数控系统论文大全11篇

数控系统论文篇（1）

中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1671－7597(2008)0820116－01

近年来，伺服电机控制技术正朝着交流化、数字化、智能化三个方向发展。作为数控机床的执行机构，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。本文对其技术现状及发展趋势作简要探讨。

一、数控机床伺服系统

（一）开环伺服系统。开环伺服系统不设检测反馈装置，不构成运动反馈控制回路，电动机按数控装置发出的指令脉冲工作，对运动误差没有检测反馈和处理修正过程，采用步进电机作为驱动器件，机床的位置精度完全取决于步进电动机的步距角精度和机械部分的传动精度，难以达到比较高精度要求。步进电动机的转速不可能很高，运动部件的速度受到限制。但步进电机结构简单、可靠性高、成本低，且其控制电路也简单。所以开环控制系统多用于精度和速度要求不高的经济型数控机床。

（二）全闭环伺服系统。闭环伺服系统主要由比较环节、伺服驱动放大器，进给伺服电动机、机械传动装置和直线位移测量装置组成。对机床运动部件的移动量具有检测与反馈修正功能，采用直流伺服电动机或交流伺服电动机作为驱动部件。可以采用直接安装在工作台的光栅或感应同步器作为位置检测器件，来构成高精度的全闭环位置控制系统。系统的直线位移检测器安装在移动部件上，其精度主要取决于位移检测装置的精度和灵敏度，其产生的加工精度比较高。但机械传动装置的刚度、摩擦阻尼特性、反向间隙等各种非线性因素，对系统稳定性有很大影响，使闭环进给伺服系统安装调试比较复杂。因此只是用在高精度和大型数控机床上。

（三）半闭环伺服系统。半闭环伺服系统的工作原理与全闭环伺服系统相同，同样采用伺服电动机作为驱动部件，可以采用内装于电机内的脉冲编码器，无刷旋转变压器或测速发电机作为位置/速度检测器件来构成半闭环位置控制系统，其系统的反馈信号取自电机轴或丝杆上，进给系统中的机械传动装置处于反馈回路之外，其刚度等非线性因素对系统稳定性没有影响，安装调试比较方便。机床的定位精度与机械传动装置的精度有关，而数控装置都有螺距误差补偿和间隙补偿等项功能，在传动装置精度不太高的情况下，可以利用补偿功能将加工精度提高到满意的程度。故半闭环伺服系统在数控机床中应用很广。

二、伺服电机控制性能优越

（一）低频特性好。步进电机易出现低速时低频振动现象。交流伺服电机不会出现此现象，运转非常平稳，交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能，可检测出机械的共振点，便于系统调整。

（二）控制精度高。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。例如松下全数字式交流伺服电机，对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

（三）过载能力强。步进电机不具有过载能力，为了克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩，选型时需要选取额定转矩比负载转矩大很多的电机，造成了力矩浪费的现象。而交流伺服电机具有较强的过载能力，例如松下交流伺服系统中的伺服电机的最大转矩达到额定转矩的三倍，可用于克服启动瞬间的惯性力矩。

（四）速度响应快。步进电机从静止加速到额定转速需要200～400毫秒。交流伺服系统的速度响应较快，例如松下MSMA400W交流伺服电机，从静止加速到其额定转速仅需几毫秒。

（五）矩频特性佳。步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时转矩会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩。

三、伺服电机控制展望

（一）伺服电机控制技术的发展推动加工技术的高速高精化。80年代以来，数控系统逐渐应用伺服电机作为驱动器件。交流伺服电机内是无刷结构，几乎不需维修，体积相对较小，有利于转速和功率的提高。目前交流伺服系统已在很大范围内取代了直流伺服系统。在当代数控系统中，交流伺服取代直流伺服、软件控制取代硬件控制成为了伺服技术的发展趋势。由此产生了应用在数控机床的伺服进给和主轴装置上的交流数字驱动系统。随着微处理器和全数字化交流伺服系统的发展，数控系统的计算速度大大提高，采样时间大大减少。硬件伺服控制变为软件伺服控制后，大大地提高了伺服系统的性能。例如OSP-U10/U100网络式数控系统的伺服控制环就是一种高性能的伺服控制网，它对进行自律控制的各个伺服装置和部件实现了分散配置，网络连接，进一步发挥了它对机床的控制能力和通信速度。这些技术的发展，使伺服系统性能改善、可靠性提高、调试方便、柔性增强，大大推动了高精高速加工技术的发展。

另外，先进传感器检测技术的发展也极大地提高了交流电动机调速系统的动态响应性能和定位精度。交流伺服电机调速系统一般选用无刷旋转变压器、混合型的光电编码器和绝对值编码器作为位置、速度传感器，其传感器具有小于1μs的响应时间。伺服电动机本身也在向高速方向发展，与上述高速编码器配合实现了60m/min甚至100m/min的快速进给和1g的加速度。为保证高速时电动机旋转更加平滑，改进了电动机的磁路设计，并配合高速数字伺服软件，可保证电动机即使在小于1μm转动时也显得平滑而无爬行。

（二）交流直线伺服电机直接驱动进给技术已趋成熟。数控机床的进给驱动有“旋转伺服电机＋精密高速滚珠丝杠”和“直线电机直接驱动”两种类型。传统的滚珠丝杠工艺成熟加工精度较高，实现高速化的成本相对较低，所以目前应用广泛。使用滚，珠丝杠驱动的高速加工机床最大移动速度90m/min，加速度1.5g。但滚珠丝杠是机械传动，机械元件间存在弹性变形、摩擦和反向间隙，相应会造成运动滞后和非线性误差，所以再进一步提高滚珠丝杠副移动速度和加速度比较难了。90年代以来，高速高精的大型加工机床中，应用直线电机直接驱动进给驱动方式。它比滚珠丝杠驱动具有刚度更高、速度范围更宽、加速特性更好、运动惯量更小、动态响应性能更佳，运行更平稳、位置精度更高等优点。且直线电机直接驱动，不需中间机械传动，减小了机械磨损与传动误差，减少了维护工作。直线电机直接驱动与滚珠丝杠传动相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大达10g，刚度提高7倍，最高响应频率达100Hz，还有较大的发展余地。当前，在高速高精加工机床领域中，两种驱动方式还会并存相当长一段时间，但从发展趋势来看，直线电机驱动所占的比重会愈来愈大。种种迹象表明，直线电机驱动在高速高精加工机床上的应用已进入加速增长期。

参考文献：

数控系统论文篇（2）

2.INC的概念与关键技术

2.1INC的概念集成化数控(IntegratedNumericalControl，INC)将CIMS中的功能实现(如CADPCAMPCAPPPNCP等)抽象为一系列独立的功能模块，再将这些功能模块集成在一起便可组成一个具体的数控系统。

以水射流机床所使用的INC系统的整体工作流程为例(见图1)，其整个系统是建立在工程数据库的基础上，数据库包括花样库、切削用量库、夹具库、喷嘴库、工艺库、NC代码库等，它们通过IntranetPInternet集成在一起，构成了工程数据库。INC系统可分为6个子部件模块:辅助设计(CAD)、辅助工艺(CAPP)、优化决策、数控加工(CNC)、系统监控和总体规划。

2.2INC与ONC、DNC的区别

开放式数控(OpenNumericalControl，ONC)，与传统的CNC系统相比较，ONC的核心在于其开放性，它必须提供不同应用程序运行于系统平台之上的能力;提供面向功能的动态重组工具;提供统一、标准化的应用程序用户界面。世界各国相继启动了有许多关于开放式数控的研究计划，其中影响较大的有美国OMAC(OpenModularArchitectureController)计划，欧共体的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomation)和日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)计划等[3]。直接数控(DirectNumericalCon-trol，DNC)和分布式数控(DistributedNumericalControl，DNC)系统的主要目标是更加有效地控制一组数控机床或是整个工厂的生产，它实际上是一种分布式制造。

与ONC、DNC不同，INC是以数控为核心，它的各个模块都是面向数控，它的一切工作都是为数控加工服务。例如，一般的CAM系统注重特征识别、零件几何造型的建立以及零件加工轨迹的定义等，而INC的CAM模块中注重的是对零件加工过程的仿真和生成数控加工代码，其目的是便于检验零件的手工编程或自动编程的数控加工程序是否正确。与分布式制造(DistributedManufacturing)相比较，INC更接近于一种协同制造(CollaborativeManufacturing)。

2.3INC的关键技术

INC有三点关键技术:面向数控的CAD技术;面向数控的CAPP技术和基于CADPCAPP信息集成的CNC技术。

面向数控的CAD技术包括图像预处理、智能识别、图像矢量化和CADPCAPP集成技术等。面向数控的CAPP技术则包括路径优化、步骤优化、CAPPPCAM集成、工艺数据库的建立和管理技术等。

基于CADPCAPP信息集成的CNC技术，主要是与CADPCAPP集成系统的接口和交互的技术(基于STEP标准扩展的接口和交互技术)、嵌入式设备研制技术和实时技术等。

本文将对基于CADPCAPP信息集成的接口和交互的技术进行讨论与研究。

C与CADPCAPP的接口和交互技术

目前在工业化应用中的NC所采用的编程方式还是基于ISO6983(GPM代码)标准，随着计算机辅助系统CAX技术、系统集成技术等的飞速发展和广泛应用，该标准已越来越不能满足现代NC系统的要求，成为制约数控技术乃至自动化制造发展过程中的瓶颈问题。

1997年欧共体提出了OPTIMAL计划，将STEP技术延伸到自动化制造的底层设备，开发了一种遵从STEP标准、面向对象的数据模型(称为STEP2NC)，将产品模型数据转换标准扩展到CNC领域，重新制定了CADPCAPP与CNC之间的接口，为实现CADPCAPPPCNC之间的无缝连接，进而实现真正意义上的完全开放式数控系统奠定了基础[4]。

传统数控系统与CADPCAPP之间的数据交换是单向传输，现场对NC程序的任何修改都无法直接反馈到CADPCAPP系统，生成NC程序时记录最初加工需求的信息已经丢失。而使用STEP2NC可减少加工信息容易丢失的问题，实现双向数据流动，能够保存所做的修改，使零件程序和优化的加工描述及时地反馈到设计部门(CAD)，以便设计部门及时进行数据更新，获得完整、连贯的加工过程数据文件。

图2所示是基于STEP2NC标准的数据模型，其中包含了加工工件的所有任务，其基本原理是基于制造特征(如孔、型腔、螺纹、倒角等)进行编程，而不是直接对刀具与工件之间的相对运动进行编程。这样，CNC系统可以直接从CAD系统读取STEP数据文件，消除了由于数据类型转换而可能导致的精度降低问题。

图3所示为一种采用了STEP2NC标准的数控系统结构模型，该结构模型包含了当前STEP2NC与数控系统结合的3种模式，模式1是一种过渡形式，上层符合STEP标准的CADPCAPP系统与STEP2NC接口实现双向数据流动，下层通过增加符合STEP2NC标准代码转换接口，将STEP2NC数据代码转换为GPM等代码，进而实现对现行数控系统的控制。模式2是一种比较简单、初级的模式，与模式1的区别在于下层采用了新型STEP2NC控制器，直接读取STEP数据格式加工文件。模式3是模式2的发展与完善，它使系统的集成度更高、设计层与车间层之间的功能重新划分，实现CAPP系统宏观规划与CAD系统集成、微观功能与车间层集成。鉴于ISO6983标准在数控领域内的广泛应用，在短期内用ISO14649标准将其完全取代不太现实，因此在STEP2NC控制器广泛使用之前，模式1将长期保留在系统之中[5]。

基于STEP2NC标准的CADPCAPPPCNC之间将会实现无缝连接，CADPCAPP与CNC的双向数据流动，使得设计部门能够清楚地了解到加工实况，并且可根据现场编程返回的信息对生产规划进行及时快速的调整，生产效率将得到极大的提高。另外，CAD、CAPP、CNC之间的功能将会重新划分:CAPP系统的宏观规划与CAD系统集成，微观功能与CNC集成。

4.应用实例

AWJ水射流机床(国家专利产品)是通过高压管道形成高压水射流或磨料射流，来实现对工件的切割以及抛光等操作。初始条件为工件的数码图像，经过INC的CADPCAPP集成系统处理后直接将数据传输到CNC子模块，由CNC子模块生成加工仿真。INC系统是基于Windows平台，应用于水射流切割机的集成化数控加工。

数控系统论文篇（3）

图1同步轴

除此之外，为保证正确地加工出螺距相同的螺纹，车床在车螺纹时的主轴和进给轴必需同步。滚齿机的工作台的分齿运动与滚刀的运动在滚齿时也必需同步、刚性攻丝的Z轴进给与主轴同步等，但这种同步是指多个电机的运动速度、位移之间成一定的关系，而不是相等的关系，对这种同步运动，本文不予讨论。

实现同步一般有两种方法。一是机械同步：同步系统由机械装置组成。这种同步方法容易实现，但机械传动链复杂，传动件加工精度要求高，所需的零件多，难以更换传动比，且占用的空间大。二是电伺服同步：同步系统由控制器、电子调节器、功率放大器、伺服电机和机械传动箱等组成。所需机械传动链简单、调试方便、精度高、容易改变电子齿轮比。FANUC数控系统的电伺服同步功能对不同生产机械的要求可提供不同的配置，实现其同步要求。

在某些情况下，一个伺服电机驱动机械坐标轴转矩不够用，但改用一个更大的伺服电机又嫌体积或惯量过大，於是以两个伺服电机取代一个伺服电机驱动机床的坐标轴，这种坐标轴被称为串联轴，如图2所示。这样由於两个伺服电机以一个恒定的转矩相互作用，或者通过预加负荷，在机床内部减少间隙。这就是所谓串联控制(TandemControl)，是另一种多电机控制。

图2串联轴

同步控制的概念

在电伺服同步系统中，“同步”的概念是指系统中具有两个或两个以上由电子控制的伺服放大器和伺服电机组成的“控制对象”，其中一个为“主(Master)控制对象”，另外一个或多个为“从(Slave)控制对象”，控制量为机械的位移或速度(对旋转运动为转角或转速)。通过控制器使“从控制对象”和“主控制对象”的输出控制量保持一定的严格比例关系，这种运动系统称为同步系统。一般同步系统的输出控制量为位置和速度。前面所提到的“同步轴”，“主控制对象”与“从控制对象”的输出控制量相等。

为了简化讨论，同步系统中的控制装置可被简化为具有一个积分环节的位置系统，其框图如图3A所示。其中KV为简化後控制装置的位置控制器的开环增益，XC、XO为位置输入、输出；FC为速度指令，Δ为位置误差。KF为速度环增益，当KF》1时，可把速度环近似为1；於是该控制装置的开环增益变为KV/S，如图3B所示。

图3简化的控制装置框图

利用图3的控制装置可以组成两种同步系统：

自同步系统(ActiveSynchronousSystem)：该控制系统具有两个相同参数的控制装置和驱动电机，分别驱动主、从轴。控制器送出指令同时给主控制装置和从控制装置，经测量同步误差反馈给从控制装置的输入，用来校正同步的误差，以保证主、从的输出保持严格的比例关系，如图4A所示。

图4两种同步系统

A)自同步系统B)他同步系统

其中XAMO为自同步系统主控制装置的输出，XASO为自同步系统从控制装置的输出，由於从控制装置是数字控制的伺服系统，其输出跟随输入变化；也即从控制装置的输出可以自动跟随主控制装置的输出变化，故称它具有自同步能力。用C表示自同步能力：C＝¶ASO/¶XAMO(1)

他同步系统(PassiveSynchronousSystem)：在同步系统中，由控制器发出指令提供给主控制装置，同时也提供给从控制装置，用同样的指令控制主从装置使这两种控制装置的输出同步，如图4B所示。其中XPMO为他同步系统的主控制装置的输出，XPSO为他同步系统从控制装置的输出。这种同步系统如果由於某种原因，比如负载发生变化，主控制装置输出XPMO发生变化，从控制装置的输出不受控制，所以不能跟随其变化，即

C＝¶XPSO/¶XPMO＝0(2)

因此该系统缺乏自同步能力，被称为他同步系统。

自同步系统主要采用在要求主、从两轴有自同步能力的机械中，并要求从控制装置严格跟随主控制装置运动。

他同步系统主要应用在要求主、从控制装置的输出的位置和速度基本相同并且具有较小的误差的机械。比如大型龙门式双轴同步的驱动系统。除了上面提出的自、他同步系统外，还可以由这两种系统混合组成的混合系统。

FANUC数控系统具有两类不同的同步功能：

简易同步控制(SimpleSynchronousControl)：控制器发出坐标轴移动信号送给主、从控制装置和两伺服放大器，以控制伺服电机运动。系统不进行同步误差补偿，一般情况下不对同步误差发出警报信号。把主、从伺服电机看做一个坐标轴的运动。但在手动回零时，主、从伺服电机一起运动一直到减速开始动作，然後分别检测栅格，分别进行螺距补偿和间隙补偿。这种简易同步控制见图4B，是他同步控制系统，由於系统不进行同步误差补偿，根据式(2)可知，系统缺乏自同步能力，说明这种控制比较适合於主动轴与从动轴负载条件不太相同，或者主、从两轴对同步误差没有特别要求，而又要求同步运动工作的情况。简易同步控制简单，容易实现；用软件也很方便实现，在数控系统中得到了广泛的应用。

同步控制(SynchronousControl)：控制器发出主动轴移动的信号同时送给从动轴，於是，主、从具有相同的路径。同时移动过程中不断检测同步误差，并向从动侧输出补偿指令。如图4A所说明，这种控制是一种自同步控制系统，由於系统不断向从动侧输出补偿指令，设主、从控制器的增益为k1、k2，且k1＝k2；那么根据式(1)可以推出，C＝¶XSAO/¶XAMO＝1，因此系统具有较好的同步能力。比较适合主动轴与从动轴间的转矩干涉较少的机械，但主动轴与从动轴间刚性较低。

对於长行程的同步轴，由於测量尺的绝对精度(误差)和热膨胀可能发生扭搓，在这样的情况下，同步轴的主、辅电机互相拉，由此如果电机流过大电流，电机可能过热，这主要是测量的位置误差所致。螺距补偿可以补偿测量尺的误差，但不能补偿因温度变化而产生的热膨胀误差。在此情况下，FANUC数控系统采用同步轴的自动补偿法进行补偿，该功能检测主、从轴的转矩差值并把这差值用来校正从动轴的位置以减少转矩误差。如图5所示。

图5同步轴自动补偿

串联控制的概念

串联控制的概念与电机的串联工作相似，以直流伺服电机为例，假定图6为两个相同参数的伺服电机串联在一起，电源电压为U，如果两个伺服电机所承受的负载一样，那麽，两个电机的反电势相等。如果M1电机承受较大的负载，电机的电流就会加大，流过电机M2的电流增大，M2的输出转矩也会加大，电机也加速。如果M1电机承受较大的负载而使电机速度有降低的趋势，那麽，由於M1速度降低，M2将施加较大的电压，因而也使M2反电势加大，其速度有增大的趋势，抵消M1的速度降落，使两个电机转矩相等，速度相等达到平衡。这类串联控制在机床驱动领域很早就得到了应用，如龙门刨床的刨台运动。对於大型机械的控制，在一个伺服电机的转矩不足以移动工作台时，往往采用两个电机。FANUC数控系统串联控制的两个电机，分别称为主(Main)电机和辅(Sub)电机；以区别於同步控制中的主(Master)电机和从(Slave)电机。以上利用两个电机说明了对串联控制的原理。

图6串联工作的电机

实际FANUC数控系统串联控制功能工作原理见图7。它是由数字伺服控制来实现。对於大型工作台的负荷，如果一个电机的转矩带不动，或者一个电机的惯量太大，那麽可以用两个电机代替，由软件控制给主和辅电机相同的转矩指令。於是可以把它当作一个“串联轴”进行处理，这就构成了串联控制。一般速度反馈从主电机反馈，如果机械具有较大的间隙，并且辅电机的移动在间隙之内，速度控制就进行不了，且机械会发生大的冲击。为了防止这种现象发生，把主、辅电机速度的平均值作为速度反馈值比较合理。

应该注意，同步控制是以同样的位置指令同时送给主轴和从轴；而串联控制是以同样的转矩指令同时送给主轴和辅轴。

图7串联控制原理

预加负荷与间隙的消除

一般来说，具有大齿轮降速比的机械，总存在机械间隙量。为了减少主、辅轴间的间隙，经常采用预加负荷的方法减少间隙。FANUC数控系统在串联控制时，可以加一个固定的预负荷到主、辅电机的转矩指令上。那麽相反方向的转矩可以一直维持主、辅电机的张力。在串联控制时，预加负荷可以很容易去除齿轮、齿条这样的机构主轴与辅轴间的间隙。不过这种预负荷并不能降低滚珠丝杆和工作台间的间隙。如图8所示，当预加负荷的机械在加速、减速时，主、辅电机产生相同方向的转矩，串联控制系统工作在负荷均分的工作方式，像图8的2和3；

图8预负荷的功能

当它在常速运行的情况，系统的工作取决於摩擦力与预负荷的情况，工作在负荷均分或者反间隙的工作方式。在预负荷大於摩擦力时，工作在反间隙的状态；在摩擦力大於预负荷时，工作在负荷均分的状态；当系统的进给停止时，这时预负荷在主、辅轴间产生张力，系统工作在反间隙的工作方式。根据上面的分析，可以合理选择预负荷的特性而保证在传动过程中消除间隙。

应用

上文已说明，多电机可采用同步轴和串联轴虚拟为一个数控坐标轴；那么什么情况下采用同步轴？什麽情况采用串联轴呢？串联控制主要用在下列场合：

数控系统论文篇（4）

1.数控系统的开放特征与典型模式

开放式数控系统一般基于PC平台,具有模块化、标准化、平台无关性、可二次开发和适应联网工作等特征。基于PC平台的开放式数控系统目前有3种典型模式。第一种为衍生型(专用NC+PC),在传统CNC中插入专门开发的接口板,使传统的专用CNC带有PC的特点。此种模式是由于数控系统制造商不能在短期内放弃传统的专用CNC技术而产生的折中方案,尚未实现NC内核的开放,只具有初级开放性;第二种为嵌入型(PC+NC控制卡),将基于DSP的高速运动控制卡(NC控制卡)插在PC的标准扩展槽中,由PC机执行各种非实时任务,NC控制卡处理实时任务。是目前基于PC平台的开放式数控系统的主流;第三种为全软件数控系统,PC机不仅能够完成管理等非实时任务,也可以在实时操作系统的支持下,执行实时插补、伺服控制、机床电器控制等实时性任务。这种模式的数控系统实现了NC内核的开放和用户操作界面的开放,可以直接或通过网络运行各种应用软件,是真正意义上的开放式数控系统。与PC平台开放式数控系统相比,基于高端PLC的数控系统的开放性主要体现在网络层面和系统扩充层面。高端PLC采用类似于PC的总线结构和面向操作的梯形图语言编程,模拟量处理单元、位置控制单元、回路控制单元、网络模块或网络单元等高端部件都有专用控制语句,具有系统构建灵活、扩充能力强、应用软件设计便捷等优点。编程语言标准化和部件可互换性的不断增强,现场总线技术和工业以太网络标准的普遍采用,都使基于高端PLC的数控系统变得更加开放,将成为面向CIMS或FMS的设备层的重要组成部分。

2.基于高端PLC的磨削数控系统

2.1开关信号监测与逻辑控制

当前系统输入输出单元是PLC的基本组成部分,在磨削数控系统中承担所有开关信号的监测和全部逻辑控制功能。监测信号主要有:机械手进出、机械手上下、料盘正反转、修整器起落等动作的位置信号,磨削设备和辅助装置上的各种工作状态信号和异常报警信号。系统输出单元控制磨削设备上所有电磁阀和机床电器系统等,通过磨削设备上的液压系统,控制机械手、料盘、工件卡盘、砂轮轴、床身、修整器等基本部件和冷却、、过滤等辅助装置按照磨床动作和磨削工艺要求工作,实现磨削加工过程的自动化。

2.2工件与砂轮运转速度控制

保持工件与砂轮转动速度恒定,对提高磨削加工质量十分有利。为此系统配备了2台带RS-485串口变频器,分别驱动工件轴和砂轮轴。PLC采用联机随动控制保证两者之间速度的配合与稳定。操作人员依据磨削加工要求设定工件轴变频器速度参数,PLC接收该参数后,参照砂轮直径(设定或记忆值)和转动速度比例关系,计算并自动设定砂轮轴变频器的速度参数。在磨削加工过程中,PLC对砂轮在磨削及修整过程中的损耗给予速度自动补偿。PLC最多可以控制32台变频器,不同厂家的变频器可采用协议宏通信联接。PLC按照变频器地址(0-31)、指令代码和相关数据顺序向变频器传送命令,对变频器运行、停止、正转、反转等实施控制;PLC还可以监视变频器运行状态,当变频器发生过电流、过电压、变频器过载、硬件异常、电机过载、过力矩检测、电源异常、通信超时等情况,可将异常参数传输给PLC,由PLC作出相应处理。

2.3位置控制单元(PCU)与位置控

制高端PLC配备单轴位置控制单元,与步进电机或交流伺服电机驱动器配套使用,可以完成开环或半闭环位置控制及速度控制,配备两轴联动位置控制单元可以进行实时插补控制,实现直线和圆弧曲面等加工控制。目前全球各主要PLC制造商都已推出与高端PLC配套的PCU,具备高速和高精度的位置控制功能。OMRON公司的CJ1MCPU自带PCU的位置脉冲速度为1kBPS,高级PCU的速度可达到500kBPS,松下PP2或PP4系列的位置控制速度高达1MBPS。采用高端PLC设计数控系统,需根据控制精度、运行速度和运行轨迹要求选择适合的位置控制单元(PCU)。磨削数控系统控制精度要求较高(F1μm),一般选择数字交流伺服系统。OMRON高端PLC专用高级指令控制脉冲输出,可选择梯形、S形或三角形速度曲线运行,实现定程、点动、返回原点和原点搜索等运动控制。程序设计可选择相对坐标系或绝对坐标系,按照图2所示的梯形图编程运行,可实现各种磨削加工所应遵循的运行曲线。图3表示该数控系统准确实现铁路轴承内套挡边粗、精、光磨削加工和3MZ2120磨床快进、快退几个阶段的速度控制和位置控制的运动轨迹。

2.4触摸屏人机界面设计

基于高端PLC的磨削数控系统可选用触摸屏人机界面(ProgrammableTer2minal,PT),采用组态工具软件和图形库(开关、灯、棒图等)以及动画功能等,按照磨削工艺流程要求进行系统操作界面设计。下面以3MZ2120磨削数控系统操作界面为例介绍设计过程和效果。根据磨削数控操作和显示的需要,该系统主界面下设8个子画面(图4)。系统上电自动进入主界面,核对操作密码后弹出主菜单,在主界面上点击操作可转移相应的子界面。加工参数和修整参数设置界面提供设置数控磨削相关参数提示;手动操作和手动修整界面用于快前、快退、慢前、慢退、返回等手动位置控制和手动修整砂作,为设备调试提供便利;自动报警界面利用触摸屏人机界面本身具有的报警功能设计,对油雾、液压系统、机床电器系统、料槽状态、冷却系统和伺服电机等实施监测和自动报警,当发生故障时触摸屏立刻弹出报警信息(报警时间、故障代码及应对措施等);自动运行界面(图5)采用棒图显示当前磨削余量值;采用动画方式实时显示加工状态和加工位置等。还设有“紧急停车”等应急按钮。PT有RS232/422/485通讯口,能够兼容众多厂家的PLC。人机界面应用程序可脱机编制和调试,然后下载到PT上运行,PLC一般通过RS232接口与PT相连。许多PT还配备并行接口,可直接与打印机连接,实时打印数据或进行屏幕拷贝。

数控系统论文篇（5）

问题的提出

在磁共振成像(MRI)系统中，梯度磁场被用来编码空间位置。它是由梯度波形发生器根据成像序列要求输出梯度波形，激励梯度放大器输出梯度电流，驱动梯度线圈形成的。理想的梯度波形发生器输出、梯度放大器输出和梯度磁场波形见图1(a)(b)(c)。但在实际系统中由于铁磁性物质的存在，梯度电流跳变形成的梯度磁场的变化会在其中产生感应电流，即涡流。涡流衍生出的磁场方向总是与梯度磁场建立的方向相反，因此会延缓梯度磁场的建立，见图1(d)。这种延缓会对MRI系统成像的性能产生较大的影响。

克服涡流的影响、改善梯度磁场的建立波形有许多种方法。其中之一是梯度预加重(pre-emphasis)。梯度预加重是在梯度波形发生器的输出波形上(图1(e))或梯度放大器的输出电流上(图1(f))预先加上一个过冲，该过冲抵消涡流场的影响，加速了梯度磁场的建立，见图1(g)。为了适应不同涡流场的情况，该过冲的幅度和时间常数都是可调的。

梯度放大器中X、Y、Z三路梯度一般都加有模拟式梯度预加重(有时称为涡流补偿)电路。这种电路由一个可调增益的运算放大器+可调RC时间常数电路构成，见图2(三路相同，仅画出X路)。为了组合出任意的过冲波形，通常有多级这样的电路并联，每级具有不同的时间常数(图2电路具有4级)。增益和时间常数的调整采用手调多圈电位器。这种电路结构简单、无须做任何计算、成本较低。但它也有固有的缺点。由于全部采用模拟器件，不适合用任何数字器件来控制，多级增益和时间常数需人工用改锥作多维调整，工作量极大而一致性、可重复性很差，也不能由计算机闭环控制实现自动调整。

本文利用数控电位器(DCP)独特的性能，改进了上述模拟式梯度预加重电路，达到了数字控制梯度预加重的目的。

数控电位器

数控电位器是一种数模混合器件，示意图见图3。它内部有一个串联的电阻阵列(电阻的数量决定了DCP的分辨率，通常有32，64，100，256，1024等)。每两个电阻之间的连接点通过一个电子开关连接到中心抽头端。电子开关则由用户通过总线接口控制通断，通断的位置决定了中心抽头端在电阻阵列中的位置，因而可以决定中心抽头端距电阻阵列两端的电阻值。改变通断的位置就可以改变这个电阻值。因此从电阻阵列两端和中心抽头来看，DCP表现得就好象是一个普通的三端可调电位器一样，差别只在于普通的电位器是通过旋纽或工具手动连续可调的，而DCP是通过总线输入指令步进调节的。

DCP有不同的组态和形式。以本文使用的Xicor公司的X9250DCP为例，它在一个器件内封装了4个相同的DCP，每个DCP有256个抽头位置及4个非易失的数据寄存器，可以在DCP掉电后记住4个抽头位置，并在上电时自动将0#数据寄存器记载的抽头位置加载至抽头位置寄存器；它的控制接口为标准的SPI串行接口，控制指令由验证字节、指令字节和数据字节构成，见图4。阻值有100KΩ，50KΩ，数字端电源2.7~5.5V，模拟端电源为±2.7~5.5V。封装形式有SOIC和XBGA两种。

图1(a)理想梯度波形发生器输出(b)理想梯度放大器输出(c)理想梯度磁场波形(d)实际梯度磁场波形(e)有预加重的梯度波形发生器输出(f)有预加重的梯度放大器输出(g)有预加重的梯度磁场波形

数字控制梯度预加重电路设计与实现

DCP的这种工作方式为本文的设计提供了基础。其原理是用DCP来代替模拟式梯度预加重电路中手调电位器，用通用计算机、单片机、DSP等数字控制器通过DCP的总线接口来控制DCP的抽头位置，从而调节梯度预加重电路中过冲波形的幅度和时间常数。具体实现电路见图5。

和图2一样，图5中仅示出X路的电路，其余两路与此相同。在图5中，来自数字控制器件的控制信号XSI和XSCK分别给出SPI串行接口标准的数据位和时钟。数字控制器件根据用户输入的幅度和时间常数值，或根据MRI系统采集到的信号值，自动计算出幅度和时间常数的值，将这些数值转换成DCP的指令格式，送入相应的DCP中。经过幅度和时间常数处理后的梯度波形通过波形迭加电路U5与原梯度波形相加输出至梯度放大器。

一片X9250中包含有4个DCP，通过控制指令中指令字节的P0、P1位选择。它的引脚上还有两位器件选择位A0、A1，通过控制指令中验证字节的A0、A1位识别，因此通过A0、A1、P0、P1的组合，仅用控制指令就可寻址16个DCP中的任何一个。本设计仅用两片X9250，共8个DCP，故用A0选择器件，A1接地，P0、P1选择器件中4个DCP之一。在不超过16个DCP的情况下，不需要外加地址译码电路，CS端可以始终接地。数据字节给出中心抽头端的位置送入DCP中的中心抽头寄存器并写入0#数据寄存器。这样一旦调整好梯度预加重的波形，可以像模拟电位器一样永久保存。

本文的电路在应用时既可以作为一部分融合进入梯度波形发生电路或梯度放大器的涡流补偿电路中，也可以作为一个单独的部件串接在无梯度预加重电路的梯度波形发生器和梯度放大器之间。

结语

本文阐述并实现了一种用DCP实现的数字控制梯度预加重电路，它采用数字控制，模拟调整的方式，使得通过预加重改善MRI系统中梯度磁场建立波形的方法可以借助计算机等数字控制器件来完成。■

数控系统论文篇（6）

2历史数据结构及存储方式

1）历史数据结构。从存储分类上分，包含两类：一类是历史数据，涵盖所有由实时数据产生的内容，不会出现遗漏或者自行删减的情形；另一类是存储部分历史数据的历史报表，这类报表只包含一小部分历史数据信息，是依据用户需求和指定格式，基于EXCELL软件，定时存储成数据表格的方式来减轻运行人员的报表工作，通常称为运行报表。按存储时打包分类来分又分为五种，分为报警、趋势组、playback、posttrip和totalizer。其中报警和playback是最常用的两种，趋势组只在有历史趋势应用时才用到，posttrip只有在有跳闸趋势应用时才用到，totalizer也只有在有总加类型的标签需要存储历史数据时才用到。后三者都是基于playback的高级应用，在我电站中未得到应用。2）历史数据存储方式。历史数据存储有两种方式：一种是定期执行，通过操作系统计划任务来实现；另一种是手动执行，有特殊需求时，维护人员可在人机接口的窗口中通过快捷键完成这一操作。通常，我们选择定期存储的方式来管理历史数据。

3历史数据的管理

历史数据库虽不受时间的限制，但存储媒介的有限性，维护人员需要定期对历史站中的历史数据进行定期的管理，例如检查历史站存储介质容量剩余量、检查历史数据的完整性、定期的备份以及转移等。

数控系统论文篇（7）

对于全功能数控滚齿机,机床的各个运动轴(滚刀架旋转A、滚刀旋转B、工件旋转C、轴向进给Z、切向串刀Y、径向进给X轴)都是数控的,基于软件插补的滚齿加工数控系统的刀具主轴一般采用变频装置控制,其它轴通过数控指令经伺服电机直接驱动。根据被加工齿轮和使用刀具的参数以确定刀具与工件之间特定的运动关系(即所谓的电子齿轮箱)。其优点是工件主轴的转速完全由数控系统的软件控制,因此,可以通过编制适当的软件,用通用的刀具来高精度快速地加工非圆齿轮、修形齿轮,且加工精度远高于传统的机械靠模加工方法。

随着计算机技术的飞速发展,基于PC开发数控系统,可以充分利用标准计算机高速发展所带来的众多成果(包括软、硬件),而PC硬件的标准化也为系统的升级换代和维修提供了最便捷的方式。具体地说,就是鉴于PC总线是一种开放性总线,所以这种系统就具有了开放性、模块化可嵌入的特点,系统生产商可以在PC机硬件平台和操作系统的基础上,大量使用市场上现售的软件和硬件板卡,改善数控系统的功能,缩短开发周期和降低成本。机床厂商和用户可以对CNC进行重新设置、修改、扩充和改装,并允许模块化地集成传感器、加工过程监控等功能,最终构造和重组出最适合的数控系统功能和其它控制功能。

与其它数控机床相比,滚齿机运动相对复杂,因此起步较晚。尽管全功能数控系统目前在国外已占了主导地位,但大多数仍然是普通数控系统的变形,且属于各公司的封闭式系统,而且真正体现齿轮加工专业特点的开放式系统还很少。因此,开发现代滚齿机数控系统的要求非常迫切,如:能够根据具体控制机床的功能需要来增加或减少部件;对同一个CNC系统,可以通过面向功能的动、静态重构,柔性地控制滚齿机、磨齿机、插齿机、齿轮加工单元等不同的对象或控制不同型号的同一类齿轮加工机床。目前,基于PC的开放式CNC一般有三种实现途径：

(1)PC嵌入CNC。将PC机作为传统CNC的前端接口,在传统的非开放式CNC上插入一块专门的、开放的个人计算机模板,PC板与CNC之间通过专用总线连接,使传统CNC实现个人计算机的一些特性。在这种模式下,CNC部分与原来的CNC相同,进行实时控制;而PC部分则进行非实时控制。这一形式主要为一些大型CNC控制器制造厂商所采用,其优点是原型CNC可以几乎不加改动地使用,且传递数据快、系统响应快,缺点是不能直接使用PC,开放程度受到限制,代价高不适合小型加工使用。这种模式在严格意义上不能称之为“基于”PC的开放式CNC系统。

(2)CNC嵌入PC。将运动控制板或整个CNC单元插入到PC的扩展槽中,PC作非实时处理,实时控制由CNC单元或运动控制板来承担。这种结构形式使整个系统可以共享PC机的硬件资源,并利用其丰富的支撑软件直接与网络和CAD/CAM系统连接,软件的通用性强,且编程处理灵活、代价低。对于CNC单元插入到PC的结构,其开放性只限于PC微机部分,专业的数控部分仍处于封闭状态;而对于运动控制板插入到PC的结构,其开放性则取决于运动控制板的开放性。

(3)纯PC机型。即完全采用PC机的全软件形式的数控系统。NC系统的各项功能,如编译、解释、插补和PLC等,均由软件模块来实现,并通过装在PC扩展槽中的接口卡对伺服驱动进行控制。这类系统借助现有的操作平台,在应用软件的支持下,通过对PC软件的适当组织、划分规范和开发,可望实现CNC各个层次的开放。其优点是开放性好、编程处理相当灵活、软件的通用性强。缺点是在通用PC上进行实时处理较困难,难以利用原型CNC资源,其可靠性的确保也是一个有待进一步研究的问题。

齿轮传动是传递机器运动和动力的一种主要形式,被广泛应用于机床、汽车、航空、兵器等多个领域。滚齿加工是所有齿轮加工方法中最主要的一种,滚齿机约占整个齿轮加工机床的45%。滚齿机数控化后使机床结构及控制发生了革命性的变化,提高了齿轮的加工精度,扩展了加工范围,实现了高度自动化和柔性化,同时方便了新的加工工艺的使用。

1.开放式模块化滚齿机数控系统与PC-PMAC策略

对于全功能数控滚齿机,机床的各个运动轴(滚刀架旋转A、滚刀旋转B、工件旋转C、轴向进给Z、切向串刀Y、径向进给X轴)都是数控的,基于软件插补的滚齿加工数控系统的刀具主轴一般采用变频装置控制,其它轴通过数控指令经伺服电机直接驱动。根据被加工齿轮和使用刀具的参数以确定刀具与工件之间特定的运动关系(即所谓的电子齿轮箱)。其优点是工件主轴的转速完全由数控系统的软件控制,因此,可以通过编制适当的软件,用通用的刀具来高精度快速地加工非圆齿轮、修形齿轮,且加工精度远高于传统的机械靠模加工方法。

随着计算机技术的飞速发展,基于PC开发数控系统,可以充分利用标准计算机高速发展所带来的众多成果(包括软、硬件),而PC硬件的标准化也为系统的升级换代和维修提供了最便捷的方式。具体地说,就是鉴于PC总线是一种开放性总线,所以这种系统就具有了开放性、模块化可嵌入的特点,系统生产商可以在PC机硬件平台和操作系统的基础上,大量使用市场上现售的软件和硬件板卡,改善数控系统的功能,缩短开发周期和降低成本。机床厂商和用户可以对CNC进行重新设置、修改、扩充和改装,并允许模块化地集成传感器、加工过程监控等功能,最终构造和重组出最适合的数控系统功能和其它控制功能。

与其它数控机床相比,滚齿机运动相对复杂,因此起步较晚。尽管全功能数控系统目前在国外已占了主导地位,但大多数仍然是普通数控系统的变形,且属于各公司的封闭式系统,而且真正体现齿轮加工专业特点的开放式系统还很少。因此,开发现代滚齿机数控系统的要求非常迫切,如:能够根据具体控制机床的功能需要来增加或减少部件;对同一个CNC系统,可以通过面向功能的动、静态重构,柔性地控制滚齿机、磨齿机、插齿机、齿轮加工单元等不同的对象或控制不同型号的同一类齿轮加工机床。目前,基于PC的开放式CNC一般有三种实现途径：

(1)PC嵌入CNC。将PC机作为传统CNC的前端接口,在传统的非开放式CNC上插入一块专门的、开放的个人计算机模板,PC板与CNC之间通过专用总线连接,使传统CNC实现个人计算机的一些特性。在这种模式下,CNC部分与原来的CNC相同,进行实时控制;而PC部分则进行非实时控制。这一形式主要为一些大型CNC控制器制造厂商所采用,其优点是原型CNC可以几乎不加改动地使用,且传递数据快、系统响应快,缺点是不能直接使用PC,开放程度受到限制,代价高不适合小型加工使用。这种模式在严格意义上不能称之为“基于”PC的开放式CNC系统。

(2)CNC嵌入PC。将运动控制板或整个CNC单元插入到PC的扩展槽中,PC作非实时处理,实时控制由CNC单元或运动控制板来承担。这种结构形式使整个系统可以共享PC机的硬件资源,并利用其丰富的支撑软件直接与网络和CAD/CAM系统连接,软件的通用性强,且编程处理灵活、代价低。对于CNC单元插入到PC的结构,其开放性只限于PC微机部分,专业的数控部分仍处于封闭状态;而对于运动控制板插入到PC的结构,其开放性则取决于运动控制板的开放性。

(3)纯PC机型。即完全采用PC机的全软件形式的数控系统。NC系统的各项功能,如编译、解释、插补和PLC等,均由软件模块来实现,并通过装在PC扩展槽中的接口卡对伺服驱动进行控制。这类系统借助现有的操作平台,在应用软件的支持下,通过对PC软件的适当组织、划分规范和开发,可望实现CNC各个层次的开放。其优点是开放性好、编程处理相当灵活、软件的通用性强。缺点是在通用PC上进行实时处理较困难,难以利用原型CNC资源,其可靠性的确保也是一个有待进一步研究的问题。

图1PC+PMAC滚齿机数控系统硬件结构示意图

PMAC与各个伺服驱动器使用接线器以方便连接,径向(X)和轴向(Z)可以使用编码器反馈(图1所示)的半闭环控制,也可以使用光栅进行闭环控制。

PMAC运动控制器与主机之间的通讯采用了两种方式。一种是总线通讯方式,即主机到指定的地址上去寻找PMAC,其中指定的地址是由PMAC的跳线确定。另一种是利用DPRAM进行数据通信。PMAC为DPRAM提供了许多自动存取功能,这些自动功能以一定的周期在PMAC与IPC间传递实时的数据,而且用户还可以用PMAC的M变量和主机的指针变量来指定DPRAM中没有使用的寄存器以实现自定义的通讯功能。用DPRAM来进行PC与PMAC间的数据通讯和命令通讯具有快速的优点,一方面,双端口RAM在用于向PMAC写数据时,在实时状态下能够快速地将位置数据信息或程序信息进行重复下载;另一方面,DPRAM在用于从PMAC中读取数据时,可以快速地重复地获取系统的状态信息。如交流伺服电机的状态、位置、速度、跟随误差等数据可以不停地被更新,并且能够被PLC或被PMAC自动地写入DPRAM。由于通过DPRAM进行的数据存取不需要经过通讯口发送命令和等待响应,所以响应的速度要快得多。利用DPRAM进行数据的自动存取,提高了系统的响应速度和加工精度,同时也方便了控制系统中各模块之间的快速通讯和地址表的设定,降低了编程难度。

PMAC系统的内置PLC功能是经智能I/O接口的输入输出实现的。在控制系统中,送入PLC的输入信号主要有:操作面板和机床上的控制按钮、选择开关等信号;各轴的行程开关、机械零点开关等信号;机床电器动作、限位、报警等信号;强电柜中接触器、气动开关接触等信号;各伺服模块工作状态信号等。这些信号通过光电隔离以后送到智能I/O接口上,有效地将计算机数字量通道与外部过程模拟量通道隔离起来,可大大地减小了外部因素的干扰,提高整机系统的可靠性和稳定性。PLC输出的信号主要有:指示灯信号,控制继电器、接触器、电磁阀等动作信号,伺服模块的驱动使能和速度使能信号等。

3.系统的软件结构

PC+PMAC滚齿机数控系统软件结构如图2所示,整个软件系统由主控模块及各个功能模块组成。主控模块是为用户提供一个友好的系统操作界面,在此界面下,系统的各功能模块以菜单的形式被调用。由于滚齿加工的复杂性、加工工艺参数计算难度大,主控模块应显示滚刀和被加工齿轮的相关参数、齿轮加工固定循环、滚齿过程中的各轴坐标位置、动态加工轨迹等信息,操作人员只需输入加工零件的齿数、高度、角度等信息,选择相应的加工循环,数控系统就能够自动生成齿轮加工的NC代码。

图2PC+PMAC滚齿机数控系统软件结构示意图

系统的功能模块可分为实时控制类功能模块和非实时管理类模块两大类。实时控制类功能模块是控制机床当前运动和动作的软件模块,具有毫秒级甚至更高要求的时间响应;非实时管理类模块没有严格的时间响应要求。

非实时管理类模块包括系统初始化、系统诊断、系统通讯以及NC程序编辑等内容。这类软件模块可利用PC微机和PMAC所提供的计算机语言和软件工具实现。由于时间响应要求不高,故由PC微机负责运行。

实时控制类功能模块包括加工程序解释、伺服驱动、运动插补、数据采集以及PLC等。实时控制软件的设计应充分考虑软件的开放性和滚齿加工的专业性,用户可以根据某些具体要求增加软件的功能模块。在这些实时控制类功能模块中,PMAC已提供良好的软件开发功能(工具)。

加工程序解释模块由G代码解释程序、M代码解释程序和T代码解释程序组成。可在PEWIN环境下对已有的PMAC解释程序进行编辑和调试,并下载到PMAC固定内存中,在实际加工时被PMAC自动调用。另外,伺服中断时间、电机相位等参数由PEWIN执行程序来设置,从而实现了实时控制部件的参数化。

插补模块中可直接选择调用PMAC提供的直线插补、圆弧插补及样条插补功能;PMAC还提供了PVT(位置-速度-时间)运动模式,该模式可以对轨迹图形进行直接地紧凑地控制,用户可以对以上几种模式加以选择和组合。也可自行定义G、M、T代码。如滚齿加工中的G64(展成运动功能);G65(滚斜齿轮);G66(滚鼓形齿);G67(滚小锥度齿)等。由于一些滚齿加工工艺完成的动作循环十分典型,并且需要多次循环,故对这些固定循环用某种功能代码进行定义,可大大减少编程工作。如轴径向矩形逆铣、轴径向矩形顺铣等。

伺服驱动模块可以选择PID位置环伺服滤波器、陷波滤波器或扩展滤波器,并设置其控制参数;用户也可以定制自己的伺服算法,实现个性化的伺服控制。由于滚齿加工属于断续切削,不仅在加工过程中切削力、滚刀转速有很大的变化,工件及工作台要承受断续的冲击力,而且在滚刀切入切出过程中工件及工作台的受力情况也在不断变化,用常规的控制器整定方法已不能获得满意的机床性能,故系统中除了采用在线可编程的数字PID整定外,还应增加速度前馈、加速度前馈滤波方式。

PLC控制模块用于机床系统的开关量的逻辑控制。开发者需要根据自身控制面板要求和机床控制逻辑进行编制。当运动程序在前台有序运行时,PMAC可以在后台运行多达32个异步PLC程序。PLC程序可以以极高的采样速率监视模拟输入和数字输入、命令运动停止/起动等作业,以5～10ms甚至更高的循环速度对PLC程序进行反复扫描。PLC程序采用PMAC提供的命令语言编写,可以直接运行,也可经编译后执行。

数控系统论文篇（8）

 

工业控制网络因为搭建使用方便，远程管理方便的优势已经广泛地用于各行各业。工业控制以太网比传统的工业控制总线传输数据量大，协议更多样，通用性、扩展性更优越，逐渐成为大型分布式工业控制系统的首选。为适应地铁智能设备分布分散，数量大，协议种类繁多，监控实时性要求高的特点，广州地铁三号线组建了以工业控制以太网为骨干的综合监控系统。

本文以主动探测型蠕虫为讨论对象。蠕虫可能造成网络中断，工作站死机等问题，严重威胁着工控网络的正常稳定工作。免费论文，综合监控系统。。防御蠕虫入侵已经成为摆在工业控制网络维护人员面前的一道难题。

1广州地铁三号线的综合监控系统介绍

广州地铁三号线综合监控系统是一个大型数据采集与监控系统，集中监控三号线全线各站的电力、智能建筑、火灾报警、屏蔽门、防淹门、广播、闭路电视、售检票系统、行车信号、车载信息、乘客信息传递、时钟系统、门禁系统等十三个专业的设备。

系统采用千兆光纤以太网为骨干网，各站通过千兆交换机连接作为网络节点。千兆交换机与前端处理器连接，以前端处理器为与诸系统如火灾报警系统、智能建筑系统等子系统设备的通讯转换接口。

综合监控系统的数据库存放于各站服务器，本站工作站访问本站服务器数据库读取设备状态显示。系统结构呈典型C/S结构。服务器采用UNIX系统而工作站采用windowsXP系统。服务器与工作站通过中间件软件完成数据交换。

综合监控系统管理员可从网管工作站可读取被监控的各种设备的运行数据及系统运行数据。

网络结构如图1所示：

2主动探测型蠕虫的特征

蠕虫是一类具有强传染性，攻击系统漏洞干扰计算机及网络工作的程序的统称。蠕虫和传统的病毒有以下区别：

（1）存在形式不同：传统病毒是可自我复制的一个代码片段，寄生在宿主文件中。蠕虫则是一个独立的程序。

（2）传染机制不同：传统病毒的传播方式是将病毒代码嵌入宿主程序，蠕虫则是通过自身复制感染网络上的其他计算机。

（3）触发方式不同：传统病毒需要使用者操作宿主文件触发，蠕虫则是主动攻击，不需人为干预。

常见的主动探测型蠕虫工作过程可分为网络探测、系统漏洞扫描、实施攻击、自我推进四步。

蠕虫先会进行网络探测，即通过IP探测机制探测网络中其他主机的IP。完成网络节点的探测后，蠕虫对被发现的网络主机进行扫描，探测主机系统是否存在适合攻击的漏洞。确认网络主机为可传播对象后，蠕虫将自身复制到目标主机并在目标主机上进行自我隐藏、信息搜集等工作。同时，蠕虫会将自身在目标主机上复制多个副本，并启动搜索进程，实施网络探测，进行下一轮攻击。

3综合监控系统蠕虫的来源：

综合监控系统是工控系统，并不接入Internet，蠕虫的来源主要是以下两种：

（1）更新软件版本时感染蠕虫

工控软件一般都不是在工厂一次开发完成，直接上线投入运行就能达到终验水平的。工控软件从完成初步开发出厂，到稳定运行，最终达到可接受验收的水平，往往需要经过多次升级修改。

（2）取数据时感染蠕虫

较安全的数据读取方式是采用一次性写入的光盘取出数据。但综合监控系统有其特殊性，首先综合监控系统可监控几乎所有设备，需要读取的数据量巨大；其次因为地铁行业的特殊性，数据分析需要及时，在事件发生后必须马上取得数据，导致取数据的次数较多。这样假如每次取数据都花费一张光盘，成本相当高，不符合企业利益。

另外，在运行过程中，为了分析系统运行状况，保障系统安全运行，管理员每天都需要读取系统运行日志进行分析并保存。管理员的存取介质也有可能带有蠕虫。

4蠕虫的防治

4.1蠕虫的检测

综合监控网络的网络结构简单，数据内容单一，利于用对照表检测法进行感染检测。免费论文，综合监控系统。。凡是不符合对照表特征的数据包均视为有害，进行报警。

（1）检测的基础是建立特征对照表。综合监控系统的监控机制在时间上是循环重复的。免费论文，综合监控系统。。因此可以从骨干网提取一时段单位的数据包，根据设计文本规定的通讯信息种类，遍选让检测软件学习，生成特征对照表。

（2）对照表的特征的选择。根据蠕虫的入侵习惯，可选用协议种类比，源IP，目标IP，数据量作为检测特征量。

综合监控网内数据包较固定，可增加数据包长度作为特征量。免费论文，综合监控系统。。免费论文，综合监控系统。。

（3）进行数据检测。为减少网络负荷，采取定时抽取一时间段骨干网数据进行检测的方式。出现不符合特征表的情况将进行报警。

4.2系统功能的恢复

蠕虫网络感染能力很强，通常单工作站完成蠕虫清楚，网络上有残留的蠕虫，几小时后又会重复感染。所以清除蠕虫是一个系统性的工作，不能单机进行。

服务器采用UNIX系统，前端处理器采用VxWorks系统，均不感染针对windows系统蠕虫，综合监控系统网络的蠕虫宿主是工作站。为减少恢复所用时间，可对工作全盘恢复，彻底清除病毒。

清除蠕虫时必须断开各网络节点，恢复后逐站连接。

4.3蠕虫的预防

从维护者的角度，通过建立完善的管理制度限制蠕虫进入网络是较有效且成本较低的蠕虫防御方法。

针对蠕虫的来源，防御蠕虫应该注意两项制度的落实。

首先是规范软件上线前的病毒检测。软件出厂时必须有开发人员的病毒检测报告，上线前由用户在测试平台验证后才能上线运行。

第二是规范数据读取的权限，仅允许授权人员进行读取数据的操作。所用存储设备必须是专用设备，且连接办公网络时设置为只读。免费论文，综合监控系统。。

在成本允许的情况下，应该考虑增加综合监控系统对外接口的保护，减少蠕虫的影响范围，比如选用有防火墙功能的存储设备取数据，转换协议传输数据防止蠕虫扩散，在读取数据的终端网管工作站设置防火墙。

参考文献

[1]王民孙薇王艳玲《网络蠕虫检测和控制研究》/文章编号1671-7597（2009）1020079-01

[2]魏长宝《入侵、蠕虫对网络安全的危害及防范》/文章编号1672-3791（2007）12（b）-0081-02

数控系统论文篇（9）

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）28-6289-05

Optimal Preview1 概述

“Networked Control Systems”被提出的时间不长，但被作为一个系统研究以来已经取得了一定的成果。网络控制系统一般有两种理解，一种是对网络的控制（Control of Network）；另一种是通过网络传输信息的控制系统（Control through Network）。在网络控制系统中，由于采样及控制信号通过网络进行传输，网络所特有的不确定性如数据丢包、网络时滞等问题不可避免。而数据丢包是造成系统性能恶化的主要原因，因此对系统丢包的处理成为网络控制系统分析与综合需要解决的首要问题。

近几十年以来，学术界对系统丢包问题的研究越来越多。很多学者对带有时滞的结构主动及结构半主动力学模型进行了广泛的研究。文献[1]将传感器到控制器以及控制器到执行器两个通道的数据丢包用两个相互独立的马尔科夫链描述，给出了状态反馈控制器的设计方法，并研究了闭环系统的随机稳定性。文献[2]通过切换线性系统模型描述具有有界数据丢包的网络控制系统，用切换系统理论研究了系统的稳定性条件以及可镇定条件。同样，很多文献研究了具有丢包的网络预测控制方法，文献[3]针对同时具有丢包和之后的网络控制系统，提出了一中改进型的预测控制器设计方法并分析了系统闭环稳定性。

然而，此类问题的模型一般都要考虑传输过程中不确定性的影响，这种影响对于系统来说是一种干扰。但现有的研究方法在设计控制器时通常都忽略外部干扰，即在进行最优控制设计时不考虑外部激励项[4-7]。然而从实际意义来看干扰的影响是不容忽视的，因而研究在不忽略外部干扰的前提下开展此类系统丢包问题具有重要的理论价值和实际意义。

文献[8]提出预见控制概念以来，人们在预见控制方面进行了大量的研究[9-11]. 预见控制有着很强的应用背景，比如在汽车驾驶中的速度控制和路线控制，车体主动悬架装置，机床、机器人等的路径控制，轧机的控制以及电力转化器等[12-13]，都用到了预见控制的理论。由于网络控制系统与预见控制理论中研究的系统不完全类似，所以数学推导和条件假设是必须的。我们将外部干扰加入到原状态变量中构造出一个扩大系统（或称增广系统），实现最优预见控制。最后数值仿真验证了本文理论的正确性。

2 系统分析及建模

考虑网络控制系统为一类离散的输出反馈系统[14]，系统模型如下

[x（k+1）=Ax（k）+Bu（k）+Ed（k）y（k）=Cx（k）] （1）

其中[x（k）∈Rn]为状态向量，[u（k）∈Rr]是输入向量，[y（k）∈Rm]是输出向量，[d（k）∈Rl]为引起丢包的干扰向量，A，B，C，E分别为 [n×n，n×r，m×n]，[n×l]的常数矩阵。

此模型背景是干扰向量[d（k）∈Rl]引起的一类丢包问题，定义此干扰向量的[Pd（k）P2]，假设系统能够承载不丢包的干扰上限为[Pd*P2]，即当[Pd（k）P2

[L（k）=I，当Pd（k）P2>Pd*P20，当Pd（k）P2

下面我们将会把对于干扰信号的预见采集器信息通过新的建模加入到模型中，针对新的模型进行最优控制的研究，模型建立如下：

[x（k+1）=I-L（k）Ax（k）+Bu（k）+Ed（k）+L（k）x（k）y（k）=C-L（k）Cx（k）+L（k）Cx（k-1）]

对此模型进行整理得：

[x（k+1）=A-L（k）A+L（k）x（k）+B-L（k）Bu（k）+E-L（k）Ed（k）y（k）=C-L（k）Cx（k）+L（k）Cx（k-1）] （2）

3 扩大系统的推导

设系统的目标值信号[Rt，Rt∈Rm]为已知，误差信号定义为

[e（k）=R（k）-y（k）]

为了能够顺利应用预见控制理论对此背景问题进行研究，我们现在做出预见控制理论的两个基本假设：

假设1. 当前时刻[k]和前一时刻[k-1]的干扰信号[dk，dk-1]已知，并且干扰信号的预见步数为[Md]，[Md]步以后其值为零. 即[dk-1，dk，…，dk+Md]为已知，并且[dk+j=0，j=Md+1， Md+2，…]这里对于干扰信号的假设通过预见采集器[L（k）]来实现。

假设2. 当前时刻[t]的目标值信号[Rk]已知，并且目标值信号的预见步数为[MR]，[MR]步以后其值为零. 即[Rk，Rk+1，…，Rk+MR]为已知，并且[Rk+j=0，j=MR+1， MR+2，…]，目标值信号为我们所期望的每一步的信号，预见或直接给定都是可以的。

本节采用类似于线性定常系统最优预见控制的方法， 通过引入一个误差系统， 把上面的跟踪控制问题转化为调节问题. 差分算子取为，

6 结束语

本文首次把预见控制理论用于研究网络控制系统，使得预见控制理论与丢包问题实现了结合. 针对一些控制算法在设计控制器时忽略不确定性影响的缺憾，对网络控制系统的丢包模型的最优控制问题进行研究。通过利用把可预见的不可忽略的外部激励信息加入状态向量的技巧，构造了被称为扩大系统的形式上的无扰动项的普通调节系统。于是可以利用已知的调节系统理论得到最优控制输入. 求解出针对原系统的控制输入，即得到带有预见作用的控制器。最后的数值仿真说明本文的定理是正确的，方法是可行的。

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数控系统论文篇（10）

1、引言

大型火力发电单元机组的生产流程可以分为锅炉的燃烧系统和汽水系统。锅炉的燃烧系统是提供热量维持主汽负荷、保证燃烧经济性、安全性的重要控制系统。主汽压力是衡量蒸汽量与外界负荷两者是否相适应的重要标志。由于大型单元机组容量大，燃料品种多变，投入的磨煤机给煤机台数不同，导致常规的PID控制器难以满足实时控制的要求。

模糊控制器是一种控制结构简单的非线性控制器，具有很好的鲁棒性、适应性和容错性，一些学者已经将其应用于火电厂热工控制系统，但由于模糊控制本质上一种非线性的PD控制，无法消除系统静差。

2、改进型模糊控制器基本原理

改进型模糊控制策略的核心思想是，在保持模糊论域上模糊分割不变的情况下，根据输入量误差e和误差改变量ec的值对模糊论域和隶属函数进行伸缩调整。设输入变量xi和输出变量ui的论模糊域分别为（-Ei，Ei）和（-Ui，Ui），（i=1，2，...n），变论域模糊控制器的论域及隶属度函数随输入量变化而发生变化，其简略表达形式为：

3、改进型模糊自适应PID控制原理

3.1模糊自适应PID控制原理

模糊自适应PID控制器一种模糊控制与PID控制的复合控制器，该控制器改变传统PID控制器的参数Kp，Ki，Kd固定，无法跟随误差实时调整的缺点，提出了利用模糊控制器跟踪误差信号在线改变PID控制器参数的方法，提高了模糊控制的效果。

3.2粒子群算法寻优原理

粒子群优化算法（PSO）是一种仿生优化算法，本文采用PSO对伸缩因子进行搜索优化，进而提高改进型PID控制器的控制效果，具体的优化过程如下：待优化的参数有αe，αec，βp，βi他们构成了搜索空间的四个维度，随机产生一组Xi，作为第一代初始种群，将Xi带入目标函数Q，计算适应值。设粒子i在当前寻优中的最优位置记为Xbesti=（xib1，xib2，xib3，xib4），相应的适应值记为Qbesti，则粒子i的当前最好位置可以表示：

重复上述步骤，直至得到最优解。

3.3改进型模糊PID控制器

模糊自适应PID控制器虽然可以修正原有PID控制器的控制参数，但是控制精度有限。本文采用标准粒子群算法在线优化模糊自适应PID控制器的调节因子，结合了两种控制器的优点，可根据系统误差大小实时调整模糊控制器的论域和系统输出，提高系统控制精度。

4、仿真实验

在某电厂300MW机组燃烧系统过程画面做实验，在装入不同初始条件时采样，采样周期为5秒，采样总时间为20分钟。将得到的数据处理后，利用辨识算法在Matlab中得到不同负荷下该燃料控制系统的数学模型。

4.1改进型模糊PID控制器的实现

本文选择采用采用改进的PSO算法对上述模糊自适应PID控制器的输入与输出环节的调节因子寻优，设置模糊控制器的模糊词集为{PB，PM，PS，Z，NS，NM，NB}，采用三角形隶属函数，输入变量e，ec的基本论域分别设为[-12，12]，[-6，6]，输出变量的基本论域要根据PID控制器的参数设定。通过PID控制器参数整定方法，得到PID控制器的参数为δ=0.48，Ti=289，Td=0.0001。

因此模糊控制器的输出 的基本论域应该在比例、积分系数的一定范围内选择，为了计算方便设为[-0.6，0.6]，[-0.012，0.012]，而输入输出对应的模糊变量的模糊论域均为[-6，6]，采用最大隶属度法去模糊化。根据公式（10）可以得到输入变量的量化因子ke，kec分别为0.5，1；输出变量的比例因子kp，ki分别为0.1，0.001。

4.2仿真结果

选取该电厂机组负荷为90%时，机组给煤量与主汽压之间的数学模型如下：

为了验证控制效果，与常规PID控制器，模糊自适应PID控制器进行仿真对比定值跃扰动下，有三种控制方式的系统输出。对比三条曲线可以看出，改进型模糊PID控制器在动态性能和稳态性能上都较明显优于另外两种控制器，它的控制精度更高，曲线更平稳。

4.3鲁棒性验证

在燃料控制系统中，分别选取机组负荷在80%、100%时的模型参数，保持模糊自适应PID控制器和改进型控制器的PID初值、控制规则、粒子群算法初值等不变的情况下，加入幅值为1的定值扰动，观察两种控制器的鲁棒性。改进后的控制器的鲁棒性明显优于模糊自适应PID控制器的鲁棒特性。

5、结束语

本文结合变论域控制思想，融入粒子群算法，设计出了改进型模糊PID控制器。采用标准粒子群算法在线优化模糊控制器的调节因子，改变控制器输出的大小，从而减弱控制系统对模糊控制规则和控制系统模型的依赖，优化了控制效果。

数控系统论文篇（11）

一、引言

系统控制的理论和实践被认为是20世纪对人类社会生活和生产活动产生重要影响的科学领域之一[1]。现代控制理论思想深刻、方法多样、内容丰富、充满美感，既提供了对线性系统进行建模、分析、综合的完整理论，也蕴涵着很多处理复杂问题的方法，如线性非奇异变换方法、分离原理、对偶原理、反馈方法、增广向量法等。这些方法可以简化系统的建模、分析、综合，为系统控制理论的其它分支乃至其它学科提供了可借鉴的思路。这些方法为解决复杂问题提供了一条有效途径。近十年来，为了适应素质教育发展的要求，不少从事现代控制理论课程教学工作的教师对该课程的教学提出了改革思路和措施[2-11]。

现代控制理论是计量学院数学与应用数学专业和信息与计算科学专业的学科选修课。该课程的主要任务是培养学生用系统的方法来分析、研究和解决问题。作为数学专业学生，通过该门课程的学习，除了培养学生从事控制系统分析和设计的基本能力之外，对于了解作为信息科学主要组成部分之一的自动控制科学，特别是现代控制理论的体系和结构，以及认知涉及的相关数学理论和应用均具有重要意义。该课程的主要特点是将实际系统抽象为数学模型，根据数学模型去研究系统的各个方面，理论性强、内容丰富、概念抽象、公式多、习题多、计算繁杂。对于数学专业的学生而言，虽然数学公式的推导相对较为容易，但对公式意义和内涵的正确理解并非容易。近几年来，为了适应当今社会对人才素质教育培养的要求，提高教学质量，培养学生创新意识、创新精神和创新能力，我们结合学生的专业特点和课程自身的特点，对教学改革进行积极探索和尝试。

二、教学内容改革

1、重视课程体系架构的教学

在绪论课上，我们向学生讲解两方面内容：一是以“自动控制技术与人类进步”为题介绍控制论的发展史、自动控制技术的发展对人类社会产生的影响、现代控制理论产生的数学基础、现代控制理论的主要内容等，向学生强调控制理论处在以自动化、计算机和机器人为代表的新技术革命的核心，控制理论的成果在美国Apollo登月计划实施中起过实质性的作用[12]。由此启发学生对该课程的兴趣，让学生了解到现代控制理论是应分析与设计高质量和大型复杂控制系统的需要而产生的，它以近代应用数学为理论工具。二是向学生说明控制技术与信息技术的关系。现在信息技术已渗透到生活中的方方面面，信息产业的发展也日新月异，数学与应用数学专业和信息与计算科学专业的学生就业主要在信息产业中，而控制技术是信息技术的四大基本技术之一[13]，现代控制理论的内容为从事信息技术方面工作提供重要的思想方法。

2、优化教学内容，突出本质性概念

在教学内容的选择上，必须抓住最基本、最本质的概念、原理和方法及其相互联系，在结构上使课程的体系清晰完整，防止定义和结论的堆砌，帮助学生构建出自己的系统的知识结构。针对教材[14]的特点，在保证严谨性和系统性的前提下，我们为学生补充拉普拉斯变换、能控子空间的概念及表示、能控性能观性的PBH判据、稳定性与特征值的关系等内容。在讲授定理、公式时，不刻意追求定理证明中数学上的严密性，重点强调其应用背景、应用条件的限制，要求学生从本质上进行理解，避免生搬硬套地运用理论。

3、介绍新知识，跟踪新技术

我们在教学中把当年中国控制会议、中国控制与决策学术年会、美国控制会议等国内外一流会议的征稿范围和部分大会报告介绍给学生，并介绍一些非线性控制、自适应控制、H∞控制和分布参数系统控制等的基本思想。这样可以拓展学生思路、开阔学生视野，使学生深入了解现代控制理论的思想体系和发展前沿，把握该学科的研究方向和发展趋势，为进一步学习、研究，以及将所学的基础理论应用于工程实际打下良好基础。

4、渗透数学文化思想

在讲授基本理论和方法的同时，可以向学生介绍一些大师们的研究成果和相关的数学史，引导学生提炼数学思想的方法，积累数学文化。控制论科学的创立者之一维纳[15]是一位数学天才，在布朗运动理论和位势理论研究方面做出了独创性的贡献，他也是信息论的创始人。工程控制论的创始人钱学森[16]是我国杰出的爱国工程师，人类航天科技的重要开创者和主要奠基人，是应用数学和应用力学领域的领袖人物，他也致力于当代大学生的教育问题。在教学中还要不断强化数学知识在控制论中的应用。数学作为系统控制科学的基本分析工具，内容涉及了数学的各个学科。如以W.M.旺纳姆代表的基于几何概念和方法的几何理论，以R.E.卡尔曼为代表的基于抽象代数方法的代数理论，以及以H.H.罗森布罗克基为代表的基于复变量方法的频域理论。在现代控制理论课程中，涉及了频域理论、状态空间理论及变分理论等。矩阵分析和微分方程理论是不可或缺的数学工具。在授课过程中，适时地介绍相应的数学基础，是学生学好现代控制理论课程的基础和关键。例如，高等代数中的Cayley-Hamilton定理、极小多项式、矩阵Jordan分解等在控制论中有着重要的应用，在判断系统的能控性、能观性，系统的能控标准型、能观标准型中都有体现。讲解数学文化不仅可以提高学生学习的兴趣，也是对学生思想文化进行熏陶，这对学生数学素养的形成和提高有着极其重要的作用。

三、教学方法改革

1、 注重仿真与实验

现代控制理论实践性强，为了使学生真正掌握控制系统分析和设计的方法，必须进行仿真和实验的教学。通过仿真和实验，学生可以加深对理论知识的理解，培养分析、解决问题的能力和创新思维的能力[4]。我们开设了8学时的上机实验（4个实验，每个实验2学时），内容包括：（1） 利用MATLAB进行系统模型的相互转换、对状态空间模型进行分析；（2） 系统能控性、能观性和稳定性的判定；（3） 基于极点配置的系统设计、基于状态观测器的系统设计；（4） 基于线性二次型最优控制的系统设计。这些实验不仅可以培养学生应用计算机对系统进行辅助分析的能力，也极大提高了学生的学习兴趣。

2、采用交互式教学

在讲授完基本概念和原理之后，学生对于本课程的方法和思路有了初步认识。对于某些不出现新概念和原理的章节，例如极点配置问题和状态观测器设计等，我们组织学生进行讲授。事先把学生分成几个小组，每组5-6人，每个小组分配一节内容，进行预习，一般留一周的预习时间。讲授时各小组派代表到讲台上讲授，逐句解释所讲内容，小组其他成员可以随时进行补充，其他学生和老师可以提问。如果讲授有误，老师马上打断，让学生重新思考，或者予以纠正。我们通常向学生提问讲授中涉及到的概念和结论，借以检查学生对所学知识的掌握情况，并在每一部分完成后进行总结。通过学生讲授，可以提高学生的自学能力、查资料的能力和协作能力。这一学习方式要求教师对讲授的内容了如指掌，能够应对学生讲授中发生的各种情况，以免纠缠细节，影响教学进度。在应用中还要注意精心选择让学生讲授的内容，不宜过多。

3、对学生进行科研训练

现代控制理论课程一般面向高年级学生开设，在教学中可以对学生进行科研训练，为学生未来进行科学研究打下基础。教师可以把自己的科研课题分成一系列小问题，让学生参与研究。学生通过查阅文献，分析论证，能够接触到学科发展的前沿，提高创新能力。教师也可以给学生提供开放式题目，让学生进行总结。题目可以是“控制理论在***领域中的应用”、“***的控制理论模型”或“***控制器设计”等。把学生分成若干个小组，每组3-5人，让学生查阅文献，撰写研究报告。在此过程中检查学生对知识的掌握情况，并引导学生提出创新想法。题目完成后学生把研究报告做成PPT，每个小组派代表为大家讲解，一起进行讨论。这样可以开阔学生的眼界和思路，增加知识的广度和深度。

四、考核方式改革

为了克服传统考核方式的不足，实现素质教育的目标，引导学生参与科研型学习，考核方式应该加大科研型学习的比重。我们采用的考核方式如下：（1）平时成绩30分，其中出勤情况10分、课堂表现10分、课后作业10分；（2）实验成绩20分；（3）科研型学习占50分，其中研究报告20分，讲解情况20分，创新性10分。

五、结论

本文针对现代控制理论课程内容多，课时少，理论性和应用性都很强的特点，从教学内容、教学方法、考核方式等方面对教学改革进行了探讨，以期达到提高学生学习兴趣，培养学生分析、解决问题的能力，增强学生创新意识的素质教育目标。这些改革在教学实践中受到学生的好评，学生的学习热情和学习效果有了很大提高，学生感觉收获很大。但是，现代控制理论的教学改革是一个不断探索实践的过程，仍需坚持不懈的努力。特别是针对数学专业的学生，由于学生主体专业的特点，如何更好地实现专业和课程教学目标，仍然有大量的问题需要在课程教学实施过程中继续尝试和探索。

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