自动控制范文10篇

自动控制范文篇1

关键词：自动控制原理；Labact实验箱；实验教学

中国工程教育认证标准要求高校培养的学生具有综合运用所学科学理论和技术手段分析并解决工程问题的基本能力。掌握必要的工程基础知识以及本专业的基本理论、基本知识；受到本专业实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练，具有创新意识和对新产品、新工艺、新技术和新设备进行研究、开发和设计的初步能力[1]。在大学本科教学过程中，实验教学是非常重要的一个环节，是理论教学的有益补充，可以培养学生的创新精神和创新能力，训练学生基本技能。

1理论教学过程中存在的问题

“自动控制原理”是东北电力大学电气工程及其自动化专业的一门专业基础课程，知识覆盖面广、内容多、理论性强[2]。老师在本科教学的过程中，通常采用理论教学，复杂的理论和公式推导过程枯燥无味，学生们学习的积极性不高，老师无法通过课堂教学把知识点传授给学生。

2实验教学的主要目标

通过实验教学可以解决课程理论教学中存在的问题。“自动控制原理”实验教学的主要目标包括以下几点。（1）培养学生分析问题的能力。根据中国工程教育认证标准的要求，通过引用实用型、设计型实验，让同学们去验证课堂上学习到的知识，分析实验结果。（2）培养学生的创新能力。依据课堂所学，设计新的实验，鼓励学生完成，充分调动学生的学习热情，加强老师与学生的交流，提高学生的创新能力。（3）培养学生的动手能力。结合“自动控制原理”课程的教学大纲，在实验过程中，使学生充分掌握实验所用仪器、仪表的使用方法，为将来的工作打下基础。（4）提高学生的综合素质。学生通过实用型、设计型实验能够综合运用所学的专业知识，全面提高学生的综合素质。

3课程实验设计

3.1设计案例。“自动控制原理”的教学中，控制系统的时域分析是一个教学难点。根据“自动控制原理”课程的教学大纲，学生应掌握二阶系统对阶跃输入信号的响应。由于二阶系统的阶跃响应存在欠阻尼、临界阻尼和过阻尼三种情况，在本科教学过程中，若只采用理论教学方法，学生将会缺少形象认识，接受效果不是十分理想[3]。考虑到二阶系统的阻尼比、极点位置和阶跃响应曲线形状间存在一一对应的关系，在理论教学之后，应用Labact实验箱，搭建一个典型的I型二阶系统，注入单位阶跃信号，让学生观察和分析系统在欠阻尼，临界阻尼，过阻尼的瞬态响应曲线，并测量动态性能指标Mp和tp值。3.2原理分析。设计搭建的I型二阶单位反馈闭环系统模拟电路如图1所示。主要由积分环节（A2单元）和惯性环节（A3单元）的构成。模拟电路的闭环传递函数为：可推导得到阻尼比ξ和开环增益K满足以下关系。（1）临界阻尼响应：ξ=1，可推得K=2.5，选取R=40kΩ。（2）欠阻尼响应：0＜ξ＜1，选取R=4kΩ，K=25，ξ=0.316。（3）过阻尼响应：ξ＞1，选取R=70kΩ，K=1.43，ξ=1.32>1。3.3结果考察。学生结合“自动控制原理”课程所学的知识，计算该系统在阶跃信号输入时的动态性能指标Mp和tp，填入实验表格如表1所示。学生应用Labact实验箱，搭建I型二阶闭环系统模拟电路，改变惯性环节中的输入电阻R（A11）来改变系统的开环增益K，进而改变系统的结构参数[4]。观察和分析I型二阶闭环系统在欠阻尼，临界阻尼，过阻尼的瞬态响应曲线，如图2所示。测量动态性能指标Mp和tp值，填入实验表格。

4结语

“自动控制原理”课程知识覆盖面广、内容理论性强。基于理论联系实际的思想，引用实用型、设计型实验，使学生加深对自动控制原理课程基本理论与基本概念的理解，培养了学生的思维能力和创新能力，教学效果显著。

[参考文献]

[1]刘惠敏.基于MATLAB的自动控制原理虚拟实验教学平台设计[J].实验室科学，2016（3）：48-52.

[2]强盛，史小平，何朕.基于项目的“自动控制原理课程设计”改革探索[J].实验室研究与探索，2013（11）：416-418.

[3]顾九春，王品，宋进桂，等.《自动控制原理》课程虚拟实验平台的设计[J].高校实验室工作研究，2008（1）：50-53.

自动控制范文篇2

关键词：机电控制系统；主动控制技术；一体化；设计方式

近些年我国生产力水平不断提高，开始广泛推广自动化技术。利用自动化技术可以扩大企业的规模，保证技术的先进性。在制造业当中利用机电控制系统自动控制技术，在科学发展的支持下，人们对于机电控制系统自动控制技术提出更高的要求，为了满足时展要求，机电控制系统自动控制技术开始进行一体化的设计。

1概述机电控制系统和自动控制技术

1.1机电控制系统机电控制系统的核心元素是控制，在无人操作的状态下，控制装置可以根据设计方案指令控制管理机械设备，完成指定的任务。机电控制系统可以联系控制器和设备等部件，在这个过程中利用了微电子技术和信息处理技术以及通信技术等，因此机电控制技术融合各种技术。近些年我国不断提升计算机信息技术水平，进一步发展了机电控制系统，在生产制造领域广泛利用机电控制系统。

1.2自动控制技术自动控制技术主要利用控制器控制设备和产品，使产品和设备可以根据规律进行运动。自动控制技术利用自动控制的原理，有效关联机械和电器以及设备等，可以完成任务。传统的自动控制技术利用精确数学模型，在信息化和智能化技术的支持下，智能控制系统开始占据主流，在多个方面领域都开始广泛利用。自动控制技术的作用比较大，直接影响到产品的精度和加工效率等方面，此外机电控制技术居于工程化和实用化等特征，在未来具有良好的发展空间。

1.3机电控制系统自动控制技术的应用在机电控制装备当中利用：自动控制技术利用控制程序，根据计算机的指令统一进行机电控制。其中自动控制器发挥着重要的作用，执行设计的控制参数，动态跟踪整体运行情况，实时输送数据，实现了机电控制系统的自动化和智能化。因此当今很多机电企业都开始广泛利用PLC控制器，可以进一步提高工作效率和安全系数，缩小机电故障范围，降低生产成本，保障产品的质量，进一步扩大生产效益。在机电微机计算机中应用：自动控制尺寸不断减小，机电产品的自重和体积随之不断减轻，同时也进一步提升了机电产品的运行效率，使其使用年限不断增加。当今计算机控制器不断更新，为机电行业发展提供不竭的动力，虽然微型计算机控制器比较小，但是具有强大的功能，如果系统发生偏差，控制器就会立即发出警报，实施安全保护，使安全事故率不断降低，在最大程度上降低损失，提高了系统的检修率，同时也避免发生事故。微型计算机控制元件不断发展，也会促进机电控制一体化的发展。

2机电一体化设计措施

2.1设计方案机电一体化工作难度比较高，在实际过程中，要求设计人员具备设计专业的知识，同时还要具有工作经验，还要全面了解产品的性能，这样才可以完成产品设计，此外需要配合机电提高产品性能。设计人员需要综合考虑产品的造价和市场反应等因素，以市场需求为基础设计产品，否则产品终将会被市场淘汰。机电一体化在开发设计阶段，需要设计产品，满足产品的性能需求。在适应性设计阶段，需要以要求标准为基础，改进产品设计的局部细节，进一步提升产品的性能。

2.2设计方法取代设计法：利用电子线路控制电子产品。在传统的电子产品控制过程中，通常都是利用机械式控制方式，这种任务完成方式比较单一，无法全面的掌握产品情况，导致产品的使用率比较低。利用电子线路可以利用计算机和控制器等，结合电子线路和机械控制，利用变速装备取代原有的控制器，这样一来机械结构和工作程序可以变得更加简单，也实现了一体化设计，可以提高产品设计质量，突出产品的实用性，因此机电企业需要大力引进这种新技术，进一步发展企业经济。整体设计法：结合电子方面和机械设备，利用二者结合实现整体化设计，顺利落实机电的一体化设计。在机电一体化设计当中需要注重新型理念，保障机电产品的整体质量，提高其使用性能。利用整体设计法可以整合机械设备技术和电子技术，形成整体结构，创新机电产品设计过程，利用创新的设计理念，促进机电行业的可持续性发展。组合设计法：有效组合机械产品的各种标准功能模块，利用控制器对于各个模块的关系进行协调，形成一体化的机电系统。例如在设计数控机床的过程中，需要分析伺服驱动和数控以及相关机械装置，将各个部分有效整合，可以实现数控车床多项功能于一体。在设计机电一体化的时候，不能单纯考虑一体化设计的优势，还要注重企业的投资成本。例如某个机电企业引进了新型机电设备，但是控制器却没有因此更换，这样是无法提高产品质量和生产效率的，因此在设计过程中，需要根据企业情况，选择最佳组合方式，提高企业的经济效益。利用整体组合方式具有更大的优势，不仅可以提高生产效率，还可以保障产品质量，节省企业成本，对于后期的维修和使用等都会提供很大的便利。

3结束语

通过以上综合的论述，要想开展机电一体化设计，就要有效的综合机电控制系统和自动控制技术，合理调整机电企业的经济效益，使机电生产效率不断提高，实现机电生产的智能化。因此机电企业需要深入了解机电一体化设计，将自身的优势充分的发挥出来，积极转变经济发展模式，全面开展机电生产工作，提高产品的质量和施工效率，节省企业成本。

参考文献：

[1]牛晓玲.机电控制系统与自动化控制系统一体化设计及应用[J].自动化技术与应用,2018,37(10):125-128.

[2]刘敏.基于机电控制系统自动控制技术与一体化设计分析[J].电子世界,2018(15):206.

[3]张凯.机电控制系统自动控制技术与一体化设计探讨[J].科技与创新,2017(15):118+121.

自动控制范文篇3

关键词：控制基本原理；课堂；教学

自动控制理论的蓬勃发展开始于二十世纪三十年代，但真正进入大学课堂却是在二十世纪五六十年代，它的诞生为高等学校带来了全新的生命力。自动控制原理课程的专业知识覆盖面广，教学内容多，应用性非常强，对于学习者形成系统和工程的思想有着非常重要的作用。目前，自动控制原理课程已成为自动控制类专业最主要的专业基础课之一，其内容涉及:手动体系的基础组织与构造、手动体系的特性指数以及手动体系的种类和特性、手动体系的分析方式(时域法、根轨迹法、频域法等)以及工程设计方法等。该课程的设立目的主要是为了训练学生的专业素质以及设计、分析系统问题的能力，在自动控制类专[2]业的课程体系中，占据非常关键的地位。自动控制原理课程对数学和自然科学的应用能力要求很高，通过该课程的学习，能够为日后处理实际工程问题打下重要的理论基础。在新型工科背景下，如果学校仍然采取以教师为主体的传统教学方法，那么将很难培养学生处理复杂工程问题的能力。专科类院校学生的动手能力相对较强，但基础知识薄弱。根据这类院校学生的实际状况，为培养学生学习的主动性，增强学生处理复杂实际问题的能力，在教学模式与教学手段等方面都必须作出改变。

1.课堂教学中存在的问题

⑴学生的综合知识能力相对薄弱。该教程主要涉及到了高中数学、复变函数、大学物理、集成电路等的基本知识，并涉及大量公式推导，学生在学习过程中往往感到内容简单乏味,无法很好地将知识融会贯通。⑵学生学习目标不明确。学习者往往很难认识到自动控制学科在工程实际中的潜在意义，只重视教材中简单公式化的习题，从而造成学生在实际学习过程中无法正确理解所学理论知识的实际应用。⑶配套教材的缺乏。目前，该课程的教材大都基础理论性较强，复变函数等基础数学领域的专业知识以及集成电路等基础知识较多，能够完全符合新工科特点的内容相对较少，教材中涉及处理复杂工程问题的介绍尤为稀少，基本上都是根据传统理论知识点设置。尽管任课教师采用了一些新颖方式开展课程，比如，在课程讲解过程中，把典型的炉温、液位高度及其调速系统等知识点穿插其中，帮助学生深入了解课程内容，从而训练学生独立分析问题并解决矛盾的能[3]力，但是，由于教材中并无这些知识点，教师只能讲解一些与之相关的较为简单的知识点，因此，很难训练学生独立处理复杂工程问题的能力。⑷教学方法简单、成效不理想。教师在教学中广泛运用了多媒体技术，形象展现了教学中的公式推理等内容，但教学中其他教学内容还是需要更为多样化的教学手段进行生动呈现，这样才能达到相应的教学效果，激发学生的学习兴趣。另外，由于考试方法陈旧传统，很难反映对学生创造力的训练效果，和新工科理念也不太吻合。⑸实践环节的创新程度不足。课程实验环节中没有实际研究对象，只在试验箱和模拟软件上进行现场模拟试验和演示性试验。而且，由于试验设施不够，很难适应新的工科专业课程规划要求。

2.教学改革

自动控制的原理课程的学习是自动化学习者从高中阶段到大学阶段认识事物的最关键的一次分水岭，学习者第一次被引导从“系统”而非“部件”的角度去认识事物，所以，课程与教学方法的选用就变得尤为重要。按照新课程目标，应逐步构建以学生为中心，老师进行引导的新型教学方式。任课教师通过设置当下热点控制问题，并指导学生自己发现问题，以充分调动学生积极参与研究的热情。老师在课堂中除了要有清晰的工作思路，仔细总结教学内容，用心搜集资源、案例、图片动画，把优质的多媒体导入课堂之外，还要重视教学内容和课堂技能改革。自动控制原理课程具有理论性、实用性、系统性强，涉猎面宽,概念抽象等特征，学生在初学起来一般觉得很麻烦，是教师应注意引导，激发学生的学习兴趣。工科学生喜欢逻辑性和连贯性较强的练习，在实际课堂教学中，不少学生往往会因为有一个知识点掌握不好而长时段停滞，甚至赶不上教学进程。这时，老师就一定要重视并能及时发现这个现象，通过有效沟通，指导学生跟上步伐。工科的大部分学科都需要通过预习与复习巩固，但现在的学生常常由于各种因素而做不到这点，这就对任课教师提出了更高的要求。老师们必须在教学中经常把前后知识点串联起来,要善于在学生的困难中找到问题实质，善于帮助学生从问题和困难中走过来，从而赢得学生的信赖，营造良好、高效的学习气氛。随着控制理论的发展和计算机的广泛应用，新型的控制方式和测控手段也越来越多，针对职业教育的特点，教师应打破按照知识体系教授课程的传统方式，突出职业能力培养，以学生将要从事的岗位所需的职业能力为目标，以岗位需求为导向，以岗位技能对应的职业资格标准为依据，充分进行校企合作，进行基于工作过程的课程开发与设计，既要保证职业岗位所需技能、相关知识、职业素质的需要，又要注重与后期专业课程内容的衔接；教师应以真实工作任务或产品为载体组织教学内容，在真实工作情景中采取项目导向、任务驱动、工学交替等教学模式。在教学过程中，教师应把古典控制理论和现代控制理论紧密结合在一起讲解，并着重介绍现代控制理论的基础和应用，提高讲授内容的系统性。只有在课堂教学过程中不断探索不同的教学模式，善于总结经验，并在教学实践中进行检验与提高，才能真正改善教学质量，培养出优秀的人才。另外，教师在课堂教学过程中应加强控制理念，减少过程推导，对控制系统的基本概念、原理、分析方法等进行重点讲解，注重培养学生将课程与学科实际相结合的能力。

2.1教学模式改革

运用超星学习通等网络平台，进行线上线下混合式教学。超星学习通平台相比其他互联网教学平台有许多优势：⑴搜索功能。海量的课程资源可以通过网页搜索一键搜索获得，其中包含了各种电子书、杂志、文章、报纸、专题、音频等，学习者可以按照自身对课堂内容的需要搜索自己所需要的资源；⑵数据同步。学习通与电脑远端网络教育平台学习数据同步，包含建课数据、课程数据分析、教学交互统计等；⑶社区功能。学习者采用账号方式实名注册，可以加入同校之间、跨校之间的网络社区,参与各种课程兴趣小组等。任课教师还可以自制浓缩教学精华的微课件，上传到学习通教学空间，便于学习者在课后观看，巩固课堂知识点。另外，教师还可以在超星学通平台制作引导研讨的微课程，通过编写研讨提纲与要求，让学生课后利用微课将研讨场景搭建出来，自主练习，提供研讨素材。实践教学中，任课教师总是耗费大量时间给学生讲述试验目的、试验机理、试验过程等，实际给学生的实操时间非常少。但是，通过利用学习通网络平台，教师可以直接把试验内容制成微课件或直接共享网络空间中的视频资料，让学生[4]在课下完成情境式预习。

2.2教学内容改革

自动控制原理课程是以介绍基本专业理论为目的，并进行了复杂的数理概念推导，学生很难抓住重点，不易理解。针对这些问题，可对教学内容进行适当改革。自控基本原理课程的核心主线是数据分析与系统化工程设计，根据这一核心教学主线，将课程细分为六大块:自控的基本概述、数学模型、控制系统解析、控制系统的工程设计、采样系统分析以及非线性系统分析。对于数据分析部分的讲解,教师可以引入多种数据分析手段；在讲解工程系统方案设计的环节中，通过以上分析方法，让学习者在整个学习过程中围绕“系统分析和设计”这一主线展开，举一反三，从而让学生对控制理论有更深刻的认识。在讲解每一章节时，以系统稳定性为主线，通过分析系统的稳定性，将主要知识点紧密连接在一起,并指导学生学会综合运用所学知识。在学生理解体系物理定义的基础上,通过导入优秀的教学手段，将Matlab软件的使用带入真人课堂，让学生深入理解Matlab在各个系统中的应用。具体做法如下。首先，从基本理论和范畴来看，淡化数学推导。例如，针对分析方式和校准方式，对以控制系统稳、速、准等为核心的性能指标加以剖析讲解,省略数学推导，只需让学生掌握该课程的逻辑性。其次，在讲解系统数学模型时，涉及到系统结构图的各种复杂变换，在讲解过程中简化为只讲解结构图的串联、并联和反馈,并且利用Matlab软件求解传递函数。由于Matlab仿真软件是一个功能很强大的软件,因此，在教学过程中会利用更多的课时讲解Matlab软件的使用。该软件在自动控制原理这门课中有着举足轻重的作用，此外，学生用好这个软件对于以后的科研工作也会有很大的帮助。这一教学过程中可以减少学生对数学结构变化的机械性学习，从而减少了学生复习任[5]务，以使其有更多的精力分析系统性能问题。最后,在频域分析方法中，涉及到对系统的幅相频率特性曲线图和对数特征关系曲线图的描绘与解析，在讲解过程中以两种图形的对比以及参数的变化为自变量,按照系统的性能指标对图形进行对比分析。

2.3教学方法改革

自动控制原理对学生的定性分析能力、定性评价能力、综合运用能力、数形结合能力等有特定的要求，并需具备坚实的数理教育基础知识，学生在学习过程中往往会产生困惑或产生恐惧心理，从而影响教学效果。所以，需要改变传统教学方法与授课方式，从而提高质量，这是课堂变革的关键问题。在以信息技术、知识大爆炸为特点的今天，传统的课堂教学手段已无法满足信息时代的要求，运用现代的教学技能和管理手段，改善课堂教学条件，已成为目前的一种趋势。2.3.1多媒体技术的运用在自动控制原理课程的多媒体教学实践中，为了让多媒体教学这一先进的教育技术手段更好地服务于课堂，在课堂中可将一些重点或难点问题制作成视频展示给学生，开展课堂探讨，以增强学生学习的积极性，同时，经过探究，也能够让学生对相关问题有进一步的认识。另外，可以开发自动控制原理多媒体教学课程、Matlab模拟软件包等教材，科学合理地利用多媒体技术的生动、真实、容量大的优势。事实证明，多媒体技术的运用获得了不错的教学效果，也得到了广大学生的青睐，对教学质量的提升起了一定的积极影响。2.3.2现场讲解面对一个新的名词或者问题，以往的教学手段通常有两种:一是以书中给出的系统示意图为例；二是以身边的常用器件为例,以上两种方法效果并不理想，学生很难形成清晰的概念。针对以上问题，现在我们采取每节课直接进实验室的方法，面对实际系统进行讲解。例如，我们利用实验室THSA-1型过程控制综合实验台进行实操和讲解:(1)教师讲解实验台装置部件组成；(2)组织学生讨论传感器、电动调节阀、加热管、PID调节器等工作原理；(3)教师根据系统任务要求整体讲解系统构成和原理。以上步骤能让学生真实观察到系统，形象了解系统部件组成，使得抽象的理论变得形象化。同时，可活跃课堂气氛，激发学生的学习兴趣。此外，教师在讲解过程中，通过告知学生一些实物和基本概念，从[6]而引出学科体系中的相关课程，让学生了解相关课程之间的关系和重要性，提高学生专业课学习的热情。并且，通过对实验设备的讲解，学生能够对设备更熟悉，也可以利用自己的课余时间进实验室学习和巩固这些知识，通过实测数据，加深对理论知识的理解。2.3.3理论课程实验化在理论教学中，如果将纯理论教学内容实验化，即用Matlab仿真软件边讲授理论知识边做实验，这样会达到更好的学习效果，可增强学生的主观能动性，也能让学生从枯燥的课堂教学回到实验室中。例如，在讲授一阶系统的性能分析时，讨论参数变化对系统性能的影响，可让学生在实验室中利用Matlab仿真软件自己调参，通过不同的参数调整，对比仿真图效[7]果，自行分析系统参数对其性能指标的影响。学生通过自己动手仿真做实验，能够更好地把控参数的调整区间，同时对该任务点的学习有更深刻的印象。

2.4考核方式改革

在教学考评方面，采用平时成绩、实验实训模拟练习和期末学科课程设计等有机结合的考评方法，着重考查学生的实操技术能力、工程实验能力、技术创新能力等,使学生建立属于自己的工程意识，同时把新时期对工科专业学生的基本能力要求充分体现出来，并合理评估学生处理复杂工程技术问题的能力。

3.结语

本文根据自动控制原理课程教学过程中遇到的问题展开分析，总结了当前新工科环境下的一系列创新教学模式。通过采用以上教育手段、教学内容、教学方法、考评方案等创新手段，任课教师可以更好地完成教学任务，充分调动学生的学习兴趣和爱好，为今后专业课程的教学和学生综合素养的培养奠定更加坚实的基石。同时，根据自动控制原理课程教学中出现的一些问题，采取变革课堂教学、变革作业形态、变革实验形态等措施。在校内资金允许的情况下，可设置自动控制原理理论教学平台、实践教学平台和社会实践平台，各平台相互联系，充分调动学生的学习兴趣，并训练学生的实际应用能力。

参考文献:

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[6]史莹晶,李瑞,赵慧洁.自动控制原理教学改革的探索与实践[J].实验科学与技术,2018,16(5):89-94.

自动控制范文篇4

“智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究”是哈尔滨工业大学（原哈尔滨建筑大学）承接的项目，由哈尔滨工业大学和北京德达数据系统有限责任公司合作开发。该项目采用LONWORKS技术开发研究并在住宅示范小区工程中试运行。1、对住宅居住环境（湿度、湿度）及设备进行监控；2、住户三表（水表、电表、煤气表）远传；3、住户三防（防火、防灾、防盗）；4、厨房设备监控；5、卫生间排风控制。这些功能用LON总线一节点实施，即每一住户为一LON节点，然后再用棗服务器管理各个用户的节点构成LON总线系统。该项研究已在北京翌景嘉园示范小区通过试运行，下面对其自评估如下：

一、攻关的任务、考核目标及主要技术指标：

经过论证，我们在专题合同中将各种指标定位在：

本专题的攻关任务：研究智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统，该系统包括两项任务，其一是开发家用管理软件，其二是开发家庭智能控制装置，实现对居室温度、湿度进行自动调节；对厨房用具进行时序控制；对卫生间的排风进行控制。而家用电脑管理软件要对家庭设施进行管理并提供若干家政服务程序。

本专题的考核目标：提供具有居室空调、厨房监控、卫生间自动排风功能的微机控管装置一套；提供家用电脑管理软件一套；住宅温、湿度等参数应满足智能住宅规定标准；在示范工程中应用该项成果。

本专题的技术经济指标：温度、湿度等主要被控参数应满足智能小康住宅标准（温度18℃～28℃，湿度30％～70％）；系统运行可靠。

在进行该项专题的进一步研究的过程中，结合当前先进技术的发展以及我国智能住宅发展状况，在原有的合同的基础上，我们对家庭智能控制器又增加了三表远传、安防等功能。

二、专题执行情况评价

本专题按两个部分实施，即家庭智能控制器和家用电脑管理软件的研究：

1、家庭智能控制器

（1）功能

本专题所开发的家庭智能控制器即智能节点具有4路模拟输入，12路数字输入，12路数字输出，其所实现的功能如下：

通过对室内温度监测，得到实际温度与设定温度比较：当实际温度低于设定温度一定值时，在夏季关空调，在冬季开暖气；当实际温度高于设定温度一定值时，在夏季开空调，在冬季关暖气。温度控制达到智能小康住宅规定标准：18～28℃。

通过对室内湿度监测，得到实际湿度与设定湿度比较：当实际温度高于设定温度一定值时，关加湿器；当实际湿度低于设定湿度一定值时，开加湿器。湿度控制达到智能小康住宅规定标准：30～70％。

对三表实行脉冲计数，并发送到上位机。

当门磁或红外报警时，在设防状态下，声光报警和自动拨号器启动，并有报警信号传到上位机。

玻璃破碎报警时，声光报警启动；在设防状态下，自动拨号器启动：有报警信号传到上位机。

紧急按钮报警时，自动拨号器启动，并有报警信号传到上位机。

排风扇按钮控制排风扇，排风扇运行一段时间自动关闭。

烟感探头报警时，煤气闭阀器关闭，声光报警和自动拨号器启动，并有报警信号传到上位，此外，通过判断烟感探头输入信号可识别探头是否有故障。

煤气泄漏报警时，排风扇启动，煤气闭阀器关闭，声光报警和自动拨号器启动，并有报警信号传到上位机。

探头复位输入控制火灾探头掉电复位及开启煤气闭阀器。

通过上位机运作，可以控制厨房设备按一定时序启动。

温度的设置可以通过上位机或者设定按钮实现。

湿度的设置可以通过上位机或者设定按钮实现。

与本专题预期目标相比，我们在设备监控的基础上，增加了安防功能，三表远传功能；我们经过认真研究，考虑研发产品的应用和推广，我们单片机来完成这些功能，而是采用了先进的现场总线棗LON总线。

（2）应用的LONWORKS技术特点

本专题采用了LONWORKS技术进行开发，该技术有如下特点：

开放性：网络协议开放，对用户平等；

通信媒介的多样性：可采用任何媒介进行通信，如双绞线、电力线、光纤、同轴电缆、无线电波、红外等，并且同一网络可以有多种通信媒介；

互操作性：其通信协议Lontalk是符合ISO定义的OSI模型，任何制造商的产品都可以实现互操作性；

网络拓扑：有星型、总线型、环型以及自由型；

网络结构：主从式、对等式或客户/服务式结构；

通信的每帧有效字数可从0至228个字节；

通信速率可达1.25MB/S，此时有效距离为130M；78KB/S的双绞线，直线通信距离可达2700M；

其技术核心器件棗Neuron芯片内部装有三个8位微处理器、34种I/O对象和定时器以及LONTALK通信协议等。该芯片具有通信和控制功能。

近年来，该技术在国内外的智能建筑领域都得到了应用和发展，其开发工具平台强大，开发者在短期内就可以完成开发工作；在韩国、日本、澳大利亚、加拿大等国都已经利用该技术完成多项工程；并且，总体来看，该技术适用于中国，而且还在无线扩频等方面有继续加强的潜力，能在家庭智能系统上有更大的突破。

（3）解决的技术关键

功能集成：在目前智能住宅产品中，实现单一功能（如抄表、安防）的产品很多，本装置将三表收费、三防、厨房设备监控、室内环境监测、卫生间排风扇控制等功能集成在一起，真正实现了功能集成。

采用了Lonworks技术：Lonworks技术作为先进的总线技术，在本专题得以采用，将会更有利于家庭智能控制装置的推广。

模拟量的引入：从长远来看，将模拟量引入智能住宅将是必然，而目前国内几乎没有智能住宅产品将其引入，本装置将模拟量引入，也体现装置的前瞻性。

软件编程语言采用NeuronC语言，利用该语言事件驱动任务的特点，增强了装置的实时性。

本装置可灵活组态：如果用户不需要该模块中的模拟输入，我们就会在设计硬件电路时预留出端口，而不焊接模数转换模块，这样可为用户省下投资，也为其将来扩展做好准备；12路数字输入点被开关量或脉冲信号来触发，其可以配置成电表水表煤气表输入，可以配置成安防信号输入，也可以是二者结合；12路输出只是一个开关信号，也可根据实际情况进行灵活配置。

与目前系统集成商所提出智能小区方案相比，本专题将家用电脑引入家庭智能控制系统来管理家庭设施。

住宅节能：我们认为，智能住宅在提供给人们安全、舒适的环境的同时，也应将节能的概念引入智能住宅中。在本专题中，我们对卫生间排风采取实时控制，使其在满足室内排风要求的同时做到节省电能；我们通过对室内温度的设定，在不同季节内对空调或供暖设备进行控制，使其在一定的条件下工作，当达到预期要求时，立刻停止工作，进而达到节能的目的。

模数转换通信匹配问题：在本专题中，我们利用Max186芯片对采样的温湿度信号进行模数转换。Max186芯片具有12位精度，其与LONWORKS技术的neurowire方式进行通信需要匹配，本专题解决了这个问题。

本专题所开发出来的家庭智能控制器比较成熟，可作为产品投入市场，并且，该家庭智能控制器已经在北京翌景嘉园使用。与目前国内同类产品相比，其性能价格比是最优的（具体情况见效益分析）。

2、家用电脑管理软件

家用电脑管理软件是在Delphi5.2平台上开发而成，其功能、设计特点如下：

（1）功能

提供家庭生活服务信息。主要有：医疗保健知识、家庭菜肴、点心制作方法及饮食科学知识、女性美容装饰常识、花鸟鱼种值饲养方法、旅游知识、保险知识及家庭生活中的一些常用信息等。

提供家庭事物管理手段。这部分主要内容有：家庭财务、亲友通讯录、个人档案管理。

该软件通过网卡直接对家庭设施进行管理：三表计费、设备状态显示、厨房设备时序控制、温湿度设定。

（2）软件特点：

是软、硬件技术成功结合的典范：考虑到“小康住宅”的特点，将计算机硬件、软件技术相结合，通过LON控制模块成功地实现了对住宅内的环境监测及设备监控。

实用性强：在本软件中，我们以科学实用为原则，从医学、美食、旅游、保险、美容装饰、花鸟鱼种植饲养、财务管理、通信录管理等方面为用户提供了及其丰富的生活服务信息，以便为用户的工作、学习提供更多的方便。

易学易用：在软件开发过程中，我们在不影响功能及生动性的前提下，尽量使界面简洁、直观，并具有逻辑性，从而使得用户容易掌握软件的思路及操作方法。

三、成果应用前景及效益分析

建筑业是国家的支柱产业，住宅建设占总房产建设投资的80％左右，国家十分关注住宅建设，继“解困”、“安居”工程后，又努力实施“小康”工程。为了加大“小康”工程力度，国家把“2000年小康城乡科技产业工程”列为国家重大科技产业项目。可见，投身于住宅小区智能化以及相关产品的研发，既有利于推动建筑业的发展，又能带来可观的经济效益和社会效益。

1、国内智能小区市场预测

随着计算机技术、现代通信技术和自动控制技术等高新技术的延伸，智能建筑应运而生。智能小区是智能大厦的基本含义中扩展出来的。以1999年为例，国家在99年对住宅的投资1700～1800亿元人民币，根据建设部对小区初、中、高三个等级的划分，小区智能化为住宅小区总投资的1％～3％。以此比例计算，则仅99年度对小区智能化的需求就达17～54亿元人民币，而随着住房体制改革的不断深入及人们对住宅环境要求的不断提高，该数值还会将大幅度提高。由此可见，小区智能化市场前景广阔。

2、本专题的实用性及前瞻性

“智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究”作为2000年小康城乡科技产业工程“的一个专题，该项研究应用LONWORKS技术开发并在住宅示范小区工程中试运行。该家庭智能控制器具有很强的灵活必一，根据用户需要，可以进行灵活配置，例如：如果用户不需要该模块中的模拟输入，我们就会在设计硬件电路时预留同端口，而不焊接模数转换模块，这样可为用户省下投资，也为其将来扩展做好准备；12路数字输入点被开关量或脉冲信号来触发，其可以配置成电表水表煤气气输入，可以配置成安防信号输入，也可以是二者结合；12路输出只是一个开关信号，也可根据实际情况进行灵活配置。总之，该家庭智能控制器即适合现在智能住宅的要求，也会在一定程度上满足将来发展的需要。

我们开发的家庭智能控制器再加上各种传感器构成的控制系统，其价格为4000元左右，即每个住户用于智能化投资在4000元左右，与当前国家制定普及型智能住宅价格（5000元）相比，相对价位下降20％；而从长远来看，随着人民生活水平的提高以及家庭智能控制器各类相关器件价格的下调，大多数用户对智能化的投资是可以接受的，并且其所带来的各种效益是无法估量的。

4、本专题的社会效益

本专题是以小康住宅智能化宗旨，旨在为人们提供舒适、安全、健康的环境。这一方面提高了人们生活水平，另一方面也为人们的高效率快节奏提供了条件。

智能住宅设施的自动控制和管理，既需要相关行业的支持，也促进相关行业的发展。智能住宅建设的兴起，将使许多相关企业投入建筑市场，又为许多人提供了就业机会。

此外，对于生产智能控制器的厂商来说，他们在推广应用这项成果中，将会获得可观的经济效益。

四、专题调协的科学性和合理性的后评估

本专题设置的科学性和合理性可从以下几方面反映出来：

1、专题在智能小区的地位

智能小区在智能化大楼的基础上扩展和延伸出来，人们通过对小区建筑群的四个基本要素（结构、系统、服务、管理）进行优化考虑，提供一个投资合理，又拥有高效率、舒适、温馨、便利以及安全的人居环境。从以上的定义可以看出，人们通常提出的智能大厦的3A（建筑设备自动化、办公自动化、通信自动化）或5A（在“3A”的基础上加上安防自动化和防火自动化）也适合智能小区，所以智能小区的“智能”很大一部分都体现在其自动化的程度。此次国家制定的该课题与以往课相比，其对智能建筑的功能定位更加合理（功能多而必要），并且具有一定的前瞻性（厨房设备的自动化以及模拟量的引入随着人民生活的提高也将会被人们接受）。总之，本专题对智能小区“智能”的研究，在智能小区的整体研究中起着相当重要的作用。

2、未来市场走向

笔者认为，建筑业是国家的支柱产业，住宅建设将占房产建设投资的80％左右，其中对智能小区投资占总房产建设投资的8～24％，在这种背景下，国家将会进一步加大对智能化建筑的投资。由于智能小区的概念是近几年才形成的，单个功能或系统如抄表、报警功能在一些住宅小区中已经有些应用，但是还没有哪个厂家能够推出从总体上设计和规划成熟的智能小区网络化综合管理系统，目前的市场还处于群龙无首阶段。此时，国内市场急需一种性能价格比较高的智能化产品，这时研究智能型住宅家庭设施控制和管理系统将有更重要的意义。

3、用户需求

随着生活水平的提高，一方面，人们对住宅的追求不仅仅局限于外表的装饰，人们对住宅的智能已经有了初步的认识；另一方面，在一些发达的城市中已经出现智能小区并为人们所接受。此时研究本专题开发出适合人们要求的智能化产品也具有很重要的意义。

4、科技含量

可以说智能小区是随着计算机技术、通信技术、自动控制等的发展而提出和发展起来的。智能小区的“智能”也可理解成为其科技含量，其科技含量的高低反映了智能小区智能化的水平。本专题所采用的LONWORKS技术是最近几年内流行的先进的现场总线技术，运用该项技术研究本专题并开发出基于该技术的产品，将更有利于该产品的推广，并且随着LONWORK技术本身的改进和提高，智能化产品也利于更新换代。

总之，“智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究”专题的完成，一方面，为家庭设施智能化的可行性提供了依据；另一方面，也为制定家庭设施智能化规范提供了参考。并且，本专题开发出来的成果正在转换成产品，这进一步证明了专题设置的科学性和合理性。

五、经费决算和经费使用评价

国家科委为“智能型住宅家庭设施自动控制与管理系统应用研究”专题攻关拨款10万元，于1999年9月拨款到哈尔滨建筑大学，课题组将其分成两个子项实施，即智能家庭控制装置和家用电脑管理软件，经过一年多的研发，现已完成。其经费使用情况如下：

收入

支出

科目实际数（万元）科目金额（万元）单位自筹2仪器设备费1.5国家拨款10材料费0.5加工费0.5试验费1.0管理费3.0劳务费2.0软硬件费1.0调研费1.5其他1.0合计12合计122、经费使用评价

本专题的研究采用LONWORK技术，并要求在示范小区试运，这样做可保证技术的先进性和成果的推广。但应用该技术必须在其开发平台上完成，我们没有（国内仅少数单位具有）开发工具，该开发系统由美国ECHLON公司专卖，价值二十万元。其次选择示范小区，也要花费相当数量的费用。面对这两项主要开销，国家科委下拨的十万元是明显不足的。为了解决经费的不足，我们采取如下措施：

（1）将该专题分成两个子项，即智能住宅家庭控制装置和家用电脑管理软件。其中智能住宅家庭控制装置由于采用LONWORKS技术，我们决定采用合作开发的办法，而家用电脑管理软件采用自主开发，经费分项使用。

（2）选择北京德达数据系统有限责任公司作为合作伙伴，主要原因是该公司作为国内智能建筑领域起步最早的企业之一，其在智能建筑科研、设计、安装颇具实力，并且还备有开发技术产品的成套设备。与该公司合作，他们可提供开发设备和安装调试条件，我们出技术、人力，这样做就不需购买专题开发用的设备，也就节省了这笔大的开销。

（3）确定北京翌景嘉园示范小区作为试运点，该智能住宅小区是北京德达数据系统有限责任公司承接工程，其中有该公司科研、开发、实验样板间，利用该样板间提供的条件（其中包括智能住宅的多种传感器），可以节省现场安装调试所需的硬件费用。

（4）本着节省的原则办事情，由于合作单位、示范小区均在北京，而我们在哈尔滨，两地的差旅费将要占科研经费的三分之一，我们利用北京德达数据系统有限责任公司提供给校方人员的食宿条件以及按每次出差要集中高效办事的原则，使差旅费的花销仅用原计划的一半。

由于利用以上一些措施，使得该项目实际用费基本与国家科委拨款持平。

六、存在的问题

目前，国内没有一个完整的智能小区规范，这为定位智能住宅的功能带来一定难度，本专题对家庭智能控制装置的功能是结合我国智能小区现状及各种技术资料定位的，并且对每个家庭所配置节点数还有待进一步研究。

在本专题中，由于目前厨房设备的种类和数量的不可预测性，我们仅定义了两个厨房设备，并对其进行一定的时序控制，对厨房设备数量及实时监控还需深入探讨；家庭智能控制装置对设备控制只局限于开关控制，对设备的进一步控制有待于进一步研究。

自动控制范文篇5

PLC自动控制技术相关概述

PLC是一种可编程的控制器，PLC自动控制技术是计算机、自动化技术、通信技术集成应用后的产物，属于工业自动化控制技术。PLC自动控制技术的主要功能是优化传统继电器执行逻辑，完善其控制功能，同时建立可远程控制、自动控制的系统或网络。PLC自动控制技术具有高效性、稳定性、便捷性等特点，在各领域中有着不可忽视的应用价值。PLC自动控制技术的基本原理是通过循环扫描的方式，将依据用户需求所编制的控制程序布设在系统内部。使该系统能够结合用户指令操控系统中程序，完成生产、自动化控制任务。完成后PLC程序可重新回归首条指令，循环扫描后重复上述运行步骤。微处理器、电源、输入组件、输出组件、存储器是实现PLC自动控制技术的主要硬件设施。另外，PLC产品不同，其产品特点会有着明显差异性，以西门子公司的PLC产品为例，具体产品信息如表1所示。PLC自动控制系统的特点分析PLC自动控制系统是实现PLC自动控制技术的关键载体，在工业生产、企业发展中，PLC自动控制系统有着不可替代的作用，该系统的主要特点如下：（1）编译高效。编译PLC自动控制系统时，程序编写较为清晰、高效，可利用“梯形逻辑流程图”实现PLC自动控制技术，同时使系统中的控制器更易修改，能够结合工业、企业实际需求，设计PLC自动控制系统的程序功能，提升各类生产活动、工程建设的整体效率。（2）可靠性强。PLC自动控制系统联合变频器后，可直接应用在企业生产活动中，且系统运行稳定、可靠。通过相关人员对PLC自动控制系统的测试可知，该系统的抗干扰性较强，系统运行中的故障频率低，能够充分的维持企业生产、自动控制平台的稳定性，保证企业生产效益。（3）安装便捷。PLC自动控制系统安装过程中非常便捷，且系统本身能够适应不同的生产活动，具有较强的耐腐蚀性、耐毒性。与变频器联合应用中，PLC自动控制系统的可操作性明显强，能够为企业、工业活动创造更多的经济效益。

变频器中应用PLC自动控制技术的前期准备

（一）合理选择PLC及变频器

变频器是大型机电设备中用于调控电源设备频率的设备，逆变器、主电路、平波回路、整流器是变频器的主要结构。企业生产活动中，变频器能够改变电气设备的原有电压，使其频率、赋值符合生产要求，从而确保电机设备运行的稳定性。在变频器中引进PLC自动控制技术时，还应结合企业实际需求，选择对应的PLC和变频器。不同电机设备对电压频率控制需求会产生较大差异性，相关人员可基于电压频率控制需求，充分考虑PLC产品特点、变频器的功能及容量，合理选择对应规格的变频设备、PLC产品。除此之外，应用PLC自动控制技术控制变频器时，还需科学地设置变频器的相关参数，如表2所示。

（二）科学连接PLC和变频器

PLC与变频器相互连接时，常用方式为PROFIBUS-DP通信。相关人员借助PROFIBUS-DP通信将变频器、PLC构建成网络后，变频器、PLC产品则能够进行信息交换和资源共享。在此过程中，PLC产品可基于自身的通信功能，通过单主站、多主站、自由端口通信等方式连接变频器，发送控制指令。指令从PLC传输到变频器的存储器后，能够点对点地对变频器内的控制程序进行自动化控制。而变频器可实时反馈指令实时情况，如设备运行情况、设备故障警报等。数据传输过程中，PLC与变频器处于连通关系，其余时间相互独立运行，所以不会出现PLC、变频器相互干扰的情况，有利于维护变频器运行的稳定性。此外，PLC自动控制在具体应用时，可借助通信协议同时控制不同规格的变频器，高效地与变频器可连通方式。

（三）促进PLC系统与变频器端子的连接

变频器端子是变频设备中用于连接PLC的连接器，通常会设置在变频器的后盖上，可以将PLC与变频器的主回路、控制回路相互连接，传递各类电信号。将变频器、变频器端子连接时可简化二者的连接流程，从而通过硬件连接的方式，突出变频器、PLC的功能优势。具体的连接方式是将数字量端子、模拟量端子连接，使变频器的控制回路能够连接到PLC系统的扩展板块，提升变频器频率控制的准确性。

变频器中PLC自动控制技术的应用思路

（一）确定PLC模块

PLC产品的模块型号较多，将其应用在变频器时，企业可以基于自身需求，选择对应的PLC模块。通常情况下，企业可根据变频器标准I/O点数设计，确定PLC模块的型号或产品规格，常见的PLC模块有35MR型、45MT、S7－200型、FM355－2型等。此外，相关企业可按照PLC模块的分类，选择PLC产品，比如根据硬件外形、功能设计可将PLC模块产品分为“向量输入”“输出型－状态输入”“输出型－晶体管输入”“输出型”等。按照PLC产品的运行原理则可将其分为“解释说明型”“编码破译型”等类型。其中，解释说明型PLC模块是在变频器和PLC产品连接后，按照各连接节点的PLC语言，解读指令表、梯形流程图。同时在电机设备运行时，使变频器通过采用指令、解释的方式读码，并对设备进行变频控制。编码破译型PLC则是直接将连接节点编译为程序，并利用变频器接收到的指令代码，控制变频器，使其直接作用于生产设备。选择PLC模块时，相关人员应综合考虑生产需求、变频器性能设计，科学选择PLC模块，采用更恰当的连接方式。

（二）建立PLC通信协议

通信协议具体指PLC、变频器相互连接时，用于达成通信目标的条款和项目。通过建立PLC通信协议，能够实现PLC产品节点信号、变频器设备的有效连接，使其在运行中共享信息资源、通信讯号。建立PLC通信协议是变频器中应用PLC自动控制技术的基础工作。变频器中的通信协议具体包括mb通信、自由接口通信两种，实际应用时，相关人员可全面考虑变频器性能、PLC产品的适配情况，选择通信协议方式。随后将PLC产品中的每个控制节点的信号数据录入变频器系统的通信协议中。从而利用通信协议采集PLC节点信号，翻译变频器运行中的信号，并对变频器的控制系统发送处理后的信号，使其评估后分析指令的可行性，确定可执行该指令后将节点信号传输给变频器操作系统，最终起到变频器自动控制的作用。具体运用PLC自动控制技术控制变频器时，相关人员还可借助节点信息的整合利用，评估、调控变频器状态，同时将其反馈给PLC的控制系统，平衡好PLC产品和变频器的关系，使变频器处于稳定、高效运行状态。

（三）设计自动化变频模式

在变频器中引进PLC自动控制技术的主要目的是提升变频器的自动化水平，建立可自动控制的变频模式。以此解决变频器应用中操作复杂、灵活性差、人工成本高等问题，同时有助于提升变频器的运行效率，满足企业生产自动化、标准化的根本要求。但是在实际应用PLC自动控制技术时，还应确保二者的协调性，灵活设计自动化边坡模式，持续校准节点信息，控制变频器状态估计器的误差。（1）建立通信协议、连接变频器和PLC产品时，保证语法、编译逻辑流程、信号格式、传输向量的一致性。并且为减少外部环境对PLC系统和变频器的干扰，还应找出节点、变频器状态估计器的误差值。对此，相关人员可利用数学模型：Prob{（k+1）=j（k）=i}=πij分析误差值，其中πij≥0，同时根据状态i转移到状态j的转移概率，推导出各节点的误差值。（2）根据企业生产设备、电气设备自动化运行或生产的根本要求，将变频器中PLC节点信息和状态估计器的误差控制在0.3~1.5之间，确定变频器自动化运行中PLC系统的工作模式。（四）应用实例（1）电气工程自动化控制。工业领域中，自动化控制目标的实现是将PLC自动控制技术应用在电气设备的变频器中，以此改变用人力控制电气设备的局面。比如在电气闭环系统中，PLC自动控制可与该系统中的变频器相互连接，建立通信协议，从而对电气闭环设备进行自动化控制，确保设备运行的安全性，实现电气工程自动化控制目标。在此基础上，变频器可借助PLC自动控制技术，建立开关量控制技术方案，维护电气设备自动化系统的稳定性。电气工程自动化控制中，开关量控制关系着电气设备的运行状态，但传统人工控制继电器、变频器的工作方式会导致设备的稳定性较弱，电气设备与逆行效率不高。PLC自动控制技术产生后，可直接作用于断路显示器、变频器，自动化控制电气设备，优化电气设备的变频控制系统。（2）供水控制系统。供水控制系统中，PLC自动控制技术和变频器联合应用，完善供水系统的整体设计，建立“恒压供水系统”。相关企业可基于供水电气控制系统的经济性、生产性目标，根据多端口的电气控制系统特征，选择变频器、PLC自动控制技术，规划设计PLC恒压供水系统，自动化控制该系统中的电气设备。PLC恒压供水系统的核心设备包括“压力传感器”“PLC控制器”“变频器”“水泵”。其中压力传感器可控制供水系统的输入量，PLC控制器传输的节点信号可影响输入量的控制精度。PLC控制器是该系统的核心，可检测供水时电气设备的输入状态，计算输入数据，并利用变频器控制终端设备，使供水时的输入量符合相关要求。水泵则是在变频器的作用下改变流量大小，实现供水系统的自动化控制。在此过程中，PLC控制器可有效控制变频器，使其作为供水系统的后续控制单元，通过变频调速、多段调速的方式控制终端设备，自动控制供水流量。

结语

自动控制范文篇6

关键词：自动控制技术；传感器；农业机械；发展

农业自动控制技术的发展使得农业机械设计实现了功率、宽幅、速度以及舒适度的提升，然而我国传统的农业机械与发达国家相比，还有很大的发展空间，即使是科技发达的现代，我国传统农业机械也没有办法跟上时展的潮流。于是通过计算机及电子技术的发展与进步使农业机械工程发展更趋于人工智能化成为了当前主要目标。

一、自动控制技术在农业机械中的应用现状

（一）农业自动化在中国的发展现状

自动化控制技术已经广泛地渗透到了农业机械化生产中，农业机械自动控制技术减轻了人力劳动与低效的耕作，并且人类社会对资源的需求量越来越大，对生产效率的要求越来越高，现有的市场及经济体制以及格局需要不断完善，并且各个行业都需要合理科学的目标与计划，根据中国可持续发展的宗旨与节约能源的原则，农业机械生产需要自动控制技术来提高生产效率。在农业生产主要依靠人力和动物的新中国初期，农业机械化水平非常低，全国不超过8万千瓦的农业机械设备。然而随着改革开放与国家一系列政策的有效实施，农业机械化水平迅速提高，普及范围越来越广泛，农业机械设备快速增长，对自动控制技术与机械操作的要求也越来越多。

（二）发达国家农业自动化的发展状况

美国、日本等发达国家已经有了较高的研究水平，美国的农业机械设备大部分都有显著的高效性和安全性。甚至近年来，美国为增加设备功能还在农业机械设备上安装了GPS，农业机械更加精准化。而日本已经从手工化逐渐实现了生产全自动化，并且非常重视设备的生产效率。对于以旱作物如小麦为主的欧洲各国，德国等国家的机械化成产最为先进。而我国地大物博，地域广阔类型繁多，机械自动化的研发与设计要考虑到不同作物的多种需求，如机械在水田与旱地种植的生产过程是存在差异的。

二、自动控制技术在农业机械中的应用优点

（一）能够实时控制

电器控制是农业机械自动化系统的设计开发基础，有着速度快，用时短的优点。并且自动控制技术相较于人直接参与控制更能使农业机械控制装置得到保护，能够达到农业机械化对实时控制与应用安全两方面需求。

（二）具有良好的可靠性

农业机械内部外电路在电气系统的应用下能够实现有效隔离，通过光电隔离实现农业机械所控制中所有信号的输入与输出。而且自动控制系统能够适当进行屏蔽操作，以减少外部对机械化生产过程中的干扰，能在各种恶劣的生产环境得到更好适应。

（三）能够实现良好的自我诊断

通过内部的多重传感器，自动控制技术能够在第一时间内检测出农业生产过程中存在的各种故障隐患并且及时诊断和修复出现故障的农业机械，在实践应用中，传感器能在发生故障之后迅速开启诊断隔离，降低机械设备的损失。

（四）操作更加简便灵活

自动控制技术是农业机械化的核心，具有操作灵活、配置简单的特点，并且组合越来越简单，能更好的适应农村年轻人的操作能力，从而更快地普及农村，加快中国农业机械化的普及。

三、自动控制技术在农业机械中的应用建议

（一）进一步提高农业机械自动化控制技术水平

我国作为世界上的农业大国，随着科技的发展，国家对农业发展高度重视，投入了大量人力、物力、财力，传统农业已经走上了现代化方向发展的道路。但是现阶段我国农业发展水平较之发达国家存在的巨大差距依然是个值得重视的问题，例如，开发技术相对落后，产品质量参差不齐，机械化农产品开发力度有限等。在以后的自动化技术发展道路中，要以农业成产智能化作为首当其冲的目标，提升自动控制技术水平从而提高粮食产量。如今全国已经为实现了小麦的机械化生产，接下来的任务是进一步将玉米联合收割技术推广，在农作物种植、收割、管理等方方面面全面应用到机械化技术。

（二）选择合适的机械自动化模式

我国的自动控制技术在农业机械中的应用要求以农业生产安全性、高效性、节约性为基本标准，应该定期评价农业自动化模式的发展效果，实际又科学地选择与完善农业机械自动化模式，从而真正意义上实现农业机械自动化发展。现如今农村劳动力地转移使农业市场竞争力变大，增大了农业发展对于高技术含量、大型大规模机械设备的需求。农业机械自动化模式的尽快完善与合理适配以及农业机械自动化的升级与转型也是如今农业机械化发展的需要。

（三）实现农业机械智能化发展

农业机械智能化发展也是十分重要的一个环节，简而言之即通过改进机械的控制系统降低工作人员的工作强度，提高劳作过程中的舒适度。例如对驾驶室、驾驶座实现方向动力控制。

（四）提升农业机械的耐久性和可靠性

农业机械设备在作业过程中容易出现问题，观照一般农业机械被应用的环境都比较恶劣，因此农业设备还要考虑到外界环境对设备的干扰和影响。为了更加有效、稳定地使用农业机械设备，设备的耐久性和可靠性也是相关人员需要考虑地两大因素。

（五）开发传感器和农业机械控制系统

如今，由于缺少及时、快速、稳定、高性能的传感器，我国农业机械自动化发展依然难以有很大的突破，因此，我国农业机械自动化发展的更进一步需要相关工作者研发出一种更好的传感器设备以对农业活动进行更加有效地检测，对作物的生长情况进行更加具体的检查。四、结语将自动控制技术在农业机械中应用不仅能提高改进机械设备的功能，还能使农业成产智能化，解决农村劳动力减少、技术水平低下、经济发展迟缓等问题。这就需要相关工作者明确农业机械制造与自动化面临的各种问题，确立发展方向，从而加快农业水平的发展。

参考文献：

[1]刘强.自动控制技术在农业机械中的应用[J].农机使用与维修,2017(3):1-2.

[2]王凡勋.自动控制技术在农业机械中的应用研究[J].山西农经,2017(22):54-54.

自动控制范文篇7

(一)开环控制。开环控制也被称为程序控制，具体控制方式是用预先编制好的程序，利用信号传送控制指令，被控对象就会按照控制质量进行运行。在其控制过程中，按照信号产生的条件不同还会将开环控制分为条件控制、次序控制、时限控制等几种类型，如果在一些程度较高以及运行过程较为复杂的系统中还会通过更多种类型的程序进行控制，以便保障控制过程的有效性。(二)闭环控制。闭环控制也被称为反馈控制，其在控制过程中具有较大的目的性。闭环控制通常由传感器、控制装置以及执行机构三个部分组成，其中传感器更像是人的感觉器官，在控制过程中起到检测被控对象状态信息的作用，同时还能将这些信息转化成物理信号传送给控制装置，控制装置则会以此自动生成控制信号来实现对被控对象的控制行为。［1］

二、自动控制技术在机械中的应用

机械是机器和机构的统称，当前在社会生产的各个领域中，人们通过利用机械生产来实现降低工作难度、减轻人的劳动强度、节省工作时间等目的，而自动控制技术的应用更是最大限度的解放了人工生产，进一步提高了生产效率与生产质量，以下是自动控制技术在农业机械、矿山机械以及纺织机械等机械类型中的具体应用分析。(一)自动控制技术在农业机械中的应用。(1)应用优势。①对农业机械进行实时控制。目前的自动控制技术主要是以电气控制为主，实际控制过程中是以信号的传输达到控制效果，因此可以有效实现对农业机械的实时控制。②提升农业机械的整体性能。自动控制技术中应用到的传输信号为I/O信号，可使农业机械的内部电路与外部环境之间被隔离开，在通过滤波装置的时候还能够有效的移植干扰因素，大大提高农业机械的整体性能。③实现故障自诊断。在农田工作的机械在生产过程中会产生各种各样的故障，自动控制技术中的故障自诊断技术可以在农业机械发生故障的第一时间检测到并进行自我修复或者发出报警指示以最大程度上确保机械的安全生产。(2)具体应用。在我国的农业生产中，机械的利用已经较为普及，但是传统的农业机械很难满足现代农业的生产，而自动控制技术的应用能够有效提高农业机械的整体性能，比如大型联合收割机，不仅可以进行收割，而且还能利用计算机控制使其完成晾晒、脱粒等作业，减少人力劳动强度，提高了生产效率。(二)自动控制技术在纺织机械中应用。(1)PLC技术。PLC是具有可编程功能的电子系统，编辑好的程序可以直接存储至存储器中，在纺织机械的实际作业中，其可以按照存储器中相应的代码指令来完成生产任务。当前在纺织生产中，自动控制技术常应用于清花机和并纱机上，使其工作效率大大提升的同时还能够保证生产质量。(2)交流伺服。伺服是一个反馈控制系统，其常见于纺织机械生产中的梳棉机、粗纱机和并条机等设备当中，能够使以上这些设备的稳定性、精准性等等得到大幅度的提升，而且机械的反映速度也会得到增强，能够较好的满足现代纺织生产中的巨大需求。(三)自动控制技术在煤矿机械中的应用。(1)在采煤机中的应用。在采煤机中应用自动控制技术主要就是实现对采煤机的实时定位和视频跟踪，而且借助于远程操控中心还能够自动控制采煤机的启停及运行速度进行自动控制，使其在作业过程中能够按照实际情况进行，大大提高采煤机的采煤效率以及采煤质量，同时也能够有效防止采煤过程中的安全事故。(2)在刮板输送机中的应用。刮板输送机是煤矿生产中重要的机械设备，将自动控制技术融入到刮板输送机中主要是实现对输送机整个运行过程的在线监测、实时控制等，以便保证刮板输送机的运行稳定。［2］

三、自动控制技术的发展趋势

(一)数字化。数字化要求自动控制技术在发展过程中能够利用计算机技术和制造技术以及网路技术等各种先进技术，并利用数字形式展现出生产中的各种图形和数据，进一步提升机械自动控制技术的信息化。(二)虚拟化。虚拟技术的发展应用为自动控制技术的虚拟化发展提供了可能，其可以利用网络技术传递信息数据，对于操作交流过程进行模拟，不断的提升自动化控制能力和水平。(三)集成化。集成化发展方向是自动控制技术的重要趋势，要求自动控制技术在发展过程中应重视起多个方面、多个功能的发展，应综合利用计算机技术和电子技术以及网络技术等各项先进的技术手段，保证机械自动控制系统的整体性能，同时还能够使自动控制系统更加完善。［3］在研究开发的过程中也需要借助国外先进的理论知识以及实践经验，不断优化整体自动控制系统，不断发挥自动控制技术在现代生产生活中的重要作用。

四、结语

综上所述，自动控制技术随着科学技术的发展在不断的完善当中，其在各领域的应用逐渐显示出显著的效果，尤其是在机械领域中，不管是在农业机械、矿山机械还是纺织机械中，其在提高生产效率、保证生产安全、降低生产成本上都发挥出了巨大的作用，因此，我们必须要加强对自动控制技术的进一步研究开发，实现其数字化、虚拟化、集成化的普及。

参考文献:

［1］栗继魁，张波，安志银，朱建峰．机械自动控制技术现状与未来发展趋势分析［J］．山东工业技术，2019(16):141．

［2］梁挺，尤晓，韩伟，张楠．自动控制技术发展趋势研究［J］．数字通信世界，2018(07):143-144．

自动控制范文篇8

关键词：自动控制系统；污水处理；运用

随着资源节约型—环境友好型社会提出，生态文明建设得到了不断地发展，人们的环保意识也在不断增强。但是，面对经济发展所带来的污水肆意排放问题却始终没有得到彻底的解决。究其原因，有企业的环保意识不强，但同时也不乏有处理污水的技术设备不过关，不能很好的对企业排出的污水进行处理等原因。因此，要真正解决这一问题，需要更好地运用一些先进的技术，其中就包括自动控制系统。我们要通过采取各种措施，让自动控制系统在污水处理中充分发挥它的作用。

1污水处理中的自动控制系统的组成、特点

污水处理中的自动控制系统即是要求采用一些先进的技术，包括计算机技术、虚拟的网络技术、数据的组成分析系统、图像的呈现的手段等来实现对污水处理的全程的监控和管理，在确保把污水中的杂质从中分离出来的同时还要求确保处理过的杂质和清水能够进行再次的循环利用。通过自动控制系统来实现污水处理的这一目标，要求其必须具备一定的基础硬件，比如说，能够精确监测水质酸碱度的设备要具备、能够及时准备对这些监测数据进行整合梳理的数据的组成分析系统要具备，能够将这些数据汇集在一起的数据网络也需要建立，还包括一些显示器、打印机等等也都是这一系统的必备要素。当然，在这一体统在运用实施的过程中，还有一个更加关键的因素，即能够掌握控制分析这一系统的人。对于污水处理中的自动控制系统，他需要的设备的技术含量较高，精确度较强，对人综合素质的要求也极其严格。但从这一系统的使用过程来看，它仍然具有其他系统所无法比拟的优越性，例如，他的适应性较强，减少人为因素的影响使得数据的准确度甚至精确度较高，开放性也比较强，同时，在这一污水处理过程中，由于自动控制系统的应用还能省去更多的人了和物力，可以为企业节约更多的经济成本和劳动力成本，从而可以为企业的扩大再生产提供保障。

2自动控制系统在污水处理中的运用现状

自动控制系统在污水处理上的应用最早是出现在国外，因而，这方面的技术和设备对比我国国内也具有明显的优势。尤其是在一些欧美国家，自动控制系统在他们城市和工业污水的处理上很早就已经开始使用。他们使用电脑进行数据的全面记录，同时采用一些先进的技术设备进行了远程的监控和控制，甚至在某些地方、某些领域都已经完全实现了自动化的污水处理操作。比如在当今的美国社会，一些规模较大的污水处理设备厂均有一套适合自己的、相对集中而又有所分散的自动控制系统在不断的工作。他们不需要更多的人力，有的只是或多或少、设置井然合理的计算机，他们不断在对整个污水的处理的环节在进行控制，包括污水中废弃物的沉淀是否达标、过滤是否合格、反复冲洗的次数是否无误、化学物质的投放对污水净化是否安全等等都有自动化的设备在监控和控制。随着我国对保护环境的日益重视，这些自动控制系统也在我国得到了越来越广泛的使用。比如在我国山东某污水处理公司，也已经开始使用这一系统进行污水的处理工作。他通过一种核心的电子器件，使用光缆，双绞线等将这一核心电子器件与电脑服务器的终端、操作站等进行链接，形成自己集团单位的一个局域网。凭借这一局域网络，它可以对污水处理的整个情况进行控制和管理，取得了很大的成效。然而，由于我国在资金技术等方面还存在较大差异，对于自动控制系统也仅仅是在一些大型的污水处理单位进行使用，对于那些小型的污水处理厂却只能望洋兴叹，无法真正的采用这一设备。再加上这一设备由于技术的原因，也不能真正的实现完全的自动化，很多时候对污水处理情况的检测还得需要人力去进行抽样检测，这也给我们的污水处理工作方面实现自动控制系统的处理带了很大的障碍。这也需要我们不断的研究和思考，积极学习外国的先进经验，引进外国的先进设备，再结合自身条件的基础之上，努力实现把自动控制系统真正的应用在污水处理这一领域中。

3自动控制系统在污水处理中的运用

近年来，随着市场经济的发展以及人们对污水处理标准的不断提高，自动控制系统在这一领域中的运用也显得至关重要。通过自动控制系统，实现污水处理厂生产运行远程监控，在污水处理厂的进水槽、粗格栅、细格栅、沉砂池、生化处理池、沉淀池、污泥处理站、出水槽等处理单元分别安装不同类型的传感器探头及控制模块，用于检测进、出水质、流量、COD、NH3、PH值、加药量等运行处理指标、通过各传感器探头数据采集，控制模块将数据传送到中央计算机中心，其会根据实时数据进行分类，并及时做出分析判断，根据运行处理水质的各项指标与设计要求对比，得知当前的运行状态，计算机通过控制模块发出指令，及时调整运行状态，确保出水水质合格。针对这一设备在我国的运用现状，例如：资金技术的缺乏导致的这一系统不能在中小企业被广泛运用；设备原因导致检测的结果和标准与先进的发达国家还存在这很大的差距；人才的匮乏是这一设备在运用的过程中也困难重重……，我提出了一些改进的意见。

3.1大力发展科学技术，提高该设备在使用过程中的精细度

我们把自动控制系统应用于污水处理领域，主要的目的就是保证我们所处理的污水达到我们的排污标准，不仅不会对周边的环境产生恶劣的影响，同时在此基础之上，还可以对其处理过的污水及杂质进行再次的循环使用。因此，这就需要设备具有较高的精细度，不仅要精确检测，还要做到细致入微。在水质的检测标准上，也应该尽量做严格，与国际的标准接轨。在我国，很多污水处理的企业仍然采取那种原始的、古老的自动控制系统的水质标准作为自己的标准，殊不知，时代在进步，社会在发展，我们的自动控制系统的水质标准也应该不断的被提高。如果不符和当今水质标准的水排放到其他水域中，或者对这样的水质进行循环再利用，同样也会给社会的环境和人们的生命健康带来巨大的影响。因此，我们必须做到要让水质的检测标准更高一点，与国际更接近一点。

3.2继续贯彻人才强国战略，培养能够研制开发自动控制系统的高端人才

当今世界的竞争是科技的竞争，更是人才的竞争。尤其是对一些尖端的科研领域和高精度的实践领域，人才的需要则先得更加紧迫。在污水处理这个具体的实践过程中，自动控制系统可谓是当前最尖端的技术，他能够在节约最大成本的同时是污水的处理程度达到最佳。然而，在我国，能顾真正懂得这些技术、能够对这些技术轻松驾驭的人才恐怕是少之又少。我们国家可以通过优厚的报酬、待遇等来积极吸引外国在污水处理领域的尖端人才，让他们为我们在这一领域更好的让自动控制系统发挥作用提供更多的指导。同时，对于我们自身培养的人才也应该对其进行培训和再培训，以保证他们的技术水平能够及时的时代与要求保持一致，与时俱进。

3.3设备维护的重视程度急需加强

再先进的技术如果你不注重对其进行后期维护的话，也不可能正常运行，更不可能达到我们的理想标准。在我国，也曾一度引进过外国的先进设备，但是在使用的过程中出现的各种问题却没有得到及时解决，所以最后的设备系统都只能成为一个空架子，形同虚设。因此，我们必须重视自动控制系统在使用过程中的维护，同时保证效果维护的效果最佳。

4结语

社会的发展对环境保护的要求也越来越高，因此，要达到这一标准，在污水处理的过程中使用自动控制系统这将是一种必然趋势。相信，随着国家和社会的重视，随技术的进步和发展，我国自动控制系统在污水处理中的应用一定会越来越广，由此产生的社会效益和经济效益一定会越来越高。

作者:吕威 单位:广西来宾工业投资集团有限公司

参考文献：

[1]卢展图.自动控制系统在污水处理中的运用[J].商品与质量,2016(47).

自动控制范文篇9

【关键词】自动控制原理；传递函数；系统类型；数学模型

1引言

“自动控制原理”是自动化、电气等工科类专业的必修课程，该课程理论性强，物理概念多，数学推导过程复杂[1]。如果以传统教学方法构建课堂，势必会导致学生滋生抵触情绪，对于关键问题概念模糊，影响课程学习，最终自暴自弃只求通过期末考试，达不到工程教学的目的。本文以开闭环、误差传递函数，系统类型，典型数学模型之间转换关系三个易混淆关键问题为研究对象，利用举例、专题教学、课程讨论等教学方法开展课程学习，由浅入深帮助学生理清关键问题的概念，有助于学生更好的掌握课程知识主线，开展后续课程学习。

2开闭环、误差传递函数

2.1开闭环、误差传递函数概念分析

闭环控制系统典型结构如图1所示。图中C(s)为被控量，R(s)为给定信号，B(s)为反馈量，E(s)为误差信号，D(s)为扰动信号。开环传递函数定义为反馈量与误差信号的比值，根据定义可写为式1。闭环与开环概念不同，需分两种情况讨论。当给定信号R(s)作用时，忽略D(s)，可将图1化简为图2，由图2可得此时闭环传递函数为式2。当扰动信号D(s)作用时，忽略R(s)，此时一定要明确输入信号为扰动信号。以此为依据，可将图1化简为图3，由图3可得此时闭环传递函数为式3.误差传递函数与开闭环最大的区别为其输出信号为误差信号，与闭环传递函数类似，也需分两种情况讨论[2]。当给定信号R(s)作用时，忽略D(s)，可将图1化简为图4，由图4可得此时误差传递函数为式4。当扰动信号D(s)作用时，忽略R(s)，可将图1化简为图5，由图5可得此时误差传递函数为式5。

2.2开闭环、误差传递函数举例分析

取G1(s)=2/(s+5)，G2(s)=5/s，H(s)=2，D(s)=-1(t)，代入图1可得图6。由图6可容易求出G(s)=10/(s2+5s)，由式1可得开环传递函数Gk=20/(s2+5s)。由式2、式3可得给定信号R(s)作用时与扰动信号D(s)作用时闭环传递函数分别为Φ(s)=10/(s2+5s+20)，Φd(s)=(s+5)/(0.2s2+s+4)。由式4、式5可得给定信号与扰动信号作用时误差传递函数分别为Φer(s)=(s2+5s)/(s2+5s+20)，Φed(s)=-(s+5)/(0.1s2+0.5s+2)。在实际工程中，若所给结构图与典型结构图形式不符时，可利用结构图等效化简将其化为典型结构求解相关问题[3]。开闭环、误差传递函数概念对后续课程学习至关重要，经过对概念深入剖析以及例证法练习强调，学生基本可以掌握这一易混淆知识点。

3系统类型

自控理论教学过程中，发现学生对于控制系统稳态误差分析、伯德图绘制等知识点往往基本概念清楚，但实际应用易出错[4]。究其原因，是与之相关的系统类型相关概念掌握薄弱。在因式中常数项为1的前提条件下，控制系统开环传递函数一般式可写为式6。式中，常数K即为系统开环增益；系统类型数或称为无差度为积分环节个数v；v的个数直接对应于系统型别，如v值为0，1，2分别对应为0型、Ⅰ型、Ⅱ型系统。Ⅲ型及更高型别系统在控制工程领域一般不会出现，故我们仅研究Ⅲ型以下系统即可。设系统1、系统2开环传递函数分别为G1(s)=7/[s(s+1)]，G2(s)=(s+1)/[s2(s+2)]。将系统1开环传递函数G1与式6对比，可发现其符合一般形式，可直接判断其是开环增益为7的Ⅰ型系统。对于系统2，经过与式6对比，发现其不符合一般形式。将其传递函数除以2得G2(s)=[0.5(s+1)]/[s2(0.5s+1)]，此时符合一般形式，容易判断系统2为开环增益为0.5的Ⅱ型系统。以概念分析加例证分析后，学生对于这一易混淆知识点基本能够掌握，为后续学习打下了一定的基础。

4典型数学模型之间转换关系

自控课程概念多，理论性强，特别是关于数学模型的定义以及分类，由于定义抽象，大部分学生概念模糊，影响对于课程的学习[5]。控制系统数学模型可分为时域、复域、频域三种，比较重要的是时域中的微分方程、复域中的传递函数、频域中的频率特性。学生在课程后半段学习接触到频率特性时，往往概念模糊，难以与所讲传递函数建立联系。频率特性定义为稳态输出与输入复数之比，经过进一步分析可得式7。分析式7可以清晰传递函数与频率特性之间的联系，结合课程中微分方程与频率特性、传递函数关系，可将三种典型数学模型之间转换关系总结为图7。典型RLC网络微分方程为式8，由图7将式8中所有d/dt对应为s，结合传递函数定义可得式8所对应传递函数为式9。将式9所有s对应为jω可得其频率特性为式10。将式8所有d/dt直接对应于jω，结合频率特性定义同样可得式10。这也间接证明了图7所示三种典型数学模型之间转换关系的正确性。对于这一关键问题，利用图7进行总结，有助于学生更好的理清典型数学模型之间关系，更好的完成后续课程的学习。

5结束语

本文以例证、专题教学、课程讨论等教学方法开展了自控课程开闭环、误差传递函数，系统类型，典型数学模型之间转换关系三个易混淆关键问题课程教学。经过实践表明，教学效果良好，学生不仅对三个易混淆关键问题进一步加深了印象，理清了课程知识主线。同时，也在一定程度上增强了学习兴趣，为后续课程学习奠定了良好的基础。

参考文献

[1]胡寿松.自动控制原理基础教程(第四版)[M].北京:科学出版社,2019.

[2]刘宏业,杨晖,陈晓荣,等.基于“工程教育认证”理念的自动控制原理教学模式改革探索[J].教育教学论坛,2020(27):234-235.

[3]赵月容,史丽萍.“自动控制原理”课程思政建设的实践与探索[J].黑龙江教育(理论与实践),2019(12):5-6.

[4]施建中.自动控制系统仿真在《现代控制理论》教学中的应用研究[J].中国电力教育,2019(6):61-62.

自动控制范文篇10

关键词:农业机械;自动化控制;规范化;智能化

当今时代，农业生产是每个国家的重中之重，农业机械化的程度直接影响了一个国家的经济与未来，这是国计民生的头等大事。科学技术的快速发展使得自动化技术逐渐成为机械与电气合作开发的主流方向，现阶段逐步使用虚拟仪器代替过去的微处理器，促进了信息的沟通和交流。随着计算机技术、智能传感技术以及网络通信技术被广泛应用于各个领域之间，农业机械的发展也面向了自动化和信息化，这有别于传统的农业机械，结合了先进控制设备的农业机械已经不是简单的代替农业劳动力生产，而是向着更为先进的智能化和信息化方向发展。更加重视从产前到产后的全产业链中农业机械化水平的整体提高。如今，我国已经全面进入信息社会，农业机械信息化的发展关乎着每个人的生活，以现阶段农业机械发展为前提，传感器等电气控制元件在农业机械领域的应用也越来越广泛，这对播种与收获的精确定位和农业产品的品质分析，提供了更多的可能性以及广阔的发展空间，对于现代农业机械技术，在农作物的播种、生产、收获、贮藏与运输的过程中，多种多样的传感器可以发挥重要作用。因此，农业机械的自动化系统仍需进一步发展，向着更加完善的集成化、智能化方向积极探究。

1农机自动化发展现状

美国的农业机械化发展极其迅速。是目前世界上技术最发达的农机化国家之一，其研究水平也较为领先。近年来，美国开始广泛在农业机械上安装GPS系统来进行农业作业监控，并向着农业机械作业的精准化方向发展。日本如今的农机作业从耕种到收获也已经全面实现了自动化控制，并将自动化技术应用到了饲养业等方面。随着进一步研发，日本农业机械的研究比较注重大型高性能农业机械装备的发展。欧洲很多国家的农业生产以旱作物为主，这些国家在小麦、玉米等粮食作物的各个生产环节均已全部实现机械自动化，其中一部分农业机械还安装了GPS系统来进行更为精确的农业机械作业。近年来，欧洲农业机械市场趋向于饱和，更加广阔的农业机械现代化市场已在中国形成。

2自动控制农业应用的优点

(1)实时控制。由于农业机械自动控制系统设计和开发以电气控制为基础，信号传输的时间短，速度极快。由于信号处理及时和程序运行速度块，自动控制用于处理农业机械控制装置的安全防护。可以满足多种农业机械的实时控制和安全防护。(2)可靠性高。农业机械控制中所有的I/O输入输出信号均采用光电隔离，使农业机械工作时的外部电路与控制器内部电路之间实现电气系统隔离。各输入端均采用合理的滤波器，并选择适合的滤波时间常数。控制系统的各模块均采用相应的屏蔽措施，以防止农业机械在恶劣的工作环境所造成的干扰，同时需要对电控元件进行严格筛选，选用耐用的传感器及开关电源等。(3)自我故障诊断。应用自动化控制的农业机械，多种传感器的使用，使得故障的检测变得更加容易，由于农业机械在恶劣工作环境下时常出现故障，这是得益于自动控制下农机具有良好的自诊断功能，在工作过程中农业机械的某个部件运转发生故障，则可在第一时间开启诊断，引发警报、自动运行停止或自我修复。同时科学技术的快速发展研发的高性能处理器和处理系统也保证了采取措施修复故障的有效性。(4)配置简单灵活。现阶段国际化的控制器及传感器技术发展成熟，I/O卡件种类丰富，国际大厂生产的自动控制元件及系统成熟且使用趋向于简单化，组合趋向于灵活化，针对于不同农业机械工作时自动控制工程的要求选择不同的现场信号，如脉冲或电位;开关量或模拟量;强电或弱电;电压或电流等，有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备等。自动化控制系统多采用模块化结构，为了适应各种农业机械控制的需要，除了某些单元式小型控制器之外，绝大多数的控制器均采用了模块化结构。控制器不同组件，例如CPU，电源，I/O等组件均采用模块化设计，由机架及电缆将不同模块连接起来，农机控制系统的功能和规模以不同的使用要求自行组合。(5)售后成本降低。自动控制系统的介入提升了农业机械的适应能力，降低了农机的故障率，提高了机械替代人工操作的效率，减轻了售后服务人员的的劳动强度，提高了生产作业效率。

3农业机械内部的自动控制技术

自动控制技术已经在发达国家的各种类型农业机械上广泛使用，例如在农业机械内部安装控制系统与电子监视应用等。如今，拖拉机等现代农业机械的自动化控制技术的发展趋势更加趋向于智能化以及网络化，分布式控制技术得到了长足的发展。对于一些大马力拖拉机、收获机械等现代农机装备来说，其系统中所涉及到的电子控制单元，是一个高度智能化的计算机控制终端系统，它具有非常独立的信息处理与控制的能力，并包含很多标准化的接口，这使得网络通信协议和控制局域网络等技术得以应用在农业机械领域。现阶段以大马力拖拉机为代表的各类农业机械上智能化自动控制单元的技术进步，这就需要在此情况下建立相对应的标准，以规范农机控制行业的发展，强化此领域控制技术的通用程度。例如:在大型收获类农业机械的驾驶室内安装适用于收获不同作物的通用型的智能显示屏幕，并通过双绞线或光纤电缆来组成控制数据的通信线路。它是基于电子控制单元总线技术的串行总线结构，针对收获机械不同工作要求的部件和对应的电子控制单元都可以设计成具有与总线相连接的标准接口，这样有利于保证农业机械内部的各个电子控制单元都能够实现与中央控制器及其显示部件之间的信息传递，并可以准确和及时的完成相关的控制。与此同时，收获机上所采用的标准化接口还可与其他同种类机械甚至不同农机进行数据交换，这对于农业机械技术的发展，尤其是农业机械控制技术及网络控制技术的发展非常有利。为了更好的保证农业机械在自动控制系统内部具有良好的兼容性和通用性，在农机行业内部建立可以通用的总线通信设计标准就很有必要，这就使得控制元件的采购、更换以及升级变得更加容易且成本更低，网络平台的介入，使得零件的使用趋向于优质化，且不需要考虑购买元件能否使用等问题。图1为大马力拖拉机自动控制系统的相关组件，通过GPS和控制系统可实现拖拉机在制定路径的自动行驶，还可在拖拉机连接部位装配喷药机，旋耕机等相关组件，控制喷药及旋耕的工作并监控作业效果。在发达国家的某些大型农场，农业机械作业时农场办公室计算机与移动作业机械间无线连接，这就建立了如图1类似的通过无线通信进行数据交换的管理信息系统。这就使得工作人员通过农场管理中心的计算机操作在田间作业的农业机械，并按照主观意图随时进行调整，同时对田间作业数据等资料可以进行远程调用和研究，并且直接保存到相应的数据库之中，供日后作业时参考，很大程度上提高了数据采集与分析的效率。

4农机自动化普及存在的问题

4．1自动化技术在农业机械领域受重视程度低

目前，我国的农业机械专业领域对农机自动化技术不够重视。虽然有很多厂家以及专业技术人员已经意识到了农机自动化技术对我国现代农业发展的重要作用和意义，但是现代化的自动化技术的应用到农业机械领域就要求得到农业网站以及农业气象部门等许多职能机构和政府相关部门的帮助，很多部门对于农机自动化技术在农业机械领域的应用还不够重视，没有进行过细致和深入的研究工作，这就使得农机自动化技术对我国现代农业的促进作用难以充分的发挥出来，这同时造成了我国目前与发达国家之间在农业机械自动化方面存在较大的差距。因此，提高农机自动化技术的认可度是目前需要亟待解决的问题。

4．2自动化技术在农业机械领域的技术资金投入少

农机自动化技术的普及需要大量的资金和设备做保障，对农业机械自动化的研究和投入相对于其他高新技术要少很多，农业机械自动化的发展需要配备大量研究型和技术型的高素质人才。从目前看来，我国目前在农业机械自动化方面的投入还相对不足，也就在一定程度上限制了农业机械自动化的研究和更深层次的探索。

4．3自动化技术在农业机械领域技术研究能力较弱

与世界发达国家比较，我国农业机械的发展较为缓慢，技术较为落后，信息化水平低，依托国际农机技术严重等问题在很大程度上制约了我国农业机械先进的自动化技术应用效率。农机自动化的相关标准也急需完善，近年来，农业机械技术研究的针对方向和我国位置区域有很大的关系。例如，大多数的农业机械只适合在平原地区使用，而对于我国丘陵或山地等复杂区域农业机械研究也相对较弱，适应能力较弱，没能全面发展。

5结束语