導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇計算機控制技術(shù)論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

1引言

脈沖能源裝置在加速器、自由電子激光研究、X光閃光照相和粒子聚變等脈沖功率技術(shù)研究領(lǐng)域廣泛使用，通常使用數(shù)量較多，分布較廣，同時周圍電磁干擾較強，控制操作和參數(shù)測量都比較復雜，同時也需要較多的人力來維護。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，當今世界上基于PC的自動化方案已成為主流，PC在自動化領(lǐng)域的應(yīng)用正迅速增長，通過將所有的功能集成于這個統(tǒng)一開放的平臺上，通過人機界面可以使復雜的控制和數(shù)據(jù)處理變得更加簡單化。

2控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成

整個系統(tǒng)有多臺Marx需要控制，每臺發(fā)生器由充電控制和觸發(fā)兩部分組成，需要控制的量有充電電壓的起停控制、電壓檢測、接地裝置的通斷控制、觸發(fā)以及開關(guān)上的氣壓檢測等，通過一條總線將將系統(tǒng)中的各個被控量連接在一起，構(gòu)成一分布式控制系統(tǒng)，這里采用工業(yè)上廣泛使用的RS485總線，RS485總線是美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制定的平衡發(fā)送、平衡接收的標準異步串行總線，具有傳輸距離遠、通訊速率高，抗干擾能力強，軟硬件支持豐富與現(xiàn)場儀表接口簡單，易于實現(xiàn)和擴展等特點，接口總線上可連接32個設(shè)備，加中繼器后最多可達255個設(shè)備，因此完全滿足該能源控制要求。控制系統(tǒng)框圖如下：

圖1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

該系統(tǒng)由一臺主控上位機PC和一系列MARX發(fā)生器充電電源設(shè)備構(gòu)成，由于環(huán)境電磁干擾較為嚴重，在選擇通信介質(zhì)時可優(yōu)先采用光纖通信方式，通訊速率57.6kB/s，通訊距離可達1.2km，通過上位機（PC）發(fā)送參數(shù)及控制命令，給電容器充電到事先設(shè)定的電壓值（0到100kV之間任意值）。在以上各子設(shè)備中，經(jīng)常要用程控電源去控制MARX發(fā)生器的充電電壓、充電速度。通過一臺工控PC機靈活地控制多臺充電電源，以達到控制各MARX發(fā)生器充電的目的。針對這一需要，采用帶有RS485通信接口的具有線性升壓功能的可編程交流電源，該電源內(nèi)部自帶單片機系統(tǒng)和看門狗定時器，每個電源賦予各自獨立的地址碼用以識別身份，同時它屬于正弦波調(diào)壓，可有效避免采用傳統(tǒng)的采用可控硅調(diào)壓方式時屢次損壞高壓變壓器的情況，使操作者能夠方便靈活地對其進行控制。

每路Marx發(fā)生器充電部分包括程控電源、雙極性高壓變壓器，分壓器和接地裝置等三部分，見圖2所示，程控電源給高壓變壓器初級提供緩慢上升的電壓，變壓器高壓側(cè)經(jīng)整流后給MARX發(fā)生器充電，電壓檢測是通過10000：1的高壓分壓器將分壓后的信號送給程控電源內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)內(nèi)部單片機處理，并與設(shè)定的電壓值進行比較，比較后的結(jié)果用來實現(xiàn)自停控制，這樣可有效防止通訊故障所造成失控現(xiàn)象。

圖2Marx發(fā)生器能源部分線路圖

3MARX發(fā)生器能源制過程

①程控電源接通供電電源時的輸出為0伏，開關(guān)量輸出為假（開路）。

②首先上位機發(fā)出各種設(shè)置參數(shù)到指定地址程控電源。如,上升時間、上升速度、保持時間、充電電壓等。

③程控電源收到電壓回傳命令后，將兩路模擬量的值傳送到上位機。

④上位機發(fā)出啟動指令后，指定地址程控電源的輸出開始從0伏慢慢線性上升到設(shè)定值，保持到指定的時間后關(guān)斷輸出。當上位機發(fā)出所有電源都啟動指令后，所有程控電源都啟動。

⑤上位機發(fā)出立即停止指令后，指定地址程控電源的輸出立即停止上升，保持到指定的時間后關(guān)斷輸出，當上位機發(fā)出所有電源都停止指令時，所有程控電源都立即停止。

⑥上位機發(fā)出接地打開指令后，指定地址程控電源的開關(guān)量輸出為1，電磁鐵吸合，當上位機發(fā)出所有程控電源的接地都斷開命令時，所有程控電源的接地電磁鐵都吸合。

⑦上位機發(fā)出接地指令后，指定地址程控電源的開關(guān)量輸出為0，電磁鐵釋放，當上位機發(fā)出所有程控電源都接地時，所有程控電源的接地電磁鐵都釋放。

4監(jiān)控軟件設(shè)計

軟件采用VisualBasic6.0編程，作出十分直觀的人機界面，采用RS-485通信標準和上述的問答方式進行數(shù)據(jù)通信，通過上位機向串口讀寫數(shù)據(jù)，并通過光纖485總線將各種控制信息傳送到現(xiàn)場的每路MARX充電子系統(tǒng)，上位機就可以監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上任何一臺MARX能源了，予置數(shù)值可以分別顯示在PC機軟件窗口和單片機系統(tǒng)的予置數(shù)字表頭上。同時，現(xiàn)場實測電壓信號也可以實時顯示在PC機的界面上。此設(shè)計界面直觀，而且利于對現(xiàn)場信號進行實時監(jiān)測。因此，采用本系統(tǒng)，大大提高了現(xiàn)場信號予置精度，對實驗操作人員來說人機界面良好，簡單易懂。

根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，上位機需發(fā)送2種類型的命令：（1）同期命令，它由定時器觸發(fā)引起，每隔一個定時周期發(fā)送1次，例如發(fā)往各充電單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)回傳命令；（2）非周期性命令，它由操作者按動相應(yīng)命令按鈕引起，非周期性發(fā)送。所有命令均采用ASCII碼方式傳送，為了防止通訊錯誤，各子機正確收到上位機發(fā)來的命令后返回相應(yīng)的確認字符。

在VB6.0中使用了MSCOMM控件，用來實現(xiàn)串行通信。MSComm控件有很多屬性，其中最基本的有以下幾個：

Commport屬性設(shè)置并返回通信端口號，用于指定使用PC機的哪一個串行端口。

Setting屬性以字符串的形式設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位和停止位。

Portopen屬性設(shè)置并返回通信端口的狀態(tài)，用于打開或關(guān)閉端口。

Output屬性用于發(fā)送數(shù)據(jù)，可以是文本數(shù)據(jù)或二進制數(shù)據(jù)。

Input屬性從接收緩沖區(qū)返回和刪除字符，用于接收數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)VB程序初始化上位機通信程序如下：

mPort=2；選串行端口2

MSComm1.Settings=“57600，n，8，1”''''設(shè)置通信參數(shù)

MSComm1.OutBufferSize=512''''設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū)大小

MSComm1.OutBufferCount=0''''清除輸出緩沖區(qū)

Mscomm1.Inputlen=0''''讀入接收緩沖區(qū)全部字符

MSComm1.PortOpen=True''''打開串行端口

由于數(shù)據(jù)是動態(tài)接收，所以數(shù)據(jù)的處理也是動態(tài)進行,程序中使用了一個Timer控件，其命令發(fā)出與數(shù)據(jù)的接收均在Timer控件的定時期間進行，在Timer控件的定時期間依次調(diào)用模擬量和狀態(tài)量返回子過程，同時監(jiān)視是否有命令按鈕按下，當按下某操作命令按鈕時調(diào)用命令處理子過程，部分程序如下：

PrivateSubTimer1_Timer()

IFCmdPress=TrueThenCallSendCmd''''當按下某操作命令按鈕時轉(zhuǎn)入命令處理子過程

UpdateAI更新各模擬量數(shù)據(jù)的顯示

UpdateDI更新各狀態(tài)量

EndSub

PrivateSubsendCmd()

UpdateDO(Cmd)''''輸出控制開關(guān)量

………

EndSub

5系統(tǒng)抗干擾問題

監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)中的應(yīng)用越來越多，由于現(xiàn)場的電氣環(huán)境比較復雜，容易形成各種干擾源，特別是在大電流、強脈沖實驗環(huán)境中，因此研究解決系統(tǒng)抗干擾問題對確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著非常的意義。

該系統(tǒng)中使用RS485總線，RS485總線是采用差分平衡電氣接口，本身具有較強的抗電磁干擾能力，但在實際當中仍然會現(xiàn)一些問題，為此應(yīng)注意以下幾個方面：

（1）與遠距離上位機通訊采用光纖傳輸，子機之間不方便采用用光纖傳輸時，應(yīng)選擇合理的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。

（2）采用雙絞線作為RS485傳輸線時，雖然對電磁感應(yīng)噪聲有較強的抑制能力，但對靜電感應(yīng)引起噪聲的抑制能力較差，因此應(yīng)選用帶屏蔽的雙絞線，同時雙絞線的屏蔽層要正確接地。

（3）通過在總線兩端加入匹配電阻的方法，解決信號反射問題

（4）系統(tǒng)的供電方式有兩種：一種是集中供電方式，即電源都引自同一處，另一種是分布式供電，各子設(shè)備在安裝位置附近取電源，從抗干擾效果的角度講，應(yīng)選擇集中供電方式，這樣可基本消除各處參考電位不等的情況。

6結(jié)束語

本文提出的主從分布式多機通信系統(tǒng)硬件電路簡單，控制靈活。與其他語言相比，用VB語言實現(xiàn)上位機數(shù)據(jù)傳送的優(yōu)點是可方便地控制通信對象的選擇，具有較大的靈活性，且編程容易。此外，由于RS485總線的通訊方式仍屬于串行通訊方式，在通訊速度上有些偏低，在操作上表現(xiàn)為數(shù)據(jù)刷新時間稍微偏長，當系統(tǒng)子設(shè)備較多時，其控制的實時性不很理想，此時需對控制系統(tǒng)作進一步的改進。

篇2

教學目標 《計算機控制技術(shù)》教學目的是使學生從系統(tǒng)集成的角度掌握計算機控制系統(tǒng)的基本原理與設(shè)計方法，不但能夠分析與應(yīng)用、設(shè)計并實施滿足實際工業(yè)生產(chǎn)需要的計算機控制系統(tǒng)，而且能夠不斷地根據(jù)已有的基礎(chǔ)知識，迅速進行知識更新。

在專業(yè)課程體系中的定位 在浙江大學城市學院自動化專業(yè)的專業(yè)必修課中，《計算機控制技術(shù)》是講述控制手段的一門必修課程，是自動化閉環(huán)控制系統(tǒng)的重要組成部分。

在專業(yè)能力培養(yǎng)中的定位 控制精度要求比較高的實際控制系統(tǒng)大多為閉環(huán)控制系統(tǒng)，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，計算機將作為一個重要的控制手段而存在，所以經(jīng)典PID為代表的控制算法將成為《計算機控制技術(shù)》這門課程的重點研究內(nèi)容，本課程將搭建以溫度、電機和液位為主要控制對象的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并完成對位置型PID、增量型PID、積分分離式PID、模糊控制等先進控制算法的學習。

與核心課程群中其他課程在知識體系與能力培養(yǎng)上的整體設(shè)計 隨著現(xiàn)代化工業(yè)復雜性與集成化程度的增加，計算機控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域。因為《計算機控制技術(shù)》教學目的是使學生能夠分析與應(yīng)用、設(shè)計并實施滿足實際工業(yè)生產(chǎn)需要的計算機控制系統(tǒng)，所以在教學內(nèi)容方面主要講述計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)相關(guān)的硬件、軟件、控制策略、數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等方面的理論知識與技術(shù)。包括計算機控制系統(tǒng)的基本概念與基礎(chǔ)理論，控制系統(tǒng)的接口技術(shù)、數(shù)字通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)，計算機控制系統(tǒng)中常用的控制策略，不同規(guī)模的計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計范例，以及流程工業(yè)的計算機集成制造系統(tǒng)。

能力培養(yǎng)要求 借助本門課程的學習，培養(yǎng)學生了解計算機控制系統(tǒng)組成、分類、硬件及軟件構(gòu)成、控制算法等相關(guān)知識，使學生從系統(tǒng)集成的角度掌握計算機控制系統(tǒng)的基本原理與設(shè)計方法，不但能夠分析與應(yīng)用、設(shè)計并實施滿足實際工業(yè)生產(chǎn)需要的計算機控制系統(tǒng)，而且能夠不斷地根據(jù)已有的基礎(chǔ)知識，迅速進行知識更新。

實踐教學要求 實踐教學方面采取實驗課與課外課程設(shè)計相結(jié)合的形式，實驗課上主要學習組態(tài)監(jiān)控軟件在計算機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并以液位為控制對象，搭建以計算機為控制核心的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過特性調(diào)試，了解計算機控制算法在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用。課外則要求同學們完成以電機為控制對象的閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計報告，深化學生對計算機控制系統(tǒng)的理解和掌握，完成理論到實踐的轉(zhuǎn)換。

作業(yè)及考核要求 《計算機控制技術(shù)》作業(yè)基本都要求網(wǎng)上提交，每個章節(jié)結(jié)束，都會按照講授內(nèi)容布置相應(yīng)網(wǎng)上作業(yè)，要求學生按照規(guī)定時間完成。同時為了鞏固學習效果，還會配備相應(yīng)章節(jié)的網(wǎng)上在線測試題目。最后同學們要完成以電機為控制對象的閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計報告。期末成績的構(gòu)成為到課率及課堂表現(xiàn)10%，平時作業(yè)和小測試10%，期中考試15%，設(shè)計報告15%，期末考試50%。

教學實施方案設(shè)計

教學內(nèi)容組織 針對計算機控制技術(shù)綜合知識比較多、專業(yè)性較強、不易理解的特點，具體從以下幾個方面組織教學內(nèi)容：

第一，準確把握課程的性質(zhì)與作用。計算機作為閉環(huán)控制系統(tǒng)的一個重要控制手段，經(jīng)典PID等算法講解將成為《計算機控制技術(shù)》這門課程的重點研究內(nèi)容，同時在搭建以溫度、電機和液位為主要控制對象的閉環(huán)控制系統(tǒng)時，了解信號檢測、信號傳輸、信號處理、信號顯示等相關(guān)知識。

第二，突出學生綜合能力的培養(yǎng)。在課程知識的講授過程中，注意教育和啟發(fā)學生用哲學的思想、辯證的觀點來分析和思考問題，如主要矛盾與次要矛盾的轉(zhuǎn)化、事物都是一分為二的道理等，健全學生的心智，提高學生綜合素質(zhì)。

第三，通過課程教學，教給學生現(xiàn)代科學研究的方法。以實際控制系統(tǒng)為主線，將設(shè)計方法、分析方法、算法編寫等過程梳理清晰，將講述內(nèi)容集中在目前的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的使用技術(shù)上。

教學策略 ①結(jié)合課程知識和社會調(diào)研以增強學生學習動力；②理清思路，從簡到繁，強化計算機控制系統(tǒng)的理解和應(yīng)用；③觀看模型理解抽象閉環(huán)控制系統(tǒng)概念，加深學生對知識的掌握；④引導學生參與課堂教學，分組討論促進學習主動性和能力齊頭并進；⑤設(shè)計貫穿理論教學周期，通過實踐加深學生對課程知識的理解和掌握；⑥加強課外輔導鞏固學生對課程知識的掌握；⑦結(jié)合現(xiàn)代教學手段開展輔導。

結(jié)束語

篇3

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）38-0093-02

一、引言

計算機控制技術(shù)是結(jié)合自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、自動檢測和傳感技術(shù)、微電子等技術(shù)逐步發(fā)展起來的。隨著該技術(shù)的發(fā)展和普及，控制系統(tǒng)趨向于利用計算機進行控制。計算機控制技術(shù)課程是自動化專業(yè)普遍開設(shè)的一門重要的專業(yè)課。自動化專業(yè)的學生或從事該專業(yè)的工程技術(shù)人員需要掌握分析設(shè)計與實現(xiàn)計算機控制系統(tǒng)的方法，并能完成控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)、系統(tǒng)安裝與調(diào)試等[1]。上海電機學院定位為技術(shù)應(yīng)用型本科教育，為了滿足本校自動化專業(yè)培養(yǎng)人才的要求，在分析了該課程的實踐性強的特點以及教學過程中存在的某些問題，從理論教學、實踐教學及考核方式等方面進行了教學改革。

二、課程特點及課程教學中存在的問題

計算機控制技術(shù)課程安排在第6學期開設(shè)，該課程內(nèi)容既是這些專業(yè)的學生畢業(yè)設(shè)計中要大量運用的，更是學生畢業(yè)后從事自動控制系統(tǒng)、智能儀器儀表和機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計與運行中要長期應(yīng)用的。在學完本課程后，學生應(yīng)能根據(jù)不同的應(yīng)用對象，運用離散控制理論，設(shè)計符合要求的計算機控制系統(tǒng)。由于該課程涉及的知識面和基礎(chǔ)理論較廣，具有較強的實踐性，與專業(yè)課密切相關(guān)等特點。在授課中，教師應(yīng)把有關(guān)課程的相關(guān)內(nèi)容融合到該課程中，處理好與先修課程和后續(xù)專業(yè)課程的關(guān)系，形成系統(tǒng)的課程知識體系。

現(xiàn)有的“計算機控制技術(shù)”教材種類繁多，就涉及的內(nèi)容而言，有的偏重于理論分析，有的以單片機為基礎(chǔ)，介紹系統(tǒng)的硬件組成和應(yīng)用軟件開發(fā)[2]。受課時限制，學生很難全面掌握主要內(nèi)容，制約了其提高自身應(yīng)用該課程知識，完成系統(tǒng)的設(shè)計分析與安裝調(diào)試能力。因此，學生在遇到實際問題時，由于缺乏面向工程實際經(jīng)驗，不能從問題本身分析，難以運用綜合知識解決問題。這不符合我校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標。因此我們對該課程內(nèi)容進行了一些研究與探討。

三、課程教學改革的思路及對策

1.理論教學改革。（1）正確定位教學目標，優(yōu)化教學內(nèi)容。在課程內(nèi)容設(shè)置上應(yīng)以計算機在控制系統(tǒng)過程中涉及到的技術(shù)問題為主，突出實踐性。計算機控制系統(tǒng)是一種建立在一整套完整的控制理論基礎(chǔ)上的自動控制系統(tǒng)。在確定課程內(nèi)容時需要考慮理論知識和深度，處理好計算機控制系統(tǒng)的理論知識與應(yīng)用技術(shù)的關(guān)系。教師可以嘗試選擇一兩個完整的應(yīng)用實例，貫穿在整個教學過程中，讓學生在開始階段就對實際的計算機控制系統(tǒng)有感性認識，例如，一種計算機溫度控制系統(tǒng)，學生學完第一章對這個系統(tǒng)進行定性分析，使學生對溫度控制系統(tǒng)中各組成部分的作用以及系統(tǒng)的工作原理有初步的了解。學完離散控制系統(tǒng)的數(shù)學模型理論內(nèi)容后，學生能夠建立溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學模型；在學完控制算法和控制方法后，學生能夠利用常用的控制算法或改進控制算法，實現(xiàn)對系統(tǒng)的設(shè)計和控制，并能借助于Matlab仿真工具進行建模與仿真；學生在學完計算機控制系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容后學生可以在實驗室實現(xiàn)所設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)。學生在學習該課程的整個過程中，借助于一些應(yīng)用實例逐步把理論知識轉(zhuǎn)化為實際的系統(tǒng)，提高自己的系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試能力。（2）改進教學方法，建立以學生為中心的學習模式。啟發(fā)式、互動式的教學方法易于激發(fā)學生聽課的熱情和積極性，達到加深理解的效果。在教學過程中應(yīng)注重設(shè)計出啟發(fā)學生思維的問題，尊重學生的主體地位。從工程實際中提出問題或從已有問題中提出新問題容易調(diào)動學生的學習積極性，滿足學生解決實際問題的好奇心。教師應(yīng)事先精心研究和設(shè)計在授課過程時何時提問，提什么問題。要能根據(jù)提出的問題啟發(fā)學生進行問題分析與討論，達到解決問題的目的[3]。（3）充分利用現(xiàn)代教育手段。靈活運用傳統(tǒng)的黑板教學方法與多媒體等現(xiàn)代化手段，使教學內(nèi)容易于理解，形象直觀地呈現(xiàn)給學生。把自動化監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的視頻材料作為教學錄像，使學生對計算機監(jiān)控系統(tǒng)有初步的了解，并讓學生感受理論知識的實際運用，擴大知識面。還可以采用Matlab等仿真軟件設(shè)計一些算法、進行系統(tǒng)建模，增強學生解決實際工程問題的能力。例如，在講授計算機控制規(guī)律如PID數(shù)字控制等理論性較強的內(nèi)容時引入Matlab/Simulink仿真工具，可以把難以理解的理論知識通過仿真模型以圖形化的方式向同學演示，從而增加教學信息量。學生可以利用Matlab/Simulink工具建立系統(tǒng)的數(shù)學模型，并進行仿真調(diào)試與結(jié)果分析，總結(jié)不同的控制規(guī)律對控制結(jié)果的影響。（4）鼓勵學生探究式或研究性學習。探究式學習是學生在對課程有一定興趣、帶著了解問題或解決實際問題的愿望之后的一種自主性的學習方式。教師要充分發(fā)揮引領(lǐng)作用，以保證這種學習持續(xù)有效的進行。例如，在講授PID控制算法及改進的PID控制算法問題后，以作業(yè)的方式指導學生學習有關(guān)控制技術(shù)和控制方法等方面的論文，進行理論推導及分析，對知識進行總結(jié)，并在課堂上討論。通過閱讀文獻資料，學生會更加清楚地認識到計算機控制技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，理解一個控制系統(tǒng)該如何建立，進一步提高學生的分析問題和解決問題的能力。

2.實踐教學改革與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。該課程安排了8個課時的實驗，在實驗過程中注重仿真實驗和實物操作相結(jié)合，培養(yǎng)學生的理論研究能力和思維能力。在實驗教學過程中，發(fā)揮學生的主體作用，培養(yǎng)學生的自主學習能力。

實驗教學內(nèi)容的確定。實驗內(nèi)容主要分為驗證性實驗、設(shè)計性實驗和綜合性實驗[4]。驗證性實驗主要有“A/D轉(zhuǎn)換”、“數(shù)字PID控制算法的研究”等。通過此類實驗讓學生驗證實驗結(jié)果、理解相關(guān)的基本理論知識，從而培養(yǎng)學生的實驗操作能力。設(shè)計性實驗主要有“直流電機轉(zhuǎn)速計算機控制”等，通過此類實驗學生結(jié)合實驗要求和條件，自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)。綜合性實驗主要有“水箱液位控制系統(tǒng)”等，通過此類實驗，學生可運用掌握的綜合知識、技能和方法進行的一種復合型實驗[5]。

實驗類型的改革。增大了設(shè)計性和綜合性的實驗[6]。學生設(shè)計并實現(xiàn)簡單的控制系統(tǒng)，通過系統(tǒng)搭建和整體調(diào)試以提高運用綜合知識的能力和動手能力。

增加實踐教學環(huán)節(jié)。本課程增開了1.5周的課程設(shè)計，安排在課程教學結(jié)束后進行。可由4～5名學生組成一個團隊，要求學生結(jié)合工程實際，設(shè)計完成一個完整的計算機控制系統(tǒng)。通過對計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計、分析和調(diào)試，提高學生的實際應(yīng)用能力和動手能力，為以后開展畢業(yè)設(shè)計以及從事實際工程設(shè)計、維護等工作打下良好基礎(chǔ)。

3.多種考核方式考查學生的綜合能力。為激發(fā)學生對該課程的學習興趣，我們對原有的卷面考試和測驗的考核方法及考核內(nèi)容進行了完善，以利于創(chuàng)新精神培養(yǎng)和技術(shù)應(yīng)用能力的提高。評價學生的總評成績由三部分組成：平時成績、實驗成績和閉卷考試成績，比例為2∶2∶6。把課外作業(yè)、研究報告作為平時考核內(nèi)容，增加實驗成績，以調(diào)動學生做實驗的興趣和學習主動性。

四、結(jié)束語

“計算機控制技術(shù)”是自動化專業(yè)的一門專業(yè)課。根據(jù)該課程的特點以及課程教學中存在的某些問題，從理論教學、實踐教學和考核方式等方面進行了探討。理論教學方法的使用效果良好，實踐教學環(huán)節(jié)的改革也在不斷地嘗試。在教學過程中，結(jié)合多種教學方式，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的動手能力和創(chuàng)新精神，增強學生綜合運用知識的能力。

參考文獻：

[1]陸鋒，陳桂，林健.自動化特色專業(yè)控制類專業(yè)課程改革探討[J].中國電力教育，2011，（13）.58-59，67.

[2]張向鋒，劉軍，丁斗章.《計算機控制技術(shù)》課程建設(shè)探討[A]//第6屆全國高等學校電氣工程及其自動化專業(yè)教學改革研討會論文集[C].2009年8月15-17日.

[3]陳桂，陸鋒，宋麗蓉.計算機控制技術(shù)課程教學改革研究與實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2009，（3）：52-54.

篇4

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

文章編號：1671-489X（2015）22-0012-03

1 引言

一個完整的計算機控制系統(tǒng)涉及信號檢測、信號處理、控制策略的實現(xiàn)以及信號輸出等多個環(huán)節(jié)，對應(yīng)的計算機控制類課程則包括傳感器技術(shù)、自動化儀表、計算機控制技術(shù)、微型計算機原理、PLC技術(shù)及應(yīng)用、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)等，詳細講述了傳感檢測系統(tǒng)、變送傳送系統(tǒng)、工業(yè)控制計算機、數(shù)字控制算法、驅(qū)動執(zhí)行以及控制結(jié)構(gòu)設(shè)計等知識，基本涵蓋了計算機控制系統(tǒng)組成的硬件工具（PLC、單片機等）、軟件工具（梯形圖、匯編語言、C語言等）、檢測傳感知識（傳感原理、儀器儀表等）、方法策略類（各種控制算法、邏輯控制策略等）等各個方面。計算機控制類課程是自動化專業(yè)本科學習的核心內(nèi)容，旨在面向工程實際需求，培養(yǎng)學生在控制理論的工程應(yīng)用和實現(xiàn)等方面的能力。通過這類課程的學習，學生在面對控制任務(wù)時，能夠從儀表選型、控制方案的確定、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及實現(xiàn)等多方面綜合考慮，從而構(gòu)建計算機控制系統(tǒng)。

顯然，隨著計算機的大量普及以及數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，計算機控制類課程在自動化專業(yè)的教學和學習中將會越來越重要。但是在教學和指導研究生新生過程中通常發(fā)現(xiàn)，自動化專業(yè)的學生往往會產(chǎn)生這樣的疑惑：“學了這些計算機和控制類的知識，我到底能做什么？”并且，學生無法抓住計算機控制類課程的學習重點，學習的過程中通常會偏向于計算機控制中計算機的學習，包括編程語言、工業(yè)控制計算機等工具類知識的學習，偏離了“控制”的主題。

計算機控制類課程的教學是一個系統(tǒng)工程，課程改革應(yīng)該從系統(tǒng)的高度，而不是局限于某門課，去協(xié)調(diào)處理課程體系，并進行整體優(yōu)化，方能去繁就簡，把握課程的核心與實質(zhì)[1]。目前，清華大學進行了計算機控制技術(shù)綜合實驗的教學改革[2]，北京航天航空大學提出計算機控制技術(shù)本碩一體化教學方法等[3]，國外自動化專業(yè)出現(xiàn)經(jīng)典教材《現(xiàn)代控制工程》，其綜合了自動控制原理、現(xiàn)代控制理論以及后現(xiàn)代控制理論等多門課程，這些都表明從課程體系高度去優(yōu)化和重新設(shè)計教學內(nèi)容已經(jīng)成為趨勢。正如清華大學本科教學改革目標所言：學科發(fā)展和課程設(shè)置要進一步向?qū)W科的交叉與綜合背景下通識教育的方向轉(zhuǎn)變；教學方式要進一步向知識傳授與探索相結(jié)合，師生互動、教學相長，并以調(diào)動學生自主學習、激發(fā)學生求知欲和創(chuàng)造性為主要目標的教學方式轉(zhuǎn)變。計算機控制類課程的教學也必然向建設(shè)一個有利于學生整體掌握課程體系，從而能夠?qū)崿F(xiàn)自主性學習、盡早參與研究工作、學習和研究并進的教學框架方向發(fā)展。

2 教學中存在的問題

細究本科學生在學習計算機控制類課程中遇到的困惑和迷茫，認為計算機控制類課程的教學存在如下問題。

計算機控制類課程體系思想的缺乏 根據(jù)國內(nèi)眾多著名高校和本校自動化專業(yè)的課程大綱，各門計算機控制類課程往往自成一體，大多以學生能夠熟練掌握本門課程的知識點為培養(yǎng)目標，模糊了計算機控制類課程體系的整體脈絡(luò)，難免會有所局限，容易使學生產(chǎn)生認識不清的問題。簡單地講，計算機控制類課程就是教會學生實現(xiàn)計算機控制系統(tǒng)，但是由于涉及的知識點和課程較多，時間跨度較長，因此如果沒有明確的課程體系思想，很容易使學生淹沒在某個旁枝末節(jié)的支流中。目前，國內(nèi)有一部分教師認識到這一點，并努力從教材內(nèi)容上進行改革。比如清華大學王錦標教授等編寫了計算機控制系統(tǒng)教材等，從工程實際出發(fā)，介紹計算機控制技術(shù)的實現(xiàn)。

教材和教學內(nèi)容的銜接問題 計算機控制類課程之間存在緊密的聯(lián)系，往往無法對課程進行硬性的劃分。比如計算機控制技術(shù)與現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)兩門課就很難劃分，但是教材的編寫者相互之間不可能進行協(xié)調(diào)，各自編寫的出發(fā)點也不同，使得教材內(nèi)容往往存在相當部分的重疊。另一方面，教學課程體系思想的缺乏也導致各門課程的授課內(nèi)容可能存在重復過多，或者缺乏銜接，致使學生無法融會貫通。國內(nèi)僅計算機控制技術(shù)這門課，就出現(xiàn)很多內(nèi)容差別很大的教材，至于各課程教材之間內(nèi)容的重疊現(xiàn)象更是普遍存在，給教師的授課和學生的學習都帶來困難。

實踐教學缺乏整體環(huán)節(jié) 計算機控制類課程的實踐教學通常側(cè)重于原理的驗證或者工具的掌握，條件好的學校采用實物進行，而條件差的則只能通過MATLAB仿真，欠缺系統(tǒng)性的實踐環(huán)節(jié)[4]，從理論到理論的應(yīng)用聯(lián)系不夠。比如目前很多學生沒有弄清楚自動化專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課――自動控制原理，與計算機控制技術(shù)之間的聯(lián)系。隨著國內(nèi)各種工具類競賽項目的興起，工具類課程逐漸在自動化專業(yè)學生的應(yīng)用環(huán)節(jié)中占據(jù)重要地位，從而出現(xiàn)實踐環(huán)節(jié)與自動化專業(yè)基礎(chǔ)知識的脫節(jié)現(xiàn)象。并且，已有的課程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)也往往只是針對某門課，缺乏整體實踐環(huán)節(jié)，使學生無法從全局去了解和掌握計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，因此產(chǎn)生諸如前面的疑惑也就不足為怪了。

3 教學內(nèi)容優(yōu)化和改進

通過計算機控制類課程體系的整體優(yōu)化，解決學生對專業(yè)核心課程脈絡(luò)不清晰的問題，以及教師單兵作戰(zhàn)的問題。通過整合課程內(nèi)容，并將計算機控制技術(shù)與現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)融合為一門課，解決計算機控制類多門課程內(nèi)容交叉、重復，部分內(nèi)容不適應(yīng)培養(yǎng)目標要求等問題。將理論和應(yīng)用相結(jié)合，通過基本性實驗教學、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等實踐活動，解決普遍存在的重理論、輕實踐的問題。

基于項目引導或任務(wù)引導原則[5]，以行業(yè)特色或地方經(jīng)濟實際需要為背景，以自動化應(yīng)用技術(shù)為主線，以通識教育與專業(yè)技術(shù)教育結(jié)合，主要圍繞計算機控制類課程體系的整體優(yōu)化，以“系統(tǒng)理念”為主線的課程內(nèi)容的整合，基本性實驗教學、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計實踐活動的改革等展開工作，做到三個“突出”。

整體優(yōu)化計算機控制類課程體系，突出“主線” 課程的安排按照計算機控制系統(tǒng)的自然順序進行，改變以往按照課程重要程度的安排方式。舊的課程體系下，計算機控制類各課程獨立設(shè)置，設(shè)置時間和設(shè)置內(nèi)容的邏輯依據(jù)性較弱。通常，本科生一、二年級為通識教育，安排基礎(chǔ)類的課程，比如數(shù)學類、語言類以及電子技術(shù)類等，為后面的專業(yè)學習打基礎(chǔ)；而大三以后為專業(yè)教育，考慮到學生保研選拔、學生實習等多方面的因素，專業(yè)課無形中會按照課程的重要程度安排：大三開設(shè)專業(yè)基礎(chǔ)類的課程，比如自動控制原理、電機與拖動、計算機控制技術(shù)、PLC、傳感器技術(shù)等；還剩下一些專業(yè)性很強的課程則放到本科大四上半學期，比如現(xiàn)場總線控制技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、智能控制等。如此，計算機控制類的課程順序上存在一定的顛倒，比如平行開設(shè)計算機控制類的課程無法實現(xiàn)知識上的漸進，給學生的學習帶來困難。而且計算機控制類課程缺乏一門統(tǒng)領(lǐng)性的課程，使學生在進入計算機控制類課程學習前，能夠?qū)τ嬎銠C控制類課程有個整體的認識，幫助學生理清該類課程的脈絡(luò)，從而避免直接進入盲人摸象式的細節(jié)教育。

為了避免上述問題，在課程的安排上遵循工程上計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計流程，按從系統(tǒng)框架到細節(jié)的順序，突出計算機控制系統(tǒng)的主線，輔以實現(xiàn)控制系統(tǒng)的工具和手段。具體地，為保證學生能夠?qū)τ嬎銠C控制以至自動化專業(yè)有所了解，在大一階段開設(shè)新生研討和專業(yè)前沿課，就自動化專業(yè)課程主要是計算機控制類課程的整體應(yīng)用進行普及教育，在加強學生對計算機控制的整體認識的同時，培養(yǎng)學生的興趣。計算機控制技術(shù)作為計算機控制類課程的核心課程，在自動控制原理課程結(jié)束后即安排，突出兩者之間的聯(lián)系；然后圍繞這門課，先從信號的檢測和儀表選型等方面安排課程。而工具類的課程之間沒有主次之分，統(tǒng)一安排在一學期，最后安排現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，從結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)上將前面的課程貫穿起來。因此，計算機控制類課程的脈絡(luò)是：專業(yè)前沿和新生研討課計算機控制技術(shù)傳感器技術(shù)、自動化儀表單片機技術(shù)、PLC及其應(yīng)用、微機原理等現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

通過整體優(yōu)化計算機控制類課程體系，一是讓學生對專業(yè)類課程有清晰的脈絡(luò)，提高學習效率，認清各門課程；二是讓教師之間形成團隊，進行研究型大學計算機控制類課程體系的研究工作，提出適應(yīng)21世紀要求的培養(yǎng)模式。

整合課程內(nèi)容，突出“系統(tǒng)” 計算機控制涉及的課程較多，廣義的計算機控制系統(tǒng)包括檢測、算法以及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等計算機控制類課程的全部內(nèi)容。因此，各門課之間很難獨立分割，幾乎所有的計算機控制系統(tǒng)的教材都會有部分內(nèi)容講解信號的檢測以及控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，而現(xiàn)在這些內(nèi)容又單獨成課；反過來，很多現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)以及自動化儀表的教材也往往含有部分計算機控制系統(tǒng)的內(nèi)容。另一方面，教師在講解某門課時，為了使學生融會貫通，課程之間適當?shù)你暯右彩直匾侨绾伟盐浙暯拥亩仁顷P(guān)鍵。因此，如何整合課程內(nèi)容是計算機控制類教改的重點。

針對計算機控制類課程間教學內(nèi)容的安排問題，為了讓學生掌握計算機控制類課程的核心知識，激發(fā)學生的學習興趣，以工程上計算機控制系統(tǒng)為引領(lǐng)，將相關(guān)專業(yè)課程有機結(jié)合在一起，既注意各自的特點，又強調(diào)內(nèi)部的聯(lián)系，實現(xiàn)課程內(nèi)容的系統(tǒng)化。在系統(tǒng)框架下，計算機控制技術(shù)側(cè)重于與自動控制原理的銜接，并引入現(xiàn)代控制理論部分的內(nèi)容，傳授學生關(guān)于通過計算機實現(xiàn)控制理論的算法，讓學生了解控制系統(tǒng)的理論和策略基礎(chǔ)；傳感器和自動化儀表實現(xiàn)計算機控制系統(tǒng)的信號檢測與自動化儀表，在系統(tǒng)思想的引領(lǐng)下，這兩門課與其他課程的重疊較少，在舉例應(yīng)用中，將各種儀表與信息檢測置于計算機控制系統(tǒng)的大框架下即可，并且關(guān)于儀表之間的通信與連接部分的內(nèi)容略掉；PLC、單片機等工具類的課程，核心授課內(nèi)容設(shè)置為講授控制系統(tǒng)中變量的采集與處理，以及各種控制算法的實現(xiàn)等；現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)則從宏觀上構(gòu)建學生的系統(tǒng)觀，并最終實現(xiàn)計算機控制類課程的綜合，側(cè)重于各種工業(yè)常用通信協(xié)議的講授。在現(xiàn)代教育教學思想的指導下，遵循系統(tǒng)科學的整體性原理，將計算機控制系統(tǒng)類課程涉及的主要內(nèi)容融為一個整體。

加強實踐教學，突出“綜合” 實踐起到鞏固理論知識的作用，創(chuàng)新源于實踐。如何將理論知識和應(yīng)用有機結(jié)合起來，形成良性互動，是實踐教學改革的重點。特別的，計算機控制系統(tǒng)的一大特點是系統(tǒng)，但是計算機控制類課程又單獨成課，各自都有相關(guān)的實驗，這些實驗都是針對該門課具體的知識點設(shè)置，很難在實驗中將計算機控制類課程的內(nèi)容融為一體。

通過基本性實驗教學、專題性課程設(shè)計、工程應(yīng)用性畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)，從培養(yǎng)學生基本、綜合和自主實踐能力出發(fā)，并按研究型大學培養(yǎng)目標和新的課程體系要求，構(gòu)建新的實踐能力培養(yǎng)體系。該體系中，各門課的實驗還是針對該課的基本知識點，但是增加了專題性的課程設(shè)計，并且實現(xiàn)開放式的課程設(shè)計方式，使學生在計算機控制的大框架下可以自主選題，然后利用課余時間自主完成課題任務(wù)，不再單獨占用上課時間。與傳統(tǒng)課程設(shè)計不同，該課程設(shè)計最大的特點是針對計算機控制類課程的綜合設(shè)計，突出知識點的綜合應(yīng)用。而且在學生畢業(yè)設(shè)計的設(shè)置上，加大工程應(yīng)用性的比例，鼓勵學生進行計算機控制類實際項目的開發(fā)與設(shè)計。

4 教學方法改進

與教學內(nèi)容的優(yōu)化與改進相適應(yīng)，在教學方法上主要進行如下改進。

1）以計算機控制系統(tǒng)為主線，從應(yīng)用角度出發(fā)，密切結(jié)合工業(yè)自動化實踐，以主講教授為龍頭，成立系列課程教研組，組織教師進行調(diào)研、討論，將計算機控制系列課程融為一體，相互銜接、相互連貫，重新制訂合理的教學計劃和大綱、實驗計劃和大綱、綜合課程設(shè)計的計劃和大綱等，并聘請校內(nèi)外專家進行評審。

2）在加強學生對課程之間的知識聯(lián)系方面有如下舉措。

①組織學術(shù)造詣深厚的教授給大一新生講授學科前沿和新生研討課，加強學生的思辨能力，同時建立學生計算機控制的系統(tǒng)思想。

②在大二充分利用學院國家電子類大學生實踐基地平臺，組織學生進行大學生創(chuàng)新項目的實踐；大二的學生作為大三學生的助手，建立計算機控制系統(tǒng)實際應(yīng)用的感性認識。

③在大三后則利用學生參觀實習的契機，讓學生了解實際工廠計算機控制系統(tǒng)的構(gòu)成，并通過國際工業(yè)自動化展，了解計算機控制系統(tǒng)在各行各業(yè)中的應(yīng)用以及最新發(fā)展趨勢。

3）在加強綜合實驗方面主要采用如下措施。

①依托相應(yīng)課程，優(yōu)化基本性實驗教學內(nèi)容，對原有實驗內(nèi)容進行調(diào)整和更新，精選內(nèi)容先進、具有代表性的教學內(nèi)容和實驗項目。

②加大綜合性、設(shè)計性實驗的比重，根據(jù)實際情況開設(shè)選擇性實驗，充分發(fā)揮有實踐經(jīng)驗教師的特長，以項目為引導，給出項目的要求，不限定知識范圍，讓學生應(yīng)用所學的計算機控制知識，根據(jù)項目成本、項目技術(shù)要求等工程要求，自主選型，并自主完成項目的計算機控制系統(tǒng)，給學生最大的發(fā)揮空間。

③在代表性課程的考核環(huán)節(jié)，如現(xiàn)場總線控制，增加該課程的課程設(shè)計環(huán)節(jié)。在該環(huán)節(jié)，教師不限定題目，學生可以根據(jù)自身的經(jīng)歷或者生活體驗，發(fā)揮自主想象的空間，自主選題，并做出控制系統(tǒng)實物。另一方面為增加對控制系統(tǒng)的認識，學生需要就系統(tǒng)方案的設(shè)計、功能等方面進行說明或演示。在此過程中一切以學生為主，給學生配備教師顧問組，由多名教師組成，學生可以根據(jù)需求自主尋求教師的意見。除此之外，教師僅需要對學生的作品進行評價。

④在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，對畢業(yè)設(shè)計進行分類要求。在側(cè)重于工程設(shè)計類的畢業(yè)設(shè)計中給學生一定的經(jīng)費，讓學生實現(xiàn)設(shè)計的實物并演示；而在側(cè)重于論文類的畢業(yè)設(shè)計中，設(shè)計與科學研究相結(jié)合，引領(lǐng)學生進入較前沿的理論研究中去，拓寬學生專業(yè)知識面。

5 結(jié)語

由于課程多、跨度大、課程間相關(guān)性強，并且課程間內(nèi)容重疊，計算機控制類課程的“教”和“學”都存在困難。本文以工程上一個完整的計算機控制系統(tǒng)為引領(lǐng)，分別從教學內(nèi)容和教學方法的優(yōu)化上給出教學改革方法。在教學內(nèi)容上，對各課程教學內(nèi)容進行整合，做到突出“主線”脈絡(luò)，突出“系統(tǒng)”架構(gòu)，突出“綜合”實踐；在教學方法上，對應(yīng)教學內(nèi)容的改革，通過改革教學大綱、教學計劃和實驗計劃，使計算機控制類課程相互銜接，并借助學院國家級創(chuàng)新基地平臺，以及增加新生研討課、學科前沿課和課程實習環(huán)節(jié)，再依托現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，結(jié)合綜合設(shè)計環(huán)節(jié)，加強學生的綜合實踐環(huán)節(jié)。通過上述改革，加強學生對計算機控制系統(tǒng)中“控制”和“系統(tǒng)”的認識，既增加學生對計算機控制類課程理論知識的理解，又培養(yǎng)學生綜合應(yīng)用計算機控制類知識的實踐能力，效果明顯。■

參考文獻

[1]張德江，于微波，賈文超.教學與教研互動教法與學法共融：“計算機控制系統(tǒng)”國家精品課建設(shè)的體會[J].中國大學教學，2007（10）：29-31.

[2]丁冬花，趙雁南.計算機控制系統(tǒng)綜合實驗課簡介[J].實驗技術(shù)與管理，1994，11（1）：51-52.

[3]張平，夏潔，周銳，等.建設(shè)獨具特色的“計算機控制”精品課程[J].電氣電子教學學報，2009（31）：143-145.

篇5

0 引言

現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展極大地推動了機械工業(yè)領(lǐng)域的變革，同時給相關(guān)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的影響，提高了生產(chǎn)水平和技術(shù)。隨著各種技術(shù)之間相融合的發(fā)展，以計算機電子技術(shù)、機械技術(shù)為核心的機電控制領(lǐng)域?qū)⒔o工業(yè)及科研等領(lǐng)域帶來更多的實際應(yīng)用。

1 計算機技術(shù)與機電控制技術(shù)的發(fā)展概況

1.1 計算機控制理論的形成與技術(shù)的發(fā)展

忽略數(shù)字信號的量化效應(yīng)，可以將計算機控制系統(tǒng)看成采樣控制系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)中，將其中連續(xù)的環(huán)節(jié)離散化，則整個系統(tǒng)又可看成由不同的離散系統(tǒng)構(gòu)成。計算機控制理論的發(fā)展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態(tài)空間理論和系統(tǒng)辨識自適應(yīng)控制等理論綜合應(yīng)用到控制技術(shù)中，使計算機控制系統(tǒng)有了初步發(fā)展。對于結(jié)構(gòu)復雜、時變的非線性系統(tǒng)，控制系統(tǒng)則融入了魯棒控制、模糊控制、預測控制等多種新型理論，逐步形成了工業(yè)過程控制系統(tǒng)的一個新方向。

自世界第一臺電子計算機問世后，計算機首先被用來自動檢測化工生產(chǎn)過程的過程參量并進行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理，同時也研究了計算機的開環(huán)控制。到二十世紀六十年代，出現(xiàn)了用于過程控制的計算機，實現(xiàn)了直接數(shù)字控制。后經(jīng)集中式計算機控制系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的以微處理器為核心的分層式控制系統(tǒng)控制，通過計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作和管理控制等。伴隨著計算機處理器等技術(shù)的發(fā)展，計算機控制技術(shù)也隨之發(fā)生相應(yīng)的變革，最終應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中并對其產(chǎn)生巨大影響。

1.2 機械和電子控制技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀

在生產(chǎn)、科研等諸多領(lǐng)域里，有大量的物理量需要按某種變化規(guī)律進行控制。在二十世紀三十年代之前，工業(yè)生產(chǎn)多處于手工操作的狀態(tài)。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內(nèi)，初步有了對工業(yè)生產(chǎn)的機械控制實踐。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展和計算機控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，直接實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)中各參量和過程的數(shù)字控制。計算機的微型化使控制技術(shù)更加智能化，同時將機械、電子、計算機技術(shù)和控制技術(shù)有機結(jié)合的機電一體化技術(shù)也得到迅猛發(fā)展，且越來越被廣泛的應(yīng)用到各生產(chǎn)領(lǐng)域。目前主要形成并應(yīng)用的機電控制技術(shù)主要有pid控制，pid是經(jīng)典控制理論的代表，它吸收了智能控制思想并利用計算機的優(yōu)勢，形成了自適應(yīng)pid和非線性pid等更利于控制的變種pid控制器。另外還有模糊控制（flc）、變結(jié)構(gòu)控制等，均隨著計算機領(lǐng)域的發(fā)展在不斷地拓寬。

2 機電一體化的發(fā)展及在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用

2.1 機電一體化的簡介和生產(chǎn)應(yīng)用

機電一體化是指在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設(shè)計及計算機軟件系統(tǒng)集合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)總稱，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、電力電子技術(shù)等對各生產(chǎn)領(lǐng)域的控制過程進行監(jiān)督操作。它主要應(yīng)用領(lǐng)域有數(shù)控機床，通過相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)，在工業(yè)操作上結(jié)構(gòu)、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多cpu和多主線的體系結(jié)構(gòu)，豐富了數(shù)控功能，也提高了生產(chǎn)效率。

柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用是計算機技術(shù)和制造系統(tǒng)在機電控制工業(yè)的應(yīng)用，是計算機化的制造系統(tǒng)。它主要由計算機、數(shù)控機床、自動化倉庫等組成。在工業(yè)上，它可以隨機地、按量地按照裝配部門的要求，生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件，更適用于多品種，小批量等的離散零件的批量生產(chǎn)。

交流傳動技術(shù)的發(fā)展也是隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展在工業(yè)上有了重要的應(yīng)用，尤其是在鋼鐵工業(yè)中，使復雜的矢量控制技術(shù)得以實現(xiàn)，無論是大容量電機還是小容量電機現(xiàn)均可使同步電機或者異步電機實現(xiàn)可逆滑調(diào)速。也使交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。

可編程控制器（plc）是集計算機技術(shù)和自動控制化技術(shù)于一體的新型控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)解決了工業(yè)控制系統(tǒng)中大量開關(guān)控制的問題，逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統(tǒng)。隨著plc技術(shù)的進步，其應(yīng)用領(lǐng)域更是不斷擴大，可采集存儲數(shù)據(jù)，還可對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控。plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。此外，隨著工廠網(wǎng)絡(luò)自動化的發(fā)展，plc可實現(xiàn)通信及聯(lián)網(wǎng)功能，更有助于工業(yè)生產(chǎn)的控制過程的監(jiān)控。如今，plc技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保以及文化娛樂等各行各業(yè)。

2.2 計算機在機械和電子控制產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用實例

計算機技術(shù)和機械電子控制技術(shù)一體化的有機結(jié)合，不斷使相關(guān)的新技術(shù)應(yīng)用到更多的領(lǐng)域中去，這些應(yīng)用到的領(lǐng)域已經(jīng)不再局限于工業(yè)的生產(chǎn)，更多技術(shù)是切身關(guān)系到我們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕睢Ｏ旅媾e幾個具體實例來介紹計算機技術(shù)和機電控制相結(jié)合的實際應(yīng)用。

plc實現(xiàn)了機械手移動工件的控制過程。隨著世界經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展，人類活動的范圍不斷擴大，機器人的應(yīng)用正迅速向社會生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域擴展，并從制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)向非制造領(lǐng)域，各種各樣的機器人產(chǎn)品隨之出現(xiàn)。隨著機器人的生產(chǎn)和大量應(yīng)用，很多領(lǐng)域，許多單一、重復的機械工作由機器人（也稱機械手）來完成。工業(yè)機器人是一種能進行自動控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機，廣泛采用工業(yè)機器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對保障人身安全，改善勞動環(huán)境，減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有重要意義。與計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用的工業(yè)機器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。

農(nóng)業(yè)方面，機械作業(yè)過程中駕駛室內(nèi)的儀表盤正迅速由電子監(jiān)視儀表取代并逐步由單一參數(shù)顯示方式向智能化信息顯示終端過渡，以此來改善人機交互界面。這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端（virtual display terminal），它代表了當代儀器與控制裝置發(fā)展的主流方向。它可通過屏幕任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息，在屏幕上按操作者的需求，調(diào)用數(shù)據(jù)庫信息，顯示數(shù)據(jù)、圖形、語音等多媒體信息。另外，還可以將數(shù)據(jù)信息動態(tài)存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數(shù)據(jù)存儲卡，將農(nóng)業(yè)作業(yè)過程的數(shù)據(jù)信息通過智能卡帶回辦公室，由計算機應(yīng)用高級軟件進行處理。也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端，實現(xiàn)自動控制農(nóng)機的操作。

plc在自動售貨機中的應(yīng)用。自動售貨機通過顧客選擇商品開關(guān)，投入的硬幣值由plc驅(qū)動數(shù)碼管顯示，經(jīng)過光傳感器識別，通過判斷，進行下一步操作，經(jīng)過plc的系統(tǒng)控制和信號輸出完成售賣過程。計算機技術(shù)和機電自動控制在自動售貨機中的這項應(yīng)用極大方便了人們的生活，也使plc的應(yīng)用更加廣泛。

交通信號燈系統(tǒng)也是微機軟件應(yīng)用到電子控制系統(tǒng)中的典型實例。通過主要應(yīng)用plc技術(shù)控制十字路口的信號燈動作。準確無誤的完成信號燈的變燈動作來控制時間，這項應(yīng)用更是極大方便了人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ鞯某鲂小?/p>

電腦橫機中計算機技術(shù)的應(yīng)用給機械編織行業(yè)帶來了巨大的變革。現(xiàn)在的電腦橫機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領(lǐng)域的復雜系統(tǒng)。電腦橫機的編織是一個極其復雜的過程，最初的橫機是手動橫機，只能勝任比較簡單的編織過程。隨著計算機技術(shù)應(yīng)用到電腦橫機中，通過電腦的自動控制，設(shè)計人員可對編織花型進行數(shù)字化設(shè)計，通過計算機數(shù)字直接控制機械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應(yīng)的機械編織動作，由計算機指令控制系統(tǒng)完成整個設(shè)計的編織，極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。

與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，以機械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機結(jié)合為主體的機電一體化技術(shù)是機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

3 總結(jié)

在機械生產(chǎn)領(lǐng)域，電子技術(shù)和計算機技術(shù)的融入發(fā)展，機電一體化的形成是機械工業(yè)中的重要變革。通過不斷發(fā)展的計算機技術(shù)，使機電一體化相關(guān)的技術(shù)在諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]張東寶，工程機械與控制技術(shù)[m].筑路機械與施工機械化，2007.

[2]馬增強等，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究，微計算機信息，1998.

[3]王立新，淺談數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢[j].赤峰學院學報，2007.

篇6

0 引言

現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展極大地推動了機械工業(yè)領(lǐng)域的變革,同時給相關(guān)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的影響,提高了生產(chǎn)水平和技術(shù)。隨著各種技術(shù)之間相融合的發(fā)展,以計算機電子技術(shù)、機械技術(shù)為核心的機電控制領(lǐng)域?qū)⒔o工業(yè)及科研等領(lǐng)域帶來更多的實際應(yīng)用。

1 計算機技術(shù)與機電控制技術(shù)的發(fā)展概況

1.1 計算機控制理論的形成與技術(shù)的發(fā)展

忽略數(shù)字信號的量化效應(yīng),可以將計算機控制系統(tǒng)看成采樣控制系統(tǒng),在這一系統(tǒng)中,將其中連續(xù)的環(huán)節(jié)離散化,則整個系統(tǒng)又可看成由不同的離散系統(tǒng)構(gòu)成。計算機控制理論的發(fā)展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態(tài)空間理論和系統(tǒng)辨識自適應(yīng)控制等理論綜合應(yīng)用到控制技術(shù)中,使計算機控制系統(tǒng)有了初步發(fā)展。對于結(jié)構(gòu)復雜、時變的非線性系統(tǒng),控制系統(tǒng)則融入了魯棒控制、模糊控制、預測控制等多種新型理論,逐步形成了工業(yè)過程控制系統(tǒng)的一個新方向。

自世界第一臺電子計算機問世后,計算機首先被用來自動檢測化工生產(chǎn)過程的過程參量并進行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理,同時也研究了計算機的開環(huán)控制。到二十世紀六十年代,出現(xiàn)了用于過程控制的計算機,實現(xiàn)了直接數(shù)字控制。后經(jīng)集中式計算機控制系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的以微處理器為核心的分層式控制系統(tǒng)控制,通過計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作和管理控制等。伴隨著計算機處理器等技術(shù)的發(fā)展,計算機控制技術(shù)也隨之發(fā)生相應(yīng)的變革,最終應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中并對其產(chǎn)生巨大影響。

1.2 機械和電子控制技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀

在生產(chǎn)、科研等諸多領(lǐng)域里,有大量的物理量需要按某種變化規(guī)律進行控制。在二十世紀三十年代之前,工業(yè)生產(chǎn)多處于手工操作的狀態(tài)。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內(nèi),初步有了對工業(yè)生產(chǎn)的機械控制實踐。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展和計算機控制系統(tǒng)的出現(xiàn),直接實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)中各參量和過程的數(shù)字控制。計算機的微型化使控制技術(shù)更加智能化,同時將機械、電子、計算機技術(shù)和控制技術(shù)有機結(jié)合的機電一體化技術(shù)也得到迅猛發(fā)展,且越來越被廣泛的應(yīng)用到各生產(chǎn)領(lǐng)域。目前主要形成并應(yīng)用的機電控制技術(shù)主要有PID控制,PID是經(jīng)典控制理論的代表,它吸收了智能控制思想并利用計算機的優(yōu)勢,形成了自適應(yīng)PID和非線性PID等更利于控制的變種PID控制器。另外還有模糊控制(FLC)、變結(jié)構(gòu)控制等,均隨著計算機領(lǐng)域的發(fā)展在不斷地拓寬。

2 機電一體化的發(fā)展及在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用

2.1 機電一體化的簡介和生產(chǎn)應(yīng)用

機電一體化是指在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù),將機械裝置與電子化設(shè)計及計算機軟件系統(tǒng)集合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)總稱,綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、電力電子技術(shù)等對各生產(chǎn)領(lǐng)域的控制過程進行監(jiān)督操作。它主要應(yīng)用領(lǐng)域有數(shù)控機床,通過相應(yīng)的數(shù)控技術(shù),在工業(yè)操作上結(jié)構(gòu)、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多CPU和多主線的體系結(jié)構(gòu),豐富了數(shù)控功能,也提高了生產(chǎn)效率。

柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用是計算機技術(shù)和制造系統(tǒng)在機電控制工業(yè)的應(yīng)用,是計算機化的制造系統(tǒng)。它主要由計算機、數(shù)控機床、自動化倉庫等組成。在工業(yè)上,它可以隨機地、按量地按照裝配部門的要求,生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件,更適用于多品種,小批量等的離散零件的批量生產(chǎn)。

交流傳動技術(shù)的發(fā)展也是隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展在工業(yè)上有了重要的應(yīng)用,尤其是在鋼鐵工業(yè)中,使復雜的矢量控制技術(shù)得以實現(xiàn),無論是大容量電機還是小容量電機現(xiàn)均可使同步電機或者異步電機實現(xiàn)可逆滑調(diào)速。也使交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。

可編程控制器(PLC)是集計算機技術(shù)和自動控制化技術(shù)于一體的新型控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)解決了工業(yè)控制系統(tǒng)中大量開關(guān)控制的問題,逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統(tǒng)。隨著PLC技術(shù)的進步,其應(yīng)用領(lǐng)域更是不斷擴大,可采集存儲數(shù)據(jù),還可對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控。PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制。這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。此外,隨著工廠網(wǎng)絡(luò)自動化的發(fā)展,PLC可實現(xiàn)通信及聯(lián)網(wǎng)功能,更有助于工業(yè)生產(chǎn)的控制過程的監(jiān)控。如今,PLC技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保以及文化娛樂等各行各業(yè)。

2.2 計算機在機械和電子控制產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用實例

計算機技術(shù)和機械電子控制技術(shù)一體化的有機結(jié)合,不斷使相關(guān)的新技術(shù)應(yīng)用到更多的領(lǐng)域中去,這些應(yīng)用到的領(lǐng)域已經(jīng)不再局限于工業(yè)的生產(chǎn),更多技術(shù)是切身關(guān)系到我們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕睢Ｏ旅媾e幾個具體實例來介紹計算機技術(shù)和機電控制相結(jié)合的實際應(yīng)用。

PLC實現(xiàn)了機械手移動工件的控制過程。隨著世界經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展,人類活動的范圍不斷擴大,機器人的應(yīng)用正迅速向社會生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域擴展,并從制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)向非制造領(lǐng)域,各種各樣的機器人產(chǎn)品隨之出現(xiàn)。隨著機器人的生產(chǎn)和大量應(yīng)用,很多領(lǐng)域,許多單一、重復的機械工作由機器人(也稱機械手)來完成。工業(yè)機器人是一種能進行自動控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機,廣泛采用工業(yè)機器人,不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量,而且對保障人身安全,改善 勞動環(huán)境,減輕勞動強度,提高勞動生產(chǎn)率,節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有重要意義。與計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用的工業(yè)機器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。

農(nóng)業(yè)方面,機械作業(yè)過程中駕駛室內(nèi)的儀表盤正迅速由電子監(jiān)視儀表取代并逐步由單一參數(shù)顯示方式向智能化信息顯示終端過渡,以此來改善人機交互界面。這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端(Virtual Display Terminal),它代表了當代儀器與控制裝置發(fā)展的主流方向。它可通過屏幕任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息,在屏幕上按操作者的需求,調(diào)用數(shù)據(jù)庫信息,顯示數(shù)據(jù)、圖形、語音等多媒體信息。另外,還可以將數(shù)據(jù)信息動態(tài)存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數(shù)據(jù)存儲卡,將農(nóng)業(yè)作業(yè)過程的數(shù)據(jù)信息通過智能卡帶回辦公室,由計算機應(yīng)用高級軟件進行處理。也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端,實現(xiàn)自動控制農(nóng)機的操作。

PLC在自動售貨機中的應(yīng)用。自動售貨機通過顧客選擇商品開關(guān),投入的硬幣值由PLC驅(qū)動數(shù)碼管顯示,經(jīng)過光傳感器識別,通過判斷,進行下一步操作,經(jīng)過PLC的系統(tǒng)控制和信號輸出完成售賣過程。計算機技術(shù)和機電自動控制在自動售貨機中的這項應(yīng)用極大方便了人們的生活,也使PLC的應(yīng)用更加廣泛。

交通信號燈系統(tǒng)也是微機軟件應(yīng)用到電子控制系統(tǒng)中的典型實例。通過主要應(yīng)用PLC技術(shù)控制十字路口的信號燈動作。準確無誤的完成信號燈的變燈動作來控制時間,這項應(yīng)用更是極大方便了人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ鞯某鲂小?/p>

電腦橫機中計算機技術(shù)的應(yīng)用給機械編織行業(yè)帶來了巨大的變革。現(xiàn)在的電腦橫機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領(lǐng)域的復雜系統(tǒng)。電腦橫機的編織是一個極其復雜的過程,最初的橫機是手動橫機,只能勝任比較簡單的編織過程。隨著計算機技術(shù)應(yīng)用到電腦橫機中,通過電腦的自動控制,設(shè)計人員可對編織花型進行數(shù)字化設(shè)計,通過計算機數(shù)字直接控制機械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應(yīng)的機械編織動作,由計算機指令控制系統(tǒng)完成整個設(shè)計的編織,極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。

與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯,以機械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機結(jié)合為主體的機電一體化技術(shù)是機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

3 總結(jié)

在機械生產(chǎn)領(lǐng)域,電子技術(shù)和計算機技術(shù)的融入發(fā)展,機電一體化的形成是機械工業(yè)中的重要變革。通過不斷發(fā)展的計算機技術(shù),使機電一體化相關(guān)的技術(shù)在諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

參考文獻:

[1]張東寶,工程機械與控制技術(shù)[M].筑路機械與施工機械化,2007.

[2]馬增強等,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究,微計算機信息,1998.

[3]王立新,淺談數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].赤峰學院學報,2007.

篇7

Abstract： Along with the development of modern industry， it has become increasingly important to cultivate high-grade engineers. In order to cultivate innovative and practiced， high-grade engineering talents with international competitiveness， to improve the future sustainability for the development of our students， as a teaching reform for the course “Computer Control Systems”， we reorganized the course contents and implemented teaching-in-English. Meanwhile， the practical abilities and integrative abilities of students were highly enhanced by implementing in-course labs， student projects， and University-Enterprises Cooperation activities.

Keywords： high-grade engineers，sustainability for the development of students，Computer Control Systems，teaching-in-English， University-Enterprises Cooperation

近年來，能源、動力等各行業(yè)在向著大型化、自動化、高效化、節(jié)能化、環(huán)保化的方向加快發(fā)展，相關(guān)的控制工程要求也越來越復雜。這些行業(yè)高層次自動化專業(yè)技術(shù)人才對計算機控制先進應(yīng)用技術(shù)的掌握需求也更為迫切。為此，作為電氣工程及其自動化類專業(yè)四年級上學期專業(yè)主干課程，我校（上海應(yīng)用技術(shù)學院）開設(shè)了計算機控制系統(tǒng)（Computer Control Systems），它也是自動化專業(yè)的核心課程。

《計算機控制系統(tǒng)》綜合了計算機控制系統(tǒng)的控制理論和先進的應(yīng)用技術(shù)，因此是一門理論與實踐密切聯(lián)系的課程。關(guān)于該課程的教學展開及教學改革，許多高校都進行了有益的探索[1-5]。目前，國際上幾乎所有研究型院校在本科高年級或者研究生學習階段都開設(shè)有本課程。傳統(tǒng)上，在這些高校中，本課程往往更多地偏重于理論內(nèi)容。

近幾年來，為了突出培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實踐能力和國際競爭力的新型高層次應(yīng)用技術(shù)人才，我們在上海市教委開展的“上海高校示范性全英語教學課程建設(shè)項目”、本校開展的“校企合作課程建設(shè)項目”等的支持下，對本課程的教學進行了一系列改進研究[6]，下面展開談?wù)勎覀冊诮虒W改革中的體會。

1、優(yōu)化教學內(nèi)容，注重學生可持續(xù)發(fā)展力

（1）理論與實踐平衡發(fā)展

作為應(yīng)用技術(shù)大學，與前面提到的傳統(tǒng)教學內(nèi)容更偏重甚至只注重高深的理論有所不同，過去我校的《計算機控制系統(tǒng)》理論部分比較淺顯，更為偏向技術(shù)應(yīng)用。這是我校該課程的一個特色。相應(yīng)的，對于一些重要的基礎(chǔ)理論知識（例如采樣定理），往往只講結(jié)論。然而，在幾年的教改探索與實踐中我們發(fā)現(xiàn)，這樣的點到即止，容易造成學生知其然而不知其所以然的現(xiàn)象。而另一方面，一些偏技術(shù)應(yīng)用的內(nèi)容，可能會在授課時講過部分或全部，在課內(nèi)實驗或課程配套的學生項目中又會重復講到。因此，為促進學生的可持續(xù)發(fā)展，我們對課程的理論與實踐內(nèi)容作了進一步的調(diào)整與平衡，適當增加了對基礎(chǔ)理論的講解，增加一些相關(guān)背景知識（例如，在講采樣定理時，加講頻率混疊等相關(guān)知識），讓學生在了解了理論的來龍去脈后，再講應(yīng)用，一則容易理解，同時也更加深了他們的印象，學習效果明顯。

（2）多方位提高學生綜合能力

在教學過程中，為了讓學生對所學知識有直觀生動的理解，除了舉一些實例外，配合仿真演示也是很有效的手段。例如：學過PID控制及各種改進方法，史密斯預估控制等控制策略后，在課堂上搭建仿真模型，進行演示、比較不同控制策略的效果，以促進學生對課程內(nèi)容的更好理解。在仿真軟件的選取上，我們選擇了開源軟件SCILAB，這也是近年來在包括德國、法國等許多歐美國家的高校中更為常用的仿真軟件。對于學生將來的實踐以及工作而言，在能用計算機進行控制的同時，能用計算機進行仿真無疑也是個實用的輔助能力。雖然對仿真分析軟件（如Matlab）的使用學習有另外作為選修課開設(shè)，但許多同學或者因為時間關(guān)系，或者因為興趣關(guān)系，并不會選修，之前對這方面知識的接觸也不多。由于本課程在內(nèi)容設(shè)置上更多側(cè)重于介紹組態(tài)軟件等工業(yè)應(yīng)用軟件，沒有專門課時讓學生系統(tǒng)學習計算機仿真軟件。但是，通過采用在課堂上當場進行模型搭建、仿真演示，同時配合簡單的講解，不斷地潛移默化間，學生還是掌握了一定的計算機仿真能力，綜合能力得到了提高，同時也為有需要的學生將來的進一步研究深造打下了基礎(chǔ)。

（3）增強國際競爭力

計算機控制系統(tǒng)本身涉及大量不斷推出的前沿技術(shù)，其中許多來自于歐美發(fā)達國家。這在未來的工作中，對學生的國際競爭力提出了較高的要求。首先他們要在具有較高的英語應(yīng)用能力的基礎(chǔ)上，熟練掌握計算機控制系統(tǒng)的專用術(shù)語詞匯。他們不但要能適應(yīng)國際化的工作環(huán)境，還需要有能力不斷地直接更新、學習這些日新月異的新技術(shù)。

為此，作為本課程改革的一部分，我們把英語教學引進了課堂中，與許多歐美國家的高校一樣，采用經(jīng)典的英文教材，制作全英文課件，包括平時的作業(yè)以及考試，也都全部使用英文進行。課程建設(shè)的實踐表明，全英文教學一定程度提高了學生的英文應(yīng)用能力，大大擴大了他們對原文專業(yè)術(shù)語（尤其是中外業(yè)界說法不一一對應(yīng)的專業(yè)術(shù)語）的掌握，增加了他們對專業(yè)新技術(shù)的了解，最終提高了他們進行專業(yè)層面國際交流和學習、工作的興趣與能力。一個意料之外的效果是：目前一些學生已經(jīng)主動開始嘗試用英文進行專業(yè)小論文的撰寫。

2、加強實踐性，引進校企合作環(huán)節(jié)

為了順應(yīng)培養(yǎng)高層次應(yīng)用人才的要求，除了在課堂講授中增加實例案例外，我們從課堂實驗，學生項目和校企合作三方面入手，從而有效增強學生實踐應(yīng)用能力。

《計算機控制系統(tǒng)》是一門綜合性較強的課程。學生在學習了必要的理論知識后，對于如何正確實施數(shù)據(jù)的輸入輸出，采取合適的控制策略組建控制系統(tǒng)有了基礎(chǔ)的認識，但是依然缺少綜合直觀的印象及動手實踐。因此，在本課程的理論課之外，需要進行實驗實踐的訓練，這包括課內(nèi)的實驗環(huán)節(jié)以及理論課講授全部結(jié)束之后另外配套一到一周半的學生項目環(huán)節(jié)。這兩個動手實踐環(huán)節(jié)都是學生學習的必要部分，除了對已學過的理論課知識進行加深鞏固之外，還起到補充知識的功能。

（1）課內(nèi)實驗

課內(nèi)實驗的成功完成是學生能參加課程考試的前提條件。通過課內(nèi)實驗，可以促進學生對基礎(chǔ)知識的理解與掌握，加深鞏固理論知識，為之后的實際運用筑基。例如：我們在課內(nèi)實驗的環(huán)節(jié)，設(shè)計了簡單的模擬量數(shù)據(jù)輸入輸出實驗，結(jié)合VB編程實現(xiàn)人機界面，對指定通道采集到的數(shù)據(jù)進行A/D轉(zhuǎn)換等處理和顯示，同時將相應(yīng)的數(shù)據(jù)經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后輸出。這個過程中，學生建立了一個簡單的計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對工控機的總線結(jié)構(gòu)，模擬信號、數(shù)字信號的理解以及相應(yīng)的轉(zhuǎn)換處理等有了更直觀的印象。另外，對于人機界面的設(shè)計，VB的編程也有了一定掌握。因課內(nèi)實驗課時的限制，有關(guān)控制及其實現(xiàn)部分的實踐訓練留待配套的學生項目具體展開。

（2）學生項目

學生項目環(huán)節(jié)中，學生可以有充分的時間，在進一步了解一般計算機控制系統(tǒng)類型的基礎(chǔ)上，利用實驗室的設(shè)備以及數(shù)據(jù)采集模塊等，來完成一個小型直接數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計、搭建以及調(diào)試運行。

與課內(nèi)實驗不同，學生從現(xiàn)場的數(shù)據(jù)測量，傳輸，采集，轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)處理，運算到數(shù)據(jù)的輸出和執(zhí)行都一一參與設(shè)計及實施。整個過程中涉及到的知識面范圍較廣，包括測量變送，數(shù)據(jù)的輸入輸出通道，外設(shè)的驅(qū)動及通信，數(shù)字濾波及數(shù)據(jù)處理，控制策略的選擇、改進及實現(xiàn)，參數(shù)的整定，抗干擾及可靠性技術(shù)等等。這些內(nèi)容在理論課中都已學過，但是學生當時明白、理解了，考試沒問題，也不一定代表真正深入吸收和能自由熟練地應(yīng)用。在學生項目中，通過設(shè)計到實現(xiàn)的過程，就是從不懂到懂，從知道到理解，從明白到深刻的過程。

此外，為了建立自動控制系統(tǒng)，學生還需要學習及使用相關(guān)的組態(tài)軟件，編制友好的人機界面。考慮到時間以及理解效率的關(guān)系，在理論課講授部分，組態(tài)軟件的知識我們只是稍做介紹，沒有涉及具體的編程及應(yīng)用。實驗時，指導學生邊學邊做，邊試邊做，效果在軟件學習的同時得以即時展示，學生的學習興趣及成果感大大上升，學習效率極大提高。

控制系統(tǒng)軟、硬件搭建好之后，需要不斷調(diào)試運行，達到要求的控制性能。在前面高效學習的基礎(chǔ)上，學生的學習熱情高漲，為了取得更好的控制性能指標，主動查閱參考資料，與教師深入探討，積極思考控制策略改進方案。調(diào)試時不斷發(fā)現(xiàn)、總結(jié)以及驗證經(jīng)驗、知識帶來的成就感使一些學生在課后依然不愿離開實驗室，一遍遍進行嘗試、思考以及改進，促進了對計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計原則和步驟的掌握，最終出色完成了任務(wù)。正如他們自己回顧實驗過程時所說的，這樣的學生項目對于他們對理論課知識的系統(tǒng)鞏固、實踐能力的提高非常有價值，希望能多些這樣的機會。

（3）校企合作

直接數(shù)字控制作為一類典型的計算機控制系統(tǒng)得到較廣的應(yīng)用。然而，當前計算機控制系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化、集成化、分布化和節(jié)點智能化的方向在迅速發(fā)展，相關(guān)的技術(shù)更是日新月異。由于或者是新技術(shù)的研發(fā)者，或者是新技術(shù)的使用者，這方面，企業(yè)往往就是新技術(shù)的風向標。與企業(yè)合作，不但能為學生增加經(jīng)驗，提高工作能力，還能直接有利于他們對新技術(shù)的及時更新掌握。為此，近年來，我校與Rockwell Automation公司簽署了全面戰(zhàn)略合作協(xié)議，并共同建設(shè)自動化技術(shù)應(yīng)用研究工程中心。

在理論授課時，對于這類不斷更新發(fā)展的技術(shù)部分，我們引入校企合作。有三分之一的課時，請企業(yè)中的專家直接進課堂，為學生講授最新的控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。企業(yè)專家有豐富的一線工程經(jīng)驗，在授課過程中，除了傳授最新的技術(shù)外，亦能隨時指點學生工程中的注意事項。例如，在講到集散控制系統(tǒng)時，我們請羅克韋爾自動化的專家為學生分別從A-B PLC的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、硬件體系、軟件構(gòu)成幾方面入手，系統(tǒng)介紹了相應(yīng)最新技術(shù)、產(chǎn)品及特點。專家的豐富案例，結(jié)合校企共建的集散控制系統(tǒng)實驗平臺演示，不但促進了學生對原本看起來雜散、枯燥、虛幻內(nèi)容的理解，同時也提高了學生的實踐能力。

3、結(jié)束語

本課程教學改革近年來的效果和經(jīng)驗表明，合理調(diào)整優(yōu)化教學內(nèi)容，引進全英文授課，通過課內(nèi)實驗，學生項目以及校企合作等多方面增強實踐環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實踐能力和國際競爭力的高層次應(yīng)用技術(shù)人才起到了較好的促進作用。

參考文獻

[1]溫淑慧.計算機控制技術(shù)實驗教學改革初探[J].教學研究，2010（06）：59-61.

[2]李云霞，康波，鄒見效.《計算機控制系統(tǒng)》教學改革思路和實踐[J].實驗科學與技術(shù)，2012（02） ：70-72.

[3]項雷軍，洪雪梅，鄭力新，徐園園.基于能力培養(yǎng)的計算機控制系統(tǒng)課程教學改革探究[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2014（17）：65-67.

[4]朱永紅，劉蜀陽，王建宏.基于CDIO理念《計算機控制技術(shù)》一體化教學改革與實踐[J].景德鎮(zhèn)學院學報，2015（03）：41-44.

[5]張燕紅.“卓越計劃”平臺下的“計算機控制技術(shù)”教學探討[J].常州工學院學報，2015（Z1）：65-67.

篇8

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）25-0040-02

在控制理論與控制工程學科中，計算機控制系統(tǒng)課程屬于重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時在培養(yǎng)碩士研究生的工作中起到重要的作用。從1998年開始，我校開設(shè)了計算機控制系統(tǒng)課程，經(jīng)過十五六年的課程建設(shè)，各方面都獲得了顯著的成效，主要體現(xiàn)在課程內(nèi)容、知識體系、教學方法、教學改革等。

一、豐富教學內(nèi)容，滿足社會發(fā)展需求

計算機控制系統(tǒng)課程就知識結(jié)構(gòu)主要分為三類：計算機控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)分析與設(shè)計、計算機控制軟件設(shè)計、離散系統(tǒng)理論與系統(tǒng)分析。該課程主要內(nèi)容包括：計算機控制理論基礎(chǔ)、計算機控制系統(tǒng)分析與設(shè)計、線性離散系統(tǒng)狀態(tài)空間分析、計算機控制系統(tǒng)離散化設(shè)計、復雜規(guī)律計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計、集散控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)等。該課程從理論到實踐，深入闡述了計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計方法、設(shè)計理念、設(shè)計實踐，敘述了不同類型計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計原理及特點。關(guān)于計算機復雜控制系統(tǒng)的分析設(shè)計方法，通過學習計算機控制系統(tǒng)課程，學生就能夠掌握并且為將來的研究生課程中的理論和技術(shù)支持做鋪墊。

計算機控制技術(shù)不斷發(fā)展，但是計算機控制系統(tǒng)課程的教材多年來從理論和設(shè)計內(nèi)容上都非常相似，往往是內(nèi)容陳舊、枯燥并且理論和實際脫節(jié)，學生學習起來不容易理解。基于上述問題，我們在課程講授中，將收集到的計算機控制理論相關(guān)的論文和最新成果資料作為講授及課堂討論內(nèi)容；將計算機控制、樓宇自動控制方面的課題研究成果引入教學；通過現(xiàn)場教學、專家教學等方式，理論聯(lián)系實際，收到良好效果。

定期召開專業(yè)研討會和學科前沿知識研討會。注意學科發(fā)展動態(tài)，并結(jié)合學科專業(yè)特點，出版了計算機控制系統(tǒng)教材及輔助教材，對于擴大學生的知識視野以及使計算機控制系統(tǒng)課程的教學內(nèi)容更加充實起到很大作用。

二、探索研究生教學規(guī)律 提高授課質(zhì)量

1.開展研究型教學，提高學生創(chuàng)新能力。積極探索研究生教學規(guī)律，將培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力作為課程建設(shè)的重點。在計算機控制系統(tǒng)課程建設(shè)中，積極探索學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)途徑，開展研究性教學、前沿研究、理論知識，進行艱難的專題研究。這樣的教學課程和課外活動的結(jié)合，將能力培養(yǎng)和素質(zhì)教育相結(jié)合，通過研究型教學嘗試，收到了顯著效果。學生自主學習能力大大增強，同時拓展了知識面，提高了學生分析問題、解決問題的能力，提高了創(chuàng)新能力。

2.重視產(chǎn)學研相結(jié)合，強化研究生實踐能力培養(yǎng)。建立校外實習基地，與東北建筑設(shè)計院、遼寧省建筑設(shè)計院、中科院自動化研究所、沈陽電梯廠等單位建立長期穩(wěn)定的合作關(guān)系，并簽訂協(xié)議聯(lián)合培養(yǎng)本科生和研究生。同時與這些單位的專家聯(lián)合指導研究生，聘請專家講座，結(jié)合實際工程，深入淺出，講述計算機在實際工程中的應(yīng)用。通過實際工程案例分析，使學生理論聯(lián)系實際，通過實習環(huán)節(jié)讓學生親自參與實踐工程設(shè)計，在學期間得到實際工程技術(shù)知識的訓練，收到良好效果。

三、多種教學方法的融合 提高教學效果

（一）建立以學生為主體的教學模式，激發(fā)創(chuàng)造性思維

改變單一的教學知識，建立一種合理的教學模式。以學生為中心，教師起到主導作用。在課堂教學中，將啟發(fā)式的教學方式持續(xù)用下去，利用學習國內(nèi)外一些典型的計算機控制項目，教師引導學生的方式變得更加多角度和全方位，讓學生主動發(fā)現(xiàn)問題，將學生的積極性充分調(diào)動起來，使學生更多的潛能被激發(fā)。在實際的課堂教學過程中，增加教師和學生的交流，鼓勵學生提出問題，使他們逐漸形成獨立思考的習慣，有助于創(chuàng)造性思維的開發(fā)。

（二）模塊化 案例教學收到良好效果

實際課程教學中，進行模塊化分類，三大模塊分別是基本理論、設(shè)計方法和實例分析。采用模塊化教學分析方法，深入淺出地從理論知識學習到實踐工程應(yīng)用，學生掌握起來更加得心應(yīng)手。結(jié)合計算機控制系統(tǒng)案例，實現(xiàn)學生對學習興趣增加的方法是利用多媒體這樣的現(xiàn)代化教學方式。

（三）采用多樣多樣化教學方式，提高了學生的學習興趣

1.深入實際，現(xiàn)場教學。到一些相關(guān)單位采取現(xiàn)場教學，效果更佳。在進行現(xiàn)場教學之前預先安排一些問題，讓學生帶著問題去學習，能更好的把課堂上的理論知識和實踐知識有機地結(jié)合起來。請專家解釋在機器人控制理論，計算機應(yīng)用技術(shù)的智能建筑，并基于演示和實際操作，從理論到實踐，通過實際的對象，說明計算機控制理論的應(yīng)用更加真實、直觀，使學生真正理解計算機控制理論的重要性，提高學生的學習興趣。提供大量的實際工程材料課程進行教學指導，讓學生在學習理論知識的實際工程問題的過程中做到理論與工程實踐緊密結(jié)合。這樣既能把學生對學習的主動性和積極性充分調(diào)動起來，又能對學生自身解決實際問題能力的培養(yǎng)起到很大作用，達到學以致用，是提高教學效果的有效手段。

2.創(chuàng)新教學方法，提高授課質(zhì)量。通過計算機控制系統(tǒng)課程多年不斷總結(jié)和探索，形成了具有特點的教學風格，并通過多年的教學實踐，驗證了教學方法的有效性。①采用模塊分析方法，深入淺出。按課程的知識體系，將課程內(nèi)容進行模塊劃分，明確課程的知識體系結(jié)構(gòu)，并總結(jié)各知識模塊的相互關(guān)系，使學生對課程的知識結(jié)構(gòu)有一個總體的把握，便于學生形成完整的知識體系結(jié)構(gòu)。②將抽象的理論描述轉(zhuǎn)化為形象化的描述。利用圖形、圖像信息資源使學生能夠盡可能的接近實際系統(tǒng)理論部分，緊密結(jié)合系統(tǒng)工程實例進行講述，理論聯(lián)系實際，提高了學生認知度和學習興趣。③流程圖分析法。在分析復雜系統(tǒng)時，采用流程圖方法，直觀明了易于理解。系統(tǒng)環(huán)節(jié)多而復雜，采用流程圖方法分析易于掌握。④知識融合分析法。通過系統(tǒng)的實例將系統(tǒng)定性分析、定量分析、校正設(shè)計融合一體，使學生明確系統(tǒng)分析設(shè)計總體思路，更好地把理論與實踐結(jié)合，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，以及綜合分析設(shè)計能力。⑤案例分析法。在課程講授過程中引用了大量工程案例，通過案例分析，產(chǎn)生計算機控制理論及設(shè)計方法，充分發(fā)揮了它的啟發(fā)性、實踐性，開發(fā)了學生思維能力，提高了學生的實踐能力、分析問題和解決問題的能力。

四、結(jié)論

在計算機控制系統(tǒng)的課程建設(shè)中，完善課程體系，強調(diào)了理論與系統(tǒng)的結(jié)合。理論聯(lián)系實際，實現(xiàn)教學、科研、實踐相結(jié)合的教學理念。采用了模塊化、開放型、互動式教學模式，強調(diào)創(chuàng)造力與綜合解決問題能力相結(jié)合、設(shè)計實踐與綜合設(shè)計能力相結(jié)合。將科研成果引入課堂，理論聯(lián)系實際，收到良好效果。將智能建筑特色融入計算機控制理論教學中去。實現(xiàn)根據(jù)“產(chǎn)、學、研一體化”教學模式，取得了顯著效果。

參考文獻：

篇9

我國入世以后汽車行業(yè)得到了迅猛發(fā)展，汽車已逐漸成為人們生產(chǎn)和生活中不可或缺的工具。目前，我國是全世界機動車保有量增長最快的國家（2007年末統(tǒng)計超過2300萬輛）。這也就強烈的促進了汽車行業(yè)的發(fā)展。與此同時，現(xiàn)代計算機控制技術(shù)已滲透到汽車的各個組成部分，汽車的結(jié)構(gòu)變得越來越復雜，自動化程度也越來越高。不過對于汽車行業(yè)來說，從宏觀角度來看計算機控制系統(tǒng)表現(xiàn)最為突出的是在：汽車出廠前的性能測試、汽車出廠后的監(jiān)控及汽車檢測三大方面。下面我們首先來看一下：

1．計算機控制系統(tǒng)在汽車性能測試方面的應(yīng)用

由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展，測試技術(shù)日新月異。應(yīng)用先進、成熟的測試技術(shù)，是成功開發(fā)性能優(yōu)良、經(jīng)濟實用的汽車性能測試系統(tǒng)的基本原則。在汽車性能的測試方面，最常見的計算機控制系統(tǒng)包括：

1.1 PLC控制系統(tǒng)

可編程序控制器PLC(Programmable Logic controller)控制系統(tǒng):PLC是重要的機電一體化產(chǎn)品，其主要功能是開關(guān)量控制。起初主要用于替代繼電器控制，目前已發(fā)展到具有模擬控制功能，因而應(yīng)用范圍也有所擴展，形成了以PLC為核心的控制系統(tǒng)模型。

1.2 面向?qū)ο罂刂葡到y(tǒng)

面向?qū)ο蟮目刂葡到y(tǒng)是利用典型基礎(chǔ)控制產(chǎn)品，針對特定應(yīng)用對象進行系統(tǒng)設(shè)計和二次開發(fā)，二次開發(fā)的重點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、專用系統(tǒng)或部件以及應(yīng)用軟件的開發(fā)。這種系統(tǒng)由于其針對性強，因而能夠做到系統(tǒng)緊湊、價格低廉，并能實現(xiàn)EIC（電控、儀控、計算機）一體化。

1.3 DCS控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)DCS(Distributed control of system)，DCS是當今汽車過程工業(yè)自動化的主控系統(tǒng)，特點是控制分散、操作顯示集中、系統(tǒng)具有很高的可靠性和很強的功能。

1.4 模塊化控制系統(tǒng)

近年來控制模塊和模塊化控制系統(tǒng)得到發(fā)展。模塊化控制系統(tǒng)是以模塊為基礎(chǔ)，組成高度可配置的、分布式采集控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)當I/O出現(xiàn)故障時，只需要調(diào)換故障的模塊，而不需替換整個系統(tǒng)。模塊化控制系統(tǒng)的持點是：結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、組織靈活、可擴展性較好、可靠性高、維護方便。

2.計算機控制系統(tǒng)在汽車監(jiān)控方面的應(yīng)用

從上世紀末90年代，電子信息技術(shù)越來越多地進入交通運輸部門，并逐漸形成一個嶄新的工程領(lǐng)域，即智能交通系統(tǒng)ITS(Intelligent Trans Portation System)。所謂智能交通系統(tǒng)，就是通過采用先進的電子技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)等高新技術(shù)，對傳統(tǒng)的交通運輸系統(tǒng)及管理體制進行改造，從而形成一種信息化、智能化、社會化的新型現(xiàn)代交通系統(tǒng)。

2.1車載端計算機控制系統(tǒng)的職能歸納

車載端計算機控制系統(tǒng)的職能可歸納為：首先，精確定位:車載監(jiān)控終端全天候24小時連續(xù)不斷的接收GPS衛(wèi)星信號，從而為系統(tǒng)提供車輛的位置和速度，定位精度可達10米。其次，記憶功能:車載監(jiān)控終端具有存儲車輛位置/模擬量/異常信息的功能，而且可存儲長達兩個月的車輛位置/模擬量信息。第三，控制功能:車載監(jiān)控終端接收到監(jiān)控中心的控制命令后，對車輛執(zhí)行控制動作。第四，通信功能:在GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，車載監(jiān)控終端可與監(jiān)控中心進行數(shù)據(jù)交換。最后，防劫報警職能:在車輛遭受搶劫時，駕駛員觸動一個隱蔽報警按鈕，即可在自保的同時等待援助。

2.2監(jiān)控端計算機控制系統(tǒng)的職能歸納

監(jiān)控端計算機控制系統(tǒng)的職能可以歸納為：首先，數(shù)據(jù)預處理:通信服務(wù)器從Internet上接收到車輛的信息之后對信息進行初始的驗證、校驗、數(shù)據(jù)日志處理。并將待處理的信息分發(fā)給有處理能力的監(jiān)控終端。其次，數(shù)據(jù)跟蹤:將移動車輛的實時位置以列表的方式顯示出來。第三，跟蹤監(jiān)控功能:服務(wù)器端可以實現(xiàn)對多終端的跟蹤監(jiān)控，系統(tǒng)實現(xiàn)采用TCP/IP協(xié)議，采用此協(xié)議是因為該協(xié)議可以保證信息傳輸?shù)目煽啃院蛯崟r性。第四，報警功能:終端設(shè)備報警分為預報警，實際報警，以及報警解除三級報警狀態(tài)，這主要為了避免誤報警情況發(fā)生，當服務(wù)器端收到終端設(shè)備預報警信息，則彈出報警對話框，并且在預報警車號列表框中列出發(fā)出預報警信息的車號，雙擊其車號可以使系統(tǒng)定位到該車上，預報警情況不會使系統(tǒng)自動定位該車號的終端。

3.計算機控制系統(tǒng)在汽車檢測方面的應(yīng)用

對于計算機控制系統(tǒng)在汽車檢測方面的應(yīng)用，我們需要從汽車管理檢測和汽車故障檢測兩方面來進行分析。

3.1計算機控制系統(tǒng)在汽車管理檢測方面的應(yīng)用

其實也就是常說的“多站點汽車檢測動態(tài)管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”主要是利用計算機信息技術(shù)實現(xiàn)道路運輸管理部門對多個汽車檢測站的檢測數(shù)據(jù)進行實時傳輸與檢測結(jié)果的自動判斷，實現(xiàn)車輛二級維護備案，并實現(xiàn)對道路運輸車輛技術(shù)狀況的實時監(jiān)控和道路運輸車輛相關(guān)信息的自動化傳輸，該系統(tǒng)還可以對汽車維修企業(yè)的二級維護車輛的一次檢驗合格率進行監(jiān)控，該系統(tǒng)可以應(yīng)用于所有道路運輸管理部門，以及其相應(yīng)的檢測站，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)車輛技術(shù)管理及信息傳遞的自動化，滿通部4號令的要求。該系統(tǒng)采用分級分布式星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)各工作站點通過集線器相互連接構(gòu)成檢測系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)，完成數(shù)據(jù)通信和信息傳輸;通過調(diào)制解調(diào)器能方便地與電話網(wǎng)連接，加入Internet國際互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)局域網(wǎng)與局域的遠程通信，從而構(gòu)成廣域網(wǎng)。其車輛檢測、辦理車輛技術(shù)等級評定和二級維護簽章實行封閉式自動檢測和流水作業(yè)辦公。

3.2計算機控制系統(tǒng)在汽車故障檢測方面的應(yīng)用

經(jīng)過多年的發(fā)展，目前國內(nèi)的汽車故障檢測維修行業(yè)已具相當規(guī)模。大部分汽車綜合性能檢測站均采用了計算機控制系統(tǒng)，汽車維修企業(yè)也應(yīng)用維修信息管理系統(tǒng)，一定程度上實現(xiàn)了檢測自動化和管理科學化。

3.2.1 計算機控制系統(tǒng)可以為汽車故障檢測提供技術(shù)支持

通過計算機控制系統(tǒng)完善汽車行業(yè)整體信息化之后，維修企業(yè)就可以通過一個公共的專家數(shù)據(jù)庫查詢需要的維修技巧并將自身的工作經(jīng)驗與同行共享；一個維修企業(yè)的配件儲存是有限的，但如果將每個維修企業(yè)甚至供應(yīng)商的配件倉儲量、型號和規(guī)格等登入信息網(wǎng)，可以較好地解決企業(yè)配件短缺但一時難以購置的問題；為車主提供周到迅速的服務(wù)，應(yīng)是每個維修企業(yè)追求的目標之一，車輛檢測不合格需要進廠維修時，維修企業(yè)可以通過網(wǎng)絡(luò)查詢到該車輛的原始檢測數(shù)據(jù)和汽車性能曲線，極大地提高維修效率和準確性。

3.2.2 計算機遠程故障控制系統(tǒng)對汽車行業(yè)的現(xiàn)實意義

目前我國汽車維修行業(yè)已經(jīng)從完全依靠檢查者的感覺和實踐經(jīng)驗進行診斷的階段，發(fā)展到了利用專門設(shè)備進行綜合檢測診斷階段。計算機遠程故障控制系統(tǒng)為傳統(tǒng)汽車故障診斷技術(shù)進行了很好的補充。

首先，它增加了用于遠程診斷的診斷服務(wù)器，并預期能與該技術(shù)領(lǐng)域力量較強的大型汽車維修企業(yè)、科研院所、高等院校或國內(nèi)外汽車生產(chǎn)廠家建立的故障分析診斷中心互聯(lián)，同時與相關(guān)專家建立一種協(xié)作關(guān)系，共同為系統(tǒng)提供高效、快捷的遠程故障診斷服務(wù)。其次，形成了豐富的診斷數(shù)據(jù)庫和診斷知識庫，提高了診斷智能，并通過多手段、多專家協(xié)同對故障進行會診，提高了故障診斷的準確性和可靠性。再次，遠程故障診斷技術(shù)同時克服了地域障礙，使用戶在行駛過程中也可以對汽車進行故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測。

參考文獻

篇10

【關(guān)鍵詞】自動化控制系統(tǒng)；PLC技術(shù)；集成設(shè)計

【Keywords】automatic control system； PLC technology； integrated design

【中圖分類號】F407.67 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）03-0100-02

1 引言

在衡量一個國家生產(chǎn)力發(fā)展水平以及生產(chǎn)發(fā)展中，工業(yè)自動化水平是一個重要的指標，并且在工業(yè)自動化中，電氣自動化是其重要的組成部分。在基于可編程控制器基礎(chǔ)之上PLC技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)，不僅僅克服了之前控制的許多缺點，還提升了電氣自動化控制的水平，解決了甚多技術(shù)上的難題，有著較好的應(yīng)用和推廣前景。該研究中所提到的單片機選擇變頻器與PLC，方便用戶管理，維修相對比較方便。為了較好地發(fā)揮PLC自動化控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的積極作用，論文就從PLC自動化控制系統(tǒng)以及PLC技術(shù)優(yōu)化設(shè)計的基本論述出發(fā)，對基于PLC技術(shù)的自動化控制系統(tǒng)的集成設(shè)計展開討論。

2 PLC自動化控制系統(tǒng)以及PLC技術(shù)優(yōu)化設(shè)計

2.1 PLC自動化控制系統(tǒng)

每一種控制系統(tǒng)所進行的優(yōu)化設(shè)計都是為了更好地提升自動化生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，更好地滿足被控制對象的基本工藝要求，然而在PLC自動化控制系統(tǒng)中，不僅要遵循優(yōu)化設(shè)計的原則，還需要依據(jù)一定的生產(chǎn)工藝要求[1]。

2.1.1系統(tǒng)安全性的保證

在控制系統(tǒng)進行優(yōu)化的設(shè)計過程中，應(yīng)該保證可靠、安全這一條主線，在保證不斷提升PLC自動化控制系統(tǒng)質(zhì)量以及效率的過程中，保證系統(tǒng)的使用可靠性和安全性。

2.1.2 被控制對象基本工藝要求的滿足

優(yōu)化設(shè)計最基本的原則，就是要最大限度地滿足被控制對象的基本工藝要求。在PLC自動化控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計之前，就需要先進行必要的調(diào)查研究，關(guān)于控制系統(tǒng)的重要應(yīng)用環(huán)境和基本用途，將相關(guān)的數(shù)據(jù)資料進行整理和搜集。詳細地優(yōu)化設(shè)計方案的形成就需要有專業(yè)的設(shè)計人員并做好準備工作。協(xié)同各方面的關(guān)系積極解決設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題。

2.1.3 生產(chǎn)效率的提升

在PLC自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計中，生產(chǎn)效率的提升就是其目的，這樣的過程還需要在許多工藝的改進和生產(chǎn)路線伴隨之下進行。所以在選擇PLC容量的過程中，緊密地聯(lián)系實際，為日后優(yōu)化改造留有一定余地，并確定合理的容量。

2.1.4 優(yōu)化設(shè)計方案的優(yōu)化

對于PLC自動化控制系統(tǒng)而言，為了使基本的使用功能不受影響，就需要在最大的可能之下優(yōu)化PLC自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方案。為了實現(xiàn)合理而且經(jīng)濟簡便的優(yōu)化設(shè)計方案，就需要達到更佳的控制效果并進行更為簡單的設(shè)計。

2.2 PLC技術(shù)

所謂的PLC技術(shù)，就是一個關(guān)于可編程控制器的簡稱，自身的計算機技術(shù)的一種表現(xiàn)，也是在計算機基礎(chǔ)之上發(fā)展而來的一種全新的技術(shù)，而且這樣的技術(shù)日趨成熟，也為電子自動化生產(chǎn)創(chuàng)造出了一種具有較強專業(yè)性的自動化控制器，不斷地被應(yīng)用在電氣自動化控制中。實現(xiàn)電氣自動化的控制實現(xiàn)，就需要按照不同用戶的需求，依據(jù)既定的順序和命令進行處理，通過相關(guān)的軟件進行控制。與傳統(tǒng)的電氣自動化控制系統(tǒng)進行比較，PLC控制系統(tǒng)進行連接只需要通過相關(guān)的軟件，以及較少的接線量，通常情況下其他的線路是不需要實際線路連接的。另外，還可以依據(jù)既定的程序，將這種系統(tǒng)所涉及的信息存儲、處理以及獲取進行。

3 PLC自動化控制系統(tǒng)的集成設(shè)計

相較于傳統(tǒng)的電氣自動化控制系統(tǒng)而言，其需要通過多種連接線才可以將處理和連接實現(xiàn)，從而消耗較多的財力、物力以及人力，還不能夠積極地促進高效維護和統(tǒng)一管理，各式各樣的障礙對系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生著嚴重的阻礙。然而，隨著時間的發(fā)展，在先進的計算機控制技術(shù)以及電氣自動化控制技術(shù)的基礎(chǔ)之上所發(fā)展開來的PLC自動化控制系統(tǒng)，已經(jīng)在許多的領(lǐng)域被積極地運用，并且自身迅速地發(fā)展[2]。

3.1 集成設(shè)計之軟件設(shè)計

在PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計上，首先要設(shè)計出電源回路（見圖1）。選用80 至240VAC 的電源作為PLC 的供電裝置。由于適用于PLC 的電源較多，其對電源的適應(yīng)范圍較廣，因此在安裝電源時要加裝電源凈化元件，以此來達到抗干擾的目的。抗干擾元件選擇1：1 的隔離變壓器、電源濾波器等裝置。按照控制要求將工藝流程圖轉(zhuǎn)化成梯形圖，這就是軟件設(shè)計的主要任務(wù)，也是PLC應(yīng)用最關(guān)鍵的問題，并且軟件設(shè)計的具體表現(xiàn)就是程序的編寫。在控制工程的應(yīng)用中，優(yōu)秀的軟件設(shè)計方便工程技術(shù)人員對系統(tǒng)進行日常的維護以及系統(tǒng)調(diào)試。生產(chǎn)過程控制復雜程度不同，模塊化程序以及基本程序的結(jié)構(gòu)分類也不同。

3.2 集成設(shè)計之硬件設(shè)計

3.2.1 硬件設(shè)計之PLC自動化控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計

在對于輸出電路進行設(shè)計的時候，做好相關(guān)的電路設(shè)計準備工作，就需要按照基本的生產(chǎn)工藝要求進行，通過晶體管將輸出電路所需要的各式頻器的調(diào)速和控制以及指示燈輸出，需要晶體管作為支撐的，最主要的就是頻率過高的PLC控制系統(tǒng)。通過繼電器輸出，說明其有著過低的頻率，不僅設(shè)計簡單還可以提升系統(tǒng)的負載能力。

3.2.2 硬件設(shè)計之PLC自動化控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計分析

對于PLC自動化控制系統(tǒng)的輸入電源而言，AC85-240V就是通常情況下供電電源的電壓，有著比較多的應(yīng)用和比較廣的適用范圍。在電源上面安裝必要的電源凈化原件，更好地減少外界環(huán)境對電源的干擾，隔離變壓器和電源濾波器就是最主要的。我們所引入的雙層隔離技術(shù)，就是在隔離變壓器的使用過程中引入的，可以通過屏蔽層減少高低頻脈沖的干擾。

4 結(jié)語

PLC作為一種電子操作系統(tǒng)，專門在工業(yè)環(huán)境下進行，使用時可以在沒有任何保護措施的情況之下。當有著電磁干擾以及過分惡劣的工作環(huán)境的時候，就會有整個系統(tǒng)或者設(shè)備失靈的現(xiàn)象發(fā)生。所以將PLC自動化控制系統(tǒng)進行進一步的優(yōu)化設(shè)計就成為了必要選擇。PLC自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計以及集成設(shè)計，是一個非常系統(tǒng)化的工程，為了實現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計，就需要在反復的設(shè)計和實踐過程中對其進行不斷地優(yōu)化和總結(jié)，優(yōu)化其集成設(shè)計。