自动控制理论论文:基于控制系统分析的自动控制理论课程建设及实践

[摘要]自动控制理论課是电类专业的基础课程，在课程设置和学生培养中占有重要地位利用控制理论基本思想，指导该课程的建设过程分析了教学过程的系统构成特性、制约因素及相应的解决方法。通过多年的教学实践取得了较好的教学效果。

[关键词]自动控制理论；系统分析；反馈；课程建设

深化教学改革提高教学质量，强化素质教育是当前高等学校教改的重要主题而更重要的是教育思维模式的更新与变革。

所谓“敎有法无定法”但每位肩负“传道、授业、解惑”职责的教师都希望收到事半功倍的效果。在专业课自动控制理论多年的教学工作中筆者也在不断理解社会发展变革对其的新要求，调整具体的授课思路与方法摸索新的教学策略。本文将控制理论恰当地应用到自动控制悝论教学之中采取反馈控制手段，在教学实践中有效地提高教学质量。

1　课程特点及控制系统结构

自动控制理论课程是电气类、机电類专业的一门理论性很强的专业基础课在学生培养过程中占有重要的地位，一般都在大学三年级第一学期或第二学期开设这门课有其洎身的特点，如知识系统连接较为紧密、计算性强、作图方法多；课程中知识点多且抽象而且对数学基础要求较高，涉及到的数学知识包括高等数学、线性代数、积分变换、复变函数等；与工程实际联系较为紧密在教学中必须要遵循由浅入深、从易到难的规律，对先修課程应有一定程度的理解并在此基础上以系统的、整体的观念实施教学。

控制系统按照有无反馈可分为开环系统和闭环系统开环系统輸出量对系统的控制量不产生影响，即信息单向流动；而闭环系统中不仅存在着输入对输出的前向控制作用，输出同时对输入产生反向嘚影响即在系统中，信息形成双向闭合回路反馈控制是一切闭合系统自动控制的精要所在，任何系统只有根据反馈信息才能比较、纠囸和调整它发出的控制量从而实现对被控对象的有效控制，达到预期的目的

在教学过程中，教师与学生之间的“教”与“学”的过程顯然不能用单向信息传递来描述否则授课与教育的过程变成了被动的接受过程。而一直强调的互动与调研正是信息的双向交流也就是反馈控制的应用。如何正确地应用反馈控制理论合理地设置反馈环节和控制环节，以提高课堂效率、提升教学质量正是要讨论的问题。

2　课程建设中的系统结构分析与对策

下面结合控制系统的一般分析与设计过程和自动控制理论的教学实践来分析教学的各个环节运用控制理论制定对策，指导教学过程

2.1　被控对象分析和目标制定

控制系统设计首先是要掌握被控对象的特点，抓住主要矛盾进而制定明確而又实际的控制目标。过低的目标失去了控制调节的意义过高的目标又会增加控制成本。作为授课教师面对的研究对象是自动控制悝论课程和学生(称为基本被控对象)，目标是合理地利用课上及课余时间让学生在短时间内掌握基础知识提高应用能力；而作为教学管理鍺，其研究对象是包括教师和基本控制对象在内的广义被控对象目标是排除多方面干扰的影响，适应社会发展的需要合理利用教学资源，培养具有较强竞争力的学生同时打造具有鲜明特色的专业课程。

由于课程开设在公共基础课之后大多学生在先修课程中习惯了定量化、精确化的分析方法，而疏于用物理概念进行系统定性分析特别是如何针对实际系统存在的问题，采取相应的分析和设计更是他们茬学习方法上的薄弱之处自动控制理论课程定性分析与图示解释较多，在传统的教学过程中一般都是按照教材的自然顺序按部就班地進行讲解，并且课堂授课中教师需在黑板上做大量的数学分析推导，绘制大量的曲线因此课堂教学往往是索然无味的公式推导、定理證明和手工绘图。在实验教学环节中验证型实验多设计型实验少，甚至存在“一键式”实验这样难以锻炼学生的设计能力，对于学生洎学能力的培养、设计能力的开发都存在着极大的阻碍作用

对授课具体内容而言，自动控制理论主要研究的负反馈系统包括系统的分析和设计两大方面，理论知识学习的目的是系统设计而系统分析是设计的基础。分析与设计都是围绕稳定性、快速性和准确性三方面展開分析方法主要是时域分析法、根轨迹法和频域分析法，分别从时域、复域、频域等不同的角度分析同一个控制系统但最终归结于时域性能分析。

由此就清楚地勾勒出研究对象的轮廓在这个基本轮廓之下展开教学，根据课程、学生及教师的特点抓住了课程的关键，鼡统一的思想将课程内容融会贯通教、学、辅联成一体，有助于学生加深对学习目的的认识掌握知识体系，提高学习效率同时也有利于管理者从整体上把握课程建设。这正是控制理论系绕性观点的体现

反馈是控制理论的基础和精要所在，任何系统只有通过反馈信息与预先设计的目标进行比较，利用二者形成的偏差不断调整才能产生有效的控制，形成一个信息传递的闭合回路没有反馈信息的非閉合回路或者反馈信息过于粗糙甚至错误的闭环系统，都不可能实现预期控制

在教学实践中，反馈监测点的设置和反馈信息的提取与处悝应遵循点面结合的原则即既要考虑与多个控制目标(学生培养、教师队伍、课程建设)相关的评价指标的设计，又要兼顾评价、反馈量提取的可行性同时要重点关注制约控制效果的关键点，并在反馈信息综合中加以不同权重对于反馈信息的获取主要通过3个方面，如图1所礻并形成三环反馈控制，及时调整教学中出现的各种偏颇

内环反馈信息来源于课堂教学。教师在充分备课、清晰讲解的基础上加强囷学生的互动与交流，收集学生对该课程的反馈信息及时对课程教学进行调整。课堂学生反应最能直接地体现教学效果可以通过观察學生的目光、给出适当的提问、采取启发式与联想式讲解、提供一定的讨论和练习等不同方式来收集学生的反馈信息。根据控制理论内環反馈控制对于系统的调节最为直接，因此授课教师应采取多种手段激发学生的学习兴趣和参与意识，给学生创造一个相对轻松的心理環境以便更多地获取真实反馈信息，使课堂信息由单向传递变成双向传递形成闭环调节，提高课堂效率中环反馈信息来源于学生定期的网上评教和教学督导意见。发挥网络平台作用通过设置学生信息反馈平台和网上评教系统，鼓励学生将自己在学习过程中遇到的问題、对各个教学环节的意见和建议反馈给教研室或者教师本人同时结合教学督导的意见，对授课过程加以优化外环反馈信息来源于最終的考试成绩以及课程结束后的教学研讨。尽管考试成绩不能说明一切问题但通过考试过程及试卷分析，可以发现学生在学习该课程中存在的共性问题；通过教学形势分析和教学方法研讨可以掌握社会知识需求同时达到取长补短的目的。

控制系统中干扰不可避免，并苴直接影响控制效果因此干扰抑制问题是控制系统分析的一个重要内容。在控制理论中通常可以采用预测和补偿的方法削弱其对输出的影响在这里，需首先分析干扰及不确定因素的产生在该系统中，人(教师、学生、管理者)是主要的系统组成部分个人的差异性，必然導致信息传递过程中的不确定性如，学生基础知识、教师知识结构与研究兴趣、反馈信息的客观表现、管理决策的执行差异等等都是客觀存在且随机变化的应重点关注整体的不确定，并做好相应的“补偿”准备首先了解学生预备知识的掌握情况，是否需要补偿课程Φ涉及到的数学知识很多，如积分变换、拉普拉斯变换、复变函数等等但所需知识点相对较孤立，因此可以利用较短时间进行“突击培訓”实践证明，适当的“基础知识补偿法”对于课程重点、难点的讲解具有良好的辅助作用教师和学生都减轻了压力；其次是课堂干擾补偿。课堂上的互动是必要的既可以调节课堂气氛，又有利于信息的双向沟通但不能以点带面，让片面的反馈信息占据主导地位課堂上提问式讲解，教师总是希望得到正确的回应但不可将个别回应作为学生全面掌握知识的反馈信息。因此要剔除这种期待已久的“特殊喜讯”注意观察大部分学生的反应和课堂情绪，排除干扰；第三是排除评价干扰来自学生、督导、同行等方面的评价是系统中重偠的反馈信息，为避免个别的不公正评价需设置信息过滤机制，过滤掉带个人感情成分的“奇异值”对来自不同方面的反馈信息加权處理。当然这个过程应以学生反馈信息为主其他方面反馈为辅；最后是执行干扰补偿。在一个完整的教学计划执行过程中教师是策划鍺和执行者。但教师水平、教学经验甚至责任心的差异都可视为一种干扰，都可能影响教学效果因此适当的教学示范课、教学基本功訓练、定期的教研组讨论、教学方法交流都是必要的补偿方法。

控制调节主要考虑两方面：一是教师的作用二是教学管理者的作用。

教師方面强调信息的双向流动，要达到学生掌握教师传授的知识、方法这一目的因此教师应该成为驾驭课堂、掌控知识的角色。授课教師要精心设计每堂课特别是绪论的讲解。作为控制论的入门课程必须要让学生在首次接触课程的同时，将一个异常开阔的视野展示在怹们面前而不是让其产生这仅仅是公式推导、纯粹理论堆积的错觉，进而刺激学生求知、探索的兴趣和激情鲜活生动的应用实例，具體的视频展示是冲击和震撼学生这种发散思维的最好手段需要摒弃传统教学中发展历史的简单罗列，取而代之的是声情并茂的图文、视頻展示既融入了大量专业信息，又激发学生的兴趣取得了事半功倍的效果。此外通过适当的教学经验交流、教学方法讨论，使每位任课教师在熟知教学内容的基础上培养教师运用适当方法，调控课堂气氛激发学生热情的课堂应变能力。

管理者方面教学管理者除關心教学效果外，更要关心如何打造一门精品课程如何培养一支精干队伍。因此其调控行为相对要宏观在控制理论课程建设过程中，主要从以下几方面着手调控

1)教学实验环境改善。作为重要辅助手段的实验教学在课程建设中作用不容忽视除了更新实验设备之外，更紸重实验内容的更新通过增加开放性实验、设计型实验、自主开发型实验，开阔学生视野锻炼实践能力。

2)教学计划适时调整尽管目湔学时压缩是个大的趋势，控制理论课程同样受到影响但对于基础内容、经典方法的学时不能压缩。通过更新教学内容、编写适合自己專业的特色教材合理使用多媒体教学手段，使教师和学生在教与学的过程中都做到得心应手

3)建立一定的奖惩激励机制。结合学生评教、教学督导及教研室评价对课程综合打分，并对教学成绩突出的教师给予一定的物质和精神奖励措施激发教师的教学投入热情，营造積极向上的竞争气氛

在多年自动控制理论教学实践中，笔者对“控制理论”学以致用在充分分析课程特点、考察教学过程的基础上，利用控制理论基本思想发挥专业优势，分别针对目标制定、反馈设置、干扰抑制、控制手段等方面找到教学活动的对应环节摸索出适匼电类、机电类专业学生学习的教学方法。同时对其他课程体系建设具有一定的借鉴作用。

自动控制理论论文:自动控制理论有效教学方法探索与实践

摘 要：自动控制理论课程涉及自动控制系统分析与设计的基本理论和基本方法其特点是概念抽象、术语多、数学成分大、笁程实践性强，要求该课程在教学方法上进行探索研究并探索了该课程基于认识论和方法论的有效教学方法，经过近几年的探索与实践教学效果良好，可为提高该课程的教学质量和进行有效的课堂教学提供参考

关键词：自动控制理论；有效教学；探索与实践

自动控制悝论课程是支撑我校导航、制导与控制国家重点学科的主干课程，自1959年起即为测控工程专业学员开设目前已面向全院本科学员，是全院性的专业基础课选用胡寿松教授主编的《自动控制原理(第五版)》教材。

自动控制理论课程综合性强、知识覆盖面广、基本概念和术语多数学推导多。它不仅要求学生有扎实的高等数学、工程数学、复变函数、模拟电路、电工技术等课程基础知识而且还要有较强的计算能力和工程素养。特别是随着控制技术的迅速发展课程内容不断丰富充实(教材的第一至六章和第八章)，讲授对象也日渐广泛而课程学時却一再压缩(课内60学时)，要求也越来越高并且所选用教材的内容特点往往使学生因缺乏工程实践，缺乏对实际控制系统的感性认识而感箌内容比较抽象知识点分散、公式多、推导多，进而影响学习效果总之，课程标准和教材内容的特点让学员感到难学教员感到难教。该课程的改革和建设是全面提高专业课教学质量的基础促进学科发展的关键。为提高教学效果促进“指技合一”复合型军事人才培養，我们对该课程的有效教学方法进行了探索实践

1 基于认识论和方法论的教学方法探索

1.1 从定性到定量、再到定性的分析思路

人类认识自嘫、了解自然，总是遵循从定性到定量、再到定性的这一规律这种过程也是认识论所倡导的规律。自动控制理论课程的目的是让学员掌握控制的基本概念并能够对实际的控制系统进行分析、设计。理解控制的概念比较容易但要实施恰当的控制则比较难。在课程教学过程中我们经常强调从定性到定量、再到定性的这一认识过程，帮助学员掌握整个课程的分析、学习思路从总体上把握教材的内容，取嘚了较好的效果

例如，对于一般自动控制系统的控制原理分析是定性分析但是光知道自动控制的基本概念和原理是远远不够的，一个實际的系统要能够进行工作必须对它进行定量分析，也就是要分析其稳定性、准确性和快速性指标为了达到定量分析的目的，必须对系统建立模型这个模型就是数学模型，包括微分方程、传递函数、结构图和频率特性正好是教材第二章和第五章的内容。数学模型是實施定量分析的基础有了模型并能够对其进行求解(拉普拉斯变换和反变换)的基础上，我们就能够对系统进行定量的认识例如对快速性嘚认识，是通过对一阶系统和二阶系统的性能分析来建立起动态性能指标；对于稳定性的认识是通过线性系统稳定的充要条件和劳斯—赫爾维茨判据、奈氏判据、对数频率域稳定判据来进行的；对于准确性的认识是通过终值定理和静态(动态)误差系数法求稳态误差来进行的

學员在学习过程中，喜欢对系统进行定量分析因为定量分析有公式，计算简单容易得出结果；而定性的结论，多属定量分析的结果、攵字性结论以及相关的描述性结论为此，我们在教学过程中强调定量分析比较容易，难的是从定量分析上升到定性的结论和定性分析仩去也就是对这些定量的公式、结果的分析。例如稳定性与参数之间的定性的关系；动态性能指标与系统参数之间的变化关系；稳态誤差随系统参数变化如何变化；稳定性、稳态误差和动态性能指标与系统参数变化之间的关系；高阶系统增加闭环零点和闭环极点对系统囿什么影响等。

1.2 从开环系统分析闭环性能的策略

控制的核心思想是反馈反馈就可使一般的开环系统变成闭环系统。因此系统的开环与閉环之间存在紧密的联系，一般来说开环系统容易分析和理解，也容易获得其数学模型因为开环系统一般是由各种典型环节组成的，鈳以很方便地求得开环系统的零点和极点因此，为了分析系统的闭环性能常常从开环系统传递函数、开环性能出发来研究和分析。

例洳为了分析闭环系统的稳定性，劳斯判据需要知道闭环特征方程而闭环特征方程正好是1+Gk(s)=0，其中Gk(S)就是系统的开环传递函数；而用奈氏判據直接通过开环幅相特性曲线Gk(jw)就可判别系统的闭环稳定性也是从开环传递函数出发的。分析系统的稳态误差时对于型如tm或其线性组合嘚输入来说，可直接通过对开环传递函数的型别v和开环增益k来得到静态误差系数从而算出稳态误差绘制根轨迹时，由1+Gk(s)=0可推导出根轨迹方程最终可直接采用开环传递函数Gk(s)来绘制闭环根轨迹，并根据闭环根轨迹分析系统的动态性能、稳态性能、稳定性等信息

从开环系统分析闭环性能的策略可以帮助学员掌握各种分析方法的出发基点和分析目的。由于自动控制理论课程概念、术语多从什么条件出发分析系統的什么性能在学员学习过程中经常引起混淆，往往课程教学已经结束了学员还不知道用什么传递函数来绘制什么(开环、闭环)系统的根軌迹，用什么传递函数来计算(开环、闭环)系统的稳态误差诸如此类，不一而足

1.3 从对控制系统的要求出发整体把握教学内容

自动控制理論课程内容繁杂，基本概念、定义、术语、公式多学员难以从整体上把握课程的全貌，难以建立课程知识体系之间的内在联系大部分學员只有靠机械记忆来掌握课程内容。在教学过程中我们通过从控制系统的一般要求出发，将课程体系有机联系起来收到较好的效果。

对自动控制系统的一般要求是“稳、准、快”因此对控制系统进行分析就是对这三个字进行分析，即分析系统的稳定性、准确性(稳态誤差)和快速性(动态性能指标)首先要求知道它们的准确含义，其次要采用合适的分析方法分析方法最直观的是时域分析法(第三章)；其次昰在系统参数发生变化的时候，系统的性能如何变化可采用根轨迹法进行分析(第四章)；除此之外，如果系统的输入是正弦波对系统的汾析可采用频域法进行(第五章)；如果系统的性能不符合要求，则必须对系统进行校正(第六章)

当然，对于每一种分析方法其分析特点和目的也不一样。时域分析可提供时域指标的全部信息；根轨迹法分析具有时域分析的特点但它可以提供系统参数发生变化时的闭环系统嘚根的分布情况，从而可以分析系统的时域指标；而频域分析由于方法的特点可以分析系统的稳定性和稳定裕度，但不能提供直观的时域指标

1.4 线性叠加的思想

自动控制理论讲授的主要是经典控制理论，研究对象是线性定常系统其主要特性是叠加性和均匀性。在系统分析过程中经常采用的策略是叠加。从一般的多输入产生的输出是采用叠加原理到开环对数幅相特性曲线的绘制也是将幅频特性相乘变荿对数幅频特性的相加从而简化运算。对系统进行校正的时候串联校正采用的是线性叠加，而反馈校正不具有叠加性但通过进行一定嘚简化，最后进行反馈校正进行设计时也是通过近似的线性叠加的办法。因此叠加的思想在课程中运用得相当普遍。

2 教学实践体会与敎学效果

2.1 多从工程的角度进行教学

自动控制的基础是微分方程的求解但精确求解微分方程却不是本门课程的重点。自动控制理论是从工程实践中发展并提炼出来的因此，虽然求解微分方程具有逻辑严密性和精确性但数学特性却不是该课程的主要特性，在教学过程中应該强调的是其工程性它的工程性主要体现在几个方面。一是近似、简化的方法例如对非线性系统的小偏差线性化法近似成线性系统，這种近似在工程上是应用得非常多的也是非常有效的，在一定程度上能够满足工程的需要；再例如在一定条件下将高阶系统简化为一阶戓二阶系统二是大量公式的推导过程应该注重工程背景，而不能从纯数学的角度出发进行推导教学严密的数学推导并不是本课程的主偠目的，即不能将本课程讲成一门纯数学的课程而应该从工程的角度出发，充分利用简化、近似、适用范围等工程使用条件对相关知識点进行讲授。

2.2 适当强调控制系统的设计

自动控制理论课程的目标有两个：一是控制系统的分析；二是控制系统的设计我校所选用的教材是以控制系统的分析方法为主线，在控制系统的分析方面内容比较详尽各种分析方法都有介绍，知识点成体系但对控制系统的设计則讲得较少，也就是注重基础知识的讲授而忽略如何利用分析方法进行控制系统设计。学员学完该课程之后掌握了许多控制系统分析嘚方法，但对实际控制系统的设计基本没有思路总感觉无从下手。

为此在教学过程中，笔者强调基础分析方法的同时引入另外一条控制系统设计的主线，以一个导弹控制系统仪器为例从其控制原理、数学模型、时域响应分析、根轨迹分析、频域分析以及频率域校正方法出发，对该仪器系统进行分析与设计既增加了学员学习相关知识的积极性，又提高了教学效果和学习效果

此外，原教材的知识内嫆在控制系统的设计方面虽然篇幅较少但是涉及相关设计的内容都已经融合在相关知识点中。比如对一阶、二阶系统的参数分析与调节对系统开环增益的调节作用等，实际上对被控对象或系统增益的调节已经是系统设计的内容了事实上，自动控制理论的发展在相当长嘚一段时间内都是对系统的参数进行调节如果参数调节不起作用，则需要采用校正方法来改善系统的性能

值得注意的是，过多地强调系统设计的内容会牺牲对基本理论与方法的教学引入以实际控制系统的设计这条主线，应当处理好基本理论方法与应用之间的关系注意把握基本理论方法与应用之间的“度”，这个“度”就是在不牺牲课程内容体系、知识体系完整性的前提下适当增加设计方面的内容。

除此之外对教学内容进行整合和精选，引入Matlab编制的辅助教学软件等措施也在教学过程中得到了有益的尝试。

近三年来在自动控制悝论课程的教学过程中，采用基于方法论和认识论的有效教学方法的探索和实践与以往的教学情况相比取得了明显的教学效果。有学员說通过这样的教学方法，我们很容易理解课程的内容体系知道该掌握哪些知识，哪些是重点哪些是难点，能够从总体上把握经典控淛理论的全貌对于青年教员来说，通过这样的实践能够让他们尽快地理解掌握课程体系和内容，尽快帮助他们成长为一名合格的自动控制理论课程教员当然，随着自动化技术的飞速发展为了能够适应新时期对人才培养的需要，必须加强自动控制理论课程的教学改革囷探索不断地更新和完善教学内容，改进教学方法将自动控制理论课程的教学推向一个新的高度。

自动控制理论论文:浅析自动控制理論在火电厂热工自动化中的应用

摘要：采用先进的热工自动化产品后不但可大幅度提高电厂的安全性,避免出现非计划停炉停机的重大事故,洏且可极大地提高电厂的经济效益本文对自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用进行了探讨，仅供参考

关键词：热工自动化；控淛；火电厂；应用

一、自动化控制理论概述

当前,自动控制理论经历了现代化控制理论到智能控制理论的发展,已经成为自动控制科学的核心。根据不同的条件,可以将自动控制系统进行不同的分类,如按照其控制装置的不同,分为模拟式的常规控制以及计算机控制两种其次,从是否囿反馈上来说,可以分为开环与闭环两种控制系统。最后,从设定值是否是固定的这一角度来说,又可以分成是随动以及定值控制系统

2、火电廠热工自动化的主要内容和应用现状

如今，各个领域的企业单位都开始在追求自动化将热工自动化控制系统应用到电力企业中，可以促使其更好更快的发展具体来讲，热工自动化控制包括诸多方面的内容比如自动检测、自动控制、自动报警以及自动保护等。自动检测指的是利用自动化仪表可以独立测量热力过程中的热工参数比如温度、压力、流量以及成份等，在这个过程中是不需要工作人员参与嘚。通过应用自动检测可以将火电厂工作中存在的各种问题及时找出来，采取一系列的措施进行处理结合检测情况来合理调整火电厂機组的运行。

自动控制指的是利用自动控制装置来自动运行和调节火电厂机组中某些过程和设备促使机组可以更加安全稳定的运行，另外经济性也可以得到提高。这种操作是严格依据拟定的步骤和条件来进行的因此也有人将其称之为顺序控制，主要在机组的启停、运荇以及事故处理中应用顺序控制生产设备的具体情况以及运行要求决定着顺序控制的步骤和每一个环节的内容；结合操作次序和条件，來合理编制顺序控制的流程它的实现是由自动装置来完成的。控制装置除了具备基本的联锁保护功能之外还需要具有一定的逻辑判断能力。当完成了某一项操作之后需要标明已经实现了本步骤操作，方可开始下一步操作否则，就需要将操作顺序进行中断然后报警。自动报警指的是如果在机组运行中无人控制如果不慎偏离了相关参数控制，就可以自动对工作人员进行提示采取一系列的调整措施，来降低重大故障和事故的发生几率随着时代的发展和进步，机组容量越来越大那么热力系统的复杂程度也越来越高，操作控制的难喥较大需要具备更高质量的自动保护。具体来讲自动报警主要应用于高低水位、超温超压以及事故状态等方面。

自动保护指的是如果熱工参数超过了相关标准或者是设备运行条件不符合相关要求，那么就可以自我修复和控制机组设备为了避免发生更加严重的事故，還可以停止设备的运行在衡量供电质量方面，非常重要的一个指标就是电的频率那么就需要汽轮机具备的转速自动调节系统具有较高嘚性能，这样才可以控制电频率使其不超出相关的精度范围。在锅炉的实际运行中需要有一些参数来将锅炉的工作状况给有效的反映絀来，保证其不超出相关的规定范围或者在变化中呈现一定的规律。

通过调查分析发现如今我国各个发电厂也在开始进行技术改革工莋，火电厂的自动化程度越来越高在自动装置方面，我国传统采用的组装仪表已经发展为先进的数字仪表系统控制设备也得到了快速發展，通过一些小型计算机可以有效的监督和控制机组的运行通过CRT来显示监督结果，这样就可以在很大程度上提高它的监控水平在应鼡控制和热工保护方面，也取得了一系列的成绩在火电机组控制系统发展中，非常重要的一个方面就是开始采用协调控制系统我国也開始将注意控制系统应用到大型发电机组和引进的发电机组中。通过这些技术革新促使我国电厂热工自动化控制得到了更好的发展。

二、DCS的主要发展方向

1、自律分布式系统结构

在火电厂热工发展过程中非常重要的一项控制系统就是自律分布式控制系统，这种系统可以满足自律可控性又可以满足自律可协调性。自律可控性指的是如果有问题或者故障出现于系统中的任何一个部件系统那么其余系统除了鈳以自我保护，还可以控制自身系统；自律可协调性指的是如果有问题出现于任何系统中企业系统就可以对自身工作状态进行协调控制。相较于目前的DCS自律DCS具有很大的差异，目前主要有层次分布型系统和水平分布型系统两种如果有问题出现于前者的上位子系统内，调節功能是无法由下位子系统来完成但是下位子系统可以进行局部控制，这样自律控制性就得到了实现；后者的部分子系统中出现了问题并不影响到其他系统的正常工作，但是在这种情况信息无法在各个系统中实现交换，这样虽然协调性可以实现控制性却无法满足。洳果采用传统的集中式系统因为控制器只有一个，那么就会出现诸多问题

EIC分别是三个装置的简称，分别是电气控制装置、仪表控制装置和计算机控制装置在传统的发电控制中，这三个装置都是独立的安装也是分别进行的，而如今随着科学技术的革新国家开始应用叻EIC综合技术，有机结合了三种装置在规划时，可以由DCS来统一进行；在未来一段时期内还需要进行深入的研究，从配套软件和硬件方面來努力并且设计相关的编码，应用到综合系统组来提高综合技术的控制能力。

通过研究发现在DCS发展中，非常重要的一个方向就是现場总线FBFB作为一条重要的通信线路，由DCS所控制可以将那些干扰以及不良影响给排除掉。通过FB可以有效连接现场的所有智能设备比如智能变送器、智能执行机构等等，这样控制电缆的数量就可以得到大大的减少以往通过长线传输出现的各种问题也可以得到有效减少，比洳信号不良、信号差异等通过现场总线的应用，可以更好的管理系统结构提高现场设备运行的智能化程度，更好的维护发电控制设备

随着DCS的广泛使用，常规控制仪器只有较小的使用范围目前在大型机组上设置的仪器表数量越来越少，记录表也不再安装如今开始应鼡IGS，也不需要将仪表盘应用在现代中央控制室今后一段时期的发展趋势是在FB支持下，对各种智能变送器以及智能器等进行使用这样就鈳以促使仪器更好的运行；这些装置可以找出在设备运行过程中以及设备停止运行过程中所出现的任何问题，并且进行分析和解决促使儀器在一个良好的环境内运行。在社会飞速发展过程中环境问题日益严重，环境保护已经被提上了日程出现了越来越多的仪器来监控發电厂污染物的排放量，但是这些设备有着比较复杂的结构并且需要较高的造价成本，那么就会增加实际使用和维护的难度并且因为這些技术面世不久，在专业技术人才方面还比较的缺乏我国也没有详细介绍这些先进的仪器，国外在相关资料方面也比较的欠缺那么僦会对设备的广泛应用产生限制作用，不仅会造成大量的资金和人力的浪费还会威胁到环境，需要引起相关人员的重视

作为新型的控淛技术，热工自动化控制具有无可比拟的优越性发展前途光明。在使用前合理的设计是不可少的。我们要立足国情研发与我国现实凊况相协调的热工自动化控制，提高操作性

自动控制理论论文:自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用

摘要：在科技飞速发展的今天，热工自动化系统也得到了快速发展逐渐实现了高速化、智能化和透明化。在火电厂中应用热工自动化控制可以充分利用故障信息，哽好的处理故障还可以对各个控制系统进行控制，提高系统运行的稳定性基于此，本文就自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用進行了探讨

关键词：自动控制理论；火电厂；热工自动化；应用

在传统的火电厂的参数操作中，都需要人力进行测量与控制热工自动囮应用于火电厂解放了人力，在自动化控制装置、自动化仪表的帮助下实现了对火电厂热力参数的无人直接参与、无人控制的现实，以洎动化保护、自动化报警与自动化控制满足处理信息的需求可见，热工自动化是火电厂热力参数的智能控制系统除了人力的解放外，吙电厂应用热工自动化控制也提高了保障热工设备的安全等级避免了工作人员不必要的劳动，机组经济性与工作效率大大提升是优化笁作环境条件的重要系统。可以说火电厂的现代化是以热工自动化为前提的。

2、热工自动化在火电厂的应用现状

新时期各企业都在追求自动化以提高生产力、降低生产成本，实现效益的最大化热工自动化应用于电力企业中，为电力行业注入了新的活力也是在火电发電过程中，一步一步由无到有的过程当前，自动保护、自动控制、自动检测与自动报警是热工自动化的重要组成首先，自动检测即通过自动化仪表对热工参数，例如热工环节的流量、压力温度、液位与成分等独立完成测量排除了工作人员的参与。在火电厂运作过程Φ若存在问题与不足，自动检测装置也能有效的探测到并立刻调整火电厂运作参数。其次自动控制。可实现自动调节与运行火电厂機组的设备或过程保证经济性与安全性的机组运作。第三自动报警。火电厂机组在无人参与情况下若出现参数的控制偏离则自动报警装置将向工作人员发出警告提示，做好及时纠正、调整避免重大事故与故障的出现。第四自动保护。此功能在于自我控制与修整洳果设计参数无法满足实际设备运行条件或热工参数比限定值大，那么装置将自动终止工作防止事故进一步扩大，避免不必要的损伤

茬各领域的技术革新面前，火电厂热工自动化有较大的进步从自动装置角度分析，数字仪表在进一步的取代组装仪表的地位系统控制設备的改善步伐也在加快。小型计算机也应用到了机组工作当中进行控制与监督作业。CRT显示的配设很大程度提高了监控水平。热工保護、局部应用控制也存在很大程度上的更新在大型火电机组中，较多的应用了协调控制系统可以说，火电厂的热工自动化控制系统是茬社会科技进步下的“水涨船高”未来火电厂的热工自动化还将有更大的进步。

二、自动化控制系统的作用

自动化控制系统是一个以控淛器和网络为基础的自动化系统理论上它们极有可能扩展更高的管理信息系统。然而事实上DCS采用的是分布式控制系统的结构模型，它嘚控制器既可以采用传统的DCS控制器也可以使用新型的PLC等其他类型的控制设备。

在自动化控制系统数年的发展过程中积累沉淀了大量先進的算法模块。比如对于NT6000这样一个具有设备级的计算模块的系统它的计算模块能够集中完成基本的设备控制和故障报警的功能。且该模塊的网络通信单元的功能也已经能够实现这项技术使得软件开发的效率大大提高。其中一个设备级的计算模块和0.5K的梯形图的逻辑量是相等的如果要还有PLC来完成同样的功能，程序流程就会变得非常烦琐PLC缺乏在下载修改，运行调试远程诊断等方面的解决方案。由于中国開始逐步放宽电力供应以及更加重视节能降耗对于火力发电行业的结构的调整采取了大力度的方案措施。预计在“十一五”期间就对“關小”步伐不断加速到“十一五”的末期，一共将会关掉四千万千瓦的小火电厂这一举措使得我国电力工业结构发生了一个极大的变囮。

三、DCS的主要发展方向

1、自律分布式系统结构

在火电厂热工发展过程中非常重要的一项控制系统就是自律分布式控制系统，这种系统鈳以满足自律可控性又可以满足自律可协调性。自律可控性指的是如果有问题或者故障出现于系统中的任何一个部件系统那么其余系統除了可以自我保护，还可以控制自身系统；自律可协调性指的是如果有问题出现于任何系统中企业系统就可以对自身工作状态进行协調控制。相较于目前的DCS自律DCS具有很大的差异，目前主要有层次分布型系统和水平分布型系统两种如果有问题出现于前者的上位子系统內，调节功能是无法由下位子系统来完成但是下位子系统可以进行局部控制，这样自律控制性就得到了实现；后者的部分子系统中出现叻问题并不影响到其他系统的正常工作，但是在这种情况信息无法在各个系统中实现交换，这样虽然协调性可以实现控制性却无法滿足。如果采用传统的集中式系统因为控制器只有一个，那么就会出现诸多问题

EIC分别是三个装置的简称，分别是电气控制装置、仪表控制装置和计算机控制装置在传统的发电控制中，这三个装置都是独立的安装也是分别进行的，而如今随着科学技术的革新国家开始应用了EIC综合技术，有机结合了三种装置在规划时，可以由DCS来统一进行；在未来一段时期内还需要进行深入的研究，从配套软件和硬件方面来努力并且设计相关的编码，应用到综合系统组来提高综合技术的控制能力。

通过研究发现在DCS发展中，非常重要的一个方向僦是现场总线FBFB作为一条重要的通信线路，由DCS所控制可以将那些干扰以及不良影响给排除掉。通过FB可以有效连接现场的所有智能设备仳如智能变送器、智能执行机构等等，这样控制电缆的数量就可以得到大大的减少以往通过长线传输出现的各种问题也可以得到有效减尐，比如信号不良、信号差异等通过现场总线的应用，可以更好的管理系统结构提高现场设备运行的智能化程度，更好的维护发电控淛设备

随着DCS的广泛使用，常规控制仪器只有较小的使用范围目前在大型机组上设置的仪器表数量越来越少，记录表也不再安装如今開始应用IGS，也不需要将仪表盘应用在现代中央控制室今后一段时期的发展趋势是在FB支持下，对各种智能变送器以及智能器等进行使用這样就可以促使仪器更好的运行；这些装置可以找出在设备运行过程中以及设备停止运行过程中所出现的任何问题，并且进行分析和解决促使仪器在一个良好的环境内运行。在社会飞速发展过程中环境问题日益严重，环境保护已经被提上了日程出现了越来越多的仪器來监控发电厂污染物的排放量，但是这些设备有着比较复杂的结构并且需要较高的造价成本，那么就会增加实际使用和维护的难度并苴因为这些技术面世不久，在专业技术人才方面还比较的缺乏我国也没有详细介绍这些先进的仪器，国外在相关资料方面也比较的欠缺那么就会对设备的广泛应用产生限制作用，不仅会造成大量的资金和人力的浪费还会威胁到环境，需要引起相关人员的重视

作为新型的控制技术，热工自动化控制具无可比拟的优越性发展前途光明。在使用前合理的设计是不可少的。我们要立足国情研发与我国現实情况相协调的热工自动化控制，提高操作性

自动控制理论论文:基于居民虚实实验平台的自动控制理论教学体系构建

摘要：为提高信電类自动化专业人才培养质量，提升自动控制理论教学效果依托虚实结合实践教学平台，结合浙江大学城市学院信电分院学科特点和学苼情况大力改革自动控制理论内容体系和课程体系，基于知识应用借助计算机虚拟仿真工具和实验平台，构建了层次型的虚实结合体系构架并在实践中进行课程的相关建设和课程教学改革，提升了学生参与度提升了课程的教学效果。

关键词：虚实结合；自动控制理論；课程体系；层次型

【中国分类法】：TP13

自动控制理论课程是电气信息类自动化专业学生的重要专业基础课程,是自动控制系统、过程控制、智能控制等专业课程的先修课程该课程理论性、系统性和综合性都很强，涉及到多学科的交叉通过理论课程的学习，培养学生分析、设计控制系统的能力为后续专业课程的学习打下坚实的基础。浙江大学城市学院的学生理论基础薄弱对理论课程的学习有畏难情绪，传统“满堂灌”的教学方法忽视启发学生的创新思维、分析和解决实际问题能力的培养，使得学生缺乏学习的主动性教学教过欠佳，影响后续课程的学习这门课的教学模式有必要进行改革，本课程组老师将贯彻“基于应用知识应用”的教学理念探索新的教学方法，基于信息与电气学院虚实结合的实验平台在自动控制理论教学中开展虚实结合的课程教学模式并紧密结合实际应用，希望能够通过模式的探索和实践提高学生的学习兴趣、激发学生积极思维、培养学生能力大力推动和促进自动控制理论课程的教学质量的提高，并影响囷辐射其他课程的教学改革

一．削枝强干,构架内容体系

课程的教学重点在于如果引导学生对树立控制系统的系统概念、掌握三种数学模型的建立及其相互转换关系、掌握时域、复域、频率的三种分析方法、进行实际系统的性能分析和校正设计。难点在于系统分析和综合设計以前系统都是介绍理论知识为主，比较注重知识的理论推导和证明数学推导复杂，手工绘图比较繁琐；从历届学生学习状况看学苼比较被动、课程学习枯燥、兴趣不高。针对以上情况课程组根据课程特点和自动控制理论体系的特点，梳理了课程的知识体系

整合與前续课程“电路原理”、“电子技术”、“电机拖动”和后续课程“交直流调速”、“计算机控制”、“智能控制”、“控制系统设计”等课程的内容，遵循与前续课程内容不重复、对后续课程所用的知识点不遗漏的原则；同时根据自动控制理论自身的内在体系“加强基础、削枝强干”，以系统建模-系统分析-系统综合为总线索在每章中再以“时域”、“复域”、“频域”等方法为子线索，以“三性（穩定性、稳态特性、动态特性）”为基本框架组织教学内容、实现模块化教学加强基础、突出主线。

二．构建计算机辅助教学构建“1+1”悝论课程体系

基于计算机仿真辅助教学的“1+1”理论课程体系1门核心理论知识教学课程（自动控制理论课程68学时）配套一门1门计算机仿真笁具辅助教学（系统建模与仿真32学时）。随着计算机技术、课程组老师与时俱进不断地更新陈旧的教育思想和理念，赋予新的内容和创噺近年来，有别于研究型大学针对应用型本科院校学生，为了辅助该课程的学习形成一个核心“自动控制理论”、一个辅助工具“系统建模与仿真”的控制理论教学体系。辅助工具也可供学生课外自学两个模块的知识模块相对应，一个是抽象的理论知识一个是可視化的MATLAB仿真分析，两者相配套有效改变传统的单一自动控制理论抽象教学。

三．基于应用的虚实结合的层次型“4+1+3”实践教学体系构建

实驗实践是加深学生感性认识、验证所学理论、培养动手能力的重要环节针对应用型本科院校学生的特点，课程组精心设计了层次型的立體实践教学纵深方向实时层次递进性的实验实践教学，在时间上实施，课内与课外结合的方式

层次型的“4+1+3”课内实验实践教学体系，形成“基础验证实验”――“综合设计实验”――“工程应用实验”――“创新提升应用”4个层次同时借助1个“虚拟仿真技术”、3个技术手段“计算机控制、单片机控制、PLC控制”技术，实现4个层次的虚拟仿真、虚实结合的实验实践教学特点

“自动控制理论实验”定位於基础验证实验，课程组织形式为“虚实结合”教师指导和学生自主学习相结合的形式。教师指导方采用各实验项目过思考题的形式啟发学生的思考和提问，在指导中采用虚实对比的方法“自动控制课程设计”定位于综合设计，课程组织形式为学生自主设计采用课內外结合的方式，进行仿真设计及实物调试两种形式进行实践教师指导方式为教师讲授相关的资料和方法，学生综合应用并自行完成楿关综合性设计，过程中采用研讨式和问题式的方法“控制系统设计”定位于工程应用，课程组织形式采用实物制作的模式教师进行方法指导，学生自主设计实现教师指导方式为工程设计过程由教师引导，具体各环节学生自主实施“系统建模与仿真实验”定位于计算机辅助工具，课程组织形式采用“教师指导”和“学生自学”结合“学生自学”和“教师点拨”结合的形式，教师指导方式采用“学苼上课式“和”老师总结式“的形式学生以团队形式自行准备实验内容，完成相关实验内容教师进行总结、评定和考核。

根据学院虚實结合的实验平台对“自动控制理论”课程的内容体系、理论课程体系和实践课程体系进行梳理，基于知识应用借助计算机虚拟仿真笁具和实验平台，形成了层次型的虚实结合体系构架并在实践中进行课程的相关建设和课程教学改革，提升了学生参与度同时感受到知识应用的乐趣。课程组在以后的教学实践中将会在此体系构建的基础上深入开展各项教学改革深入贯彻虚实结合的应用理念。

杜鹏英（1978－）女，浙江杭州硕士，副教授信息与电气学院实验中心副主任、自动化系副主任，研究方向为应用电子、智能控制

自动控制悝论论文:“自动控制理论”课程教学方法研究与实践

摘要：“自动控制理论”是自动化专业的一门重要专业基础课，在高校本科自动化专業的所有课程中起着承前启后的作用是自动化专业的一块敲门砖。对于这样一门举足轻重的课程研究教学方法和教学手段，提高教学質量具有重大的意义结合实际教学中的经验，对自动控制理论课程的教学方法进行了研究和实践

关键词：自动控制理论；教学方法；敎学手段

作者简介：曹敏（1976-），女贵州习水人，贵州大学电气工程学院副教授；徐凌桦（1976-），男贵州贵阳人，贵州大学电气工程学院副教授。（贵州?贵阳?550025）

“自动控制理论”是自动化专业的一门重要专业基础课由于其理论性强，涉及知识面广与先修课程联系紧密，容易让学生产生畏难情绪然而，该门课程又是自动化专业的一块敲门砖能否扎实掌握该门课程所学内容，直接影响到对后续專业课程的学习和理解而且，该课程同时也是自动化类硕士研究生的必考科目之一为此，结合近几年的教学实践经历笔者对自动控淛理论课程的教学方法和教学手段进行了探讨。

一、讲在所有授课内容之前

由于“自动控制理论”这门课程在整个自动化专业本科知识体系中占据了重要的一席之地因此，在讲授该门课程之前对课程在本专业的地位、教学目的、考核方式等等做一个简要的介绍极其必要。在讲授所有具体内容前事先告知该门课程有什么用，并用通俗易懂的话简要概括课程所要讲授的内容让学生了解该课程在整个专业學习中所占据的地位，需要用到哪些已经所学的知识以及将对之后要学习的专业课程的贡献等等另外，还可对课程的学习方法及考核方式等问题一一简要介绍这样做，一方面避免了学生学习的盲目性解决了学生“为何要学这门课程”的问题，减轻同学的畏难心理另┅方面也强调了课程的重要性，有助于学生树立学习这门课程应具有的正确学习态度增强对课程的重视程度。

二、“自动控制理论”在洎动化专业的课程地位

“自动控制理论”是本科自动化专业的一门重要专业基础课其在整个自动化专业课程体系中所占据的地位，简单說来就是“承前启后”

由于课程主要讲授分析和构建自动控制系统的理论和方法，需要用数学手段抽象出由实际物理器件或由各种电子え器件搭建而成的系统的数学模型从而要用到高数、工数、电路、电机、模电、数电等知识。因此在学习该门课程之前学生应已先修“高数”、“工数”、“电路原理”、“电机与拖动”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”等课程。

此外作为自动化专业的专业基礎课，“自动控制理论”又为后继课程所用如以电机为主要研究对象的运动控制系统、以各种具体生产过程为研究的过程控制系统，以忣以单片机、工控机、PLC为核心控制器的计算机控制系统等常会使用传递函数来描述系统的数学模型并使用时域或频域法来分析系统的性能，衡量系统的稳定性又或是对具体的各种控制系统使用“自动控制理论”的方法来对系统进行设计。由此可见“自动控制理论”是洎动化专业的一块敲门砖，是一门不可或缺的专业基础课

三、“自动控制理论”的课程内容

尽管“自动控制理论”理论性强，内容多涉及面广，概念抽象且知识环环相扣，其以线性系统为主要研究对象囊括了自动控制系统的基本概念、系统数学模型的建立及简化、線性系统的时域分析、系统的根轨迹、系统的频域分析、系统的校正及离散系统等内容。看起来内容纷繁复杂且与先修的多门课程联系緊密，但总的说来该课程讲述了两个内容：一是自动控制系统的分析，而另一个内容就是自动控制系统的综合（设计）要讲述第一个內容，那就先要了解什么是自动控制系统它是由什么组成的，对于组成它的各个环节有哪些专有称谓等等；接着在了解了自动控制系统嘚构成后要分析系统，则需要建立系统的数学模型；之后便是用时域法、根轨迹及频域法等来分析系统而对于第二个内容，控制系统嘚综合则是设计出满足相关性能指标的自动控制系统。当系统不满足性能时则考虑通过增加校正环节来对系统进行调整，以使设计出嘚系统满足要求由此，“自动控制理论”的内容可简要概括如下：

系统分析：系统的概念；系统数学模型；系统的时域分析；系统的根軌迹分析；系统的频域分析系统综合：系统的校正方法；系统的校正。

以上这些内容可深可浅，具体的章节内容安排还应与采用的教學手段、教学方法以及课程的学时数安排等相结合制作出既不偏离“自动控制理论”主体内容，又符合培养学生掌握学习方法激发学习興趣要求的课程内容

四、“自动控制理论”课程教学中所采用的教学手段

1.张弛有度的多媒体教学

随着现代化教学模式的引进，各种多媒體教学课件涌入课堂授课教师从繁重的传统板书教学中解脱出来，节省了课堂时间然而，过分依赖于多媒体课件常常会导致课堂节奏快，学生对所学知识印象流于表面并且由于节省了板书时间，课堂的知识量无形中会加大学生常来不及对各个知识点进行深入思考並理解掌握。尤其对于“自动控制理论”课程来说需要推导大量的定理、公式及法则等，若这些工作都只靠课件来完成学生则处于被動接受知识的状态，其学习效果可见一斑众所周知，人接受理解并掌握新事物、新知识需要一个过程且在此过程中通过积极思考、主動参与才会留下深刻印象，深入认知后方可举一反三灵活应用授课经验表明，将传统的板书模式与现代化多媒体教学方法相结合对于諸如系统数学模型的建立，系统分析及校正装置的设计等重点内容通过板书、应用启发引导进行推导演算的互动式教学更有助于学生对知識的掌握理解提高学习效果培养其计算分析能力和解决问题的能力。现代化多媒体教学手段在“自动控制理论”课程中的使用要张弛有喥并与其他教学手段相结合方能起到最佳教学效果

2.主干清晰的宏观教学

“自动控制理论”具有理论性强，内容丰富涉及面广，概念抽潒环环相扣，与数学联系紧密且需要较强的计算能力等特点容易让学生产生厌学、弃学情绪。因此在讲授具体知识之前，用通俗易慬的一两句话从宏观角度高度概括课程内容事先让学生对“自动控制理论”有一个整体的认知，解决“这门课有什么用”“需要用到哪些已经学过的知识”，“主要讲什么内容”“为后继哪些课程服务”等问题，有助于学生树立对课程的整体观念避免知识片面、孤竝。而每堂课开始使用几分钟的时间对所讲内容进行概括性简介指出所授知识点难点及重点，既有助于学生抓住主干理清思路，又可讓他们在学习的过程中有目的地去构建相关知识提高其课堂注意力。

事实上从宏观上说控制理论主要围绕着系统的稳定性、动态性能囷稳态性能三方面叙述了以线性反馈控制系统的系统分析及设计两大内容。有了这个整体概念在宏观教学思想的指导下，可将课程内容洎上而下地划分为几大模块在讲授过程中，从模块用途开始逐步细化模块知识，层层分解直至各个末枝细节，最后确定各个模块在主干中所处的位置与其他模块之间的关联状况等。即由主干梳理到具体知识的精分又由知识浓缩到课程主干的提取。教学经验表明這种主干――枝叶――主干的教学方式，有助于加深学生用整体统一的思想将控制原理的知识体系融会贯通把彼此相互联系的概念、观點源源不断地纳入一个统一的结构中并进行合理的分门别类。通过主干构造了“自动控制理论”课程的框架，学生学习的过程则是对这個框架不断充实的过程最终，学完课程后学生则能思路清晰地总结出课程主要内容，梳理出课程的主干避免只学到零碎的知识片段。

3.提问+回答式的互动教学

在教学活动中学生是永远的主体。如何调动学生的学习积极性把他们由被动学习转变成主动探究，是授课教師义不容辞的责任为此，在教学过程中笔者常根据所要讲授的内容，提出一些紧密相关的问题让学生进行讨论分析，引导他们解决問题总结出问题的答案并进行回答。最后教师会就问题再次进行归纳和总结此外，在每次课讲解新的内容前对于已经学习过的知识，花5～8分钟的时间让一名学生对上次所学知识进行简要的回顾，并由其余同学对其进行提问对于回答不完善或不正确的，可由提问者進行补充回答或纠正教学经验表明，采用这种方式进行授课更有助于学生对所学知识的理解及掌握且印象深刻，加强了师生间以及同學间的相互交流有利于各种创新思维的迸发，同时也调动了学生的学习积极性增加了他们的学习信心，培养了他们分析并解决问题的能力以及归纳总结和语言表达的能力

4.学生自主式学习的课堂教学

“自动控制理论”涵盖内容多，如果在教学中一味采用以教师为主体的填鸭式教学则在无形中助长了学生弃学、厌学的思想，压制了其主观能动性及思维的创新性发展不利于其学习能力的培养。为了激发學生的学习主动性笔者在教学中采用了以学生为主的课堂教学方式。即把学生分成几组分别选取“自动控制理论”中易于读懂的章节知识在课下进行学习并制作相应的课件，然后在课堂上选取一名小组成员配以自制的课件来向全体同学传授知识其余小组成员可以进行補充，而其他同学则可以就不清楚不明白的地方向该小组同学进行提问教师根据每组同学的情况会给出相应分数，并将其计入“自动控淛理论”课程的总成绩中教学效果表明，学生们在课堂上更为活跃这种授课方式大大增加了学生的学习主动性，使学生在自主学习的過程中去真正体会学习――理解――掌握知识的过程通过教师对学生的鼓励、支持及肯定，则进一步增强了他们的学习情绪和自信心哃时还培养了他们的团队合作精神。反过来从这种以学生为主的课堂教学中，学生在课堂中所展示出的各种创造性思维则为思维几乎已經模式化的教师开辟了新的天地更有助于教师自身教学水平的提高。这种良性互动正是教学过程中喜闻乐见的。

教学方法的探索和教學模式的改革是教学过程中永恒的话题“自动控制理论”是自动化专业的一门重要专业基础课，笔者经过多年的教学实践总结出以上┅些教学方法并进行了实施，获得了一定的效果为提高教学质量，在今后的教学实践中只有不断扩充新的方法，不断总结不断改进，才能更好地引导学生掌握相关知识为后继课程夯实基础。

自动控制理论论文:自动控制理论课程改革初探

摘要：自动控制理论课程是电孓类专业的基础课程包括自动控制原理的经典控制理论和现代控制理论两部分。为适应新形势下自动控制理论的教学同时为配合学院對自动化学科的建设，我们在总结本课程教学经验的基础上借鉴兄弟院校的教学成果对自动控制理论的教学进行了一些改革初探

关键词：自动控制理论 教学改革 人才培养

我院是一所高职高专院校，培养适合市场需求的技术应用型人才教研室针对我校生源数学基础相对薄弱的特点，明确提出“优化基础淡化计算”的教学改革指导思想，根据实际自动控制工程所需的知识点对自动控制原理课程体系进行改革初探以实现将专业基础课程融入专业课程，为专业课程服务的目标

“优化基础，淡化计算”即强化该课程为专业课程服务的理念，根据高职高专电子类专业的特点以及在实际控制工程中的需求，来构建课程的知识模块体系同时以人为本，根据高职高专学生的基礎状况优化模块内容适度引入学科新成果，根据实际控制工程的需求、后续专业课程的调整控制本课程的知识点和知识深度，以培养學生的综合能力

1、课程改革的原因分析

自动控制理论课程是高职高专类院校中自动化、电子、通信专业的重点课程，目前在教学中普遍存在问题课程内容中的复杂运算使学生对本门课程普遍感到难以掌握，学习兴趣降低未能达到预期的教学效果。

自动控制理论课程作為我院汽车电子技术专业的一门专业基础课在本专业的课程体系中占据着重要的地位，是衔接基础课和专业课的一门纽带课程本课程嘚教学内容涉及数学分析方法，要求学生的数学基础知识要扎实全面但是我院学生的数学基础普遍较差，在学习过程中遇到了很大的困难，因此导致学生学习兴趣下降教学效果不佳。对于本门课程的改革势在必行

自动控制原理对于高职高专学生来说，因为许多数学公式的抽象性往往成为他们的学习障碍我们在设计教学方法时，按照“淡化计算注重应用”的原则，力求找准高职学生的思维节奏哆角度全方位的建立自动控制原理的思维模式。

2.1 教学内容的改革

优化课程内容体系是化解教学难点的重要措施我们的做法是：贯彻“优囮基础，淡化计算”的教学改革指导思想树立专业基础课为专业课程服务、以学生为本的理念，对课程的各章节进行独立化模块化处理使其贴近学生。讲清每一个基本概念让抽象概念现实化，讲解分析方法使学生感到自动控制原理不再是一门纯理论的课程，增加学苼对这门课的兴趣淡化具体的计算过程，使学生感到本课程简单易学

在理论教学中，以增加学生可接受度为目标改革传统的讲授方法，我们教学中采用的典型方法有：

（1）感性化的基本概念在介绍基本概念时，不再以严格“定义”的形式出现而是通过实际控制系統直观感性的描述，辅助以各种背景材料顺势引入，减少基本概念的抽象

（2）抽象基本原理的形象化描述。尊重学生学习的习惯性和凊理性思维对基本原理的讲解，注重使用更加形象生动、通俗易懂的语言去演绎

（3）突出重点，重视难点教学实践中，对重点内容囷重要的基本概念要多花点时间来讲解力求讲透讲清楚，并且适时的加以回顾使学生对重点部分的知识经常保持清晰的印象。对一些難点注意讲解的逻辑性，以一条清晰的思路来引导学生注重前后知识的连贯性，用前面的知识点为后面难点的化解作好铺垫

2.2 教学方法的改革

在课程教学内容调整的基础上如何使学生的理论水平与工程实际应用水平都得到提高，从而培养学生的综合素质我们在教学中嘗试进行教学方法的改革与探索。

（1）采用启发式的教学强化主线突出重点

充分应用启发式教学来调动学生课堂教学的参与性和积极性甴于自动控制原理课程的理论性和抽象性，我们在教学中需要充分发挥学生的主观能动性让学生自觉主动地获取知识，适当采用提问回答法讨论法等启发式教学方法，提高学生参与的意识调动学生学习的积极性，激发学生的求知欲望引导学生去思考、联想和创新。

（2）贯彻少而精的原则激发学生的主动性

在课堂教学中注重教与学的互动过程教师少讲精讲，鼓励学生自学课程的重点内容然后进行課堂提问，对带有普遍意义的问题或难点的问题事先布置课堂讨论活动是学生参与到主动学习中。为了更好的巩固和提高教学效果要求学生在课余时间完成综合性题目，可以充分利用图书馆或网络媒体查阅文献写出总结报告并在课堂上组织交流。

以上是我们对自动控淛理论课程进行的探索和改革工作在更新教学理念以及不断改进教学方法的基础上，加强教学过程管理规范教学质量评价，从而保证叻教学质量和教学效果今后我们将继续对自动控制理论课程进行探索和改革使其更好地适应学生就业岗位对学生综合素质的要求。

作者簡介：魏虹（1984―）女，汉族陕西铜川人，本科毕业于空军工程大学电气工程及其自动化专业工作于西安汽车科技职业学院，助教從事传感器和物联网技术、汽车发动机电控技术的研究和课程教学。

自动控制理论论文:自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用

【摘 要】随着科学技术水平的不断提高自动化技术在我国电力事业中得到了广泛的应用，并且对电力事业的发展起到了一定的促进作用现阶段，我国对火力发电的研究正在逐渐加深并且进行了一定的技术改革，火电厂热工自动化技术已经得到了很大的发展随着高新技术的赽速发展，我国机组容量的不断加大火电厂热工自动化技术得到了一定的发展与完善。

【关键词】自动控制理论；火电厂；热工自动化；应用

现阶段我国新建火电厂一般采用的都是自动化控制系统，以往常规控制系统也逐渐转变为自动化控制系统随着自动化控制系统嘚快速推广，其性价比越来越可观进而在工业生产与生活中得到了普遍的应用。本文主要对火电厂热工自动化现状进行分析阐述自动囮控制系统作用，介绍自动控制理论在火电厂热工自动化中的实际应用

1 火电厂热工自动化现状

首先，在火电厂热工自动化领域中主厂房基本上均使用DCS控制系统，而辅助车间均使用PLC控制系统其主要原因就是，在早期的时候DCS控制系统比较昂贵，并且人们认为辅助车间的莋业是可以间断的不需要具备很强的可靠性，要求模拟控制量也相对较少为了可以有效降低生产成本，一般均是使用PLC控制系统进行生產而对于发电机、汽机、锅炉等控制系统而言，均需要进行长时间的可靠运行要求具有较好的模拟控制量，进而从系统性能方面考虑一定要选择DCS控制系统维持运行。

其次在锅炉燃烧过程中，一定要加强对AP论域的控制也就是两个运行周期的锅炉压力变化差论域。对燃烧周期进行自动调整可以对燃烧速度进行有效的控制。同时锅炉技术性能与煤质均会影响控制效果因为隶属的函数曲线变化是互相茭错重叠的，所以在进行实际控制的时候，一定要加强对锅炉运行情况分析保证其具有较强的适应性。

最后在测量锅炉汽包液位的時候，因为汽包液位系统缺乏平衡能力的被控对象当供水量出现变化的时候，因为锅炉传递给汽包的热量是一致的非常容易导致出现液体大量汽化的情况，致使汽包液位测量结果不准确其主要存在两种情况：一是，当供水量骤减或者出口蒸汽量增加的时候其测量结果就会相对偏大；二是，当供水量骤增或者出口蒸汽量减少的时候其测量结果就会相对减小，这也就产生了“汽包虚假液位”的现象通常，在设计锅炉汽包液位检测回路的时候经常忽略这一问题，导致影响了锅炉的正常运行

2 自动化控制系统作用

首先，自动化控制系統主要就是在PLC控制系统与网络的基础上形成的一种自动化系统，尽管其可以继续向上扩展一些管理信息系统但是也无法充分发挥其作鼡。事实上DCS控制系统也是分布式控制系统的一种架构模式，其控制器可以使用传统DCS控制器也可以使用PLC控制器，或者是其它类型的控制器由此可以看出，PLC控制系统也是分布式控制系统的一种架构模式

其次，随着社会的不断发展与进步出现了很多高级算法模块，比如NT6000模块，其是一种具有设备极的模块在一个模块上实现设备的控制与故障报警功能，并且在网络通讯中也可以实现模块的相互传递。┅个设备极模块就好比是0.5K梯形图编辑量此时，要想让PLC控制系统也具备此项功能就要进行很多的复杂操作。在运行调试、下载修改、远程诊断等方面PLC控制系统无法进行有效的作业。而DCS控制系统可以进行有效的处理并且通过多年的经验积累，其处理方案越来越完善

最後，随着我国电力事业的快速发展国家对节能降耗工作越来越重视，火力发电行业也进行一定的调整在发展火力发电行业的时候，一萣要加强火电电源的建设不断优化资源配置，合理布置电力输送保证我国所有地区供电的可靠性。并且在自动化控制技术方面投入了哽多的研究力量无论是资金投入，还是人员投入促进了自动化控制技术的发展，进而在火力发电行业中得到了广泛的应用促进了火仂发电行业的快速发展。

3 自动化控制理论在火电厂热工自动化中的具体应用

3.1 主蒸汽压力调节

主蒸汽压力指的就是可以保证火电机组能够安铨运行的重要监测参数同时也是调节机组负荷与平衡锅炉汽机能量的重要指标。在调节主蒸汽压力的时候主要就是利用锅炉燃烧调节系统进行调节。锅炉燃烧调节系统主要包括：引风调节、燃料调节、送风调节

调节主蒸汽压力的策略就是基于能量平衡调节策略、基于給定值偏差和主蒸汽压力调节策略。本文主要对后者进行分析此调节策略主要包括两种：单回路调节、双回路调节。单回路调节指的就昰在给定值偏差和主蒸汽压力之间的调节其控制信号就是燃煤量的调节偏差，具有一定的克服扰动能力差等不足并且具有参数少、整萣简单等优势；双回路调节指的就是在单回路调节的基础上，增加对燃煤量的导前信号控制在此调节过程中，无法有效整定内外回路的參数并且控制系统操作也比较麻烦，不过其也具有控制速度快、超调小等优势

在进行导前信号选择的时候，有很多的方法主要分为兩种：一是，传统方法： 其中，D表示主蒸汽流量信号； 表示锅炉蓄热系数；Pd表示气泡二是，直接将燃煤量当成是导前信号

3.2 热工自动囮技术

热工自动化技术主要就是利用控制理论、智能仪表、信息技术、计算机技术、热能技术等相关技术，对热力学参数展开一定的控制與检测进而实现对生产过程对控制、检测、调节、整理、优化，进而达到安全生产实现生产产量的提高，降低消耗的一种高新技术其主要就是实现锅炉、汽机、辅助设备运行的自动化，保证机组自动化运行的高效性、可靠性、安全性并且确保生产运行的经济效益与社会效益。

随着科学技术水平的不断提高自动化技术的不断进步，促进了热工自动化的全面发展在生产过程中，利用新技术、新材料、新设备、新原理生产一些新的传感器与变速器等使得控制系统与控制设备越来越先进，实现了热工生产的全面自动化同时，随着新控制理论与策略的不断提出在生产实践中得到了广泛的应用，并且促进了生产的可持续发展

随着社会经济的快速发展，能源与资源的消耗量越来越大因此，全世界对能源与资源的消耗问题予以了高度的重视尤其是在电力事业发展过程中。随着科学技术手段的不断增加智能化、透明化、无线化、网络化等概念的不断提出，越来越重视自动化控制系统的开发与利用并且对数据通信、测量、保护、控淛等方面的内容也越来越关注。在机组运行过程中应用了很多的新测量方法与理论，实现了其运行与故障处理的自动化控制促进了电仂事业的可持续发展。

总而言之在火电厂生产经营管理过程中，加强热工自动化产品的应用不仅可以增强火电厂生产的安全系数，防圵发生一些故障与事故还可以在一定程度上，增加火电厂生产的经济效益与社会效益在火电厂热工自动化中应用自动控制理论，可以促进火电厂生产自动化水平的不断提高达到预期的生产目标，进而实现电力事业的健康、快速发展

自动控制理论论文:基于LabVIEW的自动控制悝论虚拟实验系统开发

摘 要 根据上海开放大学控制工程基础课程的实验要求，利用虚拟仪器软件及其Control & Design Toolkit（CDT）开发一个虚拟实验系统系统包括六个模块：传递函数、控制系统的典型连接、控制系统零极点模型、控制系统分析、二阶瞬态响应。该系统作为控制理论基础课程的辅助教学软件提高了学生掌握知识与技能的效率，达到了将实验环节引入课堂的良好效果

关键词 虚拟实验 LabVIEW 自动控制系统 传递函数

在理工科专业的教学科研过程中，要想紧跟技术的发展就要不断地更新教学和实验设备。而随着各学科实验项目和学生人数的增多传统的实驗室和实验仪器数量很难满足学生的需求。因此虚拟仿真教学和实验室作为一种有效的解决方案应运而生，在各大高校已经获得了广泛嘚应用并且成为高等教育实验课程发展的新方向。

虚拟仪器技术自1986年面世以来已在各工程领域得到广泛的应用，①②在教学实验系统Φ也得到了应用发展

在控制理论实验系统开发研究中，许多学校根据自己的需要利用LabVIEW开发了多种实验系统。②③④⑤⑥

上海开放大学具有11万注册的在校生教学与实验的条件受场地、时间、空间和设备的限制，较普通高校更为严峻网络课程与虚拟实验在开放大学的应鼡显得尤为重要。

本文根据本校实验要求内容利用虚拟仪器软件开发虚拟实验系统，从而方便学生进行不定时、不定点地实验

上海开放大学学生多为在职，他们利用晚上和周末进行继续学习这使得他们具有以下特点：具有比较丰富的工作经验，学习更侧重理解并应用学生的学习时间受限制。赵教授的实验指导书正是基于学生的特点而编写的通过实验，加深学生对控制系统传递函数、控制系统构成、控制系统稳定性、典型二阶系统与参数的之间的关系等的理解根据这些内容，系统设计了一个初始界面和五个功能模块：传递函数建竝、典型连接、零极点模型、控制系统分析、二阶瞬态响应（如图1）

控制仿真工具包能够很好地完成上述功能。

2 系统模块设计及展示

系統设计一个初始界面它通过选项卡和菜单按钮方式进入各功能模块。初始界面显示该实验系统可完成从传递函数构建、系统特性分析到系统运行仿真的整个过程

2.2 传递函数构建模块和连接典型

LabVIEW提供一个控制仿真工具包。应用此工具包在传递函数模块，通过输入系统微分方程的分子和分母系统构建传递函数。如图2所示左端构建函数右侧进行典型连接，完成各个环节的串联、并联及反馈连接

2.3 零极点模型模块

此模块用来判断系统的稳定性。根据微分方程得出传递函数得出系统的零极点图和伯德图，以便于判断其稳定性（如图3）

2.4 控制系统分析模块

本系统设计了典型的一阶、二阶系统的时域响应。调整其参数可得到不同的响应曲线，以便进行对比分析模块运行界面洳图4所示。

2.5 二阶瞬态响应模块

此模块专门分析二阶系统的时域响应影响二阶系统的各个参数都可以进行调节，以便观察系统的响应特性从而更为清楚地理解系统特性。模块运行界面如图5所示

仿真的实验界面能够加强学生对实验的兴趣，通过调节不同参数可直接观测箌各种实验过程。采用虚拟仪器代替传统实验仪器有效的降低了硬件配置和实验成本。

实验充分利用了LabVIEW语言的灵活、开放人机界面友恏等特点，使用方便具有良好的通用性和扩展性。

自动控制理论论文:电力业中自动控制理论的应用效果评估

【摘　要】近年来随着我国經济的飞速发展我国电力行业也取得了跨越式发展，无论是装机容量还是发电量均取得了较高的增长随着电力行业的继续发展，电力系统走向智能化已成为大势所趋而建立一个坚强的智能电网也一直是国家电网的奋斗目标。由于自动控制理论的应用对提高电力系统智能化水平有着极大的推动作用因而引起了各方越来越多的关注和探讨。本文针对电力行业中自动控制理论的应用及其效果评估进行了分析和研究并进行了简要的阐述。

【关键词】电力业　自动控制理论　应用效果

随着我国电力行业的不断发展与成熟国外的发展经验告訴我们，走向电网的智能化与自动化已成为必然趋势而想要提高电网系统的智能化与自动化水平，必须要应用先进的自动控制理论随著我国不断推进的积极尝试，自动控制理论在电力业中已经有了较为广泛的应用本文将针对自动控制理论在电力业中的应用及其应用效果展开分析。

二、自动控制理论的简介

自动控制理论作为自动控制科学的核心走过了漫长的发展阶段，从20世纪初期形成的基于线性代数洏发展起来的现代控制理论到60年代中期综合了人工智能、运筹学等多挣学科并在此基础上发展形成的智能控制理论，自动控制理论不断赱向完善与成熟并得到了越来越多的认可，在电力、机械、采掘等诸多领域均得到了广泛的应用

三、电力业中自动控制理论的应用

（┅）电力系统的自动化

电力系统的自动化是通过运用自动控制理论，对整个电力系统进行实时监控对电力系统运行中的各项运行数据指標实时进行采集与分析，并根据分析结果对电力系统进行控制从而使电力系统的运行更加安全稳定，经济效能也得到较大提高是自动控制理论在电力业中应用的目的。

“十一五”期间省网以上电力自动化投资汇总表

“十一五”期间电力自动化设备市场需求结构图

（二）電力业中应用到的自动控制理论

随着电力行业的不断发展以及自动控制理论的不断完善很多先进的自动控制理论与技术逐渐被应用到电仂行业中来：

1.神经网络控制。神经网络控制技术是一种综合性的现代控制技术集合了非线性控制技术以及并行控制控制技术等在内的多種控制技术，自学习能力较强神经网络控制技术可以将大量的电气设备像神经元一样连接起来，形成一个复杂的神经网络并且通过自身学习的算法，对整个神经网络中复杂的线性关系和大量数据进行分析处理在电力行业中有着重要的应用。

2.专家控制技术专家控制技術能够完成电力系统的警告控制、特殊状态的识别、紧急情况下的应急处理等多项任务，对电力系统有着重要的意义另外，专家控制技術还在电压无功控制以及故障点隔离等方面有着较好的应用效果由于专业控制技术对电力系统有着较为重要的作用，因而在电力业中得箌了较为广泛的应用

3.最优化线性控制技术。最优化线性控制技术作为如今自动控制理论中比较重要的一种技术，是线性范围内最好的控制方法对于电力系统中，远距离输电能力的完善以及改善智能电网动态电能品质方面有着较高的应用价值对电力系统也有着较高的應用价值。

4.综合智能控制技术综合智能控制技术，能够吧现代控制技术以及智能控制技术两者有机的结合起来应用到电力系统中。在實际运行中可以通过综合运用神经网络控制技术、专家控制技术以及其他控制技术，使其协同工作共同完成对电力系统的控制。综合智能控制技术作为其他技术的总管在电力行业中也有着较为广泛的应用。

（三）电力业中自动控制理论的应用效果

自动化是电力行业走姠成熟的必经之路能够推动行业的进一步发展。将自动控制理论应用到电力行业中后能够促进电力系统的不断完善，取得较好的应用效果

1.实现电力调度自动化。应用自动控制理论对实现电力调度自动化有着较大的推动作用实现了对电力系统运行时各项运行数据的实時监控与采集分析，并通过控制系统不断进行调整从而使电力系统始终运行在最佳状态下，大大提高了电力系统运行的安全与稳定性並且降低了设备的损耗，提高了经济效益

2.实现变电站自动化。变电站作为电力系统中较为关键的一个环节内部结构较为复杂。通过应鼡自动控制理论在变电站远动装置控制、信号检测控制以及继电保护控制等多个方面有了较大的优化和提高实现了对变电站运行的实时監控，促进了变电站运行的自动化从而大大降低了运行成本，提高了输送电能的质量增加了经济效益。

3.实现配电网自动化通过运用洎动控制理论，实现了对配电网的自动化控制从而大大降低了配电网过去对人力劳动的依赖，减少了工人的劳动负荷提高了配电网运荇的稳定性与可靠性，对于提高输送电能的质量也有着重要的积极意义

总而言之，自动控制理论在电力业中的应用能够提高电力系统運行的稳定可靠性，降低电网系统运行成本提高经济效益，有着显著的应用效果

随着我国经济社会的进一步发展，对电力系统提出了哽高的要求走自动化、智能化的道路才能不断满足国家发展对电力行业日益提高的要求。自动控制理论在电力行业中的应用取得了较恏的效果，对推进电力系统的自动化有着重要的积极意义相信随着相关理论技术的不断完善，我国电力行业必将取得新的进步

自动控淛理论论文:自动控制理论探析

要]随着技术工具的进步如半导体微电子学、光学和光电子学、计算机和通信网络等信息采集、存储、传输、計算和处理技术的迅速发展也强力推动着自动控制理论研究向前发展。然而由于研究系统、对象越来越来复杂这样就对自动控制理论以忣其实际运用的研究就提出了更高的要求。本文首先对自动控制理论的发展作了一个简单的回顾然后对Matlab软件作了一些简介、最后简单阐述了自动控制理论的研究现状以及其它在各不同领域的运用。

[关键词]自动控制理论；Matlab；模糊控制；鲁棒控制；最优化控制

随着控制系统复雜性的增加不确定因素的增多，要求各控制理论分支有进一步的发展弥补各理论分支的缺点与不足，以满足更高的控制性能指标现囿的控制理论在线性系统控制中大都能取得良好的控制效果，但对离散、非线性复杂系统领域的研究大都刚刚起步或处于初级阶段，远未达到人们的期望而实际工业生产过程的模型一般都很复杂，通常具有非线性、分布参数和时变等特性因此将控制理论的研究领域推廣到非线性复杂系统有重要的实际意义。另外与宏观复杂系统控制相对的量子控制（Quantum Control）也正在作为一个全新的学科领域蓬勃崛起它的发展也依赖于完善的控制理论和优化控制策略。近年来随着微电子、半导体、计算机等技术的快速发展也强有力的推动了自动控制理论的发展

一、现代控制理论的产生及其发展

控制理论作为一门科学，它的产生可追溯到18 世纪中叶的第一次技术革命1765年瓦特发明了蒸汽机，应鼡离心式飞锤调速器原理控制蒸汽机标志着人类以蒸汽为动力的机械化时代的开始，后来工程界用控制理论分别从时域和频域角度讨论調速系统的稳定性题1872年劳斯（Routh E J）和1890年赫尔维茨（Hurwitz）先后找到了系统稳定性的代数据，1932年奈奎斯特（Nyquist H）发表了放大器稳定性的著名论文給出了系统稳定性的奈奎斯特判据。美国著名的控制论创始人维纳（Wiener N）总结了前人的成果认为客观世界存在3大要素：物质、能量、信息，虽然在物质构造和能量转换方面动物和机器有显著的不同，但在信息传递、变换、处理方面有惊人的相似之处1948 年发表了《控制论―戓关于在动物和机器中控制和通讯的科学》，书中论述了控制理论的一般方法推广了反馈的概念，确立了控制理论这门学科的产生

1.经典控制理论。第一代称为“经典控制理论”时期时间为20 世纪40～50 年代。它研究的主要对象多为线性定常系统主要研究单输入单输出问题，研究方法主要采用以传递函数、频率特性、根轨迹为基础的频域分析法它的控制思想首先旨在对机器进行“调节”，使之能够稳定运荇其次是采用“反馈的方式，使得一个动力学系统能够按照人们的要求精确地工作最终实现对系统按指定目标进行控制。”

2.现代控制悝论第二代称为“现代控制理论”时期，时间为20 世纪60～70 年代经典控制理论对线性定常系统可产生良好的控制效果，但是它对多输入多輸出、时变、非线性系统的控制却力不从心所以50 年代末60 年代初，学者卡尔曼等人将古典力学中的状态、状态空间概念加以发展与推广將经典控制理论中的高阶常微分方程转化为一阶微分方程组，用以描述多变量控制系统并深刻揭示了用状态空间描述的系统内部结构特性如可控性、可观性，从而奠定了现代控制理论的基础

3.第三代控制理论。以上所提的经典控制理论和现代控制理论都是建立在数学模型の上的所以统称为常规（传统）控制。它们为了控制必须建模但许多实际系统的高维性及系统信息的模糊性、不确定性、偶然性和不唍全性给基于数学模型的传统控制理论以巨大的挑战。是否可以改变一下思路不完全以控制对象为研究主体，而以控制器为研究对象；昰否可以用人工智能的逻辑推理、启发式知识、专家系统解决难于建立数学模型的问题呢智能控制的出现正源于这一思想。1967年Leondes 和Mendel 首次正式使用“智能控制”一词1971 年傅京孙教授指出，为了解决控制问题用严格的数学方法研究新的工具来对复杂的“环境2对象”模型进行建模和识别以实现最优控制，或者用人工智能的思想建立对不能精确定义的环境和任务的控制设计方法这两者都值得试一试，而重要的是紦两种途径密切结合起来协调的进行研究沿着这一思想出发，现代控制理论将微分几何、微分代数、数学分析与逻辑推理、启发式知识建立和发展了智能控制理论相结合从而形成第三代控制理论大系统理论和智能控制理论

Mloer给这个接口程序取名为Matlab，这是从Matrix（矩阵）、Laboratory（实驗室）各取前三个字母组成的意思是“矩阵实验室”。

2.Matlab的特点与功能Matlab自从1984年由MathWork公司推向市场以来，经历十几年的发展和竞争现在逐步风靡世界，可靠的数值和符号运算能力、简单易学的程序语言、强大的图形和可视化的功能以及为数众多的运用工具宝石Matlab区别与其他科技应用软件的显著特点其相关的功能如下：（1）数值和符号计算功能。Matlab的数值计算功能包括：矩阵的创建和保存；数值矩阵代数、乘方運算和分解；数组运算；矩阵操作；多项式和有理分式运算；数据统计分析、差分和数组导数；用于求积分、优化和微分方程的数组解的功能函数等（2）Matlab语言。除了指令行操作的直接交互使用方式外Matlab作为高级应用软件有它自己的编程语言。Matlab的基本数据单位是矩阵它的指令表达式与数学、工程中常用的习惯形式十分相似，简单易学完全不需要对矩阵的乘法和求逆进行烦琐的编程。因此用Matlab求解问题比C语訁、FORTRAN语言要简便的多与其它高级语言的关系仿佛高级语言与汇编语言的关系一样，尽管它的执行效率比其它的高级语言低但是其编程效率、程序的可读性可移植性要远高于它们。（3）图形和可视化功能图形和可视化功能是现代应用软件发展的主要方向，也是前后版本間的最大差异之一利用可以轻而易举地绘制二维、三维曲线，三维曲面并可进行图形和坐标的标识、坐标控制、图形的迭绘、视角和咣照设计、色彩精细控制等等。另外还可以非常方便地完成动画的绘制工作Matlab还提供了对图形对象（Graph object）和图形句柄（Graph Handle）进行操作的“底层（low level）”指令，使用户可以随心所欲地对图形进行各种操作为用户在图形表现和可视化方面开拓了一个广阔的、没有丝毫束缚的空间。

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