控制科学与工程例1

【引言】工程造价（Project Cost）两种含义。第一种含义：工程造价是指建设一项工程预期开支或实际开支的全部固定资产投资费用。也就是一项工程通过建设形成相应的固定资产、无形资产所需用一次性费用的总和。这一含义是从投资者―业主的角度来定义的。从这个意义上说，工程造价就是指工程价格。即为建成一项工程，预计或实际在土地市场、设备市场、技术劳务市场，以及承包市场等交易活动中所形成的建筑安装工程的价格和建设工程总价格。下面就从多个方面对工程造价的管理与控制

一、项目决策阶段工程造价的合理控制

工程造价的确定与控制贯穿于项目建设全过程,项目决策内容是决定工程造价的基础,工程建设项目的各项技术经济决策,对项目的工程造价有重大影响,特别是建设标准水平的确定、建设地点的选择、工艺的选择、设备选用等,都直接关系到工程造价的高低。据相关资料统计,在项目建设各阶段中,投资决策阶段对工程造价的影响程度最高,可达到70% ~80%。因此,项目投资决策阶段的造价控制是决定工程造价的基础,它直接影响着各个建设阶段工程造价的控制是否科学合理。

1积极做好项目决策前的准备工作,认真搜集有关资料,如设备运行情况、设备技术参数、需要解决的问题等。

2科学进行工程项目的效益分析、编制工程投资估算。投资估算编制要有依据,要尽可能细致,尽可能全面。从现实出发,充分考虑到施工过程中可能出现的各种情况及不利因素对工程造价的影响,考虑市场情况及建设期间预留价格浮动系数,使投资基本上符合实际并留有余地,使投资估算真正起到控制项目总投资的作用。

3切实做好项目可行性研究报告,并根据市场需求及发展前景、合理确定工程的规模及建筑标准。编写具有较强的说服性和可行性的立项申请,争取项目早日立项。

二、项目设计阶段工程造价的控制

工程设计是建设项目进行全面规划和具体描述实施意图的过程,是工程建设的灵魂,是处理技术与经济关系的关键性环节,是确定与控制工程造价的重点阶段。

1、实行设计方案招标或方案竞选,有效控制工程造价。功能是否满足使用要求,不仅关系到建设项目一次性投资的多少,而且在建成交付使用后影响项目的经济效益。采用设计招标形式选择最合理的设计方案,促使设计单位优化设计方案,降低工程造价。在审查设计单位的设计时,要利用各种指标对总平面图设计、工业建筑的空间平面设计进行分析比较,这两方面的设计不仅对工程造价产生重大影响,而且对施工及投产后的生产、经营都有重大影响。

2、推行限额设计。对工程项目实行限额设计所谓限额设计就是按照批准的可行性研究报告的投资估算控制初步设计,按照批准的初步设计总概算控制技术设计和施工图设计,同时各专业在保证达到使用功能的前提下,按分配的投资限额控制设计,严格控制不合理变更,保证总投资额不被突破。

三、项目招投标阶段对工程造价的控制

工程建设领域实行招投标制,是为了适应市场经济的客观要求,通过竟争机制,优化资源配置,低成本,高质量,高效率的完成工程建设。在招投标过程中,要认真编制招标文件,熟悉设计图纸,仔细审核中标单位报价书中的工程量、单价,限制投标单位采用投标策略对工程造价控制的影响。

1编制工程招标文件。工程招投标通过引进市场竞争,在满足工期和质量的前提下,选择投标报价最低或者经评审的合理最低投标报价的投标人,价格的竞争成为招投标工作的核心内容。

2运用工程量清单规范招投标。工程量清单是完成建设工程需要实施的各个分项及其工程数量的明细清单,它是将设计图纸和业主多项目的建设要求转换成分项和数量的表单格式,反映了承包人完成建设项目需要实施的具体的分项目标,为投标人提供了一个平等的竞争性报价的基础。在具体操作中,招标单位根据工程量计算规则提供工程量清单,投标单位参照消耗量定额,结合自身实际情况和市场行情,自主报价和自主竞争。

四、项目施工阶段对工程造价的控制

工程项目的实施阶段是建筑物实体形成阶段,是人力、物力、财力消耗的主要阶段。要提高建设质量,控制工程造价,发挥投资效益,就要在工程实施阶段加强工程建设的管理和监督职能,用系统工程的观念、理论和方法进行管理,主要内容是“三控制二管理一协调”,即进度控制、质量控制、费用控制、合同管理、信息管理和组织协调。

1择优确定专业分包单位,应该结合工程项目的性质和规模、工期的长短、工人的数量、机械装备、材料供应情况、运输、地质、气候条件等各项具体的技术经济条件,对承建单位指定的施工组织设计、施工方案、施工进度计划进行优化,最后选定最合理利用人力、物力、财力、资源的方案。

2加强材料、设备的采购和管理。材料费是构成工程造价的主要内容,要在施工阶段搞好工程材料供应管理,对于降低工程造价十分明显。项目管理者可在施工过程中参与主要材料的选型定价,为做好选型定价工作,要认真调查和分析材料市场的价格及其走势,对商品混凝土、钢材、门窗、水电及墙地面装饰等大宗材料的采购应协助承包商进行多家比选,对大型的工程项目还可以组织供应商进行招标,在质量、服务、价格方面反复比较,从中选优。

3严格审核工程施工图预算。在工程施工过程,审核人员和费用控制人员经常深入施工现场,根据施工图设计的进度计划和现场施工的实际进度,及时核定施工图预算。对于预算超出相应概算施工图设计部分,要加以详细分析,找出原因,并及时与项目负责人通气,调图预算。根据施工图设计的进度计划和现场施工的实际进度,及时核定施工图预算。对于预算超出相应概算施工图设计部分,要加以详细分析,找出原因,并及时与项目负责人通气,调整或修正控制目标,对工程造价实行动态控制。

4有效控制工程变更和现场经济签证。在工程建设项目中,工程变更和现场签证是不可避免的,但要进行有效的控制。为防止在施工图中产生的漏洞,除在审核时把关外,还应在甲乙方的图纸会审、设计院的技术咨询中消除。总之,应消灭在开工之前。设计变更应尽可能提前,变更发生得越早,损失越小,反之就越大。为此,必须加强设计变更管理,尽可能把设计变更控制在设计阶段初期,尤其对影响工程造价的重大设计设计变更,更要用先算账后变更的办法解决,使工程造价得到有效控制。

五、项目决算阶段对工程造价的控制

竣工决算是反映建设工程实际造价和投资效果的文件。及时、准确地对竣工决算审核,对于总结分析建设过程的经验教训,提高工程造价管理水平及积累技术经济资料都具有重要意义。

1在确定工程造价时,坚持以现行的计价规范为依据,按照施工合同和招标文件的规定,根据竣工图、结合现场签证和设计变更进行审核。工程审计人员不但要熟练掌握工程量的计算规则、定额子目的组成及包含的工作内容、工程造价计算程序、费用定额包含内容及记取方法,还要掌握它们的编制原理,内在联系,确保工程造价计算的准确性。

2要坚持深入现场,掌握工程动态,了解工程是否按图纸和工程变更施工,是否有的洽商没有施工,是否有已经去掉的部分没有变更通知,是否有在变更的基础上又变了。因此,在结算时不能只是对图纸和工程变更的计算审核,要深入现场,细致认真的核对,确保工程结算的质量,提高投资效益。

【结 语】

工程造价管理是一项技术性、专业性、政策性很强的工作,贯穿于投资决策、项目设计、招标投标和建设施工各阶段,要运用科学技术原理和经济及法律手段,解决工程建设活动中的技术与经济、经营与管理等实际问题。在工程实施的各个阶段,认真分析和充分利用建设周期中的重要信息,把握市场经济的脉搏,有效地控制工程造价,节约工程资金,最大限度地提高建设资金的投资效益。

【参考文献】

控制科学与工程例2

控制科学与工程社会实践总结

社会实践是我们学生走向社会、体验社会、感受社会的一项富有意义的实践活动。通过社会实践，我们可以丰富自己的假期生活。通过工作，我们可以理解父母平日工作的艰辛。通过磨练，我们可以提高自己的人生阅历。通过交往，我们可以结识更多的朋友。但是，所有这些都需要我们自己去体会与发展。

光阴似箭，日月如梭，我们现在已经进入研究生二年级。本科加上研究生所有的书本上的知识对我们来说是远远不够的，需要我们在实践中去运用这些知识，把这些知识应用到有需求的地方。寒假期间我去了唐山科技有限公司实习，杨志老师也在这个公司工作，对我的工作进行了详细的讲解和指导。唐山科技有限公司的经营范围包括：工业自动化控制装置技术的开发及相关技术咨询服务；工业自动化控制设备、仪器仪表、通用专用机械设备批发零售；机电产品维修等。这个公司所经营的正好与我的专业——控制科学与工程相符合，更有利于实践。

唐山科技有限公司经营工业自动化技术的开发，其中就包括单片机和PLC（可编程控制器）的编程开发。之前本科学的PLC和单片机的知识大部分已经忘了，只能重新学，但是并不难，我在公司里跟着工程师一起学习编程开发。PLC编程最重要的是要了解所做工程的工艺过程，根据工艺流程进行编程。通常大型工程中PLC用的比单片机多，因为PLC的故障率比单片机低，而且PLC的重启时间比单片机短，对于事故的处理更加迅速，保证了安全。PLC包括台达、三菱、西门子等各种品牌，西门子的PLC是我们使用最为广泛的控制器，虽然品牌不同，但是编程的思想却是一样的。编程方法一般分为两种，包括顺序控制编程法和经验法。顺序控制编程法需要了解工艺流程，画出顺序控制图，根据控制图进行编程。经验法就是根据经验来进行编程，其中的经验就是启-保-停电路的程序，经验法就是在启-保-停电路程序的基础上进行修改、组装成其他程序。顺序控制编程得到的程序简洁易懂，根据工艺流程就能看懂程序，容易维护修改。然而，经验法编程依赖工程师的经验，其他工程师不易理解其程序，不易维护。因此，现在最常用的编程方法就顺序控制编程法，公司中工程师大多用的也是顺序控制编程法。

实习期间我没有一天缺席，以满勤结束，我觉得干工作就要对自己的工作负责，不能拖拖拉拉不干事。通过这次社会实践，我受益匪浅，我明白：人是在不断地学习中成长起来的，不能害怕失败，在失败中成长，坚定信念，坚定不移地朝着自己奋斗的目标前进。

控制科学与工程例3

控制科学与工程社会实践总结

社会实践是我们学生走向社会、体验社会、感受社会的一项富有意义的实践活动。通过社会实践，我们可以丰富自己的假期生活。通过工作，我们可以理解父母平日工作的艰辛。通过磨练，我们可以提高自己的人生阅历。通过交往，我们可以结识更多的朋友。但是，所有这些都需要我们自己去体会与发展。

光阴似箭，日月如梭，我们现在已经进入研究生二年级。本科加上研究生所有的书本上的知识对我们来说是远远不够的，需要我们在实践中去运用这些知识，把这些知识应用到有需求的地方。寒假期间我去了唐山科技有限公司实习，杨志老师也在这个公司工作，对我的工作进行了详细的讲解和指导。唐山科技有限公司的经营范围包括：工业自动化控制装置技术的开发及相关技术咨询服务；工业自动化控制设备、仪器仪表、通用专用机械设备批发零售；机电产品维修等。这个公司所经营的正好与我的专业——控制科学与工程相符合，更有利于实践。

唐山科技有限公司经营工业自动化技术的开发，其中就包括单片机和PLC（可编程控制器）的编程开发。之前本科学的PLC和单片机的知识大部分已经忘了，只能重新学，但是并不难，我在公司里跟着工程师一起学习编程开发。PLC编程最重要的是要了解所做工程的工艺过程，根据工艺流程进行编程。通常大型工程中PLC用的比单片机多，因为PLC的故障率比单片机低，而且PLC的重启时间比单片机短，对于事故的处理更加迅速，保证了安全。PLC包括台达、三菱、西门子等各种品牌，西门子的PLC是我们使用最为广泛的控制器，虽然品牌不同，但是编程的思想却是一样的。编程方法一般分为两种，包括顺序控制编程法和经验法。顺序控制编程法需要了解工艺流程，画出顺序控制图，根据控制图进行编程。经验法就是根据经验来进行编程，其中的经验就是启-保-停电路的程序，经验法就是在启-保-停电路程序的基础上进行修改、组装成其他程序。顺序控制编程得到的程序简洁易懂，根据工艺流程就能看懂程序，容易维护修改。然而，经验法编程依赖工程师的经验，其他工程师不易理解其程序，不易维护。因此，现在最常用的编程方法就顺序控制编程法，公司中工程师大多用的也是顺序控制编程法。

实习期间我没有一天缺席，以满勤结束，我觉得干工作就要对自己的工作负责，不能拖拖拉拉不干事。通过这次社会实践，我受益匪浅，我明白：人是在不断地学习中成长起来的，不能害怕失败，在失败中成长，坚定信念，坚定不移地朝着自己奋斗的目标前进。

控制科学与工程例4

关键词：工程项目管理 科学化

为了发展工程项目管理适应国际国内建筑市场更加激烈的竞争环境，把我国的建筑市场培育发展得更加完善，使市场机制能够有效发挥它应有的作用，工程项目管理必须科学化。

一、工程项目管理科学化的方向应注意以下六个方面

1、工程项目管理规范化

规范化的目的是在总结成功经验的基础上做到统一方向，促进发展，规范化以后，可以形成合力，实施科学管理，强化管理绩效．从2000年2月1日起开始实施的新的《工程网络计划技术规程》也是服务于工程项目管理的。《建筑法》、《建设工程质量管理条例》及《建设工程施工合同〔示范文本）》等，都是工程项目管理规范性的文件。我们开展工程项目管理，必须严格按法规、规程、规范和标准办事。

2、在思想上要有创断观念

创新观念就是敢于创造、敢于改革、敢于做外国人没有做到的事。我国对“施工项目管理”的研究和发展是超过外国人的，我国制定的《工程网络计划技术规程》是外国没有的，只有具备创新观念，才能把我国的工程项目管理发展为国际领先水平，而不是总跟在发达国家的后面跑。

3、坚持使用科学的工程项目管理方法最主要的方法应该是“目标管理方法即"MBO”方法。

它的精髓是“以目标指导行动：即工程项目管理以实现目标：为宗旨而开展科学化、程序化、制度化、责任明确化的活动。目标管理方法要求进行“目标控制，即控制投资《成本）、进度、质量安全四大目标。控制投资（成本）目标的最有效的方法就是核算方法．各建设行为主体都应有自己的投资控制目标．建设项目总投资控制总目标由项目法人以已被批准的可节性研究报告

投资估算为最高限额进行控制。控制进度目标的最有效方法是“工程网络计划”方法。控制质量目标的最有效方法就是“全面质盘管理（(TQC）方法“它的本质是“三全”一多帐，即“全员、全企业和全过程的管理”、“管理方法多样化：ISO质量体系标准是全面质管理的基础工作之一，不是控制方法，控制安全目标的最有效方法就是落实安全生产贵任制，明确管理人员的安全职责，安全生产管理费用专款专用，监理在建设工程中安全的监督管理．投资（成本），质量进度和安全四大目标的关系是矛盾的，也是统一的每个工程项目的四大目标之间都有最佳结合点，不可能四者都优，更不能偏废某个目标而片面强调另一个目标，应做到综合优化，以满意为原则．

4、工程项目管理手段必须实现计算机化或信息化

这是因为，现代化的工程项目管理是一个大的系统，各系统之间具有强关联性，管理业务又十分复杂，有大量的数据计算，有各种复杂关系的处理，需要便用和存储大量信息，没有先进的信息处理手段是难以实现科学、高效管理的。工程项目管理使用TQc方法、网络计划方法和核算方法，要运用计算机就要进行两项建设：一是计算机硬件和软件的建设（以软件建设为重），二是人的文化索质建设。两者缺一不可，必须集中力量，大力开发工程项目管理系统软件作到资源共享、操作简便速度快，可优化、效果好．现在两项建设的差距都很大，远不能适应知识经济时代工程项目管理科学化的要求。真正用好网络计划，必须实现网络计划应用的全过程计算机化，且有待于企业整休管理素质的知识化，工程项目管理是高科技应用的广泛领城。

5、施工企业项目管理要抓两个重点

项目经理责任制和项目成本核算制。项目经理责任制的核心是摆正项目经理与企业的关系，项目经理是企业法定代表人派到项目中的代表人，两者是上下级关系，不能是合同关系，也不宜搞承包：项目经理应是一次性的，不搞永久性的。项目经理部是企业派出的管理班子，把项目经理部作为成本管理的中心而不要搞成营利中心。

6、工程项目管理科学化

必须与建筑市场运行的正常化相结合建筑市场运行的正常化为工程项目管理提供外部环境，其所涉及的因素是多方面的，但最重要的还是做到法制完善、管理得力，工程项目管理的主体是建设单位和施工单位的行为不正常，我们期望项目管理科学化为运转正常的建筑市场环境作保证，大力培育、发展和完善我国的建筑市场，把工

程项目管理和建筑市场结合起来，把工程建设推向知识经济新时代。应当做好以下工作：审查施工单位施工进度计划，确认可行性并满足项目控制性进度计划要求搞好土建与安装的配合．征编制进度计划时要请安装人员一起参加；根据进度计划配置人数，机械设备和周转材料．使投入的人力、设备、周转材料确保工程进度，为了使工程按合同要求进行，建设单位一定要严格执行合同。按合同要求及时支付工程进度款，以确保工程进度，提高劳动效率，提高上效可以在不增加成本前提下，加快工程进度；开好进度协调会议，及时协调各方关系，使工程施工顺利进行。

二、工程造价控制

工程造价控制就是在项目成本的形成过程中，对生产经营所消耗的人力资源、物质资源和费用开支进行指导，监督、调节和限制，把各项生产费用控制在计划成本范围之内、具体从以下几个方面加以管理企业内部要制定劳动定额．根据工程量套用公司内部劳动定额，计算出人工总量。控制好人工总量，就能控制人工费用，从而达到控制工程成本。为把人工费用严格控制在计划范围内，定额外负担成本计划，使用计划并严格执行，劳资部门负责审批人工费结算单。

1、材料费控制管理

应控制材料用量，加强材料管理。严格用料制度，对施工现场耗用较大的辅材实行包工。为把材料费的使用严格控制在计划范围内，材料员负责编制工程用料和施工用料计划并严格执行，成本人员负责库存材料的收，发、存的细则核算。

2、机械使用费控制管理

机械设备员负责编制机械使用计划并严格执行，对一些机械设备和周转材料实行租赁制，可以提高机械设备和局转材料的利用率，既加快施工工期，又减少费用。

3、其它直接费控制管理

施工员负责结合降低成本计划编制其它直接费用使用计划并监督执行。制定先进的、经济合理的施工方案。施工过程中努力寻找各种降低成本，提高上效的新工艺、新技术、新材料。严把质量关，减少返工浪费，减少因场地狭小等特殊情况而发生的材料二次搬运费。

4、间接费用控制管理

控制科学与工程例5

摘要：面向工程型智能科学与技术专业，探讨微控制器技术课程的教学内容及教学方式改革，提出以机器人为对象，将MSP430微控制器引入教学，并介绍一系列课程案例的开发。

关键词 ：智能科学与技术；机器人；微控制器；课程改革

基金项目：北京信息科技大学2014年教学改革立项项目(2014JG08)；北京信息科技大学自动化学院2015年青年教师教学能力提升项目“2015年人才培养质量提高”(5111523309)。

第一作者简介：陈启丽，女，讲师，研究方向为递归神经网络、智能控制，qilichen@hotmail．com。

1 背景

智能科学与技术专业是一个面向前沿高新技术的基础性本科专业，涉及机器人技术、以新一代网络计算为基础的智能系统、新一代的人一机系统技术等。特别是经过近几十年的发展，智能机器人技术及其应用已经成为各个行业及各个领域创新的重要生长点，应用前景日趋广泛。总书记在2014年两院院士大会讲话中提到，“机器人革命”有望成为“第三次工业革命”的一个切入点和重要增长点，我国将成为全球最大的机器人市场。

智能科学与技术本科专业在我国的发展尚属初级阶段，主要由多个专业的合并和重组而成，因此其本科教学模式具有融合、交叉、综合等特点的同时又各具有自身的特色。

基于对智能科学与技术学科内涵的科学认识和十几所高校的实践经验，中国人工智能学会教育工作委员会于2004年8月提出《智能科学与技术本科专业专业规范》，建议不同学校根据自身特点定位其人才培养目标。北京信息科技大学智能科学与技术专业定位于培养工程技术型人才，以本科生实验教学模式为主进行教学改革。结合本科生能力培养实际，从基础的实验能力锻炼、开放式网络化实验教学、组建科研小组到举办机器人比赛等多个方面提高学术的自主学习能力、创新能力、实际操作能力以及在工程领域中的应用能力。智能科学与技术将传统机器智能化，为新学科发展提供研究载体和持久动力，同时引入生命科学、认知科学和脑科学的研究成果和研究方法，推进信息系统的智能化。

2 面向机器人设计的微控制器技术课程开发

嵌入式微控制器是机器人的大脑，是机器人实现智能的先决条件和基本平台。微控制器可以控制机器人进行信息采集、存储、处理以及实现机器人智能的行为。“微控制器技术”并不是一个全新的课程，几乎是每个工科院校都开设的一门专业基础课，该课程是学习和使用机器人必不可少的课程之一。机器人的核心控制模块就是微控制器，机器人搭载的各种传感器获取的数据均会通过单片机的I/O口或者其他通信模块传输给微控制器。经过一定的运算决策，微控制器将控制策略传输给机器人的执行机构，最终实现机器人的智能控制。

从教学方式来看，学生将机器人作为一个学习对象，通过微控制器技术课程的学习，直观地将自己所学的内容应用于机器人获取环境以及控制过程，这也是一种新型的教学方式。对学生而言学习内容极具有趣味性，激发其主观能动性。

在教学安排上，微控制器技术课程设计环节使学生不但掌握微控制器技术的基本原理，而且能够熟练应用微控制器技术进行机器人等智能系统的应用开发。

微控制器技术课程主要包括微控制器的基本原理，微控制器内核心模块的功能、设置及应用，微控制器的程序设计等。通过课程学习，学生理解和掌握微控制器技术基础理论，微控制器内部时钟系统、端口模块、定时器以及串口通信等工作原理及设计方法，微控制器的程序设计方法；能使用微控制器技术实现机器人对环境信息的准确采集、信息处理以及对机器人行为、动作和运动的有效控制。

在教学过程中引入智能机器人，可以融合传感科学与技术、通信科学与技术、计算机科学与技术等来实现智能技术。传感科学与技术的任务是把原始信息转换为机器可感知信息；通信科学与技术的任务是可靠地传输感知信息；计算机科学与技术的任务是将感知信息进行计算、处理并转换为可用信息。智能机器人为学生把可用信息转换成为知识进而在目标制导下转换为智能策略提供了可靠的平台。

3 教学研究

3.1 选用先进的MSP430微控制器作为教学平台

华盛顿协议对工程类本科生的能力要求主要有以下几方面：

(1)在系统、工艺和机器的设计、操作和改进过程中，能够应用数学、自然科学和工程技术知识；

(2)发现并解决复杂工程问题；

(3)了解并解决环境、经济和社会与工程相关的问题；

(4)具有有效沟通能力；

(5)能够接受终身学习并促进职业发展；

(6)遵守工程职业道德；

(7)能够在当今社会中发挥作用。

基于以上的7个能力要求，我们设计了一系列课程案例。在各类机器人中，目前轮式机器人的结构较为简单且较容易控制。在老师的指导下，学生基本都能搭建各种形式的轮式机器人。教学过程中主要选用MSP430F149系列的单片机作为机器人的核心控制模块。MSP430F149芯片是美国TI公司推出的超低功耗微处理器，包括60KB+256字节的flash、2KB的RAM，基本时钟模块、看门狗定时器、3个捕获／比较寄存器、PWM输出的16位定时器、2个具有中断功能的8位并行端口、4个8位并行端口、模拟比较器、12位A/D转换器、2个串行通信接口等模块。MSP430F149芯片具有如下特点：

(1)低电压、超低功耗；

(2)强大的处理能力；

(3)丰富的片上模块；

(4)系统工作稳定；

(5)方便高效的开发环境。

其作为学生学习的入门级微控制器，既不像51单片机功能过于简单，也不像TI公司其他系列的单片机功能过于复杂，其能够兼顾学生学习能力和市场需求。

机器人除了控制模块之外，主要由传感器模块和执行机构构成。传感器模块主要用于智能获取环境信息，执行机构则主要用于执行智能决策。教学过程中使用的机器人，其内部搭建了摄像头传感器和超声传感器，执行机构有电机、机械臂等。基于MSP430单片机的机器人实验平台为智能科学与技术系的学生搭建了一个智能控制的硬件平台。该平台可以引导学生设计机器人的一些智能行为并通过使用微控制器技术实现该智能行为。

3.2 开发验证性案例实验

验证性实验主要实现以下功能：

(1)编程产生PWM波，控制机器人移动；

(2)编程产生PWM波，控制机器人机械臂；

(3)读取超声波的测量值；

(4)读取摄像头的图像等。

教学过程中设计了部分基础实验（见表1），学生在实验过程中，理解微控制器的工作原理及具体应用。帮助学生建立起理论与应用之间的对应关系，为学生开展创新性工作、开拓性工作奠定扎实的理论及实践基础。

3.3 开发设计性案例实验

设计性实验多为课外开放实验，主要实现以下功能：

(1)使用一种传感器实现机器人的控制；

(2)融合两种以上的传感器实现机器人的控制；

(3)基于摄像头实现机器人机械臂的抓取任务等。

我们在教学过程中设计了各式各样的项目式课外开放实验，见表2。学生自己完成方案设计、动作设计、控制器设计等内容，老师给予一定的理论指导，最终实现机器人完成各式各样的项目任务。

4 结语

在课程教学中，我们精心设计及开发各类机器人模型，充分考虑工程素质教育要求，增加学生的动手实践环节。实践表明，实物实验降低了学生对单片机课程理论的排斥心理，很大程度上增加了学生的学习兴趣。基于机器人平台的设计性实验，有效锻炼了学生的创新性思维以及应用理论解决实践问题的能力，增加了本科学生对智能科学与技术专业的深入理解。

参考文献：

[1]钟义信．智能科学技术导论[M]．北京：北京邮电大学出版社，2007.

[2]陈雯柏，李擎，王万森．工程型智能科学与技术专业知识体系与课程研究[J]计算机教育，2014(19): 29-33．

[3]王万森，适应智能化应用发展趋势，培养创新型智能科技人才[J]．计算机教育，2013(10):1．

[4]王万森，方勇纯，张磊．课程与教学研究[J]．计算机教育，2011 (15): 47．

控制科学与工程例6

关键词： 过程装备；控制工程；实践教学；体系；模式

Key words： process equipment；control engineering；practice teaching；system；mode

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）04-0245-02

0 引言

过程装备与控制工程专业本科教学包括理论教学、实验教学和实践教学三部分，随著社会经济的迅猛发展，产能过剩带来的能源转型迫在眉睫，社会对人才的需求也趋于多元化，更加注重实用性。本着为社会输送有用人才的思考，高校培养出来的毕业生应该适应社会发展需要。本文针对过程装备与控制工程专业的实践教学进行了重新的审视和考量，寻求一种新的培养模式，在这种模式下全面开展过程装备与控制工程专业的实践教学进程。

1 实践教学课程介绍

通过调研相关地方高校教学培养计划，整理调研结果，过程装备与控制工程专业的实践教学课程大致包括以下七门，如表1。

通过表1可以看出过程装备与控制工程专业实践教学已经出具形态，从学分设置和开课学期分配来看，实践教学重心放在后两年，基本上每个学年都能保证学生有实践课的学习和锻炼的机会。

此外，一些高校在课外安排了特定实验场所，组织一些创新活动，例如：做论文、科技活动、设计及其各种科技小制作等。通过这些活动取得的成果，经专家审核，学校认定后，可以获得相应的学分。

但是，对于本科学生四年的学习任务来说，上述实践课程在总体课程中的占比还很少并且比较单一，学生在学校期间经受的锻炼尚且不能够满足社会的用人需求。所以开发新的实践课程，从新定位专业特色，拓宽思路进行实践教学改革尤为重要。

2 毕业生社会需求分析

过程装备与控制工程专业是由化工机械专业演变而来的，顺应着时代和社会的需求从上世纪50年代延续至今。培养的毕业生应具备化工、机械、自动控制等方面的基本知识和技能，适应现代社会建设的需要，在石油、化工、热能、轻工、医药、环保等部门从事过程装备的工程设计、制造安装、生产管理、质量监督、技术开发、科学研究等方面的工作。

本专业的人才培养思路从研究型转变成应用型，换句话说就是培养人才方式贴近实际生产需要，即所谓的“工程教育”。工程教育就要考虑理论与实践相结合，用科学理论指导生产实践。特别是近些年，社会各行各业对高校毕业生用人需求更注重实际应用技能，毕业生无需进行“二次培养”或者进行简单的入职教育就能在岗位上发挥作用。随着社会经济大环境的改变，越来越多的企业以及用人单位以高薪聘请经验丰富的应用型人才。针对社会用工需求来设置学生培养计划，积极改革，有的放矢，才能保证培养出来的学生有用武之地。

3 实践教学体系改革

实践教学体制注重不同学科之间的关系，体现在专业性和广度的结合。在生产实际方面，要提升学生的工程项目设计、实施与管理的能力，还要重点培养学生的综合素质和技能。在当前的高等教育教学改革的大背景下，开展相关课题的研究工作，目的是通过这些课题的研究与实践，优化现代过程装备与控制工程专业的教学体制。优化的重点即为过程装备与控制工程专业实践课程体系课程内容与教学方法，按照学分制要求，进行开放式的教学活动。减少传统的、陈旧的教学内容，更新科学技术和工程应用方面的课程，同时也可以考虑增设人文社科、管理技术类课程。

适当在低年级时增加实践教学的课程量，增加制图测绘学分，两个学期分别开课；工程训练实践课程需要增加课时，学校应在人力和财力上给予大力扶持，可以借鉴职业学校的培养模式，以理论为辅，以实际操作未主，真正让学生在有限的课时上得到实际技能的锻炼。在培养中本着以学生为主体的原则，可以将整个教学过程碎片化，阶段性验收成果。生产实习和毕业实习拓宽渠道，形成培养新思路，组织形式要多样化，可以教师带队到工厂学习，也可以学生自主联系实习场所，但是学校应做好监控，保证学生有效实习和实习安全；校方还应该定期安排督导现场检查，一方面看检查实习效果，另一方面了解学生实习中遇到的问题和困难，在一定程度上给予解决和帮助。

通过设置多种课外创新、创造实践课程，通过认定成果给予学分奖励，使学生有更多的自由成长空间，更能适应学分制的要求。按照高等院校教学的基本要求，对陈旧的课程体系进行改革，构建新的课程体系，使学生具有更强的工程实践能力和组织、管理素质，具有参与行业竞争的能力。

4 实践教学培养模式建立

4.1 完善实践教学体系建设

普通高校过程装备与控制工程专业的课程设置由普通教育课程、专业基础课程、专业方向课程和实践课程四大类课程组成。

主要实践性教学环节由以下七部分组成（如图1）：①制图测绘，运用所学知识完成制图基本技能综合训练；②工程训练，受到基本冷加工、热加工和焊接及数控加工等训练，掌握金属加工及焊接特性；③课程设计，包括机械设计基础课程设计、化工原理课程设计和过程设备课程设计，使学生掌握典型化工单元操作的设计和计算等；④生产实习，让学生认知设备；⑤毕业实习，让学生在感官和认识上了解相关设备的工作情况；⑥毕业设计，让学生掌握过程设备的设计方法，透彻领悟本专业的理论知识；⑦综合实践，学生根据理论知识的指导，进行一次有针对性的实践训练。

整合原有的实践教学环节，推陈出新，从学生能力培养方面出发，建设环节紧扣，层次分明的教学体系。增加课外的学分设置，以学生自主创新为指引，在课外设置创新实验室，建设网上实践创新平台，丰富创新设计资源，便于各类型学生进行实践训练。

4.2 建立新的实践教学基地

对于过程装备与控制工程专业的实践教学，高校应加强在实践教学基地方面的建设，一方面要自主建立创新研究中心、实验室等，多组织科研活动，鼓励学生走进科研，调动学生科研积极性。另一方面要c当地企业或者相关行业联系合作，以产学研合作为培养模式，特别是与急需科技人才支撑的企业签订定向人才培养模式。基地建立应当适应专业培养要求，密切联系生产实际，要有针对性，充分发挥基地资源的作用。与校外企业签订长期的合作关系，定期组织学生到企业培训、学习，带着问题回到学校。学校与企业合作联合培养学生的实践技能，学生在修完必需的理论课程后可以直接参与合作企业的课题研究，以个人或者团队形式步入实践锻炼，对于提高学生综合能力非常有帮助。

4.3 建立“理论与实践相结合”的培养理念

在过程装备控制工程的实践教学中，课堂教学不离实践，实践教学不离课程，二者须相辅相成。在课堂教学中充分利用企业现场照片和设备运转操作视频资源，结合理论知识加以论述，在生产实践现场针对固有设备以及生产环节进行跟踪讲解。这样，理论与实践相结合，抓住时域和地域特点，即发生即学习，有效推进实践教学的顺利进行。

5 结语

过程装备与控制工程专业是一门综合性的交叉学科，开设的课程广泛，涉及的行业居多。根据过控专业大方向的特点，针对社会用工的需求开展实践教学的相关研究，开拓新的思路。通过实践教学课程体系的改革与培养模式的建立，开展过控专业的实践教学进程。符合现代装备工业对过控专业人才的需求，提高学生求学热情和教师的工作热情。建立以技能训练、科学研究思维与方法训练为主导，课内外实践相融合，多个环节相互补充的实践教学体系，使实践教学更能适应学分制的改革与要求，实现过程装备与控制工程专业的可持续发展。

参考文献：

[1]叶涛，卢红，吴敬兵.学分制条件过程装备与控制工程专业实践教学改革的研究与实践[J].教改创新.

[2]戴静君，刘录，孟波，等.过程装备与控制工程专业实践教学改革[J].广州化工，2009，39（2）：136-138.

控制科学与工程例7

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）09-0134-02

一、引言

当前形势下，水资源短缺和水体污染问题已成为制约我国经济可持续发展的主要因素之一。给排水工程技术专业人才是水环境保护和水污染控制等环节的技术骨干力量。社会和经济的发展，对给排水工程技术人才需求量增加的同时，对专业技术人员的知识结构，理论知识的掌握和运用、动手操作能力和创新精神有了更高的要求[1，2]。

在这种情形下，对于给排水工程专业，其毕业实习就是学生的理论知识与实践应用相结合的重要桥梁，是高校专业人才型培养不可缺少的实践性教学环节。毕业实习是高校人才培养中不可缺少的实践性教学环节[3]。通过提高毕业实习教学质量，使其知识综合运用能力、动手能力以及创新能力增强，提升学生就业竞争力和可持续发展的潜力，培养学生实践与理论并重的正确思想方法。然而，在应用型人才培养的实践过程中仍存在各样的问题，如学生在实习过程中主动性不强，积极性不够，实践动手操作能力不强，毕业后工作适应能力差与用人单位对工程技术人员的期望值有较大差距，更甚是实习过程存在形式化，未能很好到达实践与理论有机结合的目的。所以探求与改善给排水毕业实习管理体系以提高实习质量的研究，对于培养应用型工程技术人才有重大意义。

二、现今给排水工程毕业实习教学环节存在的问题

毕业实习管理体系是实习有序进行的重要保障。合理的管理体系能科学有效地引导学生，达到事半功倍的效果，而不合理的毕业实习管理体系难以调动学生的积极性，难以引起学生对毕业实践环节的重视性，实践教学环节往往在这个方面出现问题。

（一）对毕业实习重视度不够

无论是教师、学生还是管理部门都或多或少存在这样的倾向。一方面，他们认为工程类，尤其是给排水专业的实习，由于学生无法动手和参与具体工作，加上实习水厂对水处理工艺技术的保护，很多情况下，学生无法对工艺流程、生产技术和管理体系进行更为深刻的了解。另一方面是对指导实习重视度不足，部分老师认为科研、理论教学比实地指导更重要，不愿意去带领学生现场指导。特别是在分散实习比较多的情况下，多采用放任自流的态度，指导教师往往顾此失彼。再有学生对毕业实习作用缺乏认识性，部分学生没能摆正心态，认为毕业实习是一次大型的公费旅游，到了现场不积极了解各部分工艺实际运行情况，不去主动提问以拓宽实际工程应用的知识面，不好好把握实习机会，而是以自由散漫的态度对待。综上原因，使得毕业实习变成另一次认知实习，流于形式，走马灯花了事。

（二）管理难到位

当今社会形势下，给排水工程在毕业实习一般有去当地居民区的建筑给排水实习，给水厂实习和污水厂实习这三个方向。近几年高校不断扩展高校师资紧缺是普遍现象，参加外排指导的教师人数相对不足，现场指导教师的工作量相对加大。在这种情况下本就对毕业实习重视度不足，如缺乏严格、规范的管理要求其在管理上就很难到位了。

（三）实习受经费、场地限制，实习质量难以保证

因实习经费的限制，实习周期被缩短，大多采用参观实习的形式，由水处理厂的人员或指导教师现场解说各工艺流程及其实际运作情况，或因缺少经费，不能安排学生进行现场施工、生产管理，可以说学生在整个过程上处于被动状态，如污水方向的学生虽能接触新兴城市的水处理工艺，但较短的实习周期、参观式实习不能让学生真正掌握技术要点，缺乏分析实际工程问题的能力，在之后毕业设计中还是感到无从下手，而这些因素都使最终的实习质量难得到保证。

三、针对于给排水专业毕业实习教学管理的改进方案

（一）提高实习重要性认识，确立新的实习观

毕业实习是学生步入社会的一个衔接点，提供一个学生综合锻炼的机会。在实习过程中，学生能将理论与实际相结合。特别是对于工程类学科，给排水专业更需要学生在实习过程中区别理论知识与实际工程不同点，培养为应用型人才，为今后从事的工作打下基础。因此必须要认识到毕业实习的重要性和意义性，确立正确的实习观，提高对毕业实习的重视性。

树立正确的实习观，学生、教师、学校必须意识到毕业实习对学生个人发展的重要性，及毕业实习实践环节改进措施的必要性，以提高对毕业实习的重视性。实际上，不少用人单位在选择人才时，希望能通过毕业实习的环节对学生的知识、能力、素质等多个方面进行预考察，确定对其的录用。学生应该摆正自身的心态，意识到毕业实习不止对专业知识的培养与巩固有帮助，而且对人际关系交往，实际处理的能力也有帮助，毕业实习就是提升其综合性能力的平台，培养应用型人才的渠道。一，建立完整的工程概念。毕业实习目的不是培养熟练的工人，而是期望学生能从水厂（居民或商业建筑楼）现场观测其实际运行情况，学会理论联系实际，加深其整个工艺流程的印象，并在此基础上观察、记录、思考其设计的细节处，作为之后毕业设计的资料。二，锻炼其分析和解决实际问题的能力。特别是给排水专业，理论设计是不够的，要想达到较为理想的效果，在运行时往往需要进行不断的调式和改进，这些就需要扎实的理论基础和灵活的变通能力，而毕业实习就是培养学生发现和解决实际问题的机会。三，端正态度。在毕业实习中，除了指导教师，通常会有技术人员带领学生进行现场讲解。学生应端正态度，积极听从指挥，认真了解其工艺流程及典型事故解决方案，心存疑惑时要虚心请教，并整理好相关资料便于后续的设计。

（二）完善实习管理制度体系

在深化对毕业实习认识的基础上，还必须有配套的管理制度与措施，才能保证毕业实习环节真正落到实处，并达到预期目的。为保证实习质量，除完善实习管理体系也要相应完善实习执行过程的教学大纲，做到以提高其实习中的组织性，纪律性和效率性。

完善校、院、系三级式的管理制度。校级管理主要是宏观管理，制定学校的实习管理制度，规范实习要求，可通过抽查各学院毕业实习的准备工作、实习过程、实习答辩及实习成绩评定等环节对毕业实习进行检查监督；院级管理主要负责制定学院的实习管理文件，考核要点及标准，各系实纲和实习计划的审批工作，保证实习按计划、高质量的完成[4]。系级实习管理主要包括联系实习地点，确认实习单位，制定相应的实纲和具体可行的实习计划、实习要求与管理规章制度，特别要强调组织性和安全性。要安排教学经验丰富，对生产实际较为熟悉，责任心强具有一定组织管理能力的教师担任实习指导教师。

特别是在执行实习教学大纲的过程中，除现场技术人员讲解，指导教师也应全程陪同指导，为学生解惑。毕业实习完毕后期，应不断吸收教训总结以往实习执行过程中的经验，做到能按实际情况定期修改，丰富和完善实习教学大纲，提出更为合适的教学内容和方法[5，6]。制定合理符合给排水专业情况的实习教学方案。这样可以很大程度上提高学生实习的效率和质量，让学生能在实习过程中真正将理论与实际相结合，体会到实际工程的不同之处，以增强学生的主动性和积极性[6]。

（三）建立稳定的实习基地

给排水专业是一门应用性强的专业，特别是如今国家对水环境治理的投入，更需实际应用型人才在其专业上的贡献。给排水专业的毕业实习，就是将专业理论同实践相结合的环节，是培养应用型人才的环节。而建立稳定的校外实习基地是保证实践性教学环节及实习质量的关键。可采用多种合作方式同给排水专业企业广泛联系，建立牢固的实习基地。增加实践环节的教学经费，利用各种有机机制，扩大实习基地规模，不止在省内，在省外也能建立多个固定的实习基地[1，2]。与实习企业建立良好关系的同时，为学生寻找更多厂内相关资料，加深其对实习场地了解的同时，也为学生之后的毕业设计做良好铺垫。

四、结束语

毕业实习是理论与实践结合的桥梁，是高校专业性人才培养重要的实践性教学环节。为提高毕业实习的质量，针对毕业实习教学环节中存在的问题，如：缺乏对毕业实习重要性认识，实习管理体制存在不合理，学生积极性、主动性难调动，管理难到位，实习环节受场地和经费限制等等，结合给排水专业的特点，提出几项改进措施。通过提高对毕业实习的重视度，完善实习管理体制，建立稳定实习基地以提高实习质量。

参考文献：

[1]王宗平，左椒兰，任拥政，周爱娇，吴晓辉，罗凡，陆谢娟，潘柳燕.给水排水工程实践环节质量保障体系教学改革研究[J].理工高教研究，2010，29（5）：132-134.

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[3]潘柳燕.加强毕业实习管理，提高实习质量[J].高教论坛，2004，（1）：139-142.

控制科学与工程例8

中图分类号：TP13 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（a）-0066-01

于20世纪产生的相对论、量子理论及控制理论被人们认为是三项重要的科学革命，人们借助该三项理论实现着客观世界认识上的飞跃。随着控制理论与控制工程相关的理论研究工作的深入开展，其研究对象及应用领域也发生着重大的变化，就我国的教育部所进行的学科的设置及分类中，将控制理论及控制工程设置为控制科学与工程下的二级学科，学科核心便是控制理论，推动着我国控制理论与控制工程在科学研究领域的发展。

1 控制理论与控制工程的产生及发展

控制理论作为对社会发展具有重要影响意义的学科，其产生起源可上溯至十八世纪发生在英国的技术革命中，瓦特在蒸汽机的发明之后，将离心式非锤调速器的相关控制原理应用于蒸汽机转速的控制中，开创出以蒸汽作为原动力的机械化格局，而之后的工程界逐渐的将控制理论应用于调速系统稳定性的研究中，通信技术和信息处理技术的高速发展，使得电气工程师们不断的研究出更为科学全面的控制系统分析方法，实现了控制系统的条件稳定性及开环不稳定性的分析研究，而控制理论的创始人于1948年所发表的控制理论的相关著作，就控制理论的相关方法所进行得阐述，推动反馈概念的应用并为控制理论的形成奠定下坚实的基础。

在科技的不断生产发展中，基于控制理论与控制工程的控制技术也在不断的完善，尤其是在计算机技术的不断推动之下，控制理论与控制工程拥有着更深入的发展。就控制理论与控制工程的整体发展历程而言，可大体上划分为三个主要的阶段，其中第一阶段为20世纪的40至60年代，是古典控制理论的形成及发展时期，主要进行进行单输入及单输出问题的解决，多采用以频率特性、传递函数及根轨迹等作为基础的频域分析法进行系统的研究，而主要进行研究的系统是线性的定长系统，进行非线性系统分析的过程中所选用的相平面法要求变量不能超出两个，该控制理论可实现生产过程中的多种单输入单输出类问题的有效解决。第二个阶段为20世纪60年代到70年代的现代控制理论的形成与发展阶段，该阶段已经步入空间技术时期，控制工程也向性能更高的方向上发展，数字计算机的配合应用，实现了分析设计及实施控制，但时变、多输出多输入及非线性等较为复杂的系统控制内容使古典控制理论呈现出局限性，而最优控制方法在该阶段中提出，使现代控制理论更为完善。第三个阶段是20世纪70年代到目前为止的大系统控制理论及智能控制理论时期，其中大系统控制理论是控制理论就广度上的扩展，利用控制及信息的相关观点进行大系统其结构方案及总体设计，进行的是分解方法及协调处理的相关基础性技术理论的研究；智能控制理论是控制理论就深度上的扩展，进行人类智能化活动、控制信息传递的规律等的研究，并就仿智能化的工程控制系统及信息处理系统等进行研制。

2 控制理论与控制工程的应用

在进入21世纪以来，以计算机技术、通信技术及控制技术为典型代表的IT产业的发展及普及中，核心是计算机技术，关键是通信技术，而基础是控制技术，使得控制学科逐渐的发展成为基础性的科学，控制系统与控制工程中的系统结构、系统稳定、反馈调节及智能系统的相关思想及理论，在自然学科下的多种科学领域获取广泛应用的同时，在人文等学科中也有着广泛的应用体现，基于该现象，某些专家甚至指出控制理论与控制工程已不再是单纯的学科，已逐渐的发展成为较为全面和系统的世界观、方法论。控制理论与控制工程所具有的显著特点是，某些基本的概念同时具有着普适性及独特性。在控制理论与控制工程的应用中，两个概念是应用的关键及核心，首先是系统概念的应用，在当前社会的发展中系统问题已变得非常重要和突出，尤其是全社会范围内所进行的复杂性系统及复杂性科学课题的研究及应用，这是控制理论在现代科学中应用的必然发展，应用控制理论不仅要进行结构及性质的分析，还要进行系统运行状态的调控；其次是反馈概念的应用，这是控制理论区别于其他的学科及控制理论的应用区别于其他的理论应用的关键，反馈使得控制系统在较大的程度上具备人类智能的诸多特点，可以实现控制系统在实际的应用过程中结构、参数及扰动等因素的不确定性给控制系统造成的影响，例如远距离通讯设备、进行隧道扫描的显微镜等具体的工程设备。

在控制理论与控制公工程的应用中，最优控制是现代化的控制理论非常核心的内容，利用最优控制所进行的研究是在满足相应的约束条件时，就最优控制策略进行寻求，进而取得性能指标的极大值或者是极小值，最终使控制系统在性能指标上可取得最优化效果所必须采用的基本条件及综合方法，即就受控的运动过程或动力学系统，从多个可选择的控制方案中寻求最佳的方案，从而使系统在运动状态由初始状态变为指定的目标状态时可以取得性能指标的最优化。在控制理论与控制工程的应用中，较为典型的两个标志性的研究方法便是PDI控制器及Kalman滤波器，这两个方法已经被成功的广泛应用于较多的实际系统中，但所开展的系统的稳定性及最优性都是就线性模型的证明，实际上这两种方法还可应用于一大类非线性系统的证明，相关的研究人员利用基于控制理论与控制系统的反馈机制所进行的定量研究工作就是围绕着这两种标志性方法。在现实生活中控制理论及控制工程最为典型的应用便是水槽内水位的控制及电加热器中的温度控制，该典型应用中的自动控制是利用自动化的高度及温度测试仪等进行预期的测控目标的实现。自动控制系统是为实现控制目标由被控制对象及自动化的仪表所组成的闭环系统，控制系统按照结构形式可分为开环控制系统、闭环控制系统及复合控制系统，三类不同的系统在具体的需求下都有着广泛的应用。

3 结语

控制理论及控制工程随着理论及支撑技术的不断完善，逐渐的由工农业及交通运输等较为传统的产业，向生物、信息、通讯、管理等较为新颖的产业中延伸，也必将在社会的发展中获取更广泛的应用。

参考文献

控制科学与工程例9

中图分类号：G42文献标识码：A文章编号：1009-0118（2013）02-0056-02

控制学科的发展与各行各业的经济效益提高和技术的进步密切相关，因此，加强本学科的建设，更多更好地培养本学科高层次综合型人才，是我国社会主义建设的迫切需要。控制科学以控制论、信息论、系统论为基础，是研究控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科，以各研究领域内抽象出的共性问题作为研究对象，研究应该采用何种控制决策方法，实现某一既定目标。传统的控制目标经常以某一回路的控制精度为目标，研究某种控制器，远不能满足目前大工业环境下以经济效益为最终控制目标的这一实际需求。本文从工程界实际需求出发，探索控制科学与工程这一学科理论发展的与建设。

一、以社会需求为驱动力的控制学科理论发展

实际上，从控制科学与工程这一学科的发展过程来看，这一学科的特点就在于以解决实际工程问题为驱动力，理论研究与工程实践相结合，学科的发展一直与生产和社会实践需求密切相关，正是由于各领域内的解决实际问题的需求，许多新方法和技术的实际应用反过来又推动了控制科学与工程学科的理论形成和发展。

早在11世纪我国北宋时代，水运仪象台和蒸汽调速器体现了闭环控制的思想，推动了最早的控制研究，推动了控制理论中的反馈系统的稳定性分析；轮船掌舵系统和电话系统推动了经典控制理论的产生与发展，并在工业中获得了广泛的应用；计算机与航天需求推动了现代控制理论的形成，并引导了ICI公司的控制系统及目前常用的PLC、DCS控制系统与嵌入式控制系统，PLC、DCS及工业需求推动了现代控制理论的发展；阿波罗计算机控制系统又引起了最优控制理论的研究；目前的计算机与网络技术的发展大大推动了运行优化与控制方法的形成与发展。控制科学与工程相继发展了若干相对独立的学科分支，使本学科的理论和研究方法更加丰富。在数学工具上，经典控制理论阶段运用的是拉式变换和微分方程；现代控制理论阶段运用的是状态空间和李雅普诺夫稳定判据；之后有差分方程、Z变换[1]。

二、控制科学与工程学科理论发展中问题剖析

对于工业界来说，最终目的是希望利用新方法新理论给企业带来效益和理论，而不仅仅是理论上先进的新方法。目前，控制科学与工程学科的理论发展已经较为完备，并且提供了反馈、预测、前馈、反馈、优化等大量控制器的设计与分析方法。然而，这些理论还仅仅停留在书本上，并未被工业界广泛接受并应用，反而以消除控制偏差为目标的PID控制器设计方法仍是目前的主流解决方法。而PID理论是1911年从工程界提出的，经过了100年，这一理论在工程界仍被广泛应用。而且工程师们经常采用经验手动调整PID参数，很少采用控制理论上提出的各种PID参数的整定理论。那么为何控制理论提供了大量的控制器设计方法，而却不被工业界接受和应用呢？根本原因恰恰在于PID是从工业界提出的，是迎合了当时工业界实际需求发展起来的理论。而目前大部分的控制理论的研究忽略了工业界的实际需求，单纯从数学理论角度进行研究和发展，背离了当初社会需求驱动控制理论发展这一前提。例如在控制理论中，控制器的设计方法，是需要建立控制器设计模型基础上，再设计相关的控制器，再分析设计器的稳定性和收敛性。而在实际工业界中，根本不存在控制器模型，而工程人员不可能去建立控制器设计模型，即使勉强建立了控制器设计模型，也不可能精确再现实际工业过程，在一个不精确的控制器设计模型基础上进行控制器的设计，显然其意义具有局限性。另外一方面，从事控制理论研究的大多数人缺乏实际工程背景，不了解实际工业界真正的需求，很难从实际控制系统的需求去进行理论的研究。如此一来，控制理论成果不可能真正被生产实际中的工程人员所应用。

综上所述，一方面工程界还不能有效得将现有的控制理论与实际控制系统结合起来；另外一方面理论学术界又不能真正理解现代工业中的真正需求，因此，他们很难找到能够使控制学科理论取得丰硕成果的学科交叉点。工业实际中的被控过程本质上是非线性的，而传统的经典控制方法和现代控制理论方法只考虑了某些特殊的非线性系统，控制理论中最成熟的理论是线性系统，传统的控制理论是基于控制器模型基础上设计控制器的。由于工业过程运行与行业知识密切相关，针对其过程的具体特性，采用具体的方法解决控制需求，至今还尚未形成真正适合工业界的一般的控制理论[2]。

三、新环境下对控制学科理论发展的启示

近年来，国内外日趋激烈的市场竞争使得工业生产制造企业对其能耗水平、生产效率、产品质量和生产成本等综合生产指标提出了更高的要求。工业企业已经由过去的单纯追求大型化、高速化、连续化，转向注重提高产品质量、降低生产成本、减少资源消耗和环境污染、可持续发展的轨道上来。

从工业工程的角度看，自动控制或者人工控制的作用不仅仅是使控制系统输出很好地跟踪设定值，而且要控制整个运行过程，使反映产品在加工过程中质量、效率与消耗相关的运行指标在目标值范围内。同时要求在保证安全运行的条件下，尽可能提高反映产品质量与效率的运行指标，尽可能降低反映产品在加工过程中消耗的运行指标，实现运行优化[2]。然而，过去的控制理论与控制系统设计方法的研究都假定可以获得理想的控制回路设定值，集中在提高反馈控制的效果，忽略偏离理想设定点的反馈控制不能实现系统的良好运行[3]。

传统控制理论与方法要求被控对象可以用确定性的线性模型描述，由于难以精确建立实际中被控对象的模型，很难应用上述以数学模型为基础的控制理论和方法。虽然工业界大部分仍采用PID控制技术，而对于具有强非线性、多变量等特性的复杂工业过程仍难以采用PID进行有效控制。这是由于PID控制器适合于具有线性动态特性的被控对象。而针对具体过程特性和行业背景，通过引进各种智能技术，如专家规则控制、神经网络控制、模糊控制等基于数据的控制方法却在具体行业中得到有效应用。这说明，引进各种智能技术，结合基于数据的智能技术和数学模型进行先进控制理论的研究将成为新工业环境驱动下的理论发展方向。

四、新环境下控制学科理论发展方向研究

在新的工业环境下的需求驱动下，控制科学与工程理论发展主要考虑下面几个方面：

（一）工程人员与理论研究人员互通有无的研究方式

工业界的工程人员熟悉工业界的实际需求，从实际被控过程特性出发，从数学理论角度提出和描述控制需求；理论研究人员应走到实际工业界中去，深入了解工业界的实际需求，时刻围绕工业界的需求进行控制理论的研究。在进行控制设计方法的研究中，一定注意结合实际工程研究，提出新的控制器方案后，尽量到实际工业界去验证，或者进行真实对象的模型仿真研究，在此基础上进行控制器的验证。

（二）发展基于数据与模型相结合的控制器设计理论研究

现有的控制理论与方法经常要求被控对象可以用确定性的线性模型描述。由于实际中被控对象的模型参数未知或时变，或受到未知的随机干扰，或存在未建模动态等不确定性，在实际中，有的被控对象具有强的非线性动态特性，难以采用上述方法获得满意的控制性能，因此近年来非线性控制理论与方法和基于数据的研究受到重视。由于难以建立工业过程的精确数学模型，因此难以应用上述以数学模型为基础的控制理论和方法。由于工业过程中可以方便的使用输入、输出与跟踪误差等数据，以跟踪误差为基础的PID控制器得以广泛应用。目前，工业界应用的控制系统大部分采用PID控制技术。其他基于数据的控制方法，如无模型控制[4]、学习控制[5]、模糊控制[6]、专家控制（规则控制）、神经网络控制、仿人行为的智能控制等也开始应用于工业过程控制。

五、结语

由于新环境下工业界对控制学科理论的发展要求发生变化，已经由过去简单的回路控制精度要求上升为对经济效益的要求，且由于被控对象的非线性特性，迫切要求控制学科理论的发展从过去的以线性理论为主的理论转向以非线性结合数据的智能方法。

参考文献：

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控制科学与工程例10

工程建设监理在保证工程项目质量、保护国家利益和社会公共利益以及业主合法权益等方面日益显现它的巨大作用。建设监理得到了社会的普遍认可，可以说，我国建设监理的形势，是欣欣向荣，方兴未艾。成绩是主要的，但从我国工程监理和先进国家工程监理的水平比较，我们建设监理体制仍然处在初期阶段，还有不少问题需要在实践中探索解决。

一、工程监理控制及其重要意义

控制就是指“制约一个系统的行动，用最少的信息，实现最优的调控，使之适应于环境的变化，以取得最大的预期效果”。控制是管理的重要职能，是保证目标，决策、部署安排得以实现的手段。控制的目的是确保一个系统目标的实现。

工程项目控制就是指项目实施过程中，经常地进行投资目标值、进度目标值，质量目标值与实际投资支出资、实际进度值、实际质量值进行比较，若发现偏离目标，则采取纠偏措施，以确保项目总目标的实现，这就是工程项目动态控制。监理受业主的委托以合同为依据，对工程项目实施进行监督与管理。控制是监理任务的核心，从根本上讲没有控制就没有监理，控制是建设监理目标实现的重要保证，是其目标实现的必要手段。在工程项目建设中要使监理控制有成效，就必须坚持控制程序化、标准化和科学化。

二、坚持控制程序化是做好监理控制工作的前提

监理程序是从监理实践中摸索并总结出来的带有规律性的工作次序。

施工阶段的监理程序是在施工程序基础上形成的，严格执行监理程序就能使施工过程中各主要环节、主要工序处于受控状态，只有在受控状态下才能把握住施工过程中活动脉搏，适时发现问题及时解决问题。

三、坚持标准化管理是做好控制工作的基础

监理标准化管理主要是指：把“三控制、两管理、一协调”三方面监理内容从形式到内容都转化为标准化管理和控制，使每一项每一步工作都有统一规定、统一要求，都有标准依据，都有定性、定量的衡量标准。标准就是对随意性的限制，因此它是控制的基础。

监理项目标准化管理一般归纳为“形象”标准化管理、“现场”标准化管理和“文档”标准化管理三大标准化管理内容。

“形象”标准化管理就是把监理组织机构、监理工作宗旨、监理人员职责、监理工作程序、监理人员值班制、承包商质量体系等都要以一定的形象形式展示出来，以利从形象上就一目了然了解监理工作运行的概貌。“现场”标准化管理，就是预控、过程监控，复验和签认等都有规定程序、统一的内容要求，明确的岗位职责和相关统一标准，统一规格的图表，做到每天有监理日记、每周有协调会议纪要，每月有监理月报，同时这些日记、纪要、月报都有统一的标准规格、规定的项目内容。“文档”标准化管理，包括文件归类按照统一规格，统一标准分门别类归盒归柜，做到及时、准确和完整。

监理标准化管理内容从内涵上可分为监理内部管理标准化和外部控制标准化两个方面。其一，内部管理标准化是监理规章制度的进一步完善，具有可操作性，是规范监理内部组织运行行为和个人行为，使监理内部组织和个人行为的好劣从定性、定量两个方面具有可衡量性，以建立起奖优惩劣和优胜劣汰的竞争激励机制，是做好监理控制的内在保证和基础。其二，外部控制标准化主要是将工程质量、进度、支付结算、信息与合同管理转化成标准化控制与管理，要求施工承建单位按照监理规定的标准化控制要求进行工程实施方案策划、实施、检查、纠偏、支付与竣工。同时，若这些标准化管理得到业主的认可，只要监理都按照标准化去做，工程出现了偏差或没有达到合同要求，监理工作质量优劣也有衡量标准以利鉴别是非，客观评价监理工作，所以它是做好控制工作的一项基础性工作。

四、坚持控制科学化才能提高监理控制水平和成效

科学是实践经验的总结。坚持控制科学化就是在工程质量，工程进度和工程投资中找出各自的内在客观规律和三者之间矛盾对立统一的内在联系，监理工程师遵循这些客观规律去运作，以促进合同目标最佳实现，从而体现监理工程师的控制水平和控制成效。控制科学化包括控制依据的科学化、控制程序的科学化、标准管理的科学化、监理方法和手段的科学化及合同管理与协调的科学性。

1.监理依据的科学性

监理控制成效直观表现在施工承包合同目标的实现，而合同目标的实现不仅仅取决于监理控制水平，同时取决于合同的科学性，更重要的是取决于施工承建单位完成合同目标综合素质，涉及建设各方的相互配合。监理控制的依据是监理合同和施工承包合同。监理合同主要反映业主给监理的授权范围、授权程度以及监理的物质基础，授权范围和授权程度直接决定能否充分发挥监理潜在水平和能力；物质基础决定了监理的资源投入，包括人力资源和设备投入，投人多少与高低，直接决定监理的控制水平与成效。施工承包合同是监理控制的主要依据，合同的科学性、合理性、严谨性直接决定监理控制的科学性。

2.监理程序的科学化

控制程序化虽然能控制相应的系统的行动，但并不能保证行动内容的科学化，只有当控制程序科学化才能更好促进合同目标的实现。监理程序的科学性表现在三个方面。其一，按照这些程序去控制，能否制约相应系统的行动（能否把各自相应系统控制起来）；其二，能制约相应系统的行动，同时程序所涵盖的内容要满足相关要求并具科学性；其三，是否有利于化解和转化各种矛盾促使合同双方维护合同的严肃性，认真覆行合同中的权力与义务。

3.监理方法和手段的科学化

监理的方式方法要讲究科学化。监理方法科学化包含监理工作方法和控制方法科学化。控制手段包括旁站监理，指令性文件，各种会议，支付手段，严格执行监理程序，工程测量，检测试验，计算机辅助管理等手段，运用这些手段时要得当，有度、合理、有效、技术先进等构成控制手段的科学化。