發(fā)布時間：2022-05-30 03:36:09
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的計算機(jī)控制技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
[摘 要]計算機(jī)控制技術(shù)課程是自動化專業(yè)的核心課程，該門課程融合了多個相關(guān)課程的內(nèi)容，又與工程實踐結(jié)合緊密，以往單純的筆試方式無法全面了解學(xué)生對該門課程的掌握程度，也無法對動手能力比較強(qiáng)的學(xué)生產(chǎn)生激勵作用，因此本文提出根據(jù)教學(xué)大綱要求，采用以能力評判為導(dǎo)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(xiàn)性良好。
[關(guān)鍵詞]計算機(jī)；控制技術(shù)；考核方案；設(shè)計
計算機(jī)控制技術(shù)課程是自動化核心專業(yè)課程，其主要內(nèi)容包括計算機(jī)硬件接口技術(shù)、硬件抗干擾技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)字PID（比例-積分-微分）及先進(jìn)控制技術(shù)，DCS（分布式控制系統(tǒng)）以及FCS（集中式控制系統(tǒng)）技術(shù)等核心內(nèi)容，根據(jù)教學(xué)大綱要求，該課程需要掌握計算機(jī)硬件接口的實現(xiàn)方法和基本的抗干擾設(shè)計方法，掌握數(shù)字PID參數(shù)整定及優(yōu)化方法，熟悉DCS和FCS基本結(jié)構(gòu)，熟悉DCS在火電廠的具體應(yīng)用，掌握DCS編程的基本方法。
由于該課程綜合了微機(jī)原理、自動控制原理、信號處理與火電廠檢測技術(shù)等課程的一些知識，學(xué)習(xí)內(nèi)容又跟火電廠熱工控制結(jié)合緊密，根據(jù)大綱培養(yǎng)要求以及現(xiàn)有的實驗條件，以課程學(xué)習(xí)后應(yīng)達(dá)到的專業(yè)能力進(jìn)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(jié)方式考核的方式，對于促進(jìn)教學(xué)相長，提高學(xué)生工程能力有一定價值。
為此，特結(jié)合大綱要求以及火電廠熱工專業(yè)的相關(guān)能力的培養(yǎng)要求，擬充分利用現(xiàn)有的實驗條件和圖書館的文獻(xiàn)檢索條件，對學(xué)生的專業(yè)能力進(jìn)行相關(guān)考核具體內(nèi)容如下。
1 文獻(xiàn)檢索和閱讀分析能力考核（15%）
根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容學(xué)生可對以下5個方面的內(nèi)容進(jìn)行研究及應(yīng)用前沿進(jìn)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(shù)與抗干擾技術(shù)，包括AI、AO、DI、DO以及共模干擾信號的抑制方法；②數(shù)字PID以及先進(jìn)控制技術(shù)，包括PID參數(shù)整定及優(yōu)化方法，串級及前饋，模糊控制；③網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，包括DCS以及FCS所用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)存儲方式，網(wǎng)絡(luò)訪問方式等國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；④DCS及FCS技術(shù)，包括兩種火電廠計算控制技術(shù)的發(fā)展趨勢與方向以及研究進(jìn)展。
2 熱工控制系統(tǒng)實現(xiàn)方案設(shè)計能力（25%）
給定某一熱工被控對象及其被控參數(shù)相關(guān)技術(shù)要求，對DCS或者FCS相關(guān)的硬件設(shè)備進(jìn)行選型，包括采集模件、DPU、通信模塊以及對執(zhí)行器進(jìn)行選型，主要對選型合理性進(jìn)行評價，包括技術(shù)實現(xiàn)的可行性，性價比的合理性、可靠性以及維護(hù)的便捷性等多種因素進(jìn)行綜合分析。若采用IPC+板卡的方式實現(xiàn)，則須選擇相應(yīng)的工控機(jī)，I/O板卡、端子板、信號調(diào)理等相關(guān)的硬件，最后提交文字方案。
3 熱工軟件設(shè)計能力考核（25%）
結(jié)合熱電廠的某一被控對象參數(shù)控制要求，在DCS編程環(huán)境上利用圖元進(jìn)行操作畫面組態(tài)，達(dá)到基本形象和直觀的要求，并利用動態(tài)顯示方式對被控對象參數(shù)進(jìn)行模擬儀表功能的實現(xiàn)；控制功能的實現(xiàn)主要以利用DCS組態(tài)環(huán)境中的邏輯和控制模塊來實現(xiàn)對被控參數(shù)的調(diào)節(jié)，以及PID參數(shù)的整定和優(yōu)化功能，可以結(jié)合MATLAB軟件進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。該內(nèi)容具體考核的實施在DCS實驗室軟件平臺上實現(xiàn)。
4 I/O接口實現(xiàn)及硬件抗干擾設(shè)計能力考核（25%）
I/O接口以以下三種方式進(jìn)行評價。
（1）給出輸入輸出信號范圍，自行設(shè)計信號調(diào)理電路和抗干擾電路，并利用電路仿真方式觀察調(diào)理電路設(shè)計的合理性，提交仿真結(jié)果。
（2）給定不同類型的多路標(biāo)準(zhǔn)信號，自行設(shè)計多通道采集系統(tǒng)，包含多路開關(guān)，A/D總線接口，查詢或中斷方式下跟ISA總線或者單片機(jī)（ARM）之間的擴(kuò)展電路，提交相關(guān)的原理圖。
（3）利用實驗室現(xiàn)有的亞當(dāng)模塊和信號發(fā)生器實現(xiàn)信號采集功能，并利用軟件編程實現(xiàn)抗干擾功能。
5 創(chuàng)新設(shè)計能力考核（10%）
雖然結(jié)合現(xiàn)有的DCS在火電廠產(chǎn)生了海量數(shù)據(jù)，但海量數(shù)據(jù)卻具有無法對火電廠工藝管理進(jìn)行指導(dǎo)的特點(diǎn)，因此，應(yīng)有針對性地設(shè)計一套能結(jié)合應(yīng)用的數(shù)據(jù)提取方案。
在對某專業(yè)班級學(xué)生進(jìn)行實際考核過程中，考核方案具有可操作性強(qiáng)，能比較客觀反映學(xué)生對課程的掌握程度等優(yōu)點(diǎn)。
摘要：針對“計算機(jī)控制技術(shù)”一課的特點(diǎn)，本文主要對基于現(xiàn)代信息技術(shù)下“計算機(jī)控制技術(shù)”教學(xué)模式進(jìn)行探討，分別從教學(xué)方法、教學(xué)方式以及考試模式等方面探討“計算機(jī)控制技術(shù)”的教學(xué)模式。經(jīng)多年對該專業(yè)課教學(xué)經(jīng)驗，該教學(xué)模式不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
關(guān)鍵詞：計算機(jī)控制技術(shù)；教學(xué)方法；教學(xué)模式
隨著信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，大多院校將“計算機(jī)控制技術(shù)”作為自動化類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課，該課程的教學(xué)方式方法直接影響學(xué)生對現(xiàn)有控制算法的實用性[1]學(xué)習(xí)。從往屆大學(xué)畢業(yè)生的畢業(yè)設(shè)計中表現(xiàn)出來的一些問題，絕大多數(shù)學(xué)生甚至卷面考試成績優(yōu)秀的學(xué)生都不能較好地將課堂講過的理論知識很好地應(yīng)用。因此，在后來的課程教學(xué)中，筆者努力探索如何讓學(xué)生將理論知識應(yīng)用于實際課題中，總結(jié)出了提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力的教學(xué)方法、教學(xué)方式以及考試模式。
一、現(xiàn)代信息技術(shù)下課堂教學(xué)方法的探討
工科教育作為我國高等教育中規(guī)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(yè)課主要是面向工程實際，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)和實踐創(chuàng)新能力，直接為學(xué)生工作與就業(yè)做準(zhǔn)備[4]。工科專業(yè)課教學(xué)是大學(xué)階段重要的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)之一，直接關(guān)系到專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量問題，為適應(yīng)時展的要求，專業(yè)課教學(xué)應(yīng)改進(jìn)教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容與考核方式，因材施教，結(jié)合多種實踐形式鞏固加深教學(xué)效果。教學(xué)方法是師生為完成教學(xué)任務(wù)，傳授與學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容所運(yùn)用的手段和途徑，包括教師教的方法和學(xué)生學(xué)的方法。
教學(xué)前應(yīng)有充分的準(zhǔn)備，教學(xué)大綱的制定、教材的選擇、教案的撰寫以及教學(xué)講義的準(zhǔn)備等都對課堂教學(xué)具有重要的作用。在明確教學(xué)課程后，首先分析學(xué)生的專業(yè)背景，因材施教，對不同的教學(xué)對象制定不同的教學(xué)內(nèi)容，如對于自動控制理論專業(yè)學(xué)生，主要講解一些控制算法以及控制器的設(shè)計；而對于電氣自動化專業(yè)學(xué)生，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)偏向電氣類控制，如典型的PID算法在電機(jī)轉(zhuǎn)速中控制的應(yīng)用等。大綱的制定是教學(xué)的前提，教學(xué)應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)的大綱內(nèi)容選擇相應(yīng)的教材以及制定講義。教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)確定后，教學(xué)方法是否得當(dāng)，對教學(xué)效果起著非常關(guān)鍵的作用。高等學(xué)校常用的教學(xué)方法主要有三類[5]：第一類是運(yùn)用語言傳遞教學(xué)內(nèi)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(xué)內(nèi)容的方法，如實驗實習(xí)法、演示法、參觀法等；第三類是通過教師指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)自活動獲取知識技能的方法，如自學(xué)指導(dǎo)法、練習(xí)法等。
隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，課堂教學(xué)方法應(yīng)從傳統(tǒng)的課堂板書講授為主的教學(xué)方法轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗝襟w教學(xué)板書輔助的教學(xué)方法。引入現(xiàn)代信息技術(shù)能幫助教師更生動地教學(xué)，教師的講授過程中添加演示方法能使課堂教學(xué)變得更加生動有趣，增加課堂教學(xué)容量，加大教學(xué)密度，提高課堂教學(xué)效率，有些比較抽象的概念經(jīng)多媒體的演示變得形象、生動，使教學(xué)更富直觀性，教學(xué)過程更加活潑、有趣，也能增加學(xué)生的參與程度。結(jié)合多媒體技術(shù)能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，激發(fā)起學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的積極性，同時開拓學(xué)生的視野，增強(qiáng)學(xué)生對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的了解和興趣。增加與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的動畫、影像、圖片等素材，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)愉快的語言學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生從上課開始就進(jìn)入一個具有魅力、引人入勝的學(xué)習(xí)境界，加深了學(xué)生對專業(yè)知識的理解和記憶，引發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，從而優(yōu)化課堂教學(xué)，提高教學(xué)效果。
對于典型的計算機(jī)控制技術(shù)算法如PID控制算法，可以通過多媒體仿真演示的方式，使學(xué)生明白什么條件下系統(tǒng)性能更好。例如PID直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制，在多媒體下將電路以及參數(shù)設(shè)置過程給學(xué)生演示，根據(jù)自動控制原理知識建立直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)學(xué)模型建立仿真模型，繪制直流電機(jī)參數(shù)設(shè)置仿真圖（如圖1所示），然后建立PID仿真控制器，所有參數(shù)的設(shè)置以及模型的建立均在課堂經(jīng)多媒體演示給學(xué)生，學(xué)生能明白如何將PID控制算法運(yùn)用于實際電機(jī)轉(zhuǎn)速控制。
二、現(xiàn)代信息技術(shù)下的教學(xué)方式探討
教好一門課，除了課堂教學(xué)方法能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性以外，現(xiàn)代信息技術(shù)下可以借助于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程答疑輔導(dǎo)等，結(jié)合傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，使學(xué)生課后更好地了解所學(xué)知識。
學(xué)生可以通過實踐來進(jìn)一步了解理論知識的應(yīng)用，實踐課程包括校外的與校內(nèi)的實踐。根據(jù)學(xué)校條件，聯(lián)系校外的智能儀器儀表等工廠，讓學(xué)生了解如何實現(xiàn)智能控制，如何將智能控制算法應(yīng)用于實際。校內(nèi)開設(shè)1～2周課程設(shè)計，每個學(xué)生可以自己選定一種控制對象如爐溫、電機(jī)轉(zhuǎn)速等，將所學(xué)的控制算法用微處理器進(jìn)行控制實現(xiàn)，設(shè)計一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，使控制精度達(dá)到規(guī)定的要求范圍。通過課程實踐的教學(xué)模式能提高學(xué)生的動手能力。
三、現(xiàn)代信息技術(shù)下考試方法探討
目前大多國內(nèi)高校普遍采用單一的閉卷考試形式，考試內(nèi)容一般以教材為主，考查學(xué)生對知識的記憶與理解，學(xué)生為考試而學(xué)習(xí)，缺乏學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性。這種考核方式無法反映學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)所獲得的動手實踐能力和創(chuàng)新思維能力，也與工科專業(yè)課以培養(yǎng)學(xué)生工程實踐和創(chuàng)新能力的教學(xué)目標(biāo)不相適應(yīng)[6]，容易出現(xiàn)高分低能的現(xiàn)象。因此，為了全面推進(jìn)素質(zhì)教育，對于“計算機(jī)控制技術(shù)”課程，采取1：1的考試方式，即設(shè)計題與考試試卷各50分。為了激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，將所學(xué)的專業(yè)知識綜合地運(yùn)用到實踐中，提高動手能力以及協(xié)作、探索和創(chuàng)新能力，考核方式采用大作業(yè)的方式，對每個學(xué)生找一個自己喜歡且能實現(xiàn)的控制算法，并明確控制對象與控制目標(biāo)，設(shè)計程序。針對實驗室能演示的控制對象，每個同學(xué)要求對控制算法設(shè)計控制程序，對控制對象進(jìn)行控制，并實現(xiàn)控制目標(biāo)，達(dá)到要求的控制精度，如直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制，要求轉(zhuǎn)速控制精度在5%以內(nèi)。如何編程實現(xiàn)，如果沒有實現(xiàn)的對象，要求學(xué)生利用Matlab的仿真軟件實現(xiàn)對控制對象的仿真控制實現(xiàn)。用多媒體ppt形式演示給同學(xué)們看，或者網(wǎng)絡(luò)視頻共享實現(xiàn)整個仿真過程。為了提高同學(xué)們的撰寫科技說明文寫作水平，每個同學(xué)寫出一篇科技論文，講述清楚對控制對象實現(xiàn)控制的目標(biāo)，寫明控制算法，如電機(jī)轉(zhuǎn)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(xiàn)等。通過大作業(yè)的形式，不僅加深了學(xué)生對課本知識的了解，也鍛煉了學(xué)生對科技論文的撰寫能力，為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計做好了準(zhǔn)備。同時，專業(yè)課的理論知識也應(yīng)該掌握，因此理論閉卷考試也是有必要的，對于控制器設(shè)計如最小拍有波紋、無波紋等控制器的設(shè)計與系統(tǒng)性能分析等理論計算測試是必須的。
四、結(jié)論
針對現(xiàn)代信息技術(shù)下“計算機(jī)控制技術(shù)”課程的特點(diǎn)，從教學(xué)方法、教學(xué)方式手段以及考試模式等方面探討該門課的教學(xué)模式，對學(xué)生學(xué)好控制算法具有重要的作用。教學(xué)方法主要針對教師的課堂教學(xué)前材料的準(zhǔn)備、課堂教學(xué)方法進(jìn)行了探討，對于典型算法的實現(xiàn)需要利用現(xiàn)有的多媒體技術(shù)，一步一步演示給學(xué)生看，激發(fā)學(xué)生的興趣，課堂多討論、多提問實現(xiàn)師生互動。基于現(xiàn)代信息技術(shù)下“計算機(jī)控制技術(shù)”的教學(xué)方式進(jìn)行了討論，充分利用信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等實現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻教學(xué)，遠(yuǎn)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(xué)生的綜合素質(zhì)。
摘 要：鋁解不僅屬于高耗能、高污染行業(yè)，國家產(chǎn)業(yè)政策對其嚴(yán)格限制，而且在經(jīng)濟(jì)形勢低迷、產(chǎn)能嚴(yán)重過剩的情況下，諸多新興企業(yè)以技術(shù)、裝備、資金及成本等優(yōu)勢占據(jù)了市場主動，相對而言，投產(chǎn)較早、相對落后的企業(yè)或系列則處境艱辛，如何利用計算機(jī)新型技術(shù)對其進(jìn)行優(yōu)化控制成為當(dāng)前該行業(yè)應(yīng)首要考慮的問題。
關(guān)鍵詞：鋁電解； 計算機(jī)技術(shù)；生產(chǎn)工藝
中國鋁電解槽工業(yè)發(fā)展速度之快， 已推動中國成為鋁工業(yè)強(qiáng)國。近年來， 在中國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的進(jìn)程中，電解鋁產(chǎn)能得到了突飛猛進(jìn)的擴(kuò)張，電解槽設(shè)計技術(shù)已成功投產(chǎn)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(yīng)用。無疑，借助先進(jìn)的計算機(jī)控制技術(shù)對鋁電解槽生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)各種技術(shù)及其工藝參數(shù)間的響應(yīng)與匹配，減少人為因素干預(yù)，達(dá)到鋁電解生產(chǎn)完全自動控制的理想境界。
一、鋁電解槽生產(chǎn)工藝計算機(jī)控制技術(shù)優(yōu)化
（1）技術(shù)原理
新的技術(shù)原理依然是建立在以槽溫、 電解質(zhì)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(tài)平衡的基礎(chǔ)上， 在實際生產(chǎn)中，由于多項工藝技術(shù)共同發(fā)生作用，電解槽實際已由最初的靜態(tài)平衡發(fā)展成為新的動態(tài)平衡， 動態(tài)平衡依然是由上述多項工藝技術(shù)支撐。但關(guān)鍵在于，由于多項工藝技術(shù)及其參數(shù)不能有效地匹配，難以實現(xiàn)多參數(shù)平衡控制， 電解槽的某些技術(shù)本身已發(fā)生了嚴(yán)重的偏離， 惡性循環(huán)影響了體系的生產(chǎn)效力。因此， 新技術(shù)目的很簡單， 依據(jù)電解槽原理， 通過調(diào)整各技術(shù)參數(shù)，還原動態(tài)平衡為靜態(tài)平衡，然后對動態(tài)平衡下的各項工藝技術(shù)通過計算機(jī)程序進(jìn)行重新調(diào)整，實現(xiàn)最佳匹配。
（2）主要問題與原因
以某企業(yè)16kA系列槽況為例，其主要特征如表1所示，該系列槽電解質(zhì)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(yùn)行狀況無法維持穩(wěn)定狀態(tài)，運(yùn)行狀態(tài)較為脆弱，易引發(fā)病槽事故，對其原因進(jìn)行相關(guān)性梳理，總結(jié)結(jié)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(dá)到熱平衡 。故啟動后一段時間內(nèi)， 電解槽保持較高的電壓和陰極效應(yīng)系數(shù)， 以保持較高的溫度。啟動后期要逐漸提高鋁水平， 使槽膛內(nèi)壁逐漸形成結(jié)殼。
（2）電解質(zhì)酸化
由于此段時間炭陰極強(qiáng)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(zhì)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(yù)熱
在預(yù)熱、 啟動和啟動后期的前 3個月內(nèi)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(nèi)的電流效率降低一項 ， 多用的電能消耗就高達(dá)正常槽能量消耗的 3 ～ 4倍 。
三、大型鋁電解槽生產(chǎn)初期的工藝控制優(yōu)化
（1）新開動的鋁電解槽的特點(diǎn)
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(kuò)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(kuò)散。因此， 在電解槽開動初期， 需要添加相當(dāng)數(shù)量的炭酸鈉 （ 相當(dāng)于添加氟化鋁），以保持電解質(zhì)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(nèi) ， 至少需要補(bǔ)給 2t 以上的氟化鈉 （ 用炭酸鈉） 。
（2）計算機(jī)控制技術(shù)優(yōu)化
電解槽技術(shù)參數(shù)間呈現(xiàn)的不匹配及紊亂現(xiàn)象，不穩(wěn)定的槽運(yùn)行狀況，較低的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，說明該系列鋁電解槽技術(shù)體系發(fā)生了偏離， 且與行業(yè)先進(jìn)技術(shù)相比，該體系中計算機(jī)控制技術(shù)沒有充分發(fā)揮優(yōu)勢，需要對該體系的計算機(jī)控制技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)化，從而實施技術(shù)糾偏。技術(shù)糾偏是建立在計算機(jī)管理技術(shù)基礎(chǔ)之上的，是依靠計算機(jī)控制程序，通過對鋁電解生產(chǎn)過程相關(guān)技術(shù)及其參數(shù)適當(dāng)進(jìn)行匹配調(diào)整，提高計算機(jī)自動控制性能， 減少人為干預(yù)， 實現(xiàn)穩(wěn)定性增強(qiáng)、 自控能力強(qiáng)的槽況。
四、結(jié)語
對投產(chǎn)較早的鋁電解系列， 因其技術(shù)裝備水平相對落后，所進(jìn)行的技術(shù)調(diào)整是在對槽況還原為理想的靜態(tài)平衡的基礎(chǔ)上， 對其動態(tài)平衡的諸項工藝技術(shù)參數(shù)進(jìn)行平衡控制的過程。這個過程盡管是借助鋁電解槽生產(chǎn)的計算機(jī)控制技術(shù)來實現(xiàn)， 但因改善體系性能是個系統(tǒng)性的工程， 調(diào)整過程存在長期性、 復(fù)雜性， 甚至存在艱巨性和反復(fù)性。大型鋁電解槽生產(chǎn)初期的工藝控制優(yōu)化 ，對減少超大型預(yù)焙鋁電解槽陰極早期破損 、提高其壽命和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) ， 意義極為重大 ，然而， 它亦是一項需要設(shè)計與生產(chǎn)相互協(xié)作 、緊密配合才能很好完成的科研項目。
摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們越來越多的用計算機(jī)來實現(xiàn)控制。近年來，計算機(jī)技術(shù)、 自動控制技術(shù)、檢測與傳感器技術(shù)、CRT顯示技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)的高速發(fā)展，給計算機(jī)控制技術(shù)帶來了巨大的發(fā)展，因此，設(shè)計一個性能良好的計算機(jī)控制系統(tǒng)是非常重要的。計算機(jī)控制系統(tǒng)包括硬件、軟件和控制算法等方面，一個完整的設(shè)計還需要考慮系統(tǒng)的抗干擾性能，使系統(tǒng)能長期有效地運(yùn)行。本文簡單分析了計算機(jī)控制技術(shù)原理及其應(yīng)用。
關(guān)鍵詞 計算機(jī)控制技術(shù) 特點(diǎn) 設(shè)計
1計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成
計算機(jī)控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。計算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成將自動控制系統(tǒng)中的控制器的功能用計算機(jī)來實現(xiàn)，就組成了典型的計算機(jī)控制系統(tǒng)。計算機(jī)控制系統(tǒng)由工業(yè)控制機(jī)和生產(chǎn)過程兩大部分組成。工業(yè)控制機(jī)是指按生產(chǎn)過程控制的特點(diǎn)和要求而設(shè)計的計算機(jī)，它包括硬件和軟件兩部分。生產(chǎn)過程包括被控對象、測量變送、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣開關(guān)等裝置。軟件系統(tǒng)是控制機(jī)不可缺少的重要組成部分。只有在適當(dāng)?shù)能浖到y(tǒng)支持下，控制機(jī)才能按設(shè)計的要求正常地工作?？刂茩C(jī)的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件是用于計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的各種資源管理、信息處理相對外進(jìn)行聯(lián)系及提供服務(wù)的軟件。應(yīng)用軟件是用來使被控對象正常運(yùn)行的控制程序、控制策略及其相應(yīng)的服務(wù)程序。應(yīng)用軟件是在系統(tǒng)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(yīng)用軟件由用戶根據(jù)需要自行開發(fā)。隨著計算機(jī)過程控制技術(shù)的日趨成熟，應(yīng)用軟件正向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的方向發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)的基本控制模塊由制造廠家提供給用戶，用戶只需根據(jù)控制的要求，經(jīng)過簡單的組態(tài)過程即可生成滿足具體要求的專用應(yīng)用軟件，大大方便了用戶，縮短了應(yīng)用軟件的開發(fā)周期，提高了應(yīng)用軟件的可靠性。
2計算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
計算機(jī)控制系統(tǒng)中除測量裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等常用的模擬部件之外，其執(zhí)行控制功能的核心部件是數(shù)字計算機(jī)，所以計算機(jī)控制系統(tǒng)是模擬和數(shù)字部件的混合系統(tǒng)。其具有以下幾種特性：
（1）計算機(jī)控制系統(tǒng)中除了包含連續(xù)信號外，還包含有數(shù)字信號，從而使計算機(jī)控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)在本質(zhì)上有許多不同，需采用專門的理論來分析和設(shè)計；
（2）計算機(jī)控制系統(tǒng)中，修改一個控制規(guī)律，只需修改軟件，便于實現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律和對控制方案進(jìn)行在線修改，使系統(tǒng)具有很大靈活性和適應(yīng)性；
（3）計算機(jī)控制系統(tǒng)中，由于計算機(jī)具有高速的運(yùn)算能力，一個控制器經(jīng)?？梢圆捎梅謺r控制的方式而同時控制多個回路；
（4）采用計算機(jī)控制，便于實現(xiàn)控制與管理一體化，使工業(yè)企業(yè)的自動化程度進(jìn)一步提高；
（5）對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進(jìn)行檢測和輸入，對采集到的被控量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，并按已定的控制規(guī)律決定進(jìn)一步的的控制過程，根據(jù)控制決策，適時地對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任務(wù)。
3計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計
3.1系統(tǒng)方案設(shè)計
我們依據(jù)設(shè)計任務(wù)書進(jìn)行總體方案設(shè)計，對體系的硬件、軟件的構(gòu)造考察它的要求，推算出合適的系統(tǒng)，組成一個新的系統(tǒng)。設(shè)計人員也可以組織自己設(shè)計的模式，但是要控制體系結(jié)構(gòu)，包括微型的處理器、存儲器、選擇好接線口、傳感器、硬件的設(shè)計與調(diào)試的基本內(nèi)容。
3.2控制任務(wù)
我們要對超控設(shè)備進(jìn)行調(diào)研和研究，了解工作程序的要求，了解需要接收的任務(wù)，涵蓋體系的終極目標(biāo)，數(shù)據(jù)流量還有準(zhǔn)確度，現(xiàn)場的要求，時間的控制，要嚴(yán)格按照計劃說明操控，實現(xiàn)整個系統(tǒng)操作。
3.3軟件設(shè)計
計算機(jī)軟件的設(shè)計要依據(jù)體系規(guī)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(tǒng)性能的推理和時差序關(guān)系，并用合理組成部件表格畫出來。它們是根據(jù)體系組成表格不同的功能，分別規(guī)劃出相應(yīng)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(shù)據(jù)處理還有互聯(lián)和打字版處理格式等。每一種表格都可以單獨(dú)進(jìn)行實驗調(diào)試，各種表格分別實驗調(diào)試好以后，再按工作路線圖推理和時間順序關(guān)系將它們正確組合、互相連接、實驗和調(diào)試。
3.4現(xiàn)場安裝調(diào)試
首先要按設(shè)計計劃合理組裝，對體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行大體的演練和比較準(zhǔn)確的演練，結(jié)合演練的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)重置體系和儲存數(shù)據(jù)進(jìn)行軟硬件的調(diào)試，他們的構(gòu)件組成都可以在演練數(shù)據(jù)下用對演練數(shù)據(jù)進(jìn)行試研的辦法同時進(jìn)行，同時他們要進(jìn)行統(tǒng)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(shù)據(jù)調(diào)整試驗要在現(xiàn)場進(jìn)行。
在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，用計算機(jī)代替自動控制系統(tǒng)中的常規(guī)控制設(shè)備，對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，這是對自動控制系統(tǒng)所使用的技術(shù)裝備的一種革新?？傊S著計算機(jī)軟件技術(shù)的逐漸發(fā)展，計算機(jī)的操作控制正逐步進(jìn)入到生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。
【摘 要】近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)多元化將當(dāng)今的信息社會推向了“大數(shù)據(jù)”時代，所以順應(yīng)時代的潮流，有必要將“大數(shù)據(jù)”的思想融入到《計算機(jī)控制技術(shù)》的教學(xué)改革當(dāng)中去。本文提出一種基于“數(shù)據(jù)驅(qū)動建模”的教學(xué)方法，致力于培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)據(jù)建模的融合貫通能力，適應(yīng)當(dāng)今社會對人才的更高要求。
【關(guān)鍵詞】計算機(jī)控制技術(shù)；教學(xué)改革；系統(tǒng)建模；數(shù)據(jù)驅(qū)動
0 引言
隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機(jī)控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、電子通訊、機(jī)械設(shè)備等各個領(lǐng)域。因此，許多高等院校都開設(shè)了《計算機(jī)控制技術(shù)》這門課程，它是以自動控制原理為基礎(chǔ)，以計算機(jī)控制技術(shù)為核心，綜合測控技術(shù)、可編程控制技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的綜合性學(xué)科，致力于培養(yǎng)企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的精密化、生產(chǎn)設(shè)備的信息化、生產(chǎn)過程的自動化的專業(yè)人才。計算機(jī)控制技術(shù)本身的特點(diǎn)決定了可以利用軟件來實現(xiàn)控制算法，通過強(qiáng)大的的運(yùn)算功能和邏輯判斷功能來實現(xiàn)最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等連續(xù)控制系統(tǒng)難以勝任的復(fù)雜規(guī)律[1]。鑒于《計算機(jī)控制技術(shù)》課程的重要性，對課程教學(xué)的研究、探索和實踐是十分必要的。
近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算的迅猛發(fā)展，由“人、機(jī)、物”三元世界在網(wǎng)絡(luò)空間（Cyberspace）中交互、融合所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)多元化將當(dāng)今的信息社會推向了“大數(shù)據(jù)”時代[5]，大數(shù)據(jù)的涌現(xiàn)正逐步改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ鞣绞?、企業(yè)的運(yùn)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(yè)4.0”的目標(biāo)，今年總理在政府工作報告上也提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念。同時，大數(shù)據(jù)也吸引了不少學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，2008年，英國《自然》雜志推出大數(shù)據(jù)專列，專門探討“P8時代的科學(xué)”以及科研形態(tài)的變化，指出：“數(shù)據(jù)為準(zhǔn)繩的理念指導(dǎo)，以及強(qiáng)大的計算能力支撐，正在驅(qū)動一次科學(xué)科學(xué)方法的革命”。美國《科學(xué)》雜志也在2011年推出專刊“Dealing with Data”，圍繞“數(shù)據(jù)洪流”展開討論，將大數(shù)據(jù)深度分析作為未來研究的重要突破點(diǎn)[2]。所以順應(yīng)時代的潮流，將“大數(shù)據(jù)”的思想融入到《計算機(jī)控制技術(shù)》的教育改革，既是一項嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)也是一個寶貴的機(jī)遇。
1 課程教學(xué)中的普遍問題
《計算機(jī)控制技術(shù)》課程所涉及內(nèi)容豐富，大體可以分為控制系統(tǒng)和計算機(jī)系統(tǒng)兩大方向。具體的內(nèi)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(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng)在建模、推理、結(jié)論上的區(qū)別；②將計算機(jī)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)進(jìn)行融合；③傳統(tǒng)控制論優(yōu)化算法及其仿真模擬；④智能算法、模糊識別的應(yīng)用；⑤微型計算機(jī)的嵌入式開發(fā)，如ARM、PLC、等；⑥計算機(jī)系統(tǒng)的軟件開發(fā)等[3]。
目前，多數(shù)院校對于《計算機(jī)控制技術(shù)》這么課程，主要采用“以課堂為主，實驗為輔”的教學(xué)模式，加上該課程是一門專業(yè)性和綜合性較強(qiáng)的學(xué)科，涵蓋的內(nèi)容較多，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)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(nèi)容并不統(tǒng)一，基本分為偏重理論教學(xué)和實際工程應(yīng)用兩大類。然而，真正能運(yùn)用到當(dāng)今主流的大數(shù)據(jù)、云計算相關(guān)技術(shù)的并不多。所以，基于上述問題，對目前《計算機(jī)控制技術(shù)》教學(xué)中存在的不足總結(jié)如下：
（1）數(shù)據(jù)的概念不強(qiáng)
目前，許多院校對于《計算機(jī)控制技術(shù)》這門課程的重心停留在理論授課上，即使開設(shè)的實驗課程還是以演示性為主，如A/D轉(zhuǎn)換實驗。學(xué)生沒有系統(tǒng)的將所學(xué)知識轉(zhuǎn)化為實踐，更談不上對實驗數(shù)據(jù)的信息進(jìn)行有效的存儲，并結(jié)合所學(xué)習(xí)的理論知識對其進(jìn)行分析和驗證。此外，對于當(dāng)今主流的數(shù)據(jù)挖掘算法，提供相應(yīng)的實踐機(jī)會較少。
（2）傳統(tǒng)建模思維的束縛
傳統(tǒng)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(tǒng)模型的控制器設(shè)計、穩(wěn)定性分析等問題就會變得很復(fù)雜。事實上，數(shù)據(jù)只是為了輔助算法，實現(xiàn)對模型進(jìn)行較好的評估和預(yù)測等功能。
（3）數(shù)據(jù)挖掘算法的普及不深
利用計算機(jī)技術(shù)對大數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)含的知識，研究運(yùn)行的規(guī)律和發(fā)展的趨勢是挖掘網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)的深層價值和實現(xiàn)社會行為可計算的主要途徑[5]。然而，許多院校在《計算機(jī)控制技術(shù)》這門課程中，并沒有在數(shù)據(jù)驅(qū)動這個方向上進(jìn)行改革和突破。
值得注意的是，很多院校對《計算機(jī)控制技術(shù)》教學(xué)的思維方式還停留在工業(yè)時代，即以控制系統(tǒng)相關(guān)學(xué)科作為理論基礎(chǔ)，再通過科學(xué)實驗來強(qiáng)化學(xué)生在計算機(jī)軟硬件方面的學(xué)習(xí)。但是隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，“物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)”的提出，迅速取代了人們對于傳統(tǒng)行業(yè)的認(rèn)知。所以，有必要借助“大數(shù)據(jù)”的思維方式來思考《計算機(jī)控制技術(shù)》的課程改革。
2 基于“大數(shù)據(jù)思維”的《計算機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)改革
在傳統(tǒng)建模仿真研究中，數(shù)據(jù)不是模型的本體，它只是為模型的仿真運(yùn)行提供基礎(chǔ)條件。然而，隨著大數(shù)據(jù)的迅速發(fā)展，由“人、機(jī)、物”三元世界的互相交融將數(shù)據(jù)的來源也變得多元化，通過儀器采集、網(wǎng)絡(luò)存儲、仿真模擬生成等方式來獲取數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)對建模的作用也愈發(fā)重要，并開始逐漸成為主導(dǎo)地位。只要數(shù)據(jù)足夠大，只靠數(shù)據(jù)就可以完成科學(xué)發(fā)現(xiàn)，因此不再需要數(shù)學(xué)模型。這就是所謂的“數(shù)據(jù)優(yōu)先”模式[2]，一種由數(shù)據(jù)驅(qū)動的新模式、新思維。正如《連線》主編Chris Anderson所斷言：“數(shù)據(jù)的洪流是傳統(tǒng)科學(xué)方法變得過時，相互關(guān)系已經(jīng)足夠，沒有了具有一致性的模型、統(tǒng)一的理論和任何機(jī)械式的說明，科學(xué)也可以進(jìn)步”。換句話說，傳統(tǒng)建模方法對于科學(xué)而言并不是必須的，大數(shù)據(jù)建模方法將會是一種新的科研范式。
2.1 將“數(shù)據(jù)驅(qū)動建模方法”作為思考問題的出發(fā)點(diǎn)
數(shù)據(jù)驅(qū)動的概念最早來自計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，在設(shè)計過程中以數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)為導(dǎo)向，利用受控系統(tǒng)大量的在線、離線數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對系統(tǒng)的評價、診斷、決策、調(diào)度及監(jiān)控等功能[6]，探索背后的科學(xué)規(guī)律。近年來，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，特別是機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，迅速豐富了經(jīng)驗建模方法。通過獲得系統(tǒng)的各過程變量（輸入、輸出和中間變量）描述表達(dá)式，這種方法稱為“數(shù)據(jù)驅(qū)動”建模方法。
基于實際工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型復(fù)雜、測控信號精度差且不完整、易受隨機(jī)擾動的影響、狀態(tài)維數(shù)高等特點(diǎn)，傳統(tǒng)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(tǒng)的控制方法和動態(tài)特性會變得復(fù)雜，而利用“數(shù)據(jù)驅(qū)動”建模方法，將已知的輸入、輸出數(shù)據(jù)在線或離線學(xué)習(xí)計算與當(dāng)前狀態(tài)相匹配的控制量，再將模式識別、人工智能方法作為補(bǔ)充，從而滿足系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性能要求。目前，利用“數(shù)據(jù)驅(qū)動”的思想建立研究對象的預(yù)測和控制模型是主流的趨勢，而已經(jīng)形成系統(tǒng)的建模方法主要有：線性/非線性自回歸模型、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型、基因算法模型、模糊人工智能模型、貝葉斯分析網(wǎng)絡(luò)模型以及支持向量機(jī)模型等。
2.2 基于“數(shù)據(jù)驅(qū)動建?！钡慕虒W(xué)方法
一般來說，數(shù)據(jù)驅(qū)動建模流程可分為：數(shù)據(jù)初始化、變量的統(tǒng)計分析、算法模擬和模型的在線校正等過程。
（1）數(shù)據(jù)初始化
通常，數(shù)據(jù)的初始化大致可以分為數(shù)據(jù)的采集、選擇、預(yù)處理。具體的步驟如下：①通過采集的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有一定的認(rèn)識，同時對數(shù)據(jù)辨識可能產(chǎn)生的問題及建模的復(fù)雜程度有所估計，從而決定適宜的訓(xùn)練模型。②對數(shù)據(jù)模型評估之后，即可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，一般選取70%的比例作為算法數(shù)據(jù)，其余的30%數(shù)據(jù)作為測試數(shù)據(jù)；③選擇好訓(xùn)練數(shù)據(jù)以及測試數(shù)據(jù)之后，為了能夠獲得較好地訓(xùn)練效果，必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使其滿足所選辨識方法的要求。例如歸一化處理，填補(bǔ)缺失值，異常值檢驗等。
（2）變量的統(tǒng)計分析
通常，在完成第一步的基礎(chǔ)上，需要結(jié)合統(tǒng)計理論方法對輸入、輸出變量進(jìn)行相關(guān)性分析、主元分析等，以研究二者間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而對模型進(jìn)行預(yù)估判斷。此外，為了更好地定性分析，需要適當(dāng)?shù)卦黾优c主導(dǎo)變量有關(guān)的輔助變量，通過機(jī)理、經(jīng)驗構(gòu)造輔助變量與主導(dǎo)變量的數(shù)學(xué)關(guān)系，從而更好地對主導(dǎo)變量進(jìn)行估計。
（3）算法模擬
在經(jīng)過統(tǒng)計方法的分析之后，利用模糊識別、人工智能算法對訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等工具實現(xiàn)線性或非線性的預(yù)測逼近能力。然后再利用測試數(shù)據(jù)在預(yù)測模型上進(jìn)行測試，得到的輸出結(jié)果和目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，根據(jù)預(yù)先制定的統(tǒng)一規(guī)則進(jìn)行評判。通過不斷訓(xùn)練學(xué)習(xí)的辦法獲取輸入、輸出之間的函數(shù)逼近關(guān)系式，得到合適的模型。
（4）模型的在線校正
在線校正是數(shù)據(jù)驅(qū)動建模應(yīng)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(fā)更多實用方法，以適應(yīng)復(fù)雜工業(yè)過程控制的需要。判斷預(yù)測模型的某個關(guān)鍵參數(shù)是否最優(yōu)，其本質(zhì)上就是如何對參數(shù)值進(jìn)行調(diào)優(yōu)，使預(yù)測模型的錯報率最小化[7]。目前，解決參數(shù)尋優(yōu)問題的研究成果主要有兩種：①定期進(jìn)行非訓(xùn)練樣本與固定參數(shù)值得的錯誤率敏感性分析，依據(jù)敏感性分析曲線優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)值，如交叉性驗證技術(shù)、留一交叉驗證法等；②根據(jù)知識經(jīng)驗或統(tǒng)計分析確定機(jī)器學(xué)習(xí)方法錯誤率的上界，并不斷優(yōu)化錯誤率的上界，使邊界差距盡可能小，從而實現(xiàn)參數(shù)校正目的[8]。
3 結(jié)語
本文圍繞“數(shù)據(jù)洪流”展開討論，嘗試對《計算機(jī)控制技術(shù)》進(jìn)行教學(xué)改革，提倡培養(yǎng)“大數(shù)據(jù)”的思維對系統(tǒng)進(jìn)行建模。通過調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合各種交互式教學(xué)方法，提出了一種基于“數(shù)據(jù)驅(qū)動建?！钡慕虒W(xué)方法，致力于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)術(shù)理論的融合貫通能力，技術(shù)創(chuàng)新思維和動手實踐能力。
摘 要：首先介紹了在高校理工科學(xué)生中開展雙語教學(xué)的重要意義和必要性。然后結(jié)合作者所在學(xué)院雙語教學(xué)的現(xiàn)狀和“計算機(jī)控制技術(shù)”課程的特點(diǎn)討論了在學(xué)院開展“計算機(jī)控制技術(shù)”課程雙語教學(xué)的實施計劃。最后結(jié)合實際教學(xué)情況闡述了進(jìn)行“計算機(jī)控制技術(shù)”課程雙語教學(xué)應(yīng)該注意的一些問題。
關(guān)鍵詞：計算機(jī)控制技術(shù)；雙語教學(xué)；必要性；實施計劃
機(jī)械電子是工程科學(xué)的一個跨學(xué)科的新興專業(yè)，為了開闊教師和學(xué)生的國際化視野，探索一條適合于機(jī)械電子工程類課程的雙語教學(xué)模式極為重要。本文在充分調(diào)研相關(guān)參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，立足于“計算機(jī)控制技術(shù)”課程，從開展機(jī)械電子工程專業(yè)課雙語教學(xué)的重要意義與必要性、開展“計算機(jī)控制技術(shù)”課程雙語教學(xué)的實施計劃和進(jìn)行“計算機(jī)控制技術(shù)”課程雙語教學(xué)中應(yīng)該注意的一些問題等方面進(jìn)行闡述。
一、開展雙語教學(xué)的重要意義和必要性
一般來說，雙語教學(xué)指的是在教學(xué)過程中以外語為教學(xué)媒介來進(jìn)行非英語專業(yè)課程的教學(xué)方式。雙語教學(xué)可以完成專業(yè)課程的教學(xué)任務(wù)，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(yè)和考核等手段來提高學(xué)生的英語聽說讀寫能力和使用英文進(jìn)行交流和表達(dá)的能力。目前，比較受關(guān)注的雙語教育模式有沉浸式雙語教學(xué)模式、導(dǎo)入型雙語教學(xué)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(jīng)濟(jì)、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(dá)能力提出了更高的要求。為了更好地適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化，英語的熟練掌握和靈活使用起著至關(guān)重要的作用。因此，大學(xué)學(xué)習(xí)中除了進(jìn)行相應(yīng)英語課程的教授外，專業(yè)課程雙語教學(xué)也勢在必行。
雙語教學(xué)有利于學(xué)生提高英語的聽說讀寫能力和交流水平。在專業(yè)課程雙語教學(xué)中既傳授了專業(yè)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(yǎng)學(xué)生的語言交流能力，提高學(xué)生使用英語進(jìn)行文獻(xiàn)查詢、問題討論的水平。這樣可以在很大程度上豐富學(xué)生的詞匯。計算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展使得學(xué)生獲取知識和信息的手段與速度大大提高。雙語教學(xué)中，學(xué)生可以頻繁地接觸和使用英語進(jìn)行學(xué)習(xí)和交流。
二、“計算機(jī)控制技術(shù)”雙語教學(xué)的實施計劃
“計算機(jī)控制技術(shù)”是機(jī)械電子工程方向的一門重要的專業(yè)課程。涉及的教學(xué)內(nèi)容豐富，難度相對較高，英語專業(yè)詞匯多。因此在準(zhǔn)備教學(xué)輔助材料時要做到精挑細(xì)選。計算機(jī)控制技術(shù)雙語教學(xué)輔助材料的建設(shè)包括原版教材配套的講義的制作、制作與收集相關(guān)音像資料和建立與雙語教學(xué)相應(yīng)的題庫。在講義中，要對原版教材的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行注釋，可以讓學(xué)生更好地理解教材內(nèi)容，避免因英文太難而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。對書中的相關(guān)專業(yè)詞匯和術(shù)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(xué)生對教學(xué)要點(diǎn)的理解和掌握。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，應(yīng)建立有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性的試題庫。
為了適應(yīng)高校教學(xué)的要求和提高專業(yè)課程的授課效果，應(yīng)該采用啟發(fā)探究式的教學(xué)模式和研討式的教學(xué)方法。在教學(xué)方法上，要充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。在教學(xué)中，既要注重發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)靈活性強(qiáng)、節(jié)奏感好的優(yōu)點(diǎn)，又要充分利用多媒體等新興的教學(xué)手段教學(xué)形象、直觀的特點(diǎn)。
三、雙語教學(xué)中應(yīng)該注意的一些問題
1.注重雙語教學(xué)師資力量的培養(yǎng)。在雙語教學(xué)中，常常會遇到這種情況，一方面，外語專業(yè)出身的教師具有較強(qiáng)的外語聽說讀寫能力，但欠缺理工科專業(yè)課程的知識；另一方面，部分專業(yè)課知識扎實的相關(guān)專業(yè)教師由于缺乏外語使用的環(huán)境，雖然有一定的外語基礎(chǔ)，卻受到外語聽和說的限制，無法勝任相關(guān)專業(yè)課程雙語教學(xué)任務(wù)。因此，要重視雙語教學(xué)教師的選拔和培養(yǎng)，積極引進(jìn)英語水平高的年輕博士和有海外留學(xué)經(jīng)歷的教師。鼓勵年輕教師積極閱讀英文文獻(xiàn)，撰寫英文文章，安排教師去國外進(jìn)行中長期的訪學(xué)和短期的英文培訓(xùn)，提高教師的英文聽說讀寫能力。
2.隨著我國社會經(jīng)濟(jì)和國際化進(jìn)程的不斷發(fā)展，社會對大學(xué)畢業(yè)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(xué)提出了更高的要求。
本文結(jié)合我院“計算機(jī)控制技術(shù)”課程雙語教學(xué)的思考，闡述了在高校理工科學(xué)生中開展雙語教學(xué)的重要意義和必要性，討論了在學(xué)院開展“計算機(jī)控制技術(shù)”課程雙語教學(xué)的實施計劃。最后結(jié)合實際教學(xué)情況闡述了進(jìn)行“計算機(jī)控制技術(shù)”課程雙語教學(xué)中應(yīng)該注意的一些問題。
摘要：《計算機(jī)控制技術(shù)》是一門理論與實踐相結(jié)合的課程，也是計算機(jī)、信息和控制類專業(yè)的必修課，在專業(yè)課程體系中處于至關(guān)重要的位置。本文以《計算機(jī)控制技術(shù)》的課程實驗為基礎(chǔ)，總結(jié)了實驗過程中所遇到的困難以及實驗教學(xué)中所面臨的問題，介紹了在實驗教學(xué)改革中已經(jīng)取得一定效果的具體措施。
關(guān)鍵詞：微機(jī)原理；課程；實驗教學(xué)
一、引言
《計算機(jī)控制技術(shù)》是計算機(jī)、信息和控制類專業(yè)的一門專業(yè)必修課。該課程將自動控制原理、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合，具體而言，就是通過計算機(jī)替代傳統(tǒng)的控制器構(gòu)成閉環(huán)反饋系統(tǒng)并實現(xiàn)較為復(fù)雜的控制算法。隨著計算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)正由集中的模擬控制體系加速向開放的數(shù)字控制體系發(fā)展。越來越多的控制系統(tǒng)正采用計算機(jī)來取代傳統(tǒng)的控制器。與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，計算機(jī)控制系統(tǒng)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，同時可實現(xiàn)計算資源共享，從而提高系統(tǒng)資源的利用率。這類日益廣泛的計算機(jī)控制技術(shù)已在各類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空航天、交通系統(tǒng)、無線通信、機(jī)器人、智能建筑、國防等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。由于計算機(jī)控制系統(tǒng)本身所具有的特性，要求相關(guān)專業(yè)人員在了解并掌握工業(yè)計算機(jī)的軟件、硬件以及外圍設(shè)備的基本原理和方法的基礎(chǔ)上，將被控對象、傳感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)相聯(lián)接構(gòu)成一個有機(jī)的整體，完成預(yù)定的任務(wù)。
本門課程是在開設(shè)了《匯編語言》、《微機(jī)原理與接口技術(shù)》、《自動控制原理》及《電路電子技術(shù)》等先修課程后，再為學(xué)生開設(shè)?！队嬎銠C(jī)控制技術(shù)》是一門理論與實踐相結(jié)合的課程，學(xué)生只有通過本課程的理論學(xué)習(xí)，在掌握了計算機(jī)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計的基礎(chǔ)上，動手構(gòu)造有關(guān)電路并上機(jī)調(diào)試設(shè)計的程序，才能充分領(lǐng)會、理解并掌握教材中的內(nèi)容。
二、《計算機(jī)控制技術(shù)》實驗教學(xué)存在的問題
在傳統(tǒng)的教學(xué)活動中都是以教師為中心，教師的主要任務(wù)就是在課堂上以生動的語言來進(jìn)行知識的傳播，學(xué)生則在教學(xué)過程中處于一種被動的認(rèn)知和接受的位置?！队嬎阌嬁刂萍夹g(shù)》課程通常采用理論教學(xué)和實驗相結(jié)合的方法進(jìn)行教學(xué)，課堂講解傳授理論知識，實踐教學(xué)幫助學(xué)生認(rèn)知、提高應(yīng)用能力。但以往的教學(xué)普遍以課堂教學(xué)研究為重點(diǎn)，而對學(xué)生進(jìn)行有效的試驗實踐研究不夠重視。尤其傳統(tǒng)的實踐教學(xué)通常是以驗證為主的實驗方法，一般只要求學(xué)生根據(jù)試驗原理總結(jié)實驗現(xiàn)象，而這些試驗現(xiàn)象都是一種必然的結(jié)果，這種實驗教學(xué)方法往往可以使學(xué)生取得一些深層次的認(rèn)識或體驗，但是對學(xué)生分析與綜合設(shè)計能力、整體創(chuàng)新能力的培養(yǎng)仍然不夠。達(dá)不到提高學(xué)生獨(dú)立創(chuàng)新和應(yīng)用能力的教學(xué)目標(biāo)[1]。因此，對傳統(tǒng)實驗教學(xué)方法的改革迫在眉睫。
三、《計算機(jī)控制技術(shù)》實驗教學(xué)的改革
1.重新編寫與實驗設(shè)備配套的實驗指導(dǎo)書。試驗教學(xué)的改革從編寫新的試驗指導(dǎo)書開始，新的試驗指導(dǎo)書既與選用教材又與試驗設(shè)備相配套。實驗指導(dǎo)書的改革主要體現(xiàn)在三個方面：第一，增加學(xué)生獨(dú)立設(shè)計試驗步驟的部分。具體而言，在試驗指導(dǎo)書中只需提出實驗的目標(biāo)、功能要求和性能指標(biāo)，然后由學(xué)生獨(dú)立完成所需要的試驗步驟。只提實驗要求，能夠改變學(xué)生只按照實驗指導(dǎo)書的步驟而不加思考的狀況[2]。第二，由學(xué)生獨(dú)立設(shè)計試驗數(shù)據(jù)表格。試驗的結(jié)論都是由試驗數(shù)據(jù)總結(jié)出來的，所以要求學(xué)生能夠完成試驗表格的設(shè)計，且系統(tǒng)的設(shè)計與實驗過程等所有工作也都由學(xué)生自己完成。第三，增加一些加寬、加深的試驗內(nèi)容。由于學(xué)生的試驗?zāi)芰Σ惶幱谕粚哟危孕枰獮槟切┗A(chǔ)好、動手能力強(qiáng)的學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)機(jī)會。
2.減少驗證性的實驗內(nèi)容，增加綜合性的實驗內(nèi)容。教師要從教授實驗方法、檢查實驗結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生完成相關(guān)實驗項目，共同分析、解決實驗中的相關(guān)難題。這樣就給學(xué)生造成了一種學(xué)習(xí)壓力，促使其提高學(xué)習(xí)熱情和主動性，使學(xué)生從被動的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向自覺的研討。在試驗內(nèi)容的安排上，要減少驗證性的試驗內(nèi)容并相應(yīng)增加綜合性的試驗。除個別規(guī)定的驗證性實驗外，不給定實驗電路圖，不指定詳細(xì)的接線步驟，完全由學(xué)生在掌握現(xiàn)有實驗資源的前提下設(shè)計相應(yīng)的實驗電路。在程序設(shè)計上也要強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實踐活動中的主觀能動作用，除專門規(guī)定的驗證性實驗外，不指定詳細(xì)的編程步驟，不給定詳細(xì)的流程圖和實驗程序，對學(xué)生完全開放，由學(xué)生自主地編寫相應(yīng)的程序。同時學(xué)生也可以自由發(fā)揮，去做自己想做的不受教學(xué)內(nèi)容局限的實驗[3]。根據(jù)一直以來的教學(xué)總結(jié)，發(fā)現(xiàn)計劃實驗教學(xué)課上的時間還不足以滿足同學(xué)門的實踐需求。這就要求實驗室除進(jìn)行計劃實驗教學(xué)之外，還應(yīng)滿足學(xué)生自由進(jìn)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?qū)W生開放。學(xué)生可以根據(jù)計算機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理和現(xiàn)有的實驗室資源，自己擬定試驗?zāi)康囊约邦A(yù)期試驗結(jié)果，并設(shè)計構(gòu)造相關(guān)的試驗內(nèi)容以及試驗步驟。并且鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好自由地去做想做的實驗，這樣學(xué)生的實驗內(nèi)容和要求都會有所不同，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3.組織學(xué)生參加課外興趣小組。以上討論的都是課程中的實驗教學(xué)，除了規(guī)定的課程實驗之外，教師還要組織對計算機(jī)控制技術(shù)感興趣的同學(xué)成立計算機(jī)控制技術(shù)興趣小組。這種興趣小組可以讓同學(xué)們自由發(fā)揮，比如，對新技術(shù)理論感興趣的同學(xué)，可以在教師的指導(dǎo)下圍繞最新技術(shù)收集資料，探索科學(xué)研究的前沿，成立討論小組，并開設(shè)專題報告，從而增加自己的閱歷；對設(shè)計感興趣的同學(xué)，可以提供基本的原材料，讓學(xué)生開發(fā)和研制一些實用的科技小產(chǎn)品。這種做法的最大好處就是帶動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生能夠感到學(xué)習(xí)也是一種樂趣，同時還能讓同學(xué)在無意識之中鞏固了理論知識，并將理論應(yīng)用到實踐，提高了學(xué)生的實際應(yīng)用能力。興趣小組成立后，在興趣小組中選取一部分優(yōu)秀作品，根據(jù)作品的創(chuàng)新性和實用性，指導(dǎo)學(xué)生申報校級甚至更高級別的學(xué)生科研課題。對于有課題的教師，可以讓部分優(yōu)秀同學(xué)加入到教師的科研課題中，讓同學(xué)盡早地接觸科研活動的整個過程，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。然后再從學(xué)生的科研課題中選拔優(yōu)秀的項目參加設(shè)計大賽，比如電子設(shè)計大賽、飛思卡爾智能車大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽等，這些競賽活動使學(xué)生受益非淺，從學(xué)生被動地要求做實驗，到學(xué)生主動地要求進(jìn)實驗室做實驗，加深了對課本知識的理解與融會貫通，學(xué)到了許多書本上所學(xué)不到的東西，培養(yǎng)了創(chuàng)新設(shè)計能力。
四、《計算機(jī)控制技術(shù)》實驗教學(xué)改革的效果
1.激發(fā)了學(xué)習(xí)積極性，提高了自學(xué)能力。實驗指導(dǎo)書中的設(shè)計內(nèi)容都是根據(jù)學(xué)生的實際情況和當(dāng)前計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的最新案例自行設(shè)計的。這些案例在學(xué)生身邊都能經(jīng)常地接觸到，也是學(xué)生非常感興趣而又特別好奇的計算機(jī)控制系統(tǒng)，這可使學(xué)生感到所學(xué)內(nèi)容跟得上時展的需求并具有相當(dāng)?shù)膶嵱脙r值，學(xué)習(xí)積極性能夠得到進(jìn)一步的提高。由于部分實驗是考查學(xué)生的自學(xué)能力，無法在課本中找到現(xiàn)成的答案，只能通過所學(xué)到的理論知識并查閱相關(guān)資料才能解決，從而促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)和自主思考的能力。
2.培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，學(xué)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(xùn)練創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。而將學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)生，讓學(xué)生成為實驗的主體，改變學(xué)生從書本出發(fā)而不是從問題本身出發(fā)的思路，擺脫書本的束縛。讓學(xué)生從查閱資料開始，進(jìn)行總體方案設(shè)計、編寫控制算法程序、調(diào)試系統(tǒng)、選擇參數(shù)、直到得到最佳實驗結(jié)果。在這種創(chuàng)造性的工作中，給他們提供了一個自由想象和大膽創(chuàng)新的空間，激發(fā)了他們的創(chuàng)新欲望。實驗把動腦和動手有機(jī)地結(jié)合起來，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。
3.提高了學(xué)生的工程實踐能力。實踐是創(chuàng)新之源，工程實踐是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，提高學(xué)生的工程實踐能力才是工科教學(xué)的重點(diǎn)之重點(diǎn)3]。由于編寫了新的實驗指導(dǎo)書，學(xué)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(xì)節(jié)，需要通過不斷的摸索，總結(jié)出一套行之有效的辦法。在這樣的實驗活動中，學(xué)生通過對相關(guān)資料的歸納、整理，對實驗過程做有效的梳理，認(rèn)真總結(jié)實踐中出現(xiàn)問題的原因和解決問題的方法，充分地認(rèn)識設(shè)計的優(yōu)缺點(diǎn)，為探索更加優(yōu)化的設(shè)計、實現(xiàn)方案，為今后的工作實踐打下良好的基礎(chǔ)，從而使學(xué)生不論是從知識的積累上還是能力的提高上都會產(chǎn)生一個極大的飛躍[4]。
五、結(jié)論
通過實驗指導(dǎo)書的改編，提倡學(xué)生自己編程做計算機(jī)控制技術(shù)實驗，這激發(fā)了學(xué)生的興趣，增強(qiáng)了學(xué)生自主思考、綜合運(yùn)用知識的能力，提高了學(xué)生分析問題解決問題的能力，訓(xùn)練了學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識，取得了良好的實驗教學(xué)效果。隨著學(xué)科建設(shè)以及實驗室建設(shè)的發(fā)展，一些先進(jìn)的實驗設(shè)備已經(jīng)到位，如過程控制實驗系統(tǒng)、倒立擺實驗系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)等，我們將逐步把這些設(shè)備與計算機(jī)控制技術(shù)實驗結(jié)合起來，開發(fā)更加先進(jìn)、更具有實際意義的新實驗，為感興趣的學(xué)生提供縱深發(fā)展的機(jī)會。
摘 要：計算機(jī)控制技術(shù)在自動化生產(chǎn)線上的應(yīng)用，能夠有效的提升自動化生產(chǎn)線的智能程度，從自動化生產(chǎn)線上的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中減輕工人的工作量，從整體上提升自動化生產(chǎn)線的工作效率，有效的提升自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效益，但是值得注意的是，計算機(jī)控制技術(shù)在自動化生產(chǎn)線上的應(yīng)用必須做好計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計，保證計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計能夠有效的滿足自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)要求，避免計算機(jī)控制技術(shù)在自動化生產(chǎn)線應(yīng)用過程中的不合理現(xiàn)象。本文將針對計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行分析，進(jìn)而針對自動化生產(chǎn)線上計算機(jī)控制技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行具體的探析和闡述。
關(guān)鍵詞：自動化生產(chǎn)線；計算機(jī)控制技術(shù)；計算機(jī)控制系統(tǒng)
計算機(jī)控制技術(shù)是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中的重要技術(shù)結(jié)晶，其囊括了包括電子技術(shù)、自動控制技術(shù)以及計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等諸多技術(shù)內(nèi)容，同時使用計算機(jī)控制技術(shù)作為核心控制技術(shù)，綜合應(yīng)用可編程控制技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)以及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在內(nèi)的多種技術(shù)，有效的提升了生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)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(chǎn)技術(shù)的生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)以及生產(chǎn)效率等都有著十分重要的意義。將計算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用在自動化生產(chǎn)線上，同樣能夠有效的提升自動化生產(chǎn)線的可控制性，更進(jìn)一步的提升自動化生產(chǎn)線的相關(guān)特性，而想要充分的發(fā)揮計算機(jī)控制技術(shù)的相關(guān)性能，首先就需要完成計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計工作。
1 計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計
計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計一般可以分為系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件兩個部分的設(shè)計任務(wù)，因此計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計主要包括以下內(nèi)容：
（1）計算機(jī)控制系統(tǒng)方案
計算機(jī)控制系統(tǒng)方案主要是針對計算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)進(jìn)行全面細(xì)致的分析，建立相應(yīng)的模型，保證計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計方案能夠具備相應(yīng)的合理性以及科學(xué)性，同時計算機(jī)控制系統(tǒng)方案還應(yīng)該針對軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)的價格與時間進(jìn)行合理的控制，提升計算機(jī)控制系統(tǒng)的實踐性、經(jīng)濟(jì)性以及實用性，注重計算機(jī)控制系統(tǒng)的使用壽命。此外，計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計的過程中可以在計算機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)場安裝的過程中再次進(jìn)行優(yōu)化，直到滿足自動化生產(chǎn)線的要求為止。
（2）計算機(jī)控制系統(tǒng)任務(wù)
計算機(jī)控制系統(tǒng)任務(wù)的設(shè)計主要是針對計算機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中的相關(guān)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)行要求以及運(yùn)行時間等等內(nèi)容進(jìn)行全面細(xì)致的分析和記錄，保證計算機(jī)控制系統(tǒng)能夠更加有效的融入到自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)任務(wù)中，保證計算機(jī)控制系統(tǒng)工作過程中的健康使用，避免出現(xiàn)計算機(jī)控制系統(tǒng)不堪使用的現(xiàn)象。
（3）計算機(jī)控制系統(tǒng)軟件
計算機(jī)控制系統(tǒng)軟件主要還是針對計算機(jī)控制系統(tǒng)組成內(nèi)容中的各個功能性模塊進(jìn)行設(shè)計，同時將計算機(jī)控制系統(tǒng)相關(guān)功能模塊的連接關(guān)系進(jìn)行科學(xué)合理的處理，針對計算機(jī)控制系統(tǒng)的功能模塊合成性進(jìn)行設(shè)計，確保計算機(jī)控制系統(tǒng)軟件應(yīng)用過程中的功能性得到有效的滿足。
（4）計算機(jī)控制系統(tǒng)硬件
計算機(jī)控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計主要還是完成對計算機(jī)控制系統(tǒng)的整體組裝工作，計算機(jī)控制系統(tǒng)一般都會直接安裝在自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)現(xiàn)象，同時相關(guān)工作人員還應(yīng)該針對計算機(jī)控制系統(tǒng)組裝以后的功能進(jìn)行調(diào)試，確保計算機(jī)控制系統(tǒng)的實踐性。
（5）計算機(jī)控制系統(tǒng)合成
計算機(jī)控制系統(tǒng)的合成主要指的是將計算機(jī)控制系統(tǒng)的主要組成結(jié)構(gòu)，計算機(jī)系統(tǒng)的自動檢測儀器以及計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計軟件等等進(jìn)行全面的安裝和使用，確保計算機(jī)控制系統(tǒng)能夠充分的發(fā)揮相應(yīng)的功能作用，為自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率發(fā)揮更加有效的促進(jìn)力量。
2 計算機(jī)控制技術(shù)在自動化生產(chǎn)線上的具體應(yīng)用
自動化生產(chǎn)線事實上指的是將自動化技術(shù)應(yīng)用在相應(yīng)的生產(chǎn)過程中，并最終形成的具體生產(chǎn)流程。一般來說自動化生產(chǎn)線包括原料、加工、運(yùn)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(chǎn)線運(yùn)作過程中依然需要工作進(jìn)行相關(guān)操作，完成產(chǎn)品加工監(jiān)督工作。而將計算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用在自動化生產(chǎn)線上，主要是通過對計算機(jī)控制系統(tǒng)的有效應(yīng)用，采用PLC控制的控制方式完成對自動化生產(chǎn)線的監(jiān)督、控制以及管理工作，PLC控制方式能夠為自動化生產(chǎn)線提供包括單獨(dú)控制、自動控制以及仿真模擬的相關(guān)功能，減少自動化生產(chǎn)線運(yùn)作過程中可能出現(xiàn)的種種控制錯誤現(xiàn)象，減少自動化生產(chǎn)線的調(diào)試過程，有效的提升自動化生產(chǎn)線的經(jīng)濟(jì)效益。具體來講，計算機(jī)控制技術(shù)在自動化生產(chǎn)線上的應(yīng)用主要包括以下內(nèi)容：
（1）可編程計算機(jī)控制器的應(yīng)用
可編程計算機(jī)控制器事實上是一種運(yùn)用于自動化生產(chǎn)過程中的數(shù)字運(yùn)算操作電子設(shè)備，可編程計算機(jī)控制器能夠幫助工作人員更好的完成對自動生產(chǎn)線控制程序的編輯、儲存、運(yùn)算、檢驗以及執(zhí)行等相關(guān)功能，可編程計算機(jī)控制器能夠針對自動化生產(chǎn)線應(yīng)用過程中的相關(guān)流程進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，并最終編寫出相應(yīng)的控制程序，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中的智能化和自動化，提升自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。同時可編程計算機(jī)控制器還能夠有效的融入到工業(yè)制造系統(tǒng)中，提升工業(yè)制造系統(tǒng)的擴(kuò)展性以及豐富性，從整體層面上提升自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中相關(guān)流程的優(yōu)化性。
（2）現(xiàn)場控制總線的應(yīng)用
現(xiàn)場總線是自動化生產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的重要設(shè)備，其負(fù)責(zé)自動化生產(chǎn)線中的數(shù)字通信轉(zhuǎn)換以及信息測量控制等相關(guān)功能，將計算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用在自動化生產(chǎn)線中，事實上也就是將計算機(jī)控制技術(shù)與現(xiàn)場控制總線實現(xiàn)了有效的連接，更進(jìn)一步的豐富了現(xiàn)場控制總線在自動化生產(chǎn)線上的相關(guān)功能，提高了現(xiàn)場控制總線的工作標(biāo)準(zhǔn)。舉例來講，計算機(jī)控制技術(shù)背景下的現(xiàn)場控制總線能夠使用多個測量控制器與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制中心形成有效的連接，加強(qiáng)對自動化生產(chǎn)線的遠(yuǎn)程控制功能，進(jìn)一步加強(qiáng)了自動化生產(chǎn)線與相關(guān)監(jiān)測設(shè)備之間的良好通信，提高自動化生產(chǎn)線應(yīng)用過程中的安全性和穩(wěn)定性。
3 結(jié)語
綜上所述，本文對計算機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成以及計算機(jī)控制技術(shù)在自動化生產(chǎn)線上的應(yīng)用進(jìn)行了具體的分析，計算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用在自動化生產(chǎn)線上已經(jīng)成為當(dāng)前重要的工業(yè)發(fā)展趨勢，計算機(jī)控制技術(shù)也將進(jìn)一步提升自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。
摘 要： 本文主要討論了項目驅(qū)動法在“計算機(jī)控制技術(shù)”課程中的教學(xué)研究與實踐，分三步討論了項目驅(qū)動法的實施過程及各步驟中教師所起的作用。教學(xué)效果明顯，學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力、實踐能力等各方面能力都會得到提高。
關(guān)鍵詞： 計算機(jī)控制技術(shù) 項目驅(qū)動法 教學(xué)研究
一、引言
計算機(jī)控制技術(shù)是電子信息工程、電氣工程及其自動化、測控技術(shù)與儀器等專業(yè)的一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是為培養(yǎng)從事自動控制和自動化儀表等專業(yè)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員設(shè)置的，是一門涉及基礎(chǔ)理論和知識面較廣、知識集成度高的一門實踐性較強(qiáng)的技術(shù)類課程。
項目驅(qū)動法是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法，其原則是將學(xué)生的學(xué)習(xí)活動與大的項目或問題相結(jié)合，以探究問題引出和維持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和動機(jī)；創(chuàng)造真實的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生帶著真實的項目學(xué)習(xí)，在這個過程中，學(xué)生擁有學(xué)習(xí)的主動權(quán)，教師不斷激勵學(xué)生前進(jìn)，從而使學(xué)生真正掌握所學(xué)內(nèi)容，并通過此項目舉一反三，收到更好的學(xué)習(xí)效果[1]。因此，探索如何將項目驅(qū)動法應(yīng)用于“計算機(jī)控制技術(shù)”的教學(xué)與實踐，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的設(shè)計能力與創(chuàng)新能力具有實際意義。
二、項目驅(qū)動法的實施過程
項目驅(qū)動教學(xué)法要求在教學(xué)過程中以完成一個個具體的項目為線索，把教學(xué)內(nèi)容巧妙地隱含在每個項目之中，讓學(xué)生自己提出問題，并經(jīng)過思考和老師的點(diǎn)撥，自己解決問題。在完成項目的同時，學(xué)生樹立創(chuàng)新意識，形成創(chuàng)新能力，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，學(xué)會如何發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、尋找解決問題的方法。具體教學(xué)過程舉例如下。
1.結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)，精心設(shè)計項目。
項目驅(qū)動教學(xué)法需要教師在教學(xué)中投入大量的精力，教師不僅要組織好教學(xué)，還要具備扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，進(jìn)行項目策劃、管理和評價。教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理策劃，明確項目要解決的關(guān)鍵問題，在項目實施過程中容易出現(xiàn)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(xué)生失去自信和學(xué)習(xí)的興趣[2]。計算機(jī)控制技術(shù)的主要內(nèi)容有：計算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)，主要包括總線和輸入輸出接口與過程通道；數(shù)字控制技術(shù)，主要包括逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)；常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)，主要包括數(shù)字PID控制，最少拍控制，純滯后控制技術(shù)、串級控制技術(shù)、前饋-反饋控制技術(shù)等；計算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，包括人機(jī)接口、測量數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)字控制器的工程實現(xiàn)、軟件抗干擾技術(shù)等；還根據(jù)有分布式測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。根據(jù)這些教學(xué)內(nèi)容，可以設(shè)計如下項目：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計、步進(jìn)電機(jī)控制器的設(shè)計、直流電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計、鍋爐內(nèi)膽溫度計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計等。
2.引導(dǎo)學(xué)生分解項目并提出問題。
項目設(shè)計好后，首先進(jìn)行學(xué)生分組，項目教學(xué)法的實質(zhì)是按照項目運(yùn)作方式，分組協(xié)作共同完成項目，學(xué)生可以按組別圍繞各自的項目學(xué)習(xí)、討論、實踐，分組的組員搭配，內(nèi)容分工等都會影響實施效果，因此要分工明確[2]。本次教學(xué)實踐針對的對象是電子信息工程專業(yè)卓越班的學(xué)生，這些學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真，頭腦靈活，實踐能力強(qiáng)，根據(jù)實際情況，分為五組，每組五六人。拿到項目后，學(xué)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(xì)化項目之后，學(xué)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(xué)習(xí)任務(wù)[1]。在這個過程中，引導(dǎo)學(xué)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(xué)生提出的問題是他們要知道的關(guān)鍵知識，這時候講授這些新知識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。比如直流電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計中，學(xué)生接受任務(wù)后，需要查閱資料，了解直流電機(jī)測速和調(diào)速的原理，然后確定設(shè)計方案，最后進(jìn)行系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計與仿真，這些都是階段性項目。這個項目涉及的知識點(diǎn)有計算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，計算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，數(shù)字PID控制器及其參數(shù)整定等內(nèi)容，這些都可以分解成更小的分項目，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項目分解并明確分工。學(xué)生在項目實施過程中，會提出各種他們遇到的問題。
3.根據(jù)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(xué)生自己解決，可以查閱文獻(xiàn)，復(fù)習(xí)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(xué)活動既要重視學(xué)生項目各階段的問題，又不能忽略基礎(chǔ)知識的講授，將學(xué)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(xué)生架構(gòu)一個系統(tǒng)的全面的知識框架。在學(xué)生分析解決每個具體任務(wù)時，教師輔導(dǎo)學(xué)生將相關(guān)的知識點(diǎn)都串聯(lián)起來。
三、項目驅(qū)動法的實施效果
將項目驅(qū)動法引入“計算機(jī)控制技術(shù)”的教學(xué)實踐中，取得非常好的效果：學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提高，學(xué)習(xí)主動性明顯提高；提高學(xué)生的動手能力、文獻(xiàn)查閱與綜合能力；學(xué)生的創(chuàng)新能力得到提高，在完成項目的過程中，學(xué)生會思考如何將所學(xué)知識應(yīng)用到實際生活中，也會思考怎樣更好地執(zhí)行，這些都是創(chuàng)新的體現(xiàn)。學(xué)生在執(zhí)行項目的過程中，既學(xué)到新知識，又鞏固舊知識，還從系統(tǒng)層面掌握計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，學(xué)生在分組合作過程中又增強(qiáng)團(tuán)隊協(xié)作能力，各方面都能力都得到提高，為他們以后的就業(yè)提供保障。
四、結(jié)語
本文主要討論了項目驅(qū)動法在“計算機(jī)控制技術(shù)”課程中的教學(xué)研究與實踐，教學(xué)效果明顯，學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力、實踐能力等各方面能力都得到提高。
摘 要 信息技術(shù)以互聯(lián)網(wǎng)為主要載體，在當(dāng)今社會工作和日常生活中發(fā)揮著日益重要的作用。在這個互聯(lián)網(wǎng)為主要交流媒介的時代背景下，加強(qiáng)對計算機(jī)的控制運(yùn)用對于改善社會工作機(jī)制、促進(jìn)全民范圍內(nèi)的技術(shù)創(chuàng)新與理論創(chuàng)新存在著非比尋常的價值和意義?；诨ヂ?lián)網(wǎng)時代背景下對計算機(jī)控制技術(shù)的加強(qiáng)和改善，既在理論研究層面上達(dá)到了一定的高度，也經(jīng)歷了一個發(fā)展與過渡的歷程。
關(guān)鍵詞 互聯(lián)網(wǎng) 互聯(lián)網(wǎng)時代 計算機(jī)控制技術(shù) 發(fā)展歷程
0前言
互聯(lián)網(wǎng)時代的來臨，以不可逆轉(zhuǎn)的趨向和進(jìn)程改變著傳統(tǒng)的社會工作和社會生活，使得人們不論在物質(zhì)水平上還是在理念思維上進(jìn)行著不自覺的創(chuàng)新，并在人類文明的頁碼上實現(xiàn)著越高頻度的翻閱。計算機(jī)的控制技術(shù)在今天占據(jù)舉足輕重的地位，并且在互聯(lián)網(wǎng)科學(xué)結(jié)晶的輔助下，形成了高速率的發(fā)展歷程。互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，通過改變信息傳播方式而改變了世界，同時對于計算機(jī)控制技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域來說，也產(chǎn)生了翻天覆地的變化。
1計算機(jī)控制技術(shù)的理論概念
計算機(jī)的技術(shù)層面可謂是多種多樣，單論起控制技術(shù)方面，就具有著科學(xué)史上的里程碑意義。計算機(jī)控制技術(shù)，究其理論概念而論，就是一計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、電子技術(shù)以及自動控制技術(shù)等多種技術(shù)手段為科學(xué)基礎(chǔ)，通過以計算機(jī)控制技術(shù)為核心，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的精密化運(yùn)作的技術(shù)運(yùn)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(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)等各種媒介手段。也就是說，這種控制技術(shù)實質(zhì)上就是針對計算機(jī)指導(dǎo)于生產(chǎn)中對生產(chǎn)設(shè)備的自動化控制的全部過程。這種控制技術(shù)主要通過計算機(jī)電子技術(shù)及其自動控制的能力和技術(shù)水平為重要的科學(xué)依托，輔之以編程控制與單片機(jī)技術(shù)的諸多手段來實現(xiàn)對生產(chǎn)精密化與信息自動化的高效率指導(dǎo)實踐的理論結(jié)晶。同時結(jié)合邏輯控制、智能控制以及順序控制的計算機(jī)控制技術(shù)可以提高生產(chǎn)的效率，同時保證生產(chǎn)質(zhì)量和安全。
2計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展歷程
（1）從集中控制到集散控制的發(fā)展
計算機(jī)雖然和很多設(shè)備一樣，代表著誕生時代生產(chǎn)力的最發(fā)達(dá)載體與最高端發(fā)明成就，然而一樣也經(jīng)歷了一個漫長而又曲折的發(fā)展過程。計算機(jī)的控制技術(shù)在早期計算機(jī)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(yùn)算處理、信息反饋并及時申報狀態(tài)燈一列亟待完成的任務(wù)，形成自身的工作能力體系。這種工作性能的實現(xiàn)主要以IPC為主要載體，雖然在當(dāng)時取得了巨大的飛躍成就，但如今隨著控制系統(tǒng)復(fù)雜程度的日趨繁雜，傳統(tǒng)的依賴IPC技術(shù)的工作流程已經(jīng)難以滿足業(yè)務(wù)量日益增加的工作效率的需求，這便需要計算機(jī)由集中控制實現(xiàn)朝向分散控制的及時轉(zhuǎn)變?；谶@種理論認(rèn)識，DCS技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸取代了傳統(tǒng)的IPC技術(shù)。這種技術(shù)就是以通訊為主要基地的中央神經(jīng)系統(tǒng)，以擴(kuò)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(xué)研究與技術(shù)生產(chǎn)領(lǐng)域之內(nèi)。由于這種技術(shù)的存在，直接衍生出分布式的控制系統(tǒng)的出現(xiàn)和推廣。這種控制系統(tǒng)主要分為上位機(jī)和下位機(jī)兩大結(jié)構(gòu)，前者主要負(fù)責(zé)監(jiān)視集體工作，后者的任務(wù)在于及時傳遞信息情報。
（2）從封閉系統(tǒng)到工業(yè)現(xiàn)場總線的發(fā)展
DCS技術(shù)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(jī)控制技術(shù)體系賦予嶄新的內(nèi)容。雖然DCS技術(shù)較之傳統(tǒng)技術(shù)而言，優(yōu)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(dǎo)于工業(yè)生產(chǎn)，就必須促進(jìn)其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的公開化和標(biāo)準(zhǔn)化，所以這就實現(xiàn)了封閉系統(tǒng)到開放性的工業(yè)現(xiàn)場總線格局的發(fā)展和飛躍。工業(yè)現(xiàn)場的總線控制系統(tǒng)通常被稱為FCS技術(shù)，主要功能便是實現(xiàn)工作格局中點(diǎn)到總線的方針。按照總線的方式，整個控制系統(tǒng)均可以實現(xiàn)有條不紊地運(yùn)行，各種設(shè)備的工作都是一個“總線單元”，工業(yè)現(xiàn)場化的技術(shù)生產(chǎn)便能夠取代原來的封閉系統(tǒng)式的生產(chǎn)。相比于傳統(tǒng)的DCS技術(shù)系統(tǒng)，F(xiàn)CS技術(shù)系統(tǒng)在很大程度上能夠滿足用戶的更多要求，以其開放式的現(xiàn)場總線協(xié)議進(jìn)行對現(xiàn)場工作的統(tǒng)籌駕馭和全面協(xié)調(diào)，最終實現(xiàn)成本的降低和工作效率的全面提高，并實現(xiàn)工作流程中各個細(xì)節(jié)之間的有機(jī)協(xié)調(diào)和緊密聯(lián)系。
（3）從現(xiàn)場控制到企業(yè)自動化的發(fā)展
計算機(jī)的控制技術(shù)能夠滿足實用性的生產(chǎn)需求，這是互聯(lián)網(wǎng)時代下普遍性的社會基礎(chǔ)和技術(shù)價值，更是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)必須遵從的根本原則。只有及時有效地進(jìn)行對信號加以傳輸，才能保障工作環(huán)節(jié)的穩(wěn)定與完善?，F(xiàn)場控制指的是在活動過程中對活動現(xiàn)場進(jìn)行控制和管理的基本過程，按照標(biāo)準(zhǔn)實施以實現(xiàn)對活動規(guī)范進(jìn)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(xiàn)自動化的控制，但是約束的因素仍舊是尾大不掉。所以企業(yè)自動化時代的來臨便應(yīng)運(yùn)而生，這是現(xiàn)場控制技術(shù)不斷優(yōu)化和完善的必然結(jié)果。太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議與技術(shù)的形成，使得企業(yè)技術(shù)自動化的應(yīng)用功能有所大大提高，輔之以互聯(lián)網(wǎng)的有效手段，使得控制技術(shù)呈現(xiàn)出更加實用與可靠的性能。
3結(jié)論
科學(xué)在發(fā)展，技術(shù)在進(jìn)步，互聯(lián)網(wǎng)時代的來臨，產(chǎn)生出的直接影響便是計算機(jī)控制技術(shù)在短暫的歷史歲月中，便經(jīng)歷過三個具有跨越性意義的發(fā)展歷程和飛躍階段，不斷指導(dǎo)于工業(yè)生產(chǎn)，并在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的豐富過程中，不斷賦予嶄新的科學(xué)意義。
【摘 要】本文基于MATLAB建立了《計算機(jī)控制技術(shù)》課程控制算法仿真平臺，通過友好的人機(jī)交互界面，實現(xiàn)控制算法的選擇、參數(shù)的設(shè)置、動態(tài)仿真以及算法改進(jìn)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(rèn)識，使學(xué)生能更直觀、高效地理解和掌握所學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣和能力，取得了良好的教學(xué)效果。
【關(guān)鍵詞】控制；算法；仿真
0 引言
《計算機(jī)控制技術(shù)》是工業(yè)電氣自動化、自動控制、計算機(jī)應(yīng)用等專業(yè)的主要專業(yè)課程之一[1]。具有實踐性和綜合性強(qiáng)、課程抽象、學(xué)習(xí)難度大等特點(diǎn)。尤其是其中的控制算法，既是計算機(jī)控制系統(tǒng)的核心，也是整個計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計中的難點(diǎn)，并且由于控制算法數(shù)量多，理論性強(qiáng)，采用常規(guī)的講授方法，學(xué)生不易理解，教學(xué)效果不是很理想?；诖耍疚囊訫ATLAB為工具，通過編寫M文件、構(gòu)建SIMULINK框圖對主要算法進(jìn)行仿真實現(xiàn)，并通過 GUI （圖形用戶界面 ）設(shè)計友好的人機(jī)交互界面，實現(xiàn)控制算法的選擇、參數(shù)的設(shè)置、動態(tài)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(rèn)識，使學(xué)生可以更直觀、高效地理解和掌握所學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力，提高教學(xué)質(zhì)量。
1 仿真平臺規(guī)劃
MATLAB是目前應(yīng)用最廣泛的科學(xué)工程運(yùn)算軟件，內(nèi)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(xiàn)對復(fù)雜系統(tǒng)的交互式動態(tài)建模、仿真以及綜合分析，令繁瑣的仿真實現(xiàn)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(yùn)行，用戶還可以根據(jù)需要自編一些函數(shù)，方便程序的修改與維護(hù)，提高代碼的可重用性。MATLAB GUI是MATLAB的圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境[2]，使用它，用戶無需了解圖形實現(xiàn)的細(xì)節(jié)內(nèi)容，便可以繪制復(fù)雜的圖形以及設(shè)計出美觀、方便的菜單化和控件式的人機(jī)交互界面。本文使用SIMULINK、M文件以及GUI實現(xiàn)《計算機(jī)控制技術(shù)》課程中的控制算法仿真平臺設(shè)計。
2 控制算法的M文件仿真
《計算機(jī)控制技術(shù)》課程中的控制算法主要有數(shù)字PID的各類控制算法、Smith補(bǔ)償算法、最少拍控制器的設(shè)計方法、大林算法以及滯后過程的預(yù)估控制算法等。數(shù)字PID控制算法有常規(guī)算法和改進(jìn)算法兩大類，常規(guī)算法分為位置型和增量型，改進(jìn)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(jìn)行仿真。M文件仿真時，首先新建一個空M文件，之后依據(jù)算法表達(dá)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(yùn)行該文件。之后通過 GUI開發(fā)環(huán)境設(shè)計友好的人機(jī)交互界面，實現(xiàn)控制算法的選擇、算法參數(shù)的設(shè)置、系統(tǒng)的動態(tài)仿真以及不同算法效果對比等。
仿真平臺中的人機(jī)交互界面之一如圖1所示。在該界面中點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕可以選擇不同的PID算法，算法改進(jìn)前后的效果對比也可以直觀地得以呈現(xiàn)。此外，通過修改算法的參數(shù)，可以讓學(xué)生高效地理解不同參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。圖1的曲線是積分分離PID控制算法的仿真結(jié)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(jī)控制技術(shù)》課程中的Smith補(bǔ)償算法、最少拍數(shù)字控制器、大林算法以及滯后過程的預(yù)估控制算法等使用SIMULINK進(jìn)行仿真。之后在 GUI開發(fā)環(huán)境中設(shè)計友好的人機(jī)交互界面，實現(xiàn)控制算法的選擇、參數(shù)的設(shè)置以及系統(tǒng)的動態(tài)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(jié)果，被控對象，采樣周期T=0.08s。
4 編譯GUI生成應(yīng)用程序
為了能夠在沒有安裝MATLAB的計算機(jī)上使用該仿真平臺，需要將以上設(shè)計文件編譯成可以獨(dú)立執(zhí)行的應(yīng)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(huán)境運(yùn)行必需的文件。此后若要在未安裝MATLAB的機(jī)器上運(yùn)行該可執(zhí)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(jī)后，點(diǎn)擊執(zhí)行編譯生成的.exe文件即可。
5 結(jié)論
本文針對《計算機(jī)控制技術(shù)》課程中控制算法數(shù)量多，理論性強(qiáng)，采用常規(guī)的講授方法，學(xué)生不易理解、教學(xué)效果不理想的問題，設(shè)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(xiàn)，使學(xué)生深入、高效地理解和掌握所學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)中取得了良好的教學(xué)效果。
摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)被應(yīng)用到各個領(lǐng)域，包括國防、航空航天、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等行業(yè)，不僅提高了生產(chǎn)效率，也促進(jìn)了企事業(yè)單位的快速發(fā)展。本文主要闡述了計算機(jī)技術(shù)在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：計算機(jī)應(yīng)用;工業(yè);自動控制
自從工業(yè)技術(shù)革命以來，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)得到了快速發(fā)展。在工業(yè)生產(chǎn)過程中自動化系統(tǒng)的發(fā)展受到了人們的廣泛關(guān)注，計算機(jī)技術(shù)在自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用，取得了非常明顯的效果。當(dāng)前，它已經(jīng)成為了工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的工具。
“計算機(jī)控制系統(tǒng)”綜合了計算機(jī)、自動控制理論和自動化儀表等項技術(shù)，并將這些先進(jìn)技術(shù)集成起來應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程。計算機(jī)控制系統(tǒng)是自動控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，利用計算機(jī)來實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動控制的系統(tǒng)，它由控制計算機(jī)本體和受控對象兩大部分組成。
一、計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展
計算機(jī)控制技術(shù)的思想始于上世紀(jì)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(jìn)行計算機(jī)控制的研究，他們設(shè)計出了一個利用計算機(jī)控制實現(xiàn)反應(yīng)器供料最佳分配，根據(jù)催化劑活性測量結(jié)果來控制熱水的流量以及確定最優(yōu)循環(huán)的系統(tǒng)。這項具有跨時代意義的工作為計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，從此，計算機(jī)控制技術(shù)迅速發(fā)展，并被各行各業(yè)廣泛應(yīng)用。
伴隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機(jī)控制技術(shù)也緊隨其后，迅猛的發(fā)展起來，其發(fā)展過程大致可以分為四個階段：（1）開創(chuàng)時期（2）直接數(shù)字控制時期（3）小型計算機(jī)時期（4）微型計算機(jī)時期。如今計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展又多了許多新的方向：計算機(jī)控制的網(wǎng)絡(luò)化;計算機(jī)控制的集成化;計算機(jī)控制的智能化;計算機(jī)控制技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。
二、計算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
（1）計算機(jī)控制技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用：計算機(jī)控制技術(shù)在工業(yè)上的發(fā)展有幾個階段：最初能實現(xiàn)如信息處理、數(shù)據(jù)采集、過程控制、在線優(yōu)化、甚至實時調(diào)度、生產(chǎn)計劃等操作控制功能;到能滿足如非線性、時變動態(tài)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(shù)，目前主要應(yīng)用于電力和化工工業(yè);然后到廣泛地用于產(chǎn)品質(zhì)量檢測與控制等方面的傳感器開發(fā)及高級控制技術(shù);現(xiàn)在，美國、日本及其它工業(yè)發(fā)達(dá)的國家正投入大量的人力、物力和財力致力于機(jī)器人的研制與開發(fā)。這些機(jī)器人主要應(yīng)用于制造行業(yè)，也將在過程工業(yè)中發(fā)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(tǒng)和專家系統(tǒng)。（2）計算機(jī)控制技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用：根據(jù)我國現(xiàn)狀，中藥生產(chǎn)企業(yè)，一般把綜合間歇控制系統(tǒng)分成兩部分來搞，即生產(chǎn)管理部分和實時控制部分。（3）計算機(jī)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用：智能溫室大棚中利用計算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，還可設(shè)計自動控制無人管理溫室大棚。根據(jù)遠(yuǎn)程傳感器搜集來的溫度、濕度、光照等模擬信息，經(jīng)輸入通道進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，傳入計算機(jī)，計算機(jī)既可以利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，同時又可以利用這些數(shù)據(jù)對大棚進(jìn)行控制，進(jìn)行加濕、加溫、增加光照等控制，從而實現(xiàn)溫室大棚的自動化智能控制。（4）計算機(jī)控制技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用：近幾年來，從我國載人航天技術(shù)成功以來，航空航天技術(shù)已經(jīng)得到越來越多的國人關(guān)注，一個又一個矚目成績的取得離不開自動化控制技術(shù)的發(fā)展，而這其中計算機(jī)控制技術(shù)又占據(jù)著重要的位置。
三、工業(yè)計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢
（1）工業(yè)計算機(jī)控制技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化。將控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，使控制作用的實現(xiàn)不再局限于傳統(tǒng)意義上的控制系統(tǒng)，而是由各種儀表單元分別獨(dú)立完成各自的工作，然后再通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行彼此間的信息交換和組織，并相互協(xié)作，最終實現(xiàn)預(yù)定完成的控制任務(wù)。這種近似于模塊化的思想，可以使各部分獨(dú)立工作，不產(chǎn)生干擾，有可以根據(jù)需要增減控制網(wǎng)絡(luò)中的個體，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的實用性。（2）工業(yè)計算機(jī)控制技術(shù)的集成化。計算機(jī)集成制造系統(tǒng)將成為21世紀(jì)占主導(dǎo)地位的新型生產(chǎn)方式，世界上很多國家包括我國都已經(jīng)把發(fā)展計算機(jī)控制技術(shù)作為本國制造工業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，并制定了許多由政府或工業(yè)界支持的計劃，用以推動計算機(jī)集成制造系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用。計算機(jī)控制系統(tǒng)的集成化也已經(jīng)成為當(dāng)今計算機(jī)控制技術(shù)的又一發(fā)展趨勢。（3）工業(yè)計算機(jī)控制技術(shù)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)簡單，適應(yīng)面廣。（4）工業(yè)計算機(jī)控制技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。任何技術(shù)的發(fā)展最終都會趨向于標(biāo)準(zhǔn)化，計算機(jī)控制技術(shù)也不例外，將計算機(jī)控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，可大大促進(jìn)計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展。目前國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)尚未建立，但已有很多廠商愿意采用一些通用性較強(qiáng)的產(chǎn)品，相信不久的將來，計算機(jī)控制技術(shù)必將建立一套國際化通用標(biāo)準(zhǔn)。
綜上所述，計算機(jī)控制在工業(yè)系統(tǒng)中的應(yīng)用已取得了可喜的進(jìn)展，而且隨著計算機(jī)技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，系統(tǒng)和控制理論與實踐的不斷深化，將得到進(jìn)一步完善和發(fā)展，并為提高生產(chǎn)設(shè)備性能、產(chǎn)品質(zhì)量，稀有資源的有效利用發(fā)揮更大的作用。
摘要：為進(jìn)一步提高計算機(jī)控制技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量，設(shè)計了基于項目教學(xué)法的教學(xué)內(nèi)容，探討了項目教學(xué)中出現(xiàn)的問題。教學(xué)實踐表明，項目教學(xué)法是一種值得探索的教學(xué)模式。
關(guān)鍵詞：項目教學(xué)法；課程教學(xué)；計算機(jī)控制技術(shù)
一、前言
項目教學(xué)法也稱為“基于項目活動的研究性學(xué)習(xí)”，是由美國著名教育家、伊利諾易大學(xué)教授凱茲博士和加拿大教育家、阿爾伯特大學(xué)教授查德博士共同創(chuàng)建的一種以學(xué)生為本的活動教學(xué)法，是一個全新的教學(xué)方法。它的理論基礎(chǔ)是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、情境學(xué)習(xí)理論和杜威的實用主義教育理論。在項目教學(xué)中教師根據(jù)各學(xué)期學(xué)習(xí)領(lǐng)域的教學(xué)要求，適時安排教學(xué)計劃，制定和設(shè)計項目合同，組織學(xué)生以小組工作的方式加以實施，在整個教學(xué)活動中學(xué)生的積極性和求知欲望被有效地調(diào)動。項目教學(xué)法具有鮮明的特征：首先，學(xué)習(xí)過程是理論知識與實踐相結(jié)合的過程；其次，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)新能力；最后，項目教學(xué)法是以“學(xué)習(xí)任務(wù)”為載體來引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索的，這使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中清晰地意識到自身的學(xué)習(xí)目標(biāo)。此外，在教學(xué)過程中同學(xué)之間的交流與合作、組員之間的優(yōu)勢互補(bǔ)，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊合作精神[1-3]。
項目教學(xué)法起源于美國，盛行于德國。上個世紀(jì)80年代開始，德國的應(yīng)用科技類大學(xué)就已經(jīng)廣泛開展了項目教學(xué)法的教學(xué)實踐，取得了令人矚目的成績[4]。我國職業(yè)教育的課程教學(xué)已經(jīng)普遍采用項目教學(xué)法，可以查閱到大量的相關(guān)教學(xué)論文，已有基于項目教學(xué)法的教材出版，例如單片機(jī)技術(shù)、PLC技術(shù)、磨具設(shè)計等教材[5-6]。我國普通高等教育由于受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，課程教學(xué)多數(shù)還是“理論教學(xué)+驗證性實踐環(huán)節(jié)+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(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行反思，在一些實踐性較強(qiáng)的課程教學(xué)中，已有教師引入了項目教學(xué)法進(jìn)行課程教學(xué)改革。有部分地方院校的電視新聞學(xué)專業(yè)和機(jī)械設(shè)計專業(yè)在人才培養(yǎng)模式中強(qiáng)調(diào)項目教學(xué)法的應(yīng)用，在專業(yè)課程教學(xué)中普遍采用了項目教學(xué)法，已取得了比較好的成效[7]。
二、計算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀
“計算機(jī)控制技術(shù)”是我校電氣工程及其自動化專業(yè)的主要專業(yè)課程之一，它是繼“自動控制理論”之后的一門專業(yè)主干課程。本課程主要介紹計算機(jī)控制系統(tǒng)的基本理論和計算機(jī)控制器的設(shè)計方法，介紹計算機(jī)控制系統(tǒng)的分析及系統(tǒng)的實現(xiàn)。從計算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的角度出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生對計算機(jī)控制系統(tǒng)的分析能力和設(shè)計能力。
在傳統(tǒng)計算機(jī)控制技術(shù)理論教學(xué)方法中，多為老師講解為主學(xué)生聽課為輔的教學(xué)方法，教學(xué)以教師講授為中心，對教學(xué)信息進(jìn)行加工處理后，通過語言、文字等形式呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生則通過自己的感官接受教師的教學(xué)信息。實踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要是做驗證性實驗，缺乏綜合性和設(shè)計性實驗項目。教師在教學(xué)過程中處于絕對的主動地位，學(xué)生在被動的環(huán)境中學(xué)習(xí)。學(xué)生的的主動性和創(chuàng)造性受到極大的壓制。
“計算機(jī)控制技術(shù)”課程是一門電類專業(yè)的主干課程，教學(xué)內(nèi)容的實踐性強(qiáng)，適合項目教學(xué)法。教師和學(xué)生可以在實施項目的過程中，完成該課程的教學(xué)內(nèi)容。項目的設(shè)計與生產(chǎn)實際聯(lián)系密切，學(xué)生在“做中學(xué)”，能夠調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
三、基于項目教學(xué)的改革思路
1.教學(xué)內(nèi)容和方式的改革。課程教學(xué)實行項目教學(xué)法改革，選擇合適的項目是關(guān)鍵。通過創(chuàng)設(shè)問題情境，把所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容巧妙地隱含在每一個項目中去，對項目進(jìn)行分析、設(shè)計和探索研究，引導(dǎo)學(xué)生針對項目展開討論，可以使學(xué)生通過完成項目內(nèi)容達(dá)到掌握所學(xué)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(yè)，結(jié)合我校電類專業(yè)定位，構(gòu)建了計算機(jī)控制技術(shù)課程的知識體系，制定了計算機(jī)控制技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容。主要教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該包含以下內(nèi)容：（1）計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和計算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式；（2）輸入輸出通道、典型接口和硬件抗干擾技術(shù)；（3）逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理和步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)；（4）數(shù)字PID控制、最少拍控制和純滯后控制；（5）計算機(jī)控制系統(tǒng)的程序設(shè)計技術(shù)、數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)、軟件抗干擾技術(shù)等；（6）工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、集散控制系統(tǒng)介紹和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)；（7）計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計的原則與步驟、設(shè)計舉例等。
根據(jù)我校的實驗條件，我們構(gòu)建了三個教學(xué)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(xué)內(nèi)容，能夠達(dá)到我們預(yù)期的教學(xué)要求。三個項目的要求如右表。
2.對學(xué)生考評的改革。項目的評估總結(jié)是項目教學(xué)法的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生項目的評估總結(jié)過程是學(xué)生一個學(xué)習(xí)、提高的過程。學(xué)生在項目實施的過程中會發(fā)現(xiàn)各種問題，學(xué)生要組織自評和互評，發(fā)現(xiàn)自己的不足及別人的長處，從而提高自己的各種能力。我們?nèi)∠擞嬎銠C(jī)控制技術(shù)課程期末考試的環(huán)節(jié)，教師主要通過考核出勤、工作態(tài)度、項目的硬件設(shè)計與制作、項目的軟件編寫、項目的調(diào)試和結(jié)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?jǐn)?shù)。
四、教學(xué)改革中需要探索的問題
1.選擇合適的項目是進(jìn)行教學(xué)成功與否的關(guān)鍵。進(jìn)行項目教學(xué)的課程項目不宜過多，每個項目涉及的知識點(diǎn)要滿足課程要求，不能有過多的重復(fù)內(nèi)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(xué)生的情況，很難公證公平地對每個學(xué)生給出合理的成績。
3.現(xiàn)有實驗設(shè)備多數(shù)為驗證性實驗項目設(shè)計，基本上不符合設(shè)計性實驗要求。由于近年來高校擴(kuò)招，實驗設(shè)備臺套數(shù)嚴(yán)重不足，因此，項目教學(xué)對實驗室設(shè)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(xué)教材。近年來，國內(nèi)職業(yè)教學(xué)已經(jīng)出現(xiàn)了一些按照項目教學(xué)編寫的教材，其中大多數(shù)項目實施過程編寫得過于詳細(xì)，類似于驗證性實驗，而且其廣度和深度不符合本科教學(xué)的要求。如何在教材中將理論與教學(xué)項目進(jìn)行結(jié)合，如何介紹項目的內(nèi)容和實施過程，是教材編寫者需要思考的問題。
5.高?，F(xiàn)有的體制很難對實施項目教學(xué)的教師一個合理的評價。
五、結(jié)論
1.教師的教學(xué)圍繞項目展開，教學(xué)過程有了變化，重點(diǎn)講解項目所需要的主要知識點(diǎn)，教師給出項目名稱，讓學(xué)生在“做中學(xué)”，可以激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。
2.計算機(jī)控制技術(shù)的教學(xué)項目將采用單片機(jī)（DSP或嵌入式系統(tǒng)）、PLC和工控機(jī)作為控制器，可以充分利用現(xiàn)有實驗室的條件，拓展實驗室功能，提高設(shè)備的利用率。
3.本課程教學(xué)改革模式可以應(yīng)用到電類專業(yè)大量的計算機(jī)軟硬件課程和實踐性較強(qiáng)的專業(yè)課程的教學(xué)改革中，為這些課程進(jìn)行“項目教學(xué)法”改革積累了經(jīng)驗。
4.本科課程教學(xué)中實施項目教學(xué)法是一種有益的嘗試，在教學(xué)過程中還有很多實際問題需要探索和研究。
摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科技的進(jìn)步，計算機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會生產(chǎn)的各個行業(yè)，利用計算機(jī)控制拋光的方法對小型非球面進(jìn)行數(shù)控拋光控制，通過計算模擬結(jié)果，得出研制的小型非球面光學(xué)元件有良好的精度，計算機(jī)控制技術(shù)能有效的提高小型非球面光學(xué)元件的生產(chǎn)效率，對企業(yè)生產(chǎn)有十分重要的意義。
關(guān)鍵詞：小型非球面；數(shù)控拋光；計算機(jī)控制技術(shù)
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科技的進(jìn)步，光學(xué)元件在社會生產(chǎn)和建設(shè)中發(fā)揮著越來越重要的作用，利用計算機(jī)拋光控制技術(shù)對小型非球面數(shù)控拋光進(jìn)行控制，生產(chǎn)出的小型非球面光學(xué)元件表面粗糙度很低，面形精度高，并且重復(fù)精度良好，計算機(jī)拋光控制技術(shù)能有效的提高小型非球面光學(xué)元件的生產(chǎn)效率，這企業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著很高的作用。
1. 計算機(jī)控制拋光技術(shù)
小型非球面光學(xué)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(chǎn)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(xué)技術(shù)發(fā)展的因素，傳統(tǒng)的手工修帶拋光技術(shù)生產(chǎn)周期比較長、生產(chǎn)效率低、重復(fù)精度很差，小型非球面光學(xué)元件批量成產(chǎn)效率低，嚴(yán)重的影響了企業(yè)的發(fā)展。計算機(jī)控制拋光技術(shù)可以將計算機(jī)的記憶性強(qiáng)、執(zhí)行能力高等優(yōu)點(diǎn)良好的發(fā)揮出來，計算機(jī)控制拋光技術(shù)是以定量的檢測結(jié)果作為加工指導(dǎo)，極大的提高了小型非球面光學(xué)元件的重復(fù)精度和生產(chǎn)效率。
2. 計算機(jī)控制拋光的理論和方法
2.1 計算機(jī)控制非球面加工技術(shù)的理論
計算機(jī)控制非球面加工技術(shù)是利用計算機(jī)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(xué)元件進(jìn)行打磨、拋光，計算機(jī)控制拋光技術(shù)主要是控制磨頭在光學(xué)元件表面的打磨、拋光時間和磨頭與光學(xué)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(xué)元件接觸的某一點(diǎn)材料在單位時間內(nèi)的去除量；k為光學(xué)元件在生成過程中的溫度比例常數(shù)；P（x，y）代表磨頭和光學(xué)元件接觸的某一點(diǎn)的相對壓力；V（x，y）代表磨頭在光學(xué)元件某一點(diǎn)的移動速度；x、y代表磨頭與光學(xué)元件接觸點(diǎn)的坐標(biāo)。
2.2 材料去除量的計算機(jī)模擬
當(dāng)磨頭在光學(xué)元件表面轉(zhuǎn)動時，繞被加工工件的對稱軸會產(chǎn)生一個擺動運(yùn)動，從而保磨頭用合適的壓力和接觸面積對光學(xué)元件進(jìn)行加工，在加工過程中，拋光磨頭的旋轉(zhuǎn)軸、磨頭始終和光學(xué)元件接觸面中心點(diǎn)的切線保持垂直，光學(xué)元件隨著加工臺按一定的速度進(jìn)行移動。當(dāng)磨頭工作函數(shù)中心與光學(xué)元件中心的距離大于磨頭工作半徑時，磨頭和光學(xué)元件在同一周期內(nèi)的接觸區(qū)域為環(huán)帶，當(dāng)磨頭工作函數(shù)中心與光學(xué)元件中心的距離小于磨頭工作半徑時，磨頭和光學(xué)元件在同一周期內(nèi)的接觸區(qū)域為園帶，此時磨頭工作函數(shù)中心到光學(xué)元件中心的距離與磨頭工作半徑的和值為磨頭的覆蓋區(qū)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(xué)元件上移動速度的影響，所以只需要求得磨頭在光學(xué)元件上的移動速度，就可以得出材料的去除量。根據(jù)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(shù)，r表示接觸點(diǎn)到光學(xué)元件中心的距離，v表示磨頭在光學(xué)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(shù)中心與光學(xué)元件中心的距離， 表示磨頭旋轉(zhuǎn)半徑。當(dāng)光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)角度同磨頭的旋轉(zhuǎn)角度比為定值1/5， ＞ 時，磨頭和光學(xué)元件在同一周期內(nèi)的接觸區(qū)域為環(huán)帶，磨頭的工作函數(shù)會隨著 和 比的變化而變化；當(dāng)光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)角度同磨頭的旋轉(zhuǎn)角度比為定值1/5， ＜ 時，磨頭和光學(xué)元件在同一周期內(nèi)的接觸區(qū)域為園帶，此時磨頭的工作函數(shù)會隨著 的變化而變化。在實際生產(chǎn)中，由于存在一定的誤差，因此要根據(jù)最接近磨頭工作函數(shù)的曲線進(jìn)行材料的去除量計算。
2.3 光學(xué)元件整個工作面去除量函數(shù)的計算模擬
通過對磨頭工作函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，將磨頭的駐留函數(shù)做成卷積，就可以得到光學(xué)元件整個工作面的去除量函數(shù)。當(dāng)磨頭工作函數(shù)在光學(xué)元件上的運(yùn)行軌跡為螺旋線時，如果螺距比磨頭工作函數(shù)的直徑小，而光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)速度大于磨頭徑向移動速度，磨頭和光學(xué)元件的接觸點(diǎn)在圓形磨頭工作函數(shù)區(qū)域內(nèi)的接觸時間很短，因此可以近似的認(rèn)為光學(xué)元件的中心和磨頭工作中心相對稱。去除量函數(shù)曲線容易受磨頭工作函數(shù)中心與光學(xué)元件中心偏移度的影響，當(dāng)磨頭工作函數(shù)中心與光學(xué)元件中心偏移度大于磨頭工作函數(shù)時，接觸點(diǎn)在磨頭工作函數(shù)區(qū)域內(nèi)的運(yùn)行軌跡為圓形，當(dāng)磨頭工作函數(shù)中心與光學(xué)元件中心偏移度小于磨頭工作函數(shù)時，接觸點(diǎn)在磨頭工作函數(shù)區(qū)域內(nèi)的運(yùn)行軌跡為橢圓形，通過分析光學(xué)元件整個工作面的去除量函數(shù)曲線，可以發(fā)現(xiàn)元件的中間和邊緣部分的去除量不夠，因此，可以采用調(diào)整磨頭駐留時間來進(jìn)行補(bǔ)償。
在實際生產(chǎn)中，小型非球面數(shù)控拋光是一個十分復(fù)雜的過程，數(shù)控拋光的影響因素很多，如拋光摸的運(yùn)行方式、拋光元件的材料、光學(xué)元件的材料、幾何尺寸、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、磨頭與光學(xué)元件的接觸面積、壓力的大小、拋光環(huán)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(chǎn)過程中，要根據(jù)實際拋光的參數(shù)制作合理的材料去除量分布曲線，從而確定出光學(xué)元件的拋光材料去除量。
3. 結(jié)果
根據(jù)計算機(jī)控制拋光理論，對小型非球面數(shù)控拋光進(jìn)行計算機(jī)模擬計算，得出的計算機(jī)模擬結(jié)果和理論計算結(jié)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(fù)精度高，計算機(jī)控制拋光技術(shù)能適用于小型非球面元件的批量生產(chǎn)，因此，利用計算機(jī)控制拋光技術(shù)能有效提高小型非球面光學(xué)元件的生產(chǎn)效率，促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展和建設(shè)。
摘要：計算機(jī)的控制系統(tǒng)因借助輔助部件和被控對象參與并控制應(yīng)用計算機(jī)，從而達(dá)到控制的目的。網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛、功能越來越強(qiáng)大、系統(tǒng)越來越安全和可靠?；谟嬎銠C(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的各種應(yīng)用軟件已廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，并成為人們生產(chǎn)和生活中重要的組成部分。本文介紹了計算機(jī)的控制系統(tǒng)組成及分類，計算機(jī)的控制系統(tǒng)硬件通常由微型計算機(jī)、外部設(shè)備、輸入輸出導(dǎo)通及操作臺等組成。最后還評價了計算機(jī)的控制技術(shù)。
關(guān)鍵詞：計算機(jī) 控制技術(shù) 應(yīng)用探索
計算機(jī)的控制系統(tǒng)因借助輔助部件和被控對象參與并控制應(yīng)用計算機(jī)，從而達(dá)到控制的目的。計算機(jī)是指數(shù)字計算機(jī)，輔助部件指輸入輸出接口，檢測裝置以及執(zhí)行裝置等。被控對象的聯(lián)系以及部件之間的聯(lián)系，一種是有線方式，例如通過電纜的模擬信號或數(shù)字信號聯(lián)系。一種是無線方式，如紅外線、微波、光波等聯(lián)系。被控對象包括各行各業(yè)的機(jī)械裝置、實驗裝置、儀器儀表、機(jī)器人、生產(chǎn)過程等。近些年，隨著計算機(jī)硬件及軟件的快速發(fā)展和普及，計算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊的應(yīng)用范圍越來越廣，數(shù)據(jù)傳輸量越來越大，傳輸效率也越來越高，已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，并且已成為人們生產(chǎn)、生活和公眾服務(wù)中不可或缺的一部分。相信在未來較短的時間內(nèi)，計算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)將會得到更快的發(fā)展，其應(yīng)用范圍將會更廣，為人們的生產(chǎn)和生活提供更為高效、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
1 計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和分類
計算機(jī)的控制系統(tǒng)是由工業(yè)計算機(jī)和工業(yè)對象組成。與普通控制系統(tǒng)一樣，計算機(jī)的控制系統(tǒng)是開環(huán)的或閉環(huán)的。而閉環(huán)的方式運(yùn)用最普遍，是一種最基本的控制方式。
1.1 硬件組成
計算機(jī)的控制系統(tǒng)硬件一般都是由計算機(jī)、外部設(shè)備、輸入輸出通道以及操作臺等構(gòu)成，如（圖1）所示。
1.2 計算機(jī)的控制系統(tǒng)軟件
計算機(jī)的控制系統(tǒng)有以下四種系統(tǒng)：操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）、計算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)（SCC）、分級計算機(jī)控制系統(tǒng)。
2 計算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)
（1）根據(jù)信息傳輸方向的不同，可將計算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)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(fù)雜的通訊線路結(jié)構(gòu)，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(jìn)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(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)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(jī)與計算機(jī)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(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊的組成。計算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)根據(jù)硬件的不同主要包括計算機(jī)終端、主機(jī)、數(shù)據(jù)交換設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸線路等部分。其中，計算機(jī)終端主要負(fù)責(zé)控制企業(yè)用戶的通訊量和信息規(guī)模；數(shù)據(jù)交換設(shè)備主要負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、歸整、處理和儲存。主機(jī)則包括微型計算機(jī)和小型計算機(jī)，其中以微型計算機(jī)最為常見。數(shù)據(jù)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(yīng)用。系統(tǒng)中的計算機(jī)終端、主機(jī)等硬件通過數(shù)據(jù)傳輸線路實現(xiàn)互聯(lián)，數(shù)據(jù)交換設(shè)備將各種終端設(shè)備連入網(wǎng)絡(luò)，然后遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)中的計算機(jī)能夠通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對終端設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸線路為電話線時，數(shù)據(jù)交換器則為計算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號向模擬信號、模擬信號向數(shù)據(jù)信號的轉(zhuǎn)換。
（3）計算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊的連接形式。隨著計算機(jī)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，目前，其連接形式主要有分支式、多路復(fù)式、集線式、點(diǎn)到點(diǎn)式四種。其中以點(diǎn)到點(diǎn)式最為常見，該種連接形式以計算機(jī)為核心，通過數(shù)據(jù)傳輸線路和數(shù)據(jù)交換設(shè)備來實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的輸送。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸線路為電話線路時，同一時間內(nèi)，計算機(jī)僅可以與一個攪拌站終端連接，此時如果計算機(jī)與其它攪拌站終端間有數(shù)據(jù)輸送任務(wù)，則會導(dǎo)致計算機(jī)出現(xiàn)忙號。
3 計算機(jī)控制的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用探索
3.1 網(wǎng)絡(luò)化
隨著計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，各種計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)，規(guī)模越來越大，從而使傳統(tǒng)的回路控制系統(tǒng)所具有的特點(diǎn)在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化過程中發(fā)生了根本變化，并逐步完成了控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化?，F(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)生及成功的應(yīng)用改變了這種局面。他將所有的網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)的這一新發(fā)展是得網(wǎng)絡(luò)延伸到控制系統(tǒng)的末端。結(jié)合原有控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，就實現(xiàn)了最基本控制任務(wù)的底層到完成優(yōu)化調(diào)度工作的最高層的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化連接。各種儀表單元是控制網(wǎng)絡(luò)的最小實現(xiàn)環(huán)節(jié)，他們的網(wǎng)絡(luò)化是在這些儀表單元數(shù)字化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，及原有儀表單元數(shù)字化后，再增加網(wǎng)絡(luò)通訊專用單元，構(gòu)成現(xiàn)場總線系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)化的計算機(jī)控制系統(tǒng)中，及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，具體的控制作用的實現(xiàn)不再只限于傳統(tǒng)意義上的控制系統(tǒng)，而是有各種儀表單元分別獨(dú)立完成各自的工作，然后再通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行彼此間的信息交換和組織，并相互協(xié)作，最終實現(xiàn)預(yù)定完成的控制任務(wù)。
3.2 扁平化
根據(jù)不同功能的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)集散以及分布式計算機(jī)的控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)將以網(wǎng)絡(luò)為限分成了多個層次，各層網(wǎng)絡(luò)之間由計算機(jī)相連接。因為各個網(wǎng)絡(luò)層次之間互相獨(dú)立，在信息傳遞和交換中，將受計算機(jī)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(tǒng)[3]本身網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有封閉性，造成了不同廠家之間的產(chǎn)品交互性差。
4 結(jié)語
隨著計算機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，對控制系統(tǒng)的控制水平要求越來越高，將推動了計算機(jī)的控制水平向更高層次的發(fā)展。本文首先介紹了計算機(jī)控制技術(shù)的組成與分類；然后對計算機(jī)的起源、發(fā)展現(xiàn)狀以及應(yīng)用探索進(jìn)行了說明；最后評價了計算機(jī)控制系統(tǒng)。
