自动控制技术论文精选(九篇)

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第1篇：自动控制技术论文范文

关键词：伺服驱动技术，直线电机，可编程计算机控制器，运动控制

一、引言

信息时代的高新技术流向传统产业，引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业，在这场新技术革命冲击下，产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变，微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合，促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。

随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展，各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注，它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。

在机电一体化技术迅速发展的同时，运动控制技术作为其关键组成部分，也得到前所未有的大发展，国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术（FullClosedACServo）、直线电机驱动技术（LinearMotorDriving）、可编程序计算机控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和运动控制卡（MotionControllingBoard）等几项具有代表性的新技术。

二、全闭环交流伺服驱动技术

在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中，交流伺服系统的应用越来越广泛，其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流，而且调试、使用十分简单，因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样，在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统，并充分发挥DSP的高速运算能力，自动完成整个伺服系统的增益调节，甚至可以跟踪负载变化，实时调节系统增益；有的驱动器还具有快速傅立叶变换（FFT）的功能，测算出设备的机械共振点，并通过陷波滤波方式消除机械共振。

一般情况下，这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式，即伺服电机上的编码器反馈既作速度环，也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度，应在最终的运动部分安装高精度的检测元件（如：光栅尺、光电编码器等），即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是：伺服系统只接受速度指令，完成速度环的控制，位置环的控制由上位控制器来完成（大多数全闭环的机床数控系统就是这样）。这样大大增加了上位控制器的难度，也限制了伺服系统的推广。目前，国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统，使得高精度自动化设备的实现更为容易。

该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷，伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等)，作为位置环，而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙（如齿轮间隙、丝杠间隙等），补偿机械传动件的制造误差（如丝杠螺距误差等），实现真正的全闭环位置控制功能，获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成，无需增加上位控制器的负担，因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中，开始采用这种伺服系统。

三、直线电机驱动技术

直线电机在机床进给伺服系统中的应用，近几年来已在世界机床行业得到重视，并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。

在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台（拖板）之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式，带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。

1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件（如丝杠等），使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。

2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。

3.动刚度高由于"直接驱动"，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时也提高了其传动刚度。

4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车（时速可达500Km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的最大进个速度（要求达60～100M/min或更高）当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达2～10g（g=9.8m/s2），而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1～0.5g。

5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。

6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。

7.效率高由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗，传动效率大大提高。

直线传动电机的发展也越来越快，在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品，其中美国科尔摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统，它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动；德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。

四、可编程计算机控制器技术

自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器（ProgrammingLogical Controller，PLC）问世以来，PLC控制技术已走过了30年的发展历程，尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展，它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器（PCC）就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。

与传统的PLC相比较，PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小，这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题，它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台，这样应用程序的运行周期则与程序长短无关，而是由操作系统的循环周期决定。由此，它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来，满足了实时控制的要求。当然，这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求，任意修改。

基于这样的操作系统，PCC的应用程序由多任务模块构成，给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求，如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等，分别编制出控制程序模块（任务），这些模块既独立运行，数据间又保持一定的相互关联，这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后，可一同下载至PCC的CPU中，在多任务操作系统的调度管理下并行运行，共同实现项目的控制要求。

PCC在工业控制中强大的功能优势，体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS（分布式工业控制系统）技术互相融合的发展潮流，虽然这还是一项较为年轻的技术，但在其越来越多的应用领域中，它正日益显示出不可低估的发展潜力。

五、运动控制卡

运动控制卡是一种基于工业PC机、用于各种运动控制场合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制单元。它的出现主要是因为：（1）为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求；（2）在各种工业设备（如包装机械、印刷机械等）、国防装备（如跟踪定位系统等）、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中，急需一个运动控制模块的硬件平台；（3）PC机在各种工业现场的广泛应用，也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。

运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心，大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地，运动控制卡与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；控制卡完成运动控制的所有细节（包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。

这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行，运动控制卡也形成了一个独立的专门行业，具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现，如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。

第2篇：自动控制技术论文范文

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

第3篇：自动控制技术论文范文

关键词：电气控制；PLC技术；自动化；无人值守

1 引言

随着可编程逻辑控制器（PLC）技术的逐渐发展，很多工业生产要求实现自动化控制的功能，都采用PLC来构建自动化控制系统，尤其是对于一些电气控制较为复杂的电气设备和大型机电装备，PLC在电气化和自动化控制方面具有独到的优势，如顺序控制，可靠性高，稳定性好，易于构建网络化和远程化控制，以及实现无人值守等众多优点。基于此，PLC技术逐渐成为工业电气自动化控制的主要应用技术。

本论文主要结合数控机床的电气化功能的改造，详细探讨数控机床电气化改造过程中基于PLC技术的应用，以及PLC技术在实现数控机床自动化控制功能上的应用，以此和广大同行分享。

2 数控机床的电气化改造概述

2.1 数控机床的主要功能

数控机床是实现机械加工、制造和生产中应用的最为广泛的一类机电设备。数控机床依托数控化程序，实现对零部件的自动切削和加工。但是目前我国仍然有超过近1000万台的数控机床，主要依靠手动控制完成切削加工，无法实现基本的电气化和自动化控制。为此，本论文的主要的目的是基于PLC控制技术，实现数控机床的电气化改造，主要实现以下功能：

（1） 数控机床的所有电机、接触器等实现基于PLC的自动化控制；

（2）数控机床的进给运动由PLC控制自动完成，无需人工手动干预；

（3） 自动检测零部件切削过程中的相关参数，如加工参数、状态参数等等；

（4） 结合上位机能够实现对数控机床的远程控制，以达到无人值守的目的。

2.2 电气化改造的总体方案

结合上文对于数控车床的电气化、自动化改造的功能要求，确定了采用上位机与下位机结合的自动化改造方案。该方案总体结构分析如下：

（1） 上位机借助于工控机，利用工控机强大的图像处理能力，重点完成数控车床的生产组态画面显示，以及必要的生产数据的传输、保存、输出，同时还要能够实现相关控制指令的下达，确保数控车床能够自动完成所有切削加工生产任务。

（ 2）下位机采用基于PLC技术的电气控制模式，由传感器、数据采集板卡负责采集数控车床的生产数据、环境数据、状态数据等所有参数，由PLC实现对相关数据的计算，并传输给上位机进行相关数据的图形化显示和保存；另一方面，PLC控制系统还接收来自于上位机的控制指令，实现对数控车床的远程控制。

（3） 对于数控车床最为关键的控制――进给运动的控制，利用PLC+运动控制板卡的模式实现电气化和自动化的控制。具体实现方式为：选用合适的运动控制板卡，配合PLC的顺序控制，对进给轴电机实现伺服运动控制，从而实现对数控车床进给运动的自动化控制。

3 数控车床电气化自动控制改造的实现

3.1 系统改造结构设计

数控车床的电气化自动控制改造，其整体结构如下图1所示，其整体结构主要由以下几个部分构成：

3.1.1 底层设备

底层设备主要包括两个方面，首先是实现数控车床自动切削加工运转等基本功能的必要电气、机电设备，如电源模块、电机模块等，这些机电设备能够保证数控车床的基本功能的稳定可靠的实现；其次，底层设备还包括各类传感器，比如监测电机转速、温度的速度传感器和温度传感器，监测进给轴运动进给量的光栅尺等，这些传感类和数据采集类设备为实现数控车床自动化控制提供了基础数据源。

3.1.2 本地PLC站

本地PLC站主要负责接收底层传感设备传送过来的传感参数、状态参数及其他检测参数，通过内部程序的运算，判断整个数控车床的工作状态，并将其中的重点参数上传到远程控制终端进行数据的图形化显示、存储、输出打印等操作；另一方面，本地PLC站同时还接收来自于远程控制终端所下达的控制指令，比如停机、启动等控制指令，PLC站通过对相应执行器（比如电机）的控制，从而实现自动化控制的功能。

3.1.3 远程控制终端

远程控制终端主要是依赖于工控机实现的上位机数据管理和状态监控，需要专门开发一套面向数控车床加工、生产和自动控制的软件程序，以实现对数控车床的远程化、网络化、自动化控制，真正实现无人值守的功能。

基于PLC的数控车床电气自动化改造框图

3.2 PLC电气控制系统的设计实现

本研究论文以CK6140普通数量机床为具体研究对象，详细探讨其电气化、自动化控制的改造。通过上文对机床改造方案和结构功能的分析，可以确定整个机床电气化、自动化改造，一共需要实现14个系统输入，9个系统输出。结合控制要求，这里选用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC，输入回路采用24V直流电源供电方式。根据对数控机床的各模块控制功能的分析，选用合适的接触器、继电器、开关、辅助触点等电气控制元件，与PLC共同实现对电气设备的控制，比如PLC通过接触器控制电机模块，PLC通过继电器控制电磁阀等部件，从而完成基于PLC控制的数控车床电气化改造。

4 结语

随着电气设备的越来越复杂，工业生产对于电气控制的要求也越来越高，基于PLC的自动化控制技术得到了广泛的应用，逐渐成为了当前工业自动化生产控制中的主流技术之一。采用PLC技术最大的优势在于实现自动化控制同时具有较高的可靠性和抗干扰能力，极大的避免了由于采用单片机技术而造成的系统不稳定现象。本论文结合电气控制详细探讨了PLC自动化技术的应用，给出了具体的系统设计实例，对于进一步提高PLC自动化技术的工业化应用具有很好的指导和借鉴意义。

第4篇：自动控制技术论文范文

关键词：自动控制原理；教学模式；教学方法；改革创新

作者简介：董帅（1985-），男，天津人，军事交通学院装运机械系，助教；李春卉（1977-），女，山西运城人，军事交通学院装运机械系，讲师。（天津 300161）

中图分类号：G642     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）01-0019-02

自动控制原理是机械工程及其自动化专业的一门主干课程，在专业课程体系中占有重要地位。该课程的主要特点是：抽象概念多、理论性强、信息量大；所涉及的数学基础广泛、知识面广；内容丰富、更新发展快等。课程的这些特点很容易造成学生理解上的混乱，对学习造成困难，同时依靠传统的教学模式，教师也很难保证较好的教学效果。因此，本文提出一些教学模式的创新思考，并在日常教学中有计划、有规律的进行实践探索，达到该门课程教师从容授课、学生轻松学习，既增强了学生的专业学习兴趣，也培养了学生的创新能力和工程意识。

一、传统教学模式下，自动控制原理课程教学中存在的问题

1.学生基础知识相对薄弱和学习能力的下降造成学习障碍

自动控制原理课程是控制、数学、信息技术领域的交叉学科。课程内容涉及高等数学、工程数学、计算机、力学、电学、机械学等多门学科知识，理论性强，与工程结合密切。由于高校扩招后学生的文化基础、自主学习动力和吃苦精神较之以往有所下降，加上学生对课程相关学科的基础知识缺乏，对学科之间的交叉理解能力不强，以致学生普遍认为自动控制原理课程的学习困难。

2.对理论与实践结合的重视程度不够致使学生失去学习兴趣和动力

在实际教学过程中教师往往缺乏实践教学和理论教学的结合，学生对实际控制系统缺少直观的感性认识，造成学生对于实践环节的认识和重视度不高，缺乏工程实践知识和创新能力；实验内容往往以验证性实验为主，循规蹈矩，实验教学手段单一，某些实验环节更是与理论教学脱节，导致学生失去了学习的兴趣和动力。另外，在现今大环境的影响下，很多学生更注重所学知识的实用性，只想知道所学的课程对以后的工作究竟有什么用，直奔目标而去，认为“有用”则学，“无用”则混。传统的教学模式下无法给学生正确的引导，导致学生失去学习的动力。

3.传统的讲授式课堂教学模式难以激发学生的学习兴趣

自动控制原理教材中有许多抽象概念让学生不知所云，觉得这些概念抽象得难以理解，不知道与现实生活有什么联系，脱离实际在一定程度上已经影响了学生的学习动力。再加上传统的教学模式下，学生上课只能摘抄笔记被动地接受“填鸭式”教学，课堂上缺乏“参与式”、“引导式”和“启发式”等互动教学环节，教师只是一味地进行公式推导，对学生灌输抽象的专业理论概念，枯燥的学习内容和单一的教学模式，极易使学生产生畏难情绪，进而失去学习兴趣。

4.传统的考核方式使学生的学习与课程要求相脱离

自动控制原理课程的教学目的是使学生了解自动控制领域的发展状况和趋势，掌握自动控制技术的基本理论和专业技能，增强与之相应的工程意识和创新能力。但课程的内容比较抽象，单一的理论学习使学生感到枯燥厌烦，学生学习就是为了考试时能得到60分，而传统考核方式中的闭卷或开卷考试都或多或少与课程要求相偏离，从而导致学生的学习效果不能达到教学目的，因此就会把教学中的教与学、学与考给割裂开来，教学达不到应有的目的。

二、课程教学改革的创新思考和实践探索

1.理论教学的创新与实践

（1）创新课程设计，优化教学内容。自动控制领域的发展速度越来越快，控制技术和检测手段日益增加，不断更新，致使自动控制原理教学内容多、学时少的矛盾日趋突出。因此，必须根据教学目的和培养目标，创新课程设计，优化教学内容，并且对每个教学内容的深度和广度不断更新。对于教学大纲中的重点内容、基本概念、基本原理和基本方法，要重点讲解并且需要启发式讲深讲透。针对课程交叉性强的问题，对已学内容，主要针对课程所需所用之处进行讲授，并注重内容交叉衔接处的重点讲授。同时，从课程设计和教学目的的总体要求出发，打破传统教材结构的约束，改进传统的教学顺序，对教学内容运用模块化设计进行讲授，从而有效地解决了教与学、学与用、目前与发展之间的矛盾，使自动控制原理课程体系结构具有系统性、实用性，与时俱进。

（2）创新教学方法，激发学生的学习主动性。改变传统“灌输式”和“填鸭式”的教学方式而采用“参与式”、“引导式”和“启发式”的互动教学方法，对抽象概念、定义和分析方法进行有层次的讲解，有意识的启发引导学生主动思考、讨论所学内容，积极参与到教学过程中。教师的授课过程需要声情并茂，随时与学生进行言语与眼神的沟通交流。同时，要打破课堂讲授的单一教学模式，引导学生进行研讨式学习，要求学生课后阅读大量参考资料，在课堂中通过讨论的方式不断澄清模糊认识和错误概念，使学生真正成为教学活动的主体，这样既可以激发学生的主观能动性，同时也加深了他们对自动控制基本的理解，拓宽了知识面。

（3）充分运用现代化教学技术，丰富教学手段，提高教学质量。现代化的教学技术可以丰富教学手段，使课堂教学环节生动、形象、直观，同时也能大大增加学生听课的效率，从而提高教学质量。在教师声情并茂的讲授过程中，适时的穿插使用动画教学，计算机仿真教学，将教学内容用学生最有兴趣接受的方式进行教授。同时，可以充分利用目前控制界和工程界流行的Matlab语言形成集自动控制理论的基础知识教学、系统分析与设计于一体的多媒体教学环境。学生通过在Matlab/Simulink环境中对所学控制系统进行建模、仿真，可以更加形象地认知系统各个环节的组成以及运动过程，从而加深对抽象概念的理解。充分利用计算机辅助教学的手段，不仅可以提高学生学习课程的主观能动性，而且可以将一些以往学生难以理解和掌握的抽象内容，通过形象、直观的方式展现给学生，使学生对所学内容的理解和掌握更加简单，从而提高课堂的授课效率，增强教学效果。

（4）理论结合实际，充分调动学生的主观能动性。自动控制原理课程的教学目的就是为了使学生能够用所学的控制技术解决实际的控制问题，在教学中把课程与工程实际应用紧密联系可以有效提高学生的学习兴趣。因此，在实际的教学过程中，应加大理论和应用相结合的重视程度，选取现实生活中实际的控制系统，引导启发学生运用所学的控制理论知识去解决分析和设计问题。同时，为了扩大学生的视野和知识面，要不断更新控制系统实例库，引入前沿的控制系统和控制技术作为教学内容介绍给学生，这样才能真正做到学与用相结合，使学生深刻理解学以致用的意义，从而调动学生学习的主观能动性。

2.实验教学的创新与实践

（1）创新实验内容和方法，进行分层次实验。自动控制原理实验教学是培养学生工程意识和创新能力的重要途径，因此，将实验课分为基础性实验、综合性实验、设计性实验三个层次，运用Matlab语言对自动控制系统进行仿真实验，可以更大程度地达到实验教学的目的。为了充分体现课程的实践性，与理论教学内容紧密相关的部分一般作为基础性实验内容，安排在实验课内完成；为了使学生对控制系统有直观的感知，一般将具有特定功能控制系统的设计和实现作为综合性实验的内容，安排在实验课内和业余时间共同完成；为了增强学生创新能力和工程设计能力，利用业余时间安排一些实际控制系统的设计和实现作为设计性实验。同时，在实验内容方面鼓励学生自拟实验项目，改变常规的验证性实验方式，逐步转变为综合性，最终实现设计性、创新性实验。

（2）积极创造条件，加强实验课程的教学。建设自动控制技术综合实验室，为学生提供良好的实验条件，使自动控制原理实验教学课程更好的为提高学生创新能力和工程意识的培养服务。同时，实验室在时间、内容、操作上实行按需开放制度，给予学生充分的实验空间和足够的实验机会。自动控制原理课程教学的同时，同步开设Matlab语言仿真设计课程，使学生能够充分掌握Matlab仿真知识，对于自动控制原理课中不好理解的理论知识，便于及时地实验验证。

3.考核形式和方法的创新探索

在自动控制原理教学中，要增强学生创新能力和工程意识的培养，就必须改变以往的应试教育模式。只有合理的考核与成绩评定方式才能使学生的学习过程和教师的教学过程形成一个稳定的性能良好的闭环系统，最终达到教学目的。因此，为了更好地实现教学目的，可以将考核形式和成绩评定方式划分为以下四个组成部分：根据平时课堂学习表现和日常作业完成情况给与平时成绩，占课程总成绩的10%；基础性实验、综合性实验和设计性实验部分作为实验成绩，占课程总成绩的30%；以提交大作业或者论文的形式作为期中考试，占课程总成绩的30%；闭卷理论考试作为期末，占课程总成绩的30%。这样不仅使学生从单纯的应试教育中脱离出来，而且学生可以更好地进行实验操作，增强自身的创新能力，真正做到学以致用。

4.建设一支高素质的教学团队

知识的传授、学生能力的培养和素质的提高，都需要教师精心培养和正确指导，高素质的教师团队是教学模式改革创新的必备条件。因此，教师不但要具有严谨的工作态度、科学的研究方法，而且还应具有强烈的创新精神和创新意识，同时教师还要时刻关注控制领域的发展趋势和最新的研究成果，丰富教学内容，更新素材库，加强自身的业务素质。这样教师在授课过程中，才能视野广阔，教学内容充实，并且直接接触科学研究前沿，学生在这种氛围的熏陶下，学习兴趣、实践能力、创新意识就会得到潜移默化的增强。

三、结束语

在自动控制原理课程建设过程中，主要针对自动控制原理课程的特点及以往教学中存在的问题，摒弃传统思想，注重使用先进的教学形式和考核模式，合理运用现代教育教学技术手段，推进教学模式的改革与创新，并且在教学实践中取得了较好的效果，但在今后的教学实践中仍需做进一步的探究与改进。

参考文献：

[1]江善和,王远志.自动控制原理课程教学改革的思考与实践[J].软件导刊,2009,(12).

[2]邹恩,漆海霞,杨秀丽.“自动控制原理”课程教学的方法研究[J].中国电力教育,2009,(20).

第5篇：自动控制技术论文范文

关键词：课程建设；精品课程；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0014-02

河南理工大学（以下简称“我校”）的“自动控制系统”课程经过30多年的教学改革和发展，取得了突出成果，于2008年评为国家级精品课程。近几年来，本课程教学组在整合原有资源的基础上，在师资建设、教学手段、实践环节、考试方式等方面进行了改革和实践，进一步加强精品课程建设，获得了课程教师和学习该课程的学生的肯定和一致好评。

一、课程教材建设

教材的选取和教材建设是决定教学质量的关键因素之一，它直接影响着教学内容与学生知识结构的合理性与科学性。[1]

我校“自动控制系统”课程始于1972年，是国内较早开设该课程的高校之一。在教材的建设上共进行了6次修编和选取。随着电力电子技术、计算机技术的发展，交流电力拖动控制技术取得了突破性进展，一些先进的控制理论和方法在交流电力拖动系统中得以实现。从1996年起为适应国家教育部“面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”的要求，将课程内容进行拓展，并结合我校与煤矿结合紧密的特点，增加交流调速控制学时，引入VC、DTC等先进控制策略的相关知识，以适应自动化专业人才培养的需要。2004年，根据我校特点的需要，再次对以往使用教材进行了修编，出版了“十五”国家级规划教材“自动控制系统”。根据课程发展的需要，今年再次对教材进行修订，进一步增加了交流调速内容在课程中的比重和课时。

二、教学方法建设

“自动控制系统”具有综合性强的特点，这门课程涉及的领域广泛，是电机学、电力拖动自动控制原理、微型计算机控制技术以及电力电子技术等多门课程的综合和升华，也是与工程实际接合非常紧密的一门专业课程。[2]在讲授课程的过程中，主要从以下几个方面着手：

1.培养学生的学习兴趣

“自动控制系统”课程是一门综合性和实践性很强的课程，培养学生对该课程的学习兴趣尤为重要。课程教学中始终贯穿课程内容的实用性是激发学生学习兴趣的关键所在。例如在课程开始就给学生先举一些很有吸引力的、多个领域的交直流调速系统应用实例，例如电力机车的启动、调速、停止过程和龙门刨床切削工件的过程，让学生直观形象地了解到本门课程在实际中的具体应用及重要地位，增加学生对电机调速系统的感性认识，通过这些例子用“调速”两个字来概括本课程的学习内容，让学生了解本课程的学习目的。然后从19世纪开始谈交直流的发展历史，比较交直流调速的优缺点进而让学生认识到交直流调速的发展趋势，使学生对本课程有一个宏观概念上的了解，清楚本课程的重要性，培养学生对本课程的学习兴趣。

2.鼓励学生自学、主讲，调动学生学习的积极性

课堂教学过程中，对于较难的章节可以以教师主讲形式进行，在本节课结束后，把本节课讲到的调速系统的缺点总结出来，提到下节课的调速方式可以解决存在的问题，让学生在课前自学，预先提醒下节课可以由学生来讲。在下节课时请学生来主讲，根据学生的理解，针对关键问题，回顾所学内容，对学习过的内容进行叙述，交流自己掌握的知识及学习体会。教师在听取学生讲课和回答问题的过程中，可以摸清学生对知识点的理解和掌握程度，对其中的错误概念和理解及时给予指导、纠正。在课程内容的讲授中，以控制方法作为主线，贯穿课程始终。按提出问题、分析问题、解决问题的方式，循序渐进、由浅入深地组织研讨型教学，充分调动学生的学习积极性。

3.精心选择教学内容，适当补充新的知识点

教学过程中应根据本课程的特点，使教学内容与该领域的先进技术同步，激发学生的学习兴趣。随着电力电子技术与自动控制技术的进步，应逐步增加交流调速的教学内容，减少直流调速的内容。其次，由于自动控制系统课程的讲授内容较多，要根据不同专业分配的课时合理选择讲授的内容，处理好教学内容和教学专业、教学课时之间的矛盾，做到由简入繁，重点突出。

另外还可以适当引入和教材理论相关的生产实践的例子。例如在交流调速部分很多教材只介绍变频器的算法，很少提及变频器的应用。作为以培养应用型人才为目标的本科院校，应在教学过程中适当介绍几种当前比较先进的变频器的参数设置和使用场合，如ABB、SIEMENS等的应用实例，有利于培养学生的解决实际问题能力。

4.适当使用多媒体教学

改革传统的“黑板+粉笔”的教学方式，引入多媒体教学是目前在高校教学中普遍采用的一种教学手段。[3]但是过多地使用多媒体教学会限制学生的想象力，不利于学生创造性思维的发展，也缺少教学过程中的灵活性和同步性，同时也不利于教师主导课堂教学。[4]因此在自动控制系统的教学过程中，教师首先要合理规划好哪些章节使用多媒体课件教学，对于使用多媒体教学的章节一定要按照自己的思路对课件进行整理或自己制作课件。

一般来讲对于内容枯燥而要提高学生学习兴趣或图形较多的章节内容可以用多媒体教学，比如绪论、电枢可逆有环流调速系统制动过程分析等章节推荐使用多媒体讲解，使用多媒体讲解时也可以加上适当的板书。对常规内容、公式原理的推导等用板书完全可以满足教学要求。

5.加强实践环节教学

通过实践或实验环节可以加强学生对课本所学内容的理解。教学过程中注重课堂教学与课外创新实践活动相结合，在课堂上鼓励学生积极思考、提问和回答问题；在实验课将理论验证与综合设计、自主创新结合起来，给学生更多发挥个人创造力的机会；在课外积极鼓励、指导学生参加学校“大学生科技创新基地”的科技活动，通过此类活动反过来促进课堂教学，学生的创新实践能力得到加强。鼓励学生参加一些自动控制系统设计开发类的比赛和项目。近几年，我校学生参加飞思卡尔汽车大赛的热情不断高涨，在全国大赛上也取得了较好的名次。学有余力的同学也参加了自动化研究所教师承担的一些科研项目，在实践中得到了锻炼。

6.引入MATLAB进行辅助教学

利用MATLAB仿真工具设计自动控制辅助教学软件，通过Simulink生动再现了系统的动态响应过程，化解难点，同时增强学生探究式学习的兴趣。MATLAB软件可以搭建虚拟系统，实现系统的仿真任务，把这个软件引入到教学活动中，已经被越来越多的老师所采用。例如在讲授转速、电流双闭环直流调速系统的动态特性分析时，在MATLAB/SIMULINK环境下根据具体的系统参数设计该双闭环调速系统，仿真观察其动态特性，改变各调节器参数，由虚拟示波器得到不同的曲线，分析仿真结果，使学生直观地认识到所研究的双闭环系统的特点。在课程设计过程中，可以鼓励学生使用MATLAB软件对设计的系统进行仿真验证，克服了传统教学中枯燥、抽象、难以理解等弊端，达到良好的教学效果。

7.作业和考试方式上的改革

灵活布置和批改作业，提高教学效果。在课程教学中，根据重点、难点内容并结合实际调速系统发展现状与趋势，适当布置一些具有实践性、挑战性的作业，以启迪学生的创新思维能力，进一步拓展知识、开阔思路。此外，还布置学生撰写科技论文，培养学生查阅文献、分析归纳资料、书写论文、进行初步科学研究的意识和能力。

灵活运用多种考核形式，综合评定课程学习成绩。考试形式有：以考试为主，在课程网站上公布考试题目的类型，正确引导学生的复习方法和内容，强调考查学生运用知识分析问题，综合解决问题的能力，变单纯考核记忆能力的考试方式为重能力、求创新的考试方式。考试题目上有30分左右的英文题目，要求学生用英语作答，加强本课程的双语教学力度。对学生实验、课堂发言与科技论文写作考虑权重加权求和，给出课程的综合评价。

三、课程教学的预备和辅助工作建设

加强课程教学的师资队伍、网络教学环境和实践性教学准备工作属于课程教学的预备和辅助工作建设，为课程教学提供强有力的保障。

1.课程教学团队的建设

自动控制系统课程的一个特点是实践性强。任课教师的科研与工程实践方面的经验与能力对教学过程和教学效果的影响至关重要。由于课程的内容大量涉及到工程实际，而大多数新教师的学习经历都是从学校到学校，没有现场实际工作经验，缺少实际系统设计、安装调试经验，理论教学和实际脱节，对课程内容的理解深度受到限制，从而影响实际的教学效果。[5]近几年，课题组加强对教师的实践能力培养，提高教师自身的科研素质，提高对新技术的敏感性。具体的做法有：选择合适的工矿企业，派教师到这些单位参与生产和产品研发，掌握实际中应用的最先进技术，提高教师的工程实践能力和科研能力；鼓励新教师申请、主持或参与横向项目；聘请在工矿企业有工作经历的具有丰富实践经验的高级职称人员兼职教师进行授课，指导学生进行工程实践。通过教学团队建设，教师互通有无，带动整个教学团队的教学、科研、工程实践能力的提高。

2.网络教学环境建设

为适应教学网络化和信息化的发展趋势，先后投入大量资金和人力，依托国家级、省级精品课程建设及重点学科建设，建设了“自动控制系统”精品课程教学网站。在网站原有内容的基础上，不断吸纳校内、校外以及国外专家、同行、学生在利用精品课程资源学习过程中提出的意见和建议，来优化精品课程建设方案，从而调整和补充精品课程的教学内容，促进精品课程建设者与使用者的互动。[6]目前正在以虚拟仿真实验、远程监控和直流控制电路板制作三个实践性环节作为整个教学系统实践部分的核心开发网上远程实验系统平台，为学生进行综合实验提供了良好的网络学习环境。

3.实践性教学环境建设

自动控制系统的另一个特点是通用性强。课程内容不是专门针对某一种专门控制系统的工程技术，而是适用于很多控制系统和装置。以国家级实验教学示范中心“电工电子实验中心”和电力电子与自动控制系统实验中心作为依托，构建了“自动控制系统”实验教学新体系，建立了“立体化”实践教学模式；形成了“主导、自主、开放、创新”的实验教学理念；建成了能够进行“验证、设计、研究、创新等实验以及学生竞赛、科研活动等一条龙”的实践教学平台。自行研制设计开发了多功能调试平台、微控制器开发系统、机器人控制、三级倒立摆等实验教学设备，为培养学生的理论联系实际和系统综合设计能力创造了良好的条件。我校国家级电工电子教学示范中心和电力电子与自动控制系统实验室是开放实验室，全天候开放，为“自动控制系统”课程相关实验的开设提供了充分的保障。

在实践教学方面，根据实际科研中的经验，把大型项目分解成若干个子项目，给学生创设具有思考性、创新性的问题，培养学生的创新思维、创新意识，做到以科研促教学；在日常的教学活动中，注重把新技术、新成果引入课堂教学，鼓励优秀的学生参加教师的科研项目，使教学和科研有机地结合起来，激发学生科学研究的意识，培养学生的创新意识和创新能力。

四、结语

根据自动控制系统课程的特点，结合本校培养人才社会服务对象的实际，自动控制系统精品课程课题组进行教学内容的精练、教学手段的丰富和教学实践的完善，从学科特色、教学理念、教学内容及教学方式等方面入手，充分利用多媒体及网络技术的普及性及便利性，加强了精品课程建设。在本精品课程的示范和激励下，电气工程及其自动化专业的主干课程“供电技术”在2010年成果申报为国家级精品课程，自动化专业的主干课程“电力电子技术”“自动控制原理”课程也相继建设成为了省校级精品课程，[7]从而推动了自动化和电气工程及其自动化专业及学科的整个课程体系的发展，提高了电气工程与自动化学院各个专业的教育教学的质量，为高校培养高质量、高素质人才提供了强有力的保障。

参考文献：

[1]许玉格，罗飞.《运动控制系统》精品课程建设与双语教学的探讨[J].教育理论与实践2007，（27）：123-124.

[2]周香珍.《运动控制系统》课程教学改革探索[J].中国科技信息，

2011，（23）：191.

[3]高林，韩宁.运动控制系统课程多环节教学模式的探讨[J].中国现代教育装备2008，（65）：78-79.

[4]王升杰.多媒体运用在课堂教学中的利弊之我见[J].教育科学，

2011，（9）：141.

[5]卢秉娟.运动控制系统课程教学突出工程实际应用性研究[J].洛阳理工学院学报（自然科学版），2011，（21）：88-90.

[6]隋玉敏，王秀英.高校精品课程建设中存在的问题及对策[J].教育探索，2011，（10）：32-33.

第6篇：自动控制技术论文范文

关键词：计算机控制技术；技术应用型本科教育；教学改革；实践教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）38-0093-02

一、引言

计算机控制技术是结合自动控制技术、计算机技术、自动检测和传感技术、微电子等技术逐步发展起来的。随着该技术的发展和普及，控制系统趋向于利用计算机进行控制。计算机控制技术课程是自动化专业普遍开设的一门重要的专业课。自动化专业的学生或从事该专业的工程技术人员需要掌握分析设计与实现计算机控制系统的方法，并能完成控制系统的软件开发、系统安装与调试等[1]。上海电机学院定位为技术应用型本科教育，为了满足本校自动化专业培养人才的要求，在分析了该课程的实践性强的特点以及教学过程中存在的某些问题，从理论教学、实践教学及考核方式等方面进行了教学改革。

二、课程特点及课程教学中存在的问题

计算机控制技术课程安排在第6学期开设，该课程内容既是这些专业的学生毕业设计中要大量运用的，更是学生毕业后从事自动控制系统、智能仪器仪表和机电一体化产品的设计与运行中要长期应用的。在学完本课程后，学生应能根据不同的应用对象，运用离散控制理论，设计符合要求的计算机控制系统。由于该课程涉及的知识面和基础理论较广，具有较强的实践性，与专业课密切相关等特点。在授课中，教师应把有关课程的相关内容融合到该课程中，处理好与先修课程和后续专业课程的关系，形成系统的课程知识体系。

现有的“计算机控制技术”教材种类繁多，就涉及的内容而言，有的偏重于理论分析，有的以单片机为基础，介绍系统的硬件组成和应用软件开发[2]。受课时限制，学生很难全面掌握主要内容，制约了其提高自身应用该课程知识，完成系统的设计分析与安装调试能力。因此，学生在遇到实际问题时，由于缺乏面向工程实际经验，不能从问题本身分析，难以运用综合知识解决问题。这不符合我校应用型本科人才的培养目标。因此我们对该课程内容进行了一些研究与探讨。

三、课程教学改革的思路及对策

1.理论教学改革。（1）正确定位教学目标，优化教学内容。在课程内容设置上应以计算机在控制系统过程中涉及到的技术问题为主，突出实践性。计算机控制系统是一种建立在一整套完整的控制理论基础上的自动控制系统。在确定课程内容时需要考虑理论知识和深度，处理好计算机控制系统的理论知识与应用技术的关系。教师可以尝试选择一两个完整的应用实例，贯穿在整个教学过程中，让学生在开始阶段就对实际的计算机控制系统有感性认识，例如，一种计算机温度控制系统，学生学完第一章对这个系统进行定性分析，使学生对温度控制系统中各组成部分的作用以及系统的工作原理有初步的了解。学完离散控制系统的数学模型理论内容后，学生能够建立温度控制系统的数学模型；在学完控制算法和控制方法后，学生能够利用常用的控制算法或改进控制算法，实现对系统的设计和控制，并能借助于Matlab仿真工具进行建模与仿真；学生在学完计算机控制系统的相关内容后学生可以在实验室实现所设计的温度控制系统。学生在学习该课程的整个过程中，借助于一些应用实例逐步把理论知识转化为实际的系统，提高自己的系统设计与调试能力。（2）改进教学方法，建立以学生为中心的学习模式。启发式、互动式的教学方法易于激发学生听课的热情和积极性，达到加深理解的效果。在教学过程中应注重设计出启发学生思维的问题，尊重学生的主体地位。从工程实际中提出问题或从已有问题中提出新问题容易调动学生的学习积极性，满足学生解决实际问题的好奇心。教师应事先精心研究和设计在授课过程时何时提问，提什么问题。要能根据提出的问题启发学生进行问题分析与讨论，达到解决问题的目的[3]。（3）充分利用现代教育手段。灵活运用传统的黑板教学方法与多媒体等现代化手段，使教学内容易于理解，形象直观地呈现给学生。把自动化监控系统在工业生产现场的视频材料作为教学录像，使学生对计算机监控系统有初步的了解，并让学生感受理论知识的实际运用，扩大知识面。还可以采用Matlab等仿真软件设计一些算法、进行系统建模，增强学生解决实际工程问题的能力。例如，在讲授计算机控制规律如PID数字控制等理论性较强的内容时引入Matlab/Simulink仿真工具，可以把难以理解的理论知识通过仿真模型以图形化的方式向同学演示，从而增加教学信息量。学生可以利用Matlab/Simulink工具建立系统的数学模型，并进行仿真调试与结果分析，总结不同的控制规律对控制结果的影响。（4）鼓励学生探究式或研究性学习。探究式学习是学生在对课程有一定兴趣、带着了解问题或解决实际问题的愿望之后的一种自主性的学习方式。教师要充分发挥引领作用，以保证这种学习持续有效的进行。例如，在讲授PID控制算法及改进的PID控制算法问题后，以作业的方式指导学生学习有关控制技术和控制方法等方面的论文，进行理论推导及分析，对知识进行总结，并在课堂上讨论。通过阅读文献资料，学生会更加清楚地认识到计算机控制技术的应用领域，理解一个控制系统该如何建立，进一步提高学生的分析问题和解决问题的能力。

2.实践教学改革与创新能力的培养。该课程安排了8个课时的实验，在实验过程中注重仿真实验和实物操作相结合，培养学生的理论研究能力和思维能力。在实验教学过程中，发挥学生的主体作用，培养学生的自主学习能力。

实验教学内容的确定。实验内容主要分为验证性实验、设计性实验和综合性实验[4]。验证性实验主要有“A/D转换”、“数字PID控制算法的研究”等。通过此类实验让学生验证实验结果、理解相关的基本理论知识，从而培养学生的实验操作能力。设计性实验主要有“直流电机转速计算机控制”等，通过此类实验学生结合实验要求和条件，自行设计实验方案并加以实现。综合性实验主要有“水箱液位控制系统”等，通过此类实验，学生可运用掌握的综合知识、技能和方法进行的一种复合型实验[5]。

实验类型的改革。增大了设计性和综合性的实验[6]。学生设计并实现简单的控制系统，通过系统搭建和整体调试以提高运用综合知识的能力和动手能力。

增加实践教学环节。本课程增开了1.5周的课程设计，安排在课程教学结束后进行。可由4～5名学生组成一个团队，要求学生结合工程实际，设计完成一个完整的计算机控制系统。通过对计算机控制系统的设计、分析和调试，提高学生的实际应用能力和动手能力，为以后开展毕业设计以及从事实际工程设计、维护等工作打下良好基础。

3.多种考核方式考查学生的综合能力。为激发学生对该课程的学习兴趣，我们对原有的卷面考试和测验的考核方法及考核内容进行了完善，以利于创新精神培养和技术应用能力的提高。评价学生的总评成绩由三部分组成：平时成绩、实验成绩和闭卷考试成绩，比例为2∶2∶6。把课外作业、研究报告作为平时考核内容，增加实验成绩，以调动学生做实验的兴趣和学习主动性。

四、结束语

“计算机控制技术”是自动化专业的一门专业课。根据该课程的特点以及课程教学中存在的某些问题，从理论教学、实践教学和考核方式等方面进行了探讨。理论教学方法的使用效果良好，实践教学环节的改革也在不断地尝试。在教学过程中，结合多种教学方式，激发学生的学习兴趣，提高学生的动手能力和创新精神，增强学生综合运用知识的能力。

参考文献：

[1]陆锋，陈桂，林健.自动化特色专业控制类专业课程改革探讨[J].中国电力教育，2011，（13）.58-59，67.

[2]张向锋，刘军，丁斗章.《计算机控制技术》课程建设探讨[A]//第6届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集[C].2009年8月15-17日.

[3]陈桂，陆锋，宋丽蓉.计算机控制技术课程教学改革研究与实践[J].中国现代教育装备，2009，（3）：52-54.

[4]赵亦欣，唐雁，黄伟.自动化专业实验教学与工程应用整合的研究[J].西南师范大学学报：自然科学版，2009，34（1）：173-176.

第7篇：自动控制技术论文范文

关键词：烧结机；自动控制；指导系统

中图分类号：TP27 文献标识码：A

引言

本项针对莱钢型钢炼铁厂大型综合原料场和400m2烧结机的实际情况，利用基础自动化控制，实现对三电一体化的自动控制，使烧结全过程得到优化控制。并以知识库和推理机为核心构建专家系统的骨架系统，形成烧结操作指导系统。对提高管理水平，降低能源消耗，减少环境污染起到重要作用。

研究内容

本项目针对该烧结机的实际情况，以提高管理水平，降低能源消耗，扩大烧结机产量为目标。在基础自动化控制中，该项目在原三电一体化（EIC）自动控制的基础上，实现了工业以太网双星形网络冗余技术、实现了双转子翻车机全自动一键式翻卸车皮智能控制、优化了配料系统的配比计算模型，实现了数据处理及误差的矫正技术，并且实现了混合料水分自动控制要求；实现了汽包水位的三冲量前馈-串级控制。在过程控制中，采用烧结终点BTP的模糊控制与烧结矿温升曲线变化趋势的调节有机结合的控制，充分利用红外热成像技术获取烧结机尾断面图像，结合图像处理技术和烧结看火工的经验，运用人工智能技术，进行图像识别，建立了基于图像的质量预报模型。并在质量预报模型的基础上，以知识库和推理机为核心，构建专家系统的骨架系统，形成烧结操作指导系统。

技术路线

分析现场工艺。通过对烧结生产工艺的分析，明确对大型综合原料场和400m2烧结机设备的自动化控制方案，为烧结机产后的稳定提供技术前提和技术保障。

基础自动化完善优化方案的设计――调试。完成PLC图纸的设计和基础自动化控制程序和控制画面的编制，网络敷设及双转子翻车机的程序设计、主抽风机控制程序设计、配比模型机程序设计、混合机液压马达控制程序设计、水分分析仪的安装、汽包水位及混合料水分的控制程序设计。

烧结断面图像采集系统的设计安装及图像处理和图像模糊识别的研究。采用红外热成像技术，对采集的机尾断面图像进行图像处理，包括对图像预 处理、图像平滑算法、图像分割等算法的研究，采用C++高级语言实现各种算法，并设计图像采集和图像处理系统的结构。

建立样本数据库，通过断面图像定性分析判断烧结终点。从在线检测的烧结矿断面图像中，根据看火工经验和图像特征，抽取典型定性的烧结终点状态图像，经特征辨识与提取，提取特征参数建立样本库和知识库，并将典型图像数据与生产操作状态相关联（正常、欠烧、过烧）离散为多个隶属度，这样可以为烧结终点图像判断专家系统与在线模糊控制系统所直接引用。

把烧结终点预报值与设定值之间的偏差和偏差变化作为模糊控制器的输入，得到烧结机速的变化量，从而实时控制烧结机的速度。

由生产数据采集、专家知识库自学习、专家指导意见表述等几部分组成，实现对烧结成品化学成分、操作异常的预测判断。

技术创新点

实现了工业以太网双星形网络冗余技术，并且采用了网络通讯故障的自诊断，方便了网络故障的诊断和查找。

实现了双转子翻车机全自动一键式翻卸车皮智能控制，提高了翻卸车皮的效率，节省了劳动力和劳动强度。

优化了配料系统的配比计算模型，实施了数据处理及误差的矫正技术，实现了混合料水分的自动控制，对提高烧结矿的质量奠定了强力基础。

在过程控制中，采用烧结终点BTP的模糊控制与烧结矿温升曲线变化趋势的调节有机结合的控制，充分利用红外热成像技术获取烧结机尾断面图像，结合图像处理技术和烧结看火工的经验，运用人工智能技术，进行图像识别，建立了基于图像的质量预报模型。并在质量预报模型的基础上，以知识库和推理机为核心，构建专家系统的骨架系统，形成烧结操作指导系统。

结束语

本文论述了大型综合原料场和400m2烧结机控制系统的设计和开发过程，对控制结构和实现的功能进行了深入讨论和研究。以基础自动化为基础，提出适合的被控过程的实用控制策略，成功地应用于控制系统全过程自动控制，不仅确保了系统的长期安全运行，而且提高管理水平，降低能源消耗，减少环境污染，减轻了工人劳动强度，也取得了明显的经济效益。

参考文献

[1]冯巧玲.自动控制原理[M].北京：航空航天大学出版社，2003.

第8篇：自动控制技术论文范文

关键词：抗旱排涝；PLC；传感器；组态王

1 概述

基于PLC的抗旱排涝自动控制系统，通过现代可编程逻辑控制器和上位机软件构成的控制机构作为主要控制设备，其内部线路和液位启动装置相对容易一些，而且可靠性也十分高，只需要修改控制程序就可达到改善控制的要求。另外，基于PLC抗旱排涝自动控制系统，逐步分层的结构控制方式，完成了对水位和闸门的远距离控制和便捷管理。

2 方案的设计

2.1 抗旱排涝自动控制要求

抗旱排涝自动控制系统将超声波传感器检测内外河水位，通过PLC进行数模转换对内外河的水位进行比较，对闸门或者是开水泵进行控制，最终使得内外河水位恒定，起到抗旱或者是排涝的效果。以通运河为外河水源，建立抗旱排涝自动控制系统。由两部分组成，一部分是两道5m宽的水闸构成，当内河水位高于外河水位且内河水位大于15m，两道水闸自动打开用于排洪；另一部分是干旱供水渠道，由两道水闸和20kW的潜水泵构成，当内河水位低于外河水位但内河水位不低于10m，可以直接打开两道水闸，由外河向内河供水。如果外河水位低于内河水位，而内河水位低于10m时，闸门关闭，开启两个潜水泵从外河直接抽水到内河。

2.2 工艺流程

程序主要依据液位传感器测量的内外河实际值通过数模转换，对这两个值进行比较最后确定是开闸还是关闸或者是开水泵，根据控制要求抗旱排涝自动控制系统的流程图，如图1所示。

3 I/O分配表

抗旱排涝自动控制系统的硬件部分用到了超声波传感器、潜水泵、闸门启闭机这三个主要的器件，之后在通过可编程逻辑控制器对其进行控制，实现全过程自动化的控制工艺。文章根据控制方案和设计要求，列出I/O分配表，如表1所示。

4 组态王的设计方案

使用组态王，用户可以绘画出自己需要的各种逼真的组态画面，绘制出的组态画面可以实时的监控现场的情况。本课题按照控制要求，一共需要两个潜水泵、一个闸门4个报警按钮，组成的控制系统的模拟画面。当超声波传感器检测到外河和内河水位变化时，相应的闸门就会随着开启或者关闭。抗旱排涝控制系统的组态效果图如图3所示。

5 结束语

本课题利用组态王6.53作为组态画面的现实和监控系统，其通过通信电缆与PLC进行通信，将抗旱排涝自动控制系统的通过超声传感器采集到的数据传送到上位机上面，操作员还可以在上位机上实时的对生产现场进行监控，最终达到所预期的控制要求。另外，本论文篇幅有限，没有绘制本系统的外部接线图，读者可自行设计。

参考文献

[1]常成.基于PLC的闸门自控系统研究[J].华北水利水电大学学报，2015，36（1）：76-80.

[2]鲍晓兵.船闸自动控制系统[J].科技资讯，2014（4）：163-165.

[3]陈建明.电气控制与PLC应用[M].北京：电子工业出版社，2006.

[4]廖常初.PLC基础及应用[M].北京：机械工业出版社，2004.

[5]徐耀铭.潜水泵在河道范围内建设泵站中的应用[J].水利科技与经济，2006，12（5）：339-340.

第9篇：自动控制技术论文范文

关键字：控制；系统；检测；网络化

一、自动控制的基本概念

在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术得到了广泛的应用。所谓自动控制，是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，使被控量等于给定值或给定信号变化规律去变化的过程。控制装置和受控对象为物理装置，而给定值和被控量均为一定形式的物理量。自动控制系统由控制装置和受控对象构成。对自动控制系统的性能进行分析和设计则是自动控制原理的主要任务。

二、自动控制系统的基本构成及控制方式

1.开环控制控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制。2.闭环控制。控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制，相应的控制系统称为闭环控制系统。3.反馈控制。反馈控制是在外部的作用下，系统的被控量发生变化后才做出相应调节和控制的，在受控对象具有较大时滞的情况下，其控制作用难以及时影响被控量，进而形成快速有效的反馈控制。

三、自动控制理论发展简述

虽然现代控制理论的内容很丰富，与经典控制理论相比较，它能解决更多更复杂的控制问题，但对于单输入、单输出线性定常系统而言，用经典控制理论来分析和设计，仍是最实用最方便的。

真正优良的设计必须允许模型的结构和参数不精确并可能在一定范围内变化，即具有鲁棒性。这是当前的重要前沿课题之一，。另外，使理论实用化的一个重要途径就是数学模拟和计算机辅助设计。总之，自动控制理论正随着技术和生产的发展而不断发展，而它反过来又成为高新技术发展的重要理论根据和推动力。它在工程实践中用得最多，也是进一步学习自动控制理论的基础

四、自动检测技术

自动检测是学一个重要分支科学，是在仪器仪表的使用、研制、生产、的基础上发展起来的一门综合性技术。1. 自动检测的任务：自动检测的任务主要有两种，一是将被测参数直接测量并显示出来，以告诉人们或其他系统有关被测对象的变化情况，即通常而言的自动检测或自动测试；二是用作自动控制系统的前端系统，以便根据参数的变化情况做出相应的控制决策，实施自动控制。2. 自动检测技术主要的研究内容：自动检测技术的主要研究内容包括测量原理、测量方法、测量系统、及数据处理。3.测量系统：确定了被测量的测量原理和测量方法后，就要设计或选用装置组成测量系统。目前的测量系统从信息的传输形式看，主要有模拟式和数字式两种。

1.术的基本概念。检测技术是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。 广义的讲，检测技术是自动化技术四个支柱之一，从信息科学角度考察，检测技术任务寻找与自然信息具有对应关系的种种表现形式的信号，以及确定二者间的定性、定量关系；从反映某一信息的多种信号表现中挑选出在所处条件下最为合适的表现形式，以及寻求最佳采集、变换、处理、传输、存贮、显示等方法和相应的设备。信息采集是指，自然界诸多被检查与测量量中提取有用信息。 信息变换是将所提取出的有用信息进行电量形式幅值、功率等的转换。信息处理的任务，视输出环节的需要，可将变换后的电信号进行数字运算、模拟量-数字量变换等吃力。 信息传输的任务是在排除干扰的情况下经济的、准确无误的把信息进行远、近距离的传递。虽然检测技术服务的领域非常广泛，但是从这门课程的研究内容来看，不外乎是传感器技术、误差理论、测试计量技术、抗干扰技术以及电量间互相转换的技术等。提高自动检测系统的检测分辨率、精度、稳定性和可靠性是本门技术的研究课题和方向。自动检测技术已成为一些发达国家的最重要的热门技术之一，它可以给人们带来巨大的经济效益并促进科学技术飞跃发展，因此在国民经济中占有极其重要的地位和作用。自动检测系统是自动测量、自动计量、自动保护、自动诊断、自动信号等诸多系统的总称.在上述系统中，都包含有被测量，敏感元件和电子测量电路，它们之间的区别仅在于输出单元。如果输出单元是显示器或记录器，则该系统叫做自动测量系统；如果输出单元是计数器或累加器，则该系统叫做自动计量系统，如果输出单元是报警器，则该系统是自动保护系统或自动诊断系统；如果输出单元是处理电路，则该系统是部分数据分析系统、自动管理系统或自动控制系统。2.感器与传感器的分类 。2.1传感器。传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。2.2传感器的组成。传感器的功用是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。最简单的传感器由一个敏感元件组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶。有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路，如压电式加速度传感器，其中质量块是敏感元件，压电片是转换元件。有些传感器转换元件不只一个，要经过若干次转换。

三、传感器的分类

目前传感器主要有四种分类方法：根据传感器工作原理分类方法；根据传感器能量转换情况分类法；根据传感器转换原

理分类法和按照传感器的使用分类。3 .测量方法 。3.1直接测量.在使用测量仪表进行测量时，对仪表读数不需要经过任何运算，就能直接表示测量的结果，称为直接测量。这种测量方法。这种测量方法是工程上广泛采用的方法。3.2间接测量.在使用仪表进行测量时，首先对与被测物理量有确定函数关系的几个量进行测量，将测量值代入函数关系式，经过计算得到所需结果，这种测量称为间接测量。间接侧来那个多用于科学实验中的实验室测量，工程测量中亦有应用。3.3联立测量。在应用仪表进行测量时，若被测物理量必须经过求解联立方程才能得到最后的结果，则称这样的测量为联立测量。在进行联立测量时，一般需要改变测试条件，才能获得一组联立方程所需要的数据。它只是用于科学实验或特殊场合。3.4偏差式侧量.在测量过程中，用仪表指针位移决定被测量的测量方法，称为偏差式测量法。应用这种方法进行测量时，标准量具不装在仪表内，而是事先用标准量具对仪表刻度进行校准；在测量时，输入被测量，按照仪表指针在标尺上的示值，决定被测量的数值。采用这种方法进行测量，测量过程比较简单、迅速。但是，测量结果的精度低。这种测量方法广泛适用于工程测量。3.5零位式测量.在侧来那个过程中，用指零位仪表的零位指示检测测量系统的平衡状态；在测量系统达到平衡时，用已知的基准量决定被测未知量的测量方法，称为零位式测量法。 3.6微差式测量。微差式测量法是综合了偏差式测量法与零位式测量法的优点而提出的测量方法。微差式测量法的优点是反应快，而且测量精度高，特别适用于在线控制参数的检测。