自动控制类论文十篇

　　自动控制类论文篇1

　　关键词：自动控制理论 海上钻井平台 应用研究

　　中图分类号：TP13 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（a）-0060-01

　　在我国自动控制技术不断改进的前提下，企业生产已经能够通过系统程序设置来控制相关外部设备来实现自动化生产模式，根据控制理论分类我们可以将其分为经典控制理论以及现代控制理论两大类。在本文中笔者将就自动控制理论在海上钻井平台的应用的相关问题进行分析和研究，希望本文能够对海上钻井平台的开发和研究能够有所帮助。

　　1 海上钻井平台的自动控制系统分类

　　海上钻井平台的自动控制理论在过去的几十年中取得了较好的发展，而其中所使用的控制理论主要为经典控制理论中的闭环控制理论。海上钻井平台的控制理论主要涉及到电动机的调速控制系统、发电机的压力调节系统的数字调压装置等的使用都是十分广泛的，在海上钻井平台的直流电动机调速的使用也比较多，而海上钻井平台所使用的西门子的整流装置例如SIMOREG K系列的产品都是通过这种闭环控制系统实现控制功能的。

　　2 闭环控制系统介绍及控制原理

　　在海上钻井平台中使用的闭环控制系统是自动控制理论中十分重要的内容，在经典控制理论中又称之为反馈控制系统，而这种控制系统的控制原理主要是通过偏差变化作为系统控制信息的信息驱动机构，而自动控制系统则能够根据系统中的变化量产生相应的控制信息来对偏差量进行纠正。在经典控制理论中负反馈的控制理念主要有比例调节器、积分调节器以及比例积分调节器这三种调节器。在以上的这三种调节器中反应速度最快的是比例调节器，但是由于这种调节器在稳态性能方面不够完善，而积分调节器的稳态误差最小，但是对于偏差量的反应不够灵敏。在海上钻井平台中使用的调节器主要是比例积分调节器，因为这种调节器是将比例调节器和积分调节器的优点结合在一起，不但能够对调节信息作出迅速的反应，而且稳态性比较好。

　　在海上钻井平台的控制系统中所使用的调速器中所使用的电位器控制的，例如在PI调节器的调节量中的P增益主要是用来对自动控制系统中的调节速度进行调节的，而PI调节器的积分控制主要是用来对积分的增益进行调节的，还有一个调节器就是ACTUATOR COMPENSATION这种执行补偿部分，这一部分发挥着对执行器的阻尼系数进行指导的作用。在海上钻井平台中使用的柴油机、汽轮机等的控制要求将其控制阻尼系数调整为15%左右，而蒸汽机这类的机械设备的控制阻尼系数要求控制在50%左右。在海上钻井平台的自动控制系统中通常不要求对控制系统进行调整，但是在系统运行中出现不稳定等状况时要求对系统中的控制量进行控制。由于在海上钻井平台中使用的电机设备比较多，因此在现场的实际情况中要根据发电机的需求对发电机的无功负载进行调节和选择。通过配合合理的闭环调节系统能够保证控制系统在反应速度、系统的稳定性以及设备的运行寿命等方面起到十分重要的作用。

　　3 双闭环调节系统介绍及控制原理

　　在比例积分调节系统中所使用的单环控制系统能够很好地保证自动控制系统本身的稳定性，也能够实现对控制系统的无静差的调节。但是在海上钻井平台中所使用的电动机对于设备的启动速度以及控制程度的要求比较高，比例积分调节系统的控制能力和特点显然不适合对此类电动机的控制。为了能够保证海上钻井平台所使用的电动机能够在电动机的电流以及电动机的转矩控制方面得到满足，可以采用西门子厂家生产的的装置对海上钻井平台中所使用的电动机进行控制。

　　对于此类电动机的控制最主要的就是能够迅速的获得较好的动态特征，西门子厂家生产的比例积分调节器就能够很好地做到这一点。这种调节器主要是通过对限幅的控制来实现对转速的调节的，通过对电动机通电电压的控制来进行无静差控制，并且通过对电压的控制来实现以上控制作用。当电动机在运行的过程中一旦设备的负载电流到达最大值，比例积分调节器的调节作用达到饱和状态，通过这种双重的控制系统从而很好地实现控制作用。

　　在比例积分调节器的系统控制中主要有以下两种静态特征：首先就是电动机的转速不饱和阶段中，比例积分调节器的偏差量为0，此时电动机的转速在输入量以及系统的反馈量这两项量都是相同的；除此之外还有就是电动机的转速达到饱和阶段，电动机的转速调节器的转速达到饱和状态时系统的稳定性不会再受到影响，而自动控制系统中便形成了无静差的单闭环调速系统。

　　在西门子公司生产的直流调速装置中主要是通过双闭环调速系统来对电动机速度进行控制，这种装置中包含有速度调节装置以及电动机电流整定装置，主要是系统量的比较环节、脉冲触发环节以及电动机电流分反馈环节这几种元部件，在其中通过模拟运算的方式来将调节器中的存储器进行调节，而且这种自动控制系统中运算速度要远远高于其它速度调节器，而且在其中装设有监控保护装置，系统的稳定性非常好，反应速度更为灵敏。

　　西门子控制装置在海上钻井平台中的应用十分广泛，目前我国在海上钻井平台中所使用的西门子控制调节装置主要有6RA24，这种控制系统，而在其中主要是通过模拟部件的连接来实现的，而且这种装置的工作模式十分简便，能够根据现场的实际情况进行选择性连接。在西门子控制装置6RA24中不但可以实现积分调节、比例调节、比例积分调节这三种调节模式的选择，而且能对调节器的P＼I增益都能够起到控制作用，并且能够控制电动机的电流，因此该装置的反应速度十分灵敏，系统的稳定性能也很高。海上钻井平台所使用的6RA24装置不但能够通过参数的调节来实现对控制系统的控制，而且能够更好地保证控制系统的稳定性和速度控制灵敏性，因此能够有效的提升设备的工作效率。

　　4 结语

　　在本文中笔着就自动控制理论在海上钻井平台的应用进行了简单的分析和探讨，由于自动控制系统中包含有动态控制和静态控制等多个方面，因此此类控制系统是比较复杂的，而对于海上钻井平台又发挥着十分重要的作用，希望本文能够对我国海上钻井工作的开展能够有所帮助。

　　参考文献

　　自动控制类论文篇2

　　摘 要：本文从模因论的角度探究“X控”类词这一语言传播现象，从模因论概念和模因周期理论分析“X控”类词的复制和传播过程，以及“X控”经过意义演变逐渐成为强势模因，继而在社会各个领域受到广泛的欢迎。模因论为我们研究新词新语提供了一个全新的视角，能够从更深层次揭示语言发展和文化传播的内在规律，对进一步的语言研究大有裨益。

　　关键词：“X控”；模因论；强势模因

　　一、引言

　　词汇是语言中最活跃的因素，社会生活中新事物的产生、旧事物的消亡、人们观念的改变以及语言接触的影响等都会及时地反映到词汇中来，促使词汇发展变化。在2010年的网络新词语评选中，“X控”类词成为最热门的网络新词语之一。随着“X控”类词在报纸、杂志、电视节目、网络等各种媒介的大量使用，“X控”类词正在成为强势语言模因，逐渐影响着人们的日常言语表达，尤其是年轻人的语言表达习惯。对于新词新语的研究一直是语言研究中不可或缺的一部分，对“X控”类词群的研究主要是从社会学、教育学、传媒学、心理学、语义学等角度来解读这一现象，本文将从模因论这一新的语用理论出发来探讨“X控”类词现象，进而解读语言变化和发展的机制。

　　二、模因论简介

　　模因论（Memetics）是基于新达尔文进化论观点来解释文化进化规律的新理论。它借用生物进化模式讨论模因的复制、传播和进化，诠释事物之间的普遍联系以及文化中出现的诸多一脉相承的相似现象。

　　（一）模因

　　新达尔文主义倡导者Richard Dawkins在其1976年所著的《自私的基因》（The Selfish Gene）一书中首次提到“模因”（Meme）一词。“模因”作为模因论最核心的概念，是基于基因（Gene）一词仿造而来。基因是上一代遗传给下一代，是代与代之间的纵向传递。“模因”可以是上一代与下一代之间纵向的代际传递，也可以以横向的方式来进行传递，如一个观念或行为从一个人传向另一个人，然后再传给第三个人。所以，Dawkins将“模因”定义为：“文化传递的单位，它通过一个过程从一个人的头脑跳入另一个人的头脑。广义而言，这个过程可称为模仿”（Dawkins1976：192）Meme一词现在已被收入《牛津英语词典》，其释义是“文化的基本单位，通过非遗传的方式，特别是模仿而得到传递。”总之，模因就是复制的文化信息，它通过模仿而得以传递。

　　（二）语言模因的复制和传播

　　从模因论的角度来看，语言本身就是一种模因。语言模因以字、词、语句、篇章等不同角度揭示了语言传播的规律。语言模因是在认知的支配下得以传播和流行，从一个社会传播到另一个社会，从一个人传递给另一个人。

　　Heylighen.F在《What Makes a Meme Successful？》中提出了“模因周期理论”，即一个模因复制和传播过程要经历4个不同的生命周期：“（1）同化（assimilation），指呈现的模因被宿主注意、理解和接受。（2）记忆（retention），模因必须在记忆中停留，否则它们就不能称为模因。模因在宿主的大脑里停留的时间越长，传播和影响其他宿主的可能性越大。（3）表达（expression），为了能广泛传播，模因必须由记忆模式转化为宿主能够感知的有形体。这个过程就是“表达”。话语是最突出的表达手段。（4）传输（transmission），模因表达需要有形载体或媒体。模因载体可以是书本、照片、人工制品、光碟等。在传输阶段，模因从一个宿主传输到一个或更多的潜在宿主，传输的过程也叫作复制。”

　　语言模因论从新的视角揭示语言传播和发展的规律，为我们探讨语言演变问题提供了新的依据。“X控”类词也是通过复制和传播的语言模因，体现了文化进化的内在规律。

　　三、“X控”的复制和传播

　　“X控”能够在2010年的网络流行语评选中高居前列，其流行范围之广、影响程度之深可想而知。“X控”作为一个强势的语言模因，其发展和传播也必须要经历“模因周期理论”的4个过程。

　　“X控”的最初使用是在20世纪70年代的日本出现的“萝莉控”（指某些成年男性的特殊偏好，即对未成年少女具有某种特殊的偏爱情结）。随着该词在日本网络中的广泛传播，“萝莉控”的其他仿造形式逐渐出现并被青年团体广泛使用，其使用最多的领域是日本的ACG，仿造“萝莉控”所填加的词语也大多和网络动漫、游戏等相关，如“女仆控”、“银发控”、“猫控”等等。“X控”用来指代对某事物有特殊偏好的一类人群这个概念逐渐引起人们的注意、理解和接受，并被人们纳入自己的认知体系，人们将头脑中已有的认知和“X控”相连接，形成完善的表达模式。至此，“X控”就完成了复制和传播过程的“同化反应”。用“X控”这一简短的表达形式来表示对一类特殊人群的称呼符合语言的经济性原则，人们比较乐于采用这种短且简单、便于记忆的表达方式。因此，通过网络和新闻媒体等传输工具的传输，“X控”逐渐“感染”汉语世界，“X控”形式也毫无例外地深深地植根于中国人的记忆中。因此，“X控”也就顺利完成了其同化和记忆阶段。

　　“X控”在中国的传播也是首先出现在动漫界，更多的是直接从日本动漫界借用过来的词汇，如“萝莉控”“猫耳控”等等，之后通过网络和新闻媒体等传输工具的传播。“X控”很快得到广泛的传播和复制，出现了“微博控”、“围巾控”、“大叔控”、“民国控”、“腰带控”、“女王控”、“御姐控”等等。在百度贴吧中出现了专门供网友讨论的“控吧”，在言语比较自由化的新浪微博，“X控”更是被广大网友无限复制，衍生出了更多更新颖、更奇异的表达形式，将“X控”的复制和传播推向了一个高潮。到此，“X控”形式完成了作为一个语言模因的4个生命周期。

　　四、“X控”在传播过程中的的意义演变

　　“控”在使用过程中其意义和适用范围不断泛化，在复制和传播过程中不断发生变异，这一因素是促使“X控”成为强势模因的重要推动因素。

　　“控”在我国古代汉语中早有存在，《说文?手部》：“控，引也。匈奴名引弓控弦。”段玉裁注：“控，引也。”在2007年版的《现代汉语词典》中对“控”的解释有四个义项：①告发，控告；②控制；③使身体或身体的一部分悬空或处于失去支撑的状态；④使容器口儿（或人的头）朝下，让里边的液体慢慢流出。

　　在“X控”形式中的“控”是汉日谐音兼义词，源于日语“コソ”，片假名发音为“con”，意指极度喜欢某事物的一类人群，如“萝莉控”指的是男性（尤其是成年男性）对未成年少女存在性方面兴趣的人，其语义色彩多含贬义。“X控”最初风行于ACG领域，也主要多是指对某事物含有极端不正常心理状态之义，有学者将其与“癖”类比，用来表示具有某种特殊嗜好的人，含贬义，如“偷窥癖”、“恋物癖”等。此时总结“控”的义素分析可为[+迷恋][+极端][-正常][+网络动漫界]。

　　随着“X控”在中国的复制和传播，不仅“X控”的意义发生了泛化，逐渐偏于中性，而且其适用范围也不再仅限于网络动漫界，而是扩展到社会生活的各个领域。例如：

　　我们是十足的数码电子产品狂热者，请叫我们“数码电子控”。

　　解析“微博控”之三大心理：受诱于微博强大传播力（新京报，20110315）

　　小海狮变身“自拍控”摆pose萌死人（中国新闻网，20120912）

　　从以上的几个例子可以看出，“X控”从含有[+迷恋][+极端][-正常][+网络动漫界]的语义已经逐渐过渡到偏于中性色彩的[+喜欢]义（但是也不能简单地等同于[+喜欢]），其适用对象和语境也扩展到普通事物。意义的演变成为促使“X控”成为强势模因的一个重要因素。

　　五、“X控”成为强势模因的动因和内在机制

　　Blackmore认为“在模因进化的过程中存在着巨大的选择压力。所以在数量极大的潜在的模因中，能够生存下来的模因为数并不是很多，只有很少一部分模因能成功地从一个人的头脑被拷贝到另一个人的头脑，从人的头脑拷贝到印刷品，或是从人的声音拷贝到光盘上。”（Blackmore 1999：38）“X控”模因在语言的竞争与选择中逐渐流行开来，主要具备以下几个因素：

　　（一）语言的经济性

　　语言具有一种所谓的“经济机制”，体现在语言运用过程中就是将词汇、语句经济、简省的手法，方便人们记忆和使用，例如常见的“缩略语”。有学者指出，在计算机日益普及的今天，经济原则更是体现在众多网络用语上。“X控”就是一个很典型的例子。

　　“控”一个词语就能够表达出“某人对某事物非常喜欢或偏好”之义，如“小刚是个格子控”，这句话所要表达的意思是小刚喜欢包含格子图案的各式产品，如衬衫、围巾、笔记本等等，用“格子控”一个词语就能表达出一串的语言信息，简洁有力，表达方式也更加新奇。

　　（二）语言的流行性

　　沈孟璎在其论文《试论新词缀化的汉民族性》中曾指出：“现阶段‘单音节+词缀’的双音化格式已成弱化趋势，代之而起的是‘双音节+词缀’的势头，三音化成了带词缀新词的主流。”在网络、报纸、各类平面媒体中搜集到的“X控”类词语大多偏于三音化，如“微博控”、“围巾控”、“格子控”、“赛车控”、“腰带控”、“民国控”等等，双音化和多音化的“X控”形式所占比例较小。所以，“X控”类词在构成形式及语言表达方面符合当今汉语流行的大趋势，更易被大众接受和使用。

　　（三）语言的时尚性

　　时尚的事物最易被人们竞相追求和模仿，语言带有时尚性，就会被人不自觉地模仿和运用，从而使语言模因达到广泛的复制和传播，最终成为一种强势的语言模因。

　　被复制的语言信息越时髦、越新潮，人们对其的模仿程度就会越高。“X控”最初是在网络动漫界比较流行，网络动漫界一般都是比较新潮、时尚的青少年的活动领域，这就一定程度上决定了“X控”形式的时尚度较高。“X控”形式得以在中国复制和传播后，由动漫界逐渐扩展到时尚界，流行最广泛的一个领域就是各大时尚杂志。例如：

　　我是“美容仪器控”（外滩画报，20090226）

　　米歇尔?奥巴马――第一夫人“腰带控”（时尚芭莎，20091224）

　　美肤细节控：双眼减龄神奇变身（嘉人，20100507）

　　作为流行时尚的指向标，时尚杂志所采用的语言形式一般都是当时最具时尚气息，在年轻人中最广泛流行的语言形式，带有突破陈规的潮流感、前卫感。

　　（四）大众追新求异的语言认知心理

　　言语社团在语言使用上从来都是喜新厌旧的，在语言实践中人们总是怀着一种求新求异的心理，对旧有表达方式产生本能的厌倦感――“审美疲劳”，因此，人们总是想方设法地追逐新奇的、陌生化的言语表达方式，这是人们在语言使用过程中的一种潜在心理。

　　“X控”形式来自于日语，是一种外来语的汉化形式，表达比较“洋派”，符合大众追求语言新奇、陌生化的表达方式，其新鲜度和时尚感也较符合人们求新求异的语言认知心理。

　　六、结束语

　　通过从模因论的视角来分析“X控”类词的流行，可以发现在“X控”构式中“控”的词性已由原来单一的动词语素逐渐衍生出具有指称某类群体的类词缀现象。模因论理论为我们研究新一类的流行词语提供了一个全新的视角，从模因理论入手分析语言现象背后蕴含的文化传递规律、语言发展规律，能够从更深层次挖掘语言流行与文化传播之间的关系，进一步阐释语言的复制和传播过程。（作者单位：四川大学文学与新闻学院）

　　参考文献：

　　[1] 何自然.语言中的模因[J].语言科学，2005（6）.

　　[2] 何自然，何雪林.模因论与社会语用[J].现代外语，2003（2）.

　　[3] 中国社会科学院语言研究所词典编辑室.现代汉语词典（第五版）[M].北京：商务印书馆，2007.

　　自动控制类论文篇3

　　关键词 计算机控制；综合实践；MATLAB

　　中图分类号：G642.0 文献标识码：A

　　文章编号：1671-489X（2015）22-0012-03

　　1 引言

　　一个完整的计算机控制系统涉及信号检测、信号处理、控制策略的实现以及信号输出等多个环节，对应的计算机控制类课程则包括传感器技术、自动化仪表、计算机控制技术、微型计算机原理、PLC技术及应用、现场总线控制系统等，详细讲述了传感检测系统、变送传送系统、工业控制计算机、数字控制算法、驱动执行以及控制结构设计等知识，基本涵盖了计算机控制系统组成的硬件工具（PLC、单片机等）、软件工具（梯形图、汇编语言、C语言等）、检测传感知识（传感原理、仪器仪表等）、方法策略类（各种控制算法、逻辑控制策略等）等各个方面。计算机控制类课程是自动化专业本科学习的核心内容，旨在面向工程实际需求，培养学生在控制理论的工程应用和实现等方面的能力。通过这类课程的学习，学生在面对控制任务时，能够从仪表选型、控制方案的确定、系统结构以及实现等多方面综合考虑，从而构建计算机控制系统。

　　显然，随着计算机的大量普及以及数字控制技术的发展，计算机控制类课程在自动化专业的教学和学习中将会越来越重要。但是在教学和指导研究生新生过程中通常发现，自动化专业的学生往往会产生这样的疑惑：“学了这些计算机和控制类的知识，我到底能做什么？”并且，学生无法抓住计算机控制类课程的学习重点，学习的过程中通常会偏向于计算机控制中计算机的学习，包括编程语言、工业控制计算机等工具类知识的学习，偏离了“控制”的主题。

　　计算机控制类课程的教学是一个系统工程，课程改革应该从系统的高度，而不是局限于某门课，去协调处理课程体系，并进行整体优化，方能去繁就简，把握课程的核心与实质[1]。目前，清华大学进行了计算机控制技术综合实验的教学改革[2]，北京航天航空大学提出计算机控制技术本硕一体化教学方法等[3]，国外自动化专业出现经典教材《现代控制工程》，其综合了自动控制原理、现代控制理论以及后现代控制理论等多门课程，这些都表明从课程体系高度去优化和重新设计教学内容已经成为趋势。正如清华大学本科教学改革目标所言：学科发展和课程设置要进一步向学科的交叉与综合背景下通识教育的方向转变；教学方式要进一步向知识传授与探索相结合，师生互动、教学相长，并以调动学生自主学习、激发学生求知欲和创造性为主要目标的教学方式转变。计算机控制类课程的教学也必然向建设一个有利于学生整体掌握课程体系，从而能够实现自主性学习、尽早参与研究工作、学习和研究并进的教学框架方向发展。

　　2 教学中存在的问题

　　细究本科学生在学习计算机控制类课程中遇到的困惑和迷茫，认为计算机控制类课程的教学存在如下问题。

　　计算机控制类课程体系思想的缺乏 根据国内众多著名高校和本校自动化专业的课程大纲，各门计算机控制类课程往往自成一体，大多以学生能够熟练掌握本门课程的知识点为培养目标，模糊了计算机控制类课程体系的整体脉络，难免会有所局限，容易使学生产生认识不清的问题。简单地讲，计算机控制类课程就是教会学生实现计算机控制系统，但是由于涉及的知识点和课程较多，时间跨度较长，因此如果没有明确的课程体系思想，很容易使学生淹没在某个旁枝末节的支流中。目前，国内有一部分教师认识到这一点，并努力从教材内容上进行改革。比如清华大学王锦标教授等编写了计算机控制系统教材等，从工程实际出发，介绍计算机控制技术的实现。

　　教材和教学内容的衔接问题 计算机控制类课程之间存在紧密的联系，往往无法对课程进行硬性的划分。比如计算机控制技术与现场总线控制系统两门课就很难划分，但是教材的编写者相互之间不可能进行协调，各自编写的出发点也不同，使得教材内容往往存在相当部分的重叠。另一方面，教学课程体系思想的缺乏也导致各门课程的授课内容可能存在重复过多，或者缺乏衔接，致使学生无法融会贯通。国内仅计算机控制技术这门课，就出现很多内容差别很大的教材，至于各课程教材之间内容的重叠现象更是普遍存在，给教师的授课和学生的学习都带来困难。

　　实践教学缺乏整体环节 计算机控制类课程的实践教学通常侧重于原理的验证或者工具的掌握，条件好的学校采用实物进行，而条件差的则只能通过MATLAB仿真，欠缺系统性的实践环节[4]，从理论到理论的应用联系不够。比如目前很多学生没有弄清楚自动化专业最重要的专业基础课――自动控制原理，与计算机控制技术之间的联系。随着国内各种工具类竞赛项目的兴起，工具类课程逐渐在自动化专业学生的应用环节中占据重要地位，从而出现实践环节与自动化专业基础知识的脱节现象。并且，已有的课程设计实践环节也往往只是针对某门课，缺乏整体实践环节，使学生无法从全局去了解和掌握计算机控制系统的设计与实现，因此产生诸如前面的疑惑也就不足为怪了。

　　3 教学内容优化和改进

　　通过计算机控制类课程体系的整体优化，解决学生对专业核心课程脉络不清晰的问题，以及教师单兵作战的问题。通过整合课程内容，并将计算机控制技术与现场总线控制系统融合为一门课，解决计算机控制类多门课程内容交叉、重复，部分内容不适应培养目标要求等问题。将理论和应用相结合，通过基本性实验教学、课程设计、毕业设计等实践活动，解决普遍存在的重理论、轻实践的问题。

　　基于项目引导或任务引导原则[5]，以行业特色或地方经济实际需要为背景，以自动化应用技术为主线，以通识教育与专业技术教育结合，主要围绕计算机控制类课程体系的整体优化，以“系统理念”为主线的课程内容的整合，基本性实验教学、课程设计、毕业设计实践活动的改革等展开工作，做到三个“突出”。

　　整体优化计算机控制类课程体系，突出“主线” 课程的安排按照计算机控制系统的自然顺序进行，改变以往按照课程重要程度的安排方式。旧的课程体系下，计算机控制类各课程独立设置，设置时间和设置内容的逻辑依据性较弱。通常，本科生一、二年级为通识教育，安排基础类的课程，比如数学类、语言类以及电子技术类等，为后面的专业学习打基础；而大三以后为专业教育，考虑到学生保研选拔、学生实习等多方面的因素，专业课无形中会按照课程的重要程度安排：大三开设专业基础类的课程，比如自动控制原理、电机与拖动、计算机控制技术、PLC、传感器技术等；还剩下一些专业性很强的课程则放到本科大四上半学期，比如现场总线控制技术、现代控制理论、智能控制等。如此，计算机控制类的课程顺序上存在一定的颠倒，比如平行开设计算机控制类的课程无法实现知识上的渐进，给学生的学习带来困难。而且计算机控制类课程缺乏一门统领性的课程，使学生在进入计算机控制类课程学习前，能够对计算机控制类课程有个整体的认识，帮助学生理清该类课程的脉络，从而避免直接进入盲人摸象式的细节教育。

　　为了避免上述问题，在课程的安排上遵循工程上计算机控制系统的设计流程，按从系统框架到细节的顺序，突出计算机控制系统的主线，辅以实现控制系统的工具和手段。具体地，为保证学生能够对计算机控制以至自动化专业有所了解，在大一阶段开设新生研讨和专业前沿课，就自动化专业课程主要是计算机控制类课程的整体应用进行普及教育，在加强学生对计算机控制的整体认识的同时，培养学生的兴趣。计算机控制技术作为计算机控制类课程的核心课程，在自动控制原理课程结束后即安排，突出两者之间的联系；然后围绕这门课，先从信号的检测和仪表选型等方面安排课程。而工具类的课程之间没有主次之分，统一安排在一学期，最后安排现场总线控制系统，从结构和系统上将前面的课程贯穿起来。因此，计算机控制类课程的脉络是：专业前沿和新生研讨课计算机控制技术传感器技术、自动化仪表单片机技术、PLC及其应用、微机原理等现场总线控制系统。

　　通过整体优化计算机控制类课程体系，一是让学生对专业类课程有清晰的脉络，提高学习效率，认清各门课程；二是让教师之间形成团队，进行研究型大学计算机控制类课程体系的研究工作，提出适应21世纪要求的培养模式。

　　整合课程内容，突出“系统” 计算机控制涉及的课程较多，广义的计算机控制系统包括检测、算法以及系统的结构等计算机控制类课程的全部内容。因此，各门课之间很难独立分割，几乎所有的计算机控制系统的教材都会有部分内容讲解信号的检测以及控制系统的结构，而现在这些内容又单独成课；反过来，很多现场总线控制系统以及自动化仪表的教材也往往含有部分计算机控制系统的内容。另一方面，教师在讲解某门课时，为了使学生融会贯通，课程之间适当的衔接也十分必要，但是如何把握衔接的度是关键。因此，如何整合课程内容是计算机控制类教改的重点。

　　针对计算机控制类课程间教学内容的安排问题，为了让学生掌握计算机控制类课程的核心知识，激发学生的学习兴趣，以工程上计算机控制系统为引领，将相关专业课程有机结合在一起，既注意各自的特点，又强调内部的联系，实现课程内容的系统化。在系统框架下，计算机控制技术侧重于与自动控制原理的衔接，并引入现代控制理论部分的内容，传授学生关于通过计算机实现控制理论的算法，让学生了解控制系统的理论和策略基础；传感器和自动化仪表实现计算机控制系统的信号检测与自动化仪表，在系统思想的引领下，这两门课与其他课程的重叠较少，在举例应用中，将各种仪表与信息检测置于计算机控制系统的大框架下即可，并且关于仪表之间的通信与连接部分的内容略掉；PLC、单片机等工具类的课程，核心授课内容设置为讲授控制系统中变量的采集与处理，以及各种控制算法的实现等；现场总线控制系统则从宏观上构建学生的系统观，并最终实现计算机控制类课程的综合，侧重于各种工业常用通信协议的讲授。在现代教育教学思想的指导下，遵循系统科学的整体性原理，将计算机控制系统类课程涉及的主要内容融为一个整体。

　　加强实践教学，突出“综合” 实践起到巩固理论知识的作用，创新源于实践。如何将理论知识和应用有机结合起来，形成良性互动，是实践教学改革的重点。特别的，计算机控制系统的一大特点是系统，但是计算机控制类课程又单独成课，各自都有相关的实验，这些实验都是针对该门课具体的知识点设置，很难在实验中将计算机控制类课程的内容融为一体。

　　通过基本性实验教学、专题性课程设计、工程应用性毕业设计等环节，从培养学生基本、综合和自主实践能力出发，并按研究型大学培养目标和新的课程体系要求，构建新的实践能力培养体系。该体系中，各门课的实验还是针对该课的基本知识点，但是增加了专题性的课程设计，并且实现开放式的课程设计方式，使学生在计算机控制的大框架下可以自主选题，然后利用课余时间自主完成课题任务，不再单独占用上课时间。与传统课程设计不同，该课程设计最大的特点是针对计算机控制类课程的综合设计，突出知识点的综合应用。而且在学生毕业设计的设置上，加大工程应用性的比例，鼓励学生进行计算机控制类实际项目的开发与设计。

　　4 教学方法改进

　　与教学内容的优化与改进相适应，在教学方法上主要进行如下改进。

　　1）以计算机控制系统为主线，从应用角度出发，密切结合工业自动化实践，以主讲教授为龙头，成立系列课程教研组，组织教师进行调研、讨论，将计算机控制系列课程融为一体，相互衔接、相互连贯，重新制订合理的教学计划和大纲、实验计划和大纲、综合课程设计的计划和大纲等，并聘请校内外专家进行评审。

　　2）在加强学生对课程之间的知识联系方面有如下举措。

　　①组织学术造诣深厚的教授给大一新生讲授学科前沿和新生研讨课，加强学生的思辨能力，同时建立学生计算机控制的系统思想。

　　②在大二充分利用学院国家电子类大学生实践基地平台，组织学生进行大学生创新项目的实践；大二的学生作为大三学生的助手，建立计算机控制系统实际应用的感性认识。

　　③在大三后则利用学生参观实习的契机，让学生了解实际工厂计算机控制系统的构成，并通过国际工业自动化展，了解计算机控制系统在各行各业中的应用以及最新发展趋势。

　　3）在加强综合实验方面主要采用如下措施。

　　①依托相应课程，优化基本性实验教学内容，对原有实验内容进行调整和更新，精选内容先进、具有代表性的教学内容和实验项目。

　　②加大综合性、设计性实验的比重，根据实际情况开设选择性实验，充分发挥有实践经验教师的特长，以项目为引导，给出项目的要求，不限定知识范围，让学生应用所学的计算机控制知识，根据项目成本、项目技术要求等工程要求，自主选型，并自主完成项目的计算机控制系统，给学生最大的发挥空间。

　　③在代表性课程的考核环节，如现场总线控制，增加该课程的课程设计环节。在该环节，教师不限定题目，学生可以根据自身的经历或者生活体验，发挥自主想象的空间，自主选题，并做出控制系统实物。另一方面为增加对控制系统的认识，学生需要就系统方案的设计、功能等方面进行说明或演示。在此过程中一切以学生为主，给学生配备教师顾问组，由多名教师组成，学生可以根据需求自主寻求教师的意见。除此之外，教师仅需要对学生的作品进行评价。

　　④在毕业设计环节，对毕业设计进行分类要求。在侧重于工程设计类的毕业设计中给学生一定的经费，让学生实现设计的实物并演示；而在侧重于论文类的毕业设计中，设计与科学研究相结合，引领学生进入较前沿的理论研究中去，拓宽学生专业知识面。

　　5 结语

　　由于课程多、跨度大、课程间相关性强，并且课程间内容重叠，计算机控制类课程的“教”和“学”都存在困难。本文以工程上一个完整的计算机控制系统为引领，分别从教学内容和教学方法的优化上给出教学改革方法。在教学内容上，对各课程教学内容进行整合，做到突出“主线”脉络，突出“系统”架构，突出“综合”实践；在教学方法上，对应教学内容的改革，通过改革教学大纲、教学计划和实验计划，使计算机控制类课程相互衔接，并借助学院部级创新基地平台，以及增加新生研讨课、学科前沿课和课程实习环节，再依托现场总线控制系统，结合综合设计环节，加强学生的综合实践环节。通过上述改革，加强学生对计算机控制系统中“控制”和“系统”的认识，既增加学生对计算机控制类课程理论知识的理解，又培养学生综合应用计算机控制类知识的实践能力，效果明显。■

　　参考文献

　　[1]张德江，于微波，贾文超.教学与教研互动教法与学法共融：“计算机控制系统”国家精品课建设的体会[J].中国大学教学，2007（10）：29-31.

　　[2]丁冬花，赵雁南.计算机控制系统综合实验课简介[J].实验技术与管理，1994，11（1）：51-52.

　　[3]张平，夏洁，周锐，等.建设独具特色的“计算机控制”精品课程[J].电气电子教学学报，2009（31）：143-145.

　　[4]温淑慧.计算机控制技术实验教学改革初探[J].教学研究，2010，33（6）：59-62.

　　自动控制类论文篇4

　　关键词：MATLAB软件；机电工程；控制；仿真

　　中图分类号：TP13-4

　　控制类课程是机电专业本科生的专业必修课。学习好控制类课程为学生能够在学习和工作中更好地解决实际问题打下了坚实的基础[1]。控制类课程的共同特点是课程内容抽象，数学公式推导偏多。传统的讲授办法多偏重教师单方面进行理论讲解和公式推导，缺乏具体应用的例子演示，导致学生偏重死记公式，忽略控制系统实际的运行过程，缺乏理论联系实际的经验[2]。从而导致学习内容枯燥，学生容易产生厌学情绪。

　　MATLAB软件具有强大的数学计算、逻辑运算和图形处理等功能。且拥有丰富的工具箱系统，可以生动的展示控制系统设计和调试的详细过程，使得学生能够充分地了解控制系统的实际工作原理和过程，而不是死记公式。在提高学生学习的积极性的同时，MATLAB的介绍和使用还为学生今后进行学习和研究提供有力的工具。本文在分析了机电专业控制类课程的教学特点的基础上，介绍了MATLAB软件的系统建模、仿真、调试和分析等功能，最后给出了具体的将MATLAB软件应用到控制类课程教学中的例子。

　　1 控制类课程的教学特点

　　机电专业控制类课程的特点如下。

　　（1）课程内容中概念抽象、数学公式偏多[3]。经典控制理论以拉普拉斯变换为数学基础，涉及到系统的稳定性分析、控制系统的设计和校正等概念和数学公式推导。现代控制理论是建立在状态空间法基础上的一种控制理论。基于现代控制理论发展了智能控制、非线性控制、自适应控制、鲁棒控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、预测控制等高级控制系统。

　　（2）课程内容涉及的知识面广，包括控制系统的模型建立、系统分析、系统设计的基本理论和相关技术。

　　（3）课程内容中数学计算量大。控制类课程中涉及到的系统的模型建立、系统分析、系统设计等问题都需要大量的数学推导和计算。例如基于拉普拉斯变换的表达系统输入输出特性的系统传递函数的求取、系统分析用的频率响应法和根轨迹法都需要大量的数学计算。

　　2 MATLAB的教学应用

　　Matlab是一种用于数值计算、系统分析、系统仿真的软件平台[5]。Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。MATLAB软件还拥有大量的应用工具箱，其中和控制相关的工具箱有系统辨识工具箱、控制系统工具箱、模糊逻辑工具箱、模型预测控制工具箱、神经网络工具箱和鲁棒控制工具箱等。利用这些工具箱可以生动、快捷的进行系统分析和设计的展示。

　　2.1 应用MATLAB进行系统建模与分析

　　利用MATLAB软件可以方便地对系统进行建模与分析。下面通过几个例子进行说明。

　　系统数学建模的举例

　　系统结构图如图1所示，求闭环系统的传递函数Y（s）/R（s）。

　　图1 系统结构图

　　应用MATLAB编程如下：

　　s=tf（'s'）：F=1/（s+1）：C=（s^2+s+60）/s/（s^2+40*s+400）：

　　G=1/（s^2+5*s+10）：S=10/（s+10）：T=F*feedback（G*C，S）：

　　最终得到的系统传递函数为：

　　（s3+11s2+70s+600）/（s7+56s6+1115s5+9560s4+36510s3+68020s2+40610s+600）

　　根轨迹分析举例。

　　已知单位反馈系统的开环传递函数为G（s）=K/[s（s+1）（s+2）]，利用MATLAB编程进行根轨迹分析如下。

　　s=tf（'s'）：G=1/（s*（s+1）*（s+2））；

　　MATLAB绘制的根轨迹图如图2所示。

　　图2 MATLAB绘制的根轨迹图线

　　2.2 MATLAB在PID控制器设计中的应用

　　PID 控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器[4]。

　　设开环系统传递函数为G（s）=（s+6）/（2s3+5s2+4s+2）应用MATLAB的Simulink对系统进行仿真，如图3所示。

　　图3 MATLAB的Simulink仿真图

　　在Simulink仿真环境中，可以通过改变PID模块中的Kp、Ki和Kd来修改PID的三个参数，通过Scope模块来显示当前的系统输出情况。这样可以使得学生能够更加直观地观察到PID的三个参数的变化对系统的影响。

　　3 结束语

　　本文介绍了将MATLAB软件应用到机电专业控制类课程的相关内容。MATLAB软件具有强大的计算功能和图形处理功能，在控制类课程中应用MATLAB软件有利于学生对控制系统有更深入的了解，能够对控制系统的分析和设计过程有更直观的展示。本文在分析了控制类课程特点的基础上，介绍了MATLAB的特点，最后通过实例说明了将MATLAB应用于控制类课程的好处。

　　参考文献：

　　[1]刘芹，吴卓葵，程建兴.MATLAB仿真技术在自动控制原理教学中的应用[J].中国电力教育，2012（12）：76-77.

　　[2]杨蜀秦.MATLAB仿真在计算机控制技术课程教学中的应用[J].中国科教创新导刊，2013（35）：159-160.

　　[3]杨秀萍，郭悦虹，王收军.Matlab仿真在《控制工程基础》教学中的应用[J].制造业自动化，2011（33）：58-60.

　　[4]范振瑞.MATLAB在高职自动化专业《自动控制原理》课程中的教学应用研究[J].软件，2013（34）：155-157.

　　[5]王居凤.Matlab在《现代控制理论》教学中的应用[J].新课程?中旬，2013（07）：172-173.

　　自动控制类论文篇5

　　关键词:马克思;人类中心主义;生态中心主义

　　长期以来,马克思在生态问题上饱受误解和非议。一些西方学者往往依据他们对马克思的自然观念、“控制自然”概念以及马克思与启蒙主义关系的理解,把马克思看做是狭隘的人类中心主义者。泰德•本顿在“马克思主义和自然的极限”的论文中就指出,马克思劳动过程中对我们不能操纵的自然条件只是轻描淡写,而对人有意识地改变自然的力量则过分强调,结果他同其他资产阶级学者一样陷入了人类中心主义。这是对马克思思想的误读和歪曲。笔者认为,马克思不仅不是狭隘的人类中心主义者,而且他还超越了人类中心主义和生态中心主义的对立,主张人与自然的和谐发展。

　　一、马克思的自然观念

　　在马克思那里,自然包括外部的自然界和人自身内在的自然,具有生存论和实践论两重意义。但无论是在生存论意义还是在实践论意义上,马克思的自然观念都蕴含着丰富而深刻的生态意蕴。

　　(一)从生存论的意义来看,马克思认为,自然对于人类具有“先在性”

　　(1)人是自然界长期发展的产物。这是马克思在《1844年经济学哲学手稿》中明确表达的重要思想。他指出,那些“现实的、有形体的、站在稳固的地球上呼吸着一切自然力的人”①,他“本来就是自然界”,是“自然界的一部分”。把人类看做自然界的产物,看成自然界的一部分,显然,人就被放在了自然里面,就不可能被赋予宇宙中心的地位。马克思的这一思想还深刻地体现在此后他对于人类进化问题的认识之中。1860年,马克思开始研究达尔文的进化论,并把它作为其唯物主义自然观的自然史基础。达尔文进化论提出,人类起源于较低等的物种,在长期的自然选择中进化而来,并且还处在不断的进化之中。这一思想显然降低了人类在自然层级中的地位,揭示了人类与地球在整个物质进化过程中的相互依存。正是受到达尔文进化论的影响,马克思基于自然科学的基础进一步明确了人在自然界中的地位,把人类及其意识看做是物质发展的产物。这里,我们很清楚地看到,马克思运用进化论的观点把人类看做是动物界的一部分,从根本上拒绝那种把人类看做宇宙中心的目的论观点。这从本体论的意义上反映了马克思对狭隘人类中心主义的反对。

　　(2)自然是人生存和发展的前提。在马克思看来,自然对人类的意义不仅在于为人类提供必需的生活和生产资料,而且也是人精神生活的来源。在《1844年经济学哲学手稿》中,马克思说:“人靠自然界来生活。这就是说,自然界是人为了不致死亡而必须与之处于持续不断的交互作用过程的、人的身体。所谓人的肉体生活和精神生活同自然界相联系,不外是说自然界同自身相联系,因为人是自然界的一部分。”②可见,马克思不仅把人作为一种自然存在,而且是以自然为前提的自然存在。其唯物主义思想与生态学具有内在的一致性。这种一致性贯穿其理论的始终,从《德意志意识形态》到《政治经济学批判大纲》、《资本论》以及《哥达纲领批判》都始终坚持“外在自然的优先地位”和“先于人的存在的自然界”的思想。

　　(二)从实践论意义来看,马克思的自然观念与生态学也是内在一致的

　　(1)自然的人化与人的自然化的统一。马克思不是单纯从客体的或直观的方面,而是从实践出发来理解“自然”的。其自然观的实质就是从实践的角度不断揭示自然和人之间相互作用的辩证关系。在他看来,看不到实践的作用正是直观唯物主义的根本缺陷。在《德意志意识形态》中,马克思就批评了费尔巴哈的错误观点。他说:“在人类历史中即在人类社会的形成过程中生成的自然界,是人的现实的自然界;因此,通过工业——尽管以异化的形式—形成的自然界,是真正的、人本学的自然界”,这样,“如果把工业看成人的本质力量的公开的展示,那么,自然界的人的本质,或者人的自然的本质,也就可以理解了。”③可见,人通过实践活动不断使自然“人化”和自身“自然化”,这是以劳动为中介的同一过程的两个不可分割的方面:一方面,通过劳动,人使自然界消除了原始直接性、对人的疏远性和异己性,成为对人有用的“现实的自然界”;另一方面,人通过劳动,使自身“特殊的感性的本质力量”得到“客观的实现,”以适应“自然界的本质的全部丰富性”。在《费尔巴哈提纲》中,马克思明确提出,环境的改变与人的改造是相统一的。这就是说,自然界的存在固然要受到人的实践活动的中介,但是,实践活动的中介并不能取代或取消自然界对人的价值和地位。

　　(2)自然史与人类史的统一。马克思非常强调人类史和自然史的相互制约和统一,他在《德意志意识形态》中说:“历史可以从两方面来考察,可以把它划分为自然史和人类史。但这两方面是密切相联的;只要有人存在,自然史和人类史就彼此相互制约。”④这里,自然史与人类史的密切相联和相互制约恰恰体现了自然和人之间相互作用的辩证关系。

　　(3)改造自然与遵循自然规律的统一。在谈到人与自然的关系问题时,马克思多次论及人的活动应当遵循自然规律,否则会带来严重的后果。1866年,他在致恩格斯的一封信中曾借用比特雷莫在《人类和其它生物的起源和变异》中的一句话明确表达了这一思想,他说:“不以伟大的自然规律为依据的人类计划,只会带来灾难。”⑤恩格斯的著名的“自然报复论”就是对他这一思想更为完整的表达。在《自然辩证法》中,恩格斯指出:“我们不要过分陶醉于我们人类对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利,自然界都对我们进行报复。每一次胜利,起初确实取得了我们预期的结果,但是往后和再往后却发生完全不同的、出乎预料的影响,常常把最初的结果又消除了。”⑥恩格斯这里所说的“报复”,就是指人类的行为违背自然界发展规律而遭到的必然惩罚。

　　二、马克思“控制自然”的含义

　　一些西方学者之所以把马克思解读为狭隘的人类中心主义者,往往以他使用了“对自然的统治”、“人对自然的支配”、“自然力的征服”等字眼为依据。《共产党宣言》和《政治经济学批判大纲》经常被他们指责为反映马克思在人与自然关系上所谓“普罗米修斯主义”的代表著作。詹姆斯•奥康纳就以马克思在《政治经济学批判大纲》等处曾多次使用对自然的支配这一用语为据,认为马克思同其他近代的哲学家一样,也主张主客二分的自然观。

　　在马克思的著作中,确实曾出现过上述对自然统治的字眼。但是不是可以由此就得出马克思是主张对自然进行野蛮控制的、狭隘的人类中心主义者呢?这需要我们具体分析马克思语境中“控制自然”的含义。对此,帕森斯给我们提供了一条很好的思路。在《马克思恩格斯论生态学》一书中,帕森斯从概念分析入手对这一问题进行了研究。他指出,“控制自然”中的“控制”具有多重含义,即高超的技艺或丰富的知识;卓越的智力或一定程度的实践能力;几乎完全的或者说是完全的决断或统治,就像主奴关系一样。马克思“控制自然”的概念,不是第三种意义上的一种主仆关系,而是人类在追求合理需要的过程中明智地改变自然的一种技巧和才智。也就是说,马克思是从前两种含义来谈人对自然的控制的。而第三种意义上的“控制”,在马克思看来,恰恰是资本主义对待自然的态度,这正是他所坚决反对的。因而,帕森斯提出,对于控制问题,马克思主义者必须继续表明他们的生态立场恰恰是资本主义的反题:通过关心而不是贪婪来管理人和自然,慷慨而不是占有,对自然和社会有计划的管理。

　　帕森斯对马克思“控制自然”的理解是正确的。确然,马克思主张对自然的“控制”,但这里的控制决不是主奴关系般的统治关系。马克思所说的“控制自然”,指的是在利用自然规律基础上对自然的有意识、有计划地合理调节和管理。并且,在马克思看来,如果不对生产进行有意识地控制,必然会带来严重的生态问题。他曾指出:农业如果自发地进行,而不是有意识地加以控制,接踵而来的就是土地荒芜。在《资本论》中,他不仅指出了人对自然的控制是一种共同的控制,而且还提出了这种控制的制度保证,“联合起来的生产者,将合理地调节他们和自然之间的物质变换,把它置于他们的共同控制之下,而不让它作为盲目的力量来统治自己,靠消耗最小的力量,在最无愧于和最适合于他们的人类本性的条件下来进行这种物质变换。”⑦这就是说,只有在共产主义社会,在自由人的联合体中,这种合理地调节才能实现。因此,虽然在马克思那里有控制自然的词汇出现,但我们决不能就此认为他是主张对自然进行野蛮征服的狭隘人类中心主义者。恰恰相反,在马克思“控制自然”概念中反而包含着深刻的生态关怀。

　　三、马克思与启蒙主义的关系

　　启蒙主义是西方现代性的主要象征。启蒙主义从人的主体性出发,以人性战胜中世纪的神性,以科学理性战胜蒙昧。然而,它虽然破除了中世纪的宗教神话,却制造了对人的主体性的迷信。在启蒙主义下,自然被看做是为了人的利益可以任意加以剥削的他者,它的存在方式、本质和特性都以人的需要为前提。科学与人欲的合流把整体的自然肢解为作为人类可利用的资源和能源的碎片,并被加工成为满足人的欲求的物品。因而,内存于启蒙主义的是单一主体与客体对立的范式。在这一范式中,抽象的人或单一主体被看做是一切活动价值选择的出发点和归宿点。这里内含着这样一个目标,即本来源于自然的人要不断地超越自然的界限,驾驭和控制自然,成为自然的主宰和尺度。因此,启蒙主义往往被看做是人类沙文主义的思想根源。

　　由于对宗教的批判、对社会生产的理性规划、对自由全面发展人的追求以及对社会进步的乐观主义态度等,一些西方学者就认为马克思思想中存在着大量与现代性的主导价值完全契合的观念,从而把马克思看做是培根和笛卡尔等启蒙思想家的信奉者,即所谓的“启蒙运动之子”,并由此推定他主张一种人类中心主义的世界观。瑞尼尔•格伦德曼在《马克思主义和生态学》一书中就指出,马克思是一个培根和笛卡尔等启蒙思想家的信奉者,他显然具有人类中心主义的世界观,而且也没想给人探索自然设置什么障碍。

　　确实,马克思关于人和社会的理念深受启蒙主义的影响,在他的思想中有深刻的启蒙主义烙印,如赞扬理性、自由、解放,肯定科学技术的重大社会进步意义,对现代社会的未来发展充满了激情与希望等。然而,这仅仅是马克思与启蒙主义关系的一个方面。马克思虽然继承了现代社会思潮所揭示的关于人及社会的理想,但他从来没有无限制地为现代社会唱赞歌,他一生从事的工作就是批判现代资本主义社会,批判资本主义的现代性。在这个意义上,马克思的思想中也存在着对启蒙主义的反思和批评,而非追求一种本质主义、理性主义、中心主义的“元叙事”或“宏大叙事”,不是简单地主张进化论式的历史进步论。⑧在马克思看来,现代性的发展是一个充满曲折与冲突的历史过程,包含着深刻的内在矛盾。一方面,现代性的发展给人类带来了前所未有的文明成果,包括物质上的富裕和心智上的解放。但另一方面,它又阻碍了人的全面而自由地发展。“资本来到世间,从头到脚,每个毛孔都滴着血和肮脏的东西”⑨。它既是一种进步,又是一种退步;既有光辉的一面,又有阴暗的一面。现代性的这种内在分裂正是由资本主义的内在矛盾造成的。由于自身不可克服的矛盾,资本主义的发展既是促进现代文明进步的积极力量,同时又是阻碍现代文明健康发展的消极力量。正是这样一种矛盾性,使马克思对启蒙主义呈现出辩证的二重态度:既肯定又否定,既赞扬又批判。他的思想既是现代的,同时也是反现代的。因而,我们不能简单地把马克思视作“启蒙运动之子”。

　　由此,马克思决不可能是一位狭隘的人类中心主义者,其思想与生态学存有内在的一致性。但是,马克思也绝不可能是一位生态中心主义者。他从能动的、实践的唯物主义出发,反对脱离人的实践空谈自然的界限,相信人的能动性和科学技术能够不断克服自然的界限;反对自然“内在价值”,主张“‘价值’这个普遍的概念是从人们对待满足他们需要的外界物的关系中产生的”⑩。而自然有限论和自然内在价值论恰恰是生态中心主义的核心思想。可见,马克思是不赞成生态中心主义的。从他青年时期的博士论文到后来对费尔巴哈、对18世纪的自然主义尤其是对“卢梭式”浪漫自然主义的反对,以及对一切所谓浪漫式的自然崇拜的批判也都很清楚地表明了这一点。实际上,人类中心主义和生态中心主义虽然表面对立,但本质上却是一样的,它们都是偏执一端,从人与自然的对立来看待二者的关系,都属于机械的二元论的思维方式。而马克思注重的是人与自然的统一,其理论的出发点和落脚点在于对立的统一体,这种思维方式必然决定了他对人类中心主义和生态中心主义对立的超越。他既不主张以人为中心,也不主张以自然为中心,而是提倡人与自然的和谐发展。未来的共产主义在他那里是,“作为完成了的自然主义,等于人道主义,而作为完成了的人道主义,等于自然主义,它是人和自然界之间、人和人之间的矛盾的真正解决”。马克思的这种人与自然和谐共生的思想,不仅为当前生态危机的解决提供了正确的思路和方向,而且对于马克思主义在当代的创新和发展具有重要意义。

　　自动控制类论文篇6

　　【论文摘要】：威廉·莱斯在《自然的控制》中详尽论述了自然的控制和人的控制的概念及其相互作用的辩证法，并指出只有通过抛弃控制自然概念中的意识形态内容才能实现自然的解放。

　　一

　　莱斯在《自然的控制》的序言中就对那种把环境问题仅仅看作是一个经济代价问题的观点进行了批判。莱斯指出，由于这种观点“在现存的言谈的框架内确定这个问题的位置，也就是承认现存的框架本身是不受挑战的”1，所以，“环境质量可以用现钞购得”2。但是，“如果对问题的这种提法被广泛接受，那么已经流行的社会行为规范将更加根深蒂固”3。也就是说，这种观点没有触及到环境问题的本质和核心，也就无法根本解决环境问题。在莱斯看来，环境问题实际上只是一种更深刻问题的征兆而已，而某些把环境问题归结为科学技术的发展，谴责科学技术的发展，“提倡诗意的神秘主义或东方宗教的方式”4的观点也错误地把征兆当作了根源，这些都无助于问题的解决。莱斯指出，作为一种意识形态的控制自然的观念，既是进步性也是退步性的根源。莱斯分析了控制自然是如何成为一种意识形态，而且，这种意识形态是何以表现为进步性和退步性的。

　　首先，莱斯对控制自然的观念进行了历史的考察，详尽地分析了这种观念的历史演变。莱斯引入了一个传奇性的神话故事。一个恶魔附体的孩子用铁矿石制作了金属机器人，杀死了自己的母亲，征服了世界，创造了大量的非自然的特别是金属的工具，进行邪恶的统治。最终，大地女神和生命之树施展了不可抗拒的力量，并消灭了这种邪恶文明的一切痕迹。莱斯用这个故事来说明，在人类文明的早期，一方面，人们认识到科学和技术的工具中蕴藏着巨大的力量，另一方面，人们对这种能量又有着深深的恐惧。其次，莱斯探讨了宗教的根源。莱斯指出，“在圣经《创世纪》中，上帝进行创造的故事宣布了上帝对宇宙的统治权以及人对地球上具有生命的创造物的派生统治权。”5上帝是宇宙的绝对统治者，人则是根据上帝所赋予的次级权力来管理地球事务，人之外的其它事物受人的支配。然而，人的这种支配权有一定的限制，“自然界有一种与其做为人类活动物质基础的功能完全无关的意义：它是神的创造，所以是神圣的”6。这样，莱斯认为，“基督教的教义是通过约束人操纵更高的权力的方法来遏制人的现世的野心”7，这使得科学和技术的运用只能在宗教的框架内进行。这种情况，一直到培根以后才发生了变化。

　　值得注意的是，莱斯在他引用的布里克特的《日历的故事》中说道，培根“在控制人的方面失败了，现在，他把自己的余生献给了人类如何最好地控制自然力的研究事业”8，这似乎暗示了培根把控制人放在控制自然的前面，而在后文中莱斯对培根著作的分析也与之遥相呼应。培根把控制自然的观念和基督教结合起来，他指出，人由于堕落而失去了道德的清白和对地球上创造物的统治权，然而，这两种丧失通过和发展科学都可以得到恢复或者部分的恢复。在培根看来，“最清白和最有价值的征服”就是“征服自然的工作”，然而，培根反复强调，只有在宗教的体系之内，科学和技术的发展才不会形成无控制的混乱状态。培根认为，征服自然是为了增加和扩大人的收益和拥有，但是，在任何探究中人们首要的职责是考虑到什么是神性的东西。他将自然知识和道德知识区分开来，指出科学研究和技术发展体现了人类的能力和技巧，与人的道德知识和信仰有明确的区分，知识的进步有利于免除人和自然关系所引起的不利和人与人之间关系引起的不利。在《新大西岛》中，培根指出要对科学技术的发展及其社会应用实行卓有成效的控制，他说道，“我们做这些事情：我们有协商议会，进行发明和实验，有了发现就加以公布；而有些事情则不能做，应当尽力来保守秘密。我们隐瞒了那些我们认为应当保守的秘密；虽然我们所做的事情中有的揭示了国家的秘密而有的却没有”9。然而，莱斯指出，培根的后继者们忽视了这一重要前提，仅仅将控制自然的观念视为培根世界观对一个长久时代的杰出贡献，17和18世纪的思想家赞颂培根仅仅为了他热情地提倡的必须坚持机械技术和物理科学的进步。

　　“通过科学和技术征服自然的观念，在17世纪以后日益成为一种不证自明的东西”10，由培根所开辟的崎岖小径很快变成了一条康庄大道，控制自然的观念不再被认为有必要做进一步的分析和解剖，人们只是无休止地重复着控制自然所带来的优点，这就是笛卡尔所指出的，这使我们能够毫无阻碍地享受到地球和从地球上发现的所有好的事物的成果。圣西门则进一步认为，在现代工业和技术的条件下，开发外部自然可以从根本上改变人类历史的进程，有益于社会的和谐。到现代社会，科学的发展，控制自然的发展和人类能力的发展被看作是一回事，科学使人类的能力得到增长，使人们能够比以往所知道的任何东西都能够更大程度地控制自然。莱斯借用了约翰·赫尔曼·兰道尔和著名的原子能科学家海森堡来说明这一点。兰道尔通过将亚里士多德的学说和现代的理论进行对比发现，前者作为一种统治古代自然哲学和中世纪的思想，其认识的着重点是事物的“为什么”，而后者则是对改革世界方法的研究，主要关注“怎么样”的问题。海森堡也认为，人类对自然的态度从沉思转变为实用，自然科学转化为技术科学，知识的进步总是与其实际应用相关联。正如阿列克赛·柯里指出，现代社会中发生了一场大的转变，“行动”取代了“沉思”的最高价值地位。至此，控制自然会使社会朝着有利的方向转变的观念正式成为现代社会的一种意识形态。然而，莱斯指出，如同月亮有永远看不到的黑暗面一样，控制自然的观念总是掩盖了对社会的控制，对于社会控制，莱斯问道，“是什么样的控制？是什么样的社会？”11对于控制自然，莱斯问道，“对自然要取得什么样的控制或统治？在这个过程中要控制的是什么样的‘自然’？”12莱斯在第二篇中结合马克斯·舍勒、胡塞尔和马克斯·霍克海默这三位哲学家就科学、技术和自然的控制的关系进行了深入的探讨。

　　二

　　莱斯指出，舍勒的“为了控制的知识”明显地受到尼采关于“权力意志”评论的影响。尼采认为，知识是一种强力起作用的工具，知识发展的背后的动机是满足人们自我保存的需要，对知识的需求程度取决于在一个族类中权力意志的程度。舍勒不同意尼采关于一切知识都是权力意志的表现形式的思想，他认为存在三种类型的知识：控制学（或“实证科学”）、形而上学、宗教思想，指出只有控制学即为使环境服从人的目的而发展出来的各种技术，是专门反映控制自然的意图的。其次，舍勒认为，尼采权力意志的概念中缺失了权力意志演进的不同阶段的讨论，控制学（实证科学）历来是从属于其他类型的知识的。在亚里士多德的体系中，实证科学是作为形而上学世界观的一部分而建立的，其思维方式是“非实践的沉思”。17世纪欧洲文明的世界观取代了亚里士多德体系，这种转变与欧洲历史上从中世纪向现代社会的转变同步，在社会阶级关系，经济、政治制度，以及所有思想生活领域——宗教，伦理，政治思想，自然科学等等中表现出来，其中，对自然的态度的变化是决定性的。这些变化表明，实证科学已从形而上学的监护下解放出来，它把科学知识对象理解为价值中立的，人类可以根据其使用目的来对事物加以改造。舍勒指出，在中世纪追求权力是为了统治人，而在现代社会对权力的追求则是为了控制物，控制自然成为现代时期权力意志的主要焦点。莱斯对舍勒控制自然的理论进行了批判，他指出，舍勒控制自然的理论的错误之一在于，舍勒没有对人的目标和目的的范围进行分析，只研究了整体对强力的追求而没有进一步分析它的相互冲突的成分，而后者才是理解追求控制的历史动力的关键；错误之二在于，舍勒认为中世纪以控制人而现代社会以控制物为表现形式，这种人为的对置是不正确的。莱斯说道，“中世纪的控制形式在很大程度上是依赖于人群中的特殊阶层对于物质手段（不动产）的控制，同样，在现代社会中人对人的控制也没有由于控制物的魔法而成为多余的。”13莱斯指出，舍勒没有看到控制自然作为科学和哲学转变的表现，和控制自然作为与现代时期的社会冲突结构有关的现象是不同一的，期望通过科学方法论本身的合理性原封不动地被“转移”到社会过程中去并通过加强开发自然资源满足人的需要来缓和社会冲突的企图是不能成立的。

　　自动控制类论文篇7

　　关键词：PLC，现场总线以太网，组态软件

　　 

　　1 前言

　　安钢高线水处理系统采用了工业自动化技术与计算机网络技术，利用组态王、PROFIBUS总线和PLC技术完成水处理远程监控控制。论文参考，现场总线以太网。在完善提高基础自动控制同时，将各系统的设备监测信号及生产数据连接起来，对压力波动、温度变化和液位等现场数据进行实时监视和分析处理，实现集过程控制与生产管理于一体的现代化高效管理。论文参考，现场总线以太网。

　　2 水处理工艺流程

　　高线水处理系统大体分为净循环水系统、浊循环水系统、软水系统、事故水系统以及给排水系统。水处理系统的工艺流程：冷却水由净循环供水泵组、浊循环供水泵组加压后送至各用水点，经过现场冷却设备后水温升高到约50℃并含有大量污油、铁鳞、污泥等，经过冲氧化铁皮供水泵组将水经冲渣沟至旋流池，在旋流池内沉淀、由平流池供水泵组加压后送至平流沉淀池、经过二次去油、去渣，由过滤器后送至冷却塔、冷却后温度低于35℃。流回浊循环水池，再由净循环、浊循环泵组加压后送用水点循环使用。

　　3 水处理PLC控制系统硬件设计

　　根据水处理系统规模，系统主要有上位监控机、SIMENSS7-300可编程控制器、DX220无纸记录仪、prfibus-DP总线通讯设备、ethernet通讯设备等。论文参考，现场总线以太网。论文参考，现场总线以太网。

　　基础自动控制系统采用SIMENS S7-300 CPU 318-2（6SE7 318-2AJ00-0AB0）可编程序控制器，二个中央槽架之间由UR0的IM360（6SE7360-3AA01-0AA0）与UR1上的IM361（6SE7 361-3CA01-0AA0）模块相连接，现场配有9台ET200M，PLC和工控机之间通过PROFIBUS-DP总线进行通讯。过程量采集使用两台DX220无纸记录仪，与工控机之间通过ethernet通讯。上位机采用DELL GX－240（P4 1.7G/256M/80G）主机，构成一套完整的控制与监控配置方案。

　　水处理控制系统通过带有PROFIBUS-DP主/从接口的中央处理单元，采用分布式I/O、PROFIBUS-DP现场总线控制，同远程ET200站构成分布式控制系统，结合组态王操作画面，实现远程控制；通过工业以太网与DX220无纸记录仪的通讯，实现组态王过程参数画面监控，进而达到了现场工艺生产要求。

　　控制系统采用就地手动、上位机点操和集中自动监控系统三种控制方法相组合，现场采用33块6ES7321-1BL00-0AA0输入模板，输入点数998点，输出采用22块6ES7322-1BH00-0AA0输出模板，输出点数503点，有关硬件组态及模块安装位置见附图1，主要用于操作方式的选择、水泵运行、压力、水位、电动蝶阀限位、水泵起停、电动蝶阀开闭，备用泵自投以及指示灯显示和远程画面等。两台DX220无纸记录仪均为16通道模拟量输入回路，主要采集水温、水流量、水压等参数，用于画面的报警与显示。

　　图1 系统构成示意图

　　4 水处理控制系统软件设计

　　水处理控制系统软件按照工艺过程和控制设计，编程软件采用西门子STEP7编程软件，其最大的特点是采用了块结构的方式。对于许多工艺控制条件相同的设备，只编制一个功能块(FBs)，在组织块中通过调用赋予不同数据块的功能块，来控制相对应的同类设备，在程序的调试和修改中，只需修改FB，即可实现对同类所有设备控制的修改。

　　5 实时监控

　　上位机软件采用Windows2000操作系统，组态平台为工控组态软件KingView6.0。上位机实现的功能为：数字显示水处理系统中的液位、管道压力、进出水流量实时值与累积值、水温度。论文参考，现场总线以太网。按照水处理自动化的要求，对一些实时参数以及历史数据进行汇总记录，生成各类组态王报表，或者将数据输出到SQL数据库中进行记录。各设备的运行、故障等状态显示，各设备的启动、停止操作，并进行操作记录，以便查询；出现每个设备故障时发出声音报警并记录故障情况（故障时刻、故障类型等），方便进行事故分析。论文参考，现场总线以太网。重要参数、报警、故障都可以报表打印。

　　6 结语

　　该系统自投入运行以来，稳定可靠，在线修改和调试方便，给操作人员和维护人员带来很大方便，在高产稳产、降低能耗和安全环保等方面发挥了很大作用，进一步推动了水处理自动控制系统的广泛应用。

　　参考文献：

　　[1]廖常初主编，PLC编程及应用，机械工业出版社，2002。

　　[2]郑晟、巩建平、张学主编，现代可编程控制器原理与应用，科学出版社，1999。

　　[6]贾庆勇主编，高线机组水处理操作监控系统的开发，河南冶金，2003

　　自动控制类论文篇8

　　关键词：网络控制系统；干扰信号；数据包丢失；扩大系统；预见控制

　　中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）28-6289-05

　　Optimal Preview1 概述

　　“Networked Control Systems”被提出的时间不长，但被作为一个系统研究以来已经取得了一定的成果。网络控制系统一般有两种理解，一种是对网络的控制（Control of Network）；另一种是通过网络传输信息的控制系统（Control through Network）。在网络控制系统中，由于采样及控制信号通过网络进行传输，网络所特有的不确定性如数据丢包、网络时滞等问题不可避免。而数据丢包是造成系统性能恶化的主要原因，因此对系统丢包的处理成为网络控制系统分析与综合需要解决的首要问题。

　　近几十年以来，学术界对系统丢包问题的研究越来越多。很多学者对带有时滞的结构主动及结构半主动力学模型进行了广泛的研究。文献[1]将传感器到控制器以及控制器到执行器两个通道的数据丢包用两个相互独立的马尔科夫链描述，给出了状态反馈控制器的设计方法，并研究了闭环系统的随机稳定性。文献[2]通过切换线性系统模型描述具有有界数据丢包的网络控制系统，用切换系统理论研究了系统的稳定性条件以及可镇定条件。同样，很多文献研究了具有丢包的网络预测控制方法，文献[3]针对同时具有丢包和之后的网络控制系统，提出了一中改进型的预测控制器设计方法并分析了系统闭环稳定性。

　　然而，此类问题的模型一般都要考虑传输过程中不确定性的影响，这种影响对于系统来说是一种干扰。但现有的研究方法在设计控制器时通常都忽略外部干扰，即在进行最优控制设计时不考虑外部激励项[4-7]。然而从实际意义来看干扰的影响是不容忽视的，因而研究在不忽略外部干扰的前提下开展此类系统丢包问题具有重要的理论价值和实际意义。

　　文献[8]提出预见控制概念以来，人们在预见控制方面进行了大量的研究[9-11]. 预见控制有着很强的应用背景，比如在汽车驾驶中的速度控制和路线控制，车体主动悬架装置，机床、机器人等的路径控制，轧机的控制以及电力转化器等[12-13]，都用到了预见控制的理论。由于网络控制系统与预见控制理论中研究的系统不完全类似，所以数学推导和条件假设是必须的。我们将外部干扰加入到原状态变量中构造出一个扩大系统（或称增广系统），实现最优预见控制。最后数值仿真验证了本文理论的正确性。

　　2 系统分析及建模

　　考虑网络控制系统为一类离散的输出反馈系统[14]，系统模型如下

　　[x（k+1）=Ax（k）+Bu（k）+Ed（k）y（k）=Cx（k）] （1）

　　其中[x（k）∈Rn]为状态向量，[u（k）∈Rr]是输入向量，[y（k）∈Rm]是输出向量，[d（k）∈Rl]为引起丢包的干扰向量，A，B，C，E分别为 [n×n，n×r，m×n]，[n×l]的常数矩阵。

　　此模型背景是干扰向量[d（k）∈Rl]引起的一类丢包问题，定义此干扰向量的[Pd（k）P2]，假设系统能够承载不丢包的干扰上限为[Pd*P2]，即当[Pd（k）P2

　　[L（k）=I，当Pd（k）P2>Pd*P20，当Pd（k）P2

　　下面我们将会把对于干扰信号的预见采集器信息通过新的建模加入到模型中，针对新的模型进行最优控制的研究，模型建立如下：

　　[x（k+1）=I-L（k）Ax（k）+Bu（k）+Ed（k）+L（k）x（k）y（k）=C-L（k）Cx（k）+L（k）Cx（k-1）]

　　对此模型进行整理得：

　　[x（k+1）=A-L（k）A+L（k）x（k）+B-L（k）Bu（k）+E-L（k）Ed（k）y（k）=C-L（k）Cx（k）+L（k）Cx（k-1）] （2）

　　3 扩大系统的推导

　　设系统的目标值信号[Rt，Rt∈Rm]为已知，误差信号定义为

　　[e（k）=R（k）-y（k）]

　　为了能够顺利应用预见控制理论对此背景问题进行研究，我们现在做出预见控制理论的两个基本假设：

　　假设1. 当前时刻[k]和前一时刻[k-1]的干扰信号[dk，dk-1]已知，并且干扰信号的预见步数为[Md]，[Md]步以后其值为零. 即[dk-1，dk，…，dk+Md]为已知，并且[dk+j=0，j=Md+1， Md+2，…]这里对于干扰信号的假设通过预见采集器[L（k）]来实现。

　　假设2. 当前时刻[t]的目标值信号[Rk]已知，并且目标值信号的预见步数为[MR]，[MR]步以后其值为零. 即[Rk，Rk+1，…，Rk+MR]为已知，并且[Rk+j=0，j=MR+1， MR+2，…]，目标值信号为我们所期望的每一步的信号，预见或直接给定都是可以的。

　　本节采用类似于线性定常系统最优预见控制的方法， 通过引入一个误差系统， 把上面的跟踪控制问题转化为调节问题. 差分算子取为，

　　6 结束语

　　本文首次把预见控制理论用于研究网络控制系统，使得预见控制理论与丢包问题实现了结合. 针对一些控制算法在设计控制器时忽略不确定性影响的缺憾，对网络控制系统的丢包模型的最优控制问题进行研究。通过利用把可预见的不可忽略的外部激励信息加入状态向量的技巧，构造了被称为扩大系统的形式上的无扰动项的普通调节系统。于是可以利用已知的调节系统理论得到最优控制输入. 求解出针对原系统的控制输入，即得到带有预见作用的控制器。最后的数值仿真说明本文的定理是正确的，方法是可行的。

　　参考文献：

　　[1] Wu J，Chen T W.Design of networked control systems with packet dropouts[J].IEEE Trans. on Automatic Control，2007，52（7）：1314-1319.

　　[2] Yu M，Wang L，Chu T G，et al. Stabilization of networked control systems with data packet dropout and network delays via switching system approach[C]//Proc.of the IEEE Conference on Decision and Control，2004：1689-1711.

　　[3] Zhao Y B，Liu G P，Rees D.Improved predictive control approach to networked control systems[J]. IET Control Theory and Applications，2008，2：675-681.

　　[4] 唐晓铭，丁宝苍具有任意有界丢包的网络控制系统的预测控制[J].系统工程与电子技术，2011，33（10）： 2295-2231.

　　[5] 魏善碧，丁宝苍，柴毅.有界丢包网络环境下不确定系统的预测控制[J].控制与决策，2009，24（9）：1326 -1330.

　　[6] Ding Baocang. Stabilization of linear systems over networks with double-sided， finite bounded， arbitrary packet loss[C]∥Proc. of the 7th IEEE International Conference on Control and Automation， 2009：920-925.

　　[7] Ding Baocang. A synthesis approach of model predictive control for linear systems over networks with bounded packet loss[C]∥Proc.of the 8th IEEE International Conference on Control and Automation，2010：2258-2263.

　　[8] Sheridan T B.Three models of preview control[J].IEEE Trans，on Human Factors in Electronics， HFE-7（2）：91-102，1966.

　　[9] 土谷武士，江上正，廖福成译.最新自动控制技术：数字预见控制[M].北京：北京科学技术出版社，1994： 1-9.

　　[10] Masayoshi Tomizuka， Dan E. Rosenthal. On the Optimal Digital State Vector Feedback Controller with Integral and Preview Actions [J].Trans.of ASME，Journal of Dynamic Systems，Measurement and Control，1979，101（2）：172-178.

　　[11] Tohru Katayama，Takahira Ohki，Toshio Inoue and Tomoyuki Kato.Design of an optimal controller for a discrete-time system subject to previewable demand[J].International Journal of Control， 1985，41（3）：677-699.

　　[12] 于黎明，王占林.人机系统最优预见补偿跟踪控制系统[J].自动化学报，2001，27（3）：421-423.

　　自动控制类论文篇9

　　关键词：自动控制原理；实验教学；教学改革

　　中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）36-0191-02

　　“自动控制原理”是自动化及电气信息类专业的重要基础课程，也是学生学习“现代控制理论”、“过程控制系统”、“运动控制系统”等后续课程的基础，是工业过程控制与优化设计的重要理论依据。[1]实验教学是“自动控制原理”课程教学的重要组成部分，实验教学不但可以加深对自动控制原理理论知识的理解和巩固，更重要的是可以建立理论和工程实际之间的联系，加强工科学生素质和创新能力的培养。随着计算机技术的迅猛发展和应用，自动控制技术在制造业、交通、航空航天等众多产业部门都起着越来越重要的作用。

　　一、“自控原理”实验现状

　　随着自动控制原理教学实验系统的不断改进发展，本校在教学过程中主要采用了各种自动控制原理实验箱，这些实验箱基本采用模块式结构，可以根据实验教学需要构造出各种型式和阶次的模拟环节以及简单的控制环节，很大程度上解决了自动控制原理实验的基础教学设施问题。这些实验设置主要是为了验证课程中的基础理论和基础知识。对学生而言，采用这种集成式的自控实验箱做实验，只是按照实验指导书的要求及步骤，逐项进行实验和操作，进行线路连接和相关仪器连接、观察现象、读取数据、记录与审查数据，并观察结论是否正确，完成实验内容，但是缺乏针对于实验原理的分析以及对实验过程和实验结果的分析。这种实验教学方式在很大程度上限制了学生的思维，限制了学生学习能动性的发挥，不能很好的将所学的理论知识与实际的控制系统相联系，达不到实验大纲要求的对学生动手能力尤其是分析问题解决问题能力的锻炼和培养，并且实验过程流于形式，失去了实验本身的意义，不利于工科学生工程实践能力的培养。[2]

　　二、实验教学改革的重要性

　　“自动控制原理”课程不但有独立的理论和方法，而且有相当强的实践性和应用性，是自动化类专业的重要专业基础课程。目前一些经典的控制方法仍然广泛应用于工业控制的各个领域。由于“自动控制原理”课程理论比较严谨，含有大量的数学公式推导，内容比较抽象，如果在学习过程中不辅以合适的实验，在学习过程中难以将理论上所描述的系统和实际的自动控制系统联系起来，造成理论与实际工程脱节，导致学生缺乏学习这门课程的主动性和积极性，不但影响了后续专业课程的学习，而且不利于学生工程实践意识的培养。[3]

　　“自动控制原理”实验教学是理论教学的延伸和补充，搞好实验教学是整个自动控制原理教学过程的重要环节，课程的实验内容的设置、授课方式、讲授效果的好坏直接影响着学生的学习效果，以及学生对专业知识的整体掌握。因此需要对“自动控制原理”的实验教学进行探讨和研究，提高学生专业课的学习效果，进一步提高专业素养。

　　为了激发学生学习“自动控制原理”课程的积极性和热情，同时为了提高学生的分析问题的能力以及将控制理论应用于实际工程系统的能力，迫切需要改进自动控制原理课程的实验内容、实验教学方式、教学手段等。同时，在实验改革的实施过程中，教师需要进一步提高实验教学水平，为自动控制原理课程的教学建设的以及其它控制课程的可持续发展打下坚实的基础。

　　三、实验教学改革探索

　　近年来，控制理论得到了蓬勃发展，特别在非线性控制、分布参数控制、鲁棒控制、自适应控制、智能控制等方向上取得了重要进展，但先进的控制理论在实际生产中的应用却受到限制。为了能够处理好理论与实践之间的关系，在“自动控制原理”实验教学过程中需要及时将所学理论知识及时与实验内容以及工程实践相结合，培养学生将理论应用到实际工程领域的能力，同时将新技术新理论及时介绍给学生，保持课程内容的先进性的同时，引导学生开阔眼界，从整体高度把握专业发展方向。在如下方面对“自动控制原理”的实验教学进行了探讨：

　　1.实验进度安排

　　根据实验大纲要求，对实验进度进行合理设计，以提高学生学习兴趣和能动性为目的，进而达到学生动手能力的培养。首先可以设置简单工程实例作为演示实验内容，让学生直观的对理论与实际系统相结合有全面的认识；其次根据学生的学习进度，逐步设置不同级别的实验项目，使学生对基本实验仪器、设备单元的用途和使用方法有足够的了解和掌握后，再要求学生做到能够独立分析和排除实验用仪器、设备单元的常见故障，能够利用现有实验装置和仪器、仪表正确获取、处理实验数据；最后要求学生按照实验项目的要求和指标，自行拟定实验提纲，自行设计组织实验，自行设计实验方案，自行设计实验表格，自行决定需要测取的实验数据，自行决定实验小组人数，自行安排实验进程。在实验过程中充分锻炼学生的实践动手能力，启发学生的思维。

　　在讲解实验教学内容时，应该让学生理解控制系统的设计过程以及实际的控制系统设计时应该注意的问题，并且鼓励学生根据其他专业课程知识以及相应的资料和网络资源自主设计实验内容。

　　2.实验内容设置

　　实验课的目的不仅仅是为了掌握一些仪器设备的操作使用以及一些测定的技术方法，更重要的是通过实验培养学生的思维能力、创新能力、实践能力。以往对实验的重视不足直接导致实验内容陈旧，设计型、综合型实验比例偏少，忽视对实验现象的认真分析等。[4]

　　为了培养学生的动手能力和创新能力，可以将实验内容分为基础性实验、综合性实验和研究性实验。在课程的前期，可以根据实验进度开设基础性实验。基础性实验包括一些基础性的验证和仿真实验，如典型环节的时域、频域分析实验等，主要让学生巩固和验证所学理论知识，熟练掌握实验设备的使用和调试。在课程中期可以开设一些综合性实验。综合性实验可以结合检测技术等专业课程，设置一些基于实际系统的实验， 如水箱控制系统及温湿度检测与控制系统等，要求学生能够正确运用所学的理论知识，在实验过程中熟悉控制系统的设计和调试方法，重点培养学生将理论应用于工程实际的能力。在课程后期可以让学生组成团队，开设有一定难度的创新及研究型实验。可以结合电子技术课程和电机拖动等课程，让学生自己设计一个完整的控制系统，如倒立摆实验、机械臂控制实验等，主要培养学生的创新意识、动手分析问题解决问题以及团队协作能力。

　　3.学生实验引导

　　在实验教学过程中突出学生的主体地位。紧密结合本课程以及实验课程培养目标和计划，设计引导学生们学习实验过程，摆脱老师演示，学生照搬的教学模式。比如“PID控制器的特性”实验，可以鼓励学生通过调节PID参数，观察不同的比例系数、积分、微分时间常数对系统的静态及动态性能的影响，让学生主动学习PID控制器参数的调试方法。在实验过程中以学生为主体，指导学生进行实验预习，实验的每一步都由学生自己完成。适当设计实践过程中经常出现问题的一些环节，鼓励学生尝试解决实验中遇到的问题，如示波器调试、电路检查、程序测试等，培养学生发现问题、解决问题的能力。[5]

　　4.仿真工具应用

　　在实验过程中要充分利用Matlab等一些先进的仿真工具，Matlab是目前国际控制领域最流行的语言，具有强大的数值计算能力以及系统建模仿真等功能。将Matlab仿真应用到“自动控制原理”实验中，学生通过对比实际实验现象（如电路模拟）和Matlab仿真的结果，学习实际工程与理论仿真之间的区别与联系，逐步培养实际动手能力和计算机辅助分析能力。一些综合性和创新性实验可以使学生通过Matlab搭建仿真模型，设计控制系统结构，调节控制参数，来仿真验证控制系统的可行性，培养将控制理论应用到实际控制系统中的能力，进一步培养学生对实际控制系统的整体把握能力和工程意识。

　　5.实验报告改革

　　改进现有的实验报告形式。改变学生花费大量的时间抄写实验指导书撰写实验报告的现状，注重学生对实验设计、实验过程、以及实验结论的分析和理解，留给学生足够的思考和分析问题的时间和空间，对于基础的验证性实验，重点放在对实验原理的理解和对实验结果的分析方面；对于综合性实验，主要培养学生将理论知识应用到实际控制工程的能力，以及专业知识的结合能力，培养学生对专业知识的整体把握能力；对于创新型实