计算机控制技术论文大全11篇

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1.2计算机通信技术的原理计算机通信技术应用的基本原理是通过使用计算机语言二进制数中的0和1来表示高压电平的转换方式，把电信号初步转换成逻辑信号，再把所有的信息用具差异性的二进制序列予以表示，即用二进制数中0和1的比特流电压来表示信息数据，产生的脉冲电流通过通讯设备来完成数据的传输，达到通信功能。

2计算机通信中的传输控制技术研究

2.1数据传输技术MAC（介质访问控制子层协议）处于OSI七层协议数据链路层下半部分，主要负责连接与控制物理层中的物理介质。进行数据发送时，该协议可预判发送数据可能性，若能发送则在数据上附加部分控制信息，最终将数据和控制信息按照规定方式发送至物理层；进行数据接收时，协议在判断输入信息内容未发生传输错误的前提下，将原先附加的控制信息去掉，将数据发送至LLC层。MAC在传统有线局域网与当前无线局域网中均得到广泛应用，MAC层中，数据传输技术分为包含总线争用技术与令牌控制技术的主导技术和其他辅助技术，辅助技术须得配合主导技术一同使用。以下主要针对数据传输技术的代表性主导技术进行简要介绍。（1）CSMA技术。作为一种总线争用技术，CSMA（载波侦听多路访问）利用分散式的控制方法来使附接总线附近的各节点以竞争方式来获取总线使用权，任意节点无特定发送时间，节点向总线发送数据具随机性，通过侦听检测媒体空闲状态来决定是否发送数据，若总线处于忙碌状态则需延迟发送时间。该技术的优点是技术易实现、响应较及时，缺点在于数据发送效率不稳定，网络负载一旦增大，发送时间就会增长。（2）集中式轮询技术。轮询技术是实现集中式数据控制的主要方法，分为传递轮询与轮叫轮询，前者主机通过向某子站发送轮询信息来检测该子站是否无数据传输或完成数据传输，再向其临站发送轮询，以此方式依次处理所有站点，控制最终回到主机；后者主机则是按照顺序逐个询问各子站是否存在数据。（3）分散式令牌技术。实现分散式控制的方法主要是令牌技术，作为最典型的令牌技术，令牌环网的基本原理是网上各主机地位平等，只有获得令牌的主机才能发送数据。

2.2差错控制技术（1）ARQ方式。数据接收端一旦检测出差错，就会设法通知发送端对码字进行重发，直至接收到正确的码字为止。ARQ方式中使用检错码，只可检测出数据在传输过程中发生的差错，依靠双向通道把差错信息反馈给发送端，并且要求发送端设有数据缓冲区来储存已发送数据，以便对出错数据进行重发。（2）FEC方式。与ARQ方式相比，FEC方式中数据接收端不但可以检测出差错，还能对二进制码元中发生错误的位置进行判断，从而对差错加以自动、及时的纠正。该方式中使用的是纠错码，无需反向通道来传输请示重发的信息，发送端也无需设置数据缓冲区来储存原始数据，但与ARQ相比，其编码效率较低，且纠错设备较为复杂。混合纠错是将以上两种纠错方式进行综合，传输设备较为复杂，不作重点说明。

3计算机通信中的数据传输控制技术实施要点

3.1传输控制软件的功能模块松散耦合设计数据传输控制服务功能模块主要包括信道检测与优选、协议封装与解析、信息与安全处理等，各模块之间的选择和配置可根据数据传输具体需求来定。功能模块松散耦合设计突破了以往设计中存在的功能模块间相互依赖、边界不清的紧密耦合限制，增加了各功能模块的独立性、可调性，并给予了系统集成人员安装功能构建的可选择性，使功能模块更符合信息传递要求，维护人员也能准确发现问题所在，对网络传输控制服务进行有针对性的修复和优化。

3.2传输控制软件的信息传输的跨平台设计跨平台设计能使程序语言、硬件和软件设备在不同硬件架构的计算机上或不同的作业系统内实现无障碍运作。信息传输的跨平台设计主要包括信息跨平台传输与软件跨平台移植，通过网络传输控制软件来封装不同平台下的驱动机制与通信接口，进而形成统一的接口，以实现对数据传输的有效管理。

3.3多协议透明封装和解析采用多个相对立协议封装和解析模块能实现协议封装和解析功能与业务应用软件的有效分离，以多协议封装和解析来使业务软件应用更为透明，核心处理技术更为简明。这种多协议透明封装和解析的实现要以上层信息安全处理软件为基础，在交换服务中完成相应格式转换，实现传输协议在传输服务层中的封装和解析。

3.4可靠与实时传输相结合不同类型信息在传输要求的侧重上存在差异，指令类信息传输要求可靠性，态势感知类信息传输注重实时性，无线信息传输信道的特殊性对数据传输质量有较大影响，为保证传输的可靠性和实时性，可在无线信道上采用三级缓冲机制，使信息数据依次经过发送缓冲区、等待区与回执等待区，增加人工确认。

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）38-0093-02

一、引言

计算机控制技术是结合自动控制技术、计算机技术、自动检测和传感技术、微电子等技术逐步发展起来的。随着该技术的发展和普及，控制系统趋向于利用计算机进行控制。计算机控制技术课程是自动化专业普遍开设的一门重要的专业课。自动化专业的学生或从事该专业的工程技术人员需要掌握分析设计与实现计算机控制系统的方法，并能完成控制系统的软件开发、系统安装与调试等[1]。上海电机学院定位为技术应用型本科教育，为了满足本校自动化专业培养人才的要求，在分析了该课程的实践性强的特点以及教学过程中存在的某些问题，从理论教学、实践教学及考核方式等方面进行了教学改革。

二、课程特点及课程教学中存在的问题

计算机控制技术课程安排在第6学期开设，该课程内容既是这些专业的学生毕业设计中要大量运用的，更是学生毕业后从事自动控制系统、智能仪器仪表和机电一体化产品的设计与运行中要长期应用的。在学完本课程后，学生应能根据不同的应用对象，运用离散控制理论，设计符合要求的计算机控制系统。由于该课程涉及的知识面和基础理论较广，具有较强的实践性，与专业课密切相关等特点。在授课中，教师应把有关课程的相关内容融合到该课程中，处理好与先修课程和后续专业课程的关系，形成系统的课程知识体系。

现有的“计算机控制技术”教材种类繁多，就涉及的内容而言，有的偏重于理论分析，有的以单片机为基础，介绍系统的硬件组成和应用软件开发[2]。受课时限制，学生很难全面掌握主要内容，制约了其提高自身应用该课程知识，完成系统的设计分析与安装调试能力。因此，学生在遇到实际问题时，由于缺乏面向工程实际经验，不能从问题本身分析，难以运用综合知识解决问题。这不符合我校应用型本科人才的培养目标。因此我们对该课程内容进行了一些研究与探讨。

三、课程教学改革的思路及对策

1.理论教学改革。（1）正确定位教学目标，优化教学内容。在课程内容设置上应以计算机在控制系统过程中涉及到的技术问题为主，突出实践性。计算机控制系统是一种建立在一整套完整的控制理论基础上的自动控制系统。在确定课程内容时需要考虑理论知识和深度，处理好计算机控制系统的理论知识与应用技术的关系。教师可以尝试选择一两个完整的应用实例，贯穿在整个教学过程中，让学生在开始阶段就对实际的计算机控制系统有感性认识，例如，一种计算机温度控制系统，学生学完第一章对这个系统进行定性分析，使学生对温度控制系统中各组成部分的作用以及系统的工作原理有初步的了解。学完离散控制系统的数学模型理论内容后，学生能够建立温度控制系统的数学模型；在学完控制算法和控制方法后，学生能够利用常用的控制算法或改进控制算法，实现对系统的设计和控制，并能借助于Matlab仿真工具进行建模与仿真；学生在学完计算机控制系统的相关内容后学生可以在实验室实现所设计的温度控制系统。学生在学习该课程的整个过程中，借助于一些应用实例逐步把理论知识转化为实际的系统，提高自己的系统设计与调试能力。（2）改进教学方法，建立以学生为中心的学习模式。启发式、互动式的教学方法易于激发学生听课的热情和积极性，达到加深理解的效果。在教学过程中应注重设计出启发学生思维的问题，尊重学生的主体地位。从工程实际中提出问题或从已有问题中提出新问题容易调动学生的学习积极性，满足学生解决实际问题的好奇心。教师应事先精心研究和设计在授课过程时何时提问，提什么问题。要能根据提出的问题启发学生进行问题分析与讨论，达到解决问题的目的[3]。（3）充分利用现代教育手段。灵活运用传统的黑板教学方法与多媒体等现代化手段，使教学内容易于理解，形象直观地呈现给学生。把自动化监控系统在工业生产现场的视频材料作为教学录像，使学生对计算机监控系统有初步的了解，并让学生感受理论知识的实际运用，扩大知识面。还可以采用Matlab等仿真软件设计一些算法、进行系统建模，增强学生解决实际工程问题的能力。例如，在讲授计算机控制规律如PID数字控制等理论性较强的内容时引入Matlab/Simulink仿真工具，可以把难以理解的理论知识通过仿真模型以图形化的方式向同学演示，从而增加教学信息量。学生可以利用Matlab/Simulink工具建立系统的数学模型，并进行仿真调试与结果分析，总结不同的控制规律对控制结果的影响。（4）鼓励学生探究式或研究性学习。探究式学习是学生在对课程有一定兴趣、带着了解问题或解决实际问题的愿望之后的一种自主性的学习方式。教师要充分发挥引领作用，以保证这种学习持续有效的进行。例如，在讲授PID控制算法及改进的PID控制算法问题后，以作业的方式指导学生学习有关控制技术和控制方法等方面的论文，进行理论推导及分析，对知识进行总结，并在课堂上讨论。通过阅读文献资料，学生会更加清楚地认识到计算机控制技术的应用领域，理解一个控制系统该如何建立，进一步提高学生的分析问题和解决问题的能力。

2.实践教学改革与创新能力的培养。该课程安排了8个课时的实验，在实验过程中注重仿真实验和实物操作相结合，培养学生的理论研究能力和思维能力。在实验教学过程中，发挥学生的主体作用，培养学生的自主学习能力。

实验教学内容的确定。实验内容主要分为验证性实验、设计性实验和综合性实验[4]。验证性实验主要有“A/D转换”、“数字PID控制算法的研究”等。通过此类实验让学生验证实验结果、理解相关的基本理论知识，从而培养学生的实验操作能力。设计性实验主要有“直流电机转速计算机控制”等，通过此类实验学生结合实验要求和条件，自行设计实验方案并加以实现。综合性实验主要有“水箱液位控制系统”等，通过此类实验，学生可运用掌握的综合知识、技能和方法进行的一种复合型实验[5]。

实验类型的改革。增大了设计性和综合性的实验[6]。学生设计并实现简单的控制系统，通过系统搭建和整体调试以提高运用综合知识的能力和动手能力。

增加实践教学环节。本课程增开了1.5周的课程设计，安排在课程教学结束后进行。可由4～5名学生组成一个团队，要求学生结合工程实际，设计完成一个完整的计算机控制系统。通过对计算机控制系统的设计、分析和调试，提高学生的实际应用能力和动手能力，为以后开展毕业设计以及从事实际工程设计、维护等工作打下良好基础。

3.多种考核方式考查学生的综合能力。为激发学生对该课程的学习兴趣，我们对原有的卷面考试和测验的考核方法及考核内容进行了完善，以利于创新精神培养和技术应用能力的提高。评价学生的总评成绩由三部分组成：平时成绩、实验成绩和闭卷考试成绩，比例为2∶2∶6。把课外作业、研究报告作为平时考核内容，增加实验成绩，以调动学生做实验的兴趣和学习主动性。

四、结束语

“计算机控制技术”是自动化专业的一门专业课。根据该课程的特点以及课程教学中存在的某些问题，从理论教学、实践教学和考核方式等方面进行了探讨。理论教学方法的使用效果良好，实践教学环节的改革也在不断地尝试。在教学过程中，结合多种教学方式，激发学生的学习兴趣，提高学生的动手能力和创新精神，增强学生综合运用知识的能力。

参考文献：

[1]陆锋，陈桂，林健.自动化特色专业控制类专业课程改革探讨[J].中国电力教育，2011，（13）.58-59，67.

[2]张向锋，刘军，丁斗章.《计算机控制技术》课程建设探讨[A]//第6届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集[C].2009年8月15-17日.

[3]陈桂，陆锋，宋丽蓉.计算机控制技术课程教学改革研究与实践[J].中国现代教育装备，2009，（3）：52-54.

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1 明确专业培养目标,体现智能建筑特色

沈阳建筑大学是辽宁省唯一的一所建本文由收集整理筑类院校,我校控制科学与工程学科以智能建筑技术为学科特色,智能建筑技术的核心计算机控制技术。随着计算机控制技术的发展,对计算机控制理论和技术要求越来越高,但多年来计算机控制理论与设计课程教材内容上没有太大变化,教材内容陈旧是主要问题之一;其二,计算机控制理论课程与实际脱节,就理论讲理论,内容枯燥,不易理解;其三,很难能找到适应建筑类院校研究生培养的教材。

为此,对该课程进行了改革,取得了良好效果。

1.1 引进前沿技术

结合计算机控制技术的发展和最新成果,引入计算机控制研究的前沿技术,不断更新教学内容,使学生能学习掌握最新的知识和技术。

1.2 注重基础教学

按照“基本原理－系统分析－系统设计”的思路讲授课程,结合实例分析和实践环节,使学生掌握计算机控制系统基本原理、方法和技术,具备计算机控制系统的应用和设计能力。

1.3 反映智能建筑特色

结合智能建筑系统工程实例讲授,使计算机控制理论与智能建筑系统设计融合,体现智能建筑技术特色。

1.4 重在能力培养

将计算机控制理论学习与工程案例分析、科研成果相结合,通过课堂讨论、专题报告、专家教学、科研活动等实践环节训练,培养学生的实践能力。

2 丰富教学内容,满足社会发展需求

2.1 收集相关资料,充实课程内容

注意学科发展动态,收集国内外控制理论与控制工程的相关资料,特别是控制理论方面的有重要价值的论文、参考书籍及控制理论方面的原版教材,将计算机控制技术中最新、最先进的知识引入教学,大大充实了计算机控制理论与设计课程的教学内容,扩大了学生的知识视野。

2.2 将科研成果引入教学

在课程讲授的过程中结合科研工作研究成果,将科研中成功应用的计算机控制系统的工程实例开展案例教学,通过对计算机控制系统实例进行解剖分析,从硬件设计到软件控制程序,从软硬件接口电路到大系统连接,从常规的控制方法到先进的智能控制方法,结合实际系统设计中的经验,理论联系实际,受到学生普遍欢迎。

3 改进教学方法,提高教学效果

3.1 改进教学模式,促进学生积极思考,激发创造性思维

建立以学生为主体、以教师为主导的基于探索和研究的教学模式。在课堂教学中,以国内外典型计算机控制工程实例为载体,引导学生多方位、多角度地发现问题,有效地调动学生的学习积极性,激发学生的潜能;在课堂教学中鼓励师生交流;启发式教学,引导学生通过思考、分析和探索学习,鼓励学生大胆质疑、独立思考和创新思维。教学模式的改变,调动了学生学习的积极性,又激发了学生的创造性思维;开展研究型教学,开展学科前沿知识研讨、理论难点研讨、系统设计难点研讨等专题讨论。具体方法是:事先布置研讨内容,让学生查阅资料,针对实际问题,阐述自己的观点,每个研究主题指定主讲述人,并进行专题研讨,通过多媒体等现代化教学手段激发学生学习的兴趣,通过与学生互动,包括课程介绍、图片和录像资料、系统实例分析等教学资料,进行深度思考。

3.2 案例教学收到良好效果

在课堂教学中,将基本理论、设计方法、实例分析等按模块化进行归类,采用模块化教学分析方法,每章归纳出知识结构,从知识结构了解各个知识点之间的联

转贴于

系,以及模块中的各个知识单元到模块与模块之间的内在联系,深入浅出,由理论到工程应用,使学生易于掌握。

3.3 教学方法和手段的多样化,提高了学生的学习兴趣

深入实际:到中科院沈阳自动化所、科学家花园智能工程现场等单位进行现场教学。事先布置一些思考题,让学生带着问题学习,把课堂的理论知识和实践知识有机地结合起来。请专家讲解计算机理论在机器人控制、智能建筑中的应用技术,并通过现场的演示和实际操作,从理论到实践,展示了计算机控制理论在实际对象中的应用情况,更真实、直观,使学生更加真实地了解了计算机控制理论的重要性。

专家讲座:聘请有智能建筑实际工作经验的专家到校内做学术报告,做计算机控制技术发展国内外发展状况及计算机控制技术在智能建筑技术中的应用方面的报告,扩大了学生的知识视野开阔了学生的知识视野。

将现代技术与教材有机结合:现代技术与教材有机结合,形成立体化的教学环境。多媒体课件、网络教学软件、文字引导学生开展科研训练,学生自主选题,搜集资料,开展科研训练计划,鼓励研究生开展研究性学习,以巩固学生课程所学知识,并使课堂教学与科学研究融为一体,激发他们的科研和创新热情。

多种教学方式的融合:如课本文由收集整理堂讨论教学与教师讲授相结合,学科前沿知识与教材基本内容相结合,理论与工程实际相结合,科研成果与教学内容相结合,课堂教学与实践教学相结合等,大大提高了讲课效果。

(1)采用模块分析方法,深入浅出。系统设计要结合科研工作实际,从理论到实践,通过工程实例讲述,使设计更贴近实际;(2)将抽象的理论描述转化为形象化的描述。利用图形、图像信息资源使学生能够尽可能的接近实际系,从而提高学生认知度和学习兴趣。(3)在分析系统特性时,采用对比的分析方法,有助于学生深入理解各种分析方棕的特点、区别、适用条件及相互之间的关系。

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作者简介：孙坚（1978-），女，山西运城人，三峡大学电气与新能源学院，副教授；王强（1974-），男，江西抚州人，三峡大学电气与新能源学院，副教授。（湖北 宜昌 443002）

基金项目：本文系三峡大学教学研究项目（项目编号：J2011057和1143）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）28-0130-02

当前科学技术呈现出多学科、多领域相互交叉发展的现象，加上人才市场体制的建立，按行业培养学生专业技能的格局，已越来越难以适应人才市场化需求。而当前大学生就业已成为社会关注的焦点，直接关系到家庭、社会与高校的和谐及可持续发展。[1]因此，从培养行业专业人才转变为重基础、宽口径、可适应不同行业需求的高素质、复合创新型人才是保证高校毕业生就业的有力基础。建立与实施大类培养，优化课程结构，加强学科课程和教学教改建设，紧跟技术进步，主动适应人才市场需求是高校教学改革不断深入的基本原则和方向。“计算机控制技术”是工科类电气相关专业主干课程之一，了解和掌握典型控制器件性能，学会以其为核心构建物理控制系统和基本应用技术，是该课程培养学生分析问题、解决问题和创新能力的关键所在，使其学会并掌握使用基于典型控制器进行工业控制系统的设计、安装、调试和参数整定等一般方法和过程以促进毕业生就业质量，增强社会适应力。

一、“计算机控制技术”宽口径平台构建

由教育部1998年7月颁布的《普通高等学校本科专业目录》，把504种专业调整到249种，这为高校拓宽专业口径，改善就业，积极探索新型素质教育，培养复合型人才提供了指导依据。要实现高素质复合型人才培养，就有必要淡化小专业意识，树立起大专业思想。打破工科类电气相关专业近似课程的差异壁垒，，充分挖掘专业课程的内在联系，对专业基础课、专业综合类课程及实践类课程进行整合，甚至重新设计制订，着力构建完善的“一纲、两体、三化”教学平台，实现理论教学与实践教学、课堂教育与课外自学的相互融合及补充。

“一纲”，即一门课程一份教学计划大纲。它对理论课程教学目的、深度及知识体系、教学进度和教学法进行了统一规定。以2011教学大纲为例，热能与动力工程、机械工程及其自动化、电气工程及自动化、自动化、电子信息等专业都开设“计算机控制技术”课程。原教学大纲分专业设置，教材、教学时数略有差异，现学大纲和教学要求。采取就高不就低的原则，教材和教学内容以自动化专业为标准，统一调整为32学时，并整合教师资源成立课程教研组，负责课程的建设与教学实施。

“两体”，即实践环节主体和理论教学主体。专业导师通常在“计算机控制技术”理论课程接近尾声时，根据专业设置情况开设专业导论课，介绍各专业最新前沿发展动态，以帮助学生更好地了解各专业学习内容及研究方向，使其结合自身兴趣爱好和能力，合理选择后期实践性教学内容。

“三化”，即教学过程的全程化、全员化和个性化。全程化，指的是不论在理论教学环节，还是在实践教学环节，每个工作日都安排老师进行答疑。全员化即“计算机控制技术”课程教研组成员人人参与，建立面向全体学生服务意识和健全答疑制度。个性化指导，主要以提高学生专业技能和就业竞争力为目标，对每一专业、每一个实践小组进行“综合设计一对一，指导服务一对一”的培养模式。

二、“计算机控制技术”理论教学模式改革

1.教改原则

在以往的计算机控制教学实践中，大多采用条块分割，按章逐节进行讲解。本次教改过程中，把计算机控制课程视为一个完整的系统（如图1所示），通过引导学生用系统的观念去认识和把握该门课程。[2]即系统建模是理论分析基础；典型控制器件和电路或附件组成系统的硬件结构；依据工控对象特性及数量，选择适宜的控制策略和系统结构层次。在实际教学中，以某一工程实例为背景，教学结合工程实例，遵循从上到下的原则，按照图1每个模块的层次依次展开。但由于在现实设计中，由于工控机的高度模块化和插板结构，在“数据通信技术”模块的教学中，对通信原理无需作为重点，学生学会如何组建“PC+Fieldbus、DCS、PC+PLC、PC+SLC”四种典型控制系统即可；同样，在计算机接口电路方面，如输入/出通道、通信接口等，教学内容以标准主流板级产品为主，把主流产品的工作原理、技术参数及应用方法进行重点介绍。

2.理论教学案例

讲授完“系统数学建模基础”后，将以“电炉温控系统”为工程实例。教师首先讲解工作原理图和系统的工作过程及重要相关概念，对整体系统进行说明后，再将系统按功能模块给予分割，如：硬件结构包括典型控制器（计算机）、接口电路、检测电路、调理电路和执行机构等，软件部分可使用汇编语言或高级语言进行编程；带学生到实验室演示已设计好的系统，同时明确指出每个功能模块所对应的教学知识点，将理论知识与实物对应起来，化抽象为具体，把课本上枯燥的文字叙述转变为直观的物理系统。这样，就很容易调动学生主动学习的欲望和动手实践的激情。不过，值得注意的是，在课程讲授初时，不宜过多使用专业术语，尽可能采用通俗易懂的教学语言。

学生建立起计算机控制技术的“系统”概念后，教师在“教”的过程中有意识地“以面谈点，逐个突破”，即：从“电炉温控系统”再次回归到图1对应的“理论模块”。在讲解每一功能模块时，都结合“系统”展开，明确概念，强调重点和说清难点。在学生掌握了基于PID控制算法后，根据教学内容改变被控对象和数量，引申出其它知识点进行讲解。如此这般，通过“系统-理论教学模块-系统”螺旋式循环过程，不仅有助于学生对“计算机控制技术”这门课程核心思想的深刻理解，还有利于学生切身感受从性能指标出发到方案构想、系统设计的全过程，无形中加强了分析问题、解决问题能力的锻炼。

三、“计算机控制技术”实验体系

1.实验体系构建思想

在大专业教改原则下的“计算机控制技术”实践教学中，构建一个对立统一的实践体系是保证课程连续性和区别性，以满足不同专业特点的内在需求。教学团队在实际操作中，把握“一个基本点，两条途径，三种层次”的从下到上教学思想。[2]即一个基本点是指以培养学生应用创新能力为中心；学生从物理实验和仿真实验两条途径获取互补学习的方法；三种层次是指实验教学体系包含有验证性实验、设计性实验和特色性综合设计实验三个层次的递进。

2.实验教学案例

第一层次验证性实验主要针对学生所学的“计算机控制技术”相关知识进行，这部分实验内容又分为限选项目和自选项目。限选项目主要有“数字量输入输出通道”、“模拟量输入输出通道”、几类“经典控制算法”等，主要定位为通识教育。学生可通过物理性和仿真性实验，达到帮助理解课堂所学知识，对课程重点加深认识和把握。而对于复杂控制系统，如“PC+Fieldbus、DCS、PC+PLC、PC+SLC”四种典型控制系统的组建、复杂控制算法归为自选项目，这部分内容主要由学生自主在开放实验室仿真平台上完成。

第二层次设计性实验主要有“交流电动机速度控制”、“水塔水位控制”、“彩灯控制系统”等。学生可根据自身爱好和能力，进行自主选题和难易取舍，初步要求学生能查阅相关专业文献，培养学生运用学过的知识和方法，发挥自己的思考和想象，自行编制控制算法程序来实现性能指标。如某学生选择精确型“交流电动机速度控制”，在进行辅导时，指出交流电动机是一非线性、多变量、强耦合的控制对象，其数学模型较难精确建立，为克服常规模糊控制器隶属函数不变的缺陷，可考虑设计一种具有自学习功能的控制器，[3]更为详细内容可通过查找相关文献途径获取。

特色性综合设计实验为第三层次，一般在完成第一层次和相关理论课程教学后，以兴趣爱好或专题形式进行。经过学生报名和教师筛选，让一部分有能力、有潜力的本科同学进入实验室学习和研究。在这一过程中，教给他们科学的工作方法，使他们学会利用图书馆、网络等资源查阅资料，提出解决方案并进行论证。[4]每个特色性综合设计实验题目均以工程实际需求为背景，如：综合设计性题目“程控型高稳定输出交流电压源研制”，教师组织兴趣组学生对方案的总体设想和技术路线进行引导；在系统装置控制策略的把握上，提醒同学使用输出电压瞬时值反馈可提高输出的稳态精度满足性能指标要求，但这可能带来系统的不稳定，用并联微分校正——引入滤波电容器电流反馈可达到改善系统稳定性的目的。[5]这种启发式、互动式的教学方式，有利于培养学生科学的工作方法和缜密的研究习惯，达到高素质创新人才培养的目的。

四、结束语

本文从宽口径“计算机控制技术”人才培养需求出发，对理论和实践教学进行改革。从系统层面上有效认识和把握各模块间的内在联系，实现了认识层面从孤立到统一的转变，有助于学生的融会贯通。实践教学体系的构建和实验内容的设置，既保持了课程的统一性，又体现了不同专业的对立性。而通过特色性综合设计实验，将对立与统一进行了很好的融合。

参考文献：

[1]陈建.基于四个“创新—提升”视阈下的高校毕业生就业工作研究[J].就业指导，2012，（24）：47-51.

[2]王强，孙坚.“电力电子技术”教学的改革与实践[J].中国电力教育，2011，（6）：177-178.

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0 引言

现代科学技术的发展极大地推动了机械工业领域的变革,同时给相关生产产业带来了巨大的影响,提高了生产水平和技术。随着各种技术之间相融合的发展,以计算机电子技术、机械技术为核心的机电控制领域将给工业及科研等领域带来更多的实际应用。

1 计算机技术与机电控制技术的发展概况

1.1 计算机控制理论的形成与技术的发展

忽略数字信号的量化效应,可以将计算机控制系统看成采样控制系统,在这一系统中,将其中连续的环节离散化,则整个系统又可看成由不同的离散系统构成。计算机控制理论的发展主要是将采样理论、差分方程、变换理论、状态空间理论和系统辨识自适应控制等理论综合应用到控制技术中,使计算机控制系统有了初步发展。对于结构复杂、时变的非线性系统,控制系统则融入了鲁棒控制、模糊控制、预测控制等多种新型理论,逐步形成了工业过程控制系统的一个新方向。

自世界第一台电子计算机问世后,计算机首先被用来自动检测化工生产过程的过程参量并进行相关的数据处理,同时也研究了计算机的开环控制。到二十世纪六十年代,出现了用于过程控制的计算机,实现了直接数字控制。后经集中式计算机控制系统发展到现在的以微处理器为核心的分层式控制系统控制,通过计算机对生产过程进行集中监视、操作和管理控制等。伴随着计算机处理器等技术的发展,计算机控制技术也随之发生相应的变革,最终应用到工业生产中并对其产生巨大影响。

1.2 机械和电子控制技术的发展和现状

在生产、科研等诸多领域里,有大量的物理量需要按某种变化规律进行控制。在二十世纪三十年代之前,工业生产多处于手工操作的状态。最初采用基地式仪表控制压力温度等在一恒定范围内,初步有了对工业生产的机械控制实践。随着电子技术的迅速发展和计算机控制系统的出现,直接实现了工业生产中各参量和过程的数字控制。计算机的微型化使控制技术更加智能化,同时将机械、电子、计算机技术和控制技术有机结合的机电一体化技术也得到迅猛发展,且越来越被广泛的应用到各生产领域。目前主要形成并应用的机电控制技术主要有PID控制,PID是经典控制理论的代表,它吸收了智能控制思想并利用计算机的优势,形成了自适应PID和非线性PID等更利于控制的变种PID控制器。另外还有模糊控制(FLC)、变结构控制等,均随着计算机领域的发展在不断地拓宽。

2 机电一体化的发展及在工业上的广泛应用

2.1 机电一体化的简介和生产应用

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及计算机软件系统集合起来所构成的系统总称,综合运用机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等对各生产领域的控制过程进行监督操作。它主要应用领域有数控机床,通过相应的数控技术,在工业操作上结构、功能、操作精度上都有明显的提高。采用多CPU和多主线的体系结构,丰富了数控功能,也提高了生产效率。

柔性制造系统的应用是计算机技术和制造系统在机电控制工业的应用,是计算机化的制造系统。它主要由计算机、数控机床、自动化仓库等组成。在工业上,它可以随机地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,更适用于多品种,小批量等的离散零件的批量生产。

交流传动技术的发展也是随着电子技术和计算机技术的发展在工业上有了重要的应用,尤其是在钢铁工业中,使复杂的矢量控制技术得以实现,无论是大容量电机还是小容量电机现均可使同步电机或者异步电机实现可逆滑调速。也使交流传动系统在轧钢生产中得到广泛的应用。

可编程控制器(PLC)是集计算机技术和自动控制化技术于一体的新型控制系统。这一系统解决了工业控制系统中大量开关控制的问题,逐渐取代了耗能多、故障率高的继电器控制系统。随着PLC技术的进步,其应用领域更是不断扩大,可采集存储数据,还可对控制系统进行监控。PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。这种过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。此外,随着工厂网络自动化的发展,PLC可实现通信及联网功能,更有助于工业生产的控制过程的监控。如今,PLC技术已经被广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保以及文化娱乐等各行各业。

2.2 计算机在机械和电子控制产业的应用实例

计算机技术和机械电子控制技术一体化的有机结合,不断使相关的新技术应用到更多的领域中去,这些应用到的领域已经不再局限于工业的生产,更多技术是切身关系到我们日常的工作和生活。下面举几个具体实例来介绍计算机技术和机电控制相结合的实际应用。

PLC实现了机械手移动工件的控制过程。随着世界经济和技术的发展,人类活动的范围不断扩大,机器人的应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展,并从制造领域转向非制造领域,各种各样的机器人产品随之出现。随着机器人的生产和大量应用,很多领域,许多单一、重复的机械工作由机器人(也称机械手)来完成。工业机器人是一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机,广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善 劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本有重要意义。与计算机及网络技术相结合应用的工业机器人的广泛使用正在日益改变着人类的生产和生活方式。

农业方面,机械作业过程中驾驶室内的仪表盘正迅速由电子监视仪表取代并逐步由单一参数显示方式向智能化信息显示终端过渡,以此来改善人机交互界面。这种智能化显示终端又被称为虚拟化仪器显示终端(Virtual Display Terminal),它代表了当代仪器与控制装置发展的主流方向。它可通过屏幕任意选择显示机组中不同部分的终端信息,在屏幕上按操作者的需求,调用数据库信息,显示数据、图形、语音等多媒体信息。另外,还可以将数据信息动态存入类似信用卡尺寸大小的高密度智能化数据存储卡,将农业作业过程的数据信息通过智能卡带回办公室,由计算机应用高级软件进行处理。也可以将管理者的决策和操作指令通过智能卡传送到拖拉机上的智能控制终端,实现自动控制农机的操作。

PLC在自动售货机中的应用。自动售货机通过顾客选择商品开关,投入的硬币值由PLC驱动数码管显示,经过光传感器识别,通过判断,进行下一步操作,经过PLC的系统控制和信号输出完成售卖过程。计算机技术和机电自动控制在自动售货机中的这项应用极大方便了人们的生活,也使PLC的应用更加广泛。

交通信号灯系统也是微机软件应用到电子控制系统中的典型实例。通过主要应用PLC技术控制十字路口的信号灯动作。准确无误的完成信号灯的变灯动作来控制时间,这项应用更是极大方便了人们日常生活工作的出行。

电脑横机中计算机技术的应用给机械编织行业带来了巨大的变革。现在的电脑横机是一种涉及到计算机、机械、电子、控制等诸多领域的复杂系统。电脑横机的编织是一个极其复杂的过程,最初的横机是手动横机,只能胜任比较简单的编织过程。随着计算机技术应用到电脑横机中,通过电脑的自动控制,设计人员可对编织花型进行数字化设计,通过计算机数字直接控制机械的退圈、垫沙、脱圈、弯沙等相应的机械编织动作,由计算机指令控制系统完成整个设计的编织,极大地提高了工业生产效率。

与机电一体化相关的技术还有很多,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,以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势。

3 总结

在机械生产领域,电子技术和计算机技术的融入发展,机电一体化的形成是机械工业中的重要变革。通过不断发展的计算机技术,使机电一体化相关的技术在诸多领域中得到了广泛的应用。

参考文献:

[1]张东宝,工程机械与控制技术[M].筑路机械与施工机械化,2007.

[2]马增强等,数据采集系统的研究,微计算机信息,1998.

[3]王立新,浅谈数控技术的发展趋势[J].赤峰学院学报,2007.

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【中图分类号】G420 【文献标识码】B【论文编号】1009―8097 (2008) 07―0113―03

一引言

按照机电工程学院提出的机械工程及自动化专业教学改革的目标，以突出‘应用’为主旨和特征，构建《计算机控制技术》课程的教学内容体系以及相对独立的实践教学体系。在机电技术中，计算机控制技术起着十分重要的作用，现代的控制技术都离不开计算机，如图1。一个单独而且完备的计算机控制控制系统，必须包括信号检测、信号处理(计算机程序)、信号输出、功率输出以及控制对象这5大部分。信号检测涉及传感器技术和微电子技术；信号处理涉及工业计算机控制技术；信号输出和功率输出涉及计算机接口技术、继电－接触器控制技术、电力电子变流技术；控制对象多为交、直流电动机。若是一个多任务系统，还涉及到计算机网络通讯技术。由于本课程实践性较强，涉及的相关概念较多，与前续课程的内容联系紧密，因此，教师该如何组织教学的各个环节，实现开放式的实践教学模式，让学生边学边练，培养学生独立思考，独立解决问题的能力，使学生确实掌握好本课程知识，是一项非常有意义的课题[2]。

从这门课程的教学实践看仍有以下不足：

第一是学生缺乏面向工程实际的机会。学生能够学好每门课程的主要内容，但是难以综合运用解决现实问题。遇到现实问题，学生往往能够向在某门课程中学习过的内容靠拢，从某门课程某个知识点出发来解决问题。这种从书本出发而不是从问题本身出发的思路，明显受到书本的束缚，不但反映了学生综合运用知识依然有欠缺，也反映了学生面对现实问题的不自信。

第二《计算机控制技术》是一门多学科多课程交叉、实践性强的课程，如果只是从理论上学习，容易流于空泛。

第三是教学手段的不足。长期以来，教学活动都以教师为中心，实行教师在课堂上以描述性的讲解来传播知识，学生在教与学的过程中是一种被动的认知信息的接受者。《计算

控制技术》课程一般采用课堂教学和实验这两种传统方式进行教学，课堂教学传授基础知识，实验帮助学生认知、提高应用能力，也有将常见常用的机电系统拆装，有助于学生理解原理，提高授课的效率。如果能将理论学习、实践应用、产品制作有机地结合为一体，以理论教学为基础，以实践训练为重点，以掌握知识和技能、制作产品为教学目标，就能较好地体现“学用一致，知能并举”的3P教育思想。3P教学法是指原理（Principle）、实践（Practice）和产品（Product）的三者合一，是教、学、做合一的具体应用[1]。

二 实践教学改革方案

在《计算控制技术》教学中， 3P教学法非常值得提倡，强调以实践和产品为主，加大了教学过程的输入输出量，大大提高了课程内容的操练频率。在运用“3P”教学法教学时教师首先给学生引入和展现要学习的原理内容，然后组织学生进行实践训练。

1 为学生提供面向工程实际的机会。以理论为框架和学习脉络，以培养学生应用知识有能力为目标，让学生清晰和完整地把握基本知识，“教、学、做”合一，充分发挥教与学的积极性，努力走“实践、理论、再实践”之路。以应用为培养目标，不同于知识型的培养目标，也不同于研发型目标，还不同于技能型目标，强调在做中教，在做中学。始终把培养学生综合应用、工程实践和创新能力放在重要位置，采取理论学习与实验、实践相结合，课内与课外相结合，规范与激励相结合的全方位措施完成教学目标。

2 建立《计算机控制技术》课程合理的教学系统。《计算机控制技术》与某些教学内容较稳定的课程不同，计算机控制技术的发展日新月异，需要把新知识融入到课程中。但是这门课程也有其自身的理论基础和实践技巧，并不是一个过渡性的、裁接拼凑的课程。数字信号分析与处理是计算机测控的核心，涉及到拉氏变换和Z变换、数字PID、数字滤波、采样与复现等内容，扩展后可涉及随机过程、模糊控制、神经网络等内容。因此，这门课程看似芜杂，其实自成体系，教学内容丰富而且弹性极大，要有主有次，主线清晰，层次分明，将理论部分的掌握内容、了解内容合理分布，在有限课时内完成；将扩展阅读内容、实践制作内容适当地分配在实验、兴趣小组、科研课题以及竞赛中，构成一个开放的实践教学小体系，有浅有深，给学生宽松的环境、自由的柔性空间，保证一般学生能达到课程的基本要求，有能力的学生能有所深入。理论教学占用课程教学时间，实践教学占用课外时间，各自独立又相得益彰，互有补益，构成一个合理的课程教学系统。

3 提高学生的学习积极性。《计算机控制技术》一般开设在大学三年级下学期或者四年级上学期，学生已经学习过大量课程，对被动学习容易产生厌倦情绪。如果采用设计型实验、展开兴趣小组、参加科研课题以及参加竞赛等手段，可以激发学生的兴趣，提升教育水平、教学信息量、启迪学生创新思维，形成以学生为主体的自主学习模式，因材施教，以培养学生的自学能力为目的，让受教育者习而化之，形成一个既有正确导向、符合实际，而又无拘无束的环境。这个阶段的学生已经有前期的课程知识，也有基础进行这种自主性学习。

三 具体改革内容

建立一个以学生为主体，以教师为辅助的相对独立的《计算机控制技术》课程实践教学体系，学生自主在课程范围内选题，独立查找资料，分析设计方案，并完成制作，形成一个既有正确导向、符合实际，而又无拘无束的环境。具体的实践教学改革包括实验教学改革、兴趣小组、完成课题以及参加竞赛等四个方面：

1 实验教学改革。为了达到实验的目的，提高实验的质量，要求实验前写预习报告、单人单机完成、实验后写实验报告（占实验成绩的50%）；减少了验证性实验，增设了设计性，创新性和综合性实验，教师仅仅安排实验目标，要求学生根据学过的基础知识，对采用的方案加以论证，确定实验方案与步骤，对实验结果进行分析计算，确认实验结果的正确性；带领学生到金工车间，对在以前课程中使用过的设备进行实地分析讲解；带领学生到工厂企业，观察了解比较先进新颖的计算机控制设备；开设开放性实验项目。

2 组织课外兴趣小组。在注重课堂教学的同时，课外组织学生成立计算机控制技术兴趣小组。有些学生对新技术新产品感兴趣，可以围绕相关内容收集资料，分析原理，相互讨论，相互启发，并开设专题报告；对制作实物感兴趣的学生，可以运用DP-51或更高级的资源，如CAN控制器SJA1000，CAN收发器TJA1050T，USB器件PDIUSBD12，GPRS器件等，在实验室指导学生开发、研制一些感兴趣或实用的小产品。这样做一方面有助于巩固理论知识，缩短从理论到实际应用的过程；另一方面可使学生产生一种创业成就感；有利于培养他们学习兴趣；增强其创新意识；提高实际应用能力[2]。

3 组织申报学生课题。兴趣小组完成任务以后，可以结合地方企业，在教师的带领下，申报校级、省级学生科研课题。开展学生第二课堂活动，引导学生积极参与科技小发明活动和教师的科研课题中，而教师仅起抛砖引玉的作用，指明设计思路，启发学生独立思考，充分发挥学生的创造性，提高学生的综合素质。我院去年成功申报校级学生科研课题29项，院级立项项目5项，总资助金额1.65万元，参与学生100余人。学生科研活动的蓬勃开展，为培养学生的实践动手能力和创新意识搭建了广阔的平台，也为建设优良学风奠定了良好的基础。

4 组织课题竞赛。从学生课题中选拔优秀的项目参加课题竞赛。我院已经参加过电子设计大赛，机械创新设计大赛都学生竞赛，并取得过不错的成绩。竞赛活动使学生受益非浅，从学生被动的要求做实验，到学生主动的要求进实验室做实验，加深了对课本知识的理解与融汇贯通，学到了许多书本上所学不到的东西，培养了创新设计能力。

四 已取得的改革成果

以能力为主线构建《计算机控制技术》课程实践教学体系，培养学生工程实践和创新能力，启迪学生的创新性思维，开发创新潜能、培养创新能力，掌握创新设计方法，培训学生工程实践和动手能力。把培养学生综合应用、工程实践和创新能力放在重要位置，采取理论学习与实验、实践相结合，课内与课外相结合，培养应用型的机电专业人才。

1 通过对多部教材教学内容进行合理取舍，整理出具有特色的教学大纲、实验教学大纲、多媒体课件、实践指导手册、课外扩展阅读材料。为编写有特色的《计算机控制技术》教材筹备了丰富的材料。

2 为《计算机控制技术》申报了设计性的实验，另已申报开放实验项目2项，计受益学生20人次，摆脱了以往实验中学生只能机械得按照固定的电路和步骤进行单纯的实验验证，充分地调动学生的实验过程的自主设计能力和相关知识的实际运用能力，仅给学生指定实验目的、要求和实验条件，由学生自行拟定实验方案、实验方法和步骤、选择仪器设备并完成实验，同时完成实验报告。该实验项目有效地培养了学生的主动运用知识来解决实际问题的能力，锻炼了学生的实际动手能力，有利于培养学生严谨的科学素养。

3 组织学生申报浙江省新苗人才计划项目“高压电源设备的远程控制”，积极参与教师的科研课题。多次带领学生到浙江宏秀电气有限公司和浙江正泰电器股份有限公司、展览会参观，深入调研高压双电源设备的生产、使用，分析其工作原理，解剖设备的内部机制，了解设备的常发故障。

4 组织学生参加多届省级和国家级大学生电子设计大赛，共计学生15人次；组织学生已参加浙江省第四届大学生机械设计创新大赛，共计学生8人次；目前正在筹备参加浙江省第五届大学生机械设计创新大赛。已组织学生进行学生课题4项，共计受益学生11人次；目前正在筹备学生课题3项，预计学生8人次。

五 总结

在课程改革中，从工程实际应用出发，注重工程基础知识和实践能力的培养，并充分利用近年来实践性教学环节的建设成果，改造、加强实验教学、兴趣小组、学生课题和学生竞赛等环节，重实践、强调动手能力、加强实验和工程训练环节、将理论教学与实践教学有机整合，有利于学生解决实际问题的综合能力与创新能力的培养。

1 过去的原理、实践和产品是以课程体系为系统的三位一体，各门课程各有特色，难以在每门课程中都有原理、实践和产品三个环节。由于《计算机控制技术》课程的综合性和实用性，可以形成独具特色的实践教学体系，在小范围内构成理论、实践和产品三合一的系统。

2 实践是创新之源，工程实践是创新的基础，没有工程实践的能力就谈不上创新能力。在工科教育中，课堂学习是基础，学生的自主思考是关键，学生参与实践才是根本。要让学生有思考的空间与时间，规划课程的实践教学体系时就与课堂教学分开，从实验教学、兴趣小组、学生课题以及学生竞赛等四个层次建立课程的实践教学体系，将学生自主选题、教师引导、与生产生活实际相结合，给学生以更宽松的环境、更大的自由柔性空间，让学有余力的学生走得更远更深，重视个性培养。

3 创新之根在实践，从工程实际应用着眼，着重培养学生创新设计能力。改变学生从书本出发而不是从问题本身出发的思路，摆脱书本的束缚，从工程实际出发，自主学习自主钻研，增强了学生面对实际问题的自信力，从课程建设开始大力营造一个有利于实施创新教育良好环境。

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参考文献

[1] 许为民,张国昌.应用型创新人才培养四题[J].中国高教研究,2007,(6):31-32.

[2] 崔永利,李妍.高校计算机硬件实验教学改革与探索[J].高等教育研究,2007,1(30):16-17.

Exploration of the Open Practice Teaching System of Computer Control

LUO ShengXUE Guang-mingZHOU Hong-ming

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中图分类号： TU855 文献标识码： A 文章编号：

一．引言

智能建筑是实现建筑结构优化以及设备、服务、管理来满足住户需求的综合，其目的是给用户提供一个舒适、安全、高效、便利的人性化建筑环境。智能建筑中的电气自动化控制技术是搭建智能建筑的基础和平台，电气自动化控制实现了暖通空调、变配电设备、照明设备、排水设备等为建筑服务或提供生活功能的系统集成，是智能建筑中不可缺少的组成部分。从早期建筑中的暖通空调设备自动化控制，伴随着建筑技术和控制技术的不断进步，智能建筑中的电气自动化控制也得到飞速发展。

二．智能建筑中的电气自动化功用。

1.实现系统设备的自动化控制。

在智能建筑中，由于提高生活舒适度的要求，需要采用大量的电子、电气设备，如智能开关模块、传感器、红外控制、信号中继器、对讲设备、音乐系统、安防监控系统等组成了建筑的智能化功用。通过实行电气自动化控制技术，将各个独立分散运行的单机设备进行集成控制，实现对设备、终端的自动化运行和远程管理控制，实现了建筑的智能化。同时，对提高建筑设备运行效率、减少设备运行成本、提升住户舒适度和安全度具有积极意义。

2.实现智能建筑的系统集成。

智能建筑的系统集成是对建筑中各终端设备的远程管理与控制，通过对终端设备的控制和管理，实现建筑节约费用、节约能源、提高生活水平的目的。智能建筑是建筑技术和计算机技术、网络技术、通信技术和控制技术的集成，系统集成的目标是为了搭建建筑主体内的智能化管理，通过对建筑自动控制技术、通信技术、综合布线技术、计算机网络技术、安全防范技术以及多媒体技术等将相关设备进行整合，通过软件进行集成，实现建筑智能化的目的。智能建筑的系统集成提升了建筑的智能化水平，实行电气控制自动化是保证智能建筑系统集成的基础。

三.电气自动化控制技术在智能建筑中的应用。

1.智能建筑的系统自动化控制原理。

智能建筑的自动化控制系统是基于现代控制理论的集散型计算机控制系统，又称之为分布式控制系统（Distributedcontro systems DCS）。其实现原理是采取“分散控制、集中管理”的模式，通过对现场终端设备上的微型计算机控制装置（即DDC）进行实时检测和分布控制任务，而设备终端上的微型计算机控制装置实现对终端设备的控制以及管理，对终端设备进行信号采集，通过传感器进行信号传输，将传输信号送至智能设备上，实现对设备的工况管理和自动控制。这样就避免了计算机集中控制带来的高危险性，同时也弥补了单机设备管理的局限性。

2.LONWORKS技术的应用。

LONWORKS技术原本是为工厂管理服务的，是以工厂测量和控制机器间的数字通讯为主的现场网络，通过将通讯的数字化，使得终端多点化成为可能，实现了传感器、终端设备和控制器之间的特化通讯。由于LONWORKS技术支持分布式网络控制，同时又是一个开发性的可交互操作的控制技术平台，其优势正符合智能建筑的系统需要。在早期的智能建筑中，并没有控制网络，其控制系统只是采用电线将气动控制装置连接而成，这种控制组成结构简单，不利于设备扩展。同时由于终端设备厂商所使用的通讯协议互不兼容，导致无法实现系统的整体自动化控制。随着计算机技术的发展，网络技术也越来越完善，基于网络开发的系统LONWORKS技术被逐步应用到智能建筑中。

LONWORKS技术能实现终端设备和智能设备在简单网络上可以进行对等的通信，能形成一个低成本、可相互操作的控制系统，便于服务定制、程序编写、功能扩容。在智能建筑的电气系统中，采用LONWORKS技术，将照明、保暖、通风、安保等终端设备进行资源整合，通过传感器控制为单一的开放式网络，节约了安装和运营成本。LONWORKS技术中，房间中的多功能传感器可以将房间的供暖控制器的运行状态进行改变，根据用户需要可从待机状态转为用户需要的模式；房间中的光感传感器对自然光进行检测，并将检测到的自然光数据通过网络传输给LONWORKS控制器，控制器根据设置自动进行区域内灯光照度的调节，可在外部阳光充足时，关闭房间内照明灯具，在房间光线较暗时，自动开启照明灯具，并可以根据用户的个人爱好或预先设定好的环境模式来调整灯光亮度。

LONWORKS技术中的Honeywell自动化控制系统控制着智能建筑的照明设备以及暖通空调，该系统与住户的门禁系统、闭路电视监控系统、消防报警系统以及防盗系统进行系统集成，通过对各个工作站通讯和信息综合，实现对住户特定生活需要的提供。例如：当智能建筑中的住户回到家时，楼道上的门禁控制系统输入安全代码，系统开始启动HVAC系统，将照明控制和暖通空调系统调节至用户离开前的照明度和室温。而在住户外出时，输入代码后实现对照明系统、空调系统的自动关闭，并将各设备调节至节能状态。在HVAC系统中，其控制器可根据房主的要求，将卧室和居室的温度维持在一定理想范围内，采用PI算法控制的FCU通过与暖气片的连接实现自动运行，达到对室内温度、湿度的自动调节、自动控制。

3.基于IP+无线技术的新型电气控制技术。

在智能建筑的发展中，IP+无线技术是随着计算机技术和计算机网络技术的完善而产生的，是计算机网络技术在智能建筑中的具体应用。通过IP+无线网络技术，构成了特有的智能家居系统。由于终端设备采用IP管理，传输通过无线方式进行，可实现双向通信，其好处不言而喻，这也是智能建筑的系统控制的发展趋势。

在计算机网络时代下，智能建筑的电气设备不在是单一、独立运行的终端设备，系统需要采用设备IP绑定，通过无线进行数据和信息传输，这就增加了电气设备的自动化难度。在电气自动化控制系统中，终端设备要具有智能性，如智能电源转换器、无线红外转发器、智能开关、智能插座、安防报警系统、智能窗帘系统以及网络摄像机等，并在设备上进行IP分配，通过智能网关和网络，将数据传输至智能主机，智能主机进行实时监控和任务分配，实现对电气设备的控制和管理。

智能建筑中的智能门锁、对讲可视系统、房间对讲系统、照明系统、空调系统、安防系统、音乐系统以及环境监测等都通过WEB控制，用户即使是在房间外，也能实现对房间内温度、照明、设备开关的控制，并能对建筑设备的运行状况、运行报警情况、性能参数等等进行了解。

四.智能建筑中的电气自动化控制发展趋势。

传统的智能建筑需要实现电气自动化，一般仅仅是采取电线连接设备的单一模式，在发展中受到较大制约。未来的建筑电气自动化控制将注重终端的集约化，将终端功能进行集中，体积减小，降低耗电，在此基础上，形成电气设备的模块化，增加其拓展性。同时电气设备的无线化必是大势所趋，通过无线化接入，提高了设备可移动性和可扩展性，同时简化了施工，避免造成建筑墙面损伤。

五．结束语。

智能建筑的电气控制自动化是提升住户生活水平的必要因素，其技术应用越来越广，这对提高智能建筑的功能具有积极作用。电气的自动化控制，实现了终端设备的远程控制和管理，提高了住户的生活水平和质量。

参考文献

[1] 陈裕家 浅谈电气自动化控制在智能建筑中的应用 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》2012年4期

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我国入世以后汽车行业得到了迅猛发展，汽车已逐渐成为人们生产和生活中不可或缺的工具。目前，我国是全世界机动车保有量增长最快的国家（2007年末统计超过2300万辆）。这也就强烈的促进了汽车行业的发展。与此同时，现代计算机控制技术已渗透到汽车的各个组成部分，汽车的结构变得越来越复杂，自动化程度也越来越高。不过对于汽车行业来说，从宏观角度来看计算机控制系统表现最为突出的是在：汽车出厂前的性能测试、汽车出厂后的监控及汽车检测三大方面。下面我们首先来看一下：

1．计算机控制系统在汽车性能测试方面的应用

由于电子技术的飞速发展，测试技术日新月异。应用先进、成熟的测试技术，是成功开发性能优良、经济实用的汽车性能测试系统的基本原则。在汽车性能的测试方面，最常见的计算机控制系统包括：

1.1 PLC控制系统

可编程序控制器PLC(Programmable Logic controller)控制系统:PLC是重要的机电一体化产品，其主要功能是开关量控制。起初主要用于替代继电器控制，目前已发展到具有模拟控制功能，因而应用范围也有所扩展，形成了以PLC为核心的控制系统模型。

1.2 面向对象控制系统

面向对象的控制系统是利用典型基础控制产品，针对特定应用对象进行系统设计和二次开发，二次开发的重点是系统结构、专用系统或部件以及应用软件的开发。这种系统由于其针对性强，因而能够做到系统紧凑、价格低廉，并能实现EIC（电控、仪控、计算机）一体化。

1.3 DCS控制系统

分布式控制系统DCS(Distributed control of system)，DCS是当今汽车过程工业自动化的主控系统，特点是控制分散、操作显示集中、系统具有很高的可靠性和很强的功能。

1.4 模块化控制系统

近年来控制模块和模块化控制系统得到发展。模块化控制系统是以模块为基础，组成高度可配置的、分布式采集控制系统，这种系统当I/O出现故障时，只需要调换故障的模块，而不需替换整个系统。模块化控制系统的持点是：结构简单、安装方便、组织灵活、可扩展性较好、可靠性高、维护方便。

2.计算机控制系统在汽车监控方面的应用

从上世纪末90年代，电子信息技术越来越多地进入交通运输部门，并逐渐形成一个崭新的工程领域，即智能交通系统ITS(Intelligent Trans Portation System)。所谓智能交通系统，就是通过采用先进的电子技术、信息技术、通信技术等高新技术，对传统的交通运输系统及管理体制进行改造，从而形成一种信息化、智能化、社会化的新型现代交通系统。

2.1车载端计算机控制系统的职能归纳

车载端计算机控制系统的职能可归纳为：首先，精确定位:车载监控终端全天候24小时连续不断的接收GPS卫星信号，从而为系统提供车辆的位置和速度，定位精度可达10米。其次，记忆功能:车载监控终端具有存储车辆位置/模拟量/异常信息的功能，而且可存储长达两个月的车辆位置/模拟量信息。第三，控制功能:车载监控终端接收到监控中心的控制命令后，对车辆执行控制动作。第四，通信功能:在GSM网络覆盖范围内，车载监控终端可与监控中心进行数据交换。最后，防劫报警职能:在车辆遭受抢劫时，驾驶员触动一个隐蔽报警按钮，即可在自保的同时等待援助。

2.2监控端计算机控制系统的职能归纳

监控端计算机控制系统的职能可以归纳为：首先，数据预处理:通信服务器从Internet上接收到车辆的信息之后对信息进行初始的验证、校验、数据日志处理。并将待处理的信息分发给有处理能力的监控终端。其次，数据跟踪:将移动车辆的实时位置以列表的方式显示出来。第三，跟踪监控功能:服务器端可以实现对多终端的跟踪监控，系统实现采用TCP/IP协议，采用此协议是因为该协议可以保证信息传输的可靠性和实时性。第四，报警功能:终端设备报警分为预报警，实际报警，以及报警解除三级报警状态，这主要为了避免误报警情况发生，当服务器端收到终端设备预报警信息，则弹出报警对话框，并且在预报警车号列表框中列出发出预报警信息的车号，双击其车号可以使系统定位到该车上，预报警情况不会使系统自动定位该车号的终端。

3.计算机控制系统在汽车检测方面的应用

对于计算机控制系统在汽车检测方面的应用，我们需要从汽车管理检测和汽车故障检测两方面来进行分析。

3.1计算机控制系统在汽车管理检测方面的应用

其实也就是常说的“多站点汽车检测动态管理网络系统”主要是利用计算机信息技术实现道路运输管理部门对多个汽车检测站的检测数据进行实时传输与检测结果的自动判断，实现车辆二级维护备案，并实现对道路运输车辆技术状况的实时监控和道路运输车辆相关信息的自动化传输，该系统还可以对汽车维修企业的二级维护车辆的一次检验合格率进行监控，该系统可以应用于所有道路运输管理部门，以及其相应的检测站，利用网络技术实现车辆技术管理及信息传递的自动化，满通部4号令的要求。该系统采用分级分布式星型网络结构，网络各工作站点通过集线器相互连接构成检测系统局域网络，完成数据通信和信息传输;通过调制解调器能方便地与电话网连接，加入Internet国际互联网，实现局域网与局域的远程通信，从而构成广域网。其车辆检测、办理车辆技术等级评定和二级维护签章实行封闭式自动检测和流水作业办公。

3.2计算机控制系统在汽车故障检测方面的应用

经过多年的发展，目前国内的汽车故障检测维修行业已具相当规模。大部分汽车综合性能检测站均采用了计算机控制系统，汽车维修企业也应用维修信息管理系统，一定程度上实现了检测自动化和管理科学化。

3.2.1 计算机控制系统可以为汽车故障检测提供技术支持

通过计算机控制系统完善汽车行业整体信息化之后，维修企业就可以通过一个公共的专家数据库查询需要的维修技巧并将自身的工作经验与同行共享；一个维修企业的配件储存是有限的，但如果将每个维修企业甚至供应商的配件仓储量、型号和规格等登入信息网，可以较好地解决企业配件短缺但一时难以购置的问题；为车主提供周到迅速的服务，应是每个维修企业追求的目标之一，车辆检测不合格需要进厂维修时，维修企业可以通过网络查询到该车辆的原始检测数据和汽车性能曲线，极大地提高维修效率和准确性。

3.2.2 计算机远程故障控制系统对汽车行业的现实意义

目前我国汽车维修行业已经从完全依靠检查者的感觉和实践经验进行诊断的阶段，发展到了利用专门设备进行综合检测诊断阶段。计算机远程故障控制系统为传统汽车故障诊断技术进行了很好的补充。

首先，它增加了用于远程诊断的诊断服务器，并预期能与该技术领域力量较强的大型汽车维修企业、科研院所、高等院校或国内外汽车生产厂家建立的故障分析诊断中心互联，同时与相关专家建立一种协作关系，共同为系统提供高效、快捷的远程故障诊断服务。其次，形成了丰富的诊断数据库和诊断知识库，提高了诊断智能，并通过多手段、多专家协同对故障进行会诊，提高了故障诊断的准确性和可靠性。再次，远程故障诊断技术同时克服了地域障碍，使用户在行驶过程中也可以对汽车进行故障诊断和状态监测。

参考文献

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0 引言

高等学校自动化专业教学指导分委员会将自动化学科专业分为“研究主导型”本科自动化专业、“工程研究应用型”本科自动化专业、“应用技术主导型”本科自动化专业和“技术技能型”专科自动化专业。而“应用技术主导型”本科自动化专业分布在地方非重点院校和新升本院校，相对于理论教学而言，实践教学是教学过程中最薄弱的环节。实践教学是整个教学体系中重要的组成部分，是“应用技术主导型”本科自动化专业教育中不可缺少的重要环节。

要改革人才培养模式，提高人才培养质量，增强毕业生的适应能力，教学内容和课程体系的改革是当前高等教育教学改革的重点和难点，通过对课程体系的整体优化来培养出“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的创新人才，是高校所面临的一个重大理论和实践课题。高校要发展，必须以人才培养质量为生命线，而实践教学环节是影响当前高校人才培养质量的最突出的环节。因此，构建实践教学体系是高等院校教学基础建设的重点。实践教学体系建设的核心内容包括：系统科学的实践教学模块构建、内外结合的实践教学基地建设、实践教学教师队伍建设等等。

近年来，我校在切实加强实践教学体系建设方面进行了积极有益的探索与实践，效果明显。本文结合我校自动化专业教学内容和课程体系的整体优化，就实践教学环节进行了阐述。

1、构建科学合理的实践教学体系

根据自动化专业的培养目标，对实践教学环节作精心梳理和研究，使各个实践环节和相应的理论教学密切衔接。以培养学生实践能力和创新能力为目标，遵循实践教学先基础后应用、四年实践连成线的原则，加大实践教学的比例，增加集中实践周数，构建各个环节优化组合的新体系，实现实践教学的层次化。实践教学体系如图1所示。

1.1入门层。入门层大学物理实验是学生进入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端，是对学生进行科学实验基本训练的重要基础，在激发学生的想象力、创造力，培养和提高学生独立开展科学研究工作素质和能力方面具有重要的奠基作用。电工电子实训安排在大学一年级结束后，在学生还没有学习专业技术基础课电工、电子技术前进行。通过有趣的且贴近生活的“电工电子实训”项目，如家用电器安装；简易电子产品焊接、制作及安装调试；计算机组装（DIY）；继电控制柜装配等项目，建立对电工、电子元器件、工艺流程、电器设备、电子仪器等的初步认识，激发学生学习电子电路工作原理、设计技巧的热情，热爱所学的专业，对后续技术基础课和专业课学习有很强的促进作用。

1.2基础层。基础层以独立设课的教学形式学习电路和电子技术，完成系列电工实验、电子技术实验。该层次要求学生理论联系实际，完成严格的电工、电子实验技能训练。该层次中增加设计型、综合型实验内容的比例，有利于培养学生的分析问题解决问题的能力、创新能力，为后续拓展层的实验教学打下坚实的理论和实践基础。

基础层的基本要求是：培养学生基本工程素质、基本实验技能和分析问题解决问题的能力。

1.3拓展层。拓展层是学生试验和小型设计环节的核心层。学生要完成严格的专业课程的实验技能训练和设计能力锻炼。

本层实验系列主要包括：过程控制系统系列实验、、计算机应用技术系列实验。

过程控制系统系列实验完成《自动检测与仪表》、《过程控制工程》、《计算机控制技术》、《现场总线》、《自动控制系统》、《工业计算机网络》和《自动化综合实训》等主干课程和教学环节的基本课程实验和综合实验。

控制技术系列实验完成电机与拖动实验、电气控制实验、电力电子实验、自动控制原理实验、交流变频调速实验、检测技术实验、计算机控制技术实验等。

计算机应用技术系列实验完成单片机原理与应用实验、嵌入式系统实验、EDA实验、DSP实验、微机原理与应用实验、程序设计实验等等。

各课程的实验内容可分为基本型、设计型、综合型三种类型的实验，可以有机组合，满足实验学时增加和设计型、综合型实验比例增加的要求。

本层课程设计系列主要包括电子技术课程设计（小型电子系统、电子产品的设计与制作）、PLC综合设计、自动化技术综合实训、微机控制课程设计、控制系统课程设计、过程控制课程设计等。

拓展层的基本要求是：掌握扎实的专业实验技能，具有系统分析、设计、应用的能力，特别是综合运用所学知识的能力和创新能力，强调自主学习、自主实验。

1.4提高层。提高层是学生综合运用所学知识进行设计开发、技术应用研究的高层次实践教学环节。包括开放性设计项目、毕业实习、毕业设计，也包括学生课外科技活动，全国电子设计大赛的培训、参赛科技制作的实验研究等。

提高层基本要求：自主设计、设计实验、自主研究，培养学生的创新精神和创新能力，增强学生的工程设计和综合应用素质。

2、结语

自动化实践教学体系的建设是一项复杂的系统工程。随着自动化专业教学改革的进一步深入，自动化实验室的建设也在逐步前进。经过几年来的实践，培养了学生的实践能力、实践技能和创新能力，培养了学生的工程意识和创新精神，全面提高人才培养质量。有一批学生参加全国大学生电子设计竞赛活动且获奖，多位教师指导的毕业论文获湖北省优秀学士学位论文。电子技术协会获“全国高校甲等A级优秀社团”、湖北省大学生“优秀社团”荣誉称号。虽然我们已取得了一些阶段性的成果，但和我们制定的建设目标还有不小的差距，仍然需要不断总结经验，勇于进行新的探索和实践，才能圆满完成自动化实践教学体系的建设任务。

参考文献

[1] 李祖欣.电子信息工程专业实践教学体系的构建与实施[J].电气电子教学学报，2004年6月，第26卷第3期

[2] 谢克明.电子信息类大学生实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2005，24.

篇（10）

引言

我国是世界严重缺水的国家之一，农业是用水最大用户，农业用水总量4000亿m3，占全国总用水量的70%，而目前我国农田水分利用率和水分利用效率都比较低，其中农田灌溉水的利用率平均仅为40%―50%左右，农田对自然降水的利用率仅达到56%；农田灌溉水的利用效率仅有1.0kg/m3左右；旱地农田水分的利用效率为0.60―0.75 kg/m3。根据权威部门的预测结果，在不增加现有农田灌溉用水量的情况下，2030年全国缺水高达1300亿―2600亿m3，其中农业缺水500亿―700亿m3。加快发展节水高效农业，不仅是解决我国水资源短缺、实现水资源高效利用的有力保障，同时也是保障粮食安全、生态安全和水资源安全的重大基础战略，可以大幅度增加农民收入，有力地推动农业和农村经济可持续发展，具有重要的战略地位和深远的意义。而当前我国在节水灌溉方面还基本停留在人工操作上，即使有些地方搞了一些灌溉工程自动控制系统，但只是小面积的局部控制。真正具有扩展功能的大规模灌溉工程的计算机监控系统应用还不多见。

灌溉自动控制模式与人工控制力式相比，具有节省水、肥、能量、杀虫剂、人工等优点，并可基本消除在灌溉过程中人为因素造成的不利影响，提高操作的准确性，有利于灌溉过程的科学管理和先进灌溉技术的推广。同时通过灌溉控制器适时、适量地灌水，提高农作物产量，有利于我国广大农村劳动力的转移和农村经济结构的调整，同时，对环境保护也起到一定的作用。

一、国外灌溉自动化技术的发展状况

随着全球性水资源供需矛盾的日益加剧，世界各国，特别是发达国家都把发展节水高效农业作为农业可持续发展的重要措施。发达国家在生产实践中，始终把提高灌溉（降）水的利用率、作物水分生产效率、水资源的再生利用率和单方水的农业生产效益作为研究重点和主要目标。这些发达国家从最早的水力控制、机械控制，到后来的机械电子混合协调式控制，到当前应用广泛的计算机控制、模糊控制和神经网络控制等，控制精度和智能化程度越来越高，可靠性越来越好，操作也越来越简便。

1、 电气信息技术在灌溉控制中的应用

30年前，沟灌和漫灌几乎全靠人力，自动化技术未能应用到灌溉工程中。真正的计算机控制灌溉源于以色列。该国最初把自动化控制技术应用到灌溉中的原因是：以色列足一个极其缺水的国家，从自然条件上讲必须发展节水农业；另一方面是出于中东安全的考虑，以色列人想通过自动化控制技术在家里控制农田灌水，减少由于武装冲突带来的危险。最初的灌溉控制器是一个简单的定时器，这可以看做是灌溉控制自动化的第一阶段。随着控制技术、传感器及水的发展，以色列开发了现代诊断式控制器，这种控制器把以前不能采集到的信息通过不同的传感器来获得，通过互联网、远程控制、CSM等来实现数据传输，然后通过计算机中的一些模型来处理信息，做出灌溉计划。

2、人工智能在灌溉中的应用

由于土壤湿度传感器的非线性以及其输出延迟较大，采用传统的反馈控制方法很难得到满意的结果，而近几年由于人工智能技术的发展，使得人工智能技术在节水灌溉中的应用显示出广阔的前景，其中包括用专家系统、模糊逻辑系统、神经网络来预测和建模，使得灌溉控制器用这些智能技术来及时、准确地预测环境参数，同时控制这些参数使得它更适合于作物生长。糊控制和神经网络在灌溉控制器中的应用较多，这些系统一般以土壤湿度传感器测土壤水分，同时还通过自动天气预报站估算出作物的蒸腾量，然后把这两个信息经模糊化后输入到模糊控制器，模糊控制器经模糊规则决策得出模糊输出，再把该模糊输出精确化传送给执行机构，控制电磁阀动作。如果该控制不能得到满意的结果，则可以通过神经网络来优化控制规则。

模糊控制不需被控对象的精确模型，它是根到另一个神经网络去预测灌溉需求。根据人的手动经验或专家的知识来设计的。一个有经验的农民能知道合适的灌溉时间和灌溉量，既然模糊控制能够模拟人的推理能力。所以把模糊控制技术和传统的控制方法结合将是非常有发展前途的。

二、国内灌溉自动化技术发展状况

国内在开发灌溉自动控制系统方面处于研制、试用阶段。能实际投入应用，且应用较广的灌溉控制器还不多见。在开发的产品中有代表性的如中国农业机械化研究院联合多家单位研制的2000型温室自动灌溉施肥系统，该系统是国家“九五”科技攻关项目中自主研发的科技产品。该系统结合我国温室的环境和实际使用特点，以积木分布式系统结构原理，解决了计算机适时闭环控制、动态监测、控制显示中文、施肥泵混合比可调、电磁阀开度可调等关键技术问题。该系统具

有手动控制、程序控制和自动控制等多种灌溉系统模式，可按需要灵活应用，在大连、北京等地已经投入了应用。从系统运行情况来看，该系统有很好控制效果。取得了一定的经济效益和社会效益。天津市水利科学研究所研制的温室滴灌施肥智能化控制系统主要用于现代温室，日光温室作种物的灌溉营养液施肥，环境监测的智能控制，采用世界先进的可编程序控制器和触摸屏控制技自动灌溉控制器，性能可靠、功能齐全、人机界面友好、操作简单、价格低廉，此控制系统的控制流量为15 m3h， 控制规模为1―2 hm2，能控制24路阀门，系统具有人工干预灌溉施肥功能，定时、定量灌溉施肥功能，条件控制灌溉施肥功能。北京澳作生态仪器有限公司的澳作智能节水灌溉控制系统可与各种滴、喷灌系统连接，实时监测土壤墒情，根据要求自动灌溉。控制方式灵活，手动、半自动、全自动任选且可随意在计算机上更改，可同时控制多个设备，受控区位置及形状，环境参数及设备状态可同时显示在中心计算机上。北京奥特思达科技有限公司研制的WT一02型微喷灌定时自动控制器，是一种供农业、草坪、果园、温室一般场合给水的电子灌溉自动控制系统。

1995年，许建中在大规模灌溉工程的计算机监控系统中采用分散功能和集中管理，各局部系统(RTU)都能独立工作，各RTU之间的信息则通过高速数据通道进行联系，其控制方式包括时间控制、水量控制、时间水量综合控制、综合分析制。毛慎建、张和许一飞(1995年)在智能化灌溉控制器研制中，介绍了以803l单片机为核心的全自动化灌溉控制器，该控制器可以按照任意设定周期进行灌溉控制，也可以根据检测的土壤水分状况进行闭环控制，能够控制多路灌溉系统进行多种方式灌溉，该系统已成功用于北京航空航天大学体育场，从投入运行的情况来看，情况良好。许吉力(2000年)以以色列和法国Richel温室系统为对象，综合分析了温室灌溉系统的要求和特点，提出了一种以集散控制系统方式的温室计算机控制系统的组成方式，采用了面向对象编程技术和事件驱动方式，能及时响应用户请求，使系统不但具有非常友好的人机交互界面，而且具有良好的实时控制功能，强大的信息查询能力。胡清和桂玉屏(1999年)在采用计算机控制农田灌溉网络系统设计中，介绍了一种低成本新型水传感器，并把它用在农田灌溉计算机网络系统中，该装置成功应用于福建省漳州市甘蔗灌溉试验站，取得了满意的结果。朱长青、曹成茂(2001年)在多用途节水灌溉控制系统研制中，介绍了一种以单片机控制为核心，能适应多种作物节水灌溉控制系统，该系统研制时充分考虑各种作物的特点，综合选择与灌溉控制密切相关的三个因素作为综合控制对象。其它国内研制得自动灌溉控制器，还有直接用PC机进行控制的，这样使成本增加，不易在田间较恶劣环境下使用等缺陷。

三、节水灌溉自动化技术发展趋势

经过多年的发展，国外灌溉控制器已逐步趋于成熟、系列化，但价格昂贵。国内虽引进一些，但多数是农业示范区、科研单位、高校，虽然国外生产的灌溉控制器性能优越。但没有考虑我国特殊的自然、气候、土地资源、农民经济状况等因素，因而国外引进的灌溉控制器在国内应用并不普及。国内虽然有多家研制灌溉控制器。但多数是小规模、实验和理论的探讨，应用不够普及，究其原因一则是开发性能完善的灌溉控制系统需要大量的人力、物力的投入，需要多部门、多学科的融合，这在一定程度上限制了性能完善、适应性强的控制器的开发。其次是现在开发出来的灌溉控制器价格昂贵，农民尽管知道能节省人力、灌溉用水、提高产量，但由于一次性投资太大，多数农民承受不起，这也在一定程度上限制了灌溉控制器的普及。

随着中国农业现代化进程的加快、农业结构的调整、以及我国加入WTO等因素，可以预计对农业灌溉自动化技术的要求会越来越高。灌溉控制器在我国将有巨大的市场。节水灌溉控制器近期在中国应朝着价格低、性能可靠、操作简便的方向发展。但从长远利益考虑，新的智能化技术、传感技术和农业科技的引入、应用和普及，将会有智能化程度更高、功能更强、性能更稳定可靠的灌溉控制器出现。

结束语

综上所述，西方发达国家在节水灌溉控制器的开发上已越来越成熟，且发展趋势是研制大型分布式控制系统和小面积单片机控制系统。同时随着人工智能技术的发展，模糊控制、神经网络等新技术为节水灌溉控制器的研制开辟了广阔的应用前景。而国内在灌溉控制器的研制方面还没有形成规模大、应用范围广的成套灌溉控制产品，国内的一些高尔夫球场等大面积场地灌溉控制，一般引用国外现成的成套灌溉控制产品。而广大农村可根据我国国情和各地经济和技术发展的实际情况，采取简单可行的节水灌溉措施及相应的排灌机械和设备，大力发展可靠、实用、成本低、操作简便的节水灌溉控制器，这样做不仅具有广阔的市场，而且具有巨大的社会和经济效益。

【参考文献】

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随着现代科学技术的高速发展，自动导引小车（Automatic Guided Vehicle AGV）得到了广泛的应用。AGV以电池为动力，并装有非接触导航（导引）装置，以电磁引导、激光引导、惯性引导及GPS引导等方式。可实现无人驾驶的运输作业。它能在计算机监控下，按路径规划和作业要求，精确地行走并停靠到指定地点，完成一系列作业。

AGV以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。在自动化物流系统中，最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产。

一、AGV导航系统的系统总体设计

本论文设计了磁带引导AGV，完成寻迹、蔽障、PWM调速、人工控制等功能，为大量生产工业型AGV提供较好的研究基础。系统模块设计如图1所示：

图1

本论文主要对AGV的硬件系统进行设计，重点研究磁引导AGV的磁寻迹感器模块软硬件模块、速度反馈模块的设计。

二、磁寻迹传感模块设计

磁寻迹传感器是AGV能否完成磁带寻迹功能的关键，为了检测到弱磁磁场的存在，要选用灵敏度更高的传感器。本设计采用磁阻传感器，可以测量到弱磁磁场的存在。由于磁阻传感器输出为模拟量输出，需要通过响应的A/D转换电路将信号输入单片机。模块设计如图2所示。

图2 磁寻迹传感器硬件实现电路

三、速度反馈模块设计

本论文AGV采用双轮差速驱动方式，当电机负载增加时，电机的运行速度下降，一般额定转速降落达3%～10%，为了使两电机同速，必须要有反馈换环节对电机的速度进行反馈。只有组成了闭环系统，AGV的运动与速度才可控。码盘接口硬件电路如图3所示。两编码器的A和B两相信号经过74LS14施密特整形，分别接到单片机的P2.3和P2.2 以及INT0和INT1上。单片机对INT1和INT0的中断次数计数来测量通道B的脉冲数，读取P1.2的电平状态来判断电机的转动方向。以上升沿触发为例，当B路信号的上升沿引起中断时，单片机判断P2.2或P2.3信号的电平高低。若其为低，则电机正传；为高，则电机反转。电机的速度即为一个采样周期中N值的变化量。电机的转速为，式中，C为标度变化系数，可根据转速的量纲来选择，N为一个采样周期中的计数值，它的符号反应电机的转动方向。硬件实现电路如图3所示。

图3 光电编码器实现电路图

四、总结

本系统采用PWM调速及双轮差速控制，使车辆依照车载传感器确定的位置信息，沿着规定的行驶路线和停靠位置，自动行驶，完成规定的操作。论文对关键模块的设计进行了详细设计，经验证该系统设计可靠合理，能实现系统设计的基本功能。

参考文献：

[1] 温钢云，黄道平. 计算机控制技术[M]. 华南理工大学出版社，2002.