整个工厂进行最优控制。采用的主要控制方式有反馈控制、前馈控制和最优控制等。

2.2机械制造自动化

这是机械化、电气化与自动控制相结合的结果，处理的对象是离散工件。早期的机械制造自动化是采用机械或电气部件的单机自动化或是简单的自动生产线。20世纪60年代以后，由于电子计算机的应用，出现了数控机床、加工中心、机器人、计算机辅助设计、计算机辅助制造、自动化仓库等。研制出适应多品种、小批量生产型式的柔性制造系统（FMS）。以柔性制造系统为基础的自动化车间，加上信息管理、生产管理自动化，出现了采用计算机集成制造系统（CIMS）的工厂自动化控制系统。

2.3管理自动化

工厂或事业单位的人、财、物、生产、办公等业务管理的自动化控制，是以信息处理为核心的综合性技术，涉及电子计算机、通信系统与控制等学科。一般采用由多台具有高速处理大量信息能力的计算机和各种终端组成的局部网络。现代已在管理信息系统的基础上研制出决策支持系统（DSS），为高层管理人员决策提供备选的方案。

三、自动化控制系统

自动化控制系统是指能够实现自动控制任务的系统，由控制器与控制对象所组成。

自动化控制系统的概念

自动化控制是一种现代工业、农业、制造业等生产领域中机械电气一体自动化集成控制技术和理论。

自动控制（automatic control）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。

四、自动控制系统特点

自动控制能自动调节、检测、加工的机器设备、仪表，按规定的程序或指令自动进行作业的技术措施。其目的在于增加产量、提高质量、降低成本和劳动强度、保障生产安全等。

自动控制系统理论

自动控制是相对人工控制概念而言的，指的是在没人参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。

自动控制是工程科学的一个分支，它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。

结束语：

随着科技的发展，自动化控制已经广泛应用到各行各业。直流调速器在数控机床、造纸印刷、纺织印染、光缆线缆设备、包装机械、电工机械、食品加工机械、橡胶机械、生物设备、印制电路板设备、实验设备、焊接切割、轻工机械、物流输送设备、机车车辆、医设备、通讯设备、雷达设备、卫星地面接受系统等行业都有应用。相信不久的将来会带给人们更多的便利。

参考文献

1.吴蕴章 《自动化控制理论基础 》 西安交通大学出版社2013

自动控制原理论文篇4

关键词：过程控制系统；综合性教学；DCS

作者简介：杨光祥（1973-），男，重庆人，重庆工商大学计算机科学与信息工程学院，副教授；曹晓莉（1970-），女，重庆人，重庆工商大学计算机科学与信息工程学院，教授。（重庆400067）

基金项目：本文系重庆市工商大学教改项目（项目编号：11325）的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）13-0067-01

一、“过程控制课程”概述

“过程控制”是一门与工业生产过程联系十分密切的课程，是大多数自动化及其相关专业的专业主干课，其专业性和实践性较强，在自动化专业的课程体系中占有重要的地位。随着科学技术的飞速前进，“过程控制”也在日新月异地发展。这门课程的教学，使学生能运用自动控制理论，结合实际工业生产过程和过程工业生产过程的分析、设计、运行与开发研究工作。[1]

工业自动化在整个社会生产中起着非常重要的作用，“过程控制”覆盖范围广，基本设计了国民生产中包括诸如石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织等领域。[2]因而，“过程控制”在国民经济中占有极其重要的地位。随着生产规模的不断扩大，“过程控制系统”经历了基地式气动信号控制系统、电动模拟信号控制系统、计算机集中控制系统和集散控制系统等几个阶段。[3]“过程控制”是控制理论、工艺知识、计算机技术和仪器仪表等知识相结合而构成的一门应用科学。

本课程需要加深学生对过程控制内容的理解，培养学生的实践能力，使学生在过程控制系统的设计和分析过程中将所学的理论知识融会贯通。因此，“过程控制系统课程”的实验非常重要，对提高学生学习兴趣、拓宽其知识面、加深对理论课程的认识等都具有非常重要的意义。

但是，在教学过程中发现，原有实验设备落后，已经严重老化，实验体系存在不合理的情况，而且实验设备所采用的技术是基于8位单片机的孤岛式自动控制仪表，已经远远落后目前的电子信息技术发展，严重制约着本课程实验的顺利进行。因此，笔者对该课程进行了探索性地教学改革，主要针对教学方法、实验环节方面提出改进的教学方法和措施，加强理论研究与实践教学相结合，合理增加先进性控制理论及设计验证实验，着重对传统实验设备替换和补充，开发出新型的实验教学设备，强调对学生创新思维和能力的培养。

二、教学方法改革思路

针对上述问题，结合目前国内外的技术发展趋势，课程组在教学过程中多次组织教师进行探讨和研究，提出了课程改革的措施。

1.理论教学改革

理论教学主要针对提高学生学习兴趣、增加其知识面、增强课后作业练习三个方面进行。其改革结构如图1所示。

在理论课程内容中，PID控制理论部分主要是讲述传递函数、微分方程及其动态特性等理论知识，学生学习起来感到枯燥乏味。因此在多媒体课件中增加了大量的图形及生产过程示意图，并且增加了部分课题组科研工作中的实际项目例子，这样极大地提高了学生的学习兴趣。比如，在讲述串级控制系统的章节就增加了生产纸浆的网前箱温度-温度系统，如图2所示。

PID控制理论部分相对学时比较多，实际的控制仪表应用则偏少，而对控制器的介绍相对比较少。因此在理论课程中增加对实际仪表部分的介绍，增加了智能仪表、网络仪表等，主要讲述其在工业生产过程中的实际应用。这样学生在学习完成后对工业生产所使用的基本仪器仪表也有了初步的认识，对以后工作打了比较好的基础。

学生作业一直是学生被动接受的内容。考虑到实际情况，在讲授过程中，采用大型作业和小型作业相结合的原则，要求学生对某一生产过程系统的压力、温度、流量等参数的PID控制系统进行自行设计。比如采用串级控制系统、均匀控制系统等不同的结构，并且对所使用的执行器和变送器种类进行归纳和总结，并在课堂上选定几个学生进行讲解和讨论。这样学生可选择的范围较大，避免了抄袭或应付式完成作业，又对现场应用的执行器有了一定了解，避免了空洞的讲解，学生收获很大。

2.实践教学改革

本课程设计有8学时的实验学时。由于原有THJ-2实验设备已经严重老化，部分控制系统已经不能够使用，因此本着节约成本的原则，本课题组成员自行进行了实验设备控制系统的改造。在改造之前分析了当前能够跟上技术先进性的过程控制系统及装置。由于DCS控制器是当今工业过程控制的发展方向和主流，[4]国外著名的DCS生产厂商及其产品均已进入中国，如日本横河电器公司的CENTUM-XL、美国HONEY -WELL公司的TDC-3000和瑞士ABB公司的Industrial IT等，用于冶金、石油、化工、电力等行业中。因此本课题小组采用分布式控制系统（DCS）替代原有的独立式单片机控制系统，其自行开发的实验设备与陈旧部分可用的实验仪器结合，重复利用现有资源，避免了教育经费的浪费，其结构如图3所示。其中深色部分是自行开发的设备，而浅色框代表可重复利用的旧设备。

在自行开发的实验设备中，课题组也自行开发出多个实验模块，从技术上进行全面升级，从实验范围上拓宽传统的PID控制，从理论上加强学生对传统PID的认识并拓宽知识面，使其接受与企业实际生产紧密结合的前沿技术产品。经过实验设备改造和实验环节改革，学生接触的实验设备与现场实际相吻合，学生亲自动手校验、调节设备，提高了学生的动手能力，加强了他们的学习兴趣，而且加深了他们对设备原理的理解，把理论认识和感性认识结合起来。

三、改造实验设备及功能

对实验环节的控制系统进行自行改造升级，主要采用分布式控制系统替代原有旧系统，这样可以灵活开发出多种结构的控制模块及其他辅助模块，帮助学生更加充分进行实验环节。开发的DCS扩展功能库主要包括如下部分：RS485通信模块、模糊控制模块、预测控制模块、自适应控制模块、传感器类型库、LCD库、人机接口库、USB库和二次开发库。

学生在实验过程中可以灵活地配置和使用以上模块库，极大地提高了他们的学习兴趣和对计算机、嵌入式系统、控制仪表等原理的理解与实际动手能力。

四、结论

对过程控制系统与装置课程进行理论和实验的综合的教学改革，使得本专业学生在学习本课程上提高了兴趣，变被动为主动，增强了其动手能力，大大拓宽了他们的就业范围，也提高了其在工作中的适应能力，使教学质量和学生的综合素质都得到较好的提升。

参考文献：

[1]方康玲.过程控制系统[M].武汉:武汉理工大学出版社,2007.

[2]唐玉玲.过程控制课程教学改革及实践[J].科技信息,2011,(19):10-11.

[3]杨佳,许强,雷绍兰,等.“过程控制系统”课程教学及实验改革探讨[J].中国电力教育,2010,(10):125-126.

自动控制原理论文篇5

关键词：自动控制原理 教学体系 教学改革

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）12-0243-01

自动控制原理是自动化专业、测控技术及仪器专业、机械设计及其自动化专业等专业的专业基础课程。自动控制原理是一门理论与实践并重，工程性、综合性、方法性、实践性很强的课程。从优化课程设置总体的角度出发，为了恰当地解决好“基础与应用”、“理论与实践”、“重点内容与知识面”等矛盾，使自动控制原理系列课程内容体系具有系统性、科学性、先进性、实用性。我们对课程体系进行了改革，确立了以系统分析、系统建模、系统综合为自动控制原理课程的主线，构建了由时域分析、复域分析、频域分析、系统校正4个模块构成的知识体系。

对教学内容改革，以突出控制理论的物理概念及工程背景，淡化数学证明为原则，在现有的基础上，继续整合、优化课程内容，进一步明确课程体系结构、组织方式，理顺本课程和相关课程的知识联系，注重突出工业控制特色，体现控制理论在工业控制中的应用。通过讲座的形式向学生介绍自动控制发展的最新动向、最新技术，弥补课堂教学时数的限制与教材的滞后。

一、以系统建模、系统分析和综合设计为课程主线强调工程背景

自动控制原理是一门理论性、实践性和综合性强的课程，内容多，概念抽象，涉及面广，学生普遍感到有一定的难度。如何在有限的课时内让学生熟练掌握控制理论的基础原理，加强能力的培养，成为本课程改革的关键。我们团队的教学思路是：从课程的体系出发，以系统建模―系统分析―综合设计作为课程主线，强调工业控制背景，突出实际应用能力的培养。

数学模型是描述系统内部各物理量（或变量）之间关系的数学表达式，建立一个合理的模型是系统分析和设计的前提。在讲述这部分的内容时，注意选取有一定工程背景的系统，讲清楚模型参数的物理意义，使得学生正确理解实际模型与抽象数学模型的区别和联系。从不同的角度对系统进行建模，有助于学生加深对这方面内容的理解。例如对于自动化类专业的学生可用电机调速系统为例，通过建立它的微分方程、传递函数、结构图、信号流图这些不同的数学模型，来建立各模型的联系。

系统分析方法是控制系统综合设计的基础，这部分的内容主要包括时域法、根轨迹法、频域响应法，是控制理论教学的重点。在控制系统中，稳定性、快速性和准确性是对控制系统的基本要求，也是衡量系统性能的重要指标，控制系统不同的分析问题方法都是紧紧围绕这三个方面展开的。只要抓住这个特点，就抓住了系统分析的关键，有助于学生加深对不同方法的理解。系统设计是综合利用理论知识使系统的性能指标全面满足要求的过程，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。我们的做法是：选取控制工程中的典型范例，突出工程背景，从实际控制系统中去了解系统的结构特征、工作原理和设计要求，拓宽学生的视野，激发他们的创新欲望。例如以工业控制中最常见的直流电机转速控制为例，要求学生应用系统辨识的方法求数学模型后，根据性能指标设计控制器，达到控制电机转速的目的。这些生动的工程实例大大激发了学生的兴趣，使学生感受到了控制理论的魅力，深刻理解了“学以致用”意义，在分析问题、解决问题的过程中，使课程的学习达到知识和能力两方面的目标。

二、结合控制理论的发展更新教学内容

近年来，控制理论得到了蓬勃发展，特别在非线性控制、分布参数控制、鲁棒控制、自适应控制、智能控制等方向上取得了重要进展。这就要求教师对本学科发展有一个较好的把握，注意处理好经典的基本理论和新技术的关系，从中选取一些比较符合课程要求的理论知识，在讲课过程中及时介绍给学生，以保持课程内容的先进性。例如每章结束后都会留出一定的时间，介绍本学科的发展动态，这种方法扩大了学生的知识面，培养了他们探索科学技术的兴趣，深受同学们的欢迎。

随着电力、电子、控制技术、通讯及信息技术等的不断发展，工业控制的自动化程度大大地提高。新一代大功率半导体电力电子器件，在材料、理论、机理、制造工艺和应用技术等方面的研究开发，取得了突破性的进展，过程控制设备进一步向高可靠、节能型方向发展;可编程序控制器和单片机已逐渐发展成为工业控制中的一种普遍控制方式。自动控制原理课程虽然是电专业的基础专业课程，但是一般学时安排也不十分充裕。要想在有限的时间内把这门理论性和工程应用性都很强的课程教好，必须针对不同专业合理组织教学内容。必须以课程教学大纲为依托，根据专业的特点和实际需要，重点讲授基本概念、基本原理和基本方法。另外，通过讲座的形式向学生介绍自动控制发展的最新动向、最新技术，弥补课堂教学时数的限制和教材的滞后，每届学生安排1-2次主题为“先进控制理论与应用”的讲座。

三、以培养高素质实践性人才为目标构建课程体系

自动控制原理课程理论性、实践性和综合性都很强，涉及到多学科的交叉，以培养高素质实践性人才为目标通过改革，建立新的自动控制课程体系。在教学过程中，把自动控制、计算机技术、电子技术和传感器技术有机地融为一体，使学生对控制系统的组成、分析、设计、综合等各个环节及系统概念有全面的理解，并通过一系列的实践环节，如综合实验和课程设计，培养学生的综合实践能力。自动控制系统综合解析图如图1所示。

图1 自动控制系统综合解析图

自动控制原理课程确立以系统建模、系统分析、系统综合（校正）为自动控制原理课程的主线，构建由时域分析、复域分析、频域分析为基础，连续系统、离散系统和非线性系统为对象的的知识体系。自动控制原理知识体系如图2所示。

图2 自动控制原理知识体系

理论教学主要任务是保证学生对基础理论的获取和形成良好的知识结构，而实践环节则是把培养学生的实验技能、设计能力和创新能力放在首位。根据不同专业学生的特点，我们把实验体系分为三个体系：基础性实验、设计性实验及综合性实验。实验内容也进行了改革，密切结合计算机应用和专业课程的特点，利用仿真语言MATLAB的强大功能，使学生在系统分析、设计、校正和调试能力方面有很大提高，调动了学生的积极性，锻炼了学生的能力。

四、结语

自动控制原理是控制类专业的一门基于实践的专业基础课，是广大学生学习专业知识的基础，我院越来越重视此类课程的教学改革，经过自动控制原理课程组全体教师多年的努力，积极开展了自动控制课程体系和教学内容改革，使得课程教学质量不断提升。

参考文献

[1]方晓柯，王建辉，郑艳等.《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.

[2]周武能，石红瑞.自动控制原理教学改革与实践[J].教学研究，2010，33（1）63-66.

[3]王焕然，徐颖秦.自动控制原理虚拟实验平台的设计与开发[J].电力系统及其自动化学报， 2010 ，22（4），157-160.

[4]徐颖秦，潘丰.自动控制原理立体化教学新体系的探索与实践[J] 电力系统及其自动化学报，2012，24（2），152-155

[5]赵晓华，孙亮等.高校精品课程建设的探索与实践[J].理工高教研究，2007，26 （5）： 91-93.

自动控制原理论文篇6

关键词 项目驱动；教学模式；自动控制原理；实践能力培养

中图分类号：G642.44 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2013）30-0117-02

随着自动化技术日益深入到各个领域，自动控制原理课程受到越来越多的重视，几乎所有的电类和非电类的工程技术学科都会开设该门课程。电类专业的学员一般在大三第二学期开设，包括60学时理论课和20学时实验课；非电类工程技术的学员在大三第一学期开设，为40学时理论课。自动控制原理课程的主要任务是通过对控制理论知识的学习，培养学员对控制系统的分析设计能力、工程实践能力和创新能力[1]。

1 自动控制原理教学现状分析

自动控制原理课程是一门理论性和工程实践性均较强的专业基础课，其特点是内容丰富、理论性强、涉及知识面广、比较抽象，并且对学员的动手能力、工程实践能力提出较高的要求，具有一定深度和学习难度。“课堂讲授+验证性实验”的传统教学方法很难提高学员的工程实践能力，同时也限制了学员对自动控制技术的理解深度。

笔者在自动控制原理课程的教学实践中体会到“课堂讲授+验证性实验”的传统教学方法主要存在的问题体现在以下3个方面。

1）学员学习兴趣较低。自动控制原理理论性强，抽象难懂，而且很多知识是以工程实践应用为背景的，如飞行器姿态控制和直流电机调速控制等。学员在缺少相关应用背景和工程意义的前提下，直接面对抽象的公式，学习过程具有很大的难度。另外，大部分教材中重点阐述自动控制的理论知识，而对具体的应用实例介绍较少或是实例不够形象，学员被局限于大量没有具体应用背景的抽象的数学公式中，难以激发学员的学习兴趣。

2）理论实践脱节严重。自动控制原理是指导工程实践的理论知识，传统教材中大多缺少相关的应用实例，学员主要依靠自动控制原理相关实验培养工程实践能力。而传统教学模式中的实验主要是验证性实验，目的是对课堂上讲授的部分知识点进行验证，缺乏系统的应用自动控制理论的学习环境。学员在验证性实验中很难学习到将理论知识应用于实践的工程思想，也无法进一步深化对知识点的理解，将所学理论知识真正转化为自己的知识，验证性实验的教学效果很有限。笔者在教学实践中发现，即使是平时学习比较优秀的学员，在实验中遇到一些简单的问题，也不能灵活运用课堂所学的理论知识进行解释。

3）学员不能主动运用理论知识解决实践问题。绝大部分学员通过自动控制原理课程的学习，都能建立起一定的控制思想，但是对知识的理解还远远不够深入，也缺乏将理论应用于实践的锻炼。因此，绝大部分学员在工程实践中遇到问题以后，偏向于从自己感性的想法入手，不能有意识地运用课堂所学的理论知识去解决实践问题。

基于对以上问题的思考，笔者认为，自动控制原理课程属于一门理论性和实践性都很强的课程，而在传统的教学模式中，过于注重学员在理论层面对知识的理解，而忽视了对学员工程实践能力的培养。这就造成了学员在面对一堆抽象的公式时，没有太大的兴趣，迫于考试压力，将知识“死记硬背”，对知识的理解和体会都不够深入。由于没有培养学员运用知识能力的教学实践，缺乏实践环节的锻炼，所以学员在真正面对一个工程实践问题时，很难有意识地、主动地将理论知识应用到实践中，结果就造成了学员工程实践能力较差的现象。

因此，解决以上问题的关键就在于：加强对学员工程实践能力的培养，要给学员建立一个能运用理论知识的工程环境，并在面对一个实际工程问题时，有意识地引导学员利用课堂传授的知识解决这个问题。

2 基于项目驱动的自动控制原理教学

2.1 项目驱动教学的特点

项目驱动（又称任务驱动、目标驱动或问题驱动）教学法，是一种以建构主义教学理论为基础的教学新方法，是一种以项目为主体的行为引导式的教学形式[2]。这种教学方法以项目为载体、教员为主导、学员为主体，依据对课程目标和学生特点的分析，把某一门课程的核心概念和原理，依托一个或多个项目的形式来体现，通过解决问题构建自己知识体系，完成课程的学习。项目驱动教学法，有利于培养学员独立思考、发现问题、解决问题的自主学习能力，强调对学员综合能力的全面培养，以“项目”作为诱因来激发、强化和维持学生的成就动机[3]。

2.2 基于项目驱动的自动控制原理教学实践

通过系统地引入几个“项目”，贯穿于自动控制原理教学全过程，涵盖课程中“建模”“分析”和“综合设计”等3个主要知识模块。

1）以工程的思想设计课堂授课。在每个知识点介绍前，首先引入一个实例项目，提出具体的问题，并让学员积极思考问题的解决方法；然后结合项目讲授相关知识点，介绍完知识点后，利用所学知识解决之前所提出的问题；最后再引入一个新项目并提出新问题，让学员利用所学知识，参考课上示例项目中解决问题的思路，独立完成新项目的工程设计。

在整门课程结束时最终完成对一个项目完整的工程设计，这种教学方式将课程中分离的知识点以一个具体项目为载体，完整而紧密地联系在了一起，将学员认为枯燥乏味的理论知识转变为生动的、具体的技术实现，而学员在实践中所学的理论知识理解深度要远大于单纯的课堂灌输。

2）针对学员不同的专业背景选择不同的项目。自动控制原理课程本身的特点决定了不同专业的学员所学的基本原理是相同的，但是，不同专业的学员所面对的具体问题以及所感兴趣的方向却是大相径庭。因此，教员的任务是根据学生已有的背景知识和兴趣来选取一系列适合不同专业背景的项目。

对于大班授课的方式，课堂讲授的参考项目可以选择具有经典意义的常见项目，而学员自己独立完成的新项目可以从所列举的多个不同专业背景的项目中选择和自己专业相关的比较熟悉、感兴趣的项目，使学员置身于探索知识的情境之中，即在真实世界中应用知识去解决问题，从根本上将传统课堂中教员“满堂灌”真正转变为“学员为主体，教员为主导”的教学模式。

3）利用MATLAB/Simulink工具完成仿真设计。MATLAB语言和Simulink仿真环境在控制领域的教学与研究中应用非常广泛，是系统仿真、控制系统设计的首选软件工具[4]。利用MATLAB/Simulink工具能使学员摆脱繁琐的数学推导和计算，直观了解控制系统的基本原理及特性，加深对抽象理论的理解，提高整个设计过程的趣味性。在自动控制原理项目驱动方式教学实践中，受条件限制，很难为每个项目都提供具体的实物，因此，在自动控制相关实验中需要利用MATLAB/Simulink工具在仿真环境中按照“建模”“分析”和“综合”的设计过程，独立完成一个实际项目控制器的仿真设计。事实上，即使是实际的工程设计，往往也会借助计算机进行辅助设计。

另外，为了提高学员的协作能力，根据项目的难易程度，将整个班次的学员分成若干小组，每个小组人数控制在3～5人，每个小组最后提交一份设计报告。

4）项目成果评价。项目成果评价是对学员的学习情况与项目完成情况做出反馈和评价，是总结、提高的重要阶段。评价结果也可以对学员起到激励、反馈的作用，使学生在一种良好的心理状态下发现自身不足、不断学习进步。评价的内容包括学员的项目完成情况、自主学习的能力、各知识点的掌握情况、项目的设计思路、理论知识应用到实践问题的能力等。评价者包括教员评价、小组成员自评和其他小组的评价等。

5）教学效果分析。经过教学实践证明，基于项目驱动法的自动控制原理教学效果明显好于传统教学，具体体现在：

①实验课上学员的动手能力明显提高，遇到问题以后，运用理论知识分析、解决实际问题的意识明显增强，解决工程实践问题能力大幅提高；

②通过项目的锻炼，学员在毕业设计中更加得心应手；

③学员的学习兴趣比以前更浓厚，经常向教员提出一些创造性的想法。

综上所述，项目驱动教学模式，以“项目”作为整个教学过程的主线，随着一个实际工程项目的设计流程逐步构建自动控制原理理论体系，将传统教学中侧重理论的教学模式转变为理论和实践并重、知行合一的教学模式。

3 存在的问题和改进方法

项目驱动教学模式突破了传统教学模式的限制，充分调动了学员的学习积极性，提高了学员分析问题和解决问题的实践工程能力。

根据学员的学习状况和问卷调查，在项目驱动式教学实践中，学员在学习中主要存在以下几个问题：

1）对MATLAB软件不熟悉，利用软件仿真、设计存在障碍；

2）对系统建模的问题之前接触较少，面对实际问题时不知如何入手；

3）课上所学理论知识不能灵活应用，虽然有意识地将理论应用到实践中，但是缺乏技巧；

4）项目中涉及的部分问题以前没有学习过。

针对学员在学习中的问题，在教学实践中一方面可以在授课中适当增加MATLAB软件和系统建模的知识，并提供一些课外的相关学习资料；另一方面，在项目驱动的教学实践中注意引导的方式，要增强学员的自学能力。

另外，受条件限制，目前所进行的项目设计主要局限于利用软件进行相关的“建模”“分析”和“综合”等内容，随着课程建设的逐步进行，可以增加部分完整的、由仿真到实物被控对象的项目，进一步提高学员的实践能力。

参考文献

[1]柳明，王海军，郭庆叶.交通运输专业《自动控制原理》课程教学改革研究[J].中国民航飞行学院学报，2012（2）：63-65.

[2]沙树静，刘亚梅.基于项目驱动的机电专业教学模式探索与实践[J].长春理工大学学报，2012（1）：207-208.

[3]李泽辉.“项目驱动式”教学法的探索与实践[J].实验科学与技术，2011（2）：105-106.

自动控制原理论文篇7

【关键词】建筑施工；项目；成本控制

前言

建筑施工项目成本控制是建筑施工管理的重要组成部分，建筑施工项目成本控制的成功与否关系到建筑施工项目承包单位的经济利益，建筑施工项目成本控制得当，建筑施工承包单位会取得更大的经济利益。所以做好建筑施工项目成本控制对于建筑施工项目承包单位十分重要。我国对于建筑施工项目成本控制的研究很多，但是还存着许多不足，主要表现在项目实施前期策划、过程控制、事后总结等方面，导致建筑施工项目成本控制失真，给项目成本控制带来很大的影响。本文根据项目成本控制原理，利用分阶段实时成本控制的方法对建筑施工项目的成本控制进行研究。

一、项目成本控制原理

1、系统控制原理

系统是指按一定的秩序或因果关系相互联系、相互作用和相互制约着的一组事物所构成的体系，任何建筑施工项目都可以看成是一个系统。系统控制的目的就是使事物朝着计划的目标方法发展，使预期的目标得以实现。系统控制的理论和实践是二十世纪对人类生产活动和社会生活发生重大影响的科学领域。关于系统的某些观念和实践早在两千年前的中国和欧洲即已出现，作为一门现代科学，它的产生和发展起源于近代自然科学和技术科学的成就。二十世纪以来，物理学、化学、数学、天文学、生物学以及各种技术科学的巨大进步，激励了科学界从不同的学科和观点出发，对各种自然系统、社会系统和工程系统进行理论和应用方面的研究。

2、信息论原理

信息论将信息的传递作为一种统计现象来考虑，给出了估算通信信道容量的方法。信息传输和信息处理是信息论研究中的两大领域。这两个方面又由信息传输定理、信源-信道隔离定理相互联系。信息论原理源于20世纪40年代，由美国数学家香农提出。

在信息论中，香农给出了信息熵的定义：H = - ∑ pilogpi 为了研究两个事物时间的相关性，人们提出了互信息的概念，互信息的定义为：

I（X，Y）= H（X）+ H（Y）- H（X，Y）

其中H（X，Y）是联合熵（Joint Entropy），其定义为：H（X，Y）= - ∑ p（x，y）logp（x，y），实际上，在建筑施工项目成本控制中，成本控制决策的成功与否很大程度上依赖信息，足够的信息对于建筑施工项目的成本控制十分重要。

3、控制论原理

控制论是研究动物（包括人类）和机器内部的控制与通信的一般规律的学科，着重于研究过程中的数学关系。控制论源于1948年诺伯特·维纳发表的控制论——关于在动物和机中控制和通讯的科学》一书，控制论几乎涉及到所有的自然科学和社会科学的各个领域，对于

自然科学和社会科学的发展起到了很大的推动作用。控制论原理就是通过调整系统的输入条件来控制系统的输出，在建筑施工项目成本控制方面，可以通过调整影响成本控制的各个因素来找到最好的成本控制方法，达到最大的经济利益。

二、分阶段实时成本控制

1、分阶段实时成本控制简介

本文综合项目成本控制的实时性、系统性和动态性的原则，采取分阶段实时成本控制方法。分阶段实时成本控制方法是指依据项目发展的不同阶段，采用实时控制的方法对项目成本进行控制。根据上文所述信息论和控制论的方法，在不同阶段对目标成本和实际成分进行分，根据信息输入和输出的变化，采取控制论方法，保证实际成本与目标成本不发生偏离。

分阶段实时成本控制主要包括以下几方面内容：

（1）投标阶段的成本目标的预测控制；

（2）项目目标成本的事中控制；

（3）项目成本的事后控制与总结。

在项目成本的事中控制中，主要包括人工费用控制、材料费用控制、机械费用控制、现场管理费用的控制、现场临时设施费用控制、分包费用控制、工程变更控制、施工索赔控制。

2、分阶段实时成本控制步骤

分阶段实时成本控制主要包括项目成本的事先控制、项目成本的事中控制和项目成本的事后控制，三者的控制属于不同阶段。项目成本的事先控制首先进行项目工程投标，如果中标，组建项目部，预算项目成本、编制目标成本。然后进入项目式中控制阶段，采取各类措施动态控制成本。最后进入项目成本的事后控制阶段，分析实际成本与目标成本出现偏差的原因，对以后的项目进行成本控制。对于每一个阶段进行有效的实时控制就可以保证实际成本与预期成本不发生偏离。

在项目成本的事先控制中需要做好以下几方面：

（1）工程投标阶段，认真分析项目特点，做好施工方案；

（2）做好预算编制和目标成本测算，为投标提供参考；

（3）优化施工方案，利用”四新”技术，降低施工成本，做好项目施工目标成本的编制；

（4）做好项目工作分解结构（WBS）；

（5）组建项目管理班子。

与此同时，笔者认为，在项目成本事先控制中应当做好以上几点之外，在项目的事中控制中要落实项目目标责任制，做好项目目标控制需要做好以下几方面：

（1）做好人工、材料、机械等成本要素支出控制；

（2）加强安全管理，控制安全成本支出；

（3）加强质量管理，控制质量成本支出；

（4）建立项目成本审核鉴证制度，控制成本费用支出；

（5）加强合同管理，做好变更、索赔控制；

（6）加强进度管理，协调成本与进度的关系。

在项目的事后控制中需要按照以下流程就行成本控制（图3-1）。

在项目竣工后，做好项目成本控制工作的总结，逐步建立企业的成本管理的数据库，做好成本目标责任制的考核工作，兑现奖惩措施。

结束语

综上所述，建筑施工的分阶段实时成本控制可以控制项目成本的各个部分，并且进行目标实时监测。因此施工项目采用分阶段实时成本控制的方法，对于提高项目成本管理水平，提高企业经济效益有着非常重要的意义。

参考文献：

[1]卜振华，吴之听.建设施工项目管理[J].中国建筑工业出版社.2006.

[2]孙震.自议如何实现施工项目成本控制[J].北京建筑施工学院报.2007.

自动控制原理论文篇8

【关键词】最优控制理论；变分法；极小值原理；动态规划；等价；相互转换

引言

在生产过程、军事行动经济活动以及人类的其他有目的的活动中，常需要对被控系统或者被控过程施加某种控制作用以使某个性能指标达到最优，这种控制作用成为最优控制[1]。

早在20世纪50年代初，就开始了对最短时间控制问题的研究，形成了时间最优控制理论，其中包含著名的Bang-Bang控制理论；随后，由于空间技术的发展，导弹、卫星等复杂系统提出了消耗燃料要少，飞行速度要快，运行可靠性要高等严格的要求，在工程上刺激了最优控制理论的发展，逐步形成了一套较为完整的最优控制理论体系。

最优控制理论是现代控制理论的重要组成部分，其形成和发展奠定了整个现代控制理论的基础[2]。

本文主要讨论与研究了最优控制这三种方法之间的内在联系，在一定条件下的转换过程。

1.动态规划和欧拉方程

考虑给出下面的性能指标。

应当指出的一点是，极小值原理的证明是一个十分复杂和严格的过程，因此以上推证在形式上是有意义的，但是不可以当做是极小值原理的严格证明。实际上，除了线性二次型问题外，哈密顿-雅克比方程难以求解，或者根本不存在二次连续可微的函数[3]。但是，上述推证揭示了动态规划和极小值问题的内在联系，具有一定的意义与价值。

4.最优控制的展望

随着工业自动化的不断进步，最优控制在理论和实践两方面都得到了充分的发展。

计算机与最优控制理论的结合推动了科学技术的发展。然而，这其中也存在一些问题，表现出来的就是最优化的算法过于复杂，在计算机上难以编程，或算法在运行过程本身耗时过长，在实际工程控制中难以发挥优化的作用。因此最优化算法的改进在未来是一个很重要的领域。

5.结束语

最优控制理论是研究和解决从一切可能的控制方案中寻找最优解的一门学科。

最优控制理论所研究的问题可以概括为：对一个受控的动力学系统或运动过程，从一类允许的控制方案中找出一个最优的控制方案，使系统的运动在由某个初始状态转移到指定的目标状态的同时，其性能指标值为最优[4]。

最优控制理论已经潜移默化地深深融入到了现代社会的发展中，在不久的将来仍然有广阔的发展前景。

参考文献

[1]符曦.系统最优化及控制[M].北京：机械工业出版社，1995：2.

[2]胡寿松，王执铨，胡维礼.最优控制理论与系统[M].北京：科学出版社，2005：3.

[3]张洪钺，王青.最优控制理论与应用[M].北京：高等教育出版社，2006：72.