控制理論的基本概念精選(九篇)

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第1篇：控制理論的基本概念范文

[關(guān)鍵詞]自動(dòng)控制理論 課程改革 綜合實(shí)踐

《自動(dòng)控制理論》課程是我院重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，近幾年，我們通過(guò)課程建設(shè)，建立了新的自動(dòng)控制課程體系，確立以系統(tǒng)分析、系統(tǒng)建模、系統(tǒng)綜合為自動(dòng)控制理論課程的主線，構(gòu)建由時(shí)域分析、復(fù)域分析、頻域分析、離散系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)5個(gè)模塊構(gòu)成的知識(shí)體系。在教學(xué)過(guò)程中，把自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)有機(jī)地融為一體，使學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)的組成、分析、設(shè)計(jì)、綜合等各個(gè)環(huán)節(jié)有全面的理解，并通過(guò)一系列的實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

一、課程體系科學(xué)化

《自動(dòng)控制理論》是一門知識(shí)覆蓋面廣、內(nèi)容多、更新發(fā)展快、理論性和抽象性都很強(qiáng)，具有一定深度和復(fù)雜性的課程，教師難教，學(xué)生難學(xué)。隨著本科生教育的繼續(xù)鞏固和研究生教育的不斷發(fā)展我們對(duì)課程體系進(jìn)行了改革，制定了新的自動(dòng)控制理論教學(xué)大綱，對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)化，建立了一套適應(yīng)性強(qiáng)的包括理論講授、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)和強(qiáng)化訓(xùn)練等方面在內(nèi)的全方位教學(xué)新體系。

1.開(kāi)發(fā)研制了計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)課件

自動(dòng)控制理論CAI課件的設(shè)計(jì)是一種根據(jù)教學(xué)大綱的要求，經(jīng)過(guò)教學(xué)目標(biāo)確定教學(xué)內(nèi)容和任務(wù)分析的教學(xué)媒體，是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的交互方式?！蹲詣?dòng)控制理論》課是專業(yè)基礎(chǔ)課，所以，在教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)“三基礎(chǔ)”教學(xué)，即基本理論、基本知識(shí)和基本技能，既要保證本學(xué)科的系統(tǒng)性、完整性，又要考慮專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)課程的要求。在進(jìn)行CAI課件的設(shè)計(jì)時(shí)，我們依據(jù)以下三點(diǎn)：（一）以教學(xué)大綱為依據(jù)，充實(shí)和更新教學(xué)內(nèi)容；（二）在教學(xué)中要做到保證基礎(chǔ)教學(xué)，加強(qiáng)近代教學(xué)，聯(lián)系實(shí)際教學(xué)，涉及前沿教學(xué)；（三）完善CAI模式，使課程結(jié)構(gòu)體系更趨合理。教學(xué)課件以教材為藍(lán)本，含簡(jiǎn)明、清晰的授課講義、例題演示、控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真和控制系統(tǒng)分析計(jì)算等內(nèi)容，既有課本內(nèi)容的直接再現(xiàn)，又增加了很多有助于講解理論和計(jì)算方法的表現(xiàn)手段。課件以計(jì)算機(jī)為載體，既可用于課堂教學(xué)，又可通過(guò)上網(wǎng)及安裝于學(xué)院計(jì)算機(jī)中心的方式，供學(xué)生進(jìn)行自學(xué)和課后復(fù)習(xí)使用。

2.根據(jù)教學(xué)目標(biāo)確定教學(xué)方法

在教學(xué)中采用啟發(fā)式教學(xué)，注意培養(yǎng)學(xué)生的思維方法。如在對(duì)自動(dòng)控制理論的講授過(guò)程中我們始終圍繞著系統(tǒng)的建模、分析、綜合這條主線展開(kāi)課程內(nèi)容，花大氣力以一個(gè)典型的系統(tǒng)為例進(jìn)行系統(tǒng)模型的建立，通過(guò)采用不同的控制器引出常用的一階、二階系統(tǒng)進(jìn)行典型系統(tǒng)的分析和系統(tǒng)的綜合，然后對(duì)相關(guān)的內(nèi)容講思路、講方法、做比較，這樣以點(diǎn)帶面舉一反三，同時(shí)布置適當(dāng)?shù)牧?xí)題去強(qiáng)化對(duì)主線的認(rèn)識(shí)從而形成科學(xué)的思維方法。在課堂教學(xué)中注重教與學(xué)的互動(dòng)。教師少講、精講，鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)。對(duì)課程的重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行課堂提問(wèn)，對(duì)帶有普遍意義或難點(diǎn)的問(wèn)題事先布置，積極展開(kāi)課堂討論。

二、更新教學(xué)理念

1.抓住重點(diǎn)掌握基本概念

《自動(dòng)控制理論》引入了一系列互相關(guān)聯(lián)的基本概念，如穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性，輸入與輸出，動(dòng)態(tài)與穩(wěn)態(tài)，反饋與前饋等，這些基本概念形成了本課程的知識(shí)要點(diǎn)，是學(xué)習(xí)理解的重點(diǎn)。要掌握好基本概念，首先應(yīng)該從這些抽象概念的建立過(guò)程中加深對(duì)其理解，建立概念與其反映事物間的聯(lián)系,搞清概念與相關(guān)概念之間的聯(lián)系和區(qū)別，然后在實(shí)際應(yīng)用中加深對(duì)其的認(rèn)識(shí)。

2.抓住主線建立不同方法間的聯(lián)系

穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性是對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求，也是系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。穩(wěn)、準(zhǔn)、快貫穿了時(shí)域分析、根軌跡分析和頻域分析方法的始終，也是系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)要滿足的性能要求。在本課程的學(xué)習(xí)中，以穩(wěn)、準(zhǔn)、快為主線，建立各種系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)方法之間的聯(lián)系，有助于對(duì)課程內(nèi)容的理解和掌握。

3.提高綜合分析能力

《自動(dòng)控制理論》既是專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，又是一門科學(xué)方法論。研究的內(nèi)容既有一定的復(fù)雜性，又有一定的普遍性。因此，在學(xué)習(xí)中不僅要掌握教材中的結(jié)論，更要掌握其中體現(xiàn)出來(lái)的研究方法，培養(yǎng)系統(tǒng)的觀念，提高綜合分析問(wèn)題的能力。

4.學(xué)會(huì)自學(xué)

要善于在學(xué)習(xí)中提出問(wèn)題，解決問(wèn)題，學(xué)會(huì)探究式學(xué)習(xí)，廣閱參考書，拓寬視野，從更多控制系統(tǒng)的實(shí)例分析中，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。利用提供的網(wǎng)上教學(xué)資源深入學(xué)習(xí)。

5.注重理論和實(shí)踐相結(jié)合

反饋的現(xiàn)象比比皆是，反饋也是控制的精髓。在本課程的學(xué)習(xí)中，結(jié)合生產(chǎn)、生活實(shí)際，觀察反饋系統(tǒng)的構(gòu)成，將有利于對(duì)反饋的深入理解和認(rèn)識(shí)，并自覺(jué)地將反饋應(yīng)用到各種實(shí)際系統(tǒng)中去，學(xué)以致用。

6.主動(dòng)參與教學(xué)

對(duì)學(xué)習(xí)中的收獲、體會(huì)及心得、對(duì)教學(xué)的意見(jiàn)或建議、在學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題，通過(guò)網(wǎng)上的在線區(qū)或通過(guò)任課教師向課程組反映，課程組教師將隨時(shí)給予答復(fù)。

三、 實(shí)驗(yàn)教學(xué)多樣化

自動(dòng)控制理論的實(shí)驗(yàn)教學(xué)既要培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力還要重視培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。為此我們制訂了新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，重新編制了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書增加了每個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的涵蓋量，增加了綜合性實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，注意充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，注重教與學(xué)的互動(dòng)，盡量只講基本的操作方法，然后讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)操作課上，每個(gè)學(xué)生必須獨(dú)立完成每次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，并且回答老師針對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)中的問(wèn)題的提問(wèn)，得到自己的結(jié)論。保證實(shí)驗(yàn)課的質(zhì)量，全面檢查實(shí)驗(yàn)操作。這樣督促學(xué)生認(rèn)真完成每次的實(shí)驗(yàn)操作，起到了很好的效果。

四、科學(xué)、有效的教學(xué)效果評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)是教學(xué)活動(dòng)的一個(gè)重要組成部分，恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)具有引導(dǎo)、激勵(lì)和改進(jìn)的作用。我們不是“一卷定乾坤”的評(píng)價(jià)方式，而是建立了從學(xué)習(xí)過(guò)程、作業(yè)練習(xí)到期末考試，定性評(píng)價(jià)與定量評(píng)價(jià)相結(jié)合，多視角、多元化的過(guò)程性評(píng)價(jià)體系?？茖W(xué)有效的教學(xué)評(píng)價(jià)幫助學(xué)生克服了應(yīng)試心理，從重“結(jié)果”走向重“過(guò)程”，從重“知識(shí)”走向重“能力”。注重對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)狀況與效果的考查，增加了實(shí)驗(yàn)考核，并將其按比例計(jì)入期末總成績(jī)，對(duì)考試從內(nèi)容、形式和管理上改革，使其更加科學(xué)、規(guī)范、公平。

五、結(jié)束語(yǔ)

多年來(lái)我們不斷對(duì)控制理論課程進(jìn)行探索和改革，做了大量細(xì)致而有效的工作，從而保證了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。在總結(jié)本科教學(xué)成果的基礎(chǔ)上，我們跟蹤國(guó)內(nèi)外控制理論的發(fā)展，借鑒兄弟院校在該課程的先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)課程體系、知識(shí)結(jié)構(gòu)、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行了一系列改革與創(chuàng)新，使“自動(dòng)控制理論”課程從課程的準(zhǔn)確定位、課程體系和教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)過(guò)程的組織實(shí)施到教學(xué)效果的評(píng)價(jià)，形成了一套新的、更為有效的教學(xué)規(guī)范。它不僅提高了本課程的教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)為后續(xù)課程奠定了良好基礎(chǔ)、起到了促進(jìn)作用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]郭平等.多媒體教學(xué)的理論與實(shí)踐.上海電力學(xué)院高教研究2002（1）

第2篇：控制理論的基本概念范文

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制原理；教學(xué)改革；實(shí)踐

作者簡(jiǎn)介：范為福（1955-），女，天津人，中原工學(xué)院電子信息學(xué)院，教授；王雙紅（1978-），女，河南長(zhǎng)垣人，中原工學(xué)院電子信息學(xué)院，講師。（河南鄭州450007）

中圖分類號(hào)：G642.0     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：1007-0079（2012）06-0088-01

“自動(dòng)控制原理”課程是電類、控制類、機(jī)械類等專業(yè)必修的技術(shù)（專業(yè)）基礎(chǔ)課程，是本科生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程和研究生課程的重要理論基礎(chǔ)，在整個(gè)課程體系中有承上啟下的作用，同時(shí)也是通向自動(dòng)控制這一高科技殿堂的第一個(gè)臺(tái)階。該課程的主要任務(wù)是通過(guò)對(duì)控制理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生樹(shù)立“系統(tǒng)”的概念和全局的觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和信息時(shí)代的到來(lái)，自動(dòng)控制理論的內(nèi)容越來(lái)越豐富、信息量大、更新發(fā)展很快，在這種形勢(shì)下，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)及時(shí)地吸收自動(dòng)控制領(lǐng)域的新成果、新技術(shù)，摒棄陳舊內(nèi)容，“自動(dòng)控制原理”課程的教學(xué)改革勢(shì)在必行。

一、從控制理論的核心體系出發(fā)，精選授課內(nèi)容的主線

“自動(dòng)控制原理”是一門理論性、實(shí)踐性和綜合性都比較強(qiáng)的課程，其內(nèi)容豐富、概念抽象、理論性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣、信息量大，是具有一定深度和學(xué)習(xí)難度的課程，內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少的矛盾非常突出，學(xué)生普遍感到有一定的難度。如何在有限的課時(shí)內(nèi)讓學(xué)生熟練掌握控制理論的基礎(chǔ)原理，精選教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量，加強(qiáng)學(xué)生的能力培養(yǎng)，成為本課程改革的關(guān)鍵。教學(xué)改革思路是從控制理論的核心體系出發(fā)，以系統(tǒng)建模系統(tǒng)分析綜合設(shè)計(jì)作為課程主線，突出控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的共性規(guī)律和基本方法，強(qiáng)調(diào)工程背景，注重理論聯(lián)系實(shí)際，突出分析與解決能力的培養(yǎng)。

為了解決“自動(dòng)控制原理”課程內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少的矛盾，必須精選教學(xué)內(nèi)容。所謂精選教學(xué)內(nèi)容，就是以“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)大綱為依托，根據(jù)各專業(yè)的實(shí)際需要，精選出教學(xué)大綱中的重點(diǎn)內(nèi)容。在課程中，突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，將基本概念、基本原理和基本方法講深講透，使教學(xué)內(nèi)容有深度?？刂葡到y(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和重點(diǎn)是研究系統(tǒng)的特性，即穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)特性、穩(wěn)態(tài)特性。穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性是對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求，也是系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)?！胺€(wěn)、快、準(zhǔn)”貫穿了時(shí)域分析、根軌跡分析和頻域分析方法的始終，也是系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)要滿足的性能要求。在課程的學(xué)習(xí)中，要抓住穩(wěn)、準(zhǔn)、快這條線，建立各種系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)方法之間的聯(lián)系，可以使學(xué)生統(tǒng)觀全局，把握研究方向。另外，隨著新技術(shù)新方法的不斷涌現(xiàn)，已很少應(yīng)用或不再使用的傳統(tǒng)的經(jīng)典控制理論的一些方法則要完全刪除。對(duì)于教學(xué)大綱中規(guī)定的了解內(nèi)容和一般性了解內(nèi)容，則略講，或作為學(xué)生的自學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生課余自學(xué)，這樣，不但培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)能力和獨(dú)立思考解決問(wèn)題的能力，而且還節(jié)省了課內(nèi)的學(xué)時(shí)。例如目前廣泛使用的MATLAB軟件，由于它的控制工具箱（control toolbox）與集成圖形界面環(huán)境SIMULINK為控制系統(tǒng)的計(jì)算與仿真提供了一個(gè)強(qiáng)有力的工具，因此可以改變?cè)谝酝慕虒W(xué)過(guò)程中占用了大量的課時(shí)介紹如何繪制系統(tǒng)的根軌跡、頻率特性等曲線的現(xiàn)象，現(xiàn)在只需要在講清楚繪制這些曲線原理的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生掌握簡(jiǎn)單的系統(tǒng)根軌跡、頻率特性等曲線繪制，對(duì)于復(fù)雜的情況，可以讓學(xué)生使用MATLAB軟件提供的相應(yīng)函數(shù)命令實(shí)現(xiàn)這些曲線的繪制，這樣一來(lái)課程的重點(diǎn)就可以放在如何應(yīng)用根軌跡法和頻域分析法進(jìn)行工程分析與設(shè)計(jì)上。

二、改進(jìn)教學(xué)方法，提高課堂教學(xué)效率

目前，學(xué)生獲取知識(shí)的能力較過(guò)去相比有明顯的提高，特別是在信息處理能力、人際交往溝通能力和對(duì)社會(huì)的適應(yīng)能力提高等諸方面較為顯著。尚顯不足的是，自學(xué)能力不強(qiáng)，應(yīng)用知識(shí)的能力相對(duì)較弱，因此，如何提高課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的興趣和熱情，提高學(xué)生用所學(xué)過(guò)的知識(shí)去分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，要求我們要去大膽實(shí)踐和逐步完善。

課堂教學(xué)是理論教學(xué)的主體，直接關(guān)系到教學(xué)質(zhì)量的高低。以基本概念、基本方法為主線，由淺入深地引出要點(diǎn)；因材施教，根據(jù)不同層次的學(xué)生適當(dāng)調(diào)整講課內(nèi)容和深度；采用雙語(yǔ)教學(xué)；將控制理論的最新研究成果和動(dòng)態(tài)介紹給學(xué)生等等，都是我們?cè)谡n堂教學(xué)中一直堅(jiān)持的。為提高教學(xué)效果和水平，在課程內(nèi)容設(shè)計(jì)上做了大量工作。課程組成員對(duì)各章的基本內(nèi)容都進(jìn)行了深入剖析，找出其關(guān)鍵內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)。課后要求學(xué)生閱讀參考書和做一些概念性強(qiáng)的習(xí)題，這樣可以使學(xué)生鞏固對(duì)課堂上所學(xué)知識(shí)的理解和掌握，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)，同時(shí)對(duì)學(xué)生也有一定的約束力和督促作用。而教師則可通過(guò)課堂練習(xí)和課后作業(yè)的信息反饋，了解學(xué)生對(duì)已學(xué)內(nèi)容的理解和掌握情況，并依此及時(shí)糾正學(xué)生在基本概念和方法理解上的偏差，調(diào)整課堂教學(xué)的進(jìn)度。另外，我們開(kāi)發(fā)了“自動(dòng)控制原理”課程的網(wǎng)絡(luò)課堂，充分利用校園網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)多媒體課件進(jìn)行網(wǎng)上輔助教學(xué)。在網(wǎng)絡(luò)中，學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)的交互性、檢索性等特點(diǎn)來(lái)選擇自己需要的內(nèi)容進(jìn)行獨(dú)立學(xué)習(xí)?；诖?，我們將教學(xué)大綱、教案、習(xí)題等教學(xué)內(nèi)容制成網(wǎng)絡(luò)版，從而建立一套自主的、有選擇的學(xué)習(xí)機(jī)制，讓學(xué)生在課余時(shí)間，在網(wǎng)上進(jìn)行學(xué)習(xí)，激發(fā)其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)造性。

三、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力

“自動(dòng)控制原理”課程理論性強(qiáng)，不易理解，加強(qiáng)本課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有助于加深對(duì)理論知識(shí)的理解，使學(xué)生在學(xué)習(xí)控制理論知識(shí)的前提下，建立和掌握控制系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等基本理論和方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，既要幫助學(xué)生增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，加深理解，強(qiáng)化系統(tǒng)概念，又要培養(yǎng)學(xué)生自己動(dòng)手操作，獨(dú)立思考的習(xí)慣，使之進(jìn)一步提高分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。由于在原有的控制原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占有比較大的比重，不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力，因此我們開(kāi)發(fā)了一些設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，其目的就是要讓學(xué)生加強(qiáng)學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法，通過(guò)直流電機(jī)的位置控制系統(tǒng)和速度控制系統(tǒng)來(lái)掌握系統(tǒng)的建模、分析和設(shè)計(jì)的方法。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解到實(shí)際控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，培養(yǎng)了綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)。學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)的增強(qiáng)，在電子科技制作大賽和畢業(yè)設(shè)計(jì)中都有體現(xiàn)。有些學(xué)生在畢業(yè)找工作期間備受用人單位的青睞，他們?cè)谛碌膷徫簧夏軌蚝芸爝m應(yīng)工作，表現(xiàn)出良好的科研能力。

四、改革考試方式，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高

考試方式一直是教育模式和教學(xué)方法的指揮棒，有什么樣的考試方式必然會(huì)有什么樣的教學(xué)方法，而長(zhǎng)期以來(lái)一直憑借期末考試一張卷的模式評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)情況是導(dǎo)致應(yīng)試教育愈演愈烈的根源，在面向素質(zhì)教育、培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的今天，必須從應(yīng)試教育的模式中解脫出來(lái)，強(qiáng)調(diào)和加強(qiáng)學(xué)生的綜合能力的培養(yǎng)。在考試方式上進(jìn)行了必要的改革，將考試成績(jī)分為平時(shí)成績(jī)、考試成績(jī)和實(shí)踐成績(jī)。平時(shí)成績(jī)主要包括學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂參與情況、出勤情況、學(xué)習(xí)主動(dòng)性、完成作業(yè)及運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決問(wèn)題的能力等?？荚嚦煽?jī)采用自編試題庫(kù)AB卷同時(shí)統(tǒng)一命題，不僅AB卷的試題不出現(xiàn)重復(fù)，而且3年內(nèi)，試題不重復(fù)率達(dá)到70%。在命題中，分為基本要求部分和提高部分，前者占三分之二，主要考核學(xué)生掌握基本知識(shí)的情況；后者占三分之一，重在考核學(xué)生的綜合分析能力。在考試后，采用流水評(píng)卷的方式，按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格閱卷，真實(shí)客觀地打分。實(shí)踐成績(jī)主要是通過(guò)學(xué)生參加課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)情況打分。在試卷評(píng)閱后，科學(xué)地對(duì)考卷情況進(jìn)行分析研究，分析學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解和掌握程度，為調(diào)整下一學(xué)年度的課堂教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度提供必要的參考信息。

五、加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，不斷提高教學(xué)水平

“自動(dòng)控制原理”課程組經(jīng)常開(kāi)展教研活動(dòng)，近年來(lái)，開(kāi)展的教研活動(dòng)所涉及的內(nèi)容有：“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容與方法的改革、雙語(yǔ)教學(xué)、教材建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、多媒體教學(xué)研究與建設(shè)等，并經(jīng)常派出多年來(lái)一直從事自動(dòng)化學(xué)科建設(shè)、自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)改革和“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)的教師參加全國(guó)自動(dòng)控制原理課程教學(xué)研討會(huì)，收獲非常大，使我們更加明確了努力的方向。

課程組統(tǒng)一安排課程的教學(xué)、科研以及相關(guān)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)、答疑、批改作業(yè)等任務(wù)。青年教師均通過(guò)崗前培訓(xùn)并有專人指導(dǎo)，傳、幫、帶效果顯著。教師們治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，教學(xué)效果良好，普遍受到學(xué)生們的好評(píng)，其中有4名教師在院級(jí)講課比賽中獲獎(jiǎng)。

在多年的教學(xué)改革實(shí)踐中，“自動(dòng)控制原理”課程的教學(xué)取得了一定的成績(jī)，由于改進(jìn)了教學(xué)方法，優(yōu)化了知識(shí)結(jié)構(gòu)，對(duì)學(xué)生嚴(yán)格要求，使學(xué)生增長(zhǎng)了知識(shí)，開(kāi)闊了眼界，培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用基本理論分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，因此在歷屆、各層次的教學(xué)過(guò)程中均受到學(xué)生的好評(píng)，取得了良好的教學(xué)效果。歷屆考研的學(xué)生在這門課程上都取得了很好的成績(jī)。

六、結(jié)束語(yǔ)

隨著控制理論研究的發(fā)展，“自動(dòng)控制理論”課程的內(nèi)容將不斷地發(fā)展和更新，因此，提高“自動(dòng)控制原理”教學(xué)水平的關(guān)鍵是不斷深化教學(xué)改革，今后以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力的人才為核心，將改革進(jìn)行到底，建設(shè)更多更好的課程以服務(wù)于學(xué)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪蕙,唐文花,劉華珍,等.電子與電氣信息類專業(yè)人才培養(yǎng)改革的思考與實(shí)踐[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2004,(10).

第3篇：控制理論的基本概念范文

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代控制理論；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；研究型學(xué)習(xí)

作者簡(jiǎn)介：程啟明（1965-），男，江蘇鹽城人，上海電力學(xué)院自動(dòng)化工程學(xué)院，教授；薛陽(yáng)（1976-），男，江蘇無(wú)錫人，上海電力學(xué)院自動(dòng)化工程學(xué)院，副教授。（上海 200090）

基金項(xiàng)目：本文系上海高等教育“085”工程建設(shè)項(xiàng)目、上海市教委重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目、上海市教委重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：J51301）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）10-0059-02

“現(xiàn)代控制理論”為電類專業(yè)碩士研究生的學(xué)位課程，也是“自動(dòng)控制原理”的后續(xù)課程。該課程包括系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的建立與求解、系統(tǒng)的能控性/能觀性/穩(wěn)定性的分析、狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)、最優(yōu)控制器的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。本課程具有跨學(xué)科、概念抽象、公式多、數(shù)學(xué)推導(dǎo)煩瑣、難以理解等特點(diǎn)。[1]為了促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生掌握知識(shí)和運(yùn)用理論指導(dǎo)實(shí)踐的能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，本文探索了新的教學(xué)模式，對(duì)本課程的教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容和上機(jī)實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行了一系列改革，[2-6]取得了良好的教學(xué)效果。

一、“現(xiàn)代控制理論”教學(xué)中存在的問(wèn)題

1.重理論輕工程

“現(xiàn)代控制理論”的主要特點(diǎn)是概念抽象、內(nèi)容豐富、理論性強(qiáng)，涉及的數(shù)學(xué)知識(shí)較多，學(xué)生要正確理解課程中大量公式的內(nèi)涵比較困難。大量的數(shù)學(xué)推理及矩陣運(yùn)算，使學(xué)生一定程度上學(xué)習(xí)了空泛理論而忽略了該課程的工程性，但不清楚這門課到底是數(shù)學(xué)課，還是一門工程學(xué)科。

2.課程作用不明確

學(xué)生難以區(qū)分本課程與“自控原理”的區(qū)別，認(rèn)為很多控制的問(wèn)題可以通過(guò)經(jīng)典的自動(dòng)控制理論解決，弄不清楚這門課程的作用以及為何要開(kāi)設(shè)該門課程，更不知學(xué)習(xí)本課程的意義與日后研究方向的聯(lián)系。

3.內(nèi)容抽象難懂

由于本課程概念抽象，是將實(shí)際問(wèn)題抽象為數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)去研究實(shí)際系統(tǒng)，所運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)較深，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中常常感到深?yuàn)W晦澀，抽象難懂，不易掌握。

4.內(nèi)容多，學(xué)時(shí)少

本課程所涉及的內(nèi)容比較廣泛，且概念抽象難掌握，而課程的學(xué)時(shí)數(shù)34～60學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)數(shù)較少。在有限的教學(xué)課時(shí)內(nèi)，若教學(xué)內(nèi)容安排不合理，很難達(dá)到有效的教學(xué)效果。

5.實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)際脫節(jié)

“現(xiàn)代控制理論”課程目前的實(shí)驗(yàn)大多是基于Matlab的仿真。通過(guò)Matlab軟件仿真加深學(xué)生對(duì)本課程的理解，但是它對(duì)利用本課程的原理去解決工程實(shí)際問(wèn)題的用途并不大。目前的實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較缺乏，使得實(shí)驗(yàn)僅僅成為課堂內(nèi)容的鞏固延續(xù)仍然局限在數(shù)學(xué)理論階段，很難跟實(shí)際問(wèn)題結(jié)合起來(lái)，從而限制了實(shí)驗(yàn)作用的發(fā)揮。

6.學(xué)習(xí)興趣不高

過(guò)多的數(shù)學(xué)內(nèi)容、較少的實(shí)際問(wèn)題使得這門課程顯得過(guò)于沉悶，學(xué)習(xí)內(nèi)容枯燥無(wú)味、難懂、學(xué)不進(jìn)去，學(xué)生難以感興趣。

為了解決上述問(wèn)題，提高教學(xué)質(zhì)量，必須對(duì)本課程進(jìn)行改革，探索新的教學(xué)模式。

二、教學(xué)內(nèi)容的改革

1.選擇教材

教材內(nèi)容應(yīng)該由淺到深，通俗易懂，同時(shí)思路清晰，概念清楚。教材還應(yīng)具備適應(yīng)性、新穎性、實(shí)踐性等特征，便于教師講述和學(xué)生自學(xué)，在教師講述和學(xué)生學(xué)習(xí)理解間架設(shè)橋梁，并在處理實(shí)際工程問(wèn)題時(shí)也能成為參考用書。為此，本文選擇了華中科技大學(xué)出版社出版的《現(xiàn)代控制理論》作為教學(xué)的主要教材。該教材在內(nèi)容編排上突出了現(xiàn)代控制理論的物理概念及工程背景，并且每章最后一節(jié)均有Matlab仿真內(nèi)容。

2.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

在內(nèi)容的選擇上不需要包羅萬(wàn)象、面面俱到，而是要抓住最核心、最基本的概念、原理及其相互聯(lián)系，把重點(diǎn)放在分析線性定常系統(tǒng)以及穩(wěn)定性分析上，而對(duì)線性時(shí)變系統(tǒng)以及非線性系統(tǒng)的分析只需略講或讓學(xué)生自學(xué)。教學(xué)過(guò)程中，在保證內(nèi)容系統(tǒng)性的和嚴(yán)謹(jǐn)性的前提下，著重于解釋證明過(guò)程和思路，增加實(shí)際物理系統(tǒng)的實(shí)例，不必過(guò)分追求數(shù)學(xué)證明定理的嚴(yán)密性。要求學(xué)生準(zhǔn)確理解基本概念、基本原理的本質(zhì)，避免學(xué)生死記硬背和生搬硬套。

3.注重教學(xué)內(nèi)容的工程背景及實(shí)際應(yīng)用

在教學(xué)過(guò)程中，在講完理論之后，還要理論聯(lián)系實(shí)際，利用理論去解決工程實(shí)際問(wèn)題。倒立擺是自動(dòng)控制學(xué)科的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，常被用來(lái)檢驗(yàn)各種控制策略的有效性，許多抽象的控制概念都可通過(guò)對(duì)倒立擺的控制直觀地表現(xiàn)出來(lái)。將倒立擺作為本課程學(xué)習(xí)中理想的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將這個(gè)復(fù)雜的多變量、非線性、不穩(wěn)定系統(tǒng)的控制手段作為例子，在各章中深化，貫串于整個(gè)教學(xué)過(guò)程中。

4.增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)與實(shí)際工程的聯(lián)系

針對(duì)目前本課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏向軟件仿真而與實(shí)際工程問(wèn)題的結(jié)合較弱的特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)的選取上，應(yīng)選擇能與實(shí)際工程問(wèn)題相關(guān)的內(nèi)容，從而更好地鍛煉學(xué)生運(yùn)用所學(xué)習(xí)理論知識(shí)來(lái)指導(dǎo)實(shí)際的能力。例如，在教學(xué)過(guò)程中要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)鍋爐溫度控制系統(tǒng)，由學(xué)生自己建立數(shù)學(xué)模型，分析其運(yùn)動(dòng)特性，判斷其可控性、可觀性及穩(wěn)定性，繼而設(shè)計(jì)合適的控制器，最后通過(guò)軟件仿真及單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)，并驗(yàn)證、分析系統(tǒng)的控制效果。這類實(shí)驗(yàn)?zāi)芙o學(xué)生一個(gè)理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)過(guò)程，讓學(xué)生在解決實(shí)際工程問(wèn)題過(guò)程中領(lǐng)悟?qū)W習(xí)方法。

5.介紹新知識(shí)并跟蹤新技術(shù)

在教授書本知識(shí)之外，增加少量現(xiàn)代控制理論學(xué)科發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)，使學(xué)生更加深入地了解該學(xué)科的思想體系和研究現(xiàn)狀，從而開(kāi)闊視野和拓展思路，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)、研究打下良好的基礎(chǔ)。

6.重視緒論內(nèi)容教學(xué)

在緒論中簡(jiǎn)要介紹現(xiàn)代控制理論的研究?jī)?nèi)容和方法、學(xué)科發(fā)展歷程以及其在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用。課堂教學(xué)中增加一些影音視頻資料，比如月球車軟著陸、導(dǎo)彈攔截、機(jī)器人大賽、載人航天飛行等，并簡(jiǎn)要說(shuō)明現(xiàn)代控制理論在這些系統(tǒng)中的應(yīng)用之處，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到該課程應(yīng)用價(jià)值，激發(fā)學(xué)生對(duì)該課程的興趣。

7.補(bǔ)充必要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

教師應(yīng)適當(dāng)?shù)亟o學(xué)生補(bǔ)習(xí)相關(guān)的線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)、差分方程和微分方程等方面的數(shù)學(xué)知識(shí)，幫助學(xué)生跨過(guò)“數(shù)學(xué)關(guān)”，特別是前期沒(méi)有學(xué)過(guò)但本課程又用到的數(shù)學(xué)知識(shí)。比如課程中用到的約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型矩陣，矩陣指數(shù)函數(shù)以及最優(yōu)控制部分所需的變分法等。

三、教學(xué)方法的改革

1.采用啟發(fā)式、比較式教學(xué)方法

將抽象概念從物理系統(tǒng)或常見(jiàn)工程實(shí)際中引出，通過(guò)向?qū)W生提出問(wèn)題的方式來(lái)鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，提出各自的看法和設(shè)想，最后由教師加以總結(jié)提高。這樣可以很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)知識(shí)的理解，有利于培養(yǎng)學(xué)生思維和創(chuàng)新能力。另外，本課程各知識(shí)點(diǎn)是相互聯(lián)系的，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)不同的知識(shí)模塊進(jìn)行比較和分析，找出異同。例如，經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論的對(duì)比、能控性與能觀性的對(duì)比、狀態(tài)反饋與輸出反饋的對(duì)比。通過(guò)對(duì)比教學(xué)，幫助學(xué)生把孤立的、零散的知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，掌握知識(shí)的內(nèi)在規(guī)律性。

2.加強(qiáng)師生交流

教師可以通過(guò)師生之間交流了解學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的疑問(wèn)和教學(xué)方式的意見(jiàn)，從而了解學(xué)生喜歡什么的教學(xué)方式，掌握了哪些知識(shí)，在哪些地方還有疑問(wèn)。然后以學(xué)生的反饋信息為抓手，重新調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方式，從而改善教學(xué)效果。而交流的手段可分為課堂上的提問(wèn)和課下交流。部分學(xué)生在課堂上比較拘束，他們往往更愿意在課下發(fā)表自己的看法，教師可利用課下時(shí)間與學(xué)生在輕松的氛圍下進(jìn)行交流，了解他們的意見(jiàn)，解答學(xué)生的疑惑；可以創(chuàng)建QQ群或者討論組，通過(guò)這些方式來(lái)增進(jìn)師生之間的了解，改善教學(xué)效果。

3.采用多媒體課件

在課堂教學(xué)中，采用多媒體CAI教學(xué)、電子教案，借助生動(dòng)、形象的圖像和動(dòng)畫，教師邊操作邊講解，進(jìn)行交互式教學(xué)，將虛擬的教學(xué)概念變成易于實(shí)現(xiàn)的形式，增加教學(xué)的信息量，有助于教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

4.開(kāi)發(fā)課程教學(xué)網(wǎng)站

為了方便學(xué)生的學(xué)習(xí)，可構(gòu)筑了課程網(wǎng)站，提供一個(gè)學(xué)習(xí)并應(yīng)用現(xiàn)代控制理論的思想、概念和方法的平臺(tái)。該網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)應(yīng)包括新聞中心、課程資源、教師隊(duì)伍、學(xué)習(xí)園地、在線交流、課程建設(shè)、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、學(xué)生作品等欄目。網(wǎng)上教學(xué)具有不受空間與時(shí)間的限制的特點(diǎn)，因此極大地豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，還可實(shí)現(xiàn)師生在線討論和交流，進(jìn)一步鞏固學(xué)過(guò)的內(nèi)容。

5.融入Matlab語(yǔ)言仿真教學(xué)內(nèi)容

為了解決運(yùn)算多、運(yùn)算難的問(wèn)題，Matlab語(yǔ)言進(jìn)行現(xiàn)代控制理論的計(jì)算與仿真方便直觀，在授課中可融入Matlab仿真教學(xué)內(nèi)容，并在每章都專列一節(jié)Matlab仿真內(nèi)容，將現(xiàn)代控制理論和Matlab語(yǔ)言的教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，這樣能夠便于學(xué)生理解，將抽象的理論直觀化。適當(dāng)給學(xué)生布置一些跟現(xiàn)代控制理論相關(guān)的Matlab習(xí)題作業(yè)，通過(guò)這種方式提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)際控制系統(tǒng)和應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助分析的能力。

6.提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

本課程的公式多、理論性強(qiáng)，學(xué)生不易感興趣，因此，教師需要提高自身的理論水平、拓寬自身的知識(shí)面，教學(xué)過(guò)程中注重現(xiàn)代控制理論的工程背景，注意把握課堂節(jié)奏，簡(jiǎn)化理論公式推導(dǎo)，在理論講解的同時(shí)聯(lián)系工程實(shí)際，突出基本概念、性質(zhì)的工程含義，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

7.開(kāi)展研究型學(xué)習(xí)

開(kāi)展研究型學(xué)習(xí)旨在引導(dǎo)學(xué)生掌握基本的科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合應(yīng)用能力。選定一些典型的現(xiàn)代控制理論系統(tǒng)（如雙容水箱系統(tǒng)、倒立擺系統(tǒng)、自平衡小車、球桿系統(tǒng)等）作為讓學(xué)生研究型學(xué)習(xí)的課題，讓學(xué)生組成研究小組，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成被控對(duì)象的建模、性能分析和控制器設(shè)計(jì)，并進(jìn)行Matlab仿真分析。最后，學(xué)生撰寫研究報(bào)告，并進(jìn)行口頭匯報(bào)，師生共同打分評(píng)價(jià)。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

1.采用倒立擺硬件平臺(tái)實(shí)驗(yàn)

目前本課程的實(shí)驗(yàn)一般在直線或旋轉(zhuǎn)倒立擺硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行。雖然在倒立擺實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可做一些復(fù)雜的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，但倒立擺實(shí)驗(yàn)平臺(tái)數(shù)量有限，不能滿足大批量學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)需求，一般都采用分組或預(yù)約方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)自行設(shè)計(jì)的控制算法。

2.采用Matlab軟件仿真實(shí)驗(yàn)

為解決本課程實(shí)驗(yàn)課面廣量大的困難，可引進(jìn)Matlab軟件仿真實(shí)驗(yàn)。Matlab能方便有效地通過(guò)軟件仿真來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的效果，加深學(xué)生對(duì)概念、性質(zhì)、算法的理解。另外，可根據(jù)學(xué)生的編制軟件通用性、界面友好性等來(lái)評(píng)比軟件，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

3.開(kāi)發(fā)虛擬的網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)室

為了解決實(shí)驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)、管理費(fèi)用高等問(wèn)題，并提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，可利用計(jì)算機(jī)資源，使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、仿真技術(shù)等手段來(lái)開(kāi)發(fā)本課程的網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室利用虛擬環(huán)境接受教師的網(wǎng)上輔導(dǎo)、進(jìn)行相關(guān)資料的查詢、完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及參與實(shí)驗(yàn)相關(guān)專題的討論等。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)不受地點(diǎn)和時(shí)間的限制，也不受實(shí)驗(yàn)設(shè)（下轉(zhuǎn)第64頁(yè)）

備等方面的限制，可在任何終端上進(jìn)行，學(xué)生可利用它充分發(fā)揮想象力來(lái)實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)方案。此外，虛擬網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)也可避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中因意外疏忽而對(duì)相關(guān)設(shè)備造成損壞。

五、結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)“現(xiàn)代控制理論”課程的特點(diǎn)和目前在教學(xué)方面存在的問(wèn)題，本文探討了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)上的一些改革措施，提高了教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)了學(xué)生掌握知識(shí)和運(yùn)用理論指導(dǎo)實(shí)踐的能力，增強(qiáng)了學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。課程改革是一個(gè)循序漸進(jìn)、永無(wú)止境的過(guò)程，應(yīng)該不斷地改進(jìn)教學(xué)方法，更新和完善教學(xué)內(nèi)容，讓現(xiàn)代控制理論課程的教學(xué)改革走上新的臺(tái)階。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙明旺，王杰，江衛(wèi)華.現(xiàn)代控制理論[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007.

[2]張梅，蘇為洲，劉海明.控制理論基礎(chǔ)課程改革實(shí)踐[J].高教探索，2007，23（s1）：99-100.

[3]王衛(wèi)紅，袁少?gòu)?qiáng)，吳云潔.現(xiàn)代控制理論研究型自主性綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2006，25（6）：673-675.

[4]李艷杰，于艷秋.“現(xiàn)代控制理論”課程研究型教學(xué)實(shí)踐與探討[J].中國(guó)電力教育，2010，26（15）：53-54.

第4篇：控制理論的基本概念范文

“機(jī)械控制工程基礎(chǔ)”課程是機(jī)械工程類學(xué)生一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是控制論與機(jī)械工程技術(shù)理論之間的邊緣學(xué)科，研究以機(jī)械工程技術(shù)為對(duì)象的控制論問(wèn)題[1-2]。由于該課程所研究的問(wèn)題具有普遍性、概括性，而使該課程涉及的知識(shí)面非常廣，理論性極強(qiáng)，且非常抽象，造成學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時(shí)感到“對(duì)所學(xué)內(nèi)容不易消化吸收―― 比較難學(xué)、且針對(duì)性不強(qiáng)―― 乏味”等不良現(xiàn)象出現(xiàn)。這無(wú)疑最終使得相當(dāng)一部分學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性變差，產(chǎn)生厭學(xué)情緒，影響該課程的整體教學(xué)質(zhì)量，也導(dǎo)致這部分學(xué)生知識(shí)體系鏈出現(xiàn)斷鏈，制約其整體知識(shí)結(jié)構(gòu)的全面建立。為了使學(xué)生樹(shù)立起對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)課程提供理論基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)分析方法，并為運(yùn)用機(jī)械工程控制理分析和解決該領(lǐng)域?qū)嶋H問(wèn)題奠定基礎(chǔ)，本人根據(jù)這門課的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)有以下幾點(diǎn)注記。

1 教學(xué)幾點(diǎn)注記

1.1 教學(xué)方法應(yīng)理論―實(shí)踐―再理論

本課程所討論的基本問(wèn)題是在工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上提升和抽象出來(lái)的內(nèi)容，是分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的共性問(wèn)題，而具有高度的概括性、理論性。為了使學(xué)生較好的掌握和領(lǐng)會(huì)該課程的本質(zhì)特性和其在研發(fā)前沿機(jī)械工程技術(shù)的重要性，首要的任務(wù)就是必須加強(qiáng)基本理論教學(xué)，這是這門課程的根。例如，對(duì)于“拉普拉斯變換的定義、性質(zhì)和定理”這部分內(nèi)容應(yīng)該詳細(xì)、重點(diǎn)的介紹，而不應(yīng)該一筆帶過(guò)。縱觀現(xiàn)在的教材，有相當(dāng)一部分把這部分內(nèi)容并入“數(shù)學(xué)模型”這一章節(jié)，顯然降低了該部分內(nèi)容在這門課程中基礎(chǔ)性和重要性。

在掌握一些基本理論的基礎(chǔ)上，也一定要與實(shí)際結(jié)合起來(lái)，才能顯示這門課的工程應(yīng)用價(jià)值。在教學(xué)中多舉一些機(jī)械工程應(yīng)用實(shí)例，并詳細(xì)地講解如何用“機(jī)械工程控制理論”指導(dǎo)機(jī)械工程領(lǐng)域設(shè)計(jì)問(wèn)題，諸如由“機(jī)床―夾具―刀具”工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的控制論問(wèn)題、由“輪胎―車架―車體”組成車輛懸掛系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的控制論問(wèn)題等。

在教學(xué)中，既注重課程的理論性，又加強(qiáng)與工程實(shí)際的聯(lián)系。這樣，既克服機(jī)械工程控制理論的抽象性，又堅(jiān)定了該理論來(lái)源于實(shí)踐并再次指導(dǎo)實(shí)踐。使學(xué)生的學(xué)習(xí)目的明確，能調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)，從而很好地促進(jìn)理論教學(xué)效果。

1.2 教學(xué)內(nèi)容應(yīng)提煉、重點(diǎn)應(yīng)突出

“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”的理論體系非常龐雜，在大綱要求有限的學(xué)時(shí)內(nèi)不可能講授完全部?jī)?nèi)容；況且對(duì)高等教育本身的培養(yǎng)性質(zhì)來(lái)說(shuō)，也不必把教材中的全部?jī)?nèi)容都進(jìn)行介紹。因此，在教學(xué)中，應(yīng)根據(jù)機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)際，仔細(xì)分析研究教學(xué)內(nèi)容，深刻理解教材的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，對(duì)教學(xué)面進(jìn)行精心提煉。既要保證學(xué)生對(duì)該課程的發(fā)展現(xiàn)狀有全面的了解，又要保證教學(xué)中重點(diǎn)突出機(jī)械工程控制論特點(diǎn)。如：在教學(xué)中對(duì)于分析控制系統(tǒng)的性能特性時(shí)，應(yīng)詳細(xì)講述機(jī)械工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的時(shí)域分析法和頻域分析法，而對(duì)于根軌跡法就不予詳細(xì)講解。

該課程理論的普遍性、通用性等特性，造成該課程的一些基本概念、定義及定理等具有深刻的內(nèi)涵，如拉普拉斯變換的定義、傳遞函數(shù)的概念、頻率響應(yīng)的定義、系統(tǒng)的穩(wěn)定性概念等。因而，在教學(xué)中，應(yīng)注重強(qiáng)調(diào)對(duì)這些基本概念、定義、定理等的理解和應(yīng)用；對(duì)于他們的推演過(guò)程，應(yīng)適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化（只要推演過(guò)程精確即可、不必追求推演的嚴(yán)密性[3]），其目的是幫助學(xué)生的理解、記憶及靈活應(yīng)用。

在教學(xué)中要分清主次，對(duì)于重點(diǎn)內(nèi)容要突出講、深入講，如：典型環(huán)節(jié)、二階振蕩環(huán)節(jié)、頻率特性、Bode圖、穩(wěn)定程度判斷等。只有這樣，才能使學(xué)生領(lǐng)會(huì)該課程的本質(zhì)，進(jìn)而應(yīng)用該課程理論解決機(jī)械工程領(lǐng)域?qū)嶋H問(wèn)題。

1.3 教學(xué)方式應(yīng)多樣化

對(duì)于教學(xué)方式應(yīng)當(dāng)多樣化，如：板書教學(xué)與多媒體結(jié)合、實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)與仿真教學(xué)結(jié)合等。這樣可使抽象的概念具體化、形象化，激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，提高教學(xué)質(zhì)量。

1.4 加強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)

學(xué)習(xí)的最終目的是為了應(yīng)用，用理論去解決工程問(wèn)題。在教學(xué)應(yīng)加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生用機(jī)械工程控制理論解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

首先，在理論教學(xué)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)控制理論與工程應(yīng)用的結(jié)合。在教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合機(jī)械工程實(shí)例，使學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，提高學(xué)生理論應(yīng)用實(shí)際意識(shí)。

其次，注重實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)建設(shè)。課程應(yīng)設(shè)置一些諸如典型環(huán)節(jié)的模擬分析、時(shí)域和頻域的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)以及穩(wěn)態(tài)誤差的研究等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，也應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生應(yīng)用控制工程理論解決機(jī)械工程領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。

最后，著力培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行模擬分析應(yīng)用能力。通過(guò)應(yīng)用仿真軟件模擬分析真實(shí)的機(jī)械工程控制系統(tǒng)的性能特性，可以提高了學(xué)生綜合分析解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生科研能力，為他們后期的專業(yè)學(xué)習(xí)以及將來(lái)工作和深造打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

第5篇：控制理論的基本概念范文

摘 要：自動(dòng)控制原理是測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的重要主干課，該門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高基礎(chǔ)理論教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)深入認(rèn)識(shí)的重要手段。由于各高校的實(shí)際校情不同，實(shí)驗(yàn)條件相差很大，很多學(xué)校無(wú)法進(jìn)行有成效的在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)，而進(jìn)行控制系統(tǒng)的仿真是解決這一問(wèn)題的有效途徑。針對(duì)上述問(wèn)題，建立了自動(dòng)控制原理的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)體系，只需借助于MATLAB/SIMULINK軟件，即可完成各種控制系統(tǒng)的分析、研究和實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：測(cè)控技術(shù)與儀器 自動(dòng)控制原理 MATLAB/SIMULINK 計(jì)算機(jī)仿真

中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）07（a）-0119-02

1 自動(dòng)控制原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

自動(dòng)控制原理這門課理論性強(qiáng)，比較抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)有一定的難度，因此實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)教學(xué)效果的好壞對(duì)學(xué)生牢固掌握課堂理論知識(shí)、提高教學(xué)效果起著非常重要的作用。在目前普遍課時(shí)壓縮，教學(xué)要求提高的前提下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)要解決以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：如何加深學(xué)生對(duì)課程中基本概念基本理論的理解；如何提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力；如何培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、分析解決控制過(guò)程中實(shí)際問(wèn)題的能力；如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入新的科技發(fā)展成果，培養(yǎng)利用現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)和仿真手段快速檢驗(yàn)和實(shí)現(xiàn)新的控制理論和算法的能力。

2 自動(dòng)控制原理的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)體系

采用MATLAB/SIMULINK軟件進(jìn)行仿真，可以避免對(duì)專用實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的依賴，可以進(jìn)行各種控制試驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)效果，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹Ｗ詣?dòng)控制原理的教學(xué)內(nèi)容比較豐富，包括經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論，既涉及線性時(shí)不變系統(tǒng)，又涉及非線性系統(tǒng)，既涉及連續(xù)系統(tǒng)，又涉及離散系統(tǒng)。仿真實(shí)驗(yàn)采用兩種模式，一種是運(yùn)用MATLAB語(yǔ)言進(jìn)行編程，完成相應(yīng)的控制系統(tǒng)的構(gòu)建和性能分析，一種是采用MATLAB中集成的仿真環(huán)境SIMULINK進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。該文僅以少學(xué)時(shí)的自動(dòng)控制原理中講到的經(jīng)典控制理論中的線性時(shí)不變連續(xù)系統(tǒng)為例加以說(shuō)明。仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括：控制系統(tǒng)建模；各類模型之間的轉(zhuǎn)化；復(fù)雜控制系統(tǒng)的化簡(jiǎn)；典型輸入信號(hào)分析；典型環(huán)節(jié)的響應(yīng)分析；二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)分析；采用多種方法進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析；線性系統(tǒng)的根軌跡分析；控制系統(tǒng)的頻域特性及頻域性能指標(biāo)分析；系統(tǒng)校正效果分析等。

下面以典型二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)為例，介紹一下MATLAB腳本語(yǔ)言編程與SIMULINK模塊仿真。該實(shí)驗(yàn)的目的是通過(guò)改變系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型的參數(shù)，研究二階系統(tǒng)的重要參數(shù)阻尼比對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：，比較當(dāng)=10，=0，0.25，0.5，0.7，1.2時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)特性。

采用MATLAB語(yǔ)言編寫的腳本文件：

Wn=10；

Kosi=[0，0.25，0.5，0.7，1.2]；

Num=Wn^2；

figure（1）

hold on

for i=1：5

Den=[1，2*Kosi（i）*Wn，Wn^2]；

t=[0：0.01：4]；

Step（Num，Den，t）

end

hold off

title（'Step Response'）

響應(yīng)曲線如下：

從圖中可以清楚地看到二階系統(tǒng)的響應(yīng)規(guī)律，當(dāng)一定時(shí)，隨著的增加，振蕩減弱，超調(diào)減少，調(diào)節(jié)時(shí)間減小。

同樣，可以采用SIMULINK建立二階系統(tǒng)的控制模型，通過(guò)雙擊示波器Scope，可以看到SIMULINK的仿真曲線。

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)可以體會(huì)到，二者均可以有效地進(jìn)行控制系統(tǒng)的仿真，可以有效地達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。采用SIMULINK構(gòu)建系統(tǒng)模型更加方便快捷，而采用MATLAB腳本語(yǔ)言則更能鍛煉同學(xué)的邏輯思維能力。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，不僅能幫助同學(xué)們深入熟悉和掌握自動(dòng)控制原理的基本知識(shí)，而且能鍛煉同學(xué)們的邏輯思維和編程能力，為其以后在測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)控制算法的實(shí)現(xiàn)方面打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，對(duì)自動(dòng)控制原理的教學(xué)起到畫龍點(diǎn)睛的作用。

參考文獻(xiàn)

第6篇：控制理論的基本概念范文

關(guān)鍵詞：控制系列專業(yè)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；開(kāi)放性教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：黃艷巖（1979-），女，江蘇漣水人，中國(guó)計(jì)量學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，講師；富雅瓊（1983-），男，河北張家口人，中國(guó)計(jì)量學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，實(shí)驗(yàn)師。（浙江 杭州 310018）

基金項(xiàng)目：本文系中國(guó)計(jì)量學(xué)院2010年高教年度研究課題（課題編號(hào)：HEX201005）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：1007-0079（2012）05-0076-02

中國(guó)計(jì)量學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我?！保┛刂葡盗袑I(yè)實(shí)驗(yàn)課程主要包括控制理論實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)化專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、過(guò)程控制專業(yè)實(shí)驗(yàn)，分別在第五、六、七學(xué)期開(kāi)設(shè)。以上實(shí)驗(yàn)課程主要依托于控制理論實(shí)驗(yàn)室、溫度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室、自動(dòng)化儀表與裝置實(shí)驗(yàn)室、過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)室。課程涉及控制理論及控制工程的學(xué)科領(lǐng)域有：自動(dòng)控制理論、過(guò)程控制、過(guò)程基礎(chǔ)、檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)化儀表與裝置等，覆蓋面比較廣，實(shí)驗(yàn)涉及該學(xué)科領(lǐng)域的許多先進(jìn)技術(shù)。

一、控制系列專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

控制系列專業(yè)實(shí)驗(yàn)是教學(xué)中的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)相關(guān)控制專業(yè)課堂教學(xué)的補(bǔ)充和延續(xù)。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以加深對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的理解，提高動(dòng)手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。目前，控制系列專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)主要存在以下問(wèn)題：

（1）教學(xué)理念相對(duì)陳舊，未能改變依附于理論教學(xué)的從屬地位，實(shí)驗(yàn)的模式比較單一，多采用傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

（2）各門課程實(shí)驗(yàn)裝置及內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立，交叉關(guān)聯(lián)少，缺少相關(guān)課程和相近學(xué)科知識(shí)之間的聯(lián)系與映證，學(xué)生學(xué)到的知識(shí)不夠連貫，缺乏系統(tǒng)的概念。

（3）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書過(guò)于詳細(xì)，學(xué)生過(guò)分依賴教師，缺乏獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。為此，有必要對(duì)控制系列專業(yè)實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行教學(xué)改革，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，在方法上有新的拓展。本文主要對(duì)控制系列專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式進(jìn)行改革，在此基礎(chǔ)上調(diào)整相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，改編實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。

二、教學(xué)改革內(nèi)容

1.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為必做實(shí)驗(yàn)和選做實(shí)驗(yàn)。必做實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生掌握基本的理論知識(shí)，訓(xùn)練基本的實(shí)踐能力。選做實(shí)驗(yàn)則可充分發(fā)揮學(xué)生自主性和創(chuàng)造性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的難度和對(duì)學(xué)生的要求，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為三個(gè)層次。[1]

（1）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：為必做實(shí)驗(yàn)，固定時(shí)間、固定班級(jí)。這些實(shí)驗(yàn)往往只涉及一門課程的一個(gè)章節(jié)或一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容，學(xué)生通過(guò)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)可以使所學(xué)理論知識(shí)具體化和形象化，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與掌握，同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生的基本動(dòng)手能力。

（2）綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：是指在學(xué)生具有一定基礎(chǔ)知識(shí)和基本操作技能的基礎(chǔ)上運(yùn)用某一課程或多門課程的綜合知識(shí)，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行綜合訓(xùn)練的一種復(fù)合性實(shí)驗(yàn)。[2]其目的在于鍛煉學(xué)生對(duì)知識(shí)綜合應(yīng)用的能力，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決復(fù)雜問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)處理以及查閱中外文資料的能力。

（3）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：教師給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求和?shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并加以實(shí)現(xiàn)。[3]此項(xiàng)目可設(shè)置成開(kāi)放式教學(xué)模式，通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)任務(wù)指標(biāo)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)方法提出不同的要求，讓具有自主創(chuàng)造性的學(xué)生有充分發(fā)揮的時(shí)間和空間。

2.調(diào)整課程內(nèi)容

控制理論實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)化專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和過(guò)程控制專業(yè)實(shí)驗(yàn)3門實(shí)驗(yàn)構(gòu)成了我?？刂葡盗袑I(yè)實(shí)驗(yàn)課程群。按照對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革，實(shí)驗(yàn)從原有的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過(guò)渡到以設(shè)計(jì)性綜合性實(shí)驗(yàn)為主，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。以下是對(duì)三門實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的調(diào)整：

（1）控制理論實(shí)驗(yàn)?？刂评碚搶?shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的目的是使學(xué)生加深理解自動(dòng)控制理論課程的基本知識(shí)，給學(xué)生正確的感性認(rèn)識(shí)，使學(xué)生用直觀、簡(jiǎn)便的方式來(lái)驗(yàn)證所學(xué)的控制理論，培養(yǎng)動(dòng)手能力和工程實(shí)踐素質(zhì)，并達(dá)到能自主開(kāi)發(fā)、實(shí)際應(yīng)用的目的。[4]其依托的控制理論實(shí)驗(yàn)室主要利用自控原理實(shí)驗(yàn)箱，對(duì)控制理論中的一些基本理論進(jìn)行仿真研究，如典型環(huán)節(jié)的模擬研究、系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)及其穩(wěn)定性研究、PID校正、非線性系統(tǒng)性能分析等。另外還配有倒立擺控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，利用該設(shè)備使現(xiàn)代控制理論中的若干理論得到驗(yàn)證。如：利用狀態(tài)空間方法對(duì)系統(tǒng)建模，進(jìn)行系統(tǒng)可控性、可觀性及穩(wěn)定性研究；利用觀測(cè)器對(duì)未知狀態(tài)進(jìn)行觀測(cè)，利用狀態(tài)反饋理論進(jìn)行極點(diǎn)配置，并設(shè)計(jì)控制器等。

該實(shí)驗(yàn)課時(shí)8個(gè)學(xué)時(shí)，隸屬于自動(dòng)控制理論課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，原有實(shí)驗(yàn)均為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，調(diào)整后的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目見(jiàn)表1。對(duì)于學(xué)有余力的同學(xué)，在完成8個(gè)學(xué)時(shí)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)后可選做難度更高的其他實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

（2）自動(dòng)化專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。自動(dòng)化專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要依托于自動(dòng)化儀表與裝置實(shí)驗(yàn)室及溫度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室。本課程是與自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)性教學(xué)環(huán)節(jié)。課程任務(wù)是鞏固和加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)課程的基本概念、理論和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生正確使用自動(dòng)化儀表和裝置，掌握測(cè)試方法，具有按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試、實(shí)驗(yàn)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。

該實(shí)驗(yàn)課時(shí)32個(gè)學(xué)時(shí)，調(diào)整后的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目見(jiàn)表2。

（3）過(guò)程控制專業(yè)實(shí)驗(yàn)。過(guò)程控制專業(yè)實(shí)驗(yàn)室主要用于過(guò)程控制專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生了解過(guò)程控制裝置、過(guò)程建模、單回路控制系統(tǒng)、復(fù)雜控制系統(tǒng)、典型單元操作的控制和集散控制系統(tǒng)的基本理論，加深對(duì)被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性、主要參數(shù)對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響規(guī)律及主要調(diào)節(jié)規(guī)律、控制算法的理解，培養(yǎng)學(xué)生具有過(guò)程控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、調(diào)試、投運(yùn)和參數(shù)整定及分析處理過(guò)程控制中各種實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。

該實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)課時(shí)32個(gè)學(xué)時(shí)，調(diào)整后的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目見(jiàn)表3。

3.開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式即按照固定的時(shí)間、統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生沒(méi)有選擇性，實(shí)驗(yàn)操作基本上是“照方取藥”、“按部就班”的方式。[5]這種教學(xué)方式對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和過(guò)硬的實(shí)驗(yàn)技能是非常必要的，但同時(shí)也壓抑了學(xué)生的想象力和積極主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。為此，在原有的基礎(chǔ)上，對(duì)一些設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)行開(kāi)放式教學(xué)是勢(shì)在必行的。

（1）公開(kāi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)時(shí)間及要求。在學(xué)期開(kāi)始的第一周，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向?qū)W生公布本學(xué)期要開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括驗(yàn)證性項(xiàng)目、綜合性項(xiàng)目及設(shè)計(jì)性項(xiàng)目、每個(gè)實(shí)驗(yàn)的具體要求、開(kāi)設(shè)的具體時(shí)間、每個(gè)實(shí)驗(yàn)的分組人數(shù)和實(shí)驗(yàn)分值。[6]讓學(xué)生提前了解，便于他們按要求去查閱資料。對(duì)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)的管理辦法、成績(jī)?cè)u(píng)定辦法、實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行方式等規(guī)定同時(shí)予以公布，這樣學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本情況有了全面的認(rèn)識(shí)，便于他們合理安排自己的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

（2）完善實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理制度。完善的管理制度可以保證實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的順利實(shí)施，為保證開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，我們針對(duì)控制系列專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)院有關(guān)實(shí)驗(yàn)管理規(guī)定，制定了相關(guān)的開(kāi)放管理制度，如“實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放計(jì)劃管理”、“儀器設(shè)備管理”、“實(shí)驗(yàn)紀(jì)律”等。另外，為便于掌握實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放現(xiàn)狀和建立實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放檔案，分析和研究總結(jié)實(shí)驗(yàn)開(kāi)放基本規(guī)律，制定了控制系列專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)放記錄的各種表格：“開(kāi)放實(shí)驗(yàn)申請(qǐng)表”、“實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放情況記錄表”、“開(kāi)放實(shí)驗(yàn)成效分析表”、“開(kāi)放總結(jié)報(bào)告”等。每個(gè)學(xué)年都要求參與開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)生按照各個(gè)記錄表的要求逐項(xiàng)詳細(xì)登記，由實(shí)驗(yàn)室管理人員檢查登記情況，并在期末對(duì)開(kāi)放基本情況進(jìn)行總結(jié)。

4.改編實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綄?duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求也不同。對(duì)于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書需要給出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、步驟、所用到的儀器設(shè)備等。學(xué)生只需按部就班地做下去就會(huì)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)果，完成報(bào)告。對(duì)于綜合性實(shí)驗(yàn)，由于所涉及的知識(shí)點(diǎn)不確定，因此實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蟛淮_定，因而實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書對(duì)所用的儀器、設(shè)備及材料、實(shí)驗(yàn)的方法、步驟只做概述性介紹和提示。綜合性實(shí)驗(yàn)所用時(shí)間并不確定，所以不適合全班同學(xué)完成同一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在時(shí)間上也需要課內(nèi)、課外相結(jié)合來(lái)完成。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)突出它的自主設(shè)計(jì)性，可以是單一知識(shí)的運(yùn)用，也可以是多知識(shí)點(diǎn)的綜合運(yùn)用。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求和?shí)驗(yàn)條件，學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)現(xiàn)，所以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)帶有試探性、研究性，在時(shí)間上也需要課內(nèi)與課外相結(jié)合。[7]

三、結(jié)語(yǔ)

我校控制系列專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程經(jīng)過(guò)教學(xué)改革與實(shí)踐收到了較好的效果，改變了長(zhǎng)期以來(lái)“灌輸式”、“填鴨式”的教學(xué)方法。學(xué)生通過(guò)綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將控制專業(yè)相關(guān)理論知識(shí)連貫了、系統(tǒng)了、領(lǐng)悟了許多做實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣。通過(guò)主動(dòng)參與開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，確立了學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，充分發(fā)揮了自身的主觀能動(dòng)性，鍛煉了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。另外，不少學(xué)生在后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)所做的課題也和控制系列專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程有很大關(guān)系。由于本課程群的改革，使得學(xué)生有一定的基礎(chǔ)，掌握了基本的設(shè)計(jì)流程，在一定程度上幫助他們更好地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱彪,高山.設(shè)置綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生綜合素質(zhì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010,29(7):238-240.

[2]刑鳳蘭,王麗艷,劉紅霞.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)思路[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010,29(7):264-266.

[3]周鮮成.規(guī)范綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2007,24(7):103-105.

[4]趙正天,李煒.自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革的思考與探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2009,(9):13-15.

[5]王茜.自動(dòng)化專業(yè)綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)模式[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2009,28(10):96-98.

第7篇：控制理論的基本概念范文

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制系統(tǒng);共同規(guī)律;工業(yè)控制

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）36-0078-01

1 自動(dòng)控制概論

1.1 自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)

從20世紀(jì)40年代起，特別是第2次世界大戰(zhàn)以來(lái)，控制工程基礎(chǔ)課程存在的問(wèn)題，依據(jù)多年的教學(xué)實(shí)踐和探索，從專業(yè)定位、教學(xué)方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面介紹了我們的做法，希望對(duì)此課程的教學(xué)有所啟發(fā)。由于工業(yè)活動(dòng)的發(fā)展和軍事技術(shù)上的需要，科學(xué)技術(shù)發(fā)展十分快。自動(dòng)控制作為一門專門的學(xué)科，也得到了很快的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。同時(shí)也是推行新的技術(shù)和新的產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵之一。在我國(guó)的工業(yè)化、信息化與現(xiàn)代化有很大的區(qū)別，自動(dòng)控制理論的研究對(duì)象是系統(tǒng)。在我們的生活中就有很多接洽很多系統(tǒng)，但是有著很多的生物體、生產(chǎn)線、電力網(wǎng)、器樂(lè)，企業(yè)、社會(huì)化的一個(gè)系統(tǒng)。

自動(dòng)控制理論的發(fā)展與應(yīng)用有可能會(huì)改變勞動(dòng)能力，把人類從翻動(dòng)的勞動(dòng)力效仿其他國(guó)家的技術(shù)，由自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠以最好的方式來(lái)運(yùn)行，就能把勞動(dòng)生產(chǎn)提高，產(chǎn)品提高質(zhì)量，從而節(jié)約資愿。自動(dòng)控制學(xué)科辦理以來(lái)，自動(dòng)控制理論技術(shù)得到很好的發(fā)揮，必定在未來(lái)得到廣泛應(yīng)用。

1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類

自動(dòng)控制系統(tǒng)多種多樣，按不同的分不同的類型。控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或者參數(shù)在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中不隨時(shí)間的變化，系統(tǒng)為定常系統(tǒng)，稱為時(shí)變系統(tǒng)。而結(jié)構(gòu)或者參數(shù)不隨時(shí)間變化的性質(zhì)性系統(tǒng)則稱為線性定常系統(tǒng)，它是一種簡(jiǎn)單而重要的系統(tǒng)，關(guān)于這種系統(tǒng)已經(jīng)有成熟的研究成果和分析設(shè)計(jì)方法。

1.3 自動(dòng)控制理論的發(fā)展

自動(dòng)控制理論是人類征服自然的生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)，產(chǎn)生平行社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不單發(fā)展、完善來(lái)。

在20世紀(jì)中期，科學(xué)技術(shù)及生產(chǎn)力發(fā)展，有些空間技術(shù)的發(fā)展要有多變的量系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)的最好系統(tǒng)控制問(wèn)題。在現(xiàn)代控制理論在學(xué)習(xí)中會(huì)使用到其他空間的系統(tǒng)法則，在現(xiàn)代自動(dòng)控制理論的今天很多行業(yè)都會(huì)用到這個(gè)系統(tǒng)。要通過(guò)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，也介紹了控制系統(tǒng)的組成和工作原理，從而使其他行業(yè)和了解了自動(dòng)控制理論的人有了大概的理解。對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求是最快。自動(dòng)控制理論的發(fā)展經(jīng)歷了經(jīng)典控制理論，現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)起點(diǎn)。

2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的模型

在控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)中，要建立性同的教學(xué)數(shù)據(jù)模型，控制系統(tǒng)教學(xué)模型可以通過(guò)解分析法和實(shí)驗(yàn)分析法來(lái)建立的一種關(guān)系，也就是依據(jù)描寫系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)定理，為了便于分析與理解，在分析法在而建立或者系統(tǒng)教學(xué)模型的一種形式?？刂葡到y(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時(shí)域分析法、根軌跡分析法、頻率特性法、離散系統(tǒng)分析、非線性系統(tǒng)分析和自動(dòng)控制理論綜合等內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)的是物理概念和實(shí)際應(yīng)用。

在微分方式的過(guò)程中的自動(dòng)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的基本方法，由于控制系統(tǒng)的多樣性，控制系統(tǒng)微分的表現(xiàn)也不一樣，分析和設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制系統(tǒng)首要工作是確定系統(tǒng)的教學(xué)模型，在確立教學(xué)模型之后，可以采用不同方法來(lái)使用。分析系統(tǒng)時(shí)間全部信息，與其他分析分析法相比。分析法是通過(guò)直接求解系統(tǒng)在輸入信號(hào)的作用下時(shí)間響應(yīng)，來(lái)分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能和問(wèn)題性，工程上常用單位。

3 分析法與研究系統(tǒng)

研究控制系統(tǒng)的一種經(jīng)典方法，在范圍內(nèi)應(yīng)用圖解分析法評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能的一種工程方法，還可以用實(shí)驗(yàn)方法則定。線性系統(tǒng)可以分為最小相位系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)，我們較為詳細(xì)地討論了系統(tǒng)分析的基本方法，在可以看出所謂系統(tǒng)分析，就是在給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)和工作條件下，對(duì)它的教學(xué)模型進(jìn)行分析，包含穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能分析，看其是否滿足要求，以及分析某些參數(shù)變化對(duì)上述性能的影響。系統(tǒng)分析為了一設(shè)計(jì)滿足的自動(dòng)控制系統(tǒng)，當(dāng)先有系統(tǒng)不滿足要求時(shí)。我們就要找如何解決系統(tǒng)性能的方法。要了解系統(tǒng)的基本控制規(guī)律及特性的原理和方法。①因?yàn)閏（t）的表達(dá)式中包含變量的二次項(xiàng)2（）rt，所以該系統(tǒng)為非線性系統(tǒng)。②因?yàn)樵撐⒎址匠滩缓兞考捌鋵?dǎo)數(shù)的高次冪或乘積項(xiàng)，且各項(xiàng)系數(shù)均為常數(shù)，所以該系統(tǒng)為線性定常系統(tǒng)。③該微分方程不含變量及其導(dǎo)數(shù)的高次冪或乘積項(xiàng)，所以該系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，但第一項(xiàng)（）dcttdt的系數(shù)為t，是隨時(shí)間變化的變量，因此該系統(tǒng)為線性時(shí)變系統(tǒng)。④因?yàn)閏（t）的表達(dá)式中r（t）的系數(shù)為非線性函數(shù)cost？棕，所以該系統(tǒng)為非線性系統(tǒng)。⑤因?yàn)樵撐⒎址匠滩缓兞考捌鋵?dǎo)數(shù)的高次冪或乘積項(xiàng)，且各項(xiàng)系數(shù)均為常數(shù)，所以該系統(tǒng)為線性定常系統(tǒng)。⑥因?yàn)閏（t）的表達(dá)式中包含變量的二次項(xiàng)2（）rt，表示二次曲線關(guān)系，所以該系統(tǒng)為非線性系統(tǒng)。

4 系統(tǒng)教學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型就是根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的物理、化學(xué)等規(guī)律，所寫出來(lái)的描述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律、特性、輸出與輸入關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。它是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行理論分析研究的只要依據(jù)?？刂葡到y(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有多種，常用的有微分方程、傳遞函數(shù)、動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和信號(hào)流圖等。各數(shù)學(xué)模型之間可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。微分方程是描述控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的最基本的方法。轉(zhuǎn)遞函數(shù)是在零初始條件下，線性定常系統(tǒng)的轉(zhuǎn)遞函數(shù)。通過(guò)等系統(tǒng)分析，就是在給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)和工作條件下，對(duì)它的教學(xué)模型進(jìn)行分析、人類征服自然的生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)，產(chǎn)生平行社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不單發(fā)展、完善來(lái)。①機(jī)理分析法：機(jī)理明確，應(yīng)用面廣，但需要對(duì)象特性清晰;②實(shí)驗(yàn)測(cè)試法：不需要對(duì)象特性清晰，只要有輸入輸出數(shù)據(jù)即可，但適用面受限;③以上兩種方法的結(jié)合：通常是機(jī)理分析確定結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)測(cè)試法確定參數(shù)，發(fā)揮了各自的優(yōu)點(diǎn)，克服了相應(yīng)的缺點(diǎn)對(duì)動(dòng)態(tài)特性的影響：比例控制kP加大，使系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏提高，速度加快，kP偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)。當(dāng)kP太大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定。若kP太小，又會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)作緩慢。對(duì)穩(wěn)態(tài)特性的影響：在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，加大比例控制kP，可以減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度，但加大kP只是減少穩(wěn)態(tài)誤差，卻不能完全消除誤差。

具有積分作用的控制器在單方向偏差信號(hào)的作用下，其輸出達(dá)到輸出范圍仍然繼續(xù)進(jìn)行，從而使控制器脫離正常工作狀態(tài)進(jìn)入深度飽和狀態(tài)這種現(xiàn)稱為積分飽和。積分飽和的影響：控制不及時(shí)。防止積分飽和的方法：在控制器輸出達(dá)到輸出范圍上限值或下限值時(shí)，暫時(shí)去掉積分作用;在控制器輸出達(dá)到輸出范圍上限值或下限值時(shí)，使積分作用輸出不繼續(xù)增加。

5 結(jié) 語(yǔ)

文章介紹自動(dòng)控制的基本的理論和方法，同時(shí)注意引入新知識(shí)、新技術(shù)，體現(xiàn)時(shí)代特征，化知識(shí)掌握經(jīng)典控制理論的基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)介紹控制論的研究對(duì)象與任務(wù)，控制系統(tǒng)的分類及控制論的發(fā)展史。使學(xué)生能以控制、系統(tǒng)的觀點(diǎn)而不是靜止、局部的觀點(diǎn)去看待一個(gè)機(jī)械工程系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生從整體的而不是分散的角度，從整個(gè)系統(tǒng)中信息傳遞，轉(zhuǎn)換和反饋等角度來(lái)分析系統(tǒng)的“動(dòng)態(tài)行為”。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王積偉，吳振順.控制工程基礎(chǔ)（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2] 董景新，趙長(zhǎng)德，郭美鳳，等.控制工程基礎(chǔ)（第3版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

第8篇：控制理論的基本概念范文

關(guān)鍵詞：倒立擺；可拓控制；仿真

中圖分類號(hào)：TM571文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)17-4202-04

Research on Linear Inverted Pendulum Based on Extension Control

ZHANG Wei-wei1, YU Zhang-ping2

(1.Tianhe College, Guangdong Polytechnic Normal University, Guangzhou 510540, China; 2.Siemens Building Technologies (Tianjin) Company Limited, Guangzhou 510620, China)

Abstract: The paper gives single inverted pendulum systems’model structure. Extension controller is designed on linear 1-stage inverted pendulum system, and the MATLAB simulation is researched.It compares to PID controller and research more, improved algorithm and SIMULINK.

Key words: inverted pendulum; extension control; simulation

倒立擺的穩(wěn)定性控制研究由來(lái)已久,針對(duì)倒立擺這樣一個(gè)不穩(wěn)定的系統(tǒng)，為了使倒立擺能夠在一定的干擾下也能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制，必須設(shè)計(jì)合理的控制器，參考當(dāng)前國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料可以知道，很多種控制算法都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)倒立擺的控制，例如PID控制，模糊控制，LRQ控制和狀態(tài)反饋控制等?，F(xiàn)在我們來(lái)研究設(shè)計(jì)可拓控制器實(shí)現(xiàn)的倒立擺穩(wěn)定性控制。

1直線一級(jí)倒立擺建模分析

假設(shè)為理想條件，空氣阻力忽略不計(jì)，摩擦力為零，直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng)就可以抽象成勻質(zhì)桿和小車組成的系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1直線一級(jí)倒立擺示意圖

圖中各參數(shù)取值如表1所示：

表1參數(shù)取值及其物理意義

2可拓控制

可拓控制是在蔡文等學(xué)者提出的可拓學(xué)的基礎(chǔ)上提出來(lái)的，以信息轉(zhuǎn)換的角度去分析控制問(wèn)題的理論與方法?？赏乜刂剖且钥刂戚斎胄畔⒌年P(guān)聯(lián)度（合格度）作為分析計(jì)算控制輸出校正量的依據(jù)。進(jìn)行可拓變換后，能夠使被控參數(shù)轉(zhuǎn)移到合格范圍內(nèi)，由此就解決了控制系統(tǒng)中需要控制和不可控之間的矛盾問(wèn)題。

2.1基本概念【1】

由于可拓控制目前處在研究初期，先對(duì)可拓控制基本概念進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹1）特征量

描述系統(tǒng)狀態(tài)的典型變量稱為特征量，用C表示。2）特征狀態(tài)

由特征量描述的系統(tǒng)狀態(tài)稱為特征狀態(tài)，用S表示，如

3仿真分析

利用傳遞函數(shù)做控制仿真，控制模型仿真圖如圖2所示，圖中有PID算法控制和基本可拓控制兩種方案，其中可拓控制算法的實(shí)現(xiàn)在S函數(shù)中編程實(shí)現(xiàn)，采用的是MATLAB語(yǔ)言。

4基本可拓控制器的改進(jìn)

K等，參數(shù)整定過(guò)程過(guò)多的依賴人為經(jīng)驗(yàn)，整定較困難。針對(duì)本論文中的單輸入單輸出的倒立擺系統(tǒng)，為提高可拓控制器的實(shí)用性，應(yīng)適量減少控制器整定參數(shù)數(shù)量，縮短整定周期。在可拓控制征量要根據(jù)要求和專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選取，如果選取的特征量在表征系統(tǒng)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)過(guò)程特征中都很重要，就不需要整定特征模式中設(shè)置每個(gè)特征量的加權(quán)系數(shù)，即設(shè)定相關(guān)特征模式加權(quán)系數(shù)為

在基本可拓控制中對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，在穩(wěn)態(tài)性能方面，兩者的穩(wěn)態(tài)誤差都符合要求，在動(dòng)態(tài)性能方面基本可拓控制在快速性方面比較好用可拓控制與PID控制相結(jié)合的方法，對(duì)平穩(wěn)性及快速性都有提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉微容.可拓控制器設(shè)計(jì)方法研究[D].蘭州:蘭州理工大學(xué),2007.

[2]楊春燕,蔡文.可拓工程[M].北京:科學(xué)出版社.2007.

第9篇：控制理論的基本概念范文

關(guān)鍵詞：金融數(shù)學(xué)；產(chǎn)生；發(fā)展；理論

一、概述

金融數(shù)學(xué)，又稱分析金融學(xué)、數(shù)理金融學(xué)、數(shù)學(xué)金融學(xué)，是20世紀(jì)80年代末、90年代初興起的數(shù)學(xué)與金融學(xué)的交叉學(xué)科。它的研究對(duì)象是金融市場(chǎng)上風(fēng)險(xiǎn)資產(chǎn)的交易，其目的是利用有效的數(shù)學(xué)工具揭示金融學(xué)的本質(zhì)特征，從而達(dá)到對(duì)具有潛在風(fēng)險(xiǎn)的各種未定權(quán)益的合理定價(jià)和選擇規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的最優(yōu)策略。它的歷史最早可以追朔到1900 年，法國(guó)數(shù)學(xué)家巴歇里埃的博士論文“投機(jī)的理論”。該文中，巴歇里埃首次使用Brown 運(yùn)動(dòng)來(lái)描述股票價(jià)格的變化，這為后來(lái)金融學(xué)的發(fā)展，特別是為現(xiàn)代期權(quán)定價(jià)理論奠定了理論基礎(chǔ)。不過(guò)他的工作并沒(méi)有得到金融數(shù)學(xué)界的重視。直到1952 年馬科維茨的博士論文《投資組合選擇》提出了均值――方差的模型，建立了證券投資組合理論，從此奠定了金融學(xué)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)。在馬科維茨工作的基礎(chǔ)上，1973年布萊克與斯科爾斯得到了著名的期權(quán)定價(jià)公式，并贏得了1997念得諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)。它對(duì)于一個(gè)重要的實(shí)際問(wèn)題提供了令人滿意的答案，即為歐式看漲期權(quán)尋求公平的價(jià)格。后兩次發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了數(shù)學(xué)研究對(duì)金融的發(fā)展，逐漸形成了一門新興的交叉學(xué)科，金融數(shù)學(xué)。

金融數(shù)學(xué)是在兩次華爾街革命的基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來(lái)的一門數(shù)學(xué)與金融學(xué)相交叉的前沿學(xué)科。其核心內(nèi)容就是研究不確定隨機(jī)環(huán)境下的投資組合的最優(yōu)選擇理論和資產(chǎn)的定價(jià)理論。套利、最優(yōu)與均衡是金融數(shù)學(xué)的基本經(jīng)濟(jì)思想和三大基本概念。在國(guó)際上，這門學(xué)科已經(jīng)有50多年的發(fā)展歷史，特別是近些年來(lái)，在許多專家、學(xué)者們的努力下，金融數(shù)學(xué)中的許多理論得以證明、模擬和完善。金融數(shù)學(xué)的迅速發(fā)展，帶動(dòng)了現(xiàn)代金融市場(chǎng)中金融產(chǎn)品的快 速創(chuàng)新，使得金融交易的范圍和層次更加豐富和多樣。這門新興的學(xué)科同樣與我國(guó)金融改革和發(fā)展有緊密的聯(lián)系，而且其在我國(guó)的發(fā)展前景不可限量。

二、金融數(shù)學(xué)的發(fā)展

早在1990年，法國(guó)數(shù)學(xué)家巴歇里，在他的博士論文“投機(jī) 的理論”中把股票描述為布朗運(yùn)動(dòng)。這也是第一次給Brown運(yùn)動(dòng)以嚴(yán)格的數(shù)學(xué)描述。這一理論為未來(lái)金融數(shù)學(xué)的發(fā)展，特別是現(xiàn)在期權(quán)理論的建立奠定了基礎(chǔ)。但這一工作很長(zhǎng)時(shí)間并沒(méi)有引起金融數(shù)學(xué)界的重視。金融數(shù)學(xué)這一學(xué)科名稱直到20世紀(jì)80年代末才出現(xiàn)。它是馬克維姿的證券組合理論（H.Kowitz1990年諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)）和斯科爾斯―――默頓的期權(quán)定價(jià)理論（M.Scholes-R.Merton.1997年獲諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)），這兩次華爾街革命的直接產(chǎn)物。國(guó)際稱其為數(shù)理金融學(xué)。

金融數(shù)學(xué)源于20世紀(jì)初法國(guó)數(shù)學(xué)家巴歇里埃在他的博士論文《投機(jī)的原理》中對(duì)股票價(jià)格用布朗運(yùn)動(dòng)的刻畫。雖然1905年愛(ài)因斯坦也對(duì)此做了研究，但這一新做法當(dāng)時(shí)還是沒(méi)能引起更多人的注意，直至1950年，薩寥爾通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)家薩維奇終于發(fā)現(xiàn)了這一作法的巨大意義，并開(kāi)始對(duì)金融數(shù)學(xué)做全面的研究，由此金融數(shù)學(xué)終于迎來(lái)了發(fā)展的全盛時(shí)期，現(xiàn)代金融學(xué)由此正式掀開(kāi)了帷幕。

現(xiàn)代金融數(shù)學(xué)是在兩次華爾街革命的背景中成長(zhǎng)發(fā)展起來(lái)的。第一次革命的成果體現(xiàn)在靜態(tài)投資組合理論的研究上。1952年馬爾科維茲提出了基于均值-方差模型的投資組合問(wèn)題，該理論把投資的風(fēng)險(xiǎn)和回報(bào)做了可量化的刻畫，從而開(kāi)創(chuàng)了用數(shù)理化方法對(duì)金融問(wèn)題進(jìn)行研究的先河。然而他的模型中要計(jì)算各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)資產(chǎn)價(jià)格的協(xié)方差問(wèn)題，這個(gè)計(jì)算量很大。第二次華爾街革命從靜態(tài)決策發(fā)展到了動(dòng)態(tài)決策。1970年布雷頓森林協(xié)議，浮動(dòng)匯率取代了固定匯率，許多金融衍生工具比如：期權(quán)，期貨都隨即產(chǎn)生，這些金融衍生工具的引入主要是為進(jìn)行金融風(fēng)險(xiǎn)的管理，而要對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)有效的管理就需要對(duì)衍生工具進(jìn)行科學(xué)的定價(jià)。巴歇里埃的布朗運(yùn)動(dòng)模型促使了一對(duì)雙胞胎：連續(xù)時(shí)間的隨機(jī)過(guò)程數(shù)學(xué)與連續(xù)時(shí)間的期權(quán)定價(jià)的金融工程學(xué)的誕生.數(shù)學(xué)工具的引入主要是為進(jìn)行金融風(fēng)險(xiǎn)的管理，而要對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)有效的管理就需要對(duì)衍生工具進(jìn)行科學(xué)的定價(jià)。此后不久，默頓用另一種嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)了該定價(jià)公式，并予以推廣。期權(quán)定價(jià)公式給金融交易者及銀行家在金融衍生資產(chǎn)品的交易中帶來(lái)了空前的便利，期權(quán)交易的快速發(fā)展很快就成了世界金融市場(chǎng)的主要內(nèi)容。布萊克，休斯，莫頓的這一理論成為近代金融經(jīng)濟(jì)學(xué)的里程碑人物，直到現(xiàn)在也仍然是現(xiàn)代金融理論探索的重要源泉。

三、金融數(shù)學(xué)的理論方法

金融數(shù)學(xué)作為一門邊緣學(xué)科，應(yīng)用大量的數(shù)學(xué)理論和方法研究，解決金融中一些重大理論問(wèn)題，實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題和一些金融創(chuàng)新的定價(jià)問(wèn)題等，由于金融問(wèn)題的復(fù)雜性，所用到的數(shù)學(xué)知識(shí)，除基礎(chǔ)知識(shí)外，大量的運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論和方法（有的運(yùn)用現(xiàn) 有的數(shù)學(xué)方法也解決不了）。主要有隨機(jī)分析，隨 機(jī)控制，數(shù)學(xué)規(guī)劃，微分對(duì)策，非線性分析，數(shù)理統(tǒng)計(jì)，泛函分析，鞅理論等，也有人在證券價(jià)格分析中引進(jìn)了新型的非線性分析工具，如分形幾何，混沌學(xué)，子波理論，模式識(shí)別等，在金融計(jì)算方法與仿真技術(shù)中也逐漸引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，人工智能方法，模擬退火法和遺傳算法等。

金融數(shù)學(xué)是利用近現(xiàn)代數(shù)學(xué)的優(yōu)秀成果來(lái)度量和刻畫金融、經(jīng)濟(jì)、管理等問(wèn)題的“高科技”工具，其主要的基本理論表現(xiàn)在三個(gè)方面。

金融數(shù)學(xué)理論的新進(jìn)展有隨機(jī)最優(yōu)控制理論，隨機(jī)最優(yōu)控制理論是在上世紀(jì)60年代末在控制理論中應(yīng)用布爾曼的最優(yōu)化原理，并結(jié)合測(cè)度論和泛函分析方法發(fā)展起來(lái)的解決隨機(jī)問(wèn)題的理論方法。國(guó)外的研究者很快就把隨機(jī)最優(yōu)控制理論運(yùn)用到相關(guān)的研究中來(lái)，從70年代初莫頓運(yùn)用該理論對(duì)連續(xù)時(shí)間最優(yōu)消費(fèi)投資問(wèn)題進(jìn)行了研究，布洛克和米爾曼還研究了不確定條件下連續(xù)時(shí)間的最優(yōu)增長(zhǎng)問(wèn)題。