自動(dòng)化控制畢業(yè)論文精選(九篇)

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第1篇：自動(dòng)化控制畢業(yè)論文范文

關(guān)鍵詞：電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)；課程；實(shí)驗(yàn)；改革

中圖分類號(hào)：TN921-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 02-0000-02

電氣工程和自動(dòng)化專業(yè)的發(fā)展由來已久，但是為了適應(yīng)21世紀(jì)的社會(huì)需求和國家教育模式的改革，需要對(duì)高等學(xué)校的教育模式改革，培養(yǎng)出具有全面的知識(shí)體系和創(chuàng)新能力以及高素質(zhì)的綜合性人才。電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)以及改造的能力等是電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生必須具備的能力，為其以后從事與電氣工程專業(yè)相關(guān)的工作和研究打下基礎(chǔ)。為了培養(yǎng)出全面的高素質(zhì)綜合性人才，就需要對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)模式進(jìn)行改革。

一、課程難度剖析

在學(xué)習(xí)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，學(xué)生必須了解直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的電磁量以及機(jī)械量之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系；了解可控直流電源的產(chǎn)生方法，知道在控制系統(tǒng)中，可以根據(jù)控制對(duì)象來控制某一控制量的算法和衡量控制系統(tǒng)性能的基本指標(biāo)；掌握單片機(jī)的原理等。而要實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)上面的知識(shí)的掌握，就要學(xué)習(xí)很多的知識(shí)，如自動(dòng)控制理論和電機(jī)以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等多門學(xué)科，所以，電力拖動(dòng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的知識(shí)面很廣，要求的專業(yè)基礎(chǔ)背景高。而這對(duì)于學(xué)生來說，都是很難的課程，且要在學(xué)校這段有限的時(shí)間學(xué)會(huì)，學(xué)透是很不容易的。

二、教學(xué)內(nèi)容的改革，加強(qiáng)工程的應(yīng)用

電氣工程和自動(dòng)化專業(yè)的課程教學(xué)內(nèi)容主要是課程教學(xué)與實(shí)驗(yàn)以及課程設(shè)計(jì)。課程教學(xué)的目標(biāo)是以電機(jī)作為對(duì)象和電力電子功率變換器為弱電控制強(qiáng)電的媒介，以及自動(dòng)控制理論為分析和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)來掌控運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制規(guī)律和設(shè)計(jì)方法。把課程的設(shè)計(jì)和綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，可以鞏固課程的理論知識(shí)，提高學(xué)生的操作能力。為了加強(qiáng)工程的運(yùn)用，可以通過加強(qiáng)位置控制系統(tǒng)和張力控制系統(tǒng)以及數(shù)字控制系統(tǒng)來增加工程的運(yùn)用。位置控制系統(tǒng)即位置隨動(dòng)系統(tǒng)，在使用這個(gè)系統(tǒng)時(shí)，可以將應(yīng)用廣泛的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)和數(shù)字控制結(jié)合起來介紹驅(qū)動(dòng)器的工作原理和參數(shù)設(shè)置，為以后參加工作打好基礎(chǔ)。張力控制系統(tǒng)在加工帶材和線材的過程中，保持卷的進(jìn)出的張力，使帶材卷的整齊和緊致。數(shù)字控制系統(tǒng)包括數(shù)字控制的硬件電路和軟件流程。

三、教學(xué)方法的探討

課程教學(xué)的環(huán)節(jié)包括課堂教授和學(xué)生自學(xué)以及實(shí)驗(yàn)等，在教授理論課時(shí)，可以運(yùn)用多媒體教學(xué)在其中加入動(dòng)態(tài)演示的圖像，讓學(xué)生對(duì)內(nèi)容更容易理解；在教授對(duì)交流和直流控制的軟件系統(tǒng)時(shí)，就可以結(jié)合仿真軟件，通過在課堂上建立起模型和課堂以及課后的仿真，使學(xué)生更加了解對(duì)系統(tǒng)的控制。而對(duì)于培養(yǎng)應(yīng)用型的人才，由于學(xué)生沒有真正的參加過工作，所以沒有經(jīng)驗(yàn)，這就使得學(xué)生對(duì)于課堂學(xué)習(xí)的知識(shí)不夠理解或不感興趣。這些問題教師在備課時(shí)都需要考慮到，如為了提高學(xué)生的興趣，可以在教授電力拖動(dòng)系統(tǒng)時(shí)增加其應(yīng)用背景。在教學(xué)過程中逐漸改變學(xué)生的態(tài)度和思想，使其不在抱著應(yīng)付考試的心態(tài)去學(xué)習(xí)，而是發(fā)自內(nèi)心的真正喜歡這門學(xué)科。

四、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的工程實(shí)踐能力

（一）理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合

“電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)”是一門在實(shí)際生活中運(yùn)用廣泛的課程，所以它的教學(xué)方式不應(yīng)該僅僅局限于理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，還應(yīng)該將理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，增加學(xué)生的應(yīng)用能力。在上實(shí)驗(yàn)課程時(shí)，應(yīng)該讓學(xué)生自己動(dòng)手操作，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的擬定實(shí)驗(yàn)的路線和選擇合適的儀器儀表以及確定實(shí)驗(yàn)的步驟，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)試，并根據(jù)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。還有就是在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，可以盡量讓學(xué)生掌握一些電氣測(cè)量的方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及工程的運(yùn)用結(jié)合。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過程中，可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，對(duì)于實(shí)驗(yàn)時(shí)獲得的數(shù)據(jù)，可以為學(xué)生以后寫畢業(yè)論文時(shí)提供依據(jù)。

（二）課程設(shè)計(jì)強(qiáng)化實(shí)踐能力

課程設(shè)計(jì)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生的自主理解能力，將課程上所學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)踐技能相結(jié)合，解決工程問題。在課程設(shè)計(jì)課上，可以選擇幾個(gè)與工程運(yùn)用相關(guān)的主題，如變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的應(yīng)用和設(shè)計(jì)PWM控制直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及無刷直流電動(dòng)控制器設(shè)計(jì)等。在這些主題中，由學(xué)生選擇其中的一個(gè)，然后進(jìn)行分組來完成，并且提出相應(yīng)的要求，如系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證和系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試以及硬件開發(fā)等。限定學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)的時(shí)間在3周以內(nèi)，而且設(shè)計(jì)的內(nèi)容要包括根據(jù)題目設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路和參考文獻(xiàn)以及顯示輸出電路等。在這一系列的過程中，學(xué)生及掌握了系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的流程和方法，也提高了自己的操作能力和創(chuàng)新能力。

五、結(jié)束語

專業(yè)教學(xué)長(zhǎng)期探討的問題包括如何有效的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性以及引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)和思考。本文就結(jié)合電力拖動(dòng)自動(dòng)控制的實(shí)際教學(xué)情況，通過分析其面臨的問題，改革教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法以及實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和操作技能以及創(chuàng)新的能力，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李新德，郝立，孟正大.電力拖動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程教學(xué)方法探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010（06）.

[2]洪乃剛，洪小平，黃松清.電力電子和電力拖動(dòng)系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)的開發(fā)和應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010（05）：338-339.

[3]錢曉耀，陳衛(wèi)民，蔡慧.“電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)”課程教學(xué)改革探討[J].中國電力教育，2011（07）：61-62.

第2篇：自動(dòng)化控制畢業(yè)論文范文

【關(guān)鍵詞】步進(jìn)電機(jī)，加減速控制，規(guī)律

中圖分類號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、前言

近年來，我國步進(jìn)電機(jī)工程雖然取得了飛速發(fā)展，但依然存在一些問題和不足需要改進(jìn)，在十八屆三中全會(huì)深化改革精神指引下，加快實(shí)體經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新時(shí)期，加強(qiáng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)加減速控制規(guī)律的掌控，推進(jìn)步進(jìn)電機(jī)在實(shí)體工業(yè)經(jīng)濟(jì)尤其是自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用，對(duì)步進(jìn)電機(jī)技術(shù)的提高有著重要意義。

二、步進(jìn)電機(jī)的概述

步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。由于脈沖信號(hào)數(shù)與步距角的線性關(guān)系，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡(jiǎn)單。

步進(jìn)電機(jī)作為控制執(zhí)行元件，是自動(dòng)化設(shè)備的關(guān)鍵部件之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)和精密機(jī)械等領(lǐng)域。例如，在儀器儀表、數(shù)控機(jī)床設(shè)備、木工機(jī)械、物流設(shè)備以及計(jì)算機(jī)的設(shè)備中（如打印機(jī)和繪圖儀等），凡需要對(duì)轉(zhuǎn)角進(jìn)行精確控制的情況下，使用步進(jìn)電機(jī)最為理想。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。

步進(jìn)電機(jī)只能夠由數(shù)字信號(hào)控制運(yùn)行的，當(dāng)脈沖提供給驅(qū)動(dòng)器時(shí)，在過于短的時(shí)間里，控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖數(shù)太多，也就是脈沖頻率過高，將導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)。要解決這個(gè)問題，必須采用加減速的辦法。就是說，在步進(jìn)電機(jī)起步時(shí)，要給逐漸升高的脈沖頻率，減速時(shí)的脈沖頻率需要逐漸減低。這就是我們常說的“加減速”方法。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速度，是根據(jù)輸入的脈沖信號(hào)的變化來改變的。從理論上講，給驅(qū)動(dòng)器一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)就旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角（細(xì)分時(shí)為一個(gè)細(xì)分步距角）。實(shí)際上，如果脈沖信號(hào)變化太快，步進(jìn)電機(jī)由于內(nèi)部的反向電動(dòng)勢(shì)的阻尼作用，轉(zhuǎn)子與定子之間的磁反應(yīng)將跟隨不上電信號(hào)的變化，將導(dǎo)致堵轉(zhuǎn)和丟步。所以步進(jìn)電機(jī)在高速啟動(dòng)時(shí)，需要采用脈沖頻率升速的方法，在停止時(shí)也要有降速過程，以保證實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)精密定位控制。

三、步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)于上世紀(jì)，它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，動(dòng)作原理和今天的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)沒有什么區(qū)別，也是依靠氣隙磁導(dǎo)的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。在本世紀(jì)初，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，到了80年代后，由于廉價(jià)的微型單片機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制方式更加靈活多樣。原來的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)采用分立元件或者集成電路組成的控制回路，不僅調(diào)試安裝復(fù)雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計(jì)電路。單片機(jī)則通過軟件來控制步進(jìn)電機(jī)，更好地挖掘出電動(dòng)機(jī)的潛力。因此，用微型單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)成為了一種必然的趨勢(shì)，也符合數(shù)字化的時(shí)代趨勢(shì)。對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)國外早已發(fā)展高性能的混合式結(jié)構(gòu)，我國混合式步進(jìn)電機(jī)90年代才開始發(fā)展，混合式電機(jī)的使用量近年也在不斷增長(zhǎng)。由于長(zhǎng)期使用磁阻式電機(jī)，使得兩種機(jī)型并存，造成與國外的差距加大。在高性能、高技術(shù)含量電動(dòng)機(jī)方面，如無刷直流電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、直線電機(jī)等差距更大一些。這主要是由于我國電子技術(shù)落后，投入不足和人才短缺。

四、步進(jìn)電機(jī)加減速控制規(guī)律

（一）指數(shù)型加減速優(yōu)化控制方法

對(duì)于步進(jìn)電機(jī)來說，如果想得到最快的加減速過程，就需要在每個(gè)頻率下輸出相應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩，即電機(jī)以最大的加速度來運(yùn)行，就可以得到最快的加減速曲線。

（二）算法的修正與改進(jìn)

由上面的理論方法得到的理論加減速曲線，在實(shí)際系統(tǒng)的應(yīng)用中情況并不好，對(duì)于負(fù)載比較大的系統(tǒng)，所需的加減速臺(tái)階數(shù)過多，過程非常復(fù)雜，消耗了大量的系統(tǒng)資源，同時(shí)步進(jìn)電機(jī)也出現(xiàn)了明顯的失步情況，分析其原因在于每個(gè)速度只運(yùn)行一步，還沒有完全穩(wěn)定就運(yùn)行到更高的速度了，所以造成了系統(tǒng)的不穩(wěn)定。因此，曲線需要進(jìn)行一定的修正，通過步進(jìn)電機(jī)加減速實(shí)驗(yàn)尋找其中的規(guī)律，提供合理的制定優(yōu)化曲線的方法。

1、最優(yōu)加減速趨勢(shì)

首先，需要知道電機(jī)在什么樣的加減速趨勢(shì)下，可以用最短的時(shí)間完成加減速過程。所以，對(duì)于同一個(gè)負(fù)載，應(yīng)用不同趨勢(shì)的加減速曲線，觀察哪種方式下運(yùn)行最快。必須獲得采用加速較快的指數(shù)曲線趨勢(shì)所用的時(shí)間、采用負(fù)載所對(duì)應(yīng)的理論的加減速趨勢(shì)所用的時(shí)間和采用加速較慢的指數(shù)曲線趨勢(shì)所用的時(shí)間。通過實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于負(fù)載來說按照理論上的優(yōu)化曲線趨勢(shì)下運(yùn)行，比其它加減速趨勢(shì)所用時(shí)間短，所以我們可以認(rèn)為：雖然完全應(yīng)用理論上的加減速曲線會(huì)有很多缺點(diǎn)，但是有理論求取的加減速趨勢(shì)是非常合理的，帶來了很好的快速性。這里需要說明的是：為了保證步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行，在應(yīng)用這些曲線時(shí)進(jìn)行了低頻修正―增加低頻運(yùn)行時(shí)的步數(shù)，直到電機(jī)正常運(yùn)行為止。

2、實(shí)驗(yàn)規(guī)律

雖然按照低頻修正后理論上的加減速曲線運(yùn)行，電機(jī)運(yùn)行速度非?？欤且泊嬖谝欢ǖ膯栴}，加減速臺(tái)階過多，非常的復(fù)雜，給系統(tǒng)帶來了一定的負(fù)擔(dān)；系統(tǒng)缺乏連續(xù)性，負(fù)載的少量增加，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行；沒有很好的規(guī)律性，對(duì)于不同的負(fù)載，設(shè)定加減速過程不方便。為了減少運(yùn)行臺(tái)階，對(duì)于理論計(jì)算得到的加減速曲線中的某些速度臺(tái)階，步進(jìn)電機(jī)就直接跳過去，到下一個(gè)速度臺(tái)階。我們通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了這樣的規(guī)律：選取理論上的優(yōu)化曲線中的一些臺(tái)階作為運(yùn)行曲線，電機(jī)仍可以正常運(yùn)行，但是要增加每個(gè)速度臺(tái)階的步數(shù)，同時(shí)所用的使電機(jī)正常運(yùn)行的最小時(shí)間也將增長(zhǎng)。電機(jī)運(yùn)行臺(tái)階數(shù)越多，使電機(jī)正常運(yùn)行的最小時(shí)間也就越少。

同時(shí)，我們通過實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)：時(shí)間隨著所取臺(tái)階數(shù)的減少而增長(zhǎng)，但是對(duì)于加速過程和減速過程的影響是不同的。隨著索取臺(tái)階數(shù)的減少，加速過程所用時(shí)間明顯增加，減速過程所用時(shí)間變化則較小。

（三）提出新優(yōu)化方法

通過實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)，歸納出了一種升降速曲線的優(yōu)化方法：電機(jī)的加減速趨勢(shì)采用理論計(jì)算得到的指數(shù)加減速曲線趨勢(shì)，上升和下降的臺(tái)階數(shù)分別取相應(yīng)的理論優(yōu)化曲線的一半，然后每個(gè)上升臺(tái)階走5步，每個(gè)下降臺(tái)階走3步，這樣就可以保證電機(jī)正常運(yùn)行，而且有較快的速度，同時(shí)減少了運(yùn)行的臺(tái)階數(shù)(見圖1)，使曲線更簡(jiǎn)單，同時(shí)即使負(fù)載有少量的變化，電機(jī)也可以正常運(yùn)行，使系統(tǒng)性能更好。

（四）勻加減速控制

在步進(jìn)電機(jī)升速過程中,勻加減速運(yùn)動(dòng)是加速度保持一恒定值不變,速度以線性規(guī)律上升。該種加速方法快速性較好,但由于速度呈線性上升或下降規(guī)律,不完全符合步進(jìn)電機(jī)的速度變化規(guī)律,所以該種加減速控制方法效果不是十分理想。通過勻加減速控制實(shí)驗(yàn),步進(jìn)電機(jī)處于負(fù)載狀態(tài)下可以按預(yù)期的目標(biāo)升降速,但是出現(xiàn)過沖量大、穩(wěn)定性差、噪音大的現(xiàn)象。所以在短距離的步進(jìn)電機(jī)加減速控制中不適合采用該方法。

（五）加速度控制

由于步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反電勢(shì),在升速過程中,頻率越高,反電勢(shì)越大。在其作用下,電機(jī)隨頻率 (或速度)增大而相電流減小,從而導(dǎo)致輸出力矩下降。所以,若步進(jìn)電機(jī)升降速曲線不合理,會(huì)造成失步或堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象,從而直接影響到整機(jī)的精度與穩(wěn)定性。所以，必須要經(jīng)過嚴(yán)格的理論計(jì)算與大量的實(shí)驗(yàn)來確定最佳的加減速控制方案。由于步進(jìn)電機(jī)為單片機(jī)主控,指數(shù)曲線在實(shí)際軟件編程中比較麻煩,所以采用離散逼近法獲得理想的升降速曲線,將事先算好的數(shù)據(jù)存貯在ROM內(nèi),在工作過程中直接讀取。步進(jìn)電機(jī)以“突跳頻率”啟動(dòng),并按指數(shù)規(guī)律上升。在步進(jìn)電機(jī)速度變化過程中,速度不是連續(xù)變化,而是按分檔階梯變化,每一個(gè)速度階梯的運(yùn)行時(shí)間都不同。隨著速度的上升,對(duì)應(yīng)速度階梯運(yùn)行時(shí)間也呈上升趨勢(shì),即隨著速度的上升,對(duì)應(yīng)階梯運(yùn)行脈沖數(shù)也隨之增加，電機(jī)升降速曲線圖見圖2。

五、結(jié)束語

隨著步進(jìn)電機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，步進(jìn)電機(jī)加減速控制規(guī)律將會(huì)得到更多管理者的重視，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的背景下，步進(jìn)電機(jī)加減速控制規(guī)律將會(huì)發(fā)揮著越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]劉亞東，李從心，王小新．步進(jìn)電機(jī)速度的精確控制［J］．上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2001