自動控制理論論文精選(九篇)

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第1篇：自動控制理論論文范文

關鍵詞：本機振蕩器直接數字頻率合成自動頻率控制脈內測頻

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。

搜索和跟蹤過程的區別主要在于計算頻率調整量的方法不同，其它流程基本一致。

第2篇：自動控制理論論文范文

（一）計算機病毒的入侵。病毒入侵是計算機管理過程中經常遇見的情況，計算機病毒主要分為優盤病毒與網絡病毒兩種形式，網絡病毒又被分為多種形式，如可以不經允許就進行自身復制的蠕蟲病毒，隱藏性的特洛伊木馬病毒等。這些病毒的侵入輕則會使計算機的運行速度降低，重則會損壞計算機系統，使計算機中存儲的數據丟失，甚至損壞主板。計算機病毒的危害力度是不可估量的，當其進入某個運行程序中時，便會擴散到整個計算機系統當中。

（二）人為因素。人為因素主要分為兩種，一種是當人際關系出現不融洽現象時，有人利用毀壞計算機中重要信息，或對計算機中的相關數據進行篡改、刪除的手段進行惡意報復，達到制造麻煩的目的的有意行為；另一種是指計算機操作或管理人員由于自身技術水平較為低下，在對計算機的操作過程中產生了錯誤操作導致計算機安全配置不當等無意行為。但無論是有意還是無意，在眾多可能的人為因素面前，計算機仍然面臨著許多安全威脅。

（三）相關法律規定不完善。相關法律體系的不健全現象無法為計算機安全管理提供有效的保障，即使國家已經對其加以關注，制定了相關的法律，但這些法律法規還是存在著許多漏洞，許多不法分子仍然在法律的制約下輕而易舉的鉆了空子。因此，國家還需對計算機安全保護的問題加以重視，使不法分子沒有可乘之機。

（四）系統運維管理不規范。計算機的運行維護管理主要包括制度、機構建設、人員三個方面。制度管理主要是使得計算機操作人員或管理人員在對計算機進行操作時有理可循，有據可依，不會使計算機系統出現無序運行的現象，避免安全漏洞的產生；機構建設管理則是在計算機系統安全出現問題時可以將其有效解決的重要途徑，對于防止問題頻發起著關鍵作用；內部人員對單位計算機的操作情況極為熟悉，因此加強內部人員的管理是防止人為因素中有意破壞行為的關鍵。但在許多單位都存在著系統運維管理不規范的行為，把握不好制度、機構建設與人員管理三者的關系，對計算機安全產生威脅。

二、計算機控制自動化中的安全管理技術

（一）網絡加密。計算機網絡加密技術是對重要信息數據進行保護的重要手段，在信息傳遞的過程中采用亂碼的形式，之后再進行信息數據的還原。其主要包括算法與密鑰；兩種元素，算法用來生成密文，密鑰用來解密、編碼。

（二）隱通道技術。運用隱通道可以實現由低安全級別向高安全級別主體發送信息，且不易被檢查與控制，用戶可以以反向思維進行信息傳遞。隱通道技術的運用可以有效的預防重要信息、數據、文件的泄露。

（三）水印技術。在不影響原內容的情況下，通過某些算法將需要隱藏的信息加印到原內容載體上，這種水印技術的運用能夠有效的避免非法盜取信息的現象發生，也是進行數據信息保護的重要研究發展方向。

（四）防火墻技術。防火墻技術為網絡通信進行訪問控制，對每一個連接進行檢查，防止網絡遭到外界的干擾。在防火墻使用的過程中一定要保證使用方法的準確性與防火墻設計的合理性，只有這樣才能保障網絡的安全性，才能將不安全服務進行屏蔽，降低風險，提高網絡環境的安全度。

三、計算機安全管理工作中的防范措施

（一）提高管理人員素質。在計算機的安全管理工作中人的作用是非常關鍵的，對于相關管理人員進行工作技能的培訓，加強對其思想道德、職業道德的培養，使其加強對計算機安全管理工作的重視。計算機安全管理工作是不可以僅靠控制自動化來完成的，因此發揮人的主觀能動性對計算機安全進行管理是非常必要的。

（二）完善計算機運維管理機制。實現計算機網絡系統的絕對安全是不可能的，只有建立具有科學規章制度，高效管理機構，優秀管理人員的計算機運維管理機制才能為其安全性提供保障。日常工作中可以提前對計算機系統可能出現的問題進行預測，并根據預測結果制定出補救措施，使計算機系統出現故障時能采取積極有效的補救措施，將損失降到最低。此外，還要對管理人員的工作流程進行嚴格的要求，制定獎罰措施，且落到實處，避免人為因素導致計算機無法正常運作的現象發生。

第3篇：自動控制理論論文范文

【關鍵詞】自動控制理論；Matlab；模糊控制；魯棒控制；最優化控制

隨著控制系統復雜性的增加，不確定因素的增多，要求各控制理論分支有進一步的發展，彌補各理論分支的缺點與不足，以滿足更高的控制性能指標。現有的控制理論在線性系統控制中大都能取得良好的控制效果，但對離散、非線性復雜系統領域的研究大都剛剛起步，或處于初級階段，遠未達到人們的期望。而實際工業生產過程的模型一般都很復雜，通常具有非線性、分布參數和時變等特性。因此將控制理論的研究領域推廣到非線性復雜系統有重要的實際意義。另外與宏觀復雜系統控制相對的量子控制（Quantum Control）也正在作為一個全新的學科領域蓬勃崛起，它的發展也依賴于完善的控制理論和優化控制策略。近年來隨著微電子、半導體、計算機等技術的快速發展也強有力的推動了自動控制理論的發展。

一、現代控制理論的產生及其發展

控制理論作為一門科學，它的產生可追溯到18 世紀中葉的第一次技術革命，1765年瓦特發明了蒸汽機，應用離心式飛錘調速器原理控制蒸汽機，標志著人類以蒸汽為動力的機械化時代的開始，后來工程界用控制理論分別從時域和頻域角度討論調速系統的穩定性題，1872年勞斯（Routh E J）和1890年赫爾維茨（Hurwitz）先后找到了系統穩定性的代數據，1932年奈奎斯特（Nyquist H）發表了放大器穩定性的著名論文，給出了系統穩定性的奈奎斯特判據。美國著名的控制論創始人維納（Wiener N）總結了前人的成果，認為客觀世界存在3大要素：物質、能量、信息，雖然在物質構造和能量轉換方面，動物和機器有顯著的不同，但在信息傳遞、變換、處理方面有驚人的相似之處，1948 年發表了《控制論—或關于在動物和機器中控制和通訊的科學》，書中論述了控制理論的一般方法，推廣了反饋的概念，確立了控制理論這門學科的產生。

1．經典控制理論。第一代稱為“經典控制理論”時期，時間為20 世紀40～50 年代。它研究的主要對象多為線性定常系統，主要研究單輸入單輸出問題，研究方法主要采用以傳遞函數、頻率特性、根軌跡為基礎的頻域分析法，它的控制思想首先旨在對機器進行“調節”，使之能夠穩定運行，其次是采用“反饋的方式，使得一個動力學系統能夠按照人們的要求精確地工作，最終實現對系統按指定目標進行控制。”

2．現代控制理論。第二代稱為“現代控制理論”時期，時間為20 世紀60～70 年代。經典控制理論對線性定常系統可產生良好的控制效果，但是它對多輸入多輸出、時變、非線性系統的控制卻力不從心。所以50 年代末60 年代初，學者卡爾曼等人將古典力學中的狀態、狀態空間概念加以發展與推廣，將經典控制理論中的高階常微分方程轉化為一階微分方程組，用以描述多變量控制系統，并深刻揭示了用狀態空間描述的系統內部結構特性如可控性、可觀性，從而奠定了現代控制理論的基礎。

3．第三代控制理論。以上所提的經典控制理論和現代控制理論都是建立在數學模型之上的，所以統稱為常規（傳統）控制。它們為了控制必須建模，但許多實際系統的高維性及系統信息的模糊性、不確定性、偶然性和不完全性給基于數學模型的傳統控制理論以巨大的挑戰。是否可以改變一下思路，不完全以控制對象為研究主體，而以控制器為研究對象；是否可以用人工智能的邏輯推理、啟發式知識、專家系統解決難于建立數學模型的問題呢？智能控制的出現正源于這一思想。1967年Leondes 和Mendel 首次正式使用“智能控制”一詞，1971 年傅京孫教授指出，為了解決控制問題，用嚴格的數學方法研究新的工具來對復雜的“環境2對象”模型進行建模和識別以實現最優控制，或者用人工智能的思想建立對不能精確定義的環境和任務的控制設計方法，這兩者都值得試一試，而重要的是把兩種途徑密切結合起來協調的進行研究。沿著這一思想出發，現代控制理論將微分幾何、微分代數、數學分析與邏輯推理、啟發式知識建立和發展了智能控制理論相結合從而形成第三代控制理論大系統理論和智能控制理論。

二、Matlab工程軟件

第4篇：自動控制理論論文范文

Abstract: Based on the outstanding problems in the examination of automatic control theory and combined with our school automation features,a curriculum for students examination reform is proposed which emphasizing the application of ability to stimulate students interest in learning,semi-open-book examination methods,the theoretical knowledge and practical application of comprehensive testing,emphasizing the process of assessment. The expected results show that students' learning effects have been significantly improved on theoretical learning courses which are consistent with application-oriented and applying the knowledge of teaching philosophy.

關鍵詞:自動控制原理課程;考試改革;方案

Key words: automatic control theory;examination reform;program

中圖分類號:G42文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)15-0177-01

1自動控制原理課程考試改革的目的和意義

自動控制原理作為自動化及相關專業的一門重要的專業基礎課,是一門理論性很強的課程。同時,該門課所研究的領域也是學生從未接觸過的知識。為了使得學生能夠在學好理論的同時將其運用到實際中,激發興趣,強調過程考核,并且提高考試成績和及格率,突出教學重點,對這門課實施考試改革以配合教學改革[1]。通過考試改革可以帶動教學改革進程,構建融會貫通、緊密配合、有機聯系的課程體系。

2自動控制原理課程考試改革的內容

2.1 課程內容的整合與優化。為了培養學生的學習能力和實踐能力,同時檢查教學效果,在一些章節后組織編排綜合型的題目,讓學生以小論文的形式提交,將其成績記錄到期末總成績的平時成績中。這門課的教學內容可以分成兩大部分內容的研究:前三章為控制系統的時域分析,偏重經典理論的研究;后兩章為控制系統的頻域分析,偏重工程實際應用。針對這樣的內容特點,安排兩次大作業,讓學生對一個生產生活中的實例從時域分析和頻域分析方法入手分析系統的穩態過程和暫態過程。針對這樣的能力考核,在平時教學中,從基本概念、基本分析方法入手,結合生產和生活中的實例,以時域分析方法為主線,時域分析和頻域分析并進,利用直觀的物理概念,使學生充分理解系統參數與系統指標之間的內在聯系,由淺入深地引導學生理解和掌握古典控制理論的精髓。把知識能力的考核放在首位。

2.2 由考試改革決定的教學方法和手段的改進措施。實踐環節中改變以往由教師命題的一貫做法,在學期末,安排一次綜合性實驗,題目學生可自選,也可從教師提供的試題庫中抽題,所選題目需具有一定的綜合性,采取自愿參加考試的方式。該部分的成績由五個等級構成,即不及格不加分,及格、中、良好、優秀會分別在在期末總成績中加相應的分數,建立一個具體的評價指標體系。這樣的考核方式可以給一部分在及格線邊緣的學生一次到達及格線的機會,給一部分要提高成績績點的學生一次提高總成績的機會,給一部分爭取獎學金的學生一次到達優秀成績的機會,給分布在每一個分數段的學生一次積極改進的機會,激發他們的學習熱情,同時能夠有效的提高及格率。

2.3 知識點的考核。筆試考試由全閉卷改為半開卷:改變原有的純粹的理論考試,把筆試試卷分成兩部分:試卷一,基本理論知識的考核,閉卷,占試卷成績的50%;試卷二,綜合能力運用的考核,開卷,可以帶查閱過的相關資料占試卷成績的50%。基本理論知識的考核包括:①基本知識模塊;②數學模型的建立與求解模塊;③線性連續系統的時域分析模塊;④線性連續系統的頻域分析與設計。

3 考試改革的進程安排

3.1 進行自動控制原理課程考試改革的調研。

3.2 制定出自動控制原理課程綜合應用能力考核的評價指標體系。

3.3 編制自動控制原理課程綜合性實驗試題庫。

3.4 在2007級自動控制原理期末考試中進行考試改革方案的試驗。

3.5 進行課程考試改革方案實施的初步總結,寫出課程考試改革方案實施的初步總結報告。

3.6 修改課程綜合應用能力考核的評價標準。

3.7 修改自動控制原理課程綜合性實驗試題庫。

3.8 撰寫自動控制原理課程考試改革的探索的論文。

3.9 在2008級自動控制原理教學中實施課程考試改革方案。

3.10 進行自動控制原理課程考試改革方案實施的總結,寫出課程考試改革方案實施的總結報告。

3.11 寫出自動控制原理課程考試改革方案的結題報告。

4自動控制原理課程考試改革的預期成果

4.1 學生學習的主動性得到增強,通過設置選做實驗,學生學習會更加主動,鼓勵學生提高綜合知識運用能力,不再像以前期末考試前幾天死記硬背,造成學的好不如背的好的怪現象。

4.2 學生的創造性思維能力得到了培養,通過完成大作業網上查閱資料的能力明顯提高,大量查閱資料后會超出教師布置的題目范圍,大部分學生會對教師的題目給出多種分析結果,甚至會超出所學的范圍,突破了思維定勢,即教師告訴什么就知道什么的現象。

4.3 學生撰寫科技論文的能力得到提高,為以后做畢業設計撰寫畢業論文打好基礎。

4.4 學生獨立分析問題的能力將得到提高。通過采取半開卷的模式,學生不但需要掌握基本理論,還要學會更好的利用基本理論解決實際問題,強調提高學生的分析,設計能力,及尋求一題多解的發散性思維,強調工程應用背景,立意考查靈活運用所學知識解決實際問題和創新思維的能力,改善了以往學生認為“學了也沒有用”的想法。

4.5 制定出課程考核能力與技能的評價指標體系。

4.6 撰寫課程考試改革實施效果的調研報告。

4.7 撰寫教改論文:自動控制原理課程考試改革的探索。

4.8 提交自動控制原理課程考試改革的結題報告。

參考文獻:

第5篇：自動控制理論論文范文

論文關鍵詞：網絡控制網絡化系統網絡的控制

論文摘要：網絡與控制的學科交叉研究與產品的研發是我們面臨的一個機遇與挑戰。在網絡控制系統和網絡的控制中都有不少問題可研討。

二十年前,面對計算機與控制交叉發展的機遇與挑戰,中國計算機學會工控機專委會(其前身:中國電子學會電子計算機專業委員會工業計算機學組)誕生。二十年后的今天,我們又面臨新的機遇與挑戰,其特征之一就是,信息科學技術快速發展所引發的計算網絡與控制科學技術的交叉發展,本文簡稱為“網絡控制”對此#已有不少論述。本文只是簡要討論一些看法。

1網絡控制的機遇

近年來信息科學技術與信息產業的發展十分迅猛，新思想、新技術相繼問世，網絡方面的新技術和產品迅速進入市場。而在經歷一個大發展后，自動化及控制理論在其發展中也出現一此“困惑”，各國均十分關注自動化科學與技術面臨的機遇與挑戰。1986年IEEE與美國國家基金委專家高峰會發表“對控制的挑戰”一文;1990-1993年IFAC組織了“控制在工業中的應用而臨計算機的挑戰”調研……我國也十分重視這個問題:1999年宋健在IFAC大會報告:21世紀的控制;2002年中國國家自然科學基金委召開“中國自動化領域發展戰略高層學術討論會”在這此討論中，信息的控制、網絡技術對控制的沖擊等都是一個議題。維納《控制論》一書的副標題是:“關于在動物和機器中控制和通信的科學”;而在《控制論》第一版序言中他又指出“如果一門新的科學學科是真正有生命力的，它的引人興趣的中心就必須而且應該隨著歲月而轉移……因此，控制論學家應該繼續走向新的領域，應該把大部分注意力轉移到近十年發展的新的思想上去……”。從歷史上看，控制與通信確實是相互依存交叉發展的，而當今在“網絡的連通性無所不在”的形勢下，我們確有必要討論網絡對控制的挑戰是什么，信息的控制或網絡控制是否應該列為一個“引人興趣的中心”。

“網絡控制”的提法早已有過，而對其內涵與外延井不十分統一，我們覺得網絡控制泛指通信網絡與控制科學技術的交叉以及相應的產品。主要包括兩個方面的內容，網絡化系統的控制與管理，網絡主要是做為技術手段或環境#而控制對象是傳統的對象（如電機、化工過程、航天……）也包括交通服務等系統。本文簡稱為”網絡化控制”"網絡系統本身的控制與管理。信息與網絡成為控制的對象，而采用控制的手段來滿足用戶的要求。本文簡稱為“網絡的控制”。這也可以說是從兩個視角來研究網絡控制。我們在網絡控制的這兩個視角上都面臨機遇與挑戰，前者延伸了諸如數字控制。計算機控制等的概念，而后者則延伸了電機控制，機床控制等的概念。

2網絡化系統與網絡化控制

網絡化系統及網絡化控制有多種提法，如TelematicSys-terns，NetworkedSystems，NetworkedControlSystems(NCS)，IntegratedCommunicationandControlSystems(ICCS通信與控制系統)等，其內涵各有所側重，但有共同點:是依靠網絡(主要是計算機網絡)組成的分布式系統;具有資源共享、集成自動化、協調下作等特點，從應用角度可包括:網絡化控制、網絡化制造、電子政務、電子商務、數字家庭、大型電網、城市交通、軍事上的41SR指揮、控制、通信、計算機以及情報、監視、偵察)等。可以是下業對象也可以是服務業或其他對象。

網絡化控制系統中的網絡一般是大范疇的企業網絡，從功能層次上可包括企業網的外聯網[xtranet，企業內聯網Intranet,控制網、傳感網等，從網絡類型上也可以說包括因特網、無線移動通信、以太網、現場總線與工業以太網、傳感器網絡等網絡技術在控制領域的’泛且深入的應用，必然引起網絡與控制交叉學科的發展，或者引起ThomasKahn在“TheStrutureofScientificRevolutions”中指出的在控制領域的范例轉移(ParadigmShift)或出現從連續時間控制理論到離散時間控制理論的發展。

網絡化控制與管理系統，可以不同程度地實現各層次自動化系統的集成使企業在企業協作、資源共享、提高效率、增強市場競爭能力等方面得到好處;同時，網絡的引入必然帶來信息傳輸時延，延時的抖動信息(數抓包)去失等問題，也必將引發一此研究課題，包括:網絡化控制系統體系結構，網絡環境下復雜系統的集成優化控制;基于連續時間和基于事件控制理論(在網絡化控制系統中的)的應用與發展;各種網絡化應用系統的建模與分析;基于網絡計算和網絡存儲的分布控制;網絡化系統的信息女全，現場總線，工業以太網，傳感器網絡等等，從某種意義說工業控制計算機系統的發展必須定位于網絡環境下，從網絡控制著手。

3網絡的控制與答理

網絡的控制，基于網絡的控制(Network一BasedControl)或網絡空間中的控制問題是自接涉及到網絡木身的控制問題，這里控制的對象是信息、數抓、網絡……。在自動化科學發展的歷史中，自動控制的對象是不斷發展變化的，這種發展體現了自動化科學理論與實際相結合，學科交叉和與時俱進的特性，從某種意義上說控制論的著眼點是信息與控制或信息的控制而網絡的控制是信息的控制中的重要內容。

網絡的控制或基于網絡的控制系統在資源共享提高網絡服務質量，實現集成自動化和整體優化以及和諧人機協調等方而都有優勢或潛力;由于網上的傳輸時延，數抓包去失，以及用戶對網絡服務質量的不同需求等，引出了網絡的控制中一系列研究課題。涉及相關的協議，系統的控制策略，穩定性、魯棒性、算法的收斂性以及控制系統產品化等問題。

以復雜媒體網絡的控制為例，復雜媒體可視為一個廣義的系統，其所究內容包括信息結構、復雜媒體的管理.、服務質量(QOS)控制，流量控制等。例如，在流媒體系統中，可以利用自適應等控制策略使用戶在不同的網絡環境卜享受到盡可能好的QoS保證。1999年，木尼迪克特(Bendidt)提出了“網絡空間”（Cyberspace)的概念，稱這種“由計算機支持，由計算機進入和由計算機產生的全球網絡化，是多維度的，人造或‘慮擬’的真實。它是真實的，每一臺計算機都是一個窗口;它是慮擬的，所看到的或所聽到的既不是物質也不是物質的表現，相反它們都是純粹的數抓或信息組成的”。可以說，它是介于慮擬和現實之間的特殊空間，即“網絡空間”，由此而可能發展網絡科學。網絡空間有許多控制和答理問題，有人稱之為“慮擬控制”或網絡的控制。近年來，關于下一代互聯網、智能網、網格等的討論也較多，網格（Grid)一般認為是繼傳統因特網、Web之后的第三代因特網其主旨是實現互聯網上所有資源的全而連通，在氣象、能源、教育以及企業信息化中都有廣’泛應用。美國《福布斯特》雜志預期網格技術到2020年將產生年產伯20萬億美元的大下業。在網格中分布資源管理與控制、資源共享、網格監控以及系統女全等方而的研究都是受人關汁的四。有人建議，在網格的體系上要體現服務第一，協議第一的觀念。另外，在下一代網關中，可能會將大部分控制功能(呼叫控制、接入控制、資源控制、服務質量控制等)統一交由一個控制層來完成。可見，網絡的控制及管理.是日益受到重視，控制的一此基本概念，控制策略和控制理論不能簡的一地搬用到網絡的控制中，但應可以在網絡的控制中得到發展。

以網絡為控制對象的網絡控制所要解決的主要是用戶對網絡各種服務質量:需求與網絡資源間的矛盾與協調。從信息傳送結構上講，可以在核心網上增強控制功能;也可以在邊緣網上引入系統與控制的方法。在這此系統建模與分析中，多會遇到系統規模大、異構件、時變性、人機協調、隨機性等問題、在已見的一此研究成果中，排隊論、小波分析、自適應、神經網絡、混雜系統等理論與方法都有應用。在因特網或非實時局域網的控制系統中，離散控制時間的確定性或定常性已不存在，要發展網絡控制理論或改造經典的方法或按離散事件動力學考慮新途徑，學科交叉研究勢在必行。

4對下控機系統及專委會工作的一此思考

二十年前，在個人計算機(PC)技術成熱并大舉進入市場之際，我們成立了工業控制計算機專業委員會，在學術交流、產品研發等方面做了許多工作，得到了廣泛的認可。當前，信息網絡迅速發展，而對網絡控制等的機遇，工控機系統的研發人員應多交流討論。各種工控機系統，現場總線、工業以太網，分布控制系統，傳感器仍是工業自動化與下控機的主要課題，而網絡控制的機遇與挑戰也是專委會需認真思考的:

1)當前，我國在網絡化控制(網絡化系統，網絡化制造……)方面的研究與產品研發已有一此成果，尚待深入與普及;而在網絡的控制方而的研究下作剛剛開始。我們可能需要在理論探索、技術研究以及協議（標準)制定、產品研發等層面上挑戰網絡控制的機遇。

2)需要面對網絡控制的挑戰，加強計算機、通信網絡、自動控制等學術交叉性的研討，可與兄弟專委會聯合組織。計算機、通信網絡、自動控制等不同專業背景的人員在從事網絡控制這類學科交叉研究中，往往有不同的思路、視角、方法或切入點，其成果也各有特色。多交流互補是大有益處的。

第6篇：自動控制理論論文范文

關鍵詞：MATLAB　仿真　應用

中圖分類號：TP2　文獻標識碼：A　文章編號：1007-3973(2011)004-102-02

在當今自動控制系統已經滲透到各個領域，但隨著生產工藝和生產要求的不斷提高，這樣對自動控制技術也有著相應的提高，傳統的方法已經不在滿足其現代生產的要求，這樣MATALAB仿真技術相應產生，而且越來越多的應用在自動控制系統中。下面從以下幾個方面去介紹其在控制系統的應用。

1　在經典控制的應用

我們知道雖然現代控制方法和控制技術不斷的發展，但是我國的很多廠家的生產中均采用的是經典PID的控制方法，經典PID有著控制簡單，快速等優點，但是要想采用PID算法必須要先確定控制對象的數學模型，而確定數學模型有兩種方法：一種是機理建模而另外一種是實驗建模，但是第一種方法雖然建立數學模型比較準確，但是在實際工況中機理建模實際很難用到的，因為實際工況中工藝很復雜，并且被控對象會隨著環境的改變而改變，通常會才用第二種實驗建模，實驗建模是要描繪出被控對象的輸出曲線，以前被控對象的輸出曲線很難描繪，隨著MATLAB仿真技術的應用這種問題迎刃而解了，比如在電阻爐溫度控制中，就得用MATLAB仿真技術建立電阻爐的數學模型。電阻爐是一純滯后一階對象，其傳遞函數為W0(s)=Y(s)／C(s)=Ketos／I+TS其飛升曲線如圖所示：

K=輸出穩態值，初始值／240=158-13／240=0.6

TO與τ按工程計算法求得取

tl=τ+T0／3

t2=τ+TO

其中t1、t2分別對應階躍響應的穩態值的28％和 63％的時間

t1=24　τ=5 t2=62　TO=57

這樣確定電阻爐的數學模型就迎刃而解了。

2　在經典控制理論計算的應用

在經典控制系統中，頻率分析和時域分析對系統都很重要。但對于二階的系統人手算的工作量還不大，但超過二階以上的系統用人工計算就非常繁復了，這樣必須通過MATA，LB仿真來完成例如：

某系統的開環傳函為G(S)=20／S3+8S3+36S+40求該系統的響應和波特圖。

綜上所述，隨著MATALB仿真技術的不斷發展，會大大促進控制系統的發展并上一個新的臺階的。

參考文獻：

第7篇：自動控制理論論文范文

關鍵詞：自動控制原理；教學模式；教學方法；改革創新

作者簡介：董帥（1985-），男，天津人，軍事交通學院裝運機械系，助教；李春卉（1977-），女，山西運城人，軍事交通學院裝運機械系，講師。（天津 300161）

中圖分類號：G642     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）01-0019-02

自動控制原理是機械工程及其自動化專業的一門主干課程，在專業課程體系中占有重要地位。該課程的主要特點是：抽象概念多、理論性強、信息量大；所涉及的數學基礎廣泛、知識面廣；內容豐富、更新發展快等。課程的這些特點很容易造成學生理解上的混亂，對學習造成困難，同時依靠傳統的教學模式，教師也很難保證較好的教學效果。因此，本文提出一些教學模式的創新思考，并在日常教學中有計劃、有規律的進行實踐探索，達到該門課程教師從容授課、學生輕松學習，既增強了學生的專業學習興趣，也培養了學生的創新能力和工程意識。

一、傳統教學模式下，自動控制原理課程教學中存在的問題

1.學生基礎知識相對薄弱和學習能力的下降造成學習障礙

自動控制原理課程是控制、數學、信息技術領域的交叉學科。課程內容涉及高等數學、工程數學、計算機、力學、電學、機械學等多門學科知識，理論性強，與工程結合密切。由于高校擴招后學生的文化基礎、自主學習動力和吃苦精神較之以往有所下降，加上學生對課程相關學科的基礎知識缺乏，對學科之間的交叉理解能力不強，以致學生普遍認為自動控制原理課程的學習困難。

2.對理論與實踐結合的重視程度不夠致使學生失去學習興趣和動力

在實際教學過程中教師往往缺乏實踐教學和理論教學的結合，學生對實際控制系統缺少直觀的感性認識，造成學生對于實踐環節的認識和重視度不高，缺乏工程實踐知識和創新能力；實驗內容往往以驗證性實驗為主，循規蹈矩，實驗教學手段單一，某些實驗環節更是與理論教學脫節，導致學生失去了學習的興趣和動力。另外，在現今大環境的影響下，很多學生更注重所學知識的實用性，只想知道所學的課程對以后的工作究竟有什么用，直奔目標而去，認為“有用”則學，“無用”則混。傳統的教學模式下無法給學生正確的引導，導致學生失去學習的動力。

3.傳統的講授式課堂教學模式難以激發學生的學習興趣

自動控制原理教材中有許多抽象概念讓學生不知所云，覺得這些概念抽象得難以理解，不知道與現實生活有什么聯系，脫離實際在一定程度上已經影響了學生的學習動力。再加上傳統的教學模式下，學生上課只能摘抄筆記被動地接受“填鴨式”教學，課堂上缺乏“參與式”、“引導式”和“啟發式”等互動教學環節，教師只是一味地進行公式推導，對學生灌輸抽象的專業理論概念，枯燥的學習內容和單一的教學模式，極易使學生產生畏難情緒，進而失去學習興趣。

4.傳統的考核方式使學生的學習與課程要求相脫離

自動控制原理課程的教學目的是使學生了解自動控制領域的發展狀況和趨勢，掌握自動控制技術的基本理論和專業技能，增強與之相應的工程意識和創新能力。但課程的內容比較抽象，單一的理論學習使學生感到枯燥厭煩，學生學習就是為了考試時能得到60分，而傳統考核方式中的閉卷或開卷考試都或多或少與課程要求相偏離，從而導致學生的學習效果不能達到教學目的，因此就會把教學中的教與學、學與考給割裂開來，教學達不到應有的目的。

二、課程教學改革的創新思考和實踐探索

1.理論教學的創新與實踐

（1）創新課程設計，優化教學內容。自動控制領域的發展速度越來越快，控制技術和檢測手段日益增加，不斷更新，致使自動控制原理教學內容多、學時少的矛盾日趨突出。因此，必須根據教學目的和培養目標，創新課程設計，優化教學內容，并且對每個教學內容的深度和廣度不斷更新。對于教學大綱中的重點內容、基本概念、基本原理和基本方法，要重點講解并且需要啟發式講深講透。針對課程交叉性強的問題，對已學內容，主要針對課程所需所用之處進行講授，并注重內容交叉銜接處的重點講授。同時，從課程設計和教學目的的總體要求出發，打破傳統教材結構的約束，改進傳統的教學順序，對教學內容運用模塊化設計進行講授，從而有效地解決了教與學、學與用、目前與發展之間的矛盾，使自動控制原理課程體系結構具有系統性、實用性，與時俱進。

（2）創新教學方法，激發學生的學習主動性。改變傳統“灌輸式”和“填鴨式”的教學方式而采用“參與式”、“引導式”和“啟發式”的互動教學方法，對抽象概念、定義和分析方法進行有層次的講解，有意識的啟發引導學生主動思考、討論所學內容，積極參與到教學過程中。教師的授課過程需要聲情并茂，隨時與學生進行言語與眼神的溝通交流。同時，要打破課堂講授的單一教學模式，引導學生進行研討式學習，要求學生課后閱讀大量參考資料，在課堂中通過討論的方式不斷澄清模糊認識和錯誤概念，使學生真正成為教學活動的主體，這樣既可以激發學生的主觀能動性，同時也加深了他們對自動控制基本的理解，拓寬了知識面。

（3）充分運用現代化教學技術，豐富教學手段，提高教學質量。現代化的教學技術可以豐富教學手段，使課堂教學環節生動、形象、直觀，同時也能大大增加學生聽課的效率，從而提高教學質量。在教師聲情并茂的講授過程中，適時的穿插使用動畫教學，計算機仿真教學，將教學內容用學生最有興趣接受的方式進行教授。同時，可以充分利用目前控制界和工程界流行的Matlab語言形成集自動控制理論的基礎知識教學、系統分析與設計于一體的多媒體教學環境。學生通過在Matlab/Simulink環境中對所學控制系統進行建模、仿真，可以更加形象地認知系統各個環節的組成以及運動過程，從而加深對抽象概念的理解。充分利用計算機輔助教學的手段，不僅可以提高學生學習課程的主觀能動性，而且可以將一些以往學生難以理解和掌握的抽象內容，通過形象、直觀的方式展現給學生，使學生對所學內容的理解和掌握更加簡單，從而提高課堂的授課效率，增強教學效果。

（4）理論結合實際，充分調動學生的主觀能動性。自動控制原理課程的教學目的就是為了使學生能夠用所學的控制技術解決實際的控制問題，在教學中把課程與工程實際應用緊密聯系可以有效提高學生的學習興趣。因此，在實際的教學過程中，應加大理論和應用相結合的重視程度，選取現實生活中實際的控制系統，引導啟發學生運用所學的控制理論知識去解決分析和設計問題。同時，為了擴大學生的視野和知識面，要不斷更新控制系統實例庫，引入前沿的控制系統和控制技術作為教學內容介紹給學生，這樣才能真正做到學與用相結合，使學生深刻理解學以致用的意義，從而調動學生學習的主觀能動性。

2.實驗教學的創新與實踐

（1）創新實驗內容和方法，進行分層次實驗。自動控制原理實驗教學是培養學生工程意識和創新能力的重要途徑，因此，將實驗課分為基礎性實驗、綜合性實驗、設計性實驗三個層次，運用Matlab語言對自動控制系統進行仿真實驗，可以更大程度地達到實驗教學的目的。為了充分體現課程的實踐性，與理論教學內容緊密相關的部分一般作為基礎性實驗內容，安排在實驗課內完成；為了使學生對控制系統有直觀的感知，一般將具有特定功能控制系統的設計和實現作為綜合性實驗的內容，安排在實驗課內和業余時間共同完成；為了增強學生創新能力和工程設計能力，利用業余時間安排一些實際控制系統的設計和實現作為設計性實驗。同時，在實驗內容方面鼓勵學生自擬實驗項目，改變常規的驗證性實驗方式，逐步轉變為綜合性，最終實現設計性、創新性實驗。

（2）積極創造條件，加強實驗課程的教學。建設自動控制技術綜合實驗室，為學生提供良好的實驗條件，使自動控制原理實驗教學課程更好的為提高學生創新能力和工程意識的培養服務。同時，實驗室在時間、內容、操作上實行按需開放制度，給予學生充分的實驗空間和足夠的實驗機會。自動控制原理課程教學的同時，同步開設Matlab語言仿真設計課程，使學生能夠充分掌握Matlab仿真知識，對于自動控制原理課中不好理解的理論知識，便于及時地實驗驗證。

3.考核形式和方法的創新探索

在自動控制原理教學中，要增強學生創新能力和工程意識的培養，就必須改變以往的應試教育模式。只有合理的考核與成績評定方式才能使學生的學習過程和教師的教學過程形成一個穩定的性能良好的閉環系統，最終達到教學目的。因此，為了更好地實現教學目的，可以將考核形式和成績評定方式劃分為以下四個組成部分：根據平時課堂學習表現和日常作業完成情況給與平時成績，占課程總成績的10%；基礎性實驗、綜合性實驗和設計性實驗部分作為實驗成績，占課程總成績的30%；以提交大作業或者論文的形式作為期中考試，占課程總成績的30%；閉卷理論考試作為期末，占課程總成績的30%。這樣不僅使學生從單純的應試教育中脫離出來，而且學生可以更好地進行實驗操作，增強自身的創新能力，真正做到學以致用。

4.建設一支高素質的教學團隊

知識的傳授、學生能力的培養和素質的提高，都需要教師精心培養和正確指導，高素質的教師團隊是教學模式改革創新的必備條件。因此，教師不但要具有嚴謹的工作態度、科學的研究方法，而且還應具有強烈的創新精神和創新意識，同時教師還要時刻關注控制領域的發展趨勢和最新的研究成果，豐富教學內容，更新素材庫，加強自身的業務素質。這樣教師在授課過程中，才能視野廣闊，教學內容充實，并且直接接觸科學研究前沿，學生在這種氛圍的熏陶下，學習興趣、實踐能力、創新意識就會得到潛移默化的增強。

三、結束語

在自動控制原理課程建設過程中，主要針對自動控制原理課程的特點及以往教學中存在的問題，摒棄傳統思想，注重使用先進的教學形式和考核模式，合理運用現代教育教學技術手段，推進教學模式的改革與創新，并且在教學實踐中取得了較好的效果，但在今后的教學實踐中仍需做進一步的探究與改進。

參考文獻：

[1]江善和,王遠志.自動控制原理課程教學改革的思考與實踐[J].軟件導刊,2009,(12).

[2]鄒恩,漆海霞,楊秀麗.“自動控制原理”課程教學的方法研究[J].中國電力教育,2009,(20).

第8篇：自動控制理論論文范文

關鍵詞：電廠 溫度 自動控制

前言：近年來，自控技術的發展不斷加速，新的科技成果不斷涌現。為保證自控設備和系統的安全、可靠運行，可靠的設備與控制邏輯是先決條件．正常的檢修和維護是基礎，有效的技術管理是保證。

1.電廠溫度自動控制的常見技術問題

1.1 管理水平較低

按照現在的情況，電廠溫度自控系統的科學性與可靠性、安裝調試和檢修維護質量甚至包括針對自控系統的管理水平等都還存在一定問題．由此引發熱控保護系統可預防的誤動仍時有發生。隨著電力建設的快速發展和發電成本的提高．電力生產企業面臨的安全考核風險將增加．市場競爭環境將加劇。因此，如何提高機組設備運行的安全性、可靠性和經濟性是電廠經營管理工作中的重中之重。

1.2 故障原因多樣

隨著溫度自控系統的監控范圍不斷擴大，功能不斷增強，相關系統出現故障的離散性也在增大。當自控系統的控制邏輯和執行設備，包括外部環境，以及相關技術人員的素質等因素一旦出現問題，都會造成溫度自控保護系統的誤動或機組跳閘，對機組的安全運行產生十分重要的影響。因此，如何進一步做好溫度自控系統從設計安裝到調試運行，包括使用之后的維護檢修的全程質量監督與評估，提高溫度自控系統安全運行的可靠性有著十分重要的意義。

1.3 評估標準缺乏

隨著電力企業的集約化經營和科學化管理的發展觀的不斷深入，在經濟效益為主導的市場競爭中，電廠通常采用提高機組利用時長和減少生產人員以提高勞動生產率。此外，由于電力企業與外包檢修企業聯系密切，專業的外包檢修技術人員逐步取代本廠檢修技術人員將是各級電廠未來畢竟的發展趨勢。在這種情況下，如何對機組溫度自控系統系統的運行質量和檢修維護進行有效的監督評價，缺少一個切實可行，系統科學的評估標準提體系。

1.4 設備質量不高

從目前的情況來看，電廠的溫度自控的相關設備的管理仍停留在傳統的管理模式上，針對相關設備的檢修，通常僅僅采用定期檢修驗方式，而不是針對實際運行情況進行檢修。這樣，不僅對人力、物力造成了不必要的浪費，同時，也增加了設備的異常的可能性。另外，還存在相關設備在采購時．就不明確產品質量和相關的實際使用參數的情況，購入質量不好或實際使用參數不合要求的產品，直接影響到機組的正常安全運行。因此，如何將在線運行設備進行有效分類，制定切實合理的設備校驗周期，是電廠管理工作中需要實際解決的問題。

2.電廠溫度自動控制的有效措施

2.1 采用智能控制系統

在電廠的溫度自動控制系統中，某些控制對象的數學模型比較復雜的，測量準確度差，沿用經典和現代控制理論的效果很差，不能達到有效控制的目的，這導致了智能控制的應用于發展。

首先，可采用模糊控制，模糊控制主要是模仿人的控制過程，是主要基于模糊控制理論的控制體系，具有實時性好抗干擾能力和適應能力強等特點。在現代電廠的實際應用中，模糊控制已經取得十分明顯的效果。在電廠的溫度自動控制中的模糊控制一般基于以下公式：

式中I=1、2，…，n，Ail，Ain是模糊集，nr是規則數。是典型的ARMAX模型，為具有外部輸人的自回歸滑動平均模型。通過相關的計算推理，ARMAX網絡輸入層將各操作變量和反饋量傳遞至第二層，第二層將各操作變量和反饋量進行線性組合，其輸出作為規則適應度的權值，最后用重心法（COG）進行去模糊：

這里Q＝3，a＝54，b＝-6.2618，c＝-1.1329，d＝0.09，將以上數據代人上式，可得作為網絡的輸人量并各自分為七個模糊分區。

其次，可采用專家系統，這種系統主要是依托具有相當數量的權威性數據庫，快速解決特定領域中實際問題的計算機程序系統。這種系統的使用，主要是根據用戶提供的數據，運用系統中存儲的權威性數據進行推理判斷，最后得出結論及結論的可信度，以供用戶決策之用。通過實際的應用發現，專家系統的綜合能力已經遠超專家個人能力。另外，專家系統具有不受環境影響，不受時間場所限制的特點，因此，這也成為電廠溫度自控技術發展的重要方向。

2.2采用順序控制系統

順序控制系統的運行，一般是根據預先擬訂的條件和步驟，對機組設備和系統的生產過程自動按設定好的程序依次進行相關操作，調整設備系統的工作狀態。一個完整的順序控制系統分四個部分：

2.3 采用仿真控制系統

作為需要高度重視安全生產的生產部門，電廠溫度自控系統一旦投入運行，即應采取嚴格管理措施，禁止無關人員的盲目接近。因此，在分析研究相關控制系統以及培訓相關技術人的生產技能時，一般采用在仿真控制系統進行相關操作。一般來講仿真控制系統，都是基于以下數學模型加以實現：

這樣，不僅可以將系統各部分的動態過程完整地呈現出來，也對系統優化運行中各個參數的調整修改起到了預測和指導作用。實踐證明，利用仿真控制系統進行研究培訓，具有安全可靠，節省資源等優點，不僅有效的加快了發電機組溫度自動控制系統的調試速度，也有效的提高了電廠溫度自動控制系統的投入率。

結束語：

第9篇：自動控制理論論文范文

關鍵詞：MATLAB 穩定性 根軌跡 頻率特性曲線

一、背景

目前，自動控制技術已廣泛地應用于工農業生產、交通運輸和國防建設。指導自動控制系統分析和設計的控制理論也有了很大的發展，它的概念、方法和體系已經滲透到許多學科領域。因此，對高等工業院校本科生來說，自動控制原理在其專業領域是一門必備課程。

在教學中，最開始是以板書的形式授課，其授課形式需將文字理論和計算公式及其各種圖形書寫于黑板，但這種形式最大的問題是費時費力，一節課下來，進度非常慢，已不再適合大學生學習的方式。前些年，推出了多媒體教學，這種模式大大彌補了板書教學的缺陷，教師可以把大部分的精力轉移到內容的講解和與學生的互動中，而不再是大量的板書，大大提高了課堂的效率。雖然多媒體教學節約了因書寫而浪費的時間，可是對于自動控制原理這門課程，在課堂上僅憑編寫好的教學課件講解還是不夠的。因為，在經典理論部分，第一、二章可完全依靠固定的課件講解，到了第三、四、五章，很多知識點需要通過多次的畫圖進行對比后才能得出結論。那么如果采用手動畫圖進行對比，必然耗去大量的時間，還有在很細微的和近似的變化中，圖的不準確性也會影響判斷結果。因此如何在課堂上快速、準確地將圖形繪出，是教學改革上一個值得研究的問題。

MATLAB 已經成為國際上最流行的控制系統計算機輔助設計的軟件。現在的MATLAB軟件已經不僅僅是“矩陣實驗室”，它含有具有廣泛應用前景的計算機高級編程語言。MATLAB軟件是以復數矩陣作為基本編程單元的一種程序設計軟件，它提供了各種矩陣運算與操作，并具有較強的繪圖功能，因此，得以廣泛流傳。在自動控制的經典領域，MATLAB可以實現多種功能，主要有：數學模型的建立、時域響應中的穩定性判定、輸出響應曲線、畫根軌跡、求解軌跡與虛軸的焦點及在頻率法中通過頻率曲線來判定系統的穩定性等。我們利用MATLAB仿真軟件配合教學，實現了快速的、準確的繪圖。

二、MATLAB在教學中的具體應用

在自動控制原理經典部分中講解了三種分析方法，分別是：時域法、根軌跡法和頻域法。

1.MATLAB在時域法中的應用

在第三章的第二節中，介紹了一二階系統分析與計算，一階系統相對簡單易懂，在二階系統中，出現了“阻尼比”和“固有頻率”，數學模型也相對變得復雜多樣，結論也不同，導致學生不容易記憶，學習起來有困難。從理論上講不同的阻尼比，它的輸出響應曲線也不同，直接影響了系統的性能。那么，阻尼比對輸出響應曲線的影響究竟是怎樣的？為了得出結論，我們可以通過MATLAB仿真軟件將圖形快速畫出進行對比，讓學生直觀對比，這樣學生因記住了圖形的形狀和規律，進而牢牢地掌握了該知識點。如何將這些曲線快速畫出，我們利用了MATLAB軟件強大的繪圖功能，只要在程序中改變阻尼比的值，就會立刻在同一坐標下繪出相應的輸出響應曲線，如圖（1）所示。實現過程簡單快速，學生可以直觀的看到圖形，大大節約了課堂時間。

圖（1）階躍輸出響應曲線

由此得出結論：共有4個不同的阻尼比，分別為0、0.5、1、2，分別對應4根輸出響應曲線。隨著阻尼比數值的增加，系統的平穩性能加強，精度增加。

另外，由于MATLAB具有計算功能，在判斷系統穩定性時，也可快速通過特征方程對某系統進行判定，從而避免了計算的過程。

2.MATLAB在根軌跡法中的應用

在第四章中，主要講解如何畫根軌跡和出現特殊情況的解決方法。畫根軌跡時要遵守法則按照步驟完成，按照課件可以講解清楚。但是在第5小節中，主要研究閉環的零極點對系統性能的影響，涉及到零極點位置的變化，如果還是按照法則一步一步畫，零極點每改變一次，我們即需要重新大量計算和測量角度，非常煩瑣，浪費時間。因此我們在課堂教學上引入了MATLAB軟件，只要改變零極點的數值，立刻得到相應的根軌跡。而且使理論知識更加直觀，學生印象深刻，記憶牢固。如圖（2）所示，

由此得出結論：靠近虛軸的閉環零極點對系統的性能影響大，衰減慢，對系統起主導作用。

另外，在第6小節中，學習的是系統階躍響應的根軌跡分析，例如：已知系統單位負反饋的開環傳遞函數為G（s）=

試畫出根軌跡。通過法則得到根軌跡，如圖（3）a所示

圖（3）a 不穩定系統的根軌跡

圖中有兩條根軌跡始終位于S平面的右半部，即閉環始終有兩個右極點。說明開環增益無論取何值，系統均不穩定，屬于結構不穩定系統，為了改變其動態性能，需在系統中附加一個負實數零點z，則系統的開環傳遞函數為G（s）=

零點z1的選擇是否合適，需要我們從新畫出的根軌跡中去判斷，但負實數的范圍太大了，因此我們界定了兩個區域，（0～ -10）和z1

圖（3）b Z1=-5 圖（3）c Z1=-15

由此得出結論：當Z1在（0～-10）內選取，則無論K取何值，系統均是穩定的，z越靠近，系統的平穩性越好。當z

3.MATLAB在頻域法中的應用

在第五章中學習了對數頻率穩定判據。它是利用開環對數幅頻與開環對數相頻特性曲線的相互關系來確定閉環系統是否穩定。對于多個一階環節的開環傳函，采用疊加的方法，按照對數頻率穩定判據，可以準確得出結論。如圖（4）所示。

由此得出結論：在L>0時，相頻曲線對-180并無穿越，因此系統穩定。

但開環中如存在二階環節時，如只按對獨立環節漸近線的疊加，則結果并不是真實的曲線，按照對數頻率穩定判據內容，判斷結果就會出錯。本文中利用了MATLAB畫圖，最后得到了真實的曲線，進而得出了正確的結論。如圖（5）所示。

由此得出結論：當L>0時，相頻曲線對-3.14（-180）有一次穿越，因此系統不穩定。但如果按漸近線疊加法手動畫圖，在L>0時，相頻曲線對-3.14（-180）是沒有穿越的，結論也就出現錯誤。

三、總結

在課堂教學中引入仿真教學，既可以提高計算速度，還減少了課堂上手動畫圖的時間。其繪圖的快速性、準確性和直觀性，使得教學內容得以深入的擴展，最重要的是我們的學生在掌握知識方面要比傳統的教學模式學習起來有興趣，知識的掌握更加牢固。隨著知識內容的增加，知識面相應拓寬了。另外，本文中提出這樣的改革，同學們還可以對MATLAB軟件有所認識和學習，也是對計算機知識的學習。

參考文獻：

[1]胡壽松.自動控制原理（第4版）.科學出版社，2001

[2]程鵬.自動控制原理（第2版）.高等教育出版社，2010

[3]謝克明.自動控制原理.電子工業出版社，2004

[4]薛定宇.控制系統仿真與計算機輔助設計.機械工業出版社，2005