计算机控制论文范文第1篇

关键词:城市轨道交通计算机联锁

考虑到信号工程的技术趋势和经济上的合理性,北京城市轨道交通13号线信号计算机联锁控制系统,采用铁科院开发研制的TYJL2Ⅱ型系统。虽然此系统已在全路400余个站场投入使用,但在满足现有的各项技术条件要求,实现进路上的道岔、信号机和轨道电路的正确联锁关系,确保列车运行安全的同时,还必须进行一系列的改进和完善,以满足城市轨道交通所要求的特殊联锁功能,并实现与ATP系统结合的安全编码逻辑功能。

1系统结构的改进

根据北京城市轨道交通的特点,对TYJL2Ⅱ型计算机联锁的系统结构做了如下的改进。

1.各站通常不设信号维修人员,为了确保系统在监控机或控制台故障的情况下仍能够不间断地可靠运行,将监控机和控制台纳入到了双机热备的覆盖范围之中,使其在故障时可由相应的联锁机申请切换。具体地讲,对站场简单的车站,直接将监控机安装在联锁机柜内,取消联锁总线的切换电路。A监控机和A控制台随着A联锁机的切换而切换,B监控机和B控制台也如此。而对站场复杂的车站,除切换方式同简单车站外,仍采用原有TYJL2Ⅱ型计算机联锁系统的结构,保留联锁总线的切换电路。

2.由于计算机联锁控制系统的操作方式分为控制中心集中控制和车站分散控制,且通常采用中心集中控制方式,因此系统在各站的监控机部分增加了与CTC分机的接口,接收中心集中控制时的命令信息,并向中心发送本站的表示信息,接口采用RS2422双网结构。车站分散控制时,系统采用鼠标式控制台和按钮式单元控制台互为备用的原则进行设计,使操作方式更加方便灵活。

3.为了便于维修,计算机联锁控制系统的采集、驱动电路板均改为6U标准,计算机电源、采集电源、驱动电源和地线检查器改为插接方式。同时,为适应北京城市轨道交通机柜上出线的要求,系统的联锁机柜结构也相应地改为采集、驱动层在上,计算机层、电源层在下。

4.在保持原有TYJL2Ⅱ型计算机联锁系统电路结构不变的情况下,为提高系统的可靠性和抗干扰能力,采取的措施主要包括:提高印制板采用的芯片等级,按5V计算机电路与12V采集、驱动电路分别布线,并且分开设置接插件;在接口架的驱动条件线上增加防雷器件;采集、驱动32芯电缆靠电路板一侧增加抗电磁干扰磁环等等。

2系统特殊联锁功能的实现

由于北京城市轨道交通计算机联锁控制系统增加了诸如自动进路、自动折返、扣车、紧急关闭和轨道区段故障时单独操纵道岔等一系列特殊联锁功能,因此在联锁软件中又增加了相应的模块,具体可分为3类。

1.原联锁软件中没有与其类似的功能,需要建立全新的算法,增加新模块。如,扣车必须确定扣车状态的输入与哪些所要驱动的发车进路的信号控制输出有关;扣车状态的输出与哪些扣车按钮的输入有关。在此基础上建立实现扣车这种特殊联锁功能的算法,并予以实现,完成扣车作业。

2.原联锁软件中有与其类似的功能,可利用原有算法。如,紧急关闭与原有的超限绝缘检查功能非常类似,其技术条件也基本相同。因此,可利用原联锁逻辑模块中的超限检查的算法,在股道的二端分别设置与超限检查模块类似的紧急关闭模块来实现紧急关闭作业。

3.原联锁软件中虽有与其类似的功能,但需对其算法稍加修改。如,轨道区段故障时单独操纵道岔与原联锁逻辑模块中的单独操纵道岔稍有不同,二者的区别在于是否进行区段占用检查。只要在原联锁逻辑模块中的单独操纵道岔模块的算法中,去掉区段占用检查条件,就可以得到轨道区段故障时单独操纵道岔模块的算法。在道岔区段轨道电路故障的情况下,且人工确认该道岔区段无车时,可以采用非常手段实现单独操纵道岔作业。

虽然实现各项特殊联锁功能的模块所采用的算法是不同的,算法的确定也是不同的,但由于原有的TYJL2Ⅱ型计算机联锁控制系统的联锁软件是按照故障2安全的原则设计的,新增加或修改的模块也均按此原则设计,不会影响原有计算机联锁控制系统软件故障2安全性的实现。

3安全编码逻辑功能的实现

北京城市轨道交通计算机联锁控制系统,增加了与ATP系统结合的安全编码逻辑功能,并通过软件加以实现。其软件的数据仍采用按站场图形基本模块链表进行连接的方式,遇有站场改变时只需在相应位置插入对应的模块。程序采用模块化的设计方法,如需增加或改动某个环节,也只需增加或改动相应的模块。

与ATP系统结合的安全编码逻辑软件的数据分为静态数据和动态数据2部分。其中,静态数据包括:与站场结构紧密相关的编码模块的代码、在链表中的位置、其控制特征以及其他必须的信息,如软件运行所需的索引表、控制表等相关内容。就编码模块而言,对于非道岔区段,每1个轨道区段均设有1套速度码继电器和1个编码模块,并入链;对于道岔区段,考虑到道岔区段设有定位发码和反位发码2套独立的速度码继电器,因此也分设2个编码模块。动态数据则是在模块静态数据对应的缓冲区记录模块状态、在程序中当前所处的层,以及程序运行所必须使用的变量等信息。定义了编码模块的数据结构之后,在联锁逻辑运算模块中增加编码逻辑处理模块,可以实现与ATP系统结合的安全编码逻辑软件的技术要求。模块中包含2类程序,一类是不受进路控制的编码模块,另一类是受进路控制的编码模块处理程序,二者的区别在于模块扫描方式的不同,不受进路控制的编码模块处理时按索引表扫描,受进路控制的编码模块处理时按进路管理缓冲区扫描。

与ATP系统结合的安全逻辑编码软件的实现,无论是数据结构还是程序结构,都借鉴了联锁逻辑运算模块在提高软件可靠性和安全性方面的经验。为减少形成危险侧错误输出的可能性,软件采用冗余编码方式,将有关安全的编码信息按不同规则分别存储于不同的缓冲区,使用时需比较一致才认为其有效。同时,软件采用分层递进的网络结构,上一层的错误会被下一层发现,不会由于错误扩展导致系统级错误。此外,软件对可能发生的错误视情况不同,采取不同的方式进行处理。对于数据错误,程序从发现错误层开始终止执行,对已进行的处理采取程序卷回的方法恢复执行命令前的状态,并给出相应的提示。当影响安全的关键缓冲区发现错误后,程序将采取切断输出的措施。对于硬件故障引起的错误,如果硬件故障导致发生的错误是不影响安全的,那么程序将给出报警提示,并将故障可能影响的信息置为安全侧。如果当硬件故障可能导致发生影响安全的错误时,程序将采取停止工作的措施。

4结束语

北京市城市轨道交通计算机联锁控制系统是国内城轨领域首次采用国产计算机联锁设备。由于联锁控制系统在性能等方面具有强大的优势,改进后的系统结构更为合理,特殊联锁功能的实现方式安全可靠,并成功地增加了与ATP系统结合的安全编码逻辑功能,完全满足了现场运营的实际要求,因此,在运营期间,信号系统以运营状况稳定、性能安全可靠、维护便利,获得了用户的认可,并在提高作业效率,改善劳动条件等方面收到了良好的使用效果。

参考文献

1张庆贺.地铁与轻轨〔M〕.北京:人民交通出版社,2002.

2何梅芳,段武,开祥宝等.TYJL2Ⅱ计算机联锁控制系统研究报告〔R〕.北京:铁道科学研究院,1997.

计算机控制论文范文第2篇

疾病预防医疗机构网络示意图秉承“网络分离”的原则，机构的计算机网络由业务网(内网)、互联网(外网)、医保专网等三个相互隔离的网络系统构成。在每个网络中，核心交换机均采用企业级核心交换机，另外有汇聚层交换机，接入层交换机，核心交换机与汇聚交换机之间用千兆光纤进行连接，汇聚交换机与接入交换机之间、接入交换机与工作站之间采用百兆双绞线进行连接。从地域结构上看，接入层交换机分布在大楼的各层，每栋楼根据需要设置数台汇聚层交换机，为了方便管理，每个汇聚层交换机可设置为一个独立的虚拟子网。业务网主要用于承载病区管理系统、医技科室管理系统、药品管理系统、财务管理系统、物资管理系统、电子病案系统等系统的运行与互联网完全隔离，网络结构稳定，用户行为相对单一。业务网中心服务器采用两台服务器组成双机热备系统，实现了当A机死机时，B机能在短时间内实现接管，保证业务正常运行，同时应建立了远程异地灾备系统。业务网建立单独的域，对于接入业务网的用户由域服务器进行权限控制，系统管理员按照“分级授权”的原则设定资源访问权限。在业务网的管理上，主要是防病毒及协助用户使用业务软件。互联网主要为了方便机构医务人员查找资料、对外疾控机构有关信息等。由于安全等原因，对接入互联网的用户需要实行相对比较复杂的管理方式，包括根据建筑物划分虚拟子网、IP地址绑定、限制访问区域、端口屏蔽等有效的措施，同时应针对不同的网络用户，设置不同的QOS策略。

2软件系统构成

目前，医疗机构业务网软件系统主要有HIS、PACS、LIS、电子病历系统等，实现了病人从挂号、缴费到出院的全程计算机管理，机构各级领导可通过计算机调阅授权范围内的数据。互联网除了提供HTTP、FTP等传统业务外，开通机构中心内电子期刊系统也很有必要，医护人员可以到中心内电子阅览室查阅电子期刊，也可在开通互联网业务的病区计算机上查阅资料，使得医护人员继续教育手段进一步多样化。为了最大限度发挥计算机网络的功能，同时保证网络安全平稳运行，需要使用各种网络管理软件及辅助工具。在机构的网络管理软件中，主要包括网络拓扑管理、网上行为管理、流量管理、桌面管理、防病毒软件等。在这些软件的安装布置中，有些是保证网络安全平稳运行所必需的，例如防病毒软件等，有些是根据实际工作需要添加的，例如，在实际工作中，根据统计，我们发现日常工作的多数问题是工作站用户由于操作不当而引起，同时由于各用户节点遍及全院各建筑物，因此为了能够及时处理这些可以通过远程协助解决的问题，采用了远程桌面管理软件。通过这些工具，实现了准确、及时地处理问题。需要注意的是，对于疾控机构计算机网络系统而言，在采用一套新的软件时是需要十分慎重的。在安装布置一套新软件之前，需要先详细地了解该软件的工作原理、工作性能、健壮性、兼容性等特性。然后在特定范围内进行试用，针对出现的网络异常情况(如网速下降、部分掉线等)进行认真分析，确定是否是新软件引起、是否对网络安全平稳运行构成威胁及如何处理。软件安装布置完成后，系统管理员要定时收集网络性能参数，对异常及时处理防患于未然。如在ARP攻击、熊猫烧香等病毒爆发前，网络中均会出现比较明显的异常。

3网络管理

3.1安全管理对于网络的安全管理主要由以下几部分构成:权限管理、防病毒管理、设备管理等。安全管理的基本任务就是对网络的日常巡查和性能监视，如每天察看流量日志、安全日志等并进行认真分析确定有无异常情况，对网络应用软件进行及时升级更新。一个核心是制定一套完善可行的管理制度，保证每项工作都有人员具体负责，保证每一次操作都是规范和允许的。坚持对管理人员、操作人员集中培训，从而大大降低人为因素引入的安全问题。

3.2服务管理在计算机网络系统建立完成后，系统管理员应该根据实际运行情况和用户行为模式制定服务策略。例如，对于互联网网络带宽的分配，正常办公时间行政部门对带宽需求大，那么分配上就要适当倾斜，而在非办公时间，带宽就要对电子阅览室适当倾斜，因为此时有更多的人员去电子阅览室下载资料、观看视频教学等。同时为了保证网络正常使用，要对P2P应用、网络电视等进行限制。

3.3应急管理计算机网络系统作为医院信息化的基础工程，从投入使用的第一天起，就应该建立完善的应急管理机制，包括各项制度及措施。应急管理的内容不仅包括出现硬件损坏、线路故障的硬件应急措施，还应该包括异常数据流、频繁掉线等软件问题。尤其是软件问题，需要管理员借助专业的工具进行长时间的观察和分析才能找到问题所在，因此更需要事先制定详细的应急处理措施，才能保证业务系统正常运行，特别是承载信息系统的容灾和备份业务的计算网络。

4结语

计算机控制论文范文第3篇

我国经济建设取得了累累硕果，环境的治理及保护被提到工作日程上来，人们的发展观念发生了很大的变化，环保意识和生态意识不断提高。对于污水处理技术及工艺，我国污水处理工业以及企业付出了巨大的精力，获得的成效相当显著，然而发展时间尚短，相比于发达国家，在自动化污水处理设备以及技术方面的研究还不成熟。

2污水处理计算机集散控制系统的技术优势

我国及时的抓住了工业化革命所带来的发展机遇，在自动化控制技术方面取得了很大的成效，尤其是计算机技术的广泛应用为自动化技术的深入发展提供了不容忽视的巨大动力。计算机控制技术在多个行业及领域中扮演着重要的角色，其地位及作用相当突出。近年来，应用于环保工业的计算机控制技术创造了难以估量的效益。污水处理计算机集散控制系统中，应用的自动控制技术具有以下特征：首先，具有较强的逻辑判断能力以及计算能力，信息储存具有较大空间；其次，控制规律相当简单，具有较强可操作性，能够通过一定的操作程序进行修改；第三，控制规律可以进行调节，具有较强的适应性，有利于促进系统性能指标提升；第四，具有较强的环境适应能力和抗干扰能力，稳定性相对较强；第五，可以对几个回路进行控制，大大解决了操作时间，简化了操作流程，提高了工作效率，具有较高的性价比；最后，能够有效的强化和统一管理以及控制，有利于生产自动化的提升。

3污水处理计算机集散控制系统的功能分类

污水处理计算机集散控制系统可以依据系统的功能、控制规律以及控制方式进行分类，本文主要对其功能分类的四种类型进行分析和研究。

3.1数据处理系统

这种系统本来不在控制系统的范畴，然而，计算机控制系统同数据的处理及采集息息相关，密不可分。控制系统中，要实现对外部设备的控制和管理，就要通过计算机的各种功能对有关的数据进行处理，另外，要为分析提供有力的支撑，也需要利用到经过处理的各种数据。

3.2直接数字控制系统

该系统能够在一定的控制规律下通过工业控制计算机对采集的参数进行特殊的处理，以实现对工业生产过程的控制及管理。因为计算机是以数字量的方式来输出，所以，直接数字控制系统的命名来源于此。在这种系统中，计算机可以对几个回路进行同时控制，相比于模拟控制器，其丰富的功能赋予了其无可比拟的优势。然而，计算机故障问题的发生，往往会给生产过程造成很大的影响，所以，计算机性能十分关键。在进行污水处理时，控制系统一旦发生故障，就会给生产的正常运行带来难以估量的干扰和影响。所以，直接数字控制系统适用性并不普遍，只能应用于局部而非整体。

3.3监督计算机控制系统

在该系统中计算机能够通过工艺参数值计算来设置有关调节器，所以计算机的状态是离线的，在生产过程中并不直接的发挥自身效用，仅参与计算最佳工艺参数的过程。

3.4集散型控制系统

集散控制能够通过计算机及高速数据线路分别进行分散控制和集中控制，这种控制系统伴随着工业化生产的发展而发展，综合了多种现代化技术的优点，具有丰富的功能和先进的技术，操作简单，具有较强的可靠性以及灵活性，因此，在工业自动化集中控制管理中发挥着重要的作用。由于该系统在分散控制方面对地理位置有着较高的要求，所以，控制设备也应相应的进行位置的调整。

4污水处理计算机集散控制系统的实施

按功能划分，污水处理计算机集散控制系统可以分为以下三个部分：首先，PLC控制系统，这种系统组成包括PLC及有关模块。PLC作为一种先进的电子装置，可以广泛应用于工业环境之中，有效地实现数字的运算操作。另外，这种控制系统逻辑操作功能较强，其模拟量模块具有模拟量控制的功能。在进行污水处理时，开关量的控制相当复杂，这种控制系统能够有效地简化控制流程，提高控制效率。除此以外，模拟量模块也能有效的控制以及测量一系列的参数。PLC可以充分的利用通信端口，实现同上位计算机数据通信以及数据传输的功能。其次，以工业控制计算机为基础的形成的上位计算机具有控制以及管理计算机集散控制系统的功能，在过程控制中并不直接的发挥自身的效能，在上一级的管理以及控制中扮演着重要的角色，对计算速度及信息存储量具有较高的要求，能够以动态的形式全面的展现工艺流程，及时、实时的获取及显示数据，可以对有关的数据进行存储，并在需要的时候及时调取，能够以曲线的形式来显示信息，一旦生产过程发生故障时可以及时的进行报警。最后，系统开发的关键在于PLC、智能控制单元和上位计算机的通信，一旦通信发生故障而无法实行，将会导致上位计算机对数据的获取发生滞后情况，监控、管理的及时性及有力性将会大打折扣。目前，我国对智能控制单元以及PLC控制系统之间的通信协议的统一性没有进行规定，所以，程序开发应该以实际产品为依据。

5结语

计算机控制论文范文第4篇

【摘要】

本文通过“工控组态软件”项目的开发，着重讨论实时系统与信息系统的集成。近年来，国内外的组态软件取得了很大的发展，已广泛应用于企业生产。组态软件以实时数据库作为核心技术，综合了工控、网络、图形处理与数据库访问接口等技术，是技术含量较高的一类软件产品，具有良好的应用前景和市场潜力，因此，有多家信息技术公司都在开发工业组态软件。

我有幸参与了该项目，在该项目中担当了分析与设计的部分任务，该软件采用Windows 2000操作系统，主要采用VC6.0进行开发。以下本文将从我所开发的组态软件的特征、软件的体系结构设计、实时数据库设计、可扩充性与可维护性设计以及项目实施管理等几方面加以论述。

【正文】

工业控制组态软件在工业界有着相当广泛的应用，此类软件允许用户在图形界面下对控制系统的各种采样点、过程输出点、设备、生产车间、控制回路、文件报警、生产报表、控制策略、网络设备和生产工艺画面进行定义与组态。使用该类软件时，用户甚至可以不写一行程序就能够构成自己的控制系统，有些功能强大的组态软件还可提供与网络、Internet、数据库访问接口等的连接功能，使现场控制系统能相对方便地和企业的信息管理系统加以集成，某信息技术公司决定开发新的具有一定通用性的工业组态软件，作为技术骨干，我在该项目中担当了分析与设计的部分任务，该软件采用了Windows 2000操作系统，主要采用VC6.0进行开发。

本文将从我们所开发的组态软件的基本特征、软件的体系结构设计、实时数据库设计、可扩充性与可维护性设计以及项目实施管理等几方面加以论述。

l. 我所从事开发的组态软件的基本特征

通过分析国内外的组态软件的特点和当前的技术发展情况，我认为我们着手开发的组态软件应当突出下述三个特征：

（1）“实时与可靠”是此类软件赖以生存的应用前提，但是目前还是有很多的组态软件做不到这一点。

（2）具备良好的网络连网能力与分布功能。

（3）有效地采用ODBC（开放的数据库连接），便于和其他信息系统集成。

这个项目在技术上，应着重于组态软件的体系结构设计与实时数据库的设计上需求分析则应着重分析国内外同类软件的功能，通过比较与鉴别，才能产生真正优秀的软件。

2. 组态软件的系统体系结构

本软件采用的是三层体系结构，设计结构时要具有开放性和良好的可扩充性。

（1）软件的底层是硬件访问控制层。这一层所采用的是前几年才推出来的OPC（OLE for Process Control）技术，采用该技术的好处是OPC是微软参与制定的标准接口技术，有众多的硬件厂商支持，所采用的OLE技术使软件具有良好的适应性和扩展能力。

（2）中间层是实时数据库。该层是整个系统的核心，在设计上除了具有一般实时数据库具有的特性之外，应当为应用层提供了两类接口：一是应用编程接口API（比如以DLL的方式实现），二是ODBC接口，该接口使系统具有很好的开放性，便于系统集成。

（3）上层是应用程序层。在该层通过ODBC接口访问实时数据库，可以通过SQL语句查询数据库的数据。

3、本项目涉及到实时数据库设计

在设计时，我们着重考虑了以下的四个方面：

（1）实时数据库的基本功能：实时数据库完成实时数据库的采集、输出、报警文件等的管理，也进行历史数据的管理。

（2）实时性设计：由于本系统所采用的操作系统是Windows 2000．它的实时性较差，因此要求任务管理定时器必须具有良好的实时性，在系统设计时，我们采用了抢占式服务的高精度定时器，在一定程度上保证了系统具有良好的实时性。

（3）任务调度：其目标主要是使系统在各时间段达到较理想的负荷任务的均衡性。

（4）ODBC接口设计：即开发相应的驱动程序，实现ODBC功能，使之完全遵守SQL约定，这样能允许应用程序的开发手段和开发工具多样化，允许可以采用VC、VB或Delphi等作为开发语言，也使数据库具有很好的开放性。但SQL语句不能实现数据发生时间方面的选择，影响了实时性，因此，系统自动给每个数据库加上时戳，SQL可以通过时戳进行时间控制来选择（读取）数据，从而满足了实时性方面的基本要求。

4. 本系统的可扩充性与可维护性设计

组态软件综合了多种技术，其体系结构与数据结构都较为复杂，再加上我们又希望能适应的实际应用场景有着复杂多变性，因此要求系统必须具有良好的可扩展性与对维护性，以满足功能与性能上不断变化的要求。在系统的设计技术上，我们大量地采用组件技术，如OPC，COM/DCOM与3D图形控件等，组件技术的采用使系统具有了良好的可扩展性与可维护性，降低了系统的复杂度。而且也使我们较方便地获得第三方支持，例如，请经验丰富的图形处理专家编写图形处理控件，就能加快软件开发的进度。

5. 本项目中软件项目实施和管理

组态软件的需求在当前工业控制领域中是较成熟的，基本能满足一般用户的功能上需求，通过比较多家组态软件，可以发现：在它们之间有80％的功能是相同的或雷同的，由于我们项目开发的起步较晚，在自控领域里，我们处于劣势，因此我们提出了“重技术分析，轻需求分析”的思路，即把重点放在组件设计与体系结构的实现上。

在人员的配备上则根据组态软件的技术组成特点，组织一批在自控、网络、组件、实时系统设计和硬件上各有所长的VC高手组成一支精干高效的队伍。

在开发进度上则反复强调“质量第一，进度第二”的原则。

在我们的项目实施中，可靠性作为设计的首要原则，要求项目组成员养成良好的编程习惯，每天必须完成认真的工作日志，每周要写工作总结，完成一段程序代码之后，即应自己先进行从里到外的测试，只有从基础抓起，才能保证组态软件的质量。

通过本项目的开发成功，我深切地体会到要使组态软件在企业实时控制与信息系统集成中发挥其应有的作用，必须注意以下各点：先进的体系结构；支持ODBC的实时数据库；强大的网络功能；功能日益强大的脚本语言等。我期待着本人通过在这个领域中的辛勤耕耘，将会结出更多更丰硕的IT成果。

评注：

计算机控制论文范文第5篇

关键词：卓越工程师；计算机控制系统；教学改革；实践

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2023）23-0031-02

东北电力大学作为一所以工为主、电力行业特色鲜明的省属院校，于2023年10月入选教育部第二批卓越工程师教育培养计划高校，自动化专业是东北电力大学实施“卓越计划”的重点学科之一。旨在通过教育和行业、高校和企业的密切合作，以实际工程为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。[1-3]计算机控制系统、计算机控制系统课程设计、专业方向课程设计等环节为自动化专业的专业必修课，在控制理论和计算机控制技术的基础上，面向计算机控制系统的理论问题和工程实践需求，使学生掌握控制理论工程应用方面的基础知识和工程实现方面的技术能力。为了积极响应东北电力大学“272工程”提出的优质课程改革与建设工程实施方案，同时以培养卓越工程师为目标，加强计算机控制类课程的建设质量，提高学生学习的主动性和积极性，培养学生的探索意识和科研能力，增强学生的职业综合能力，针对计算机控制系统课程的课堂教学、实践环节以及学生工程应用能力培养方面做了一些工作，现在介绍教学改革中的一些体会和经验。

一、优化整合课程教学内容

计算机控制系统课程涉及知识面广且集成度高，从控制算法到系统硬件，从基本理论到先进技术，从微型计算机控制系统到集散控制系统现场总线技术，既有理论方面的知识，又有实际工程应用方面的要求，要想在一门课中把这些知识点都包括进去，既不可能，又不实际。[4]为此对教学内容进行了优化整合，遵循的基本原则是理论联系实际，兼顾基础性和工程实用性，把控制原理和典型应用相结合、软件和硬件相结合，并通过各个教学环节之间的紧密联系，使学生掌握计算机控制系统的组成和特点、数字控制器设计的原则和应用技术、复杂控制规律的原理和应用场合以及计算机控制系统的硬件、软件的选择、配置和设计。

经过整合后，课程主要内容包括：以数字控制理论为主体，区别离散控制与连续控制的不同点；数字控制器的设计，控制算法与编程；复杂控制规律系统的设计及应用场合；计算机控制系统的设计与实现。

在课堂教学中穿插介绍应用实例，例如计算机温度控制系统、计算机技术在电厂中的应用，让学生将枯燥的理论知识同实际应用结合起来，从整体设计到软硬件设计再到系统仿真与调试，使学生对计算机控制系统设计及应用有一个全面的认识。为了保证理论体系的完整性，还需要实验、课程设计、实习等实践环节的配合，以补充课堂上不能完全呈现的内容。

二、丰富教学手段和方法

在理论教学方面，尝试采用基于项目的研究性教学模式，采取以问题为导向，以作业、专题研究报告、组织研讨课、研究性实验报告等为载体的探索式教学模式。[5]教学方法上，以开拓学生学习兴趣，积极主动获取知识为主，教师正确引导和总结为辅，变学生被动学习为主动学习和课堂内外多途径获取新知识的方式。[6]

在教学手段上，开发了多媒体课件，将传统教学同多媒体、FLASH、网络等现代化的手段相结合，使教学内容更加形象直观，易于理解。另外，将仿真技术引入到教学中来，进一步丰富教学手段。仿真教学包括制作仿真型课件供课堂教学使用，编写或利用具有仿真功能的软件进行仿真实验。[7]例如对设计好的数字控制器进行验证，从理论上讲解显得很枯燥，学生理解起来也困难，可利用仿真软件对控制系统进行仿真，学生可直观地看到控制效果，加强感性认识。

在课堂教学中，采用知识点讲授、课堂讨论和测验、工程实例分析相结合的方法，注重师生之间的双向沟通，处理好概念与应用之间的关系，做到层次分明、精讲多练。以形式多样的大作业为载体，鼓励学生探究式学习。[8]

第一，在教学过程中，当讲解完数字控制器的设计、复杂控制系统等知识后，以大作业的形式，让学生对课后习题进行仿真练习，一方面验证理论计算的结果，另一方面提高学生的软件编程能力。

第二，利用丰富的网络资源和图书馆的数字资源，让学生检索查阅计算机控制技术在电厂过程控制中应用的文章，包括PID参数优化、PID在电厂热工过程中的应用、前馈-串级控制技术的应用、Smith预估控制技术的应用等研究方向，锻炼了学生的文献检索能力。

三、多层次实践环节相辅相成

实践环节是课程学习的重要内容，实践能力特别是系统性的综合实践能力是自动化专业本科学生的必备素质之一。[9]实践环节的设置在内容上应力求做到理论联系实际，重视工程概念及其在实际问题中的应用，注重培养学生应用所学知识解决实际问题的能力，进而提高学生的的工程意识、工程素质和工程实践能力。[10]本课程设置了实验课、课程设计、实习、毕业设计和课外科技活动等实践环节，在内容上兼顾对知识的覆盖程度，难易程度循序渐进，做到实践环节之间相辅相成，实现递阶性、系统性的培养模式，对理论课进行有效的扩充和延展。

1.实验教学的改革

实验教学采用启发式实验教学方式，应以工程素质为基础，突出能力目标，以学生为主体，以项目为载体，以实训为手段。[6]以往实验多为验证性的，缺少让学生自己动手设计并调试数字控制系统，因此增设了一些软件仿真方向的综合性、设计性、研究型的实验内容。根据理论课的教学进度，穿插了5个基础实验，包括A/D转换、D/A转换、数字PID调节器、纯滞后补偿控制系统设计和步进电机转速控制。由实验指导教师讲解实验台的操作、通信接口的功能、软件编程的技巧等，然后由学生动手搭接硬件电路完成系统连接和算法编写，及时巩固了理论知识，又提高了实践动手能力。

2.课程设计的改革

课程设计是教学计划中进行综合训练的重要实践环节，它将使学生在综合运用所学知识解决本专业方向的实际问题方面得到系统性的训练。[10]本课程设置了计算机控制系统课程设计和专业方向课程设计两个课程设计，分别在开课学期和大四上学期进行。为了实现课程设计的多样性，在原来课程设计的基础上又增设了一些设计题目。第一，以倒立摆系统和水箱为被控对象进行控制系统的设计，并通过MATLAB软件进行编程仿真验证控制策略的有效性；第二，利用单片机设计并开发能自动循迹和调速的电动小车控制系统，完成硬件电路的设计、软件设计和实物制作等。在专业方向课程设计中，与计算机控制技术相关的方向有计算机控制方向、DCS方向、过程控制方向等，学生可根据兴趣选择不同的方向完成课程设计。例如，计算机控制方向要求学生根据给定的性能指标设计一个离散控制系统，并采用MATLAB仿真从时域和频域对比校正前后系统的性能，分析得出结论。通过课程设计的合理设置，达到了“软硬兼施”的目的。

3.毕业设计和实习

理论课、实验课和课程设计学时有限，要想全面提高学生综合实践能力和计算机控制技术的应用能力，还需要通过毕业设计和实习等实践环节进一步强化。通过数字PID控制算法及仿真研究、电厂锅炉燃烧模糊控制系统的设计、神经网络在PID控制器参数整定中的应用、基于PLC的火电厂输煤程控系统设计、基于单片机的交通灯控制系统设计等综合性毕业设计题目，让学生得到更全面的锻炼。

自动化工程学院与国电吉林热电厂、丰满发电厂等企业建立了良好的合作关系，在大四下学期学院组织学生去企业参加认识实习，同时到学校电力运行仿真中心进行仿真实习，使学生熟悉电能生产、输送的整个过程，了解电厂 DCS系统的组成和运行，对过去所学的专业知识能够进一步加深理解和融会贯通，也得到了操作技能的训练，毕业后能很快适应生产现场的需求。

4.开展丰富的课外科技活动

在“以教师为主导，以学生为主体，以政策为导向”的指导思想下，学院在2007年成立了自动化创新实践基地，下设创新制作研究室、建模与仿真研究室、机器人研究室和炎火工作室四个研究室，组织学生开展了丰富的课外科技活动。在教师的指导下，学生们充分发挥了创造力和想象力，灵活地运用了本门课程中学到的知识，如数字控制器的设计、先进控制算法的仿真、单片机测控系统的设计等。建模与仿真研究室指导学生使用MATLAB软件编程实现数字PID参数的整定、控制系统的数字仿真等，同时让学生提前学习先进控制算法，如模糊控制、神经网络控制、遗传算法等用于控制系统的设计。另外指导学生进行PLC程序设计，参加全国西门子杯工业自动化挑战赛，使学生开拓了视野。创新制作研究室指导学生进行单片机测控系统设计，参加全国挑战杯科技作品大赛、全国大学生电子设计竞赛并取得了较好的成绩。

四、结束语

计算机控制系统课程有着更新快、实践性强的特点，因此对于课程内容、教学方法、实践环节等的改革是永无止境的。虽然在计算机控制系统课程改革中取得了一些成绩，积累了一些经验，在今后的实践中会进一步探索和完善该课程的授课模式，丰富理论授课内容，引入更多的工程实例，强化实践环节让学生得到更多的锻炼。在学校“卓越计划”的培养目标下，要面向企业，树立理论联系实际的思想，强化实践教育，注重工程实际应用，及时更新教学内容，积极创新教学方法和教学手段，为培养合格的高素质的卓越工程师奠定基础。

参考文献：

[1]宋佩维.卓越工程师创新能力培养的思路与途径[J].中国电力教育，2023，（7）：25-27，29.

[2]王少怀，刘羽，黄培明，等.实施“卓越工程师教育培养计划”打造“双师型”教学团队[J].中国地质教育，2023，（4）：63-65.

[3]盛朝强，谢昭莉，柴毅.培养自动化卓越工程师初探[J].长春工业大学学报（高教研究版），2023，32（3）：8-9，49.

[4]张德江，于微波，贾文超.教学与教研互动 教法与学法共融――“计算机控制系统”国家精品课建设的体会[J].中国大学教学，2007，

（10）：29-31.

[5]张安富，刘兴凤.实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高等工程教育研究，2023，（4）：56-59.

[6]王永东.“卓越工程师”培养目标下无机化学课程教学的思考[J].东莞理工学院学报，2023，18（5）：114-116.

[7]李祥飞，张昌凡.“计算机控制系统”课程教学方法探讨[J].中国电力教育，2023，（12）：85-86.

[8]邢航，张铁民.“计算机控制技术”教学改革探索与实践[J].实验室研究与探索，2007，26（12）：370-372.

[9]温淑惠.计算机控制技术实验教学改革初探[J].教学研究，2023，