自动控制职称论文范文第1篇
【关键词】自动控制原理;电梯控制;应用
0.引言
随着我国建筑事业的快速发展，电梯在高层建筑中的应用越来越广泛，人们对电梯的可靠性与安全性的要求也越来越高。但是，在电梯运行的过程中，会存在很多方面的干扰源，对电梯的稳定运行产生干扰作用，甚至会导致电梯出现故障，造成无可挽回的损失。为此，在电梯控制系统的设计过程中，应当加强可靠性方面的设计，增强电梯系统的可靠性、稳定性与安全性，避免使其受到其他干扰因素的影响。
1.电梯的运行原理
电梯载客的运行原理是通过按钮发出电梯信号，在顶层和底层，只有一个电梯呼叫按钮，顶层为下行呼叫电梯，底层为上行呼叫电梯，在中间楼层则有下行呼叫电梯和上行呼叫电梯两个呼叫按钮。电梯箱内的乘客通过选择对应的楼层，定为内部信号，进行按钮。在启动电梯前，各个大厅门和电梯门必须是关闭状态，轿箱内的关闭按钮完成关门指令。在两个楼层中间设置有减速控制输入信號和加速控制输入信号，当有乘客选择在下一层停电梯时，电梯执行减速程序;当没有乘客在该楼层选择停电梯，则执行越层程序，不减速直接穿越该楼层。运行状态的电梯，当大厅有呼叫电梯信号时，会顺向停车，返程停车。电梯完成底层和顶层的呼叫电梯请求后，在到达顶层或底层时，运行的方向会自动改变。在电梯运行过程中，当呼叫电梯信号并存的情况下，先执行原来的方向，运行过程中输出电梯所在楼层位置和运行方向。当有紧急故障时，会自动停车，转入固定处理模式。
2.自动控制原理在提高电梯控制系统可靠性方面的应用
2.1提高电梯控制系统的MTBF
在电梯控制系统中，系统设计越简单，那么它的可靠性与稳定性也就越高。因此，可以考虑在电梯系统中采用集散控制的方法，有效地将整个系统进行分解与划分，使整个系统划分为若干个小单元，每个单元中都保持相对简单的设计，这样就会提升整个系统的可靠性。但是，在运用这种设计理念的过程中应注意，要使各个单元相对独立，某个环节发生故障不会对其他的单元造成影响，从而确保系统的稳定性与可靠性。这就是一种分散控制的设计理念，在外在的表现上体现为整体结构的相对分散。同时，这种设计也会对控制系统、供电系统、干扰源、负荷等因素造成影响，使其也随之分散，这样便于从整体上控制整个系统， 将故障损失降到最低， 使系统的MTBF 得到相应提高。
比如，对于传统的控制系统来说，很多系统在结构上表现为一种主从结构，使整个系统形成了一个网络，也就是电梯通讯中的BITBUS，通过主控制系统发布命令，其他的子系统根据命令做出响应。但是，这种系统有很大的潜在风险，一旦系统中某个环节出现问题，可能会导致整个系统出现故障，影响控制系统的正常运转。但是，利用CANBUS 主线技术将有效解决这一问题，它可以使系统表现为一种多主形式，某个环节产生问题不会对其他环节造成影响，可以形成一种稳定的容错系统，实现了各系统之间信息的无障碍传递，在控制上更为方便、快捷、有效。另外，系统还可以运用CAN 进行检测，及时发现系统中存在的问题，并采取积极有效的措施予以控制，切断故障节点与其他环节的连接，避免对其他环节造成影响，是一种行之有效的可靠性设计方案。
2.2降低系统各环节的MTTR
对于相对复杂的电梯系统来说，在控制系统设计上应当将整个系统划分为若干模块，分模块、分层次地进行操作和控制，这样就可以提供控制的便捷性与有效性，降低了控制的难度。这种设计理念也有利于故障的排除，可以及时找出问题的症结所在，使MTTR 得到有效的控制，提高故障修复的效率。另外，还可以在设计环节中加强对故障排除的设计，以达到实时监测、及时排除故障的目的，使故障节点与其他部分隔离开来，并采取有效的修复措施对其进行修复，及时、快速、有效地修复各种系统故障，并将相关信息通过控制面板显示出来，一旦故障无法排除，可以采取进一步的控制措施。
2.3容错设计
在整个系统运行的过程中，故障发生的几率总是有的，很多隐患无法从根本上消除。在系统中进行容错设计，就是避免故障发生时对其他环节造成影响，将故障损失降到最低。因此，我们需要提升整个系统的容错能力，在系统中增设必要的冗余单元，一旦发生故障时可以代替故障单元维持系统的正常运行，直至故障被排除，再对各单元的工作状态进行恢复。在这种设计理念之下，CANBUS 这种系统可以发挥很大的优势，它可以降低设计的难度，使容错设计在实践层面得到简化，只要子系统中实现了容错设计，整个系统的容错设计也就完成了。另外，还可以对重点环节和重点部位进行有效控制，如操纵箱等部位，提高容错设计方法的可行性与可操作性。
2.4控制系统的诊断技术
利用这种技术，可以对系统中的各环节、各节点进行检测，及时发现各种故障恶化问题，并能够确定故障发生的确切部位，为有效解决系统故障打下基础。
3.自动控制原理在控制系统抗干扰方面的应用
3.1控制系统硬件干扰的控制措施
对于电梯控制系统来说，硬件干扰主要来源于系统运行的外部环境和设备因素。在系统运行的过程中，很多潜在的干扰源会对其造成负面影响，使整个系统的正常运行被打乱，甚至使电梯失去控制，造成意外事故的发生，降低系统的可靠性与安全性。一般说来，干扰总是通过脉冲的形式对系统造成影响，一旦这些脉冲进入到系统中，将会导致系统出现问题和故障。对此，必须采取有效的控制措施，防止硬件干扰。对于串模干扰，可以利用双绞线作为信号传输的引线，不但可以节省成本，也可以有效降低干扰对系统造成的影响，消除系统中存在的电磁感应。此外，还可以利用低通滤波器对干扰进行控制，避免电源高次谐波对系统造成干扰。
3.2控制系统软件干扰的控制措施
对于电梯控制系统来说，除了硬件设备之外，系统软件也会发生一定的影响作用，也需要在设计阶段重点关注。对于软件系统来说，需要通过设置相关的程序，使设备能够实现自检，及时发现硬件系统中存在的故障，并采取及时有效的控制措施，根据故障因素的不同进行示警。在操作指令上，也要进行冗余设计，尽量使用单字节的指令，尤其要在关键的环节进行单字节指令的设计，或者将这种指令重复输入，这样就是一种冗余指令，能够有效提升相关设备的工作效率，避免发生系统故障。此外，还可以运用先进的技术手段，如信号抗干扰技术、WATCHDOG 技术、软件陷阱技术等，提高软件运行的可靠性，从而使整个系统的可靠性得到保障。
4.结语
综上所述，做好电梯控制系统的可靠性设计是确保电梯系统正常运行的前提，也是防止系统受到干扰的重要措施，可以避免故障的发生，确保电梯控制系统的可靠性。为此，应加强对控制系统可靠性的研究，利用提高MTBF、降低MTTR、容错设计和诊断技术，及时发现控制系统中存在的问题，并采取切实有效的控制措施，避免干扰源对控制系统的影响，将控制系统的设计方案进行优化，增强电梯控制系统的可靠性。
【参考文献】
[1]郭雷岗，扈艳刚，李昭静.基于单片机的模拟电梯控制系[J].福建电脑，2012(9)：101-102.
[2]曾悦.电梯自动控制系统的分析及其设计[J].科技风，2011(06).
[3]孙后环.电梯控制系统的可靠性设计[J].南京建筑工程学院学报，2001(01).
自动控制职称论文范文第2篇
摘要:MATLAB是一种广泛应用于自动控制系统的计算机仿真分析软件。它具有速度快、使用方法简便等优点,是控制工程设计中不可多得的工具,并且在科研、生产和教学等领域具有广泛的应用前景和推广价值。本文简要地介绍了MATLAB在走动控制系统中的应用。
关键词:
自动控制;MATLAB;仿真
文献标识码:A
自动控制职称论文范文第3篇
关键词：煤矿自动化;井下通讯控制;电气自动化;音频一体化;节能降耗;顺煤流起车 文献标识码：A
我国虽然经济发展迅速，但是在经济发展中依然面临非常多的问题，其中经济的发展依然离不开较高能源的消耗，这样会带来更多能源的消耗，不仅加大生产成本，更造成了环境的污染。对于化工企业而言更是如此，因此工业中节能技术是目前研究的重点，而电气设备的节能技术管理因此存在较大的问题，必须得到企业和相关部门的重视。
1 概述
本文针对煤矿主运输皮带的运输设备的改造，改造目的是：使用控制保护系统主机和沿线电缆、拉线急停电话，分布控制每条皮带，再通过环网通讯至调度室，调度室作为局域控制中心，可以系统控制每条皮带启停，数据读取，实现顺煤流启动皮带，从而最大程度地节能降耗，并且能够传输至网络集中自动化控制平台，外部人员可以通过获取进入权限密码，进入网络集中自动化控制平台，观察设备运行情况。网络集中自动化控制平台——数据、音频一体化平台。
2 设计改造
本文对煤矿主运输皮带的运输设备的现代化高效率运输管理形式(集中自动化控制——数据、音频一体化)进行改造和配置，示意图如图1所示：
2.1 KTC101+通讯控制保护系统介绍
KTC101+通讯控制保护系统顾名思义就是在井下操作中，可以综合运用该系统发挥控制、通讯、报警以及保护等多方面的功能和作用，尤其是对于工作面、输送机的保护效果最为明显，而又能够在较大程度上提升其对于通话系统以及相应的故障检测系统的保护，促使整个井下操作的顺利进行。对于当前我国现行的井下操作系统来说，其复杂程度越来越高，尤其是相对于输送机的设置来说，其类型也越来越多样化，已经远远不止局限于头尾搭接这一单线型设计，并且在具体的控制方式上也越来越多样化，这也就要求对于这些相应变化的控制必须要进行创新，促使其能够适应这些新的变化，尤其是对于这些变化的控制和保护更应该加强关注，综合运用各种通讯控制保护手段，这也是KTC101+所能够提供的服务，其在这些方面具备着较好的适应性，值得进行推广使用。
2.2 设计理念
2.2.1 地面控制中心通过计算机和工业电视对胶带运输机监视和集中控制，紧急情况可直接向井下发布命令。
2.2.2 具有冗余功能。地面控制中心采用主、从计算机实现双机热备，当其中一台计算机出现故障时，可自动切换到另一台计算机，数据、控制不中断和丢失。
2.2.3 地面控制中心及井下操作台可设置相应操作人员权限，不同的权限对应不同的操作和控制。
2.2.4 能实时显示各胶带运输机、相关设施及所有信号状况，并能方便地进行多画面切换。
2.2.5 系统启动前自动通过视频巡检，发现有问题人工干预停止本次启动;运行过程工况参数异常自动弹出视频(有视频支持)及相关参数文本框进行观察判断;可随时调出视频观看。
2.2.6 系统启动前、运行中、检修状态、故障状态、保护动作、工况异常时，给出相应语音、警报提示音。
2.2.7 数据综合处理功能。自动生成操作记录、故障记录等班、日、月、年报表，并可通过关键字、日期等方式对生产报表进行数据的查询与统计等功能，满足统计、报表要求。
2.2.8 具有打印功能。实时或按时间段打印各胶带运输机和相关设备的运行参数(如运行时间、电机电流等)和运行状态(如胶带机开停状态、故障类型、故障发生时间等)。
2.2.9 系统在停电的情况，UPS电源能够为系统提供不低于2小时连续供电。
2.2.10 控制模式：(1)远控功能，即采用地面控制中心进行直接控制;(2)集中控制，即采用井下头部集中控制台进行集中控制;(3)就地控制，即针对具体的设备故障或者检修进行具体的即时操作控制，主要就是指单机的启、停等控制;(4)控制方式切换功能，即针对不同的控制方式进行转变，使这些控制方式能够互为备用、互相闭锁;(5)针对遭遇的突然故障可以采取紧急停车、故障复位功能;(6)后部闭锁功能，即逆煤流起车、顺煤流停车。
2.2.11 显示功能：(1)工况显示，动态、实时显示整个系统所有胶带运输机工况，包括胶带输送机运行状态、控制模式、给煤机开/停状态、检修状态及运行速度、拖动电机电压、电流、变频器频率、开机时间、停机时间等参数以及保护状态、煤仓煤位、电动机温度、减速器油温油位、设备振动等相关信息、参数;(2)故障及保护显示，实时显示胶带运输机和各种保护传感器的工作状态，显示胶带运输机的故障类型，分站之间通信是否异常;(3)系统保护具有寻址功能，显示故障对应地址位置;(4)历史查询，可按时间段查询各类数据，数据存储时间不得小于30天。
2.2.12 保护功能：(1)系统具有胶带机驱动滚筒防滑、堆煤，温度保护、烟雾保护和自动洒水装置、防跑偏保护、张紧力下降保护、防撕裂保护;(2)利用现有保护传感器，增加、更换必要的传感器，实现胶带机及相关设施的集中控制;(3)钢丝绳芯胶带在线监测系统接入控制系统内，并能进行分析、显示;(4)煤仓配备雷达料位仪;(5)胶带输送机沿线每100m设置急停保护装置。
2.2.13 视频、通讯：(1)通讯传输系统用光纤进行连接;(2)各装(卸)载点配备摄像仪;(3)胶带输送机巷根据现场工况每100m或50m设置一台扩音警示装置，实现语音加警报音预警，实现各点通话功能。井下各区域实现视频集中显示功能。
2.2.14 系统采用节能降耗设计思路，具有顺煤流起车功能，运输皮带及刮板运输机配备变频启动装置。
控制方式：(1)集中控制方式(可由通信接口通过环网连接至井上调度主控计算机对系统进行远程逻辑控制);(2)就地控制方式(由井下系统进行设备自身集中加分布式控制);(3)检修控制方式(由系统进行设备自身单独控制，打消设备之间的连锁关系);(4)点动控制方式(由系统进行单台电机点动控制);(5)皮带沿线控制器、扩音电话及闭锁开关带有急停按钮，按下按钮实现就地急停。
3 结语
综上所述，目前化工企业在电气设备的使用上虽然已经有了长远的进步，在电气设备的利用率上有了较大程度的提高，但是由于化工企业基础较差以及很多化工企业存在较多管理漏洞，在电气设备的管理上存在人员不足或者是意识跟不上等现象，因此电气设备的节能技术的实施不仅仅是设备的改良问题，同时也需要全体员工共同参与。我国对于在工业中能源的消耗一直都比较重视，因此节能减排在我国很早就有人提出，这意味着很多工程在生产的过程中对能源的消耗以及利用率非常重视。为了完成节能减排的硬性指标，工厂不得不提高节能技术，以满足节能减排的要求。目前很多化工企业的结构有很大一部分在进行调整，这是因为很多电气设备不得不进行节能技术的运用。同时对于很多化工企业而言，采用电气设备节能技术同样受到国家的支持和鼓励，使得目前很多工厂在节能技术的推广上已经取得了一系列的进展。工厂的节能问题已经有了进一步的提高，未来工厂在能源的利用效率以及在工作效率上也将会有一个较大的提高。
参考文献
[1] 王艳蓉，陆鑫，林庆农，等.新一代电力自动化软件支撑平台的设计及应用[J].电力信息化，2010，(9).
[2] 郑海坤.关于电力自动化系统网络安全的几点思考
[J].机电信息，2012，(3).
[3] 刘波.浅析电气设备常见故障分析方法[J].黑龙江科技信息，2013，(26).
[4] 林育龙.浅析电气工程的质量控制和安全管理[J].价值工程，2010，29(16).
[5] 郭琼，姚晓宁.浅析电力系统负荷对电压稳定性的影响[J].电力系统及其自动化学报，2004，16(3).
(责任编辑：蒋建华)
自动控制职称论文范文第4篇
【摘 要】随着自动控制的快速发展，自动控制原理在电梯控制中越来越广泛。笔者结合多年的工作经验，首先简要介绍电梯的运行原理，然后从电梯控制系统的可靠性和抗干扰两个方面详细探讨了自动控制原理在电梯控制中的应用。希望能为研究电梯控制方面的技术人员提供有价值的参考。
【关键词】自动控制原理；电梯控制；应用
0.引言
随着我国建筑事业的快速发展，电梯在高层建筑中的应用越来越广泛，人们对电梯的可靠性与安全性的要求也越来越高。但是，在电梯运行的过程中，会存在很多方面的干扰源，对电梯的稳定运行产生干扰作用，甚至会导致电梯出现故障，造成无可挽回的损失。为此，在电梯控制系统的设计过程中，应当加强可靠性方面的设计，增强电梯系统的可靠性、稳定性与安全性，避免使其受到其他干扰因素的影响。
1.电梯的运行原理
电梯载客的运行原理是通过按钮发出电梯信号，在顶层和底层，只有一个电梯呼叫按钮，顶层为下行呼叫电梯，底层为上行呼叫电梯，在中间楼层则有下行呼叫电梯和上行呼叫电梯两个呼叫按钮。电梯箱内的乘客通过选择对应的楼层，定为内部信号，进行按钮。在启动电梯前，各个大厅门和电梯门必须是关闭状态，轿箱内的关闭按钮完成关门指令。在两个楼层中间设置有减速控制输入信號和加速控制输入信号，当有乘客选择在下一层停电梯时，电梯执行减速程序；当没有乘客在该楼层选择停电梯，则执行越层程序，不减速直接穿越该楼层。运行状态的电梯，当大厅有呼叫电梯信号时，会顺向停车，返程停车。电梯完成底层和顶层的呼叫电梯请求后，在到达顶层或底层时，运行的方向会自动改变。在电梯运行过程中，当呼叫电梯信号并存的情况下，先执行原来的方向，运行过程中输出电梯所在楼层位置和运行方向。当有紧急故障时，会自动停车，转入固定处理模式。
2.自动控制原理在提高电梯控制系统可靠性方面的应用
2.1提高电梯控制系统的MTBF
在电梯控制系统中，系统设计越简单，那么它的可靠性与稳定性也就越高。因此，可以考虑在电梯系统中采用集散控制的方法，有效地将整个系统进行分解与划分，使整个系统划分为若干个小单元，每个单元中都保持相对简单的设计，这样就会提升整个系统的可靠性。但是，在运用这种设计理念的过程中应注意，要使各个单元相对独立，某个环节发生故障不会对其他的单元造成影响，从而确保系统的稳定性与可靠性。这就是一种分散控制的设计理念，在外在的表现上体现为整体结构的相对分散。同时，这种设计也会对控制系统、供电系统、干扰源、负荷等因素造成影响，使其也随之分散，这样便于从整体上控制整个系统， 将故障损失降到最低， 使系统的MTBF 得到相应提高。
比如，对于传统的控制系统来说，很多系统在结构上表现为一种主从结构，使整个系统形成了一个网络，也就是电梯通讯中的BITBUS，通过主控制系统发布命令，其他的子系统根据命令做出响应。但是，这种系统有很大的潜在风险，一旦系统中某个环节出现问题，可能会导致整个系统出现故障，影响控制系统的正常运转。但是，利用CANBUS 主线技术将有效解决这一问题，它可以使系统表现为一种多主形式，某个环节产生问题不会对其他环节造成影响，可以形成一种稳定的容错系统，实现了各系统之间信息的无障碍传递，在控制上更为方便、快捷、有效。另外，系统还可以运用CAN 进行检测，及时发现系统中存在的问题，并采取积极有效的措施予以控制，切断故障节点与其他环节的连接，避免对其他环节造成影响，是一种行之有效的可靠性设计方案。
2.2降低系统各环节的MTTR
对于相对复杂的电梯系统来说，在控制系统设计上应当将整个系统划分为若干模块，分模块、分层次地进行操作和控制，这样就可以提供控制的便捷性与有效性，降低了控制的难度。这种设计理念也有利于故障的排除，可以及时找出问题的症结所在，使MTTR 得到有效的控制，提高故障修复的效率。另外，还可以在设计环节中加强对故障排除的设计，以达到实时监测、及时排除故障的目的，使故障节点与其他部分隔离开来，并采取有效的修复措施对其进行修复，及时、快速、有效地修复各种系统故障，并将相关信息通过控制面板显示出来，一旦故障无法排除，可以采取进一步的控制措施。
2.3容错设计
在整个系统运行的过程中，故障发生的几率总是有的，很多隐患无法从根本上消除。在系统中进行容错设计，就是避免故障发生时对其他环节造成影响，将故障损失降到最低。因此，我们需要提升整个系统的容错能力，在系统中增设必要的冗余单元，一旦发生故障时可以代替故障单元维持系统的正常运行，直至故障被排除，再对各单元的工作状态进行恢复。在这种设计理念之下，CANBUS 这种系统可以发挥很大的优势，它可以降低设计的难度，使容错设计在实践层面得到简化，只要子系统中实现了容错设计，整个系统的容错设计也就完成了。另外，还可以对重点环节和重点部位进行有效控制，如操纵箱等部位，提高容错设计方法的可行性与可操作性。
2.4控制系统的诊断技术
利用这种技术，可以对系统中的各环节、各节点进行检测，及时发现各种故障恶化问题，并能够确定故障发生的确切部位，为有效解决系统故障打下基础。
3.自动控制原理在控制系统抗干扰方面的应用
3.1控制系统硬件干扰的控制措施
对于电梯控制系统来说，硬件干扰主要来源于系统运行的外部环境和设备因素。在系统运行的过程中，很多潜在的干扰源会对其造成负面影响，使整个系统的正常运行被打乱，甚至使电梯失去控制，造成意外事故的发生，降低系统的可靠性与安全性。一般说来，干扰总是通过脉冲的形式对系统造成影响，一旦这些脉冲进入到系统中，将会导致系统出现问题和故障。对此，必须采取有效的控制措施，防止硬件干扰。对于串模干扰，可以利用双绞线作为信号传输的引线，不但可以节省成本，也可以有效降低干扰对系统造成的影响，消除系统中存在的电磁感应。此外，还可以利用低通滤波器对干扰进行控制，避免电源高次谐波对系统造成干扰。
3.2控制系统软件干扰的控制措施
对于电梯控制系统来说，除了硬件设备之外，系统软件也会发生一定的影响作用，也需要在设计阶段重点关注。对于软件系统来说，需要通过设置相关的程序，使设备能够实现自检，及时发现硬件系统中存在的故障，并采取及时有效的控制措施，根据故障因素的不同进行示警。在操作指令上，也要进行冗余设计，尽量使用单字节的指令，尤其要在关键的环节进行单字节指令的设计，或者将这种指令重复输入，这样就是一种冗余指令，能够有效提升相关设备的工作效率，避免发生系统故障。此外，还可以运用先进的技术手段，如信号抗干扰技术、WATCHDOG 技术、软件陷阱技术等，提高软件运行的可靠性，从而使整个系统的可靠性得到保障。
4.结语
综上所述，做好电梯控制系统的可靠性设计是确保电梯系统正常运行的前提，也是防止系统受到干扰的重要措施，可以避免故障的发生，确保电梯控制系统的可靠性。为此，应加强对控制系统可靠性的研究，利用提高MTBF、降低MTTR、容错设计和诊断技术，及时发现控制系统中存在的问题，并采取切实有效的控制措施，避免干扰源对控制系统的影响，将控制系统的设计方案进行优化，增强电梯控制系统的可靠性。
【参考文献】
[1]郭雷岗，扈艳刚，李昭静.基于单片机的模拟电梯控制系[J].福建电脑，2012（9）：101-102.
[2]曾悦.电梯自动控制系统的分析及其设计[J].科技风，2011（06）.
[3]孙后环.电梯控制系统的可靠性设计[J].南京建筑工程学院学报，2001（01）.
自动控制职称论文范文第5篇
1 与时俱进, 实时整合教学内容
“自动控制理论”这门课程的知识覆盖面广、难点多、相关学科的知识点也多。而且, 随着教育体制改革的不断深入, 许多新的知识不断加入到大学的课程体系中来。这使得“自动控制理论”的课时在不断地压缩, 从笔者的学校来看, 这门课程的授课时间从2002年的94学时, 到2006年的72学时, 再到2009年的64学时, “自动控制理论”的学时数在短短的8年间就削减了30个, 其中还包括10学时的实验。在这样的情况下, 要在规定的54个学时内讲完课程的全部内容几乎是一件不可能完成的事情, 从而使得课程的讲述内容和课时之间的矛盾就显现的更加突出。而且, 随着控制理论领域知识的不断更新和计算机技术的迅速发展, 传统教材中的一些内容过于落后, 一些新的知识又没及时更新, 越来越跟不上时代发展的需要。要从根本上解决上述问题, 就必须重新整合课程的内容, 删旧增新。
(1) 适应社会发展, 删减过时的知识。对于教材中一些较陈旧的知识点, 比如根轨迹法, 经调查在目前和今后的工程设计中极少使用或基本不用, 但这种方法的理论介绍却用一大章来讲述, 费时费力。况且, 利用计算机仿真技术, 比如Matlab可以很容易绘制出根轨迹。因此, 这一章可以用较少的学时讲清根轨迹的概念及其分布特征就足够了。再比如, 等M圆等N圆、相平面法, 用人工绘制它们的图形非常困难, 而且不准确。笔者曾经采用等倾线法绘制一张相平面图, 整整用了三天的时间才绘制好。但与采用计算机仿真的手段绘制的相平面图相比, 还是存在很大的差异。因此, 对于这些内容, 只要讲清基本原理和分析方法就可以了, 不需要花费太多的时间对其绘制方法进行详细讲述。
(2) 推陈出新, 不断补充新知识。对于教材中没有但在当今控制领域有非常大潜力的控制方法, 要及时补充进来。比如神经网络、模糊控制、专家系统等, 尽管没时间深入讲述, 但起码要让学生知道这些智能控制方法的概念, 以扩大学生的知识面的外延, 为以后的进一步深造打下扎实的基础。
2 勤于探索, 逐渐完善教学方法
如何在有限的授课时间里, 使学生的理论水平和实际应有能力上一个新的台阶, 教学方法在其中起着非常重要的作用。俗话说:“授之以鱼, 不如授之以渔”, 讲述自动控制理论这门课程, 让学生学会一种系统的学习方法远比让其掌握几个知识点重要。因此, 在课堂教学过程中, 一定要勤于探索, 注意教学方法的完善。
(1) 采用互动式教学, 培养学生独立思考的习惯。所谓互动式教学, 就是在教师授课的过程中, 不是一味地实行讲解, 而是给学生留有足够的思考空间, 尽最大限度发挥学生的主观能动性和创造力。比如在讲述自动控制理论的应用领域时, 笔者让学生自己分组讨论。最后有的小组认为自动控制理论可以用于工业生产当中, 有的小组认为自动控制理论可以用于军事、航空航天等领域。最难能可贵的是其中一个小组认为它已经渗透到人文学科的各个角落, 比如管理科学中的管理方法, 已经融合了自动控制理论的知识。通过这种教学的互动, 使得全体学生认识到了控制理论已经从纯技术层面融入到了管理层面, 学好了自动控制理论, 不仅可以在技术科学中发挥作用, 而且可以在人文科学中大展身手, 大大提高了学生学习这门课程的兴趣和积极性。
(2) 板书加多媒体, 提高教学效果。
黑板是课堂教学中师生之间交流知识、经验和体会一个不可或缺的地方。教材中一些重要的定理、公式的推导最好用黑板板书。这样在教师板书的时间里, 可以给学生充分的时间一边看一边理解, 同时还可以做更详细的课堂笔记。而多媒体作为现代化教学辅助手段, 与常规教学手段相比有其独特的优势。它可以充分利用计算机强大的功能, 通过图像、音响、动画等的动态演示, 使教师从单调乏味的推理、论证、讲解中解脱出来, 使课堂教学变得丰富多彩;同时, 可以利用多媒体教学特点充分调动学生学习的积极性。变被动学习为主动学习, 提高学生的学习兴趣。然而, 多媒体是一把双刃剑, 它在提高教学效率, 开阔学生的视野的同时, 也带来了许多负面效应。因为在很多时候多媒体只是把课本搬家, 只起到了照本宣科的作用。更有甚者把多媒体界面搞得五彩缤纷, 以为这样可以提高学生的学习兴趣, 结果却适得其反, 因为学生的注意力被华丽的形式所吸引, 却忘记了听老师讲课。而且课堂教学中应详细推导的定理、公式, 因为有了多媒体有的教师干脆不再板书。这样, 一节课下来, 往往会使教师成为课件的放映员和解说员, 而学生听课的过程则犹如走马观花, 学之即忘, 大大降低了教学的效果和学生的学习兴趣。英国牛津大学出版的《教育学》中说:“所有的直观教具中, 要数黑板最普遍、最重要、最灵活。也许正因为黑板过于为人们所熟悉, 因而往往被人们忽视或使用不足。”所以, 先进的教学手段不应完全取代传统的板书教学, 因为在板书过程中的语言描绘、手势比划、课堂讨论、师生情感交流等传统做法仍然是十分必要的。笔者认为在教学过程中, 应以传统的板书教学为主, 而把与讲授内容相关的图形、图片和一些影像资料做成多媒体, 使之服务于传统的教学过程。只有这样, 才能把多媒体教学和传统教学方法更加优化地结合起来, 使二者的优势都充分发挥出来, 收到良好的课堂教学效果。
3 结合实际, 不断丰富教学手段
自动控制理论是一门偏重于原理的阐述, 综合性很强的一门课程。传统的板书讲授方法, 对某些动态信号波形或者复杂控制系统原理图则难以给学生形成直观的印象, 因而影响了学习情绪, 降低了教学效果。为了提高学生对系统的感性认识, 调动学习的积极性, 教师应尽可能采用各种先进的教学手段, 如计算机辅助教学, 电视教学, 网络教学等。
(1) 课堂讲授和M A T L A B相结合。MATLAB强大的数值运算能力以及可视化功能, 特别是它提供了强大的控制工具箱函数, 可以方便的建立系统数学模型, 求解系统的响应, 并进行仿真。此外, 还可以设计基于M A T L A B的专用用户图形界面, 直观地对系统的时域和频域特性进行可视化分析。以增强教学过程的交互性, 提高学生学习兴趣。使得在自动控制中一些难以理解概念直观化, 利于学生理解, 从而提高课堂教学效果。笔者将M A T L A B与自动控制理论相结合, 充分发挥MATLAB在自动控制原理教学中的应用, 达到了满意的教学效果。例如, 对于Bode图和Nyquist曲线可以自行设计用户界面, 输入相关参数后, MATLAB便可以很快绘制出相应的图形, 这样就给学生留下了深刻的感性认识, 便于学生理解与掌握。
(2) 课堂讲授与网络教学相结合。网络教学是课堂教学的延伸。它强调以学生为中心, 要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者, 教师则由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。通过网络教学, 学生可以加深对课堂教学内容的理解, 扩大知识面, 并提高学生分析问题、解决问题的能力。充分发挥网络资源的优势, 在增加知识面、提高效率、因材施教等方面对课堂教学起到了很好的补充作用, 有利于充分发挥学生的主观能动性。
(3) 课堂讲授和实际相结合。针对不同的专业选取不同的实际对象, 如对自动化专业的学生, 多举一些生产过程的对象, 如轧钢系统、称重系统、加热炉系统等。这样, 学生在学习专业课时就会得心应手, 自觉运用自动控制理论的知识解决更复杂的实际对象。另外, 还要加强实验环节和课程设计环节的考核力度, 把期末考试成绩的20%～30%, 按一定的权重, 合理分配到上述两个环节中去。这样做的目的一方面是强调实践环节在自动控制理论教学中的重要性;另一方面也有利于正确评价学生学习的实际效果。
4 结语
随着控制理论与控制工程学科的不断发展, 自动控制理论将具有光明的前景, 其研究的范围也将更加广阔, 内容也将不断更新和发展。因此, 在教学过程中应该不断扩充新的知识, 补充新的方法, 使学生的理论水平和实际应用能力不断提高。为此, 该课程教学内容与教学方法的研究也必须进一步开展下去, 这对于激发师生学习激情, 摸索出一套适合本专业的自动控制理论教学模式, 有着重大的实际意义。
摘要：阐述了自动控制理论课程的特点和教学过程中存在的问题, 从提高教学质量的角度出发, 在增强教学效果和完善教学方法等方面做了一些有益的探讨。
关键词：自动控制理论,整合,多媒体
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