導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇計(jì)算機(jī)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(shí)周圍電磁干擾較強(qiáng)，控制操作和參數(shù)測量都比較復(fù)雜，同時(shí)也需要較多的人力來維護(hù)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)今世界上基于PC的自動(dòng)化方案已成為主流，PC在自動(dòng)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(gè)統(tǒng)一開放的平臺(tái)上，通過人機(jī)界面可以使復(fù)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(gè)系統(tǒng)有多臺(tái)Marx需要控制，每臺(tái)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?？刂?、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(gè)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(huì)（EIA）制定的平衡發(fā)送、平衡接收的標(biāo)準(zhǔn)異步串行總線，具有傳輸距離遠(yuǎn)、通訊速率高，抗干擾能力強(qiáng)，軟硬件支持豐富與現(xiàn)場儀表接口簡單，易于實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展等特點(diǎn)，接口總線上可連接32個(gè)設(shè)備，加中繼器后最多可達(dá)255個(gè)設(shè)備，因此完全滿足該能源控制要求?？刂葡到y(tǒng)框圖如下：

圖1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

該系統(tǒng)由一臺(tái)主控上位機(jī)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(yán)重，在選擇通信介質(zhì)時(shí)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(dá)1.2km，通過上位機(jī)（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(tái)工控PC機(jī)靈活地控制多臺(tái)充電電源，以達(dá)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(jī)系統(tǒng)和看門狗定時(shí)器，每個(gè)電源賦予各自獨(dú)立的地址碼用以識(shí)別身份，同時(shí)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(shí)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(jìn)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(jí)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(hào)送給程控電源內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)內(nèi)部單片機(jī)處理，并與設(shè)定的電壓值進(jìn)行比較，比較后的結(jié)果用來實(shí)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(shí)的輸出為0伏，開關(guān)量輸出為假（開路）。

②首先上位機(jī)發(fā)出各種設(shè)置參數(shù)到指定地址程控電源。如,上升時(shí)間、上升速度、保持時(shí)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(jī)。

④上位機(jī)發(fā)出啟動(dòng)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(shí)間后關(guān)斷輸出。當(dāng)上位機(jī)發(fā)出所有電源都啟動(dòng)指令后，所有程控電源都啟動(dòng)。

⑤上位機(jī)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(shí)間后關(guān)斷輸出，當(dāng)上位機(jī)發(fā)出所有電源都停止指令時(shí)，所有程控電源都立即停止。

⑥上位機(jī)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(dāng)上位機(jī)發(fā)出所有程控電源的接地都斷開命令時(shí)，所有程控電源的接地電磁鐵都吸合。

⑦上位機(jī)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(dāng)上位機(jī)發(fā)出所有程控電源都接地時(shí)，所有程控電源的接地電磁鐵都釋放。

4監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

軟件采用VisualBasic6.0編程，作出十分直觀的人機(jī)界面，采用RS-485通信標(biāo)準(zhǔn)和上述的問答方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通過上位機(jī)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(jī)就可以監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上任何一臺(tái)MARX能源了，予置數(shù)值可以分別顯示在PC機(jī)軟件窗口和單片機(jī)系統(tǒng)的予置數(shù)字表頭上。同時(shí)，現(xiàn)場實(shí)測電壓信號(hào)也可以實(shí)時(shí)顯示在PC機(jī)的界面上。此設(shè)計(jì)界面直觀，而且利于對現(xiàn)場信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。因此，采用本系統(tǒng)，大大提高了現(xiàn)場信號(hào)予置精度，對實(shí)驗(yàn)操作人員來說人機(jī)界面良好，簡單易懂。

根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，上位機(jī)需發(fā)送2種類型的命令：（1）同期命令，它由定時(shí)器觸發(fā)引起，每隔一個(gè)定時(shí)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(dòng)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(cuò)誤，各子機(jī)正確收到上位機(jī)發(fā)來的命令后返回相應(yīng)的確認(rèn)字符。

在VB6.0中使用了MSCOMM控件，用來實(shí)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(gè)：

Commport屬性設(shè)置并返回通信端口號(hào)，用于指定使用PC機(jī)的哪一個(gè)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(yàn)、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(jìn)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(jī)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(dòng)態(tài)接收，所以數(shù)據(jù)的處理也是動(dòng)態(tài)進(jìn)行,程序中使用了一個(gè)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(shí)期間進(jìn)行，在Timer控件的定時(shí)期間依次調(diào)用模擬量和狀態(tài)量返回子過程，同時(shí)監(jiān)視是否有命令按鈕按下，當(dāng)按下某操作命令按鈕時(shí)調(diào)用命令處理子過程，部分程序如下：

PrivateSubTimer1_Timer()

IFCmdPress=TrueThenCallSendCmd''''當(dāng)按下某操作命令按鈕時(shí)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(fù)雜，容易形成各種干擾源，特別是在大電流、強(qiáng)脈沖實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(qiáng)的抗電磁干擾能力，但在實(shí)際當(dāng)中仍然會(huì)現(xiàn)一些問題，為此應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

（1）與遠(yuǎn)距離上位機(jī)通訊采用光纖傳輸，子機(jī)之間不方便采用用光纖傳輸時(shí)，應(yīng)選擇合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

（2）采用雙絞線作為RS485傳輸線時(shí)，雖然對電磁感應(yīng)噪聲有較強(qiáng)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(shí)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(hào)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(jī)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(shí)現(xiàn)上位機(jī)數(shù)據(jù)傳送的優(yōu)點(diǎn)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(shí)間稍微偏長，當(dāng)系統(tǒng)子設(shè)備較多時(shí)，其控制的實(shí)時(shí)性不很理想，此時(shí)需對控制系統(tǒng)作進(jìn)一步的改進(jìn)。

篇2

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

在專業(yè)課程體系中的定位 在浙江大學(xué)城市學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)必修課中，《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》是講述控制手段的一門必修課程，是自動(dòng)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(shí)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(jì)算機(jī)將作為一個(gè)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(jì)算機(jī)控制技術(shù)》這門課程的重點(diǎn)研究內(nèi)容，本課程將搭建以溫度、電機(jī)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(jìn)控制算法的學(xué)習(xí)。

與核心課程群中其他課程在知識(shí)體系與能力培養(yǎng)上的整體設(shè)計(jì) 隨著現(xiàn)代化工業(yè)復(fù)雜性與集成化程度的增加，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。因?yàn)椤队?jì)算機(jī)控制技術(shù)》教學(xué)目的是使學(xué)生能夠分析與應(yīng)用、設(shè)計(jì)并實(shí)施滿足實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)需要的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，所以在教學(xué)內(nèi)容方面主要講述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)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(shí)與技術(shù)。包括計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中常用的控制策略，不同規(guī)模的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)范例，以及流程工業(yè)的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。

能力培養(yǎng)要求 借助本門課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生了解計(jì)算機(jī)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(shí)，使學(xué)生從系統(tǒng)集成的角度掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理與設(shè)計(jì)方法，不但能夠分析與應(yīng)用、設(shè)計(jì)并實(shí)施滿足實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)需要的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，而且能夠不斷地根據(jù)已有的基礎(chǔ)知識(shí)，迅速進(jìn)行知識(shí)更新。

實(shí)踐教學(xué)要求 實(shí)踐教學(xué)方面采取實(shí)驗(yàn)課與課外課程設(shè)計(jì)相結(jié)合的形式，實(shí)驗(yàn)課上主要學(xué)習(xí)組態(tài)監(jiān)控軟件在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并以液位為控制對象，搭建以計(jì)算機(jī)為控制核心的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過特性調(diào)試，了解計(jì)算機(jī)控制算法在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。課外則要求同學(xué)們完成以電機(jī)為控制對象的閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)報(bào)告，深化學(xué)生對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理解和掌握，完成理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)換。

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

教學(xué)實(shí)施方案設(shè)計(jì)

教學(xué)內(nèi)容組織 針對計(jì)算機(jī)控制技術(shù)綜合知識(shí)比較多、專業(yè)性較強(qiáng)、不易理解的特點(diǎn)，具體從以下幾個(gè)方面組織教學(xué)內(nèi)容：

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

第二，突出學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。在課程知識(shí)的講授過程中，注意教育和啟發(fā)學(xué)生用哲學(xué)的思想、辯證的觀點(diǎn)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(xué)生的心智，提高學(xué)生綜合素質(zhì)。

第三，通過課程教學(xué)，教給學(xué)生現(xiàn)代科學(xué)研究的方法。以實(shí)際控制系統(tǒng)為主線，將設(shè)計(jì)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(xué)策略 ①結(jié)合課程知識(shí)和社會(huì)調(diào)研以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力；②理清思路，從簡到繁，強(qiáng)化計(jì)算機(jī)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(xué)生對知識(shí)的掌握；④引導(dǎo)學(xué)生參與課堂教學(xué)，分組討論促進(jìn)學(xué)習(xí)主動(dòng)性和能力齊頭并進(jìn)；⑤設(shè)計(jì)貫穿理論教學(xué)周期，通過實(shí)踐加深學(xué)生對課程知識(shí)的理解和掌握；⑥加強(qiáng)課外輔導(dǎo)鞏固學(xué)生對課程知識(shí)的掌握；⑦結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)手段開展輔導(dǎo)。

結(jié)束語

篇3

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）38-0093-02

一、引言

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是結(jié)合自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)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(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程是自動(dòng)化專業(yè)普遍開設(shè)的一門重要的專業(yè)課。自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)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(jì)與實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)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(jī)學(xué)院定位為技術(shù)應(yīng)用型本科教育，為了滿足本校自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)人才的要求，在分析了該課程的實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)以及教學(xué)過程中存在的某些問題，從理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)及考核方式等方面進(jìn)行了教學(xué)改革。

二、課程特點(diǎn)及課程教學(xué)中存在的問題

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程安排在第6學(xué)期開設(shè)，該課程內(nèi)容既是這些專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)中要大量運(yùn)用的，更是學(xué)生畢業(yè)后從事自動(dòng)控制系統(tǒng)、智能儀器儀表和機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與運(yùn)行中要長期應(yīng)用的。在學(xué)完本課程后，學(xué)生應(yīng)能根據(jù)不同的應(yīng)用對象，運(yùn)用離散控制理論，設(shè)計(jì)符合要求的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。由于該課程涉及的知識(shí)面和基礎(chǔ)理論較廣，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，與專業(yè)課密切相關(guān)等特點(diǎn)。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(shí)體系。

現(xiàn)有的“計(jì)算機(jī)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(jī)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(shí)限制，學(xué)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(shí)，完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析與安裝調(diào)試能力。因此，學(xué)生在遇到實(shí)際問題時(shí)，由于缺乏面向工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，不能從問題本身分析，難以運(yùn)用綜合知識(shí)解決問題。這不符合我校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)。因此我們對該課程內(nèi)容進(jìn)行了一些研究與探討。

三、課程教學(xué)改革的思路及對策

1.理論教學(xué)改革。（1）正確定位教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。在課程內(nèi)容設(shè)置上應(yīng)以計(jì)算機(jī)在控制系統(tǒng)過程中涉及到的技術(shù)問題為主，突出實(shí)踐性。計(jì)算機(jī)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(dòng)控制系統(tǒng)。在確定課程內(nèi)容時(shí)需要考慮理論知識(shí)和深度，處理好計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理論知識(shí)與應(yīng)用技術(shù)的關(guān)系。教師可以嘗試選擇一兩個(gè)完整的應(yīng)用實(shí)例，貫穿在整個(gè)教學(xué)過程中，讓學(xué)生在開始階段就對實(shí)際的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有感性認(rèn)識(shí)，例如，一種計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)，學(xué)生學(xué)完第一章對這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行定性分析，使學(xué)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(xué)完離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型理論內(nèi)容后，學(xué)生能夠建立溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；在學(xué)完控制算法和控制方法后，學(xué)生能夠利用常用的控制算法或改進(jìn)控制算法，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制，并能借助于Matlab仿真工具進(jìn)行建模與仿真；學(xué)生在學(xué)完計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容后學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)。學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程的整個(gè)過程中，借助于一些應(yīng)用實(shí)例逐步把理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的系統(tǒng)，提高自己的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試能力。（2）改進(jìn)教學(xué)方法，建立以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)模式。啟發(fā)式、互動(dòng)式的教學(xué)方法易于激發(fā)學(xué)生聽課的熱情和積極性，達(dá)到加深理解的效果。在教學(xué)過程中應(yīng)注重設(shè)計(jì)出啟發(fā)學(xué)生思維的問題，尊重學(xué)生的主體地位。從工程實(shí)際中提出問題或從已有問題中提出新問題容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，滿足學(xué)生解決實(shí)際問題的好奇心。教師應(yīng)事先精心研究和設(shè)計(jì)在授課過程時(shí)何時(shí)提問，提什么問題。要能根據(jù)提出的問題啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行問題分析與討論，達(dá)到解決問題的目的[3]。（3）充分利用現(xiàn)代教育手段。靈活運(yùn)用傳統(tǒng)的黑板教學(xué)方法與多媒體等現(xiàn)代化手段，使教學(xué)內(nèi)容易于理解，形象直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生。把自動(dòng)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(xué)錄像，使學(xué)生對計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)有初步的了解，并讓學(xué)生感受理論知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用，擴(kuò)大知識(shí)面。還可以采用Matlab等仿真軟件設(shè)計(jì)一些算法、進(jìn)行系統(tǒng)建模，增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。例如，在講授計(jì)算機(jī)控制規(guī)律如PID數(shù)字控制等理論性較強(qiáng)的內(nèi)容時(shí)引入Matlab/Simulink仿真工具，可以把難以理解的理論知識(shí)通過仿真模型以圖形化的方式向同學(xué)演示，從而增加教學(xué)信息量。學(xué)生可以利用Matlab/Simulink工具建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)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(lì)學(xué)生探究式或研究性學(xué)習(xí)。探究式學(xué)習(xí)是學(xué)生在對課程有一定興趣、帶著了解問題或解決實(shí)際問題的愿望之后的一種自主性的學(xué)習(xí)方式。教師要充分發(fā)揮引領(lǐng)作用，以保證這種學(xué)習(xí)持續(xù)有效的進(jìn)行。例如，在講授PID控制算法及改進(jìn)的PID控制算法問題后，以作業(yè)的方式指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)控制技術(shù)和控制方法等方面的論文，進(jìn)行理論推導(dǎo)及分析，對知識(shí)進(jìn)行總結(jié)，并在課堂上討論。通過閱讀文獻(xiàn)資料，學(xué)生會(huì)更加清楚地認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，理解一個(gè)控制系統(tǒng)該如何建立，進(jìn)一步提高學(xué)生的分析問題和解決問題的能力。

2.實(shí)踐教學(xué)改革與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。該課程安排了8個(gè)課時(shí)的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中注重仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)物操作相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的理論研究能力和思維能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的確定。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)[4]。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)讓學(xué)生驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果、理解相關(guān)的基本理論知識(shí)，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要有“直流電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算機(jī)控制”等，通過此類實(shí)驗(yàn)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)要求和條件，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)現(xiàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)主要有“水箱液位控制系統(tǒng)”等，通過此類實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可運(yùn)用掌握的綜合知識(shí)、技能和方法進(jìn)行的一種復(fù)合型實(shí)驗(yàn)[5]。

實(shí)驗(yàn)類型的改革。增大了設(shè)計(jì)性和綜合性的實(shí)驗(yàn)[6]。學(xué)生設(shè)計(jì)并實(shí)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(yùn)用綜合知識(shí)的能力和動(dòng)手能力。

增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。本課程增開了1.5周的課程設(shè)計(jì)，安排在課程教學(xué)結(jié)束后進(jìn)行。可由4～5名學(xué)生組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)，要求學(xué)生結(jié)合工程實(shí)際，設(shè)計(jì)完成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。通過對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析和調(diào)試，提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和動(dòng)手能力，為以后開展畢業(yè)設(shè)計(jì)以及從事實(shí)際工程設(shè)計(jì)、維護(hù)等工作打下良好基礎(chǔ)。

3.多種考核方式考查學(xué)生的綜合能力。為激發(fā)學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣，我們對原有的卷面考試和測驗(yàn)的考核方法及考核內(nèi)容進(jìn)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(píng)價(jià)學(xué)生的總評(píng)成績由三部分組成：平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)成績和閉卷考試成績，比例為2∶2∶6。把課外作業(yè)、研究報(bào)告作為平時(shí)考核內(nèi)容，增加實(shí)驗(yàn)成績，以調(diào)動(dòng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

四、結(jié)束語

“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”是自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)課。根據(jù)該課程的特點(diǎn)以及課程教學(xué)中存在的某些問題，從理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和考核方式等方面進(jìn)行了探討。理論教學(xué)方法的使用效果良好，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革也在不斷地嘗試。在教學(xué)過程中，結(jié)合多種教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神，增強(qiáng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。

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篇4

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-489X（2015）22-0012-03

1 引言

一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)涉及信號(hào)檢測、信號(hào)處理、控制策略的實(shí)現(xiàn)以及信號(hào)輸出等多個(gè)環(huán)節(jié)，對應(yīng)的計(jì)算機(jī)控制類課程則包括傳感器技術(shù)、自動(dòng)化儀表、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)原理、PLC技術(shù)及應(yīng)用、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)等，詳細(xì)講述了傳感檢測系統(tǒng)、變送傳送系統(tǒng)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、數(shù)字控制算法、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行以及控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等知識(shí)，基本涵蓋了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的硬件工具（PLC、單片機(jī)等）、軟件工具（梯形圖、匯編語言、C語言等）、檢測傳感知識(shí)（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(gè)方面。計(jì)算機(jī)控制類課程是自動(dòng)化專業(yè)本科學(xué)習(xí)的核心內(nèi)容，旨在面向工程實(shí)際需求，培養(yǎng)學(xué)生在控制理論的工程應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)等方面的能力。通過這類課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生在面對控制任務(wù)時(shí)，能夠從儀表選型、控制方案的確定、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)等多方面綜合考慮，從而構(gòu)建計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

顯然，隨著計(jì)算機(jī)的大量普及以及數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制類課程在自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)和學(xué)習(xí)中將會(huì)越來越重要。但是在教學(xué)和指導(dǎo)研究生新生過程中通常發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生往往會(huì)產(chǎn)生這樣的疑惑：“學(xué)了這些計(jì)算機(jī)和控制類的知識(shí)，我到底能做什么？”并且，學(xué)生無法抓住計(jì)算機(jī)控制類課程的學(xué)習(xí)重點(diǎn)，學(xué)習(xí)的過程中通常會(huì)偏向于計(jì)算機(jī)控制中計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)，包括編程語言、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等工具類知識(shí)的學(xué)習(xí)，偏離了“控制”的主題。

計(jì)算機(jī)控制類課程的教學(xué)是一個(gè)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(jìn)行整體優(yōu)化，方能去繁就簡，把握課程的核心與實(shí)質(zhì)[1]。目前，清華大學(xué)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革[2]，北京航天航空大學(xué)提出計(jì)算機(jī)控制技術(shù)本碩一體化教學(xué)方法等[3]，國外自動(dòng)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(dòng)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(jì)教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)成為趨勢。正如清華大學(xué)本科教學(xué)改革目標(biāo)所言：學(xué)科發(fā)展和課程設(shè)置要進(jìn)一步向?qū)W科的交叉與綜合背景下通識(shí)教育的方向轉(zhuǎn)變；教學(xué)方式要進(jìn)一步向知識(shí)傳授與探索相結(jié)合，師生互動(dòng)、教學(xué)相長，并以調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)生求知欲和創(chuàng)造性為主要目標(biāo)的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變。計(jì)算機(jī)控制類課程的教學(xué)也必然向建設(shè)一個(gè)有利于學(xué)生整體掌握課程體系，從而能夠?qū)崿F(xiàn)自主性學(xué)習(xí)、盡早參與研究工作、學(xué)習(xí)和研究并進(jìn)的教學(xué)框架方向發(fā)展。

2 教學(xué)中存在的問題

細(xì)究本科學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)控制類課程中遇到的困惑和迷茫，認(rèn)為計(jì)算機(jī)控制類課程的教學(xué)存在如下問題。

計(jì)算機(jī)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(dòng)化專業(yè)的課程大綱，各門計(jì)算機(jī)控制類課程往往自成一體，大多以學(xué)生能夠熟練掌握本門課程的知識(shí)點(diǎn)為培養(yǎng)目標(biāo)，模糊了計(jì)算機(jī)控制類課程體系的整體脈絡(luò)，難免會(huì)有所局限，容易使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)識(shí)不清的問題。簡單地講，計(jì)算機(jī)控制類課程就是教會(huì)學(xué)生實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，但是由于涉及的知識(shí)點(diǎn)和課程較多，時(shí)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(xué)生淹沒在某個(gè)旁枝末節(jié)的支流中。目前，國內(nèi)有一部分教師認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，并努力從教材內(nèi)容上進(jìn)行改革。比如清華大學(xué)王錦標(biāo)教授等編寫了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)教材等，從工程實(shí)際出發(fā)，介紹計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。

教材和教學(xué)內(nèi)容的銜接問題 計(jì)算機(jī)控制類課程之間存在緊密的聯(lián)系，往往無法對課程進(jìn)行硬性的劃分。比如計(jì)算機(jī)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(jìn)行協(xié)調(diào)，各自編寫的出發(fā)點(diǎn)也不同，使得教材內(nèi)容往往存在相當(dāng)部分的重疊。另一方面，教學(xué)課程體系思想的缺乏也導(dǎo)致各門課程的授課內(nèi)容可能存在重復(fù)過多，或者缺乏銜接，致使學(xué)生無法融會(huì)貫通。國內(nèi)僅計(jì)算機(jī)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(xué)生的學(xué)習(xí)都帶來困難。

實(shí)踐教學(xué)缺乏整體環(huán)節(jié) 計(jì)算機(jī)控制類課程的實(shí)踐教學(xué)通常側(cè)重于原理的驗(yàn)證或者工具的掌握，條件好的學(xué)校采用實(shí)物進(jìn)行，而條件差的則只能通過MATLAB仿真，欠缺系統(tǒng)性的實(shí)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(xué)生沒有弄清楚自動(dòng)化專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課――自動(dòng)控制原理，與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)之間的聯(lián)系。隨著國內(nèi)各種工具類競賽項(xiàng)目的興起，工具類課程逐漸在自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的應(yīng)用環(huán)節(jié)中占據(jù)重要地位，從而出現(xiàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)與自動(dòng)化專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的脫節(jié)現(xiàn)象。并且，已有的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)也往往只是針對某門課，缺乏整體實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生無法從全局去了解和掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，因此產(chǎn)生諸如前面的疑惑也就不足為怪了。

3 教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化和改進(jìn)

通過計(jì)算機(jī)控制類課程體系的整體優(yōu)化，解決學(xué)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)控制類多門課程內(nèi)容交叉、重復(fù)，部分內(nèi)容不適應(yīng)培養(yǎng)目標(biāo)要求等問題。將理論和應(yīng)用相結(jié)合，通過基本性實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐活動(dòng)，解決普遍存在的重理論、輕實(shí)踐的問題。

基于項(xiàng)目引導(dǎo)或任務(wù)引導(dǎo)原則[5]，以行業(yè)特色或地方經(jīng)濟(jì)實(shí)際需要為背景，以自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)為主線，以通識(shí)教育與專業(yè)技術(shù)教育結(jié)合，主要圍繞計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)的改革等展開工作，做到三個(gè)“突出”。

整體優(yōu)化計(jì)算機(jī)控制類課程體系，突出“主線” 課程的安排按照計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的自然順序進(jìn)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(jì)算機(jī)控制類各課程獨(dú)立設(shè)置，設(shè)置時(shí)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(jí)為通識(shí)教育，安排基礎(chǔ)類的課程，比如數(shù)學(xué)類、語言類以及電子技術(shù)類等，為后面的專業(yè)學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)；而大三以后為專業(yè)教育，考慮到學(xué)生保研選拔、學(xué)生實(shí)習(xí)等多方面的因素，專業(yè)課無形中會(huì)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(dòng)控制原理、電機(jī)與拖動(dòng)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、PLC、傳感器技術(shù)等；還剩下一些專業(yè)性很強(qiáng)的課程則放到本科大四上半學(xué)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(jì)算機(jī)控制類的課程順序上存在一定的顛倒，比如平行開設(shè)計(jì)算機(jī)控制類的課程無法實(shí)現(xiàn)知識(shí)上的漸進(jìn)，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來困難。而且計(jì)算機(jī)控制類課程缺乏一門統(tǒng)領(lǐng)性的課程，使學(xué)生在進(jìn)入計(jì)算機(jī)控制類課程學(xué)習(xí)前，能夠?qū)τ?jì)算機(jī)控制類課程有個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生理清該類課程的脈絡(luò)，從而避免直接進(jìn)入盲人摸象式的細(xì)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，按從系統(tǒng)框架到細(xì)節(jié)的順序，突出計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主線，輔以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的工具和手段。具體地，為保證學(xué)生能夠?qū)τ?jì)算機(jī)控制以至自動(dòng)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(dòng)化專業(yè)課程主要是計(jì)算機(jī)控制類課程的整體應(yīng)用進(jìn)行普及教育，在加強(qiáng)學(xué)生對計(jì)算機(jī)控制的整體認(rèn)識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的興趣。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)作為計(jì)算機(jī)控制類課程的核心課程，在自動(dòng)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(hào)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(xué)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(jì)算機(jī)控制類課程的脈絡(luò)是：專業(yè)前沿和新生研討課計(jì)算機(jī)控制技術(shù)傳感器技術(shù)、自動(dòng)化儀表單片機(jī)技術(shù)、PLC及其應(yīng)用、微機(jī)原理等現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

通過整體優(yōu)化計(jì)算機(jī)控制類課程體系，一是讓學(xué)生對專業(yè)類課程有清晰的脈絡(luò)，提高學(xué)習(xí)效率，認(rèn)清各門課程；二是讓教師之間形成團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行研究型大學(xué)計(jì)算機(jī)控制類課程體系的研究工作，提出適應(yīng)21世紀(jì)要求的培養(yǎng)模式。

整合課程內(nèi)容，突出“系統(tǒng)” 計(jì)算機(jī)控制涉及的課程較多，廣義的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括檢測、算法以及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等計(jì)算機(jī)控制類課程的全部內(nèi)容。因此，各門課之間很難獨(dú)立分割，幾乎所有的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的教材都會(huì)有部分內(nèi)容講解信號(hào)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(dú)成課；反過來，很多現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)以及自動(dòng)化儀表的教材也往往含有部分計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的內(nèi)容。另一方面，教師在講解某門課時(shí)，為了使學(xué)生融會(huì)貫通，課程之間適當(dāng)?shù)你暯右彩直匾?，但是如何把握銜接的度是關(guān)鍵。因此，如何整合課程內(nèi)容是計(jì)算機(jī)控制類教改的重點(diǎn)。

針對計(jì)算機(jī)控制類課程間教學(xué)內(nèi)容的安排問題，為了讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)控制類課程的核心知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以工程上計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)為引領(lǐng)，將相關(guān)專業(yè)課程有機(jī)結(jié)合在一起，既注意各自的特點(diǎn)，又強(qiáng)調(diào)內(nèi)部的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容的系統(tǒng)化。在系統(tǒng)框架下，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)側(cè)重于與自動(dòng)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(xué)生關(guān)于通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制理論的算法，讓學(xué)生了解控制系統(tǒng)的理論和策略基礎(chǔ)；傳感器和自動(dòng)化儀表實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)檢測與自動(dòng)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(jì)算機(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)等；現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)則從宏觀上構(gòu)建學(xué)生的系統(tǒng)觀，并最終實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)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(xué)思想的指導(dǎo)下，遵循系統(tǒng)科學(xué)的整體性原理，將計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)類課程涉及的主要內(nèi)容融為一個(gè)整體。

加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，突出“綜合” 實(shí)踐起到鞏固理論知識(shí)的作用，創(chuàng)新源于實(shí)踐。如何將理論知識(shí)和應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來，形成良性互動(dòng)，是實(shí)踐教學(xué)改革的重點(diǎn)。特別的，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一大特點(diǎn)是系統(tǒng)，但是計(jì)算機(jī)控制類課程又單獨(dú)成課，各自都有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)都是針對該門課具體的知識(shí)點(diǎn)設(shè)置，很難在實(shí)驗(yàn)中將計(jì)算機(jī)控制類課程的內(nèi)容融為一體。

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

4 教學(xué)方法改進(jìn)

與教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化與改進(jìn)相適應(yīng)，在教學(xué)方法上主要進(jìn)行如下改進(jìn)。

1）以計(jì)算機(jī)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(dòng)化實(shí)踐，以主講教授為龍頭，成立系列課程教研組，組織教師進(jìn)行調(diào)研、討論，將計(jì)算機(jī)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(xué)計(jì)劃和大綱、實(shí)驗(yàn)計(jì)劃和大綱、綜合課程設(shè)計(jì)的計(jì)劃和大綱等，并聘請校內(nèi)外專家進(jìn)行評(píng)審。

2）在加強(qiáng)學(xué)生對課程之間的知識(shí)聯(lián)系方面有如下舉措。

①組織學(xué)術(shù)造詣深厚的教授給大一新生講授學(xué)科前沿和新生研討課，加強(qiáng)學(xué)生的思辨能力，同時(shí)建立學(xué)生計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)思想。

②在大二充分利用學(xué)院國家電子類大學(xué)生實(shí)踐基地平臺(tái)，組織學(xué)生進(jìn)行大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的實(shí)踐；大二的學(xué)生作為大三學(xué)生的助手，建立計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的感性認(rèn)識(shí)。

③在大三后則利用學(xué)生參觀實(shí)習(xí)的契機(jī)，讓學(xué)生了解實(shí)際工廠計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成，并通過國際工業(yè)自動(dòng)化展，了解計(jì)算機(jī)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(qiáng)綜合實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，對原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和更新，精選內(nèi)容先進(jìn)、具有代表性的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

②加大綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重，根據(jù)實(shí)際情況開設(shè)選擇性實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)教師的特長，以項(xiàng)目為引導(dǎo)，給出項(xiàng)目的要求，不限定知識(shí)范圍，讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的計(jì)算機(jī)控制知識(shí)，根據(jù)項(xiàng)目成本、項(xiàng)目技術(shù)要求等工程要求，自主選型，并自主完成項(xiàng)目的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，給學(xué)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(jì)環(huán)節(jié)。在該環(huán)節(jié)，教師不限定題目，學(xué)生可以根據(jù)自身的經(jīng)歷或者生活體驗(yàn)，發(fā)揮自主想象的空間，自主選題，并做出控制系統(tǒng)實(shí)物。另一方面為增加對控制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，學(xué)生需要就系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)、功能等方面進(jìn)行說明或演示。在此過程中一切以學(xué)生為主，給學(xué)生配備教師顧問組，由多名教師組成，學(xué)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(xué)生的作品進(jìn)行評(píng)價(jià)。

④在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，對畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行分類要求。在側(cè)重于工程設(shè)計(jì)類的畢業(yè)設(shè)計(jì)中給學(xué)生一定的經(jīng)費(fèi)，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的實(shí)物并演示；而在側(cè)重于論文類的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)與科學(xué)研究相結(jié)合，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入較前沿的理論研究中去，拓寬學(xué)生專業(yè)知識(shí)面。

5 結(jié)語

由于課程多、跨度大、課程間相關(guān)性強(qiáng)，并且課程間內(nèi)容重疊，計(jì)算機(jī)控制類課程的“教”和“學(xué)”都存在困難。本文以工程上一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)為引領(lǐng)，分別從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的優(yōu)化上給出教學(xué)改革方法。在教學(xué)內(nèi)容上，對各課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)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(shí)踐；在教學(xué)方法上，對應(yīng)教學(xué)內(nèi)容的改革，通過改革教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，使計(jì)算機(jī)控制類課程相互銜接，并借助學(xué)院國家級(jí)創(chuàng)新基地平臺(tái)，以及增加新生研討課、學(xué)科前沿課和課程實(shí)習(xí)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(jì)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)學(xué)生的綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過上述改革，加強(qiáng)學(xué)生對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中“控制”和“系統(tǒng)”的認(rèn)識(shí)，既增加學(xué)生對計(jì)算機(jī)控制類課程理論知識(shí)的理解，又培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制類知識(shí)的實(shí)踐能力，效果明顯?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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篇5

0 引言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的變革，同時(shí)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(jì)算機(jī)電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)為核心的機(jī)電控制領(lǐng)域?qū)⒔o工業(yè)及科研等領(lǐng)域帶來更多的實(shí)際應(yīng)用。

1 計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展概況

1.1 計(jì)算機(jī)控制理論的形成與技術(shù)的發(fā)展

忽略數(shù)字信號(hào)的量化效應(yīng)，可以將計(jì)算機(jī)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(gè)系統(tǒng)又可看成由不同的離散系統(tǒng)構(gòu)成。計(jì)算機(jī)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(shí)自適應(yīng)控制等理論綜合應(yīng)用到控制技術(shù)中，使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有了初步發(fā)展。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、時(shí)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(yù)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(gè)新方向。

自世界第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問世后，計(jì)算機(jī)首先被用來自動(dòng)檢測化工生產(chǎn)過程的過程參量并進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理，同時(shí)也研究了計(jì)算機(jī)的開環(huán)控制。到二十世紀(jì)六十年代，出現(xiàn)了用于過程控制的計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了直接數(shù)字控制。后經(jīng)集中式計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作和管理控制等。伴隨著計(jì)算機(jī)處理器等技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)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(jī)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(jìn)行控制。在二十世紀(jì)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(jī)械控制實(shí)踐。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，直接實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)中各參量和過程的數(shù)字控制。計(jì)算機(jī)的微型化使控制技術(shù)更加智能化，同時(shí)將機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合的機(jī)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(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展在不斷地拓寬。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展及在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用

2.1 機(jī)電一體化的簡介和生產(chǎn)應(yīng)用

機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)集合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)總稱，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(jìn)行監(jiān)督操作。它主要應(yīng)用領(lǐng)域有數(shù)控機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù)和制造系統(tǒng)在機(jī)電控制工業(yè)的應(yīng)用，是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)。它主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化倉庫等組成。在工業(yè)上，它可以隨機(jī)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(dòng)技術(shù)的發(fā)展也是隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)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(fù)雜的矢量控制技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，無論是大容量電機(jī)還是小容量電機(jī)現(xiàn)均可使同步電機(jī)或者異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆滑調(diào)速。也使交流傳動(dòng)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(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)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(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域更是不斷擴(kuò)大，可采集存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，還可對控制系統(tǒng)進(jìn)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(dòng)化的發(fā)展，plc可實(shí)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(jī)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(jì)算機(jī)在機(jī)械和電子控制產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用實(shí)例

計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械電子控制技術(shù)一體化的有機(jī)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?。下面舉幾個(gè)具體實(shí)例來介紹計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電控制相結(jié)合的實(shí)際應(yīng)用。

plc實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手移動(dòng)工件的控制過程。隨著世界經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，人類活動(dòng)的范圍不斷擴(kuò)大，機(jī)器人的應(yīng)用正迅速向社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)展，并從制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)向非制造領(lǐng)域，各種各樣的機(jī)器人產(chǎn)品隨之出現(xiàn)。隨著機(jī)器人的生產(chǎn)和大量應(yīng)用，很多領(lǐng)域，許多單一、重復(fù)的機(jī)械工作由機(jī)器人（也稱機(jī)械手）來完成。工業(yè)機(jī)器人是一種能進(jìn)行自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機(jī)，廣泛采用工業(yè)機(jī)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(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)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(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用的工業(yè)機(jī)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(jī)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(jī)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(dāng)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(jī)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(dòng)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(chǔ)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(jì)算機(jī)應(yīng)用高級(jí)軟件進(jìn)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(jī)上的智能控制終端，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制農(nóng)機(jī)的操作。

plc在自動(dòng)售貨機(jī)中的應(yīng)用。自動(dòng)售貨機(jī)通過顧客選擇商品開關(guān)，投入的硬幣值由plc驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示，經(jīng)過光傳感器識(shí)別，通過判斷，進(jìn)行下一步操作，經(jīng)過plc的系統(tǒng)控制和信號(hào)輸出完成售賣過程。計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電自動(dòng)控制在自動(dòng)售貨機(jī)中的這項(xiàng)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(hào)燈系統(tǒng)也是微機(jī)軟件應(yīng)用到電子控制系統(tǒng)中的典型實(shí)例。通過主要應(yīng)用plc技術(shù)控制十字路口的信號(hào)燈動(dòng)作。準(zhǔn)確無誤的完成信號(hào)燈的變燈動(dòng)作來控制時(shí)間，這項(xiàng)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(jī)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用給機(jī)械編織行業(yè)帶來了巨大的變革?，F(xiàn)在的電腦橫機(jī)是一種涉及到計(jì)算機(jī)、機(jī)械、電子、控制等諸多領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)。電腦橫機(jī)的編織是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，最初的橫機(jī)是手動(dòng)橫機(jī)，只能勝任比較簡單的編織過程。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到電腦橫機(jī)中，通過電腦的自動(dòng)控制，設(shè)計(jì)人員可對編織花型進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)數(shù)字直接控制機(jī)械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應(yīng)的機(jī)械編織動(dòng)作，由計(jì)算機(jī)指令控制系統(tǒng)完成整個(gè)設(shè)計(jì)的編織，極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。

與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)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(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為主體的機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

3 總結(jié)

在機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的融入發(fā)展，機(jī)電一體化的形成是機(jī)械工業(yè)中的重要變革。通過不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)，使機(jī)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(xiàn)：

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

[2]馬增強(qiáng)等，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究，微計(jì)算機(jī)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(xué)院學(xué)報(bào)，2007.

篇6

0 引言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的變革,同時(shí)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(jì)算機(jī)電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)為核心的機(jī)電控制領(lǐng)域?qū)⒔o工業(yè)及科研等領(lǐng)域帶來更多的實(shí)際應(yīng)用。

1 計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展概況

1.1 計(jì)算機(jī)控制理論的形成與技術(shù)的發(fā)展

忽略數(shù)字信號(hào)的量化效應(yīng),可以將計(jì)算機(jī)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(gè)系統(tǒng)又可看成由不同的離散系統(tǒng)構(gòu)成。計(jì)算機(jī)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(shí)自適應(yīng)控制等理論綜合應(yīng)用到控制技術(shù)中,使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有了初步發(fā)展。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、時(shí)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(yù)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(gè)新方向。

自世界第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問世后,計(jì)算機(jī)首先被用來自動(dòng)檢測化工生產(chǎn)過程的過程參量并進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理,同時(shí)也研究了計(jì)算機(jī)的開環(huán)控制。到二十世紀(jì)六十年代,出現(xiàn)了用于過程控制的計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)了直接數(shù)字控制。后經(jīng)集中式計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作和管理控制等。伴隨著計(jì)算機(jī)處理器等技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)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(jī)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(jìn)行控制。在二十世紀(jì)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(jī)械控制實(shí)踐。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn),直接實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)中各參量和過程的數(shù)字控制。計(jì)算機(jī)的微型化使控制技術(shù)更加智能化,同時(shí)將機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合的機(jī)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(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展在不斷地拓寬。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展及在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用

2.1 機(jī)電一體化的簡介和生產(chǎn)應(yīng)用

機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)集合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)總稱,綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(jìn)行監(jiān)督操作。它主要應(yīng)用領(lǐng)域有數(shù)控機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù)和制造系統(tǒng)在機(jī)電控制工業(yè)的應(yīng)用,是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)。它主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化倉庫等組成。在工業(yè)上,它可以隨機(jī)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(dòng)技術(shù)的發(fā)展也是隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)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(fù)雜的矢量控制技術(shù)得以實(shí)現(xiàn),無論是大容量電機(jī)還是小容量電機(jī)現(xiàn)均可使同步電機(jī)或者異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆滑調(diào)速。也使交流傳動(dòng)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(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)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(jìn)步,其應(yīng)用領(lǐng)域更是不斷擴(kuò)大,可采集存儲(chǔ)數(shù)據(jù),還可對控制系統(tǒng)進(jìn)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(dòng)化的發(fā)展,PLC可實(shí)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(jī)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(jì)算機(jī)在機(jī)械和電子控制產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用實(shí)例

計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械電子控制技術(shù)一體化的有機(jī)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?。下面舉幾個(gè)具體實(shí)例來介紹計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電控制相結(jié)合的實(shí)際應(yīng)用。

PLC實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手移動(dòng)工件的控制過程。隨著世界經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展,人類活動(dòng)的范圍不斷擴(kuò)大,機(jī)器人的應(yīng)用正迅速向社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)展,并從制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)向非制造領(lǐng)域,各種各樣的機(jī)器人產(chǎn)品隨之出現(xiàn)。隨著機(jī)器人的生產(chǎn)和大量應(yīng)用,很多領(lǐng)域,許多單一、重復(fù)的機(jī)械工作由機(jī)器人(也稱機(jī)械手)來完成。工業(yè)機(jī)器人是一種能進(jìn)行自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機(jī),廣泛采用工業(yè)機(jī)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(dòng)環(huán)境,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,提高勞動(dòng)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(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用的工業(yè)機(jī)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(jī)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(jī)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(dāng)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(jī)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(dòng)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(chǔ)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(jì)算機(jī)應(yīng)用高級(jí)軟件進(jìn)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(jī)上的智能控制終端,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制農(nóng)機(jī)的操作。

PLC在自動(dòng)售貨機(jī)中的應(yīng)用。自動(dòng)售貨機(jī)通過顧客選擇商品開關(guān),投入的硬幣值由PLC驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示,經(jīng)過光傳感器識(shí)別,通過判斷,進(jìn)行下一步操作,經(jīng)過PLC的系統(tǒng)控制和信號(hào)輸出完成售賣過程。計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電自動(dòng)控制在自動(dòng)售貨機(jī)中的這項(xiàng)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(hào)燈系統(tǒng)也是微機(jī)軟件應(yīng)用到電子控制系統(tǒng)中的典型實(shí)例。通過主要應(yīng)用PLC技術(shù)控制十字路口的信號(hào)燈動(dòng)作。準(zhǔn)確無誤的完成信號(hào)燈的變燈動(dòng)作來控制時(shí)間,這項(xiàng)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(jī)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用給機(jī)械編織行業(yè)帶來了巨大的變革?，F(xiàn)在的電腦橫機(jī)是一種涉及到計(jì)算機(jī)、機(jī)械、電子、控制等諸多領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)。電腦橫機(jī)的編織是一個(gè)極其復(fù)雜的過程,最初的橫機(jī)是手動(dòng)橫機(jī),只能勝任比較簡單的編織過程。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到電腦橫機(jī)中,通過電腦的自動(dòng)控制,設(shè)計(jì)人員可對編織花型進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì),通過計(jì)算機(jī)數(shù)字直接控制機(jī)械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應(yīng)的機(jī)械編織動(dòng)作,由計(jì)算機(jī)指令控制系統(tǒng)完成整個(gè)設(shè)計(jì)的編織,極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。

與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學(xué)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(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為主體的機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

3 總結(jié)

在機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域,電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的融入發(fā)展,機(jī)電一體化的形成是機(jī)械工業(yè)中的重要變革。通過不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù),使機(jī)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(xiàn):

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

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[3]王立新,淺談數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào),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(dòng)力等各行業(yè)在向著大型化、自動(dòng)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(fù)雜。這些行業(yè)高層次自動(dòng)化專業(yè)技術(shù)人才對計(jì)算機(jī)控制先進(jìn)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(dòng)化類專業(yè)四年級(jí)上學(xué)期專業(yè)主干課程，我校（上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院）開設(shè)了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（Computer Control Systems），它也是自動(dòng)化專業(yè)的核心課程。

《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》綜合了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制理論和先進(jìn)的應(yīng)用技術(shù)，因此是一門理論與實(shí)踐密切聯(lián)系的課程。關(guān)于該課程的教學(xué)展開及教學(xué)改革，許多高校都進(jìn)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(jí)或者研究生學(xué)習(xí)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(shí)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(xué)課程建設(shè)項(xiàng)目”、本校開展的“校企合作課程建設(shè)項(xiàng)目”等的支持下，對本課程的教學(xué)進(jìn)行了一系列改進(jìn)研究[6]，下面展開談?wù)勎覀冊诮虒W(xué)改革中的體會(huì)。

1、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，注重學(xué)生可持續(xù)發(fā)展力

（1）理論與實(shí)踐平衡發(fā)展

作為應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，與前面提到的傳統(tǒng)教學(xué)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(jì)算機(jī)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(gè)特色。相應(yīng)的，對于一些重要的基礎(chǔ)理論知識(shí)（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(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，這樣的點(diǎn)到即止，容易造成學(xué)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(huì)在授課時(shí)講過部分或全部，在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)或課程配套的學(xué)生項(xiàng)目中又會(huì)重復(fù)講到。因此，為促進(jìn)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展，我們對課程的理論與實(shí)踐內(nèi)容作了進(jìn)一步的調(diào)整與平衡，適當(dāng)增加了對基礎(chǔ)理論的講解，增加一些相關(guān)背景知識(shí)（例如，在講采樣定理時(shí)，加講頻率混疊等相關(guān)知識(shí)），讓學(xué)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(shí)也更加深了他們的印象，學(xué)習(xí)效果明顯。

（2）多方位提高學(xué)生綜合能力

在教學(xué)過程中，為了讓學(xué)生對所學(xué)知識(shí)有直觀生動(dòng)的理解，除了舉一些實(shí)例外，配合仿真演示也是很有效的手段。例如：學(xué)過PID控制及各種改進(jìn)方法，史密斯預(yù)估控制等控制策略后，在課堂上搭建仿真模型，進(jìn)行演示、比較不同控制策略的效果，以促進(jìn)學(xué)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(xué)生將來的實(shí)踐以及工作而言，在能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的同時(shí)，能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真無疑也是個(gè)實(shí)用的輔助能力。雖然對仿真分析軟件（如Matlab）的使用學(xué)習(xí)有另外作為選修課開設(shè)，但許多同學(xué)或者因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系，或者因?yàn)榕d趣關(guān)系，并不會(huì)選修，之前對這方面知識(shí)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(shí)讓學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)仿真軟件。但是，通過采用在課堂上當(dāng)場進(jìn)行模型搭建、仿真演示，同時(shí)配合簡單的講解，不斷地潛移默化間，學(xué)生還是掌握了一定的計(jì)算機(jī)仿真能力，綜合能力得到了提高，同時(shí)也為有需要的學(xué)生將來的進(jìn)一步研究深造打下了基礎(chǔ)。

（3）增強(qiáng)國際競爭力

計(jì)算機(jī)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(dá)國家。這在未來的工作中，對學(xué)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(jì)算機(jī)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(xué)習(xí)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(xué)引進(jìn)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(shí)的作業(yè)以及考試，也都全部使用英文進(jìn)行。課程建設(shè)的實(shí)踐表明，全英文教學(xué)一定程度提高了學(xué)生的英文應(yīng)用能力，大大擴(kuò)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(jìn)行專業(yè)層面國際交流和學(xué)習(xí)、工作的興趣與能力。一個(gè)意料之外的效果是：目前一些學(xué)生已經(jīng)主動(dòng)開始嘗試用英文進(jìn)行專業(yè)小論文的撰寫。

2、加強(qiáng)實(shí)踐性，引進(jìn)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(shí)例案例外，我們從課堂實(shí)驗(yàn)，學(xué)生項(xiàng)目和校企合作三方面入手，從而有效增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力。

《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》是一門綜合性較強(qiáng)的課程。學(xué)生在學(xué)習(xí)了必要的理論知識(shí)后，對于如何正確實(shí)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(rèn)識(shí)，但是依然缺少綜合直觀的印象及動(dòng)手實(shí)踐。因此，在本課程的理論課之外，需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的訓(xùn)練，這包括課內(nèi)的實(shí)驗(yàn)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(xué)生項(xiàng)目環(huán)節(jié)。這兩個(gè)動(dòng)手實(shí)踐環(huán)節(jié)都是學(xué)生學(xué)習(xí)的必要部分，除了對已學(xué)過的理論課知識(shí)進(jìn)行加深鞏固之外，還起到補(bǔ)充知識(shí)的功能。

（1）課內(nèi)實(shí)驗(yàn)

課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的成功完成是學(xué)生能參加課程考試的前提條件。通過課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，可以促進(jìn)學(xué)生對基礎(chǔ)知識(shí)的理解與掌握，加深鞏固理論知識(shí)，為之后的實(shí)際運(yùn)用筑基。例如：我們在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)了簡單的模擬量數(shù)據(jù)輸入輸出實(shí)驗(yàn)，結(jié)合VB編程實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面，對指定通道采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換等處理和顯示，同時(shí)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后輸出。這個(gè)過程中，學(xué)生建立了一個(gè)簡單的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對工控機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)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(jī)界面的設(shè)計(jì)，VB的編程也有了一定掌握。因課內(nèi)實(shí)驗(yàn)課時(shí)的限制，有關(guān)控制及其實(shí)現(xiàn)部分的實(shí)踐訓(xùn)練留待配套的學(xué)生項(xiàng)目具體展開。

（2）學(xué)生項(xiàng)目

學(xué)生項(xiàng)目環(huán)節(jié)中，學(xué)生可以有充分的時(shí)間，在進(jìn)一步了解一般計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)類型的基礎(chǔ)上，利用實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備以及數(shù)據(jù)采集模塊等，來完成一個(gè)小型直接數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、搭建以及調(diào)試運(yùn)行。

與課內(nèi)實(shí)驗(yàn)不同，學(xué)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(yùn)算到數(shù)據(jù)的輸出和執(zhí)行都一一參與設(shè)計(jì)及實(shí)施。整個(gè)過程中涉及到的知識(shí)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(dòng)及通信，數(shù)字濾波及數(shù)據(jù)處理，控制策略的選擇、改進(jìn)及實(shí)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(xué)過，但是學(xué)生當(dāng)時(shí)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(xué)生項(xiàng)目中，通過設(shè)計(jì)到實(shí)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(dòng)控制系統(tǒng)，學(xué)生還需要學(xué)習(xí)及使用相關(guān)的組態(tài)軟件，編制友好的人機(jī)界面。考慮到時(shí)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(shí)我們只是稍做介紹，沒有涉及具體的編程及應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生邊學(xué)邊做，邊試邊做，效果在軟件學(xué)習(xí)的同時(shí)得以即時(shí)展示，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及成果感大大上升，學(xué)習(xí)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(yùn)行，達(dá)到要求的控制性能。在前面高效學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情高漲，為了取得更好的控制性能指標(biāo)，主動(dòng)查閱參考資料，與教師深入探討，積極思考控制策略改進(jìn)方案。調(diào)試時(shí)不斷發(fā)現(xiàn)、總結(jié)以及驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)帶來的成就感使一些學(xué)生在課后依然不愿離開實(shí)驗(yàn)室，一遍遍進(jìn)行嘗試、思考以及改進(jìn)，促進(jìn)了對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)過程時(shí)所說的，這樣的學(xué)生項(xiàng)目對于他們對理論課知識(shí)的系統(tǒng)鞏固、實(shí)踐能力的提高非常有價(jià)值，希望能多些這樣的機(jī)會(huì)。

（3）校企合作

直接數(shù)字控制作為一類典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)得到較廣的應(yīng)用。然而，當(dāng)前計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化、集成化、分布化和節(jié)點(diǎn)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(fēng)向標(biāo)。與企業(yè)合作，不但能為學(xué)生增加經(jīng)驗(yàn)，提高工作能力，還能直接有利于他們對新技術(shù)的及時(shí)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(dòng)化技術(shù)應(yīng)用研究工程中心。

在理論授課時(shí)，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(shí)，請企業(yè)中的專家直接進(jìn)課堂，為學(xué)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(yàn)，在授課過程中，除了傳授最新的技術(shù)外，亦能隨時(shí)指點(diǎn)學(xué)生工程中的注意事項(xiàng)。例如，在講到集散控制系統(tǒng)時(shí)，我們請羅克韋爾自動(dòng)化的專家為學(xué)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(diǎn)。專家的豐富案例，結(jié)合校企共建的集散控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)演示，不但促進(jìn)了學(xué)生對原本看起來雜散、枯燥、虛幻內(nèi)容的理解，同時(shí)也提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。

3、結(jié)束語

本課程教學(xué)改革近年來的效果和經(jīng)驗(yàn)表明，合理調(diào)整優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，引進(jìn)全英文授課，通過課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生項(xiàng)目以及校企合作等多方面增強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實(shí)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(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

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篇8

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）25-0040-02

在控制理論與控制工程學(xué)科中，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程屬于重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)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(jì)算機(jī)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(shí)體系、教學(xué)方法、教學(xué)改革等。

一、豐富教學(xué)內(nèi)容，滿足社會(huì)發(fā)展需求

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程就知識(shí)結(jié)構(gòu)主要分為三類：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制軟件設(shè)計(jì)、離散系統(tǒng)理論與系統(tǒng)分析。該課程主要內(nèi)容包括：計(jì)算機(jī)控制理論基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、線性離散系統(tǒng)狀態(tài)空間分析、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)離散化設(shè)計(jì)、復(fù)雜規(guī)律計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、集散控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等。該課程從理論到實(shí)踐，深入闡述了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)實(shí)踐，敘述了不同類型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理及特點(diǎn)。關(guān)于計(jì)算機(jī)復(fù)雜控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)方法，通過學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程，學(xué)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(jì)算機(jī)控制技術(shù)不斷發(fā)展，但是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程的教材多年來從理論和設(shè)計(jì)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(shí)際脫節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來不容易理解?；谏鲜鰡栴}，我們在課程講授中，將收集到的計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)控制、樓宇自動(dòng)控制方面的課題研究成果引入教學(xué)；通過現(xiàn)場教學(xué)、專家教學(xué)等方式，理論聯(lián)系實(shí)際，收到良好效果。

定期召開專業(yè)研討會(huì)和學(xué)科前沿知識(shí)研討會(huì)。注意學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)，并結(jié)合學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)，出版了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)教材及輔助教材，對于擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)視野以及使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容更加充實(shí)起到很大作用。

二、探索研究生教學(xué)規(guī)律 提高授課質(zhì)量

1.開展研究型教學(xué)，提高學(xué)生創(chuàng)新能力。積極探索研究生教學(xué)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(diǎn)。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程建設(shè)中，積極探索學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)途徑，開展研究性教學(xué)、前沿研究、理論知識(shí)，進(jìn)行艱難的專題研究。這樣的教學(xué)課程和課外活動(dòng)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(xué)嘗試，收到了顯著效果。學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力大大增強(qiáng)，同時(shí)拓展了知識(shí)面，提高了學(xué)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(xué)研相結(jié)合，強(qiáng)化研究生實(shí)踐能力培養(yǎng)。建立校外實(shí)習(xí)基地，與東北建筑設(shè)計(jì)院、遼寧省建筑設(shè)計(jì)院、中科院自動(dòng)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(shí)與這些單位的專家聯(lián)合指導(dǎo)研究生，聘請專家講座，結(jié)合實(shí)際工程，深入淺出，講述計(jì)算機(jī)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。通過實(shí)際工程案例分析，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，通過實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)讓學(xué)生親自參與實(shí)踐工程設(shè)計(jì)，在學(xué)期間得到實(shí)際工程技術(shù)知識(shí)的訓(xùn)練，收到良好效果。

三、多種教學(xué)方法的融合 提高教學(xué)效果

（一）建立以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，激發(fā)創(chuàng)造性思維

改變單一的教學(xué)知識(shí)，建立一種合理的教學(xué)模式。以學(xué)生為中心，教師起到主導(dǎo)作用。在課堂教學(xué)中，將啟發(fā)式的教學(xué)方式持續(xù)用下去，利用學(xué)習(xí)國內(nèi)外一些典型的計(jì)算機(jī)控制項(xiàng)目，教師引導(dǎo)學(xué)生的方式變得更加多角度和全方位，讓學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，將學(xué)生的積極性充分調(diào)動(dòng)起來，使學(xué)生更多的潛能被激發(fā)。在實(shí)際的課堂教學(xué)過程中，增加教師和學(xué)生的交流，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，使他們逐漸形成獨(dú)立思考的習(xí)慣，有助于創(chuàng)造性思維的開發(fā)。

（二）模塊化 案例教學(xué)收到良好效果

實(shí)際課程教學(xué)中，進(jìn)行模塊化分類，三大模塊分別是基本理論、設(shè)計(jì)方法和實(shí)例分析。采用模塊化教學(xué)分析方法，深入淺出地從理論知識(shí)學(xué)習(xí)到實(shí)踐工程應(yīng)用，學(xué)生掌握起來更加得心應(yīng)手。結(jié)合計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)案例，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對學(xué)習(xí)興趣增加的方法是利用多媒體這樣的現(xiàn)代化教學(xué)方式。

（三）采用多樣多樣化教學(xué)方式，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

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

2.創(chuàng)新教學(xué)方法，提高授課質(zhì)量。通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)課程多年不斷總結(jié)和探索，形成了具有特點(diǎn)的教學(xué)風(fēng)格，并通過多年的教學(xué)實(shí)踐，驗(yàn)證了教學(xué)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(shí)體系，將課程內(nèi)容進(jìn)行模塊劃分，明確課程的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，并總結(jié)各知識(shí)模塊的相互關(guān)系，使學(xué)生對課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)有一個(gè)總體的把握，便于學(xué)生形成完整的知識(shí)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(xué)生能夠盡可能的接近實(shí)際系統(tǒng)理論部分，緊密結(jié)合系統(tǒng)工程實(shí)例進(jìn)行講述，理論聯(lián)系實(shí)際，提高了學(xué)生認(rèn)知度和學(xué)習(xí)興趣。③流程圖分析法。在分析復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)，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(fù)雜，采用流程圖方法分析易于掌握。④知識(shí)融合分析法。通過系統(tǒng)的實(shí)例將系統(tǒng)定性分析、定量分析、校正設(shè)計(jì)融合一體，使學(xué)生明確系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)總體思路，更好地把理論與實(shí)踐結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，以及綜合分析設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)控制理論及設(shè)計(jì)方法，充分發(fā)揮了它的啟發(fā)性、實(shí)踐性，開發(fā)了學(xué)生思維能力，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力、分析問題和解決問題的能力。

四、結(jié)論

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

參考文獻(xiàn)：

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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(jī)動(dòng)車保有量增長最快的國家（2007年末統(tǒng)計(jì)超過2300萬輛）。這也就強(qiáng)烈的促進(jìn)了汽車行業(yè)的發(fā)展。與此同時(shí)，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已滲透到汽車的各個(gè)組成部分，汽車的結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，自動(dòng)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jìn)、成熟的測試技術(shù)，是成功開發(fā)性能優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)實(shí)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(jì)算機(jī)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(jī)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(kuò)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(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和二次開發(fā)，二次開發(fā)的重點(diǎn)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(qiáng)，因而能夠做到系統(tǒng)緊湊、價(jià)格低廉，并能實(shí)現(xiàn)EIC（電控、儀控、計(jì)算機(jī)）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(dāng)今汽車過程工業(yè)自動(dòng)化的主控系統(tǒng)，特點(diǎn)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(qiáng)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(dāng)I/O出現(xiàn)故障時(shí)，只需要調(diào)換故障的模塊，而不需替換整個(gè)系統(tǒng)。模塊化控制系統(tǒng)的持點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、組織靈活、可擴(kuò)展性較好、可靠性高、維護(hù)方便。

2.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在汽車監(jiān)控方面的應(yīng)用

從上世紀(jì)末90年代，電子信息技術(shù)越來越多地進(jìn)入交通運(yùn)輸部門，并逐漸形成一個(gè)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(jìn)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(yùn)輸系統(tǒng)及管理體制進(jìn)行改造，從而形成一種信息化、智能化、社會(huì)化的新型現(xiàn)代交通系統(tǒng)。

2.1車載端計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的職能歸納

車載端計(jì)算機(jī)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(shí)連續(xù)不斷的接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，從而為系統(tǒng)提供車輛的位置和速度，定位精度可達(dá)10米。其次，記憶功能:車載監(jiān)控終端具有存儲(chǔ)車輛位置/模擬量/異常信息的功能，而且可存儲(chǔ)長達(dá)兩個(gè)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(dòng)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(jìn)行數(shù)據(jù)交換。最后，防劫報(bào)警職能:在車輛遭受搶劫時(shí)，駕駛員觸動(dòng)一個(gè)隱蔽報(bào)警按鈕，即可在自保的同時(shí)等待援助。

2.2監(jiān)控端計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的職能歸納

監(jiān)控端計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的職能可以歸納為：首先，數(shù)據(jù)預(yù)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(jìn)行初始的驗(yàn)證、校驗(yàn)、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(dòng)車輛的實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)對多終端的跟蹤監(jiān)控，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)采用TCP/IP協(xié)議，采用此協(xié)議是因?yàn)樵搮f(xié)議可以保證信息傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性。第四，報(bào)警功能:終端設(shè)備報(bào)警分為預(yù)報(bào)警，實(shí)際報(bào)警，以及報(bào)警解除三級(jí)報(bào)警狀態(tài)，這主要為了避免誤報(bào)警情況發(fā)生，當(dāng)服務(wù)器端收到終端設(shè)備預(yù)報(bào)警信息，則彈出報(bào)警對話框，并且在預(yù)報(bào)警車號(hào)列表框中列出發(fā)出預(yù)報(bào)警信息的車號(hào)，雙擊其車號(hào)可以使系統(tǒng)定位到該車上，預(yù)報(bào)警情況不會(huì)使系統(tǒng)自動(dòng)定位該車號(hào)的終端。

3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在汽車檢測方面的應(yīng)用

對于計(jì)算機(jī)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(jìn)行分析。

3.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在汽車管理檢測方面的應(yīng)用

其實(shí)也就是常說的“多站點(diǎn)汽車檢測動(dòng)態(tài)管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”主要是利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)道路運(yùn)輸管理部門對多個(gè)汽車檢測站的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸與檢測結(jié)果的自動(dòng)判斷，實(shí)現(xiàn)車輛二級(jí)維護(hù)備案，并實(shí)現(xiàn)對道路運(yùn)輸車輛技術(shù)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控和道路運(yùn)輸車輛相關(guān)信息的自動(dòng)化傳輸，該系統(tǒng)還可以對汽車維修企業(yè)的二級(jí)維護(hù)車輛的一次檢驗(yàn)合格率進(jìn)行監(jiān)控，該系統(tǒng)可以應(yīng)用于所有道路運(yùn)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(shí)現(xiàn)車輛技術(shù)管理及信息傳遞的自動(dòng)化，滿通部4號(hào)令的要求。該系統(tǒng)采用分級(jí)分布式星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)各工作站點(diǎn)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(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)與局域的遠(yuǎn)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(jí)評(píng)定和二級(jí)維護(hù)簽章實(shí)行封閉式自動(dòng)檢測和流水作業(yè)辦公。

3.2計(jì)算機(jī)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(dāng)規(guī)模。大部分汽車綜合性能檢測站均采用了計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)了檢測自動(dòng)化和管理科學(xué)化。

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

通過計(jì)算機(jī)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(gè)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(yàn)與同行共享；一個(gè)維修企業(yè)的配件儲(chǔ)存是有限的，但如果將每個(gè)維修企業(yè)甚至供應(yīng)商的配件倉儲(chǔ)量、型號(hào)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(shí)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(gè)維修企業(yè)追求的目標(biāo)之一，車輛檢測不合格需要進(jìn)廠維修時(shí)，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(zhǔn)確性。

3.2.2 計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程故障控制系統(tǒng)對汽車行業(yè)的現(xiàn)實(shí)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行診斷的階段，發(fā)展到了利用專門設(shè)備進(jìn)行綜合檢測診斷階段。計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程故障控制系統(tǒng)為傳統(tǒng)汽車故障診斷技術(shù)進(jìn)行了很好的補(bǔ)充。

首先，它增加了用于遠(yuǎn)程診斷的診斷服務(wù)器，并預(yù)期能與該技術(shù)領(lǐng)域力量較強(qiáng)的大型汽車維修企業(yè)、科研院所、高等院?；驀鴥?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(shí)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(yuǎn)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(shí)庫，提高了診斷智能，并通過多手段、多專家協(xié)同對故障進(jìn)行會(huì)診，提高了故障診斷的準(zhǔn)確性和可靠性。再次，遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)同時(shí)克服了地域障礙，使用戶在行駛過程中也可以對汽車進(jìn)行故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測。

參考文獻(xiàn)

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

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

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

1 引言

在衡量一個(gè)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(dòng)化水平是一個(gè)重要的指標(biāo)，并且在工業(yè)自動(dòng)化中，電氣自動(dòng)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(diǎn)，還提升了電氣自動(dòng)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(jī)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(dòng)化控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的積極作用，論文就從PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)以及PLC技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本論述出發(fā)，對基于PLC技術(shù)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)展開討論。

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

2.1 PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)

每一種控制系統(tǒng)所進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)都是為了更好地提升自動(dòng)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(dòng)化控制系統(tǒng)中，不僅要遵循優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jìn)行優(yōu)化的設(shè)計(jì)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(dòng)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(jì)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(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)之前，就需要先進(jìn)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(jìn)行整理和搜集。詳細(xì)地優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的形成就需要有專業(yè)的設(shè)計(jì)人員并做好準(zhǔn)備工作。協(xié)同各方面的關(guān)系積極解決設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題。

2.1.3 生產(chǎn)效率的提升

在PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jìn)和生產(chǎn)路線伴隨之下進(jìn)行。所以在選擇PLC容量的過程中，緊密地聯(lián)系實(shí)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(jì)方案的優(yōu)化

對于PLC自動(dòng)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(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。為了實(shí)現(xiàn)合理而且經(jīng)濟(jì)簡便的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，就需要達(dá)到更佳的控制效果并進(jìn)行更為簡單的設(shè)計(jì)。

2.2 PLC技術(shù)

所謂的PLC技術(shù)，就是一個(gè)關(guān)于可編程控制器的簡稱，自身的計(jì)算機(jī)技術(shù)的一種表現(xiàn)，也是在計(jì)算機(jī)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(dòng)化生產(chǎn)創(chuàng)造出了一種具有較強(qiáng)專業(yè)性的自動(dòng)化控制器，不斷地被應(yīng)用在電氣自動(dòng)化控制中。實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化的控制實(shí)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(jìn)行處理，通過相關(guān)的軟件進(jìn)行控制。與傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行比較，PLC控制系統(tǒng)進(jìn)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(shí)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(chǔ)、處理以及獲取進(jìn)行。

3 PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)

相較于傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)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(shí)現(xiàn)，從而消耗較多的財(cái)力、物力以及人力，還不能夠積極地促進(jìn)高效維護(hù)和統(tǒng)一管理，各式各樣的障礙對系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生著嚴(yán)重的阻礙。然而，隨著時(shí)間的發(fā)展，在先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)以及電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的基礎(chǔ)之上所發(fā)展開來的PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，已經(jīng)在許多的領(lǐng)域被積極地運(yùn)用，并且自身迅速地發(fā)展[2]。

3.1 集成設(shè)計(jì)之軟件設(shè)計(jì)

在PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，首先要設(shè)計(jì)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(shí)要加裝電源凈化元件，以此來達(dá)到抗干擾的目的?？垢蓴_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(jì)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(jì)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(jì)方便工程技術(shù)人員對系統(tǒng)進(jìn)行日常的維護(hù)以及系統(tǒng)調(diào)試。生產(chǎn)過程控制復(fù)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(jì)之硬件設(shè)計(jì)

3.2.1 硬件設(shè)計(jì)之PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計(jì)

在對于輸出電路進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，做好相關(guān)的電路設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作，就需要按照基本的生產(chǎn)工藝要求進(jìn)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(jì)簡單還可以提升系統(tǒng)的負(fù)載能力。

3.2.2 硬件設(shè)計(jì)之PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計(jì)分析

對于PLC自動(dòng)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(jìn)行，使用時(shí)可以在沒有任何保護(hù)措施的情況之下。當(dāng)有著電磁干擾以及過分惡劣的工作環(huán)境的時(shí)候，就會(huì)有整個(gè)系統(tǒng)或者設(shè)備失靈的現(xiàn)象發(fā)生。所以將PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)就成為了必要選擇。PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及集成設(shè)計(jì)，是一個(gè)非常系統(tǒng)化的工程，為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，就需要在反復(fù)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐過程中對其進(jìn)行不斷地優(yōu)化和總結(jié)，優(yōu)化其集成設(shè)計(jì)。