自動控制原理論文大全11篇

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（一）提煉課程內容的總體邏輯關系

自動控制原理課程系統地講述了自動控制科學和技術領域的基本概念和基本規律，涵蓋了自動控制技術從系統建模到系統設計的各種思想和方法，內容十分豐富。作為授課教師，首先應該瀝青這些內容間的邏輯關系。經典控制理論的基本理論包含反饋控制系統的分析和設計方法兩方面的內容，具體的包含關系如圖1所示。為了讓學生更好地理解各部分知識的有機聯系，對上述經典控制理論體系建立“三縱”和“三橫”兩條知識主線。控制系統分析與設計的主要內容是研究系統的特性，即穩定性、動態特性、靜態特性。又稱控制系統“三要素”。從性能指標是看，就是俗稱的“穩，快，準”。把這三方面的性能指標稱為“三橫”。所謂“三縱”是指在不同的域內進行系統的分析與設計，即時域、復域、頻域。掌握系統在不同域中的數學模型表達，即可進行系統的特性分析與設計，因為所有問題的分析和求解都是建立在數學模型基礎上進行的。加強對這兩條線的理解，可以使學生統觀全局，把握研究方向。

（二）采用提綱挈領的碎片化原則

要將自動控制原理的授課內容碎片化為一些短的相對完整的知識單元，需要采用提綱挈領的組織方法。首先介紹每個知識模塊的內容要點，然后交代每個知識點的關聯性，精煉舉例推導過程。貫徹“少而精”的原則。對于所講的內容要分清主次，突出重點，精講內容，同時要注意有較高的系統性、邏輯性，保證知識的質量，難點精心組織，一定要講懂。精講內容不是少講內容，有些內容反而要加強。例如，在講解經典控制理論中的數學模型時就可以按照如下思路處理。首先將數學模型分為三個內容要點：微分方程模型、傳遞函數模型和圖形方式的數學模型。其中微分方程是時間域的模型，傳遞函數是復數域的模型，圖形方式的模型是數學模型的圖形化語言描述。當推導系統的微分方程描述時，精選兩個相似系統作為例子來說明系統的建模過程。這樣，由于有目的地選擇有啟發性、可延伸性與典型性的問題，使每一節、每一章的內容都具有明確概念、傳授方法、啟發思維、培養能力的作用。這種提綱挈領的組織方法，層次清楚關聯性強，容易將碎片化內容聯系起來。

（三）結合學科發展，適時更新

基于MOOC模式的教學過程由于安排了較多的課程討論環節，教師單獨的講授環節要比傳統課堂壓縮。這樣在教學內容就需要有所取舍。根據學科發展趨勢，新的發展方向和應用工具應該增加介紹；已經被其他方法取代的方法可以忽略介紹。無論是理論家還是工程師，人們總是把最先進最有效的理念和技術用于控制工程。如：控制與管理的結合、信息流與物質能量流的互動、復雜系統研究與應用等均表現出很強的時代特征。在當今這個信息時代誕生了網絡控制、基于數據的驅動控制等新的控制概念。而傳統的手工繪圖方法已經可以由計算機輔助軟件完成。經典控制理論在上個世紀四、五十年代已經形成了比較完整的理論體系，頻率特性法、根軌跡法等直到現在仍然是系統分析和設計的主要方法。經典控制理論的一個重要特色就是采用簡便直觀的圖解方法，因此也得到工程技術人員廣泛歡迎。在講授這些內容的時候，幾乎有一半的學時是在學習這些圖形的畫法。例如，頻率特性圖就有伯德圖、乃奎斯特圖和尼柯爾斯圖等幾種，學生需要記住每種圖形的坐標要求及計算方法。隨著計算機輔助分析技術的發展，目前已有像MATLAB這樣的成熟的軟件可以幫助畫圖。所以在授課時就減少介紹手工做圖的內容，而將分析和設計的方法作為重點內容，從而訓練學生作為控制工程師的高級思維能力。當然，在這種碎片式的教學過程中也要注意邏輯的連續性。學生在分析思維之前，往往需要直觀思維，在演繹之前要有歸納，在聯想之前要有類比，在獲得正確的認識之前要有辨析。在進行單元章節復習時，一定要求學生自己去發現知識的內在聯系，然后再重新組合材料，進行知識歸類、延伸與擴展。在整個教學過程中，教師要引導學生經常反復復習，循環螺旋上升，從整體上掌握知識的脈絡，保證學習者長期的學習積極性。

二、課程教研組的建設

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《自動控制原理》是一門理論性很強的課程，教師在教學過程中就要滿足本科教育的需要，讓學生通過學習這門課程，既能學會分析系統性能指標的基本方法，又能應用自動控制理論對實際控制系統進行分析和改善。因此多媒體課件作為教學輔助的手段，在開發前，必須進行必要的需求分析。

一、建立課件系統的整體框架

多媒體課件開發平臺由多媒體軟件工具來完成，按其功能可分為多媒體加工軟件如Word、Photoshop、Free-hand、Corel　Draw、Animator　Pro、Flash、Cool　Edit、Cakewalk等；多媒體編著軟件如Authorware、Powerpoint、Dreamweaver、Visual　Basic等；VCD光盤刻錄軟件如Video　Pack4.0、Easy　CD　Creator、Winon

-CD3.X等。由于每個多媒體軟件工具的特點以及功能各不相同，所以目前課件的制作都是根據課件開發的具體情況，如課程特點和課件規模，教學課件使用對象來選擇合適的軟件工具。但事實往往是單一的制作工具很難滿足課件開發的全部需要，而自行開發專用的平臺又費時費力，成本過高，并且在多媒體課件開發過程中，常由于對教學規律了解不夠，對教學大綱把握不準，對學生接受知識的規律掌握不夠全面，且又不做認真的需求分析，缺乏完備的文檔資料和審查，因而開發的課件常難以滿足實際教學需要，又難以維護。因此，本課題根據《自動控制原理》課程的特點，以三本院校學生為對象采取一種折中而有效的方法：采用多種平臺相結合，即選取一種通用的制作工具作為多媒體課件制作的主要平臺或主環境，再根據需要選另一、兩種工具作為輔助平臺，二者在功能上形成互補。以軟件工程作為課件開發的一種工程思想，從而有效的合理組織整個課件開發過程，以提高和保證課件的質量，較好滿足實際教學需要。還可大大提高開發的成功率和可靠性、可維護性，共同滿足開發的要求。

二、課件局部及細節的技術實現

《自動控制原理》需要描繪大量曲線，比如伯德圖，奈氏曲線，根軌跡等。所以我們開發的多媒體課件將采用Flash等工具，將曲線繪制過程制作成動畫形式。繪圖的每一步驟可制作一個動畫，通過動畫的連續播放使學生掌握繪圖的動態過程。同時將會使教學過程變得輕松活潑，學生學習起來也更加容易。例如緒論我們就可以采用多媒體教學，用它來展示自動控制理論和系統的發展，自動控制技術的應用。通過演示水位自動控制系統和爐溫自動控制系統的工作過程，用圖像、動畫、聲音，使學生置于生動、形象的立體化教學環境中，從而引出自動控制原理、自動控制系統的概念，可以激發學生的學習興趣，使他們進入學習本課程的最佳狀態。

三、測試使用效果，課件系統的維護

在整個開發過程中，會對課件的各個部分進行多次調試，以確保效果，盡管如此，在整個課件合成后仍有很多問題，所以有必要進行反復調試，從而發現并修改各種不穩定因素和難以發現的錯誤，特別是基于多種平臺制作的多媒體課件系統，通過多次調試可以避免多種平臺在匹配的過程中產生的問題。測試方法可以從幾個方面進行：錯誤測試、功能測試及效果測試。經過調試沒有錯誤的多媒體教學系統就可以投入運行使用。在運行使用中，要定期對課件使用效果進行評價，課件評價是課件設計不可缺少的一部分，它既是課件設計的結束，也是軟件設計的開始。對課件的評價主要檢查它是否達到預期的教育、教學要求和技術要求。所以必須根據軟件使用人員（主要是學生和教師）的意見，對軟件進行升級維護，不斷提高軟件的質量。

四、總結

本課件開發以Authorware為主要開發平臺，文本、圖形、圖像、動畫、視頻等媒體的綜合使用使教學內容表現得豐富多彩、形象生動。仿真平臺的創建使學習過程簡單化，并且能夠充分調動學生學習的積極性和創造性，從而有效地提高課程的教學質量。另外，該課件系統界面設計友好，導航措施完善，能夠清晰簡潔地呈現課件內容，方便地實現各知識點間的選擇與跳轉，既有助于教師教學，也能提供給學生一個輕松自學的平臺。論文中的制作課件的方法，可使教師在教學過程中針對高職學生層次的高低，調整課件中實例的難易程度，使學生能“聽得懂，會分析”，對后續課件的使用與發展有著積極的作用。

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“自動控制理論”課程是研究自動控制系統的共同規律，為自動控制系統的分析和綜合提供基本理論和基本方法的一門專業基礎課[1]。該課程是一門重要的測控類專業的基礎課，具有較強的理論性，與前續課程聯系緊密，知識面廣，學生不易理解掌握[2-3]。學好這門課程不僅可以為后續專業課的掌握打下良好的理論基礎，而且能在今后從事專業工作時，直接運用它去分析和解決實際技術問題。對于工程實踐具有重要的指導作用，受到人們的廣泛重視。在本課程的教學中，實驗教學對理論知識的理解、掌握、鞏固具有重要的作用。

1 當前實驗教學的不足

長期以來，傳統的實驗教學被一種固定的模式所束縛，教學內容陳舊，教學方法呆板，在一定程度上限制了學生的主動性和積極性，難以激發他們獨立分析問題、解決問題的興趣和激情，沒有體驗過從失敗中自己尋找成功之路的經歷，抑制了學生個性的發展，這樣不利于對學生創新能力的培養[4]。

1.1 實驗內容固定

傳統的實驗主要是按章節進行驗證性實驗，實驗儀器功能固定，實驗只能按照實驗指導書設計好的步驟進行， 學生被束縛在驗證性實驗中，對出現的相關問題缺少系統、多角度的分析，不利于學生創新能力的培養。

1.2 實驗時間限制

一般的實驗都要求在實驗室2個學時內完成，學生很難全面深入地把握實驗主要內容和方法，對實驗的目的、實驗原理無法理性地理解，更別提實驗中出現故障的排解分析，限制了學生的設計和創新，不利于鍛煉學生的綜合能力。

1.3 實驗儀器制約

實驗儀器過于固化，儀器設置上未給學生留下設計性和探究問題的空間。儀器組成以理論驗證為主，缺少實際控制系統各環節，特別是反饋部分的傳感部分，更不具備跟隨學科發展而開拓新實驗的延伸性。

1.4 實驗方法落后

實驗技術水平和內容更多地滿足于基礎性實踐環節，缺乏系統的綜合性、設計性和研究性實驗環節，以及缺少在利用多種現代實驗手段、方法和工具對實驗過程中的結果和現象進行深入分析研究方面對學生的引導。實驗過程主要完成連線操作、數據記錄等簡單的工作。

2 實驗教學改進

針對目前實驗教學的現狀，摒棄以往按部就班完成指定實驗步驟操作驗證形式，按照學生對科學的自然認知進度設置靈活變換的實驗內容。對實驗設置按多層次，從簡到難，逐步引導學生自主學習、合作學習、研究性學習，逐步走向從問題出發的探究、創新。同時，研究新的實驗教學儀器，開發配套軟件，保證實驗硬件滿足新環境下的要求。結合靈活的教學儀器改變教學方法，充分調動學生動手的積極性，引導其創新。

2.1 實驗內容設置

開設不同層次的實驗內容，既要滿足實驗教學的驗證、演示等基本功能，又要激發學生的興趣。

基礎實驗：根據給定實驗任務、方案和步驟，選擇并完成一定數量基本實驗；同時，通過調整實驗參數得到不同結果，增加思考空間。

綜合實驗：將各個基礎實驗環節有機結合在一起，各課程之間關聯內容綜合。

設計實驗：以任務的形式，給定實驗題目，允許學生按照自己思路選擇設計性實驗內容，引導學生學會設計和研究的方法。

創新實驗：自行命題實驗，將學生的構想通過儀器現有功能模塊來實現，在探究式學習中培養學生創新能力。

2.2 實驗儀器的改進

根據實驗內容的要求，開發適合本專業的教學儀器。儀器具有控制系統需要驗證的各種典型環節模塊、信號發生器模塊等基本功能，還結合工程實際將傳感器引入反饋環節，增加執行器件，構成完整的閉環系統。避免教學儀器箱只能完成信號源作為激勵，控制環節構成系統的不足。同時，儀器上的控制效果通過便于觀看的形式展示出來，讓控制過程可視化。儀器要預留出擴展接口，便于在實驗中添加新的模塊。儀器在結合計算機完成實驗的同時，又能獨立完成實驗內容，實驗配套軟件要能對硬件平臺對的實驗內容進行仿真和虛擬實驗。學生可以根據測試參量的不同選擇相應的傳感器，完成非電量到電量的轉換，對信號進行處理，結合控制理論完成創新性、設計性的實驗。

2.3 實驗方法的轉變

1）以學生為主體，開辟新知識領域，重視實踐能力的鍛煉；2）培養學生的綜合能力；3）科學知識和實驗能力培養上，建立系統、科學且開放的實驗教學體系，注重課程之間縱向和橫向的聯系。

結合開發的教學儀器，在實驗方法上除了基本的驗證性實驗，其他實驗按任務的形式給出，不對學生做過多的限制，留出學生思考、動手、創新的空間。充分利用計算機的計算、分析功能以及儀器配套軟件（采用數學工具MATLAB編寫的程序）在實驗前完成必要的仿真分析，讓實驗有的放矢，理論指導實踐。實驗既做到軟硬精密結合，又能相互獨立，兩者相輔相成。克服當前實驗中儀器平臺不能脫離計算機，配套軟件不能獨立工作，學生只能在實驗課中有限的時間內完成實驗的不足，讓實驗內容通過軟件可以在任意計算機上完成。

3 總結

對當前實驗教學過程中存在的問題進行分析和總結，從實驗內容設置、實驗儀器、實驗方法3個方面提出改進方法。自動控制理論來源于實踐，反過來指導實踐[5]。結合當前人才培養的趨勢，理論聯系實際，提高學生實踐能力，在實踐中發現問題、解決問題進而培養創新能力。

參考文獻

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倒立擺系統的最初分析開始于二十世紀五十年代，其控制方法和思路在處理一般工業過程中有廣泛的用途，此外，其相關的研究成果也在航天科技和機器人學習方面得到了大量的應用，如機器人行走過程中的平衡控制，火箭發射中的垂直度控制和衛星飛行中的姿態控制等，因此對倒立擺控制機理的研究具有非常重要的理論和實踐意義。但同時是一個比較復雜的不穩定,多變量，帶有強耦合特性的高階機械系統。倒立擺系統存在嚴重的不確定性，一方面是系統的參數不確定性，一方面是系統受到不確定因素的干擾。倒立擺系統具有成本低廉，結構簡單，參數和結構易于調整的優點。作為控制理論研究中一種比較理想的實驗手段，倒立擺系統為自動控制理論的教學、實驗和科研構建了一個良好的實驗平臺，以用來檢驗某控制理論或方法的典型案例，促進了控制系統新理論和新思想的發展。為解決倒立擺控制系統的超調和快速性之間的矛盾，各種干擾對其的影響，進而對控制器進行了設計，自抗擾控制方法可以克服這些缺點，因此要用ADRC來控制直線倒立擺系統。

2、研究現狀及發展趨勢

鑒于倒立擺的穩定控制研究的重要意義，國內外學者對此給予了廣泛關注。國外在60年代就開始了對一級倒立擺系統的研究，在60年代后期，作為一個典型的不穩定、嚴重非線性例證提出了倒立擺的概念，并用其檢驗控制方法對不穩定、非線性和快速性系統的控制能力。

近年來，隨著智能控制方法的研究逐漸受到人們的重視，模糊控制、神經網絡、擬人智能控制、遺傳算法和專家系統等越來越多的智能控制算法應用到倒立擺動系統的控制上。Charies W.Andorson在1988年應用自學習模糊神經網絡成功控制一級擺；周建波等用基于B網絡的規則控制也解決了單擺的穩定性控制問題；徐紅兵等提出了基于變結構的模糊神經網絡控制算法，實現了二級倒立擺系統的穩定性控制；1995年，張明廉等人應用擬人智能控制理論成功的解決了三級倒立擺這一控制界的世界性難題；2001年9月19日，北京師范大學李洪興教授領導的復雜系統實時智能控制實驗室采用變論域自適應模糊控制成功地實現了三級倒立擺實物系統控制，又于2002年8月11日在國際上首次成功實現了四級倒立擺實物控制系統。

二、研究內容

本課題的主要研究內容集中基于ADRC的倒立擺控制系統研究，并針對其動態響應和運行穩定性，主要。主要內容簡述如下：

（1）建立倒立擺控制系統的數學模型；

（2）設計自抗擾控制器，包括：TD，NLSEF，ESO。然后對各部分的參數進行設計和調整；

在Simulink 環境下建立系統仿真模型，驗證基于自抗擾控制技術的倒立擺控制系統控制策略的有效性。

三、研究方法

（1）查閱相關國內外文獻資料（包括相關規范等），了解與該課題相關的理論知識，分析研究當前相關設計的優秀方案，在學習的基礎上添加在自己的創新元素。

（2）建立在所學知識的基礎上，分步驟的完成各項設計任務，在工作計劃內按時完成相應的工作，包括自動配料系統的硬件框圖、程序框圖、設計仿真等。

（3）各元器件的選型及設計內容的整理，開始進行設計說明書的撰寫。

（4）完成對設計內容的進一步修改，完善設計方案。整理、打印、裝訂設計說明書。完成答辯的準備工作。

四、國內外文獻綜述

倒立擺系統本身為多變量、非線性、強耦合的不穩定系統，由于以上特性，其精確控制對實現工業生產中復雜對象的控制有著重要的應用價值。主要的控制方法有線性控制、預測和變結構控制、智能控制等。智能控制是目前應用較為廣泛的控制方法，研究的熱點，其主要理論來自于人的實踐經驗，不需要精確的數學模型。模糊控制有兩種典型算法，其Mamdani算法最為常用，Sugeno型適合應用在動態非線性系統中。Mamdani算法中，分別對小車位置和擺桿角度進行控制，兩個控制器形成串聯結構，每個控制器只有二維，避開了四輸入變量，這樣免去了多輸入變量時模糊規則爆炸的問題。這樣免去了多輸入變量時模糊規則爆炸的問題中PID控制的單級直線倒立擺,雖然能很好控制擺桿角度,但是對于小車位置控制存在一定的偏差,文中模糊控制的倒立擺系統雖然具有一定的抗擾能力,但是加入稍強的干擾就無法達到穩定的控制效果,而自抗擾控制(Active Disturbance Re-jection Control,ADRC)的主動抗擾特性可以削減和解決這些外擾因素,而達到穩定的控制效果。但是傳統的自抗擾控制器只能穩定控制擺桿角度,并不能兼顧小車位置的控制,這就使倒立擺控制在現實中的運用上受到限制。

目前ADRC的應用領域廣泛。包括紙幅張力控制，硬盤驅動控制，DC-DC變換器。它也可以解決執行機構的非線性問題，如壓電陶瓷執行器的滯環問題。基于ADRC算法，一些多輸入多輸出系統可以獲得解耦控制，如微型機電系統(micro-electro-mechanical system），和連續攪拌槽式反應器(continuous stirred tank reactor)。ADRC的應用不只局限于控制領域，他也可以用來執行健康監視和故障診斷等任務。當下的ADRC理論基礎相對完善，理論上所需要的僅是一些特殊情況下的穩定性證明。而未來的發展趨勢是簡化ADRC算法，完善單參數ADRC算法調節策略，將ADRC算法逐步替代PID算法，應用到工業界的各個領域，提高控制性能和效率。由于ADRC算法是一種基于控制的控制算法，因此其應用時也應遵循下圖所示的過程，即理論>技術>應用>理論三者的循環補充。

五、研究方案及工作計劃

1、研究方案

（1）查閱相關國內外文獻資料（包括相關規范等），了解與該課題相關的理論知識，分析研究當前相關設計的優秀方案，在學習的基礎上添加在自己的創新元素。

（2）建立在所學知識的基礎上，分步驟的完成各項設計任務，在工作計劃內按時完成相應的工作，包括自動配料系統的設計框圖、程序框圖、仿真設計等。

（3）各元器件的選型及設計內容的整理，開始進行設計說明書的撰寫。

（4）完成對設計內容的進一步修改，完善設計方案。整理、打印、裝訂設計說明書。完成答辯的準備工作。

2、工作計劃

第1周：根據設計任務書要求選擇合適合理的方案設計直線倒立擺控制系統系統的課題。

第2周：根據確定方案，比較、選擇設計適合的研究方案等。

第3周：根據題目要求，設計軟件框圖，并進一步優化改進。

第4-5周：完成整體電路設計，畫出原理圖并驗證其可行性。

第6-8周：根據課題要求和電路原理圖編寫程序。

第9周：對軟件進行仿真調試，優化軟件設計使之符合要求。

第10周：結合軟件進行調試、修改，并使最終方案滿足設計要求。

第11-12周：撰寫畢業論文。

第13周：修訂畢業設計論文、完善畢業設計。

第14周：提交正式設計論文。

第15周：準備參加畢業答辯。

第16周：參加答辯，整理畢業設計材料提交。

六、參考文獻

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[15]韓京清.自抗擾控制器及其應用[J].控制與決策,1998(001):19-23.

指導教師審核意見

該論文《基于ADRC的一級直線倒立擺控制系統設計與仿真》選題與專業結合較緊密，選題的范圍比較適中。該選題的研究具有一定的實踐指導意義。內容安排合理，邏輯關系清晰，緊扣論文主題。

擬采取的研究方法具有一定的合理性。整個論文按時完成的可行性較大。該開題報告符合要求，同意該同學開題，并進入下一階段的論文寫作。

指 導 教 師(簽名)：年 月日

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作者簡介：任金霞（1970-），女，山西孝義人，江西理工大學電氣工程與自動化學院，副教授；溫如春（1972-），女，江西上猶人，江西理工大學電氣工程與自動化學院，副教授。（江西贛州341000）

基金項目：本文系2009年江西省雙語教學示范課程《自動控制原理》的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）16-0035-02

雙語教學是我國高等教育與國際接軌的必然趨勢，是培養具有國際視野和國際競爭能力人才的戰略選擇。雙語教學能夠培養并提高學生的專業英語能力，使他們能閱讀國外的英文論文或訪問相關的英文網站，及時準確地獲取學科前沿領域知識和理論，提升學科知識，具備國際交流與合作能力。自動化專業是一門多學科交叉的專業，和前沿技術密切相關，這就要求自動化專業學生具備過硬的英語素質，能了解世界科技的最新成果。“自動控制原理”作為自動化專業的核心專業基礎課程對該課程開展雙語教學，就是為培養學生閱讀專業資料、接受最新專業知識的能力而搭建的平臺，提高學生的綜合素質。

一、“梯進式+立體交互式”雙語教學的提出

雙語教學的質量取決于很多方面，比如師資隊伍的建設問題、學生的英語水平、教學方法、考試改革、教材選用等問題。很多高校也對雙語教學進行了探索，所采用的教學方式各不相同，一些學校主張采用全英文授課的方式。“自動控制原理”這門課程本身理論性強，學生理解起來比較抽象，而學生本身的英語水平又參差不齊，如果采用全英文授課，不但學生的英語水平沒有提高，最終專業知識基礎也沒有掌握，為后續專業課程的學習帶來障礙。為此，筆者認為“自動控制原理”雙語教學應該循序漸進，采用“梯進式+交互式”雙語教學模式，使學生逐漸適應，去除恐懼感，讓學生愿意學，喜歡學，從而提高雙語教學的效果，讓學生既掌握了專業知識，又提高了英語水平，進而具備國際交流與合作能力。

二、“梯進式+立體交互式”雙語教學實施方案

1.“梯進式”雙語教學模式

雙語教學中堅持循序漸進的原則。一方面在內容上要循序漸進，另一方面在授課方式上也要采用梯進式。如果一開始就用大量英語授課，學生的聽力還有困難，再加上課程內容理解上的困難，學生便會容易感到焦慮，甚至會失去參加雙語教學的興趣。采用梯進式教學，讓學生有從陌生到熟悉的過程。梯進式分為三個階段：

（1）采用譯文教材和原版教材相結合的方式。授課過程中簡單的課堂組織用語、緒論、結束語用英語講授，授課的前幾分鐘用英語復習與總結上節課所學內容，重點的專業術語和關鍵詞需要對學生進行強化訓練，為以后的學習打下詞匯基礎，其余大部分講授用漢語。要求學生對指定的原版教材的部分內容預習和復習，可以結合比照譯文教材，熟練專業術語的表達；習題也要盡量多地用英文，但不做硬性規定。這一階段中，學生對“自動控制原理”最基本的概念如反饋控制（FEEDBACK CONTROL）、穩定性（STABILITY）、暫態響應（TRANSIENT RESPONSE）、穩態誤差（STEADY ERROR）等都應有很好的接受程度。

（2）以原版教材為主，譯文教材為輔，對重點難點內容的板書和講解用漢語，對理解起來比較容易的部分及數學公式的推導和定理的表達大部分采用英語授課。這樣達到了讓學生學習專業知識的主要目的，同時又能具有一定的用英語解決問題的能力。課后布置的作業，要求學生讀懂教材中的原理和定理及其中的專業知識，熟悉專業內容的表達方式和特點，要求學生至少用50%的英文對習題作答，讓學生逐步學會其表達方法和準確理解其內容。這一階段中，如應用根軌跡和頻率響應法分析系統的性能、對根軌跡方程的推導和穩定性判據的英文表達也有較好的理解和接受能力。

（3）完全采用英文原版教材。大部分板書和講解用英文，讓學生完全接觸原汁原味的英文教材，學習專業內容的表達方式和思路，最終形成英語思維。課后布置的習題，要求學生至少用80%的英文作答，鼓勵學生100%作答，培養他們用英文進行思考和書面表達的習慣。如學習“離散控制系統”時，第二階段學生已經學習了連續系統的分析方法，有了一定的理論基礎，而離散系統的分析也很類似連續系統，這時采用全英文講授，學生就能理解和接受了。

梯進式教學中這三個階段時間的長短可以根據學生當時的英語水平和接受的能力等情況，靈活安排。

2.采取“立體化交互式”的教學方法

教學過程本身是一個互動的過程，“立體化交互式”的教學方法，就是利用課堂教學、課后活動、網絡、多媒體等多種教學方法全方位地激發學生認知接受和英語思維。其中教師起主導作用，網絡化多媒體教學則起重要的輔助功能。

教學與導學相結合是雙語教學的有效方式，在課堂講授過程中采取交互式的教學方法，避免學生被動式聽課。注意活躍課堂氣氛，充分調動學生的積極性；老師與學生共同參與，讓學生在輕松的環境中自然而然地說出專業英語詞匯；并讓學生關注學習的知識內容，不必過多地關注語言的形式；幫助他們建立自信心，敢于發言。譬如課堂提問、案例討論：自動控制原理中對改進控制系統的性能有哪些方法？對系統校正有哪些方案？鼓勵學生積極參與，用英語發言，不過分糾正學生的語法錯誤，不斷地鼓勵學生，培養其自信心。

為了加強學生的英語表達能力和鍛煉其英語思維能力，僅僅依靠課堂上有限的時間是遠遠不夠的。課前預習和課后復習對學生雙語教學是非常必要的。提前指定原版教材一些相關的內容讓學生閱讀，使學生上課時有重點地聽，并逐步學會其表達方法和準確理解教學內容。課后布置相應的作業題，要求用英語作答，采用教材上對問題描述的方式，教師對作業給予適當的點評和指導。設計專題，提供解決問提的思路，讓學生去檢索英文資料，發展學生的“自主學習”能力；撰寫小論文或者報告，鍛煉專業技術文獻的讀寫能力，做成幻燈片形式在專題討論會上發表演講，展開討論。“自動控制原理”中學生學習了控制系統的設計后，設計了專題“倒立擺系統的設計”、“ 直流電機轉速單閉環PID控制系統設計”，要求他們寫出報告，并在課堂上討論，這鍛煉了學生信息檢索和英語書面表達能力。舉辦和自動化相關學科的外籍專家的專業講座，加強國外大學師生與本校校師生進行交流和互訪，提高同學們的興趣，拓寬其視野。

網絡化、多媒體教學軟件、資源網站作為教學信息整合的主要工具和載體，對高度交互的教學模式有重要的輔助功能。引導學生合理有效利用互聯網資源，利用“自動控制原理”雙語教學的課程網站和現代化教學平臺，鼓勵學生直接閱讀相關英語網站如國外專業論壇及相關研究網站，培養學生的信息能力和探究能力和創新精神，使學生得到全面的發展。

3.“梯進式+立體交互式”雙語教學模式的教學要求

根據克拉申二語習得理論，在課堂上盡量提供可理解輸入和降低情感過濾。將克拉申二語習得理論應用到雙語教學中，對課堂教學提出了要求。第一，要求教師的發音要準確而且具備豐富的學科知識；第二，教師的語速要適中、最好使用常用詞匯和短句，符合學生當前的英語理解水平，避免使用過多修辭語言，可以借助黑板或多媒體課件及時地給予學生幫助，從而提高輸入的可理解性。第三，要有足夠的輸入量，要擴大學生的詞匯量，提供沉浸式的環境，不是教師一味地提供輸入。雙語教學更應該強調課堂的互動，學生要“說”，不要過多地關注語言的形式；教師要鼓勵學生，培養學生自信心，讓他們愿意用語言交流思想。教師應該設計活動、創設情境而進行教學活動，使學生放松，降低學生在語言表達方面的焦慮，情感過濾降低，則容易得到更多的輸入。第四，對專業知識采用英文教學，講課的速度不宜太快，因為學生長期習慣母語授課，適應這種雙語教學需要較長過程，是一個逐步的過程。教學中應適當精簡內容，精講多練。

在雙語教學過程中，老師要對自己和學生有明確的定位，并且使學生明白他們是學習的主體，主動參與者；而老師只是學生學習的指導者、啟發者和組織者，讓學生有明確的學習目的和動力。教師對學生的學習效果進行評價，要注重課堂交互式的表現、課后的自主學習能力以及協作能力，達到鼓勵學生樂意學習的目的；要加強與學生之間的交流反饋，采取座談會和問卷調查的方式與學生交流，及時調整教學方法和進度。

三、結束語

雙語教學的模式一直是教師研究的重點，幾年的教學實踐使筆者體會到：在“自動控制原理”課程開展雙語教學，根據學生的情況，采用“梯進式+立體交互式”雙語教學模式，提高了雙語教學的質量，培養了學生的外語能力，使他們具備了學科能力，能追蹤學科發展前沿，把握學科發展方向。

參考文獻：

[1]蘭勁華,安琳,薛素鐸,等.高校雙語教學管理的實踐與思考[J].北京教育(高教版),2007,(1).

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[3]田佳,郝忠民.自動控制原理的雙語教學研究[J].吉林工程技術師范學院學報,2008,(2).

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中圖分類號:TP313文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2010)01-0184-02

近年來,為了全面提高教學質量、更新觀念、深化教學改革,我院對“自動控制原理”課程進行了一系列改革與創新,提出了基于Matlab仿真技術的探究式教學法改革方案,培養學生的“探究知疑,合作創新”能力,體現了高職高專院校應用性人才培養目標,適應了新形勢下的課程改革需要。

一、“自動控制原理”課程實際教學問題分析

(一)課程理論性強,教學組織不當

本課程概念抽象,內容豐富,分析方法繁多,理論性很強,知識更新很快。它要求學生具有復變函數、微積分、線性代數等數學基礎,囊括電路理論、模擬電子技術、信號與系統、電機與拖動等專業課程基礎,其教學質量的好壞,直接影響到自動調速系統、集散控制系統等專業課程的學習。但是,相對于普通高校的學生,諸如我院的高職高專院校學生層次較低,基礎較差。同時,各個院校精簡課時導致教學難度大,教學過程中采用傳統的“教師-講授-學生”等教學形式,教學內容的組織不當或教學方法單一,影響該課程的教學質量。因此,不少教師感到“難教”,學生感到“難學”,達不到預期的教學目標。

(二)實踐性強,理論與實踐結合難

本課程與工程實際聯系較為緊密,很多院校由于教材、師資、實訓實踐場地、課時等方面的限制,重視理論教學而忽視了實踐環節,這有悖于高職高專教育的創新型應用人才培養初衷。傳統的實驗大部分為驗證性實驗,理論與實踐常常不符,缺乏實踐指導價值,學生不了解課程的工程應用意義。例如,在建立數學模型上應用到一部分簡單的系統或電路,從系統分析到綜合到校正,傳統教學都是從已知系統的動態結構開始,見不到原系統的影子,學生看到的是抽象的理論,而沒有實際操作。本課程分析方法多采用圖解法,如系統響應、根軌跡、頻率特性等,需要在黑板上畫大量的曲線,有時很難用有限的顏色區分開,難以確保曲線的準確性,工作量大,繪圖精度低,影響教學效果與效率。

二、基于Matlab的探究式教學法在教學中的應用

(一)基于Matlab的探究式教學法的理論教學中的應用

在理論教學中,可以充分利用計算機輔助教學的手段,通過Matlab Notebook工具箱將Word文檔中創建的Matlab語言編制的m文件傳送到Matlab中運行,再將運算結果和圖形數據插入到Word文檔中,接著在PowerPoint中建立超級鏈接,形成了集自動控制理論的基礎知識教學、系統分析與設計于一體的多媒體教學環境,教學效果非常好。

采用基于Matlab的探究式教學法,在仿真環境下可極其方便地對系統性能進行分析,比如對二階系統的時域分析,Matlab可方便的仿真出各種阻尼系數情況下系統的階躍響應隨參數的變化情況。利用SIMULINK功能模塊或調用Matlab函數及編寫S函數等建立控制系統仿真模型并確定仿真輸入和輸出,設置仿真參數,如數值算法、仿真時間、步長、相對誤差、絕對誤差等,進行動態仿真并輸出結果,分析仿真結果并修改模型再進行仿真。

(二)基于Matlab的探究式教學法的實踐教學中的應用

在實訓實踐方面,應用Matlab軟件可起到代替部分實驗的作用,一些設計型實驗比如系統校正極點配置等可通過仿真觀察設計效果,利用多媒體可以將一些枯燥的講解變得輕松有趣,這樣來提高學生學習的積極性及提高教學效果。

此方法還可用于自動控制原理課程設計和畢業設計中。用Matlab可簡潔方便建立系統仿真模型和進行實驗,能直觀得到各種要求的測量值和波形圖反映各量的動態過程;利用Matlab各工具箱及圖形用戶接口GUI能構建所需系統仿真模型和開發各種控制界面,激發學生對畢業設計的興趣,有利學生創新思維的培養,提高學生分析和解決實際問題以及理論聯系實際的能力。

三、基于Matlab的探究式教學法實施建議

(一)精選教學內容,合理組織教學環節

教學中,對于本課程的基本概念、基本分析方法,力求講深講透,省去先修課程內容,快速帶過一般了解性的知識,把握以控制系統建模為前提、控制系統分析為基礎、系統綜合與設計為目的的主線,明確教學目的,精選教學內容,選擇適當的教學內容、設置合理教學環節、解決相關課程之間存在的銜接不清、缺乏協調及內容重復等問題。

(二)理論聯系實際,創設學習情景

在教學中強調工程背景、物理意義和實際應用,引入諸如控制系統PID參數工程整定、系統建模的負載效應等具有工程實際應用指導價值的知識點,培養學生分析解決實際問題的能力。在教學過程中,教師應強調學生實際操作能力的培養,采用項目教學,以工作任務為驅動,創設學習情景,引導學生探究式學習。

(三)創新教育,突出職業特色

在教學過程中,要重視本專業領域新技術、新工藝、新設備的發展趨勢,貼近生產現場。為學生提供職業生涯發展的空間,努力培養學生參與社會實踐的創新精神和職業能力。要緊密結合職業技能證書的考證,加強考證的實操項目的訓練,在實踐實操過程中,使學生掌握簡單控制系統建模、分析、設計、校正等知識,鍛煉控制系統安裝、調試、仿真技能,提高學生的崗位適應能力。同時,應積極引導學生提升職業素養,提高職業道德。

四、結語

實踐證明,基于Matlab的探究式教學法在自動控制原理課程教學中取得了顯著成效。通過創設教學情景,應用Matlab進行項目教學,教師堅持探究式教學理念,提高了教學質量,使學生學習的主動性加強,綜合實踐能力和創新思維能力得到了培養,綜合素質得到提高,達到了教學目標。

參考文獻

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[2]王建輝,顧樹生.自動控制原理[M].清華大學出版社,2007.

[3]杜永貴,等.“自動控制理論”課程教學改革與實踐[J].太原立功大學學報,2009,27(1).

[4]張春.MATLAB在畢業設計教學中的應用[J].兵工自動化,2005,24(3).

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關鍵詞： 自動控制原理；卓越課程；動態；教學改革

Key words： automatic control principle；excellence course；dynamic；teaching reform

中圖分類號：TP13 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）29-0213-02

0 引言

為較好地發揮學生學習的主動性，激發其自覺學習、主動發現問題和積極探索問題的能動意識。江南大學借鑒蘇格蘭經驗[1]，設計并啟動了“卓越課程”的建設工程，《自動控制原理》作為專業核心課，被列入第一批卓越課程的建設項目。一年的實踐證明，卓越課程深受學生歡迎，能夠調動起所有學生的學習積極性，把輸入型的學習轉換為輸出型的應用，把被動應付性學習轉化為主動創造性學習，使學生真正成為學習和創造的主體。

1 目標要求

課程建設是教學改革的突破口，也是提高教育質量的關鍵環節。江南大學卓越課程的建設宗旨，就是支撐和實踐國家人才培養的卓越計劃和課程本身的價值標準，通過不同的教學方式充分發揮學生的潛力，提升其學習期望，幫助其儲備基礎知識和實踐經驗，使之成為能為社會做貢獻，博學而有責任心的現代人才。《自動控制原理》卓越課程的建設目標就是，以啟發性、主動性、趣味性、實踐性為原則，結合本課程特色，追求高素質、創新型和工程型人才培養目標。通過本課程的全部教學過程，使學生能夠掌握基礎知識、追蹤科技前沿，開發創新思維，學會把課本、課堂的知識用于實踐和工程設計。以課內、外結合，師生換位互動和產生問題為驅動力，以理論基礎、實例分析、實際應用為基本點，使教學過程能真正發揮引導和啟發作用，把被動灌輸性學習轉化為主動探索性學習，以增強課程魅力，提高教學效果。

2 實施辦法

《自動控制原理》卓越課程的實施過程，在遵循江南大學卓越課程建設要求的基礎上，結合本課程特色設計實現方法。具體如下：

2.1 組織措施 成立卓越課程建設小組，由教學經驗豐富的副教授及以上職稱教師承擔，采取30人左右的小班授課，每個班級又分成5～6個學習討論小組。我校自動化專業的5個班級同時開設卓越課程，教學隊伍由7位教師和5位研究生助教組成。7位教師中，5位分別為5個班的主講教師，負責課程內容的組織、課堂教學和答疑，1位教師負責網絡課程建設和網絡答疑，1位教師負責實驗和實踐活動的內容組織和指導；要求5位助教參與討論課的學習，同時負責批改學生課外作業，協助教師分別負責5個班學生實踐活動的指輔導、檢查和督促。每個班級的教學活動由主講教師統一負責管理。

2.2 教學方法 為做到以學生為本，加強能力培養，提高學生自主學習能力和積極性，卓越課程的教學活動采用專題式和探究式教學相結合的教學方法[2]。專題式教學法是基于自動控制原理課程自身特點而設計的。其特點是將課程內容糅合編制成幾個專題，由主講教師精講。每個專題包括：一個或幾個核心內容（觀點、難點）目前國內外發展及研究熱點在實踐中的應用提出需思考的問題和學習奮斗的目標。在教學時注重每個專題的完整性和各專題之間的緊密聯系，使整個課程內容緊密銜接，增強了控制理論的系統性。探究式教學是基于反饋控制的基本思想設計的。其特點是師生雙方共同參與的一種“雙主式”教學，教學研究的重心從知識傳授轉向能力培養，從重視結果轉向重視過程。方法是在教師的啟發引導下，針對每個章節中的重點和難點問題及其在工程實際中的應用問題，以學生獨立思考和合作討論為主，在“發現提出問題—思考分析問題—初步解決問題—反饋解決情況—完整解決問題”的閉環探究過程中，通過師生之間的合作與互動，使學生能從不同的角度理解和掌握自動控制系統的共同規律，并學會用控制理論的思想方法解決工程實際問題；同時，能從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀念等方面培養與提高學生的科學興趣和主動探究能力。

2.3 考核形式 卓越課程的考核注重過程，考核成績由課堂互動、隨堂作業和測試、期末考試等多元化形式組成，以全面評價學生對知識的掌握程度和運用能力。上課聽講和主動發言（10%）；隨堂作業和測試（10%）；討論探究（10%），以討論小組為單位由學生自主打分，教師把關；自主學習（10%）：包括自主學習的筆記、答辯記錄、心得報告或小論文等；實驗與操作（10%），由實驗指導教師打分；課外實訓（10%）：包括參加實訓的次數、仿真過程的積極主動性，對仿真軟件使用的熟練程度、系統設計情況、系統仿真結果、仿真分析能力等，由負責課外輔導的助教打分；課后作業與答疑（10%）：包括完成課后作業的數量和質量，以及學生參與答疑的次數和所問問題情況；期末考試（30%）。

3 內容組織

卓越課程的教學要求精講多練，增加課外學習訓練任務，為學生提供更多自主思考和探索的空間。為此《自動控制原理》卓越課程的整個教學過程共由課堂學習、討論探究、自主學習、課外實踐、課外輔導、課后作業等6大模塊組成，以營造開放、協作、自主的學習氛圍和批判性的學習環境。按教學計劃，本課程共72學時，其中理論教學64學時，實驗8學時。另外，按照與課堂教學時數不低于1：1的比例安排課外輔導內容和實踐訓練活動。每部分的具體內容和所占時數由課程組共同設計，由主講教師和輔導教師具體負責實施，詳見表1所示[3]。

3.1 教師精講模塊 課程的重點和難點由主講教師精講，重在使學生掌握扎實的理論基礎。目前，這部分內容占課程總學時的60%，將逐步過渡到30%。

3.2 討論探究模塊 以學生為主，實行分組討論，學生自主講解、自主提問，或者教師啟發式提問，學生間互相討論，老師參與，重在引導和解答，以提高學生自主學習、發現問題和解決問題的能力。這部分內容占總課時的30%，將逐步過渡到60%。

3.3 課外實踐模塊 這部分內容主要在開放的實驗室完成，是指在教師或助教的指導下，學生利用所學知識完成一些課外科技活動，包括基本實驗教學、項目教學、系統仿真和科技興趣活動等。實驗教學是以學生為主，通過各類實驗電路板、試驗箱，完成對所學理論的試驗驗證，以加強對課堂所學基礎理論的理解；項目教學是學生參與教師的科研項目，或者教師指導學生完成大學生創新訓練和創新基地項目，或者由教師指導學生參加各類創新設計大賽，以鍛煉和提高學生科學研究的興趣和動手操作的能力；系統仿真是在老師或助教的指導下，由學生自我完成自動控制系統的設計與模擬仿真，以提高使用控制系統應用軟件分析問題、查找問題和解決問題的能力；科技興趣活動是專門針對基礎較弱、學習動力不足的同學而設計的。凡沒有參加以上科技活動的同學自由分小組組成科技興趣活動小組，對自己感興趣的內容和課題，進行分析、研究和制作，激發學習興趣。

3.4 課外輔導模塊 由教師或助教對每一位學生進行有針對性、面對面的課外輔導，以幫助學生在提高學習能力的同時，擴充知識面。

4 結束語

自動控制原理卓越課程的建設與實施，是一種新的嘗試和體驗，大大激發和提高了學生自主學習的興趣和能力，使學生不但深刻領會了本課程的理論知識和實踐應用，而且充分認識了專業基礎課的學習價值，掌握了專業課的學習方法，懂得了學習什么和為什么學習的問題，對后續課程的學習是一個極大的促進，因此，有著深遠的意義。當然，它需要學校和教師花大力氣做好充分的準備，包括各環節的內容設計和組織形式，以盡力展現課程的價值和魅力，為培養創新人才做出積極貢獻。

參考文獻：

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現就維修電工職業技師資格鑒定的申報條件、鑒定程序和鑒定內容摘抄如下：

鑒定對象和申報條件：

從事維修電工職業的專業人員，經過規定學時技師資格培訓合格，并具有下列條件之一者可申報維修電工技師資格鑒定：

1.取得本職業三級(高級)資格證書后在本職業連續工作4年以上;

2.高級技工學校畢業，并取得本職業三級(高級)資格證書后，在本職業連續工作2年以上;

3.本專業大專以上畢業，并取得本職業三級(高級)資格證書后，在本職業連續工作3年以上;

4.連續從事本職業工作15年以上，并取得三級(高級)資格證書。

知識考試范圍：

電子技術：晶體管多級放大電路分析;運算放大器組成的典型線路分析及參數設定;典型邏輯組合電路，時序邏輯電路的分析及設計方法;綜合性電子電路的分析及設計方法。

電力電子技術：電力電子器件、晶閘管整流電路、逆變電路基本概念。

電氣自動控制技術：自動控制基本原理;雙閉環直流調速系統工作原理和參數設定;常用傳感器工作原理及檢測電路分析;復雜設備電氣系統安裝、調試知識及電氣檢測與診斷技術。

可編程控制器：用plc基本指令、常用功能指令，進行程序設計;用plc控制生產工藝流程的步驟及設計方法;將繼電氣線路改造成用plc控制的流程圖、程序表。

新技術：數控系統的基本概念;微機應用及接口-技術基本概念;網絡通訊基本概念;交流變頻調速系統基本概念;交流電機矢量控制調速系統基本概念;專業發展方向。

熟悉氣動控制、液壓控制的基本原理以及識圖、分析及排除故障的方法。

篇（9）

一、背景

目前，自動控制技術已廣泛地應用于工農業生產、交通運輸和國防建設。指導自動控制系統分析和設計的控制理論也有了很大的發展，它的概念、方法和體系已經滲透到許多學科領域。因此，對高等工業院校本科生來說，自動控制原理在其專業領域是一門必備課程。

在教學中，最開始是以板書的形式授課，其授課形式需將文字理論和計算公式及其各種圖形書寫于黑板，但這種形式最大的問題是費時費力，一節課下來，進度非常慢，已不再適合大學生學習的方式。前些年，推出了多媒體教學，這種模式大大彌補了板書教學的缺陷，教師可以把大部分的精力轉移到內容的講解和與學生的互動中，而不再是大量的板書，大大提高了課堂的效率。雖然多媒體教學節約了因書寫而浪費的時間，可是對于自動控制原理這門課程，在課堂上僅憑編寫好的教學課件講解還是不夠的。因為，在經典理論部分，第一、二章可完全依靠固定的課件講解，到了第三、四、五章，很多知識點需要通過多次的畫圖進行對比后才能得出結論。那么如果采用手動畫圖進行對比，必然耗去大量的時間，還有在很細微的和近似的變化中，圖的不準確性也會影響判斷結果。因此如何在課堂上快速、準確地將圖形繪出，是教學改革上一個值得研究的問題。

MATLAB 已經成為國際上最流行的控制系統計算機輔助設計的軟件。現在的MATLAB軟件已經不僅僅是“矩陣實驗室”，它含有具有廣泛應用前景的計算機高級編程語言。MATLAB軟件是以復數矩陣作為基本編程單元的一種程序設計軟件，它提供了各種矩陣運算與操作，并具有較強的繪圖功能，因此，得以廣泛流傳。在自動控制的經典領域，MATLAB可以實現多種功能，主要有：數學模型的建立、時域響應中的穩定性判定、輸出響應曲線、畫根軌跡、求解軌跡與虛軸的焦點及在頻率法中通過頻率曲線來判定系統的穩定性等。我們利用MATLAB仿真軟件配合教學，實現了快速的、準確的繪圖。

二、MATLAB在教學中的具體應用

在自動控制原理經典部分中講解了三種分析方法，分別是：時域法、根軌跡法和頻域法。

1.MATLAB在時域法中的應用

在第三章的第二節中，介紹了一二階系統分析與計算，一階系統相對簡單易懂，在二階系統中，出現了“阻尼比”和“固有頻率”，數學模型也相對變得復雜多樣，結論也不同，導致學生不容易記憶，學習起來有困難。從理論上講不同的阻尼比，它的輸出響應曲線也不同，直接影響了系統的性能。那么，阻尼比對輸出響應曲線的影響究竟是怎樣的？為了得出結論，我們可以通過MATLAB仿真軟件將圖形快速畫出進行對比，讓學生直觀對比，這樣學生因記住了圖形的形狀和規律，進而牢牢地掌握了該知識點。如何將這些曲線快速畫出，我們利用了MATLAB軟件強大的繪圖功能，只要在程序中改變阻尼比的值，就會立刻在同一坐標下繪出相應的輸出響應曲線，如圖（1）所示。實現過程簡單快速，學生可以直觀的看到圖形，大大節約了課堂時間。

圖（1）階躍輸出響應曲線

由此得出結論：共有4個不同的阻尼比，分別為0、0.5、1、2，分別對應4根輸出響應曲線。隨著阻尼比數值的增加，系統的平穩性能加強，精度增加。

另外，由于MATLAB具有計算功能，在判斷系統穩定性時，也可快速通過特征方程對某系統進行判定，從而避免了計算的過程。

2.MATLAB在根軌跡法中的應用

在第四章中，主要講解如何畫根軌跡和出現特殊情況的解決方法。畫根軌跡時要遵守法則按照步驟完成，按照課件可以講解清楚。但是在第5小節中，主要研究閉環的零極點對系統性能的影響，涉及到零極點位置的變化，如果還是按照法則一步一步畫，零極點每改變一次，我們即需要重新大量計算和測量角度，非常煩瑣，浪費時間。因此我們在課堂教學上引入了MATLAB軟件，只要改變零極點的數值，立刻得到相應的根軌跡。而且使理論知識更加直觀，學生印象深刻，記憶牢固。如圖（2）所示，

由此得出結論：靠近虛軸的閉環零極點對系統的性能影響大，衰減慢，對系統起主導作用。

另外，在第6小節中，學習的是系統階躍響應的根軌跡分析，例如：已知系統單位負反饋的開環傳遞函數為G（s）=

試畫出根軌跡。通過法則得到根軌跡，如圖（3）a所示

圖（3）a 不穩定系統的根軌跡

圖中有兩條根軌跡始終位于S平面的右半部，即閉環始終有兩個右極點。說明開環增益無論取何值，系統均不穩定，屬于結構不穩定系統，為了改變其動態性能，需在系統中附加一個負實數零點z，則系統的開環傳遞函數為G（s）=

零點z1的選擇是否合適，需要我們從新畫出的根軌跡中去判斷，但負實數的范圍太大了，因此我們界定了兩個區域，（0～ -10）和z1

圖（3）b Z1=-5 圖（3）c Z1=-15

由此得出結論：當Z1在（0～-10）內選取，則無論K取何值，系統均是穩定的，z越靠近，系統的平穩性越好。當z

3.MATLAB在頻域法中的應用

在第五章中學習了對數頻率穩定判據。它是利用開環對數幅頻與開環對數相頻特性曲線的相互關系來確定閉環系統是否穩定。對于多個一階環節的開環傳函，采用疊加的方法，按照對數頻率穩定判據，可以準確得出結論。如圖（4）所示。

由此得出結論：在L>0時，相頻曲線對-180并無穿越，因此系統穩定。

但開環中如存在二階環節時，如只按對獨立環節漸近線的疊加，則結果并不是真實的曲線，按照對數頻率穩定判據內容，判斷結果就會出錯。本文中利用了MATLAB畫圖，最后得到了真實的曲線，進而得出了正確的結論。如圖（5）所示。

由此得出結論：當L>0時，相頻曲線對-3.14（-180）有一次穿越，因此系統不穩定。但如果按漸近線疊加法手動畫圖，在L>0時，相頻曲線對-3.14（-180）是沒有穿越的，結論也就出現錯誤。

三、總結

在課堂教學中引入仿真教學，既可以提高計算速度，還減少了課堂上手動畫圖的時間。其繪圖的快速性、準確性和直觀性，使得教學內容得以深入的擴展，最重要的是我們的學生在掌握知識方面要比傳統的教學模式學習起來有興趣，知識的掌握更加牢固。隨著知識內容的增加，知識面相應拓寬了。另外，本文中提出這樣的改革，同學們還可以對MATLAB軟件有所認識和學習，也是對計算機知識的學習。

參考文獻：

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[3]謝克明.自動控制原理.電子工業出版社，2004

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中圖分類號：TN921-4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 02-0000-02

電氣工程和自動化專業的發展由來已久，但是為了適應21世紀的社會需求和國家教育模式的改革，需要對高等學校的教育模式改革，培養出具有全面的知識體系和創新能力以及高素質的綜合性人才。電子技術和計算機控制技術以及改造的能力等是電氣工程及自動化專業的學生必須具備的能力，為其以后從事與電氣工程專業相關的工作和研究打下基礎。為了培養出全面的高素質綜合性人才，就需要對現有的教學模式進行改革。

一、課程難度剖析

在學習電力拖動自動控制系統時，學生必須了解直流電動機的工作原理和直流電動機系統中的電磁量以及機械量之間的相互轉換關系；了解可控直流電源的產生方法，知道在控制系統中，可以根據控制對象來控制某一控制量的算法和衡量控制系統性能的基本指標；掌握單片機的原理等。而要實現學生對上面的知識的掌握，就要學習很多的知識，如自動控制理論和電機以及計算機控制技術等多門學科，所以，電力拖動自動化控制系統的知識面很廣，要求的專業基礎背景高。而這對于學生來說，都是很難的課程，且要在學校這段有限的時間學會，學透是很不容易的。

二、教學內容的改革，加強工程的應用

電氣工程和自動化專業的課程教學內容主要是課程教學與實驗以及課程設計。課程教學的目標是以電機作為對象和電力電子功率變換器為弱電控制強電的媒介，以及自動控制理論為分析和設計的基礎來掌控運動控制系統的控制規律和設計方法。把課程的設計和綜合實驗結合起來，可以鞏固課程的理論知識，提高學生的操作能力。為了加強工程的運用，可以通過加強位置控制系統和張力控制系統以及數字控制系統來增加工程的運用。位置控制系統即位置隨動系統，在使用這個系統時，可以將應用廣泛的伺服電機控制系統和數字控制結合起來介紹驅動器的工作原理和參數設置，為以后參加工作打好基礎。張力控制系統在加工帶材和線材的過程中，保持卷的進出的張力，使帶材卷的整齊和緊致。數字控制系統包括數字控制的硬件電路和軟件流程。

三、教學方法的探討

課程教學的環節包括課堂教授和學生自學以及實驗等，在教授理論課時，可以運用多媒體教學在其中加入動態演示的圖像，讓學生對內容更容易理解；在教授對交流和直流控制的軟件系統時，就可以結合仿真軟件，通過在課堂上建立起模型和課堂以及課后的仿真，使學生更加了解對系統的控制。而對于培養應用型的人才，由于學生沒有真正的參加過工作，所以沒有經驗，這就使得學生對于課堂學習的知識不夠理解或不感興趣。這些問題教師在備課時都需要考慮到，如為了提高學生的興趣，可以在教授電力拖動系統時增加其應用背景。在教學過程中逐漸改變學生的態度和思想，使其不在抱著應付考試的心態去學習，而是發自內心的真正喜歡這門學科。

四、加強實驗教學中的工程實踐能力

（一）理論與實驗結合

“電力拖動自動控制系統”是一門在實際生活中運用廣泛的課程，所以它的教學方式不應該僅僅局限于理論知識的學習，還應該將理論與實驗相結合，增加學生的應用能力。在上實驗課程時，應該讓學生自己動手操作，根據實驗的目的擬定實驗的路線和選擇合適的儀器儀表以及確定實驗的步驟，然后進行數據的測試，并根據得出的數據進行分析。還有就是在上實驗課時，可以盡量讓學生掌握一些電氣測量的方法和實驗設計以及工程的運用結合。在學生實驗的過程中，可以加深學生對理論知識的理解，對于實驗時獲得的數據，可以為學生以后寫畢業論文時提供依據。

（二）課程設計強化實踐能力

課程設計的目的在于培養學生的自主理解能力，將課程上所學到的理論知識與實踐技能相結合，解決工程問題。在課程設計課上，可以選擇幾個與工程運用相關的主題，如變頻器控制交流電動機調速的應用和設計PWM控制直流電動機調速系統設計以及無刷直流電動控制器設計等。在這些主題中，由學生選擇其中的一個，然后進行分組來完成，并且提出相應的要求，如系統設計方案論證和系統指標測試以及硬件開發等。限定學生完成課程設計的時間在3周以內，而且設計的內容要包括根據題目設計相應的電路和參考文獻以及顯示輸出電路等。在這一系列的過程中，學生及掌握了系統開發設計的流程和方法，也提高了自己的操作能力和創新能力。

五、結束語

專業教學長期探討的問題包括如何有效的激發學生學習的興趣和積極性以及引導學生學會自主學習和思考。本文就結合電力拖動自動控制的實際教學情況，通過分析其面臨的問題，改革教學內容和教學方法以及實踐環節，提高了學生學習的積極性和操作技能以及創新的能力，提高了學生的綜合素質。

參考文獻：

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[2]洪乃剛，洪小平，黃松清.電力電子和電力拖動系統虛擬實驗的開發和應用[J].實驗室研究與探索，2010（05）：338-339.

篇（11）

2實踐教學環節的設置

要提高人才培養質量，增強畢業生的適應能力，實踐教學平臺的建立和優化是當前高等教育教學改革的重點和難點，也是影響當前高校人才培養質量的最突出的環節.考慮到民族院校以及學生的具體情況，我們采用了在實驗和實踐課程體系的構建上，建立“分層”、“遞進”的循序漸進式的實踐教學體系，以課程實驗和學年論文為基礎，到課程設計、專業綜合實踐、專業社會調查、專業見習、畢業實習、畢業論文，逐步提高學習難度，提高要求，達到逐步提高學生動手能力、應用能力和創新能力的目的.在培養方案中，實踐教學平臺按照電子信息類專業人才基礎能力培養：這其中包括電子元器件的識別和特性、電路原理和特性、電子常用儀器的使用方法、測量技術、手工焊接技術、SMT技術、PCB制作技術的掌握等，通過課程實驗、金工實習、電子工藝實習等課程達到訓練提高的目的；科技論文與技術報告等的寫作能力培養通過學年論文、電子線路課程設計報告、電子綜合設計報告、專業見習報告和專業社會調查報告完成；電路設計與技術開發能力培養通過課程實驗、電子線路課程設計、電子綜合設計、畢業設計等實踐環節遞進式完成；專業前沿領域信息與企業需求了解等方面內容通過專業社會調查實踐和專業見習完成，設置這一環節的考慮是：一方面讓學生畢業前主動走向社會，與用人單位進行接觸，了解他們將來的工作環境和內容，了解他們畢業當年的用人狀況和信息，去接觸他們在學校和書本上沒有接觸到的知識，了解行業動態開闊眼界.另外，這一實踐環節設置在第八學期開學初，也正是用人單位招聘人員的時間，學生也可利用這一時間找到自己的一份工作.在培養方案中，實踐教學平臺部分學分在整個方案中占到了34％共60學分，與原培養方案相比，較大幅度提高了實踐教學課時在總學時中的比例，增加了實踐教學內容，為培養素質高、能力強的電子專業工程技術人才提供了良好保證.

3對相關問題的幾點思考

2011新版人才培養方案的制定已經結束，從2011級開始運行，從目前情況來看運行良好.但是，如何在培養目標上達到預期目的，還有許多問題存在于方案之外，需要我們去處理好.（1）為實現培養方案而應具備的教學軟、硬件條件也要同步進行建設，如師資隊伍、實驗、實習基地、課程建設、教學經費以及與之相配套的教學大綱和規章制度等等；（2）雖然在培養方案中設置了較為合理、科學的實踐性教學環節，但是因電子信息類學科的實踐性教學需要較高的軟硬件條件，在目前學校教學經費并不寬裕，設備條件有待進一步改善而且每年招生數量相對較多的情況下，如何讓每一個學生有足夠多的機會親自動手參與其中，成了我們要解決的問題；（3）在強調重視基礎教學、提高實踐能力的背景下，如何讓學生涉及一定深度的專業知識，提高創新能力，比如兄弟院校以賽課結合帶動實踐教學〔8〕，以工作過程導向帶動實踐教學，以項目帶動實踐教學等等，是我們需要進一步探討和努力的問題和方向；（4）用有限的教學經費，能否很好地完成實踐類環節教學內容，達到預期目的，如何與企業、行業保持密切聯系，特 別是聘請企業、行業專家走進校園，參與培養計劃的實施，是處在電子技術行業并不多的地區民族院校需要解決的問題.