控制大类专业概论 读书报告.doc

成绩： 2011-2012学年 2 学期“控制大类专业概论”课程读书报告控制大类专业概论读书报告 姓 名： 专 业： 班 级： 学 号： 2012 年 5月摘要本文首先介绍了测控技术与仪器专业（Measuring and Control Technology and Instrumentations）的概况、应用与其发展历程，描述了测控技术的基本概念、重要理论及应用，介绍了仪器技术的相关知识，还叙述了新型传感器技术与虚拟仪器技术等，并联系现阶段的最新技术获得了一些心得体会。然后介绍了该专业的就业形势及市场需求，以及自己在熟读大量该方面文献后的就业意向，与对我校在今后发展中的一些意见与建议，总体分析了我校测控专业的优势与不足。关键词：测控技术；测量技术；控制技术；虚拟仪器技术；控制大类概论 1、 测控技术与仪器专业概况 1、 测控技术与仪器专业的专业定位测控技术与仪器专业，是一门研究信息的获取和处理，以及对相关要素进行控制的理论与技术。“测控技术与仪器”是指对信息进行采集、测量、存储、传输、处理和控制的手段与设备，包含测量技术、控制技术和实现这些技术的仪器仪表及系统。2、 测控技术与仪器专业的学科定位测控技术与仪器专业涉及仪器学、电子学、光学、精密机械、计算机、信息与控制技术等多项技术，这些技术涉及多个学科领域。3、 测控技术与仪器专业的应用测控技术是一门应用性技术，广泛用于工业、农业、交通、航海、航空、军事、电力和民用生活各个领域。随着生产技术的发展需要，测控技术从最初的控制单个及其、设备，到控制整个过程，乃至系统，特别是在当今现代科技领域的尖端技术中，测控技术起着至关重要的作用。4、 测控技术与仪器的发展历史（1） 测控技术的早期实践早期的测量仪器有：计时仪器水钟、漏壶；定向仪器指南针、司南；天文仪器浑天仪；地震测量仪器地动仪等等。（2）测控技术的形成与发展第一次科技革命时期1718世纪，测控技术初见端倪，欧洲的一些物理学家开始利用电流与磁场作用力制成简单的检流计，利用光学透镜制成望远镜，从而奠定了电学和光学仪器的基础。18世纪60年代，第一次科技革命开始于英国，直到19世纪，第一次科技革命扩展到欧美、日本，其间，一些简单的测量器具，如测量长度、温度、压力等的器具已经用于生活当中，创造了巨大的生产力。第二次科技革命时期19世纪初电磁领域的一系列发展，引发了第二次科技革命。由于发明了测量电流的仪表，才使电磁学迅速走上正轨，获得了一个又一个长大的发现。电磁学领域的许多发明，如电报、电话、发电机等，促进了电气时代的到来。同时，其他各种用于测量和观察的仪器也不断涌现，如使用于1891年以前的用于高程测量的精密一等经纬仪等。第三次科技革命时期 二战后，各国对高科技的迫切需要，推动了生产技术有一般的机械化带电气化、自动化转变，科学理论研究取得一系列重大突破。二、测量技术1、 测量的基本概念（1） 测量的定义测量时人们对客观事物取得数量概念的一种认识过程，是借助专门的技术和一起装置，采用一定的方法获取某一客观事物定量数据资料的认识过程。（2） 测量技术的分类1 直接测量将被测量与标准量直接对比就能得到测量结果，或经检测转换后就能得到检测结果的测量方式称为直接测量。优点是测量过程简单且迅速，是生产生活中最常用的测量方法。2 间接测量对被测参数有确定的函数关系的其他参数进行测量，然后将测量值代入函数关系式，经过计算的到所需结果，这种测量方式称为间接测量。间接测量环节较多，但有时可以通过多种测量途径的到较高的测量精度3 联立测量在间接测量师，若被测参数必须经过求解联系方程才能得到最后结果，则称这样的测量为联立测量。联立测量的测试过程较复杂，是一种特殊的精密测量方法，多用于科学实验或工艺试验。（3）测量系统的构成一般测量系统有传感器、中间变换器和显示记录仪组成。2、 传感器的基本概念（1）传感器的定义传感器一般由敏感元件、转换文件、转换电路组成。（2） 传感器的分类按测量的基本原理分类,可分为：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、压电式传感器、热电式传感器、光电式传感器、霍尔式传感器、光纤传感器、磁栅式传感器、谐振式传感器等3、新型传感器技术（1）新型传感器的现状与发展1 智能化 2 网络化 3 微型化 4 集成化 5 数字化（2） 典型新型传感器1 智能化传感器2 光纤传感器3 生物传感器三、控制技术1、控制的基本概念控制是指采取各种方法支配或约束某一客观事物或对象的运动过程以达到某种目的。2、 基本控制理论（1）经典的控制理论经典控制论包括线性控制理论、采样控制理论、非线性控制理论三个部分。经典控制论以拉普拉斯变换和Z变换为数学工具，以单输入-单输出的线性定常系统为主要的研究对象。通过拉普拉斯变换或者Z变换将描述系统的微分方程变换到复数域中，得到系统的传递函数。并以传递函数为基础，一根轨迹发和频率发威研究手段，重点分析反馈控制系统的稳定性和稳态精度。（2）现代控制理论现代控制理论使建立在状态空间法基础上的一种控制理论，是自动控制理论的一个主要组成部分。在现代控制理论中，对控制系统的分析和设计主要是通过对系统的状态变量的描述来进行的，基本的方法是时间域方法。现代控制理论比经典控制理论所能处理的控制问题要广泛得多，包括线性系统和非线性系统，定常系统和时变系统，单变量系统和多变量系统。它所采用的方法和算法也更适合于在数字计算机上进行。现代控制理论还为设计和构造具有指定的性能指标的最优控制系统提供了可能性。3、 控制系统控制系统是由控制装置（包括控制器、执行器和传感器）与被控制对象组成。控制装置可以是人，也可以是一台机器，这就是自动控制与人工控制的不同。对于自动控制系统，按照控制原理的不同，可分为开环控制系统和闭环控制系统；按给定信号分类，可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。4、 虚拟仪器技术1、 虚拟仪器的概念测量仪器是测控系统的重要组成部分，它分为独立仪器与虚拟仪器两种。2、 虚拟仪器技术特点（1） 功能强大（2） 计算机软件资源实现了部分机器硬件的软件化，节省了物质资源，由增强了系统的灵活性（3） 给予计算机总线和模块化仪器总线，仪器硬件实现了模块化、系列化，大大缩小了系统尺寸，可方便的构建模块化仪器。3、 虚拟仪器系统的构成虚拟仪器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。5、 未来趋势1发展方向与学科前沿 。(1)配合数控设备的技术创新 。数控设备的主要误差来源可分为几何误差和热误差。对于重复出现的系统误差，可采用软件修正；对于随机误差较大的情况，要采用实时修正方法。对于热误差，一般要通过温度测量进行修正。中国机床行业市场萎缩同时又大量进口国外设备的原因之一就是因为这方面的技术没有得到推广应用。为此，我国需要自主开发高速多通道激光干涉仪。 (2)运行和制造过程的监控和在线检测技术。综合运用图像、频谱、光谱、光纤以及其它光与物质相互作用原理的传感器具有非接触、高灵敏度、高柔性、应用范围广的优点。在这个领域综合创新的天地十分广阔，如振动、粗糙度、污染物、含水量、加工尺寸及相互位置等。 (3)配合信息产业和生产科学的技术创新 为了在开放环境下求得生存空间，没有自主创新技术是没有出路的。因此应该根据有专利权、有技术含量、有市场等原则选择一些项目予以支持。根据当前发展现状，信息、生命医学、环保、农业等领域需要的产品应给予优先支持。 2优先领域 (1)纳米溯源技术和系统。 (2)介入安装和制造的坐标跟踪测量系统。 应用范围：航空航天行业对此已经提出迫切要求，这是今后坐标测量机发展的关键技术。新型并行机构机床的鉴定，飞机装配型架的鉴定，大型设备安装，用于生物芯片精密机器人校准等。 (3)非接触测头以及各种扫描探针显微镜 。目前接触式测头已完全被国外所垄断，非接触测头还没有发展成熟，我们有参与竞争的机遇。(4)计算机辅助测量理论。信号处理系统的标准化、模块化、兼容和集成。我国需要根据已有基础，发展特长，有利于克服重复研究。 (5)新器件，新材料。新的突破点可能出现在新光源、新型高频探测器。目前干涉仪实际上是起着混频器的作用，适应探测器的不足(如果探测器的响应果真能超过光频，干涉仪也就没有用了)。如果探测器的性能得到显著提高，对于通讯也是很大的突破。 (6)半导体激光器计量特性的研究和创新。半导体激光器用于计量需要解决很多问题，但如果解决了诸多问题以后，半导体激光系统比气体激光系统更复杂，就不会有竞争力。有些问题在物理层面上也没有完全解决。例如半导体激光器如果能形成双频，无疑是一种十分重要的特性，如果既能扫频又有两个相近的频率扫描，就会成为一种新的无导轨测量工具。六、我校测控专业的所处的现状和发展机遇测控技术与仪器专业在重庆只有我校和重庆大学两所大学开设，两校该专业的就业历史均甚为辉煌。周围各省开设本专业的高校也不多，就业环境良好，但是开设本专业的学校有增多的趋势，就业压力增大。从我校来看，我校测控专业的师资力量雄厚，实验器材设备齐全，研究成果颇丰，这是个好的环境。但是我校的学生在专业素质上相比起其他高校就有压力了，这是个严峻的问题。从整个重庆来看，社会对这个专业的需求甚大，但是要求高，要求学习能力极强。根据国家今年已经开始执行的“十二五”规划，要求促进产业结构优化升级研究和提高我国产业竞争力研究、提高自主创新能力的措施研究与建设人力资源强国的对策研究。这是个好机遇，重庆及全国大范围调整产业结构，产业结构的调整必然对技术的要求提出新的要求，同时，政府在政策方面一定会对技术创新提供支持与帮助。7、 个人就业意向根据我的家庭情况和学习现状，想考研深造。8、 给学校的建议学校要切实落实测控专业的培养目标，加强师资队伍的建设，优化培养方案和课程体系，目前我校测控专业的课程安排有着明显的缺陷与不合理性，加强测控专业的专业实践环节和工程训练，这方面我校还需要改善。九、结束语在我看来，测控技术与仪器专业，是一个传统，而又充满着发展前景的专业。说它传统，是因为它有着古老的起源，经历了数百年的发展，对社会发展起了重要的作用。作为一个传统的专业，它同时涉及到了许多学科，这使它仍然具有强大的生命力。随着现代测控技术、电子信息技术和计算机技术等的进一步发展，它迎来了一个创新发展的新机遇，必将在各领域产生更多更关键的应用。总之，既然选择了这个专业就要坚持走下去，除了坚持努力，别无选择。这门课程的性质决定了它给予我们的知识是蜻蜓点水。我们要以无限的好奇去探索这门课程背后更深奥的知识，这不仅仅是一门课程，是一项可以改变人类的技术。热切期盼广东石油化工学院的测控专业能给我们带来美好未来。参考文献1 刘美， 廖晓文，黄瑞龙，田志波 关于我校测控技术与仪器专业人才的培养和思考期刊论文-世界华商经济年鉴高校教育研究 2008，52 崔惠柳，潘盛辉 以高新技术改造传统专业-测控