自動(dòng)控制理論論文范文第1篇

（一）計(jì)算機(jī)病毒的入侵。病毒入侵是計(jì)算機(jī)管理過程中經(jīng)常遇見的情況，計(jì)算機(jī)病毒主要分為優(yōu)盤病毒與網(wǎng)絡(luò)病毒兩種形式，網(wǎng)絡(luò)病毒又被分為多種形式，如可以不經(jīng)允許就進(jìn)行自身復(fù)制的蠕蟲病毒，隱藏性的特洛伊木馬病毒等。這些病毒的侵入輕則會(huì)使計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度降低，重則會(huì)損壞計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)丟失，甚至損壞主板。計(jì)算機(jī)病毒的危害力度是不可估量的，當(dāng)其進(jìn)入某個(gè)運(yùn)行程序中時(shí)，便會(huì)擴(kuò)散到整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中。

（二）人為因素。人為因素主要分為兩種，一種是當(dāng)人際關(guān)系出現(xiàn)不融洽現(xiàn)象時(shí)，有人利用毀壞計(jì)算機(jī)中重要信息，或?qū)τ?jì)算機(jī)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行篡改、刪除的手段進(jìn)行惡意報(bào)復(fù)，達(dá)到制造麻煩的目的的有意行為；另一種是指計(jì)算機(jī)操作或管理人員由于自身技術(shù)水平較為低下，在對(duì)計(jì)算機(jī)的操作過程中產(chǎn)生了錯(cuò)誤操作導(dǎo)致計(jì)算機(jī)安全配置不當(dāng)?shù)葻o意行為。但無論是有意還是無意，在眾多可能的人為因素面前，計(jì)算機(jī)仍然面臨著許多安全威脅。

（三）相關(guān)法律規(guī)定不完善。相關(guān)法律體系的不健全現(xiàn)象無法為計(jì)算機(jī)安全管理提供有效的保障，即使國家已經(jīng)對(duì)其加以關(guān)注，制定了相關(guān)的法律，但這些法律法規(guī)還是存在著許多漏洞，許多不法分子仍然在法律的制約下輕而易舉的鉆了空子。因此，國家還需對(duì)計(jì)算機(jī)安全保護(hù)的問題加以重視，使不法分子沒有可乘之機(jī)。

（四）系統(tǒng)運(yùn)維管理不規(guī)范。計(jì)算機(jī)的運(yùn)行維護(hù)管理主要包括制度、機(jī)構(gòu)建設(shè)、人員三個(gè)方面。制度管理主要是使得計(jì)算機(jī)操作人員或管理人員在對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作時(shí)有理可循，有據(jù)可依，不會(huì)使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)無序運(yùn)行的現(xiàn)象，避免安全漏洞的產(chǎn)生；機(jī)構(gòu)建設(shè)管理則是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全出現(xiàn)問題時(shí)可以將其有效解決的重要途徑，對(duì)于防止問題頻發(fā)起著關(guān)鍵作用；內(nèi)部人員對(duì)單位計(jì)算機(jī)的操作情況極為熟悉，因此加強(qiáng)內(nèi)部人員的管理是防止人為因素中有意破壞行為的關(guān)鍵。但在許多單位都存在著系統(tǒng)運(yùn)維管理不規(guī)范的行為，把握不好制度、機(jī)構(gòu)建設(shè)與人員管理三者的關(guān)系，對(duì)計(jì)算機(jī)安全產(chǎn)生威脅。

二、計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)化中的安全管理技術(shù)

（一）網(wǎng)絡(luò)加密。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù)是對(duì)重要信息數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)的重要手段，在信息傳遞的過程中采用亂碼的形式，之后再進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的還原。其主要包括算法與密鑰；兩種元素，算法用來生成密文，密鑰用來解密、編碼。

（二）隱通道技術(shù)。運(yùn)用隱通道可以實(shí)現(xiàn)由低安全級(jí)別向高安全級(jí)別主體發(fā)送信息，且不易被檢查與控制，用戶可以以反向思維進(jìn)行信息傳遞。隱通道技術(shù)的運(yùn)用可以有效的預(yù)防重要信息、數(shù)據(jù)、文件的泄露。

（三）水印技術(shù)。在不影響原內(nèi)容的情況下，通過某些算法將需要隱藏的信息加印到原內(nèi)容載體上，這種水印技術(shù)的運(yùn)用能夠有效的避免非法盜取信息的現(xiàn)象發(fā)生，也是進(jìn)行數(shù)據(jù)信息保護(hù)的重要研究發(fā)展方向。

（四）防火墻技術(shù)。防火墻技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行訪問控制，對(duì)每一個(gè)連接進(jìn)行檢查，防止網(wǎng)絡(luò)遭到外界的干擾。在防火墻使用的過程中一定要保證使用方法的準(zhǔn)確性與防火墻設(shè)計(jì)的合理性，只有這樣才能保障網(wǎng)絡(luò)的安全性，才能將不安全服務(wù)進(jìn)行屏蔽，降低風(fēng)險(xiǎn)，提高網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全度。

三、計(jì)算機(jī)安全管理工作中的防范措施

（一）提高管理人員素質(zhì)。在計(jì)算機(jī)的安全管理工作中人的作用是非常關(guān)鍵的，對(duì)于相關(guān)管理人員進(jìn)行工作技能的培訓(xùn)，加強(qiáng)對(duì)其思想道德、職業(yè)道德的培養(yǎng)，使其加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)安全管理工作的重視。計(jì)算機(jī)安全管理工作是不可以僅靠控制自動(dòng)化來完成的，因此發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性對(duì)計(jì)算機(jī)安全進(jìn)行管理是非常必要的。

（二）完善計(jì)算機(jī)運(yùn)維管理機(jī)制。實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的絕對(duì)安全是不可能的，只有建立具有科學(xué)規(guī)章制度，高效管理機(jī)構(gòu)，優(yōu)秀管理人員的計(jì)算機(jī)運(yùn)維管理機(jī)制才能為其安全性提供保障。日常工作中可以提前對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果制定出補(bǔ)救措施，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能采取積極有效的補(bǔ)救措施，將損失降到最低。此外，還要對(duì)管理人員的工作流程進(jìn)行嚴(yán)格的要求，制定獎(jiǎng)罰措施，且落到實(shí)處，避免人為因素導(dǎo)致計(jì)算機(jī)無法正常運(yùn)作的現(xiàn)象發(fā)生。

自動(dòng)控制理論論文范文第2篇

關(guān)鍵詞：本機(jī)振蕩器直接數(shù)字頻率合成自動(dòng)頻率控制脈內(nèi)測頻

雷達(dá)系統(tǒng)根據(jù)其工作頻率一般分為米波雷達(dá)、分米波雷達(dá)和厘米波雷達(dá)，其接收機(jī)通常是超外差形式的。分米波雷達(dá)和厘米波雷達(dá)由于其工作頻率較高，一般都有自動(dòng)頻率控制（AFC）系統(tǒng)，控制本振頻率自動(dòng)跟蹤發(fā)射頻率的變化，或者控制發(fā)射頻率自動(dòng)穩(wěn)定在本振頻率對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)上，保證雷達(dá)接收機(jī)的中頻頻率穩(wěn)定。但是傳統(tǒng)的模擬式單環(huán)路或雙環(huán)路AFC系統(tǒng)由于受模擬電路本身的局限，使得AFC的跟蹤速度慢、跟蹤頻率范圍窄、精度低，甚至有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤跟蹤的情況；此外，控制本振的自頻控雷達(dá)由于在本機(jī)振蕩器上加裝了頻率調(diào)整裝置，影響了本振的頻率穩(wěn)定度，這對(duì)動(dòng)目標(biāo)雷達(dá)而言是難以接受的。米波雷達(dá)由于其工作頻率較低，基本上沒有自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)，但是米波雷達(dá)的發(fā)射機(jī)工作頻率和接收機(jī)本機(jī)振蕩頻率由于環(huán)境溫度、電源電壓和負(fù)載變化而發(fā)生一定的變化，其變化范圍從幾十千赫茲到數(shù)百千赫茲，通常在500～600kHz之間。雖然由此造成的中頻頻率變化量的絕對(duì)值不會(huì)超出中頻放大器的通頻帶范圍（中頻放大器的通頻帶通�！�1MHz），但是數(shù)百千赫茲的變化量使回波信號(hào)不能得到最有效的放大，造成雷達(dá)接收機(jī)技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)性能降低，此時(shí)即使加裝DSU（DigitalStableUnit）設(shè)備，也由于中頻頻率漂移的影響，使DSU的性能無法得到最有效的發(fā)揮。

應(yīng)用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)方案，這種方案的應(yīng)用解決了非相參雷達(dá)的自動(dòng)頻率跟蹤與本振頻率穩(wěn)定度之間的矛盾，但是鎖相環(huán)固有的大慣性、大步進(jìn)間隔和非線性誤差卻嚴(yán)重地限制著鎖相環(huán)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)的性能，使其無法滿足高速、高頻率分辨率、大帶寬的要求。

DDS技術(shù)是近幾年來迅速發(fā)展的頻率合成技術(shù)，它采用全數(shù)字化的技術(shù)，具有集成度高、體積小、相對(duì)帶寬寬、頻率分辨率高、跳頻時(shí)間短、相位連續(xù)性好、可以寬帶正交輸出、可以外加調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，并能直接與單片機(jī)接口構(gòu)成智能化的頻率源。基于DDS技術(shù)的自適應(yīng)米波雷達(dá)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)是新一代的自動(dòng)頻率控制（AFC）系統(tǒng)，它以直接數(shù)字頻率合成技術(shù)（DDS）為基礎(chǔ)，以單片機(jī)為控制核心，通過高速高精度脈內(nèi)頻率測量模塊對(duì)雷達(dá)發(fā)射頻率進(jìn)行精確測量，然后由單片機(jī)控制DDS，對(duì)發(fā)射頻率進(jìn)行搜索和跟蹤。因此它是一種易于實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式智能化自適應(yīng)頻率控制系統(tǒng)。

圖2DDS頻率合成模塊結(jié)構(gòu)圖

1系統(tǒng)組成及工作原理

基于DDS技術(shù)的自適應(yīng)米波雷達(dá)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)主要由高速脈內(nèi)頻率測量模塊、DDS頻率合成模塊、單片機(jī)和包括頻率顯示、控制鍵盤的人機(jī)接口模塊組成，如圖1所示。

系統(tǒng)采用高速高精度實(shí)時(shí)脈內(nèi)頻率測量技術(shù)，利用頻率穩(wěn)定度高達(dá)10－9的高穩(wěn)恒溫時(shí)標(biāo)對(duì)頻率進(jìn)行倒計(jì)數(shù)法測量，由單片機(jī)對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行分析處理，并控制DDS頻率合成模塊，完成對(duì)發(fā)射頻率的搜索和跟蹤。系統(tǒng)中除了DDS輸出后的濾波、放大電路采用模擬電路外，其它全部采用高速數(shù)字電路，并結(jié)合了單片機(jī)具有的可編程能力，使系統(tǒng)避免了傳統(tǒng)模擬式AFC的缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)更加靈活的控制。

雷達(dá)開機(jī)后，系統(tǒng)首先工作于搜索模式：單片機(jī)控制DDS頻率合成模塊輸出本振頻率的最低值，與從發(fā)射機(jī)耦合過來并經(jīng)過衰減后的發(fā)射脈沖頻率混頻，取出下變頻后的中頻信號(hào)，經(jīng)過頻率測量模塊測量后將結(jié)果送入單片機(jī)，單片機(jī)若判斷頻率測量結(jié)果不是規(guī)定的中頻頻率值，則控制DDS頻率合成模塊將輸出的本振頻率按規(guī)定的步長（通常是頻率測量系統(tǒng)的頻率分辨率）調(diào)高，重復(fù)此過程，直到頻率測量系統(tǒng)測量得到的頻率值為規(guī)定的中頻頻率值為止。若搜索過程中本振頻率達(dá)到上限時(shí)仍未搜索到規(guī)定的中頻頻率值，則返回到本振頻率最低值，重新開始新一輪的搜索。系統(tǒng)一旦搜索到規(guī)定的中頻頻率值就進(jìn)入跟蹤狀態(tài)。

在跟蹤狀態(tài)，頻率測量模塊對(duì)每一個(gè)發(fā)射脈沖頻率與本振頻率下變頻得到的中頻脈沖頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)精確測量，在發(fā)射脈沖結(jié)束時(shí)將測量結(jié)果送入單片機(jī)。單片機(jī)立即根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算出響應(yīng)的本振頻率調(diào)整量，并控制DDS頻率合成模塊調(diào)整輸出頻率，保證在目標(biāo)回波信號(hào)到達(dá)接收機(jī)時(shí)，本振信號(hào)已經(jīng)調(diào)整到與該發(fā)射脈沖頻率對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)上，使目標(biāo)回波信號(hào)下變頻后的頻率值為準(zhǔn)確的中頻頻率值，從而保證目標(biāo)回波信號(hào)能夠得到最有效的放大。

跟蹤模式實(shí)質(zhì)上是一個(gè)自適應(yīng)的控制過程：某一發(fā)射脈沖的頻率比前一發(fā)射脈沖的頻率升高（降低）在本振頻率不變的條件下，中頻頻率升高（降低）頻率測量模塊的測量結(jié)果升高（降低）單片機(jī)得到測量結(jié)果后控制DDS頻率合成模塊，使之輸出的本振頻率相應(yīng)升高（降低）中頻頻率降低（升高）到規(guī)定值。

2硬件結(jié)構(gòu)

2．1DDS頻率合成模塊

DDS頻率合成模塊以DDS芯片AD9854為核心，包括濾波電路、放大電路和與單片機(jī)的接口電路，圖2是其組成框圖。

AD公司推出的AD9854是DDS芯片中的典型代表之一，它具有300MHz的內(nèi)部時(shí)鐘，4～20倍的內(nèi)部可編程倍頻器使外部輸入的時(shí)鐘信號(hào)頻率可以從15MHz到75MHz，另外具有100MHz的并行接口總線，內(nèi)置正交雙通道DAC輸出，具有多種編程工作方式，能產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)和非線性調(diào)頻信號(hào)等復(fù)雜信號(hào)。

AD9854采用CMOS結(jié)構(gòu)，工作電壓為3．3V，而單片機(jī)AT89C51工作在5V電壓下，其總線電平是5V的TTL電平，為保證AD9854的正常工作，必須經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后再與AD9854接口，AD9854的時(shí)鐘信號(hào)也必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后送到AD9854的時(shí)鐘引腳。AD9854有正交雙通道DAC輸出，每一個(gè)通道都是反相的互補(bǔ)輸出，經(jīng)MAX436放大后濾波，然后再經(jīng)MAX436放大到雷達(dá)要求的本振電平。兩路輸出中的一路用于和發(fā)射脈沖混頻，將下變頻后的中頻信號(hào)送到頻率測量模塊進(jìn)行頻率測量，系統(tǒng)已經(jīng)知道DDS頻率合成模塊輸出的本振頻率，測量出發(fā)射脈沖的中頻頻率就能計(jì)算出發(fā)射頻率；另一路作為接收機(jī)的本振信號(hào)。

根據(jù)奈奎斯特采樣定律，當(dāng)DDS系統(tǒng)的時(shí)鐘為300MHz時(shí)，其輸出頻率的上限是150MHz，在工程應(yīng)用中通常只使用到時(shí)鐘頻率的40％，即120MHz。某型米波雷達(dá)的本振頻率上限略高于120MHz，經(jīng)查閱AD9854的數(shù)據(jù)手冊(cè)，其輸出頻率能夠達(dá)到理論的150MHz；同時(shí)經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，AD9854能夠在雷達(dá)本振頻率上限值處穩(wěn)定工作，且輸出信號(hào)質(zhì)量完全可以滿足雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)本振的要求。

2．2高速高精度脈內(nèi)頻率測量模塊

高速高精度脈內(nèi)頻率測量模塊采用倒計(jì)數(shù)法進(jìn)行頻率測量，主要由下變頻混頻器、濾波整形電路、計(jì)數(shù)器T0、計(jì)數(shù)器T1和時(shí)序控制電路組成。圖3是其結(jié)構(gòu)的組成框圖，圖4是倒計(jì)數(shù)法頻率測量的時(shí)序圖。

倒計(jì)數(shù)法測頻是用被測信號(hào)的N個(gè)周期形成一個(gè)計(jì)數(shù)門時(shí)間T＝N·Tx，在T時(shí)間內(nèi)由時(shí)標(biāo)F0計(jì)數(shù)，這樣一來測頻就相當(dāng)于測量門寬T，T的最大量化誤差是T0，Tx的最大量化誤差是T0/N。

某型雷達(dá)的發(fā)射脈沖的寬度是13μs，考慮到其發(fā)射機(jī)是單級(jí)振蕩式發(fā)射機(jī)，每個(gè)脈沖在起振和停振的過程中振蕩不穩(wěn)定，因此取中間的10μs作為測頻區(qū)間。該型雷達(dá)的第一中頻頻率為30MHz，在正常工作時(shí)，發(fā)射脈沖與本振信號(hào)下變頻的輸出頻率應(yīng)該是準(zhǔn)確的30MHz，在10μs的測頻時(shí)間內(nèi)應(yīng)有300個(gè)脈沖，即可取N＝300；高穩(wěn)定的時(shí)標(biāo)的頻率是100MHz，T0＝10ns，相應(yīng)的Tx的最大誤差是T0／300＝1／30ns，據(jù)此可計(jì)算出測頻的分辨率是30kHz，相對(duì)于雷達(dá)中頻放大器接近1MHz的帶寬而言，此指標(biāo)完全能夠滿足雷達(dá)系統(tǒng)的要求。用頻譜分析儀實(shí)際測得的系統(tǒng)跟蹤誤差如表1所示。

表1實(shí)際測得的系統(tǒng)跟蹤誤差表

發(fā)射頻率/MHz147.000147.500148.000148.500149.000149.500

本振輸出頻率/MHz116.999117.495118.008118.492118.990119.493

跟蹤誤差/kHz-1-5+8-8-10-7

發(fā)射頻率/MHz150.000150.500151.000151.500152.000152.500

本振輸出頻率/MHz119.995120.490120.990121.510122.005122.500

跟蹤誤差/kHz-5-10-10+10+50

模塊的工作過程是：當(dāng)雷達(dá)觸發(fā)脈沖到來時(shí)，時(shí)序控制電路打開計(jì)數(shù)器T，發(fā)射脈沖隨后到來，經(jīng)下變頻、濾波、整形后轉(zhuǎn)換成TTL方波作為計(jì)數(shù)器T的時(shí)鐘。當(dāng)計(jì)數(shù)器T計(jì)到第32個(gè)脈沖時(shí)，時(shí)序控制電路打開計(jì)數(shù)器T0，T0開始對(duì)高穩(wěn)定時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)器T計(jì)到第332個(gè)脈沖時(shí)，時(shí)序控制電路關(guān)閉計(jì)數(shù)器T和T0，并通知單片機(jī)已經(jīng)完成一次頻率測量，單片機(jī)取走測量結(jié)果，并對(duì)硬件電路復(fù)位，準(zhǔn)備下一個(gè)周期的測量。

2．3高穩(wěn)定度恒溫時(shí)鐘模塊

本機(jī)振蕩器的頻率穩(wěn)定度是影響雷達(dá)接收機(jī)性能的關(guān)鍵性指標(biāo)。由于DDS頻率合成方法的輸出頻率穩(wěn)定度僅僅取決于其時(shí)鐘的頻率穩(wěn)定度，因此選用頻率穩(wěn)定度高達(dá)10－9的恒溫晶體振蕩器作為整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘。恒溫晶體振蕩器輸出的100MHz高穩(wěn)正弦波經(jīng)放大后整形為標(biāo)準(zhǔn)的TTL方波，一路作為頻率測量模塊的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，另一路經(jīng)F161分頻為25MHz的TTL方波，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后作為AD9854的外部時(shí)鐘信號(hào)，利用AD9854內(nèi)部的可編程倍頻器倍頻12倍使AD9854工作在300MHz的內(nèi)部時(shí)鐘頻率下。高穩(wěn)定度恒溫時(shí)鐘模塊組成框圖如圖5所示。

3軟件結(jié)構(gòu)

單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，可以充分利用軟件可編程控制的優(yōu)勢對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行靈活有效的控制。圖6是單片機(jī)的軟件框圖。

通電以后單片機(jī)首先進(jìn)行初始化，然后設(shè)置DDS模塊的工作模式等參數(shù)，再進(jìn)行時(shí)序控制電路的復(fù)位并對(duì)所有計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零操作。隨后單片機(jī)不斷查詢測量完成信號(hào)。當(dāng)時(shí)序控制電路在雷達(dá)觸發(fā)脈沖的作用下完成一次測量時(shí)?熏就通過該信號(hào)通知單片機(jī)，單片機(jī)一旦查詢到測量完成便立即讀入測量結(jié)果。然后進(jìn)行分析，是標(biāo)準(zhǔn)中頻頻率時(shí)不進(jìn)行本振頻率的調(diào)整，直接準(zhǔn)備下一脈沖周期的測量，若不是則計(jì)算所需的頻率調(diào)整量，控制DDS頻率合成模塊進(jìn)行頻率調(diào)整，然后再準(zhǔn)備下一脈沖周期的測量。

搜索和跟蹤過程的區(qū)別主要在于計(jì)算頻率調(diào)整量的方法不同，其它流程基本一致。

自動(dòng)控制理論論文范文第3篇

【關(guān)鍵詞】分層遞階控制理論；自動(dòng)化；電力系統(tǒng)

隨著電力業(yè)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及運(yùn)行方式越來越復(fù)雜多變，對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性及運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性都提出了更高的要求。近年來，控制技術(shù)在不斷地拓展，控制方法也越來越多樣化，尤其是智能控制技術(shù)，在電力、冶金、化工、建材等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。本文探討了職能控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。

一、分層遞階控制理論

（一）分層遞階控制理論產(chǎn)生及發(fā)展

1977年，Saridis在針對(duì)機(jī)器人控制提出了一種智能控制的三級(jí)遞階結(jié)構(gòu)。該思想在智能控制中有廣泛應(yīng)用，并進(jìn)一步推廣到了結(jié)合信息融合的集散遞階智能控制系統(tǒng)。分層遞階是人們分析和組織復(fù)雜系統(tǒng)的一種常用方法。無論是信息分析、還是行為控制，都有其層次性，在高層負(fù)責(zé)宏觀的信息和決策，在低層負(fù)責(zé)具體的數(shù)據(jù)和控制。其基本控制原理是精度隨智能降低而增大，即IPDI（Increasing　Precision　with　Decreasing　Intelligence）原理。分級(jí)遞階控制系統(tǒng)是由一個(gè)三層結(jié)構(gòu)組成的，三層結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容包括組織級(jí)、協(xié)調(diào)級(jí)和執(zhí)行級(jí)三個(gè)層次。分級(jí)遞階控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

1.組織級(jí)

組織級(jí)代表控制系統(tǒng)的主導(dǎo)思想具有最高的智能水平，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的推理、規(guī)劃、決策、長期記憶、信息交流，并由人工智能起主導(dǎo)作用，主要進(jìn)行基于知識(shí)的各種信息處理和決策。

2.協(xié)調(diào)級(jí)

協(xié)調(diào)級(jí)為組織級(jí)和執(zhí)行級(jí)之間的連接裝置，涉及決策方式的表示，主要負(fù)責(zé)將組織級(jí)的指令進(jìn)行整合分配成為各項(xiàng)子任務(wù)，并將任務(wù)的執(zhí)行信息反饋出來，由人工智能和運(yùn)籌學(xué)起主導(dǎo)作用。

3.執(zhí)行級(jí)

執(zhí)行級(jí)是智能控制系統(tǒng)的最低層次，要求具有最高的控制精度，并由常規(guī)控制理論進(jìn)行控制，一般是由多個(gè)硬件控制器組成的，負(fù)責(zé)具體過程的控制。

（二）仿人智能控制

我國著名學(xué)者周其鑒、李祖樞教授提出的仿人智能控制理論（HSIC）是分層遞階控制理論的一個(gè)重要發(fā)展分支。仿人智能控制理論（HISC）研究的基本方法是：從分級(jí)遞階智能控制系統(tǒng)的最低層（運(yùn)行控制級(jí)）著手，充分應(yīng)用已有的控制理論成果和計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果，直接對(duì)人的控制經(jīng)驗(yàn)、技巧和各種直覺推理邏輯進(jìn)行測辨、概括和總結(jié)；并將其編制成各種簡單實(shí)用、精度高、能實(shí)時(shí)運(yùn)行的控制算法，并直接應(yīng)用于實(shí)際控制系統(tǒng)。仿人智能控制理論認(rèn)為，智能控制為對(duì)控制問題求解的二次映射的信息處理過程，即從“認(rèn)知”到“判斷”的定性推理過程和從“判斷”到“操作”的定量控制過程。

類似與Saridis的三元機(jī)構(gòu)，仿人智能控制提出了由任務(wù)自適應(yīng)級(jí)（TA）、參數(shù)自校正級(jí)（ST）和運(yùn)行控制級(jí)（MC）組成的2階產(chǎn)生式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，作為仿人智能控制體系中最基本的單元控制器（UC），如圖2所示。

仿人智能控制系統(tǒng)（如圖3）的單元控制級(jí)UC具有二階產(chǎn)生式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能夠獨(dú)立地面向?qū)嶋H被控制的對(duì)象，自組織、自適應(yīng)和自校正地完成實(shí)時(shí)控制任務(wù)。作為一高階產(chǎn)生式系統(tǒng)的各級(jí)，MC、ST和TA三級(jí)都有各自的規(guī)則庫RB、各自的特征辨識(shí)器Cl和推理機(jī)IE，三級(jí)之間蘊(yùn)含的信息交換通過對(duì)公共數(shù)據(jù)庫CDB直接存取數(shù)據(jù)來完成。這種緊藕合的并行運(yùn)行機(jī)制，便于單元控制器快速自適應(yīng)過程的完成。對(duì)于某一個(gè)單一的被控對(duì)象，一個(gè)單元控制器已足以自主地完成控制問題的求解。同時(shí)，其中各級(jí)產(chǎn)生式系統(tǒng)還可通過特征記憶，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)功能，不斷提高控制品質(zhì)。

此外，仿人智能控制理論提出了智能控制的分層信息處理與決策機(jī)構(gòu)，是求解控制問題的一種高階產(chǎn)生式系統(tǒng)結(jié)構(gòu).按層次高低可分為，中樞司令級(jí)（CC）、組織協(xié)調(diào)級(jí)（（X二）和單元控制級(jí)UC。

總之，仿人智能控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上具有以下基本特征：分層遞階的信息處理和決策機(jī)構(gòu)（高階產(chǎn)生式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）、在線的特征辨識(shí)和特征記憶、開閉環(huán)控制結(jié)合和定性決策與定量控制、結(jié)合的多模態(tài)控制、啟發(fā)式和直覺推理邏輯的應(yīng)用。

二、仿人智能控制理論和電力系統(tǒng)自動(dòng)化

（一）仿人控制理論在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

1995年，汪濤基和呂林等人把仿人智能控制理論中的部分理論和成果運(yùn)用到了同步發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁控制器中。由于勵(lì)磁控制過程可以理解為一個(gè)單輸人單輸出的單一被控對(duì)象，一個(gè)單元控制器已足以自主地完成控制問題的求解，汪濤基和呂林等人只使用了單元控制級(jí)中的ST和MC兩層。采用同步發(fā)電機(jī)組的Pe、、I、UG及其導(dǎo)數(shù)作為特征量，制定9條推理規(guī)則，即達(dá)到了比常規(guī)控制以及PSS控制方式更為優(yōu)越的控制效果。1996年6月，依據(jù)仿人智能控制理論設(shè)計(jì)的勵(lì)磁控制器在云南省大寨電廠1#機(jī)組上正式投人運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行情況良好，性能穩(wěn)定。但目前還沒有明確給出其設(shè)計(jì)的理論來源。對(duì)HSIC理論的應(yīng)用在于對(duì)基本理論的應(yīng)用。因此將HSIC理論全面地引人電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制中來，有利于集思廣義，促進(jìn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展。

（二）電力自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電力系統(tǒng)自動(dòng)化通常指對(duì)電力設(shè)備及系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)視、控制和調(diào)度。按電力系統(tǒng)運(yùn)行管理區(qū)域，可以將電力系統(tǒng)自動(dòng)化分成電力系統(tǒng)調(diào)度白動(dòng)化、發(fā)電廠自動(dòng)化和變電站自動(dòng)化。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖4所示。其中主站（MS）安裝在調(diào)度所，遠(yuǎn)動(dòng)終端（RTU）安裝在各發(fā)電廠和變電站。MS和RTU之間通過遠(yuǎn)動(dòng)通道相互通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視與控制。主計(jì)算機(jī)是主站的核心，負(fù)責(zé)信息加工和處理，檢測一些參數(shù)是否越限，斷路器是否有變位等，將結(jié)果通過人機(jī)聯(lián)系設(shè)備向調(diào)度員報(bào)告，或向上級(jí)調(diào)度中心轉(zhuǎn)發(fā)等。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成的一個(gè)重要特點(diǎn)是其分層結(jié)構(gòu)。電力系統(tǒng)調(diào)度控制一般分為主調(diào)度中心、區(qū)域調(diào)度中心和地區(qū)調(diào)度中心三級(jí)。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)，與分層遞階的高階產(chǎn)生式智能控制系統(tǒng)非常一致。

電力自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)作過程中，符合Sar-idis的“精度隨智能降低而提高”的原理。主調(diào)度中心只分配大的電網(wǎng)運(yùn)行指標(biāo)，低層的單元控制器只負(fù)責(zé)根據(jù)上級(jí)的指令，具體地實(shí)施對(duì)本單元內(nèi)設(shè)備的控制。層次越低，則控制系統(tǒng)的被控量、控制量和參考值等指標(biāo)越具體。

三、結(jié)束語

自動(dòng)控制理論在電力系統(tǒng)的控制與運(yùn)用中的應(yīng)用有利于促進(jìn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化水平的提升，在今后的電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展過程中，廣大科研人員還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)分層遞階控制理論等先進(jìn)的控制理論的理解和應(yīng)用，并將其利用與仿人智能控制理論的研究和發(fā)展中，以加快電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展，提高供電的安全性和可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]周建平，林韓，溫步瀛等.基于層次分析法與灰關(guān)聯(lián)理論的輸電網(wǎng)規(guī)劃方案綜合決策[J].電網(wǎng)與清潔能源，2023，27（9）：66-70.

[2]楊星.電力系統(tǒng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)及其發(fā)展[J].科技致富向?qū)В?023（24）：42.

[3]智靜.電力系統(tǒng)自動(dòng)化與智能技術(shù)分析[J].機(jī)電信息，2023（30）：39-39，41.

自動(dòng)控制理論論文范文第4篇

關(guān)鍵詞：相似論；自動(dòng)控制理論；課堂教學(xué)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP13-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2023） 14-0000-01

相似論，即自然界和工程中各相似現(xiàn)象相似原理的學(xué)說，主要是研究自然現(xiàn)象中個(gè)性與共性以及特殊與一般關(guān)系的研究，同時(shí)還是研究內(nèi)部矛盾與外部條件之間的關(guān)系的理論。由于事物之間是相互聯(lián)系的，相似的現(xiàn)象不僅存在于自然界、社會(huì)科學(xué)，而且還存在于人們的思維活動(dòng)中，在特別是在“自動(dòng)控制論”課堂教學(xué)中，能夠促進(jìn)學(xué)生更好地學(xué)習(xí)。“自動(dòng)控制論”主要服務(wù)于信息類專業(yè)的學(xué)生，主要存在三大特點(diǎn)：一是概念抽象，二是計(jì)算方法復(fù)雜；三是知識(shí)含量大。在實(shí)際的學(xué)習(xí)中，基于“相似論”下的“自動(dòng)控制論”課堂教學(xué)，能夠提高教學(xué)效率。

一、“自動(dòng)控制理論”數(shù)學(xué)模型之間的相似關(guān)系

模型，即將抽象的實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問題，主要便于理解和計(jì)算某些觀念性很強(qiáng)的難點(diǎn)知識(shí)。在課程的學(xué)習(xí)中，由于分析方法非常繁雜，因而很多學(xué)生在實(shí)際的學(xué)習(xí)中往往不能夠理解以及掌握，常見的分析方法主要有三種：一是時(shí)域分析法，即通過直接求解系統(tǒng)在典型輸入信號(hào)作用下的時(shí)域響應(yīng)來分析系統(tǒng)性能的，在方法上主要按照公式從而求上升時(shí)間，一般需要復(fù)雜的高階微分方程運(yùn)算；二是頻域分析法，主要根據(jù)系統(tǒng)的頻率特性，從而研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性以及穩(wěn)態(tài)特性，不需要復(fù)雜的運(yùn)算，主要的方法是奈氏穩(wěn)定判據(jù)；三是根軌跡分析法，在這種方法中，特征根與系統(tǒng)參數(shù)的數(shù)值關(guān)系主要通過用圖解來表示，適用于高階系統(tǒng)，運(yùn)算不繁雜。在實(shí)際學(xué)習(xí)的過程中，時(shí)域分析法具有直觀以及準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，使得學(xué)生更偏向于時(shí)域分析法。但是在實(shí)際的發(fā)展中，頻域分析法更具有實(shí)踐意義，有利于解決在工程中出現(xiàn)的實(shí)際問題。在教學(xué)過程中，通過研究發(fā)現(xiàn)了一種有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的相似關(guān)系，這種相似關(guān)系的確立可以幫助學(xué)生理解不同區(qū)域的數(shù)學(xué)模型，從而建立系統(tǒng)的精準(zhǔn)模型，便于學(xué)生掌握全局，具體的關(guān)系詳見圖一。

二、“自動(dòng)控制理論”與課程內(nèi)容相似

在課程教學(xué)的內(nèi)容體系建設(shè)中，主要以“相似論”為指導(dǎo)，從而創(chuàng)建模塊化式結(jié)構(gòu)，從而能夠從整體上把握每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，使每個(gè)教學(xué)內(nèi)容都能夠有機(jī)結(jié)合起來，從而提高教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。例如學(xué)生在學(xué)習(xí)正弦交流電路的相關(guān)知識(shí)時(shí)，通過向量法從而分析電路的穩(wěn)態(tài)以及動(dòng)態(tài)。在整體系統(tǒng)的教學(xué)過程中，主要的教學(xué)模式可以分為四個(gè)步驟：一是課堂教學(xué)演示，通過運(yùn)用向量法，進(jìn)行穩(wěn)態(tài)響應(yīng)以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)的分析；二是課堂討論，要充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，通過分析正弦交流電路的穩(wěn)態(tài)以及動(dòng)態(tài)，從而思考頻率、幅值以及相位差的變化；三是課堂學(xué)習(xí)，在討論的基礎(chǔ)上，從而加深對(duì)頻率特性的理解以及掌握；四是模擬實(shí)驗(yàn)，通過將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的試驗(yàn)中，從而加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)。

三、“相似論”在“自動(dòng)控制理論”課程教學(xué)中的運(yùn)用效果

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣泛，因此自動(dòng)控制理論的內(nèi)容也越來越豐富。在課程教學(xué)的不斷改革的大背景下，“自動(dòng)化控制理論”在整個(gè)教學(xué)過程中起著重大的作用。由于現(xiàn)代教學(xué)的內(nèi)容越來越偏重實(shí)踐，主要強(qiáng)調(diào)提高解決實(shí)際工程問題的能力，所以在實(shí)際的教學(xué)過程中，主要通過模擬相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，從而幫助學(xué)生更好地理解以及掌握知識(shí)，從而提高學(xué)生分析問題以及解決問題的能力。在將相似論運(yùn)用于“自動(dòng)控制理論”課堂教學(xué)中，能夠培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。同時(shí)，學(xué)生在相關(guān)模擬實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)中，通過參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果談?wù)撨@一整個(gè)教學(xué)過程，加深了學(xué)生對(duì)于整個(gè)知識(shí)框架的了解以及把握，能夠擴(kuò)散學(xué)生的思維，有利于提高學(xué)生的動(dòng)手能力以及分析問題并解決問題的能力。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著我國教育事業(yè)的不斷發(fā)展，將“相似論”在“自動(dòng)控制理論”課程教學(xué)中充分運(yùn)用起來，能夠營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力以及教學(xué)效率，從而能夠滿足現(xiàn)代市場上對(duì)于人才的要求，促進(jìn)學(xué)生更好地就業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]耿玉茹.“相似論”在“自動(dòng)控制理論”課程教學(xué)中的運(yùn)用[J].成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2023（03）.

[2]吳濤.自動(dòng)控制理論課程教學(xué)探析[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2023（04）.

自動(dòng)控制理論論文范文第5篇

[關(guān)鍵詞]自動(dòng)控制理論；Matlab；模糊控制；魯棒控制；最優(yōu)化控制

中圖分類號(hào)：TP13-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2023）01-0310-01

隨著控制系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，不確定因素的增多，要求各控制理論分支有進(jìn)一步的發(fā)展，彌補(bǔ)各理論分支的缺點(diǎn)與不足，以滿足更高的控制性能指標(biāo)。現(xiàn)有的控制理論在線性系統(tǒng)控制中大都能取得良好的控制效果，但對(duì)離散、非線性復(fù)雜系統(tǒng)領(lǐng)域的研究大都剛剛起步，或處于初級(jí)階段，遠(yuǎn)未達(dá)到人們的期望。而實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程的模型一般都很復(fù)雜，通常具有非線性、分布參數(shù)和時(shí)變等特性。因此將控制理論的研究領(lǐng)域推廣到非線性復(fù)雜系統(tǒng)有重要的實(shí)際意義。另外與宏觀復(fù)雜系統(tǒng)控制相對(duì)的量子控制（Quantum Control）也正在作為一個(gè)全新的學(xué)科領(lǐng)域蓬勃崛起，它的發(fā)展也依賴于完善的控制理論和優(yōu)化控制策略。近年來隨著微電子、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的快速發(fā)展也強(qiáng)有力的推動(dòng)了自動(dòng)控制理論的發(fā)展。

一、現(xiàn)代控制理論的產(chǎn)生及其發(fā)展

控制理論作為一門科學(xué)，它的產(chǎn)生可追溯到18 世紀(jì)中葉的第一次技術(shù)革命，1765年瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，應(yīng)用離心式飛錘調(diào)速器原理控制蒸汽機(jī)，標(biāo)志著人類以蒸汽為動(dòng)力的機(jī)械化時(shí)代的開始，后來工程界用控制理論分別從時(shí)域和頻域角度討論調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性題，1872年勞斯（Routh E J）和1890年赫爾維茨（Hurwitz）先后找到了系統(tǒng)穩(wěn)定性的代數(shù)據(jù)，1932年奈奎斯特（Nyquist H）發(fā)表了放大器穩(wěn)定性的著名論文，給出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的奈奎斯特判據(jù)。美國著名的控制論創(chuàng)始人維納（Wiener N）總結(jié)了前人的成果，認(rèn)為客觀世界存在3大要素：物質(zhì)、能量、信息，雖然在物質(zhì)構(gòu)造和能量轉(zhuǎn)換方面，動(dòng)物和機(jī)器有顯著的不同，但在信息傳遞、變換、處理方面有驚人的相似之處，1948 年發(fā)表了《控制論―或關(guān)于在動(dòng)物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)》，書中論述了控制理論的一般方法，推廣了反饋的概念，確立了控制理論這門學(xué)科的產(chǎn)生。

1.經(jīng)典控制理論。第一代稱為“經(jīng)典控制理論”時(shí)期，時(shí)間為20 世紀(jì)40～50 年代。它研究的主要對(duì)象多為線性定常系統(tǒng)，主要研究單輸入單輸出問題，研究方法主要采用以傳遞函數(shù)、頻率特性、根軌跡為基礎(chǔ)的頻域分析法，它的控制思想首先旨在對(duì)機(jī)器進(jìn)行“調(diào)節(jié)”，使之能夠穩(wěn)定運(yùn)行，其次是采用“反饋的方式，使得一個(gè)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)能夠按照人們的要求精確地工作，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)按指定目標(biāo)進(jìn)行控制�！�

2.現(xiàn)代控制理論。第二代稱為“現(xiàn)代控制理論”時(shí)期，時(shí)間為20 世紀(jì)60～70 年代。經(jīng)典控制理論對(duì)線性定常系統(tǒng)可產(chǎn)生良好的控制效果，但是它對(duì)多輸入多輸出、時(shí)變、非線性系統(tǒng)的控制卻力不從心。所以50 年代末60 年代初，學(xué)者卡爾曼等人將古典力學(xué)中的狀態(tài)、狀態(tài)空間概念加以發(fā)展與推廣，將經(jīng)典控制理論中的高階常微分方程轉(zhuǎn)化為一階微分方程組，用以描述多變量控制系統(tǒng)，并深刻揭示了用狀態(tài)空間描述的系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性如可控性、可觀性，從而奠定了現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)。

3.第三代控制理論。以上所提的經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論都是建立在數(shù)學(xué)模型之上的，所以統(tǒng)稱為常規(guī)（傳統(tǒng)）控制。它們?yōu)榱丝刂票仨毥�模，但許多實(shí)際系統(tǒng)的高維性及系統(tǒng)信息的模糊性、不確定性、偶然性和不完全性給基于數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制理論以巨大的挑戰(zhàn)。是否可以改變一下思路，不完全以控制對(duì)象為研究主體，而以控制器為研究對(duì)象；是否可以用人工智能的邏輯推理、啟發(fā)式知識(shí)、專家系統(tǒng)解決難于建立數(shù)學(xué)模型的問題呢？智能控制的出現(xiàn)正源于這一思想。1967年Leondes 和Mendel 首次正式使用“智能控制”一詞，1971 年傅京孫教授指出，為了解決控制問題，用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法研究新的工具來對(duì)復(fù)雜的“環(huán)境2對(duì)象”模型進(jìn)行建模和識(shí)別以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，或者用人工智能的思想建立對(duì)不能精確定義的環(huán)境和任務(wù)的控制設(shè)計(jì)方法，這兩者都值得試一試，而重要的是把兩種途徑密切結(jié)合起來協(xié)調(diào)的進(jìn)行研究。沿著這一思想出發(fā)，現(xiàn)代控制理論將微分幾何、微分代數(shù)、數(shù)學(xué)分析與邏輯推理、啟發(fā)式知識(shí)建立和發(fā)展了智能控制理論相結(jié)合從而形成第三代控制理論大系統(tǒng)理論和智能控制理論。

二、Matlab工程軟件