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計算機控制技術論文:計算機控制技術課程考核方案設計

[摘 要]計算機控制技術課程是自動化專業的核心課程，該門課程融合了多個相關課程的內容，又與工程實踐結合緊密，以往單純的筆試方式無法全面了解學生對該門課程的掌握程度，也無法對動手能力比較強的學生產生激勵作用，因此本文提出根據教學大綱要求，采用以能力評判為導向的課程改革新方法，實際考核操作過程表明該方法具有良好的評價效果，可實現性良好。

[關鍵詞]計算機；控制技術；考核方案；設計

計算機控制技術課程是自動化核心專業課程，其主要內容包括計算機硬件接口技術、硬件抗干擾技術、網絡通信技術、數字PID（比例-積分-微分）及先進控制技術，DCS（分布式控制系統）以及FCS（集中式控制系統）技術等核心內容，根據教學大綱要求，該課程需要掌握計算機硬件接口的實現方法和基本的抗干擾設計方法，掌握數字PID參數整定及優化方法，熟悉DCS和FCS基本結構，熟悉DCS在火電廠的具體應用，掌握DCS編程的基本方法。

由于該課程綜合了微機原理、自動控制原理、信號處理與火電廠檢測技術等課程的一些知識，學習內容又跟火電廠熱工控制結合緊密，根據大綱培養要求以及現有的實驗條件，以課程學習后應達到的專業能力進行綜合評估為改革方向，改變以單純的閉卷考試或者寫課程總結方式考核的方式，對于促進教學相長，提高學生工程能力有一定價值。

為此，特結合大綱要求以及火電廠熱工專業的相關能力的培養要求，擬充分利用現有的實驗條件和圖書館的文獻檢索條件，對學生的專業能力進行相關考核具體內容如下。

1 文獻檢索和閱讀分析能力考核（15%）

根據課程教學內容學生可對以下5個方面的內容進行研究及應用前沿進行分析與綜述，最后提交綜述報告，具體如下。

①硬件接口技術與抗干擾技術，包括AI、AO、DI、DO以及共模干擾信號的抑制方法；②數字PID以及先進控制技術，包括PID參數整定及優化方法，串級及前饋，模糊控制；③網絡通信技術，包括DCS以及FCS所用的網絡拓撲結構，網絡存儲方式，網絡訪問方式等國內外研究現狀；④DCS及FCS技術，包括兩種火電廠計算控制技術的發展趨勢與方向以及研究進展。

2 熱工控制系統實現方案設計能力（25%）

給定某一熱工被控對象及其被控參數相關技術要求，對DCS或者FCS相關的硬件設備進行選型，包括采集模件、DPU、通信模塊以及對執行器進行選型，主要對選型合理性進行評價，包括技術實現的可行性，性價比的合理性、可靠性以及維護的便捷性等多種因素進行綜合分析。若采用IPC+板卡的方式實現，則須選擇相應的工控機，I/O板卡、端子板、信號調理等相關的硬件，最后提交文字方案。

3 熱工軟件設計能力考核（25%）

結合熱電廠的某一被控對象參數控制要求，在DCS編程環境上利用圖元進行操作畫面組態，達到基本形象和直觀的要求，并利用動態顯示方式對被控對象參數進行模擬儀表功能的實現；控制功能的實現主要以利用DCS組態環境中的邏輯和控制模塊來實現對被控參數的調節，以及PID參數的整定和優化功能，可以結合MATLAB軟件進行參數優化。該內容具體考核的實施在DCS實驗室軟件平臺上實現。

4 I/O接口實現及硬件抗干擾設計能力考核（25%）

I/O接口以以下三種方式進行評價。

（1）給出輸入輸出信號范圍，自行設計信號調理電路和抗干擾電路，并利用電路仿真方式觀察調理電路設計的合理性，提交仿真結果。

（2）給定不同類型的多路標準信號，自行設計多通道采集系統，包含多路開關，A/D總線接口，查詢或中斷方式下跟ISA總線或者單片機（ARM）之間的擴展電路，提交相關的原理圖。

（3）利用實驗室現有的亞當模塊和信號發生器實現信號采集功能，并利用軟件編程實現抗干擾功能。

5 創新設計能力考核（10%）

雖然結合現有的DCS在火電廠產生了海量數據，但海量數據卻具有無法對火電廠工藝管理進行指導的特點，因此，應有針對性地設計一套能結合應用的數據提取方案。

在對某專業班級學生進行實際考核過程中，考核方案具有可操作性強，能比較客觀反映學生對課程的掌握程度等優點。

計算機控制技術論文:基于現代信息技術下“計算機控制技術”教學模式探討

摘要：針對“計算機控制技術”一課的特點，本文主要對基于現代信息技術下“計算機控制技術”教學模式進行探討，分別從教學方法、教學方式以及考試模式等方面探討“計算機控制技術”的教學模式。經多年對該專業課教學經驗，該教學模式不僅能提高學生的學習興趣，而且能提高學生的綜合素質。

關鍵詞：計算機控制技術；教學方法；教學模式

隨著信息技術、計算機技術的發展，大多院校將“計算機控制技術”作為自動化類專業學生的專業課，該課程的教學方式方法直接影響學生對現有控制算法的實用性[1]學習。從往屆大學畢業生的畢業設計中表現出來的一些問題，絕大多數學生甚至卷面考試成績優秀的學生都不能較好地將課堂講過的理論知識很好地應用。因此，在后來的課程教學中，筆者努力探索如何讓學生將理論知識應用于實際課題中，總結出了提高學生綜合應用能力的教學方法、教學方式以及考試模式。

一、現代信息技術下課堂教學方法的探討

工科教育作為我國高等教育中規模最大的教育，在整個教育體系中具有舉足輕重的地位[2，3]。工科專業課主要是面向工程實際，培養學生專業素質和實踐創新能力，直接為學生工作與就業做準備[4]。工科專業課教學是大學階段重要的學習環節之一，直接關系到專業人才培養的質量問題，為適應時展的要求，專業課教學應改進教學方法、教學內容與考核方式，因材施教，結合多種實踐形式鞏固加深教學效果。教學方法是師生為完成教學任務，傳授與學習教學內容所運用的手段和途徑，包括教師教的方法和學生學的方法。

教學前應有充分的準備，教學大綱的制定、教材的選擇、教案的撰寫以及教學講義的準備等都對課堂教學具有重要的作用。在明確教學課程后，首先分析學生的專業背景，因材施教，對不同的教學對象制定不同的教學內容，如對于自動控制理論專業學生，主要講解一些控制算法以及控制器的設計；而對于電氣自動化專業學生，教學內容應偏向電氣類控制，如典型的PID算法在電機轉速中控制的應用等。大綱的制定是教學的前提，教學應該根據相應的大綱內容選擇相應的教材以及制定講義。教學內容和目標確定后，教學方法是否得當，對教學效果起著非常關鍵的作用。高等學校常用的教學方法主要有三類[5]：第一類是運用語言傳遞教學內容的方法，如講授法、問答法、討論法等；第二類是通過直觀感知和傳遞教學內容的方法，如實驗實習法、演示法、參觀法等；第三類是通過教師指導學生獨自活動獲取知識技能的方法，如自學指導法、練習法等。

隨著現代信息技術的發展，課堂教學方法應從傳統的課堂板書講授為主的教學方法轉變為多媒體教學板書輔助的教學方法。引入現代信息技術能幫助教師更生動地教學，教師的講授過程中添加演示方法能使課堂教學變得更加生動有趣，增加課堂教學容量，加大教學密度，提高課堂教學效率，有些比較抽象的概念經多媒體的演示變得形象、生動，使教學更富直觀性，教學過程更加活潑、有趣，也能增加學生的參與程度。結合多媒體技術能提高學生的學習主動性，激發起學生繼續學習的積極性，同時開拓學生的視野，增強學生對現代科學技術的了解和興趣。增加與教學內容有關的動畫、影像、圖片等素材，為學生創設愉快的語言學習氛圍，讓學生從上課開始就進入一個具有魅力、引人入勝的學習境界，加深了學生對專業知識的理解和記憶，引發學生的創新思維，從而優化課堂教學，提高教學效果。

對于典型的計算機控制技術算法如PID控制算法，可以通過多媒體仿真演示的方式，使學生明白什么條件下系統性能更好。例如PID直流電機轉速控制，在多媒體下將電路以及參數設置過程給學生演示，根據自動控制原理知識建立直流電機轉速控制的數學模型，根據數學模型建立仿真模型，繪制直流電機參數設置仿真圖（如圖1所示），然后建立PID仿真控制器，所有參數的設置以及模型的建立均在課堂經多媒體演示給學生，學生能明白如何將PID控制算法運用于實際電機轉速控制。

二、現代信息技術下的教學方式探討

教好一門課，除了課堂教學方法能提高學生的學習興趣與積極性以外，現代信息技術下可以借助于網絡技術實現遠程教學、遠程答疑輔導等，結合傳統的課堂教學，使學生課后更好地了解所學知識。

學生可以通過實踐來進一步了解理論知識的應用，實踐課程包括校外的與校內的實踐。根據學校條件，聯系校外的智能儀器儀表等工廠，讓學生了解如何實現智能控制，如何將智能控制算法應用于實際。校內開設1～2周課程設計，每個學生可以自己選定一種控制對象如爐溫、電機轉速等，將所學的控制算法用微處理器進行控制實現，設計一個閉環控制系統，使控制精度達到規定的要求范圍。通過課程實踐的教學模式能提高學生的動手能力。

三、現代信息技術下考試方法探討

目前大多國內高校普遍采用單一的閉卷考試形式，考試內容一般以教材為主，考查學生對知識的記憶與理解，學生為考試而學習，缺乏學習的主動性和創造性。這種考核方式無法反映學生通過課程學習所獲得的動手實踐能力和創新思維能力，也與工科專業課以培養學生工程實踐和創新能力的教學目標不相適應[6]，容易出現高分低能的現象。因此，為了全面推進素質教育，對于“計算機控制技術”課程，采取1：1的考試方式，即設計題與考試試卷各50分。為了激發學生的自主學習能力，將所學的專業知識綜合地運用到實踐中，提高動手能力以及協作、探索和創新能力，考核方式采用大作業的方式，對每個學生找一個自己喜歡且能實現的控制算法，并明確控制對象與控制目標，設計程序。針對實驗室能演示的控制對象，每個同學要求對控制算法設計控制程序，對控制對象進行控制，并實現控制目標，達到要求的控制精度，如直流電機轉速控制，要求轉速控制精度在5%以內。如何編程實現，如果沒有實現的對象，要求學生利用Matlab的仿真軟件實現對控制對象的仿真控制實現。用多媒體ppt形式演示給同學們看，或者網絡視頻共享實現整個仿真過程。為了提高同學們的撰寫科技說明文寫作水平，每個同學寫出一篇科技論文，講述清楚對控制對象實現控制的目標，寫明控制算法，如電機轉速的控制，允許控制誤差，附上演示的程序與流程框圖、參考文獻等。通過大作業的形式，不僅加深了學生對課本知識的了解，也鍛煉了學生對科技論文的撰寫能力，為學生畢業設計做好了準備。同時，專業課的理論知識也應該掌握，因此理論閉卷考試也是有必要的，對于控制器設計如最小拍有波紋、無波紋等控制器的設計與系統性能分析等理論計算測試是必須的。

四、結論

針對現代信息技術下“計算機控制技術”課程的特點，從教學方法、教學方式手段以及考試模式等方面探討該門課的教學模式，對學生學好控制算法具有重要的作用。教學方法主要針對教師的課堂教學前材料的準備、課堂教學方法進行了探討，對于典型算法的實現需要利用現有的多媒體技術，一步一步演示給學生看，激發學生的興趣，課堂多討論、多提問實現師生互動。基于現代信息技術下“計算機控制技術”的教學方式進行了討論，充分利用信息技術、網絡技術等實現遠程視頻教學，遠程答疑。最后對該門課的考核方式提出了1∶1的考核模式，有助于提高學生的綜合素質。

計算機控制技術論文:鋁電解槽生產工藝計算機控制技術優化應用

摘 要：鋁解不僅屬于高耗能、高污染行業，國家產業政策對其嚴格限制，而且在經濟形勢低迷、產能嚴重過剩的情況下，諸多新興企業以技術、裝備、資金及成本等優勢占據了市場主動，相對而言，投產較早、相對落后的企業或系列則處境艱辛，如何利用計算機新型技術對其進行優化控制成為當前該行業應首要考慮的問題。

關鍵詞：鋁電解； 計算機技術；生產工藝

中國鋁電解槽工業發展速度之快， 已推動中國成為鋁工業強國。近年來， 在中國經濟快速發展的進程中，電解鋁產能得到了突飛猛進的擴張，電解槽設計技術已成功投產了 500 kA 系列，并將試驗研究的觸角伸向了 600 kA 系列，目前 600 kA 電解槽已在中鋁連城分公司投入試驗應用。無疑，借助先進的計算機控制技術對鋁電解槽生產工藝技術進行調整，實現各種技術及其工藝參數間的響應與匹配，減少人為因素干預，達到鋁電解生產完全自動控制的理想境界。

一、鋁電解槽生產工藝計算機控制技術優化

（1）技術原理

新的技術原理依然是建立在以槽溫、 電解質體系初晶溫度、分子比、 槽工作電壓、 氧化鋁濃度及氟鹽量等為主的鋁電解槽靜態平衡的基礎上， 在實際生產中，由于多項工藝技術共同發生作用，電解槽實際已由最初的靜態平衡發展成為新的動態平衡， 動態平衡依然是由上述多項工藝技術支撐。但關鍵在于，由于多項工藝技術及其參數不能有效地匹配，難以實現多參數平衡控制， 電解槽的某些技術本身已發生了嚴重的偏離， 惡性循環影響了體系的生產效力。因此， 新技術目的很簡單， 依據電解槽原理， 通過調整各技術參數，還原動態平衡為靜態平衡，然后對動態平衡下的各項工藝技術通過計算機程序進行重新調整，實現最佳匹配。

（2）主要問題與原因

以某企業16kA系列槽況為例，其主要特征如表1所示，該系列槽電解質體系分子較高，鋰鹽含量過高，顱底壓降高，槽工作電壓也明顯較高，槽實際運行狀況無法維持穩定狀態，運行狀態較為脆弱，易引發病槽事故，對其原因進行相關性梳理，總結結果如下：

二、新開動鋁電解槽電流效率較低的原因

（1）溫度

在初始時 ， 電解槽本身溫度低 ， 尚未達到熱平衡 。故啟動后一段時間內， 電解槽保持較高的電壓和陰極效應系數， 以保持較高的溫度。啟動后期要逐漸提高鋁水平， 使槽膛內壁逐漸形成結殼。

（2）電解質酸化

由于此段時間炭陰極強烈吸收氟化鈉 ， 除了較先析出鈉的原因之外， 本身由于不使電解質酸化 ， 需保持較高的分子比外， 也不允許加入過量的氧化鋁。

（3）預熱

在預熱、 啟動和啟動后期的前 3個月內的能量消耗， 與電解槽走入正常后的能量消耗相比， 顯然要高很多 。僅啟動后期前 3個月內的電流效率降低一項 ， 多用的電能消耗就高達正常槽能量消耗的 3 ～ 4倍 。

三、大型鋁電解槽生產初期的工藝控制優化

（1）新開動的鋁電解槽的特點

其主要特征是新開動鋁電解槽陰極上析出鋁又同時析出鈉。鈉從鋁液中擴散入陰極炭塊的表層， 并通過炭塊的氣孔和晶格 2條途徑順次向下擴散。因此， 在電解槽開動初期， 需要添加相當數量的炭酸鈉 （ 相當于添加氟化鋁），以保持電解質成分一定。雖然采用的陰極塊種類不同， 此段時間吸收氟化鈉的程度不同，但對于一個 280k A以上的大型鋁電解槽在啟動后的前 2個月內 ， 至少需要補給 2t 以上的氟化鈉 （ 用炭酸鈉） 。

（2）計算機控制技術優化

電解槽技術參數間呈現的不匹配及紊亂現象，不穩定的槽運行狀況，較低的主要技術經濟指標，說明該系列鋁電解槽技術體系發生了偏離， 且與行業先進技術相比，該體系中計算機控制技術沒有充分發揮優勢，需要對該體系的計算機控制技術進行強化，從而實施技術糾偏。技術糾偏是建立在計算機管理技術基礎之上的，是依靠計算機控制程序，通過對鋁電解生產過程相關技術及其參數適當進行匹配調整，提高計算機自動控制性能， 減少人為干預， 實現穩定性增強、 自控能力強的槽況。

四、結語

對投產較早的鋁電解系列， 因其技術裝備水平相對落后，所進行的技術調整是在對槽況還原為理想的靜態平衡的基礎上， 對其動態平衡的諸項工藝技術參數進行平衡控制的過程。這個過程盡管是借助鋁電解槽生產的計算機控制技術來實現， 但因改善體系性能是個系統性的工程， 調整過程存在長期性、 復雜性， 甚至存在艱巨性和反復性。大型鋁電解槽生產初期的工藝控制優化 ，對減少超大型預焙鋁電解槽陰極早期破損 、提高其壽命和技術經濟指標 ， 意義極為重大 ，然而， 它亦是一項需要設計與生產相互協作 、緊密配合才能很好完成的科研項目。

計算機控制技術論文:計算機控制技術原理及設計

摘 要 隨著科學技術的發展，人們越來越多的用計算機來實現控制。近年來，計算機技術、 自動控制技術、檢測與傳感器技術、CRT顯示技術、通信與網絡技術和微電子技術的高速發展，給計算機控制技術帶來了巨大的發展，因此，設計一個性能良好的計算機控制系統是非常重要的。計算機控制系統包括硬件、軟件和控制算法等方面，一個完整的設計還需要考慮系統的抗干擾性能，使系統能長期有效地運行。本文簡單分析了計算機控制技術原理及其應用。

關鍵詞 計算機控制技術 特點 設計

1計算機控制系統的組成

計算機控制系統由硬件和軟件兩大部分組成。計算機控制系統的硬件構成將自動控制系統中的控制器的功能用計算機來實現，就組成了典型的計算機控制系統。計算機控制系統由工業控制機和生產過程兩大部分組成。工業控制機是指按生產過程控制的特點和要求而設計的計算機，它包括硬件和軟件兩部分。生產過程包括被控對象、測量變送、執行機構、電氣開關等裝置。軟件系統是控制機不可缺少的重要組成部分。只有在適當的軟件系統支持下，控制機才能按設計的要求正常地工作。控制機的軟件系統包括系統軟件和應用軟件兩大類。系統軟件是用于計算機系統內部的各種資源管理、信息處理相對外進行聯系及提供服務的軟件。應用軟件是用來使被控對象正常運行的控制程序、控制策略及其相應的服務程序。應用軟件是在系統軟件的支持下編制完成的，它隨被控對象的特性和控制要求不同而異。通常應用軟件由用戶根據需要自行開發。隨著計算機過程控制技術的日趨成熟，應用軟件正向標準化、模塊化的方向發展。標準的基本控制模塊由制造廠家提供給用戶，用戶只需根據控制的要求，經過簡單的組態過程即可生成滿足具體要求的專用應用軟件，大大方便了用戶，縮短了應用軟件的開發周期，提高了應用軟件的可靠性。

2計算機控制系統的特點

計算機控制系統中除測量裝置、執行機構等常用的模擬部件之外，其執行控制功能的核心部件是數字計算機，所以計算機控制系統是模擬和數字部件的混合系統。其具有以下幾種特性：

（1）計算機控制系統中除了包含連續信號外，還包含有數字信號，從而使計算機控制系統與連續控制系統在本質上有許多不同，需采用專門的理論來分析和設計；

（2）計算機控制系統中，修改一個控制規律，只需修改軟件，便于實現復雜的控制規律和對控制方案進行在線修改，使系統具有很大靈活性和適應性；

（3）計算機控制系統中，由于計算機具有高速的運算能力，一個控制器經常可以采用分時控制的方式而同時控制多個回路；

（4）采用計算機控制，便于實現控制與管理一體化，使工業企業的自動化程度進一步提高；

（5）對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入，對采集到的被控量進行數據分析和處理，并按已定的控制規律決定進一步的的控制過程，根據控制決策，適時地對執行機構發出控制信號，完成控制任務。

3計算機控制系統的設計

3.1系統方案設計

我們依據設計任務書進行總體方案設計，對體系的硬件、軟件的構造考察它的要求，推算出合適的系統，組成一個新的系統。設計人員也可以組織自己設計的模式，但是要控制體系結構，包括微型的處理器、存儲器、選擇好接線口、傳感器、硬件的設計與調試的基本內容。

3.2控制任務

我們要對超控設備進行調研和研究，了解工作程序的要求，了解需要接收的任務，涵蓋體系的終極目標，數據流量還有準確度，現場的要求，時間的控制，要嚴格按照計劃說明操控，實現整個系統操作。

3.3軟件設計

計算機軟件的設計要依據體系規劃的總意見，確定體系下所要完成的各種功能及完成這些系統性能的推理和時差序關系，并用合理組成部件表格畫出來。它們是根據體系組成表格不同的功能，分別規劃出相應的控制體系所需要的軟件。例如仿真的量輸入和仿真量輸出及數據處理還有互聯和打字版處理格式等。每一種表格都可以單獨進行實驗調試，各種表格分別實驗調試好以后，再按工作路線圖推理和時間順序關系將它們正確組合、互相連接、實驗和調試。

3.4現場安裝調試

首先要按設計計劃合理組裝，對體系結構進行大體的演練和比較準確的演練，結合演練的結構數據重置體系和儲存數據進行軟硬件的調試，他們的構件組成都可以在演練數據下用對演練數據進行試研的辦法同時進行，同時他們要進行統一的實驗及推理，仿真物體是這個體系驗證的最基本要求，而好的體系數據調整試驗要在現場進行。

在計算機控制系統中，用計算機代替自動控制系統中的常規控制設備，對動態系統進行調節和控制，這是對自動控制系統所使用的技術裝備的一種革新。總之，隨著計算機軟件技術的逐漸發展，計算機的操作控制正逐步進入到生產的各個領域。

計算機控制技術論文:《計算機控制技術》課程教改探討

【摘 要】近年來隨著互聯網、物聯網、云計算的迅猛發展，數據多元化將當今的信息社會推向了“大數據”時代，所以順應時代的潮流，有必要將“大數據”的思想融入到《計算機控制技術》的教學改革當中去。本文提出一種基于“數據驅動建模”的教學方法，致力于培養學生對數據建模的融合貫通能力，適應當今社會對人才的更高要求。

【關鍵詞】計算機控制技術；教學改革；系統建模；數據驅動

0 引言

隨著計算機技術的飛速發展，計算機控制技術被廣泛應用于工業生產、電子通訊、機械設備等各個領域。因此，許多高等院校都開設了《計算機控制技術》這門課程，它是以自動控制原理為基礎，以計算機控制技術為核心，綜合測控技術、可編程控制技術、計算機網絡技術等的綜合性學科，致力于培養企業生產技術的精密化、生產設備的信息化、生產過程的自動化的專業人才。計算機控制技術本身的特點決定了可以利用軟件來實現控制算法，通過強大的的運算功能和邏輯判斷功能來實現最優控制、自適應控制等連續控制系統難以勝任的復雜規律[1]。鑒于《計算機控制技術》課程的重要性，對課程教學的研究、探索和實踐是十分必要的。

近年來，隨著互聯網、物聯網、云計算的迅猛發展，由“人、機、物”三元世界在網絡空間（Cyberspace）中交互、融合所產生的數據多元化將當今的信息社會推向了“大數據”時代[5]，大數據的涌現正逐步改變人們的生活和工作方式、企業的運營模式，IBM公司提出了“智慧地球”的理念，德國提出了步向“工業4.0”的目標，今年總理在政府工作報告上也提出了“互聯網+”的概念。同時，大數據也吸引了不少學術界的廣泛關注，2008年，英國《自然》雜志推出大數據專列，專門探討“P8時代的科學”以及科研形態的變化，指出：“數據為準繩的理念指導，以及強大的計算能力支撐，正在驅動一次科學科學方法的革命”。美國《科學》雜志也在2011年推出專刊“Dealing with Data”，圍繞“數據洪流”展開討論，將大數據深度分析作為未來研究的重要突破點[2]。所以順應時代的潮流，將“大數據”的思想融入到《計算機控制技術》的教育改革，既是一項嚴峻的挑戰也是一個寶貴的機遇。

1 課程教學中的普遍問題

《計算機控制技術》課程所涉及內容豐富，大體可以分為控制系統和計算機系統兩大方向。具體的內容主要包括如下幾個方面：①以控制理論為主體，闡明離散系統和連續系統在建模、推理、結論上的區別；②將計算機系統與控制系統進行融合；③傳統控制論優化算法及其仿真模擬；④智能算法、模糊識別的應用；⑤微型計算機的嵌入式開發，如ARM、PLC、等；⑥計算機系統的軟件開發等[3]。

目前，多數院校對于《計算機控制技術》這么課程，主要采用“以課堂為主，實驗為輔”的教學模式，加上該課程是一門專業性和綜合性較強的學科，涵蓋的內容較多，所以學生在學習過程中普遍感到吃力[4]。此外，課程教材和參考書種類眾多，但內容并不統一，基本分為偏重理論教學和實際工程應用兩大類。然而，真正能運用到當今主流的大數據、云計算相關技術的并不多。所以，基于上述問題，對目前《計算機控制技術》教學中存在的不足總結如下：

（1）數據的概念不強

目前，許多院校對于《計算機控制技術》這門課程的重心停留在理論授課上，即使開設的實驗課程還是以演示性為主，如A/D轉換實驗。學生沒有系統的將所學知識轉化為實踐，更談不上對實驗數據的信息進行有效的存儲，并結合所學習的理論知識對其進行分析和驗證。此外，對于當今主流的數據挖掘算法，提供相應的實踐機會較少。

（2）傳統建模思維的束縛

傳統控制理論過于依賴模型的建立，為了保證所建立模型的精確性，模型的階次有時會變得很高，基于高階系統模型的控制器設計、穩定性分析等問題就會變得很復雜。事實上，數據只是為了輔助算法，實現對模型進行較好的評估和預測等功能。

（3）數據挖掘算法的普及不深

利用計算機技術對大數據進行挖掘分析，發現蘊含的知識，研究運行的規律和發展的趨勢是挖掘網絡大數據的深層價值和實現社會行為可計算的主要途徑[5]。然而，許多院校在《計算機控制技術》這門課程中，并沒有在數據驅動這個方向上進行改革和突破。

值得注意的是，很多院校對《計算機控制技術》教學的思維方式還停留在工業時代，即以控制系統相關學科作為理論基礎，再通過科學實驗來強化學生在計算機軟硬件方面的學習。但是隨著信息技術的快速發展，“物聯網、云計算、大數據”的提出，迅速取代了人們對于傳統行業的認知。所以，有必要借助“大數據”的思維方式來思考《計算機控制技術》的課程改革。

2 基于“大數據思維”的《計算機控制技術》課程教學改革

在傳統建模仿真研究中，數據不是模型的本體，它只是為模型的仿真運行提供基礎條件。然而，隨著大數據的迅速發展，由“人、機、物”三元世界的互相交融將數據的來源也變得多元化，通過儀器采集、網絡存儲、仿真模擬生成等方式來獲取數據，所以數據對建模的作用也愈發重要，并開始逐漸成為主導地位。只要數據足夠大，只靠數據就可以完成科學發現，因此不再需要數學模型。這就是所謂的“數據優先”模式[2]，一種由數據驅動的新模式、新思維。正如《連線》主編Chris Anderson所斷言：“數據的洪流是傳統科學方法變得過時，相互關系已經足夠，沒有了具有一致性的模型、統一的理論和任何機械式的說明，科學也可以進步”。換句話說，傳統建模方法對于科學而言并不是必須的，大數據建模方法將會是一種新的科研范式。

2.1 將“數據驅動建模方法”作為思考問題的出發點

數據驅動的概念最早來自計算機科學領域，在設計過程中以數據庫中的數據為導向，利用受控系統大量的在線、離線數據，實現對系統的評價、診斷、決策、調度及監控等功能[6]，探索背后的科學規律。近年來，隨著人工智能技術的發展，特別是機器學習領域，迅速豐富了經驗建模方法。通過獲得系統的各過程變量（輸入、輸出和中間變量）描述表達式，這種方法稱為“數據驅動”建模方法。

基于實際工業生產系統的數學模型復雜、測控信號精度差且不完整、易受隨機擾動的影響、狀態維數高等特點，傳統的建模方法，為了保證模型的精確性，模型的階次會變得很高，這樣研究系統的控制方法和動態特性會變得復雜，而利用“數據驅動”建模方法，將已知的輸入、輸出數據在線或離線學習計算與當前狀態相匹配的控制量，再將模式識別、人工智能方法作為補充，從而滿足系統的靜態和動態性能要求。目前，利用“數據驅動”的思想建立研究對象的預測和控制模型是主流的趨勢，而已經形成系統的建模方法主要有：線性/非線性自回歸模型、神經元網絡模型、基因算法模型、模糊人工智能模型、貝葉斯分析網絡模型以及支持向量機模型等。

2.2 基于“數據驅動建模”的教學方法

一般來說，數據驅動建模流程可分為：數據初始化、變量的統計分析、算法模擬和模型的在線校正等過程。

（1）數據初始化

通常，數據的初始化大致可以分為數據的采集、選擇、預處理。具體的步驟如下：①通過采集的數據，對數據結構有一定的認識，同時對數據辨識可能產生的問題及建模的復雜程度有所估計，從而決定適宜的訓練模型。②對數據模型評估之后，即可以對數據進行選擇，一般選取70%的比例作為算法數據，其余的30%數據作為測試數據；③選擇好訓練數據以及測試數據之后，為了能夠獲得較好地訓練效果，必須對數據進行預處理，使其滿足所選辨識方法的要求。例如歸一化處理，填補缺失值，異常值檢驗等。

（2）變量的統計分析

通常，在完成第一步的基礎上，需要結合統計理論方法對輸入、輸出變量進行相關性分析、主元分析等，以研究二者間的關聯關系，從而對模型進行預估判斷。此外，為了更好地定性分析，需要適當地增加與主導變量有關的輔助變量，通過機理、經驗構造輔助變量與主導變量的數學關系，從而更好地對主導變量進行估計。

（3）算法模擬

在經過統計方法的分析之后，利用模糊識別、人工智能算法對訓練數據進行回歸分析，例如神經網絡、支持向量機、貝葉斯網絡等工具實現線性或非線性的預測逼近能力。然后再利用測試數據在預測模型上進行測試，得到的輸出結果和目標數據進行比對，根據預先制定的統一規則進行評判。通過不斷訓練學習的辦法獲取輸入、輸出之間的函數逼近關系式，得到合適的模型。

（4）模型的在線校正

在線校正是數據驅動建模應用中不可缺少的一部分，盡管已有不少離線校正的方法，但在線校正的方法十分有限。因此，開發更多實用方法，以適應復雜工業過程控制的需要。判斷預測模型的某個關鍵參數是否最優，其本質上就是如何對參數值進行調優，使預測模型的錯報率最小化[7]。目前，解決參數尋優問題的研究成果主要有兩種：①定期進行非訓練樣本與固定參數值得的錯誤率敏感性分析，依據敏感性分析曲線優化關鍵參數值，如交叉性驗證技術、留一交叉驗證法等；②根據知識經驗或統計分析確定機器學習方法錯誤率的上界，并不斷優化錯誤率的上界，使邊界差距盡可能小，從而實現參數校正目的[8]。

3 結語

本文圍繞“數據洪流”展開討論，嘗試對《計算機控制技術》進行教學改革，提倡培養“大數據”的思維對系統進行建模。通過調整教學內容，結合各種交互式教學方法，提出了一種基于“數據驅動建模”的教學方法，致力于培養學生的學術理論的融合貫通能力，技術創新思維和動手實踐能力。

計算機控制技術論文:“計算機控制技術”雙語教學初探

摘 要：首先介紹了在高校理工科學生中開展雙語教學的重要意義和必要性。然后結合作者所在學院雙語教學的現狀和“計算機控制技術”課程的特點討論了在學院開展“計算機控制技術”課程雙語教學的實施計劃。最后結合實際教學情況闡述了進行“計算機控制技術”課程雙語教學應該注意的一些問題。

關鍵詞：計算機控制技術；雙語教學；必要性；實施計劃

機械電子是工程科學的一個跨學科的新興專業，為了開闊教師和學生的國際化視野，探索一條適合于機械電子工程類課程的雙語教學模式極為重要。本文在充分調研相關參考文獻的基礎上，立足于“計算機控制技術”課程，從開展機械電子工程專業課雙語教學的重要意義與必要性、開展“計算機控制技術”課程雙語教學的實施計劃和進行“計算機控制技術”課程雙語教學中應該注意的一些問題等方面進行闡述。

一、開展雙語教學的重要意義和必要性

一般來說，雙語教學指的是在教學過程中以外語為教學媒介來進行非英語專業課程的教學方式。雙語教學可以完成專業課程的教學任務，通過使用原版英文教材、制作英語課件、英文授課、使用英語完成作業和考核等手段來提高學生的英語聽說讀寫能力和使用英文進行交流和表達的能力。目前，比較受關注的雙語教育模式有沉浸式雙語教學模式、導入型雙語教學模式和三向分流雙語教育模式等。近些年來，我國的綜合國力得到了迅速提高，在經濟、科技、文化等方面與國際交流不斷增加。這對英語的使用和交流表達能力提出了更高的要求。為了更好地適應經濟全球化，英語的熟練掌握和靈活使用起著至關重要的作用。因此，大學學習中除了進行相應英語課程的教授外，專業課程雙語教學也勢在必行。

雙語教學有利于學生提高英語的聽說讀寫能力和交流水平。在專業課程雙語教學中既傳授了專業理論和英語語言知識，也可以通過課堂討論、專題研討等形式培養學生的語言交流能力，提高學生使用英語進行文獻查詢、問題討論的水平。這樣可以在很大程度上豐富學生的詞匯。計算機技術和互聯網技術的飛速發展使得學生獲取知識和信息的手段與速度大大提高。雙語教學中，學生可以頻繁地接觸和使用英語進行學習和交流。

二、“計算機控制技術”雙語教學的實施計劃

“計算機控制技術”是機械電子工程方向的一門重要的專業課程。涉及的教學內容豐富，難度相對較高，英語專業詞匯多。因此在準備教學輔助材料時要做到精挑細選。計算機控制技術雙語教學輔助材料的建設包括原版教材配套的講義的制作、制作與收集相關音像資料和建立與雙語教學相應的題庫。在講義中，要對原版教材的重點和難點內容進行注釋，可以讓學生更好地理解教材內容，避免因英文太難而產生厭學情緒。對書中的相關專業詞匯和術語增加中文注釋，在書后增加中英文詞匯對照表，這樣有利于學生對教學要點的理解和掌握。為了提高學生學習的積極性，應建立有利于激發學生學習主動性的試題庫。

為了適應高校教學的要求和提高專業課程的授課效果，應該采用啟發探究式的教學模式和研討式的教學方法。在教學方法上，要充分調動學生的學習熱情和積極性。在教學中，既要注重發揮傳統教學靈活性強、節奏感好的優點，又要充分利用多媒體等新興的教學手段教學形象、直觀的特點。

三、雙語教學中應該注意的一些問題

1.注重雙語教學師資力量的培養。在雙語教學中，常常會遇到這種情況，一方面，外語專業出身的教師具有較強的外語聽說讀寫能力，但欠缺理工科專業課程的知識；另一方面，部分專業課知識扎實的相關專業教師由于缺乏外語使用的環境，雖然有一定的外語基礎，卻受到外語聽和說的限制，無法勝任相關專業課程雙語教學任務。因此，要重視雙語教學教師的選拔和培養，積極引進英語水平高的年輕博士和有海外留學經歷的教師。鼓勵年輕教師積極閱讀英文文獻，撰寫英文文章，安排教師去國外進行中長期的訪學和短期的英文培訓，提高教師的英文聽說讀寫能力。

2.隨著我國社會經濟和國際化進程的不斷發展，社會對大學畢業生外語能力的要求越來越高。這就對高校理工科的雙語教學提出了更高的要求。

本文結合我院“計算機控制技術”課程雙語教學的思考，闡述了在高校理工科學生中開展雙語教學的重要意義和必要性，討論了在學院開展“計算機控制技術”課程雙語教學的實施計劃。最后結合實際教學情況闡述了進行“計算機控制技術”課程雙語教學中應該注意的一些問題。

計算機控制技術論文:《計算機控制技術》課程實驗教學探討

摘要：《計算機控制技術》是一門理論與實踐相結合的課程，也是計算機、信息和控制類專業的必修課，在專業課程體系中處于至關重要的位置。本文以《計算機控制技術》的課程實驗為基礎，總結了實驗過程中所遇到的困難以及實驗教學中所面臨的問題，介紹了在實驗教學改革中已經取得一定效果的具體措施。

關鍵詞：微機原理；課程；實驗教學

一、引言

《計算機控制技術》是計算機、信息和控制類專業的一門專業必修課。該課程將自動控制原理、計算機技術和通信技術進行了結合，具體而言，就是通過計算機替代傳統的控制器構成閉環反饋系統并實現較為復雜的控制算法。隨著計算機技術、傳感技術和通訊技術的發展，傳統的控制系統正由集中的模擬控制體系加速向開放的數字控制體系發展。越來越多的控制系統正采用計算機來取代傳統的控制器。與傳統的控制系統相比，計算機控制系統具有成本低、效率高、安裝和維修簡便以及靈活性和可操作性強等優點，同時可實現計算資源共享，從而提高系統資源的利用率。這類日益廣泛的計算機控制技術已在各類工農業生產、航空航天、交通系統、無線通信、機器人、智能建筑、國防等領域獲得了廣泛的應用。由于計算機控制系統本身所具有的特性，要求相關專業人員在了解并掌握工業計算機的軟件、硬件以及外圍設備的基本原理和方法的基礎上，將被控對象、傳感器、控制器、執行機構相聯接構成一個有機的整體，完成預定的任務。

本門課程是在開設了《匯編語言》、《微機原理與接口技術》、《自動控制原理》及《電路電子技術》等先修課程后，再為學生開設。《計算機控制技術》是一門理論與實踐相結合的課程，學生只有通過本課程的理論學習，在掌握了計算機控制系統的分析和設計的基礎上，動手構造有關電路并上機調試設計的程序，才能充分領會、理解并掌握教材中的內容。

二、《計算機控制技術》實驗教學存在的問題

在傳統的教學活動中都是以教師為中心，教師的主要任務就是在課堂上以生動的語言來進行知識的傳播，學生則在教學過程中處于一種被動的認知和接受的位置。《計算計控制技術》課程通常采用理論教學和實驗相結合的方法進行教學，課堂講解傳授理論知識，實踐教學幫助學生認知、提高應用能力。但以往的教學普遍以課堂教學研究為重點，而對學生進行有效的試驗實踐研究不夠重視。尤其傳統的實踐教學通常是以驗證為主的實驗方法，一般只要求學生根據試驗原理總結實驗現象，而這些試驗現象都是一種必然的結果，這種實驗教學方法往往可以使學生取得一些深層次的認識或體驗，但是對學生分析與綜合設計能力、整體創新能力的培養仍然不夠。達不到提高學生獨立創新和應用能力的教學目標[1]。因此，對傳統實驗教學方法的改革迫在眉睫。

三、《計算機控制技術》實驗教學的改革

1.重新編寫與實驗設備配套的實驗指導書。試驗教學的改革從編寫新的試驗指導書開始，新的試驗指導書既與選用教材又與試驗設備相配套。實驗指導書的改革主要體現在三個方面：第一，增加學生獨立設計試驗步驟的部分。具體而言，在試驗指導書中只需提出實驗的目標、功能要求和性能指標，然后由學生獨立完成所需要的試驗步驟。只提實驗要求，能夠改變學生只按照實驗指導書的步驟而不加思考的狀況[2]。第二，由學生獨立設計試驗數據表格。試驗的結論都是由試驗數據總結出來的，所以要求學生能夠完成試驗表格的設計，且系統的設計與實驗過程等所有工作也都由學生自己完成。第三，增加一些加寬、加深的試驗內容。由于學生的試驗能力不處于同一層次，所以需要為那些基礎好、動手能力強的學生提供更多的學習機會。

2.減少驗證性的實驗內容，增加綜合性的實驗內容。教師要從教授實驗方法、檢查實驗結果轉變為引導學生完成相關實驗項目，共同分析、解決實驗中的相關難題。這樣就給學生造成了一種學習壓力，促使其提高學習熱情和主動性，使學生從被動的學習轉向自覺的研討。在試驗內容的安排上，要減少驗證性的試驗內容并相應增加綜合性的試驗。除個別規定的驗證性實驗外，不給定實驗電路圖，不指定詳細的接線步驟，完全由學生在掌握現有實驗資源的前提下設計相應的實驗電路。在程序設計上也要強調學生在實踐活動中的主觀能動作用，除專門規定的驗證性實驗外，不指定詳細的編程步驟，不給定詳細的流程圖和實驗程序，對學生完全開放，由學生自主地編寫相應的程序。同時學生也可以自由發揮，去做自己想做的不受教學內容局限的實驗[3]。根據一直以來的教學總結，發現計劃實驗教學課上的時間還不足以滿足同學門的實踐需求。這就要求實驗室除進行計劃實驗教學之外，還應滿足學生自由進行實驗的要求。為此，采取了開放式的實驗室管理辦法，將空閑實驗室向學生開放。學生可以根據計算機控制系統的基本原理和現有的實驗室資源，自己擬定試驗目的以及預期試驗結果，并設計構造相關的試驗內容以及試驗步驟。并且鼓勵學生根據自己的興趣愛好自由地去做想做的實驗，這樣學生的實驗內容和要求都會有所不同，進而促進學生的學習興趣。

3.組織學生參加課外興趣小組。以上討論的都是課程中的實驗教學，除了規定的課程實驗之外，教師還要組織對計算機控制技術感興趣的同學成立計算機控制技術興趣小組。這種興趣小組可以讓同學們自由發揮，比如，對新技術理論感興趣的同學，可以在教師的指導下圍繞最新技術收集資料，探索科學研究的前沿，成立討論小組，并開設專題報告，從而增加自己的閱歷；對設計感興趣的同學，可以提供基本的原材料，讓學生開發和研制一些實用的科技小產品。這種做法的最大好處就是帶動了學生的學習積極性，讓學生能夠感到學習也是一種樂趣，同時還能讓同學在無意識之中鞏固了理論知識，并將理論應用到實踐，提高了學生的實際應用能力。興趣小組成立后，在興趣小組中選取一部分優秀作品，根據作品的創新性和實用性，指導學生申報校級甚至更高級別的學生科研課題。對于有課題的教師，可以讓部分優秀同學加入到教師的科研課題中，讓同學盡早地接觸科研活動的整個過程，啟發學生獨立思考，充分發揮學生的創造性，提高學生的綜合素質。然后再從學生的科研課題中選拔優秀的項目參加設計大賽，比如電子設計大賽、飛思卡爾智能車大賽、機械創新設計大賽等，這些競賽活動使學生受益非淺，從學生被動地要求做實驗，到學生主動地要求進實驗室做實驗，加深了對課本知識的理解與融會貫通，學到了許多書本上所學不到的東西，培養了創新設計能力。

四、《計算機控制技術》實驗教學改革的效果

1.激發了學習積極性，提高了自學能力。實驗指導書中的設計內容都是根據學生的實際情況和當前計算機應用領域的最新案例自行設計的。這些案例在學生身邊都能經常地接觸到，也是學生非常感興趣而又特別好奇的計算機控制系統，這可使學生感到所學內容跟得上時展的需求并具有相當的實用價值，學習積極性能夠得到進一步的提高。由于部分實驗是考查學生的自學能力，無法在課本中找到現成的答案，只能通過所學到的理論知識并查閱相關資料才能解決，從而促進了學生學習和自主思考的能力。

2.培養了學生的創新能力。在傳統的實驗教學中，學生不用思考也不需思考，只是按照已知的實驗步驟完成實驗，只是一個被動的接受者，很難談得上訓練創新能力和創新意識。而將學習的主動權交給學生，讓學生成為實驗的主體，改變學生從書本出發而不是從問題本身出發的思路，擺脫書本的束縛。讓學生從查閱資料開始，進行總體方案設計、編寫控制算法程序、調試系統、選擇參數、直到得到最佳實驗結果。在這種創造性的工作中，給他們提供了一個自由想象和大膽創新的空間，激發了他們的創新欲望。實驗把動腦和動手有機地結合起來，培養了他們的創新意識和創新能力。

3.提高了學生的工程實踐能力。實踐是創新之源，工程實踐是創新的基礎，提高學生的工程實踐能力才是工科教學的重點之重點3]。由于編寫了新的實驗指導書，學生在實驗中必須考慮各部件之間的電路連接、相互控制、整體配合等細節，需要通過不斷的摸索，總結出一套行之有效的辦法。在這樣的實驗活動中，學生通過對相關資料的歸納、整理，對實驗過程做有效的梳理，認真總結實踐中出現問題的原因和解決問題的方法，充分地認識設計的優缺點，為探索更加優化的設計、實現方案，為今后的工作實踐打下良好的基礎，從而使學生不論是從知識的積累上還是能力的提高上都會產生一個極大的飛躍[4]。

五、結論

通過實驗指導書的改編，提倡學生自己編程做計算機控制技術實驗，這激發了學生的興趣，增強了學生自主思考、綜合運用知識的能力，提高了學生分析問題解決問題的能力，訓練了學生的創新能力和創新意識，取得了良好的實驗教學效果。隨著學科建設以及實驗室建設的發展，一些先進的實驗設備已經到位，如過程控制實驗系統、倒立擺實驗系統、隨動系統等，我們將逐步把這些設備與計算機控制技術實驗結合起來，開發更加先進、更具有實際意義的新實驗，為感興趣的學生提供縱深發展的機會。

計算機控制技術論文:自動化生產線上計算機控制技術的應用探析

摘 要：計算機控制技術在自動化生產線上的應用，能夠有效的提升自動化生產線的智能程度，從自動化生產線上的各個生產環節中減輕工人的工作量，從整體上提升自動化生產線的工作效率，有效的提升自動化生產線的生產質量和生產效益，但是值得注意的是，計算機控制技術在自動化生產線上的應用必須做好計算機控制系統的設計，保證計算機控制系統的設計能夠有效的滿足自動化生產線的生產要求，避免計算機控制技術在自動化生產線應用過程中的不合理現象。本文將針對計算機控制系統的設計進行分析，進而針對自動化生產線上計算機控制技術的相關應用進行具體的探析和闡述。

關鍵詞：自動化生產線；計算機控制技術；計算機控制系統

計算機控制技術是當前科學技術發展過程中的重要技術結晶，其囊括了包括電子技術、自動控制技術以及計算機應用技術等諸多技術內容，同時使用計算機控制技術作為核心控制技術，綜合應用可編程控制技術、單片機技術以及計算機網絡技術在內的多種技術，有效的提升了生產技術應用過程中的精密化、信息化以及智能化和自動化，對于提升生產技術的生產質量、生產標準以及生產效率等都有著十分重要的意義。將計算機控制技術應用在自動化生產線上，同樣能夠有效的提升自動化生產線的可控制性，更進一步的提升自動化生產線的相關特性，而想要充分的發揮計算機控制技術的相關性能，首先就需要完成計算機控制系統的設計工作。

1 計算機控制系統的設計

計算機控制系統的設計一般可以分為系統硬件、系統軟件兩個部分的設計任務，因此計算機控制系統的設計主要包括以下內容：

（1）計算機控制系統方案

計算機控制系統方案主要是針對計算機控制系統的硬件系統以及軟件系統進行全面細致的分析，建立相應的模型，保證計算機控制系統的設計方案能夠具備相應的合理性以及科學性，同時計算機控制系統方案還應該針對軟件系統、硬件系統的價格與時間進行合理的控制，提升計算機控制系統的實踐性、經濟性以及實用性，注重計算機控制系統的使用壽命。此外，計算機控制系統設計的過程中可以在計算機系統現場安裝的過程中再次進行優化，直到滿足自動化生產線的要求為止。

（2）計算機控制系統任務

計算機控制系統任務的設計主要是針對計算機控制系統運行過程中的相關運行標準、運行要求以及運行時間等等內容進行全面細致的分析和記錄，保證計算機控制系統能夠更加有效的融入到自動化生產線的生產任務中，保證計算機控制系統工作過程中的健康使用，避免出現計算機控制系統不堪使用的現象。

（3）計算機控制系統軟件

計算機控制系統軟件主要還是針對計算機控制系統組成內容中的各個功能性模塊進行設計，同時將計算機控制系統相關功能模塊的連接關系進行科學合理的處理，針對計算機控制系統的功能模塊合成性進行設計，確保計算機控制系統軟件應用過程中的功能性得到有效的滿足。

（4）計算機控制系統硬件

計算機控制系統硬件的設計主要還是完成對計算機控制系統的整體組裝工作，計算機控制系統一般都會直接安裝在自動化生產線的生產現象，同時相關工作人員還應該針對計算機控制系統組裝以后的功能進行調試，確保計算機控制系統的實踐性。

（5）計算機控制系統合成

計算機控制系統的合成主要指的是將計算機控制系統的主要組成結構，計算機系統的自動檢測儀器以及計算機控制系統的設計軟件等等進行全面的安裝和使用，確保計算機控制系統能夠充分的發揮相應的功能作用，為自動化生產線的生產效率發揮更加有效的促進力量。

2 計算機控制技術在自動化生產線上的具體應用

自動化生產線事實上指的是將自動化技術應用在相應的生產過程中，并最終形成的具體生產流程。一般來說自動化生產線包括原料、加工、運送、裝配、成品、檢驗等一系列的工作流程，在具體的自動化生產線運作過程中依然需要工作進行相關操作，完成產品加工監督工作。而將計算機控制技術應用在自動化生產線上，主要是通過對計算機控制系統的有效應用，采用PLC控制的控制方式完成對自動化生產線的監督、控制以及管理工作，PLC控制方式能夠為自動化生產線提供包括單獨控制、自動控制以及仿真模擬的相關功能，減少自動化生產線運作過程中可能出現的種種控制錯誤現象，減少自動化生產線的調試過程，有效的提升自動化生產線的經濟效益。具體來講，計算機控制技術在自動化生產線上的應用主要包括以下內容：

（1）可編程計算機控制器的應用

可編程計算機控制器事實上是一種運用于自動化生產過程中的數字運算操作電子設備，可編程計算機控制器能夠幫助工作人員更好的完成對自動生產線控制程序的編輯、儲存、運算、檢驗以及執行等相關功能，可編程計算機控制器能夠針對自動化生產線應用過程中的相關流程進行數字轉換，并最終編寫出相應的控制程序，實現自動化生產線生產過程中的智能化和自動化，提升自動化生產線的生產效率和生產質量。同時可編程計算機控制器還能夠有效的融入到工業制造系統中，提升工業制造系統的擴展性以及豐富性，從整體層面上提升自動化生產線生產過程中相關流程的優化性。

（2）現場控制總線的應用

現場總線是自動化生產線運轉過程中的重要設備，其負責自動化生產線中的數字通信轉換以及信息測量控制等相關功能，將計算機控制技術應用在自動化生產線中，事實上也就是將計算機控制技術與現場控制總線實現了有效的連接，更進一步的豐富了現場控制總線在自動化生產線上的相關功能，提高了現場控制總線的工作標準。舉例來講，計算機控制技術背景下的現場控制總線能夠使用多個測量控制器與計算機網絡控制中心形成有效的連接，加強對自動化生產線的遠程控制功能，進一步加強了自動化生產線與相關監測設備之間的良好通信，提高自動化生產線應用過程中的安全性和穩定性。

3 結語

綜上所述，本文對計算機控制系統的構成以及計算機控制技術在自動化生產線上的應用進行了具體的分析，計算機控制技術應用在自動化生產線上已經成為當前重要的工業發展趨勢，計算機控制技術也將進一步提升自動化生產線的生產標準。

計算機控制技術論文:基于項目驅動的“計算機控制技術”教學研究與實踐

摘 要： 本文主要討論了項目驅動法在“計算機控制技術”課程中的教學研究與實踐，分三步討論了項目驅動法的實施過程及各步驟中教師所起的作用。教學效果明顯，學生的動手能力、創新能力、實踐能力等各方面能力都會得到提高。

關鍵詞： 計算機控制技術 項目驅動法 教學研究

一、引言

計算機控制技術是電子信息工程、電氣工程及其自動化、測控技術與儀器等專業的一門重要的專業技術基礎課，是為培養從事自動控制和自動化儀表等專業領域的工程技術人員設置的，是一門涉及基礎理論和知識面較廣、知識集成度高的一門實踐性較強的技術類課程。

項目驅動法是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學法，其原則是將學生的學習活動與大的項目或問題相結合，以探究問題引出和維持學習者的學習興趣和動機；創造真實的教學環境，讓學生帶著真實的項目學習，在這個過程中，學生擁有學習的主動權，教師不斷激勵學生前進，從而使學生真正掌握所學內容，并通過此項目舉一反三，收到更好的學習效果[1]。因此，探索如何將項目驅動法應用于“計算機控制技術”的教學與實踐，培養學生系統的設計能力與創新能力具有實際意義。

二、項目驅動法的實施過程

項目驅動教學法要求在教學過程中以完成一個個具體的項目為線索，把教學內容巧妙地隱含在每個項目之中，讓學生自己提出問題，并經過思考和老師的點撥，自己解決問題。在完成項目的同時，學生樹立創新意識，形成創新能力，養成自主學習習慣，學會如何發現問題、思考問題、尋找解決問題的方法。具體教學過程舉例如下。

1.結合學生特點，精心設計項目。

項目驅動教學法需要教師在教學中投入大量的精力，教師不僅要組織好教學，還要具備扎實的專業基礎知識，進行項目策劃、管理和評價。教師要根據教學內容進行合理策劃，明確項目要解決的關鍵問題，在項目實施過程中容易出現的問題及解決方法。項目的選擇要難易適中，不能因為難度過大而使學生失去自信和學習的興趣[2]。計算機控制技術的主要內容有：計算機控制系統的硬件設計技術，主要包括總線和輸入輸出接口與過程通道；數字控制技術，主要包括逐點比較法插補原理、步進電機、伺服電機；常規及復雜控制技術，主要包括數字PID控制，最少拍控制，純滯后控制技術、串級控制技術、前饋-反饋控制技術等；計算機控制系統的軟件設計，包括人機接口、測量數據預處理、數字控制器的工程實現、軟件抗干擾技術等；還根據有分布式測控網絡技術等。根據這些教學內容，可以設計如下項目：數據采集系統的設計、步進電機控制器的設計、直流電機調壓調速系統的設計、鍋爐內膽溫度計算機控制系統設計等。

2.引導學生分解項目并提出問題。

項目設計好后，首先進行學生分組，項目教學法的實質是按照項目運作方式，分組協作共同完成項目，學生可以按組別圍繞各自的項目學習、討論、實踐，分組的組員搭配，內容分工等都會影響實施效果，因此要分工明確[2]。本次教學實踐針對的對象是電子信息工程專業卓越班的學生，這些學生學習態度認真，頭腦靈活，實踐能力強，根據實際情況，分為五組，每組五六人。拿到項目后，學生先考慮如何簡化項目，把總項目分解成一個個階段項目，并把這些階段項目分解成更小的分項目。細化項目之后，學生就可確定解決這些分項目的方法，最后再由分項目到階段項目再到總項目，完成學習任務[1]。在這個過程中，引導學生不斷地思考如何完成項目，遇到哪些不能解決的問題，這些學生提出的問題是他們要知道的關鍵知識，這時候講授這些新知識，激發學生的學習欲望。比如直流電機調壓調速系統的設計中，學生接受任務后，需要查閱資料，了解直流電機測速和調速的原理，然后確定設計方案，最后進行系統的軟硬件設計與仿真，這些都是階段性項目。這個項目涉及的知識點有計算機控制系統的硬件設計，計算機控制系統的軟件設計，數字PID控制器及其參數整定等內容，這些都可以分解成更小的分項目，教師引導學生進行項目分解并明確分工。學生在項目實施過程中，會提出各種他們遇到的問題。

3.根據提出的問題，及時講授新知識。

問題提出后，就要開始尋求解決問題的方法，老問題學生自己解決，可以查閱文獻，復習以往教材等，新問題要通過師生的共同探索解決。教師的教學活動既要重視學生項目各階段的問題，又不能忽略基礎知識的講授，將學生各個階段遇到的問題分成若干模塊，由淺入深、層次分明地講授，給學生架構一個系統的全面的知識框架。在學生分析解決每個具體任務時，教師輔導學生將相關的知識點都串聯起來。

三、項目驅動法的實施效果

將項目驅動法引入“計算機控制技術”的教學實踐中，取得非常好的效果：學生學習興趣提高，學習主動性明顯提高；提高學生的動手能力、文獻查閱與綜合能力；學生的創新能力得到提高，在完成項目的過程中，學生會思考如何將所學知識應用到實際生活中，也會思考怎樣更好地執行，這些都是創新的體現。學生在執行項目的過程中，既學到新知識，又鞏固舊知識，還從系統層面掌握計算機控制系統的設計方法，學生在分組合作過程中又增強團隊協作能力，各方面都能力都得到提高，為他們以后的就業提供保障。

四、結語

本文主要討論了項目驅動法在“計算機控制技術”課程中的教學研究與實踐，教學效果明顯，學生的動手能力、創新能力、實踐能力等各方面能力都得到提高。

計算機控制技術論文:基于互聯網時代背景下的計算機控制技術

摘 要 信息技術以互聯網為主要載體，在當今社會工作和日常生活中發揮著日益重要的作用。在這個互聯網為主要交流媒介的時代背景下，加強對計算機的控制運用對于改善社會工作機制、促進全民范圍內的技術創新與理論創新存在著非比尋常的價值和意義。基于互聯網時代背景下對計算機控制技術的加強和改善，既在理論研究層面上達到了一定的高度，也經歷了一個發展與過渡的歷程。

關鍵詞 互聯網 互聯網時代 計算機控制技術 發展歷程

0前言

互聯網時代的來臨，以不可逆轉的趨向和進程改變著傳統的社會工作和社會生活，使得人們不論在物質水平上還是在理念思維上進行著不自覺的創新，并在人類文明的頁碼上實現著越高頻度的翻閱。計算機的控制技術在今天占據舉足輕重的地位，并且在互聯網科學結晶的輔助下，形成了高速率的發展歷程。互聯網的迅速發展，通過改變信息傳播方式而改變了世界，同時對于計算機控制技術相關領域來說，也產生了翻天覆地的變化。

1計算機控制技術的理論概念

計算機的技術層面可謂是多種多樣，單論起控制技術方面，就具有著科學史上的里程碑意義。計算機控制技術，究其理論概念而論，就是一計算機應用技術、電子技術以及自動控制技術等多種技術手段為科學基礎，通過以計算機控制技術為核心，實現對工業生產技術的精密化運作的技術運用模式。在這種模式中主要具備用武之地的元素包括編程控制技術、計算機網絡技術、單片機技術等各種媒介手段。也就是說，這種控制技術實質上就是針對計算機指導于生產中對生產設備的自動化控制的全部過程。這種控制技術主要通過計算機電子技術及其自動控制的能力和技術水平為重要的科學依托，輔之以編程控制與單片機技術的諸多手段來實現對生產精密化與信息自動化的高效率指導實踐的理論結晶。同時結合邏輯控制、智能控制以及順序控制的計算機控制技術可以提高生產的效率，同時保證生產質量和安全。

2計算機控制技術的發展歷程

（1）從集中控制到集散控制的發展

計算機雖然和很多設備一樣，代表著誕生時代生產力的最發達載體與最高端發明成就，然而一樣也經歷了一個漫長而又曲折的發展過程。計算機的控制技術在早期計算機問世不久的時候，主要的功能不過是在工作中實行集中控制，通過采集信號、運算處理、信息反饋并及時申報狀態燈一列亟待完成的任務，形成自身的工作能力體系。這種工作性能的實現主要以IPC為主要載體，雖然在當時取得了巨大的飛躍成就，但如今隨著控制系統復雜程度的日趨繁雜，傳統的依賴IPC技術的工作流程已經難以滿足業務量日益增加的工作效率的需求，這便需要計算機由集中控制實現朝向分散控制的及時轉變。基于這種理論認識，DCS技術便應運而生，并逐漸取代了傳統的IPC技術。這種技術就是以通訊為主要基地的中央神經系統，以擴展范圍的廣袤、安全性能的良好與工作效率的神速著稱于科學研究與技術生產領域之內。由于這種技術的存在，直接衍生出分布式的控制系統的出現和推廣。這種控制系統主要分為上位機和下位機兩大結構，前者主要負責監視集體工作，后者的任務在于及時傳遞信息情報。

（2）從封閉系統到工業現場總線的發展

DCS技術在兼容性、開放性以及目的性等各種工作需求的支配下，不斷被計算機控制技術體系賦予嶄新的內容。雖然DCS技術較之傳統技術而言，優勢是十分顯而易見的，然而如果能夠更有效和更直接地引導于工業生產，就必須促進其網絡協議的公開化和標準化，所以這就實現了封閉系統到開放性的工業現場總線格局的發展和飛躍。工業現場的總線控制系統通常被稱為FCS技術，主要功能便是實現工作格局中點到總線的方針。按照總線的方式，整個控制系統均可以實現有條不紊地運行，各種設備的工作都是一個“總線單元”，工業現場化的技術生產便能夠取代原來的封閉系統式的生產。相比于傳統的DCS技術系統，FCS技術系統在很大程度上能夠滿足用戶的更多要求，以其開放式的現場總線協議進行對現場工作的統籌駕馭和全面協調，最終實現成本的降低和工作效率的全面提高，并實現工作流程中各個細節之間的有機協調和緊密聯系。

（3）從現場控制到企業自動化的發展

計算機的控制技術能夠滿足實用性的生產需求，這是互聯網時代下普遍性的社會基礎和技術價值，更是工業控制網絡必須遵從的根本原則。只有及時有效地進行對信號加以傳輸，才能保障工作環節的穩定與完善。現場控制指的是在活動過程中對活動現場進行控制和管理的基本過程，按照標準實施以實現對活動規范進行的有效保障與全盤肯定。這種方略雖然在一定程度上也能實現自動化的控制，但是約束的因素仍舊是尾大不掉。所以企業自動化時代的來臨便應運而生，這是現場控制技術不斷優化和完善的必然結果。太網工業協議與技術的形成，使得企業技術自動化的應用功能有所大大提高，輔之以互聯網的有效手段，使得控制技術呈現出更加實用與可靠的性能。

3結論

科學在發展，技術在進步，互聯網時代的來臨，產生出的直接影響便是計算機控制技術在短暫的歷史歲月中，便經歷過三個具有跨越性意義的發展歷程和飛躍階段，不斷指導于工業生產，并在互聯網技術體系的豐富過程中，不斷賦予嶄新的科學意義。

計算機控制技術論文:《計算機控制技術》課程中控制算法仿真平臺設計

【摘 要】本文基于MATLAB建立了《計算機控制技術》課程控制算法仿真平臺，通過友好的人機交互界面，實現控制算法的選擇、參數的設置、動態仿真以及算法改進前后的控制效果對比等。將抽象的理論知識變成直觀的感性認識，使學生能更直觀、高效地理解和掌握所學內容，培養學習興趣和能力，取得了良好的教學效果。

【關鍵詞】控制；算法；仿真

0 引言

《計算機控制技術》是工業電氣自動化、自動控制、計算機應用等專業的主要專業課程之一[1]。具有實踐性和綜合性強、課程抽象、學習難度大等特點。尤其是其中的控制算法，既是計算機控制系統的核心，也是整個計算機控制系統設計中的難點，并且由于控制算法數量多，理論性強，采用常規的講授方法，學生不易理解，教學效果不是很理想。基于此，本文以MATLAB為工具，通過編寫M文件、構建SIMULINK框圖對主要算法進行仿真實現，并通過 GUI （圖形用戶界面 ）設計友好的人機交互界面，實現控制算法的選擇、參數的設置、動態仿真以及不同算法的控制效果對比等。在建模仿真的過程中將抽象的理論知識變成直觀的感性認識，使學生可以更直觀、高效地理解和掌握所學知識，培養學生的學習興趣和能力，提高教學質量。

1 仿真平臺規劃

MATLAB是目前應用最廣泛的科學工程運算軟件，內嵌的SIMULINK是MATLAB的重要組件之一，無需大量的程序代碼，只需建立仿真框圖即可實現對復雜系統的交互式動態建模、仿真以及綜合分析，令繁瑣的仿真實現過程變得清晰可見。MATLAB的M文件工作方式，可以將MATLAB的語言代碼全部寫在一個文本文件――M文件中運行，用戶還可以根據需要自編一些函數，方便程序的修改與維護，提高代碼的可重用性。MATLAB GUI是MATLAB的圖形用戶界面開發環境[2]，使用它，用戶無需了解圖形實現的細節內容，便可以繪制復雜的圖形以及設計出美觀、方便的菜單化和控件式的人機交互界面。本文使用SIMULINK、M文件以及GUI實現《計算機控制技術》課程中的控制算法仿真平臺設計。

2 控制算法的M文件仿真

《計算機控制技術》課程中的控制算法主要有數字PID的各類控制算法、Smith補償算法、最少拍控制器的設計方法、大林算法以及滯后過程的預估控制算法等。數字PID控制算法有常規算法和改進算法兩大類，常規算法分為位置型和增量型，改進算法主要有積分分離PID算法、抗積分飽和PID算法、變速積分PID算法等，這部分使用M文件進行仿真。M文件仿真時，首先新建一個空M文件，之后依據算法表達式在空M文件中輸入MATLAB程序并以.m后綴保存，最后在命令窗口鍵入保存的文件名即可以運行該文件。之后通過 GUI開發環境設計友好的人機交互界面，實現控制算法的選擇、算法參數的設置、系統的動態仿真以及不同算法效果對比等。

仿真平臺中的人機交互界面之一如圖1所示。在該界面中點擊相應按鈕可以選擇不同的PID算法，算法改進前后的效果對比也可以直觀地得以呈現。此外，通過修改算法的參數，可以讓學生高效地理解不同參數對系統性能的影響。圖1的曲線是積分分離PID控制算法的仿真結果，被控對象為，采樣時間為1ms，rin（k）=1.0。

3 控制算法的SIMULINK仿真

《計算機控制技術》課程中的Smith補償算法、最少拍數字控制器、大林算法以及滯后過程的預估控制算法等使用SIMULINK進行仿真。之后在 GUI開發環境中設計友好的人機交互界面，實現控制算法的選擇、參數的設置以及系統的動態仿真等，如圖2所示。圖中的曲線是未消除振鈴的Dahlin算法的仿真結果，被控對象，采樣周期T=0.08s。

4 編譯GUI生成應用程序

為了能夠在沒有安裝MATLAB的計算機上使用該仿真平臺，需要將以上設計文件編譯成可以獨立執行的應用程序。該過程分三個步驟：安裝Lcc編譯器（MATLAB自帶），配置編譯器，編譯腳本。最后生成的后綴為.ctf和.exe的文件即為脫離MATLAB環境運行必需的文件。此后若要在未安裝MATLAB的機器上運行該可執行程序，只需將MATLAB安裝目錄下的＼toolbox＼compiler＼deploy＼win32中的MCRinstaller.exe安裝到該計算機后，點擊執行編譯生成的.exe文件即可。

5 結論

本文針對《計算機控制技術》課程中控制算法數量多，理論性強，采用常規的講授方法，學生不易理解、教學效果不理想的問題，設計了該課程的控制算法仿真平臺，讓抽象的理論得以直觀、生動的呈現，使學生深入、高效地理解和掌握所學內容，在教學中取得了良好的教學效果。

計算機控制技術論文:計算機控制技術在工業上的應用

摘 要：隨著科學技術的快速發展，計算機應用技術被應用到各個領域，包括國防、航空航天、工業、農業、醫學等行業，不僅提高了生產效率，也促進了企事業單位的快速發展。本文主要闡述了計算機技術在工業自動控制系統中的應用。

關鍵詞：計算機應用;工業;自動控制

自從工業技術革命以來，工業生產技術得到了快速發展。在工業生產過程中自動化系統的發展受到了人們的廣泛關注，計算機技術在自動化系統中的應用，取得了非常明顯的效果。當前，它已經成為了工業生產中不可或缺的工具。

“計算機控制系統”綜合了計算機、自動控制理論和自動化儀表等項技術，并將這些先進技術集成起來應用于工業生產過程。計算機控制系統是自動控制技術和計算機技術相結合的產物，利用計算機來實現生產過程自動控制的系統，它由控制計算機本體和受控對象兩大部分組成。

一、計算機控制技術的發展

計算機控制技術的思想始于上世紀五十年代中期，美國TRW航空公司與美國德克薩斯州的一個煉油廠合作，進行計算機控制的研究，他們設計出了一個利用計算機控制實現反應器供料最佳分配，根據催化劑活性測量結果來控制熱水的流量以及確定最優循環的系統。這項具有跨時代意義的工作為計算機控制技術的發展奠定了基礎，從此，計算機控制技術迅速發展，并被各行各業廣泛應用。

伴隨著計算機技術的飛速發展，計算機控制技術也緊隨其后，迅猛的發展起來，其發展過程大致可以分為四個階段：（1）開創時期（2）直接數字控制時期（3）小型計算機時期（4）微型計算機時期。如今計算機控制技術的發展又多了許多新的方向：計算機控制的網絡化;計算機控制的集成化;計算機控制的智能化;計算機控制技術的標準化。

二、計算機控制技術的應用領域

（1）計算機控制技術在工業領域的應用：計算機控制技術在工業上的發展有幾個階段：最初能實現如信息處理、數據采集、過程控制、在線優化、甚至實時調度、生產計劃等操作控制功能;到能滿足如非線性、時變動態特性等要求的遞階控制;再到基于微處理器的分散控制;再到過程診斷技術，目前主要應用于電力和化工工業;然后到廣泛地用于產品質量檢測與控制等方面的傳感器開發及高級控制技術;現在，美國、日本及其它工業發達的國家正投入大量的人力、物力和財力致力于機器人的研制與開發。這些機器人主要應用于制造行業，也將在過程工業中發揮越來越重要的作用。今后，社會將面臨新的研究課題，制造系統和專家系統。（2）計算機控制技術在醫學領域的應用：根據我國現狀，中藥生產企業，一般把綜合間歇控制系統分成兩部分來搞，即生產管理部分和實時控制部分。（3）計算機控制技術在農業領域的應用：智能溫室大棚中利用計算機進行遠程監控和操作，還可設計自動控制無人管理溫室大棚。根據遠程傳感器搜集來的溫度、濕度、光照等模擬信息，經輸入通道進行AD轉換，傳入計算機，計算機既可以利用這些數據進行監控，同時又可以利用這些數據對大棚進行控制，進行加濕、加溫、增加光照等控制，從而實現溫室大棚的自動化智能控制。（4）計算機控制技術在航空領域的應用：近幾年來，從我國載人航天技術成功以來，航空航天技術已經得到越來越多的國人關注，一個又一個矚目成績的取得離不開自動化控制技術的發展，而這其中計算機控制技術又占據著重要的位置。

三、工業計算機控制技術的發展趨勢

（1）工業計算機控制技術的網絡化。將控制系統網絡化，使控制作用的實現不再局限于傳統意義上的控制系統，而是由各種儀表單元分別獨立完成各自的工作，然后再通過網絡進行彼此間的信息交換和組織，并相互協作，最終實現預定完成的控制任務。這種近似于模塊化的思想，可以使各部分獨立工作，不產生干擾，有可以根據需要增減控制網絡中的個體，大大增強了系統的實用性。（2）工業計算機控制技術的集成化。計算機集成制造系統將成為21世紀占主導地位的新型生產方式，世界上很多國家包括我國都已經把發展計算機控制技術作為本國制造工業的發展戰略，并制定了許多由政府或工業界支持的計劃，用以推動計算機集成制造系統的開發與應用。計算機控制系統的集成化也已經成為當今計算機控制技術的又一發展趨勢。（3）工業計算機控制技術的智能化。目前的典型智能控制方法有：模糊控制、專家控制、神經網絡控制等。模糊控制繞過了對象的不確定性、不精確性、噪聲、非線性、時變性以及時滯性等影響，實現簡單，適應面廣。（4）工業計算機控制技術的標準化。任何技術的發展最終都會趨向于標準化，計算機控制技術也不例外，將計算機控制技術標準化，可大大促進計算機控制技術的發展。目前國際公認的標準尚未建立，但已有很多廠商愿意采用一些通用性較強的產品，相信不久的將來，計算機控制技術必將建立一套國際化通用標準。

綜上所述，計算機控制在工業系統中的應用已取得了可喜的進展，而且隨著計算機技術的繼續發展，系統和控制理論與實踐的不斷深化，將得到進一步完善和發展，并為提高生產設備性能、產品質量，稀有資源的有效利用發揮更大的作用。

計算機控制技術論文:基于項目教學法的計算機控制技術課程教學改革與探索

摘要：為進一步提高計算機控制技術課程的教學質量，設計了基于項目教學法的教學內容，探討了項目教學中出現的問題。教學實踐表明，項目教學法是一種值得探索的教學模式。

關鍵詞：項目教學法；課程教學；計算機控制技術

一、前言

項目教學法也稱為“基于項目活動的研究性學習”，是由美國著名教育家、伊利諾易大學教授凱茲博士和加拿大教育家、阿爾伯特大學教授查德博士共同創建的一種以學生為本的活動教學法，是一個全新的教學方法。它的理論基礎是建構主義學習理論、情境學習理論和杜威的實用主義教育理論。在項目教學中教師根據各學期學習領域的教學要求，適時安排教學計劃，制定和設計項目合同，組織學生以小組工作的方式加以實施，在整個教學活動中學生的積極性和求知欲望被有效地調動。項目教學法具有鮮明的特征：首先，學習過程是理論知識與實踐相結合的過程；其次，增強了學生學習的主動性和創新能力；最后，項目教學法是以“學習任務”為載體來引導學生自主學習和探索的，這使得學生在學習過程中清晰地意識到自身的學習目標。此外，在教學過程中同學之間的交流與合作、組員之間的優勢互補，培養了學生的團隊合作精神[1-3]。

項目教學法起源于美國，盛行于德國。上個世紀80年代開始，德國的應用科技類大學就已經廣泛開展了項目教學法的教學實踐，取得了令人矚目的成績[4]。我國職業教育的課程教學已經普遍采用項目教學法，可以查閱到大量的相關教學論文，已有基于項目教學法的教材出版，例如單片機技術、PLC技術、磨具設計等教材[5-6]。我國普通高等教育由于受傳統教學模式的影響，課程教學多數還是“理論教學+驗證性實踐環節+期終考試”的模式。近年來隨著我國普通高等改革的不斷深入，高校教師開始對傳統教學模式進行反思，在一些實踐性較強的課程教學中，已有教師引入了項目教學法進行課程教學改革。有部分地方院校的電視新聞學專業和機械設計專業在人才培養模式中強調項目教學法的應用，在專業課程教學中普遍采用了項目教學法，已取得了比較好的成效[7]。

二、計算機控制技術課程教學現狀

“計算機控制技術”是我校電氣工程及其自動化專業的主要專業課程之一，它是繼“自動控制理論”之后的一門專業主干課程。本課程主要介紹計算機控制系統的基本理論和計算機控制器的設計方法，介紹計算機控制系統的分析及系統的實現。從計算機控制系統應用的角度出發，培養學生對計算機控制系統的分析能力和設計能力。

在傳統計算機控制技術理論教學方法中，多為老師講解為主學生聽課為輔的教學方法，教學以教師講授為中心，對教學信息進行加工處理后，通過語言、文字等形式呈現給學生，學生則通過自己的感官接受教師的教學信息。實踐教學環節主要是做驗證性實驗，缺乏綜合性和設計性實驗項目。教師在教學過程中處于絕對的主動地位，學生在被動的環境中學習。學生的的主動性和創造性受到極大的壓制。

“計算機控制技術”課程是一門電類專業的主干課程，教學內容的實踐性強，適合項目教學法。教師和學生可以在實施項目的過程中，完成該課程的教學內容。項目的設計與生產實際聯系密切，學生在“做中學”，能夠調動學生的學習積極性。

三、基于項目教學的改革思路

1.教學內容和方式的改革。課程教學實行項目教學法改革，選擇合適的項目是關鍵。通過創設問題情境，把所要學習的內容巧妙地隱含在每一個項目中去，對項目進行分析、設計和探索研究，引導學生針對項目展開討論，可以使學生通過完成項目內容達到掌握所學知識，提高分析問題、解決實踐問題能力的目的。

通過走訪兄弟院校和工礦企業，結合我校電類專業定位，構建了計算機控制技術課程的知識體系，制定了計算機控制技術課程的教學內容。主要教學內容應該包含以下內容：（1）計算機控制系統的組成和計算機控制系統的典型形式；（2）輸入輸出通道、典型接口和硬件抗干擾技術；（3）逐點比較法插補原理和步進電機控制技術；（4）數字PID控制、最少拍控制和純滯后控制；（5）計算機控制系統的程序設計技術、數據預處理技術、軟件抗干擾技術等；（6）工業控制網絡技術、集散控制系統介紹和現場總線控制系統；（7）計算機控制系統設計的原則與步驟、設計舉例等。

根據我校的實驗條件，我們構建了三個教學項目，通過這些項目的實施，基本上可以涵蓋上面所提出的教學內容，能夠達到我們預期的教學要求。三個項目的要求如右表。

2.對學生考評的改革。項目的評估總結是項目教學法的重要環節，學生項目的評估總結過程是學生一個學習、提高的過程。學生在項目實施的過程中會發現各種問題，學生要組織自評和互評，發現自己的不足及別人的長處，從而提高自己的各種能力。我們取消了計算機控制技術課程期末考試的環節，教師主要通過考核出勤、工作態度、項目的硬件設計與制作、項目的軟件編寫、項目的調試和結果、項目報告書、項目組成員的答辯等情況，綜合給出一個合理的考核分數。

四、教學改革中需要探索的問題

1.選擇合適的項目是進行教學成功與否的關鍵。進行項目教學的課程項目不宜過多，每個項目涉及的知識點要滿足課程要求，不能有過多的重復內容，難度不宜過大，需要的實驗條件基本能夠滿足，等等。

2.如何合理地給出項目組成員的考評成績。項目一般需要小組合作的形式來完成，任課教師不能時時刻刻了解每個學生的情況，很難公證公平地對每個學生給出合理的成績。

3.現有實驗設備多數為驗證性實驗項目設計，基本上不符合設計性實驗要求。由于近年來高校擴招，實驗設備臺套數嚴重不足，因此，項目教學對實驗室設備的采購和管理提出了更高的要求。

4.缺乏適合本科層次的項目教學教材。近年來，國內職業教學已經出現了一些按照項目教學編寫的教材，其中大多數項目實施過程編寫得過于詳細，類似于驗證性實驗，而且其廣度和深度不符合本科教學的要求。如何在教材中將理論與教學項目進行結合，如何介紹項目的內容和實施過程，是教材編寫者需要思考的問題。

5.高校現有的體制很難對實施項目教學的教師一個合理的評價。

五、結論

1.教師的教學圍繞項目展開，教學過程有了變化，重點講解項目所需要的主要知識點，教師給出項目名稱，讓學生在“做中學”，可以激發學生的自主學習能力、實踐能力和創新能力。

2.計算機控制技術的教學項目將采用單片機（DSP或嵌入式系統）、PLC和工控機作為控制器，可以充分利用現有實驗室的條件，拓展實驗室功能，提高設備的利用率。

3.本課程教學改革模式可以應用到電類專業大量的計算機軟硬件課程和實踐性較強的專業課程的教學改革中，為這些課程進行“項目教學法”改革積累了經驗。

4.本科課程教學中實施項目教學法是一種有益的嘗試，在教學過程中還有很多實際問題需要探索和研究。

計算機控制技術論文:小型非球面數控拋光的計算機控制技術分析

摘要：隨著經濟的快速發展和科技的進步，計算機技術已經廣泛應用于社會生產的各個行業，利用計算機控制拋光的方法對小型非球面進行數控拋光控制，通過計算模擬結果，得出研制的小型非球面光學元件有良好的精度，計算機控制技術能有效的提高小型非球面光學元件的生產效率，對企業生產有十分重要的意義。

關鍵詞：小型非球面；數控拋光；計算機控制技術

隨著經濟的快速發展和科技的進步，光學元件在社會生產和建設中發揮著越來越重要的作用，利用計算機拋光控制技術對小型非球面數控拋光進行控制，生產出的小型非球面光學元件表面粗糙度很低，面形精度高，并且重復精度良好，計算機拋光控制技術能有效的提高小型非球面光學元件的生產效率，這企業生產中發揮著很高的作用。

1. 計算機控制拋光技術

小型非球面光學元件是光電傳感器件的主要組成部分，對光電傳感器的生產有十分重要的作用，一直以來，小型非球面的拋光是影響紅外熱成像光學技術發展的因素，傳統的手工修帶拋光技術生產周期比較長、生產效率低、重復精度很差，小型非球面光學元件批量成產效率低，嚴重的影響了企業的發展。計算機控制拋光技術可以將計算機的記憶性強、執行能力高等優點良好的發揮出來，計算機控制拋光技術是以定量的檢測結果作為加工指導，極大的提高了小型非球面光學元件的重復精度和生產效率。

2. 計算機控制拋光的理論和方法

2.1 計算機控制非球面加工技術的理論

計算機控制非球面加工技術是利用計算機控制一個小于元件直徑四分之一的小磨頭，對小型非球面光學元件進行打磨、拋光，計算機控制拋光技術主要是控制磨頭在光學元件表面的打磨、拋光時間和磨頭與光學元件的壓力，從而確定材料的去除量。用公式表示為：ΔZ（x，y）=kP（x，y）V（x，y），ΔZ（x，y）代表磨頭和光學元件接觸的某一點材料在單位時間內的去除量；k為光學元件在生成過程中的溫度比例常數；P（x，y）代表磨頭和光學元件接觸的某一點的相對壓力；V（x，y）代表磨頭在光學元件某一點的移動速度；x、y代表磨頭與光學元件接觸點的坐標。

2.2 材料去除量的計算機模擬

當磨頭在光學元件表面轉動時，繞被加工工件的對稱軸會產生一個擺動運動，從而保磨頭用合適的壓力和接觸面積對光學元件進行加工，在加工過程中，拋光磨頭的旋轉軸、磨頭始終和光學元件接觸面中心點的切線保持垂直，光學元件隨著加工臺按一定的速度進行移動。當磨頭工作函數中心與光學元件中心的距離大于磨頭工作半徑時，磨頭和光學元件在同一周期內的接觸區域為環帶，當磨頭工作函數中心與光學元件中心的距離小于磨頭工作半徑時，磨頭和光學元件在同一周期內的接觸區域為園帶，此時磨頭工作函數中心到光學元件中心的距離與磨頭工作半徑的和值為磨頭的覆蓋區域。

在加工過程中如果壓力和其他加工工藝保持不變，則材料的去除量只受磨頭在光學元件上移動速度的影響，所以只需要求得磨頭在光學元件上的移動速度，就可以得出材料的去除量。根據公式， 可以計算出材料的去除量。其中R（r）表示磨頭工作函數，r表示接觸點到光學元件中心的距離，v表示磨頭在光學元件的移動速度， 表示在加工中磨頭對材料去除作用的角度， 表示磨頭工作函數中心與光學元件中心的距離， 表示磨頭旋轉半徑。當光學元件的旋轉角度同磨頭的旋轉角度比為定值1/5， ＞ 時，磨頭和光學元件在同一周期內的接觸區域為環帶，磨頭的工作函數會隨著 和 比的變化而變化；當光學元件的旋轉角度同磨頭的旋轉角度比為定值1/5， ＜ 時，磨頭和光學元件在同一周期內的接觸區域為園帶，此時磨頭的工作函數會隨著 的變化而變化。在實際生產中，由于存在一定的誤差，因此要根據最接近磨頭工作函數的曲線進行材料的去除量計算。

2.3 光學元件整個工作面去除量函數的計算模擬

通過對磨頭工作函數進行優化，將磨頭的駐留函數做成卷積，就可以得到光學元件整個工作面的去除量函數。當磨頭工作函數在光學元件上的運行軌跡為螺旋線時，如果螺距比磨頭工作函數的直徑小，而光學元件的旋轉速度大于磨頭徑向移動速度，磨頭和光學元件的接觸點在圓形磨頭工作函數區域內的接觸時間很短，因此可以近似的認為光學元件的中心和磨頭工作中心相對稱。去除量函數曲線容易受磨頭工作函數中心與光學元件中心偏移度的影響，當磨頭工作函數中心與光學元件中心偏移度大于磨頭工作函數時，接觸點在磨頭工作函數區域內的運行軌跡為圓形，當磨頭工作函數中心與光學元件中心偏移度小于磨頭工作函數時，接觸點在磨頭工作函數區域內的運行軌跡為橢圓形，通過分析光學元件整個工作面的去除量函數曲線，可以發現元件的中間和邊緣部分的去除量不夠，因此，可以采用調整磨頭駐留時間來進行補償。

在實際生產中，小型非球面數控拋光是一個十分復雜的過程，數控拋光的影響因素很多，如拋光摸的運行方式、拋光元件的材料、光學元件的材料、幾何尺寸、結構構造、磨頭與光學元件的接觸面積、壓力的大小、拋光環境的溫度、拋光材料的濃度等都會對拋光造成影響，因此，在實際生產過程中，要根據實際拋光的參數制作合理的材料去除量分布曲線，從而確定出光學元件的拋光材料去除量。

3. 結果

根據計算機控制拋光理論，對小型非球面數控拋光進行計算機模擬計算，得出的計算機模擬結果和理論計算結果很接近，并且拋光非球面元件的表面粗糙度很低，面形精度良好，重復精度高，計算機控制拋光技術能適用于小型非球面元件的批量生產，因此，利用計算機控制拋光技術能有效提高小型非球面光學元件的生產效率，促進企業的發展和建設。

計算機控制技術論文:計算機控制技術及網絡通信的發展應用

摘要：計算機的控制系統因借助輔助部件和被控對象參與并控制應用計算機，從而達到控制的目的。網絡通訊技術的應用越來越廣泛、功能越來越強大、系統越來越安全和可靠。基于計算機遠程網絡通訊技術的各種應用軟件已廣泛應用于人們的生產和生活中，并成為人們生產和生活中重要的組成部分。本文介紹了計算機的控制系統組成及分類，計算機的控制系統硬件通常由微型計算機、外部設備、輸入輸出導通及操作臺等組成。最后還評價了計算機的控制技術。

關鍵詞：計算機 控制技術 應用探索

計算機的控制系統因借助輔助部件和被控對象參與并控制應用計算機，從而達到控制的目的。計算機是指數字計算機，輔助部件指輸入輸出接口，檢測裝置以及執行裝置等。被控對象的聯系以及部件之間的聯系，一種是有線方式，例如通過電纜的模擬信號或數字信號聯系。一種是無線方式，如紅外線、微波、光波等聯系。被控對象包括各行各業的機械裝置、實驗裝置、儀器儀表、機器人、生產過程等。近些年，隨著計算機硬件及軟件的快速發展和普及，計算機遠程網絡通訊的應用范圍越來越廣，數據傳輸量越來越大，傳輸效率也越來越高，已廣泛應用于各個領域，并且已成為人們生產、生活和公眾服務中不可或缺的一部分。相信在未來較短的時間內，計算機遠程網絡通訊技術將會得到更快的發展，其應用范圍將會更廣，為人們的生產和生活提供更為高效、優質的服務。

1 計算機控制系統的組成和分類

計算機的控制系統是由工業計算機和工業對象組成。與普通控制系統一樣，計算機的控制系統是開環的或閉環的。而閉環的方式運用最普遍，是一種最基本的控制方式。

1.1 硬件組成

計算機的控制系統硬件一般都是由計算機、外部設備、輸入輸出通道以及操作臺等構成，如（圖1）所示。

1.2 計算機的控制系統軟件

計算機的控制系統有以下四種系統：操作指導控制系統、直接數字控制系統（DDC）、計算機監督系統（SCC）、分級計算機控制系統。

2 計算機遠程網絡通訊技術

（1）根據信息傳輸方向的不同，可將計算機遠程網絡通訊技術分為雙工通訊、半雙工通訊及單工通訊三種類型：雙工通訊是指通過復雜的通訊線路結構，信息能夠向兩個方向同時傳遞；半雙工通訊是指信息雖然可向兩個方向傳遞，旦不是同時進行的，每次只能向單一方向傳遞；單工通訊則是信息只能向固定的一個方向傳遞。在實際應用中，網絡線路通訊方式多為半雙工方式，即多為四線制傳輸方式，而在計算機與計算機終端之間多采用單工通訊方式，這樣在滿足實際實用要求的前提下，通信線路得到了有效簡化。

（2）計算機遠程網絡通訊的組成。計算機遠程網絡通訊系統根據硬件的不同主要包括計算機終端、主機、數據交換設備、數據傳輸線路等部分。其中，計算機終端主要負責控制企業用戶的通訊量和信息規模；數據交換設備主要負責對數據進行分類、歸整、處理和儲存。主機則包括微型計算機和小型計算機，其中以微型計算機最為常見。數據傳輸線路主要有電話線路、微波線路、光纖線路等，其中光纖線路因其高效性而被廣泛應用。系統中的計算機終端、主機等硬件通過數據傳輸線路實現互聯，數據交換設備將各種終端設備連入網絡，然后遠程網絡通訊系統中的計算機能夠通過網絡協議對終端設備進行相應的控制。當數據傳輸線路為電話線時，數據交換器則為計算機遠程網絡通訊系統的調制解調器，從而實現數據信號向模擬信號、模擬信號向數據信號的轉換。

（3）計算機遠程網絡通訊的連接形式。隨著計算機遠程網絡技術的快速發展，目前，其連接形式主要有分支式、多路復式、集線式、點到點式四種。其中以點到點式最為常見，該種連接形式以計算機為核心，通過數據傳輸線路和數據交換設備來實現數據信息的輸送。當數據傳輸線路為電話線路時，同一時間內，計算機僅可以與一個攪拌站終端連接，此時如果計算機與其它攪拌站終端間有數據輸送任務，則會導致計算機出現忙號。

3 計算機控制的發展現狀及應用探索

3.1 網絡化

隨著計算機和網絡技術的發展，各種計算機網絡廣泛應用于控制系統，規模越來越大，從而使傳統的回路控制系統所具有的特點在系統網絡化過程中發生了根本變化，并逐步完成了控制系統網絡化。現場網絡技術的產生及成功的應用改變了這種局面。他將所有的網絡接口移到了各種儀表單元，從而使儀表單元均具有了直接的通訊功能。網絡技術的這一新發展是得網絡延伸到控制系統的末端。結合原有控制系統的網絡結構，就實現了最基本控制任務的底層到完成優化調度工作的最高層的網絡優化連接。各種儀表單元是控制網絡的最小實現環節，他們的網絡化是在這些儀表單元數字化的基礎上實現的，及原有儀表單元數字化后，再增加網絡通訊專用單元，構成現場總線系統。在網絡化的計算機控制系統中，及現場總線控制系統中，具體的控制作用的實現不再只限于傳統意義上的控制系統，而是有各種儀表單元分別獨立完成各自的工作，然后再通過網絡進行彼此間的信息交換和組織，并相互協作，最終實現預定完成的控制任務。

3.2 扁平化

根據不同功能的網絡結構，在系統集散以及分布式計算機的控制系統中，系統將以網絡為限分成了多個層次，各層網絡之間由計算機相連接。因為各個網絡層次之間互相獨立，在信息傳遞和交換中，將受計算機的影響，是信息傳遞以及交換的主要問題。并由于集散以及分布式的控制系統[3]本身網絡以及數據結構有封閉性，造成了不同廠家之間的產品交互性差。

4 結語

隨著計算機控制技術的不斷發展，對控制系統的控制水平要求越來越高，將推動了計算機的控制水平向更高層次的發展。本文首先介紹了計算機控制技術的組成與分類；然后對計算機的起源、發展現狀以及應用探索進行了說明；最后評價了計算機控制系統。