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第1篇

《自動控制原理》考試大綱

一、基本要求

掌握控制系統(tǒng)分析和綜合基本方法，

主要內(nèi)容有傳遞函數(shù)和信號流圖等數(shù)學(xué)模型的建立；

系

統(tǒng)穩(wěn)定性、

動態(tài)性能、

穩(wěn)態(tài)性能的時域分析；

頻域法和根軌跡法；

系統(tǒng)串聯(lián)校正的設(shè)計方法；

線性離散系統(tǒng)的分析；

系統(tǒng)狀態(tài)空間建模及其求解；

系統(tǒng)可控性和可觀測性；

線性定常系統(tǒng)

狀態(tài)反饋及觀測器設(shè)計；李雅普諾夫穩(wěn)定性理論。

二、考試范圍

．

自動控制的一般概念

（）自動控制系統(tǒng)的定義、構(gòu)成；

（）自動控制系統(tǒng)的基本控制方式；自動控制系統(tǒng)的分類；

（）對控制系統(tǒng)的基本要求；

．

控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

（）傳遞函數(shù)的定義、性質(zhì)及典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；

（）信號流圖的組成、建立及梅森增益公式；

（）閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：輸入量及擾動量作用下的傳遞函數(shù)、誤差傳遞函數(shù)。

．線性系統(tǒng)的時域分析法

（）一階系統(tǒng)動態(tài)性能；

（）二階系統(tǒng)的動態(tài)性能：典型二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、欠阻尼階躍響應(yīng)、二階系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)、二階系統(tǒng)性能的改善；

（）控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)；

（）控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析：

穩(wěn)態(tài)誤差的定義、

系統(tǒng)類型、

穩(wěn)態(tài)誤差分析與靜態(tài)誤差系數(shù)。．

線性系統(tǒng)的根軌跡法

（）根軌跡方程：幅值條件和相角條件；

（）度根軌跡作圖的一般規(guī)則、典型的零、極點(diǎn)分布及其相應(yīng)的根軌跡；

（）系統(tǒng)性能分析：穩(wěn)定性分析、增加零、極點(diǎn)對根軌跡的影響、利用主導(dǎo)極點(diǎn)估計系統(tǒng)的性能指標(biāo)；

．

線性系統(tǒng)的頻域分析法

（）頻率特性；

（）典型環(huán)節(jié)與開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性；

（）奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)及應(yīng)用；

（）穩(wěn)定裕度；

．

線性系統(tǒng)的校正法

（）校正裝置：超前、滯后網(wǎng)絡(luò)的特性；

（）系統(tǒng)校正的頻率響應(yīng)法：超前、滯后校正設(shè)計；

1

/

2

個人整理精品文檔，僅供個人學(xué)習(xí)使用

（）控制器：控制法則及對系統(tǒng)性能的影響。

.

線性離散系統(tǒng)的分析

()

信號采樣和保持；

()

離散系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型：差分方程和脈沖傳遞函數(shù)；

()

離散系統(tǒng)穩(wěn)定性及穩(wěn)定性判據(jù)；

()

離散系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差及動態(tài)性能分析；

.

線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合

()

線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述：建立、轉(zhuǎn)換、標(biāo)準(zhǔn)型；線性系統(tǒng)的運(yùn)動分析狀態(tài)方程的解；

()

線性系統(tǒng)的可控性和可觀測性；

()

線性定常系統(tǒng)的線性變換；

()

線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置和全維狀態(tài)觀測器設(shè)計；

()

李雅普諾夫穩(wěn)定性分析。

2

第2篇

關(guān)鍵詞：自動控制；原理及設(shè)計；分析研究

前言：社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和建設(shè)，對于自動化的需求越來越甚。對于教學(xué)工作的開展來說，同樣需要做好相應(yīng)教學(xué)工作的改革和創(chuàng)新，通過自動控制原理的切入，做好相應(yīng)課程的設(shè)計，最終達(dá)到讓學(xué)生掌握實踐與理論知識，并對理論知識予以靈活應(yīng)用的程度。因此，相關(guān)教師要注重理論教學(xué)與實踐教學(xué)兩個方面進(jìn)行深入研究，做好相應(yīng)課程教學(xué)設(shè)計。

一、課堂教學(xué)的改革

1.精選授課內(nèi)容，強(qiáng)化“ 三基”教學(xué)

由于“自動控制原理”課程包涵內(nèi)容復(fù)雜且知識信息量非常大，而教學(xué)學(xué)時又非常有限，這就要求教育者在實際教學(xué)時突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，對基本知識點(diǎn)、基本原理和基本實驗方法要講透徹，對局部重點(diǎn)內(nèi)容要精選授課，做到重點(diǎn)答疑解惑，同時，做好相關(guān)的后期有針對性的習(xí)題或者課題演練，達(dá)到強(qiáng)化學(xué)習(xí)的目的，教師應(yīng)該盡可能引導(dǎo)學(xué)生去自主的實踐，從實踐總結(jié)，結(jié)合理論，強(qiáng)化自我知識體系，完善自我能力，

2.合理運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段，提高教學(xué)效率

現(xiàn)代教學(xué)手段已經(jīng)有了很大的突破，包括多媒體在內(nèi)的各種教學(xué)手段早已走進(jìn)課堂。粉筆加黑板是傳統(tǒng)的教學(xué)基本特點(diǎn)，教師是課堂的主宰，老師的灌輸式教育讓學(xué)生的抽象思維能力沒有發(fā)揮余地，而教師的教學(xué)實驗效果也往往收不到很好的效果。今天，課堂上的計算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）已司空見慣，它已經(jīng)是現(xiàn)代教育科學(xué)與教育技術(shù)的重要拼圖，教學(xué)軟件和CAI 課件的介入，讓課堂活躍了起來，學(xué)生們的思維也開發(fā)出來，用更多的除了語言以外的內(nèi)容去增加學(xué)生對知識點(diǎn)的理解，尤其是課程中涉及的圖標(biāo)、曲線等內(nèi)容，采用課件之后，內(nèi)容一目了然，直觀的同時也提高了教學(xué)效率。

3.利用MATLAB語言，培養(yǎng)綜合分析能力

由美國Mathworks公司的第四代計算機(jī)語言MATLAB語言，該語言主要面向科學(xué)計算、數(shù)據(jù)可視化以及交互式程序設(shè)計。控制系統(tǒng)分析與仿真設(shè)計是該軟件的主要強(qiáng)項功能體現(xiàn)，同時MATLAB語言繪圖功能特別強(qiáng)勁。目前，MATLAB語言已經(jīng)是我國“自動控制原理”課程的主要輔助教學(xué)工具之一。通過該軟件，可以讓學(xué)生通過軟件自我的建模、仿真過程，了解控制系統(tǒng)的工作原理和工作過程，讓學(xué)生對系統(tǒng)模型方面概念的理解不停留在紙面上，串聯(lián)自身的知識點(diǎn)，消化和吸收了書本內(nèi)容。教W實踐來看，“自動控制原理”課程教學(xué)中引入MATLAB語言，加深了學(xué)生對自動控制原理廣義上抽象性的理解，知識涵蓋點(diǎn)更加直觀性。同時課堂上的學(xué)生也學(xué)會了使用先進(jìn)的軟件，理論和實踐有機(jī)結(jié)合，提高了動手能力和理論能力的綜合素質(zhì)。

二、實驗教學(xué)的改革

1.自動控制原理實驗教學(xué)的基本內(nèi)容

實踐出真知，所以，教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、基本科研能力和創(chuàng)新能力是檢驗教學(xué)效果的考核之一，因此教師教學(xué)中，應(yīng)有的放矢的增加實驗教學(xué)內(nèi)容和知識涵蓋點(diǎn)，實驗教學(xué)模塊的設(shè)立能強(qiáng)化學(xué)生對抽象的理論概念的理解和消化，進(jìn)而將知識應(yīng)用到實驗和實踐中，學(xué)會用科學(xué)的方法，有效的數(shù)據(jù)和涵蓋的技術(shù)來分析和整理問題，解決實際中存在的問題， 進(jìn)而將諸如控制元件、傳感器、自動控制原理、仿真方法等分散的知識點(diǎn)進(jìn)行綜合串聯(lián)，既學(xué)習(xí)了書本知識，又強(qiáng)化了動手能力，理論和實踐結(jié)合的方式來完成綜合性的實驗，進(jìn)而達(dá)到育人的真正教學(xué)目的。

2.自動控制原理實驗教學(xué)的模式

合理安排、增加實物綜合性實驗這是目前普遍采用的一種教學(xué)方法，既能加深理論理解，又能對原理性的知識進(jìn)行系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)，從而達(dá)到良好的教學(xué)目的。MATLAB/SIMULINK 數(shù)字仿真環(huán)境的虛擬實驗?zāi)Ｊ揭彩且环N被廣為傳播的一種教學(xué)方法，該方法擁有先進(jìn)的計算機(jī)語言和一定的仿真能力，讓學(xué)生能切實感受控制系統(tǒng)和仿真設(shè)計。

這兩種實驗教學(xué)模式的相互結(jié)合， 使學(xué)生感受到物理實驗和虛擬實驗的各自優(yōu)缺點(diǎn)，尤其是后者，成功的解決了在虛擬環(huán)境中難以建立真實系統(tǒng)的問題。此外， 得益于計算機(jī)的推廣，“自動控制原理”實驗教學(xué)的場地、時間不再受到限制，甚至部分教學(xué)內(nèi)容得到拓展性的延伸， 越來越多的學(xué)生選擇用課外時間完成有關(guān)的實驗教學(xué)項目。

結(jié)語：

隨著國家對自動化控制要求的加劇，做好相應(yīng)教學(xué)工作開展就顯得非常重要。教師要注重從自動控制原理出發(fā)開展相應(yīng)的教學(xué)工作，做好相應(yīng)的教學(xué)改革，真正讓學(xué)生掌握自動控制技術(shù)，并做好相應(yīng)的實操教學(xué)，讓學(xué)生的應(yīng)用技能不端提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]牛劍峰. 綜采液壓支架跟機(jī)自動化智能化控制系統(tǒng)研究[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2015，12：85-91.

第3篇

關(guān)鍵詞：自動化；控制系統(tǒng)；自動控制原理； 強(qiáng)化概念

中圖分類號：TP13文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 引言

“自動控制原理”是研究自動控制共性規(guī)律的技術(shù)科學(xué)。控制理論與其它任何學(xué)科一樣，源于社會實踐和科學(xué)實踐。隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動控制已形成了完整的理論體系，主要包括經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論，以及自20世紀(jì)80年代逐漸形成的大系統(tǒng)理論和智能控制理論。“自動控制原理”是自動化類專業(yè)一門很重要理論基礎(chǔ)和技術(shù)課程。該課程的特點(diǎn)是：內(nèi)容豐富、理論性強(qiáng)、涉及知識面廣、信息量大、而且比較抽象，是具有一定深度和學(xué)習(xí)難度的課程。本文主要討論如何在這門課程的教學(xué)過程中把抽象的理論具象化，如何提高大家的興趣，如何把這門課程與整個專業(yè)體系結(jié)合起來。

2 上好《自動控制原理》第一課

對于這門難度很高的課程，第一課一定要給予學(xué)生充分的感性認(rèn)識，為基本概念的掌握打下好的基礎(chǔ)。只有掌握了基本的概念，學(xué)生才有進(jìn)一步自我深化的可能。而同時感性認(rèn)識的獲得的方法莫過于實際的例子。筆者為此設(shè)計了一些例子來進(jìn)行教學(xué)，獲得了較好的效果。現(xiàn)舉出常用的一個例子與大家共同探討。

如圖所示，這是一個水位自動控制系統(tǒng)。

首先需讓同學(xué)們明白這個系統(tǒng)的控制過程。在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，由于比較貼近生活，同學(xué)們對于這個系統(tǒng)的自動運(yùn)行原理基本都能自發(fā)自然的理解，不需太多的引導(dǎo)。但當(dāng)教師要同學(xué)們對他自己的理解進(jìn)行表述時卻都不能準(zhǔn)確完整的表達(dá)。因此在教學(xué)過程中要引導(dǎo)大家如何進(jìn)行準(zhǔn)確完整的表述。一般有以下這樣幾點(diǎn)需要表述出來。

（1）系統(tǒng)的控制目標(biāo)是什么？被控制量是什么？被控對象是哪個？擾動量有哪些？（被控對象和被控量不要混淆，要讓同學(xué)們分清楚，同時還要讓大家明白系統(tǒng)的概念）

（2）什么元件實現(xiàn)對被控對象的驅(qū)動？這個元件就是執(zhí)行元件。

（3）哪個元件實現(xiàn)對被控量的測量？它就是檢測元件。它的信號是如何反饋的？

（4）輸入量由哪個元件給定？反饋量如何與給定量進(jìn)行比較？（一般要進(jìn)行反饋量大于給定量和小于給定量的兩方面分析，在講解的時候要重點(diǎn)突出負(fù)反饋在自動控制系統(tǒng)中作用和地位）

（5）系統(tǒng)還有哪些元件給定？它們在系統(tǒng)中起什么作用？

通過這樣的引導(dǎo)，同學(xué)們基本能完整準(zhǔn)確的表述。反復(fù)進(jìn)行這樣的訓(xùn)練，同學(xué)們從中可以得到這些學(xué)習(xí)效果：基礎(chǔ)概念不斷豐富深入認(rèn)識理解，系統(tǒng)的縝密的思維不斷建立完善，語言表達(dá)能力得到提高。而且在分析的過程中，同學(xué)還能感覺到自動化原來并不是那么神秘，是可以學(xué)會，可以掌握的，從而提高大家學(xué)習(xí)興趣。

當(dāng)然在實際教學(xué)中，不能僅舉上述一個例子，還需很多例子，如直流調(diào)速系統(tǒng)、位置隨動系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)（一般書上溫度控制最常見到）等等。例子越多，同學(xué)們感性認(rèn)識越豐富，基礎(chǔ)概念理解越深入準(zhǔn)確。當(dāng)然這個學(xué)習(xí)的過程中，還應(yīng)該適當(dāng)?shù)牧粝驴瞻祝屚瑢W(xué)們解答，或者讓同學(xué)們寫出一些簡單控制系統(tǒng)的分析，作為大作業(yè)評講。

我們在分析自控過程時，要讓同學(xué)們領(lǐng)會到自動化專業(yè)課程體系的結(jié)構(gòu)，知道每門課程的基本作用和地位。從而通過這門課程讓大家可以初步建立起本專業(yè)的知識框架，至于具體內(nèi)容，當(dāng)然需要每門課程的具體教學(xué)去完成了。

3 對“自動控制原理”課，從實際控制系統(tǒng)入手進(jìn)行教學(xué)，強(qiáng)調(diào)工程和物理概念

“自動控制原理”是一門理論性較強(qiáng)的課程，涉及知識面廣，信息量大，所涉及的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較為廣泛，從微積分，復(fù)變函數(shù)，離散數(shù)學(xué)到矩陣?yán)碚摗W(xué)生覺得難學(xué)，教師覺得難教。如果在教學(xué)過程中只注重一般的數(shù)學(xué)論證，缺乏工程和物理概念的闡述，學(xué)生學(xué)后不知用在哪里，如何運(yùn)用。學(xué)生在課堂上忙于做筆記，課后忙于根據(jù)公式作大量的習(xí)題，考完試后，公式忘掉了，腦子里一片空白。這樣的學(xué)習(xí)效果為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計以及就業(yè)工作等帶來許多問題。

任課教師必須有一個明確的認(rèn)識，那就是設(shè)置本課程的教學(xué)目的并不在于使學(xué)生僅僅多學(xué)一些知識，而是通過該課程的學(xué)習(xí)，在學(xué)生頭腦中形成一種穩(wěn)固的思想，并使他們自己學(xué)會找出與本專業(yè)的實踐結(jié)合點(diǎn)，培養(yǎng)一種對知識應(yīng)用和創(chuàng)造的能力。在教學(xué)過程中一定要重點(diǎn)講述基本概念、基本原理和基本方法。

通過典型示例，引出控制、自動控制，反饋等基本概念。例如，通過人騎自行車這樣一個最簡單的例子，引出控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成，通過人的控制將不穩(wěn)定的被控對象通過反饋控制變成穩(wěn)定，并且可實現(xiàn)跟蹤控制，進(jìn)而引出機(jī)器人控制這個熱點(diǎn)的控制問題。根據(jù)換熱器的溫度控制，讓同學(xué)們明確閉環(huán)控制的首要目的是為了克服不確定性因素，如對象本身的不確定性以及不確定性的干擾等。在關(guān)于穩(wěn)定性的教學(xué)中，還要明確反饋可能會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)設(shè)計首先必須滿足的基本要求。通過系統(tǒng)傳遞函數(shù)分析的關(guān)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性是有界輸入/有界輸出（BI/BO）穩(wěn)定性，因傳遞函數(shù)本身就是關(guān)于系統(tǒng)的輸入輸出描述。通過這些典型示例，使學(xué)生們對學(xué)習(xí)本課程的任務(wù)有一個感性認(rèn)識，明確自動控原理課程的主要內(nèi)容就是采用時域、根軌跡、頻域等各種方法分析控制系統(tǒng)的性能，并根據(jù)要求的系統(tǒng)性能指標(biāo)，進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計校正。在掌握了這些基本概念后，學(xué)生的學(xué)習(xí)就有了明確的目的性。為了定量分析自動控制系統(tǒng)的性能，需用數(shù)學(xué)模型描述實際的物理系統(tǒng)，引出傳遞函數(shù)的概念。傳遞函數(shù)是控制理論中很重要的一個概念，不僅要讓學(xué)生掌握它是在零初始條件下輸入輸出變量的拉氏變換之比，更要明確它表示的是輸入輸出的變化量之比。還可把它引伸為一個算子，實現(xiàn)從輸入到輸出的一個變換。同時還要明確傳遞函數(shù)只能描述元件或系統(tǒng)輸入輸出特性，即端部特性，而不能描述其內(nèi)部狀態(tài)。通過傳遞函數(shù)的引入，可建立控制系統(tǒng)的方框圖。整個經(jīng)典控制理論都是以傳遞函數(shù)為核心，圍繞著系統(tǒng)方框圖進(jìn)行分析和設(shè)計。通過強(qiáng)化物理概念，使學(xué)生們看到的不僅是一個個方框圖、傳遞函數(shù)，更要看到方框圖背后所代表的物理系統(tǒng)，這樣在進(jìn)行分析和設(shè)計時就有了明確的物理概念。

在知識的傳授中，注重控制思想和工程背景。本課程的設(shè)置目的不僅是對這門學(xué)科知識的掌握，更重要的是在各行業(yè)中的具體工程應(yīng)用。因此在教學(xué)的全部過程中必須注重課程在工程的具體情況，并將工程的分析、設(shè)計實現(xiàn)方法滲入課程的教學(xué)中，如PID參數(shù)的整定及工程整定等。還應(yīng)向?qū)W生介紹控制理論的前沿和熱點(diǎn)，并結(jié)合教師的科研介紹在工程中的應(yīng)用，以此使學(xué)生學(xué)會尋找各行業(yè)與控制理論的結(jié)合點(diǎn)，并去開創(chuàng)新的結(jié)合點(diǎn)，從而培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識的能力和創(chuàng)新的能力。

4 注重“自動控制原理”與“信號與系統(tǒng)”有機(jī)結(jié)合，拓寬學(xué)生的知識面

自動化專業(yè)開設(shè)的“自動控制原理”和“信號與系統(tǒng)”兩門課，都是作為專業(yè)基礎(chǔ)課開設(shè)，兩門課程在內(nèi)容上存在一定的重復(fù)。將兩門課的內(nèi)容有機(jī)的結(jié)合在一起，做到一加一等于二，甚至大于二。“信號與系統(tǒng)”和“自動控制原理”是不同性質(zhì)的專業(yè)基礎(chǔ)課，雖然在內(nèi)容上存在重復(fù)，但在思想體系及出發(fā)點(diǎn)上不同。 “信號與系統(tǒng)”偏重于弱信號的處理與傳輸，為通信系統(tǒng)的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。而“自動控制原理”則側(cè)重系統(tǒng)的應(yīng)用。因此在“自動控制原理”的教學(xué)過程中，注重對基本概念、基本理論和基本方法的闡述，使學(xué)生等到一定的工程應(yīng)用概念。在選用例子時，盡量選用實際控制系統(tǒng)的例子，這樣能夠使學(xué)生在很少的時間內(nèi)理解一般系統(tǒng)的控制規(guī)律，掌握控制系統(tǒng)的有關(guān)概念。而在講述數(shù)學(xué)模型中的信號流圖，采樣系統(tǒng)中的z變換和差分方程的求解等內(nèi)容時，由于這部分內(nèi)容與“信號與系統(tǒng)”中的部分內(nèi)容相重復(fù)，就可簡單講解。在“自動控制原理”中不重點(diǎn)講述的脈沖響應(yīng)函數(shù)和卷積的概念，而在“信號與系統(tǒng)”中作為重點(diǎn)進(jìn)行闡述，這樣可以拓寬學(xué)生的知識面，為第三學(xué)年學(xué)生選專業(yè)奠定了基礎(chǔ)。

在自動化專業(yè)，同時開設(shè)“自動控制原理”和“信號與系統(tǒng)”兩門課的時間還不長，在教學(xué)過程中會暴露出許多問題，如何在教學(xué)內(nèi)容上統(tǒng)籌安排，使學(xué)生在有限的學(xué)時內(nèi)獲得更多的知識，仍需在今后的教學(xué)實踐中不斷探討。

參考文獻(xiàn)

[1]羅冀， 程桂芬等. 控制工程與信號處理[M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2]鄢景華. 自動控制理論[M]. 哈爾濱： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000.

[3]胡壽松. 自動控制原理（第四版）[M]. 北京： 科學(xué)出版社，2002.

第4篇

關(guān)鍵詞：自動控制原理；獨(dú)立學(xué)院；范例教學(xué)；結(jié)構(gòu)主義教學(xué)

作者簡介：周戰(zhàn)馨（1970-），女，吉林省吉林市人，常州大學(xué)信息學(xué)院，副教授；張繼（1981-），男，江蘇常州人，常州大學(xué)信息學(xué)院，講師。（江蘇 常州 213016）

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）19-0113-02

在多年的教學(xué)實踐中，我們發(fā)現(xiàn)獨(dú)立學(xué)院電氣自動化專業(yè)的學(xué)生來源復(fù)雜，學(xué)習(xí)能力參差不齊，學(xué)習(xí)目標(biāo)各種各樣，這些都給“自動控制原理”教學(xué)帶來很大困難。同時，進(jìn)入21世紀(jì)以來，科學(xué)技術(shù)在不斷加速中發(fā)展，尤其在電子、電氣和材料等領(lǐng)域，新材料和新技術(shù)層出不窮。但是目前高等院校開設(shè)的“自動控制原理”作為一門專業(yè)基礎(chǔ)理論課，內(nèi)容比較抽象，更多強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生動手解算能力，與實際應(yīng)用有些脫節(jié)。

為了達(dá)到獨(dú)立學(xué)院培養(yǎng)目標(biāo)，通過系統(tǒng)分析實際教學(xué)情況，查閱并參考近現(xiàn)代教學(xué)理論[1]和各個學(xué)校開展的教學(xué)改革，[2，3]在實際教學(xué)實踐中進(jìn)行了有益探討。

一、問題分析

第一，獨(dú)立學(xué)院電氣自動化專業(yè)生源復(fù)雜，學(xué)習(xí)能力偏差和學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確。由于筆者所在常州大學(xué)地處江蘇省，經(jīng)濟(jì)發(fā)展在國內(nèi)處于前列，尤其在電子、電氣和能源新材料等方面。地方經(jīng)濟(jì)逐步轉(zhuǎn)向科技型，對應(yīng)用人才需求旺盛。因此從政府、企業(yè)到普通群眾無不認(rèn)識到掌握技術(shù)、具有技能的重要性。隨著國家對高等教育改革的進(jìn)一步推進(jìn)，給更多的青年人帶來機(jī)會，面對高就業(yè)率，電氣自動化專業(yè)得到了更廣泛的關(guān)注。這樣就形成了學(xué)生中既有理科背景的，還有少部分文科背景的；既有高考偶然因素失利的，也有勉強(qiáng)達(dá)到錄取分?jǐn)?shù)線的；既有喜愛電氣自動化專業(yè)的，更有不少是為了就業(yè)和父母期望而來的。在教學(xué)中明確體現(xiàn)了不同生源學(xué)生的學(xué)習(xí)能力差別。前兩年的大學(xué)學(xué)習(xí)過程，只能基本上幫助大部分人適應(yīng)大學(xué)教學(xué)節(jié)奏，在學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)效率方面基本沒有改進(jìn)。反而不斷增加了他們的學(xué)業(yè)壓力，引發(fā)一部分人消極情緒，對自身的改進(jìn)沒有了信心。第三年進(jìn)入專業(yè)課學(xué)習(xí)，少部分對知識掌握好的學(xué)生，由于外界不斷對他們的肯定，學(xué)習(xí)積極性得到提高，主動與老師互動；大部分學(xué)生對專業(yè)知識剛接觸，對于抽象的理論知識不知道有何用處，對自身能力的潛力認(rèn)識不夠，滿足于考試通過，拿到學(xué)分。

第二，獨(dú)立學(xué)院培養(yǎng)目標(biāo)不斷變化，受母體高校影響大。自獨(dú)立學(xué)院開設(shè)之初，其培養(yǎng)目標(biāo)隨著社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展和人們對其在高等教育中作用認(rèn)識的加深，在不斷發(fā)展變化。從最初的對主流學(xué)校的有益補(bǔ)充，發(fā)展到主要培養(yǎng)技能型和技術(shù)型人才；在師資和教學(xué)設(shè)施建設(shè)上，基本都是參照所母體學(xué)校進(jìn)行。為了保證教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)進(jìn)度，很多師資都是從母體學(xué)校借調(diào)。所以保證了對人才的培養(yǎng)質(zhì)量，滿足了學(xué)生和家長對學(xué)校的期望，卻加重了任課教師的教學(xué)強(qiáng)度。任課教師要面向不同基礎(chǔ)，不同理解能力和學(xué)習(xí)能力的學(xué)生。

第三，由于我國近些年經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，對技術(shù)人才需求隨之增長。更多的企業(yè)為了自身的可持續(xù)發(fā)展，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)設(shè)備；越來越多的技術(shù)型小企業(yè)獲得發(fā)展空間；社會上不斷涌現(xiàn)新專業(yè)方向、新技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。高中畢業(yè)生不能夠通過短時培訓(xùn)勝任崗位；普通高等學(xué)校的畢業(yè)生缺少實際動手能力，對工作崗位待遇期望值高。獨(dú)立學(xué)院通過十年多的不斷完善，已逐步注重市場調(diào)研，充分結(jié)合母體學(xué)校的專業(yè)特長，加強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用能力的培訓(xùn)，但是目前仍不能滿足社會需求。

二、實踐探討

面對以上實際情況，從掌握基本知識和應(yīng)用角度出發(fā)，在以下三方面做了教學(xué)改進(jìn)。

1.實施“缺漏”教學(xué)，讓學(xué)生掌握最基本的概念和原理

心理學(xué)家M·瓦根金提出的范例教學(xué)非常適用于獨(dú)立學(xué)院“自動控制原理”的教學(xué)。他強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生掌握課程中最基礎(chǔ)、最本質(zhì)的因素。因此根據(jù)電氣自動化學(xué)生的學(xué)習(xí)背景，我們精選出最典型、最有代表性的概念和原理作為授課重點(diǎn)，并增加相應(yīng)的授課學(xué)時。對于負(fù)反饋系統(tǒng)的理解，增加實際系統(tǒng)分析，對同一個電機(jī)速度控制系統(tǒng)在不同情況下作用進(jìn)行分析。首先進(jìn)行定性分析，然后再進(jìn)行定量分析；對于控制系統(tǒng)穩(wěn)定性，打破章節(jié)限制，集中講解其重要性和分析手段；對于控制系統(tǒng)設(shè)計部分，側(cè)重于講解思路，只把PID控制器作為重要知識點(diǎn)。

實踐證明，學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)節(jié)奏比較適中，對概念的理解比較清晰，減少了為了達(dá)到教學(xué)進(jìn)度使得部分學(xué)生跟不上的現(xiàn)象；教師對設(shè)計部分內(nèi)容降低要求，比較符合獨(dú)立學(xué)院電氣自動化專業(yè)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)背景，減弱了母體高校教學(xué)要求的影響。

2.應(yīng)用“結(jié)構(gòu)主義”教學(xué)方法

作為三大教學(xué)論之一，結(jié)構(gòu)主義教學(xué)論強(qiáng)調(diào)心理學(xué)與教育學(xué)的緊密結(jié)合。要學(xué)習(xí)和掌握學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)；要組織螺旋式課程；要廣泛使用發(fā)現(xiàn)方法。將原發(fā)現(xiàn)過程再編制，應(yīng)用于教學(xué)中學(xué)生學(xué)習(xí)過程。發(fā)展學(xué)生的歸納、推理等思維能力。目的是讓學(xué)生形成遷移能力，這種理論特別適用于“自動控制原理”的教學(xué)。以電機(jī)速度控制系統(tǒng)為重點(diǎn)，設(shè)置多種工作狀態(tài)。首先演示控制系統(tǒng)工作狀態(tài)，讓學(xué)生通過測試設(shè)備發(fā)現(xiàn)問題，引導(dǎo)學(xué)生分析可能的原因，提供相應(yīng)的理論分析方法，共同分析現(xiàn)象所體現(xiàn)的控制系統(tǒng)原理。因此提高了學(xué)生參與的積極性，也增強(qiáng)了他們自身理解問題和解決問題的自信心。由于對電機(jī)速度控制系統(tǒng)的分析對控制系統(tǒng)三個指標(biāo)——穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性完全覆蓋，使學(xué)生對控制系統(tǒng)原理的基本結(jié)構(gòu)有清晰的理解。許多學(xué)生不再和教師探討“自動控制原理”課程對以后工作有什么作用，與自身生活有什么聯(lián)系，傳遞函數(shù)表示什么，畫根軌跡作用是什么等等。對學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，使學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力加強(qiáng)，能夠縮短適應(yīng)工作崗位的進(jìn)程。

3.提高M(jìn)ATLAB和網(wǎng)絡(luò)的使用率

MATLAB是控制系統(tǒng)分析設(shè)計的一個平臺。[4]對于喜愛虛擬世界的年輕人而言，許多實際控制系統(tǒng)的理解難度比較大，但在虛擬世界，可以出錯，可以隨時修改，同時不受元件成本、安裝要求的限制。教師在教學(xué)過程中，利用MATLAB即時演示控制系統(tǒng)工作現(xiàn)象。在入門階段，教師充分考慮到學(xué)生英語基礎(chǔ)低面導(dǎo)致獨(dú)立閱讀幫助文件進(jìn)展慢的情況，專門安排時間引領(lǐng)學(xué)生掌握基本仿真命令。

由于智能手機(jī)的普遍使用，幾乎本專業(yè)所有學(xué)生都能隨時查詢信息。通過引導(dǎo)學(xué)生查詢與“自動控制原理”課程相關(guān)內(nèi)容，使學(xué)生學(xué)會正確搜索學(xué)術(shù)信息，對信息的使用要先進(jìn)行基本判斷。如對于利用SIMULINK進(jìn)行仿真驗證，許多學(xué)生直接使用網(wǎng)絡(luò)上提供的模型。但在仿真時經(jīng)常出錯。此時教師幫助學(xué)生分析出錯原因，通常是在學(xué)生提出三個修改后仍不成功的情況下。由此鼓勵了一部分動手能力強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、總結(jié)與展望

通過采用新的教學(xué)理念，緊密結(jié)合懷德獨(dú)立學(xué)院電氣自動化專業(yè)“自動控制原理”實際教學(xué)情況，實施了淡化理論知識推導(dǎo)，注重理論知識框架的掌握；減少對計算的要求，提高對應(yīng)用軟件的運(yùn)用能力；降低對控制系統(tǒng)設(shè)計的學(xué)習(xí)要求，加強(qiáng)典型實際系統(tǒng)分析能力和對基本概念的理解。

分析當(dāng)前教學(xué)效果，可以得出學(xué)生的自信心得到提高，教師的教學(xué)能力得到提升，擺脫了以前學(xué)生面對理論知識學(xué)習(xí)沒興趣、沒信心，教師面對學(xué)生只能放慢教節(jié)奏，全面降低教學(xué)要求，課堂很少互動的被動局面。

當(dāng)然，要使“自動控制原理”課程的教學(xué)效果進(jìn)一步提高，還需要對教師的應(yīng)用能力進(jìn)行培訓(xùn)，提供機(jī)會讓他們走出學(xué)校到企業(yè)去，了解技術(shù)應(yīng)用新動向、新需求。學(xué)生更需要走出學(xué)校，提高對本門課程在實際系統(tǒng)中重要性的認(rèn)識。這些均是我們以后需要做的工作，希望電氣自動化專業(yè)的畢業(yè)生能很好地符合社會需求，更快地適應(yīng)崗位。

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[3]宮二玲，謝紅衛(wèi)，張紀(jì)陽.融入實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)習(xí)興趣——《自

第5篇

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)化以及實驗內(nèi)容、實驗教學(xué)方法與實驗組織方式進(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。

論文關(guān)鍵詞：自動控制原理教學(xué)改革教學(xué)質(zhì)量

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、實驗大綱和考核大綱。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。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、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)計這一重點(diǎn)部分的講解中，介紹了根軌跡設(shè)計法、頻域設(shè)計法和狀態(tài)控制設(shè)計法，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”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。轉(zhuǎn)貼2．2加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生的動手能力

注重實踐能力的培養(yǎng)，堅持理論聯(lián)系實際的原則，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)實驗室建設(shè)，徹底改造了原有的實驗內(nèi)容，開發(fā)了綜合設(shè)計實驗及課程設(shè)計，目的在于通過實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用控制理論的方法解決實際問題、將實際問題抽象為理論問題的能力。實驗只提目標(biāo)和要求，沒有詳細(xì)的實驗步驟和實驗電路圖。學(xué)生根據(jù)個人情況自主選擇難度等級不同的實驗，根據(jù)系統(tǒng)的性能要求，獨(dú)立完成系統(tǒng)設(shè)計，系統(tǒng)搭建和調(diào)試，記錄原始數(shù)據(jù)和圖形，寫出實驗報告。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)系實際的能力，在教學(xué)過程中還增加了課程設(shè)計這一教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計，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。科研也不可以忽視。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，與工程實際聯(lián)系較廣，特別是在發(fā)展過程中，數(shù)學(xué)和計算機(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)新精神和實踐技能為宗旨，真正探索出一種新的實踐教育模式。

第6篇

摘 要：自動控制原理是測控技術(shù)與儀器專業(yè)的重要主干課，該門課程的實驗教學(xué)是提高基礎(chǔ)理論教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生對控制系統(tǒng)深入認(rèn)識的重要手段。由于各高校的實際校情不同，實驗條件相差很大，很多學(xué)校無法進(jìn)行有成效的在實驗臺上的實驗，而進(jìn)行控制系統(tǒng)的仿真是解決這一問題的有效途徑。針對上述問題，建立了自動控制原理的計算機(jī)仿真實驗體系，只需借助于MATLAB/SIMULINK軟件，即可完成各種控制系統(tǒng)的分析、研究和實驗。

關(guān)鍵詞：測控技術(shù)與儀器 自動控制原理 MATLAB/SIMULINK 計算機(jī)仿真

中圖分類號：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）07（a）-0119-02

1 自動控制原理的實驗教學(xué)

自動控制原理這門課理論性強(qiáng)，比較抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)有一定的難度，因此實驗環(huán)節(jié)教學(xué)效果的好壞對學(xué)生牢固掌握課堂理論知識、提高教學(xué)效果起著非常重要的作用。在目前普遍課時壓縮，教學(xué)要求提高的前提下，實驗教學(xué)要解決以下幾個方面的問題：如何加深學(xué)生對課程中基本概念基本理論的理解；如何提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力；如何培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力、分析解決控制過程中實際問題的能力；如何在實驗教學(xué)中融入新的科技發(fā)展成果，培養(yǎng)利用現(xiàn)代化的實驗和仿真手段快速檢驗和實現(xiàn)新的控制理論和算法的能力。

2 自動控制原理的計算機(jī)仿真實驗體系

采用MATLAB/SIMULINK軟件進(jìn)行仿真，可以避免對專用實驗場地的依賴，可以進(jìn)行各種控制試驗，完成實驗效果，達(dá)到實驗?zāi)康摹Ｗ詣涌刂圃淼慕虒W(xué)內(nèi)容比較豐富，包括經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論，既涉及線性時不變系統(tǒng)，又涉及非線性系統(tǒng)，既涉及連續(xù)系統(tǒng)，又涉及離散系統(tǒng)。仿真實驗采用兩種模式，一種是運(yùn)用MATLAB語言進(jìn)行編程，完成相應(yīng)的控制系統(tǒng)的構(gòu)建和性能分析，一種是采用MATLAB中集成的仿真環(huán)境SIMULINK進(jìn)行模塊化設(shè)計。該文僅以少學(xué)時的自動控制原理中講到的經(jīng)典控制理論中的線性時不變連續(xù)系統(tǒng)為例加以說明。仿真實驗內(nèi)容主要包括：控制系統(tǒng)建模；各類模型之間的轉(zhuǎn)化；復(fù)雜控制系統(tǒng)的化簡；典型輸入信號分析；典型環(huán)節(jié)的響應(yīng)分析；二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)分析；采用多種方法進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析；線性系統(tǒng)的根軌跡分析；控制系統(tǒng)的頻域特性及頻域性能指標(biāo)分析；系統(tǒng)校正效果分析等。

下面以典型二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)為例，介紹一下MATLAB腳本語言編程與SIMULINK模塊仿真。該實驗的目的是通過改變系統(tǒng)動態(tài)模型的參數(shù)，研究二階系統(tǒng)的重要參數(shù)阻尼比對系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的影響。二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：，比較當(dāng)=10，=0，0.25，0.5，0.7，1.2時系統(tǒng)的響應(yīng)特性。

采用MATLAB語言編寫的腳本文件：

Wn=10；

Kosi=[0，0.25，0.5，0.7，1.2]；

Num=Wn^2；

figure（1）

hold on

for i=1：5

Den=[1，2*Kosi（i）*Wn，Wn^2]；

t=[0：0.01：4]；

Step（Num，Den，t）

end

hold off

title（'Step Response'）

響應(yīng)曲線如下：

從圖中可以清楚地看到二階系統(tǒng)的響應(yīng)規(guī)律，當(dāng)一定時，隨著的增加，振蕩減弱，超調(diào)減少，調(diào)節(jié)時間減小。

同樣，可以采用SIMULINK建立二階系統(tǒng)的控制模型，通過雙擊示波器Scope，可以看到SIMULINK的仿真曲線。

通過仿真實驗可以體會到，二者均可以有效地進(jìn)行控制系統(tǒng)的仿真，可以有效地達(dá)到實驗?zāi)康摹２捎肧IMULINK構(gòu)建系統(tǒng)模型更加方便快捷，而采用MATLAB腳本語言則更能鍛煉同學(xué)的邏輯思維能力。

3 結(jié)語

通過仿真實驗，不僅能幫助同學(xué)們深入熟悉和掌握自動控制原理的基本知識，而且能鍛煉同學(xué)們的邏輯思維和編程能力，為其以后在測控系統(tǒng)設(shè)計和計算機(jī)控制算法的實現(xiàn)方面打下堅實基礎(chǔ)，對自動控制原理的教學(xué)起到畫龍點(diǎn)睛的作用。

參考文獻(xiàn)

第7篇

關(guān)鍵詞：自動控制原理；教學(xué)改革；知識線索；創(chuàng)新

作者簡介：陳曉燕（1979-），女，四川自貢人，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)信息與工程技術(shù)學(xué)院，講師；龐濤（1977-），男，四川射洪人，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)信息與工程技術(shù)學(xué)院，講師。（四川 雅安 625014）

基金項目：本文系“四川農(nóng)業(yè)大學(xué)2011年校級教學(xué)改革項目”（項目編號：X2011036）的研究成果。

中圖分類號：G642     文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）01-0016-03

“自動控制原理”是高校自動化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是電氣信息類、機(jī)械類、環(huán)境工程類等專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課。在整個專業(yè)知識體系中占據(jù)非常重要的地位，具有承上啟下的作用。通過對控制理論知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握分析、測試和設(shè)計自動控制系統(tǒng)的基本方法，培養(yǎng)學(xué)生對控制系統(tǒng)的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)如“計算機(jī)控制技術(shù)”、“過程控制系統(tǒng)”、“電氣控制”、“先進(jìn)控制系統(tǒng)”等專業(yè)課程提供理論基礎(chǔ)和分析設(shè)計方法。該課程內(nèi)容涉及數(shù)學(xué)、物理、電子、電機(jī)、機(jī)械等多學(xué)科領(lǐng)域，還與實際工程系統(tǒng)的控制密切相關(guān)[1]，具有內(nèi)容豐富、理論性強(qiáng)、涉及知識面廣、更新發(fā)展快等特點(diǎn)[2]，有一定的深度和學(xué)習(xí)難度。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易感到枯燥乏味，產(chǎn)生厭學(xué)情緒。教師在教授過程中也容易過分強(qiáng)調(diào)理論知識的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，忽視工程應(yīng)用。為了促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高，對該課程進(jìn)行教學(xué)改革是十分必要的。

一、優(yōu)化課程內(nèi)容，把握知識線索

1.重點(diǎn)突出

隨著專業(yè)口徑的不斷擴(kuò)寬，各門課程的教學(xué)內(nèi)容也不斷膨脹和加深，自動控制原理課程也面臨著內(nèi)容多和課時少的矛盾，所以要精選課程內(nèi)容，突出重點(diǎn)[3]。下面將每章中的一些重點(diǎn)分別加以闡述：

“控制系統(tǒng)基本概念”重點(diǎn)是自動控制系統(tǒng)的基本工作原理，自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)、組成和基本環(huán)節(jié)，自動控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)，自動控制系統(tǒng)的類型。

“控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型”重點(diǎn)是動態(tài)微分方程的建立，傳遞函數(shù)求解，系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖變換。

“線性連續(xù)系統(tǒng)的時域分析”重點(diǎn)是自動控制系統(tǒng)的暫態(tài)過程分析，代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)，穩(wěn)態(tài)誤差求解，根軌跡的繪制，用根軌跡法分析系統(tǒng)的性能。

“線性連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析”重點(diǎn)是頻率特性的繪制，頻率特性與系統(tǒng)時域指標(biāo)之間的關(guān)系，頻域指標(biāo)，Nyquist判據(jù)。

“線性系統(tǒng)的校正”重點(diǎn)是系統(tǒng)設(shè)計的思想，串聯(lián)校正的特性及作用，校正方法。

“非線性系統(tǒng)分析”重點(diǎn)是非線性系統(tǒng)動態(tài)過程的特點(diǎn)，描述函數(shù)法，改善非線性系統(tǒng)性能的措施及非線性特性的利用，相平面法。

“線性離散系統(tǒng)”重點(diǎn)是離散時間函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式及采樣定理，線性常系數(shù)差分方程與脈沖傳遞函數(shù)，采樣控制系統(tǒng)的時域分析，采樣控制系統(tǒng)的頻域分析與數(shù)字校正。

2.線索清晰

自動控制原理課程理論性強(qiáng)、內(nèi)容多、涉及大量數(shù)學(xué)知識。同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中常常不清楚各個知識點(diǎn)之間的相互聯(lián)系，以及各個章節(jié)之間的因果關(guān)系，總感覺“不識廬山真面目”，學(xué)習(xí)起來很費(fèi)力。所以在教學(xué)過程中，教師應(yīng)當(dāng)理清線索。就自動控制原理本身的內(nèi)在體系而言，是按照“系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)綜合”這個主線展開。系統(tǒng)建模是系統(tǒng)分析和系統(tǒng)綜合的基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)模型有時域模型、復(fù)域模型和頻域模型。系統(tǒng)分析是圍繞穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能和瞬態(tài)性能展開，系統(tǒng)綜合與校正用到根軌跡法和頻域法。另外以方法為線索，可以分為“時域法、根軌跡法和頻域法”。如果以系統(tǒng)為線索，可以分為“線性系統(tǒng)、離散系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)”。這幾條線索相互交叉，教師在講授知識點(diǎn)時應(yīng)抓住這幾條線索，讓同學(xué)們先從宏觀上知道各個知識板塊章節(jié)間的因果關(guān)系，再從微觀上來具體消化每個知識點(diǎn)，這樣學(xué)習(xí)起來就更輕松。

二、結(jié)合工程實際，培養(yǎng)創(chuàng)新思維

自動控制原理課程不僅理論性強(qiáng)，而且工程實踐性也強(qiáng)。在原理的講授中要注重培養(yǎng)學(xué)生的工程思維習(xí)慣，不僅可以使學(xué)生更好理解理論知識，也可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意思。例如在講授反饋原理時，可以結(jié)合生活當(dāng)中的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)工作原理進(jìn)行講解。并注意引導(dǎo)學(xué)生自己聯(lián)系生活中的事例結(jié)合控制原理的知識進(jìn)行分析，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在引用工程實例的同時還應(yīng)注意結(jié)合專業(yè)學(xué)科方向，針對我校是農(nóng)業(yè)院校的特點(diǎn)，可以對溫室大棚的控制系統(tǒng)工作原理進(jìn)行介紹。另外，還應(yīng)注意引用自動化領(lǐng)域的一些前沿技術(shù)。例如哈勃太空望遠(yuǎn)鏡指向系統(tǒng)能在644km處將視野聚集在一枚硬幣上，望遠(yuǎn)鏡的偏差在一次太空任務(wù)中得到了大規(guī)模的校正。根據(jù)這個工程背景，讓學(xué)生對哈勃太空望遠(yuǎn)鏡指向系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型，并按照設(shè)計要求進(jìn)行系統(tǒng)分析。對興趣濃厚的學(xué)生，還可啟發(fā)如果在控制結(jié)構(gòu)中，引入串聯(lián)PI控制器，可否進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)性能。通過這些示例的講解，使學(xué)生對自動控制原理實際應(yīng)用有更深刻的認(rèn)識。

三、豐富教學(xué)手段，提高教學(xué)效果

1.引入多媒體輔助教學(xué)

傳統(tǒng)的板書式教學(xué)，教師需花費(fèi)大量的時間在公式推導(dǎo)和曲線繪制上，課堂氣氛枯燥而沉悶。隨著計算機(jī)的普及，采用多媒體輔助授課方式可以在繪圖的準(zhǔn)確性和快速性方面有較大提高，從而提高教學(xué)效率，另外有助于學(xué)生對抽象知識的理解[4]。但是，任何事物都有兩面性，多媒體教學(xué)也存在教學(xué)內(nèi)容大，學(xué)生思維速度跟不上等弊端。因此，教師在講授中可以以多媒體教學(xué)為主，對于一些重點(diǎn)難點(diǎn)適當(dāng)?shù)妮o以板書，放慢速度。同時要注重師生之間的課堂互動，充分發(fā)揮兩種教學(xué)手段的優(yōu)點(diǎn)，提高教學(xué)效果。

2.加強(qiáng)MATLAB的應(yīng)用

MATLAB軟件功能強(qiáng)大，具有先進(jìn)的視覺化功能，是一種完善的科學(xué)計算語言。通過MATLAB仿真教學(xué)，使學(xué)生對新知識印象深刻。特別是研究系統(tǒng)中某個參數(shù)或環(huán)節(jié)變化時對系統(tǒng)的影響，可以很直觀的通過MATLAB展現(xiàn)出來。例如若已知某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：，求當(dāng)K分別取1300和5200時，試?yán)L制系統(tǒng)的奈奎斯特圖，并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

通過用MATLAB編程，可繪制出系統(tǒng)的奈奎斯特圖如下：

當(dāng)K=1300，系統(tǒng)穩(wěn)定，對應(yīng)的階躍響應(yīng)是衰減振蕩；K=5200，系統(tǒng)為臨界穩(wěn)定，其階躍響應(yīng)則表現(xiàn)為等幅振蕩。

筆者編寫了《MATLAB程序設(shè)計及其應(yīng)用》教材，充分發(fā)揮MATLAB在自動控制原理教學(xué)中的應(yīng)用，取得了滿意的教學(xué)效果。

3.結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是課堂教學(xué)的延伸。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，學(xué)生可以加深對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，擴(kuò)大知識面，并提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢，在增加知識面、提高效率、因材施教等方面對課堂教學(xué)起到了很好地補(bǔ)充作用，有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性[5]。

四、改進(jìn)實驗教學(xué)，強(qiáng)化動手能力

實驗教學(xué)不僅是對理論知識的驗證，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、基本科研能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。

1.仿真實驗和物理實驗相結(jié)合

傳統(tǒng)的自動控制原理實驗課程為物理實驗，利用實驗箱，將相應(yīng)的有源網(wǎng)絡(luò)模塊連接成典型環(huán)節(jié)或系統(tǒng)，再施加典型信號，通過示波器觀察實驗結(jié)果。學(xué)生在實驗中對于所調(diào)節(jié)的參數(shù)和系統(tǒng)性能的關(guān)系難以真正理解，并且在使用中也容易損壞元件，而且元件的非線性，也會影響實驗結(jié)果[6]。利用MATLAB軟件的SIMULINK仿真平臺作仿真實驗，能很好解決物理實驗的不足，并加深對課程知識的理解，還可以將實驗延伸到課外進(jìn)行。

2.驗證實驗和設(shè)計實驗相結(jié)合

傳統(tǒng)的實驗一般都是驗證實驗，教師給出實驗?zāi)繕?biāo)和要求，學(xué)生根據(jù)實驗步驟來進(jìn)行實驗，這類實驗對于知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)和理解是有必要的，但是按部就班的實驗過程不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。因此，在課程設(shè)計的形式上可開展一些設(shè)計性的實驗。教師給出設(shè)計題目，學(xué)生進(jìn)行方案的設(shè)計、選擇、實施，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。

3.課堂實驗和開放實驗相結(jié)合

課堂實驗的時間是有限的，應(yīng)充分利用課外時間展開開放性實驗。開放性實驗應(yīng)結(jié)合工程應(yīng)用背景和教師的科研項目，以鍛煉學(xué)生的科研能力。

五、結(jié)語

自動控制原理作為理論與實踐并重的一門課程，教學(xué)過程中有相當(dāng)難度。本文結(jié)合自動控制原理的教學(xué)實踐，按照“優(yōu)化課程內(nèi)容、培養(yǎng)創(chuàng)新思維、豐富教學(xué)手段、強(qiáng)化動手能力”的思想，闡述了在教學(xué)過程中教師應(yīng)注意的一些問題。總之，教學(xué)改革是一個長期的過程，要在教學(xué)中不斷總結(jié)和改進(jìn)，以適應(yīng)時代的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2]袁新娣,黃曉軍,謝曉春.《自動控制原理》教學(xué)改革探索與實踐[J].江西教育學(xué)院學(xué)報(綜合),2006,(6):30-32 .

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[4]孟令雅.自動控制理論教學(xué)漫談[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報,2006,(1):48-50.

第8篇

關(guān)鍵詞：自動控制實驗；教學(xué)探究；工程實踐；創(chuàng)新能力

一、引言

為貫徹落實加快發(fā)展具有中國特色的工業(yè)及培養(yǎng)創(chuàng)新型人才等戰(zhàn)略，2010年6月，教育部制定執(zhí)行培養(yǎng)卓越工程師計劃。我校自動化專業(yè)2011年獲批進(jìn)入全國第二批“卓越工程師”計劃。面對新的教學(xué)目標(biāo)，必須改進(jìn)原有的教學(xué)模式，為滿足社會新的需求，應(yīng)增強(qiáng)學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。相比與課堂教學(xué)，實驗教學(xué)更有利于學(xué)生創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng)[1-3]。我校自動化專業(yè)的“卓越工程師”培養(yǎng)計劃的核心課程是自動控制原理，它是學(xué)生后期學(xué)習(xí)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。該課程要求學(xué)生能夠結(jié)合工程實踐，掌握分析設(shè)計控制系統(tǒng)的方法，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。故該課程工程實踐性較強(qiáng)，課程實驗教學(xué)顯得十分重要。改進(jìn)實驗教學(xué)各環(huán)節(jié)，有助于增強(qiáng)學(xué)生的動手和思考能力，對卓越班（執(zhí)行“卓越工程師”培養(yǎng)計劃的本科班級）學(xué)生的專業(yè)知識與創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)具有舉足輕重的作用。

二、自動控制實驗現(xiàn)狀

目前自控實驗課程大都是學(xué)生在實驗箱和示波器等實驗器材上依照講義上的實驗步驟完成實驗，這樣的實驗很難滿足卓越教學(xué)計劃的要求。例如學(xué)生做控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型實驗，學(xué)生用運(yùn)算放大器等元器件建立數(shù)學(xué)模型，實驗在模擬機(jī)上顯示結(jié)果，學(xué)生做完實驗后，依舊對控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的概念理解不深，更難以將此聯(lián)系上實踐工程中被控對象的數(shù)學(xué)模型。另外，目前理論驗證是自控實驗的主要內(nèi)容，對于實驗結(jié)果學(xué)生預(yù)先知道，只要依照實驗指導(dǎo)書上的步驟就可完成實驗，這樣自控內(nèi)容的實驗簡單，形式單一，抑制了學(xué)生的主觀能動性和實驗積極性，更難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[4]。故應(yīng)從自控的實驗內(nèi)容、實驗教學(xué)手段和實驗考核方法等幾方面進(jìn)行改進(jìn)，構(gòu)建以提高工程能力和實踐創(chuàng)新能力為目標(biāo)的實驗課程模式。

三、改進(jìn)自控實驗內(nèi)容

自動控制原理的主要內(nèi)容是從建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型開始，然后分別從時域、根軌跡和頻域三方面來分析控制系統(tǒng)的性能，最后設(shè)計校正控制系統(tǒng)。為此實驗內(nèi)容應(yīng)由淺入深、循序漸進(jìn)，分成驗證性實驗、設(shè)計性實驗和綜合性實驗。首先借助實驗箱和計算機(jī)里的Matlab軟件做一些驗證控制系統(tǒng)性能的實驗，然后結(jié)合工程實踐背景，給出實驗要求、條件和目標(biāo)，由學(xué)生自己確定實驗方案，制定實驗步驟，完成控制系統(tǒng)設(shè)計實驗。最后在具有工程背景的典型實驗裝置上完成分析控制系統(tǒng)、設(shè)計工程系統(tǒng)的綜合性實驗。學(xué)生通過完成這些實驗，以提高自己的綜合思維和自主創(chuàng)新的能力。驗證性實驗內(nèi)容包括典型環(huán)節(jié)的模擬、動態(tài)性能、穩(wěn)定性以及穩(wěn)態(tài)誤差等自動控制原理的核心知識點(diǎn)[5]。實驗既可以在由運(yùn)算放大器等元器件組成的實驗箱上進(jìn)行驗證，也可以在裝有MATLAB軟件的計算機(jī)上進(jìn)行仿真驗證。這樣使學(xué)生不僅可以熟悉自控實驗里的常規(guī)實驗設(shè)備的性能，還可以在計算機(jī)上對控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真。以二階系統(tǒng)為例，學(xué)生可用MATLAB軟件對二階系統(tǒng)在無阻尼、欠阻尼和過阻尼三種條件下編寫仿真程序，進(jìn)行仿真分析，學(xué)生能快速地觀察到二階系統(tǒng)的輸出響應(yīng)結(jié)果，從而加深了學(xué)生對課堂上講授的理論知識的理解。這種通過實驗和仿真分析可以給學(xué)生留下很深刻的印象，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實踐創(chuàng)新能力。系統(tǒng)設(shè)計性實驗可以由教師給出題目和實驗需要達(dá)到的目的和要求，而實驗步驟和方法由學(xué)生自主設(shè)計，期間可以和教師討論實驗結(jié)果以及有疑惑的地方[5]。控制系統(tǒng)設(shè)計性實驗主要是在學(xué)生學(xué)習(xí)了基本控制原理后，能夠在分析控制系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上，設(shè)計簡單的控制器，學(xué)會處理具有工程背景的簡單的控制系統(tǒng)問題。可讓學(xué)生借助MATLAB軟件設(shè)計比例微分控制的二階系統(tǒng)、微分反饋的二階控制系統(tǒng)及含有超前滯后的校正控制系統(tǒng)等。在這類設(shè)計性實驗中，學(xué)生自己分析、設(shè)計控制系統(tǒng)，最后比較分析各種控制系統(tǒng)的性能，獲得正確的結(jié)論。學(xué)生不僅很快熟悉自動控制基本理論，還提高了自己分析解決一些簡單的工程實際問題的能力綜合性實驗是指實驗內(nèi)容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關(guān)課程知識的實驗，是在學(xué)生了解和掌握本課程驗證性實驗和設(shè)計性實驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行的[6]。對卓越工程師的培養(yǎng)更應(yīng)注重理論和工程實踐相結(jié)合，故為培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)，卓越班的綜合性實驗課程應(yīng)引入工程實例。在數(shù)字仿真實驗的基礎(chǔ)上，進(jìn)行工程實踐訓(xùn)練。水箱液位控制系統(tǒng)、電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和倒立擺系統(tǒng)等都是自動控制系統(tǒng)中具有代表性的工程控制實例。如在控制系統(tǒng)綜合實驗中，可給定學(xué)生上述某一實際控制系統(tǒng)，要求學(xué)生首先建立被控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，畫出控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，運(yùn)用課堂上所學(xué)的理論知識分析控制系統(tǒng)的性能，設(shè)計滿足要求的控制器，然后在計算機(jī)上進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真，設(shè)計控制器參數(shù)，仿真結(jié)果達(dá)到期望要求后，最后在實際系統(tǒng)上做實驗，能夠正確分析實驗結(jié)果。這種控制系統(tǒng)綜合性實驗?zāi)軌蛘{(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)自控原理的主動性，并能全面培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐創(chuàng)新能力。

四、實驗教學(xué)方法的改進(jìn)

為培養(yǎng)卓越班學(xué)生的工程實踐能力，必須注重實驗預(yù)習(xí)及加強(qiáng)評價實驗全過程。將預(yù)習(xí)任務(wù)具體化，增強(qiáng)學(xué)生預(yù)習(xí)的主觀能動性。在學(xué)生進(jìn)入實驗室前，教師應(yīng)檢查學(xué)生對實驗預(yù)習(xí)的情況，教師驗收合格后方可進(jìn)入實驗室。這樣加強(qiáng)預(yù)習(xí)監(jiān)管，嚴(yán)格要求，提高實驗效果。在實驗全過程中，實驗老師要引導(dǎo)學(xué)生自己分析實驗中出現(xiàn)的問題，自己找到出現(xiàn)這個問題的根本原因，最后找到解決問題的方法。以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析并解決工程實際問題的能力。這些對于卓越工程師日后的控制系統(tǒng)的工程實踐都是受益匪淺的。

五、重視創(chuàng)新能力，改革實驗考核機(jī)制

為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的卓越工程師，實驗成績的評定應(yīng)以學(xué)生能獨(dú)立分析問題和解決問題為準(zhǔn)則。對于在實驗中能獨(dú)立分析設(shè)計控制系統(tǒng)的學(xué)生應(yīng)給予較高的實驗成績。實驗預(yù)習(xí)成績、操作成績和實驗報告成績構(gòu)成完整的實驗總成績。實驗預(yù)習(xí)成績應(yīng)逐個檢查學(xué)生預(yù)習(xí)情況后給出評定，它可占實驗總成績的25%。實驗操作成績要重點(diǎn)考查學(xué)生的獨(dú)立分析解決控制系統(tǒng)問題的能力，有創(chuàng)新表現(xiàn)的學(xué)生應(yīng)給高分，這部分成績可占實驗總成績的40%。實驗報告成績要重點(diǎn)考查學(xué)生正確分析處理實驗結(jié)果的能力，這部分成績可占實驗總成績的35%。這樣評定實驗成績以能盡快提高學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力以及工程實踐能力。

六、結(jié)束語

本文分析了我校自動控制實驗的現(xiàn)狀，針對我校目前自動控制實驗的不足，探討了卓越課程自動控制原理實驗的改進(jìn)措施，從改進(jìn)實驗內(nèi)容、實驗手段和完善考核方法等幾方面進(jìn)行了探索研究。這些改革措施有助于加深學(xué)生理解自動控制概念和控制系統(tǒng)的分析設(shè)計方法，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，增強(qiáng)分析解決實踐問題的能力，為學(xué)生走上工作崗位成為卓越工程師打下堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王建輝，徐林，顧樹生.自動控制原理實驗教學(xué)的改革[J].實驗室研究與探索，2005，24（S1）：192-194.

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第9篇

關(guān)鍵詞： “自動控制原理” 教學(xué)內(nèi)容 學(xué)時分配 教學(xué)方法 教學(xué)設(shè)計

“自動控制原理”是電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。它側(cè)重于理論角度，系統(tǒng)闡述了自動控制科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的基本概念和基本規(guī)律，介紹了自動控制技術(shù)從建模分析到應(yīng)用設(shè)計的各種思想和方法，內(nèi)容十分豐富。通過自動控制理論教學(xué)，學(xué)生全面系統(tǒng)地掌握自動控制技術(shù)領(lǐng)域的基本概念、基本規(guī)律和基本分析與設(shè)計方法，以便將來勝任實際工作，具有從事相關(guān)工程和技術(shù)工作的基本素質(zhì)，同時具有一定的分析和解決有關(guān)自動控制實際問題的能力。

本課程是電子通信工程、機(jī)電一體化、包裝工程等工科和理科專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將初步掌握自動控制的基礎(chǔ)理論，并具有對簡單連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行定性分析、定量估算和初步設(shè)計的能力，進(jìn)而為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和參加控制工程實踐打下必要基礎(chǔ)（方曉柯，2008）[1]。

1.教學(xué)內(nèi)容研究

本課程的教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)應(yīng)放在以下方面：

（1）自動控制的概念、基本控制方式及特點(diǎn)和對控制系統(tǒng)性能的基本要求。

（2）典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)圖化簡或梅森公式及控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)的建立和表示方法、小偏差線性化方法和通過機(jī)理分析建立數(shù)學(xué)模型的方法。

（3）暫態(tài)性能指標(biāo)、勞思判據(jù)、穩(wěn)態(tài)誤差、終值定理、穩(wěn)定性的概念及利用這些概念對二階系統(tǒng)性能的分析、高階系統(tǒng)分析方法和主導(dǎo)極點(diǎn)的概念。

（4）根軌跡的概念和繪制法則，并能利用根軌跡對系統(tǒng)性能進(jìn)行分析、偶極子的概念及添加零極點(diǎn)對系統(tǒng)性能的影響。

（5）頻率特性的概念、開環(huán)系統(tǒng)頻率特性Nyquist圖和Bode圖的畫法和奈氏判據(jù)。絕對穩(wěn)定系統(tǒng)、條件穩(wěn)定系統(tǒng)、最小相位系統(tǒng)、非最小相位系統(tǒng)、穩(wěn)定裕量、頻域性能指標(biāo)的概念和頻率特性與系統(tǒng)性能的關(guān)系。

（6）校正的基本概念、基本校正方式和反饋校正的作用、復(fù)合校正的概念和以串聯(lián)校正為主的頻率響應(yīng)綜合法、串聯(lián)校正為主的根軌跡綜合法和常用校正裝置及其作用。

為使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和掌握自動控制原理這門課程，依據(jù)學(xué)校制定的教學(xué)大綱，結(jié)合自己在日常教學(xué)中的經(jīng)驗和我校學(xué)生的基本情況，現(xiàn)將本課程的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時安排如下，見表1所示，學(xué)時共計72學(xué)時見下表。

表 “自動控制原理”課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配

2.教學(xué)方法研究

“自動控制原理”為我校物理與電子科學(xué)系應(yīng)用物理學(xué)和電氣工程及其自動化這兩個本科專業(yè)的必修課程，目前校內(nèi)每年學(xué)習(xí)這門課程的學(xué)生人數(shù)在100人左右；在日常教學(xué)過程中，我們重視對學(xué)生的啟發(fā)與引導(dǎo)，鉆研教學(xué)教法，不斷改革與創(chuàng)新，采用多種行之有效的教學(xué)方法和手段，并取得良好的教學(xué)效果。

2.1啟發(fā)―引導(dǎo)式課堂教學(xué)

課堂教學(xué)的目的是啟發(fā)學(xué)生積極主動地建構(gòu)知識，引導(dǎo)學(xué)生分析、解決問題（閻金鐸，2009）[3]。例如，在講解典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)和結(jié)構(gòu)圖化簡時，可以先啟發(fā)學(xué)生根據(jù)自己的思路化簡結(jié)構(gòu)圖，求出傳遞函數(shù)，然后引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)書本上的規(guī)則進(jìn)行結(jié)構(gòu)圖化簡。在啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識的過程中，教師必須對所教知識本身及其來龍去脈、認(rèn)識方法有清楚的認(rèn)識；必須研究學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，進(jìn)而使知識的傳授過程符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。這一教學(xué)模式分為以下幾步：

首先，要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識的動機(jī)。

其次，要引導(dǎo)學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)識，這是學(xué)生進(jìn)行下一步思維加工必不可少的基礎(chǔ)。

第三，要引導(dǎo)學(xué)生的思維加工過程，進(jìn)行分析、推理，然后表述認(rèn)識的結(jié)果，建立概念，總結(jié)規(guī)律。

第四，要讓學(xué)生學(xué)會運(yùn)用新知識解決問題。

最后，要讓學(xué)生鞏固新知識，將新知識與已有知識建立聯(lián)系，納入自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)體系。

通過運(yùn)用這一教學(xué)模式，一方面教師要積極研究教學(xué)內(nèi)容，找出教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在邏輯，另一方面要分析、掌握學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律與心理活動，進(jìn)而將二者有機(jī)結(jié)合。

2.2自學(xué)-討論式課堂教學(xué)

課堂教學(xué)的目的除了使學(xué)生學(xué)習(xí)新知識外，更重要的是使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)。教師指導(dǎo)學(xué)生以知識為載體，搜集資料、閱讀理解、表達(dá)交流，從而深化對知識的理解（李振龍等，2009）[2]。例如，在講解根軌跡的概念和繪制法則時，可以讓學(xué)生先自學(xué)根軌跡的繪制法則，并給出例題讓學(xué)生自行繪制根軌跡，然后進(jìn)行課堂討論，根軌跡繪制究竟應(yīng)該怎么畫，要遵循怎樣的繪制原則，并且這些繪制原則之間的順序與關(guān)系是怎樣的，討論出結(jié)果之后，教師再根據(jù)這些原則畫出之前讓學(xué)生自行繪制的例題，讓學(xué)生與自己繪制的根軌跡作對比，然后發(fā)現(xiàn)自己哪里畫得不對，為什么不對，是漏掉或者弄錯了哪條繪制原則。

使用自學(xué)―討論式課堂教學(xué)，主題的選取非常重要，在教學(xué)前教師就要進(jìn)行深入研究，選取適合學(xué)生自學(xué)的主題。自學(xué)之后每個學(xué)生獨(dú)立完成一個任務(wù)，之后就完成的任務(wù)進(jìn)行成果交流與討論，最后師生共同梳理自學(xué)的內(nèi)容，達(dá)成完整、準(zhǔn)確的共識，最后形成結(jié)論。

2.3探究式課堂教學(xué)

探究式課堂教學(xué)的目的是強(qiáng)調(diào)學(xué)生真實的研究經(jīng)歷，讓學(xué)生參與探究活動，發(fā)現(xiàn)問題、提出猜想、交流論證，得出結(jié)論。例如，在講解校正的基本概念、基本校正方式時，可以讓學(xué)生先分析為什么需要對系統(tǒng)進(jìn)行校正，并且探究可以采用何種方式進(jìn)行校正，提出猜想或假設(shè)，然后設(shè)計校正方案，分析論證方案的正確性與可行性，最后得出結(jié)論。在實際的課堂實踐中，大部分的學(xué)生雖然沒有探究出合理的校正方法，但是通過這種教學(xué)方式不僅發(fā)散了學(xué)生的思維，而且使學(xué)生對正確的校正方式印象深刻。

3.教學(xué)設(shè)計研究

本課程的教學(xué)設(shè)計主要包括以下幾個方面：

3.1制定教學(xué)目標(biāo)。

3.2分析教學(xué)內(nèi)容。

3.3分析學(xué)生和教學(xué)環(huán)境。對學(xué)生的分析包括以下方面：學(xué)生原有知識、技能，學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的了解，學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容和多媒體的態(tài)度，學(xué)生的興趣，學(xué)生對教師的態(tài)度，學(xué)生以前的學(xué)習(xí)成就和能力層次，學(xué)生的一般學(xué)習(xí)方式，學(xué)生的總體特征，等等。學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是通過運(yùn)用已有知識解釋所學(xué)內(nèi)容進(jìn)而建構(gòu)新知識的過程。基于他們本身的經(jīng)驗，學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式會有一定看法，他們可能對教學(xué)內(nèi)容不感興趣或者不喜歡教學(xué)所使用的教學(xué)方式。只有提前了解他們對學(xué)習(xí)內(nèi)容的態(tài)度及對教學(xué)方式的期望，才能據(jù)此設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)方式和教學(xué)手段，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。譬如，講解對控制系統(tǒng)性能的基本要求時，引用現(xiàn)實中電阻爐溫控制系統(tǒng)、飛機(jī)自動駕駛儀系統(tǒng)等作為實例，講清楚為什么控制系統(tǒng)的性能需要滿足穩(wěn)、快、準(zhǔn)的要求，達(dá)到良好的效果。

3.4選擇具體教學(xué)模式、方法和策略。

3.5利用教學(xué)資源。利用學(xué)校的多媒體資源，結(jié)合板書，進(jìn)行教學(xué)。并幫助學(xué)生安裝MATLAB仿真軟件進(jìn)行部分習(xí)題的仿真。

3.6制定測評方法。對每一章的作業(yè)進(jìn)行認(rèn)真的批改，每次批改完之后總結(jié)學(xué)生易錯的題目是哪些，為什么學(xué)生在這些題目上出錯，學(xué)生是哪一部分的內(nèi)容沒有掌握，以便復(fù)習(xí)的時候?qū)@部分內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)講解。

3.7教學(xué)反思和修改。在教學(xué)過程中不斷進(jìn)行反思，并根據(jù)學(xué)生的反饋信息不斷修改自己的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，以期實現(xiàn)教學(xué)系統(tǒng)的整體優(yōu)化。

4.結(jié)語

“自動控制原理”是控制理論與控制工程專業(yè)的主干和必修課程，在我國的生產(chǎn)制造業(yè)中應(yīng)用比較廣泛，尤其在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用與推廣。本文在研究課程教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時分配的基礎(chǔ)上，從課堂教學(xué)方法、課堂教學(xué)設(shè)計方面對本課程的教學(xué)理論與實踐進(jìn)行了研究，實踐結(jié)果表明，本課程的教學(xué)內(nèi)容安排是合理的，教學(xué)方法和教學(xué)設(shè)計也取得了良好效果。“自動控制原理”是一門理論性與實踐性都很強(qiáng)的課，要想上好這門課，必須對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)設(shè)計進(jìn)行更深入的研究。

參考文獻(xiàn)：

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