自动控制理论教学方法

自动控制理论教学方法（共12篇）

1.自动控制理论教学方法 篇一

反馈控制在理论教学中的应用

控制是指控制者作用于被控制者,使其改变或保持某种运动状态,以达到控制者的运动过程.教学过程就是一个以学生为主体,发挥教师主导作用的控制过程,是教师通过对教学内容和教学方法的`控制,达到传授知识、提高技能为目的的控制过程.由于目前教学体制和内容的限制,讲授法教学仍是集中教育阶段采用的主要教学方法之一,其优点是传授知识量大,信息多,系统性强.但这种教学方法也容易导致学生被动学习,忽略了学生的个性发展,有时难以达到预期的教学效果.如何既充分发挥讲授法的优点又能克服其不足呢?我们在教学实践中积极探索、大胆尝试,应用反馈控制原理,对讲授教学法进行了一系列改革,取得了较好的效果.

作 者：卢建青 作者单位：唐山职业技术学院机电工程系刊 名：农机使用与维修英文刊名：FARM MACHINERY USING & MAINTENANCE年，卷(期)：“”(2)分类号：S2关键词：

2.自动控制理论教学方法 篇二

关键词：自动控制理论,教学改革,教学内容

自动控制理论课程是自动化及相关专业的一门主干专业基础课,其教学质量的好坏直接影响到许多后续专业课的教学效果,且许多高等学校和科研院所都将其列为研究生入学考试的专业课。其特点是知识覆盖面广、内容多、更新发展快、理论性和应用性都很强,是一门具有一定深度和复杂性的课程。近年来,随着科学技术的迅猛发展,社会信息化进程的加速,自动控制领域出现了许多新的理论和方法,这对高校人才培养提出了更高的要求。鉴于此,我们在优化教学内容、改革教学方法,加强实践环节、注重个性发展和提高学生创新能力等方面进行了一些探索。这些对培养学生的辩证思维能力和创新能力,树立理论联系实际的科学观点,以及提高综合分析问题的能力等方面,都起到了重要的作用。

一、课程教学体系的改革

传统课程体系是根据“自动控制理论”本科教学的基本内容和教材分章顺序制定的,通常为:(1)绪论;(2)数学模型;(3)时域方法;(4)根轨迹方法;(5)频域方法;(6)系统校正;(7)状态空间方法;(8)离散系统;(9)非线性系统。其优点是在很大程度上遵循了自动控制理论发展的历史轨迹,其缺点是:(1)线索太多,没有一条贯穿前后的总线索,导致内容重叠,占用学时过多;(2)各种方法独立介绍,不利于横向相互比较。

本文根据自动控制理论自身的内在体系,以系统建模——系统分析——系统综合为总线索,在每一章中再以方法线索为子线索组织教学内容,实行模块化教学。

二、课程教学内容的改革

1. 指导思想

面向21世纪,更新教学观念,以自动控制理论和控制系统为主线,依托学科发展,结合与自动控制相关的学科进行课程教学内容改革,优化高等工科人才教学培养过程,贯彻“学生为本,技能为主,创新为魂”的教学理念,培养“厚基础、宽口径、适应力强、具有创新精神和实践能力”的综合性技术人才。

坚持“加强基础、削枝强干”,体现本科教学的基础性、前沿性和时代性的特点,处理好基础性和先进性、经典与现代的关系,保证传授知识的先进性、实用性,使学生学有收获,学有所用。本课程内容按“三域”(时域、复域、频域)中的数学模型和“三性”(稳定性、稳态特性、动态特性)为基本框架进行组织,注重加强基础和抽象思维的培养。

2. 加强实验教学

以往的实验教学内容大多是验证性实验,内容陈旧,实验方法落后,不利于学生创新思维及创新能力的培养。以实验报告来给成绩的单一实验考核方式,造成的不良后果是:学生只重视实验报告的撰写,不重视对实验原理的理解和操作能力的培养。对此,我们建立分层次的实验体系,即按实验内容将实验分为基础性实验、指导性实验和设计性实验三个层次,学时按4∶3∶3分配,以全面提高学生理论联系实际的能力、知识综合能力、创新设计能力。

3. 把科研成果及时引入教学

通过参与科研项目,一方面有利于提升教师的学术和教学氛围,为培养面向施工一线的工程技术人才提供了坚实的师资队伍;另一方面,教师将最新的研究成果引入到教学中,并通过课堂教学、讲座、毕业设计、学生参加科研项目、建立和发展实践基地等手段提高本课程的教学效果。

4. 增设课程设计

在学完自动控制理论后,为加强学生理论联系实际的能力,锻炼如何运用基本的理论知识进行实际问题分析,增设课程设计。同时,在已学知识点的基础上,我们均有课程教学中因学时限制而没有讲解的知识点,要求同学们在课程设计中必须运用以上知识点,从而补充了课堂上没有学习的知识。课程设计的题目基本来源于工程实际或科研课题,其实用性强、综合性强、知识跨度大,能够达到培养学生独立思考和分析问题的能力、提高学生工程应用能力的目的。同时也使他们在学校就能实现工程实践零接触,大大提高了他们毕业后适应工作的能力。

5. 引入Matlab软件

在自动控制理论教学过程中引进Matlab软件辅助教学,以培养系统思维方式为重点。在内容上按通过建模组成控制系统、对控制系统进行分析(时域法、根轨迹法、频率特性法等)和控制系统设计三部分来划分,再通过课程设计把三者有机联系起来。建模部分用Matlab软件进行拉普拉斯变换、微分方程求解和各类模型的输入、形式变换等。分析部分可充分体现Matlab软件的强大辅助教学作用,用它可非常方便地观察各种相应曲线、根轨迹、频率特性和参数变化对控制系统稳定性、动态特性的影响。设计部分放在课程设计中,要求学生结合已掌握的知识,经适当简化进行建模、分析、校正等,其中分析校正既用手算又用Matlab软件进行,这样就使学生较完整地初步进行了自动控制原理理论与实际的结合。

三、课程教学方法的改革

1. 案例教学

对于自动控制理论课程的教学,教师往往采用严格地按知识点的排列进行教学,虽然逻辑严密,但学生在学习过程中难见全貌,感觉枯燥无味。而且学习这些知识的目标也不明确,所以很难引发学生的兴趣,调动他们的积极性,学习效果也不十分理想。

案例教学法与传统教学法相反,采用先任务或应用、后方法、再原理的模式。学生有疑问的地方可以举几个例子,变抽象为具体,变复杂为简洁。该方法以实际情境和问题为思考的出发点,让学生从具体问题着手做理论思考和分析,设想解决问题的途径,探讨方法的科学性、合理性,最终理解有关理论。由于案例在一开始就具有一定程度的强制性和目的性,因此,这种以案例为基础展开学习和教学过程的方法,更能激发学生的学习热情与兴趣,加深他们对基本原理、概念的理解和应用,培养他们分析问题和解决问题的能力,使他们学会以抽象的形式描述规划问题,达到学以致用的目的。

生产一线的情况是千变万化的,案例教学为学生提供了一种模仿、借鉴和引申的范例。这种教学模式的最大特点是使教学更加贴近生产实际,针对性较强。

2. 启发式教学

以启发式教学为主,注重问题的引入,学会对问题进行分析,抓住问题的本质,将复杂化为简单,树立学生学好本专业的信心。课堂教学坚持“少教”和“多学”的原则,精讲与自学相结合,把学生从被动变为主动,充分调动他们学会、会学,在探索中学习,在学习中探索。教师提出几个综合性的问题,然后逐个加以分析,按设定条件逐步提出解决办法,使学生从中领会思路,学会解决问题的办法。此种方式针对性强,特别适用于概念比较多的内容。

3. 任务驱动式教学

任务驱动教学是指让学生在教师预先给定“任务”的驱动下进行学习,目的是引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一系列“任务”,从而使其获得清晰的思路、方法和知识脉络,在完成“任务”的过程中,培养其分析问题、解决问题以及程序设计的能力。

在实际教学过程中,教师根据学生已有的知识和需要学习的新知识,需精心设计“任务”,在此“任务”框架的驱动下,展开新知识的教学和学习。还可以在课程的最后阶段开设课程设计,这样可以综合各个章节的知识,让学生在开发中培养学习兴趣、自学能力和团队合作精神,提高解决实际问题的能力,这种教学方法有利于学生综合素质的培养。

四、课程教学手段的改革

1. 激发学生的学习兴趣

著名教育家顾泠沅说:在课堂教学范围里对教师最有意义的是学生学习动机的激发,也就是要使学习的内容让学生感兴趣,对有了兴趣的事学生就会认真地把它学好。学习动机是直接推动学生参与学习活动的心理动因。因此,激发学习的兴趣就成为启发学生参与教学的前提。

提问是引导学生参与教学的一种主要形式。在教学中,教师提出问题以后,不要急于让学生回答。而是给学生留出独立思考和周围同学交流想法的时间,待学生对问题有深刻的理解后再让他们回答。这种提问,有利于促进教学活动中两主体之间的互动,使学生的注意力始终处于活跃的积极状态。

在教学过程中,根据学生的情况,缩短教师讲解时间,采取“自学指导式”“课堂讨论式”和“发现问题式”等多种形式相结合,活跃课堂气氛,提高学生的学习积极性,帮助学生改变传统的思维方式,激发其学习兴趣,培养其发散思维能力。

2. 引入多媒体技术

以往的自动控制理论课堂教学过程中,教师需在黑板上做大量的数学推导,画大量的曲线,既占用时间,又使得课堂教学枯燥、索然无味,很难使学生对所学内容产生兴趣。教学中合理应用现代教育技术手段,既可省下课堂写板书的时间,增加课堂的信息量,又可使枯燥、抽象的理论教学变得生动且丰富多彩,获得最佳教学效果。在教学过程中,充分恰当地应用多媒体技术,将其与传统教学手段相结合,使学生在课堂中积极参与,激发学生的学习兴趣,提高课堂的教学质量。教学实践表明,现代化教学手段的引入,常常会产生事半功倍的效果。

尝试将Matlab仿真软件作为辅助教学工具引入自动控制原理的课堂教学中,借助于Simulink可视化的编程和仿真演示,即节省了手工绘图的时间,又将抽象的理论和概念变得更为通俗易懂,弥补了实验手段的不足。同时通过对系统具体运动过程的观察和对输出图形的分析,加深了学生对基础理论的认识和理解。

3. 开展双语教学

双语教学目标是双重性的,其一是获取学科知识,其二是培养和提高学生运用外语的能力。双语教学的开展有利于学生尽快地掌握本课程的英语专业术语。在全国高校提倡双语教学已有10年多了,但由于种种原因,至今尚未普及。我们通过大量的尝试,从中得到一些经验:(1)根据学生的接受程度和对专业英语的掌握程度,我们必须因地制宜。现在还不能实现该门课程在所有任课班级上实行双语教学,只能将英语较好的学生单独组班开设双语课。(2)合理选择双语教学的内容非常重要。使用双语教学必须适时把握教学效果,灵活掌握双语的比例,以不影响该课程的讲授为原则。可选择那些图例较多、公式较多、而叙述又较少的内容进行双语教学,这样使学生适应双语教学的难度要小些。(3)探索合适的双语教学模式。应采取什么教学模式不能一概而论。应根据不同高校的具体情况而定,如若在重点高校,学生英语程度较高,可采取浸润式模式,效果可比较好;普通高校,可采取根据外语程度分班,外语水平较高的班级,也可采取浸润式模式,其余班级可采取保持型双语教学模式或过渡型双语教学模式。当然,根据课程不同,授课教师可根据具体情况来采取合理的模式。在双语教学时,要经过认真调查和论证,并根据各高校的人才培养模式和课程设置,构建自己的双语教学模式。

4. 建立网络平台

在教学过程中,我们深深体会到仅靠课堂几十分钟的授课时间是绝对不够的。学生还需要课后的辅导才能加深对课题内容的理解。为此,我们建立了网络教学平台,放置各种教学资源,包括电子教案、多媒体课件、授课录像、教学大纲等授课内容,还有课后自测题、师生讨论区、答疑区、通知等互动内容。该平台为学生自学创造了良好的学习条件,提高了学生对本课程的兴趣,发挥学生的主观能动性,充分反映“开放式”教育的特点和优势,促进师生间的互动交流,及时解决教学中的一些问题。

五、结束语

课程改革的关键是课程内容与课程体系的改革,同时教学手段的现代化也是课程改革的重要方面。本文所介绍的方法在实践教学中取得了一些成效,在今后的教学中还需要我们进行不断地完善,以提高大学生创新能力,取得较为满意的教学效果。

参考文献

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3.自动控制理论教学方法 篇三

关键词：自动控制理论；高职教学；教学法；应用教育

中图分类号：G710文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2011）11-017-02

一、引言

自动控制理论在工业、社科、生物、医疗、航天等方面产生巨大的作用。随着信息技术的发展，自动控制理论涉及的领域越来越广，涉及的系统规模越来越大，复杂程度越来越高，自动控制理论成为当代最为重要的科学之一。《自动控制理论》课程自然是大多数本科和高职高专院校自动化、电气信息，机械电子等工科专业的必修课程。《自动控制理论》课程理论性极强，公式多，抽象难懂，科教人员为提高教学质量进行了大量教学改革和探索。但针对高职《自动控制理论》教学研究起步较晚，研究适合高职院校《自动控制理论》课程的教学方法具有重要意义。

二、现有的自动控制理论教学改革

为了满足社会对自动控制人才的需求。科教人员对《自动控制理论》教学进行大量改革，总体体现在教材、教学内容、教学手段、教学方法，教学实验方面的改革。

1、教材及教学内容改革

结合自动控制技术的发展，实际控制系统大都是非线性强，控制精度要求高，离散的MIMO系统。传统教材部分内容过于陈旧，不能反映现代控制技术的发展。在《自动控制理论》教材方面的改革思想，多数研究主要是“理论知识与实际工程案例结合”和引入“Matlab

软件仿真技术”。因此现有《自动控制理论》教材在原有的基础上增加了离散系统等方面的知识，删减了较少用的根轨迹，等M圆和等N圆等部分。但教材内容总体增加，难度加大。

2、教学手段及方法改革

在教学手段和方法改革方面，改革思路主要体现在把理论性强，抽象的控制理论知识“形象具体化”。科教人员充分利用计算机技术，制作CAI课件，可以用动画非常形象地阐述某些知识点；同时考虑到教学内容的增加和课时数的减少，充分利用计算机“Power point”软件制作授课课件代替传统的板书，节省大量板书时间，且课件内容丰富，图文并茂，能够吸引学生的注意力。利用“Matlab”软件强大的仿真功能，对控制系统进行性能在线分析，无需数学公式推导，软件直接计算输出响应曲线，不仅节约时间，且曲线准确，注释全面。

3、实验教学改革

自动控制理论实验教学是理论知识与实际结合的重要环节，其目的是强化学生对控制理论知识的理解和建立控制理论知识应用概念，同时培养学生动手能力和创新能力。早期自动控制理论实验平台主要是利用运放搭建模拟电路进行理论验证性实验，长期实践教学发现学生在试验过程中缺乏思考和分析的能动性，实验效果并未达到预期的教学目标。很多教义公司和高校科教人员对自动控制理论实验平台做了改进，在原有的基础上增设了通信模块，能与PC通信，在线反映实际物理模型的响应曲线。但实际的控制系统是有被控“物理对象”，仅用运放搭建模拟电路观测响应曲线，很难让学生将理论分析和实际控制系统响应特性有直观性的认识。

三、高职《自动控制理论》课程教学法探索

1、高职《自动控制理论》课程教学思路

目前，高职教育主要是沿用本科教学模式。在这种教学模式下，教学思路仅局限在如何把书本知识讲授清楚，通用教学思路框图如图1所示。若高职院校用这种方法教学，学生对课程是否有用认识不清，且实用主义观念强容易导致学生学习兴趣不高或无兴趣；学生基础知识薄弱，学习态度积极性不够，课后学习时间短容易引起对知识点理解不深，遗忘速度快，前后知识点衔接困难，难于把知识点嵌入到工程案例中。

图1 传统教学思路框图

高职教育目标是培养“高技能型”人才，这有别于本科教育—注重知识的全面性和理论深度，也有别于一般性高职高专教育—注重实际技能训练。结合《自动控制理论》课程的特点，从应用教育角度出发，“逆向教学法”是适合高职院校《自动控制理论》课程的教学方法，其教学思路框图如图2所示。

图2“逆向教学法”思路框图

“逆向教学法”是以工程案例为载体，先涉及用知识点去解决实际系统的控制问题，学生在互动环节利用已具备的知识回答相关问题（答案可能是零碎或错误的），在点评环节引入理论知识，针对每个问题的答案进行校正或补充，最终归纳总结出理论知识点，实现教学目标。“逆向教学法”与“顺向教学法”相比，不必担心在没有任何实际控制系统相关信息时，学生听理论知识点出现的情况，具体如下：

（1）对知识点有无用处的疑惑。

（2）没有对知识点需求的动力，致使学习积极性不高。

（3）讲解案例时，可能大部分同学忘记刚讲过的知识点，应用理论知识去解决实际工程案例的问题存在很大困难，课堂互动性不好。

2、基于“逆向教学法”的教学案例

“逆向教学法”可以在教学中将理论知识点嵌入到实际控制系统，真正让学生带着解决实际问题的需求去学习，目的性很明确，不会导致理论与实际的脱节问题。

图3 位置随动系统原理图

如讲授《自动控制理论》的基本概念，“教学载体”选用位置随动控制系统，其原理图如图3所示。按照“逆向教学法”思路，教学流程如图4所示。在整个教学过程中，设置以下情景教学：

情景教学一：提出 “如何控制负载的位置”， 在课堂开始阶段以问题切入，激发学生思维运转，让学生以“主体身份”参与到教学过程中。在这个阶段，学生会明白位置随动系统控制负载位置的工作原理

情景教学二：结合“位置随动控制系统”，分解教学目标中所有理论知识，将需要掌握的知识点“嵌入”到控制系统中，深化对系统的理解，并以问题的形式提出：

此环节需要根据问题和知识点难度，适当引入知识点并提供多个答案供学生选择。如在说明控制系统类型的时候，可以将“恒值控制系统”、“程序控制系统”、“随机控制系统”，“线性控制系统”等提出供学生选择，学生在选择过程中自然会产生什么是“恒值控制系统”，什么是“程序控制系统”等问题。这样就形成了一个学生主动学习知识，而非被动灌输的学习心态。

从实际控制问题切入，激发学生求知欲，引导学生思考；

概述“位置随动系统”工作原理

把知识点嵌入到“位置随动系统“中，设置相关问题

互动环节：学生自愿回答，提问

点评学生答案，详细阐述、归纳，总结出理论知识

图4 教学流程图

情景三：学生根据已掌握的“位置随动系统”工作原理和提出的问题，相互讨论，自愿回答上述任意问题。

情景四：最后与学生一起进行教学内容梳理，并归纳总结，列写出所有理论知识点。

在整个教学过程中，“逆向教学法”最后环节才是全面讲授理论知识点，这与传统的“顺向教学法”在课堂开始就进行理论灌输不同。“逆向教学法”整个教学是以“需求”产生的动力在教学。在学生全面接受理论知识的阶段，学生已经对知识有个模糊的认识，也很清楚需要弄明白某些知识才能解决自己面对的问题。因此“逆向教学法”是适合高职《自动控制理论》的教学方法；而需要较强的理解能力和记忆力去掌握知识点，再用知识点解决“工程案例”问题的传统“顺向教学法”对高职学生而言存在一定困难。

四、总结

课程教学的目标是使学生掌握理论知识，并用于指导实践。任何教学改革都是围绕这一目标，从应用教育角度出发，结合高职学生和《自动控制理论》课程的特点提出的“逆向教学法”是适合高职《自动控制理论》课程的教学法之一，通过一学年的教学实践证明，这种教学法能引导学生思考，理论知识点与实际工程结合紧密，教学过程连续性好。

参考资料

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4.自动控制理论试题 篇四

第一部分 选择题

1.实际生产过程的控制系统大部分是 【 】

A.一阶系统 B. 二阶系统 C. 低阶系统 D. 高阶系统

2.若开环传递函数G(s)H(s)不存在复数极点和零点，则 【 】

A. 没有出射角和入射角 B. 有出射角和入射角

C.有出射角无入射角落 D.无出射角有入射角

3.若开环传递函数为, 此时相位裕量和K的关系是 【 】

A. 随K增加而增大 B.随K增大而减小

C.以上都不是 D.与K值无关

4.超前校正装置的最大超前相角 【 】

A. B. C. D.

5.对于同一系统的状态变量和状态空间描述具有 【 】

A. 状态变量具有唯一性，状态空间描述具有非唯一性

B. 状态变量具有非唯一性，状态空间描述具有唯一性

C. 状态变量具有非唯一性，状态空间描述也具有非唯一性

D. 状态变量具有唯一性，状态空间描述也具有唯一性

6.在工程问题中，常用______数学模型来表达实际的系统。 【 】

A. 精确的 B. 复杂的 C. 简化的 D. 类似的

7. 正弦输入函数r(t)的数学表达式是 【 】

A.r B.

C. D.

8.二阶振荡环节的对数幅频特性的高频段的渐近线斜率为_______dB/dec。 【 】

A.40 B. -20 C. -40 D. 0

9.欲改善系统动性能，一般采用 【 】

A.增加附加零点 B. 增加附加极点

B.同时增加附加零点，极点 D.A,B,C均不行而用其它方法

10.在各种校正方式中，______是最常见的一种，常加在系统中能量最小的地方。 【 】

A.并联校正 B.串联校正 C.局部反馈校正 D.前馈校正

11.设系统的开环传递函数为， 要使系统稳定，K值的取值范围为 ; 【 】

A.K>0 B. K<40 C. 0

12.一阶系统G(s)的单位脉冲响应是y(t) = _______。 【 】

A. B. C. D. Ke-t/T

13.设开环系统的频率特性为G(jω) = ,则其频率特性的极坐标图的`奈氏曲线

与负虚轴交点的频率值ω_____rad/s。 【 】

A.0.1 B. 1 C. 10 D. 2

14.负载效应_______。

A.不仅存在于电气环节，在其它类型的环节上也可能存在

B.不存在于电气环节，只存在于其它类型的环节

C.只存在于电气环节，不存在于其它类型的环节

D.任何环节都不存在

15.若系统具有状态可控性，则常系数a,b的关系应满足 。 【 】

A.a-b≠0 B. 2b2-b-a≠0 C.a-b=0 D.2b2-b-a=0

第二部分 非选择题

一、填空题(本大题共10小题， 每小题1分，共10分)

16.控制系统的稳态误差一般要求在被控量稳定值的______以内。

17.在励磁控制系统中，_________是被控对象。

18.采用拉氏变换，可将系统的________ 方程转换成________方程求解。

19.控制系统的分析和综合方法有________，时域法，根轨迹法，状态空间法等。

20.当K>0时，0型系统的奈氏图始于________的有限值处。

21.比例环节的对数幅频特性L(ω)= 。

22.闭环频率特性的性能指标有_____,_____和频带宽度ωb。

23.如果根轨迹位于实轴上两个相邻的开环零点之间，那么这两个零点之间必定存在__________。

24.超前校正装置的奈氏曲线为一个____________。

25.在给定时刻t，状态向量X(t)在状态空间中是_________。

三、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)

26.连续控制系统

27.特征方程式

28.二阶系统(附微分方程式或传递函数描述)

29.频率特性

30.渐近稳定性

四、简答题(本大题共6小题，每小题4分，共24分)

31.对自动控制系统的性能要求是什么?

32.某环节的动态方程为y，试写出该环节的传递函数，并画出其阶跃响应曲线。

33.控制系统的典型输入信号有哪几种?试写出其数学表达式。

34.设开环系统的传递函数为，试问G(s)是否为最小相位传递

函数?为什么?

35.已知负反馈系统的奈氏图如下图所示，设开环增益K=500，在S平面右半部开环极点数P=0，试确定K为何值时系统稳定，为何值时系统不稳定。

36.如何充分发挥滞后──超前校正装置的作用?

五、计算题(本大题共4小题，共36分)

37.(8分)已知单位反馈控制系统的开环传递函数为

求：1)r(t)=1(t)时的输出y(t);

求调整时间。

38.(8分)设开环传递函数为 ，其中z1>a>0，试绘制根轨迹的大致图形。

39.(10分)单位负反馈系统的开环传递函数为:

(1)试绘制开环系统的极坐标草图;

(2)确定相频特性(ω)=对应的频率值ωg及幅值|G(jωg )|。

40.(10分)设系统状态空间描述中，矩阵A，B，C分别为

5.自动控制理论教学方法 篇五

1.控制理论与控制工程的发展分析

1.1发展第二阶段

控制理论与控制工程发展第二阶段在上世纪六十年代至七十年代，在此阶段已经到了空间技术时期，此时的控制工程性能更加优化，并且在数字计算机融合下，使分析设计得到有效实现，而且还使多输出、多输入以及非线性等复杂系统得到有效完善。另外，还能够得出更加优化的控制模式，从而使现代控制理论更具完善性及科学性。

1.2发展第三阶段

上世纪七十年代至如今，控制理论及控制工程日趋成熟，无论是系统的结构方案还是整体设计，均显得十分成熟。并且，能够完成分解方法以及协调处理的相关基础性理论研究。对于智能控制理论来说，是基于控制理论更为深入的一种扩展模式，能够完成控制信息的传递，使人类实现进行智能化活动。总之，现如今控制理论研究以及控制工程的发展呈现了良好的发展势态，具备广阔的应用前景。

2.控制理论与控制工程的具体应用探究

基于控制理论和控制工程应用当中，其核心内容是最优控制。在对最优控制进行研究的情况下，需充分满足相对应的约束条件，进一步将最优控制方案得出，进一步在获取性能指标最大值及最小值的基础上，使控制系统的性能指标达到最优效果。基于控制理论与控制工程应用过程中，还会涉及两类极具典型性的研究策略：其一为PDI控制器;其二为Ka1man滤波器。在诸多实际系统当中，这两种方法应用较为广泛，为了使投入应用的系统的稳定性得到有效实现，通常需要利用线性模型加以证实。从具体层面分析，上述两类方法还能够应用在非线性系统证明上，研究者对以控制理论及控制系统为基础的反馈机制加以利用，进一步进行定量研究便是结合了上述两类方法。从现实生活层面分析，对于控制理论与控制工程来说，在水槽内水位的控制利用较为广泛，同时在对电加热器温度的控制中也具有较为广泛的应用。其自动控制主要是对自动化的高度及温度测试仪进行了充分利用，进一步使测控目标得到有效实现。结合相关学者作出的`研究，可以发现对控制理论进行应用，不但需要做好结构及性质层面的分析，还需要对系统运行状态加以调控。并且，反馈概念的应用也尤为重要，通过反馈主要使控制系统在很大程度上实现了工程智能化，工程智能化将进一步使工程相关系统的性能得到有效提升。除此之外，对于控制理论与控制工程来说，在应用方面是需要借助计算机技术及通信技术的。在充分融合计算机技术及通信技术的基础上，才能够为企业生产及系统运行的可靠性及安全性提供保障依据，进一步使经济效益及社会效益得到有效实现。

3.结语

6.关于机械控制理论基础感想 篇六

姓名：邵强龙

学号：0910111071

当我拿到书看到里面有数学和像电工电子一样的图的时候，我就知道这门课不好学，因为这我都不太懂，但是当我听了老师的第一节课的时候，我反而喜欢这门了，因为我听懂了！但是后来随着教学的进度，和公式的复杂以及理论的深奥，加上自己的不复习我就停在刚开始的那种进度了，后来老师又出国交流学术了，所以这门课理论几乎学得不太懂，但是大概知道些，和它相关的知识及其应用发展趋势等等

这学期我们很高兴的接触了机械控制理论基础这门课。从去年开始，我们逐步学习到了我们的专业课，并对这些课有了一定的认识。机械控制理论是一门理论性很强的专业基础课。是实现传统机械工程学科向以机、电、液相结合为特色的现代化机械工程学科跨越的主干支撑课程之一。

控制控制理论基础是控制论与机械工程技术之间的边缘学科，侧重介绍机械工程的控制原理，同时密切结合工程实际，是一门技术基础课程。本课内容抽象，概念性强而且涉及知识面广。学习本门课要有良好的数学、力学、电学和计算机基础方面的专业知识。本课程主要讲述经典控制论范畴的基本知识，包括以下几个方面的内容；1数学工具方米爱你包括拉普拉斯变换的数学方法。刺痛见面方面包括系统的数学模型。系统分析方面；包括系统的是与分析；平率特性和系统的稳定性。系统的校正和设计方面包括系统的校正和设计。离散分析方面包括离散分析基础

全文共8章，第一章绪论，是对这门学科做摘要介绍，第二章拉普拉斯变换的数学方法，是本书必须的数学基础，第三章系统的数学模型，介绍运用学、电学基础对系统建模的方法以及传递函数、方块图、信号流图等重要概念，第四章至第六章分别为系统的瞬间响应与误差分析、频率特性和稳定性，它们是在已知系统模型的前提下分别从不同角度对系统进行分析，第七章机械工程控制烯烃的矫正、、校正与设计，介绍各种校正方式和方法，使系统满足性能指标的要求，第8章离散系统分析连续信号转换为离散信号的基础知识，以及分析离散系统的初步方法。附录1介绍了MATALAB基本知识和有关的程序指令。附录2给出了响应习题的参考答案

本书主要阐述“机械工程控制论”中的基础理论及在机械工程中的应用。“机械工程控制论”是一门技术学科，它是研究“控制论”在“机械工程”中应用的学科。当前机械制造技术正向着自动化的方向发展，各种先进的自动控制加工系统不断出现，过去那种只侧重以局部和静态的研究方法已不能符合要求，应将机械加工过程各个环节的组合看做是一个动力系统，从控制论的角度来研究和解决加工中所出现的各种技术问题。遇有机械工程控制论是一门新兴学科，大量的问题，从概念到方法，从定义到公式，从理论的应用到经验的总结，都需要进一步的探讨！

机械控制论是研究机械工程技术为对象的控制论问题具体来说就是研究在这一工程领域中广义系统的动力学问题，即研究系统在一定外界条件作用下，系统从某一初始状态出发，所经历的整个动态历程，也就是研究系统机器输入。输出三者之间的动态关系

想学好这门课仅仅要依靠上课时认真听讲是不够的，还要课下制定好学习计划进行温习。特别是现在到了学期末，学习更使人紧张。所以想学好一门课，一定要有充足的准备。1课前做好预习，提高抽象思维能力；控制控制理论的理论性很轻，抽象程度也比较高。为了要更好的理解控制系统的相关概念，一定要想成课前预习的好习惯，对所说的内容有个初步的印象，知道难理解的知识点，为理解这门课打下基础。提高抽象思维能力，建立抽象概念与实际事物之间的联系，并结合实际加以探讨。2抓住重点掌握基本概念；课程中老师会对每一章的重点难点进行总结，因此要特别注意自己不能肚子理解的部分，同时应注意老师分析该部分内容的方法和思想，争取课上理解并解决自己的疑惑点，3提高综合分析能力；控制控制理论即使专业基础理论课程又是一门科学方法论。研究的内容既有一定的复杂性又有一定的普遍性。因此学习中不仅要掌握教材中的结论，更重要的是理解其体现出来的研究方法，培养系统的观念，提高综合分析问题的能力。4培养独立完成作业的能力；通过典型例题消化理解相关的基础知识掌握分析方法。认真对待老师留下的课后作业，他可以帮助我们掌握并理解相关的基础知识，理解分析方法，解题时可以注意用不同的方法分析问题。作业最好独立完成，但是可以和同学进行讨论，不懂得可以向老师请教。

以我们现有的相关知识写不出一篇专业控制论文，怎么写都写不出自己想说的东西。也就只是一些感想而已，在力求阐明控制控制理论的基本概念、基本知识和基本方法的基础上结合机械控制工程实际，同时注重机电结合，以便沟通与加强数理基础和专业知识之间的联系，为将来应用打下基础。

7.自动控制理论教学方法 篇七

随着现代各种交叉技术的发展，出现了对交叉学科的需求，“自动控制原理”不仅是自动化、电气工程等电类专业的开设课程,而且在光学、机械、化工等工科非电类专业也越来越显其重要性。该课程理论性和工程实践性均较强,涉及数学、电子、机械学等多门学科知识，抽象概念多，含有大量的数学公式推导及图表曲线，更新发展快。课程教学现状是学生感到难学，教师感到难教。而对于非电类专业，课程学时又少,在有限的课时条件下，如何设计理论教学过程，取得良好的教学效果，是迫切需要解决的问题，作者通过自己的实践教学，对该课程的教学内容、教学方法和教学手段等方面进行探索。以期教与学达到和谐，适应时代的要求，为后续专业课程的学习打好坚实的基础。

1 教学内容的合理设计

针对非电类专业少学时的现状，必须培养学生有良好的自学能力，大量的细节知识需要学生自己钻研。作为教师，需要将课程的知识骨架抽取出来，使学生对课程有个系统性的架构，在学习的过程中始终有良好的方向感[1]。因此，在第一讲时，从控制理论形成和发展过程入手，介绍前人的创新思想与方法，紧密结合其应用背景，使学生体会到此课程理论是从实践中来，到实践中去。即在讲授过程中，提炼出课程主要研究对象是负反馈控制系统,学习内容是从负反馈系统的稳定性、动态和稳态性能三方面对其进行分析与设计,方法主要是时域法、根轨迹法和频域法,这三种方法是从不同角度看同一个系统,清楚地理出了本课程的轮廓。这样，在随后的教学过程中，以此基本轮廓为核心,将相互联系的事实、概念、观点都分门别类地纳入此结构中,既让学生学到了零碎的知识片断,也具有了统一的思想将整个知识体系融会贯通。

整理出本课程的框架思路后，在处理具体教学内容时，基础内容完全保留，一般性的了解内容则略讲或不讲，让学生课余自学；减少数学推导而直接引出某些定性结论。例如：在讲数学模型时，通过一些简单且学生熟悉的电路模型引导学生明确一些常规的建模方法，让学生清楚数学模型来源于实际系统，而不会一头扎进数学建模这样一个对他们而言相当困难的领域。重点讲授方框图和传递函数，适当增加时域分析法、频域分析法授课学时,只讲根轨迹法的思想；在控制系统的设计和校正部分，着重讲授PID控制器及其参数的工程整定。这样，学生更容易把握重点理论、重点方法和重点结论。

2 采用有效的教学方法和手段

教师在教学过程中应充分注意采用灵活多样的教学方法,激发学生的学习激情和兴趣,要鼓励学生大胆提出问题,并引导他们去思考、去探索、去发现。为此作者在进行教学中采用多种教学方法。

2.1 基于问题式教学

在课堂教学中，不能一上课就开始讲概念，讲原理，这样会削弱学生的听课积极性。采用问题式教学，从实际出发，提出问题，引起学生的积极思维。具体做法是通过教师围绕问题创设情境，提供相关信息，让学生围绕问题自主寻求答案，进行交流与讨论，学生通过在自己或小组成员的探究活动中获得知识。例如：结合学生平时身边的事情，针对天天看到的路灯开关控制。提出问题———路灯如何实现准确的开与关呢。这样的提问在学生学了传感器，光电检测技术相关课程的基础上，引导学生分析问题，让学生应用已有的知识来自主寻求答案或分析问题，这样，既锻炼了旧知识的应用能力，也提高了对新知识的接受能力，同时使学生深切感到课程之间的紧密联系。

2.2 注重自动控制理论与工程实际相结合

本课程所讨论的基本问题是在工程实践基础上提升和抽象出来的内容，学生往往因缺乏工程实践知识，缺乏对实际控制系统的感性认识而感到学习内容比较抽象、枯燥,容易产生畏难情绪,进而影响学习的效果。为了提高学习兴趣,应将枯燥的理论问题融合在实际的工程案例中。将数学结果渗透到物理意义中去[2]。在教学过程中可以采用选取同一个工程事例贯穿整本书的方法。例如：炉温控制系统，在讲开环控制和闭环控制时，首先给出炉温开环控制的系统，分析其控制过程，同时提出这种方式的控制问题，引导学生给出修正方案，加入传感器，引入反馈，此为闭环控制。这样使学生容易理解开环控制和闭环控制。当讲数学模型时，对系统进行分析,建立它的各种数学模型,如微分方程、结构图和传递函数,通过各种模型的比较来建立它们之间的联系。当讲时域分析法、根轨迹法和频域响应法三种分析方法时，以该例建立的数学模型为基础，来学习这三种分析方法,教会学生如何从实例中进行系统分析。当讲控制系统的校正和设计时，以该系统参数的变化引起性能的改变入手，提出校正方法。这样使学生对自动控制原理实际应用有了深刻的认识，增加学习的积极性，激发学习兴趣。

2.3 对比式教学

在讲解时域分析法一阶、二阶，高阶系统时，进行对比；讲稳定性分析时，将劳斯判据和奈奎斯特判据对比；讲频率特性时，将Nyquist图和Bode图进行对比；将时域分析法、根轨迹法、频域分析法进行对比。例如：学生经常会有这样的疑问，时域分析可分析系统，为何采用频域分析呢。为此，将采用两种方法对比，时域分析法主要研究瞬态过程，而频域分析是在稳态下，研究瞬态信息，这样从测量的角度来讲，稳态过程的实验测量要比瞬态时域响应的实验测量要容易得多，而且准确，这样更符合我们工程实践，用实验手段来解决工程的实际问题。这样，通过充分的比较，使学生既加深了对知识片段的理解，同时建立了他们之间的联系，使得所学知识在宏观与微观尺度上达到和谐的过渡。

3 教学方式的改变

3.1 传统教学方式和多媒体教学方式相结合

随着现代化教学资源的不断丰富，多媒体教学进入课堂。但全面采用多媒体课件后，发现课容量增大，授课速度加快，学生的思维速度跟不上，导致学生对知识的理解过于肤浅，并未达到良好的教学效果。因此，采用传统的板书教学和现代化教学软件的合理结合途径来尝试教学。对于理论推导和分析过程采用传统的教学模式，以板书的形式展现给学生，便于学生理解与掌握；对于控制理论、概念从控制系统的工作过程中引出时，采用多媒体教学，充分发挥多媒体在动画、语音、图形、图像等方面的特色。例如：讲自动控制理论和系统发展,自动控制技术的应用,演示水位自动控制系统和炉温自动控制系统的工作过程，用图像、动画、声音，将学生带入一个形象、具体的环境，使得枯燥的概念与理论，加入了感性元素，贴近生活，极大地激发了学生的学习兴趣，弥补了传统教学在直观性和动感性方面的不足。因此，根据课程内容发挥多媒体教学和传统教学各自的优点，达到互补，才能提高授课效果。

3.2 传统教学方式和MATLAB相结合

MATLAB提供了功能强大的工具，是一种完善的科学计算语言。充分发挥MATLAB在自动控制原理教学中的应用，达到满意的教学效果[3]。如：绘制根轨迹时，利用程序得到的图形能让学生领悟到根轨迹是闭环极点随k变化的动态曲线，根据数据显示，可寻找k为常数时系统的时域指标(如tr、tp、σ%、ts、ess)，从而定量地分析某一确定系统的“稳、准、快”特性。对于频域分析，绘制Bode图、Nyquist图，采用Matlab直接画出图形,从而可以判断系统的绝对稳定和相对稳定性，若画出闭环波特图,可以求出系统带宽和谐振峰值等特征参数。对于控制系统的设计与校正中，利用MATLAB中Simulink的特有功能，采用控制系统模块库中的元件仿真，可以直观地通过图形来观察由于参数或某一对象的改变而引起的变化[4]。通过这种直观的仿真教学，学生对新知识印象深刻，对这类抽象难懂的概念有了深刻的理解，验证了书本上的结论，改变了该课程在以往的教学中面临脱离实际的困境，增强学生的学习兴趣，提高了教与学的趣味性，达到了较好的教学效果。

4 结论

课堂教学是一个复杂的活动过程，要全面提高教学效果，教师应当熟悉本课程及其最新发展动态，了解生产第一线的需求，不断更新自己的知识，提高自身的素质，在教学过程结合学生的实际情况，对课程的教学方法、教学手段、教学内容不断加以改进，不断探索行之有效的教学方法，才能提高教学质量，适应时代的要求。

摘要：为适应新形势下教育发展的需要,提高工科非电类专业“自动控制原理”课程的理论教学水平,从教学内容、教学方法和教学手段方面进行探索与改革。通过教学实践表明:提高了学生学习的积极性、主动性,加深了对基本理论与基本概念的理解,培养了学生的创新思维能力,为后续课程的学习奠定了坚实的基础。

关键词：非电类,理论教学,教学水平

参考文献

[1]陈励华.宏观教学法及其在自动控制原理课程中的应用[J].高教论坛,2008,1:102-103.

[2]袁新娣.《自动控制原理》课程教学改革与实践[J].宜春学院学报(自然科学),2006,28(6):67-69.

[3]何琳琳,刘顺.“自动控制原理”课程教学改革的理论与实践[J].郑州航空工业管理学院学报(社会科学版),2010,29(2):149-151.

8.自动控制理论教学方法 篇八

【关键词】高职    电自动化教学    理论     实践

一、前言

高职电气自动化教学目的是培养专业的、技能型人才，其具体教学是理论与实践的有机融合。因此，要注重将理论与实践进行科学地结合，实现对学生技能的培养。

二、在理论知识的指导下，重视开展校内实训活动

为了在根本上彰显高职院校对技能的重视，突出专业人才培养的战略，高职院校要安排充足的时间，让学生在企业中参与技能的实训，提高实际操作水平，真正参与一线生产，进入现场，接触企业的相关设备、工具和新的专业技术，实现学生实践能力的提高。这样，在学生毕业后，就会融入企业和生产，较为顺利地投入工作。但是，当前很多院校施行的企业实习与学校理论课程存在时间差，很多企业实习与学生的能力知识存在冲突和矛盾，很大程度上影响了理论与实践的有机结合，降低了實践效果。因此，高职院校需要建立专门的校内实训基地，让理论学习能够与校内实践更加有效地结合在一起，在完成理论知识之后，能够及时锻炼动手能力。学生只有掌握了基本原理，了解了电气自动化的操作规程，才能实现对专业和工艺的创造和创新，加深对理论知识的理解。因此，校内实训的方式必不可少。借助这一形式，学生可以在完成理论学习之后，进入实训现场，接触专业的设备，实现理论知识的有效渗透，为以后参加工作奠定基础。在进行校内实训基地建设的时候，可以根据不同专业，设置不同侧重点的基地类型。在每个基地中，都设置相关的工艺实体，体现基地的生动性和具体性。

三、建立理论与实践相结合的教师队伍，在根本上提升师资水平

为了提升高职院校电气自动化专业的理论和实践水平。高素质、高技能的教师队伍必不可少，对教学品质的提升至关重要。在自动化实践教学中，对于师资力量的要求具有双向性，也就是说，既要拥有扎实的力量功底，又要重视教师的实践水平和相关经验，也就是集理论知识和实践经验与一身，否则，不利于培养高素质和技能的综合性自动化人才。为了不断加强高职电气自动化实践教学师资力量，首先，院校要有针对性地提出相关的实践教学标准，给予教师足够的时间去参与实训，进行引导，同时，在具体教学中，也要对实践教学有所侧重。另外，院校要对教师进行相关实践教学的培训，提高专业水平，考取相关资格证书。同时，要注重对兼职教师队伍的建设，可以定期邀请企业的技术人员对学生进行专业的指导，帮助学生提高实际操作水平。总之，在进行教师队伍建设的时候，要侧重积累实践经验，优化教师结构，为实践教学奠定基础，提供保障。院校也可以在加强培训的同时，安排教师前往企业去体验，实现对新知识、新工艺和新技能的掌握，更新教师知识结构和实践内容，将其积极运用到实践教学中。

四、对高职实践教学管理制度进行不断健全和完善，促进学生综合考核体系的形成

在高职院校的电气自动化专业建设中，要注重建立高效的实践教学管理制度。首先，要充分发挥电气自动化专业学生的主体作用，重视其主体地位，发挥人的作用，重视以人为本。在具体的教学实践中，引导学生积极参与，使其能够变被动为主动，自觉参与实践活动，亲自动手进行体验，勇于发现问题，积极思考，寻找问题的处理方式，从根本上提升学生处理问题的能力，有效激发创新思想和创新意识，将其应用到实践中。其次，要积极建立行之有效的电气自动化实践教学评价体系，建立实践教学的专业标准，保证评价参数的合理性和科学性，从根本上提升实践教学的品质。在具体的考核系统中，要包含学生理论知识的学习水平，对知识的掌握程度，同时对其进行积极的考核和评估，与此同时，还要将学生的校内实践表现、校外实习等进行综合考量。因此，一套科学的科研奖励制度必不可少，可以设立专门的实践创新奖项，对表现突出的学生或者集体进行奖励。针对实践教学，可以设立学分制度，给学生压力和动力，推动学生积极参与专业实践，提高动手解决问题的能力。

四、结束语

综上，对于高职电气自动化教学，需要实现理论教学与实践教学的有机融合，也就是说，在完成理论知识的学习，保证拥有扎实的基础知识之上，要积极开展校内实训活动，将理论知识进行升华。同时，重视教师队伍的建设，千方百计提升教师的实践能力和实践水平，增加教学实践经验。同时，要重视对高职实践教学体系的建设，形成一整套科学可行的教学实践制度，完善考核机制，对学生全面的专业水平进行准确的评价，保证学生综合素质的提升，为未来融入社会提供保障。

【参考文献】

[1]张银歌，陈志飞.论高职电气自动化实践教学的新方向[J].科技视界，2013（24）：52.

9.现代控制理论课程学习心得. 篇九

摘要:从经典控制论发展到现代控制论,是人类对控制技术认识上的一次飞跃。现代控制论是用状态空间方法表示,概念抽象,不易掌握。对于《现代控制理论》这门课程,本人选择了最为感兴趣的几个知识点进行分析,并谈一下对于学习这么课程的一点心得体会。

关键词:现代控制理论;学习策略;学习方法;学习心得

在现代科学技术飞速发展中,伴随着学科的高度分化和高度综合,各学科之间相互交叉、相互渗透,出现了横向科学。作为跨接于自然科学和社会科学的具有横向科学特点的现代控制理论已成为我国理工科大学高年级的选修课和研究生的学位课。

从经典控制论发展到现代控制论,是人类对控制技术认识上的一次飞跃。经典控制论限于处理单变量的线性定常问题,在数学上可归结为单变量的常系数微分方程问题。现代控制论面向多变量控制系统的问题,它是以矩阵论和线性空间理论作为主要数学工具,并用计算机来实现。现代控制论来源于工程实际,具有明显的工程技术特点,但它又属于系统论范畴。系统论的特点是在数学描述的基础上,充分利用现有的强有力的数学工具,对系统进行分析和综合。系统特性的度量,即表现为状态;系统状态的变化,即为动态过程。状态和过程在自然界、社会和思维中普遍存在。现代控制论是在引入状态和状态空间的概念基础上发展起来的。状态和状态空间早在古典动力学中得到了广泛的应用。在5O年代Mesarovic教授曾提出“结构不确定

性原理”,指出经典理论对于多变量系统不能确切描述系统的内在结构。后来采用状态变量的描述方法,才完全表达出系统的动力学性质。6O年代初,卡尔曼(Kalman从外界输入对状态的控制能力以及输出对状态的反映能力这两方面提出能控制性和能观性的概念。这些概念深入揭示了系统的内在特性。实际上,现代控制论中所研究的许多基本问题,诸如最优控制和最佳估计等,都是以能能控性和能观性作为“解”的存在条件的。

现代控制理论是一门工程理论性强的课程,在自学这门课程时,深感概念抽象,不易掌握;学完之后,从工程实际抽象出一个控制论方面的课题很难,如何用现代控制论的基本原理去解决生产实际问题则更困难,这是一个比较突出的矛盾。

对现代控制理论来说,首先遇到的问题是将实际系统抽象为数学模型,有了数学模型,才能有效地去研究系统的各个方面。许多机电系统、经济系统、管理系统常可近似概括为线

性系统。线性系统和力学中质点系统一样,是一个理想模型,理想模型是研究复杂事物的主要方法,是对客观事物及其变化过程的一种近似反映。现代控制论从自然和社会现象中抽象出的理想模型,用状态空间方法表示,再作理论上的探讨。

线性系统理论是一门严谨的科学。抽象严谨是其本质的属性,一旦体会到数学抽象的丰富含义,再不会感到枯燥乏味。线性系统理论是建立在线性空间的基础上的,它大量使用矩阵论中深奥的内容,比如线性变换、子空间等,是分析中最常用的核心的内容,要深入理解,才能体会其物理意义。比如,状态空间分解就是一种数学分析方法。在控制论中把实际系统按能控性和能观性化分成四个子空间,它们有着确切的物理概念。线性变换的核心思想在于:线性系统的基本性质(如能控性、能观性、极点、传递函数等在线性变换下都不改变,从而可将系统化为特定形式,使问题的研究变得简单而透彻。

在学习现代控制理论教材时,发现不少“引而未发”的问题。由于作者有丰富的教学经验与学术造诣,能深入浅出阐述问题,发人深省。因此,通过自己反复阅读教材,就能理解这些内容。比如,在探讨线性系统的传递函数的零极点相消时,如果潜伏着

不稳定的振型,从数字表达式看不出什么问题,但会影响整个系统的运行稳定性。那么,用什么方法消除其影响,在什么情况下又不能消除,这一系列疑点,需要我独立思考。又如在构造李雅普诺夫(Lia.punov函数判定线性系统的稳定性时,如果构造不出这种函数,是否就意味着这个系统不稳定了呢?不是的。因为这种判定方法,只给出一个充分条件,而不是必要条件。况且实际系统基本上都是非线性系统。在具体运算中,又如在观测设计时,对同一问题,大家所得的“解”互不相同。这正是在不同变换下,系统的过程与状态的描述各不相同,有如同一条曲线在不同坐标系里有不同的方程一样;同一物理现象,在不同的参照系内有不同的表述。这些都是教材中“引而未发”、引人深思的问题。

在人一生的学习中,必须逐步培养一种正确的学习方法,才能通过自己的深入体会,加深对教材的真正理解。特别是概念的外延和内涵,不能随意扩大或缩小,否则会在运用公式定理去解答复杂问题时出现错误。与此同时,要注意发展自己对时间和空间的想象力。爱因斯坦说:“想象力比知识更重要”。

现代控制理论是由经典控制理论发展而来的,而控制理论本身作为一种方法,在机械、电气、控制等多个领域都有广泛的应用,科学中涉及的大多数问题都可以用系统的概念来分析和处理。从经典控制论发展到现代控制论,是人类对控制技术认识上的一次飞跃。经典控制论限于处理单变量的线性定常问题,在数学上可归结为单变量的常系数微分方程问题。现代控制论面向多变量控制系统的问题,它是以矩阵论和线性空间理论作为主要数学工具,并用

计算机来实现。

《现代控制理论》是建立在状态空间法基础上的一种控制理论,是自动控制理论的一个主要组成部分。在现代控制理论中,对控制系统的分析和设计主要是通过对系统的状态变量的描述来进行的,基本的方法是时间域方法。现代控制理论比经典控制理论所能处理的控制问题要广泛得多,包括线性系统和非线性系统,定常系统和时变系统,单变量系统和多变量系统。它所采用的方法和算法也更适合于在数字

计算机上进行。现代控制理论还为设计和构造具有指定的性能指标的最优控制系统提供了可能性。

学习了这门课程之后,我发觉其具有很大的普适性,如微积分、线性代数一样,是解决工程问题的工具学科。我在学习这门课程时细心研读,但仍深感概念抽象,不易掌握,学完之后,感觉如何应用用现代控制论的基本原理去解决生产实际问题则更困难。

一、现代控制理论的发展过程

现代控制理论是在20世纪50年代中期迅速兴起的空间技术的推动下发展起来的。空间技术的发展迫切要求建立新的控制原理,以解决诸如把宇宙火箭和人造卫星用最少燃料或最短时间准确地发射到预定轨道一类的控制问题。这类控制问题十分复杂,采用经典控制理论难以解决。1958年,苏联科学家Л.С.庞特里亚金提出了名为极大值原理的综合控制系统的新方法。在这之前,美国学者R.贝尔曼于1954年创立了动态规划,并在1956年应用于控制过程。他们的研究成果解决了空间技术中出现的复杂控制问题,并开拓了控制理论中最优控制理论这一新的领域。1960~1961年,美国学者R.E.卡尔曼和R.S.布什建立了卡尔曼-布什滤波理论,因而有可能有效地考虑控制问题中所存在的随机噪声的影响,把控制理论的研究范围扩大,包括了更为复杂的控制问题。几乎在同一时期内,贝尔曼、卡尔曼等人把状态空间法系统地引入控制理论中。状态空间法对揭示和认识控制系统的许多重要特性具有关键的作用。其中能控性和能观测性尤为重要,成为控制理论两个最基本的概念。到60年代初,一套以状态空间法、极大值原理、动态规划、卡尔曼-布什滤波为基础的分析和设计控制系统的新的原理和方法已经确立,这标志着现代控制理论的形成。

二、现代控制理论的学科内容

现代控制理论所包含的学科内容十分广泛,主要的方面有:线性系统理论、非线性系统理

论、最优控制理论、随机控制理论和适应控制理论。

线性系统理论它是现代控制理论中最为基本和比较成熟的一个分支,着重于研究线性系统中状态的控制和观测问题,其基本的分析和综合方法是状态空间法。按所采用的数学工具,线性系统理论通常分成为三个学派:基于几何概念和方法的几何理论,代表人物是W.M.旺纳姆;基于抽象代数方法的代数理论,代表人物是R.E.卡尔曼;基于复变量方法的频域理论,代表人物是H.H.罗森布罗克。

非线性系统理论非线性系统的分析和综合理论尚不完善。研究领域主要还限于系统的运动稳定性、双线性系统的控制和观测问题、非线性反馈问题等。更一般的非线性系统理论还有待建立。从70年代中期以来,由微分几何理论得出的某些方法对分析某些类型的非线性系统提供了有力的理论工具。

最优控制理论最优控制理论是设计最优控制系统的理论基础,主要研究受控系统在指定性能指标实现最优时的控制规律及其综合方法。在最优控制理论中,用于综合最优控制系统的主要方法有极大值原理和动态规划。最优控制理论的研究范围正在不断扩大,诸如大系统的最优控制、分布参数系统的最优控制等。

随机控制理论随机控制理论的目标是解决随机控制系统的分析和综合问题。维纳滤波理论和卡尔曼-布什滤波理论是随机控制理论的基础之一。随机控制理论的一个主要组成部分是随机最优控制,这类随机控制问题的求解有赖于动态规划的概念和方法。

适应控制理论适应控制系统是在模仿生物适应能力的思想基础上建立的一类可自动调整本身特性的控制系统。适应控制系统的研究常可归结为如下的三个基本问题:①识别受控对象的动态特性;②在识别对象的基础上选择决策;③在决策的基础上做出反应或动作。

三、现代控制理论的学习策略

俗话说的好,兴趣是最好的老师。然而从状态空间表达式开始,就从没有离开过大量复杂的数学公式和生硬的理论,这些内容是十分生硬枯燥的,我记得自己看书的时候经常看着看着就犯困了。那么,我们该如何才能学好现代控制理论这门课呢?

首先,我们必须有较好的数学基础。由于现代控制理论这门课里面有大量的数学公式和数学推导过程,没有扎实的饿数学基础显然是学不好这门课的。只有理解数学表达式的含义

《现代控制理论基础》课程总结 学号：2120120536 姓名：王文硕 之后才可能对理论有更深层次的理解。其次，基于我们自己的专业背景，我们要结合自己所在课题组的研究项目，在学习过程 中尽可能的把课堂上学习到的知识技能应用到课题项目中来。这样无疑可以让我们更好地、更有目的性的学习该门课程。最后，我们再学习过程中要注重控制工程的背景和意义，不用过于追究理论推导，突出 现代控制理论中基本概念、性质的工程含义。例如，可以利用能量的增加或衰减来分析系统 的稳定性，从而引出了反映系统能量的李雅普诺夫函数概念； 通过分析影响系统性能的因素，归纳出系统的极点是影响系统稳定性和动态性能的关键，从而提出极点配置的控制问题等。

四、现代控制理论的学习方法 首先，学习现代控制理论要有选择性。由于我们在本科期间已经学习过了机械工程控制 这门课，并且现代控制理论课程的课时也不多，我们有必要有选择性的重点学习一些与我们平时科研项目相关的内容。以自己为例，我所在实验室主要从事的机电一体化的研发工作，控制理论是必不可少的一门基础课程，在学习我较为熟悉的控制应用案例和问题（如 PLC、PID 控制等）时，需要从这些控制现象、需求的分析入手，逐渐进入到问题的物理本质和在 现代控制中的描述与求解方法，从而建立起机械工程中的实际控制问题与现代控制理论的关 联。在学习过程中，通过所提出机械控制问题的系统深化，揭示这些表面上独立的理论学习内容之间的必然联系和规律，这样可以帮助我们发现隐含在这些基本概念、方法背后的问题 求解模式，从而使我们将所学知识结合到课题中的实践去。其次，我们要用数学数学建模的方法来解决现代控制理论的实际问题。对现代控制理论 来说,首先遇到的问题是将实际系统抽象为数学模型,有了数学模型,才能有效地去研究系统 的各个方面。许多机电系统、经济系统、管理系统常可近似概括为线性系统。线性系统和力 学中质点系统一样,是一个理想模型,理想模型是研究复杂事物的主要方法,是对客观事物及 其变化过程的一种近似反映。现代控制论从自然和社会现象中抽象出的理想模型,用状态空 间方法表示,再作理论上的探讨。最后，在学习现代控制理论这门

课时，我们要沿着逻辑思路,逐步深入理解,而不是仅仅 注重思维的结果，在学习中还不断提出“疑团”,然后去寻求解答。比如,一些定理的逆命题 是否成立? 成立就证明,否则举反例。若不成立,则加什么条件可使之成立。有些定理只说 “存 在”,是否“唯一”等等。从而使读者的思维不致被书本禁锢起来,不仅能学习真理,力争要发 6 《现代控制理论基础》课程总结 学号：2120120536 姓名：王文硕 展真理。从而,逐步熟悉和掌握一定的学习方法,也就是在实践中学习方法论。这一点我们研 究生来说是非常重要的。

10.儿童自我控制心理机制的理论述评 篇十

自我控制是个体抑制和调节自身冲动的能力,是个体适应社会的主要标志.对自我控制心理机制的探讨在此领域的研究中居于核心地位.在精神分析理论、认知发展理论和行为主义理论早期观点的基础上,A.Gifford、W.Mischel和J.kuhl等人在近期研究中分别强调了情绪、认知和注意过程以及自我调节策略在个体自我控制过程中的`作用,在此基础上,该文总结了关于自我控制心理机制研究中较为一致的结论和仍然存在的分歧.

作 者：王桂平陈会昌  作者单位：王桂平(北京师范大学心理学院,北京,100875;河北师范大学教科院,石家庄,050091)

陈会昌(北京师范大学心理学院,北京,100875)

刊 名：心理科学进展  PKU CSSCI英文刊名：ADVANCES IN PSYCHOLOGICAL SCIENCE 年，卷(期)：2004 12(6) 分类号：B844 关键词：自我控制   心理机制   认知   情绪   策略  

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11.自动控制理论教学方法 篇十一

关键词 现代控制理论 经典控制理论 差异

中图分类号：O23 文献标识码：A

0前言

控制这一概念本身就反映了人们对战胜自然的渴望，控制理论也自然而然的在人们认识与改造自然的历史中发展起来。经典控制理论与现代控制理论作为控制理论的主要部分，两者之间有区别又有联系。笔者于此通过分析对比研究对象、数学模型、基本方法等方面介绍它们的不同。

1 控制理论简介

1.1 控制理论的性质

控制理论研究如何改进动态系统的性能以达到所需目标，这个广义定义包含了人类活动的许多方面。自动控制领域有两个不同但又相互联系的主题：其一是反馈的概念，反馈概念的精髓是可以得到各种输出和它们的各个所需值的实时比较的度量-各种误差，再由以此测量到的误差来减少误差。其二是最优控制的概念，控制的目标是使以数字量表示的显示在一段时间上的所需性能和系统实际性能间的差异的性能指标为最小，要寻求一个使性能指标最小的时间函数的控制。

1.2 控制理论的发展

自动控制原理及其实践的历史悠久，它是在人类认识和改造世界的过程中产生的。古代中国、古埃及和古巴比伦都使用过自动计时漏斗。1788年，瓦特制造蒸汽离心调速器。1868年，麦克斯韦解释了瓦特速度控制系统中出现的不稳定现象，开辟了用数学方法研究控制系统中运动现象的途径。劳斯、赫尔维茨分别在1877年、1895年独立建立了直接根据代数方程的系数判别系统稳定性的准则。1927年，布莱克发明了负反馈放大器。1932年，奈奎斯特提出了根据频率响应判别系统稳定性的奈奎斯特稳定性判据，而且给出了稳定裕量的概念。1940年，伯德进一步将频率响应法加以发展，经典控制理论开始形成。1942年，哈里斯引入传递函数概念。1948年，埃文斯提出根轨迹法。1948年，维纳出版了《控制论》，论述了控制理论的一般原理及方法，推广了反馈的概念。1954年，钱学森出版了《工程控制论》。20世纪50年代，经典控制理论发展到相当成熟的地步。

20世纪50年代中期，科学技术及生产力的发展，特别是空间技术的发展，迫切要求解决更复杂的多变量系统、非线性系统的最优控制问题。实践的需求推动了控制理论的进步。1956年，贝尔曼等人提出了状态分析法和动态规划法。1958年，庞特里亚金提出了极大值原理。1959年，卡尔曼创建了卡尔曼滤波理论，1960年，卡尔曼把状态空间法系统地引入控制理论中，提出了能控性和能观性的概念。到1960年初，现代控制理论应运而生。

2 两种控制理论概述

2.1 经典控制理论

经典控制理论主要描述系统单输入单输出特性，应用传递函数法和拉普拉斯变换法作为研究方法和工具。研究问题的着眼点是系统的输出，分析和设计方法主要是在复频域，运用频率法、根轨迹法等校正系统，设计PID控制。频率法物理概念清楚，直观且实用，但难于实现最优控制。经典控制理论在系统设计和分析时无法考虑系统的初始条件，难以达到高精度的位置、速度等控制系统设计的要求。

2.2 现代控制理论

现代控制理论主要用来解决多输入-多输出、多变量系统的问题，系统可以是线性的或非线性的、定常和时变的。这一理论的特点是采用处理状态空间描述作为系统的数学模型，以状态空间分析方法为核心。以线性代数、矩阵理论为研究工具。研究问题的着眼点是系统的状态，分析方法在实域、复域进行。现代控制理论从理论上解决了系统的可控性、可观性、稳定性以及许多复杂系统的控制问题。

3 经典控制理论与现代控制理论的差异

现代控制理论是在经典控制理论的基础上发展起来的，虽然两者在数学工具、理论基础和研究方法上有着本质的区别，但对动态系统进行分析研究时，两种理论可以互相补充，而不是相互排斥。特别是对线性定常系统的研究，越来越多的经典控制理论中行之有效的方法已渗透到现代控制理论内部，如零极点配置和频域方法，大大丰富了现代控制理论的研究内容。下面将从研究对象、数学模型及应用领域对两者进行对比分析。

3.1 研究对象

经典控制理论的控制对象主要是较为简单的单输入-单输出线性定常控制系统。无法表示时变系统、非线性系统和非零初始条件下的线性定常系统。但是实际上，理想的线性系统并不存在，可以说都是非线性系统，但是，在系统非线性不严重的情况下，某些条件可以近似看成线性。对性能要求不必太精准的系统来说，经典控制理论已被全世界控制界和工程应用界证明是完全合适而且很有成效的。

现代控制理论相对于经典控制理论，应用的范围更广。现代控制理论采用的是时域的直接分析方法，能对给定的性能或综合指标设计出最优控制系统。但并不能说现代控制理论更优于经典控制理论，我们要根据实际情况，选择合适的理论进行分析。

例如研究电枢控制直流电动机的工作过程，电枢电压ua（t）为输入量，电动机转速wm（t）为输出量，机构图如下：

其中，Ra，La分别是电枢电路的电阻和电感，Mc是折合到电动机轴上的总负载转矩。这是一个单输入单输出的系统，采用两种控制理论都可以对其求解与设计。人们常采用经典控制理论的方法，应用起来方便可靠、问题相对简单、求解比较直接，更可省许多经济支出。

3.2 数学模型

数学模型能反映系统固有的稳态、动态特性。从数学模型上来看，经典控制理论主要采用常微分方程、传递函数和动态结构图，仅描述了系统的输入和输出之间的关系，不能描述系统内部结构和处于系统内部的变化，且忽略了初始条件。不能对系统内部状态的信息进行全面的描述。因此，经典控制理论的数学描述属于系统的外部描述。当系统是多输入多输出时，传递函数变成一个函数矩阵，用原来的传递函数方法、频率特性方法处理问题变得复杂，难以应用。

现代控制理论的数学模型通常是状态空间表达式或状态变量图来描述的，这种描述又称为系统的“内部描述”，能够充分揭示系统的全部运动状态。而且，用矩阵形式表示的状态空间表达式，在数学符号和运算上得以简化，适于计算机求解，为复杂系统的工程实现带来便利。易于实现最优控制和实时控制。

从两个图中可看出，传递函数只可以描述系统的外部动态特征，而状态空间模型却可以反映出内部的特征。两个系统的结构图不相同，虽然反映的输入输出关系与传递函数相同，但描述不同的系统特性。所以用传递函数比较适合研究系统输出特性，用状态空间模型比较适合内部特性的研究。

3.3 应用领域

经典控制理论主要用于解决工程技术中的各类控制问题，尤其在航空航天技术、武器控制、通信技术等方面。现代控制理论发展后，自动控制理论的概念广泛应用于工业、农业、交通运输及国防建设等领域。比起经典控制理论，现代控制理论考虑问题更全面、更复杂，主要表现在考虑系统内部之间的耦合，系统外部的干扰，但符合从简单到复杂的规律。可以说自动控制应用领域遍及众多的科技和生活方面，但并不是说现代控制理论取代了经典控制理论，前者是后者的进步和补充，二者在其相应领域有着不可替代的作用。

4 结语

通过对两种控制理论的分析，可以认识到经典控制理论是直观整体的认识控制系统，而在改进控制系统内部特征方面作用不大；然而现代控制理论却能很好地改进和设计控制系统，对认识一个低阶控制系统却不直接简便。总的来说，每种控制理论都有它的缺点和优点，两种理论共行并举才是解决实际问题、发展科技和社会的可行之道。

参考文献

[1] 贺良华.现代控制理论及应用[M].中国地质大学出版社，2013.

[2] 刘豹，唐万生.现代控制理论[M].机械工业出版社，2011.

[3] 姚寿文.自动控制理论基础[M].北京理工大学出版社，2006.

[4] 王传波，刘旸.现代控制理论与经典控制理论的对比研究[J].机械管理开发，2006.

12.自动控制理论教学方法 篇十二

关键词：控制理论,网络流量,流量控制

0引言

随着网络技术的飞速发展,当前我们已经进入网络时代,网络流量和数据是人们使用各种计算机、电子产品,通过互联网获取所需,所消耗的网络运行终端数据。随着网络的广泛使用,大量的网络流量和数据,导致网络阻塞事件的时常发生。对网络流量进行控制,在网络运行中,可以比较网络数据冲突,避免网络阻塞的发生,如果实施有效的网络流量控制,就需要采用控制理论方法,制定相关的策略。

1对网络流量实施控制的现实意义

网络技术的飞速发展,但是随着网络技术的发展,网络的规模不断的扩大,网络结构也变得越来越复杂,进而将网络管理的难度和工作量加大,也造成了网络运行负担的加重。网络运行负担的加重,会影响到网络运行的质量,所以当前如何加强网络管理质量,提高网络运行效率,保证网络运行的安全和稳定,是当前网络管理、运行中需要解决的首要问题。

网络流量管理、控制,需要先对流量进行分类,根据划分的流量等级等,采用不同的流量控制方法和策略。在网络流量控制的过程中,首先需要保证流量可以自从通过,但需要将不重要的流量进行限制 [1]。对网络流量进行监控,便于对流量控制策略实施效果进行分析,虽然在信息反馈上,还存在一定的不足,但是随着科学技术的发展,这些不足将逐步的得到改进。

在网络运行的过程中,对网络流量进行控制,具有重要的意义,对网络流量进行控制,可以在保证网络服务质量的同时,将网络运行中的网络服务质量压力缓解,将网络运行的网络流量服务性能提升,提高网络运行效率和管理质量。传统的互联网,在其运行的过程中,无法实现高质量的网络服务,无法保证网络服务的质量,随着网络技术的发展和进步,互联网技术得到较大的提升,传统互联网中存在的问题,逐一的被解决,互联网的服务质量、服务性能得到显著的提升。

2网络流量控制发展现状

在网络运行的过程中,对网络流量进行的控制,是通过网络流量模型实现的,而网络流量控制模型是由几部分组成,不同的组成部分,在网络流量控制中发挥着不同的作用。例如网络流量整形器,其在网络流量控制中发挥的主要作用是将网络流量数据,平稳的注入网络中,对网络阻塞的发生进行控制,提高网络数据的传输效率。而在网络流量控制模型中流量监测器,其主要是网络流量控制实施的效果进行分析、监测,将流量控制现状,打印成报表的形式等。

从所有的网络运行现状进行分析,网络流量存在一定的特性,例如多重分形的特性、相似性等。在网络运行的过程中,这些特性将会呈现出来,而且在网络运行不同时间下,产生的网络流量特性具有突发性。虽然网络流量的特性在网络运行的过程中,存在突发性呈现,但是不同的网络,在其运行的过程中,这些特性也呈现出了相似性,或者是相同的特性。

3控制理论方法在网络流量控制中的应用

网络运行中产生的各种问题,需要在网络技术发展中进行改善和解决,目前将控制理论方法应用在网络流量控制中,解决网络阻塞的问题。例如下图1,是可以造成网络拥塞的控制系统结构,在该网络控制结构中,反馈系统和控制系统,将网络运行中的网络数据、流量的实时状态进行反馈和控制,不管网络在何时何地运行,只要发生网络拥塞的现象,其反馈系统就会将网络当时运行的状态,反馈给信源网络。而控制系统则是帮助信源网络,对网络线路上的符合进行调节,可以说控制系统是网络流量控制的关键,也是解决网络拥塞的关键。

图中,B是给定值,也是网络流量控制系统模型中缓冲区的长度阀值,想e是B与瞬时队列长度q的差值,△e是e的变化。控制系统会每隔一段时间,计算一次反馈系统的反馈量R,然后根据反馈调节信息,进行流量信息发送速度v大小的调节,然后在控制系统缓冲区进行发送。

为了将网络流量控制系统优化,以控制理论方法为基础,形成一种简单的网络流量控制算法。首先建立网络流量模型,以交换接为中心形成网络流量储存转发模型如下图2。

在图2中,每一个连接部分都需要建立一个缓冲区,图2是将缓冲区的管理简化而形成的,其重点是保证网络在重负载的情况,也可以实现高效的利用率。从图2建立的模型进行分析,应用控制理论,网络控制模型的数学模型:

qb(k+1)=qb(k)+u0(k)RTT(k)-ub(k)RTT(k) (公式1)

其中qb(k)是在网络流量控制模型,在第k步时缓冲区产生的队列长度。

根据公式1,以及图2建立的网络流量控制模型,对网络控制器进行设计。在每一个网络数据传输链条中,数据包发送时,相应的定时器就会启动,如果定时器的启动或者是数据包传输的时间过长,系统中的网络数据重发机制将会被触及。在定时器启动超时之前,传输的网络数据得到确认,就可以将该次网络数据传输,看成无数据包丢失。

而传输的往返时间RTT则可以由以下公式2确定:

RTT(k)=αRTT(k-1)+(1-α)M(公式2)

α是修正因子,取值为7/8,M是数据传输测量确认所花费的时间,M为可测的常量。将公式2进行转换,得到公式3。

其中M是可以测定的常量,c是系数常量,所以在网络运行的过程中,只需要保证|a|<1,|b|<1,就可以实现网络流量控制系统的稳定。

由控制理论方法可以得出,在网络流量控制系统运行中,其数学模型中,a、b值,越靠近原点,系统运行中的性能就越好。例如,基于控制理论方法的网络流量控制系统,进行仿真实验,从系统参数变化时,在系统流量控制的缓冲区,队列长度,受到的影响较小,而控制系统对流量的控制调节时间,受到a、b值的影响,a、b的值越靠近原点,控制系统的调节时间就越短,而系统中缓冲区的队列长度也会增加,所以在控制理论方法下形成的网络流量控制系统,a、b值的选择,对网络流量控制系统性能产生的影响较大,所以需要在控制理论方法应用中,合理的选择a、b值,保证网络流量控制系统的稳定性。

3小结