计算机控制论文范例【4篇】
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计算机控制技术论文【第一篇】
论文摘要:电算化会计信息系统对审计线索、审计内容、审计技术、审计准≮≯则和审计人员多方面产生了影响。要逐步推进计算机审计,以提高审计质量,实现审计资源和信息共享,降低审计风险,充分发挥审计监督维护经济秩序和促进廉政高效政府建设中的重要作用。
会计电算化就是把以电子计算机为代表的现代化数据处理工具和以信息论、系统论、数据库以及计算机网络等新兴理论和技术应用于会计核算和财务管理工作中以提高财务管理水平和经济效益,进而实现会计工作的现代化。采用会计电算化来进行财务核算及财务管理,大大提高了会计信息处理的速度和准确性,为用户提供及时、准确的会计信息。
同时,也给现代审计理论和审计实务带来了许多前所未有的问题和挑战,在这种新的形势下,电算化会计信息系统对审计的影响和审计应采取的对策就成了需要研究的一个重要课题。
1实施计算机审计以防范检查风险
电算化会计系统的数据一般有两种存在方式:
一种是由电算化会计系统的打印输出功能将有关的会计资料打印出来,形成分类的书面会计账簿资料;
另一种是电算化会计系统的全部会计数据存储在磁性介质上。
能够打印出来的资料只有少数,大量的会计资料只能存储在磁性介质中或电算化会计系统中。电算化会计系统对会计数据输入、处理和输出的改变使许多手工条件下的审计线索发生改变,客观要求审计人员在进行实质性测试时充分利用发挥计算机的功能,深入系统的内部进行测试和审核,控制检查风险。
在对证、账、表进行审计时,除了结合通常手工对系统进行审计的方法和手段外,由于电算化会计系统信息失真的风险随时都有可能发生,需要在测试系统程序控制的基础上,每次审计时都利用实际数据或模拟数据测试被审单位的系统程序,将测试的结果数据与正确的或应当出现的结果进行核对,进一步检验被审单位电算化会计系统程序的可靠性,检查各项公式的设置是否正确。
进行实质性测试要适应会计电算化的要求,尽可能使用审计专用软件实现会计数据从会计核算软件到审计软件的转换,由审计软件来完成大量的复核和核对工作,审计人员应着重对审计项目的有关数据重新组合,运用有效的审计分析方法进行分析与评价,不断地修改、充实和完善审计计划,执行切实可行的审计程序,深层次地审核审计单位会计数据的真实性,识别虚假或失真的电算化会计信息,控制误受风险以全面实现审计目标。
2计算机系统环境不可忽略详细审计
存储在计算机内的电磁介质中的凭证数据肉眼不可见、易逝和修改不留痕迹等特点特别使人们对其安全可靠性怀有疑虑。
当审计证据的相关与可靠性较高时所需审计证据的数量较少;反之,所需审计证据的数量较多。在计算机会计信息系统中,可靠性控制得不到保证时,就必须有足够多的审计证据以支持审计报告。会计电算化的实践表明,尽管会计人员在组织与管理、操作、输入与输出等方面实施各种控制,以增强会计数据的可靠性,但当其对机内数据进行审查时,总将其与纸质凭证再作验证。从长远看,如果纸介质终究要被电磁介质所替代,因而可能带来更大的审计风险。
3测试内部控制制度以防范控制风险
控制风险是原始凭证的形成和授权、数据输入、程序与数据库的修改、输出信息的使用和分配等出现错误或人为侵害的可能性。只有内部控制制度可信时,审计风险才能确认为较低水平,才能减少实质性测试的内容和程序,否则就宜采取替代的测试方法,进一步扩大测试的范围。
因而,在对电算化会计系统进行审计时首先要对内部控制进行符合性测试。对会计电算化系统内部控制制度的审核和评价应从程序控制和制度控制两方面的测试与评价进行。程序控制的责任者是软件开发部门。对本单位自行设计开发的电算化系统,应结合开发过程中形成的各种文档资料如可行性研究报告及批准、系统设计资料,审核系统的开发计划是否经过严格审核,仔细研究调查后方可实施,在开发过程中是否对不相容职务进行分工;对外购的商品化软件则应重点审查该系统是否通过评审或鉴定,为适应被审单位特殊业务所作的调试是否经有关部门的确认。
首次审计时不论软件是自行开发还是外购,都要根据系统的流程图、源程序、编程说明、用户使用手册等资料依次检查系统对会计数据的输入、处理、存储与输出,系统的初始化、维护与安全等各项操作所设置的关键控制点是否合法、合规、合理。
制度控制的责任是会计软件的使用单位,是由人工实施的控制,独立于系统软件对制度控制的测试与评价应注意:审核被审单位是否根据本单位实施电算化的实际情况,采用恰当的组织机构模式,在电算化系统内部合理的设置岗位,进行不相容职责分工控制。注意被审单位的机构模式是否根据本单位的规模、管理方式及发展方向,恰当地选用了集中管理模式,或分散管理模式,或集中管理下的分散模式;
电算化部门内是否遵循内部牵制原则相对独立,根据需要进行了合理的职责分工,如系统员、系统维护员、程序员、操作员、数据控制员、数据管理员之类的职责分工;各岗位人员的素质是否确实能够满足开展电算化工作的需要;审查系统工作环境的控制是否完善,是否建立和健全机器设备使用控制制度,是否制定和执行操作规程以保证会计信息的准确性和可靠性。
通过和评价系统的程序控制和制度控制的薄弱环节,确定内部控制制度对实质性测试的性质、时间和范围的,帮助确定合理的审计程序,决定审计工作的重点和范围,减少和防止电算化系统的审计风险。
4制定和完善新的审计准则
我国在审计方面制订了许多规范性文件。但是由于审计对象、审计线索、审计方法和技术手段发生了较大变化,这些准则中的某些已不适应实际情况,一些新增审计内容在审计准则中又缺乏相应的条款,如电算化系统开发审计准则,新环境下的内部控制审计准则、审计软件功能规范和开发准则等。在制定新的审计准则时,要在考虑我国国情的前提下大力借鉴国外的先进经验。
在制定具体准则时应侧重于对计算机系统内部控制的评价,应对以下几方面进行规范:1)审计人员应具备的资格;2)审计证据的收集;3)计算机审计过程及相关的审计技术;4)审计工作的质量控制等。
制定有关电算化审计准则和制度,是目前审计工作的迫切需要。
5开展审计技术和方法的研究
由于计算机处理和手工处理有很多不同点,从而产生了许多独特的计算机审计技术和工具。计算机审计注重对业务事项和处理过程进行证据收集,如要收集符合性测试的证据,一般是通过模拟数据进行测试形成要收集的证据。
因此,要大力开展对计算机审计技术和方法的研究,如审计管理计算机技术、内部控制制度的评价测试技术、数据库或数据文件的审计技术、应用软件的审计技术、系统开发和维护的评价技术等,特别是内部控制的测评技术,以尽快实现利用计算机审计。
6加快审计软件的开发
审计软件是计算机审计不可缺少的技术工具,没有良好的计算机审计软件是很难开展实际的自动化审计工作的。
审计软件的功能应具有针对会计程序本身合法性、正确性的审查功能;具有对机内会计数据文件的一致性、正确性的检查功能;具有验证会计报告的可信程度及会计软件内部控制措施的可靠性功能;具有审查审计报告、审计文书自动编制整理功能等。
进而解决审计电算化滞后的实际问题,做到审计技术与会计电算化同步。利用计算机快速分类、检索功能、存储能力编制审计程序,可以进行大量的审计比较、抽样及核对工作,收集审计证据,减轻审计人员工作强度;事先用计算机设计测试案例,后用于测试被审单位的会计程序和数据文件,能够更好地开展审计工作;审计员利用计算机存储有关法规条例、被审单位的基本情况等,随时调用,便于审计工作的开展;利用计算机对审计资料进行统计汇总,编制打印各种统计表、审计文件,提高审计工作质量。
审计软件既可以加快审计工作的效率,又有利于提高审计质量,加强审计规范化工作。但我国审计行业的审计软件很少,要改变这种状况,关键应加大对审计软件开发人才的培养,同时鼓励审计人员积极参与开发或独立开发审计软件。另外,要加强国际交流,引进计算机软件技术,缩短计算时间。
7加快审计复合型人才的培养
计算机的广泛应用使审计人员必须要更新知识,不仅需要会计、财务、审计、工程技术知识和技能,熟悉审计法规,及其他审计规范准则外,还须掌握一定的计算机数据处理知识,掌握系统分析设计和电算化系统评审技术,电算化审计软件的开发使用和维护技术。
审计发展的关键是人才的培养和加快审计人员的知识更新以适应审计发展的要求。为此可采取的措施有:
对现有审计人员在计算机、会计电算化系统的控制及计算机审计技术等方面加以培训,使他们能胜任审计工作;
购买必要的审计软件,对复杂的财务软件的审计聘请计算机专家进行辅导;开展审计的正规课程,借助高校的师资力量;
开设会计电算化信息系统审计,控制用户计算机辅助审计技术等相关的课程,加强计算机审计配套课程的教育。
同时适当借鉴适合我国国情的西方审计理论和方法,培养面向未来的复合型审计人才。
8结束语
由上述可见,会计电算化给审计提出了许多新要求,传统的手工审计已不能适应电化的要求。开展计算机审计是审计部门和审计人员的新课题和新任务。一方面,逐渐实现审计手段的计算机化,即利用计算机进行计算机所办理业务的审计。另一方面,审计部门内部的各项管理工作和档案、报表、信息处理、预策、决策等工作也逐渐的实现了计算机化。
运用计算机审计能够提高审计效率,确保审计时效;降低审计风险,保证审计项目质量;突出审计工作重点,丰富审计手段;改变传统的管理方式,提高办公自动化水平。随着计算机技术在各个行业的进一步推广和应用,计算机审计的范围将更加广泛,并日益渗透到各个行业审计工作的各个方面。
计算机控制论文范文【第二篇】
关键词:卓越工程师;计算机控制系统;教学改革;实践
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)23-0031-02
东北电力大学作为一所以工为主、电力行业特色鲜明的省属院校,于2011年10月入选教育部第二批卓越工程师教育培养计划高校,自动化专业是东北电力大学实施“卓越计划”的重点学科之一。旨在通过教育和行业、高校和企业的密切合作,以实际工程为背景,以工程技术为主线,着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。[1-3]计算机控制系统、计算机控制系统课程设计、专业方向课程设计等环节为自动化专业的专业必修课,在控制理论和计算机控制技术的基础上,面向计算机控制系统的理论问题和工程实践需求,使学生掌握控制理论工程应用方面的基础知识和工程实现方面的技术能力。为了积极响应东北电力大学“272工程”提出的优质课程改革与建设工程实施方案,同时以培养卓越工程师为目标,加强计算机控制类课程的建设质量,提高学生学习的主动性和积极性,培养学生的探索意识和科研能力,增强学生的职业综合能力,针对计算机控制系统课程的课堂教学、实践环节以及学生工程应用能力培养方面做了一些工作,现在介绍教学改革中的一些体会和经验。
一、优化整合课程教学内容
计算机控制系统课程涉及知识面广且集成度高,从控制算法到系统硬件,从基本理论到先进技术,从微型计算机控制系统到集散控制系统现场总线技术,既有理论方面的知识,又有实际工程应用方面的要求,要想在一门课中把这些知识点都包括进去,既不可能,又不实际。[4]为此对教学内容进行了优化整合,遵循的基本原则是理论联系实际,兼顾基础性和工程实用性,把控制原理和典型应用相结合、软件和硬件相结合,并通过各个教学环节之间的紧密联系,使学生掌握计算机控制系统的组成和特点、数字控制器设计的原则和应用技术、复杂控制规律的原理和应用场合以及计算机控制系统的硬件、软件的选择、配置和设计。
经过整合后,课程主要内容包括:以数字控制理论为主体,区别离散控制与连续控制的不同点;数字控制器的设计,控制算法与编程;复杂控制规律系统的设计及应用场合;计算机控制系统的设计与实现。
在课堂教学中穿插介绍应用实例,例如计算机温度控制系统、计算机技术在电厂中的应用,让学生将枯燥的理论知识同实际应用结合起来,从整体设计到软硬件设计再到系统仿真与调试,使学生对计算机控制系统设计及应用有一个全面的认识。为了保证理论体系的完整性,还需要实验、课程设计、实习等实践环节的配合,以补充课堂上不能完全呈现的内容。
二、丰富教学手段和方法
在理论教学方面,尝试采用基于项目的研究性教学模式,采取以问题为导向,以作业、专题研究报告、组织研讨课、研究性实验报告等为载体的探索式教学模式。[5]教学方法上,以开拓学生学习兴趣,积极主动获取知识为主,教师正确引导和总结为辅,变学生被动学习为主动学习和课堂内外多途径获取新知识的方式。[6]
在教学手段上,开发了多媒体课件,将传统教学同多媒体、FLASH、网络等现代化的手段相结合,使教学内容更加形象直观,易于理解。另外,将仿真技术引入到教学中来,进一步丰富教学手段。仿真教学包括制作仿真型课件供课堂教学使用,编写或利用具有仿真功能的软件进行仿真实验。[7]例如对设计好的数字控制器进行验证,从理论上讲解显得很枯燥,学生理解起来也困难,可利用仿真软件对控制系统进行仿真,学生可直观地看到控制效果,加强感性认识。
在课堂教学中,采用知识点讲授、课堂讨论和测验、工程实例分析相结合的方法,注重师生之间的双向沟通,处理好概念与应用之间的关系,做到层次分明、精讲多练。以形式多样的大作业为载体,鼓励学生探究式学习。[8]
第一,在教学过程中,当讲解完数字控制器的设计、复杂控制系统等知识后,以大作业的形式,让学生对课后习题进行仿真练习,一方面验证理论计算的结果,另一方面提高学生的软件编程能力。
第二,利用丰富的网络资源和图书馆的数字资源,让学生检索查阅计算机控制技术在电厂过程控制中应用的文章,包括PID参数优化、PID在电厂热工过程中的应用、前馈-串级控制技术的应用、Smith预估控制技术的应用等研究方向,锻炼了学生的文献检索能力。
三、多层次实践环节相辅相成
实践环节是课程学习的重要内容,实践能力特别是系统性的综合实践能力是自动化专业本科学生的必备素质之一。[9]实践环节的设置在内容上应力求做到理论联系实际,重视工程概念及其在实际问题中的应用,注重培养学生应用所学知识解决实际问题的能力,进而提高学生的的工程意识、工程素质和工程实践能力。[10]本课程设置了实验课、课程设计、实习、毕业设计和课外科技活动等实践环节,在内容上兼顾对知识的覆盖程度,难易程度循序渐进,做到实践环节之间相辅相成,实现递阶性、系统性的培养模式,对理论课进行有效的扩充和延展。
1.实验教学的改革
实验教学采用启发式实验教学方式,应以工程素质为基础,突出能力目标,以学生为主体,以项目为载体,以实训为手段。[6]以往实验多为验证性的,缺少让学生自己动手设计并调试数字控制系统,因此增设了一些软件仿真方向的综合性、设计性、研究型的实验内容。根据理论课的教学进度,穿插了5个基础实验,包括A/D转换、D/A转换、数字PID调节器、纯滞后补偿控制系统设计和步进电机转速控制。由实验指导教师讲解实验台的操作、通信接口的功能、软件编程的技巧等,然后由学生动手搭接硬件电路完成系统连接和算法编写,及时巩固了理论知识,又提高了实践动手能力。
2.课程设计的改革
课程设计是教学计划中进行综合训练的重要实践环节,它将使学生在综合运用所学知识解决本专业方向的实际问题方面得到系统性的训练。[10]本课程设置了计算机控制系统课程设计和专业方向课程设计两个课程设计,分别在开课学期和大四上学期进行。为了实现课程设计的多样性,在原来课程设计的基础上又增设了一些设计题目。第一,以倒立摆系统和水箱为被控对象进行控制系统的设计,并通过MATLAB软件进行编程仿真验证控制策略的有效性;第二,利用单片机设计并开发能自动循迹和调速的电动小车控制系统,完成硬件电路的设计、软件设计和实物制作等。在专业方向课程设计中,与计算机控制技术相关的方向有计算机控制方向、DCS方向、过程控制方向等,学生可根据兴趣选择不同的方向完成课程设计。例如,计算机控制方向要求学生根据给定的性能指标设计一个离散控制系统,并采用MATLAB仿真从时域和频域对比校正前后系统的性能,分析得出结论。通过课程设计的合理设置,达到了“软硬兼施”的目的。
3.毕业设计和实习
理论课、实验课和课程设计学时有限,要想全面提高学生综合实践能力和计算机控制技术的应用能力,还需要通过毕业设计和实习等实践环节进一步强化。通过数字PID控制算法及仿真研究、电厂锅炉燃烧模糊控制系统的设计、神经网络在PID控制器参数整定中的应用、基于PLC的火电厂输煤程控系统设计、基于单片机的交通灯控制系统设计等综合性毕业设计题目,让学生得到更全面的锻炼。
自动化工程学院与国电吉林热电厂、丰满发电厂等企业建立了良好的合作关系,在大四下学期学院组织学生去企业参加认识实习,同时到学校电力运行仿真中心进行仿真实习,使学生熟悉电能生产、输送的整个过程,了解电厂 DCS系统的组成和运行,对过去所学的专业知识能够进一步加深理解和融会贯通,也得到了操作技能的训练,毕业后能很快适应生产现场的需求。
4.开展丰富的课外科技活动
在“以教师为主导,以学生为主体,以政策为导向”的指导思想下,学院在2007年成立了自动化创新实践基地,下设创新制作研究室、建模与仿真研究室、机器人研究室和炎火工作室四个研究室,组织学生开展了丰富的课外科技活动。在教师的指导下,学生们充分发挥了创造力和想象力,灵活地运用了本门课程中学到的知识,如数字控制器的设计、先进控制算法的仿真、单片机测控系统的设计等。建模与仿真研究室指导学生使用MATLAB软件编程实现数字PID参数的整定、控制系统的数字仿真等,同时让学生提前学习先进控制算法,如模糊控制、神经网络控制、遗传算法等用于控制系统的设计。另外指导学生进行PLC程序设计,参加全国西门子杯工业自动化挑战赛,使学生开拓了视野。创新制作研究室指导学生进行单片机测控系统设计,参加全国挑战杯科技作品大赛、全国大学生电子设计竞赛并取得了较好的成绩。
四、结束语
计算机控制系统课程有着更新快、实践性强的特点,因此对于课程内容、教学方法、实践环节等的改革是永无止境的。虽然在计算机控制系统课程改革中取得了一些成绩,积累了一些经验,在今后的实践中会进一步探索和完善该课程的授课模式,丰富理论授课内容,引入更多的工程实例,强化实践环节让学生得到更多的锻炼。在学校“卓越计划”的培养目标下,要面向企业,树立理论联系实际的思想,强化实践教育,注重工程实际应用,及时更新教学内容,积极创新教学方法和教学手段,为培养合格的高素质的卓越工程师奠定基础。
参考文献:
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计算机控制论文【第三篇】
随着时代的进步和发展,计算机技术和网络技术为代表的信息技术已被广泛地应用到财务管理中来,如何加强财务管理,实现计算机网络化管理,标准化和财务管理信息资源网络共享规范化,提高财务管理效率和效益。
一、存在的问题
1.会计软件存在缺陷
安全性与保密性差。许多软件缺乏操作日志记录、功能,对操作人、操作时间和操作内容没有具体记录,出现问题不便于追究责任。另外,数据库缺少必要的加密措施,可以很方便的从外部打开修改。还有一些商业软件为了占领市场,为用户提供修改以前年度帐目等功能,这些都为会计资料的真实可靠埋下了隐患。各核算模块缺乏衔接。总帐、固定资产、工资等模块间数据不能顺利地相互传递,以实现自动转帐、相关查询等功能,不能做到“无缝连接”,因此也就无法充分发挥计算机在数据处理上的先进性。
2.理论落后于技术
由于在一段时期内,我国信息化工作偏重于技术,造成理论研究相对比较落后,会计电算化领域也不例外。很多企业是满怀期望开始实施会计电算化的,最后却失望地收场。有一些是取的结果远远低于预期的效果,没有起到提高管理水平的目的;有一些是采用会计电算化后并没有提高会计工作的效率;还有一些干脆就是全面失败,整个系统全部放弃,仍然采用手工工作。这其中的原因虽然很多,但理论的缺乏却是其中一个非常重要的原因。
3.缺乏会计电算化专业人才
电算化人员不少是由过去的会计、出纳经过短期培训而来,他们在使用微机处理业务的过程中,许多是除了开机使用财务软件之外,对微机的软、硬件知识了解甚少,一旦微机出现故障或与平常见到的界面不同时,就束手无策,即使厂家在安装会计软件时,都做了系统的培训,但从未接触过计算机的会计人员入门依然很慢,而且在上机时一旦出现错误操作,可能就会使自己很长时间的工作成果付诸东流,使系统数据丢失,严重的甚至导致系统崩溃。计算机培训教材老化。计算机技术发展很快,几年时间,计算速度提出高了几十倍。软件操作系统也有质的变化。而现在的教材多为几年前的,所介绍的知识陈旧,实用性不强,经过这样培训并通过考试的人员实际操作能力可想而之。
4.计算机的使用提高了控制舞弊、犯罪的难度
随着计算机使用范围的扩大,利用计算机进行的贪污、舞弊、诈骗等犯罪活动也有所增加,由于储存在计算机磁性媒介上的数据容易被篡改,有时甚至能不留痕迹地篡改,数据库技术的提高使数据高度集中,未经授权的人员有可能通过计算机和网络浏览全部数据文件,复制、伪造、销毁企业重要的数据。计算机舞弊和犯罪造成的危害和损失可能比手工会计系统更大。因此,电算化会计系统的内部控制不仅难度大、复杂,而且还要有各种控制的计算机技术手段。
二、应采取的对策
1.建立完善会计软件的服务体系
由于目前我国多数企业实施电算化还属初级阶段,会计软件的开发应立足于会计人员素质的现状,尽力开发操作简便的软件,简化操作和去掉不必要的功能。建立起完善的会计软件服务体系,对用户使用中存在的问题及时解决,并针对用户反馈的意见和要求对软件进行修改和完善。
2.加强会计电算化理论研究
会计电算化理论研究一直落后于技术的发展,究其原因,与会计电算化自身不无关系。会计电算化主要是在会计工作中运用计算机技术,即在手工的模式下,用计算机改变处理的手段。所以对技术的需求必然大于对管理的要求,而理论方面也是依附于手工会计理论的发展。而财务信息化不仅需要技术,更注重技术、信息、管理的结合,理论方面的研究显得更为迫切。理论研究必须加强、加快,为财务信息化奠定坚实的理论基础,将是未来我国企业信息化建设中的重要环节。
3.人才的培养是实施会计电算化的关键
首先应抓好基层会计人员的培训工作,单位要分期分批地使会计人员接受会计电算化知识的培训,逐步使多数会计人员掌握计算机的基本知识和运用会计软件的基本技能,部分会计人员还要掌握软件的日常维护和二次开发的技能;使数据共享,数据处理的速度大大加快,信息反馈及时、通畅、正确,只有充分认识到这一点,各基层单位的会计电算化工作才能蓬勃发展起来。
4.防止会计电算化舞弊,完善内部控制系统
(1)加强电算化犯罪法制建设目前,由于法规的不健全使电算化犯罪的控制很困难,例如,对未经许可接触电算化会计信息系统或有关数据文件的行为,在许多国家法律上不认为是偷窃行为i因此就无法对拷贝重要机密数据的行为治罪,我们必须看到,对电算化会计信息系统的开发和管理,不能仅靠现有的一些法规,如会计法、企业会计准则等,因为会计电算化犯罪毕竟是高科技、新技术下的一种新型犯罪,为此制定专门的法规对此加以有效控制就很有必要。
(2)完善内部控制系统运用计算机处理会计信息和其他管理信息的单位,均应建立和健全电算化内部控制系统。一个完善的内部控制系统应该具有强有力的一般控制和应用控制措施,两者缺一不可。一般控制包括软件系统控制。是对计算机系统软件的取得和开发的控制,以及对系统开发过程中或运行过程中形成的各种系统文件的安全所进行的控制。包括系统软件的购买、开发授权、批准、测试、实施以及文件编制和文件存取的控制。应用控制包括数据输入控制。输入控制的主要内容有:由专门录入人员,录人人员除录人数据外,不允许将数据进行修改、复制、或其他操作;数据输入前必须经过有关负责人审核批准;对输入数据进行校对;对更正错误的控制。严格执行内部控制制度,内部控制措施的执行应该一视同仁,严密防范,领导重视并督促内部控制系统的建立健全以及有效执行。
(3)充分发挥审计人员的功能作用
计算机控制论文【第四篇】
关键词控制;算法;仿真
0 引言
《计算机控制技术》是工业电气自动化、自动控制、计算机应用等专业的主要专业课程之一[1]。具有实践性和综合性强、课程抽象、学习难度大等特点。尤其是其中的控制算法,既是计算机控制系统的核心,也是整个计算机控制系统设计中的难点,并且由于控制算法数量多,理论性强,采用常规的讲授方法,学生不易理解,教学效果不是很理想。基于此,本文以MATLAB为工具,通过编写M文件、构建SIMULINK框图对主要算法进行仿真实现,并通过 GUI (图形用户界面 )设计友好的人机交互界面,实现控制算法的选择、参数的设置、动态仿真以及不同算法的控制效果对比等。在建模仿真的过程中将抽象的理论知识变成直观的感性认识,使学生可以更直观、高效地理解和掌握所学知识,培养学生的学习兴趣和能力,提高教学质量。
1 仿真平台规划
MATLAB是目前应用最广泛的科学工程运算软件,内嵌的SIMULINK是MATLAB的重要组件之一,无需大量的程序代码,只需建立仿真框图即可实现对复杂系统的交互式动态建模、仿真以及综合分析,令繁琐的仿真实现过程变得清晰可见。MATLAB的M文件工作方式,可以将MATLAB的语言代码全部写在一个文本文件――M文件中运行,用户还可以根据需要自编一些函数,方便程序的修改与维护,提高代码的可重用性。MATLAB GUI是MATLAB的图形用户界面开发环境[2],使用它,用户无需了解图形实现的细节内容,便可以绘制复杂的图形以及设计出美观、方便的菜单化和控件式的人机交互界面。本文使用SIMULINK、M文件以及GUI实现《计算机控制技术》课程中的控制算法仿真平台设计。
2 控制算法的M文件仿真
《计算机控制技术》课程中的控制算法主要有数字PID的各类控制算法、Smith补偿算法、最少拍控制器的设计方法、大林算法以及滞后过程的预估控制算法等。数字PID控制算法有常规算法和改进算法两大类,常规算法分为位置型和增量型,改进算法主要有积分分离PID算法、抗积分饱和PID算法、变速积分PID算法等,这部分使用M文件进行仿真。M文件仿真时,首先新建一个空M文件,之后依据算法表达式在空M文件中输入MATLAB程序并以。m后缀保存,最后在命令窗口键入保存的文件名即可以运行该文件。之后通过 GUI开发环境设计友好的人机交互界面,实现控制算法的选择、算法参数的设置、系统的动态仿真以及不同算法效果对比等。
仿真平台中的人机交互界面之一如图1所示。在该界面中点击相应按钮可以选择不同的PID算法,算法改进前后的效果对比也可以直观地得以呈现。此外,通过修改算法的参数,可以让学生高效地理解不同参数对系统性能的影响。图1的曲线是积分分离PID控制算法的仿真结果,被控对象为,采样时间为1ms,rin(k)=。
3 控制算法的SIMULINK仿真
《计算机控制技术》课程中的Smith补偿算法、最少拍数字控制器、大林算法以及滞后过程的预估控制算法等使用SIMULINK进行仿真。之后在 GUI开发环境中设计友好的人机交互界面,实现控制算法的选择、参数的设置以及系统的动态仿真等,如图2所示。图中的曲线是未消除振铃的Dahlin算法的仿真结果,被控对象,采样周期T=。
4 编译GUI生成应用程序
为了能够在没有安装MATLAB的计算机上使用该仿真平台,需要将以上设计文件编译成可以独立执行的应用程序。该过程分三个步骤:安装Lcc编译器(MATLAB自带),配置编译器,编译脚本。最后生成的后缀为。ctf和。exe的文件即为脱离MATLAB环境运行必需的文件。此后若要在未安装MATLAB的机器上运行该可执行程序,只需将MATLAB安装目录下的\toolbox\compiler\deploy\win32中的安装到该计算机后,点击执行编译生成的。exe文件即可。
5 结论
本文针对《计算机控制技术》课程中控制算法数量多,理论性强,采用常规的讲授方法,学生不易理解、教学效果不理想的问题,设计了该课程的控制算法仿真平台,让抽象的理论得以直观、生动的呈现,使学生深入、高效地理解和掌握所学内容,在教学中取得了良好的教学效果。
参考文献
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基金项目:西安邮电大学教改项目《计算机控制技术实践教学体系改革》(JGC201139)的研究成果。
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