自動控制原理精選(九篇)
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第1篇：自動控制原理范文
中圖分類號：TP13.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（c）-0066-01
“自動控制原理”作為自動化及相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在自動化專業(yè)中，起到承上啟下的核心作用。同時，在化工、機(jī)械等專業(yè)中也處于非常重要的地位。[1]目前，這門課程存在著教師難教、學(xué)生難學(xué)的雙重困惑，特別是其考核方式和考核內(nèi)容在某種程度上直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和積極性。進(jìn)行考核制度改革，是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量的一種重要方法。傳統(tǒng)的考核方式大多采用閉卷或者開卷考試，存在不少弊端。
1 傳統(tǒng)考核方式及弊端
（1）不能有效促進(jìn)學(xué)生對課程知識的積累，而且難以客觀評價學(xué)習(xí)效果。目前，獨(dú)立學(xué)院考試沿襲了傳統(tǒng)的課程考核模式，在這種考核模式中，期末考試是課程考核的主要方式，其所占比重較高，因此，期末考試的成績在一定程度上作為衡量課程教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)水平的主要依據(jù)。這樣會造成學(xué)生考試易存在作弊心理，考試臨時抱佛腳現(xiàn)象。
（2）使教與學(xué)不能較好結(jié)合。在獨(dú)立學(xué)院中，大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)只是為了考試及格，平時在課堂上和課后都不用心，不操心，得過且過，敷衍了事，很少主動總結(jié)教師課堂內(nèi)容和找教師答疑。在傳統(tǒng)考核模式中，閉卷考試容易照成學(xué)生死記硬背，是典型的記憶力考核。而且，閉卷考試客觀題較多，一定程度上也限制了學(xué)生創(chuàng)新和個性的成長。開卷考試容易形成學(xué)生不勞而獲的意識，往往把考試寄托在課本和作業(yè)上，不會主動學(xué)習(xí)。這就達(dá)不到教與學(xué)的有機(jī)結(jié)合，不能取得較好的教學(xué)效果。
2 自動控制原理考核改革的思路及方法
（1）改革考核內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力。自動控制原理在實(shí)際生活中應(yīng)用非常廣泛，因此，在制定課程考核內(nèi)容時，要與實(shí)際生活、先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)思想相鏈接，考核學(xué)生創(chuàng)新和靈活運(yùn)用知識的能力?？己酥幸⒅貙W(xué)生個性的培養(yǎng)和發(fā)揮，使具有特殊學(xué)習(xí)興趣和有想法學(xué)生的才能得到發(fā)揮。比如，自動控制原理也是一門自動化專業(yè)和相關(guān)專業(yè)的考研課程，一部分學(xué)生需利用本課程學(xué)習(xí)考研，因此在制定課程考核時，可通過適當(dāng)增加與考研內(nèi)容相關(guān)的考核試題，同時，加大考研課堂討論力度。這樣，即能滿足一部分學(xué)生考研需要，也能滿足大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)需要?？荚嚥荒芡耆拗拼鸢?，除了原理性、原則性的問題，對于學(xué)生似是而非、較牽強(qiáng)的答案，特別是比較新穎的答案，要給以肯定，不能全盤否定，以利于加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、創(chuàng)新能力、主動思考和發(fā)散性思維的培養(yǎng)。
（2）加強(qiáng)過程考核。傳統(tǒng)考核模式可能會導(dǎo)致教與學(xué)相脫節(jié)。實(shí)施過程考核的考核理念，能較好的克服陳述性知識和過程性知識的分割、理論知識與實(shí)踐知識的分割、知識排序方式與知識學(xué)習(xí)方式分割的缺陷。[2]過程考核是課程教學(xué)體制中不可或缺的一部分，即體現(xiàn)了考核成績的科學(xué)性，也體現(xiàn)了公平性，一定程度上也杜絕作弊和臨時抱佛腳的心理，有利于培養(yǎng)學(xué)生重結(jié)果更重過程的人生觀和世界觀，為以后進(jìn)入社會，進(jìn)入職場有更好地發(fā)展。
例如，在自動控制原理課程教學(xué)中，為了增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性，加大平時成績的比重，把平時成績提高到總成績的50%，同時，將考勤、課堂考核、課堂討論、課堂提問、答疑、課后作業(yè)、學(xué)生互動和課程論文等納入平時成績。在平時成績中，還要加大課堂討論和課堂提問在平時成績中的比重。這樣，既體現(xiàn)了公平性，又增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時，開擴(kuò)了學(xué)生的思維，培養(yǎng)了學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題等多方面培養(yǎng)的能力，充分調(diào)動學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性。
（3）引入“一紙開卷”?！耙患堥_卷”是指在考試開始前兩周由系部統(tǒng)一發(fā)給學(xué)生印有“自動控制原理考試專用紙”字樣的試卷紙，學(xué)生可在試卷紙上書寫與考試內(nèi)容有關(guān)的公式、內(nèi)容等，考試時允許帶進(jìn)考場。[3] 考試結(jié)束后與試卷一起上交，否則視為作弊處理。
采用“一紙開卷”考核的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下2個方面：（1）可有效避免學(xué)生死記硬背公式和知識點(diǎn)，減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)。自動控制原理課程具有理論性強(qiáng)、含有大量公式和圖形曲線等特點(diǎn)。采用“一紙開卷”的考試形式，學(xué)生可以不用死記硬背公式，可以把大量時間和精力放在知識點(diǎn)的理解和歸納總結(jié)上，有利于提高學(xué)生分析和主動思考的能力。（2）有利于減小作弊的幾率，端正考風(fēng)。考試前，學(xué)生通過自動控制原理考試專用紙把需要記憶的公式、基本概念和歸納總結(jié)的知識點(diǎn)寫下來，這樣，考試時，部分基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)成績較差的學(xué)生基本上不需要攜帶一些采用閉卷考試時常用的作弊小抄，而且也有利于調(diào)節(jié)學(xué)生的考場氣氛，緩解考試時的緊張。
（4）加強(qiáng)考核反饋機(jī)制?？己说哪康?，是為了檢查學(xué)生是否掌握所學(xué)知識解決問題的能力?？己私Y(jié)束后，要形成反饋機(jī)制，及時的把考核結(jié)果反饋給學(xué)生，完善學(xué)生知識點(diǎn)的理解。特別在過程考核時，比如，在學(xué)生完成課后作業(yè)、課堂測試和課程論文后，教師要及時的根據(jù)完成情況，對學(xué)生解題或理解錯誤問題進(jìn)行案例講解，對重點(diǎn)知識點(diǎn)特別強(qiáng)調(diào)，要求學(xué)生及時修改錯誤，加強(qiáng)和完善知識點(diǎn)的理解。
3 結(jié)語
在獨(dú)立學(xué)院學(xué)生教學(xué)過程中，自動控制原理考核改革還任重而道遠(yuǎn)，但教師應(yīng)圍繞以培養(yǎng)一線應(yīng)用型人才為理念的原則，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐應(yīng)用能力，培養(yǎng)面向現(xiàn)代社會的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)所需的復(fù)合應(yīng)用型人才。實(shí)行“一紙開卷”和加強(qiáng)課程過程考核相結(jié)合的考核思路，推動了教學(xué)改革，促進(jìn)了學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力，加強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新和綜合應(yīng)用能力，避免了過去傳統(tǒng)考試模式作弊、臨時抱佛腳、單純應(yīng)付考試和只要60分及格等心里和行為，提高教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊婕，程麗平.應(yīng)用型本科“自動控制原理”課程改革及實(shí)踐[J].中國電力教育，2010（4）：111-112.
第2篇：自動控制原理范文
各個相關(guān)的高校對于自動控制原理這一門課程的教學(xué)都是相當(dāng)關(guān)注和重視的，為此他們通過對教育部指定的教材或者是自編的教材進(jìn)行了精選，還對授課教師做出了精細(xì)的挑選。也有個別高校創(chuàng)設(shè)了省市級別或者是國家級別的精品課程，并制作了多媒體課件，這種種手段都是為了自動控制原理教學(xué)的改革和實(shí)踐做準(zhǔn)備。而自動控制原理教學(xué)的改革和實(shí)踐也一定會為這一門課程注入新的力量和生命，為我國的自動化專業(yè)提供可行的理論支撐和人才力量。
2.自動控制原理教學(xué)的特點(diǎn)和改革的必要性
2.1 自動控制原理教學(xué)改革的特點(diǎn)
對于自動控制原理這一門課程的教學(xué)而言，其特點(diǎn)可以從三個方面簡單地說起：
①自動控制原理這一門課程要求它必須要有直觀的工程背景。到目前來說，自動化控制已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、航空、軍事以及社會科學(xué)等各個領(lǐng)域都得到了廣泛地應(yīng)用。由此可見，學(xué)生在對這一門課程進(jìn)行學(xué)習(xí)的時候往往都沒有對其應(yīng)用的領(lǐng)域有一個直觀且感性的認(rèn)識，學(xué)習(xí)缺乏主動性，再加上沒有實(shí)踐的機(jī)會，使這門課程和現(xiàn)實(shí)相脫節(jié)[1]；
②自動控制原理這一門課程所涉及到的理論知識比較多。在對各種控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行建立的時候需要涉及到電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)等物理方面的知識，也需要有電機(jī)、電路和電力電子等方面的知識，還必須要具備非常熟練的建模能力和運(yùn)用繁雜的知識解決實(shí)際問題的能力。由此可見具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底是學(xué)好這門課程的關(guān)鍵，這就要求學(xué)生必須具備良好的數(shù)學(xué)素養(yǎng)[2]；
③自動控制原理這一門課程包含了很多的圖形。像是根軌跡圖、對數(shù)坐標(biāo)圖、極坐標(biāo)圖和工程應(yīng)用原理圖等，這些圖形會使教學(xué)的直觀性更強(qiáng)，但它會消耗更多的教學(xué)時間。
2.2 自動控制原理教學(xué)改革的必要性
根據(jù)上述所說的特點(diǎn)，關(guān)于自動控制原理教學(xué)的改革是勢在必行的。因此采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法來對自動控制原理這一門課程進(jìn)行教學(xué)必然不能有效地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率，也會為學(xué)習(xí)帶來一定的麻煩，使教學(xué)實(shí)踐緊張，教學(xué)內(nèi)容冗雜，教學(xué)知識點(diǎn)太難，這樣便不能夠達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)效果。由此可見，為了使學(xué)生更好地將自動控制原理的基本知識掌握且扎實(shí)，也為學(xué)生今后的相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，從而解決好教授與學(xué)習(xí)、理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作、中文教材和外文教材等多方面的問題， 對自動控制原理的教學(xué)進(jìn)行改革是勢在必行的。筆者認(rèn)為對于這一門課程的改革需要從教學(xué)的目標(biāo)還有教材、教學(xué)方法、教學(xué)實(shí)踐等方面來進(jìn)行。
3.自動控制原理教學(xué)的改革與實(shí)踐
3.1 優(yōu)化教學(xué)的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維
在具體的教學(xué)當(dāng)中需要對自動控制原理的教學(xué)內(nèi)容做出優(yōu)化，以此來避免因?yàn)檫@一門課程和其他課程方面存在著共同性而過多地浪費(fèi)學(xué)生的學(xué)習(xí)時間。因此，在具體教學(xué)當(dāng)中，相關(guān)的教師需要全面了解所學(xué)專業(yè)學(xué)生的所有課程，重點(diǎn)突出本門課程的重點(diǎn)，將自動控制原理這一門課程與其他課程相通的地方簡要帶過。對于自動控制原理原理這一門課程來說，其教學(xué)的主要內(nèi)容應(yīng)該對系統(tǒng)的控制理論和控制方法做出簡要的講述分析和反饋，除此之外還需要對根軌跡發(fā)、時域法以及頻域法等三大經(jīng)典方法和線性系統(tǒng)的矯正方法做出重要的講解。在理論分析上，自動控制原理需要更加注重工程的定義、工程的物理意義和工程的實(shí)際應(yīng)用，因此需要對這一方面的內(nèi)容做出詳細(xì)的闡述。在對學(xué)生的培養(yǎng)上，需要積極培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)細(xì)微方式和系統(tǒng)創(chuàng)新能力[3]。自動控制原理這一門課程的主要研究對象是負(fù)反饋系統(tǒng)，所以其學(xué)習(xí)的內(nèi)容是對負(fù)反饋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析。因此，在具體的教學(xué)當(dāng)中需要在這個基本的框架下系統(tǒng)地展開思維的練習(xí)，教師需要注重緊抓課程的關(guān)鍵，對學(xué)生系統(tǒng)思維方式進(jìn)行訓(xùn)練，在實(shí)踐過程當(dāng)中遇到新的系統(tǒng)時，學(xué)生便能夠更好地自主對該系統(tǒng)進(jìn)行分析和控制。
3.2 將理論結(jié)合實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣
使自動控制原理的理論和實(shí)踐更好地結(jié)合起來，不僅僅需要有嚴(yán)密的理論體系，更要有生動可行的工程實(shí)例。在具體的講授當(dāng)中，教師需要更加重視對基本方法的介紹和對基本概念的講解，最好要在對理論的推導(dǎo)過程當(dāng)中將工程實(shí)例的應(yīng)用概念引出，這樣便能夠和實(shí)際的工程緊密地結(jié)合起來。而在具體的教學(xué)當(dāng)中將人工實(shí)例加入進(jìn)來可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)的積極性、主動性。舉例來說，比如在對PID控制進(jìn)行講解的時候，教師可以將溫度控制結(jié)合起來，以此來講解工程PID參數(shù)整定的實(shí)例，然后再將調(diào)節(jié)器的正定參數(shù)按照先比例后積分再微分的程序置于一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)值之后，然后進(jìn)行給定位擾動，對系統(tǒng)過渡過程的曲線做出觀察，如果曲線不夠理想，那么對調(diào)節(jié)器的相關(guān)值做出調(diào)整，如此進(jìn)行反復(fù)的湊試，這樣方便尋找最佳的正定參數(shù)，直到控制質(zhì)量和所要求的相符合為主。這樣通過具有實(shí)際意義的講解能夠使學(xué)生對于自動控制理論這一門課程講解的理解更加的深入[4]，并且在學(xué)生對課程進(jìn)行深入理解的同時，也將其自主學(xué)習(xí)自動控制理論的興趣激發(fā)出來，如果學(xué)生自身足夠優(yōu)秀的話，還能夠自愿地區(qū)參加大學(xué)生科研立項(xiàng)，對相關(guān)的單片機(jī)和微機(jī)原理課程進(jìn)行自學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)對最終目標(biāo)的控制。因此，在理論聯(lián)系實(shí)際的同時，更需要注重對學(xué)生工程思維習(xí)慣的控制和培養(yǎng)，對符合工程參數(shù)的選址進(jìn)行強(qiáng)調(diào)和合理估計(jì)，將工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步建立起來。
3.3 強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)以提升學(xué)生的綜合實(shí)力
實(shí)踐教學(xué)是對理論知識的一種驗(yàn)證，對于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力具有十分重要的意義，而對自動控制原理進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)更是培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力和科研能力的一個最為重要的環(huán)節(jié)。對自動控制原理進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)可以采用自動控制原理的試驗(yàn)箱，對典型環(huán)節(jié)和典型的電路模擬分析課程進(jìn)行開設(shè)，還要安排好關(guān)于閉環(huán)電壓控制系統(tǒng)和聘禮特性的測試以及系統(tǒng)參數(shù)的確定工作。要做好關(guān)于根軌跡的矯正工作和頻率矯正工作，做好系統(tǒng)串聯(lián)的矯正工作，緊抓轉(zhuǎn)臺反饋系統(tǒng)，和狀態(tài)觀測器等基本實(shí)驗(yàn)，這樣能夠?qū)W(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解和認(rèn)識加深，更加方便鍛煉學(xué)生的動手能力。在對基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行強(qiáng)化的同時還需要設(shè)計(jì)一些必要的綜合性質(zhì)的試驗(yàn)，這樣可以利用實(shí)驗(yàn)室的硬件環(huán)境，對典型的控制系統(tǒng)做出研究和分析，比如水位的控制系統(tǒng)、直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)、溫度的監(jiān)控系統(tǒng)等，只有讓學(xué)生將所學(xué)到的所有原理和知識綜合運(yùn)用在一起，才能夠培養(yǎng)起學(xué)生利用科學(xué)分析方法解決實(shí)際問題的能力?？梢娫O(shè)計(jì)性試驗(yàn)可以強(qiáng)化教學(xué)實(shí)踐的環(huán)境，對于提升學(xué)生的綜合實(shí)力具有重要意義。
第3篇：自動控制原理范文
關(guān)鍵詞：自動控制原理；教學(xué)改革；數(shù)學(xué)建模；控制系統(tǒng)
作者簡介：高春艷（1977-），女，河南洛陽人，河南科技大學(xué)車輛與動力工程學(xué)院，副教授。（河南 洛陽 471003）
基金項(xiàng)目：本文系“農(nóng)業(yè)機(jī)械化及自動化”國家級特色專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目、河南科技大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）13-0079-02
“自動控制原理”是自動化及類自動化專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程理論性強(qiáng)，對數(shù)學(xué)知識、電類基礎(chǔ)知識要求高，既整合各專業(yè)的前期相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課程（如機(jī)械運(yùn)動學(xué)、機(jī)械振動學(xué)、熱力學(xué)或流體力學(xué)等）的內(nèi)容，又與工程實(shí)踐緊密相結(jié)合。其理課知識面廣、內(nèi)容多、發(fā)展快、理論性和抽象性都較強(qiáng)，又有一定深度和復(fù)雜性，所以該課程歷來就被認(rèn)為是枯燥無趣、難學(xué)、難教、及格率低的課程，因而針對“自動控制原理”的課程教學(xué)改革任重而道遠(yuǎn)。
在多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)中，筆者認(rèn)為以上現(xiàn)象的產(chǎn)生既與“自動控制原理”自身課程體系有關(guān)，又與學(xué)生自身心理因素的負(fù)面影響和教師自身教學(xué)密切相關(guān)。下面針對“自動控制原理”的課程教學(xué)改革進(jìn)行探討。
一、消除學(xué)生自身心理因素的負(fù)面影響
目前，很多自動化、類自動化專業(yè)學(xué)生在“自動控制原理”學(xué)習(xí)中存在一定的負(fù)面心理因素，如害怕困難、自卑、迷茫、惰性、功利、急躁等，這些負(fù)面的學(xué)習(xí)情緒嚴(yán)重影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，制約著學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。在筆者多年的一線教學(xué)實(shí)踐中，在本課題的教學(xué)改革中一直在努力探求這些負(fù)面心理因素產(chǎn)生的誘因，并積極努力地探索消除這些負(fù)面心理因素的改革策略，教學(xué)中積極調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，取得了良好的教育教學(xué)效果。
在教學(xué)實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)生認(rèn)為“自動控制原理”的理論性過強(qiáng)、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高、與今后就業(yè)沒有太直接關(guān)系；一些學(xué)生只學(xué)與就業(yè)有直接關(guān)系的專業(yè)技能課程，不注意專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，導(dǎo)致基礎(chǔ)課程知識薄弱，態(tài)度消極被動；有的學(xué)生干脆在課堂上學(xué)英語、考研書、課外書，大大增加了后期課程學(xué)習(xí)的難度。
“自動控制原理”的課程教學(xué)改革應(yīng)從教學(xué)內(nèi)容組織整合、教學(xué)形式改革以及教師自身教學(xué)技能多方面入手，才可能行之有效地消除學(xué)生學(xué)習(xí)中的負(fù)面心理因素，提高教學(xué)效果。
二、“自動控制原理”教學(xué)內(nèi)容整合
教師在教學(xué)中要教給學(xué)生更有用的知識，以調(diào)動他們學(xué)習(xí)的積極性。實(shí)際上，在任何科學(xué)發(fā)展過程中，許多新方法會不斷被提出，這中間有些方法通過工程實(shí)踐與檢驗(yàn)得到發(fā)展與保留，但有的方法并不實(shí)用，而被更好的方法所取代，因此，教學(xué)中要選擇基本實(shí)用的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)?！白詣涌刂圃怼本褪且趯?shí)踐中起到方法論的作用，教學(xué)中在力求講清控制論基本概念的前提下，更多地結(jié)合工程實(shí)際，教會學(xué)生應(yīng)用控制論來分析解決控制工程中的實(shí)際問題?！白詣涌刂圃怼钡膶?shí)際教學(xué)內(nèi)容應(yīng)遵循以下思路。
1.數(shù)學(xué)工具——Laplace變換
拉普拉斯（Laplace）變換，簡稱拉氏變換，是分析研究線性動態(tài)系統(tǒng)的有力數(shù)學(xué)工具。通過拉氏變換，將時間域的微分方程變換為復(fù)數(shù)域的代數(shù)方程，問題計(jì)算和分析都大為簡化，并且通過拉氏變換在古典控制論中可以直接在頻域中研究系統(tǒng)的動態(tài)性能，方便對系統(tǒng)進(jìn)行分析和校正，具有廣泛的工程實(shí)際意義。
拉普拉斯變換實(shí)際就是微積分變換，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高，不少學(xué)生害怕微積分變換，又覺枯燥無味，實(shí)際教學(xué)中更應(yīng)注意教學(xué)方法和技巧。若詳細(xì)介紹很費(fèi)學(xué)時，可認(rèn)為拉氏變換只是控制論的數(shù)學(xué)工具，并非實(shí)際教學(xué)重點(diǎn)。實(shí)際教學(xué)中可據(jù)不同專業(yè)學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、課程設(shè)置區(qū)別對待。對沒學(xué)過拉氏變換、課時又少的，就簡介拉氏變換，以典型環(huán)節(jié)的一兩個實(shí)例驗(yàn)證拉氏變換的定義，其他可直接給出結(jié)論；對拉氏變換性質(zhì)、方法也可如此處理，但重在點(diǎn)出應(yīng)用意義，增加學(xué)習(xí)興趣。對學(xué)過拉氏變換、課時又允許的，最好提綱攜領(lǐng)地復(fù)習(xí)拉氏變換與反變換的定義，典型環(huán)節(jié)的拉氏變換及性質(zhì)、應(yīng)用，讓學(xué)生將變換與控制論聯(lián)系起來，更好地為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)服務(wù)。
2.控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模
研究與分析一個系統(tǒng)，不僅要定性地了解系統(tǒng)的工作原理及其特性，而且更要定量地描述系統(tǒng)的動態(tài)性能，以揭示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)與動態(tài)性能之間的關(guān)系。這就要求建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，據(jù)研究目的和具體系統(tǒng)的不同，一種數(shù)學(xué)模型可能比另一種數(shù)學(xué)模型更合適。本部分要重點(diǎn)講授微分方程的建立、傳遞函數(shù)的求解、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖等效變換與化簡的內(nèi)容，這些都是分析、設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。而信號流圖主要用在計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)中，對稍微復(fù)雜點(diǎn)的系統(tǒng)將梅森增益公式直接應(yīng)用于結(jié)構(gòu)圖就特容易出錯，如學(xué)時有限，就不必講解。梅森增益公式特例可將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖化簡過程大大簡化，既簡單好學(xué)，又可提高準(zhǔn)確性，一定要介紹給學(xué)生使用。因古典控制已不能滿足當(dāng)今工業(yè)復(fù)雜控制的需求，也要據(jù)學(xué)時與專業(yè)需要情況確定是否介紹狀態(tài)空間方程。
3.控制系統(tǒng)的時域分析方法
控制系統(tǒng)的時域分析是一種直接分析系統(tǒng)輸出隨時間變化規(guī)律的方法，它根據(jù)描述系統(tǒng)的微分方程或傳遞函數(shù)直接或間接地計(jì)算出系統(tǒng)的時間響應(yīng)，從而求解系統(tǒng)的性能指標(biāo)、分析確定系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能。授課中從一階系統(tǒng)入手，介紹二階的時間響應(yīng)分析，介紹確定典型二階性能指標(biāo)與參數(shù)的方法，重點(diǎn)介紹系統(tǒng)的零極點(diǎn)分布和性能指標(biāo)的關(guān)系，從而引出高階系統(tǒng)的主導(dǎo)極點(diǎn)法，便于學(xué)生后期學(xué)習(xí)或自學(xué)需要。
4.控制系統(tǒng)的根軌跡分析法
利用根軌跡圖的優(yōu)點(diǎn)是可以很直觀地看出系統(tǒng)閉環(huán)特征根隨系統(tǒng)參數(shù)的變化規(guī)律。在根軌跡圖上雖然也可以進(jìn)行系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)，但由于根軌跡圖難以精確繪制，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)又難，所以現(xiàn)在使用逐漸減少。教學(xué)中可以用較少的篇幅介紹根軌跡的基本概念、方法和應(yīng)用，若學(xué)時有限，可以不介紹在根軌跡圖上的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。
5.控制系統(tǒng)的頻率特性法
因頻率特性法的物理意義明確，在工程中一般采用近似做圖法，計(jì)算量小，簡單、直觀，易于在工程中使用，又可以用實(shí)驗(yàn)的方法求得，對于難以列寫微分方程或傳遞函數(shù)的系統(tǒng)和元件具有重要的工程實(shí)用價值。所以頻率特性法在工程技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用，也是實(shí)際教學(xué)中的重點(diǎn)。
理論上可以在Nyquist圖、Bode圖或Nichols圖上進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。但Nyquist圖計(jì)算量大，且難以精確繪制，即使使用MATLAB也是如此，所以Nyquist圖主要用來分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及說明相對穩(wěn)定性的概念，授課中不介紹在Nyquist圖上定量分析與設(shè)計(jì)。典型環(huán)節(jié)的Nyquist圖對繪制一般系統(tǒng)的Nyquist圖并沒有什么幫助，所以可只講下一階慣性與二階欠阻尼的Nyquist圖，并分析說明系統(tǒng)特性，然后引出一般Nyquist圖的繪制方法。
Bode圖在工程中一般采用近似做圖法，計(jì)算量小，簡單、直觀，易于在工程中使用?？梢杂脤?shí)驗(yàn)的方法求得Bode圖，繼而得到系統(tǒng)傳遞函等數(shù)學(xué)模型，所以Bode圖很適合進(jìn)行系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)，并在授課中引出講授在Bode圖上的系統(tǒng)校正方法。
Nichols圖雖然容易分析系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性指標(biāo)，但由于Nichols圖的復(fù)雜性，現(xiàn)在很少使用，若要在Nichols圖上驗(yàn)證閉環(huán)頻率特性指標(biāo)，不如用MATLAB軟件直接檢驗(yàn)時域指標(biāo)。所以，自動控制理論課中可少介紹或不介紹Nichols圖法。
6.控制系統(tǒng)的綜合與校正
在控制系統(tǒng)校正中，主要介紹基于Bode圖的串聯(lián)校正法，不介紹基于根軌跡的系統(tǒng)校正法。當(dāng)前的微機(jī)控制系統(tǒng)基本上使用的是串聯(lián)校正方法，學(xué)時有限時可簡單介紹復(fù)合校正和反饋校正。因串聯(lián)校正的相位超前校正、滯后校正、滯后-超前校正等實(shí)質(zhì)上就是工程中廣泛應(yīng)用的PID校正，教學(xué)中一定要和PID聯(lián)系起來，介紹工程上廣泛應(yīng)用的PID控制器整定的概念，增加控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法，使內(nèi)容簡單直觀，易于掌握，并做到理論聯(lián)系實(shí)際。
7.離散系統(tǒng)控制理論
目前的控制系統(tǒng)幾乎都是微機(jī)控制。因此，“自動控制原理”課程要介紹離散控制理論，特別是要詳細(xì)地介紹差分方程及微分方程的差分化，為微機(jī)的控制程序設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)。授課中要側(cè)重介紹離散系統(tǒng)本身的理論與方法，據(jù)學(xué)時可適當(dāng)減少最小拍離散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，也可直接介紹無紋波離散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。而在微機(jī)控制技術(shù)課程應(yīng)該著重介紹微機(jī)控制中普遍涉及的硬件和軟件設(shè)計(jì)問題。
8.現(xiàn)代控制理論
現(xiàn)代工業(yè)控制要求越來越高，控制環(huán)境越來越復(fù)雜和不確定，以PID為核心的經(jīng)典控制手段已難以適應(yīng)。為了克服PID等傳統(tǒng)反饋控制理論的缺陷，學(xué)時允許時應(yīng)介紹許多已經(jīng)在工程實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用的現(xiàn)代控制方法。
9.將MATLAB與simulink引入教學(xué)
“自動控制原理”授課中計(jì)算和繪圖較多，令不少學(xué)生望而生畏，將MATLAB與simulink引進(jìn)“自動控制原理”教學(xué)是當(dāng)前普遍的做法。MATLAB對于輔助分析與設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)很有用，學(xué)生很容易學(xué)會使用，教學(xué)中只是引導(dǎo)他們?nèi)ナ褂?，授課中注意只能非常簡明地介紹MATLAB與simulink在控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，要突出教學(xué)主題——“自動控制理論”。MATLAB與simulink僅僅是數(shù)值計(jì)算與仿真，只能作為輔助分析系統(tǒng)的工具，不能成為建立一般控制理論（方法論）的基礎(chǔ)，不能替代控制理論的分析與設(shè)計(jì)方法。
10.配置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課程設(shè)計(jì)
配置綜合性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課程設(shè)計(jì)，可以鍛煉學(xué)生運(yùn)用基本理論分析解決實(shí)際問題的能力，在學(xué)完自動控制理論后增設(shè)課程設(shè)計(jì)，以全面提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、綜合運(yùn)用知識、設(shè)計(jì)創(chuàng)新的能力。課程設(shè)計(jì)的題目應(yīng)多來源于工程實(shí)際或科研課題，其實(shí)用性、綜合性要強(qiáng)，知識跨度要大，以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、獨(dú)立分析問題和思考問題的能力，提高學(xué)生工程應(yīng)用能力和就業(yè)能力。
實(shí)際教學(xué)中應(yīng)從方法論的角度出發(fā)，結(jié)合生產(chǎn)、生活實(shí)際，以時域分析法為主線，和頻域分析法并進(jìn)，利用直觀的物理概念與實(shí)例，使學(xué)生充分理解系統(tǒng)參數(shù)與系統(tǒng)指標(biāo)之間的內(nèi)在聯(lián)系，深入淺出地重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握古典控制理論的精髓，其他內(nèi)容則據(jù)專業(yè)設(shè)置、學(xué)時和學(xué)生具體情況靈活把握。
三、教學(xué)方法與教學(xué)技能改革
教師在教學(xué)中除要有明確的思路，認(rèn)真整合教學(xué)內(nèi)容，用心收集資料、實(shí)例、圖片動畫，將高質(zhì)量的多媒體引入教學(xué)外，還要注意教學(xué)方法與教學(xué)技能改革。
“自動控制原理”課程具有理論性、實(shí)踐性、系統(tǒng)性強(qiáng)，涉及面廣，概念抽象等特點(diǎn)，學(xué)生初學(xué)起來普遍感到困難。特別是在補(bǔ)充介紹拉氏變換時應(yīng)注意鼓勵學(xué)生，注意引導(dǎo)他們對后期學(xué)習(xí)的興趣。
再者，基于工科學(xué)生喜歡邏輯性與連貫性學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，實(shí)際課堂中不少學(xué)生往往一處未懂便留在中途，跟不上講課進(jìn)度，這時教師一定要注意并能及時發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象，通過及時溝通引導(dǎo)學(xué)生跟上進(jìn)度。
工科的大量課程需要預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)鞏固，現(xiàn)在學(xué)生往往因各種原因做不到這點(diǎn)，這就對任課教師提出了更高的要求，教師需要在授課中經(jīng)常將前后相關(guān)內(nèi)容知識串聯(lián)起來，并善于從學(xué)生的困惑與疑問中發(fā)現(xiàn)問題實(shí)質(zhì)，善于幫助學(xué)生從問題與困境中走出來，取得學(xué)生信任，營造友好、高效的學(xué)習(xí)氛圍。
教學(xué)方法與教學(xué)技能中包含著教師如何在教學(xué)中調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與積極性的技能。教師的嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、敬業(yè)精神會潛移默化地感染著學(xué)生；教師對學(xué)生的關(guān)愛，也可以縮短師生間的心理距離，滿足學(xué)生的情感需求；教師用心提高教學(xué)技能，就可創(chuàng)造更為和諧的學(xué)習(xí)氛圍，激勵學(xué)生主動努力學(xué)習(xí)，不斷進(jìn)取。
實(shí)際上，教學(xué)中沒有普遍正確的方法，需要教師根據(jù)具體的教學(xué)對象選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法。以上都是筆者在“自動控制原理”課程多年教學(xué)中不斷努力改革、探索的認(rèn)識和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在實(shí)際教學(xué)中取得了一定的成效，但在今后的改革中還需要進(jìn)行不斷的完善，以取得更為滿意的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)：
[1]王萬良.自動控制原理[M].北京：高等教育出版社，2008.
[2]楊國詩，賈群.“自動控制原理”學(xué)習(xí)的心理障礙分析及教學(xué)改革策略[J].中國電力教育，2012，（14）：67-68.
[3]吳曉蓓.“自動控制原理”課程講授的幾個要點(diǎn)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2005，（9）：28-30.
第4篇：自動控制原理范文
自動控制理論教學(xué)的內(nèi)容是研究自動控制的共性與規(guī)律的學(xué)科，是機(jī)械專業(yè)必修的課程，所以在機(jī)械專業(yè)教學(xué)中是十分重要的基礎(chǔ)課程。自動控制理論主要包括經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論等，同時也包括了近幾年逐步形成的新興自動控制理論等，在新的教學(xué)改革推動下，對自控原理的教學(xué)方法也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行適度的調(diào)整以適應(yīng)當(dāng)前社會對畢業(yè)生的需求。在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)自動控制原理理論性較強(qiáng)，難度高因此在教學(xué)中應(yīng)重視概念的理解，弱化計(jì)算過程分析。因?yàn)橹挥姓瓶鼗靖拍畈拍苄纬筛行哉J(rèn)識，進(jìn)而深化學(xué)習(xí)過程。在教學(xué)中利用實(shí)例進(jìn)行講解往往可以到達(dá)事半功倍的效果。如在基本概念的教學(xué)中講解“自動化控制系統(tǒng)的定義和組成”就應(yīng)當(dāng)先讓學(xué)生明白系統(tǒng)的控制過程，可以利用實(shí)際的案例對自動控制系統(tǒng)進(jìn)行分解并講解，利用自動與手動系統(tǒng)的對比來發(fā)現(xiàn)自動的原理與優(yōu)勢。最好采用貼近生活的案例，讓學(xué)生容易理解。因此應(yīng)將這個思路貫穿到教學(xué)方法的改革中。另外，對教學(xué)內(nèi)容也需要進(jìn)行必要的調(diào)整。自動控制原理的教學(xué)過程主要突出的是課程固有的方法論特點(diǎn)，作為基礎(chǔ)課程其主要目標(biāo)是讓學(xué)生建立系統(tǒng)化觀念，培養(yǎng)學(xué)生對控制系統(tǒng)進(jìn)行分析與主板設(shè)計(jì)的能力，為其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐打下良好的基礎(chǔ)。教學(xué)的內(nèi)容主要有四個部分組成，控制系統(tǒng)基本概念和數(shù)學(xué)模型建立、分析方式、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證與實(shí)踐。其中基礎(chǔ)理論的教學(xué)是不可或缺的內(nèi)容，必須作為重點(diǎn)進(jìn)行講解。而控制系統(tǒng)的頻域和時域校正則可以選擇性的講解，因?yàn)檫@部分內(nèi)容利用Matlab就可完成。
二、具體教學(xué)方法分析
1.理論教學(xué)。首先，應(yīng)將理論與軟件仿真結(jié)合起來。在教學(xué)過程中如遇到理論教學(xué)，應(yīng)從控制的實(shí)例出發(fā)，通過引入的Matlab軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，方便講解與演示系統(tǒng)控制的過程和控制結(jié)果，從感官認(rèn)識到理論認(rèn)識之間完成自然的轉(zhuǎn)化，最后在對模擬過程進(jìn)行定量分析計(jì)算，完成綜合課題與單元課題、單個課題的教學(xué)。這樣在課題完成的過程中學(xué)生就可按照教師的引導(dǎo)自主的查找信息、分析問題、解決問題。其次，在教學(xué)中引入課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容。在教學(xué)中自動控制的理論始終都要應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因此在實(shí)際的教學(xué)中，應(yīng)適當(dāng)?shù)囊胝n程設(shè)計(jì)，強(qiáng)化理論指導(dǎo)實(shí)際的作用，讓學(xué)生明確理論與實(shí)踐之間的關(guān)聯(lián)在哪里。如在講解控制系統(tǒng)校正等知識后，可以讓學(xué)生實(shí)際嘗試設(shè)計(jì)一個校正電路，并利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備與仿真軟件來檢測其效果，這樣可以提高學(xué)生對理論的理解與動手能力。
第5篇：自動控制原理范文
關(guān)鍵詞：自動控制原理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式；虛擬實(shí)驗(yàn)
作者簡介：任琦梅（1978-），女，河南平頂山人，河南城建學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院，講師；董燕飛（1976-），女，河南平頂山人，河南城建學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院，副教授。（河南 平頂山 467036）
基金項(xiàng)目：本文系河南城建學(xué)院2013年度科學(xué)研究基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：2013JZD007）的研究成果。
中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）35-0139-02
“自動控制原理”是自動化及相關(guān)專業(yè)必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論性較強(qiáng)的工程科學(xué)，概念抽象，內(nèi)容豐富，涉及知識面廣。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是自動控制原理教學(xué)的重要組成部分，通過實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生加深對理論知識的理解，并且初步將理論知識應(yīng)用于工程實(shí)際。如何有效地組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中重要的研究內(nèi)容。筆者結(jié)合幾年來自控原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，對常見的一些實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行分析，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行探討。
一、常見的實(shí)驗(yàn)方式
1.采用信號發(fā)生器、模擬實(shí)驗(yàn)箱和慢掃描示波器構(gòu)成實(shí)驗(yàn)平臺
這種實(shí)驗(yàn)方式是在實(shí)驗(yàn)箱上用運(yùn)算放大器、電阻、電容等元件搭建電路，模擬典型環(huán)節(jié)或系統(tǒng)，由函數(shù)信號發(fā)生器提供階躍、脈沖、正弦波等信號作為環(huán)節(jié)或系統(tǒng)的輸入信號，在慢掃描示波器上把響應(yīng)曲線顯示出來。
（1）優(yōu)點(diǎn)：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中通過搭建電路可以對控制系統(tǒng)的構(gòu)成有一個感性的認(rèn)識；進(jìn)一步練習(xí)和熟悉信號發(fā)生器、慢掃描示波器等儀器的使用，提高學(xué)生的動手能力。
（2）缺點(diǎn)：因?yàn)橄到y(tǒng)的階躍響應(yīng)過渡過程很快，普通示波器無法顯示，因此需要使用慢掃描示波器，增加了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的成本；實(shí)驗(yàn)的主要目的是對控制原理中抽象的理論知識有更深的理解，但學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中要花大量的時間來連接線路和調(diào)試儀器，容易忽視對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析；實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會受到元件參數(shù)不穩(wěn)定的影響和設(shè)備條件的限制，使實(shí)驗(yàn)值和理論值不相吻合或誤差過大，導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生錯誤的理解；某些內(nèi)容無法實(shí)驗(yàn)，或?qū)嶒?yàn)結(jié)果不直觀、不準(zhǔn)確：如根軌跡部分無法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；頻率特性部分Bode圖需根據(jù)示波器得到的李薩育圖形進(jìn)行計(jì)算描點(diǎn)繪制，Nyquist圖需根據(jù)測出的數(shù)據(jù)描點(diǎn)繪制。
2.采用模擬實(shí)驗(yàn)箱、AD/DA轉(zhuǎn)換卡、計(jì)算機(jī)構(gòu)成實(shí)驗(yàn)平臺
這種實(shí)驗(yàn)方式也是在模擬實(shí)驗(yàn)箱上搭建電路來模擬典型環(huán)節(jié)或系統(tǒng)，模擬實(shí)驗(yàn)箱和計(jì)算機(jī)通過A/D、D/A轉(zhuǎn)換卡和數(shù)據(jù)線進(jìn)行通信，由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生各種典型輸入信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送給模擬電路，輸出信號經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行顯示。
如典型二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，模擬電路圖如圖1所示：
（1）優(yōu)點(diǎn)：和第一種實(shí)驗(yàn)方式一樣，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中通過搭建電路可以對控制系統(tǒng)的構(gòu)成有一個感性的認(rèn)識；計(jì)算機(jī)代替了函數(shù)信號發(fā)生器和慢掃描示波器的作用，降低了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本；實(shí)驗(yàn)過程中無需過多調(diào)試儀器，實(shí)驗(yàn)過程變得簡單，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時間，使學(xué)生可以把重點(diǎn)放在對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析上；計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的處理功能使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確直觀，測量方便：如階躍響應(yīng)曲線上超調(diào)量和調(diào)整時間可以直接讀數(shù)，頻率特性實(shí)驗(yàn)中可以直接顯示Bode圖和Nyquist圖。
（2）缺點(diǎn)：仍然沒有解決根軌跡部分無法做實(shí)驗(yàn)的問題；做系統(tǒng)校正實(shí)驗(yàn)或高階系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時，實(shí)驗(yàn)線路連接麻煩，出錯時不容易檢查，且修改系統(tǒng)參數(shù)不方便；實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置對實(shí)驗(yàn)軟件有依賴性，不能很靈活地自行設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
3.利用MATLAB軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)
這種實(shí)驗(yàn)方式是利用MATLAB和SIMULINK軟件強(qiáng)大的仿真能力，通過軟件編程的方法在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)或系統(tǒng)的構(gòu)建、參數(shù)的修改、輸入信號的產(chǎn)生和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的顯示。
也以典型二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)為例，在MATLAB軟件命令窗口輸入以下程序：
wn=1；t=[0：0.1：15]；
for z=[0：0.1：1，1.5，2]；
num=wn^2；
den=[1 2*z*wn wn^2]；
step（num，den，t）
hold on
end
hold off
即可得到圖2所示相應(yīng)曲線，圖中自動以不同顏色分別顯示阻尼比為0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2時的階躍響應(yīng)曲線，對比分析性能非常方便。
也可以在SIMULINK中建立二階系統(tǒng)的模型，類似系統(tǒng)框圖的形式，在輸入端接階躍信號模塊，輸出端接示波器模塊，仿真后也可得到系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。
（1）優(yōu)點(diǎn)：MATLAB軟件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和圖形處理的能力，且編程方法簡單易懂，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確直觀；對根軌跡等部分在常規(guī)實(shí)驗(yàn)平臺上無法進(jìn)行的內(nèi)容可以很容易地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；系統(tǒng)模型用軟件實(shí)現(xiàn)使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的修改非常容易；SIMULINK中結(jié)構(gòu)圖的模型表示方法與理論教學(xué)中一致，加深學(xué)生對理論知識的理解；可以自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，很方便地進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
（2）缺點(diǎn)：直接用軟件編程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生缺乏對實(shí)際系統(tǒng)的感性認(rèn)識?！翱刂葡到y(tǒng)仿真”課程往往在“自動控制原理”課程之后開設(shè)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時對MATLAB語言和環(huán)境不熟悉，可能需要花大量時間在MATLAB編程上，而忽略了對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。
4.利用研發(fā)的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
基于一些仿真功能強(qiáng)大且交互性好的軟件（如MATLAB、EWB、LabVIEW等），根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，研發(fā)界面友好的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。學(xué)生在研發(fā)的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。
同樣以典型二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)為例，圖3是筆者研發(fā)的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)界面：
實(shí)驗(yàn)界面上顯示了典型二階系統(tǒng)的模擬電路圖、系統(tǒng)框圖和傳遞函數(shù)，在輸入?yún)?shù)面板相應(yīng)位置輸入電阻R1和電容C的值，點(diǎn)擊控制面板上的“繪制出曲線”即可在左側(cè)示波器位置顯示出響應(yīng)曲線，系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)和性能指標(biāo)同步顯示出來。
（1）優(yōu)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)過程簡單，學(xué)生無需進(jìn)行編程，根據(jù)提示搭建電路或改變參數(shù)即可得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，著重對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提高了實(shí)驗(yàn)效率；實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確直觀，響應(yīng)曲線、根軌跡、Bode圖等清晰明了，便于學(xué)生對比分析；增設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更加豐富，學(xué)生也可自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力；實(shí)驗(yàn)形式更靈活、更開放，突破了時間、空間和實(shí)驗(yàn)條件的限制，只要有計(jì)算機(jī)即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可自主選擇時間和地點(diǎn)。
（2）缺點(diǎn)：學(xué)生通過虛擬環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不接觸實(shí)際器件和搭建電路，容易缺乏對控制系統(tǒng)的感性認(rèn)識；仿真結(jié)果在理想情況下進(jìn)行，實(shí)際系統(tǒng)的故障和異常運(yùn)行情況不能完全反映，學(xué)生缺少對實(shí)際問題的分析。
二、結(jié)論
通過對上述實(shí)驗(yàn)方式的比較，傳統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式可以增加學(xué)生對控制系統(tǒng)的感性認(rèn)識，提高學(xué)生的動手能力和分析問題、解決問題的能力；虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式靈活方便，可以拓展學(xué)生的思維，進(jìn)行更復(fù)雜的系統(tǒng)分析，并增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和物理實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來更有利于提高學(xué)生自動控制理論分析設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)仿真與系統(tǒng)調(diào)試的綜合能力，提高學(xué)生的工程實(shí)踐應(yīng)用能力。
綜合實(shí)驗(yàn)成本和實(shí)驗(yàn)效果的考慮，多數(shù)高?，F(xiàn)在采用的是第2種和第3種實(shí)驗(yàn)方式配合使用，對簡單的環(huán)節(jié)和系統(tǒng)的階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)用第二種實(shí)驗(yàn)平臺，使學(xué)生對實(shí)際系統(tǒng)有一個感性的認(rèn)識，對復(fù)雜的高階系統(tǒng)、根軌跡、系統(tǒng)校正等實(shí)驗(yàn)用第三種實(shí)驗(yàn)方法，使學(xué)生對抽象的理論知識有更深的理解。
從虛擬實(shí)驗(yàn)的角度來說，第4種方法要優(yōu)于第3種方法，可以使不熟悉仿真軟件的學(xué)生從相對復(fù)雜的編程過程中解脫出來，把實(shí)驗(yàn)的重心放到系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)上。部分高校已經(jīng)進(jìn)行了自動控制原理虛擬實(shí)驗(yàn)的研究并開發(fā)了一些虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，但其規(guī)范性、通用性和開放性有待改進(jìn)。對此進(jìn)行深入研究，設(shè)計(jì)出界面友好、操作簡便、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目合理豐富、通用性強(qiáng)的自動控制原理虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，不僅能有效提高自動控制原理課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，也可以為許多電氣電子類課程開設(shè)實(shí)驗(yàn)提供新的思路。
參考文獻(xiàn)：
[1]夏德鈐.自動控制理論[M].第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.
[2]肖理慶，李巍.“自動控制原理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2012，（3）.
第6篇：自動控制原理范文
關(guān)鍵詞：《自動控制原理》課程；高職高專；實(shí)驗(yàn)；教學(xué)內(nèi)容
《自動控制》是應(yīng)用型本科、高職高專職工大學(xué)的自動化類專業(yè)、電氣類專業(yè)、機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門第一層次的專業(yè)基礎(chǔ)課。
《自動控制》課程內(nèi)容主要包括傳遞函數(shù)、時域、頻域分析與系統(tǒng)校正的一些內(nèi)容。當(dāng)前高職高專院校普遍重視學(xué)生的一些實(shí)際應(yīng)用能力，所以自動控制已經(jīng)在相關(guān)專業(yè)開展，并得以不斷發(fā)展。但是各個學(xué)校實(shí)際情況各不相同，所面臨的問題也不一樣。文章就筆者所在的滄州師范學(xué)院的實(shí)際情況，對《自動控制》課程進(jìn)行的改革做了論述。
一、改革的背景
隨著電類和自動控制的日益發(fā)展，學(xué)生現(xiàn)在越來越關(guān)注自動控制方面的問題，從近幾年的教學(xué)狀況和教學(xué)效果來看，出現(xiàn)了如下新的情況和新的問題：
1.學(xué)生學(xué)習(xí)的起點(diǎn)不一致
本校是一所在全省范圍內(nèi)招生的院校，生源來自全省各地，學(xué)生分?jǐn)?shù)差別比較大，而且學(xué)生進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)狀況也有所不同，從而造成大家學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)不一樣。所以教師盡可能地兼顧各層次的學(xué)生的需求，這給教學(xué)帶來了一定的困難。教學(xué)中往往出現(xiàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)本課程感覺有點(diǎn)難，再加上課程設(shè)置的問題，造成好多學(xué)生上課有點(diǎn)聽不懂，課后難以消化。
2.一部分學(xué)生有著更高的要求，希望能有一些實(shí)際的東西或者實(shí)驗(yàn)來支持上課的內(nèi)容
因?yàn)橐徊糠謱W(xué)生素質(zhì)比較高，所以上課講的東西，他們早已經(jīng)了解，但還是需要一些實(shí)際的東西來支持，比如說幾個典型環(huán)節(jié)的電路設(shè)計(jì)和圖形模擬。而這個過程中必然要出現(xiàn)一些這樣那樣的問題，這就需要教師給與正確的引導(dǎo)和解釋，這會使學(xué)生的主動性和積極性大大提高。實(shí)習(xí)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也是一個重要的環(huán)節(jié)，因?yàn)檫@些既要對課本一個正確的反映，又要考慮學(xué)生的接受能力，畢竟這門課是一門專業(yè)基礎(chǔ)課。
3.“滿堂灌”的教學(xué)模式不利于學(xué)生個性的發(fā)展
目前很多學(xué)校自動控制課程不僅開得少，而且多是采用單一的課本教學(xué)模式，教與學(xué)的關(guān)系還是“你教我學(xué)”，學(xué)生始終處于學(xué)習(xí)的被動地位。學(xué)生所學(xué)知識主要來自于課堂上教師的講授，因此學(xué)生每碰到一個新問題，第一反應(yīng)就是老師上課沒講清楚。學(xué)生過分依賴于教師，缺乏學(xué)習(xí)的主動性和積極性。
二、改革的方案
1.豐富和精選教學(xué)內(nèi)容
對于電氣類專業(yè)的學(xué)生來說，《自動控制》的教學(xué)目標(biāo)主要是讓學(xué)生了解自動控制方面的一些理論和內(nèi)容，了解開、閉環(huán)控制系統(tǒng)，了解系統(tǒng)校正，了解研究系統(tǒng)的時域、頻域分析。所以教學(xué)內(nèi)容一定要豐富全面，涵蓋到各個方面：
（1）詳細(xì)講解拉普拉斯變換的內(nèi)容。拉普拉斯變換是自動控制這門課程中很重要的部分，它直接聯(lián)系到從時域到頻域或者說從時間T到S的變換問題。因?yàn)楸旧砩婕暗礁邤?shù)的一部分內(nèi)容，所以好多學(xué)生覺得有點(diǎn)難。這時候就要求任課老師多講一些與這方面有關(guān)的知識，這樣學(xué)生聽起來、學(xué)起來就會好一些。要提醒的是應(yīng)該能夠達(dá)到熟記一些簡單的拉普拉斯公式及內(nèi)容。
（2）各個基本環(huán)節(jié)要講清楚?；经h(huán)節(jié)包括：比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)，還有稍微難一些的振蕩環(huán)節(jié)。講解這部分內(nèi)容的時候教師應(yīng)該力求讓學(xué)生熟練掌握，熟悉這些基本環(huán)節(jié)的基本公式、基本的電路或者物理模型，只有做到這一點(diǎn)才能在以后的工作或者實(shí)際應(yīng)用中得心應(yīng)手。
（3）系統(tǒng)框圖的化簡問題要多出例題。在化簡問題上好多學(xué)生普遍反映上課時覺得挺簡單的，而一旦自己去處理課后例題，或碰到升本方面、考研方面的問題時突然覺得忘記了。其實(shí)這也是這門課的表現(xiàn)，這時候教師應(yīng)該多出例題，除了講解直接化簡的方法，最好還要把梅遜公式給學(xué)生講一些，這樣學(xué)生處理問題的方法就會多一些，以后再遇到相關(guān)問題可能會好一些。
（4）頻域分析法要多講。頻域分析包括很多內(nèi)容：奈氏，伯德圖，還有根軌跡法，都是應(yīng)該給學(xué)生提及并主要分析的內(nèi)容，也是學(xué)自動控制的比較重要的環(huán)節(jié)，而這里面主要提及的就是根軌跡法。根軌跡法一般就是指利用特征方程的根來判斷系統(tǒng)性能的方法。但實(shí)際上這一點(diǎn)是比較難的，尤其對學(xué)習(xí)成績參差不齊的學(xué)生來說根是一個比較大的難點(diǎn)，這時候就要求教師不但要多講還要慢講，多畫圖，多出例題讓學(xué)生自己去解決。這么做才能使學(xué)生學(xué)完之后會有所感覺，當(dāng)遇到問題的時候知道怎么解決。
（5）系統(tǒng)的校正。校正問題是這門課聯(lián)系實(shí)踐的一部分，學(xué)完這門課真正用到的就是要去對系統(tǒng)作校正，使系統(tǒng)按照我們預(yù)想的結(jié)果去發(fā)展。這里面的難點(diǎn)就是PID校正了，課本上相關(guān)內(nèi)容因?yàn)榻滩牟煌赡軙晕⒂兴鶇^(qū)別，這時候就要求教師要從多方面去給學(xué)生引導(dǎo)和講解。
2.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)方面的工作
自動控制的基本環(huán)節(jié)如果沒有實(shí)驗(yàn)實(shí)際支持的話還是不容易理解，因此，應(yīng)該加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生更好地去了解基本環(huán)節(jié)的內(nèi)容，例如：簡單的放大電路就是一個比例環(huán)節(jié)，而在放大電路的基礎(chǔ)上我們在添加一個電容就變成積分或者慣性環(huán)節(jié)。當(dāng)然這些除了有理論支持之外，最好還要有實(shí)驗(yàn)來支持。這樣一來不但提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時增長了學(xué)生的動手能力，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也遠(yuǎn)比課本上來得快，理解得容易，即在基本環(huán)節(jié)問題上更容易被學(xué)生掌握。
而如果在校正問題上多安排實(shí)驗(yàn)的話，必然會讓課堂變得輕松活躍起來，而學(xué)生的掌握程度會比單純的上課要深得多。例如：PID校正在自動控制這門課中是比較難理解和處理的問題，自從學(xué)校引進(jìn)了能夠模擬自動控制系統(tǒng)方面的設(shè)備以后，筆者帶著學(xué)生去做實(shí)驗(yàn)，去實(shí)際的接線以后，幾乎所有的同學(xué)認(rèn)為這一部分不難，有的學(xué)習(xí)好的同學(xué)甚至可以自己去設(shè)計(jì)電路來實(shí)現(xiàn)PID校正，還有人作出了電機(jī)轉(zhuǎn)速自動控制的實(shí)驗(yàn)。這是課程本身的一大進(jìn)步，既豐富了課堂，同時讓學(xué)生的動手能力得到很好的提高，順便還掌握了課本內(nèi)容，可謂是一舉三得啊。
就在去年本校購進(jìn)了幾十臺自動控制方面的演示設(shè)備，設(shè)備主要用于自動控制基本環(huán)節(jié)的演示、水位控制及電機(jī)轉(zhuǎn)速控制試驗(yàn)。筆者除了任課老師，還擔(dān)當(dāng)了實(shí)驗(yàn)老師，下面列舉幾個實(shí)驗(yàn)，除了介紹試驗(yàn)，更主要的是體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的重要性。舉例如下：1.比例（P）環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)和階躍響應(yīng)。比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為：，這個可以用2個簡單的放大電路的串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)，于是，實(shí)驗(yàn)參數(shù)取R0＝100k，R1＝200k，R=10k。通過實(shí)驗(yàn)可以很清楚、輕松地了解比例環(huán)節(jié)的演示圖形和實(shí)際電路，這樣學(xué)生既能高興的去學(xué)習(xí)，也能更快地掌握知識點(diǎn)。2.比例積分（PI）環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，而這一個可以用放大電路上串聯(lián)一個電容，然后再連接一個放大電路來實(shí)現(xiàn)。還有最重要的一個實(shí)驗(yàn)內(nèi)容就是水箱液位控制實(shí)驗(yàn)：PID調(diào)節(jié)器的輸出作為水泵的輸入信號，經(jīng)過功率放大后作為水泵的工作電源，從而控制水的流量。
液位測量通過檢測有機(jī)玻璃水箱的水壓，轉(zhuǎn)換成電壓信號作為電壓反饋信號，水泵的水壓為0～6Kpa，輸出電壓為0～10V，這里由于水箱的高度受實(shí)驗(yàn)臺的限制，所以調(diào)節(jié)壓力變送器的量程使得水位達(dá)到250mm時壓力變送器的輸出電壓為5V。
第7篇：自動控制原理范文
論文摘要：自動控制原理課程不僅是控制類專業(yè)而且是電子信息類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。主要介紹了自動控制原理課程建設(shè)與改革的實(shí)踐和體會。總結(jié)了教學(xué)、教改工作中所取得的成果，提出了一些具體做法和措施，著重對課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)體系的整合和優(yōu)化以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與實(shí)驗(yàn)組織方式進(jìn)行了討論，旨在突出教學(xué)重點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)生的動手能力，提高教學(xué)質(zhì)量。實(shí)踐證明，效果良好，并對該課程的進(jìn)一步改革提出了一些設(shè)想。
引言
自動控制理論發(fā)展的歷史并不長，從二十世紀(jì)三十年代開始，不過幾十年的發(fā)展，而真正進(jìn)入高等學(xué)校課程還是二十世紀(jì)五六十年代。它的出現(xiàn)給高等教育注入了新的活力，目前這門理論課程已是控制類和電子信息類專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課之一，是一門知識覆蓋面廣、課程內(nèi)容多、更新發(fā)展快且應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，該課程對學(xué)生建立系統(tǒng)和工程的概念具有十分重要的意義。
1改革教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量
隨著控制理論的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，新的控制方法和控制手段也越來越多，為了適應(yīng)時代要求，根據(jù)本科專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)，我們對自動控制課程的內(nèi)容進(jìn)行了重新整合，選用優(yōu)秀教材，制定了新的教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)大綱和考核大綱。適時地把一些新內(nèi)容、新的教學(xué)成果、應(yīng)用實(shí)例融合到教學(xué)內(nèi)容中，做到課程內(nèi)容的基礎(chǔ)性和先進(jìn)性相結(jié)合，把握經(jīng)典與現(xiàn)代、本課程與其他相關(guān)課程內(nèi)容的關(guān)系處理。大幅度減少了學(xué)時數(shù)，將經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論結(jié)合起來講授，重點(diǎn)講解控制理論的基本知識及應(yīng)用，理清思路，了解方法，增強(qiáng)系統(tǒng)性。
自動控制原理的教學(xué)內(nèi)容有一條主線：系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。圍繞這條主線，把教學(xué)內(nèi)容劃分為六大塊：自動控制的一般概念、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)的分析、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、采樣控制系統(tǒng)的分析和非線性系統(tǒng)的分析。對于系統(tǒng)分析是重點(diǎn)講解部分，介紹了各種分析方法：時域分析法、根軌跡法、頻域分析法，狀態(tài)空間法等，進(jìn)行有關(guān)系統(tǒng)的動態(tài)、靜態(tài)分析，以及能控性和能觀性分析；在系統(tǒng)設(shè)計(jì)這一重點(diǎn)部分的講解中，介紹了根軌跡設(shè)計(jì)法、頻域設(shè)計(jì)法和狀態(tài)控制設(shè)計(jì)法，與系統(tǒng)分析相呼應(yīng)，使學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中，圍繞“系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)”這條主線進(jìn)行，做到舉一反三，從而對自動控制理論有一個完整清晰的理解。
在分析設(shè)計(jì)這個主線下，以穩(wěn)定性指標(biāo)為輔線。在各個有關(guān)章節(jié)的小結(jié)中對穩(wěn)定性都予以重點(diǎn)討論，通過對各種穩(wěn)定性判斷方法的分析，把前后的知識點(diǎn)加以銜接聯(lián)系，并綜合應(yīng)用。
在講清系統(tǒng)物理概念的基礎(chǔ)上，結(jié)合課程內(nèi)容，引入先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段。將Matlab軟件在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用引人課堂教學(xué)，在諸多課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)了Matlab仿真演示，增強(qiáng)了學(xué)生對抽象理論的感性認(rèn)識，收到了良好的教學(xué)效果。
為體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性、科學(xué)性和前沿性，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣，對目前控制理路研究的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢作一些簡要介紹，如模糊控制、智能控制等。
2改革教學(xué)方法，提升教學(xué)手段
自動控制原理對學(xué)生的定性分析能力、定量估算能力、綜合運(yùn)用能力、數(shù)—形結(jié)合能力有一定的要求，并需具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，學(xué)生在學(xué)習(xí)中經(jīng)常會感到困難而產(chǎn)生畏難情緒，影響學(xué)習(xí)效果。因此，改革傳統(tǒng)教學(xué)方法和教學(xué)手段，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量，是課程改革的重中之重
2．1采用現(xiàn)代教育技術(shù)與手段提高教學(xué)效果
在以信息、知識爆炸為特征的今天，傳統(tǒng)的教學(xué)手段以不能適應(yīng)時代的需要，教學(xué)手段的改革勢在必行。在《自動控制原理》課的多媒體教學(xué)實(shí)踐中，我們努力探索如何使多媒體這一先進(jìn)的教學(xué)手段更好地服務(wù)于課堂教學(xué)。開發(fā)了《自動控制原理多媒體課件》、(Mat—lab仿真軟件包》等CAI課件，．采樣了多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)方法，既充分利用了多媒體教學(xué)的生動、逼真、容量大的優(yōu)點(diǎn)，又充分利用了板書教學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性、邏輯性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明，這一方法取得了良好的教學(xué)效果，受到了學(xué)生的認(rèn)可，對教學(xué)質(zhì)量的提高起了一定的積極作用。
2．2加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生的動手能力
注重實(shí)踐能力的培養(yǎng)，堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的原則，加強(qiáng)學(xué)生動手訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生對新知識的理解，僅僅通過課堂講解還很不夠，必須通過實(shí)踐教學(xué)這一環(huán)節(jié)，使學(xué)生對知識有一個感性認(rèn)識。
實(shí)踐教學(xué)是提高學(xué)生創(chuàng)新精神和能力的重要途徑，在教改過程中，我們加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，徹底改造了原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開發(fā)了綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)，目的在于通過實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用控制理論的方法解決實(shí)際問題、將實(shí)際問題抽象為理論問題的能力。實(shí)驗(yàn)只提目標(biāo)和要求，沒有詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)電路圖。學(xué)生根據(jù)個人情況自主選擇難度等級不同的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)系統(tǒng)的性能要求，獨(dú)立完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)搭建和調(diào)試，記錄原始數(shù)據(jù)和圖形，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。所有這些都極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，鞏固了課程理論，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力和獨(dú)立思考的能力，使其觀察、分析和解決問題的能力都有很大的提高。
為了加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，在教學(xué)過程中還增加了課程設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生了解到了Matlab軟件在自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，拓寬學(xué)生的知識面，加深學(xué)生對(lf動控制原理》這門課程的基本概念，基本的分析方法及設(shè)計(jì)方法的理解。
3以教學(xué)推動科研，以科研促進(jìn)教學(xué)
對于普通高等教育來說，教學(xué)固然重要?？蒲幸膊豢梢院鲆?。教學(xué)和科研是相輔相成的兩個方面，兩者不可分割。從自動控制理論來講，它近幾十年才建立起來，與工程實(shí)際聯(lián)系較廣，特別是在發(fā)展過程中，數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)起了很大的作用，成為控制理論的重要工具。因此可以說，控制理論是工程與數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)相互作用的前沿。在教學(xué)中講授理論知識的同時，可以增加一些與科研結(jié)合的內(nèi)容，如在同學(xué)中選一些成績較好，對科研又有一定興趣的同學(xué)，參加有關(guān)教師的科研項(xiàng)目，也可為學(xué)生科技活動中心提供一些課題，指導(dǎo)學(xué)生參與科研。這樣，一方面調(diào)動了學(xué)生的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力，另方面，也可為科研活動的開展打好基礎(chǔ)。學(xué)生通過參與科研，學(xué)習(xí)興趣更加濃厚了，求知的欲望更強(qiáng)了。
4下一步改革設(shè)想
該課程的教學(xué)改革已在我校實(shí)施。取得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生的基本知識、專業(yè)能力、實(shí)踐技能乃至學(xué)習(xí)興趣等。都較以往有較大的提高。教學(xué)改革的路子還很長。尚需繼續(xù)探索和實(shí)踐，使之不斷完善，下一步改革的設(shè)想有四點(diǎn)：
(1)從課程的實(shí)際及教學(xué)規(guī)律出發(fā)，以培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐技能為宗旨，真正探索出一種新的實(shí)踐教育模式。
第8篇：自動控制原理范文
關(guān)鍵詞 自動控制原理 實(shí)踐教學(xué) 教學(xué)改革
自動控制原理是自動化相關(guān)專業(yè)的一門非常重要的基礎(chǔ)課程，它在整個自動化相關(guān)專業(yè)教學(xué)體系中有著極其重要的地位，學(xué)好它可以為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。但是從以前的自動控制原理課程的教學(xué)中可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，它的教學(xué)效果并不是很理想。為了提高自動控制原理課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，本著為國家培養(yǎng)應(yīng)用型人才的原則，自動控制原理教學(xué)改革勢在必行。
1教學(xué)中存在的問題
（1）課程理論性太強(qiáng)，概念過于抽象，各個章節(jié)所講內(nèi)容相互獨(dú)立，沒有考慮到前后聯(lián)系，知識跨越性大。
（2）教學(xué)方式中絕大部分教師僅在課堂上講解理論知識，缺少理論聯(lián)系實(shí)際，造成理論與實(shí)踐脫節(jié)，學(xué)生接受較困難。
（3）考核方式單一， 往往以一張?jiān)嚲頉Q定此門課程的最終成績，缺少對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程考核和實(shí)際動手能力的考核。
（4）實(shí)驗(yàn)課主要是一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而且采用兩種模式，一種是基于MATLAB軟件仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，一種是基于電子線路的控制系統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑浖Ｊ讲唤佑|實(shí)際器件，容易造成學(xué)生對控制系統(tǒng)的感性認(rèn)識不夠，也不能鍛煉學(xué)生的硬件調(diào)試能力。硬件模式能鍛煉學(xué)生的動手實(shí)踐能力，但由于系統(tǒng)構(gòu)建和測試會消耗掉較長時間而導(dǎo)致學(xué)生專注于電路的實(shí)現(xiàn)，忽略對所搭建的控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和思考。
2教學(xué)內(nèi)容和方法的改革
2.1教學(xué)內(nèi)容選擇
在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，三本院校應(yīng)以崗位能力的培養(yǎng)為目標(biāo)，分析該崗位所應(yīng)具有的技能和知識，選擇相應(yīng)的課程內(nèi)容；將課程內(nèi)容與國家職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)和崗位技能進(jìn)行有效銜接，優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容。另外教學(xué)內(nèi)容還要考慮實(shí)用性， 與實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合。可以把實(shí)用性作為知識點(diǎn)評判的重要標(biāo)志，教學(xué)內(nèi)容要選擇工程實(shí)踐中用的比較多的作為教學(xué)重點(diǎn)。除此之外， 適度性也是三本院校此門課程教學(xué)內(nèi)容需要強(qiáng)調(diào)的，所謂適度性，是指對所選的教學(xué)內(nèi)容，原理不能太復(fù)雜、內(nèi)容不能太多，難度要適中。對于一些難于理解的原理和概念可以不做詳細(xì)的分析和復(fù)雜的推導(dǎo)，在闡明原理的內(nèi)涵后，直接引用。重要的概念和基本分析問題的方法一定要講清楚，剩下的知識可以在實(shí)踐中補(bǔ)充。
2.2章節(jié)關(guān)系的把握
現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的自動控制原理的教材一般更傾向于把各個章節(jié)的內(nèi)容獨(dú)立出來，這便造成一個后果，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中常常搞不清楚各章節(jié)知識點(diǎn)之間的關(guān)系，就無法做到融會貫通，在遇到實(shí)際問題時，便束手無策，不知從何下手，不知道用哪一章的理論知識去解決，這就需要授課老師在授課過程中幫其理清線索，弄清各章節(jié)之間的相互關(guān)系，各章節(jié)在整門課程中的位置。例如第二章數(shù)學(xué)模型的建立，建立方法：微分方程，傳遞函數(shù)，差分方程等，這一章是我們研究控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)；第三章時域分析法，第四章根軌跡分析法，第五章頻域分析法，這三章介紹分析系統(tǒng)的方法，也可稱為分析系統(tǒng)的工具；第六章系統(tǒng)校正，是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方法。從圖一中我們可以清楚的看到各章之間的關(guān)系。
2.3教學(xué)方法改革
2.3.1引用項(xiàng)目教學(xué)法
項(xiàng)目教學(xué)法就是師生以團(tuán)隊(duì)的形式共同實(shí)施一個完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動，讓學(xué)生在教師預(yù)先給定“項(xiàng)目”的驅(qū)動下進(jìn)行學(xué)習(xí)，并且緊密結(jié)合MATLAB等系統(tǒng)仿真軟件在自動控制方面的應(yīng)用。這些項(xiàng)目可以是教師熟悉的所教學(xué)生專業(yè)的一些工程系統(tǒng)，或是自己工程實(shí)例或課題，在項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)施中，教師將需要解決的問題以項(xiàng)目的形式布置給學(xué)生，學(xué)生以小組的形式，在教師指導(dǎo)下按照實(shí)際工作的完整過程，共同制訂計(jì)劃，團(tuán)體協(xié)作完成整個項(xiàng)目，目的是引導(dǎo)學(xué)生由簡到繁、由易到難、循序漸進(jìn)地完成一系列“項(xiàng)目”，在完成項(xiàng)目的過程中，學(xué)生能夠體驗(yàn)實(shí)際工程項(xiàng)目的流程，并理解把握相關(guān)知識和技能，培養(yǎng)其分析問題和解決問題的能力。采用項(xiàng)目教學(xué)法組織教學(xué)，不但可以調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，挖掘?qū)W生的創(chuàng)造力，而且還能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，提高學(xué)生的系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的能力。
2.3.2任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法
講新課前，由教師向?qū)W生布置本次工作任務(wù)，教師為學(xué)生分析說明工作任務(wù)，講解工作任務(wù)中所涉及的新理論知識，由學(xué)生自行學(xué)習(xí)并完成工作任務(wù)。在這過程中教師只是學(xué)習(xí)的組織者，起引導(dǎo)作用，最后由教師進(jìn)行歸納總結(jié)，對新的知識點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)化。使學(xué)生通過完成任務(wù)來學(xué)習(xí)新的知識，予理論于實(shí)踐中，擺脫了直接講授理論知識而帶來的枯燥感。使學(xué)生愿意去學(xué)，主動去學(xué)。
2.3.3互動教學(xué)法
課堂教學(xué)也可采用討論的方式， 學(xué)生是討論課的主體 ， 教師的作用是組織、引導(dǎo) ， 由學(xué)生對討論題進(jìn)行分析、綜合、歸納、推理， 得出結(jié)論。教師在完成一個章節(jié)的教學(xué)后，可以布置幾個綜合性的問題，讓學(xué)生自由分組形成課題組。利用課余時間通過查閱資料完成題目的分析、方案選擇、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、結(jié)果分析，并制作出一份電子文檔，說明原理、分析過程，由課題組選派一名同學(xué)在課堂上進(jìn)行講解，并且接受教師和同學(xué)的提問，進(jìn)行討論。在這個過程中，學(xué)生不僅培養(yǎng)了邏輯思維能力，也提高了分析問題和解決問題的能力，而且還培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和科技論文的寫作能力。而且還可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生在自學(xué)過程中薄弱環(huán)節(jié)，及時加以彌補(bǔ)，對理論知識能更好地理解。教師可以根據(jù)討論中學(xué)生反映出的興趣點(diǎn)對教學(xué)過程進(jìn)行優(yōu)化，起到教學(xué)相長的效果。教學(xué)過程中，鼓勵學(xué)生進(jìn)行課堂討論，對于教師給的題目學(xué)生可以充分發(fā)表意見和看法，與老師同學(xué)探討，將其由被動學(xué)習(xí)者變成主動學(xué)習(xí)者，在這過程中學(xué)生處于主體地位，教師只是引領(lǐng)者。
2.4實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
2.4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ礁母?/p>
結(jié)合實(shí)驗(yàn)的軟件模式和硬件模式的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建適合學(xué)生應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)平臺，實(shí)驗(yàn)平臺主要由操作臺和實(shí)驗(yàn)臺組成，實(shí)驗(yàn)臺提供電路模塊，實(shí)驗(yàn)過程中根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要組合構(gòu)成自動控制系統(tǒng)的各種典型環(huán)節(jié)或系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)臺內(nèi)設(shè)計(jì)有數(shù)據(jù)處理單元，輸出以及與上位機(jī)通信。操作臺PC機(jī)裝有MATLAB軟件和虛擬電子工作平臺Multisim可以進(jìn)行控制系統(tǒng)的模型仿真和電路仿真，這就形成了集模型仿真、電路仿真、硬件系統(tǒng)調(diào)試、軟硬件結(jié)合的一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。
2.4.2編寫實(shí)用的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
教師應(yīng)該自己編寫適合學(xué)生能力培養(yǎng)的應(yīng)用性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。在指導(dǎo)書里保留典型的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在這本指導(dǎo)書中不要有實(shí)驗(yàn)步驟，只有實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)思路。讓學(xué)生自己去思考實(shí)驗(yàn)過程，完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。讓學(xué)生扮演課堂的主角，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中去發(fā)現(xiàn)問題、思考分析問題、進(jìn)而想辦法解決問題。這不僅能調(diào)動了學(xué)生的積極性，還能鍛煉了學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。
2.5合理利用各種資源
除課堂教學(xué)外，可充分利用校園豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，把好的微課、慕課教學(xué)資源及課件于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，使學(xué)生可以不受時間地點(diǎn)的限制進(jìn)行學(xué)習(xí)，也可以在網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置難題解析，在線討論等，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)自動控制原理的興趣。并且鼓勵學(xué)生參加相關(guān)的知識講座或?qū)I(yè)社團(tuán)及大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，在豐富學(xué)生課余生活的同時又是對課堂教學(xué)的補(bǔ)充；設(shè)立獎勵政策，獎勵相應(yīng)的學(xué)分或獎學(xué)金，旨在鼓勵和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
2.6師資隊(duì)伍的建設(shè)
教育離不開教師，一支優(yōu)秀的教師隊(duì)伍，是教學(xué)改革的前提條件，同時也是加強(qiáng)素質(zhì)教育和應(yīng)用教育的基礎(chǔ)。所以學(xué)校要努力創(chuàng)造條件，讓教師經(jīng)常有機(jī)會接受繼續(xù)教育和業(yè)務(wù)培訓(xùn)，及時更新知識，不斷提高教師素質(zhì)?？梢圆捎闷髽I(yè)鍛煉、掛職頂崗等方式定期到生產(chǎn)第一線學(xué)習(xí)實(shí)際應(yīng)用技術(shù)， 積累應(yīng)用于教學(xué)需要的職業(yè)技能、專業(yè)技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；逐步建立起一支適合三本學(xué)校應(yīng)用型教育的新型師資隊(duì)伍。
2.7考核制度的完善
考試是教學(xué)過程中的必要環(huán)節(jié)，是檢測教師傳授知識的情況和學(xué)生掌握知識效果的一種手段。自動控制原理課程的考試應(yīng)該注重理論聯(lián)系實(shí)際，把筆試和實(shí)踐結(jié)合起來，以此來檢查學(xué)生對知識的掌握情況，以及動手能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。學(xué)生對理論知識的掌握情況可以通過筆試來考察；學(xué)生的應(yīng)用能力和動手能力則要通過實(shí)踐來考察，確定這兩項(xiàng)考核所占的比例，算出總成績記入成績表。這種多元化考試的目的是為了檢測學(xué)生對知識的掌握情況和運(yùn)用知識的能力，給學(xué)生一個全面客觀的評價。
將現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行改革，更新教學(xué)理念，豐富教學(xué)內(nèi)容采用多樣化教學(xué)模式，有力提高課自動控制原理的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)
[1] 馮巧玲.自動控制原理[M].北京：北京航空航天出版社，2007.
[2] 鄭勇，徐繼寧，胡敦利，等.自動控制原理實(shí)驗(yàn)教程[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.
第9篇：自動控制原理范文
一、項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法
項(xiàng)目教學(xué)是圍繞項(xiàng)目而開展的教學(xué)活動，將學(xué)生解決問題的能力和社會責(zé)任感的培養(yǎng)融入項(xiàng)目過程中，讓學(xué)生積極地學(xué)習(xí)，自主地進(jìn)行知識的建構(gòu)。將所有需要學(xué)習(xí)和掌握的專業(yè)知識都圍繞項(xiàng)目這個核心展開，并與這個核心融合在一起，形成一個有機(jī)整體。項(xiàng)目過程分為學(xué)生組建團(tuán)隊(duì)、教師引導(dǎo)、小組協(xié)作和公開答辯四個部分。組建團(tuán)隊(duì)按照企業(yè)研發(fā)項(xiàng)目的模式，按照項(xiàng)目的內(nèi)容和成員的特長進(jìn)行分工，明確每個成員的職責(zé)和任務(wù)，通過項(xiàng)目小組團(tuán)隊(duì)的學(xué)習(xí)，在團(tuán)隊(duì)合作的環(huán)境下，使學(xué)生的自學(xué)能力、個人能力、人際交往能力、知識運(yùn)用能力及開發(fā)能力得到全面鍛煉和提高。教師引導(dǎo)的作用主要是組織和督促，學(xué)生遇到困難時給與指導(dǎo)，給學(xué)生提出問題，驅(qū)動學(xué)生去探究，發(fā)揮學(xué)生的主體作用。團(tuán)隊(duì)成員完成各自的任務(wù)，還要小組協(xié)作，相互協(xié)調(diào)交流和質(zhì)疑探討，看到問題的解決途徑，共同完成項(xiàng)目。最后按照項(xiàng)目完成的情況，編制文檔，公開答辯，講解項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)過程，展示設(shè)計(jì)方案和創(chuàng)新之處，接受大家的質(zhì)疑，總結(jié)和提高。
二、“自動控制原理”的教學(xué)目標(biāo)
“自動控制原理”課程要求培養(yǎng)學(xué)生建立起專業(yè)知識與理論的框架，使學(xué)生具備建立控制工程項(xiàng)目的模型分析、建模的能力，具備綜合分析和設(shè)計(jì)自動控制系統(tǒng)的基本能力，具備使用計(jì)算機(jī)輔助分析和設(shè)計(jì)自動控制系統(tǒng)的能力，構(gòu)建項(xiàng)目驅(qū)動的能力，進(jìn)行實(shí)物工程設(shè)計(jì)實(shí)踐的能力和創(chuàng)新能力，并為運(yùn)動控制、過程控制的能力培養(yǎng)提供理論支撐。
“自動控制原理”課程不僅理論性強(qiáng)而且實(shí)踐性也很強(qiáng)，將項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法引入到“自動控制原理”課程，將過去以傳授知識為主的傳統(tǒng)教學(xué)理念改變?yōu)橐越鉀Q問題、完成任務(wù)為主的互動式教學(xué)，有利于實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。
三、“自動控制原理”項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)實(shí)踐
1.項(xiàng)目的選擇
項(xiàng)目的好壞直接影響到教學(xué)的效果，要圍繞控制理論的教學(xué)目標(biāo)，提高學(xué)生對具體系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型的能力、分析系統(tǒng)的能力和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的能力，同時提高文檔編寫能力和組織協(xié)調(diào)能力來選擇合適的項(xiàng)目。讓學(xué)生從解決實(shí)際工程問題出發(fā)來進(jìn)行專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生對實(shí)際工程問題的興趣，掌握該門課程的知識和研究手段、方法，引導(dǎo)他們探索并掌握解決問題的途徑和方法，培養(yǎng)學(xué)生項(xiàng)目的組織和管理能力以及溝通能力和團(tuán)隊(duì)意識。項(xiàng)目的大小和難度要適中。
筆者在教學(xué)實(shí)踐中選擇電爐溫度控制系統(tǒng)為項(xiàng)目，因?yàn)闇囟仁且粋€非常重要的過程變量，溫度控制在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，由于其具有工況復(fù)雜、參數(shù)多變、運(yùn)行慣性大、控制滯后等特點(diǎn)，它對控制調(diào)節(jié)器要求較高。因此該項(xiàng)目具有廣泛的應(yīng)用前景，而且體現(xiàn)了自動控制理論的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生自己能動手實(shí)現(xiàn)，提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。
2.項(xiàng)目要求
這部分由老師提出。老師綜合學(xué)生所學(xué)理論和實(shí)踐知識，以及學(xué)生的理解能力來提出項(xiàng)目要求。設(shè)計(jì)一個爐溫自動控制系統(tǒng)，控制對象為電爐，里面有加熱功能。水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度降低時實(shí)現(xiàn)自動調(diào)整，以保持設(shè)定的溫度基本不變。系統(tǒng)設(shè)計(jì)具體要求：溫度設(shè)定范圍為20℃～70℃；環(huán)境溫度降低時溫度控制的靜態(tài)誤差≤0.5℃；采用適當(dāng)?shù)目刂品椒?，?dāng)設(shè)定溫度突變（由40℃提高到60℃）時，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量；用十進(jìn)制數(shù)碼管顯示水的實(shí)際溫度；在設(shè)定溫度發(fā)生突變時，溫度能達(dá)到指定溫度并維持指定溫度。
3.系統(tǒng)分析
由于學(xué)生剛接觸爐溫控制系統(tǒng)，對系統(tǒng)的分析方法和總體設(shè)計(jì)步驟不是很清楚，這個部分由老師引導(dǎo)學(xué)生對系統(tǒng)進(jìn)行分析，中間包括對系統(tǒng)要求的分析、數(shù)學(xué)模型的建立、控制方案的確定、軟件仿真、硬件軟件功能的劃分。
4.組建團(tuán)隊(duì)，收集資料和學(xué)習(xí)，做出決策
教師將一個班級劃分為多個項(xiàng)目小組，實(shí)行組長負(fù)責(zé)制。項(xiàng)目小組的同學(xué)討論項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)方法，根據(jù)老師的分析，結(jié)合自己的理解來畫出系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)總體框圖。在這個過程中學(xué)生可以通過查找文獻(xiàn)、上網(wǎng)搜索等不同的方式來搜集資料，老師進(jìn)行講解，向同學(xué)提出各種各樣的問題來了解學(xué)生對知識的掌握程度，使學(xué)生充分理解系統(tǒng)的性能、控制方案等要求，然后小組成員一起討論，選擇各個小組認(rèn)為合適的硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，并按照選擇的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)該溫度控制系統(tǒng)。
5.系統(tǒng)控制方案的確定
電爐溫度控制系統(tǒng)控制的效果主要取決于控制器的設(shè)計(jì)?？刂品桨钢锌刂破鞯倪x擇有三種，分別是比例控制器、比例-積分控制器和比例-積分-微分控制器。要求學(xué)生學(xué)習(xí)這三種控制器的特點(diǎn)、作用和設(shè)計(jì)方法，根據(jù)項(xiàng)目的需求選擇合適的控制器?？刂破髦械膮?shù)確定是一個重要的問題，參數(shù)確定的方法很多，學(xué)生搜集資料學(xué)習(xí)討論確定。
6.系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)
在確定系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)后，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件和硬件部分。每個項(xiàng)目小組按照項(xiàng)目的內(nèi)容和成員的特長進(jìn)行分工，明確每個成員的職責(zé)和任務(wù)。硬件電路的設(shè)計(jì)主要有主機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、鍵盤和顯示電路設(shè)計(jì)、測溫電路設(shè)計(jì)、電爐控制電路設(shè)計(jì)、電源設(shè)計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)幾個部分的特點(diǎn)及要求，結(jié)合學(xué)生對系統(tǒng)的理解程度，proteus環(huán)境下畫出相應(yīng)的電路圖，最后把各部分的硬件電路整合。軟件部分主要完成溫度檢測、溫度控制、定時、溫度顯示等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)可以由不同的學(xué)生獨(dú)立編程完成。碰到問題時，老師可以講解或者學(xué)生自己查資料來解決。各環(huán)節(jié)程序完成后，再設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主程序和中斷程序，這部分內(nèi)容由大家集體完成。
7.系統(tǒng)硬件調(diào)試
本系統(tǒng)的硬件調(diào)試分為以下階段進(jìn)行調(diào)試：邏輯錯誤調(diào)試、器件調(diào)試、可靠性調(diào)試、電源故障。這部分內(nèi)容由大家集體完成，發(fā)現(xiàn)問題小組成員協(xié)調(diào)交流共同解決。
8.系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試
聯(lián)機(jī)調(diào)試即軟件結(jié) 合硬件的整體調(diào)試，在調(diào)試過程中，不僅要檢查硬件的問題，還要檢查軟件問題。在檢查硬件沒有問題后，然后結(jié)合硬件修改軟件程序，逐步檢查問題，直到調(diào)試出結(jié)果。這個過程需要小組成員的協(xié)作甚至老師的指導(dǎo)，共同完成。
9.系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及軟件仿真
系統(tǒng)調(diào)試成功后，對電爐系統(tǒng)施加不同的控制信號，得到電爐溫度的輸出信號，從而對電爐進(jìn)行建立數(shù)學(xué)模型。根據(jù)得到的數(shù)學(xué)模型，通過MATLAB 仿真軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，得到控制器的參數(shù)。數(shù)學(xué)模型的建立方法可以由老師講解。
10.電爐溫度控制系統(tǒng)的在線控制
在程序中給定電爐的期望溫度，將仿真結(jié)果講到的控制器參數(shù)寫入程序中，在線對系統(tǒng)進(jìn)行控制。通過觀察數(shù)碼管顯示的爐溫結(jié)果，確定控制的效果是否達(dá)到要求。如果沒有達(dá)到，或者性能指標(biāo)不好，要學(xué)生分析原因，并且找出解決方法。
11.總結(jié)答辯
系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，各小組要討論系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的各種問題，并討論通過這次的項(xiàng)目掌握比較好的知識點(diǎn)有哪些，還有哪些方面沒有掌握好，師生共同總結(jié)知識點(diǎn)和技能點(diǎn)。最后學(xué)生提交報(bào)告和作品，進(jìn)行成果展示，進(jìn)行公開答辯，接受大家的質(zhì)疑和教師的評價。最后，在總結(jié)的基礎(chǔ)上，對設(shè)計(jì)成果進(jìn)行改進(jìn)與完善。
四、結(jié)束語
項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)應(yīng)用在“自動控制原理”課程中，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)動力的形成和學(xué)習(xí)方法的養(yǎng)成。學(xué)生主體作用明顯，得到了充分的工作體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識到技能的遷移，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)、理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，使學(xué)生掌握自動控制的專業(yè)知識，具備建立控制工程項(xiàng)目的能力，培養(yǎng)學(xué)生的個人能力與團(tuán)體協(xié)作能力，尤其是項(xiàng)目組織、設(shè)計(jì)、開發(fā)和實(shí)施能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、工程實(shí)踐能力和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，學(xué)生的綜合能力得到了提高。
參考文獻(xiàn)：
[1]張慧平，戴波，劉娜，等.基于CDIO教育理念的自動化課程的改革與實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2009，（S2）：138-141.
[2]李澤輝.“項(xiàng)目驅(qū)動式”教學(xué)法的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2011，（2）：133-134.
[3]熊凡，李偉波.項(xiàng)目驅(qū)動的軟件工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討[J].中國電力教育，2012，（2）：77-79.
[4]李玉鷹.工學(xué)結(jié)合一體化課程教學(xué)設(shè)計(jì)案例選編[M].北京：外語教學(xué)與研究出版社，2011.
