【正文】 軟件缺乏對(duì)學(xué) 習(xí)者的吸引力。認(rèn)知學(xué)習(xí)理論認(rèn)為世界是由客觀實(shí)體、其特征以及客觀事物之間的關(guān)系所構(gòu)成，在學(xué)習(xí)上他們強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者內(nèi)部的認(rèn)知過程。為此，人們建立了與學(xué)習(xí)內(nèi)部過程相一致的相應(yīng)的 CAI 活動(dòng)序列。然后，向?qū)W 生呈現(xiàn)刺激材料，即呈現(xiàn)教學(xué)信息并不斷地提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)，以促進(jìn)語義編碼的內(nèi)部過程。許多優(yōu)秀的 CAI 軟件，還利用多媒體技術(shù)和多種手段，提供有利于學(xué)習(xí)遷移的實(shí) 例和情境，讓學(xué)生去求解、去探索，這不僅有利于學(xué)習(xí)的遷移，對(duì)于發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知策略也是不可缺少的。 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論突出了學(xué)習(xí)者的主體作用，它認(rèn)為學(xué)習(xí)者是信息加工的主體，是意義的主動(dòng)建構(gòu)者，而不是外部刺激的被動(dòng)接受者和被灌輸?shù)膶?duì)象。多 媒體和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，特別是Inter 網(wǎng)絡(luò)的普及，為開發(fā)能夠體現(xiàn)建構(gòu)主義理論的學(xué)習(xí)環(huán)境提供了良好的條件。 在談到 CADCS 的發(fā)展是，首先應(yīng)提到數(shù)字仿真技術(shù)的發(fā)展。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 4 隨著 CADCS 技術(shù)的發(fā)展，目前控制理論中一些具有實(shí)際應(yīng)用的精髓部分，基本上都可以從目前已有的 CADCS 軟件包中體現(xiàn)出來。 70 年在末。 1984 年初，在中國科學(xué)院系統(tǒng)研究所多次討論了 CSCAD 的設(shè)計(jì)工作，經(jīng)楊教授提議，在 CSCAD 前面在加上一個(gè)字母 C，這就是 1984 年到 1986 年完成的 CCSCAD. 第三節(jié) 課題研究背景及論文主要內(nèi)容 自動(dòng)控制學(xué)科誕生于二十世紀(jì)四十年代 ,發(fā)展至今 ,自動(dòng)控制理論己經(jīng)成為一門理論體系嚴(yán)密 ,用到很多很深的數(shù)學(xué)工具的學(xué)科。而且 ,教學(xué)效果將受到教師繪圖水平等多方面因素制約 ,不利于教學(xué)質(zhì)量的提高。這里是對(duì)整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。單元機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)是具有反饋、前饋和交又環(huán)節(jié)的多變量系統(tǒng) ,系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定至今仍靠現(xiàn)場的反復(fù)試湊。同時(shí)可以 了解過熱蒸汽對(duì)象的有滯后、有慣性、有自平衡能力的特性。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 6 第二章 開發(fā)環(huán)境簡介 第一節(jié) MATLAB 簡介 MATLAB 概述 1984 年正式推出的 MATLAB 語言為數(shù)學(xué)問題的計(jì)算機(jī)計(jì)算求解特別是控制系統(tǒng)的仿真和CAD發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用 .1980 年前后 ,時(shí)任美國 New Mexico 大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任的 Cleve Moler 教授認(rèn)為用當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的 EISPCK 和 LINPACK 軟件包求解線性代數(shù)問題過程過于繁瑣，所以構(gòu)想一個(gè)名為 MATLAB（ MATrix LABortory,及矩陣實(shí)驗(yàn)室）的交互式計(jì)算機(jī)語言。可以說， MATLAB 語言由計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)專家首創(chuàng)的，但是有控制界專家“捧紅”的新型計(jì)算機(jī)語言。 現(xiàn)在，隨著技術(shù)的發(fā)展， MATLAB 個(gè)功能越來越強(qiáng)大，它主要包括主包， Simulick 以及功能各異的各種工具箱組成，以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ) ,吧計(jì)算 可視化 程序設(shè)計(jì)融合到了一個(gè)簡單易用的交互式工作環(huán)境中 .在這里可以實(shí)現(xiàn)工程計(jì)算、算法研究、符號(hào)運(yùn)算、建模和仿真、原型開 發(fā)、數(shù)據(jù)分析及可視化、科學(xué)和工程繪圖、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)等等功能。 繪制二維圖形的一般步驟如下： （１）數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備：選定所要表現(xiàn)的范圍 產(chǎn)生自變量采樣向量 計(jì)算相應(yīng)的函數(shù)值向量 典型指令： x=0:pi/100:2*pi。 plot 函數(shù)的調(diào)用格式 在二維曲線的繪圖命令中，函數(shù) plot 是最基本，最重要的二維圖形命令，其它許多繪圖命令都是在它的基礎(chǔ)上形成的。 若 x 是向量而 y是矩陣，則繪制多條曲線，它們具有相同的橫坐標(biāo)數(shù)據(jù)。 若 y 的元素是復(fù)數(shù)，則等價(jià)干 plot(real(y)， imag(y))。它的一般的調(diào)用格式為： plot（ x,y,’ s ’） 其中， s是由 1至 3個(gè)字母組成的一個(gè)字符串，用來指定所繪制的曲線的色彩、線型和數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)志。 表 222 曲線屬性表 符號(hào) 代表的顏色 符號(hào) 代表的線性 c 青色 —— 實(shí)線 m 品紅色 虛線 y 黃色 .. 點(diǎn)連線 r 紅色 . 點(diǎn)化線 g 綠色 none 不畫線 b 藍(lán)色 w 白色 k 黑色 第三節(jié) 圖形用戶界面（ GUI） 什么是圖形用戶界面（ GUI） 用戶界面就是用戶和計(jì)算機(jī)之間或者用戶和計(jì)算機(jī)程序之間進(jìn)行通訊的場所和實(shí)現(xiàn)交互的方法。用戶界面定義了計(jì)算機(jī)、操作系統(tǒng)或者應(yīng)用程序給人的外觀和感受。最常用的激活方式就是用鼠標(biāo)或者其他點(diǎn)擊設(shè)備來控制屏幕上指針的移動(dòng)，以及按下鼠標(biāo)按鍵來發(fā)出一個(gè)或者選中對(duì)象其他動(dòng)作的信號(hào)。一種為靜態(tài)控件，是一種不產(chǎn)生響應(yīng)的控件，如文本框等。 所謂模型化圖形輸入是指 SIMULINK 提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，通過對(duì)這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型（以 .mdl 文 件進(jìn)行存?。M(jìn)而進(jìn)行仿真與分析。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 14 Simulink 是用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)工具。 在 MATLAB 命令窗口中輸入 simulink 結(jié)果是在桌面上出現(xiàn)一個(gè)稱為 Simulink Library Browser 的窗口，在這個(gè)窗口中列出了按功能分類的各種模塊的名稱。 第五節(jié) SIMULINK 與 GUI 的關(guān)聯(lián) SIMULINK 與 GUI 的關(guān)聯(lián)常用的方法有兩種，一是將數(shù)據(jù)導(dǎo)入基本工作空間，二是調(diào)用set_param 函數(shù)。)。 str3=get(,39。String39。)。After39。,39。test1/L239。 set_param(39。,str4)。 axes()。在代碼中第一句的作用為將 edit10 中的數(shù)據(jù)付給 str1,以此類推。 axes()是將 test1 中輸出限定在 axes1 中。自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。 可編程控制器 (PLC) 是利用其閉環(huán)控制 模塊來實(shí)現(xiàn) PID控制，而可編程控制器 (PLC)可以直接與 ControlNet 相連，如 Rockwell 的 PLC5等。 PID公式如下： ( ) ( ) ∫ ( ) ( ) 式中： 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 18 u(t)—— 調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)； e(t)—— 調(diào)節(jié)器的偏差信號(hào)，等于測量值與給定值之差； kp —— 調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； TI —— 調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間； TD —— 調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間； PID 調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)：根據(jù)輸入的偏差信號(hào)，按比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，其運(yùn)算結(jié)果用于輸出控制 （ 1）、比例控制的作用 作用：對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的偏差信號(hào) e(t)進(jìn)行放大或衰減，控制作用的強(qiáng)弱取決于比例系數(shù)； 特點(diǎn)： Kp 越大 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性越好，但 Kp過大 y(t)可能會(huì)引起系統(tǒng)振蕩使穩(wěn)定性變差，也有可能出現(xiàn)比例飽和現(xiàn)象。 （ 3）、微分控制的作用 特點(diǎn)：反應(yīng) e(t) 變化的速度，在偏差剛剛出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生很大的控制作用，具有超前控制作用； 作用：有助于減小 超調(diào)和調(diào)整時(shí)間，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì) 。 PID 控制器參數(shù) 整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。 PID 控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。利用該方法進(jìn)行 PID 控制器參數(shù)的整定步驟如下：該方法是先將 PID 控制器設(shè)置為純比例作用（即把積分時(shí)間 TI 放在“∞”的位置，微分時(shí)間 TD 放在“ 0”位置，就消除了積分和微分作用），且比例帶δ放在較大位置，將系統(tǒng)投入閉環(huán)控制，待系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，逐步減小比 例帶δ（即增加放大系數(shù) Kp），直至控制系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩的過度過程（一般連續(xù)等幅振蕩 4至 5次即可認(rèn)為達(dá)到等幅振蕩）。由于被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性各不相同，利用上表所求的參數(shù)不一定都能得到滿意的控制過程。研究和設(shè)計(jì)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括了下列一些內(nèi)容：根據(jù)生產(chǎn)過程的要求，確定被調(diào)量和調(diào)節(jié)作用；用理論的方法或?qū)嶒?yàn)測試的方法確定被調(diào)量在調(diào)節(jié)作用及在各種擾動(dòng)下的變化規(guī)律，建立調(diào)節(jié)對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；擬定調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選擇調(diào)節(jié)器，確定調(diào)節(jié)器的品質(zhì)參數(shù)；利用數(shù)字計(jì)算機(jī)或模擬計(jì)算機(jī)，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)；最后是現(xiàn)場運(yùn)行，考驗(yàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作品質(zhì)。 （ 3） 執(zhí)行單元（執(zhí)行器）：按照控制單元發(fā)出的控制信號(hào)去移動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，改變控制量。對(duì)于大滯后過程， 許多學(xué)者引入 Smith 預(yù)估控制，但因時(shí)滯的變化可山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 22 能會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定，尤其對(duì)于難以確立的數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)，實(shí)施有效的控制更是困難。我們將在本章中，結(jié)合本軟件系統(tǒng)的電廠常用的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)子模塊，對(duì)采用導(dǎo)前微分信號(hào)的雙回路系統(tǒng)、串及調(diào)節(jié)系統(tǒng)和前饋 反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)予以詳細(xì)介紹。為了使鍋爐運(yùn)行時(shí)把汽包水位控制在較小的范圍內(nèi)變化，生產(chǎn)上常采用以蒸汽流量、給水量為前饋信號(hào)，而以被調(diào)量汽包水位進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，組成一個(gè)前饋 反饋系統(tǒng)。 三沖量給水仿真系統(tǒng) 本小節(jié)將介紹本套軟件系統(tǒng)中電廠典型自動(dòng)系統(tǒng)中的串級(jí)三沖水量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)子模塊。 str2=get(,39。String39。)。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 26 str6=get(,39。watercontrol39。,39。watercontrol/比例積分微分調(diào)節(jié)器 39。 set_param(39。,str3)。P39。,39。watercontrol/副調(diào)節(jié)器 39。 sim(39。 plot(tout,simout(:,1))。 第三節(jié) 汽包鍋爐燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 燃燒過程控制主要構(gòu)成 燃燒過程控制主要有三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成：蒸汽壓力控制系統(tǒng)、燃料空氣比值控制系統(tǒng)以及爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng) 。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 28 保證壓力恒定的主要手段是隨著蒸汽壓力波動(dòng)及時(shí)調(diào)整燃燒生產(chǎn)的熱量，而燃燒產(chǎn)生熱量的調(diào)節(jié)是通過控制所供應(yīng)的燃料量以及適當(dāng)比例的助燃空氣的控制實(shí)現(xiàn)的。String39。)。 str5=get(,39。String39。)。 str9=get(,39。String39。)。 str13=get(,39。ranshao239。,39。ranshao2/PID 139。 set_param(39。,str3)。P39。,39。ranshao2/PID 239。 set_param(39。,str8)。I39。,39。ranshao2/PID 439。 set_param(39。,str12)。D39。)。 plot(tout,simout(:,2))。 由 圖 435可知，蒸汽壓力、空氣流量、爐膛壓力在擾動(dòng)下的偏差都比較小，所以該調(diào)節(jié)系統(tǒng)出色的完成了調(diào)節(jié)任務(wù) 。引入了θ 1 的微分信號(hào)后，將有助于調(diào)節(jié)器的動(dòng)作快速性。 加入導(dǎo)前氣溫微分信號(hào)可改善調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。這個(gè)新的等效調(diào)節(jié)對(duì)象的輸入仍然是減溫水流量信號(hào) Wj，但輸入信號(hào)為： 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 34 θ θ θ γ θ γ θ 等效調(diào)節(jié)對(duì)象的傳遞函數(shù)可以根據(jù)方框圖求得 θ ， ( ) ( ) ( )[ ( ) γ θ γ θ （ ） ] 圖 443（ a）單回路系統(tǒng)方框圖； （ b）雙回路系統(tǒng)的等效方框圖 在靜態(tài)時(shí)，微分器輸出為零，所以等效調(diào)節(jié)對(duì)象的輸出θ _2^,=θ _2；在動(dòng)態(tài)過程中，等效調(diào)節(jié)對(duì)象的輸出中除了主氣溫信號(hào)θ _2 外，還疊加導(dǎo)前氣溫的微分信號(hào) dθ 1/dt。所以，在調(diào)節(jié)對(duì)象慣性遲延比較大的情況下導(dǎo)前氣溫微分信號(hào)的雙回路氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)遠(yuǎn)比單回路氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng) 好。 str2=get(,39。String39。)。P39。,39。zhuqiwen2/調(diào)節(jié)器 39。 sim(39。 plot(tout,simout(:,1))。故此調(diào)節(jié)系統(tǒng)出色的完成了鍋爐蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù)，當(dāng)然，使用者還可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行參數(shù)整定工作，以獲得更加令人滿意的調(diào)節(jié)結(jié)果。 對(duì)于串級(jí)氣溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，無論擾動(dòng)發(fā)生在副調(diào)節(jié)回路還是發(fā)生在主調(diào)節(jié)回路，其調(diào)節(jié)品質(zhì)都是優(yōu)于單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)的。因此在這種情況下，串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量還是高于單回路系統(tǒng)的。String39。)。 str8=get(,39。String39。 str5=get(,39。氣溫系統(tǒng)的副調(diào)節(jié)器一般采用比例調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是保持過熱氣溫等于給定值，可采用比例積分或者比例積分微分調(diào)節(jié)器 。 圖 451 過熱氣溫串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 擾動(dòng)發(fā)生在副回 路以外，引起過熱氣溫偏離給定值時(shí)，串級(jí)系統(tǒng)首先由主調(diào)節(jié)器改變其輸出信號(hào)，通過副調(diào)節(jié)回路去改變減溫水流量，使過熱氣溫恢復(fù)到給定值。氣溫調(diào)節(jié)對(duì)象由減溫器和過熱器組成，減溫水流量 Wj為對(duì)象調(diào)節(jié)通道的輸入信號(hào)，過熱器出口氣溫為輸出信號(hào)。 plot(tout,simout(:,2))。)。D39。,str2)。 set_param(39。zhuqiwen2/調(diào)節(jié)器 39。 load_system(39。)。String39。因此，加入導(dǎo)前氣溫微分信號(hào)的作用可以理解為改變了調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。當(dāng)系統(tǒng)加入導(dǎo)前氣溫微分信號(hào)之后，調(diào)節(jié)器將同時(shí)接受兩個(gè)輸入信號(hào)，系統(tǒng)也成了雙回路結(jié)構(gòu)。如果不采用導(dǎo)前信號(hào)θ 1的微分信號(hào) dθ1/dt，則在靜態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)器將保持θ 1+θ 2 等于給定值，而不能保持θ 2等于給定值。這個(gè)系統(tǒng)引入了導(dǎo)前氣溫的微分信號(hào)