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课题自查报告 篇1
姓名：杨乐
班级：自动化0902
课题：对自动控制中的球杆控制系统
和倒立摆控制系统的调研
通过查阅资料和同学讨论，我们了解到有关自动控制中常用的一些实验平台和实验方法。通过利用实验平台来解决一些控制方面的一些问题。下面分别对两个控制系统进行介绍。
倒立摆控制系统
倒立摆控制系统是一个非线性不稳定的系统，由于它的复杂性、多变量和高阶次性，人们通常把它视为进行控制理论教学和开展各种控制实验的理想实验平台。在控制中遇到的一些典型问题：如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题、随动问题以及跟踪问题等。可以通过倒立摆控制系统直观的表现出控制系统的稳定性、可控性和系统抗干扰能力等。同时通过对倒立摆系统的控制可以检测控制方法处理非线性和不稳定性问题的能力。倒立摆控制系统的非线性、高阶次性、多变量性和不稳定性使得许多现代控制理论的研究人员一直将它视为研究对象。同时，其控制方法在军工、航天、机器人和一般工业过程领域中都有着广泛的用途，如机器人行走过程中的平衡控制、火箭发射中的垂直度控制和卫星飞行中的姿态控制等。
倒立摆控制系统从摆杆的数量上可分为一级、两级、三级和四级倒立摆。多级摆的摆杆之间属于自有连接（即无电动机或其他驱动设备）。四级倒立摆由中国的北京师范大学李洪兴教授领导的“模糊系统与模糊信息研究中心”暨复杂系统智能控制实验室采用变论域自适应模糊控制成功地实现的。我国是世界上第一个成功完成四级倒立摆实验的国家。
倒立摆控制系统包含倒立摆本体、电控箱及由运动控制卡和普通PC机组成的控制平台等三大部分。倒立摆控制系统也可以分为直线倒立摆、环形倒立摆、平面倒立摆和复合倒立摆。其中平面倒立摆是在可以做平面运动的运动模块上装有摆杆组件，平面运动模块主要有两类：一类是XY运动平台，另一类是两自由度SCARA机械臂。摆杆组件也有一级、两级、三级和四级很多种。复合倒立摆为一类新型倒立摆，由运动本体和摆杆组件组成，其运动本体可以很方便的调整成三种模式：一是环形倒立摆，还有把本体翻转90度，连杆竖直向下和竖直向上组成托摆、顶摆这两种形式的倒立摆。按倒立摆的级数来分：有一级倒立摆、两级倒立摆、三级倒立摆和四级倒立摆。一级倒立摆常用于控制理论的基础实验，多级倒立摆常用于控制算法的研究，倒立摆级数越高，其控制难度越大，目前可以实现的倒立摆控制最高为四级倒立摆。
系统的特性
虽然倒立摆的形式和结构各异，但所有的倒立摆都具有以下特性。
1、非线性
倒立摆是一个典型的非线性复杂系统，实际中可以通过线性化得到系统的近似模型，线性化处理后再进行控制。也可以利用非线性控制理论对其进行控制。倒立摆的非线性控制正成为一个研究的热点。
2、不确定性
主要是模型误差以及机械传动间隙，各种阻力等，实际控制中一般通过减少各种误差来降低不确定性，如通过施加预紧力减少皮带或齿轮的传动误差，利用滚珠轴承减少摩擦阻力等不确定因素。
3、耦合性
倒立摆的各级摆杆之间，以及和运动模块之间都有很强的耦合关系，在倒立摆的控制中一般都在平衡点附近进行耦合计算，忽略一些次要的耦合量。
4、开环不稳定性倒立摆的平衡状态只有两个，即在垂直向上的状态和垂直向下的状态。其中垂直向上为绝对不稳定的平衡点，垂直向下为稳定的平衡点。
倒立摆控制系统的核心内容是控制器的设计，因为倒立摆是一个绝对不稳定的系统，为使其保持稳定并且可以承受一定的干扰，需要给系统设计控制器，目前典型的控制器设计理论有：PID控制、根轨迹以及频率响应法、状态空间法、最优控制理论、模糊控制理论、神经网络控制、拟人智能控制、鲁棒控制方法、自适应控制，以及这些控制理论的相互结合组成更加强大的控制算法。
人们对倒立摆的控制问题研究的主要目标是使摆杆尽快的达到一个平衡位置。并且使之没有大的振荡和过大的角度和速度。当摆杆到达期望的位置后，系统能克服随机扰动而保持稳定的位置。
系统的工作原理
倒立摆控制系统的输入为小车位移（即位置）和摆杆的倾斜角度（期望值）。计算机在每一个采样周期中采集来自传感器的小车与摆杆的实际位置信号，与期望值进行比较后，通过控制算法得到控制量，再经数模转换驱动直流电机实现倒立摆的实时控制。直流电机通过皮带带动小车在固定的轨道上运动，摆杆的一端安装在小车上，能以此点为轴心使摆杆能在垂直的平面上自由地摆动。作用力u平行于铁轨的方向作用于小车，使杆绕小车上的轴在竖直平面内旋转，小车沿着水平铁轨运动。当没有作用力时，摆杆处于垂直的稳定的平衡位置（竖直向下）。为了使杆子摆动或者达到竖直向上的稳定，需要给小车一个控制力，使其在轨道上被往前或朝后拉动。
球杆系统
球杆系统是为自动控制、机械电子、电气工程等专业的基础控制课程而设计的教学实验设备，该系统包含了许多经典的和现代的设计方法。因为球杆系统具有开环不稳定的这一特性，不稳定系统的控制问题成为大多数控制系统需要克服的难点，有必要在实验室中研究。因为大多数不稳定控制系统都是不安全的，这成了研究控制系统的一大障碍，而球杆系统就是解决这一矛盾最好的实验工具，它简单、安全并且具备了一个不稳定系统所具有的动态特性。可满足自动控制原理、现代控制工程等课程的实验要求，也可以作为电机学、电机与拖动、模式识别等课程的实验设备。
系统的结构
球杆系统整个装置由球杆执行系统、控制器和直流电源等部分组成。该系统对控制系统设计来说是一种理想的实验模型。由于系统的结构简单，因此比较容易观察模型的控制过程。
球杆执行系统由一根v型轨道和一个不锈钢球组成。V型槽轨道一侧为不锈钢杆，另一侧为直线位移电阻器。当球在轨道上滚动时，通过测量不锈钢杆上输出电压可测得球在轨道上的位置。V型槽轨道的一端固定，另一端则由直流电机经过两级齿轮减速，再通过固定在大齿轮上的连杆带动进行上下往复运动。V型槽轨道与水平线夹角可通过测量大齿轮转动角度和简单的几何计算获得。这样通过设计控制器来控制小球在轨道上的位置。
系统的工作原理
此系统为一个单输入（电机转角？）、单输出（小球位置x）系统，输入量？利用伺服电机自带角度编码器来测量，输出量x由轨道上电位器的电压信号来获得。
系统包括计算机、IPM100智能伺服驱动器、球杆本体和光电码盘、线性传感器几大部分，组成了一个闭环系统。光电码器将杠杆臂与水平方向的夹角、角速度信号反馈给伺服驱动器和运动控制卡，小球的位移、速度信号由直线位移传感器反馈回控制卡。计算机从
运动控制卡中读取实时数据，当鼠标或键盘输入小球的控制位置时，由计算机确定控制决策（？应向哪个方向转动、转动速度、加速度等），并由运动控制卡来实现该控制决策，产生相应的控制量使电机转动，带动杠杆臂运动，使小球的位置得到控制。
球杆系统最重要的两部分是电气部分和机械部分。
电气部分：a小球滚动时位移的测量，直线位移传感器线性轨道传感器接+5V电压，轨道两边测得的电压作为IPM控制卡AD输入口的信号。当小球在轨道上滚动时，通过不锈钢上输出的电压信号的测量可得到小球在轨道上的位置。b伺服电机输出角度的测量，采用IPM100控制器，电机驱动齿轮转动时角度编码用于测量？。
机械部分：整个机构运行如下，电机转动带动与杠杆相连的齿轮转动，此时连接点与水平方向会有一角度？（角度？应该被限定在±80°以内），轨道会绕左侧与固定座铰链处转动，轨道与水平方向的角度？。此处角度编码器用于测量角度。
运用于球杆系统常用的控制理论有以下几种。
1 、PID控制，PID控制是一种简单易懂的通用控制器，用于控制简单的过程。在对球杆系统进行运动学和动力学分析后，得到系统的非线性物理模型。线性化后得到球杆系统的状态方程。根据状态方程设计PID控制器，以满足球杆系统的瞬态和稳态性能指标。PID控制也可以不用得到系统的状态方程，直接借助实验的方法设计PID控制器。
2、根轨迹及其频率响应法，根轨迹法是利用开环零点、极点在S平面的分布，通过图解的方法求的闭环极点的位置。根轨迹法可以比较快的获得近似的结果。在球杆系统中，通过建模分析得到球杆系统的开环传递函数，做出其根轨迹图，可以得到其闭环传递函数在位于S平面虚轴的极点，说明系统的临界稳定。可以采用增加零极点方法校正系统，把临界稳定的系统转化为稳定的系统。
3、状态空间法，极点配置法通过设计状态反馈控制器将多变量系统的闭环系统的极点配置到期望的位置上，从而使系统满足工程师提出的瞬态和稳态性能指标。
4、模糊控制，经典的模糊控制器利用模糊集合理论将专家知识或操作人员经验形成的语言规则直接转化为自动控制决策（通常是专家模糊规则查询表），其设计不依靠对象的精确模型，而是利用其语言知识模型进行设计和修正控制算法。在许多情况下，将模糊控制和PID控制两者结合起来，扬长避短，既具有模糊控制的灵活、适应性强、快速性好的优点，又具有PID控制精度高的特点。
课题自查报告 篇2
一、研究进度
1、20xx-20xx学年，主要进行资料收集整理，探讨适合新课程的、适合素质教育要求的、适合目前高考要求的、适合我校学生特点的高中化学教学学习活动设计的模式，确定本课题的主要研究方向、研究内容和研究方法，撰写课题研究申请书。
2、20xx-20xx学年第一学期重点进行“化学课堂限时作业”和“学生分组实验进教室”的研究，通过多次公开课研究和课题组成员的同伴合作交流，总结形成了学生分组实验进教室的基本方法、基本程序和组织教学的基本原理。第二学期重点进行“化学课堂限时作业”和“课堂演示实验设计为学生分组实验”的可行性研究，通过多次公开课研究和课题组成员的同伴合作交流，总结形成了将演示实验转化为分组实验的基本方法、基本程序和组织教学的基本原理。通过这一学年的研究，解决了化学课堂中实验教学的方法和操作程序，从而最大程度地发挥实验对学生能力培养的作用，弥补了新课程教材中实验教学的空白。
3、20xx-20xx学年重点进行“化学课堂限时作业”和“学习活动的文本化设计”，在前期研究的基础上，主要探讨利用学案组织教学活动的设计原则、学案的呈现方式和利用学案进行教学的组织流程等，从而为高三阶段的复习教学活动设计打基础。
二、研究任务完成情况
课题实施以来，基本能按计划进行研究，完成了预期研究任务，积累了一些基本材料，特别是每学期围绕研究主题所展开的公开课教学研究，为课题组成员提供了研究范本，又能经常性地开展课题研究活动，将课题研究与学校校本化研究相结合、将课题研究与平时课堂教学相结合，做到个人的行动研究与团队合作研究相结合，从而保证了课题研究的真实性。
三、本课题活动以及成效
在每学期都集中进行课题组成员的公开课教学研究和汇报课研究（具体见课题网页）、每学期都进行本阶段课题研究计划制定、中期的计划落实和结束时的计划总结等交流研讨会，有助于将行动研究的成果文本化。
成功地进行了多次市级范围的课题研究成果汇报活动，周春美、彭芬、徐加刚、陈芬的课堂教学模式受到兄弟学校老师的好评，几位教师的课堂教学水平也得到了与会教师的好评。课题级成员围绕课题展开的研究活动，促进教师自身业务水平的提高，到目前为止，课题组成员共有x篇研究论文获省级奖，有y篇论文获市级奖励，有5篇案例设计省等级奖，吕海荣、蒋益红、陈芬、朱慧琳、梅海燕和周春美六位年青教师迅速成长，被评为四类教师。
四、参加相关培训情况
能根据课题申请书的计划组织开展课题研究活动，并结合校本研究落实对课题组成员的系统化培训工作，保证了课题组成员研究重心不偏移、研究成果实时共享、研究过程同伴互助，具体见课题组网页。
课题组组长和课题负责人多次参加市级以上培训，进一步了解了一线教师进行课题研究的方法，完善了课题研究的能力，吕海荣老师还参加了省教育学会组织的课题负责人培训。
五、研究经费落实情况
课题研究获得了学校领导，尤其是校长的大力支持，拥有足够的经费。
六、后续研究措施
1、继续围绕“学习活动的文本化设计”进行研究。
2、以高中化学学习活动的设计为研究目的，在20xx-20xx学年展开“同题异课”的研究，进一步优化对高中化学学习活动的设计，为结题积累更多更实在的材料。
3、前期研究的资料整理、理论提炼工作，准备在20xx年申请结题。
课题自查报告 篇3
本阶段我们课题研究小组完成了课题研究的实施工作，组织了六次课题组教研活动，专题网站继续制作，在此基础上课题组的化学教师利用专题网站上了12节网络整合课。
具体如下：
一、完成了预计划的实施工作
（1）课题教研 按照课题研究计划、实施方案以及任务分配，明确各人责任。认真学习化学新课程标准和信息技术与学科整合理论，探究网络整合课的实施方法。 重点是加强宣传，明确什么是学习策略教学及其研究目的：初步探索建设中学化学校本网络资源的方法，新的网络课堂教学模式，研究其教学活动的基本方法、途径、策略等，同时以该课题研究为契机，探索建设各学科校本网络资源的方法，以提高教学质量。
（2）组织培训 为了提高学科教师的现代教育技术水平和理念，我们在全校进行计算机应用知识、上网技巧，软件应用等培训。据统计集体学习18次。不少教师积极自学一些新的网络教学理念等。通过这些学习极大地提高了研究人员的理论水平和计算机技能，一批具有全新教学理念和制作水平的教师脱颖而出。
二、研讨网络整合课教学的实施
在网络教学中，教师是学生学习的指导者、组织者与合作者。通过网络教学活动，教师初步树立起了网络教学的新型教学观念。专题网站模式是大家公认的中小学课堂教学的基本模式。 网上的资源非常丰富，也非常杂乱，如何在茫茫的资源中快速地找到合适的学习资料呢？在学科专题网站教学模式教学中，可以把学习的自主权放给学生，这样非常利于开展研究性学习和自主学习。
特点：专题网站是根据一节课或是把所需的学习资源（网络课件）按一定的方法进行分类，上传到局域网或因特网站供教学使用。在该模式中，学习者可以分门别类地了解较全面的学科专题知识，更容易地得出知识的规律性，更好地把握知识体系。
环境：建设专题网站，提供针对某学科、某专题的较全面的图、文、音像资料，并对这些资料进行必要的分类和整理。
问题：资源由教师代为搜集，受其观点、资料所限，容易限制学生思维的活跃性。专题网站内容较杂，区分、提取重要的资源难度增大，部分资源甚至会起干扰作用。
三、专题网站建设实施
1、建设化学专题网站，根据原定计划，设计网站基本结构以及包括哪些模块。使用frontpage和dreamwaver开始制作首页以及各子页框架。
2、继续上网收集各种优质化学资源，整理、归纳。
3、根据化学课程制作适合教学使用的课件。
四、讨论中值得深思的问题
1、网络课堂教学的能力：网络教学模式是一种新型的教学模式，没有任何经验可谈，只有不断探索——实践——再探索——再实践，摸索出路子来。
2、学生的信息处理能力的提高也是阻碍网络课堂教学的因素。
3、网络教学设计与学习的平台的建立：本课题的研究目标之一是建立中学化学教学网站，进行网上学习，这涉及到软件的开发与应用，工作量不但大，而且专业，仅靠教师的研制有很大的难度。最好有专用的网络教学设计平台，以达到最佳的媒体使用效果和更有效的跟踪评价学习过程。
课题自查报告 篇4
互联网的使用与发展是一种趋势，相信在不久的将来所有的青少年都将成为互联网用户，它给中学生心理健康教育工作带来新机遇的同时，也带来了新挑战。面对网络时代的到来，学生的心理健康教育，只有抓住机遇，迎接挑战，抢占至高点，探索新思路，才能打好主动仗，促进新发展。经过努力我们申请下来了省级课题：《网络环境下初中生不良个性心理的健康教育》自从课题申请下来以后，我校参与人员经过精心准备，科学分工协调共进，使课题研究工作有条不紊的进行，通过分析研究及大量调查问题分析，取得了较大的进展，同时也发现了一些在网络环境下初中生心理问题，并提出了一些具有针对性的解决方案和预防措施。下面对本年度工作进行自查如下：
1、明确任务。
中学生心理健康教育要以《中国教育改革和发展纲要》和《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》为指南，明确任务，更新观念，立足长远，把握整体。以优化学生心理素质为目标，以全面实施素质教育为重点，以增强时代感、提高创造性为要求，致力于对受教育者实施心理健康知识教育、个性心理品质教育和心理调适能力和适应社会能力的培养。
2、加强网络心理健康教育。
学校充分利用各种途径，广泛宣传心理健康与心理卫生知识，进行心理咨询工作，并及时解决学生的心理问题。所有宣传应生动活泼，内容上应丰富多彩，贴近学生的学习和生活，为学生提供自我表现、合理心理宣泄的场所，从而营造宽松、舒适的心理氛围，解决困惑的心理问题，避免和减少网络对学生的负面影响，帮助学生走出心理误区，养成健康的网络心理。
3、立足本校实际，采取恰当措施。
在调查问卷的设计上，我们也参考了一些国内外著名学校的调查问卷，从中提取对我们研究有益的问题，在设计了一些符合本次研究任务的题目，供学生回答，我们开始印刷问卷150张，分发到3个班级，这样得到的问卷，反映出了一些问题，但与我们所预期的结果，有一定差距。我们分析，可能是问卷回答者代表性差，成份有局限性，于是我们加大倍数进行调查，印刷500张，分不同年级、不同性别、不同年龄段、不同网龄进行调研，这样问题终于呈现在我们面前，共性问题与个性问题，所有研究问题最后均暴露无凝。
4、丰富校园文化活动。
丰富的校园文化生活对于防止学生落入“网络陷阱”，防止他们“网络成瘾”，克服网络依赖具有积极的意义。一方面，学校可以通过开展各种健康向上的校园文化科技活动，鼓励学生积极参与网络文化建设，举办网页设计大赛，创办网上电子读物等，充分发挥学生的想象力和创造力，提高他们的创新意识和主动适应网络发展的能力。另一方面，针对那些想通过上网来逃避现实的学生，学校可以组织形式多样、内容新颖的校园业余文化生活，使他们从虚拟世界脱离出来，勇敢地面对现实，积极参与社会实践，提高自我调节能力，从而维护和增进学生的心理健康。
5、研究中发现的的问题：
（1）许多初中生计算机操作得非常熟练，却写不出漂亮的汉字、流畅的作文，文章中错字、病句随处可见，这种现象不能不令人担忧。
（2）许多青年逃避现实，不愿回到真实的世界中来，患上了网络上瘾综合症，人与人的交往比以往任何时候都困难，个人也会产生紧张、孤僻、情感缺乏等症状，有些甚至产生人格障碍和人际交往障碍，只会纸上谈兵，无法面对真实的社会。
6、数据研究分析：
在研究过程中，通过对初中七、八、九年级学生进行“网络心理调查问卷“得到的数据结果的分析，我们发现学生上网目的各不相同。在234张有效问卷中，七年级共随机抽取60张调查问卷，其中有效59张，在这59张有效问卷中，查资料的是30人，用于学习或获取学习信息，占总人数的51%，超过了一半，这个比例反映了七年级学生的自控能力或在家长指导下的控制力，主要用于学习。此外，聊天和玩游戏的数据为19人，占总人数的32%，这个比例也反映出七年级学生充满好奇心，对新生事物都想去尝试，我们要对他们加以正确的引导，控制他们的上网时间，使其合理、有效地利用网络。
从上表的数据中还可以发现女生用于学习性上网的比例是63%，远高于男生的41%，女生从小学升入初中后，还留有小学生听话、温柔的特点之上，而男生的上网目的自主性较强，喜欢随心所欲，这样，我们就要对他们多加防范、多加指导。我们调查的数据可以看出，没上过网的人占24%，有时上网的人数超过了60%，经常上网的人占8%，迷恋上网的只有1人，占总人数的0。4%，迷恋上网的学生是极少数，这是一个值得我们欣慰的好事，也是我们教育的结果。但这不等于没有，虽然是极少数但也是值得我们关注的。沉迷网络游戏不能自拔的孩子，除了自控能力差和网络游戏本身的刺激之外，非常重要的一点就是，孩子通过闯关打游戏获得了成功体验。自我实现的感觉，被他人认可的感觉，是人们心灵深处最深切的渴望，如果我们的教育以分数作为衡量和评价学生的唯一标准，势必有相当一部分孩子在学校里无法被认可，通过网络，在现实世界无法获得的成就感在虚拟世界里获得了充分的满足。这也就难怪许多孩子为了游戏废寝忘食了。
现在的孩子大部分都是独生子女，从小缺少同伴成长和互动的环境，在大人的关切和监督下长大。无论怎样丰富的物质生活，都无法代替朋友带给自己的快乐，有的孩子性格稍微孤僻一些，有话不愿意说，在现实生活中可能不善于交往，就通过在虚拟世界的交友，找到了共同语言，满足了自己交往的愿望处于青春期的孩子本来就有着强烈的逆反心理，喜欢“我的地盘我作主”的感觉。在现实世界里有家庭和学校的双重管束，说话做事都有严格的限制，很难实现对自由的渴望。网络世界的匿名制给了孩子无拘无束的空间，在网上可以随心所欲，无所顾忌地表达自己的观点，不用担心会带来不良的后果，这也是各个学校贴吧文化繁荣的原因之一。
家长只关心生活，学校只关心成绩，孩子们觉得学校生活单调乏味，非常郁闷，而网上生活新奇刺激；家长或老师高高在上，而网上关系自由平等；随着身体的成长，青春的冲动越来越强烈，但在现实生活里无法和大人交流或请教，网上只要轻轻点击，想看什么就有什么；我们的教育着眼于孩子将来的成就，而网上给你现实的快乐。两相对比之下，网络就对孩子构成了致命的吸引力，不断地诱惑孩子越陷越深，终于不能自拔。
总之，中学生处于身心发展的重要时期，在走出自我迷茫、实现自我确认状态的过程中，出现一些青少年阶段特有的心理行为现象正是他们心理社会适应的表现。探讨网络对中学生心理健康的影响及对策，目的在诊断与防治心理障碍，增强心理调控能力，使他们建立良好的人际关系，养成正确的生活态度，形成积极的个性倾向，从而造就健全的人格。