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自动控制理论论文范文1
“智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究”是哈尔滨工业大学（原哈尔滨建筑大学）承接的项目，由哈尔滨工业大学和北京德达数据系统有限责任公司合作开发。该项目采用LONWORKS技术开发研究并在住宅示范小区工程中试运行。1、对住宅居住环境（湿度、湿度）及设备进行监控；2、住户三表（水表、电表、煤气表）远传；3、住户三防（防火、防灾、防盗）；4、厨房设备监控；5、卫生间排风控制。这些功能用LON总线一节点实施，即每一住户为一LON节点，然后再用棗服务器管理各个用户的节点构成LON总线系统。该项研究已在北京翌景嘉园示范小区通过试运行，下面对其自评估如下：
一、攻关的任务、考核目标及主要技术指标：
经过论证，我们在专题合同中将各种指标定位在：
本专题的攻关任务：研究智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统，该系统包括两项任务，其一是开发家用管理软件，其二是开发家庭智能控制装置，实现对居室温度、湿度进行自动调节；对厨房用具进行时序控制；对卫生间的排风进行控制。而家用电脑管理软件要对家庭设施进行管理并提供若干家政服务程序。
本专题的考核目标：提供具有居室空调、厨房监控、卫生间自动排风功能的微机控管装置一套；提供家用电脑管理软件一套；住宅温、湿度等参数应满足智能住宅规定标准；在示范工程中应用该项成果。
本专题的技术经济指标：温度、湿度等主要被控参数应满足智能小康住宅标准（温度18℃～28℃，湿度30％～70％）；系统运行可靠。
在进行该项专题的进一步研究的过程中，结合当前先进技术的发展以及我国智能住宅发展状况，在原有的合同的基础上，我们对家庭智能控制器又增加了三表远传、安防等功能。
二、专题执行情况评价
本专题按两个部分实施，即家庭智能控制器和家用电脑管理软件的研究：
1、家庭智能控制器
（1）功能
本专题所开发的家庭智能控制器即智能节点具有4路模拟输入，12路数字输入，12路数字输出，其所实现的功能如下：
通过对室内温度监测，得到实际温度与设定温度比较：当实际温度低于设定温度一定值时，在夏季关空调，在冬季开暖气；当实际温度高于设定温度一定值时，在夏季开空调，在冬季关暖气。温度控制达到智能小康住宅规定标准：18～28℃。
通过对室内湿度监测，得到实际湿度与设定湿度比较：当实际温度高于设定温度一定值时，关加湿器；当实际湿度低于设定湿度一定值时，开加湿器。湿度控制达到智能小康住宅规定标准：30～70％。
对三表实行脉冲计数，并发送到上位机。
当门磁或红外报警时，在设防状态下，声光报警和自动拨号器启动，并有报警信号传到上位机。
玻璃破碎报警时，声光报警启动；在设防状态下，自动拨号器启动：有报警信号传到上位机。
紧急按钮报警时，自动拨号器启动，并有报警信号传到上位机。
排风扇按钮控制排风扇，排风扇运行一段时间自动关闭。
烟感探头报警时，煤气闭阀器关闭，声光报警和自动拨号器启动，并有报警信号传到上位，此外，通过判断烟感探头输入信号可识别探头是否有故障。
煤气泄漏报警时，排风扇启动，煤气闭阀器关闭，声光报警和自动拨号器启动，并有报警信号传到上位机。
探头复位输入控制火灾探头掉电复位及开启煤气闭阀器。
通过上位机运作，可以控制厨房设备按一定时序启动。
温度的设置可以通过上位机或者设定按钮实现。
湿度的设置可以通过上位机或者设定按钮实现。
与本专题预期目标相比，我们在设备监控的基础上，增加了安防功能，三表远传功能；我们经过认真研究，考虑研发产品的应用和推广，我们单片机来完成这些功能，而是采用了先进的现场总线棗LON总线。
（2）应用的LONWORKS技术特点
本专题采用了LONWORKS技术进行开发，该技术有如下特点：
开放性：网络协议开放，对用户平等；
通信媒介的多样性：可采用任何媒介进行通信，如双绞线、电力线、光纤、同轴电缆、无线电波、红外等，并且同一网络可以有多种通信媒介；
互操作性：其通信协议Lontalk是符合ISO定义的OSI模型，任何制造商的产品都可以实现互操作性；
网络拓扑：有星型、总线型、环型以及自由型；
网络结构：主从式、对等式或客户/服务式结构；
通信的每帧有效字数可从0至228个字节；
通信速率可达1.25MB/S，此时有效距离为130M；78KB/S的双绞线，直线通信距离可达2700M；
其技术核心器件棗Neuron芯片内部装有三个8位微处理器、34种I/O对象和定时器以及LONTALK通信协议等。该芯片具有通信和控制功能。
近年来，该技术在国内外的智能建筑领域都得到了应用和发展，其开发工具平台强大，开发者在短期内就可以完成开发工作；在韩国、日本、澳大利亚、加拿大等国都已经利用该技术完成多项工程；并且，总体来看，该技术适用于中国，而且还在无线扩频等方面有继续加强的潜力，能在家庭智能系统上有更大的突破。
（3）解决的技术关键
功能集成：在目前智能住宅产品中，实现单一功能（如抄表、安防）的产品很多，本装置将三表收费、三防、厨房设备监控、室内环境监测、卫生间排风扇控制等功能集成在一起，真正实现了功能集成。
采用了Lonworks技术：Lonworks技术作为先进的总线技术，在本专题得以采用，将会更有利于家庭智能控制装置的推广。
模拟量的引入：从长远来看，将模拟量引入智能住宅将是必然，而目前国内几乎没有智能住宅产品将其引入，本装置将模拟量引入，也体现装置的前瞻性。
软件编程语言采用NeuronC语言，利用该语言事件驱动任务的特点，增强了装置的实时性。
本装置可灵活组态：如果用户不需要该模块中的模拟输入，我们就会在设计硬件电路时预留出端口，而不焊接模数转换模块，这样可为用户省下投资，也为其将来扩展做好准备；12路数字输入点被开关量或脉冲信号来触发，其可以配置成电表水表煤气表输入，可以配置成安防信号输入，也可以是二者结合；12路输出只是一个开关信号，也可根据实际情况进行灵活配置。
与目前系统集成商所提出智能小区方案相比，本专题将家用电脑引入家庭智能控制系统来管理家庭设施。
住宅节能：我们认为，智能住宅在提供给人们安全、舒适的环境的同时，也应将节能的概念引入智能住宅中。在本专题中，我们对卫生间排风采取实时控制，使其在满足室内排风要求的同时做到节省电能；我们通过对室内温度的设定，在不同季节内对空调或供暖设备进行控制，使其在一定的条件下工作，当达到预期要求时，立刻停止工作，进而达到节能的目的。
模数转换通信匹配问题：在本专题中，我们利用Max186芯片对采样的温湿度信号进行模数转换。Max186芯片具有12位精度，其与LONWORKS技术的neurowire方式进行通信需要匹配，本专题解决了这个问题。
本专题所开发出来的家庭智能控制器比较成熟，可作为产品投入市场，并且，该家庭智能控制器已经在北京翌景嘉园使用。与目前国内同类产品相比，其性能价格比是最优的（具体情况见效益分析）。
2、家用电脑管理软件
家用电脑管理软件是在Delphi5.2平台上开发而成，其功能、设计特点如下：
（1）功能
提供家庭生活服务信息。主要有：医疗保健知识、家庭菜肴、点心制作方法及饮食科学知识、女性美容装饰常识、花鸟鱼种值饲养方法、旅游知识、保险知识及家庭生活中的一些常用信息等。
提供家庭事物管理手段。这部分主要内容有：家庭财务、亲友通讯录、个人档案管理。
该软件通过网卡直接对家庭设施进行管理：三表计费、设备状态显示、厨房设备时序控制、温湿度设定。
（2）软件特点：
是软、硬件技术成功结合的典范：考虑到“小康住宅”的特点，将计算机硬件、软件技术相结合，通过LON控制模块成功地实现了对住宅内的环境监测及设备监控。
实用性强：在本软件中，我们以科学实用为原则，从医学、美食、旅游、保险、美容装饰、花鸟鱼种植饲养、财务管理、通信录管理等方面为用户提供了及其丰富的生活服务信息，以便为用户的工作、学习提供更多的方便。
易学易用：在软件开发过程中，我们在不影响功能及生动性的前提下，尽量使界面简洁、直观，并具有逻辑性，从而使得用户容易掌握软件的思路及操作方法。
三、成果应用前景及效益分析
建筑业是国家的支柱产业，住宅建设占总房产建设投资的80％左右，国家十分关注住宅建设，继“解困”、“安居”工程后，又努力实施“小康”工程。为了加大“小康”工程力度，国家把“2000年小康城乡科技产业工程”列为国家重大科技产业项目。可见，投身于住宅小区智能化以及相关产品的研发，既有利于推动建筑业的发展，又能带来可观的经济效益和社会效益。
1、国内智能小区市场预测
随着计算机技术、现代通信技术和自动控制技术等高新技术的延伸，智能建筑应运而生。智能小区是智能大厦的基本含义中扩展出来的。以1999年为例，国家在99年对住宅的投资1700～1800亿元人民币，根据建设部对小区初、中、高三个等级的划分，小区智能化为住宅小区总投资的1％～3％。以此比例计算，则仅99年度对小区智能化的需求就达17～54亿元人民币，而随着住房体制改革的不断深入及人们对住宅环境要求的不断提高，该数值还会将大幅度提高。由此可见，小区智能化市场前景广阔。
2、本专题的实用性及前瞻性
“智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究”作为2000年小康城乡科技产业工程“的一个专题，该项研究应用LONWORKS技术开发并在住宅示范小区工程中试运行。该家庭智能控制器具有很强的灵活必一，根据用户需要，可以进行灵活配置，例如：如果用户不需要该模块中的模拟输入，我们就会在设计硬件电路时预留同端口，而不焊接模数转换模块，这样可为用户省下投资，也为其将来扩展做好准备；12路数字输入点被开关量或脉冲信号来触发，其可以配置成电表水表煤气气输入，可以配置成安防信号输入，也可以是二者结合；12路输出只是一个开关信号，也可根据实际情况进行灵活配置。总之，该家庭智能控制器即适合现在智能住宅的要求，也会在一定程度上满足将来发展的需要。
我们开发的家庭智能控制器再加上各种传感器构成的控制系统，其价格为4000元左右，即每个住户用于智能化投资在4000元左右，与当前国家制定普及型智能住宅价格（5000元）相比，相对价位下降20％；而从长远来看，随着人民生活水平的提高以及家庭智能控制器各类相关器件价格的下调，大多数用户对智能化的投资是可以接受的，并且其所带来的各种效益是无法估量的。
4、本专题的社会效益
本专题是以小康住宅智能化宗旨，旨在为人们提供舒适、安全、健康的环境。这一方面提高了人们生活水平，另一方面也为人们的高效率快节奏提供了条件。
智能住宅设施的自动控制和管理，既需要相关行业的支持，也促进相关行业的发展。智能住宅建设的兴起，将使许多相关企业投入建筑市场，又为许多人提供了就业机会。
此外，对于生产智能控制器的厂商来说，他们在推广应用这项成果中，将会获得可观的经济效益。
四、专题调协的科学性和合理性的后评估
本专题设置的科学性和合理性可从以下几方面反映出来：
1、专题在智能小区的地位
智能小区在智能化大楼的基础上扩展和延伸出来，人们通过对小区建筑群的四个基本要素（结构、系统、服务、管理）进行优化考虑，提供一个投资合理，又拥有高效率、舒适、温馨、便利以及安全的人居环境。从以上的定义可以看出，人们通常提出的智能大厦的3A（建筑设备自动化、办公自动化、通信自动化）或5A（在“3A”的基础上加上安防自动化和防火自动化）也适合智能小区，所以智能小区的“智能”很大一部分都体现在其自动化的程度。此次国家制定的该课题与以往课相比，其对智能建筑的功能定位更加合理（功能多而必要），并且具有一定的前瞻性（厨房设备的自动化以及模拟量的引入随着人民生活的提高也将会被人们接受）。总之，本专题对智能小区“智能”的研究，在智能小区的整体研究中起着相当重要的作用。
2、未来市场走向
笔者认为，建筑业是国家的支柱产业，住宅建设将占房产建设投资的80％左右，其中对智能小区投资占总房产建设投资的8～24％，在这种背景下，国家将会进一步加大对智能化建筑的投资。由于智能小区的概念是近几年才形成的，单个功能或系统如抄表、报警功能在一些住宅小区中已经有些应用，但是还没有哪个厂家能够推出从总体上设计和规划成熟的智能小区网络化综合管理系统，目前的市场还处于群龙无首阶段。此时，国内市场急需一种性能价格比较高的智能化产品，这时研究智能型住宅家庭设施控制和管理系统将有更重要的意义。
3、用户需求
随着生活水平的提高，一方面，人们对住宅的追求不仅仅局限于外表的装饰，人们对住宅的智能已经有了初步的认识；另一方面，在一些发达的城市中已经出现智能小区并为人们所接受。此时研究本专题开发出适合人们要求的智能化产品也具有很重要的意义。
4、科技含量
可以说智能小区是随着计算机技术、通信技术、自动控制等的发展而提出和发展起来的。智能小区的“智能”也可理解成为其科技含量，其科技含量的高低反映了智能小区智能化的水平。本专题所采用的LONWORKS技术是最近几年内流行的先进的现场总线技术，运用该项技术研究本专题并开发出基于该技术的产品，将更有利于该产品的推广，并且随着LONWORK技术本身的改进和提高，智能化产品也利于更新换代。
总之，“智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究”专题的完成，一方面，为家庭设施智能化的可行性提供了依据；另一方面，也为制定家庭设施智能化规范提供了参考。并且，本专题开发出来的成果正在转换成产品，这进一步证明了专题设置的科学性和合理性。
五、经费决算和经费使用评价
国家科委为“智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究”专题攻关拨款10万元，于1999年9月拨款到哈尔滨建筑大学，课题组将其分成两个子项实施，即智能家庭控制装置和家用电脑管理软件，经过一年多的研发，现已完成。其经费使用情况如下：
收入
支出
科目实际数（万元）科目金额（万元）单位自筹2仪器设备费1.5国家拨款10材料费0.5加工费0.5试验费1.0管理费3.0劳务费2.0软硬件费1.0调研费1.5其他1.0合计12合计122、经费使用评价
本专题的研究采用LONWORK技术，并要求在示范小区试运，这样做可保证技术的先进性和成果的推广。但应用该技术必须在其开发平台上完成，我们没有（国内仅少数单位具有）开发工具，该开发系统由美国ECHLON公司专卖，价值二十万元。其次选择示范小区，也要花费相当数量的费用。面对这两项主要开销，国家科委下拨的十万元是明显不足的。为了解决经费的不足，我们采取如下措施：
（1）将该专题分成两个子项，即智能住宅家庭控制装置和家用电脑管理软件。其中智能住宅家庭控制装置由于采用LONWORKS技术，我们决定采用合作开发的办法，而家用电脑管理软件采用自主开发，经费分项使用。
（2）选择北京德达数据系统有限责任公司作为合作伙伴，主要原因是该公司作为国内智能建筑领域起步最早的企业之一，其在智能建筑科研、设计、安装颇具实力，并且还备有开发技术产品的成套设备。与该公司合作，他们可提供开发设备和安装调试条件，我们出技术、人力，这样做就不需购买专题开发用的设备，也就节省了这笔大的开销。
（3）确定北京翌景嘉园示范小区作为试运点，该智能住宅小区是北京德达数据系统有限责任公司承接工程，其中有该公司科研、开发、实验样板间，利用该样板间提供的条件（其中包括智能住宅的多种传感器），可以节省现场安装调试所需的硬件费用。
（4）本着节省的原则办事情，由于合作单位、示范小区均在北京，而我们在哈尔滨，两地的差旅费将要占科研经费的三分之一，我们利用北京德达数据系统有限责任公司提供给校方人员的食宿条件以及按每次出差要集中高效办事的原则，使差旅费的花销仅用原计划的一半。
由于利用以上一些措施，使得该项目实际用费基本与国家科委拨款持平。
六、存在的问题
目前，国内没有一个完整的智能小区规范，这为定位智能住宅的功能带来一定难度，本专题对家庭智能控制装置的功能是结合我国智能小区现状及各种技术资料定位的，并且对每个家庭所配置节点数还有待进一步研究。
在本专题中，由于目前厨房设备的种类和数量的不可预测性，我们仅定义了两个厨房设备，并对其进行一定的时序控制，对厨房设备数量及实时监控还需深入探讨；家庭智能控制装置对设备控制只局限于开关控制，对设备的进一步控制有待于进一步研究。
自动控制理论论文范文2
传统课堂授课通常一次讲授2个学时，针对课程中的重点难点可以充分讲解。为适应网络学习者的认知习惯，MOOC课程将授课视频分为了一些10分钟至20分钟长度的小模块。怎样在这些小模块中传授较为完整的知识点，需要授课教师转变思路、精心设计[3]。在设计时要注意知识间的联系，形成课程的逻辑结构，扩展知识的深度广度，使之形成一个有机的整体，从而有利于学生从整体结构上掌握知识的共同本质和内在联系。
（一）提炼课程内容的总体逻辑关系
自动控制原理课程系统地讲述了自动控制科学和技术领域的基本概念和基本规律，涵盖了自动控制技术从系统建模到系统设计的各种思想和方法，内容十分丰富。作为授课教师，首先应该沥青这些内容间的逻辑关系。经典控制理论的基本理论包含反馈控制系统的分析和设计方法两方面的内容，具体的包含关系如图1所示。为了让学生更好地理解各部分知识的有机联系，对上述经典控制理论体系建立“三纵”和“三横”两条知识主线。控制系统分析与设计的主要内容是研究系统的特性，即稳定性、动态特性、静态特性。又称控制系统“三要素”。从性能指标是看，就是俗称的“稳，快，准”。把这三方面的性能指标称为“三横”。所谓“三纵”是指在不同的域内进行系统的分析与设计，即时域、复域、频域。掌握系统在不同域中的数学模型表达，即可进行系统的特性分析与设计，因为所有问题的分析和求解都是建立在数学模型基础上进行的。加强对这两条线的理解，可以使学生统观全局，把握研究方向。
（二）采用提纲挈领的碎片化原则
要将自动控制原理的授课内容碎片化为一些短的相对完整的知识单元，需要采用提纲挈领的组织方法。首先介绍每个知识模块的内容要点，然后交代每个知识点的关联性，精炼举例推导过程。贯彻“少而精”的原则。对于所讲的内容要分清主次，突出重点，精讲内容，同时要注意有较高的系统性、逻辑性，保证知识的质量，难点精心组织，一定要讲懂。精讲内容不是少讲内容，有些内容反而要加强。例如，在讲解经典控制理论中的数学模型时就可以按照如下思路处理。首先将数学模型分为三个内容要点：微分方程模型、传递函数模型和图形方式的数学模型。其中微分方程是时间域的模型，传递函数是复数域的模型，图形方式的模型是数学模型的图形化语言描述。当推导系统的微分方程描述时，精选两个相似系统作为例子来说明系统的建模过程。这样，由于有目的地选择有启发性、可延伸性与典型性的问题，使每一节、每一章的内容都具有明确概念、传授方法、启发思维、培养能力的作用。这种提纲挈领的组织方法，层次清楚关联性强，容易将碎片化内容联系起来。
（三）结合学科发展，适时更新
基于MOOC模式的教学过程由于安排了较多的课程讨论环节，教师单独的讲授环节要比传统课堂压缩。这样在教学内容就需要有所取舍。根据学科发展趋势，新的发展方向和应用工具应该增加介绍；已经被其他方法取代的方法可以忽略介绍。无论是理论家还是工程师，人们总是把最先进最有效的理念和技术用于控制工程。如：控制与管理的结合、信息流与物质能量流的互动、复杂系统研究与应用等均表现出很强的时代特征。在当今这个信息时代诞生了网络控制、基于数据的驱动控制等新的控制概念。而传统的手工绘图方法已经可以由计算机辅助软件完成。经典控制理论在上个世纪四、五十年代已经形成了比较完整的理论体系，频率特性法、根轨迹法等直到现在仍然是系统分析和设计的主要方法。经典控制理论的一个重要特色就是采用简便直观的图解方法，因此也得到工程技术人员广泛欢迎。在讲授这些内容的时候，几乎有一半的学时是在学习这些图形的画法。例如，频率特性图就有伯德图、乃奎斯特图和尼柯尔斯图等几种，学生需要记住每种图形的坐标要求及计算方法。随着计算机辅助分析技术的发展，目前已有像MATLAB这样的成熟的软件可以帮助画图。所以在授课时就减少介绍手工做图的内容，而将分析和设计的方法作为重点内容，从而训练学生作为控制工程师的高级思维能力。当然，在这种碎片式的教学过程中也要注意逻辑的连续性。学生在分析思维之前，往往需要直观思维，在演绎之前要有归纳，在联想之前要有类比，在获得正确的认识之前要有辨析。在进行单元章节复习时，一定要求学生自己去发现知识的内在联系，然后再重新组合材料，进行知识归类、延伸与扩展。在整个教学过程中，教师要引导学生经常反复复习，循环螺旋上升，从整体上掌握知识的脉络，保证学习者长期的学习积极性。
二、课程教研组的建设
MOOC课程作为一种新的网络教学模式，应该在学生对知识的获取、思维能力和创造力的开发等方面有自己的特色。尤其是面向专业基础课教学时，需要研究与制定结合专业发展需求的教学大纲与教学设计，体现现代网络教育的开放性、交互性和便捷性。一门教学效果好的MOOC课程可以提供丰富的数字资源，可以采用在线或离线的方式与学生互动，还可以方便地进行一些教学信息统计工作。针对目前高校的现状，建议以课程教研组的形式承担MOOC课程的教学。因为课程教研组能够具备单个教师无法做到的整体协调优势。专业教师队伍水平的提高是MOOC课程更新发展的源动力。首先，教研组是课程建设的组织保障。教研组由老中青三代教师组成，定期学习新的教学理念与方法，研讨课程中的重点与难点，有计划地安排教师进修提高。我单位自控原理课程教研组由7人组成，包括1名教学带头人，2名副教授，3名讲师和1名实验员。教研组定期学习控制理论的前沿发展方向，组织观摩教学，有计划地派出青年教师到国内外进修。这些活动从制度上保证了教师的个人成长和课程内容的不断更新。教研组通过教育理论和专业知识的不断学习和丰富，大家发现自己的差距，逐渐形成课程意识、学生意识、开放意识、问题意识等，发现存在哪些与新课程理念不相符甚至相违背的问题，然后寻求解决问题的新理论、新理念、新途径，以提高教学效果。这种以教研组形式承担MOOC课程的模式可以避免教师个体缺乏持续提高教学质量的动力的问题。其次，教研组是课程建设的知识园地。MOOC课程是一种网络课程，由于不受年龄、文化和地域等限制，学习对象可以是在校学生，也可以是在职的继续教育学生。学生的职业背景和基础知识差别较大。在MOOC教学中为了保证网络教学效果，设计了较受欢迎的短授课多讨论的教学模式。这些都是MOOC课程开放性和交互性的体现。但这同时要求教师有多方面的知识储备。每位教师都有自己的能力和兴趣特长，很难独立解决网络交流中的所有问题。对于自动控制原理课程来说，教师既需要有深厚的控制理论基础又需要有一定的控制系统设计经验。课程教研组由老中青三代教师组成，保证知识结构全面。青年教师学历高熟悉新的理论方向，老教师实践经验丰富。同时，也要充分利用网络平台的知识聚集作用，及时总结学生的反馈信息[4]。
自动控制理论论文范文3
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
自动控制理论论文范文4
一、招生人数
学院2016年计划招收博士研究生46名，实际招生人数以总部下达计划为准。
二、报考条件
我院博士研究生只面向现役军人招生，报考2016年博士研究生应当具备以下条件：
1、品德优良，遵纪守法，立志献身国防事业；未受过纪律处分。
2、军队在职干部按师（旅）级单位推荐、军级单位政治部审批、军区级单位政治部干部部门核准、总政治部干部部备案的程序进行审批，由师（旅）级单位干部部门开具介绍信。军队院校应届硕士毕业生经所在院校政治机关审批同意。
3、身体健康，体能达标，年龄不超过40周岁（1976年9月1日以后出生）。
4、在职干部须获得硕士学位，其中本院在职干部报考工学博士须有被SCI或EI收录的以第一作者发表的学术论文；应届硕士毕业生须完成学位论文初稿，在中文核心期刊（含录用通知）或国际会议发表2篇以上学术论文。
5、有两名与报考学科相关的高职人员推荐。
三、报名手续
考生持公民身份证和军官证（学员证）于2015年9月20日至30日到学院教学实验综合楼研究生招生办公室（1127室）报名，外地考生可函报。报名时应提交：
1、填制完毕的《2016年报考攻读博士学位研究生登记表》和《报考军队院校研究生政治审查表》（9月1日后，院内考生可从学院研究生处网站下载；院外考生可来电索要）。
2、已获硕士学位者，提交硕士课程成绩单、硕士学位论文及评阅意见书复印件；应届硕士毕业生提交硕士课程成绩单、硕士学位论文初稿、已发表学术论文版权页或录用通知。
3、硕士学历、学位证书原件及复印件(应届生于获得证书后补交)。
4、档案所在师（旅）级单位干部部门同意报考的证明信。
5、一寸正面半身免冠照片3张，报名费300元。
上述手续齐备，审查合格者发放准考通知，考生可于10月9日到研招办领取《准考证》。
四、考试安排
博士研究生入学考试总分值为600分，包括六项内容：英语笔试、数学笔试、科研学术成果计分、硕士学位论文评分、专业综合面试、综合素质面试，每项内容满分100分。
考试时间拟定于2015年10月11至12日，考试地点和具体安排详见《准考证》。
五、其他
1、考生可于2015年11月初查询录取情况，入学时间为2016年3月份（详见通知书）。
2、我院提供部分往年考试试题，考生可登录学院研究生处网站下载。
六、联系方式
联系人：谭继帅（参谋） 手机：13831189507座机：0311-87992123（地）；0221-92123（军）
E-mail：tanjishuai@126.com 通信地址：河北省石家庄市和平西路97号研究生招生办公室（050003）
招生专业目录
专业代码、名称及研究方向
导师
专业综合（面试）
数学（笔试）
080200机械工程
01机械性能检测与诊断
张英堂
测试技术与信号处理
矩阵理论
02地面运载平台维修理论与技术
张培林
状态监测与智能诊断技术
03机械振动与冲击防护
白鸿柏
振动理论
04机电液集成系统控制技术
何忠波
车辆工程
05机械制造及其自动化
倪新华
断裂力学
080300光学工程
01军用光电系统设计与应用
刘秉琦
陈志斌
应用光学、物理光学、光电测试技术
矩阵理论
02激光技术
沈学举
激光原理及应用
03光学信息安全
光学信息技术原理与应用、光学信息安全
04微纳光学
汪岳峰
光电子技术
080402测试计量技术及仪器
01测试性设计与分析
黄考利
测试技术
矩阵理论
02精密仪器与微系统
王广龙
03装备状态监测与故障预测
李洪儒
测试与诊断技术
矩阵理论或应用数理统计
04网络安全技术
王 韬
计算机网络
081100控制科学与工程
01装备测试与故障诊断
尚朝轩
测试与诊断
矩阵理论或应用数理统计
02火力与指挥控制理论及应用
全厚德
孙世宇
数字信号处理
矩阵理论
03武器系统建模与仿真
朱元昌
系统仿真
04电子装备自动测试、故障诊断及可靠性
蔡金燕
测试与诊断
05目标识别与信息处理技术
王春平
图像工程
06精确制导理论与技术
杨锁昌
精确制导、控制与仿真技术
07无人机数据链抗干扰技术
陈自力
线性系统理论、数字信号处理
08目标探测与识别
马彦恒
数字信号处理、现代控制理论
09飞行器控制
齐晓慧
线性系统理论
10无人机协同控制
李小民
现代飞行控制理论、导航控制技术
11无人机信息处理与传输技术
王长龙
数字信号处理
12非线性系统的稳定性与控制
徐 瑞
动力系统的稳定性理论
082600兵器科学与技术
01装备轻量化技术
郑 坚
火炮与自动武器原理、材料学
应用数理统计
02兵器试验理论与技术
秦俊奇
火炮专业相关理论
矩阵理论
03装备维修理论与技术
陶凤和
火炮与自动武器原理、现代机械测试技术
04兵器性能检测与诊断技术
房立清
机械装备故障诊断与预测、武器系统装备知识
应用数理统计
冯广斌
火炮与自动武器原理、工程信号处理、现代机械测试技术
矩阵理论
05兵器结构动力学理论与应用
王瑞林
枪炮设计原理、振动理论、电磁场理论
06武器系统仿真与虚拟样机技术
马吉胜
振动理论、动力学仿真
07弹道学理论及应用
宋卫东
弹道学理论、制导理论与技术
08弹道修正理论与技术
弹道学、自动控制与导弹设计理论
矩阵理论或应用数理统计
09兵器性能检测与故障诊断
唐力伟
振动理论
10兵器新材料技术
王建江
材料学
应用数理统计
11弹药系统设计与试验评估
高欣宝
系统仿真技术及其在信息化弹药工程中的应用
矩阵理论
罗兴柏
爆炸及其防护技术在弹药保障中的应用
12弹药保障与安全技术
安振涛
炸药理论、弹药保障及安全风险评估
穆希辉
弹药保障
矩阵理论或应用数理统计
13信息感知与控制技术
齐杏林
弹药引信论证、设计、试验及评估理论与技术
14防护材料与特种能源技术
杜仕国
防护材料与特种能源技术及其在弹药工程中的应用
矩阵理论
15电磁发射理论与技术
雷 彬
电磁场理论、测试技术
16武器系统建模与仿真
苏群星
武器系统仿真与模拟器设计
17红外图像末制导技术
高 敏
弹道学、自动控制与导弹设计理论
矩阵理论或应用数理统计
18装备维修保障理论与技术
贾希胜
石 全
康建设
赵建民
可靠性、维修性、维修工程
应用数理统计
朱小冬
可靠性、维修性、维修工程、建模与仿真
矩阵理论或应用数理统计
19装备维修性理论与应用
郝建平
可靠性、维修性、维修工程、虚拟仿真
20电磁防护理论与技术
刘尚合
魏光辉
电磁场理论、微波与天线
矩阵理论
王庆国
大学物理、有机化学、固体物理、电磁场理论
谭志良
电子技术基础、通信原理、微波与天线
21脉冲电磁场测试技术
朱长青
电路分析、电磁场理论和微波技术、数电模电
110900军事装备学
01装备保障信息化
卢 昱
网络信息安全保障
军事运筹学
02装备保障理论与应用
石 全
军事装备学、战役基本理论
应用数理统计或军事运筹学
于永利
可靠性、维修性、维修工程、建模与仿真
军事运筹学
柏彦奇
高 崎
自动控制理论论文范文5
关键词：matlab；控制系统；仿真
中图分类号：G642.0 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 01-0000-01
The Use Of Matlab Simulation Software in Control System
Mi Wengpeng1,Hong Chenghua2,Cao Juan2,Zhao Xuyang2
（1.202 Teaching&Research Section,PLA Second Artillery Corps Officer School,Qingzhou262500,China;2.103 Teaching&Research Section,PLA Second Artillery Corps Officer School,Qingzhou262500,China）
Abstract:Auto control is a very important subject,it widely used in the industry control and daily life. As a very excellent emulational soft,it can solve the problem in the field of computer accessorial design of control system.
Keyword:Matlab;Control system;Emluator
随着科学技术的发展，自动控制学科在作为一门重要学科，在日常生活及工业控制中得到了非常广泛的应用。作为工程设计及教学一线人员，我们在设计控制系统时，首先要建立系统的模型，针对系统模型，设计相应的控制系统，最后对控制系统进行稳定性等各项性能指标的分析。那么我们如何来进行分析呢？靠人工进行绘制图形进行分析实非常复杂、繁琐的，我们必须借助仿真软件进行。而matlab作为优秀仿真软件，由于其编程、设计灯的方便性，在控制系统研究与教学中日益广泛的应用。本文主要通过实例来详细介绍matlab在控制系统仿真时的一般步骤及方法。
一、MATLAB控制系统工具箱
MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。在MATLAB中提供了控制系统设计工具箱(Control System Toolbox)。20世纪90年代初的3．5版推出RobustToolbox，模糊逻辑控制箱（Fuzzy Logic Toolbox），鲁棒控制箱（Robust Control Toolbox）灯各类控制类工具箱，通过这些工具箱所提供的专用函数，为设计研究人员避免重复籍琐的计算和编程，更快、更好、更准确地进行控制系统分析和设计提供了极大的帮助。[1]
二、控制理论基础
控制系统总体来说可以分为两类：“古典控制理论”和“现代控制理论”。
古典控制理论以传递函数为基础研究单输入一单输出一类定常控制系统的分析与设计问题，其数学基础是拉普拉斯变换，系统的基本数学模型是传递函数，主要的分柝和综合方法有Bode图法、根轨迹法、劳斯(Routla)判据、奈魁斯特(Nquist)稳定判据、PID控制等。[2]
现代控制理论是六十年代在古典控制理论基础上随着科学技术发展和工程实践需要而迅速发展起来的，它以状态空间法为基础，研究多输入一多输出、时变、非线性、高精度、高效能等控制系统的分析与设计问题。主要包括有：状态反馈控制、最优控制、智能控制、预测控制、自适应控制、大系统多层分散控制、模糊控制等控制方法。它克服了经典控制的许多局限性，它能够解决某些非线性和时变系统的控制问题，适用于多输入多输出反馈控制系统，可以实现最优控制规律。
三、控制系统仿真的一般步骤
我们以某系统控制系统的设计与仿真为例来进行具体的控制系统仿真一般步骤的说明。
（一）数学模型的建立
建立某系统的线性数学模型如下：
（二）控制律的设计
我们以变结构控制理论为设计方式进行控制律的设计。
首先采用到达律具有指数趋近律的变结构控制方式来设计变结构控制器，控制律推导如下。
设滑模面方程为：
令 =0，将（6）式代入则可得
则可求出等效控制为
而采用准滑模控制时我们用饱和函数sat(s)来代替到达率为指数趋近律的滑动模态中的符号函数sgn(s).
其中 称为”边界层”。其图1所示。饱和函数的本质是：在边界层外，采用切换控制；在边界层内，采用连续状态的线性化反馈控制，有效避免或消弱“抖振”。
图 1、饱和函数
滑模面和控制律具体形式如下：
（三）matlab仿真
对于给定的控制系统的性能指标，我们通过极点配置法求得C=[1]，设置适当的 的值，取采样时间为0.001s，选取初始状态为
进行仿真。通过MATLAB仿真我们可以分别得到控制系统的仿真结果如下：
图2、x1的收敛过程
图3、x2的收敛过程
限于篇幅，控制律、切换函数、状态x3、x4的仿真图不再给出。通过仿真得出的图形，我们就可以进行控制系统稳定性、相应时间等各项指标的分析与研究。
四、小结
本文主要探讨了利用仿真软件进行控制系统仿真的一般步骤和方法，通过实例及方法说明我们可以看出，利用matlab进行仿真方法简单且易于实现，是用于教学和科研的非常好的工具。
参考文献：
自动控制理论论文范文6
关键词：GPS技术 人工神经网络技术 电力负荷控制 自动发电控制
0 引言
目前中国电力系统正经历着一场以市场经济为主导向的据大变革。以数字电力系统（DPS）为代表的计算机技术、通信技术、控制理论及信息处理技术、新材料、新技术的高速发展，使得电力系统的技术更新速度大大加快，不同技术之间的相互渗透、相互融合也越来越普遍。电力系统高速发展，发电厂和变电站相应的实现了自动化，应用远动通讯技术和计算机技术，对电力系统进行自动监视、控制和调度。为了更好的保证安全、经济的运行并保证电能质量，对电力系统自动化提出了更高的要求，从而促成了电力系统自动控制技术的不断发展。
1 GPS技术在电力系统自动控制中的应用
GPS（Global Positioning System）又称为全球定位系统，随着电力系统往大容量大网络的不断发展，以及自动化水平的不断提高，GPS由于其高精度的定时功能，必将在电力系统发挥更加广泛的应用。利用GPS同步测量可以快速精确的获得电力系统的历史数据和实时状态，GPS技术的应用必将对电力系统的安全稳定控制带来革命性的变革，因此必然成为今后发展的重点，必将为电力系统的稳定控制和保护开辟一个新的领域。
2 人工神经网络在电力系统自动控制中的应用
经过近十几年的高速发展， 电力系统的规模已迅速地扩大， 对于这样一个存在着大量非线性的动态大系统来说， 传统的控制、诊断、保护、预测等方式已不再能完全适应这种发展的需要。人工神经网络（ANN Artificial Neural Networks） 理论， 作为人工智能的一个最活跃的分支， 其模拟人脑的工作方式， 为解决复杂的非线性、不确定性、不确知性系统的问题开创了一个崭新的途径。因而在电力系统应用研究中受到了广泛的关注。目前已在电力系统故障诊断、智能控制、继电保护和暂稳态计算、短期负荷预报等系统计算优化中获得了大量的研究成果。
作为一个新的信息处理理论，ANN 的应用在理论与实践中还有一些问题有待于进一步的研究和探讨。随着人工智能技术的发展，ANN 与专家系统和模糊控制的综合对电力系统这样一个复杂的动态大系统来说， 应用潜力更大。
3 自动发电控制新技术应用研究
AGC是一种控制性能比较完善和作用较好的发电机输出功率的自动控制。它利用电子计算机来实现控制功能，是一个小型的计算机闭环控制系统，有时也称为AGC系统。
早期的AGC系统多采用模拟式的控制设备，近几年来由于数字系统的灵活性和可靠性是模拟式的AGC系统，逐渐被数字系统所取代。 在现代数字电力系统（DPS）中，AGC的执行，要求每隔2-4s测量一次联络线功率、系统频率和发电功率等数据，并通过遥测装置送到AGC的发电机控制回路和负荷分配回路，是这两个回路的程序计算开始工作。然后计算出需要增加或减少发电量的信息，再由遥控装置将此信息发送到发电机组已完成对发电机功率的控制和调整。由于AGC 资源需在更大范围内被调用，以及分级控制引起的时间延迟，还需对这种方式下电力系统的安全和控制的动态特性进行研究。
4 电力系统自动控制其它新技术的应用
4.1 电力负荷控制技术作用
电力负荷控制技术是指在高峰用电时，断开一部分可间断供电的负荷，以减少对电网的压力，可以将各用户的负荷按照改善负荷曲线的总要求，通过某种与用户联系的信道和装在用户处的终端装置，对用户的可间断负荷进行集中控制。在高峰之后，又可将这些负荷投入，增加系统的低谷用电，达到削峰填谷的目的，使电力系统负荷曲线更加平坦，以保证电网的安全经济运行。
我国电力供应长期短缺，负荷的监督和控制尤其显得重要。目前不少地方采用的在高峰时强行拉路的分片轮流停电的办法，给用户带来了极大的不便，对有些重要用户造成经济损失。在用户方面，由于电力使用不合理，浪费能源的现象也十分严重。因而有关方面对电力负荷控制十分重视，原国务院曾出资支持了四个试点，取得了可喜的效果。如今，以配电线载波、有线通信和无线电为通道的系统均有运行。在分散控制方面，我国自行研制的电力定量器都是适合我国国情的产品。但总的说来，我国的负荷控制水平和工业化国家的差距还是比较大的。
4.2 灵活交流输电系统控制技术
灵活交流输电系统控制技术（Flexible AC Transmission System）是现代电力电子技术与电力系统相结合的产物，其主要内容是在输电系统的主要部位，采用具有单独或综合功能的电力电子装置，对输电系统的主要参数（如电压、相位差、电抗等）进行灵活快速的适时控制，以期实现输送功率合理分配，降低功率损耗和发电成本，大幅度提高系统稳定性和可靠性。随着电力电子技术的飞速发展，灵活交流输电技术的发展前景不可估量，必将改变电力系统的传统面貌，并促使电力系统发生重大变革。
电力系统的高速发展和不断扩大，使其结构和运行方式变得越来越复杂多变，对电力系统的自动控制技术水平的要求也越来越高。因此，研究电力系统自动控制技术的现状和发展具有重要的意义。
参考文献
[1] 汪德星. 电力系统运行中AGC 需求的分析[J ] . 电力系统自动化，2004 .
[2] 吴捷.现代控制技术在电力系统控制中的应用[J].全国高校电力系统及其自动化专业年会，广州，1997
[3]张晓缋 神经网络与神经计算机导论[M].北工业大学出版社， 1995.
