自动控制理论论文范文

自动控制理论论文范文第1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,

4(21):15-17.

[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.

[3]杨帆,等.现代控制理论课程教学内容与教学方法改革探讨[j].通化师范学院学报,2008,1(29):85-87.

自动控制理论论文范文第2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

[4]那日.大学物理实验教学改革初探[j].实验室研究与探索,2004,23(12):163-164

自动控制理论论文范文第3篇

[关键词]自动控制理论；Matlab；模糊控制；鲁棒控制；最优化控制

中图分类号：TP13-4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0310-01

随着控制系统复杂性的增加，不确定因素的增多，要求各控制理论分支有进一步的发展，弥补各理论分支的缺点与不足，以满足更高的控制性能指标。现有的控制理论在线性系统控制中大都能取得良好的控制效果，但对离散、非线性复杂系统领域的研究大都刚刚起步，或处于初级阶段，远未达到人们的期望。而实际工业生产过程的模型一般都很复杂，通常具有非线性、分布参数和时变等特性。因此将控制理论的研究领域推广到非线性复杂系统有重要的实际意义。另外与宏观复杂系统控制相对的量子控制（Quantum Control）也正在作为一个全新的学科领域蓬勃崛起，它的发展也依赖于完善的控制理论和优化控制策略。近年来随着微电子、半导体、计算机等技术的快速发展也强有力的推动了自动控制理论的发展。

一、现代控制理论的产生及其发展

控制理论作为一门科学，它的产生可追溯到18 世纪中叶的第一次技术革命，1765年瓦特发明了蒸汽机，应用离心式飞锤调速器原理控制蒸汽机，标志着人类以蒸汽为动力的机械化时代的开始，后来工程界用控制理论分别从时域和频域角度讨论调速系统的稳定性题，1872年劳斯（Routh E J）和1890年赫尔维茨（Hurwitz）先后找到了系统稳定性的代数据，1932年奈奎斯特（Nyquist H）发表了放大器稳定性的著名论文，给出了系统稳定性的奈奎斯特判据。美国著名的控制论创始人维纳（Wiener N）总结了前人的成果，认为客观世界存在3大要素：物质、能量、信息，虽然在物质构造和能量转换方面，动物和机器有显著的不同，但在信息传递、变换、处理方面有惊人的相似之处，1948 年发表了《控制论―或关于在动物和机器中控制和通讯的科学》，书中论述了控制理论的一般方法，推广了反馈的概念，确立了控制理论这门学科的产生。

1.经典控制理论。第一代称为“经典控制理论”时期，时间为20 世纪40～50 年代。它研究的主要对象多为线性定常系统，主要研究单输入单输出问题，研究方法主要采用以传递函数、频率特性、根轨迹为基础的频域分析法，它的控制思想首先旨在对机器进行“调节”，使之能够稳定运行，其次是采用“反馈的方式，使得一个动力学系统能够按照人们的要求精确地工作，最终实现对系统按指定目标进行控制。”

2.现代控制理论。第二代称为“现代控制理论”时期，时间为20 世纪60～70 年代。经典控制理论对线性定常系统可产生良好的控制效果，但是它对多输入多输出、时变、非线性系统的控制却力不从心。所以50 年代末60 年代初，学者卡尔曼等人将古典力学中的状态、状态空间概念加以发展与推广，将经典控制理论中的高阶常微分方程转化为一阶微分方程组，用以描述多变量控制系统，并深刻揭示了用状态空间描述的系统内部结构特性如可控性、可观性，从而奠定了现代控制理论的基础。

3.第三代控制理论。以上所提的经典控制理论和现代控制理论都是建立在数学模型之上的，所以统称为常规（传统）控制。它们为了控制必须建模，但许多实际系统的高维性及系统信息的模糊性、不确定性、偶然性和不完全性给基于数学模型的传统控制理论以巨大的挑战。是否可以改变一下思路，不完全以控制对象为研究主体，而以控制器为研究对象；是否可以用人工智能的逻辑推理、启发式知识、专家系统解决难于建立数学模型的问题呢？智能控制的出现正源于这一思想。1967年Leondes 和Mendel 首次正式使用“智能控制”一词，1971 年傅京孙教授指出，为了解决控制问题，用严格的数学方法研究新的工具来对复杂的“环境2对象”模型进行建模和识别以实现最优控制，或者用人工智能的思想建立对不能精确定义的环境和任务的控制设计方法，这两者都值得试一试，而重要的是把两种途径密切结合起来协调的进行研究。沿着这一思想出发，现代控制理论将微分几何、微分代数、数学分析与逻辑推理、启发式知识建立和发展了智能控制理论相结合从而形成第三代控制理论大系统理论和智能控制理论。

二、Matlab工程软件

1.Matlab起源。早在70年代中期，Matlab的开发者美国人Clever Moler及其同事在美国国家科学基金的资助下研究开发调用LinPack和EisPack的FORTRAN子程序。到70年代后期，Clever Mloer教授利用业余时间为学生编写能够方便调用LinPack和EisPack的程序。Clever Mloer给这个接口程序取名为Matlab，这是从Matrix（矩阵）、Laboratory（实验室）各取前三个字母组成的，意思是“矩阵实验室”。

自动控制理论论文范文第4篇

【关键词】自动控制理论；Matlab；模糊控制；鲁棒控制；最优化控制

随着控制系统复杂性的增加，不确定因素的增多，要求各控制理论分支有进一步的发展，弥补各理论分支的缺点与不足，以满足更高的控制性能指标。现有的控制理论在线性系统控制中大都能取得良好的控制效果，但对离散、非线性复杂系统领域的研究大都刚刚起步，或处于初级阶段，远未达到人们的期望。而实际工业生产过程的模型一般都很复杂，通常具有非线性、分布参数和时变等特性。因此将控制理论的研究领域推广到非线性复杂系统有重要的实际意义。另外与宏观复杂系统控制相对的量子控制（Quantum Control）也正在作为一个全新的学科领域蓬勃崛起，它的发展也依赖于完善的控制理论和优化控制策略。近年来随着微电子、半导体、计算机等技术的快速发展也强有力的推动了自动控制理论的发展。

一、现代控制理论的产生及其发展

控制理论作为一门科学，它的产生可追溯到18 世纪中叶的第一次技术革命，1765年瓦特发明了蒸汽机，应用离心式飞锤调速器原理控制蒸汽机，标志着人类以蒸汽为动力的机械化时代的开始，后来工程界用控制理论分别从时域和频域角度讨论调速系统的稳定性题，1872年劳斯（Routh E J）和1890年赫尔维茨（Hurwitz）先后找到了系统稳定性的代数据，1932年奈奎斯特（Nyquist H）发表了放大器稳定性的著名论文，给出了系统稳定性的奈奎斯特判据。美国著名的控制论创始人维纳（Wiener N）总结了前人的成果，认为客观世界存在3大要素：物质、能量、信息，虽然在物质构造和能量转换方面，动物和机器有显著的不同，但在信息传递、变换、处理方面有惊人的相似之处，1948 年发表了《控制论—或关于在动物和机器中控制和通讯的科学》，书中论述了控制理论的一般方法，推广了反馈的概念，确立了控制理论这门学科的产生。

1．经典控制理论。第一代称为“经典控制理论”时期，时间为20 世纪40～50 年代。它研究的主要对象多为线性定常系统，主要研究单输入单输出问题，研究方法主要采用以传递函数、频率特性、根轨迹为基础的频域分析法，它的控制思想首先旨在对机器进行“调节”，使之能够稳定运行，其次是采用“反馈的方式，使得一个动力学系统能够按照人们的要求精确地工作，最终实现对系统按指定目标进行控制。”

2．现代控制理论。第二代称为“现代控制理论”时期，时间为20 世纪60～70 年代。经典控制理论对线性定常系统可产生良好的控制效果，但是它对多输入多输出、时变、非线性系统的控制却力不从心。所以50 年代末60 年代初，学者卡尔曼等人将古典力学中的状态、状态空间概念加以发展与推广，将经典控制理论中的高阶常微分方程转化为一阶微分方程组，用以描述多变量控制系统，并深刻揭示了用状态空间描述的系统内部结构特性如可控性、可观性，从而奠定了现代控制理论的基础。

3．第三代控制理论。以上所提的经典控制理论和现代控制理论都是建立在数学模型之上的，所以统称为常规（传统）控制。它们为了控制必须建模，但许多实际系统的高维性及系统信息的模糊性、不确定性、偶然性和不完全性给基于数学模型的传统控制理论以巨大的挑战。是否可以改变一下思路，不完全以控制对象为研究主体，而以控制器为研究对象；是否可以用人工智能的逻辑推理、启发式知识、专家系统解决难于建立数学模型的问题呢？智能控制的出现正源于这一思想。1967年Leondes 和Mendel 首次正式使用“智能控制”一词，1971 年傅京孙教授指出，为了解决控制问题，用严格的数学方法研究新的工具来对复杂的“环境2对象”模型进行建模和识别以实现最优控制，或者用人工智能的思想建立对不能精确定义的环境和任务的控制设计方法，这两者都值得试一试，而重要的是把两种途径密切结合起来协调的进行研究。沿着这一思想出发，现代控制理论将微分几何、微分代数、数学分析与逻辑推理、启发式知识建立和发展了智能控制理论相结合从而形成第三代控制理论大系统理论和智能控制理论。

二、Matlab工程软件

1．Matlab起源。早在70年代中期，Matlab的开发者美国人Clever Moler及其同事在美国国家科学基金的资助下研究开发调用LinPack和EisPack的FORTRAN子程序。到70年代后期，Clever Mloer教授利用业余时间为学生编写能够方便调用LinPack和EisPack的程序。Clever Mloer给这个接口程序取名为Matlab，这是从Matrix（矩阵）、Laboratory（实验室）各取前三个字母组成的，意思是“矩阵实验室”。

自动控制理论论文范文第5篇

【关键词】电气；自动控制；控制方式

中图分类号：TM92文献标识码A文章编号1006-0278（2013）06-183-01

一、概述

一个理想的控制系统，在其控制过程中应始终使被控量等于给定值。但是，由于系统中储能元件的存在以及能源功率的限制，使得运动部件的加速度受到限制，其速度和位置难以瞬时变化。所以，当给定值变化时，被控量不可能立即等于给定值，而需要经过一个过渡过程，即瞬态过程。所谓瞬态过程就是指系统受到外加信号作用后，被控量随时间变化的全过程。瞬态过程可以反映系统内在性能的好坏，而常见的评价系统优劣的性能指标也是从瞬态过程定义出来的。对系统性能的基本要求有三个方面：稳定性、快速性、准确性。

自动控制理论研究的是如何接受控制对象和环境特征，通过能动地采集和运用信息，施加控制作用，使系统在变化或不确定的条件下正常运行并具有预定功能。它是研究自动控制共同规律的技术科学，其主要内容涉及受控对象、环境特征、控制目标和控制手段以及它们之间的相互作用。具有“自动”功能的装置自古有之，瓦特发明的蒸汽机上离心调速器是比较自觉地运用反馈原理进行设计并取得成功的首例。麦克斯韦对它的稳定性进行分析，于1868年发表的论文当属最早的理论工作。从20世纪20年代到40年代形成了以时域法、频率法和根轨迹法为主要内容的“经典”控制理论。60年代以来，随着计算机技术的发展和航天等高科技的推动，又产生了基于状态空间模型的“现代”控制理论。随着自动化技术的发展，人们力求使设计的控制系统达到最优的性能指标，为了使系统在一定的约束条件喜下，其某项性能指标达到最优而实行的控制称为最优控制。当对象或环境特性变化时，为了使系统能自行调节，以跟踪这种变化并保持良好的品质，又出现了自适应控制。

二、自动控制系统的基本构成及控制方式

（一）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。开环控制的特点是系统结构和控制过程很简单，但抗扰能力差、控制精度不高，故一般只能用于对控制性能要求较低的场合。

（二）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。闭环控制系统又被称为反馈控制或按偏差控制。闭环控制系统是通过给定值与反馈量的偏差来实现控制作用的，故这种控制常称为按偏差控制，或称反馈控制。此类系统包括了两种传输信号的通道：由给定值至被控量的通道称为前向通道；由被控量至系统输入端的通道称为反馈通道。闭环系统能减小或消除作用，但若设计调试不当，易产生震荡设置不能正常工作。自动控制原理中所讨论的系统主要是闭环控制系统。

（三）复合控制

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。前馈补偿控制，则在测量出外部作用的基础上，形成与外部作用相反的控制量，该控制量与相应的外部作用共同作用的结果，使被控量基本不受影响，即在偏差产生之前就进行了防止偏差产生的控制。在这种控制方式中，由于被控量对控制过程不产生影响，故它也属于开环控制。前馈补偿控制与反馈控制相结合，就构成了复合控制。复合控制有两种基本形式：按输入前馈补偿的复合控制和按扰动前馈补偿控制的复合控制。

三、自动控制系统的分类

自动控制系统的分类方法较多，常见的有以下几种：线性系统和非线性系统。由线性微分方程或线性差分方程所描述的系统为线性系统；由非线性方程所描述的系统称为非线性系统；定常系统和事变系统，从系统的数学模型来看，若微分方程的系数不是时间变量的函数则称此类系统为定常系统。否则称为是事变系统。若系统既是线性的又是定常的，则称之为线性定常系统；连续系统、离散系统和采样系统，从系统中的信号来看，若系统各部分的信号都是时间的连续函数即模拟量，则称此系统为连续系统，若系统中有一处或多处信号为时间的离散函数，如脉冲或数码信号，则称之为离散系统。若系统中既有模拟量也有离散信号，则又称为采样系统；恒值系统、随动系统和程序控制系统，若系统的给定值为一定值，而控制任务就是克服骚动，使被控量保持恒值，此类系统称为恒值系统。若系统给定值按照事先不知道的时间函数变化，并要求被控量跟随给定值的变化，则此类系统称为随动系统。若系统的给定值按照一定时间函数变化，并要求被控量随之变化，则此类系统称为程序控制系统。此外，根据组成系统的物理部件的类型，可分为机电控制系统、液压控制系统、气动系统以及生物系统等。根据系统的的被控量，又可分为位置控制系统、速度系统、温度控制系统等。

四、结语

自动控制理论论文范文第6篇

关键词：自动控制理论；对策；教学改革

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2014）15-0147-02

自动控制原理是控制学科研究的重要理论基础，同时又是系统学科、信息学科、机械学科等相关学科的应用基础，在工业、军事、社会经济等领域有着广泛的应用。研究的问题具有普遍性，与很多学科交叉协同发展，对工程具有突出的理论价值和指导意义。故工程类专业学生学好该门课程，对其今后的学习和工作势必产生重要的影响。

1 《自动控制原理》课程特点

《自动控制原理》作为一门学科，其性质属于技术科学，研究的对象是自动控制系统，研究的中心问题是围绕控制系统在控制过程中的性能，其内容主要包括《经典控制理论》的基本概念、基本原理、基本分析方法和综合设计方法。在讲课的过程中紧紧围绕“稳定性”、“准确性”、“快速性”这三个基本要求开展教学工作。自动控制原理的线索为：线性连续系统线性离散系统非线性系统现代控制理论。重点讲解的是线性连续系统，介绍了系统建模、三大分析法（时域、根轨迹、频域分析法）、系统校正；离散系统的分析法是连续系统的继承性复制；非线性系统的描述函数法和相平面法。很多同学感觉《自动控制原理》这门课就是做题，认为与实际联系不密切。超过80%的同学对这门课程的学习有畏难情绪，都觉得无从下手，很多同学觉得这就是一门数学课，除了计算，不知道学习这门课的目的，掩盖了它的工程应用背景。根据这个实际情况，在教学内容的组织上应注意密切联系实际，让学生知道为什么学、学什么、怎么学、学了怎么用。

2 《自动控制原理》课堂教学的现状

通过对《自动控制原理》理论教学课堂的观察以及走访学生，我们不难发现，不论是把《自动控制原理》作为重要专业课的控制学科，还是将《自动控制原理》作为分析方法的机械学科，都存在同样的问题，那就是学生的畏难情绪，造成这种现状的原因是多方面的，但最根本的还是因为自动控制理论本身就是一门理论性非常强的课程，在学生们刚刚接触到这样一门方法论的课程时，不能从宏观上去将所有章节联系起来，只是有一种感觉，那就是这像是另一门数学课，但是又不太清楚这些数学推导和公式的具体作用。学习成绩好的同学，在刚开始学习的时候，因为有比较好的数学基础，所以学习起来要比其他同学更加顺利，但他们仍然是迷茫的，只知道如何做题，并不知道为什么要这样做，再加上控制理论的计算题的题型比较固定，所以就会有一种现象，那就是考试中有一些同学取得了比较好的成绩，但是如果让他运用控制理论，就会很迷茫了。另外，《自动控制原理》中很多定义、理论，有一些还很相似，比如开环传递函数和闭环传递函数，在没有理解透彻的情况下，学生很容易混淆，尤其在时域分析和频域分析两个不同的章节中，用不同的方法分析同一个系统，得到针对性不同的分析结果，这种区别和联系对于初学者来说不好理解。此外，由于高等数学，复变函数以及物理知识等知识的遗忘，加大了课堂教学的难度，一方面老师为了简化数学推导，尽可能少的推导定理和公式，另一方面，简化了数学推导之后给出的定理，显得有些突兀，学生们不知道来龙去脉，不好理解，于是一个章节的内容就成了一个个并排罗列的定理和公式，只剩下了枯燥的数字和符号，学生学起来确实也很难有学习热情。

3 教学中存在的问题及改善对策

3.1 数学知识多

《自动控制原理》中用到大量的数学推导，包括积分、微分、复变函数、微分方程等等，对于进入专业课学习的学生来说，在大学入学时学过的数学知识已经有所遗忘，而且有些同学可能本来数学基础就不够扎实，所以学习起来感觉很有难度，有些同学甚至于听完绪论就再也听不懂了。同时，由于数学模型的建立，在自动控制理论中还涉及到很多物理和电工知识。这些问题的出现，都是因为同学们的学习目的不明确，在学习高数时，还仍然保留着高中时的概念，只要是数学课那就一定是很重要的，相信很多工科学生都一样，拿到题目的第一反应就是拿笔开始计算，但是并不了解在大学里学习数学的目的其实是作为专业课的工具。所以在课堂讲授过程中，需要尽量简化抽象公式的推导证明过程，但还是要抽出一定的时间来给学生们补习常用的重点数学知识，在初学时，必要时还需要老师在黑板上进行一步步的板书计算，比如分部积分的计算，微分方程的求解等等。补习的目的不是为了讲数学，而是为了学生们更好的学习控制论这门方法论，而不是把课堂上的时候都用在思考如何计算积分微分，或者课下的时间都用来翻阅之前的数学课本。课堂上老师逐步逐步的计算、板书，也有利于师生间的互动，便于学生发现自己的错误。

3.2 知识点抽象

控制理论的知识点多且抽象，而且大部分是公式的推导，一涉及到抽象公式的推导，学生在课堂上理解起来就很困难，尤其在推导时老师在板书里都用的是字母、符号，比如ζσω等，老师已经非常熟悉了，但学生可能都还没有记住每一种符号代表的是什么，由于存在这样的偏差，学生理解起来当然有难度了。虽然老师在课堂上会强调学生会用这些定理就足够了，但是学生初学控制理论，并不知道哪里是重点内容要重点掌握，哪些是引申知识点只需一般了解，这些需要老师在课堂上引导。同时，在课堂上讲授时需要根据专业多设置一些与专业相关的物理模型，比如电气专业可以加入火力发电厂发电系统的例子，机械专业可以加入液压与气动控制系统，制冷专业可以加入制冷控制系统，对于各个不同专业的学生来说更有针对性，这样学生们在学习时有想象的空间，不至于提到控制理论就全是罗马字符号，同时在日后的专业课学习中也更容易，便于学生更加直观的理解。

3.3 前后章节联系紧密

学生在学习控制理论时，经常会有这样的体会：学完了时域分析再学频域分析时，弄不清楚两种分析方法的区别，再加上市面上有很多不同版本的教材，教材中的内容大体相同但是顺序不一样，这是由于编书者思路不一样造成的，教师们对整本书内容比较熟悉，因此不存在混淆的情况，但是学生看到不同的参考书资料时会疑惑，因此，在课堂教学中需要老师在展开教学前帮学生们理顺整个思路。比如可以针对不同专业学生增加实例，这个实例可以从绪论开始贯穿正本教材，先弄清楚控制三要素，建立数学模型，再进行时域和频域分析，检验系统是否稳定，如果稳定，稳定程度怎么样，如果不满足要求该怎么校正。这样看起来抽象的，分散的知识点和定理就用一个实例联系起来了。作为老师，首先要熟练掌握体系结构，并运用到具体问题的分析中，这样才能做到融会贯通，不至于使自己所讲的每个问题变得支离破碎，没有连贯性，增加学生理解的难度。

3.4 学生的学习目的不明确

通过对学生的了解我们发现，学生学习控制理论普遍感觉难，难在哪里？其实主要是因为学生的学习目的不明确，为什么要学习这门课？不清楚。数学不好的同学看到繁多的数学推导甚至还没开始上课就已经打了退堂鼓了。所以一定要让学生明确学习目的，控制理论作为一门工具课程，可以说和数学一样，在后面的教学环节中，是作为一种工具，工欲善其事，必先利其器。例如机械专业的《液压与气动控制》、《机电一体化设计》等专业课，包括研究生阶段的《现代控制方法》等课程都需要控制理论作为基础。在明确了控制理论的作用后，就要着力在如何提高学生的学习兴趣了，控制理论理论性强，公式繁杂，在授课过程中即便是加上现代化教学手段（多媒体等）也不可能达到像英语课堂那样生动的效果，因此就需要很多生活生产中的实例来向学生们展示控制理论的应用了，比如男生们都感兴趣的火炮自动跟踪系统，汽车控制系统等，通过图片和短片让大家有直观的感受，如果控制理论仅仅停留在数学公式和做题上，那就没有体现它方法论的作用了。

4 《自动控制原理》课程教学改革方向

4.1 针对不同学生更改教学内容

自动控制原理是一门方法论的专业基础课，针对不同专业的学生要更改教学内容的侧重点，比如机械专业的控制理论对于根轨迹和离散控制系统的内容只做一般了解，在课时比较少的情况下甚至略过不讲。同时，针对不同的专业在讲解时也需要根据专业需要增加适合的工业生产中的实例，使学生在学习时不是紧紧停留在懂定理，会计算，而是通过实际应用来了解理论，从而完成从定性了解到定量掌握的转变。

4.2 搞科研进行有目的的主动学习

有意识的引导学生主动学习，通过科研的方式促进学生自主学习的习惯，比如在讲绪论时就可以给学生们布置一篇论文，使学生自己通过查阅资料和书籍来了解控制理论发展的历程，与传统的课堂讲授比较起来，更能引起学生的学习兴趣，他们会在整理资料的过程中了解古今中外有哪些发明用到了自动控制原理，学生们会发现，发明，其实并不是离自己那么遥远的事情，甚至通过这样的方式还可以激发学生们的创新的潜能，避免思维的僵化。为了使学生更清楚地认识所学课程与专业方向的关系以及在今后工作中的应用，对学习目的更加明确，在教学内容中我们增加了一些和教学内容适应的工业现场控制系统的运行，设计的视频短片。同时鼓励学生走出课堂，到专业实验室，了解专业课老师从事的科研工作。

4.3 强调学习方法而避免填鸭式教学

在课程之初，一定要强调本门课程的特殊性，要强调学习方法。掌握正确的学习方法，才能顺利的学习好这门课程。首先一定要让学生们明确一点，这门课并不是数学课，数学只是这门课的工具，千万不要因为繁多的公式就被吓怕了。当然在学习之初还是需要老师在黑板上逐步逐步的将计算过程演算给学生们看，而不是仅仅对照幻灯片讲，这并没有浪费课堂时间，对学生来说，需要用到的知识点确实非常多，包括高数，复变函数，物理，电工等等，如果要学生把来龙去脉弄得清清楚楚，那就必须要每一步都很明确，比如什么时候需要假设初始条件，什么时候需要简化处理等等，在学生已经非常熟悉并接受了这种分析方法后，老师上课的内容就可以有所拔高，计算过程就可以有所省略了，这是一个循序渐进的过程。同时，在课堂上要采用启发引导式的教学方法，如果所有知识都这样一股脑的倒给学生，那学生的接受情况肯定不好，需要在课堂上引导学生动脑筋，思考为什么要这么做，避免填鸭式教育。

5 结束语

随着控制技术的发展，和工业农业对自动化技术的要求越来越高，必须加强对控制理论教学方式的改革，但是在教学中还存在很多问题，比如实验条件的限制和学生的学习积极性等情况。只有坚持不断朝着培养应用创新型人才的方向努力，进一步提高教学质量，改变单一的教学形式，才能培养出合适社会的工科人才。

参考文献

[1]自动控制原理课程教学改革探索与实践[J].内蒙古农业大学学报（社会科学版），2009，（4）：134-136.

[2]程广贵，凌智勇.机械专业自动控制原理教学方法探讨[J].中国电力教育，2011，（13）：75-76.

自动控制理论论文范文第7篇

【关键词】《自动控制原理》；多媒体课件；教学模式

《自动控制原理》是一门理论性很强的课程，教师在教学过程中就要满足本科教育的需要，让学生通过学习这门课程，既能学会分析系统性能指标的基本方法，又能应用自动控制理论对实际控制系统进行分析和改善。因此多媒体课件作为教学辅助的手段，在开发前，必须进行必要的需求分析。

一、建立课件系统的整体框架

多媒体课件开发平台由多媒体软件工具来完成，按其功能可分为多媒体加工软件如Word、Photoshop、Free-hand、Corel　Draw、Animator　Pro、Flash、Cool　Edit、Cakewalk等；多媒体编著软件如Authorware、Powerpoint、Dreamweaver、Visual　Basic等；VCD光盘刻录软件如Video　Pack4.0、Easy　CD　Creator、Winon

-CD3.X等。由于每个多媒体软件工具的特点以及功能各不相同，所以目前课件的制作都是根据课件开发的具体情况，如课程特点和课件规模，教学课件使用对象来选择合适的软件工具。但事实往往是单一的制作工具很难满足课件开发的全部需要，而自行开发专用的平台又费时费力，成本过高，并且在多媒体课件开发过程中，常由于对教学规律了解不够，对教学大纲把握不准，对学生接受知识的规律掌握不够全面，且又不做认真的需求分析，缺乏完备的文档资料和审查，因而开发的课件常难以满足实际教学需要，又难以维护。因此，本课题根据《自动控制原理》课程的特点，以三本院校学生为对象采取一种折中而有效的方法：采用多种平台相结合，即选取一种通用的制作工具作为多媒体课件制作的主要平台或主环境，再根据需要选另一、两种工具作为辅助平台，二者在功能上形成互补。以软件工程作为课件开发的一种工程思想，从而有效的合理组织整个课件开发过程，以提高和保证课件的质量，较好满足实际教学需要。还可大大提高开发的成功率和可靠性、可维护性，共同满足开发的要求。

二、课件局部及细节的技术实现

《自动控制原理》需要描绘大量曲线，比如伯德图，奈氏曲线，根轨迹等。所以我们开发的多媒体课件将采用Flash等工具，将曲线绘制过程制作成动画形式。绘图的每一步骤可制作一个动画，通过动画的连续播放使学生掌握绘图的动态过程。同时将会使教学过程变得轻松活泼，学生学习起来也更加容易。例如绪论我们就可以采用多媒体教学，用它来展示自动控制理论和系统的发展，自动控制技术的应用。通过演示水位自动控制系统和炉温自动控制系统的工作过程，用图像、动画、声音，使学生置于生动、形象的立体化教学环境中，从而引出自动控制原理、自动控制系统的概念，可以激发学生的学习兴趣，使他们进入学习本课程的最佳状态。

三、测试使用效果，课件系统的维护

在整个开发过程中，会对课件的各个部分进行多次调试，以确保效果，尽管如此，在整个课件合成后仍有很多问题，所以有必要进行反复调试，从而发现并修改各种不稳定因素和难以发现的错误，特别是基于多种平台制作的多媒体课件系统，通过多次调试可以避免多种平台在匹配的过程中产生的问题。测试方法可以从几个方面进行：错误测试、功能测试及效果测试。经过调试没有错误的多媒体教学系统就可以投入运行使用。在运行使用中，要定期对课件使用效果进行评价，课件评价是课件设计不可缺少的一部分，它既是课件设计的结束，也是软件设计的开始。对课件的评价主要检查它是否达到预期的教育、教学要求和技术要求。所以必须根据软件使用人员（主要是学生和教师）的意见，对软件进行升级维护，不断提高软件的质量。

四、总结

本课件开发以Authorware为主要开发平台，文本、图形、图像、动画、视频等媒体的综合使用使教学内容表现得丰富多彩、形象生动。仿真平台的创建使学习过程简单化，并且能够充分调动学生学习的积极性和创造性，从而有效地提高课程的教学质量。另外，该课件系统界面设计友好，导航措施完善，能够清晰简洁地呈现课件内容，方便地实现各知识点间的选择与跳转，既有助于教师教学，也能提供给学生一个轻松自学的平台。论文中的制作课件的方法，可使教师在教学过程中针对高职学生层次的高低，调整课件中实例的难易程度，使学生能“听得懂，会分析”，对后续课件的使用与发展有着积极的作用。

参 考 文 献

[1]张俐．自动控制理论课程Matlab辅助教学[J]．电子电气教学学报．2003，25（1）：97～99

自动控制理论论文范文第8篇

关键词：无模型;自动控制;方法

一、无模型控制思想的产生背景

随着科学技术的快速发展，自动控制理论必将在民用的工业和军事技术产业当中得到了广泛的应用和发展。大型化的工业生产机器和微型化的民用产品是控制科学技术发展的两大趋势，本论文的主要研究内容是针对大型化、复杂化的滞后非线性系统的智能控制。随着各个产业对节能环保的要求越来越高，在化工、炼油、电力、冶金等大型复杂的生产过程中先进的控制系统的使用显得尤为重要。而诸如此类的生产过程都是典型的非线性滞后系统，这些系统具有控制对象不确定性、多个变量、较大的滞后性和强耦合性等共同特点，所以通过获取系统的精确数学模型而进行控制的方法是困难的，即便被控系统数学模型可以建立起来，而一些未建模的动态特性也是不可避免的。这是现代控制理论的不足之处，即在很大程度上依赖于受控系统数学模型结构，如不能建立数学模型那么也就不能进行控制了。在以后的研究中主要集中于对被控对象的建模、自适应控制、系统辨识、鲁棒控制等方向，试图打破传统控制思想的局限，试着针对工业生产过程的特点，力求寻找对数学模型要求不高、辨识计算方便、控制效果好的控制理论和方法。总的来说如果想要解决这个问题，就需要从另外一个角度思索，寻找不同于以往的研究方向，尽量避免过分依赖被控对象数学模型。无模型自适应控制（Model Free Adaptive Control，MFAC）就是为了解决这个现代控制理论的本质问题而产生和发展起来的一种先进的控制理论和方法。无模型自适应控制（MFAC）的实质就是一种在设计控制器的时候不需建立数学模型的自适应控制方法，即控制器的设计过程只使用被控系统的 I/O 数据，控制器中不含有被控对象数学模型的任何信息的控制理论与方法。

二、无模型控制方法的发展现状

无模型控制理论既包含经典控制理论和现代控制理论的优点，又在很大程度上突破了这些理论局限性，创新性的提出来一个全新的控制方法。自从提出以后就受到国内外许多专家和学者的广泛关注。在我国，早期的研究方向是围绕与无模型控制律基本形式有关的问题，这方面的问题最先由韩志刚教授在 1994 年的文献中正式提出的，随后其在文献中又提出了一系列基于功能组合途径上的一种 MFAC 控制方法和应用实例，此处所说的功能组合的意思是指控制律的推导不建立在被控系统的数学模型上，而是根据被控系统对控制律的控制功能的要求进行组合并且优化系统设计，其重点研究的内容不是被控系统的本身，而是从控制器出发的。经过验证基于功能组合途径之上的 MFAC 虽然控制效果比较理想，但是有一个缺点就是控制律算法欠缺数学解析过程，很多的参数需要现场测定，这个缺点使得 MFAC 的控制方法在实际的使用过程困难重重。文献从被控对象本身出发，详细的阐述了各种非线性系统动态线性化方法的 MFAC 控制方法，推导得出了一般非线性系统的几种线性化的方法，其中有紧格式线性化、偏格式线性化以及全格式线性化等方法，利用这些线性化方法得出的 MFAC 控制器在处理一些复杂的、大延时、快速时变系统的时候更具有优势。

经过国内外专家学者的多年研究实践，无模型控制技术取得了很好的成绩，已经成功使用在炼油、轻工、电力、化工、焦碳、造纸、化肥等行业。美国通控集团公司也开发出了一系列的 MFAC 产品，包括：CyboconMFA 控制软件，Cybocon CE 通用先进控制器以及 Cybocon HS 高速自适应控制软件等等。在国内的一些化工和电力等行业虽然已经部分有使用 MFAC 控制技术的例子，但是在普及性上还远远不及国外的水平，在产业化规模化的道路上还有很大的空间。

三、无模型控制方法的优势分析

无模型自适应控制（Model Free Adaptive Control, MFAC）实质是在设计控制器的时候不使用受控对象数学模型的任何信息，是一种基于受控对象 I/O 信息的一种新型控制理论与方法。

无模型自适应控制器设计途径是一种非经典的途径，其最为主要的特点就是系统建模与在线反馈控制一体进行，突破传统 PID 的概念以及控制器设计的束缚，引进了功能组合设计方法。可以概括为无模型控制器在设计的时候不需要针对某个特定的被控系统进行控制器设计，也无需对控制器的所需参数进行复杂的整定，且还具有一定的系统稳定性分析来保证系统的闭环稳定。

无模型自适应控制器所具备的一些优点是现在正在应用的其他控制器所无法替代的。许多控制中的难点问题，无模型控制器几乎都可以实现稳定的闭环控制。在算法运算过程中加大算法的集成度能够简化泛模型系统，包括无模型控制算法的所有功能，对大时滞、强干扰、强耦合、时变、非线性都可以达到很好的控制性能。

基于无模型的自适应控制算法不但具备传统 PID 和现代控制理论的优点，还有一个明显的优势就是在不需要被控系统的数学模型的情况下，还能够使被控系统达到闭环稳定状态，是一种控制效果非常好、算法实现简单的新型控制方法。在炼油、轻工、化工、焦碳、造纸、化肥、电力等领域的应用收到令人非常满意的控制效果。

参考文献

[1] 胡寿松，自动控制原理(第四版)，北京：科学出版社，2001

[2] 金以慧，过程控制[M]，北京：清华大学出版社，2011

自动控制理论论文范文第9篇

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.

自动控制理论论文范文第10篇

“人不笨，还努力，有机遇，敢坚持”――黄琳用这十二个字概括自己的一生。

童年：淘气得一塌糊涂的舞蹈队长

1935年11月30日，“一二・九”运动前九天，黄琳出生在江苏扬州一个中学教师家庭。恰逢民族生死存亡攸关之际，黄琳的童年历经离难。他出生不久就患上严重的肺炎，当时中国医疗条件十分匮乏，他母亲差点放弃这个孩子，将他放在地上卷上草席准备送走。后来虽得救治，他的肺病却未能根治。就这样，幼年的黄琳一直笼罩在疾病“死缓”的阴影中。

不久，恐怖的日本大屠杀就蔓延到了扬州。1937年末，黄琳全家开始了长达近五年的逃难生活，辗转于泰州农村一带。“我们住在老百姓家，半夜枪声一响就被大人从被窝里拉出来逃亡，这样的日子不只是一两天。”在此期间，父亲断断续续地在每次避难所附近的中学或师范学校临时教书，靠微薄薪水养家；母亲则更多地陪着他们兄弟俩，给他们讲岳飞、苏武和文天祥等民族英雄的故事。在抗战沦陷区，父母一度被迫更名改姓地生活，但坚决不与日伪合作。直到抗日战争结束，全家才重新在扬州安定下来。母亲因坚持不在日本人手下做事，名字上了扬州的忠贞榜，随后被任命为下铺街小学校长；父亲也由农村回到了扬州工作，后来成为新中国成立后扬州中学第一任校长。“我小时候父母都很忙，并未直接教给我什么。但我受他们一言一行的影响，有了顽固的爱国主义精神。”

由于黄琳的身体不好，父母对他的学习要求并不苛刻。黄琳笑说，自己小时候“淘气得一塌糊涂，但幸好也不笨”。他刚上初中时就开始组装简单的电动机模型，大人考心算时会抢在哥哥前回答，还早早跟着哥哥去听英文补习课。他最喜欢翻看教数学的父亲的藏书，一本《几何学辞典》看得津津有味。后来在扬州中学就读，他“从来不用功，成绩还可以”。同时，他还是长期活跃在校内外舞台上的“小名人”，曾被团市委派到店员工会里教店员们唱抗美援朝歌曲。到了{中时期，校团委更是直接要他当舞蹈队队长。“我至今还保留着扬州市文联发给我的音乐协会的会员证。”黄琳自豪地拿出已经很旧的古老证书。黄琳热爱音乐，尤其喜欢在闲暇之余待在家里听中国古典音乐，沉浸在古琴、箫、琵琶和二胡的世界里是他的一大享受。其中，古琴和箫合奏的《渔樵问答》是他最喜欢的曲子之一。

机遇：让钱学森20余年不忘的年轻学者

黄琳与钱学森第一次相见是1956年2月，彼时黄琳仅及弱冠，而钱学森已过不惑之年。当时钱学森在中国科学院力学研究所讲授“工程控制论”，北京大学数学力学系抽调了15名学生作为第一届一般力学的学生前往听课，正在数学力学系读大三的黄琳就是这15个人之一。“当时我们十多个学生坐在一群大学老师中间，听得津津有味。整整半年多，我深深地被这么一门‘有用’又‘好玩’的学科所吸引。这门课就影响我决定一辈子搞控制科学。”

1959年，在对拟研制的飞机安定性的预研实际工作中，黄琳提出了针对时变系统的多维系统衰减时间问题，并以此为基础完成了研究生的论文答辩。1961年11月，他带着这些成果参加了中国自动化学会的成立大会，并成为由15人组成的控制理论首届专业委员会中最年轻的一员。会后经过推荐和评审，他的成果被正式发表在第二届国际自动控制大会上。

1962年春，全国一般力学大会筹备召开，黄琳受周培源先生委派作为他的代表参与了筹备工作，并应邀在大会上做了题为“有控系统动力学的若干问题”的大会报告。在大会上，钱学森对黄琳的报告做了肯定的详细点评，并纠正了他对一美籍华人教授译名的不当。钱学森对待科学一丝不苟的严谨态度，让黄琳又一次受益匪浅。

会后不久，《力学学报》决定将黄琳的报告发表在该学报上。“当时编辑告知我这一消息，我想应该是钱先生推荐的。”之后，为了解决中国导弹发射因弹性振动而失败的问题，钱学森专门组织在颐和园龙王庙召开了一次小规模研讨会，黄琳也是参会者之一。为数不多的几次活动让钱先生记住了这个年轻人。20多年后，黄琳随王仁院士等人去拜访钱学森，让他颇感意外的是，一进门，钱先生便记起他来：“哎呀，黄琳来了，我们好多年不见了。”

“我们虽然交往不多，但印象中的钱先生是能力超群的。比如说，钱先生在美国生活几十年，回国上课为了照顾学生，除了xyz之外，竟能够不说一个英文单词，这确实是常人难以做到的。”黄琳说，给自己影响最大的书，一是钱学森的《工程控制论》，二是钱学森老师的传记《冯・卡门传》，他们坚强执著的个人品质和科学精神在黄琳心中刻下了深刻的印记。

坚守：控制科学领域的“个体户”

20世纪60年代正是现代控制理论在国际上刚刚兴起的时期，当时的力学界并不认可控制在力学中的重要作用，这使得黄琳在力学专业环境下做控制研究显得很孤立。甚至有同事认为黄琳是在“不务正业”，要他改行。他顶着种种压力，在数学专业程民德教授等人的支持下，凭着一股韧劲在力学环境下硬是把控制理论研究坚持了下来，并带领两个六年级的学生在线性二次型最优控制与极点配置方面做出了领先于世界的科研成果。由于当时的环境，文章仅发表在国内，致使这一创造性工作在国际上一直没有得到应有的重视，留下了遗憾。

2013年7月份，这一科研成果得到国际自动控制联合会（IFAC）的高度肯定，黄琳当选为国际自动控制联合会（IFAC）2011-2014年度选出的会士（IFAC Fellow）。时隔半个世纪，中国在控制科学研究领域的贡献终于受到国际认可。

提起控制科学，黄琳有说不完的话。“控制科学简单地讲，就是给你一个控制的对象，让这个对象能够满足你的要求。比如说一架飞机，大家坐飞机都不希望颠簸，所以就希望能够设计一个自动驾驶仪，通过不断地测量飞机的俯仰角度变化，来纠正颠簸。控制科学跟一般的自然科学有一个很大的区别，它的着眼点在于改造世界。控制科学要解决的就是两个问题：一个是能不能做，一个是怎么做。这件事情能不能做，根据这样一些数据，控制器能否设计出来。理论上解决的是可以做，不代表已经做出来了，怎么做法，还有具体的控制器的设计。”

黄琳还认为，控制科学仅仅发展不足百年，但随着社会和科技的进步，控制科学面临着新的挑战。20世纪60年代之前，控制科学是控制单一某个装置，控制对象比较单纯、孤立；但到了60年代以后，控制发展为多角度，控制对象由一个发展为多个，这就诞生了现代控制理论。控制的量从单变量变成多变量，其中计算机的作用越来越大。现代控制领域的关键，一是网络控制。“智能电网”的样本量极大，既有好处也有一定风险，比如美国加州一次大停电的损失是极大的。二是多智能体控制，比如一次派出去多架飞机参战，不仅需要中央指挥，还需要互相配合。近年来一些国家研究无人作战飞机，这种无人机的机群如何协调行动就是一个富于挑战性的问题。

担当：凭良知行事的知识分子

“”期间，黄琳所在的力学专业于1969年迁至汉中。同黄琳一同翻过秦岭的，还有一箱箱宝贵的藏书。“当时根本不允许带书，但我舍不得，就把那些书也带了过去，以备不时之需，因此受到当时军宣队领导的训斥。”在到达汉中的第一年，他参加挖石头、抬石头、修护坡、种树、平整土地等劳动，还带过演出队去大巴山深处演出，所有这些事他都认真负责地完成。1970年底力学专业办起了射流技术训练班，黄琳与一些工人师傅一起到宝鸡虢镇的一家无线电厂，搞以射流技术为主的技术革命。在这里，他帮助一位赵姓师傅修复了冲床振动送料器，使其能正常工作。回校以后，他直言事实，反对工宣队领导炮制的假经验，并因此遭到工宣队头头的打击。幸好同去宝鸡的老工人赵师傅仗义执言才使他免遭批判。从宝鸡返回汉中正值隆冬，领导要求他们由宝鸡必须徒步翻越秦岭，拉练回校以响应的号召。这次拉练使黄琳发{烧再度咯血，1971年夏天他又患上黄胆肝炎并发疟疾，这使得他早已恢复健康的身体又一次受到严重打击。尽管身体不好和备受打压，但他顶住压力，为当时留校的红卫兵大学生奠定了起码的后续学习与研究的基础知识。

“‘’使中国控制科学与国外的差距进一步拉大，我希望尽己所能地弥补这些差距。”整个“”的十年中，黄琳接触到控制只有两次，一次是1973年海军的研究单位因惯导不过关而召开了一次研讨会，他从汉中赶到天津参加并见到了久别的一些前辈与朋友。另一次是1975年，号称哈工大四杰的荣国俊来访，找他讨论多输入多输出系统的解耦和其他问题。

刚从汉中回到北京时，黄琳一家三口包括才三四岁的女儿就住在一间仅十一二平方米的房子里。“一个知识分子只需要有充裕的时间，一个相对宽松安定的环境，能够从事自己的研究就足够了。”他用两年时间整理了一本《应用线性代数讲义》并在国防科大等高校讲授，然后在此基础上又历经几年精心修改，以“系统与控制理论中的线性代数”为书名于1984年在科学出版社出版。这在当时的条件下为推进国内控制理论的研究做出了重要贡献。后来此书还被清华大学等多所高等院校列为控制理论专业的研究生学位课程用书，并被评为1984~1985年度科学出版社优秀图书。黄琳在回忆中写道：“当今天一些五六十岁的教授告诉我，这本拙著在帮助他们进入控制领域做研究的作用时，可以说这是对我最大的奖赏和慰藉。”

治学：为人低调的实干派

1985年，黄琳作为访问学者去了美国，当时美国的大学以为中国访问学者基础不够，遂好意为他安排了不少听课计划。而他却心想，自己早已学习过这些基础课程，来到美国是希望利用当地条件做科研工作。于是他婉拒了这种安排，坚持与美方合作，在国际上刚兴起的具参数不确定性系统的鲁棒稳定性分析这一崭新方向上开展研究工作。功夫不负有心人，很快黄琳通过外事处找到了C.V.Hollot教授，两人共同研究合作，获得了包括棱边定理在内的一系列成果，发表了多篇论文，其中棱边定理仅在SCI就被引用不下数百次。C.V.Hollot也因与黄琳合作为主的一批成果而获得了美国总统青年研究奖。他在获奖之后主动出资邀请黄琳于1989年再次访美进行合作，后来他们还保持了多年的合作关系。

20世纪90年代初，我国控制理论研究面临诸多困难，在这一情况下黄琳联合中科院系统科学所、自动化所和清华大学等单位一起争取到国家八五重大基金项目《复杂控制系统理论的几个关键问题》。他作为第一主持人团结大家一起研究，一方面稳定了一支理论研究队，同时在现代控制理论的一些新领域做出了重要贡献。根据我国国防建设的需要，近年来黄琳顺利地将他的团队引领到航天控制的领域。今年他争取到的重点基金已经是有关临近空间高速飞行器控制的第二个重点项目。

2011年，“控制学科发展战略研究项目”成立，黄琳为项目主要负责人。在黄琳的组织与领导下，海内外近百名知名专家参与进来，举办了多次科技前沿论坛和发表了近20篇科研方向的综述论文，顺利地完成了发展战略报告，并计划结集出书。黄琳曾说：“在科学上做成一件事，世界上如能有1000个人知道，有几个人完全明白，我就满足了。”拥有这样“一览众山小”而又安于“高处不胜寒”的气魄，才能体会科研的孤寂，体会上下求索带来的乐趣。

育人：学风严谨的大师

黄琳研究生毕业后即留校工作，在现代控制理论刚刚诞生之时他就在北大开设了一些反映当时国际水平的控制课程，并指导六年制大学生的毕业论文。他的学生中，直接受其影响搞控制研究的人虽然不多，但改革开放以后由于他们控制学的功底厚实，很快就成为了所在工作单位控制领域的学术带头人与骨干。北大在1985年被正式批准建立以控制研究为特色的一般力学博士点，黄琳为创始人。他培养的博士生数量并不多，出色的却不少。在六零后中有从神舟一号即开始进入研究直至成为神舟系列控制系统副总设计师的胡军；在七零后中有带领团队获得教育部自然科学一等奖、杰出青年基金获得者的长江特聘教授段志生；在八零后中有全国优秀博士论文和国际专业杂志年度最佳论文获得者李忠奎。他们是黄琳所带博士的优秀代表，几乎都是立志创新、不怕困难而又为人低调的实干派，从他们的身上可以充分看到老师的影响。现在黄琳已退居二线，北大的团队已经由年轻学者组成。黄琳常自豪地说：“他们干得比我更好。”

黄琳是一个甘于寂寞、坚守科学的人，但他并不希望当代所有的学生都向他学习。“社会是由各种各样的人才组成的，不要要求大家都去做基础研究。中国真正献身科学、献身基础研究的人，终究是少数，而且也不应该是多数。”黄琳重视质量而非数量，一年只招两个博士生。他对学生的要求尤其严格，特别是在学风方面。“我的学生绝不会抄袭，因为我出的题目他们闻所未闻，无处可抄。”这样，在他的周围就形成了学风严谨、且善于提出新问题进行研究的良好氛围。“当年学生们周末会到我家来一块做题，我们都直接用油笔写在玻璃上，随时修改随时交流。”这种严谨好学的学风从他的求学时代延续至今，孕育出一届届优秀的学者。不少的博士生在求学时期有了一点点成果就急于发表，没有精雕细琢的耐心。黄琳认为，这对科学的进步起不了任何作用，学术研究终究是一个长远的事情，想要做出成果需要日积月累，若是一味地追求发表文章，中国的学术氛围就始终无法达到一个耐得住寂寞的境界，而科学的道路恰恰是常有寂寞相伴，只有水滴石穿的韧劲才能磨出经得起时间检验的成果。

黄琳出生之时适逢经典控制理论初具规模，到他参加工作时刚好迎来了现代控制理论，可以说他的一生见证了控制科学从诞生、发展到逐步完善的过程。如今，虽然已近耄耋之年，黄琳仍然活跃在包括国防科技在内的学术场合，用他自己的话说：“有时还很忙！”