自动控制原理范文1
【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号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.
自动控制原理范文2
【关键词】自动控制原理；教学改革；教学实践
1.引言
各个相关的高校对于自动控制原理这一门课程的教学都是相当关注和重视的，为此他们通过对教育部指定的教材或者是自编的教材进行了精选，还对授课教师做出了精细的挑选。也有个别高校创设了省市级别或者是部级别的精品课程，并制作了多媒体课件，这种种手段都是为了自动控制原理教学的改革和实践做准备。而自动控制原理教学的改革和实践也一定会为这一门课程注入新的力量和生命，为我国的自动化专业提供可行的理论支撑和人才力量。
2.自动控制原理教学的特点和改革的必要性
2.1 自动控制原理教学改革的特点
对于自动控制原理这一门课程的教学而言，其特点可以从三个方面简单地说起：
①自动控制原理这一门课程要求它必须要有直观的工程背景。到目前来说，自动化控制已经在农业、工业、航空、军事以及社会科学等各个领域都得到了广泛地应用。由此可见，学生在对这一门课程进行学习的时候往往都没有对其应用的领域有一个直观且感性的认识，学习缺乏主动性，再加上没有实践的机会，使这门课程和现实相脱节[1]；
②自动控制原理这一门课程所涉及到的理论知识比较多。在对各种控制系统的数学模型进行建立的时候需要涉及到电学、光学、力学、热学等物理方面的知识，也需要有电机、电路和电力电子等方面的知识，还必须要具备非常熟练的建模能力和运用繁杂的知识解决实际问题的能力。由此可见具有扎实的数学功底是学好这门课程的关键，这就要求学生必须具备良好的数学素养[2]；
③自动控制原理这一门课程包含了很多的图形。像是根轨迹图、对数坐标图、极坐标图和工程应用原理图等，这些图形会使教学的直观性更强，但它会消耗更多的教学时间。
2.2 自动控制原理教学改革的必要性
根据上述所说的特点，关于自动控制原理教学的改革是势在必行的。因此采用传统的教学方法来对自动控制原理这一门课程进行教学必然不能有效地提高学生学习的效率，也会为学习带来一定的麻烦，使教学实践紧张，教学内容冗杂，教学知识点太难，这样便不能够达到应有的教学效果。由此可见，为了使学生更好地将自动控制原理的基本知识掌握且扎实，也为学生今后的相关工作打下坚实的理论基础，从而解决好教授与学习、理论学习与实践操作、中文教材和外文教材等多方面的问题， 对自动控制原理的教学进行改革是势在必行的。笔者认为对于这一门课程的改革需要从教学的目标还有教材、教学方法、教学实践等方面来进行。
3.自动控制原理教学的改革与实践
3.1 优化教学的内容，培养学生的系统思维
在具体的教学当中需要对自动控制原理的教学内容做出优化，以此来避免因为这一门课程和其他课程方面存在着共同性而过多地浪费学生的学习时间。因此，在具体教学当中，相关的教师需要全面了解所学专业学生的所有课程，重点突出本门课程的重点，将自动控制原理这一门课程与其他课程相通的地方简要带过。对于自动控制原理原理这一门课程来说，其教学的主要内容应该对系统的控制理论和控制方法做出简要的讲述分析和反馈，除此之外还需要对根轨迹发、时域法以及频域法等三大经典方法和线性系统的矫正方法做出重要的讲解。在理论分析上，自动控制原理需要更加注重工程的定义、工程的物理意义和工程的实际应用，因此需要对这一方面的内容做出详细的阐述。在对学生的培养上，需要积极培养学生的系统细微方式和系统创新能力[3]。自动控制原理这一门课程的主要研究对象是负反馈系统，所以其学习的内容是对负反馈系统的设计与分析。因此，在具体的教学当中需要在这个基本的框架下系统地展开思维的练习，教师需要注重紧抓课程的关键，对学生系统思维方式进行训练，在实践过程当中遇到新的系统时，学生便能够更好地自主对该系统进行分析和控制。
3.2 将理论结合实践，激发学生学习的兴趣
使自动控制原理的理论和实践更好地结合起来，不仅仅需要有严密的理论体系，更要有生动可行的工程实例。在具体的讲授当中，教师需要更加重视对基本方法的介绍和对基本概念的讲解，最好要在对理论的推导过程当中将工程实例的应用概念引出，这样便能够和实际的工程紧密地结合起来。而在具体的教学当中将人工实例加入进来可以增加学生学习的兴趣和学习的积极性、主动性。举例来说，比如在对PID控制进行讲解的时候，教师可以将温度控制结合起来，以此来讲解工程PID参数整定的实例，然后再将调节器的正定参数按照先比例后积分再微分的程序置于一些经验数值之后，然后进行给定位扰动，对系统过渡过程的曲线做出观察，如果曲线不够理想，那么对调节器的相关值做出调整，如此进行反复的凑试，这样方便寻找最佳的正定参数，直到控制质量和所要求的相符合为主。这样通过具有实际意义的讲解能够使学生对于自动控制理论这一门课程讲解的理解更加的深入[4]，并且在学生对课程进行深入理解的同时，也将其自主学习自动控制理论的兴趣激发出来，如果学生自身足够优秀的话，还能够自愿地区参加大学生科研立项，对相关的单片机和微机原理课程进行自学，从而实现对最终目标的控制。因此，在理论联系实际的同时，更需要注重对学生工程思维习惯的控制和培养，对符合工程参数的选址进行强调和合理估计，将工程经验进一步建立起来。
3.3 强化实践环节以提升学生的综合实力
实践教学是对理论知识的一种验证，对于培养学生的动手能力具有十分重要的意义，而对自动控制原理进行实践教学更是培养学生自主创新能力和科研能力的一个最为重要的环节。对自动控制原理进行实践教学可以采用自动控制原理的试验箱，对典型环节和典型的电路模拟分析课程进行开设，还要安排好关于闭环电压控制系统和聘礼特性的测试以及系统参数的确定工作。要做好关于根轨迹的矫正工作和频率矫正工作，做好系统串联的矫正工作，紧抓转台反馈系统，和状态观测器等基本实验，这样能够将学生对基础知识的理解和认识加深，更加方便锻炼学生的动手能力。在对基础实验进行强化的同时还需要设计一些必要的综合性质的试验，这样可以利用实验室的硬件环境，对典型的控制系统做出研究和分析，比如水位的控制系统、直流电机的调速系统、温度的监控系统等，只有让学生将所学到的所有原理和知识综合运用在一起，才能够培养起学生利用科学分析方法解决实际问题的能力。可见设计性试验可以强化教学实践的环境，对于提升学生的综合实力具有重要意义。
4.结语
笔者在本研究当中主要针对自动控制原理教学的改革和实践方面的问题做出简要的分析和探讨，文中笔者也涉及到了一些自己的主观看法和主观见解。笔者认为，针对自动控制原理课程教学的改革和实践来说，最好要通过对教学课程的设置，对教学实践的合理安排，对教学课本的合理利用等方式来充分发掘学生的潜能，只有这样才能够更好地促进这一学科的发展。
参考文献
[1]田思庆，吴桂云.“自动控制原理”课程的教学研究与实践[J].电气电子教学学报，2011，15（1）：264-265.
[2]唐超颖，姜斌.“自动控制原理”课程的探究性教学实践[J].电气电子教学学报，2013，8（6）：25-26.
自动控制原理范文3
【关键词】MATLAB 自动控制原理 计算与仿真
1 前言
传统的“自动控制原理”教学，是教师在黑板上对理论进行板书讲解，学生边听边做笔记，这种方法的优点是可以根据需要保留，便于学生前后对知识进行比较、联想、帮助理解，但是它的缺点也是显而易见，自动控制原理的图像较多，画图不但需要大量的时间，而且很难画的很精确，随着科技的日新月异，计算机的多媒体技术在教学中得到了广泛的应用，只要在计算机上安装MATLAB软件，可以随时实现计算与仿真。
2 问题的引入
在自动控制原理课程中，经常会遇到如下的计算求解，经常用到待定系数法、配方或者求极限等方法，想办法把它化为我们书上拉普拉斯变换表上的标准形式，从而求出时间域函数，求解的过程相对来说比较复杂，而且有的函数不易求解，对于比较复杂的问题可以用MATLAB来简化之。
3 MATLAB软件在自动控制原理中的求解
利用matlab软件求传递函数的脉冲响应
从以上的例题中我们可以看出，利用MATLAB软件嵌入到自动控制原理中求解，可以减少繁杂的计算。这样高职学生更加容易接受。
4 SIMULINK仿真在自动控制原理中的应用
MATLAB具有可靠丰富的运算、图形绘制、数据处理、图像处理和方便Wiindows编辑等功能，在教学过程中，将MATLAB语言嵌入到自动控制理论中应用，使得学生能把自动控制原理抽象内容（图形、模型的建立等）变得直观性，调动了学生的积极性和创造性，加深了学生对自动控制系统理论的理解，培养学生分析能力和综合能力，免于学生花费过多的时间在本课程的计算和作图上，这样使得学生对自动控制原理这门课不再谈虎色变。
例3：已知一个单位负反馈系统开环传递函数为
分别求出K=1和K=10时，系统单位阶跃响应曲线并求单位阶跃响应稳态误差。
首先利用劳斯判据判断闭环系统是否稳定，若稳定，才能求出稳态误差，不稳定，则无稳态误差，由已知条件是单位负反馈的开环传递函数，求闭环传递函数，从而求出它的特征方程。
通过对特征方程的求解，该系统是稳定的，我们则可以求解稳态误差。
首先要在SIMULINK新建的窗口建立模型，并按题目要求来设置仿真参数和运行，仿真之后，双击示波器Scope模块以显示系统的单位阶跃响应曲线，从示波器Scope的图形读出单位位阶跃响应稳态误差。如图1、2所示。
实验曲线表明，Ⅰ型单位反馈系统在单位阶跃输入作用下，稳态误差essr=0，即Ⅰ型单位反馈系统稳态时能完全跟踪阶跃输入，是一阶无静差系统。
5 结束语
传统的理论教学方法求解传递函数的脉冲响应、根轨迹图形以及稳态误差等这些问题计算非常的繁琐，本文针对这一基础上提出，将自动控制原理和MATLAB语言与应用俩门课程有机地结合起来，充分利用Simulink这一强大的仿真模块。通过在Simulink环境中，直接采用托放式操作，方便快捷地建立起直观的仿真模型，该方法必须要掌握MATLAB语言的编程，在MATLAB软件上操作起来比较简单，可以直观得到分析结果，对高职学生的数学基础知识要求比较低。
参考文献
[1]张燕红，郑仲桥.MATLAB在自动控制原理中的应用[J].常州工学院学报，2008，21（5）：34-37.
自动控制原理范文4
[关键词]自动控制原理 教学改革 教学实践
一、引言
《自动控制原理》课程是数学、控制与信息领域的交叉学科，其教学目的是使学生建立自动控制的概念，掌握自动控制系统分析与设计的方法，培养应用自动控制理论解决实际问题的能力。近年来，在该课程的授课过程中多媒体课件的应用逐步地取代了传统的教学方式。因此课堂信息量大，课程进度较传统式教学要快，如何保证教学质量是较为突出的问题。其次，课堂教学枯燥，没有生机。数学推导较多，学生听起来乏味，不能激发学生的学习兴趣。再者，考试并不能完全体现学生的系统分析与设计的综合能力。还有就是理论教学和实验教学脱节。学生不能把理论教学内容与实验内容有机结合起来。因此改进教学内容、教学方法和教学手段，完善考核方式及其加强理论的实际应用对于提高学生理论联系实际的能力，培养应用型人才具有十分重要的意义。
二、教学改革
（一）教学内容与教学手段相结合
在《自动控制原理》的授课过程中多媒体课件的应用逐步地取代了传统的教学方式。在多年的教学探索中，笔者认识到，不要盲目地追求先进手段，让多媒体等现代科学技术主导了原本丰富、多样的人与人之间进行的课程教学，而应该针对课程中实际的教学内容需要，有选择地实现传统教学方式与多媒体教学、MATLAB实验教学等现代教学方式、手段的高效结合，真正达到提高教学质量的目的。
（1）多媒体教学负责课程知识结构展示和系统工作过程的动画演示。传统的全程板书式教学，过多的推导必定带来之前的部分内容被擦去，出现在学生面前的板书永远只是“不完整的部分”。而在宏观教学为主导思想的课程教学中，多媒体就可以非常有效地解决这个问题，使课堂讲授始终不脱离主线。在自动控制原理实际教学之初，通过生活、工程中实际应用实例的介绍引出控制系统的基本结构、概念是整个教学过程的起点也是关键点。在教学方式上，可以利用生动的图片、flas和视频资料的形式增强学生的感性认识，比如通过flas演示水位控制系统反馈调节的动态过程，让学生对控制产生直观形象的认识，不仅增强了教学效果，还激发了学生浓厚的学习兴趣。
（2）板书教学负责课程重点内容的具体分析。多媒体授课在很多方面具有突出的优点，但是盲目地依赖和追求先进技术，企图毕其功于一役。解决课堂授课的所有问题，无疑是不实际的。控制理论的课程内容多，复杂的数学推导和绘图往往使得学习能力相对较差的学生感到吃力，多媒体每一页的内容容量有限，一套理论的学习必定需要多页的讲解。比如，根轨迹绘制，近十条根轨迹规则，十几页讲完，学生感觉内容多，不会用。这个时候就应该将板书教学和多媒体教学结合起来。用多媒体显示大方向上的操作规则，用黑板演示具体题目的绘制过程，将具体题目和硬性规则有效结合起来，慢讲、精讲交叉互补，使得学生在理论方法和具体分析双轨并行中更好地掌握课程难点和重点，获得最好的学习效果。
（3）Matlab教学负责课程中图形的绘制演示。在控制理论课程的主要内容上，根轨迹法和频域法都是基于图形进行系统分析，在理论初步建立之后，课堂的部分教学内容，可以引入Matlab软件，利用软件的强大功能。去完成图形的演示和分析。例如，在时域分析的时候，相同主导极点所带来的单位阶跃响应有什么不同点，有什么相似性，就可以通过SIMULINK建模，在示波器的输出观察结果，再引入分析结论。在控制理论的教学过程中，合理地利用软件能够给学生留下直观印象，使其牢记关键的结论，取得事半功倍的教学效果。
（二）教学方法多样化
多样化的教学方法可以更好地培养学生的创新精神，提高学生分析问题、解决问题的综合素质。实施内容主要有以下四个方面：第一，合理设疑，激发学生兴趣。在课堂教学中，应用启发式的探究性的教学方法，充分凋动学生主动、积极、自觉思维，恰当调节教学节奏，活跃教学气氛，生动教学手段。第二，适时调控，引导学生思考。要使得学习不再只是知识的积累，而是培养学生在创造性地掌握现有知识的同时，对它进行创造性的发掘。第三，加强实践，提高学生能力。将具体的实例融人到教学当中，通过对工程实例的实践与探究，使学生明白‘控制”是怎么回事，清楚地看到‘控制”的运用和效果。
（三）考核方式过程化
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。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。大作业成绩也记录到期末总成绩的平时成绩中。
三、实验教学改革
（一）虚拟实验和实物实验相结合
传统的自动控制实验教学，一般采用实际的自动控制系统或自控实验箱，对系统进行实际的控制操作或在实验箱面板上连接相应的典型环节，通过对应的计算机软件观察系统的响应曲线及各项指标。虽然这种方式可以一定程度地提高学生的动手能力。但一般只能开设验证性实验，而且观察效果不理想。因此，将MATLAB仿真引入实验教学中，提出将虚拟实验与实物实验相结合，改革传统实验教学，开设MATLAB仿真实验，这样有效的增加了综合性和设计性实验项目的比例。
（二）加强系统实验
加强系统实验，使学生在掌握基本实验的基础上，充分利用已有的实验设备，增强动手能力。进一步强化系统化、工程化的概念。目前系统实验内容还在继续完善中，已有包括多种电机控制、单容水箱模型。学生们可以利用这些模型来检验和巩固自己课堂中所学的系统分析以及系统设计的方法。
四、结束语
在自动控制原理课程建设过程中，以上措施极大地调动了学生学习自动控制原理的主动性，培养了学生的创新能力和工程实践能力。虽然取得了一定的教学效果，但仍需在今后的教学中作进一步的探索与改进。
[参考文献]
[1]李春卉，苏欣平，周京京.浅谈“自动控制原理”教学中创新能力的培养[J].中国电力教育，2010（22）：105—106
[2]米智楠.潘柳萍.陈龙安.案例教学法在"自动控制原理"课程教学中的应用[J].中国电力教育，2010（33）
[3]张兆明.高等院校自动控制专业教学方法探讨[J].科教导刊2010（21）
自动控制原理范文5
Teaching Reform of Automatic Control Theory Course
LI Ke， ZHAO Dean
（School of Electrical and Information Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang， Jiangsu 212013）
Abstract "Automatic Control Theory" is an important foundation course with theory and strong， broad knowledge and so on. Through the study of aspects of teaching practice teaching methods， assessment methods found instances throughout the process of teaching the theory， can stimulate students' interest in school， help them improve analyze and solve problems overall resilience. Through practice showed significantly improve teaching effectiveness.
Key words automatic control theory； teaching content； teaching reform； example
0 引言
自动控制原理作为高等院校工科类学生必修的基础课程，在电气、机械、热能等专业中处于非常重要的地位。自动控制原理是研究控制系统在控制过程中动、静态性能的理论工具，理论性强、综合性大，需要教师认真设置授课内容，组合多种教学方法，以达到传递课程知识点的目的。对已有控制系统性能分析、评价以及根据要求设计系统是学生掌握该课程的最终目标。本文从课程整体出发，针对教学过程中存在的弊端，提出在实践中应加以实际系统为对象，建立数学模型，分析系统性能，评价并进行必要校正，将理论基础与实际应用有效结合，以帮助学生提高其综合应用专业知识分析工程问题的能力。
1 梳理课程内容，建立知识框架
自动控制原理主要以带有负反馈装置的闭环系统为讨论对象。课程内容分为自动控制的基本概念、自控系统的数学模型、系统分析、系统设计与校正、非线性系统以及离散控制系统分析等几部分。以线性系统为研究对象，可以在时域（变量）、复数域（变量）、频域（变量）等不同的数学环境中进行分析求解。对应系统的数学模型分别为：微分方程，传递函数及频率表达式，三种数学表达式可以根据不同域中变量间的关系进行相互转化。环境不同，系统的分析方法也有所区别，有时域法、根轨迹法、频域法三种。对控制系统三个最基本的要求为稳定性、动态性能（快速性和平稳性）、准确性。三种性能相互制约、相互影响，分析并解决这类矛盾，是研究控制系统的重要内容。图1建立了线性系统的主要知识框架图。
2 教学中实际存在的问题及改革措施
2.1 实际存在的问题
通过教学实践，从学生掌握课本知识的程度以及对考核方式的分析来看，在教学过程中实际存在以下一些问题：
（1）基础知识面广、教学方式与考核方式的单一。自动控制原理涉及的学科较多，如数学、物理、电路、数模电、电机、机械等。前期基础知识掌握不牢固，后期加上本课程理论性强，内容量大，课程课时少等多方面因素，学生会觉得本课程较难学习。目前的授课方式主要以理论讲解和推导公式为主，通常忽略理论与控制系统实例的结合。课后学生机械地记定理、背公式、做习题，期末以一张试卷几道计算题定期末成绩。部分学生只需在考前一两周强行记忆计算题型即可以轻松通过考试，对问题的来龙去脉一概不知。这些情况都客观地反映出现有教学方式和考核方式的局限性和不合理性。
（2）理论知识与实际应用脱节。基于教学方式与考核方式的局限性，学生在学习过程中对实用性认识模糊，忽视了自动控制原理的工程意义，它需要解决的是实际工程项目问题。学生在面对某一具体问题时，从理论上不知如何运用相关知识去分析、解决问题，实践中不能将实验分析方法很好地结合到理论研究中，理论与实际应用脱节，不能培养具有综合应用能力的实干型人才，造成学无所用的现象。
2.2 教学改革的具体措施
针对实际教学中存在的问题，为了从本质上提高教学水平和质量，提高学生的积极主动性，有必要对自动控制原理授课方式和内容作出改革和创新，在牢固学生的专业基础上，应当从系统的角度改变学生的传统解题思维，培养学生的独立分析、解决问题的方法，提高学生的综合应变能力。具体措施如下：
（1）明确本课程的教学目的。教师应以系统的观点传递本课程的中心思想，要以概要性、引导性的讲解带领学生建立控制理论的概念，学会控制系统的分析方法。在教学中应当注重基本概念和基本原理的讲解，淡化其中的计算过程。借助数学工具，发现各种理论方法的关联性，触类旁通，灵活应用。
（2）改变考核方式。转变用一卷定成绩的方式来判断学生对本课程的掌握程度，把传统的考试方式改为对学生综合能力的考核。经过一个学期的学习和积累，串通各类知识点，开拓解决问题的新思路，掌握系统的分析方法，提出多个可行的解决方案。
（3）将理论知识和实际工程紧密联系。注重介绍控制学科发展的最新动态，选取控制工程中的典型实例，通过实例了解控制系统的结构、理论分析和设计技术，能更好地学习掌握自动控制的理论，具备对系统进行定性分析、定量估算和动态仿真的能力，为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础。
3 “实例+原理”分析控制系统
基于本课程理论性较强，知识点覆盖面广，学生对分析控制系统的思路不明了的特点，引入一个实例用于自动控制原理的讲解过程。以实例加深理论应用，培养学生以系统的观点综合分析解决问题。以某转速控制系统为例介绍分析过程，主要包括以下四个步骤：
（1）建立转速控制系统的数学模型。根据控制系统原理图，画出系统方块图，确定输入输出量及中间变量，由于微分方程在高阶系统求解过程中的复杂性，可直接将各变量写成拉氏变换型，根据元件的工作原理和作用，求得各部分的传递函数，最后消除中间变量得出总的传递函数表达式，即为转速控制系统的数学模型。
（2）分析控制系统性能。鉴于频率特性分析法的优点及在工程中的广泛使用，本例可选取频率法分析系统。根据Nyquist稳定判据，利用Nyquist曲线在坐标图中的分布可判断该转速控制系统的稳定性，相对稳定性亦可计算相角裕度、幅值裕度得出。分析系统的动态性能，可参照半对数坐标系中Bode曲线的各分段直线，其中以穿过零分贝线的中频段尤为重要。中频段直线的斜率越小，平稳性越好；截止频率越大，快速性越高。
（3）评价系统性能好坏，确定对系统进行校正与否。常用的几种电气校正装置方式有超前、滞后以及滞后―超前校正装置，根据对控制系统性能要求，如需改善系统动态性能则选取超前校正装置；如需改善系统静态性能则选择滞后校正装置；对于在稳态和动态性能均要求很高的系统则应选取滞后―超前校正装置。
（4）对校正后的系统进行性能分析，验证校正的合理性。校验校正后系统是否满足给定指标的要求，如果校正后已全部满足性能指标的要求，则根据校正网络的参数选定合适的电气元件的数值，设计工作结束。反之，则需再次选择合理参数，重新计算，直至满足系统的指标要求。
自动控制原理范文6
关键词：自动化控制；工业；科学研究；军事
1 自动化控制介绍
自动化控制还可以分为半自动以及全自动化。按照企业生产的要求和目的，机器和设备可以进行自动化的生产。作为操作员，只需要全自动化控制全自动生产工作，能够确定控制的具体要求和程序，并不需要参与生产过程中的控制技术。但是对于半自动化来讲，则需要操作员依靠设备、机械、仪器和人工作业来参与完成。
并且，在工业、农业、交通运输、医疗、服务、商业、军事、科学研究以及家庭的方面都有自动化控制技术的应用，采取自动化控制可以帮助操作人员完成繁重的工作，让工作人员避免大量的体力劳动工作以及危险的工作环境，并且还能扩展人体的器官功能，能够在很大的程度上提高企业产品的生产率，提高人类对世界的认知能力。所以，自动化控制在工业、农业、国防和科学技术现代化的未来发展方面起到了重要的作用。
2 自动化技术的分类
2.1 过程自动化
在原始的工作中，工厂的操作人员需要进行人工检测工作设施以及生产产品的质量，来确定企业生产最佳的状态运营，这大大降低了工厂的工作效率。过程自动化这一项技术的出现大大简化了这个过程，过程自动化使用了软件、计算机技术，能够充分的帮助矿石、石油以及造纸等产品企业的工厂提高工作的效率。
过程自动化技术，是在企业生产工厂的各个范围内安装传感器，自动化系统能够通过这些传感器接收到工厂压力、温度和流速等数据，接收到这些数据后，利用计算机对这些信息进行储存、分析和决策工作，然后再将处理之后的数据显示到屏幕上，根据显示的数据操作人员就可以监控到工厂所有的设备的运行是否正常。
过程自动化系统的作用很多，它不仅仅能够收集以及处理信息，还能够对各种设备、优化生产进行自动的调节，如果有处理上的问题的话，操作人员还可以终止自动化程序，进行手动的操作。
2.2 机械制造自动化
所有的制造过程都由不同的工序构成，并且每一个工序又可以分为许多的基本的动作，例如传送的动作、上下料的动作、换刀的动作、切削的动作以及检验的动作等。除此之外，还有操作和管理的基本的操作动作，例如开关机器的动作等。上述的这些工作可以通过手动来完成，还可以通过机器来完成。机器人代替工作人员管理机器完成这些基本动作的工作就是机械化的完成。如果机器人能够完成这些机构的动作就可以称作这是一个自动化的制造过程。如果在一道工序中，所有的基本的动作就可以完成机械化，并且还可以完成对各个辅助的工作自动化完成，就可以让工人降低工作量，工人只需要完成工序操作的监督工作，这就是工序的自动化。在一个工艺过程中可以包括若干条工序，如果把每一个完成自动化的工艺有机的联合在一起，那么这整个的工艺就完成了自动化的演绎，每个工艺过程都是在自动的进行，工作人员的工作量只是单一的监督控制，这样就形成了整个工艺的自动化生产线，大大提高了生产效率
2.3 管理自动化
管理自动化是一个由计算机技术与人设定以及管理控制的对象组成的人机系统，它的核心是管理信息系统。在管理自动化技术中，主要是采用多台计算机和智能终端构成计算机局部网络，运用的方法为系统工程的方法，以最优控制与最优管理的实现为最终目的。计算机负责完成大规模的信息的快速处理以及大量的重复性脑力劳动，人负责计算机计算结果的分析、判断和决策。这样，计算机与人相互配合，形成一个科学的管理系统。
3 自动化控制的应用
3.1 工业
自动化控制技术应用到工业的领域上，可以达到事项工业生产过程的检查、控制、管理、决策和调度，这样就可以达到降低消耗、增加产量以及降低消耗的企业生产的目的。在工业自动化控制技术上来讲，它是一项自动化、仪器仪表以及电子技术等技术汇合而成的技术。
3.2 农业
随着现在的自动化控制技术和电子计算机等技术快速的发展，农业上对于自动化控制技术的应用也更加的广泛。在农业的很多方面都有自动化控制技术带来的很多的成果，例如温室大棚、无土栽培、节水灌溉等技术的发展。自动化在农业方面，能够解决人们对粮食、水果等农产品需求量很大的问题，大大满足了人们的需求。
3.3 军事
有时会存在很多的原因，导致国家之间或者国家内部发动战争，战争存在突发性的性质，在作战武器以及装备方面，更加的依赖于工业自动化控制技术，这一项技术在军事方面有了日益突出的作用，发展的形势也非常好。
在军事战争方面越来越要求透明度的提高，在军事演习或者战争中的装备损失方面的概率也越来越大，这一现象对我国的军事装备的方面存在威胁。
4 结束语
自动化控制在工业、农业发展方面都起着重要的作用，在工业方面，自动化控制技术能够运用控制的理论、仪表仪器以及计算机的配合，对工业生产过程做出检测、控制、优化、调度、以及管理决策的工作，增加工业的产量，提高生产产品的质量、减少产品生产成本以及增加安全系数。现如今，工业上的自动化控制技术是制造领域中最重要的技术之一，能够更好的解决生产效率以及一致型的问题。在农业的发展方面，能够更好地提高温室大棚、无土栽培、节水灌溉以及工厂化养殖的种植成果。相信在未来的发展中，自动化控制技术能够更好地发挥自己的作用。
参考文献
[1]贾利民，张锡第，谢肇桐.基于模糊穴-空间映射的控制器结构研究[A].1994中国控制与决策学术年会论文集[C].1994年.
[2] 马成喜，王海宽，费敏锐.基于Modbud/Tcp的低压电器控制器的设计[A].中国仪器仪表学会2008学术年会第二届智能检测控制技术及仪表装置发展研讨会论文集[C].2008年.
