自動控制類論文模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇自動控制類論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

雷達系統根據其工作頻率一般分為米波雷達、分米波雷達和厘米波雷達，其接收機通常是超外差形式的。分米波雷達和厘米波雷達由于其工作頻率較高，一般都有自動頻率控制（AFC）系統，控制本振頻率自動跟蹤發射頻率的變化，或者控制發射頻率自動穩定在本振頻率對應的頻率點上，保證雷達接收機的中頻頻率穩定。但是傳統的模擬式單環路或雙環路AFC系統由于受模擬電路本身的局限，使得AFC的跟蹤速度慢、跟蹤頻率范圍窄、精度低，甚至有可能出現錯誤跟蹤的情況；此外，控制本振的自頻控雷達由于在本機振蕩器上加裝了頻率調整裝置，影響了本振的頻率穩定度，這對動目標雷達而言是難以接受的。米波雷達由于其工作頻率較低，基本上沒有自動頻率控制系統，但是米波雷達的發射機工作頻率和接收機本機振蕩頻率由于環境溫度、電源電壓和負載變化而發生一定的變化，其變化范圍從幾十千赫茲到數百千赫茲，通常在500～600kHz之間。雖然由此造成的中頻頻率變化量的絕對值不會超出中頻放大器的通頻帶范圍（中頻放大器的通頻帶通常≤1MHz），但是數百千赫茲的變化量使回波信號不能得到最有效的放大，造成雷達接收機技術、戰術性能降低，此時即使加裝DSU（DigitalStableUnit）設備，也由于中頻頻率漂移的影響，使DSU的性能無法得到最有效的發揮。

應用鎖相環頻率合成技術實現雷達自動頻率控制系統已經是比較成熟的技術方案，這種方案的應用解決了非相參雷達的自動頻率跟蹤與本振頻率穩定度之間的矛盾，但是鎖相環固有的大慣性、大步進間隔和非線性誤差卻嚴重地限制著鎖相環自動頻率控制系統的性能，使其無法滿足高速、高頻率分辨率、大帶寬的要求。

DDS技術是近幾年來迅速發展的頻率合成技術，它采用全數字化的技術，具有集成度高、體積小、相對帶寬寬、頻率分辨率高、跳頻時間短、相位連續性好、可以寬帶正交輸出、可以外加調制的優點，并能直接與單片機接口構成智能化的頻率源。基于DDS技術的自適應米波雷達自動頻率控制系統是新一代的自動頻率控制（AFC）系統，它以直接數字頻率合成技術（DDS）為基礎，以單片機為控制核心，通過高速高精度脈內頻率測量模塊對雷達發射頻率進行精確測量，然后由單片機控制DDS，對發射頻率進行搜索和跟蹤。因此它是一種易于實現的數字式智能化自適應頻率控制系統。

圖2DDS頻率合成模塊結構圖

1系統組成及工作原理

基于DDS技術的自適應米波雷達自動頻率控制系統主要由高速脈內頻率測量模塊、DDS頻率合成模塊、單片機和包括頻率顯示、控制鍵盤的人機接口模塊組成，如圖1所示。

系統采用高速高精度實時脈內頻率測量技術，利用頻率穩定度高達10－9的高穩恒溫時標對頻率進行倒計數法測量，由單片機對測量結果進行分析處理，并控制DDS頻率合成模塊，完成對發射頻率的搜索和跟蹤。系統中除了DDS輸出后的濾波、放大電路采用模擬電路外，其它全部采用高速數字電路，并結合了單片機具有的可編程能力，使系統避免了傳統模擬式AFC的缺陷，能夠實現更加靈活的控制。

雷達開機后，系統首先工作于搜索模式：單片機控制DDS頻率合成模塊輸出本振頻率的最低值，與從發射機耦合過來并經過衰減后的發射脈沖頻率混頻，取出下變頻后的中頻信號，經過頻率測量模塊測量后將結果送入單片機，單片機若判斷頻率測量結果不是規定的中頻頻率值，則控制DDS頻率合成模塊將輸出的本振頻率按規定的步長（通常是頻率測量系統的頻率分辨率）調高，重復此過程，直到頻率測量系統測量得到的頻率值為規定的中頻頻率值為止。若搜索過程中本振頻率達到上限時仍未搜索到規定的中頻頻率值，則返回到本振頻率最低值，重新開始新一輪的搜索。系統一旦搜索到規定的中頻頻率值就進入跟蹤狀態。

在跟蹤狀態，頻率測量模塊對每一個發射脈沖頻率與本振頻率下變頻得到的中頻脈沖頻率進行實時精確測量，在發射脈沖結束時將測量結果送入單片機。單片機立即根據測量結果計算出響應的本振頻率調整量，并控制DDS頻率合成模塊調整輸出頻率，保證在目標回波信號到達接收機時，本振信號已經調整到與該發射脈沖頻率對應的頻率點上，使目標回波信號下變頻后的頻率值為準確的中頻頻率值，從而保證目標回波信號能夠得到最有效的放大。

跟蹤模式實質上是一個自適應的控制過程：某一發射脈沖的頻率比前一發射脈沖的頻率升高（降低）在本振頻率不變的條件下，中頻頻率升高（降低）頻率測量模塊的測量結果升高（降低）單片機得到測量結果后控制DDS頻率合成模塊，使之輸出的本振頻率相應升高（降低）中頻頻率降低（升高）到規定值。

2硬件結構

2．1DDS頻率合成模塊

DDS頻率合成模塊以DDS芯片AD9854為核心，包括濾波電路、放大電路和與單片機的接口電路，圖2是其組成框圖。

AD公司推出的AD9854是DDS芯片中的典型代表之一，它具有300MHz的內部時鐘，4～20倍的內部可編程倍頻器使外部輸入的時鐘信號頻率可以從15MHz到75MHz，另外具有100MHz的并行接口總線，內置正交雙通道DAC輸出，具有多種編程工作方式，能產生線性調頻信號和非線性調頻信號等復雜信號。

AD9854采用CMOS結構，工作電壓為3．3V，而單片機AT89C51工作在5V電壓下，其總線電平是5V的TTL電平，為保證AD9854的正常工作，必須經電平轉換后再與AD9854接口，AD9854的時鐘信號也必須經過電平轉換后送到AD9854的時鐘引腳。AD9854有正交雙通道DAC輸出，每一個通道都是反相的互補輸出，經MAX436放大后濾波，然后再經MAX436放大到雷達要求的本振電平。兩路輸出中的一路用于和發射脈沖混頻，將下變頻后的中頻信號送到頻率測量模塊進行頻率測量，系統已經知道DDS頻率合成模塊輸出的本振頻率，測量出發射脈沖的中頻頻率就能計算出發射頻率；另一路作為接收機的本振信號。

根據奈奎斯特采樣定律，當DDS系統的時鐘為300MHz時，其輸出頻率的上限是150MHz，在工程應用中通常只使用到時鐘頻率的40％，即120MHz。某型米波雷達的本振頻率上限略高于120MHz，經查閱AD9854的數據手冊，其輸出頻率能夠達到理論的150MHz；同時經實驗證實，AD9854能夠在雷達本振頻率上限值處穩定工作，且輸出信號質量完全可以滿足雷達系統對本振的要求。

2．2高速高精度脈內頻率測量模塊

高速高精度脈內頻率測量模塊采用倒計數法進行頻率測量，主要由下變頻混頻器、濾波整形電路、計數器T0、計數器T1和時序控制電路組成。圖3是其結構的組成框圖，圖4是倒計數法頻率測量的時序圖。

倒計數法測頻是用被測信號的N個周期形成一個計數門時間T＝N·Tx，在T時間內由時標F0計數，這樣一來測頻就相當于測量門寬T，T的最大量化誤差是T0，Tx的最大量化誤差是T0/N。

某型雷達的發射脈沖的寬度是13μs，考慮到其發射機是單級振蕩式發射機，每個脈沖在起振和停振的過程中振蕩不穩定，因此取中間的10μs作為測頻區間。該型雷達的第一中頻頻率為30MHz，在正常工作時，發射脈沖與本振信號下變頻的輸出頻率應該是準確的30MHz，在10μs的測頻時間內應有300個脈沖，即可取N＝300；高穩定的時標的頻率是100MHz，T0＝10ns，相應的Tx的最大誤差是T0／300＝1／30ns，據此可計算出測頻的分辨率是30kHz，相對于雷達中頻放大器接近1MHz的帶寬而言，此指標完全能夠滿足雷達系統的要求。用頻譜分析儀實際測得的系統跟蹤誤差如表1所示。

表1實際測得的系統跟蹤誤差表

發射頻率/MHz147.000147.500148.000148.500149.000149.500

本振輸出頻率/MHz116.999117.495118.008118.492118.990119.493

跟蹤誤差/kHz-1-5+8-8-10-7

發射頻率/MHz150.000150.500151.000151.500152.000152.500

本振輸出頻率/MHz119.995120.490120.990121.510122.005122.500

跟蹤誤差/kHz-5-10-10+10+50

模塊的工作過程是：當雷達觸發脈沖到來時，時序控制電路打開計數器T，發射脈沖隨后到來，經下變頻、濾波、整形后轉換成TTL方波作為計數器T的時鐘。當計數器T計到第32個脈沖時，時序控制電路打開計數器T0，T0開始對高穩定時標計數；當計數器T計到第332個脈沖時，時序控制電路關閉計數器T和T0，并通知單片機已經完成一次頻率測量，單片機取走測量結果，并對硬件電路復位，準備下一個周期的測量。

2．3高穩定度恒溫時鐘模塊

本機振蕩器的頻率穩定度是影響雷達接收機性能的關鍵性指標。由于DDS頻率合成方法的輸出頻率穩定度僅僅取決于其時鐘的頻率穩定度，因此選用頻率穩定度高達10－9的恒溫晶體振蕩器作為整個系統的時鐘。恒溫晶體振蕩器輸出的100MHz高穩正弦波經放大后整形為標準的TTL方波，一路作為頻率測量模塊的時間標準，另一路經F161分頻為25MHz的TTL方波，經電平轉換后作為AD9854的外部時鐘信號，利用AD9854內部的可編程倍頻器倍頻12倍使AD9854工作在300MHz的內部時鐘頻率下。高穩定度恒溫時鐘模塊組成框圖如圖5所示。

3軟件結構

單片機是整個系統的控制核心，可以充分利用軟件可編程控制的優勢對系統進行靈活有效的控制。圖6是單片機的軟件框圖。

通電以后單片機首先進行初始化，然后設置DDS模塊的工作模式等參數，再進行時序控制電路的復位并對所有計數器進行清零操作。隨后單片機不斷查詢測量完成信號。當時序控制電路在雷達觸發脈沖的作用下完成一次測量時?熏就通過該信號通知單片機，單片機一旦查詢到測量完成便立即讀入測量結果。然后進行分析，是標準中頻頻率時不進行本振頻率的調整，直接準備下一脈沖周期的測量，若不是則計算所需的頻率調整量，控制DDS頻率合成模塊進行頻率調整，然后再準備下一脈沖周期的測量。

篇2

 

0.引言

隨著造紙機車速的提高和設備的更新，原來的配漿箱方式配漿已逐步被管道配漿方式替代，而在管道配漿方式中，采用的三種配漿方式包括流量給定控制方式，比率自動控制方式和絕干量配比自動控制方式。配比自動控制方式按參與配漿的絕干纖維量來計算和控制各種漿的配比，具有配漿效果好，漿種配比穩定等優點。

1.配漿自動控制系統總體設計

紙漿配漿采用絕干量比例控制方式，自治漿池和廢紙漿池的紙漿以一定的絕干量配比打入成漿池充分混合，同時送往造紙車間的成漿的濃度需要控制在工藝給定要求范圍內。為了保證生產的正常運行，防止成漿池缺漿和滿漿，在控制廢紙漿和自制漿的絕干量配比同時，需要控制廢紙漿和自制漿的濃度和成漿池的液位。

2.配漿自動控制系統的硬件設計

2.1 硬件結構

2.1.1濃度的檢測與控制

濃度計采用武漢宇通儀表有限公司的DBNZ-1200型的動刀式紙漿濃度變送器，電動調節閥選用上海中泰自動化儀表廠的ZAZC型電動調節閥。

2.1.2流量的檢測與控制

流量計采用上海光華儀表廠的LDG－150S型的電磁流量計，檢測精度為0.5％，長時間測量累計誤差小于1％。伺服放大器采用上海自動化儀表十一廠的ZPE-2010型伺服放大器，變頻器采用日本富士通公司的5000G11S/P11S變頻器。

2.2 硬件抗干擾技術

在此主要采用那RC濾波抗干擾技術。我們選用了光電隔離的多功能HY-6040A/D板，該板使用三總線隔離的形式，使其抗干擾能力大大增強。在此基礎上，我們在810接口板上設計了RC濾波電路。對于變化速度很慢的直流信號，在儀表輸入端加入濾波電路可使混雜于信號的干擾衰減至最小，這樣我們就有效的提高了系統的硬件抗干擾能力。論文參考網。

3.配漿自動控制系統的控制策略

本配漿控制系統控制部分可分為絕干量配比控制；廢紙漿和自制漿濃度控制；成漿池液位的控制及聯鎖控制，各控制部分具有耦合作用。

絕干量配比的控制較為復雜，廢紙漿、自制漿的濃度、流量變化等都會對配比控制產生干擾，同時配比控制時又要考慮到節省能耗。通過對配比的分析，對配比中比重占較大的自制漿，我們將自制漿泵滿負荷運行，而讓廢漿泵根據給定的配比，采用帶有延遲環節的增量PID控制算法控制。

廢紙漿和自制漿的濃度的控制，由于兩者相互不影響，且受其他影響較少，我們分別通過控制相應電動閥的開度來控制加水量，從而控制紙漿的濃度。論文參考網。采用較為典型的閉環控制策略，控制算法采用增量式PID控制。

紙漿液位的控制，紙漿液位的控制是本控制系統的一個難點，由于攪拌器的動作及液位本身的不穩定，給液位控制帶來了困難。論文參考網。我們采用了帶聯鎖的液位寬限開關控制策略：

3.1 以成漿池液位為主控制對象，設立成漿池液位高低限開關，成漿池液位高于高限開關時，自動關閉廢漿池泵和自制漿池泵；如果成漿池液位低于低限開關時，根據自制漿池和廢漿池液位要求，確定是否啟動廢漿池泵和自制漿池泵控制。

3.2 考慮到液位的波動，在對采集的液位數據進行平均濾波的同時，對限位開關值設立寬限，寬限值的大小通過實際試驗確定。當液位波動值小于寬限值時，則不動作；只有當液位變化值大于寬限值時才進行相關動作。

3.3 考慮到廢漿池與自制漿池的聯鎖要求，啟動廢漿池泵和自制漿池泵時必須滿足：廢漿池和自制漿池的液位必須同時都大于設定的下限值。同時，濃度控制電動閥也產生聯鎖動作。

4. 配漿自動控制系統的軟件設計

在本控制系統中，軟件必須安全可靠，可移植性和可擴展性好，參數修改方便，調試簡單。本系統軟件分為：控制程序，顯示操作程序，數據采集程序。各個部分分別開發，并通過DLL結合成一個有機整體。

控制程序采用自行開發的組態軟件DDCRun進行設計，顯示操作程序使用Visual C++6.0開發，接口程序利用WinDriver進行開發。系統軟件的各個組成部分通過DDL實現連接。

4.1 數據采集程序

WinDriver可用于各種接口程序的開發，在本系統中，我們采用它開發系統的數據采集程序的接口，我們首先使用驅動程序開發工具Windriver創建基于PCI/ISA的設備驅動程序，在此基礎上，我們就可以在Visual C++中利用上述工具產生的硬件操作函數編寫相應的數據采集程序。同時我們把數據采集程序做成DLL形式，DDCRun控制程序通過調用它實現控制程序和系統硬件的接口。

4.2 控制程序

在本系統中，控制程序采用軟件組態方式實現。具有大大縮短開發周期，減輕調試復雜性，方便控制程序修改，系統易于維護等優點。

DDCRun控制組態軟件是我們自行開發設計的模塊化的控制組態軟件，它的各個模塊是以DLL的形式存在的。首先編寫好控制程序需要的各個功能模塊DLL：增量式PID，加減運算，限幅運算，絕干量統計，條件開關，平均濾波等；然后將各個模塊添加到DDCRun；最后便可以根據控制策略進行組態設計，設置控制參數和相應硬件接口板卡的地址。

控制程序通過調用WinDriver生成的數據采集程序與硬件直接聯接；與此同時，在顯示操作程序中，通過調用DDCRun提供的接口函數，實現對控制程序各個控制模塊的輸入輸出讀寫和控制參數的修改。

在系統調試過程中，我們只須通過軟件修改控制算法的參數即可達到預定的控制目標。

4.3 顯示操作程序

顯示操作程序是本系統必須的組成部分，具有以下特點：界面簡單直觀，用戶操作方便，運行穩定可靠，滿足人體工學要求，采用面向對象的編程語言Visual C++6.0設計。根據要求功能模塊分為[主界面]、[流量濃度曲線]、[液位曲線]、[報警顯示] 、[參數設置]、[統計報表]、[關于系統]、[退出系統]、[密碼保護]等九個模塊。

為了方便歷史數據的查詢和以后網絡化的需要，我們將所有有關數據保存在關系數據庫SQL Server中，通過ADO對象對數據庫中的數據進行操作。

ADO是面向對象的OLE DB，它繼承了OLE DB技術的優點，并且對OLE接口作了封裝，定義ADO對象，使應用程序的開發得到了簡化。ADO技術屬于數據庫訪問的高層接口，其主要優點是易于使用、內存支出少和磁盤遺跡小。與DAO和RDO類似，ADO也是一種基于對象的集合 .

主界面 主要實現重要參數的顯示，紙漿動態顯示功能以及啟動和停止自動控制的功能。主要參數包括：廢紙漿池的液位.濃度.電動水閥開度和變頻泵的電流信號大小；成漿池的液位，濃度和兩個抽漿泵的紙漿濃度和流量，自制漿池和廢紙漿池的液位，濃度，電動水閥開度和變頻泵的電流信號大小。同時，主畫面上的水流動態顯示，使得系統狀態更加直觀。

流量濃度曲線、液位曲線、報警顯示、參數設置、統計報表、密碼保護 實現系統密碼保護、修改等功能。

5.結束語

與手工配漿相比，成漿的纖維配比更加穩定，系統控制精度高，提供了配漿的質量與效率；與此同時減輕了工人的勞動強度。

【參考文獻】

[1]傅興仁.管道配漿.中國造紙.2001,(01).

[2]葛升民,童樹鴻,周斌.紙漿濃度控制系統的設計.中國造紙.2002(03).

篇3

中圖分類號：[TU992.3] 文獻標識碼：A 文章編號：

1、前言

污水處理是一門涉及化學、物理、生物等多門科學的綜合性技術，其工藝機理復雜，操作要求十分嚴格，實現起來難度較高。如果只憑現場人員手動操作，往往操作繁瑣，勞動強度大，處理效果差。加之我國水污染控制水平較低，尤其是工業廢水的污染控制，投入不足，給環境帶來了嚴重的威脅。因此為了改變我國污水處理控制技術的這種落后現狀，進行污水處理自動控制系統的研究，具有非常現實的意義。當前，污水處理控制領域將計算機技術、智能技術、網絡技術等運用到過程中，實現優化控制，已成為研究熱點。

2、自動控制理論的發展

在工業和現代科學技術的飛速發展的同時，控制理論的發展至今已有100多年的歷史。各個領域中的自動控制系統對控制精度、響應速度、系統穩定性與適應能力的要求越來越高，應用范圍也更加廣泛。特別是自20世紀80年代以來，計算機技術的高速發展，推動了控制理論研究的深入發展。

3.各單元的自動控制系統

3.1 格柵自動控制系統

根據水位差測量儀檢測的格柵前后水位差閾值自動控制機械格柵的運行。當機械格柵停止運行的時間超過設定值時，系統轉由時間控制，自動啟動機械格柵。PLC系統還將按軟件程序自動控制柵渣輸送機、機械格柵的順序啟動、運行、停車以及安全聯鎖保護。水位差設定值，格柵的運行時間及格柵運行周期可調。3.2 水泵自動控制

在泵池設超聲波液位儀表，根據水位測量儀測得的泵房水位值自動控制多臺水泵的啟停運行。當泵房水位高至某一設定的水位值時，PLC系統將按軟件程序自動增加水泵的運行臺數；相反，當泵房水位降至某一設定的水位值時，PLC系統將按軟件程序自動減少水泵的運行臺數。同時，系統累積各個水泵的運行時間，自動輪換水泵，保證各水泵累積運行時間基本相等，使其保持最佳運行狀態。當水位降至干運轉水位時，自動控制全部水泵停止運行。在監控管理系統和就地控制系統的操作面板上可以設定水位值。

3.3 沉砂池自動控制

沉砂池的設備自成系統，隨設備所帶的就地控制箱將帶有啟動時序和停止時序，以及安全保護程序，自動控制整套沉砂池設備的運行。PLC系統將采集沉砂池全部設備的運行狀態，上位監控管理計算機也可遠控整套沉砂池設備的啟動/停止。

3.4 分段進水多級AO生物池控制

現有AO或AAO生物池改造采用分段進水多級AO工藝。主要測控內容有：

――各段進水流量檢測、配水閥門/堰門監控，自動控制各段流量，保證多級AO工藝進水流量分配比，實現合理利用各段硝化容量,充分利用原水中碳源進行反硝化, 達到有效降低出水TN, 并降低運行費用。

――厭氧池氧化還原電位監測，各級缺氧池入口溶解氧監測，各級缺氧池混合液濃度監測，攪拌器運行控制。

――各級好氧池溶解氧監測、空氣流量檢測、曝氣量自動控制。由于污水處理廠的實際運行中, 進水負荷實時變化，DO串級控制策略可根據進水負荷實時調整DO的設定值, 有效地消除進水擾動。

――生物池出水硝氮在線檢測，作為甲醇投加的過程控制參數，及時調整外碳源的投加量，保證出水水質并節省碳源。

――生物池出水氨氮在線檢測，根據出水氨氮值及時調整曝氣量滿足和保證出水水質的要求。

――分段進水多級AO工藝對C/N比的敏感性，具體水質、水量的實時變化，使得分段進水工藝的運行和優化有很大的空間。利用在線監測及智能控制技術，根據進水水質、水量對系統進行實時控制, 提高污染物的去除效率, 降低運行成本，并可提高分段進水生物脫氮工藝的可操作性。

3.5 鼓風機房出口壓力控制

通過壓力變送器檢測空氣總管的壓力，根據設定的壓力值控制鼓風機的運轉臺數、調節鼓風機的導葉片角度，從而保證生物池對空氣的需求量。在保證空氣需求量的前提下，盡可能地節省能耗，壓力控制系統和曝氣量調節系統相互關聯，相互影響，最終使生物池的生物處理過程處在最佳狀態。通過監控管理系統和現場控制系統的操作屏，可以設定鼓風機出口的壓力控制值。

3.6 污泥回流量自動調節

回流污泥量的控制采用比例控制以保證污泥混合液濃度在一定的范圍內。根據生物池的進水量、回流污泥濃度控制回流污泥泵（工頻泵）的運轉臺數或變頻泵的轉速，保證生物池微生物的需要量。通過監控管理系統和現場控制系統的操作屏，可以設定回流污泥比例。

3.7 沉淀池排泥控制

沉淀池的排泥可以根據裝在沉淀池內的泥位計來控制刮泥車的運行，指導排泥。排泥有二種控制方式：按泥位計設定值進行自動排泥，按定時實現自動排泥。

3.8 污泥濃縮自動控制

污泥濃縮機系統控制采用時間控制和手動控制。該系統中設備的啟動順序依次為輸送機、濃縮機、加藥泵、進泥泵、污泥切割機，停止順序與之相反。當藥液制備段的溶液罐的液位低，進泥泵的進泥流量低、系統中任何一臺設備發生故障時，系統停止運行。采用污泥流量比例投加絮凝劑，通過監控管理系統和現場控制系統的操作屏，可以設定每天允許的運行次數及每次運行的時間。

3.9 污泥脫水自動控制

污泥脫水過程按污泥脫水系統自身PLC預先編制的程序控制運行。污泥脫水的程序控制采用時間控制和手動控制。系統設計帶有啟動時序和停止時序，以及安全保護程序。在藥液已制備完成的前提下，設備的啟動次序依次為傾斜式輸送機、水平式輸送機、濃縮脫水一體機、加藥泵、進泥泵，停止順序與之相反。上位監控管理計算機可遠程監測污泥脫水系統全部設備的運行狀態和故障報警，但不可遠程控制污泥脫水系統的開停。

3.10 加氯的自動控制

根據進水流量和濁度控制加氯機按比例自動加氯，并根據出水余氯值進一步修正加氯量，使加氯量始終處于最佳值。

3.11 電動閘門的控制

重要的電動閘門，旁邊設置的現場手動操作箱面板上設手動/遠動轉換開關。手動狀態下，由操作箱面板上的按鈕控制閘門的開閉；遠動狀態下，由中控室遙控閘門的開閉。閘門的狀態和工況在中控室的模擬屏上顯示。

4.結束語

污水處理運行過程任務要求重，特性復雜，運行管理難度大，目前水處理行業尚缺乏可靠的實時監測儀器，用傳統的控制方式往往達不到精確的控制要求。先進控制理論實現了過程工藝參數的優化，可以改變污水處理廠人工調節操作處理不及時、效率低的現狀。污水處理的社會意義巨大應用計算機控制技術實現污水處理工藝的半自動全自動控制提高污水處理的技術管理水平合理使用和配置處理設施設備具有非常現實的意義。

參考文獻：

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對于電氣及自動化信息類專業學生來講，控制類相關課程具有重要地位，主要包含“自動控制理論”、“現代控制理論”、“運動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機控制”等相關課程。“自動控制理論”和“現代控制理論”課程是研究自動控制系統的共同規律，為自動控制系統的分析和綜合提供基本理論、基本方法的一門專業基礎課該課程，是一門重要的控制類專業的基礎課，具有較強的理論性，對于工程實踐具有重要的指導作用，因而受到人們的廣泛重視。目前不只是控制類專業，越來越多的非控制類專業也都把自動控制理論作為一門重要的專業基礎課來學習。但是“自動控制理論”、“現代控制理論”課程數學計算和理論分析比重大，是本科生遇到的最抽象、難度最大的課程之一，加之未接觸專業課，沒有具體應用的物理模型，僅以數學模型為基線講，學生往往會認為“自動控制理論”與專業無關而無學習興趣，這是多年來常規教學始終感到困惑的原因。而后續“運動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機控制”專業課是以電動機為控制對象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執行機構，在自動控制理論的指導下組成的電氣傳動自動控制系統。如何講授“強理論性”課程，使學生真正認識到學好理論可獲得對電氣信息類多門專業課的理論支撐，從而學好后續專業課程是教學改革的主要目的。需結合“自動控制理論”、“現代控制理論”專業基礎理論課程與“運動控制理論”、“儀表及過程控制”，“計算機控制”專業課程的問題進行深入的分析與研究，從教學內容、方法及形式、教材建設、實踐教學等方面進行全方位、多層次的改革探索和實踐，將對教學質量和人才培養方面有明顯效果。

本項目探討了如何更新和重組控制理論相關課程的教學內容，保證教學內容的系統性、先進性和實用性，以適應形勢發展的需要。提出如何學習和掌握這些課程，包含“自動控制理論”、“現代控制理論”、“運動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機控制”等控制類課程的教學內容的一些方法和措施。

一、教學內容、方法及形式改革

1.教學設計

近年來，不斷更新觀念，壓縮精簡陳舊過時的教學內容，加強現論及現代方法的內容，很好地解決先修課程和后續課程的銜接問題，避免內容的重復，進一步優化課程體系。建立一套適應性強的包括理論講授、計算機輔助設計、實踐教學和強化訓練等方面在內的全方位教學新體系。

2.教學方法

將課堂教學、實驗教學、課程研討、網絡教學等有機地結合起來，并充分利用多媒體教學手段提高教學效率、創造視覺的新感受、激發學生的學習興趣和熱情。內容取材時，不僅體現控制理論課程內知識點之間的內在聯系，還體現課程群之間的相互關系。

3.教學手段

在教學組織過程中，積極采用現代信息技術改進傳統的教學手段，在多媒體教學、網絡課程等方面努力探索。統一制作“自動化概論”、“自動控制理論”、“現代控制理論”、“運動控制理論”、“過程控制理論”、“計算機控制”電子教案和CAI課件，并將授課課件在課程網頁上，可供學生課余預習、瀏覽、復習等。另外，教學大綱、授課計劃、實驗指導書、學習指導以及教材和參考文獻均可通過網絡方便查閱。在課程開始即公布授課教師的信箱和電話號碼等聯系方式，密切授課教師與同學之間的聯系，使學生有問題可及時獲得老師的輔導答疑，也可通過網上答疑相互交流，打破班級與時間的束縛，在平行班級中實行聽課和答疑共享。

4.教學改革與教學研究

精簡教材和教學內容，教學組定期進行集體備課，加大對該課程與前后各門課程之間的銜接研究，避免內容上的重復，使其與其他相關課程融合為一個有機的整體。建設可用于大多數工科專業的“控制理論”平臺課程。不斷改進和完善本課程的新體系結構，充分體現其基礎性、應用性、前沿性和系統性；配合新的教材和課程體系，研究并建立配套的新實驗體系，強化自主性、設計性、綜合性和創新性；以MATLAB軟件為基礎，構造開放式小車倒立擺綜合實驗平臺，將分析、設計、仿真、虛擬實驗、模擬實驗融為一體；開發先進的多媒體課件，將MATLAB平臺和虛擬實驗融入到教學過程中，使教學更為直觀生動，更具趣味性和吸引力；完善了課程網站，完成了課程輔助教材的修改和編寫，各類題庫建設、網絡統計功能、遠程教學管理系統、虛擬實驗內容的擴展及網絡版的開發等；使其真正成為學生自主學習、師生互動、雙向交流的園地；教考分離，采用試題庫出題，統一考試，流水閱卷，考后進行詳細的試卷分析。

二、實踐教學改革

實踐性教學環節是學生能力培養中的重要環節。工科學生除要掌握一定的工程技術知識外，還要有較強的實際動手能力。

1.改革實驗課教學，建立體化實驗教學體系

實驗教學是“控制理論”課程的重要組成部分。通過實驗不僅能夠培養學生分析問題和解決問題的能力，驗證所學理論，而且對所學內容能夠提出一些新的見解。為了適應教學改革的需要，在實驗室建設方面的指導思想是：將傳統的模擬實驗與MATLAB環境下的仿真實驗相結合，將基礎理論驗證類實驗與自主型、綜合型、設計型實驗相結合，將基本實驗與創新實驗相結合，建立一個立體化的實驗教學體系，從而滿足不同階段實踐教學的需要，為激發學生的創新意識提供硬件平臺。

由于實驗課內容和形式的多元化，大大激發了學生做實驗的主動性、積極性和創新性，學生可以通過預約或上網自主地開展多項實驗，進行理論驗證、性能分析和綜合設計，對提高學生的實踐能力和本課程的學習都將起到良好的作用。

課程組織形式與教師指導方法，對于教學大綱規定的必做實驗，由任課教師和實驗教師共同指導完成；對于設計性、綜合性、創新性實驗，學生自己利用課余時間完成，可以預約指導教師給予宏觀上的指導。

2.積極開展大學生科研實訓活動、參與教師科研項目

引導學生積極參加大學生科研實訓項目，吸引有興趣的學生參與教師的科研活動，培養學生嚴謹的科學態度、創新意識、創業和團隊合作精神，提高學生初步的科學研究能力以及工程實踐能力，培養學生獲取知識及撰寫論文的能力。

三、控制理論專題授課方案

根據“自動控制理論”、“現代控制理論”、“運動控制理論”、“儀表及過程控制”課程大綱的要求，在適當時候，以某一專題講座的方式授課。將各種教材進行比較、處理、揉合，組織成各個專題，以高質量、高水平、高效率來達到最佳教學效果。由于專題授課具有綜合性、整體性和探討性，使其信息量得以加大，知識在綜合和分析中得到延伸，既提升授課內容，使之濃縮為精華，又吸引了學生的注意力和參與興趣。

四、應用現代教育技術

開發研制了計算機輔助教學課件。教學課件以教材為藍本，包含簡明、清晰的授課講義、重點、難點、例題演示、控制系統計算機仿真和控制系統分析計算等內容，既有課本內容的直接再現，又增加很多有助于講解理論和計算方法的表現手段。課件以計算機為載體，既可用于課堂教學，又可通過上網，供學生進行自學和課后復習使用。控制理論的分析方法有很多圖解法，如頻域分析、根軌跡法、狀態空間法等。利用計算機強大的計算能力仿真能力和豐富的色彩，可輕而易舉地準確繪制出清晰美觀的畫面。采用動畫技術后，圖形的來龍去脈可用動態演示。計算機的圖形演示與教師的講授相結合，使教學內容形象化、具體化和生動化，增進學生的理解，提高學生的學習興趣。

計算機仿真技術在實驗教學中的應用為實驗教學帶來極大的方便。仿真實驗具有建模方法簡單、參數調整方便、結果可視性好等優點，克服常規實驗內容單調、缺乏變化、元器件制約參數調整以及實驗設備數量有限等不足。在教學中適當介紹并應用MATLAB軟件，并設計出計算機輔助實驗教學軟件包，提供一個方便易用的圖形用戶界面，將MATLAB控制工具箱的相關功能集成一體。

網絡教學平臺開發。網絡教學能真正體現學生的主體作用。在網絡中，學生可以利用網絡的交互性、檢索性等特點來選擇自己需要的內容進行獨立學習。學生可以在任何時間進行自主學習，并且與教師在網上交流，探討問題，在教學中發揮積極作用。

五、建立科學、有效的教學信息回饋

堅持洛陽理工學院本科畢業班所有學生中，實施“‘控制理論’相關課程的學習調查”制度。不定期進行相關問卷，包含這門課程是否易學、學習難點、學習方法、是否能學以致用等幾個方面的內容，充分了解學生學習這門課的基本情況，為課程改革提供必要的依據，收到良好的效果。

六、結束語

在新世紀中，控制類學科將具有更加光明的前景，控制類研究內容將具有挑戰性，研究的范圍將更加廣闊，電氣自動化專業控制類課程的內容將不斷地發展和更新，電氣自動化專業控制類課程設置及教學內容改革研究也將進一步進行下去。

參考文獻：

[1]王瑛.控制理論實驗開放式教學的探索[J].實驗室研究與探索，2002，

4(21):15-17.

篇5

[關鍵詞]中醫藥；科技發展；現狀

[收稿日期]2013-09-16

[通信作者]*李冬雪，副研究員，主要從事中醫藥領域國家科技計劃項目管理工作，Tel：（010）88225159，E-mail：lidx@cncbd.org.cn中醫藥是中華民族的寶貴財富。當前，中醫藥科技發展日新月異，不斷取得重大突破，受到國際社會越來越多的關注，世界范圍內對中醫藥的需求日益增長。本文圍繞政策環境、經費投入、人才隊伍、科技成果等方面，梳理了我國中醫藥科技發展的基本現狀。

1我國各級政府部門高度重視中醫藥科技發展，政策環境逐步改善

“十一五”以來，我國政府越來越重視中醫藥的傳承與發展，紛紛制定了各種規劃及政策來促進中醫藥的科技發展。2006年，國務院了《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006―2020年）》，提出加強中醫藥繼承和創新，推進中醫藥現代化和國際化。以中醫藥理論傳承和發展為基礎，通過技術創新與多學科融合，豐富和發展中醫藥理論，構建適合中醫藥特點的技術方法和標準規范體系，提高臨床療效，促進中醫藥產業的健康發展。并將“中醫藥傳承與創新發展”列為人口與健康領域的優先主題。2009年，國務院出臺了《國務院關于扶持和促進中醫藥事業發展的若干意見》，提到各地區、各有關部門要充分認識扶持和促進中醫藥事業發展的重要性和緊迫性，采取有效措施，全面加強中醫藥工作，開創中醫藥事業持續健康發展新局面。2010年，國務院出臺《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，提到大力發展用于重大疾病防治的生物技術藥物、新型疫苗和診斷試劑、化學藥物、現代中藥等創新藥物大品種，提升生物醫藥產業水平。2012年，國務院陸續出臺了《國家藥品安全“十二五”規劃》、《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》、《衛生事業發展“十二五”規劃》和《生物產業發展規劃》等，里面均涉及了發展中醫藥的內容。

各部門也大力協同，了很多相關規劃及文件，推動中醫藥科技的發展。科技部2007年1月了《中醫藥創新發展規劃綱要（2006―2020年）》，將中醫臨床研究、中藥產業發展、基礎理論研究、標準規范研究、創新體系建設、國際科技合作列為優先領域。2010年了《中藥現代化科技產業基地發展規劃（2010―2020年）》，提到發展中藥產業，提升中藥工業，改造中藥商業，培育中醫藥知識產業和服務業，將中藥產業培育成為我國具有比較優勢的大健康產業。2020年，建成一批各具特點、布局合理、區域化協調發展的中藥科技產業基地。2011年，科技部又陸續了《國家“十二五”科學和技術發展規劃》、《醫學科技發展“十二五”規劃》和《“十二五”生物技術發展規劃》等，均把中醫藥的發展列為主要內容之一。國家中醫藥管理局于2012年下半年連續了《中醫藥事業發展“十二五”規劃》和《中醫藥標準化中長期發展規劃綱要（2011―2020年）》，共列舉了16項重點任務。

可見，近些年來，國務院及各部門都非常重視中醫藥的發展，紛紛制定了各種規劃及政策，這些政策的制定為中醫藥的發展提供了一個很好的政策大環境，也是中醫藥能夠穩定快速發展的有力保障。

2中醫藥領域研發投入經費持續增長，但同生物醫藥的其他相關領域相比仍存在較大差距

2.1中醫藥領域研發投入經費增長迅速據《中國科技統計年鑒》數據顯示，中醫藥領域產學研各部分R&D投入經費在2007―2011年間保持逐年增長趨勢，研發投入經費總額由2007年的188295萬元增長到2011年的3399807萬元[1-5]，增長了約17倍，尤以產業研發投入經費增長最快，見表1。

表1中醫藥領域產學研各部分R&D投入經費數

Table1R&DfundsintraditionalChinesemedicinefield萬元

年度研發機構高校高技術產業20071650828106143681200823076396041959842009263525114820804220103536455674174144201139390667063293711注：數據來源于《中國科技統計年鑒》（2008―2012年），研究與開發機構“按學科分組的R&D課題”、“按學科分高等學校R&D課題”、“高技術產業R&D活動情況”。

2.2研發機構和高校的中醫藥學科研發投入經費與其他生物醫藥相關學科相比差距較大據《中國科技統計年鑒》數據顯示，2011年，研發機構和高校的中醫藥學科的R&D課題投入經費與其他生物醫藥相關學科相比差距較大，中醫藥學研發投入經費只有臨床醫學研發投入經費的約1/3[1]，見表2。

表22011年研發機構和高校的生物醫藥相關學科R&D投入經費數

Table2R&DfundsinbiomedicalfieldinR&Dinstitutionsanduniversityin2011萬元

排名學科研發機構高校1生物學2596142263232臨床醫學621652263303基礎醫學37923988944藥學61188566115中醫學與中藥學39390667066預防醫學與衛生學36984215447軍事醫學與特種醫學7281138注：數據來源于《中國科技統計年鑒》（2012年），研究與開發機構“按學科分組的R&D課題”、“按學科分高等學校R&D課題”。2.3中成藥制造業的研發投入經費與化學藥品制造業相比差距較大據《中國科技統計年鑒》數據顯示，2011年，中成藥制造業的研發投入經費為3293711萬元，不到化學藥品制造業的1/3[1]，存在較大差距，見表3。

表32011年生物醫藥各相關產業R&D投入經費數

Table3R&Dfundsinmanufactureofmedicinesin2011

排名分類2011年R&D投入/萬元所占比例/%1化學藥品制造業1044223255.322中成藥制造業329371117.453生物、生化制品的制造業265449414.064醫療設備及器械制造業248614013.17注：數據來源于《中國科技統計年鑒》（2012年）“高技術產業R&D活動情況”。

3研發投入人員總量增長較快，且研發投入人員的主體正逐步由高校和研發機構向企業轉移

3.1研發投入人員總量增長較快據《中國科技統計年鑒》數據顯示，中醫藥領域的研發投入人員總量從2007年的18578人年增長到2011年的35597人年[1-5]，增長幅度達91.6%，增長較快，見表4。

表4中醫藥領域研發投入人員總量

Table4R&DpersonnelintraditionalChinesemedicinefield人年

年度研發機構高校高技術產業2007245587037420200827741066713660200934021049915464201036471098910458201138971170519995注：數據來源于《中國科技統計年鑒》（2008―2012年），研究與開發機構“按學科分組的R&D課題”、“按學科分高等學校R&D課題”、“高技術產業R&D活動情況”。

3.2產業研發投入人員數量增長迅速據《中國科技統計年鑒》數據顯示，從2007年到2011年，研發機構和高校的研發投入人員數量呈現持續穩步增長的趨勢，增長幅度分別為58.7%和34.5%；但產業的研發投入人員數量增長迅速，從2007年的7420人年增長到2011年的19995人年[1-5]，增長幅度高達169.5%，并且占中醫藥領域研發投入人員總量的比例也由2007年的39.9%提高到2011年的56.2%，充分表明科研投入人員的主體正逐步由高校和研發機構向企業轉移。

4科技創新能力不斷提高，取得成績顯著

4.1“中醫學”科研數量增長顯著據中國科學技術信息研究所網站數據顯示，中國科技論文與引文數據庫收錄的“中醫學”文章的數量從2007年的15164篇增長到2011年的24620篇，增長幅度達62.4%，文章總數量的排名由2007年的第9名上升至2011年的第4名；并且在國內論文被引用次數最多的10個學科排名中，“中醫學”也由2007年的不在前10名躍升至2011年的第6位[6]，成績顯著，見表5，6。

表5中國科技論文與引文數據庫收錄論文數排名

Table5Top10listfornumberofpaperstakenbyCSTPCbydiscipline

排名2007年2008年2009年2010年2011年1臨床醫學臨床醫學臨床醫學臨床醫學臨床醫學2電子、通信與自動控制技術農學農學中醫學計算技術3計算機科學技術電子、通信與自動控制計算技術計算技術電子、通信與自動控制4基礎醫學計算技術電子、通信與自動控制農學中醫學5農學基礎醫學基礎醫學基礎醫學農學6藥學藥物學中醫學藥學預防醫學與衛生學7生物學中醫學藥物學電子、通信與自動控制基礎醫學8預防醫學與衛生學生物預防、衛生預防醫學與衛生學生物學9中醫學預防、衛生化工化工化工10化學化學地學土木建筑土木建筑

表6國內論文被引用次數最多的10個學科排名

Table6Top10listfornumberofpaperscitedbydiscipline

排名2007年2008年2009年2010年2011年1臨床醫學臨床醫學臨床醫學臨床醫學臨床醫學2地學農學農學農學農學3農學地學地學地學地學4生物學生物學生物學生物學生物學5電子、通訊與自動控制電子、通訊與自動控制電子、通訊與自動控制電子、通訊與自動控制電子、通訊與自動控制6基礎醫學環境科學基礎醫學基礎醫學中醫學7化學基礎醫學環境科學環境科學基礎醫學8環境科學化學化學計算技術計算技術9計算機科學技術計算技術計算技術中醫學環境科學10電力與電氣中醫學中醫學化學預防醫學與衛生學

另據《中國科技統計年鑒》數據顯示，SCI/EI/CPCI-S收錄的“中醫學”論文數從2007年的63篇增長到2010年的450篇[1，4]，增長明顯。

篇6

中圖分類號：TP13.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（c）-0066-01

“自動控制原理”作為自動化及相關專業的專業基礎課程，在自動化專業中，起到承上啟下的核心作用。同時，在化工、機械等專業中也處于非常重要的地位。[1]目前，這門課程存在著教師難教、學生難學的雙重困惑，特別是其考核方式和考核內容在某種程度上直接影響學生的學習態度和積極性。進行考核制度改革，是調動學生學習積極性，提高教學質量的一種重要方法。傳統的考核方式大多采用閉卷或者開卷考試，存在不少弊端。

1 傳統考核方式及弊端

（1）不能有效促進學生對課程知識的積累，而且難以客觀評價學習效果。目前，獨立學院考試沿襲了傳統的課程考核模式，在這種考核模式中，期末考試是課程考核的主要方式，其所占比重較高，因此，期末考試的成績在一定程度上作為衡量課程教學效果和學生學習水平的主要依據。這樣會造成學生考試易存在作弊心理，考試臨時抱佛腳現象。

（2）使教與學不能較好結合。在獨立學院中，大多數學生學習只是為了考試及格，平時在課堂上和課后都不用心，不操心，得過且過，敷衍了事，很少主動總結教師課堂內容和找教師答疑。在傳統考核模式中，閉卷考試容易照成學生死記硬背，是典型的記憶力考核。而且，閉卷考試客觀題較多，一定程度上也限制了學生創新和個性的成長。開卷考試容易形成學生不勞而獲的意識，往往把考試寄托在課本和作業上，不會主動學習。這就達不到教與學的有機結合，不能取得較好的教學效果。

2 自動控制原理考核改革的思路及方法

（1）改革考核內容，培養學生創新應用能力。自動控制原理在實際生活中應用非常廣泛，因此，在制定課程考核內容時，要與實際生活、先進技術和先進思想相鏈接，考核學生創新和靈活運用知識的能力。考核中要注重學生個性的培養和發揮，使具有特殊學習興趣和有想法學生的才能得到發揮。比如，自動控制原理也是一門自動化專業和相關專業的考研課程，一部分學生需利用本課程學習考研，因此在制定課程考核時，可通過適當增加與考研內容相關的考核試題，同時，加大考研課堂討論力度。這樣，即能滿足一部分學生考研需要，也能滿足大部分學生的學習需要。考試不能完全限制答案，除了原理性、原則性的問題，對于學生似是而非、較牽強的答案，特別是比較新穎的答案，要給以肯定，不能全盤否定，以利于加強學生的學習積極性、創新能力、主動思考和發散性思維的培養。

（2）加強過程考核。傳統考核模式可能會導致教與學相脫節。實施過程考核的考核理念，能較好的克服陳述性知識和過程性知識的分割、理論知識與實踐知識的分割、知識排序方式與知識學習方式分割的缺陷。[2]過程考核是課程教學體制中不可或缺的一部分，即體現了考核成績的科學性，也體現了公平性，一定程度上也杜絕作弊和臨時抱佛腳的心理，有利于培養學生重結果更重過程的人生觀和世界觀，為以后進入社會，進入職場有更好地發展。

例如，在自動控制原理課程教學中，為了增強學生的自主學習性，加大平時成績的比重，把平時成績提高到總成績的50%，同時，將考勤、課堂考核、課堂討論、課堂提問、答疑、課后作業、學生互動和課程論文等納入平時成績。在平時成績中，還要加大課堂討論和課堂提問在平時成績中的比重。這樣，既體現了公平性，又增加了學生的學習積極性，同時，開擴了學生的思維，培養了學生思考問題、分析問題和解決問題等多方面培養的能力，充分調動學生的自主學習性。

（3）引入“一紙開卷”。“一紙開卷”是指在考試開始前兩周由系部統一發給學生印有“自動控制原理考試專用紙”字樣的試卷紙，學生可在試卷紙上書寫與考試內容有關的公式、內容等，考試時允許帶進考場。[3] 考試結束后與試卷一起上交，否則視為作弊處理。

采用“一紙開卷”考核的優點主要體現在以下2個方面：（1）可有效避免學生死記硬背公式和知識點，減輕學生負擔。自動控制原理課程具有理論性強、含有大量公式和圖形曲線等特點。采用“一紙開卷”的考試形式，學生可以不用死記硬背公式，可以把大量時間和精力放在知識點的理解和歸納總結上，有利于提高學生分析和主動思考的能力。（2）有利于減小作弊的幾率，端正考風。考試前，學生通過自動控制原理考試專用紙把需要記憶的公式、基本概念和歸納總結的知識點寫下來，這樣，考試時，部分基礎薄弱、學習成績較差的學生基本上不需要攜帶一些采用閉卷考試時常用的作弊小抄，而且也有利于調節學生的考場氣氛，緩解考試時的緊張。

（4）加強考核反饋機制。考核的目的，是為了檢查學生是否掌握所學知識解決問題的能力。考核結束后，要形成反饋機制，及時的把考核結果反饋給學生，完善學生知識點的理解。特別在過程考核時，比如，在學生完成課后作業、課堂測試和課程論文后，教師要及時的根據完成情況，對學生解題或理解錯誤問題進行案例講解，對重點知識點特別強調，要求學生及時修改錯誤，加強和完善知識點的理解。

3 結語

在獨立學院學生教學過程中，自動控制原理考核改革還任重而道遠，但教師應圍繞以培養一線應用型人才為理念的原則，培養學生的創新和實踐應用能力，培養面向現代社會的高新技術產業所需的復合應用型人才。實行“一紙開卷”和加強課程過程考核相結合的考核思路，推動了教學改革，促進了學生的主動學習能力，加強了學生的創新和綜合應用能力，避免了過去傳統考試模式作弊、臨時抱佛腳、單純應付考試和只要60分及格等心里和行為，提高教學質量。

參考文獻

篇7

 

“自動控制理論”課程是研究自動控制系統的共同規律，為自動控制系統的分析和綜合提供基本理論和基本方法的一門專業基礎課[1]。該課程是一門重要的測控類專業的基礎課，具有較強的理論性，與前續課程聯系緊密，知識面廣，學生不易理解掌握[2-3]。學好這門課程不僅可以為后續專業課的掌握打下良好的理論基礎，而且能在今后從事專業工作時，直接運用它去分析和解決實際技術問題。對于工程實踐具有重要的指導作用，受到人們的廣泛重視。在本課程的教學中，實驗教學對理論知識的理解、掌握、鞏固具有重要的作用。 

 

1 當前實驗教學的不足 

 

長期以來，傳統的實驗教學被一種固定的模式所束縛，教學內容陳舊，教學方法呆板，在一定程度上限制了學生的主動性和積極性，難以激發他們獨立分析問題、解決問題的興趣和激情，沒有體驗過從失敗中自己尋找成功之路的經歷，抑制了學生個性的發展，這樣不利于對學生創新能力的培養[4]。 

1.1 實驗內容固定 

傳統的實驗主要是按章節進行驗證性實驗，實驗儀器功能固定，實驗只能按照實驗指導書設計好的步驟進行, 學生被束縛在驗證性實驗中，對出現的相關問題缺少系統、多角度的分析，不利于學生創新能力的培養。 

1.2 實驗時間限制 

一般的實驗都要求在實驗室2個學時內完成，學生很難全面深入地把握實驗主要內容和方法，對實驗的目的、實驗原理無法理性地理解，更別提實驗中出現故障的排解分析，限制了學生的設計和創新，不利于鍛煉學生的綜合能力。 

1.3 實驗儀器制約 

實驗儀器過于固化，儀器設置上未給學生留下設計性和探究問題的空間。儀器組成以理論驗證為主，缺少實際控制系統各環節，特別是反饋部分的傳感部分，更不具備跟隨學科發展而開拓新實驗的延伸性。 

1.4 實驗方法落后 

實驗技術水平和內容更多地滿足于基礎性實踐環節，缺乏系統的綜合性、設計性和研究性實驗環節，以及缺少在利用多種現代實驗手段、方法和工具對實驗過程中的結果和現象進行深入分析研究方面對學生的引導。實驗過程主要完成連線操作、數據記錄等簡單的工作。 

 

2 實驗教學改進 

 

針對目前實驗教學的現狀，摒棄以往按部就班完成指定實驗步驟操作驗證形式，按照學生對科學的自然認知進度設置靈活變換的實驗內容。對實驗設置按多層次，從簡到難，逐步引導學生自主學習、合作學習、研究性學習，逐步走向從問題出發的探究、創新。同時，研究新的實驗教學儀器，開發配套軟件，保證實驗硬件滿足新環境下的要求。結合靈活的教學儀器改變教學方法，充分調動學生動手的積極性，引導其創新。 

2.1 實驗內容設置 

開設不同層次的實驗內容，既要滿足實驗教學的驗證、演示等基本功能，又要激發學生的興趣。 

基礎實驗：根據給定實驗任務、方案和步驟，選擇并完成一定數量基本實驗；同時，通過調整實驗參數得到不同結果，增加思考空間。 

綜合實驗：將各個基礎實驗環節有機結合在一起，各課程之間關聯內容綜合。 

設計實驗：以任務的形式，給定實驗題目，允許學生按照自己思路選擇設計性實驗內容，引導學生學會設計和研究的方法。 

創新實驗：自行命題實驗，將學生的構想通過儀器現有功能模塊來實現，在探究式學習中培養學生創新能力。 

2.2 實驗儀器的改進 

根據實驗內容的要求，開發適合本專業的教學儀器。儀器具有控制系統需要驗證的各種典型環節模塊、信號發生器模塊等基本功能，還結合工程實際將傳感器引入反饋環節，增加執行器件，構成完整的閉環系統。避免教學儀器箱只能完成信號源作為激勵，控制環節構成系統的不足。同時，儀器上的控制效果通過便于觀看的形式展示出來，讓控制過程可視化。儀器要預留出擴展接口，便于在實驗中添加新的模塊。儀器在結合計算機完成實驗的同時，又能獨立完成實驗內容，實驗配套軟件要能對硬件平臺對的實驗內容進行仿真和虛擬實驗。學生可以根據測試參量的不同選擇相應的傳感器，完成非電量到電量的轉換，對信號進行處理，結合控制理論完成創新性、設計性的實驗。 

2.3 實驗方法的轉變 

1）以學生為主體，開辟新知識領域，重視實踐能力的鍛煉；2）培養學生的綜合能力；3）科學知識和實驗能力培養上，建立系統、科學且開放的實驗教學體系，注重課程之間縱向和橫向的聯系。 

結合開發的教學儀器，在實驗方法上除了基本的驗證性實驗，其他實驗按任務的形式給出，不對學生做過多的限制，留出學生思考、動手、創新的空間。充分利用計算機的計算、分析功能以及儀器配套軟件（采用數學工具matlab編寫的程序）在實驗前完成必要的仿真分析，讓實驗有的放矢，理論指導實踐。實驗既做到軟硬精密結合，又能相互獨立，兩者相輔相成。克服當前實驗中儀器平臺不能脫離計算機，配套軟件不能獨立工作，學生只能在實驗課中有限的時間內完成實驗的不足，讓實驗內容通過軟件可以在任意計算機上完成。 

 

3 總結 

 

對當前實驗教學過程中存在的問題進行分析和總結，從實驗內容設置、實驗儀器、實驗方法3個方面提出改進方法。自動控制理論來源于實踐，反過來指導實踐[5]。結合當前人才培養的趨勢，理論聯系實際，提高學生實踐能力，在實踐中發現問題、解決問題進而培養創新能力。 

 

參考文獻 

[1]葛鎖良.自動控制理論教學內容與教學方法的探討[c]//2001年中國自動化教育學術年會論文集,2001:72 

[2]杜永貴,謝克明,李國勇,謝剛.“自動控制理論”課程教學改革與實踐[j].太原理工大學學報:社會科學版,2009, 27(1):77-79 

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1.工程概況

萊蕪市鋼城區黃莊鎮，是中國黃金桃之鄉，優質黃金桃種植生產基地，該項目位于黃莊鎮東北部黃金桃主產區，控制灌溉總面積4000畝，項目區原無灌溉設施，經常遭受干旱威脅，嚴重威脅黃金桃產量和品質。近年來實施了計算機控制微灌工程項目，共建成了中心控制管理房及附屬設施1處、蓄水池5座、各類灌溉管道 40km。自動控制部分安裝中心控制計算機1套，在田間埋設各類控制信號模塊40個、進口2英寸電磁閥40個、土壤墑情傳感器4個；沿干、支管道鋪設電源線、信號線、計算機網絡線、電磁閥控制線8km，金屬屏蔽管3km，在支管管道安裝水表、壓力表等量測設備，另外還配備UPS電源、避雷器等穩壓和過電壓保護裝置。

2.計算機控制系統的工作原理及配置

2.1 自動化控制系統工作原理

計算機控制系統主要是接收土壤水分傳感器采集的數據，當采集數據達到土壤含水量下限值時，控制系統發出開閥指令，控制器打開電磁閥門，按照預先設定的灌水強度和灌水量進行灌溉，本組灌溉完畢打開下一組電磁閥，同時關閉本組電磁閥，直到整個灌溉過程結束。在整個灌溉過程中，灌溉強度、灌水量均可根據不同作物品種、當時的土壤含水量進行人工設定。系統可對土壤含水量、管網壓力、流量、灌水量等進行實時控制，并將灌水時間、日期、灌水總量等數據存儲并可隨時打印。

2.2 自動化控制系統的配置

自動控制系統由上位機和采集控制模塊相結合，是目前配置較為可靠的方案。采集控制模塊對于系統的擴展靈活方便。土壤水分傳感器是自動控制系統的關鍵部件，其靈敏度和可靠性直接關系到能否適時啟閉供水設備可靠灌溉。論文格式。管道上的電磁閥均按照預先分組連接到控制模塊上，啟閉受計算機軟件控制。

2.3 系統的軟、硬件設計及功能

系統軟件分為上位機監控軟件和采集控制模塊軟件兩部分。上位機軟件包括通訊程序、監控畫面和打印程序。采集控制模塊采用梯形圖編寫。

系統硬件設計按功能可劃分為監控、控制兩部分。系統監控部分由上位機和打印機組成，用來實時處理采集控制模塊采集的數據并據設定值進行邏輯判斷，向控制站采集控制模塊發送控制命令。系統控制部分由采集控制模塊、土壤水分傳感器、壓力流量傳感器及電磁閥等組成。該部分作用是采集流量壓力信號并送入上位機進行處理，同時執行上位機發送的控制命令，對電磁閥進行控制操作。

3.自動化控制系統方案設計

3.1 自動化控制系統站點布局

整個高效經濟作物種植區內，控制灌溉總面積4000畝，全部采用小管出流灌溉，分布于項目區內的5座蓄水池為灌溉水源，由安置于中央控制室內的計算機分別負責控制5座水池按需供水。每種灌溉區域和每座水池都安裝一套中心測控單元——測控終端。包括：采集控制模塊，用來完成數據采集和控制驅動任務；傳感器，完成數據測量與傳輸任務。測控終端通過Rs485信號網絡與中心控制室內主計算機相連，自動進行數據采集、傳輸、指令接收和驅動控制，實現遠程測控功能，從而使田間地塊灌溉自動化。

3.2 自動化控制系統網絡結構布局

由于本項目區周圍需灌溉的農田面積較大，各測控點距中央控室距離不等，為此，控制系統采用了二級分布式網絡化測控系統拓撲結構。該結構具有以下先進特點：(1)保持網絡距離、測控終端的擴展、傳感器和伺服機構的增加，在原有工程的基礎上擴大系統規模。(2)不同種類、不同通訊協議、不同傳輸速率的智能終端共用網絡介質，進一步提供了系統擴展的靈活性。(3)部分遠程測控終端的故障或脫網維護，不影響其他部分的正常工作。

3.3 自動化控制系統布線

微灌工程中埋設了各類管線，其中有不同管徑的灌溉輸水管道、強電電纜線、弱電信號線等。現場弱電信號總線采用4芯1.5mm2銅芯電纜，其中2芯傳輸 24VDC電源，另外2芯傳輸RS-485網絡信號。論文格式。電磁閥驅動線采用每電磁閥1．5mm2的2芯24VAC電纜。通信網絡采用RS-485雙絞線，通信波特率9600bps、自定義奇校驗、幀協議、幀校驗格式，自動切換。

4.計算機控制系統的特點

本項目系統測控選擇了高性價比的測控設備，具有高可靠性、直觀性、安全性等特點。系統不但支持測控對象數量、測控終端數量、軟件功能、遠程信息共享等方面的開放擴展性，而且對于操作人員的技術水平要求較低，技術維護工作簡單易行，完全能夠滿足農業生產的野外工作環境要求。本項目實現了以下技術創新：(1)設計了多媒體動畫界面，可對全灌區實時動態動畫模擬，對灌溉作業遠程實時操作。(2)根據作物品種、土壤含水量，編制科學合理的灌溉計劃，避免了大水漫灌和灌水不足，為作物穩產高產奠定了基礎。(3)使用了1:1隔離變壓器，有效避免了雷擊、過電壓等強電干擾對設備的損害，延長了設備的使用壽命。(4)測控終端使用了通用采集控制模塊代替了傳統PLC可編程控制器，既方便了管理又降低了工程造價。

5.自動化控制系統的應用效果

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中圖分類號：P335+.1文獻標識碼： A 文章編號：

一、自動化儀器儀表的簡介

1. 自動化儀器儀表的定義

自動化儀器儀表是用于化學、物理方面的技術工具和設備，可以檢出測量各種物理量、物質成分。從廣義來說，儀器儀表也可具有自動控制、報警、信號傳遞等功能。顯微鏡、望遠鏡能使人們擴展自己的視野，體溫計能讓人們測量自己的身體的溫度；此外，還有一些儀器儀表如磁強計、射線計數計具有特殊功能，可以感受和測量到人的感覺器官所不能感受到的數據因子。

自動化儀器儀表又被稱作信息機器，因為它的主要功能是信息形式的轉換，可以將輸入信號轉換成輸出信號。信號按時間域或頻率域表達，信號的傳輸則可調制成連續的模擬量或斷續的數字量形式。

2. 自動化儀器儀表的分類

自動化儀器儀表是多種科學技術的綜合產物，有很多種類，有的按用途分類，有的按功能分類，不同的分類方法對應著不同的產品，本文主要介紹兩種分類方法。

（1）按不同用途來分類

儀器儀表有各種用途，有的用在運輸上，比如汽車儀表、拖拉機儀表；有的用在航空上，比如船用儀表、航空儀表；有的用在地質上，比如地質勘探測試儀器、地震測試儀器；另外隨著科學技術的發展，很多儀器儀表應運而生，比如教學儀器、醫療儀器、環保儀器等。

（2）按不同功能來分類

隨著我國自動化技術的成熟和各種行業的需要，產生了各種功能的儀器。比如工業自動化儀表按功能可分為檢測儀表、記錄儀表、計算儀表等；檢測儀表按被測物理量又分為溫度測量儀表、壓力測量儀表、流量測量儀表等。

二、我國自動化儀器儀表行業發展的現狀

自動化的內容在近10 年來隨著電子信息技術和光電技術等相關學科的發展而發生了許多變化。從縱深上講，可以涵蓋從最底層的自動化感應部件、各種檢測傳感器、變送器、各種間接測量設備、各種執行機構等到自動回路調節器、自動控制單元、各種大中小型裝置控制系統到綜合優化調度與協調系統和企業綜合管理信息系統等。從應用的行業性質上分，自動控制系統可以分成以流程過程控制為主的過程控制系統(如各種DCS、回路調節系統等) 和以運動和傳動控制為主運動控制系統( 各種邏輯控制PLC 和傳動控制系統如CNC 等，工業自動化儀器儀表主要是針對自動控制系統而言。

2002 年我國工業自動化儀表制造業共有309 個企業，實現工業總產量136.24 億元，銷售收入133.75 億元，利潤總額8.99 億元。行業綜合水平總體上達到國際八十年代水平。30%的產品實現了數字化，達到國際八十年代末期水平; 約15%的產品實現了智能化，達到國際九十年代水平。品種門類較為齊全，有一定的成套能力。可能承接60 萬千瓦火電站、核電站、30 萬噸合成氨、30 萬噸乙烯、500 萬噸煉油、10000 立方米空分、4000 立方米高爐、120 噸轉爐、日產30 萬立方米城市煤氣站、日處理40 萬噸污水、日產5000 噸水泥等大型工程的控制系統和儀表成套項目。

三、當前的儀器儀表技術存在的主要問題

儀器儀表行業技術發展雖然迅速，但較國外先進的高性能、高實用性的領先技術比起來，我們還存在著10~15年的差距，當前的儀器儀表技術還存在著一定的問題：

1、自主創新成果比例過少，應用技術不足

我國儀器儀表行業的初期是通過引進國外的先進技術，近幾年，也有不少科技型企業加大了自主研發力度，但從總體上說，自主創新的成果還是非常少，并且技術的實用性欠缺。對于一些關鍵核心工藝加工制造技術力量非常薄弱。產生這種現象的原因是因為中外合資與先進技術引進與自主研發嚴重脫軌。

2、中低檔產品居多，研發投入不足

我國現階段的儀器儀表產品較國外比較，大部分都屬于中低檔產品，產品創新能力弱，高端精準儀器儀表數量非常少。其原因是現階段的儀器儀表行業缺少對于高端檢測、數字化精進技術人才，限于各大企業和單位的指導思想和投入規模，研發投入也不夠，包括設備資金、人才培養等各方面的投入。

四、我國自動化儀器儀表的發展趨勢

近年來，經濟全球化的發展要求技術的全球化，計算機和智能機器的發展對儀器儀表的發展有很大的促進，我國應該在現有的技術基礎上，借鑒國外的微電子技術，掌握關鍵技術，生產更多國有品牌，提升國際競爭力。我國自動化儀器儀表技術的發展前景廣闊，與國際自動化儀器儀表的發展相比，可以分為智能化、高精度化和網絡化等趨勢。

1. 智能化

智能化技術是儀器儀表的一種發展趨勢，與國外產品相比，國內產品在智能化方面有很多不足，我國儀器儀表在智能化方面與國外存在明顯差距，因此，我國應該加大創新力度，改變創新模式，在智能化方向改革創新。自動化儀器儀表的智能化是指采用大規模集成電路技術、接口通信技術，利用嵌入式軟件協調內部操作，使儀表具有智能化處理的功能。采用智能化的產品可以很好的自主調節控制，利于信號的傳遞，提高了工業效率，更能適應國際技術的發展。

2. 高精度化

自動化儀器儀表對技術要求很高，只有高度精密化才能提升我國產品的核心競爭力。國外很多儀器儀表產品具有高精度化的特點，我國的產品在這方面明顯落后，因此提高儀器儀表的精密是大勢所趨，也是應對國際激烈競爭的必然選擇。當前的重點是研究和發展多維精密加工工藝，精密成型工藝，球面、非球面光學元件精密加工等工藝。

3. 網絡化

在國外市場以現場總線技術為代表的數字通信網絡技術得到了快速發展，但是我國自動化儀器儀表在總線技術方面還不完善，許多產品功能還不完備，核心技術的掌握也差強人意，因此，網絡化是我國自動化儀器儀表的發展趨勢和方向。發展網絡化就要充分利用計算機數字化通信技術，完成信息的轉換，構造一個龐大的信息化網絡，這樣信號流通順暢，更能提高生產效率。

總結

自動化儀器儀表是很多自動化元件組成的，包括各種功能的自動、智能和微型技術工具。儀器儀表有不同的用途，對應的功能也不同，有的具有測量、顯示功能，有的具有記錄、報警功能。近年來隨著經濟的發展和科學技術的進步，微電子、計算機、網絡通信等日新月異發展的新技術對自動化儀表產生了深遠的影響。我國自動化儀器儀表發展歷史久遠，隨著新技術的出現不斷出現新的儀器，對我國經濟的發展起了很大的促進作用，從目前來看，我國自動化儀表技術發展迅速，但與國際上比起來還是有一定的差距。自動化儀表的改進有重大的應用前景，我國應該加大資金扶持力度，轉變創新方式。

【參考文獻】

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[3]唐公濤.尹升寶淺談工業自動化儀表的發展趨勢[期刊論文]-科技創業家 2011(4)

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中圖分類號：TM31 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（b）-0063-01

電廠作為電力供應的生產者，其電力制造的質量和生產過程的安全直接關系到千家萬戶的切身利益，因此對于電廠現場機電裝備的自動化控制的要求十分嚴格。隨著現場總線技術的飛速發展和廣泛應用，以現場總線技術為典型應用的自動化控制系統已經逐漸深入到工礦自動化的多個領域，在一些自動化控制水平較高的電廠，已經初步實現了電廠機電裝備的自動化控制。高爐是火力電廠生產過程中不可缺少的機電裝備，其溫度控制要求十分嚴格，如何實現高爐溫度自動調節與控制，一直是很多火力電廠技術工程師都著力重點解決的技術難題之一。本論文主要結合現場總線技術，結合電廠高爐溫度的控制要求，對其溫度自動控制系統進行系統的研究與探討，以期能夠找到面向火力電廠高爐的溫度自動控制技術，并以此和廣大同行分享。

1.高爐溫度自動控制概述

（1）高爐溫度調節控制功能需求。火力電廠采用高爐主要是實現燃煤產電，為了實現能源的復合利用，提高經濟效益，往往還通過高爐生產一些副產品，這就要求對于高爐內的溫度和壓力都有著嚴格的控制要求。在實際生產過程中，高爐溫度的調節往往是采用人工調節的方式實現，這種調節方式效率低，精度差，可靠性差，因此逐漸提出了高爐溫度自動調節的控制要求。要達到高爐溫度無人值守控制的效果，就必須要能夠實時自動監測高爐內的溫度參數，并通過計算實時控制氣閥或者進料閥，以實現對高爐內溫度的自動控制與調節。

（2）現場總線技術的應用特點。由于技術的發展和設備的日益復雜，過去集中式自動化控制模式在實際應用中已經逐漸暴露出了諸多問題與不足，如控制中心負載過大，信息傳輸效率較低，系統兼容性較差等等；而現場總線技術的出現則很好的克服了上述問題，現場總線能夠結合具體的被控對象合理設計自動化控制系統，對現場的智能儀表、數據傳輸、數據處理和終端均有著可靠的集成性和兼容性，因此將現場總線技術應用于火力發電廠高爐溫度的自動調節控制，是完全可行的。

2.基于現場總線的高爐溫度自動調節控制技術應用探討

2.1系統功能設計

基于現場總線技術的高爐溫度自動調節系統，具體來說，其功能主要包含以下幾個方面：（1）在線監測。（2）數據查詢。（3）生成報表與統計分析。（4）超限報警與聯動控制。

2.2系統層次架構

高爐溫度的自動調節控制系統主要由以下四個系統層構成。

（1）傳感儀表層。為了實現高爐溫度的自動監測與控制，必須選用合適的傳感器對高爐內的溫度進行實時監測，溫度傳感器采用4-20 mA電流信號作為傳輸介質，將模擬量信號傳輸到數據采集模塊中。

（2）數據采集層。數據采集模塊接收傳感器傳送過來的模擬量信號，通過現場總線實現模擬量數據信號的遠程傳輸，直至傳輸到中央控制室的PC終端。

（3）PC終端。PC終端通過專用的組態軟件實現對高爐的溫度變量的實時顯示，并提供友好的人機交互界面，完成數據的查詢、存儲和報表統計等管理功能。

（4）驅動執行層。當被監測的高爐溫度過低或過高或者異常超限時，由PC終端發出相應的控制指令，經過驅動機構層實現控制指令的放大和執行，輸出到動作執行器，實現相關的報警動作或聯動控制動作。動作執行器主要由氣閥和進料閥構成，氣閥的開度可以降低高爐內的溫度，進料閥的開度可以提高高爐內的溫度，它們通過接收來自PC終端發出的控制指令，經過驅動放大轉變為閥門調節的開度大小，從而實現對高爐溫度的自動調節與控制。

2.3系統軟件設計

基于現場總線的高爐溫度自動調節與控制系統，采用組態軟件實現對高爐溫度參數的實時顯示，以提高人機交互系統的直觀性。該組態軟件可以采用當前市場上主流的組態軟件，例如wINCC，組態王等專業工控自動化組態軟件，也可以采用VB、VC等高級語言進行開發。由于該自動控制系統僅僅是對高爐的溫度參數進行實時監測與顯示，因此軟件開發的工作量并不是很大，下面結合組態軟件的開發分析軟件系統的設計基本流程。

（1）系統界面設計。一個好的軟件系統必然有著良好的人機交互性，而這離不開系統的界面設計，因此要結合高爐的溫度控制選取合適的圖像圖形，提高軟件的可觀性。

（2）系統導航設計。由于軟件系統既要顯示溫度數據，還要提供數據報表、歷史曲線等其他數據管理功能，就需要提供良好的頁面之間的導航切換功能。

（3）系統數據設計。組態軟件或者說自動化控制系統軟件都離不開數據庫的開發，可以選用軟件自帶的數據庫系統，也可以采用第三方數據庫管理系統，但是都必須要能夠為系統提供可靠的數據源。