现代控制技术论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇现代控制技术论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

（一）能高效、准确控制电气工程现代控制技术以数字信息为载体，所以通常利用发送数字、代码、信息的方式指令，来完成控制操作。为确保多个指令能够第一时间发送出去、准确传送到指定功能模块、正确指导系统工作，系统必须设置独立、且具备抗干扰能力的信息交流中心，依靠其交互功能，实现信息的生成、传播、控制与管理。

（二）能全面监控电气工程运行状态大多数电气工程的装置和设备都是全天候运行的，长时间工作，势必会导致运行故障的发生，为此，现代控制技术还要担负起监控电气工程运行状态的责任，24小时监督工程内各系统设备的运行状态，如发现故障，应立即报警信息，同时，指明故障位置、故障源、故障影响，以及相关故障资料。工作人员接收到信息后，可第一时间做出反映，修复系统、设备，使电气工程尽快恢复运行。

（三）具有较高的安全性对于电气工程而言，“安全”是生产不可忽视的重要原则之一，因此，为避免内、外部环境因素给电气工程造成运行障碍和影响，现代控制技术不但要具备监控能力，还要拥有较强的自清自查能力，可独立清除、控制安全隐患。同时，现代控制技术还应针对电气工程众多管理项目，设置单元模块（如：运行监控模块、电气工程设施养护模块、数据管理模块、工作人员维护操作模块、电子工程管理模块等），通过层层过滤的方式，提高技术应用的安全性。只有这样，现代控制技术才能为电气工程提供安全、可靠的运行环境。

二、现代控制技术在电气工程中的应用

（一）帮助电气工程创建完整的控制系统众所周知，电气工程由多个系统结构构成，要想让这些单元结构能够独立、连续的完成工作，现代控制技术应承担选择功能、设置功能、计划功能、解释功能等多种责任。首先，在各功能模块上设置监控器，监测它们的操作行为、运行状态，并以数据的形式记录，转存到数据库中，如此，控制技术既可以依靠“复制数据”找出控制方式，又能随时检索系统运行信息，查找故障问题；其次，创建中枢系统、装置、设备的联动控制机制，以“作业任务”的形式分配任务，以便于系统可以同步、集中处理重要“运行信息”，不耽误电气工程正常工作；最后，因为电气工程系统、装置、设备的运行功能复杂、多样，所以要想正确下达指令，明确指令内容要求相对困难，利用现代控制技术，可将许多复杂的指令编撰成“编码”，由翻译器统一处理，如此一来，不仅方便了操作，电气工程控制管理效率、水平也会大大提升。

（二）科学选择控制系统设备计算机网络技术的发展，给电气工程控制管理提供了多个便利条件、多种选择可能，所以，作为控制管理的中枢，现代控制技术必须慎重选择控制系统设备，使其与电气工程形成配合，达到最佳管理效果。一方面，控制系统设备要具备信息分类、收集、检索、处理功能，将复杂、且数目庞大的电气工程数据集中整合到数据库中，根据管理、控制需要，高效检索、准确处理、顺利传递出去；另一方面，控制系统设备还应具备信息翻译、解释、转换能力，因为电气工程中的装置、设备不可能使用统一的编码、指令形式，所以如果两个运行系统、装置的指令信息代码不同，控制设备应能够兼容分辨，做出正确的处理和判断，完成智能化、自动化控制。

（三）加强电气工程内、外部环境管理电气工程内、外部工作环境的监测工作是其安全生产工作的重中之重，所以，现代控制技术管理工作的重要内容便是环境监测、管理，主要内容包括：监控电气工程电流、温度、湿度、电压、电功率等基础运行指标数据，如发现阶段时间内这些指标数据出现较大波动变化，会立即发出报警信号；管理、控制电气工程内其他非主要工作设备的运行状态，比如启动空调、除湿设备、稳压设备、变压设备、变频设备等。

三、现代控制技术应用发展趋势

篇2

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）08-0071-03

大学教育的目标是培养新世纪创新型人才，其关键是如何实施研究型教学与研究型学习。为此，我国各高校纷纷提出采用研究型教学的方式来培养、提高学生的创新能力，加强创新型人才培养。何谓研究型教学？研究型教学是指教师以课程内容和学生的学识积累为基础，在教学过程中通过优化课程结构，建立一种基于研究探索的学习模式。只有在“发现问题分析问题解决问题”的“研究型”教学过程中，学生才可能学会“研究型”学习的能力，经过这样反反复复的教学和学习实践，学生的“创新能力”才能培养和提高。因此，研究型教育是创新型教育的前提，二者实质上是辩证统一的。

一、《车辆电子控制技术》课程的特点与存在的问题

《车辆电子控制技术》是车辆工程专业的专业必修课，也是其他工科专业的一门专业选修课。该课程重点介绍发动机、底盘、车身的电子控制设备的基本理论、基本组成、工作过程和控制原理。随着汽车、拖拉机技术和电子技术的迅速发展，现代车辆为提高动力性、经济性、安全性、舒适性，以及减少尾气排放污染而广泛采用了电子控制技术。电子控制技术是现代车辆技术发展的重要趋势与标志，从发动机的燃油喷射、点火控制、进气控制、排放控制、故障自诊断到底盘的传动系统、转向与制动系统，以及车身、辅助装置等都普遍采用了电子控制技术。所以，该课程的重要性在不断提高，为此，国内许多院校将该课程列为车辆工程专业的必修课。该课程涉及的电子控制技术是很抽象，尤其是工科机械专业而言，学生对该课程充满了向往，但学习却很困难，其主要问题：重结构原理，轻控制原理；重理论讲解，轻实验制作。该课程的主要难点是在车辆各电子控制系统的信号采集、各执行器的驱动电路的原理、各控制系统的控制策略等。由于涉及到电子控制、机械、液压等部分的知识，所以要求学生有较全面扎实的基础知识。为此，该课程在教学上应突出各模块的重点、难点内容，有些内容通过现场教学，多媒体中的动画、影视、教学模型讲解，使难点内容通俗化，可视化，形象化。注重理论联系实际，大量加强实践教学，以提高实验课教学的效果，保证该课程的教学质量。通过开展了研究性学习，使自己选择感兴趣的车辆电子控制相关的题目，开展小课题的研究工作，这样不但增加了学生学习的兴趣，也增强了学生分析问题和解决问题的能力。

二、《车辆电子控制技术》课程研究型教学的具体方法

1.课程教学改革目标。以任务模块为基础、以学生为主体、以教师为主导，围绕设定的学习任务模块进行研究，以提高学生自主性学习和研究性学习，掌握该课程的基本理论、基本方法和基本技能。

2.课程教学改革方案。①制定学习任务模块。《车辆电子控制技术》的研究型教学内容共制定了18个学习模块（专题），每个模块共1学时讲授，共18学时，学习任务模块主要有：发动机供油控制、发动机点火控制、发动机爆震控制、发动机稀薄燃烧技术、防抱死控制系统（ABS）、线控制动、驱动防滑控制系统（ASR）、汽车稳定性控制系统（ESP）、自动变速系统控制、无级变速控制、电控悬架系统、巡航控制系统、安全气囊（SRS）、倒车防撞控制系统、防盗控制系统、电控转向系统、自动空调、电动座椅、智能前照灯控制系统、电控雨刮系统等。②划分学习小组《车辆电子控制技术》共有34个学生选了此课程，共划分6个学习小组，每个小组5～6人不等。③教学安排主要要点是：开学2周内负责分配完各专题，并提出各专题的要求，列出主要参考文献；每个小组分配3～4个专题，使每个专题有3个小组负责；各小组分别在课余时间查找资料，按要求归纳整理读书报告，制作PPT；每2节课由3个小组分别用自制的PPT讲授15分钟，其他同学提问5分钟，总体时间控制在60分钟；最后主讲老师点评每个小组的讲授内容，并现场给予各小组的得分，时间为30分钟；每个小组的每一位成员至少主讲一次。

3.辅导答疑措施。①组建一个课程辅导答疑小组。本学期初，组建了该课程的辅导答疑小组，该小组的成员主要由主讲老师、实验老师、硕士研究生、博士研究生等构成。辅导答疑小组成员名单：鲁植雄、刘奕贯、白学峰、李晓勤、常江雪、郭兵、金月、姜春霞、周伟伟等。②筹建了该课程的QQ群。本学期初，筹建了一个《车辆电子控制技术》课程答疑QQ群，在网上随时回答与指导学生。QQ群名称：车辆电子控制技术论坛；QQ群号：118062691；群成员人数：44人。

4.成绩评定方法。该课程成绩由以下三部分构成：①每个小组的3次PPT报告与回答问题情况，占40%；②每人的3篇专题读书报告，占40%；③每人在课程QQ群的活动情况、平时出勤、作业等，占20%。

三、实施过程

该课程的教学改革得到车辆工程91～93班学生的大力支持和参加，每个小组从第2周起获得3个任务模块后，各小组成员根据各模块设定的学习目标、内容和考核要求，自主查找相关的中文与外文资料。进行整理与归纳，研讨模块的主题，撰写读书报告和模块论文报告。根据归纳总结的模块内容，学会PPT，以小组为单位宣讲制作的PPT，并集体回答问题，每位同学均上台主讲1～2次。积极上网参加《车辆电子控制技术论坛》，能主动发贴子，老师回答问题时能进行相互互动，对课程内容进一步深入学习。

四、实施效果

1.培养了学生自主获取知识的方法技巧。各小组成员根据各模块设定的学习目标、内容和考核要求，学会自主查找相关的中文与外文参考资料。98%的学生在调查问卷中回答：学生的自主学习和研究能力明显提高。

2.培养了学生进行研究型学习方法。在老师的指导下，每个小组根据搜集到的资料，进行整理与归纳，研讨模块的主题，撰写读书报告和模块论文报告，或者实验设计与方案。100%的学生在调查问卷中回答：认同该课程采用的教学模式。

3.训练了制作PPT能力。根据归纳总结的模块内容，学会制作界面友好的PPT。

4.培养了学生讲解与回答问题能力。每一个专题均由2名学生主讲15～20分钟，既掌握了本专题的主要内容，又培养了演讲技巧。另外，讲授后，其他同学提出一些对本专题相关问题，小组全体成员集体回答问题，进一步提高了对本专题内容的掌握，也锻炼了回答问题能力。

五、对研究型教学的认识与体会

1.增加了教师的工作量。要想使一个学习模块（专题）在1学时内讲授完，并能活跃课堂气氛，使学生能主动学习，教师需要花更多的时间，主要体现在：①要花更多的时间去掌握每个专题内容，否则很难回答学生的提问；②要花时间查看学生制作的PPT，查看PPT内容是否包涵了本专题需要讲授的内容？PPT界面是否友好？③要花时间在QQ群上回答学生的问题；④要花时间辅导、批改学生的读书报告。

2.增加了学生的学习时间。①需要花时间阅读教材及参考资料，自学、讨论、理解讲授的内容；②需要花时间制作PPT，对有的学生来说，是很难的一件事情；③需要花时间撰写3篇课程；④需要在QQ群上发帖子

3.教师点评是关键。一个专题能否使全体学生掌握、课程气氛是否活跃，教师的最后点评是关键。点评的内容既要包涵本专题的核心内容，又要调动学生的积极性，所以，点评要精练、精彩。

六、继续实施研究型教学有待改进的地方

1.完善各专题教学要求。进一步完善每个专题的教学要求及相关参考文献，列举一些思考问题，使学生能小组进行讨论，以掌握各专题的内容。

2.加强小组学习。每个专题应以在小组共同讨论的基础上完成学习要求，但有一些专题只有某一小组成员完成，其他人员未参加的现象，需要进一步探讨小组学习模式。

3.加强课程论文撰写质量。撰写课程论文需要花很多时间。为此，今后将列举相关参考文献，指定主要参考文献，要求学生根据指定的参考文献阅读后撰写课程论文。

《车辆电子控制技术》进行研究型教学改革，受到大部分学生和教师的肯定和好评，全面提升了车辆工程专业学生的专业知识水平和综合素质，增加了毕业生的就业竞争力。改革实施以来，学生的创新实践能力普遍得到加强。学生通过实践平台和实践科研项目完成了包括汽车电控液压动力转向系统、智能倒车、自动泊车、巡航控制等项目。先后在“全国大学生F1赛车大赛”、“全国节能赛车比赛”等竞赛中获得了多项奖励，激发学生科学研究的热情与学习兴趣。但也不能过度夸大一种教学模式的作用，每一种教学方式均有适应性。研究型教学一定要有研究课题基础，所以，研究型教学优适于高等院校的专业课教学，以培养学生的元典精神、质疑精神和创新精神。

参考文献：

[1]李树涛，章兢，黎福海.电子信息类专业课研究型教学模式的改革与创新[J].高等教育研究学报，2011，34（4）：77-79.

[2]张玉能.研究型教育是大学教育改革的关键[J].青岛科技大学学报（社会科学版），2011，27（4）：113-116.

[3]巫瑞智，李茹民，胡宝瑞.在材料测试分析方法课程中实施研究型教学模式的探索与实践[J].高等教育研究，2011，28（4）：49-51.

[4]张岭，邵天章，栗彦辉.“电机学”课程研究型教学探讨[J].电气电子教学学报，2011，33（5）：108-110.

[5]司凤山，王玉玲.研究型教学在信管专业课程中的应用[J].牡丹江师范学院学报（自然科学版），2012，（1）：64-65.

[6]刘建军.研究型教学未来的方向[J].基础教育课程，2011，（12）：40.

篇3

2.精细化工过程控制技术的发展动向

3.以绿色化学理念贯穿精细化工专业课教学

4.精细化工废水的污染特性分析及其控制策略

5.我国油脂化工、精细化工生产现状与发展建议

6.从“十二五”规划看中国精细化工行业发展趋势

7.精细化工的发展趋势以及如何发展绿色精细化工

8.精细化工专业实验教学新模式的构建与实践

9.固相有机合成及其在精细化工中的应用与前景

10.精细化工过程控制技术的重要发展趋势

11.我国精细化工发展现状和趋势

12.有机精细化工中间体的发展现状及仿生催化氧化在中间体合成中的研究进展

13.精细化工发展前景以绿色精细化工的发展策略

14.现代煤化工产业的精细化发展

15.精细化工的现状与发展

16.精细化工发展的关键技术——模型化、控制与优化研究

17.我国精细化工行业存在的问题及对策

18.精细化工的发展趋势以及如何发展绿色精细化工

19.我国精细化工行业现状和“十三五”发展规划

20.精细化工实验教学改革的探索与实践

21.广东省精细化工发展现状与对策

22.精细化工实验教学改革与实践

23.生物催化在精细化工产业中的应用(上)

24.浅谈绿色精细化工关键技术

25.基于现代精细化工发展初探

26.对辽宁省精细化工产业“十三五”规划的建议

27.生物催化在精细化工产业中的应用(下)

28.我国精细化工产业的现状和发展趋势

29.晋煤集团精细化工产业发展前景

30.浅谈“十二五”期间精细化工发展方向

31.广东省精细化工现状与发展

32.论我国精细化工的发展现状与趋势

33.精细化工课程群的整合及改革实践

34.浅析我国精细化工的现状与前景

35.精细化工领域过程系统工程技术研究发展趋势探讨

36.我国精细化工产业的现状、存在的问题及其对策分析

37.21世纪精细化工的发展

38.精细化工的发展趋势及关键技术

39.绿色精细化工可持续发展的关键技术

40.地方本科院校精细化工实验教学改革研究

41.对中国精细化工产业发展的几点思考

42.精细化工的产业转移与辽宁的比较优势

43.浅析精细化工产业对深圳经济产业转型升级的重要意义

44.精细化工专业课教学中的绿色化学探讨

45.加快发展我国绿色精细化工

46.热点精细化工中间体生产现状和发展导向

47.浅议精细化工生产企业成本控制

篇4

[1]杨柳，姜海涛.浅谈现代机械设计的特点及创新[J].机电信息，2013（03）：155+157.

[2]王科炜，樊百林.中国传统哲学思维在现代机械工程设计中的应用[J].吉林省教育学院学报（下旬），2013（09）：143-144.

[3]贺春华，张湘伟，吕文阁.传统优化算法与竞选算法应用于机械优化设计的比较[J].广东工业大学学报，2010（03）：46-50.

[4]宋昊妍.论现代设计方法在矿山机械设计中的应用[J].机电技术，2015.

[5]刘毅.现代设计理论和方法在煤矿机械设计中的应用[J].科技风，2013.

机械设计论文参考文献：

[1]马恒强，邱亮.浅析工业设计理念在现代矿山机械设计中的应用研究[J].山东煤炭科技，2013（01）：149-151.

[2]封丽琴.CAD技术在矿山机械设计中的应用[J].科技创新与应用，2014（28）：123.

[3]毛银氚.浅谈机械设计技术的现状与趋势[J].装备制造技术.2012.

[4]周一鸣，索春英.浅谈自动化技术在机械设计中的应用[J].价值工程，2011.

[5]丁继斌，封士彩.机械系统设计及其控制技术[M].北京：化学工业出版社，2007

[6]魏玉新.现代机械设计的创新方法研究[J].装备制造，2009

机械设计论文参考文献：

[1]毛银氚.浅谈机械设计技术的现状与趋势[J].装备制造技术.2012.

[2]周一鸣，索春英.浅谈自动化技术在机械设计中的应用[J].价值工程，2011.

[3]刘志峰，刘光复.绿色产品设计与可持续发展[J].机械设计，1997，(01).

篇5

环境科学专业核心知识单元，代表环境科学各个知识领域的不同方向，知识点分核心和选修两种，核心知识单元是所有环境科学专业学生要求具有的基础知识内容。

 

其中，专业基础类核心知识单元包括：①环境问题，核心知识点包括水环境问题、大气环境问题、固体废物污染、全球环境问题，选修知识点包括土壤污染、物理性污染和污染物生物效应。②环境科学基本原理，核心知识点包括环境/生态基本规律、环境科学学科体系和可持续发展理念。③环境科学研究方法，核心知识点包括环境科学方法论体系、生态学方法论、环境体系解析方法论，选修知识点包括环境质量调控方法论、综合/系统分析方法论。

 

专业原理类核心知识单元包括：①生态过程与效应，核心知识点包括生物对环境的适应、种群及其基本特征、生态系统特征及过程分析、生态学原理的应用。②环境生物过程与效应，核心知识点包括环境污染物在生态系统中的行为、污染物的生物学效应、生物监测原理与方法、环境污染的生物净化、退化环境的生物修复。③环境化学过程与效应，核心知识点包括环境中典型化学污染物、污染物迁移、污染物转化、大气环境化学、水环境化学。④环境地学过程与效应，核心知识点包括地球环境系统的基本组成运动规律及演化过程、地球环境系统有机圈层的组成结构及其功能、各圈层的演变规律及在全球环境变化中的作用、地球环境系统中物质和能量的迁移转化及循环过程。

 

专业技术类核心知识单元包括：①水污染控制，核心知识点包括废污水的物理处理技术、废污水化学和物理化学处理技术、废污水生物处理技术、废污水的自然处理技术、污泥处理处置。②大气污染控制，核心知识点包括颗粒污染物控制技术原理、颗粒污染物的控制技术、气态污染物控制技术原理、典型气态污染物控制技术。③土壤污染控制，核心知识点包括土壤污染源与污染特征分析、土壤污染控制技术原理、典型土壤污染物控制技术。④固体废物污染控制，核心知识点包括固体废物分类与特征、固体废弃物无害化技术与方法、固体废弃物综合利用。⑤环境监测，核心知识点包括环境标准、水环境监测、环境空气监测、固体废物监测、土壤污染监测、物理性污染监测、环境监测质量保证。⑥环境影响评价，核心知识点包括项目环境影响评价、规划环境影响评价、战略环境影响评价。⑦环境规划，核心知识点包括环境规划的技术方法、水环境规划、大气环境规划、噪声污染控制规划、固体废物污染防治规划。

 

专业管理类核心知识单元包括：①环境管理，核心知识点包括环境管理学的理论基础、环境管理的制度和政策手段，选修知识点包括企业/产业环境管理实践、区域一全球环境管理实践。②环境法律，核心知识点包括环境法基本概念原则、环境法律制度及法律效力、环境污染防治法、自然资源保护法、国际环境法。

 

专业实践类核心知识单元包括：①专业实习，核心知识点包括认识实习、生产实习、综合实习。②科研实践，核心知识点包括观察性实验、验证性实验、设计性实验、研究性实验。③毕业论文/毕业设计，核心知识点包括文献查阅、论文开题、论文研究、论文撰写、论文答辩。

 

二、建立核心课程体系

 

围绕环境科学专业各专业类别的核心知识单元，建立核心课程体系，承载核心知识点。各门核心课程围绕核心知识点组织基本理论、研究前沿、基本方法、实践案例等内容，形成系统。同时，设置先导课，为核心课程和核心知识点学习提供必要的基础知识储备。例如，“环境化学”课程，就需要无机化学、分析化学、有机及物理化学、环境科学概论、环境监测等课程作为先导课，提供环境化学课程各知识点学习所要求的基础知识储备。

 

专业基础类核心知识由“环境学基础”和“生态学基础”课程为基本载体。“环境学基础”课程坚持“起点高、容量大和观点新”的教学宗旨，系统介绍环境科学的产生与发展、人口、各环境要素污染与防治、可持续发展等内容，注重学生基本知识、基本技术、基本能力的培养，课程已经建设为国家精品课程，并积极探索慕课教学形式;“生态学基础”全面介绍生态学的基本概念、基本原理和基本应用方法，以及现代生态学的最新进展，该课程已经建设成为南开大学精品课程。

 

专业原理类核心知识由“环境生物学”“环境化学”“地学基础”课程为基本载体。“环境生物学”介绍环境生物学领域的基本理论和基本概念，结合现实环境中污染物与生物之间的相互作用，培养学生运用环境生物学技术解决实际问题的能力;“环境化学”介绍大气、土壤、水及生物相诸介质中环境物质迁移转化的基本原理，环境中主要污染物的来源及其在环境中的归趋，环境污染控制与修复过程及绿色化学中污染减量及消除的化学原理，“环境化学”课程已经被评为国家精品课程;“地学基础”课程介绍地壳的基本物质组成特征，气象要素的基本概念和表征方法、大气稳定度和逆温等与环境有关的基本知识，城市气候的基本特征，地球上水的循环过程，各种水体的基本特征，土壤的组成特征、形态特征、形成因素和成土过程，地图的基本概念、特征、组成要素、我国基本比例尺地形图的分幅和编号的基本方法，地形图的应用，遥感的基本概念、原理、遥感解释标志和方法，要求学生掌握地学的基本概念、基本规律和形成原因，以及地学基本手段的应用，该课程被评为南开大学精品课程。 专业技术类核心知识由“环境工程学”“环境监测”“环境影响评价与环境规划”课程为基本载体。“环境工程学”介绍水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理与处置工程以及噪声防治与控制等的基本原理和方法，该课程被评为南开大学精品课程;“环境监测”课程全面介绍根据监测的目的进行调查研究、设计监测方案、选择监测方法、进行数据处理以及测试结果的分析评价，掌握环境样品的采集、保存、制备、预处理、测定及质量控制等方法，培养学生实际环境监测问题的分析和解决能力，该课程被评为天津市精品课程;“环境影响评价与环境规划”全面介绍环境评价和环境规划的基础知识、基础理论、基本方法以及评价与规划知识的实际应用。

 

专业管理类核心知识由“环境管理与环境法学”课程为基本载体，“环境管理与环境法学”课程介绍管理学基础知识和主要原理、中国环境管理的原则与政策、中国环境管理的体制与制度、中国环境法体系及内涵、中国环境法的基本原则和基本制度以及部门环境管理、区域环境管理、工业企业环境管理等。

 

三、围绕三条主线推动环境科学专业课程教学

 

1.环境问题识别和分析主线

 

环境科学是研究环境问题及其解决途径的综合性科学体系，其核心任务是揭示人与环境相互作用规律。环境问题的产生和解决促进了环境科学的产生、形成和发展。围绕着环境问题的识别和分析，形成环境科学基本原理、技术方法、管理工具以及具体实践科学体系。围绕具体环境问题识别和分析，组织核心知识单元、核心知识点和核心课程，课程之间科学逻辑关系紧密，便于学生认知和学习。

 

另一方面，在我国当前发展阶段，资源环境限制与社会经济发展矛盾空前突出，迫切需要环境科学培养专业人才，应对污染控制、生态修复与环境建设挑战。围绕我国面对的实际环境问题，针对性培养专业人才，建立起环境问题与人才培养之间的直接联系，建立以环境问题识别和分析为主线的人才培养模式，搭建对应的知识结构和课程体系，有利于为国家培养具备解决实际环境问题能力的急需人才。

 

2.实验与实践教学主线

 

坚持“注重基础训练、强化教学实习、突出创新能力、提高综合素质”实验教学理念，围绕核心知识单元和核心知识点，搭建专业基础实验教学平台，建立实践教学基地群，严格毕业论文环节，充分发挥实践教学对理论教学的有效补充作用。

 

(1)专业课程实验。课程实验和课堂理论教学相辅相成。围绕核心知识单元和核心课程，开设专业实验课程，包括环境监测实验、无机及分析化学实验、环境化学实验、生态学基础实验、环境生物学实验、环境微生物学实验。着重训练实验步骤、实验操作、实验安全、药品管理等基础实验技能，培养环境科学分析基本方法和技术。

 

(2)专业教学实习。合理安排专业教学实习时间，既能促进核心知识的理解和认知，又能为后续毕业论文/设计提供经验。围绕核心知识点搭建专业教学实习平台，建立教学实习基地体系，配合大气污染防治、水污染防治、固体废弃物污染防治、环境管理等核心知识点和核心课程，建立环境监测中心、环保卫生管理中心、科学院、环保科技公司、垃圾处理厂等实践教学基地，形成实践教学基地群，提供直观认识环境科学专业知识在实践中具体应用的机会，培养知识运用和理论联系实际的能力。

 

(3)毕业论文。设置毕业论文环节，通过学生参与论文选题、查阅文献、开展实验或设计、结果模拟与分析等毕业论文过程，系统锻炼学生运用理论知识、实验技能的综合能力。

 

3.科研创新训练主线

 

营造制度、平台、师资环境，建立稳定的科研创新体系。通过国家级、省市级、校级、院级各级别科研立项机会，搭建“国家大学生创新计划”“省市大学生创新立项”“学校大学本科创新立项”“学院创新立项”多层次立体化环境科学专业学生创新平台，为不同水平学生提供创新立项机会，逐步提高项目研究质量，严格过程管理，保障创新立项覆盖面。通过团队协作、教师交流、项目答辩等环节，锻炼学生创新思维和创新能力，提高团队合作与交流能力，鼓励学生科研成果报奖。

 

四、核心课程质量保障

 

(1)国家级特色专业建设。2010年，南开大学环境科学专业获批为国家第六批高等学校特色专业建设点。特色专业结合南开大学环境科学多年来的本科教学特色以及相关教育、教学理念，面向国际社会发展及现实中国社会大背景下的特征需求，同时考虑到学科本身的实践特征、时代特征和应用特征，推动与现阶段校内学习相补益的数个社会实践与互动教学平台建设。

 

(2)精品课程群建设。提出并实践“精品课程群”建设的教改思路，逐步推动各门课程精品建设，形成“精品课程群”体系，有效保障环境科学专业课程教学的高质量。

 

(3)国家级教学团队建设。2010年，南开大学环境科学专业基础课程教学团队被评为国家级教学团队。

 

(4)优质教材保证。作为知识的载体，教材是本科生质量的重要保障。为了提高环境科学专业人才培养的效果，自编出版环境科学专业系列优秀教材。包括1本国家级精品教材《环境化学》，4本“十一五”国家级规划教材《环境学基础》《生态学基础》《环境化学》《地理信息系统及其在环境科学中的应用》等。

 

(5)推动天津市实验教学示范中心建设。积极推动实验教学改革和实验室建设，建设天津市环境科学与工程实验教学示范中心，为专业人才培养提供实践和创新平台。提出“培养具有创新精神的环境科学与工程现代化复合型高素质人才”的实验教学理念，搭建“专业基础实验、教学实践、创新教育”的高素质人才培养实验教学平台，探索“坚守教学神圣，转变师生角色，强化开放综合，学科建设与实验教学相融合”的实验教学模式，取得了丰硕的教学改革与建设成果，学生教学效果突出。

 

(6)推行精细化教学管理。探索精细化教学管理模式并付诸实践，制订“教学效果的双评议制度”“主讲教师竞聘上岗制度”“教学效果的双评议制度(教学督导组评议和学生评议)”等规章机制，有效实现对教师“教”的目标导向和过程管理。

 

实行环境科学专业本科教学的课程小组负责制，实现了本科教学的优质师资资源配备，有效地促进了全体教师对本科教学的关注和重视。保证教授、副教授百分之百地参与本科教学，优化教师队伍年龄结构和学缘结构，提高教学效果。

 

篇6

中图分类号:TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)02-0006-02

The development and research of fuzzy logic and fuzzy control technology

Abstract: According to the new development of the modern industrial control field of fuzzy control technology, an overview of the basic theory and the development status of the field, look to the future development applications.

Keywords: fuzzy control; application development; adaptive control.

1、引言

在现代工业控制领域，伴随着计算机技术的突飞猛进，出现了智能控制的新趋势，即以机器模拟人类思维模式，采用推理、演绎和归纳等手段，进行生产控制，这就是人工智能。其中专家系统、模糊逻辑和神经网络是人工智能的几个重点研究热点。相对于专家系统，模糊逻辑属于计算数学的范畴，包含有遗传算法，混沌理论及线性理论等内容，它综合了操作人员的实践经验，具有设计简单，易于应用、抗干扰能力强、反应速度快、便于控制和自适应能力强等优点。近年来，在过程控制、建摸、估计、辩识、诊断、股市预测、农业生产和军事科学等领域得到了广泛应用。为深入开展模糊控制技术的研究应用，本文综合介绍了模糊控制技术的基本理论和发展状况，并对一些在电力电子领域的应用作了简单介绍。

2、模糊逻辑与模糊控制

2.1 模糊逻辑与模糊控制的概念

1965年，加州大学伯克利分校的计算机专家Lofty Zadeh提出“模糊逻辑”的概念，其根本在于区分布尔逻辑或清晰逻辑，用来定义那些含混不清，无法量化或精确化的问题，对于冯诺依曼开创的基于“真－假”推理机制，以及因此开创的电子电路和集成电路的布尔算法，模糊逻辑填补了特殊事物在取样分析方面的空白。在模糊逻辑为基础的模糊集合理论中，某特定事物具有特色集的隶属度，他可以在“是”和“非”之间的范围内取任何值。而模糊逻辑是合理的量化数学理论，是以数学基础为为根本去处理这些非统计不确定的不精确信息。

模糊控制是基于模糊逻辑描述的一个过程的控制算法。对于参数精确已知的数学模型，我们可以用Berd图或者Nyquist图来分析家其过程以获得精确的设计参数。而对一些复杂系统，如粒子反应，气象预报等设备，建立一个合理而精确的数学模型是非常困难的，对于电力传动中的变速矢量控制问题，尽管可以通过测量得知其模型，但对于多变量的且非线性变化，起精确控制也是非常困难的。而模糊控制技术仅依据与操作者的实践经验和直观推断，也依靠设计人员和研发人员的经验和知识积累，它不需要建立设备模型，因此基本上是自适应的，具有很强的鲁棒性。历经多年发展，已有许多成功应用模糊控制理论的案例，如Rutherford，Carter 和Ostergaard分别应用与冶金炉和热交换器的控制装置。

2.2 分析方法探讨

工业控制系统的稳定性是探讨问题的前提，由于难以对非线性和不统一的描述，做出判断，因此模糊控制系统的分析方法的稳定性分析一直是一个热点，综合近年来各位学者的发表的论文,目前系统稳定性分析有以下集中:

(1)李普亚诺夫法:基于直接法的离散时间(D-T)和连续时间模糊控制的稳定性分析和设计方法,相对而言起稳定条件比价保守。

(2)滑动变结构系统分析法。

(3)圆稳定性判据方法:利用扇区有界非线性概念,根据稳定判据可推导模糊控制的稳定性。

(4)POPOV判据。

(5)其他方法如关系矩阵分析法，超稳定理论，相平面法，矩阵不等式或凸优化法，模糊穴穴映射等，详细资料及有关文献很多，在此不再一一赘述。

2.3 模糊控制的设置设计

模糊控制的设计是一个非常复杂的过程，一般而言，采取的设计步骤和工具比较规范．其中模糊控制器一般采用专用软硬件，通用型的硬件芯片在目前市场上比较多，其中主流产品如表1所示．而专用IC发展也很迅速，它把专用IC和软件控制器集成在一起。

设计过程中，一般采取的设计步骤为：

(1)综合考虑该课题能否采用模糊控制系统。即考虑采用常规控制方式的可能。

(2)从设备操作人员处获取尽可能多的信息。

(3)选取可能的数学模型，如果用常规方法设计，估计设备的性能特点。

(4)确定模糊逻辑的控制对象。

(5)确定输入输出变量。

(6)确定所确定的各个变量的归属范围。

(7)确定各变量的对应规则。

(8)确定比例系数。

(9)如果有现成的数学模型，用已确定的模糊控制器对系统仿真，观测设备性能，并不断调整规则和比例系数直到达到满意性能。否则重新设计模糊控制器。

(10)实时运行控制器，不断调整以达到最佳性能。

3、模糊控制应用与前景展望

作为人工智能的一种新研究领域，模糊控制吸收借鉴了传统设计方法和其他新技术的精华，在诸多领域取得了长足的进展．在新型的电力电子和自动控制系统中，有些专家在线性功放的加设条件下，把模糊控制应用于为基础的伺服电机控制中，在把模糊控制系统与PID及模型参考自适应控制（MRAC）进行比较后证明了模糊控制方法的优越性．另有专家开发了应用于矢量控制感应电机传动系统的模糊自适应控制器，其控制方框图如图1所示：

模糊控制作为一项正在发展的新技术，目前在大多数专家还把主要精力放在应用系统研究上，并取得了相当的成果，但在理论研究和系统分析上还是相对落后的，以至于一些学者质疑其理论依据和有效性．鉴于此可以明确得知：模糊控制理论和实践的结合仍有待于进一步探索．其发展前景是十分诱人的，而且在近年来，其理论研究也取得了显著进展．在近四十年的发展进程中，模糊控制也有一些局限性：(1)控制精度低，性能不高，稳定性较差；(2)理论体系不完整；(3)自适应能力低．对于这些弱点，模糊控制与一些其他新技术，比如神经网络（NN），遗传算法相结合，向更高层次的应用发展拓展了巨大的空间。

4、结语

模糊控制作为一门综合应用范例，在全球信息化浪潮的推动下，在未来的几十年中，必将对经济的迅猛发展注入新的活力，有专家认为，下一代工控的基础是模糊控制，神经网络，混沌理论为支柱的人工智能．随着模糊控制理论研究的日益完善和深入，应用范围的日益扩大和配套IC的研发制造，模糊控制将给工控领域的发展开辟光明的应用前景，同时也给各领域的研究人员提出了更重大的任务。

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从学术的角度来看，电力电子技术的主要任务是研究电力电子器件（功率半导体）设备，转换器拓扑结构，控制和电力电子应用，实现电力和磁场的能量转换、控制、传输和存储，以便实现合理和有效使用的各种形式的能源，高品质的人力的电力和磁场的能量。

1 电力电子的研究方向

就目前情况而言，我国电力电子的研究范围与研究内容主要包括：1）电力电子元器件及功率集成电路；2）电力电子变换器技术的研究主要包括新的或电力能源的节约和新能源电力电子，军事和空间应用等作为特殊的电力电子转换器技术的智能电力电子变换器技术，控制电力电子系统和计算机仿真建模；3）电力电子技术的应用，其研究内容包括超高功率转换器，在能源效率，可再生能源发电，钢铁，冶金，电力，电力牵引，船舶推进应用，电力电子系统的信息化和网络；电力电子系统的故障分析和可靠性；复杂的电力电子系统的稳定性和适应性；4）电力电子系统集成，其研究内容包括标准化电力电子模块；单芯片和多芯片系统设计，集成电力电子系统的稳定性和可靠性。

2 我国电力电子发展中存在的问题

当前的主要问题是：中国的电力电子产品和设备目前生产的大部分是也主要是晶闸管，虽然它可以创造一些高科技电子产品和电气设备，但他们都使用电力电子外国生产设备和多组分组装集成的制造方法，尤其是先进的全控型电力电子器件全部依赖进口，而许多关系到国民经济和国家安全，在一些关键领域的核心技术，软件，硬件和关键设备，我国的外资控制和封锁。特别是在关系国民经济和国家安全，更多先进水平的核心技术差距的关键领域，这种情况正在迅速变化的挑战和我们的道德律令。

在过去，虽然我国国民经济的各个部门，先后引进了国外先进技术，已开始注意到国内突出的问题，从表面上看，虽然对引进技术的绝大多数可以在几年后达到国产化率70％的要求，但只要仔细分析，不难发现，并最终拒绝外国公司转让技术和关键部件，都涉及到高科技的电力电子技术和动力传动产品在核心技术。

目前国外和问题的主要区别是：电力电子器件的全面控制，不能制造国内制造的高功率转换器，低技术，设备可靠性差，电力电子数字控制技术水平仍处于初级阶段；应用程序的控制技术和系统控制软件的水平较低；缺乏经验的重大项目等。高性能高功率转换器设备几乎全部从国外进口。

3 电力传动系统的发展现状分析

目前我国电力传动系统的研究主要围绕交流转动系统展开，随着交流电动机调速理论的突破和调速装置（主要是变频器）性能的完善，电动机的调速从直流发电机-电动机组调速、晶闸管可控整流器，直流调压调速逐步发展到交流电动机变频调速。交流传动系统之所以发展得如此迅速，和一些关键性技术的突破性进展有关。它们是功率半导体器件（包括半控型和全控型）的制造技术、基于电力电子电路的电力变换技术、交流电动机控制技术以及微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术。为了进一步提高交流传动系统的性能，国内有关研究工作正围绕以下几个方面展开：

1）输入电流为正弦和四象限运行开辟了新的途径

高性能交流驱动系统电压型PWM逆变器中的应用日益广泛，PWM技术的研究更深入。 PWM功率半导体器件采用高频开启和关闭，成为一个在一定宽度的电压脉冲序列法律的变化，为了实现频率，变压器，有效地控制和消除谐波的直流电压。 PWM技术可分为三类：正弦PWM，优化PWM及随机PWM。正弦PWM的电压，电流和磁通正弦PWM计划的目标包括。正弦PWM普遍提高功率器件的开关频率将是一个非常出色的表现，在中小功率交流驱动系统等被广泛使用。但为大容量的电源转换设备，高开关频率将导致大的开关损失，以及高功率设备，如GTO的开关频率仍不做的非常高的在这种情况下，在最佳的PWM技术只是满足的需求该设备。

2）应用矢量控制技术、直接转矩控制技术及现代控制理论

交流电机交流驱动系统是一个多变量、非线性、强耦合、时变控制对象，变频调速控制，电机控制的稳定状态方程的研究动态控制非常令人满意的结果的特点。 70年代初提出研究交流电机的控制过程的动态，不仅要控制每个变量的振幅，而控制的阶段，为了实现交流电机磁通和转矩的解耦矢量变换方法，促使高性能交流驱动系统逐渐向实际使用。高动态性能的电流矢量控制变频器已成功应用于轧机主传动，电力牵引系统和数控机床。此外，为了解决系统的复杂性和控制精度之间的矛盾，但也提出一个新的控制方法，如直接转矩控制，方向控制电压，特别是与微处理器控制技术，现代控制理论在各种控制方法也得到了应用，如二次型性能指标最优控制和双位模拟调节器控制，可以提高系统的动态性能，滑（滑模）变结构控制可以提高系统的鲁棒性，状态观测器和卡尔曼滤波器可以得到状态信息不能测量，自适应控制能够全面提高系统的性能。此外，智能控制技术，如模糊控制，神经网络控制，也开始在交流变频调速驱动系统用于提高控制精度和鲁棒性。

3）广泛应用微电子技术

随着微电子技术的发展，数字式控制处理芯片的运算能力和可靠性得到很大提高，这使得全数字化控制系统取代以前的模拟器件控制系统成为可能。目前适于交流传动系统的微处理器有单片机、数字信号处理器（Digital Signal Processor——DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit——ASIC）等。其中，高性能的计算机结构形式采用超高速缓冲储存器、多总线结构、流水线结构和多处理器结构等。核心控制算法的实时完成、功率器件驱动信号的产生以及系统的监控、保护功能都可以通过微处理器实现，为交流传动系统的控制提供很大的灵活性，且控制器的硬件电路标准化程度高，成本低，使得微处理器组成的全数字化控制系统达到了较高的性能价格比。

4 结论

虽然我国电力电子与电力系统传动系统技术得到了长足的发展，但与发达国家相比仍然存在较大差距，许多关键技术有待突破，关键部件还长期依赖进口的局面还没有打破。

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中图分类号：TL372 文献标识码： A

引言

自动控制学科是近几十年来了发展起来的一门很重要的学科。它的发展很迅速，特别是计算机的快速发展，更加快了它的发展，尤其是工业自动化技术近年来的发展。自动化学科研究的范围也是很广泛的，对实现我国工业、农业、国防和科学技术现代化、对迅速提升我国综合国力具有重要和积极作用。

自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。

自动控制是相对人工控制概念而言的。指的是在没人参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。 自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。 基础的结论是由诺伯特・维纳，鲁道夫・卡尔曼提出的.

自动控制技术是能够在没有人直接参与的情况下，利用附加装置使生产过程或生产机械（被控对象）自动地按照某种规律（控制目标）运行，使被控对象的一个或几个物理量（如温度、压力、流量、位移和转速等）或加工工艺按照预定要求变化的技术。它包含了自动控制系统中所有元器件的构造原理和性能，以及控制对象或被控过程的特性等方面的知识；自动控制系统的分析与综合；控制用计算机（能作数字运算和逻辑运算的控制机）的构造原理和实现方法。自动控制技术是当展迅速，应用广泛，最引人瞩目的高技术之一；是推动新的技术革命和新的产业革命的核心技术；是自动化领域的重要组成部分。

自动控制技术有很强的应用背景，无论是在炼钢、轧钢、化工、石油、电力等工业上，或是造纸、纺织、皮革和食品等工业上；无论是在航空、航海、汽车和铁路运输工业和国防工业上，或是图书资料的管理、实验室技术设备上都得到广泛应用。自动控制技术对导弹和人造地球卫星是非常重要的，对于研究原子能的应用，研究飞机和导弹的空气动力和结构强度也是有用的。没有应用背景的“控制理论”就缺乏生命力。如何巧妙地运用控制的基础理论来解决实际问题是和研究控制理论本身不同的另一种创造性工作。

一、自动化控制原理

自动化控制有半自动与全自动化

例如：机器、设备可以按照生产的要求和目的，进行自动化生产；全自动人只需要作为操作员，确定控制的要求和程序，不用直接参与生产过程的控制技术；半自动化控制要人通过设施、设备、机械、仪器或手工等劳动力的参与。

自动化控制技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化控制不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化控制是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。

自动化控制理论是自动化专业的重要学习课程。

二、自动化控制的应用

2.1过程自动化

石油炼制和化工等工业中流体或粉体的化学处理的自动化控制。一般采用由检测仪表、调节器和计算机等组成的过程控制系统，对加热炉、精馏塔等设备或整个工厂进行最优控制。采用的主要控制方式有反馈控制、前馈控制和最优控制等。

2.2机械制造自动化

这是机械化、电气化与自动控制相结合的结果，处理的对象是离散工件。早期的机械制造自动化是采用机械或电气部件的单机自动化或是简单的自动生产线。20世纪60年代以后，由于电子计算机的应用，出现了数控机床、加工中心、机器人、计算机辅助设计、计算机辅助制造、自动化仓库等。研制出适应多品种、小批量生产型式的柔性制造系统（FMS）。以柔性制造系统为基础的自动化车间，加上信息管理、生产管理自动化，出现了采用计算机集成制造系统（CIMS）的工厂自动化控制系统。

2.3管理自动化

工厂或事业单位的人、财、物、生产、办公等业务管理的自动化控制，是以信息处理为核心的综合性技术，涉及电子计算机、通信系统与控制等学科。一般采用由多台具有高速处理大量信息能力的计算机和各种终端组成的局部网络。现代已在管理信息系统的基础上研制出决策支持系统（DSS），为高层管理人员决策提供备选的方案。

三、自动化控制系统

自动化控制系统是指能够实现自动控制任务的系统，由控制器与控制对象所组成。

自动化控制系统的概念

自动化控制是一种现代工业、农业、制造业等生产领域中机械电气一体自动化集成控制技术和理论。

自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。

四、自动控制系统特点

自动控制能自动调节、检测、加工的机器设备、仪表，按规定的程序或指令自动进行作业的技术措施。其目的在于增加产量、提高质量、降低成本和劳动强度、保障生产安全等。

自动控制系统理论

自动控制是相对人工控制概念而言的，指的是在没人参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。

自动控制是工程科学的一个分支，它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。

结束语：

随着科技的发展，自动化控制已经广泛应用到各行各业。直流调速器在数控机床、造纸印刷、纺织印染、光缆线缆设备、包装机械、电工机械、食品加工机械、橡胶机械、生物设备、印制电路板设备、实验设备、焊接切割、轻工机械、物流输送设备、机车车辆、医设备、通讯设备、雷达设备、卫星地面接受系统等行业都有应用。相信不久的将来会带给人们更多的便利。

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单片机把通过测量元件、变送单元和A／D转换接口送来的数字信号直接反馈到输入端与设定值进行比较。然后，对其偏差按某种控制算法进行计算，所得数字量输出信号经D／A转换接口直接驱动执行装置，对控制对象进行调节，使其保持在设定值上。

在电气时代的今天，电动机一直在现代化生产和生活中起着十分的重要的作用。无论是在农业生产、交通运输、国防、医疗卫生、上午与办公设备，还是在日常的生活中的家用电器，都大量地使用着各种各样的电动机。对电动机的控制可分为简单控制和复杂控制两种，简单控制是只对电动机进行启动、制动、正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器、可编程控制器和开关元件来实现。复杂控制是只对电动机的转角、转矩，电压、电流等物理量进行控制，而且有时往往需要非常精确的控制。以前对电动机的简单控制的应用很多，但是，随着现代步伐的迈进，人们对自动化的要求越来越高，使电动机的复杂控制逐渐成为主流。

国内外研究现状

PID控制器最先出现在模拟控制系统中，传统的模拟控制器PID控制是通过硬件（电子元件和液压元件）来实现它的功能。随着计算机的出现，把他一直到计算机控制系统中来，将原来的硬件实现的功能用软件来代替，因此称为数字PID控制器，所形成的一整套算术则称为数字PID算术。数字PID控制器与模拟PID控制器相比，具有非常强的灵活性。电动机的的控制技术的发展得力于微电子技术，电力电子技术、传感器技术、微机应用技术、自动控制技术、微机应用技术的最新发展成就。正是这些技术的进步使电动机控制技术在近二十年内发生了翻天覆地的变化。其中电动机的控制部分已由模拟控制逐渐让位予以单片机为主的微机处理控制，形成数字与模拟的混合控制系统和纯数字控制系统的应用，并正相全数字控制方向发展。电动机的驱动部分所用的功率器件经历了几次更新换代，目前开关速度更快，控制更容易的全控制功率件MOSFET和IGBT成为主流。功率器件控制条件的变化和微电子技术的使用也使新型的电动机控制方法能够得到实现，脉宽调控方法、变频技术在直流调速

由单片机作为电动机的控制器具有以下特点：

1．使电路更简单。

模拟电路为了实现控制逻辑需要很多电子元件，使电路复杂。采用微机处理后，绝大多数控制逻辑可通过软件来实现。

2．可以实现复杂的控制。

为基础理由很强的逻辑功能，运算速度快、精度高，与大容量的存储单元，因此有能力实现复杂的控制。

3．灵活性和适应性

微处理得控制方式是由软件来完成的。如果需要修改控制规律，一般不必修改系统的硬件电路，只修改程序即可。在系统调试和升级时，可以不断尝试选择最优参数，非常方便。

4．无需零点飘逸，控制精度高

数字控制不会出现模拟电路中经常出现的零点漂移问题。无论被控制量的大小，都可以保证足够的控制精度。

5．可提供人机界面，多机联网工作

现在普遍采用单片机作为电动机的控制器。实际上可作为电动机控制器的元件还有很多种，例如工业控制计算机、可编程控制器、数字信号处理器。

工业控制计算机科委功能强大，它有极高的速度、强大的运算能力和接口功能、方便的软件环境；但由于成本太高、体积大，所以只用于大型控制系统。

可编程控制器则正好相反，它只能完成逻辑判断、定时、计数和简单的运算。由于功能太弱，所以它只能用于简单的电动机控制。

单片机介于工业控制计算机和可编程控制器之间，它有较强的控制功能，低廉的成本。人们在选择电动机的控制器时，常常是再先满足功能的需要的同时，优先选择成本低的控制器。因此，单片机往往成为优先选择的目标。从最近的统计数字也可以看出，世界上每年要有25亿片各种单片机投入使用。弹片及时目前世界上使用量最大的微机处理器。

三、主要内容与待解决的问题

主要内容:

1、学习直流电动机原理及驱动技术，掌握数字PID控制技术；

2、完成相关设备的接口硬件设计；

3、通过MCS-51单片机编写软件控制程序；

4、系统联合调试，写出相应的使用说明。

现有条件： 直流电动机、直流发电机、MCS-51单片机、微型计算机

重点解决的问题：

利用数字PID技术实现对电动机的闭环控制

四、设计方法与实施方案

毕业设计的实施主要是结合直流电动机及单片机的理论知识，利用与其配套的实验箱，完成预期要解决的实验项目和实训项目，从而对其结果进行分析与总结，通过数字PID技术提高电动机的效率。通过收集各种资料，完成毕业论文的撰写。

五．进度计划 毕业设计课题的相关资料的收集与整理，熟悉系统的相关操作和原理，完成开题报告。

第3周至第4周

系统学习直流电动机、直流发动机原理，完成硬件安装与线路联接。

第5周至第12周

系统学习数字PID控制技术、数字滤波技术。通过MCS-51单片机编写软件控制程序；完成直流电动机闭环控制系统；

第13周至第14周

联机调试；开始整理相关资料，撰写使用说明书和毕业论文。

第15周至第16周

全面完成毕业设计，准备进行答辩

预期成果：通过该系统的设计开发，为实现直流电动机闭环控制系统数字化控制奠定基础。

六、参考资料

[1] 全.直流电动机实际应用技巧 北京：科技出版社

[2] 何立民.单片机初级教程[M].北京：北京航空航天大学出版社

[3] 孙涵芳、徐爱卿. 单片机原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社

[4] 郝鸿安. 常用数字集成电路应用手册[M].北京：中国计量出版社

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机电一体化技术是面向应用的跨学科的技术，它是机械技术、微电子技术、信息技术和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。

1机电一体化技术的发展状况 1.1 数控机床的问世,为机电一体化技术的发展写下了历史的第一页; 1.2 微电子技术为机电一体化技术的发展带来了勃勃生机; 1.3 可编程序控制器、'电力电子'等的发展为机电一体化技术的发展提供了坚强基础; 1.4 激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使机电一体化技术的发展跃上新台阶.

2机电一体化技术发展方向

机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 2.1 数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 2.2 智能化

即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。论文参考网。随着模糊控制、神经网络、灰色理论 、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 2.3 模块化

由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 2.4 网络化

由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。 2.5 人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受。

2.6 微型化

微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(Micro ElectronicMechanical Systems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。

2.7 集成化

集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。 2.8 带源化

是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。论文参考网。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 2.9 绿色化

绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。

3 典型的机电一体化产品 机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。典型的机电一体化基础元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。论文参考网。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。

4 机电一体化的技术应用

在重工业企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。

4.1 智能化控制技术(IC)

由于重工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经 网络等，智能控制技术广泛应用于重工业企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、冷连轧等。 4.2 分布式控制系统(DCS)

分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能将越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 4.3 开放式控制系统(OCS)

开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。 4.4 计算机集成制造系统(CIMS)

重工业企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前重工业企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代重工业生产的要求。未来重工业企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。

4.5 现场总线技术(FBT)

现场总线技术(Fied Bus Technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4～20mA，DC直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器和现场就地控制站等的发展。 4.6 交流传动技术

传动技术在重工业中起着至关重要的作用。随着电力、电子、技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用，同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。

综上，我们不难发现机电一体化技术在现在的社会生产中占据了越来越多的行业和领域，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

【参考文献】

1李建勇. 机电一体化技术[M]．北京：科学技术出版社，2004．

2张华． 机电一体化技术应用[M]． 北京：电子工业出版社，2002．

3芮延年． 机电一体化系统设计[M]． 北京：机械工业出版社，2004．

4唐怀斌． 工业控制的进展与趋势 [J]．自动化与仪器仪表，1996（4）