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自動(dòng)控制理論論文范文第1篇

福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院中以示范農(nóng)場(chǎng)位于福州市晉安區(qū)新店鎮(zhèn)埔檔村，于2013年10月引進(jìn)以色列設(shè)備及技術(shù)，建成3500耐以上的玻璃溫室大棚，建成投人使用1年來(lái)運(yùn)行良好?，F(xiàn)將該玻璃溫室大棚的自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，及其應(yīng)用于無(wú)土基質(zhì)設(shè)施栽培的管理經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下。

1自動(dòng)化控制玻璃溫室大棚系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1玻璃溫室大棚自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)材料和結(jié)構(gòu)

玻璃溫室是以透明玻璃為覆蓋材料的溫室，透光率一般為60%一70%。溫室的骨架為鍍鋅鋼管，門窗框架、屋脊為鋁合金輕型鋼材，肩高約8ma大棚管理系統(tǒng)采用JPK-013型自動(dòng)化控制系統(tǒng)。開(kāi)啟電腦，輸入用戶名及密碼，在桌面點(diǎn)擊海峽農(nóng)業(yè)示范園控制系統(tǒng)圖標(biāo)，點(diǎn)擊特殊菜單，點(diǎn)擊登錄“開(kāi)”，彈出對(duì)話框，再次輸人另外一個(gè)用戶名及密碼，就可進(jìn)行參數(shù)操作設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)束后，下拉特殊菜單，點(diǎn)擊退出“關(guān)”。把目標(biāo)溫度設(shè)計(jì)為300C，降溫需求百分比為10%。

1.2系統(tǒng)功能及操作設(shè)計(jì)方案

1.2.1夏、秋季的操作設(shè)計(jì)方案根據(jù)南方夏、秋季需要降溫的要求設(shè)計(jì)操作方案。

1.2.2冬、春季的操作設(shè)計(jì)方案根據(jù)南方冬、春季的氣候特點(diǎn)設(shè)計(jì)保溫操作方案。

2玻璃溫室大棚自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)管理要點(diǎn)

2.1水肥機(jī)一體化系統(tǒng)管理

水肥機(jī)由以色列Galcon公司提供。操作步驟:電腦開(kāi)機(jī)一桌面一點(diǎn)擊Client系統(tǒng)一點(diǎn)擊Mixero

2.2分區(qū)設(shè)計(jì)管理

2.2.1水肥機(jī)一體化分區(qū)管理將整個(gè)溫室分成6個(gè)水肥灌溉區(qū)域，即與電腦連接的6個(gè)水閥所控制的灌溉區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)獨(dú)立的單元。區(qū)域布置見(jiàn)圖to水肥機(jī)裝肥料母液的肥料桶共7個(gè)桶，A,B液各3個(gè)桶，另外1個(gè)酸液桶，分為3個(gè)組別，酸液桶共用。針對(duì)不同作物，每組的肥料母液可以有所區(qū)別。A桶(Fert.1)和B桶(Fert.2)吸量都設(shè)為5.0L/m3，酸液(Fert.3)吸量設(shè)為3.5I}/m3。1區(qū)、2區(qū)種植瑞豐番茄，2014年5月31日移植;3區(qū)種植金玉滿堂番茄，4區(qū)種植串串紅鈴番茄，3區(qū)、4區(qū)均為5月22日移植。從移植到7月2日每天灌溉1次，清晨5:00開(kāi)始滴灌，時(shí)間為10mino7月2日開(kāi)始增加為4次，每次3min。因?yàn)?區(qū)、4區(qū)結(jié)果多，植株細(xì)弱，7月6日再增加1次，即3區(qū)、4區(qū)結(jié)果期每天灌溉5次，每次3mino5區(qū)、6區(qū)分別種植金石王1號(hào)和金玉滿堂番茄，2013年11月9日移植，前期灌溉同3區(qū)、4區(qū)，因結(jié)果盛期需肥水較多，增至每天7次(表3)。

2.2.2各區(qū)域的項(xiàng)目編號(hào)綁定及灌溉時(shí)間表(Irri-gationProgramNo.)設(shè)計(jì)各區(qū)域的電腦識(shí)別代碼及灌溉時(shí)間表設(shè)計(jì)見(jiàn)表30

2.3灌溉時(shí)間等數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)及修改

在Mixer的圖案里，點(diǎn)擊IrrigationProgramNo.，在左上角白色框格里輸入所要修改或設(shè)定的項(xiàng)目編號(hào)(ProgramNo.)，回車，再在左上角白色框格的左邊，點(diǎn)擊鎖匙(解鎖)，選擇要修改的數(shù)據(jù)，輸人要修改的數(shù)據(jù)，全部修改完畢，再次點(diǎn)擊解鎖，點(diǎn)擊確定(sure)完成修改。其他項(xiàng)目的修改過(guò)程同樣。

2.4所需EC,pH值的修改及其感應(yīng)器校準(zhǔn)

點(diǎn)擊FertilizationPrograms，在肥料項(xiàng)目號(hào)7,8,9欄目?jī)?nèi)修改各種植區(qū)所需的灌溉水肥的EC,pH值。2014年種植番茄，1,2,3,4區(qū)的EC值設(shè)置為1.5ms/cm,爪6區(qū)盛果期設(shè)置為2.0ms/cm;pH值都設(shè)置為5.7。當(dāng)發(fā)現(xiàn)水肥機(jī)上的EC,pH值有偏差時(shí)，要用標(biāo)準(zhǔn)液來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。

2.5洗鹽

點(diǎn)擊右上角IrrigationPrograms進(jìn)人操作界面，點(diǎn)擊ProgramSettings進(jìn)入灌水?dāng)?shù)據(jù)界面。程序號(hào)(Prog.No)要選擇灌溉肥料沒(méi)用過(guò)的空白號(hào)。優(yōu)先權(quán)(PrioritySetup)選擇low。灌溉間隔天數(shù)(Irri.Cycledays)選擇1d，時(shí)間單位(Irri.Unit)為min;灌水量(Quantity)為持續(xù)灌水60min，肥料(Fert.Prog)填寫0。開(kāi)始(StartTime)寫0:O1，結(jié)束寫23;59;各區(qū)的間隔灌溉時(shí)間(Duratior)寫250min(洗鹽1輪60x4為240min，其間休息10min。這就是洗鹽1d的循環(huán)模式。

2.6過(guò)濾器清洗

每個(gè)肥料母液桶下面都有1個(gè)過(guò)濾器，選擇在沒(méi)有灌溉的時(shí)間段里，關(guān)閉水肥母液桶的開(kāi)關(guān)，把過(guò)濾器小心擰開(kāi)，用清水沖洗過(guò)濾片，干凈為止。然后在灌溉之前裝回，打開(kāi)水肥開(kāi)關(guān)。水肥機(jī)后面也有1個(gè)過(guò)濾器。

2.7混合桶溢水問(wèn)題的解決

灌溉是邊混合水肥邊進(jìn)行灌溉，如果遇到突然停電，等來(lái)電時(shí)，電腦不知道混合桶的水肥該往哪個(gè)區(qū)走。因此，當(dāng)看到混合桶溢水時(shí)，應(yīng)立即手工把混合桶里的水肥舀出1/2。

3小結(jié)

自動(dòng)控制理論論文范文第2篇

關(guān)鍵詞：本機(jī)振蕩器直接數(shù)字頻率合成自動(dòng)頻率控制脈內(nèi)測(cè)頻

雷達(dá)系統(tǒng)根據(jù)其工作頻率一般分為米波雷達(dá)、分米波雷達(dá)和厘米波雷達(dá)，其接收機(jī)通常是超外差形式的。分米波雷達(dá)和厘米波雷達(dá)由于其工作頻率較高，一般都有自動(dòng)頻率控制（AFC）系統(tǒng)，控制本振頻率自動(dòng)跟蹤發(fā)射頻率的變化，或者控制發(fā)射頻率自動(dòng)穩(wěn)定在本振頻率對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)上，保證雷達(dá)接收機(jī)的中頻頻率穩(wěn)定。但是傳統(tǒng)的模擬式單環(huán)路或雙環(huán)路AFC系統(tǒng)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(xiàn)錯(cuò)誤跟蹤的情況；此外，控制本振的自頻控雷達(dá)由于在本機(jī)振蕩器上加裝了頻率調(diào)整裝置，影響了本振的頻率穩(wěn)定度，這對(duì)動(dòng)目標(biāo)雷達(dá)而言是難以接受的。米波雷達(dá)由于其工作頻率較低，基本上沒(méi)有自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)，但是米波雷達(dá)的發(fā)射機(jī)工作頻率和接收機(jī)本機(jī)振蕩頻率由于環(huán)境溫度、電源電壓和負(fù)載變化而發(fā)生一定的變化，其變化范圍從幾十千赫茲到數(shù)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(duì)值不會(huì)超出中頻放大器的通頻帶范圍（中頻放大器的通頻帶通?！?MHz），但是數(shù)百千赫茲的變化量使回波信號(hào)不能得到最有效的放大，造成雷達(dá)接收機(jī)技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)性能降低，此時(shí)即使加裝DSU（DigitalStableUnit）設(shè)備，也由于中頻頻率漂移的影響，使DSU的性能無(wú)法得到最有效的發(fā)揮。

應(yīng)用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)方案，這種方案的應(yīng)用解決了非相參雷達(dá)的自動(dòng)頻率跟蹤與本振頻率穩(wěn)定度之間的矛盾，但是鎖相環(huán)固有的大慣性、大步進(jìn)間隔和非線性誤差卻嚴(yán)重地限制著鎖相環(huán)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)的性能，使其無(wú)法滿足高速、高頻率分辨率、大帶寬的要求。

DDS技術(shù)是近幾年來(lái)迅速發(fā)展的頻率合成技術(shù)，它采用全數(shù)字化的技術(shù)，具有集成度高、體積小、相對(duì)帶寬寬、頻率分辨率高、跳頻時(shí)間短、相位連續(xù)性好、可以寬帶正交輸出、可以外加調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，并能直接與單片機(jī)接口構(gòu)成智能化的頻率源?；贒DS技術(shù)的自適應(yīng)米波雷達(dá)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)是新一代的自動(dòng)頻率控制（AFC）系統(tǒng)，它以直接數(shù)字頻率合成技術(shù)（DDS）為基礎(chǔ)，以單片機(jī)為控制核心，通過(guò)高速高精度脈內(nèi)頻率測(cè)量模塊對(duì)雷達(dá)發(fā)射頻率進(jìn)行精確測(cè)量，然后由單片機(jī)控制DDS，對(duì)發(fā)射頻率進(jìn)行搜索和跟蹤。因此它是一種易于實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式智能化自適應(yīng)頻率控制系統(tǒng)。

圖2DDS頻率合成模塊結(jié)構(gòu)圖

1系統(tǒng)組成及工作原理

基于DDS技術(shù)的自適應(yīng)米波雷達(dá)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)主要由高速脈內(nèi)頻率測(cè)量模塊、DDS頻率合成模塊、單片機(jī)和包括頻率顯示、控制鍵盤的人機(jī)接口模塊組成，如圖1所示。

系統(tǒng)采用高速高精度實(shí)時(shí)脈內(nèi)頻率測(cè)量技術(shù)，利用頻率穩(wěn)定度高達(dá)10－9的高穩(wěn)恒溫時(shí)標(biāo)對(duì)頻率進(jìn)行倒計(jì)數(shù)法測(cè)量，由單片機(jī)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析處理，并控制DDS頻率合成模塊，完成對(duì)發(fā)射頻率的搜索和跟蹤。系統(tǒng)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(shù)字電路，并結(jié)合了單片機(jī)具有的可編程能力，使系統(tǒng)避免了傳統(tǒng)模擬式AFC的缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)更加靈活的控制。

雷達(dá)開(kāi)機(jī)后，系統(tǒng)首先工作于搜索模式：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制DDS頻率合成模塊輸出本振頻率的最低值，與從發(fā)射機(jī)耦合過(guò)來(lái)并經(jīng)過(guò)衰減后的發(fā)射脈沖頻率混頻，取出下變頻后的中頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)頻率測(cè)量模塊測(cè)量后將結(jié)果送入單片機(jī)，單片機(jī)若判斷頻率測(cè)量結(jié)果不是規(guī)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(guī)定的步長(zhǎng)（通常是頻率測(cè)量系統(tǒng)的頻率分辨率）調(diào)高，重復(fù)此過(guò)程，直到頻率測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量得到的頻率值為規(guī)定的中頻頻率值為止。若搜索過(guò)程中本振頻率達(dá)到上限時(shí)仍未搜索到規(guī)定的中頻頻率值，則返回到本振頻率最低值，重新開(kāi)始新一輪的搜索。系統(tǒng)一旦搜索到規(guī)定的中頻頻率值就進(jìn)入跟蹤狀態(tài)。

在跟蹤狀態(tài)，頻率測(cè)量模塊對(duì)每一個(gè)發(fā)射脈沖頻率與本振頻率下變頻得到的中頻脈沖頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)精確測(cè)量，在發(fā)射脈沖結(jié)束時(shí)將測(cè)量結(jié)果送入單片機(jī)。單片機(jī)立即根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算出響應(yīng)的本振頻率調(diào)整量，并控制DDS頻率合成模塊調(diào)整輸出頻率，保證在目標(biāo)回波信號(hào)到達(dá)接收機(jī)時(shí)，本振信號(hào)已經(jīng)調(diào)整到與該發(fā)射脈沖頻率對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)上，使目標(biāo)回波信號(hào)下變頻后的頻率值為準(zhǔn)確的中頻頻率值，從而保證目標(biāo)回波信號(hào)能夠得到最有效的放大。

跟蹤模式實(shí)質(zhì)上是一個(gè)自適應(yīng)的控制過(guò)程：某一發(fā)射脈沖的頻率比前一發(fā)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(cè)量模塊的測(cè)量結(jié)果升高（降低）單片機(jī)得到測(cè)量結(jié)果后控制DDS頻率合成模塊，使之輸出的本振頻率相應(yīng)升高（降低）中頻頻率降低（升高）到規(guī)定值。

2硬件結(jié)構(gòu)

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(jī)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(nèi)部時(shí)鐘，4～20倍的內(nèi)部可編程倍頻器使外部輸入的時(shí)鐘信號(hào)頻率可以從15MHz到75MHz，另外具有100MHz的并行接口總線，內(nèi)置正交雙通道DAC輸出，具有多種編程工作方式，能產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)和非線性調(diào)頻信號(hào)等復(fù)雜信號(hào)。

AD9854采用CMOS結(jié)構(gòu)，工作電壓為3．3V，而單片機(jī)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(jīng)電平轉(zhuǎn)換后再與AD9854接口，AD9854的時(shí)鐘信號(hào)也必須經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換后送到AD9854的時(shí)鐘引腳。AD9854有正交雙通道DAC輸出，每一個(gè)通道都是反相的互補(bǔ)輸出，經(jīng)MAX436放大后濾波，然后再經(jīng)MAX436放大到雷達(dá)要求的本振電平。兩路輸出中的一路用于和發(fā)射脈沖混頻，將下變頻后的中頻信號(hào)送到頻率測(cè)量模塊進(jìn)行頻率測(cè)量，系統(tǒng)已經(jīng)知道DDS頻率合成模塊輸出的本振頻率，測(cè)量出發(fā)射脈沖的中頻頻率就能計(jì)算出發(fā)射頻率；另一路作為接收機(jī)的本振信號(hào)。

根據(jù)奈奎斯特采樣定律，當(dāng)DDS系統(tǒng)的時(shí)鐘為300MHz時(shí)，其輸出頻率的上限是150MHz，在工程應(yīng)用中通常只使用到時(shí)鐘頻率的40％，即120MHz。某型米波雷達(dá)的本振頻率上限略高于120MHz，經(jīng)查閱AD9854的數(shù)據(jù)手冊(cè)，其輸出頻率能夠達(dá)到理論的150MHz；同時(shí)經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，AD9854能夠在雷達(dá)本振頻率上限值處穩(wěn)定工作，且輸出信號(hào)質(zhì)量完全可以滿足雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)本振的要求。

2．2高速高精度脈內(nèi)頻率測(cè)量模塊

高速高精度脈內(nèi)頻率測(cè)量模塊采用倒計(jì)數(shù)法進(jìn)行頻率測(cè)量，主要由下變頻混頻器、濾波整形電路、計(jì)數(shù)器T0、計(jì)數(shù)器T1和時(shí)序控制電路組成。圖3是其結(jié)構(gòu)的組成框圖，圖4是倒計(jì)數(shù)法頻率測(cè)量的時(shí)序圖。

倒計(jì)數(shù)法測(cè)頻是用被測(cè)信號(hào)的N個(gè)周期形成一個(gè)計(jì)數(shù)門時(shí)間T＝N·Tx，在T時(shí)間內(nèi)由時(shí)標(biāo)F0計(jì)數(shù)，這樣一來(lái)測(cè)頻就相當(dāng)于測(cè)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(dá)的發(fā)射脈沖的寬度是13μs，考慮到其發(fā)射機(jī)是單級(jí)振蕩式發(fā)射機(jī)，每個(gè)脈沖在起振和停振的過(guò)程中振蕩不穩(wěn)定，因此取中間的10μs作為測(cè)頻區(qū)間。該型雷達(dá)的第一中頻頻率為30MHz，在正常工作時(shí)，發(fā)射脈沖與本振信號(hào)下變頻的輸出頻率應(yīng)該是準(zhǔn)確的30MHz，在10μs的測(cè)頻時(shí)間內(nèi)應(yīng)有300個(gè)脈沖，即可取N＝300；高穩(wěn)定的時(shí)標(biāo)的頻率是100MHz，T0＝10ns，相應(yīng)的Tx的最大誤差是T0／300＝1／30ns，據(jù)此可計(jì)算出測(cè)頻的分辨率是30kHz，相對(duì)于雷達(dá)中頻放大器接近1MHz的帶寬而言，此指標(biāo)完全能夠滿足雷達(dá)系統(tǒng)的要求。用頻譜分析儀實(shí)際測(cè)得的系統(tǒng)跟蹤誤差如表1所示。

表1實(shí)際測(cè)得的系統(tǒng)跟蹤誤差表

發(fā)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(fā)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(guò)程是：當(dāng)雷達(dá)觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，時(shí)序控制電路打開(kāi)計(jì)數(shù)器T，發(fā)射脈沖隨后到來(lái)，經(jīng)下變頻、濾波、整形后轉(zhuǎn)換成TTL方波作為計(jì)數(shù)器T的時(shí)鐘。當(dāng)計(jì)數(shù)器T計(jì)到第32個(gè)脈沖時(shí)，時(shí)序控制電路打開(kāi)計(jì)數(shù)器T0，T0開(kāi)始對(duì)高穩(wěn)定時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)器T計(jì)到第332個(gè)脈沖時(shí)，時(shí)序控制電路關(guān)閉計(jì)數(shù)器T和T0，并通知單片機(jī)已經(jīng)完成一次頻率測(cè)量，單片機(jī)取走測(cè)量結(jié)果，并對(duì)硬件電路復(fù)位，準(zhǔn)備下一個(gè)周期的測(cè)量。

2．3高穩(wěn)定度恒溫時(shí)鐘模塊

本機(jī)振蕩器的頻率穩(wěn)定度是影響雷達(dá)接收機(jī)性能的關(guān)鍵性指標(biāo)。由于DDS頻率合成方法的輸出頻率穩(wěn)定度僅僅取決于其時(shí)鐘的頻率穩(wěn)定度，因此選用頻率穩(wěn)定度高達(dá)10－9的恒溫晶體振蕩器作為整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘。恒溫晶體振蕩器輸出的100MHz高穩(wěn)正弦波經(jīng)放大后整形為標(biāo)準(zhǔn)的TTL方波，一路作為頻率測(cè)量模塊的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，另一路經(jīng)F161分頻為25MHz的TTL方波，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后作為AD9854的外部時(shí)鐘信號(hào)，利用AD9854內(nèi)部的可編程倍頻器倍頻12倍使AD9854工作在300MHz的內(nèi)部時(shí)鐘頻率下。高穩(wěn)定度恒溫時(shí)鐘模塊組成框圖如圖5所示。

3軟件結(jié)構(gòu)

單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，可以充分利用軟件可編程控制的優(yōu)勢(shì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行靈活有效的控制。圖6是單片機(jī)的軟件框圖。

通電以后單片機(jī)首先進(jìn)行初始化，然后設(shè)置DDS模塊的工作模式等參數(shù)，再進(jìn)行時(shí)序控制電路的復(fù)位并對(duì)所有計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零操作。隨后單片機(jī)不斷查詢測(cè)量完成信號(hào)。當(dāng)時(shí)序控制電路在雷達(dá)觸發(fā)脈沖的作用下完成一次測(cè)量時(shí)?熏就通過(guò)該信號(hào)通知單片機(jī)，單片機(jī)一旦查詢到測(cè)量完成便立即讀入測(cè)量結(jié)果。然后進(jìn)行分析，是標(biāo)準(zhǔn)中頻頻率時(shí)不進(jìn)行本振頻率的調(diào)整，直接準(zhǔn)備下一脈沖周期的測(cè)量，若不是則計(jì)算所需的頻率調(diào)整量，控制DDS頻率合成模塊進(jìn)行頻率調(diào)整，然后再準(zhǔn)備下一脈沖周期的測(cè)量。

搜索和跟蹤過(guò)程的區(qū)別主要在于計(jì)算頻率調(diào)整量的方法不同，其它流程基本一致。

自動(dòng)控制理論論文范文第3篇

論文摘要： 對(duì)當(dāng)前自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行分析，提出教學(xué)方法和教學(xué)儀器的改革措施。通過(guò)開(kāi)設(shè)新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和研制新的教學(xué)儀器，使學(xué)生更好地完成自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)任務(wù)，提高學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。

“自動(dòng)控制理論”課程是研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的共同規(guī)律，為自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和綜合提供基本理論和基本方法的一門專業(yè)基礎(chǔ)課[1]。該課程是一門重要的測(cè)控類專業(yè)的基礎(chǔ)課，具有較強(qiáng)的理論性，與前續(xù)課程聯(lián)系緊密，知識(shí)面廣，學(xué)生不易理解掌握[2-3]。學(xué)好這門課程不僅可以為后續(xù)專業(yè)課的掌握打下良好的理論基礎(chǔ)，而且能在今后從事專業(yè)工作時(shí)，直接運(yùn)用它去分析和解決實(shí)際技術(shù)問(wèn)題。對(duì)于工程實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)作用，受到人們的廣泛重視。在本課程的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)理論知識(shí)的理解、掌握、鞏固具有重要的作用。

1 當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足

長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)被一種固定的模式所束縛，教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)方法呆板，在一定程度上限制了學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，難以激發(fā)他們獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的興趣和激情，沒(méi)有體驗(yàn)過(guò)從失敗中自己尋找成功之路的經(jīng)歷，抑制了學(xué)生個(gè)性的發(fā)展，這樣不利于對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)主要是按章節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)儀器功能固定，實(shí)驗(yàn)只能按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)設(shè)計(jì)好的步驟進(jìn)行， 學(xué)生被束縛在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中，對(duì)出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題缺少系統(tǒng)、多角度的分析，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)時(shí)間限制

一般的實(shí)驗(yàn)都要求在實(shí)驗(yàn)室2個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)完成，學(xué)生很難全面深入地把握實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容和方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的、實(shí)驗(yàn)原理無(wú)法理性地理解，更別提實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)故障的排解分析，限制了學(xué)生的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，不利于鍛煉學(xué)生的綜合能力。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器制約

實(shí)驗(yàn)儀器過(guò)于固化，儀器設(shè)置上未給學(xué)生留下設(shè)計(jì)性和探究問(wèn)題的空間。儀器組成以理論驗(yàn)證為主，缺少實(shí)際控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，特別是反饋部分的傳感部分，更不具備跟隨學(xué)科發(fā)展而開(kāi)拓新實(shí)驗(yàn)的延伸性。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法落后

實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平和內(nèi)容更多地滿足于基礎(chǔ)性實(shí)踐環(huán)節(jié)，缺乏系統(tǒng)的綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，以及缺少在利用多種現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)手段、方法和工具對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的結(jié)果和現(xiàn)象進(jìn)行深入分析研究方面對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要完成連線操作、數(shù)據(jù)記錄等簡(jiǎn)單的工作。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)

針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，摒棄以往按部就班完成指定實(shí)驗(yàn)步驟操作驗(yàn)證形式，按照學(xué)生對(duì)科學(xué)的自然認(rèn)知進(jìn)度設(shè)置靈活變換的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)置按多層次，從簡(jiǎn)到難，逐步引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)，逐步走向從問(wèn)題出發(fā)的探究、創(chuàng)新。同時(shí)，研究新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，開(kāi)發(fā)配套軟件，保證實(shí)驗(yàn)硬件滿足新環(huán)境下的要求。結(jié)合靈活的教學(xué)儀器改變教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手的積極性，引導(dǎo)其創(chuàng)新。

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置

開(kāi)設(shè)不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，既要滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的驗(yàn)證、演示等基本功能，又要激發(fā)學(xué)生的興趣。

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：根據(jù)給定實(shí)驗(yàn)任務(wù)、方案和步驟，選擇并完成一定數(shù)量基本實(shí)驗(yàn)；同時(shí)，通過(guò)調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)得到不同結(jié)果，增加思考空間。

綜合實(shí)驗(yàn)：將各個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合在一起，各課程之間關(guān)聯(lián)內(nèi)容綜合。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：以任務(wù)的形式，給定實(shí)驗(yàn)題目，允許學(xué)生按照自己思路選擇設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和研究的方法。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：自行命題實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生的構(gòu)想通過(guò)儀器現(xiàn)有功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，在探究式學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的要求，開(kāi)發(fā)適合本專業(yè)的教學(xué)儀器。儀器具有控制系統(tǒng)需要驗(yàn)證的各種典型環(huán)節(jié)模塊、信號(hào)發(fā)生器模塊等基本功能，還結(jié)合工程實(shí)際將傳感器引入反饋環(huán)節(jié)，增加執(zhí)行器件，構(gòu)成完整的閉環(huán)系統(tǒng)。避免教學(xué)儀器箱只能完成信號(hào)源作為激勵(lì)，控制環(huán)節(jié)構(gòu)成系統(tǒng)的不足。同時(shí)，儀器上的控制效果通過(guò)便于觀看的形式展示出來(lái)，讓控制過(guò)程可視化。儀器要預(yù)留出擴(kuò)展接口，便于在實(shí)驗(yàn)中添加新的模塊。儀器在結(jié)合計(jì)算機(jī)完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，又能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)配套軟件要能對(duì)硬件平臺(tái)對(duì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行仿真和虛擬實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以根據(jù)測(cè)試參量的不同選擇相應(yīng)的傳感器，完成非電量到電量的轉(zhuǎn)換，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，結(jié)合控制理論完成創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法的轉(zhuǎn)變

1）以學(xué)生為主體，開(kāi)辟新知識(shí)領(lǐng)域，重視實(shí)踐能力的鍛煉；2）培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力；3）科學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)上，建立系統(tǒng)、科學(xué)且開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，注重課程之間縱向和橫向的聯(lián)系。

結(jié)合開(kāi)發(fā)的教學(xué)儀器，在實(shí)驗(yàn)方法上除了基本的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，其他實(shí)驗(yàn)按任務(wù)的形式給出，不對(duì)學(xué)生做過(guò)多的限制，留出學(xué)生思考、動(dòng)手、創(chuàng)新的空間。充分利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算、分析功能以及儀器配套軟件（采用數(shù)學(xué)工具M(jìn)ATLAB編寫的程序）在實(shí)驗(yàn)前完成必要的仿真分析，讓實(shí)驗(yàn)有的放矢，理論指導(dǎo)實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)既做到軟硬精密結(jié)合，又能相互獨(dú)立，兩者相輔相成?？朔?dāng)前實(shí)驗(yàn)中儀器平臺(tái)不能脫離計(jì)算機(jī)，配套軟件不能獨(dú)立工作，學(xué)生只能在實(shí)驗(yàn)課中有限的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)的不足，讓實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過(guò)軟件可以在任意計(jì)算機(jī)上完成。

3 總結(jié)

對(duì)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和總結(jié)，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法3個(gè)方面提出改進(jìn)方法。自動(dòng)控制理論來(lái)源于實(shí)踐，反過(guò)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐[5]。結(jié)合當(dāng)前人才培養(yǎng)的趨勢(shì)，理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生實(shí)踐能力，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題進(jìn)而培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)

[1]葛鎖良.自動(dòng)控制理論教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的探討[C]//2001年中國(guó)自動(dòng)化教育學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2001:72

[2]杜永貴，謝克明，李國(guó)勇，謝剛.“自動(dòng)控制理論”課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版，2009， 27(1):77-79

[3]方曉柯，王建輝，鄭艷，何大闊，顧樹(shù)生.《自動(dòng)控制原理》教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].教育實(shí)踐研究，2008(11):101-102

自動(dòng)控制理論論文范文第4篇

【關(guān)鍵詞】《自動(dòng)控制原理》；多媒體課件；教學(xué)模式

《自動(dòng)控制原理》是一門理論性很強(qiáng)的課程，教師在教學(xué)過(guò)程中就要滿足本科教育的需要，讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)這門課程，既能學(xué)會(huì)分析系統(tǒng)性能指標(biāo)的基本方法，又能應(yīng)用自動(dòng)控制理論對(duì)實(shí)際控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和改善。因此多媒體課件作為教學(xué)輔助的手段，在開(kāi)發(fā)前，必須進(jìn)行必要的需求分析。

一、建立課件系統(tǒng)的整體框架

多媒體課件開(kāi)發(fā)平臺(tái)由多媒體軟件工具來(lái)完成，按其功能可分為多媒體加工軟件如Word、Photoshop、Free-hand、Corel　Draw、Animator　Pro、Flash、Cool　Edit、Cakewalk等；多媒體編著軟件如Authorware、Powerpoint、Dreamweaver、Visual　Basic等；VCD光盤刻錄軟件如Video　Pack4.0、Easy　CD　Creator、Winon

-CD3.X等。由于每個(gè)多媒體軟件工具的特點(diǎn)以及功能各不相同，所以目前課件的制作都是根據(jù)課件開(kāi)發(fā)的具體情況，如課程特點(diǎn)和課件規(guī)模，教學(xué)課件使用對(duì)象來(lái)選擇合適的軟件工具。但事實(shí)往往是單一的制作工具很難滿足課件開(kāi)發(fā)的全部需要，而自行開(kāi)發(fā)專用的平臺(tái)又費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本過(guò)高，并且在多媒體課件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，常由于對(duì)教學(xué)規(guī)律了解不夠，對(duì)教學(xué)大綱把握不準(zhǔn)，對(duì)學(xué)生接受知識(shí)的規(guī)律掌握不夠全面，且又不做認(rèn)真的需求分析，缺乏完備的文檔資料和審查，因而開(kāi)發(fā)的課件常難以滿足實(shí)際教學(xué)需要，又難以維護(hù)。因此，本課題根據(jù)《自動(dòng)控制原理》課程的特點(diǎn)，以三本院校學(xué)生為對(duì)象采取一種折中而有效的方法：采用多種平臺(tái)相結(jié)合，即選取一種通用的制作工具作為多媒體課件制作的主要平臺(tái)或主環(huán)境，再根據(jù)需要選另一、兩種工具作為輔助平臺(tái)，二者在功能上形成互補(bǔ)。以軟件工程作為課件開(kāi)發(fā)的一種工程思想，從而有效的合理組織整個(gè)課件開(kāi)發(fā)過(guò)程，以提高和保證課件的質(zhì)量，較好滿足實(shí)際教學(xué)需要。還可大大提高開(kāi)發(fā)的成功率和可靠性、可維護(hù)性，共同滿足開(kāi)發(fā)的要求。

二、課件局部及細(xì)節(jié)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

《自動(dòng)控制原理》需要描繪大量曲線，比如伯德圖，奈氏曲線，根軌跡等。所以我們開(kāi)發(fā)的多媒體課件將采用Flash等工具，將曲線繪制過(guò)程制作成動(dòng)畫(huà)形式。繪圖的每一步驟可制作一個(gè)動(dòng)畫(huà)，通過(guò)動(dòng)畫(huà)的連續(xù)播放使學(xué)生掌握繪圖的動(dòng)態(tài)過(guò)程。同時(shí)將會(huì)使教學(xué)過(guò)程變得輕松活潑，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)也更加容易。例如緒論我們就可以采用多媒體教學(xué)，用它來(lái)展示自動(dòng)控制理論和系統(tǒng)的發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用。通過(guò)演示水位自動(dòng)控制系統(tǒng)和爐溫自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程，用圖像、動(dòng)畫(huà)、聲音，使學(xué)生置于生動(dòng)、形象的立體化教學(xué)環(huán)境中，從而引出自動(dòng)控制原理、自動(dòng)控制系統(tǒng)的概念，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們進(jìn)入學(xué)習(xí)本課程的最佳狀態(tài)。

三、測(cè)試使用效果，課件系統(tǒng)的維護(hù)

在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，會(huì)對(duì)課件的各個(gè)部分進(jìn)行多次調(diào)試，以確保效果，盡管如此，在整個(gè)課件合成后仍有很多問(wèn)題，所以有必要進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，從而發(fā)現(xiàn)并修改各種不穩(wěn)定因素和難以發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤，特別是基于多種平臺(tái)制作的多媒體課件系統(tǒng)，通過(guò)多次調(diào)試可以避免多種平臺(tái)在匹配的過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題。測(cè)試方法可以從幾個(gè)方面進(jìn)行：錯(cuò)誤測(cè)試、功能測(cè)試及效果測(cè)試。經(jīng)過(guò)調(diào)試沒(méi)有錯(cuò)誤的多媒體教學(xué)系統(tǒng)就可以投入運(yùn)行使用。在運(yùn)行使用中，要定期對(duì)課件使用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，課件評(píng)價(jià)是課件設(shè)計(jì)不可缺少的一部分，它既是課件設(shè)計(jì)的結(jié)束，也是軟件設(shè)計(jì)的開(kāi)始。對(duì)課件的評(píng)價(jià)主要檢查它是否達(dá)到預(yù)期的教育、教學(xué)要求和技術(shù)要求。所以必須根據(jù)軟件使用人員（主要是學(xué)生和教師）的意見(jiàn)，對(duì)軟件進(jìn)行升級(jí)維護(hù)，不斷提高軟件的質(zhì)量。

四、總結(jié)

本課件開(kāi)發(fā)以Authorware為主要開(kāi)發(fā)平臺(tái)，文本、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、視頻等媒體的綜合使用使教學(xué)內(nèi)容表現(xiàn)得豐富多彩、形象生動(dòng)。仿真平臺(tái)的創(chuàng)建使學(xué)習(xí)過(guò)程簡(jiǎn)單化，并且能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性，從而有效地提高課程的教學(xué)質(zhì)量。另外，該課件系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)友好，導(dǎo)航措施完善，能夠清晰簡(jiǎn)潔地呈現(xiàn)課件內(nèi)容，方便地實(shí)現(xiàn)各知識(shí)點(diǎn)間的選擇與跳轉(zhuǎn)，既有助于教師教學(xué)，也能提供給學(xué)生一個(gè)輕松自學(xué)的平臺(tái)。論文中的制作課件的方法，可使教師在教學(xué)過(guò)程中針對(duì)高職學(xué)生層次的高低，調(diào)整課件中實(shí)例的難易程度，使學(xué)生能“聽(tīng)得懂，會(huì)分析”，對(duì)后續(xù)課件的使用與發(fā)展有著積極的作用。

參 考 文 獻(xiàn)

自動(dòng)控制理論論文范文第5篇

英文名稱：Electrical Automation

主管單位：上海電氣（集體）總公司

主辦單位：上海電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)研究所有限公司;上海市自動(dòng)化學(xué)會(huì)

出版周期：雙月刊

出版地址：上海市

語(yǔ)

種：中文

開(kāi)

本：大16開(kāi)

國(guó)際刊號(hào)：1000-3886

國(guó)內(nèi)刊號(hào)：31-1376/TM

郵發(fā)代號(hào)：4-346

發(fā)行范圍：國(guó)內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時(shí)間：1979

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