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      2. 基于卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的運動控制系統(tǒng)論文

        時間:2021-07-11 09:12:54 論文 我要投稿

        基于卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的運動控制系統(tǒng)論文

          關鍵詞:運動控制系統(tǒng) 教學模式 工程師培養(yǎng) 工程應用性 MATLAB仿真

        基于卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的運動控制系統(tǒng)論文

          摘 要:本文從培養(yǎng)卓越工程師的需求出發(fā),對運動控制系統(tǒng)課程的教學改革進行探索。課堂教學采用以學生為主,以問題為導向的探究式教學模式,同時課堂教學和實驗、課程設計教學實踐環(huán)節(jié)相呼應,為畢業(yè)設計打下基礎。

          教育部提出的“卓越工程師培養(yǎng)計劃”是我國高等教育中長期發(fā)展規(guī)劃中的一個重要計劃,通過教育和行業(yè)、高校和企業(yè)的密切合作,以實際工程為背景,以工程技術(shù)為主線,使學生在走出校門后,具有分析問題、解決問題、將好的設想和概念轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的能力[1]。而現(xiàn)行的教學方法,在培養(yǎng)高素質(zhì)綜合能力人才方面,還有著種種的不足,高校教育內(nèi)容及方式方法的改革勢在必行。

          運動控制系統(tǒng)是自動化專業(yè)的一門核心專業(yè)課程。該課程集電機及拖動基礎、檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)、自動控制原理和計算機控制技術(shù)等課程相關基礎知識于一體,課程的理論性和實踐性都非常強,因此課程的教學難度較大,學生理解和接受知識困難多,不能很好地掌握和進行實際系統(tǒng)的設計,所以有必要從教學理念、教學內(nèi)容、教學方式等方面進行改革,達到學以致用解決實際問題的目的。

          一、課堂上建立探究式的教學模式

          課堂教學由單純的教師講授方式轉(zhuǎn)化為以問題為導向的探究式、討論式的教學模式。講課中教師始終以學生為主體,激發(fā)學生學習的主動性。課程講授方式貫徹由淺入深、循序漸進的原則,如講矢量控制系統(tǒng),首先給出靜止三相坐標系下異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型,讓學生思考如何轉(zhuǎn)化為直流電動機物理模型,提出解決方法,引出坐標變換的方法。引導學生推導同步旋轉(zhuǎn)坐標系下異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型,引出矢量控制系統(tǒng)原理。建立矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),通過仿真實驗分析系統(tǒng)性能。使學生不斷的思考,思維緊緊跟著課程內(nèi)容進行,參與到教師的講課中。

          二、理論教學內(nèi)容和教學方法的組織

          1.合理安排與更新教學內(nèi)容

          隨著交流調(diào)速技術(shù)在實際中廣泛的應用,交流調(diào)速有取代直流調(diào)速的發(fā)展趨勢。因此,在教學安排上,交流調(diào)速內(nèi)容應占主導地位,在學時上應占課程的60%以上。課程教學內(nèi)容改革不僅要淘汰陳舊落后的調(diào)速方法,還要適當補充新的內(nèi)容。例如在交流調(diào)速中,轉(zhuǎn)差功率消耗型系統(tǒng)只做簡要介紹,重點介紹高性能的異步電動機矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。

          2.多媒體教學和板書教學相結(jié)合的教學手段

          利用多媒體教學手段,一方面可加大課堂信息量,節(jié)省課堂現(xiàn)場畫圖時間。另一方面也可從網(wǎng)上下載實際案例的`彩色實物圖片和原理圖進行講解[2],使“運動控制系統(tǒng)”的抽象概念和復雜過程形象化,采用動畫技術(shù)可以生動地將概念和復雜過程講清楚。但多媒體課件在需要回顧前面內(nèi)容時不太方便,這時可用板書來彌補,將一些關鍵公式寫在黑板上,與課件上內(nèi)容相結(jié)合,有助于學生抓住重點、更好地銜接新內(nèi)容。

          3.充分發(fā)揮Matlab在教學中的作用

          將Matlab/Simulink仿真軟件引入教學活動中,可增強教學效果。仿真實驗尤其是用于交流調(diào)速系統(tǒng)可起到事半功倍效果,如矢量變換仿真、轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制系統(tǒng)仿真和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真等,使學生對交流調(diào)速系統(tǒng)變頻控制內(nèi)容感到不再抽象,容易理解。

          三、實踐教學環(huán)節(jié)的探索

          運動控制系統(tǒng)課程的實驗教學環(huán)節(jié)包括實驗教學、課程設計和畢業(yè)設計。實驗教學有助于增進學生對理論的理解。但是傳統(tǒng)的實驗多是驗證性的,為提高學生的創(chuàng)新能力,應引進開放實驗設備,適當增加綜合設計性實驗,培養(yǎng)學生動手能力和工程實踐能力。課程設計環(huán)節(jié)彌補了理論教學和實驗教學在系統(tǒng)設計方面的不足,使學生初步體驗運動控制系統(tǒng)的設計過程。課程設計的題目可有兩個方向:(1)分析設計:根據(jù)控制對象模型和性能指標要求進行方案確定、原理電路設計、元器件參數(shù)計算和選擇、控制電路圖等[3],提高學生運用理論知識解決實際問題的能力;(2)仿真驗證:如交流調(diào)速系統(tǒng)的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制,建立仿真模型對控制算法進行仿真,加深對SVPWM控制技術(shù)和坐標變換的理解,提高學生計算機仿真能力。

          畢業(yè)設計環(huán)節(jié)要求學生綜合運用本專業(yè)各課程的理論知識,通過查閱有關文獻,確定設計中計算機類型,選擇轉(zhuǎn)速、電流傳感器,設計數(shù)字PI調(diào)節(jié)器,完成調(diào)速系統(tǒng)硬件電路設計及元器件選型。在實驗室對調(diào)速系統(tǒng)關鍵部分進行調(diào)試,編制出調(diào)速系統(tǒng)程序并調(diào)試通過,最終獨立設計出一個符合實際生產(chǎn)需要的調(diào)速系統(tǒng)。注重校企合作,教師和企業(yè)工程師聯(lián)合指導畢業(yè)設計,與實際緊密結(jié)合,為工程應用性提供保障。

          四、結(jié)語

          運動控制系統(tǒng)課程涉及的專業(yè)基礎課多、綜合性強,實驗教學手段落后等實際情況,導致教與學的難度較大,本文針對傳統(tǒng)的教學模式存在的問題,在課程教學模式、課程內(nèi)容、教學實踐環(huán)節(jié)、教學方法等方面做了一些探索,提出了一些有益的方法。

          參考文獻:

          [1]盧秉娟.運動控制系統(tǒng)課程教學突出工程實際應用性研究,洛陽理工學院學報(自然科學版)第21卷,第3期,2011年9月,pp88-90

          [2]倪超,鄒紅艷.運動控制系統(tǒng)課程實驗教學改革探索,科技信息。2010年第31期,pp25

          [3]鮑建宇,劉毅華,崔家林.運動控制課程群的實踐教學改革研究,合肥工業(yè)大學學報(社會科學版)第24卷第l期2010年2月pp113-115

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