緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇計算機控制技術論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

篇（1）

1.2計算機通信技術的原理計算機通信技術應用的基本原理是通過使用計算機語言二進制數中的0和1來表示高壓電平的轉換方式，把電信號初步轉換成邏輯信號，再把所有的信息用具差異性的二進制序列予以表示，即用二進制數中0和1的比特流電壓來表示信息數據，產生的脈沖電流通過通訊設備來完成數據的傳輸，達到通信功能。

2計算機通信中的傳輸控制技術研究

2.1數據傳輸技術MAC（介質訪問控制子層協議）處于OSI七層協議數據鏈路層下半部分，主要負責連接與控制物理層中的物理介質。進行數據發送時，該協議可預判發送數據可能性，若能發送則在數據上附加部分控制信息，最終將數據和控制信息按照規定方式發送至物理層；進行數據接收時，協議在判斷輸入信息內容未發生傳輸錯誤的前提下，將原先附加的控制信息去掉，將數據發送至LLC層。MAC在傳統有線局域網與當前無線局域網中均得到廣泛應用，MAC層中，數據傳輸技術分為包含總線爭用技術與令牌控制技術的主導技術和其他輔助技術，輔助技術須得配合主導技術一同使用。以下主要針對數據傳輸技術的代表性主導技術進行簡要介紹。（1）CSMA技術。作為一種總線爭用技術，CSMA（載波偵聽多路訪問）利用分散式的控制方法來使附接總線附近的各節點以競爭方式來獲取總線使用權，任意節點無特定發送時間，節點向總線發送數據具隨機性，通過偵聽檢測媒體空閑狀態來決定是否發送數據，若總線處于忙碌狀態則需延遲發送時間。該技術的優點是技術易實現、響應較及時，缺點在于數據發送效率不穩定，網絡負載一旦增大，發送時間就會增長。（2）集中式輪詢技術。輪詢技術是實現集中式數據控制的主要方法，分為傳遞輪詢與輪叫輪詢，前者主機通過向某子站發送輪詢信息來檢測該子站是否無數據傳輸或完成數據傳輸，再向其臨站發送輪詢，以此方式依次處理所有站點，控制最終回到主機；后者主機則是按照順序逐個詢問各子站是否存在數據。（3）分散式令牌技術。實現分散式控制的方法主要是令牌技術，作為最典型的令牌技術，令牌環網的基本原理是網上各主機地位平等，只有獲得令牌的主機才能發送數據。

2.2差錯控制技術（1）ARQ方式。數據接收端一旦檢測出差錯，就會設法通知發送端對碼字進行重發，直至接收到正確的碼字為止。ARQ方式中使用檢錯碼，只可檢測出數據在傳輸過程中發生的差錯，依靠雙向通道把差錯信息反饋給發送端，并且要求發送端設有數據緩沖區來儲存已發送數據，以便對出錯數據進行重發。（2）FEC方式。與ARQ方式相比，FEC方式中數據接收端不但可以檢測出差錯，還能對二進制碼元中發生錯誤的位置進行判斷，從而對差錯加以自動、及時的糾正。該方式中使用的是糾錯碼，無需反向通道來傳輸請示重發的信息，發送端也無需設置數據緩沖區來儲存原始數據，但與ARQ相比，其編碼效率較低，且糾錯設備較為復雜。混合糾錯是將以上兩種糾錯方式進行綜合，傳輸設備較為復雜，不作重點說明。

3計算機通信中的數據傳輸控制技術實施要點

3.1傳輸控制軟件的功能模塊松散耦合設計數據傳輸控制服務功能模塊主要包括信道檢測與優選、協議封裝與解析、信息與安全處理等，各模塊之間的選擇和配置可根據數據傳輸具體需求來定。功能模塊松散耦合設計突破了以往設計中存在的功能模塊間相互依賴、邊界不清的緊密耦合限制，增加了各功能模塊的獨立性、可調性，并給予了系統集成人員安裝功能構建的可選擇性，使功能模塊更符合信息傳遞要求，維護人員也能準確發現問題所在，對網絡傳輸控制服務進行有針對性的修復和優化。

3.2傳輸控制軟件的信息傳輸的跨平臺設計跨平臺設計能使程序語言、硬件和軟件設備在不同硬件架構的計算機上或不同的作業系統內實現無障礙運作。信息傳輸的跨平臺設計主要包括信息跨平臺傳輸與軟件跨平臺移植，通過網絡傳輸控制軟件來封裝不同平臺下的驅動機制與通信接口，進而形成統一的接口，以實現對數據傳輸的有效管理。

3.3多協議透明封裝和解析采用多個相對立協議封裝和解析模塊能實現協議封裝和解析功能與業務應用軟件的有效分離，以多協議封裝和解析來使業務軟件應用更為透明，核心處理技術更為簡明。這種多協議透明封裝和解析的實現要以上層信息安全處理軟件為基礎，在交換服務中完成相應格式轉換，實現傳輸協議在傳輸服務層中的封裝和解析。

3.4可靠與實時傳輸相結合不同類型信息在傳輸要求的側重上存在差異，指令類信息傳輸要求可靠性，態勢感知類信息傳輸注重實時性，無線信息傳輸信道的特殊性對數據傳輸質量有較大影響，為保證傳輸的可靠性和實時性，可在無線信道上采用三級緩沖機制，使信息數據依次經過發送緩沖區、等待區與回執等待區，增加人工確認。

篇（2）

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

一、引言

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

二、課程特點及課程教學中存在的問題

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

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

三、課程教學改革的思路及對策

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

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

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

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

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

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

四、結束語

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

參考文獻：

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

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

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

篇（3）

1 明確專業培養目標,體現智能建筑特色

沈陽建筑大學是遼寧省唯一的一所建本文由收集整理筑類院校,我校控制科學與工程學科以智能建筑技術為學科特色,智能建筑技術的核心計算機控制技術。隨著計算機控制技術的發展,對計算機控制理論和技術要求越來越高,但多年來計算機控制理論與設計課程教材內容上沒有太大變化,教材內容陳舊是主要問題之一;其二,計算機控制理論課程與實際脫節,就理論講理論,內容枯燥,不易理解;其三,很難能找到適應建筑類院校研究生培養的教材。

為此,對該課程進行了改革,取得了良好效果。

1.1 引進前沿技術

結合計算機控制技術的發展和最新成果,引入計算機控制研究的前沿技術,不斷更新教學內容,使學生能學習掌握最新的知識和技術。

1.2 注重基礎教學

按照“基本原理－系統分析－系統設計”的思路講授課程,結合實例分析和實踐環節,使學生掌握計算機控制系統基本原理、方法和技術,具備計算機控制系統的應用和設計能力。

1.3 反映智能建筑特色

結合智能建筑系統工程實例講授,使計算機控制理論與智能建筑系統設計融合,體現智能建筑技術特色。

1.4 重在能力培養

將計算機控制理論學習與工程案例分析、科研成果相結合,通過課堂討論、專題報告、專家教學、科研活動等實踐環節訓練,培養學生的實踐能力。

2 豐富教學內容,滿足社會發展需求

2.1 收集相關資料,充實課程內容

注意學科發展動態,收集國內外控制理論與控制工程的相關資料,特別是控制理論方面的有重要價值的論文、參考書籍及控制理論方面的原版教材,將計算機控制技術中最新、最先進的知識引入教學,大大充實了計算機控制理論與設計課程的教學內容,擴大了學生的知識視野。

2.2 將科研成果引入教學

在課程講授的過程中結合科研工作研究成果,將科研中成功應用的計算機控制系統的工程實例開展案例教學,通過對計算機控制系統實例進行解剖分析,從硬件設計到軟件控制程序,從軟硬件接口電路到大系統連接,從常規的控制方法到先進的智能控制方法,結合實際系統設計中的經驗,理論聯系實際,受到學生普遍歡迎。

3 改進教學方法,提高教學效果

3.1 改進教學模式,促進學生積極思考,激發創造性思維

建立以學生為主體、以教師為主導的基于探索和研究的教學模式。在課堂教學中,以國內外典型計算機控制工程實例為載體,引導學生多方位、多角度地發現問題,有效地調動學生的學習積極性,激發學生的潛能;在課堂教學中鼓勵師生交流;啟發式教學,引導學生通過思考、分析和探索學習,鼓勵學生大膽質疑、獨立思考和創新思維。教學模式的改變,調動了學生學習的積極性,又激發了學生的創造性思維;開展研究型教學,開展學科前沿知識研討、理論難點研討、系統設計難點研討等專題討論。具體方法是:事先布置研討內容,讓學生查閱資料,針對實際問題,闡述自己的觀點,每個研究主題指定主講述人,并進行專題研討,通過多媒體等現代化教學手段激發學生學習的興趣,通過與學生互動,包括課程介紹、圖片和錄像資料、系統實例分析等教學資料,進行深度思考。

3.2 案例教學收到良好效果

在課堂教學中,將基本理論、設計方法、實例分析等按模塊化進行歸類,采用模塊化教學分析方法,每章歸納出知識結構,從知識結構了解各個知識點之間的聯

轉貼于

系,以及模塊中的各個知識單元到模塊與模塊之間的內在聯系,深入淺出,由理論到工程應用,使學生易于掌握。

3.3 教學方法和手段的多樣化,提高了學生的學習興趣

深入實際:到中科院沈陽自動化所、科學家花園智能工程現場等單位進行現場教學。事先布置一些思考題,讓學生帶著問題學習,把課堂的理論知識和實踐知識有機地結合起來。請專家講解計算機理論在機器人控制、智能建筑中的應用技術,并通過現場的演示和實際操作,從理論到實踐,展示了計算機控制理論在實際對象中的應用情況,更真實、直觀,使學生更加真實地了解了計算機控制理論的重要性。

專家講座:聘請有智能建筑實際工作經驗的專家到校內做學術報告,做計算機控制技術發展國內外發展狀況及計算機控制技術在智能建筑技術中的應用方面的報告,擴大了學生的知識視野開闊了學生的知識視野。

將現代技術與教材有機結合:現代技術與教材有機結合,形成立體化的教學環境。多媒體課件、網絡教學軟件、文字引導學生開展科研訓練,學生自主選題,搜集資料,開展科研訓練計劃,鼓勵研究生開展研究性學習,以鞏固學生課程所學知識,并使課堂教學與科學研究融為一體,激發他們的科研和創新熱情。

多種教學方式的融合:如課本文由收集整理堂討論教學與教師講授相結合,學科前沿知識與教材基本內容相結合,理論與工程實際相結合,科研成果與教學內容相結合,課堂教學與實踐教學相結合等,大大提高了講課效果。

(1)采用模塊分析方法,深入淺出。系統設計要結合科研工作實際,從理論到實踐,通過工程實例講述,使設計更貼近實際;(2)將抽象的理論描述轉化為形象化的描述。利用圖形、圖像信息資源使學生能夠盡可能的接近實際系,從而提高學生認知度和學習興趣。(3)在分析系統特性時,采用對比的分析方法,有助于學生深入理解各種分析方棕的特點、區別、適用條件及相互之間的關系。

篇（4）

作者簡介：孫堅（1978-），女，山西運城人，三峽大學電氣與新能源學院，副教授；王強（1974-），男，江西撫州人，三峽大學電氣與新能源學院，副教授。（湖北 宜昌 443002）

基金項目：本文系三峽大學教學研究項目（項目編號：J2011057和1143）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）28-0130-02

當前科學技術呈現出多學科、多領域相互交叉發展的現象，加上人才市場體制的建立，按行業培養學生專業技能的格局，已越來越難以適應人才市場化需求。而當前大學生就業已成為社會關注的焦點，直接關系到家庭、社會與高校的和諧及可持續發展。[1]因此，從培養行業專業人才轉變為重基礎、寬口徑、可適應不同行業需求的高素質、復合創新型人才是保證高校畢業生就業的有力基礎。建立與實施大類培養，優化課程結構，加強學科課程和教學教改建設，緊跟技術進步，主動適應人才市場需求是高校教學改革不斷深入的基本原則和方向。“計算機控制技術”是工科類電氣相關專業主干課程之一，了解和掌握典型控制器件性能，學會以其為核心構建物理控制系統和基本應用技術，是該課程培養學生分析問題、解決問題和創新能力的關鍵所在，使其學會并掌握使用基于典型控制器進行工業控制系統的設計、安裝、調試和參數整定等一般方法和過程以促進畢業生就業質量，增強社會適應力。

一、“計算機控制技術”寬口徑平臺構建

由教育部1998年7月頒布的《普通高等學校本科專業目錄》，把504種專業調整到249種，這為高校拓寬專業口徑，改善就業，積極探索新型素質教育，培養復合型人才提供了指導依據。要實現高素質復合型人才培養，就有必要淡化小專業意識，樹立起大專業思想。打破工科類電氣相關專業近似課程的差異壁壘，，充分挖掘專業課程的內在聯系，對專業基礎課、專業綜合類課程及實踐類課程進行整合，甚至重新設計制訂，著力構建完善的“一綱、兩體、三化”教學平臺，實現理論教學與實踐教學、課堂教育與課外自學的相互融合及補充。

“一綱”，即一門課程一份教學計劃大綱。它對理論課程教學目的、深度及知識體系、教學進度和教學法進行了統一規定。以2011教學大綱為例，熱能與動力工程、機械工程及其自動化、電氣工程及自動化、自動化、電子信息等專業都開設“計算機控制技術”課程。原教學大綱分專業設置，教材、教學時數略有差異，現學大綱和教學要求。采取就高不就低的原則，教材和教學內容以自動化專業為標準，統一調整為32學時，并整合教師資源成立課程教研組，負責課程的建設與教學實施。

“兩體”，即實踐環節主體和理論教學主體。專業導師通常在“計算機控制技術”理論課程接近尾聲時，根據專業設置情況開設專業導論課，介紹各專業最新前沿發展動態，以幫助學生更好地了解各專業學習內容及研究方向，使其結合自身興趣愛好和能力，合理選擇后期實踐性教學內容。

“三化”，即教學過程的全程化、全員化和個性化。全程化，指的是不論在理論教學環節，還是在實踐教學環節，每個工作日都安排老師進行答疑。全員化即“計算機控制技術”課程教研組成員人人參與，建立面向全體學生服務意識和健全答疑制度。個性化指導，主要以提高學生專業技能和就業競爭力為目標，對每一專業、每一個實踐小組進行“綜合設計一對一，指導服務一對一”的培養模式。

二、“計算機控制技術”理論教學模式改革

1.教改原則

在以往的計算機控制教學實踐中，大多采用條塊分割，按章逐節進行講解。本次教改過程中，把計算機控制課程視為一個完整的系統（如圖1所示），通過引導學生用系統的觀念去認識和把握該門課程。[2]即系統建模是理論分析基礎；典型控制器件和電路或附件組成系統的硬件結構；依據工控對象特性及數量，選擇適宜的控制策略和系統結構層次。在實際教學中，以某一工程實例為背景，教學結合工程實例，遵循從上到下的原則，按照圖1每個模塊的層次依次展開。但由于在現實設計中，由于工控機的高度模塊化和插板結構，在“數據通信技術”模塊的教學中，對通信原理無需作為重點，學生學會如何組建“PC+Fieldbus、DCS、PC+PLC、PC+SLC”四種典型控制系統即可；同樣，在計算機接口電路方面，如輸入/出通道、通信接口等，教學內容以標準主流板級產品為主，把主流產品的工作原理、技術參數及應用方法進行重點介紹。

2.理論教學案例

講授完“系統數學建模基礎”后，將以“電爐溫控系統”為工程實例。教師首先講解工作原理圖和系統的工作過程及重要相關概念，對整體系統進行說明后，再將系統按功能模塊給予分割，如：硬件結構包括典型控制器（計算機）、接口電路、檢測電路、調理電路和執行機構等，軟件部分可使用匯編語言或高級語言進行編程；帶學生到實驗室演示已設計好的系統，同時明確指出每個功能模塊所對應的教學知識點，將理論知識與實物對應起來，化抽象為具體，把課本上枯燥的文字敘述轉變為直觀的物理系統。這樣，就很容易調動學生主動學習的欲望和動手實踐的激情。不過，值得注意的是，在課程講授初時，不宜過多使用專業術語，盡可能采用通俗易懂的教學語言。

學生建立起計算機控制技術的“系統”概念后，教師在“教”的過程中有意識地“以面談點，逐個突破”，即：從“電爐溫控系統”再次回歸到圖1對應的“理論模塊”。在講解每一功能模塊時，都結合“系統”展開，明確概念，強調重點和說清難點。在學生掌握了基于PID控制算法后，根據教學內容改變被控對象和數量，引申出其它知識點進行講解。如此這般，通過“系統-理論教學模塊-系統”螺旋式循環過程，不僅有助于學生對“計算機控制技術”這門課程核心思想的深刻理解，還有利于學生切身感受從性能指標出發到方案構想、系統設計的全過程，無形中加強了分析問題、解決問題能力的鍛煉。

三、“計算機控制技術”實驗體系

1.實驗體系構建思想

在大專業教改原則下的“計算機控制技術”實踐教學中，構建一個對立統一的實踐體系是保證課程連續性和區別性，以滿足不同專業特點的內在需求。教學團隊在實際操作中，把握“一個基本點，兩條途徑，三種層次”的從下到上教學思想。[2]即一個基本點是指以培養學生應用創新能力為中心；學生從物理實驗和仿真實驗兩條途徑獲取互補學習的方法；三種層次是指實驗教學體系包含有驗證性實驗、設計性實驗和特色性綜合設計實驗三個層次的遞進。

2.實驗教學案例

第一層次驗證性實驗主要針對學生所學的“計算機控制技術”相關知識進行，這部分實驗內容又分為限選項目和自選項目。限選項目主要有“數字量輸入輸出通道”、“模擬量輸入輸出通道”、幾類“經典控制算法”等，主要定位為通識教育。學生可通過物理性和仿真性實驗，達到幫助理解課堂所學知識，對課程重點加深認識和把握。而對于復雜控制系統，如“PC+Fieldbus、DCS、PC+PLC、PC+SLC”四種典型控制系統的組建、復雜控制算法歸為自選項目，這部分內容主要由學生自主在開放實驗室仿真平臺上完成。

第二層次設計性實驗主要有“交流電動機速度控制”、“水塔水位控制”、“彩燈控制系統”等。學生可根據自身愛好和能力，進行自主選題和難易取舍，初步要求學生能查閱相關專業文獻，培養學生運用學過的知識和方法，發揮自己的思考和想象，自行編制控制算法程序來實現性能指標。如某學生選擇精確型“交流電動機速度控制”，在進行輔導時，指出交流電動機是一非線性、多變量、強耦合的控制對象，其數學模型較難精確建立，為克服常規模糊控制器隸屬函數不變的缺陷，可考慮設計一種具有自學習功能的控制器，[3]更為詳細內容可通過查找相關文獻途徑獲取。

特色性綜合設計實驗為第三層次，一般在完成第一層次和相關理論課程教學后，以興趣愛好或專題形式進行。經過學生報名和教師篩選，讓一部分有能力、有潛力的本科同學進入實驗室學習和研究。在這一過程中，教給他們科學的工作方法，使他們學會利用圖書館、網絡等資源查閱資料，提出解決方案并進行論證。[4]每個特色性綜合設計實驗題目均以工程實際需求為背景，如：綜合設計性題目“程控型高穩定輸出交流電壓源研制”，教師組織興趣組學生對方案的總體設想和技術路線進行引導；在系統裝置控制策略的把握上，提醒同學使用輸出電壓瞬時值反饋可提高輸出的穩態精度滿足性能指標要求，但這可能帶來系統的不穩定，用并聯微分校正——引入濾波電容器電流反饋可達到改善系統穩定性的目的。[5]這種啟發式、互動式的教學方式，有利于培養學生科學的工作方法和縝密的研究習慣，達到高素質創新人才培養的目的。

四、結束語

本文從寬口徑“計算機控制技術”人才培養需求出發，對理論和實踐教學進行改革。從系統層面上有效認識和把握各模塊間的內在聯系，實現了認識層面從孤立到統一的轉變，有助于學生的融會貫通。實踐教學體系的構建和實驗內容的設置，既保持了課程的統一性，又體現了不同專業的對立性。而通過特色性綜合設計實驗，將對立與統一進行了很好的融合。

參考文獻：

[1]陳建.基于四個“創新—提升”視閾下的高校畢業生就業工作研究[J].就業指導，2012，（24）：47-51.

[2]王強，孫堅.“電力電子技術”教學的改革與實踐[J].中國電力教育，2011，（6）：177-178.

篇（5）

0 引言

現代科學技術的發展極大地推動了機械工業領域的變革,同時給相關生產產業帶來了巨大的影響,提高了生產水平和技術。隨著各種技術之間相融合的發展,以計算機電子技術、機械技術為核心的機電控制領域將給工業及科研等領域帶來更多的實際應用。

1 計算機技術與機電控制技術的發展概況

1.1 計算機控制理論的形成與技術的發展

忽略數字信號的量化效應,可以將計算機控制系統看成采樣控制系統,在這一系統中,將其中連續的環節離散化,則整個系統又可看成由不同的離散系統構成。計算機控制理論的發展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態空間理論和系統辨識自適應控制等理論綜合應用到控制技術中,使計算機控制系統有了初步發展。對于結構復雜、時變的非線性系統,控制系統則融入了魯棒控制、模糊控制、預測控制等多種新型理論,逐步形成了工業過程控制系統的一個新方向。

自世界第一臺電子計算機問世后,計算機首先被用來自動檢測化工生產過程的過程參量并進行相關的數據處理,同時也研究了計算機的開環控制。到二十世紀六十年代,出現了用于過程控制的計算機,實現了直接數字控制。后經集中式計算機控制系統發展到現在的以微處理器為核心的分層式控制系統控制,通過計算機對生產過程進行集中監視、操作和管理控制等。伴隨著計算機處理器等技術的發展,計算機控制技術也隨之發生相應的變革,最終應用到工業生產中并對其產生巨大影響。

1.2 機械和電子控制技術的發展和現狀

在生產、科研等諸多領域里,有大量的物理量需要按某種變化規律進行控制。在二十世紀三十年代之前,工業生產多處于手工操作的狀態。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內,初步有了對工業生產的機械控制實踐。隨著電子技術的迅速發展和計算機控制系統的出現,直接實現了工業生產中各參量和過程的數字控制。計算機的微型化使控制技術更加智能化,同時將機械、電子、計算機技術和控制技術有機結合的機電一體化技術也得到迅猛發展,且越來越被廣泛的應用到各生產領域。目前主要形成并應用的機電控制技術主要有PID控制,PID是經典控制理論的代表,它吸收了智能控制思想并利用計算機的優勢,形成了自適應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)、變結構控制等,均隨著計算機領域的發展在不斷地拓寬。

2 機電一體化的發展及在工業上的廣泛應用

2.1 機電一體化的簡介和生產應用

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

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

交流傳動技術的發展也是隨著電子技術和計算機技術的發展在工業上有了重要的應用,尤其是在鋼鐵工業中,使復雜的矢量控制技術得以實現,無論是大容量電機還是小容量電機現均可使同步電機或者異步電機實現可逆滑調速。也使交流傳動系統在軋鋼生產中得到廣泛的應用。

可編程控制器(PLC)是集計算機技術和自動控制化技術于一體的新型控制系統。這一系統解決了工業控制系統中大量開關控制的問題,逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統。隨著PLC技術的進步,其應用領域更是不斷擴大,可采集存儲數據,還可對控制系統進行監控。PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環控制。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用。此外,隨著工廠網絡自動化的發展,PLC可實現通信及聯網功能,更有助于工業生產的控制過程的監控。如今,PLC技術已經被廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環保以及文化娛樂等各行各業。

2.2 計算機在機械和電子控制產業的應用實例

計算機技術和機械電子控制技術一體化的有機結合,不斷使相關的新技術應用到更多的領域中去,這些應用到的領域已經不再局限于工業的生產,更多技術是切身關系到我們日常的工作和生活。下面舉幾個具體實例來介紹計算機技術和機電控制相結合的實際應用。

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

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

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

交通信號燈系統也是微機軟件應用到電子控制系統中的典型實例。通過主要應用PLC技術控制十字路口的信號燈動作。準確無誤的完成信號燈的變燈動作來控制時間,這項應用更是極大方便了人們日常生活工作的出行。

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

與機電一體化相關的技術還有很多,并且隨著科學技術的發展,各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯,以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢。

3 總結

在機械生產領域,電子技術和計算機技術的融入發展,機電一體化的形成是機械工業中的重要變革。通過不斷發展的計算機技術,使機電一體化相關的技術在諸多領域中得到了廣泛的應用。

參考文獻:

[1]張東寶,工程機械與控制技術[M].筑路機械與施工機械化,2007.

[2]馬增強等,數據采集系統的研究,微計算機信息,1998.

[3]王立新,淺談數控技術的發展趨勢[J].赤峰學院學報,2007.

篇（6）

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】B【論文編號】1009―8097 (2008) 07―0113―03

一引言

按照機電工程學院提出的機械工程及自動化專業教學改革的目標，以突出‘應用’為主旨和特征，構建《計算機控制技術》課程的教學內容體系以及相對獨立的實踐教學體系。在機電技術中，計算機控制技術起著十分重要的作用，現代的控制技術都離不開計算機，如圖1。一個單獨而且完備的計算機控制控制系統，必須包括信號檢測、信號處理(計算機程序)、信號輸出、功率輸出以及控制對象這5大部分。信號檢測涉及傳感器技術和微電子技術；信號處理涉及工業計算機控制技術；信號輸出和功率輸出涉及計算機接口技術、繼電－接觸器控制技術、電力電子變流技術；控制對象多為交、直流電動機。若是一個多任務系統，還涉及到計算機網絡通訊技術。由于本課程實踐性較強，涉及的相關概念較多，與前續課程的內容聯系緊密，因此，教師該如何組織教學的各個環節，實現開放式的實踐教學模式，讓學生邊學邊練，培養學生獨立思考，獨立解決問題的能力，使學生確實掌握好本課程知識，是一項非常有意義的課題[2]。

從這門課程的教學實踐看仍有以下不足：

第一是學生缺乏面向工程實際的機會。學生能夠學好每門課程的主要內容，但是難以綜合運用解決現實問題。遇到現實問題，學生往往能夠向在某門課程中學習過的內容靠攏，從某門課程某個知識點出發來解決問題。這種從書本出發而不是從問題本身出發的思路，明顯受到書本的束縛，不但反映了學生綜合運用知識依然有欠缺，也反映了學生面對現實問題的不自信。

第二《計算機控制技術》是一門多學科多課程交叉、實踐性強的課程，如果只是從理論上學習，容易流于空泛。

第三是教學手段的不足。長期以來，教學活動都以教師為中心，實行教師在課堂上以描述性的講解來傳播知識，學生在教與學的過程中是一種被動的認知信息的接受者。《計算

控制技術》課程一般采用課堂教學和實驗這兩種傳統方式進行教學，課堂教學傳授基礎知識，實驗幫助學生認知、提高應用能力，也有將常見常用的機電系統拆裝，有助于學生理解原理，提高授課的效率。如果能將理論學習、實踐應用、產品制作有機地結合為一體，以理論教學為基礎，以實踐訓練為重點，以掌握知識和技能、制作產品為教學目標，就能較好地體現“學用一致，知能并舉”的3P教育思想。3P教學法是指原理（Principle）、實踐（Practice）和產品（Product）的三者合一，是教、學、做合一的具體應用[1]。

二 實踐教學改革方案

在《計算控制技術》教學中， 3P教學法非常值得提倡，強調以實踐和產品為主，加大了教學過程的輸入輸出量，大大提高了課程內容的操練頻率。在運用“3P”教學法教學時教師首先給學生引入和展現要學習的原理內容，然后組織學生進行實踐訓練。

1 為學生提供面向工程實際的機會。以理論為框架和學習脈絡，以培養學生應用知識有能力為目標，讓學生清晰和完整地把握基本知識，“教、學、做”合一，充分發揮教與學的積極性，努力走“實踐、理論、再實踐”之路。以應用為培養目標，不同于知識型的培養目標，也不同于研發型目標，還不同于技能型目標，強調在做中教，在做中學。始終把培養學生綜合應用、工程實踐和創新能力放在重要位置，采取理論學習與實驗、實踐相結合，課內與課外相結合，規范與激勵相結合的全方位措施完成教學目標。

2 建立《計算機控制技術》課程合理的教學系統。《計算機控制技術》與某些教學內容較穩定的課程不同，計算機控制技術的發展日新月異，需要把新知識融入到課程中。但是這門課程也有其自身的理論基礎和實踐技巧，并不是一個過渡性的、裁接拼湊的課程。數字信號分析與處理是計算機測控的核心，涉及到拉氏變換和Z變換、數字PID、數字濾波、采樣與復現等內容，擴展后可涉及隨機過程、模糊控制、神經網絡等內容。因此，這門課程看似蕪雜，其實自成體系，教學內容豐富而且彈性極大，要有主有次，主線清晰，層次分明，將理論部分的掌握內容、了解內容合理分布，在有限課時內完成；將擴展閱讀內容、實踐制作內容適當地分配在實驗、興趣小組、科研課題以及競賽中，構成一個開放的實踐教學小體系，有淺有深，給學生寬松的環境、自由的柔性空間，保證一般學生能達到課程的基本要求，有能力的學生能有所深入。理論教學占用課程教學時間，實踐教學占用課外時間，各自獨立又相得益彰，互有補益，構成一個合理的課程教學系統。

3 提高學生的學習積極性。《計算機控制技術》一般開設在大學三年級下學期或者四年級上學期，學生已經學習過大量課程，對被動學習容易產生厭倦情緒。如果采用設計型實驗、展開興趣小組、參加科研課題以及參加競賽等手段，可以激發學生的興趣，提升教育水平、教學信息量、啟迪學生創新思維，形成以學生為主體的自主學習模式，因材施教，以培養學生的自學能力為目的，讓受教育者習而化之，形成一個既有正確導向、符合實際，而又無拘無束的環境。這個階段的學生已經有前期的課程知識，也有基礎進行這種自主性學習。

三 具體改革內容

建立一個以學生為主體，以教師為輔助的相對獨立的《計算機控制技術》課程實踐教學體系，學生自主在課程范圍內選題，獨立查找資料，分析設計方案，并完成制作，形成一個既有正確導向、符合實際，而又無拘無束的環境。具體的實踐教學改革包括實驗教學改革、興趣小組、完成課題以及參加競賽等四個方面：

1 實驗教學改革。為了達到實驗的目的，提高實驗的質量，要求實驗前寫預習報告、單人單機完成、實驗后寫實驗報告（占實驗成績的50%）；減少了驗證性實驗，增設了設計性，創新性和綜合性實驗，教師僅僅安排實驗目標，要求學生根據學過的基礎知識，對采用的方案加以論證，確定實驗方案與步驟，對實驗結果進行分析計算，確認實驗結果的正確性；帶領學生到金工車間，對在以前課程中使用過的設備進行實地分析講解；帶領學生到工廠企業，觀察了解比較先進新穎的計算機控制設備；開設開放性實驗項目。

2 組織課外興趣小組。在注重課堂教學的同時，課外組織學生成立計算機控制技術興趣小組。有些學生對新技術新產品感興趣，可以圍繞相關內容收集資料，分析原理，相互討論，相互啟發，并開設專題報告；對制作實物感興趣的學生，可以運用DP-51或更高級的資源，如CAN控制器SJA1000，CAN收發器TJA1050T，USB器件PDIUSBD12，GPRS器件等，在實驗室指導學生開發、研制一些感興趣或實用的小產品。這樣做一方面有助于鞏固理論知識，縮短從理論到實際應用的過程；另一方面可使學生產生一種創業成就感；有利于培養他們學習興趣；增強其創新意識；提高實際應用能力[2]。

3 組織申報學生課題。興趣小組完成任務以后，可以結合地方企業，在教師的帶領下，申報校級、省級學生科研課題。開展學生第二課堂活動，引導學生積極參與科技小發明活動和教師的科研課題中，而教師僅起拋磚引玉的作用，指明設計思路，啟發學生獨立思考，充分發揮學生的創造性，提高學生的綜合素質。我院去年成功申報校級學生科研課題29項，院級立項項目5項，總資助金額1.65萬元，參與學生100余人。學生科研活動的蓬勃開展，為培養學生的實踐動手能力和創新意識搭建了廣闊的平臺，也為建設優良學風奠定了良好的基礎。

4 組織課題競賽。從學生課題中選拔優秀的項目參加課題競賽。我院已經參加過電子設計大賽，機械創新設計大賽都學生競賽，并取得過不錯的成績。競賽活動使學生受益非淺，從學生被動的要求做實驗，到學生主動的要求進實驗室做實驗，加深了對課本知識的理解與融匯貫通，學到了許多書本上所學不到的東西，培養了創新設計能力。

四 已取得的改革成果

以能力為主線構建《計算機控制技術》課程實踐教學體系，培養學生工程實踐和創新能力，啟迪學生的創新性思維，開發創新潛能、培養創新能力，掌握創新設計方法，培訓學生工程實踐和動手能力。把培養學生綜合應用、工程實踐和創新能力放在重要位置，采取理論學習與實驗、實踐相結合，課內與課外相結合，培養應用型的機電專業人才。

1 通過對多部教材教學內容進行合理取舍，整理出具有特色的教學大綱、實驗教學大綱、多媒體課件、實踐指導手冊、課外擴展閱讀材料。為編寫有特色的《計算機控制技術》教材籌備了豐富的材料。

2 為《計算機控制技術》申報了設計性的實驗，另已申報開放實驗項目2項，計受益學生20人次，擺脫了以往實驗中學生只能機械得按照固定的電路和步驟進行單純的實驗驗證，充分地調動學生的實驗過程的自主設計能力和相關知識的實際運用能力，僅給學生指定實驗目的、要求和實驗條件，由學生自行擬定實驗方案、實驗方法和步驟、選擇儀器設備并完成實驗，同時完成實驗報告。該實驗項目有效地培養了學生的主動運用知識來解決實際問題的能力，鍛煉了學生的實際動手能力，有利于培養學生嚴謹的科學素養。

3 組織學生申報浙江省新苗人才計劃項目“高壓電源設備的遠程控制”，積極參與教師的科研課題。多次帶領學生到浙江宏秀電氣有限公司和浙江正泰電器股份有限公司、展覽會參觀，深入調研高壓雙電源設備的生產、使用，分析其工作原理，解剖設備的內部機制，了解設備的常發故障。

4 組織學生參加多屆省級和國家級大學生電子設計大賽，共計學生15人次；組織學生已參加浙江省第四屆大學生機械設計創新大賽，共計學生8人次；目前正在籌備參加浙江省第五屆大學生機械設計創新大賽。已組織學生進行學生課題4項，共計受益學生11人次；目前正在籌備學生課題3項，預計學生8人次。

五 總結

在課程改革中，從工程實際應用出發，注重工程基礎知識和實踐能力的培養，并充分利用近年來實踐性教學環節的建設成果，改造、加強實驗教學、興趣小組、學生課題和學生競賽等環節，重實踐、強調動手能力、加強實驗和工程訓練環節、將理論教學與實踐教學有機整合，有利于學生解決實際問題的綜合能力與創新能力的培養。

1 過去的原理、實踐和產品是以課程體系為系統的三位一體，各門課程各有特色，難以在每門課程中都有原理、實踐和產品三個環節。由于《計算機控制技術》課程的綜合性和實用性，可以形成獨具特色的實踐教學體系，在小范圍內構成理論、實踐和產品三合一的系統。

2 實踐是創新之源，工程實踐是創新的基礎，沒有工程實踐的能力就談不上創新能力。在工科教育中，課堂學習是基礎，學生的自主思考是關鍵，學生參與實踐才是根本。要讓學生有思考的空間與時間，規劃課程的實踐教學體系時就與課堂教學分開，從實驗教學、興趣小組、學生課題以及學生競賽等四個層次建立課程的實踐教學體系，將學生自主選題、教師引導、與生產生活實際相結合，給學生以更寬松的環境、更大的自由柔性空間，讓學有余力的學生走得更遠更深，重視個性培養。

3 創新之根在實踐，從工程實際應用著眼，著重培養學生創新設計能力。改變學生從書本出發而不是從問題本身出發的思路，擺脫書本的束縛，從工程實際出發，自主學習自主鉆研，增強了學生面對實際問題的自信力，從課程建設開始大力營造一個有利于實施創新教育良好環境。

――――――――

參考文獻

[1] 許為民,張國昌.應用型創新人才培養四題[J].中國高教研究,2007,(6):31-32.

[2] 崔永利,李妍.高校計算機硬件實驗教學改革與探索[J].高等教育研究,2007,1(30):16-17.

Exploration of the Open Practice Teaching System of Computer Control

LUO ShengXUE Guang-mingZHOU Hong-ming

篇（7）

中圖分類號： TU855 文獻標識碼： A 文章編號：

一．引言

智能建筑是實現建筑結構優化以及設備、服務、管理來滿足住戶需求的綜合，其目的是給用戶提供一個舒適、安全、高效、便利的人性化建筑環境。智能建筑中的電氣自動化控制技術是搭建智能建筑的基礎和平臺，電氣自動化控制實現了暖通空調、變配電設備、照明設備、排水設備等為建筑服務或提供生活功能的系統集成，是智能建筑中不可缺少的組成部分。從早期建筑中的暖通空調設備自動化控制，伴隨著建筑技術和控制技術的不斷進步，智能建筑中的電氣自動化控制也得到飛速發展。

二．智能建筑中的電氣自動化功用。

1.實現系統設備的自動化控制。

在智能建筑中，由于提高生活舒適度的要求，需要采用大量的電子、電氣設備，如智能開關模塊、傳感器、紅外控制、信號中繼器、對講設備、音樂系統、安防監控系統等組成了建筑的智能化功用。通過實行電氣自動化控制技術，將各個獨立分散運行的單機設備進行集成控制，實現對設備、終端的自動化運行和遠程管理控制，實現了建筑的智能化。同時，對提高建筑設備運行效率、減少設備運行成本、提升住戶舒適度和安全度具有積極意義。

2.實現智能建筑的系統集成。

智能建筑的系統集成是對建筑中各終端設備的遠程管理與控制，通過對終端設備的控制和管理，實現建筑節約費用、節約能源、提高生活水平的目的。智能建筑是建筑技術和計算機技術、網絡技術、通信技術和控制技術的集成，系統集成的目標是為了搭建建筑主體內的智能化管理，通過對建筑自動控制技術、通信技術、綜合布線技術、計算機網絡技術、安全防范技術以及多媒體技術等將相關設備進行整合，通過軟件進行集成，實現建筑智能化的目的。智能建筑的系統集成提升了建筑的智能化水平，實行電氣控制自動化是保證智能建筑系統集成的基礎。

三.電氣自動化控制技術在智能建筑中的應用。

1.智能建筑的系統自動化控制原理。

智能建筑的自動化控制系統是基于現代控制理論的集散型計算機控制系統，又稱之為分布式控制系統（Distributedcontro systems DCS）。其實現原理是采取“分散控制、集中管理”的模式，通過對現場終端設備上的微型計算機控制裝置（即DDC）進行實時檢測和分布控制任務，而設備終端上的微型計算機控制裝置實現對終端設備的控制以及管理，對終端設備進行信號采集，通過傳感器進行信號傳輸，將傳輸信號送至智能設備上，實現對設備的工況管理和自動控制。這樣就避免了計算機集中控制帶來的高危險性，同時也彌補了單機設備管理的局限性。

2.LONWORKS技術的應用。

LONWORKS技術原本是為工廠管理服務的，是以工廠測量和控制機器間的數字通訊為主的現場網絡，通過將通訊的數字化，使得終端多點化成為可能，實現了傳感器、終端設備和控制器之間的特化通訊。由于LONWORKS技術支持分布式網絡控制，同時又是一個開發性的可交互操作的控制技術平臺，其優勢正符合智能建筑的系統需要。在早期的智能建筑中，并沒有控制網絡，其控制系統只是采用電線將氣動控制裝置連接而成，這種控制組成結構簡單，不利于設備擴展。同時由于終端設備廠商所使用的通訊協議互不兼容，導致無法實現系統的整體自動化控制。隨著計算機技術的發展，網絡技術也越來越完善，基于網絡開發的系統LONWORKS技術被逐步應用到智能建筑中。

LONWORKS技術能實現終端設備和智能設備在簡單網絡上可以進行對等的通信，能形成一個低成本、可相互操作的控制系統，便于服務定制、程序編寫、功能擴容。在智能建筑的電氣系統中，采用LONWORKS技術，將照明、保暖、通風、安保等終端設備進行資源整合，通過傳感器控制為單一的開放式網絡，節約了安裝和運營成本。LONWORKS技術中，房間中的多功能傳感器可以將房間的供暖控制器的運行狀態進行改變，根據用戶需要可從待機狀態轉為用戶需要的模式；房間中的光感傳感器對自然光進行檢測，并將檢測到的自然光數據通過網絡傳輸給LONWORKS控制器，控制器根據設置自動進行區域內燈光照度的調節，可在外部陽光充足時，關閉房間內照明燈具，在房間光線較暗時，自動開啟照明燈具，并可以根據用戶的個人愛好或預先設定好的環境模式來調整燈光亮度。

LONWORKS技術中的Honeywell自動化控制系統控制著智能建筑的照明設備以及暖通空調，該系統與住戶的門禁系統、閉路電視監控系統、消防報警系統以及防盜系統進行系統集成，通過對各個工作站通訊和信息綜合，實現對住戶特定生活需要的提供。例如：當智能建筑中的住戶回到家時，樓道上的門禁控制系統輸入安全代碼，系統開始啟動HVAC系統，將照明控制和暖通空調系統調節至用戶離開前的照明度和室溫。而在住戶外出時，輸入代碼后實現對照明系統、空調系統的自動關閉，并將各設備調節至節能狀態。在HVAC系統中，其控制器可根據房主的要求，將臥室和居室的溫度維持在一定理想范圍內，采用PI算法控制的FCU通過與暖氣片的連接實現自動運行，達到對室內溫度、濕度的自動調節、自動控制。

3.基于IP+無線技術的新型電氣控制技術。

在智能建筑的發展中，IP+無線技術是隨著計算機技術和計算機網絡技術的完善而產生的，是計算機網絡技術在智能建筑中的具體應用。通過IP+無線網絡技術，構成了特有的智能家居系統。由于終端設備采用IP管理，傳輸通過無線方式進行，可實現雙向通信，其好處不言而喻，這也是智能建筑的系統控制的發展趨勢。

在計算機網絡時代下，智能建筑的電氣設備不在是單一、獨立運行的終端設備，系統需要采用設備IP綁定，通過無線進行數據和信息傳輸，這就增加了電氣設備的自動化難度。在電氣自動化控制系統中，終端設備要具有智能性，如智能電源轉換器、無線紅外轉發器、智能開關、智能插座、安防報警系統、智能窗簾系統以及網絡攝像機等，并在設備上進行IP分配，通過智能網關和網絡，將數據傳輸至智能主機，智能主機進行實時監控和任務分配，實現對電氣設備的控制和管理。

智能建筑中的智能門鎖、對講可視系統、房間對講系統、照明系統、空調系統、安防系統、音樂系統以及環境監測等都通過WEB控制，用戶即使是在房間外，也能實現對房間內溫度、照明、設備開關的控制，并能對建筑設備的運行狀況、運行報警情況、性能參數等等進行了解。

四.智能建筑中的電氣自動化控制發展趨勢。

傳統的智能建筑需要實現電氣自動化，一般僅僅是采取電線連接設備的單一模式，在發展中受到較大制約。未來的建筑電氣自動化控制將注重終端的集約化，將終端功能進行集中，體積減小，降低耗電，在此基礎上，形成電氣設備的模塊化，增加其拓展性。同時電氣設備的無線化必是大勢所趨，通過無線化接入，提高了設備可移動性和可擴展性，同時簡化了施工，避免造成建筑墻面損傷。

五．結束語。

智能建筑的電氣控制自動化是提升住戶生活水平的必要因素，其技術應用越來越廣，這對提高智能建筑的功能具有積極作用。電氣的自動化控制，實現了終端設備的遠程控制和管理，提高了住戶的生活水平和質量。

參考文獻

[1] 陳裕家 淺談電氣自動化控制在智能建筑中的應用 [期刊論文] 《城市建設理論研究（電子版）》2012年4期

篇（8）

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

1．計算機控制系統在汽車性能測試方面的應用

由于電子技術的飛速發展，測試技術日新月異。應用先進、成熟的測試技術，是成功開發性能優良、經濟實用的汽車性能測試系統的基本原則。在汽車性能的測試方面，最常見的計算機控制系統包括：

1.1 PLC控制系統

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

1.2 面向對象控制系統

面向對象的控制系統是利用典型基礎控制產品，針對特定應用對象進行系統設計和二次開發，二次開發的重點是系統結構、專用系統或部件以及應用軟件的開發。這種系統由于其針對性強，因而能夠做到系統緊湊、價格低廉，并能實現EIC（電控、儀控、計算機）一體化。

1.3 DCS控制系統

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

1.4 模塊化控制系統

近年來控制模塊和模塊化控制系統得到發展。模塊化控制系統是以模塊為基礎，組成高度可配置的、分布式采集控制系統，這種系統當I/O出現故障時，只需要調換故障的模塊，而不需替換整個系統。模塊化控制系統的持點是：結構簡單、安裝方便、組織靈活、可擴展性較好、可靠性高、維護方便。

2.計算機控制系統在汽車監控方面的應用

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

2.1車載端計算機控制系統的職能歸納

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

2.2監控端計算機控制系統的職能歸納

監控端計算機控制系統的職能可以歸納為：首先，數據預處理:通信服務器從Internet上接收到車輛的信息之后對信息進行初始的驗證、校驗、數據日志處理。并將待處理的信息分發給有處理能力的監控終端。其次，數據跟蹤:將移動車輛的實時位置以列表的方式顯示出來。第三，跟蹤監控功能:服務器端可以實現對多終端的跟蹤監控，系統實現采用TCP/IP協議，采用此協議是因為該協議可以保證信息傳輸的可靠性和實時性。第四，報警功能:終端設備報警分為預報警，實際報警，以及報警解除三級報警狀態，這主要為了避免誤報警情況發生，當服務器端收到終端設備預報警信息，則彈出報警對話框，并且在預報警車號列表框中列出發出預報警信息的車號，雙擊其車號可以使系統定位到該車上，預報警情況不會使系統自動定位該車號的終端。

3.計算機控制系統在汽車檢測方面的應用

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

3.1計算機控制系統在汽車管理檢測方面的應用

其實也就是常說的“多站點汽車檢測動態管理網絡系統”主要是利用計算機信息技術實現道路運輸管理部門對多個汽車檢測站的檢測數據進行實時傳輸與檢測結果的自動判斷，實現車輛二級維護備案，并實現對道路運輸車輛技術狀況的實時監控和道路運輸車輛相關信息的自動化傳輸，該系統還可以對汽車維修企業的二級維護車輛的一次檢驗合格率進行監控，該系統可以應用于所有道路運輸管理部門，以及其相應的檢測站，利用網絡技術實現車輛技術管理及信息傳遞的自動化，滿通部4號令的要求。該系統采用分級分布式星型網絡結構，網絡各工作站點通過集線器相互連接構成檢測系統局域網絡，完成數據通信和信息傳輸;通過調制解調器能方便地與電話網連接，加入Internet國際互聯網，實現局域網與局域的遠程通信，從而構成廣域網。其車輛檢測、辦理車輛技術等級評定和二級維護簽章實行封閉式自動檢測和流水作業辦公。

3.2計算機控制系統在汽車故障檢測方面的應用

經過多年的發展，目前國內的汽車故障檢測維修行業已具相當規模。大部分汽車綜合性能檢測站均采用了計算機控制系統，汽車維修企業也應用維修信息管理系統，一定程度上實現了檢測自動化和管理科學化。

3.2.1 計算機控制系統可以為汽車故障檢測提供技術支持

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

3.2.2 計算機遠程故障控制系統對汽車行業的現實意義

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

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

參考文獻

篇（9）

0 引言

高等學校自動化專業教學指導分委員會將自動化學科專業分為“研究主導型”本科自動化專業、“工程研究應用型”本科自動化專業、“應用技術主導型”本科自動化專業和“技術技能型”專科自動化專業。而“應用技術主導型”本科自動化專業分布在地方非重點院校和新升本院校，相對于理論教學而言，實踐教學是教學過程中最薄弱的環節。實踐教學是整個教學體系中重要的組成部分，是“應用技術主導型”本科自動化專業教育中不可缺少的重要環節。

要改革人才培養模式，提高人才培養質量，增強畢業生的適應能力，教學內容和課程體系的改革是當前高等教育教學改革的重點和難點，通過對課程體系的整體優化來培養出“厚基礎、寬口徑、高素質、強能力”的創新人才，是高校所面臨的一個重大理論和實踐課題。高校要發展，必須以人才培養質量為生命線，而實踐教學環節是影響當前高校人才培養質量的最突出的環節。因此，構建實踐教學體系是高等院校教學基礎建設的重點。實踐教學體系建設的核心內容包括：系統科學的實踐教學模塊構建、內外結合的實踐教學基地建設、實踐教學教師隊伍建設等等。

近年來，我校在切實加強實踐教學體系建設方面進行了積極有益的探索與實踐，效果明顯。本文結合我校自動化專業教學內容和課程體系的整體優化，就實踐教學環節進行了闡述。

1、構建科學合理的實踐教學體系

根據自動化專業的培養目標，對實踐教學環節作精心梳理和研究，使各個實踐環節和相應的理論教學密切銜接。以培養學生實踐能力和創新能力為目標，遵循實踐教學先基礎后應用、四年實踐連成線的原則，加大實踐教學的比例，增加集中實踐周數，構建各個環節優化組合的新體系，實現實踐教學的層次化。實踐教學體系如圖1所示。

1.1入門層。入門層大學物理實驗是學生進入大學后接受系統實驗方法和實驗技能訓練的開端，是對學生進行科學實驗基本訓練的重要基礎，在激發學生的想象力、創造力，培養和提高學生獨立開展科學研究工作素質和能力方面具有重要的奠基作用。電工電子實訓安排在大學一年級結束后，在學生還沒有學習專業技術基礎課電工、電子技術前進行。通過有趣的且貼近生活的“電工電子實訓”項目，如家用電器安裝；簡易電子產品焊接、制作及安裝調試；計算機組裝（DIY）；繼電控制柜裝配等項目，建立對電工、電子元器件、工藝流程、電器設備、電子儀器等的初步認識，激發學生學習電子電路工作原理、設計技巧的熱情，熱愛所學的專業，對后續技術基礎課和專業課學習有很強的促進作用。

1.2基礎層。基礎層以獨立設課的教學形式學習電路和電子技術，完成系列電工實驗、電子技術實驗。該層次要求學生理論聯系實際，完成嚴格的電工、電子實驗技能訓練。該層次中增加設計型、綜合型實驗內容的比例，有利于培養學生的分析問題解決問題的能力、創新能力，為后續拓展層的實驗教學打下堅實的理論和實踐基礎。

基礎層的基本要求是：培養學生基本工程素質、基本實驗技能和分析問題解決問題的能力。

1.3拓展層。拓展層是學生試驗和小型設計環節的核心層。學生要完成嚴格的專業課程的實驗技能訓練和設計能力鍛煉。

本層實驗系列主要包括：過程控制系統系列實驗、、計算機應用技術系列實驗。

過程控制系統系列實驗完成《自動檢測與儀表》、《過程控制工程》、《計算機控制技術》、《現場總線》、《自動控制系統》、《工業計算機網絡》和《自動化綜合實訓》等主干課程和教學環節的基本課程實驗和綜合實驗。

控制技術系列實驗完成電機與拖動實驗、電氣控制實驗、電力電子實驗、自動控制原理實驗、交流變頻調速實驗、檢測技術實驗、計算機控制技術實驗等。

計算機應用技術系列實驗完成單片機原理與應用實驗、嵌入式系統實驗、EDA實驗、DSP實驗、微機原理與應用實驗、程序設計實驗等等。

各課程的實驗內容可分為基本型、設計型、綜合型三種類型的實驗，可以有機組合，滿足實驗學時增加和設計型、綜合型實驗比例增加的要求。

本層課程設計系列主要包括電子技術課程設計（小型電子系統、電子產品的設計與制作）、PLC綜合設計、自動化技術綜合實訓、微機控制課程設計、控制系統課程設計、過程控制課程設計等。

拓展層的基本要求是：掌握扎實的專業實驗技能，具有系統分析、設計、應用的能力，特別是綜合運用所學知識的能力和創新能力，強調自主學習、自主實驗。

1.4提高層。提高層是學生綜合運用所學知識進行設計開發、技術應用研究的高層次實踐教學環節。包括開放性設計項目、畢業實習、畢業設計，也包括學生課外科技活動，全國電子設計大賽的培訓、參賽科技制作的實驗研究等。

提高層基本要求：自主設計、設計實驗、自主研究，培養學生的創新精神和創新能力，增強學生的工程設計和綜合應用素質。

2、結語

自動化實踐教學體系的建設是一項復雜的系統工程。隨著自動化專業教學改革的進一步深入，自動化實驗室的建設也在逐步前進。經過幾年來的實踐，培養了學生的實踐能力、實踐技能和創新能力，培養了學生的工程意識和創新精神，全面提高人才培養質量。有一批學生參加全國大學生電子設計競賽活動且獲獎，多位教師指導的畢業論文獲湖北省優秀學士學位論文。電子技術協會獲“全國高校甲等A級優秀社團”、湖北省大學生“優秀社團”榮譽稱號。雖然我們已取得了一些階段性的成果，但和我們制定的建設目標還有不小的差距，仍然需要不斷總結經驗，勇于進行新的探索和實踐，才能圓滿完成自動化實踐教學體系的建設任務。

參考文獻

[1] 李祖欣.電子信息工程專業實踐教學體系的構建與實施[J].電氣電子教學學報，2004年6月，第26卷第3期

[2] 謝克明.電子信息類大學生實驗教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2005，24.

篇（10）

引言

我國是世界嚴重缺水的國家之一，農業是用水最大用戶，農業用水總量4000億m3，占全國總用水量的70%，而目前我國農田水分利用率和水分利用效率都比較低，其中農田灌溉水的利用率平均僅為40%―50%左右，農田對自然降水的利用率僅達到56%；農田灌溉水的利用效率僅有1.0kg/m3左右；旱地農田水分的利用效率為0.60―0.75 kg/m3。根據權威部門的預測結果，在不增加現有農田灌溉用水量的情況下，2030年全國缺水高達1300億―2600億m3，其中農業缺水500億―700億m3。加快發展節水高效農業，不僅是解決我國水資源短缺、實現水資源高效利用的有力保障，同時也是保障糧食安全、生態安全和水資源安全的重大基礎戰略，可以大幅度增加農民收入，有力地推動農業和農村經濟可持續發展，具有重要的戰略地位和深遠的意義。而當前我國在節水灌溉方面還基本停留在人工操作上，即使有些地方搞了一些灌溉工程自動控制系統，但只是小面積的局部控制。真正具有擴展功能的大規模灌溉工程的計算機監控系統應用還不多見。

灌溉自動控制模式與人工控制力式相比，具有節省水、肥、能量、殺蟲劑、人工等優點，并可基本消除在灌溉過程中人為因素造成的不利影響，提高操作的準確性，有利于灌溉過程的科學管理和先進灌溉技術的推廣。同時通過灌溉控制器適時、適量地灌水，提高農作物產量，有利于我國廣大農村勞動力的轉移和農村經濟結構的調整，同時，對環境保護也起到一定的作用。

一、國外灌溉自動化技術的發展狀況

隨著全球性水資源供需矛盾的日益加劇，世界各國，特別是發達國家都把發展節水高效農業作為農業可持續發展的重要措施。發達國家在生產實踐中，始終把提高灌溉（降）水的利用率、作物水分生產效率、水資源的再生利用率和單方水的農業生產效益作為研究重點和主要目標。這些發達國家從最早的水力控制、機械控制，到后來的機械電子混合協調式控制，到當前應用廣泛的計算機控制、模糊控制和神經網絡控制等，控制精度和智能化程度越來越高，可靠性越來越好，操作也越來越簡便。

1、 電氣信息技術在灌溉控制中的應用

30年前，溝灌和漫灌幾乎全靠人力，自動化技術未能應用到灌溉工程中。真正的計算機控制灌溉源于以色列。該國最初把自動化控制技術應用到灌溉中的原因是：以色列足一個極其缺水的國家，從自然條件上講必須發展節水農業；另一方面是出于中東安全的考慮，以色列人想通過自動化控制技術在家里控制農田灌水，減少由于武裝沖突帶來的危險。最初的灌溉控制器是一個簡單的定時器，這可以看做是灌溉控制自動化的第一階段。隨著控制技術、傳感器及水的發展，以色列開發了現代診斷式控制器，這種控制器把以前不能采集到的信息通過不同的傳感器來獲得，通過互聯網、遠程控制、CSM等來實現數據傳輸，然后通過計算機中的一些模型來處理信息，做出灌溉計劃。

2、人工智能在灌溉中的應用

由于土壤濕度傳感器的非線性以及其輸出延遲較大，采用傳統的反饋控制方法很難得到滿意的結果，而近幾年由于人工智能技術的發展，使得人工智能技術在節水灌溉中的應用顯示出廣闊的前景，其中包括用專家系統、模糊邏輯系統、神經網絡來預測和建模，使得灌溉控制器用這些智能技術來及時、準確地預測環境參數，同時控制這些參數使得它更適合于作物生長。糊控制和神經網絡在灌溉控制器中的應用較多，這些系統一般以土壤濕度傳感器測土壤水分，同時還通過自動天氣預報站估算出作物的蒸騰量，然后把這兩個信息經模糊化后輸入到模糊控制器，模糊控制器經模糊規則決策得出模糊輸出，再把該模糊輸出精確化傳送給執行機構，控制電磁閥動作。如果該控制不能得到滿意的結果，則可以通過神經網絡來優化控制規則。

模糊控制不需被控對象的精確模型，它是根到另一個神經網絡去預測灌溉需求。根據人的手動經驗或專家的知識來設計的。一個有經驗的農民能知道合適的灌溉時間和灌溉量，既然模糊控制能夠模擬人的推理能力。所以把模糊控制技術和傳統的控制方法結合將是非常有發展前途的。

二、國內灌溉自動化技術發展狀況

國內在開發灌溉自動控制系統方面處于研制、試用階段。能實際投入應用，且應用較廣的灌溉控制器還不多見。在開發的產品中有代表性的如中國農業機械化研究院聯合多家單位研制的2000型溫室自動灌溉施肥系統，該系統是國家“九五”科技攻關項目中自主研發的科技產品。該系統結合我國溫室的環境和實際使用特點，以積木分布式系統結構原理，解決了計算機適時閉環控制、動態監測、控制顯示中文、施肥泵混合比可調、電磁閥開度可調等關鍵技術問題。該系統具

有手動控制、程序控制和自動控制等多種灌溉系統模式，可按需要靈活應用，在大連、北京等地已經投入了應用。從系統運行情況來看，該系統有很好控制效果。取得了一定的經濟效益和社會效益。天津市水利科學研究所研制的溫室滴灌施肥智能化控制系統主要用于現代溫室，日光溫室作種物的灌溉營養液施肥，環境監測的智能控制，采用世界先進的可編程序控制器和觸摸屏控制技自動灌溉控制器，性能可靠、功能齊全、人機界面友好、操作簡單、價格低廉，此控制系統的控制流量為15 m3h， 控制規模為1―2 hm2，能控制24路閥門，系統具有人工干預灌溉施肥功能，定時、定量灌溉施肥功能，條件控制灌溉施肥功能。北京澳作生態儀器有限公司的澳作智能節水灌溉控制系統可與各種滴、噴灌系統連接，實時監測土壤墑情，根據要求自動灌溉。控制方式靈活，手動、半自動、全自動任選且可隨意在計算機上更改，可同時控制多個設備，受控區位置及形狀，環境參數及設備狀態可同時顯示在中心計算機上。北京奧特思達科技有限公司研制的WT一02型微噴灌定時自動控制器，是一種供農業、草坪、果園、溫室一般場合給水的電子灌溉自動控制系統。

1995年，許建中在大規模灌溉工程的計算機監控系統中采用分散功能和集中管理，各局部系統(RTU)都能獨立工作，各RTU之間的信息則通過高速數據通道進行聯系，其控制方式包括時間控制、水量控制、時間水量綜合控制、綜合分析制。毛慎建、張和許一飛(1995年)在智能化灌溉控制器研制中，介紹了以803l單片機為核心的全自動化灌溉控制器，該控制器可以按照任意設定周期進行灌溉控制，也可以根據檢測的土壤水分狀況進行閉環控制，能夠控制多路灌溉系統進行多種方式灌溉，該系統已成功用于北京航空航天大學體育場，從投入運行的情況來看，情況良好。許吉力(2000年)以以色列和法國Richel溫室系統為對象，綜合分析了溫室灌溉系統的要求和特點，提出了一種以集散控制系統方式的溫室計算機控制系統的組成方式，采用了面向對象編程技術和事件驅動方式，能及時響應用戶請求，使系統不但具有非常友好的人機交互界面，而且具有良好的實時控制功能，強大的信息查詢能力。胡清和桂玉屏(1999年)在采用計算機控制農田灌溉網絡系統設計中，介紹了一種低成本新型水傳感器，并把它用在農田灌溉計算機網絡系統中，該裝置成功應用于福建省漳州市甘蔗灌溉試驗站，取得了滿意的結果。朱長青、曹成茂(2001年)在多用途節水灌溉控制系統研制中，介紹了一種以單片機控制為核心，能適應多種作物節水灌溉控制系統，該系統研制時充分考慮各種作物的特點，綜合選擇與灌溉控制密切相關的三個因素作為綜合控制對象。其它國內研制得自動灌溉控制器，還有直接用PC機進行控制的，這樣使成本增加，不易在田間較惡劣環境下使用等缺陷。

三、節水灌溉自動化技術發展趨勢

經過多年的發展，國外灌溉控制器已逐步趨于成熟、系列化，但價格昂貴。國內雖引進一些，但多數是農業示范區、科研單位、高校，雖然國外生產的灌溉控制器性能優越。但沒有考慮我國特殊的自然、氣候、土地資源、農民經濟狀況等因素，因而國外引進的灌溉控制器在國內應用并不普及。國內雖然有多家研制灌溉控制器。但多數是小規模、實驗和理論的探討，應用不夠普及，究其原因一則是開發性能完善的灌溉控制系統需要大量的人力、物力的投入，需要多部門、多學科的融合，這在一定程度上限制了性能完善、適應性強的控制器的開發。其次是現在開發出來的灌溉控制器價格昂貴，農民盡管知道能節省人力、灌溉用水、提高產量，但由于一次性投資太大，多數農民承受不起，這也在一定程度上限制了灌溉控制器的普及。

隨著中國農業現代化進程的加快、農業結構的調整、以及我國加入WTO等因素，可以預計對農業灌溉自動化技術的要求會越來越高。灌溉控制器在我國將有巨大的市場。節水灌溉控制器近期在中國應朝著價格低、性能可靠、操作簡便的方向發展。但從長遠利益考慮，新的智能化技術、傳感技術和農業科技的引入、應用和普及，將會有智能化程度更高、功能更強、性能更穩定可靠的灌溉控制器出現。

結束語

綜上所述，西方發達國家在節水灌溉控制器的開發上已越來越成熟，且發展趨勢是研制大型分布式控制系統和小面積單片機控制系統。同時隨著人工智能技術的發展，模糊控制、神經網絡等新技術為節水灌溉控制器的研制開辟了廣闊的應用前景。而國內在灌溉控制器的研制方面還沒有形成規模大、應用范圍廣的成套灌溉控制產品，國內的一些高爾夫球場等大面積場地灌溉控制，一般引用國外現成的成套灌溉控制產品。而廣大農村可根據我國國情和各地經濟和技術發展的實際情況，采取簡單可行的節水灌溉措施及相應的排灌機械和設備，大力發展可靠、實用、成本低、操作簡便的節水灌溉控制器，這樣做不僅具有廣闊的市場，而且具有巨大的社會和經濟效益。

【參考文獻】

篇（11）

隨著現代科學技術的高速發展，自動導引小車（Automatic Guided Vehicle AGV）得到了廣泛的應用。AGV以電池為動力，并裝有非接觸導航（導引）裝置，以電磁引導、激光引導、慣性引導及GPS引導等方式。可實現無人駕駛的運輸作業。它能在計算機監控下，按路徑規劃和作業要求，精確地行走并停靠到指定地點，完成一系列作業。

AGV以輪式移動為特征，較之步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優勢。AGV的活動區域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。在自動化物流系統中，最能充分地體現其自動性和柔性，實現高效、經濟、靈活的無人化生產。

一、AGV導航系統的系統總體設計

本論文設計了磁帶引導AGV，完成尋跡、蔽障、PWM調速、人工控制等功能，為大量生產工業型AGV提供較好的研究基礎。系統模塊設計如圖1所示：

圖1

本論文主要對AGV的硬件系統進行設計，重點研究磁引導AGV的磁尋跡感器模塊軟硬件模塊、速度反饋模塊的設計。

二、磁尋跡傳感模塊設計

磁尋跡傳感器是AGV能否完成磁帶尋跡功能的關鍵，為了檢測到弱磁磁場的存在，要選用靈敏度更高的傳感器。本設計采用磁阻傳感器，可以測量到弱磁磁場的存在。由于磁阻傳感器輸出為模擬量輸出，需要通過響應的A/D轉換電路將信號輸入單片機。模塊設計如圖2所示。

圖2 磁尋跡傳感器硬件實現電路

三、速度反饋模塊設計

本論文AGV采用雙輪差速驅動方式，當電機負載增加時，電機的運行速度下降，一般額定轉速降落達3%～10%，為了使兩電機同速，必須要有反饋換環節對電機的速度進行反饋。只有組成了閉環系統，AGV的運動與速度才可控。碼盤接口硬件電路如圖3所示。兩編碼器的A和B兩相信號經過74LS14施密特整形，分別接到單片機的P2.3和P2.2 以及INT0和INT1上。單片機對INT1和INT0的中斷次數計數來測量通道B的脈沖數，讀取P1.2的電平狀態來判斷電機的轉動方向。以上升沿觸發為例，當B路信號的上升沿引起中斷時，單片機判斷P2.2或P2.3信號的電平高低。若其為低，則電機正傳；為高，則電機反轉。電機的速度即為一個采樣周期中N值的變化量。電機的轉速為，式中，C為標度變化系數，可根據轉速的量綱來選擇，N為一個采樣周期中的計數值，它的符號反應電機的轉動方向。硬件實現電路如圖3所示。

圖3 光電編碼器實現電路圖

四、總結

本系統采用PWM調速及雙輪差速控制，使車輛依照車載傳感器確定的位置信息，沿著規定的行駛路線和停靠位置，自動行駛，完成規定的操作。論文對關鍵模塊的設計進行了詳細設計，經驗證該系統設計可靠合理，能實現系統設計的基本功能。

參考文獻：

[1] 溫鋼云，黃道平. 計算機控制技術[M]. 華南理工大學出版社，2002.