教改論文運動控制課程教學改革

　　運動控制是自動化課程之一，本篇教改論文研究運動控制課程教學改革，在現有的傳統運動控制課程教學內容基礎上，專業教師只有從規劃建設運動控制課程的角度出發，探討如何順應時展、改變運動控制課程的授課重點，做好相關專業課程之間的整合和融會貫通，才能為進一步推進運動控制課程的建設和發展提供新思路。

　　《化工自動化及儀表》(月刊)創刊于1965年，由天華化工機械及自動化研究設計院主辦。是經國家科委批準，國內外公開發行的工業應用性科技期刊。幾十年來，本著求是創新、啟迪思想、指導實踐的辦刊宗旨，始終跟隨科技發展的步伐，全面、及時、準確地報道國內外自動化及儀表技術的發展動態及科研成果，已成為廣大科研人員日常工作和學習的良師宜友。

　　運動控制是自動化專業重要專業主干課程，也是一門工程實踐應用性很強的綜合性課程。該門課程融合了自動控制理論、電力電子技術、模擬電子、單片機等多門自動化專業核心課程內容，涵蓋了幾乎自動化專業所有專業知識，該課程不僅要求學生具有動手能力強、綜合知識扎實的特點，對教師的授課形式、教學方法也提出了更高的要求，所以有必要對“運動控制”課程教學內容、教學方法、改革考核評價方式等幾個方面進行改革。

　　運動控制課程的課程體系

　　以浙江大學城市學院為例，運動控制目前是該學院自動化專業電氣控制技術方向的重要方向課程，授課時數34學時。傳統的授課內容包括兩大塊：直流拖動控制系統和交流拖動控制系統。其中，直流拖動控制系統中包括閉環控制的直流調速系統、轉速電流雙閉環調速系統和調節器的工程設計方法、直流調速系統的數字控制、可逆直流調速系統和為止隨動系統等;交流拖動控制系統包括閉環控制的異步電動機變壓調速系統、籠型異步電動機變壓變頻調速系統、繞線轉子異步電機調速系統、同步電動機變壓變頻調速系統等。然而，這樣的教學內容多，理論性強，按照浙江大學城市學院目前的課時安排，無法完成全部的教學內容。

　　為適應在學時壓縮情況下保證培養質量的要求，課程組教師在講授內容、講授重點等方面進行了大膽改革。改變過去授課“大而全”的方式，改為“少而精”，不再求全，只要學生將所講授內容充分消化理解就達到了授課目的。所以，在授課內容上面，只重點講解直流拖動控制系統，先介紹直流調速閉環控制系統的構成，要求學生掌握開環系統和閉環系統特性的不同，了解不同結構控制對控制性能的影響;再介紹雙閉環調節器的工程設計方法;最后介紹數字控制的直流調速系統。在理論教學的同時，配合MATLAB建模仿真和實驗課程，幫助同學更好地理解和掌握理論授課內容。由于MATLAB仿真的加入，使得授課內容更加形象化，在課堂上就可以使同學對所學習知識有了感性認識，提高了學生掌握和理解的效率，教學效果及學生反映都很好。

　　運動控制課程建設思路

　　綜合運用多種教學手段，引導學生思路主動、連續地融入課堂學習。在教學方法與教學手段上，采用啟發式、討論式、對比式、互動式相結合的教學方法，注重理論聯系實際，注重學生綜合能力和創新意識的培養，將課堂講授、習題討論、實驗教學、參觀教學相結合，充分利用多媒體平臺，采取計算機、模型、典型實物等多種教學手段，使傳統的教學手段和現代教育技術之間協調應用，收到了很好的教學效果。

　　近年來，隨著計算機技術和多媒體技術的發展，浙江大學城市學院積極穩妥地大力推進教學方法和教學手段的改革，研究人才培養模式、課程體系和教學內容改革的思路，積極倡導使用現代化教學手段，鼓勵教師申報現代教育技術理論研究課題和制作多媒體課件以及網絡課程建設。

　　突出啟發學生思維的教學理念，融綜合能力的培養于課程教學。大學課程教學的最重要思想，應是培養和開啟學生的思維方法，在新的問題與原有知識之間，搭建分析、解決問題的橋梁。探索和實踐以開啟學生思維、提高學生綜合能力為主旨的課程教學思想，把學生綜合能力的培養融入到課程教學中就顯得尤為重要。從結合工程實際問題的引入，到問題的分析、歸類、解決，再回到實際工程的應用，每個環節都讓學生真正理解和領會問題的來龍去脈，使學生形成一條脈絡清晰的主線。

　　直流電機雙閉環系統設計貫穿整個教學過程。采用項目驅動式教學方法，將直流電機雙閉環系統建模仿真貫穿整個教學過程。雙閉環直流調速控制系統有較好性能，因而得到較為廣泛應用。在實際應用中，可以通過改變雙閉環直流調速系統內環電流調節器和外環的轉速調節器的參數來提高整個系統的性能。讓學生在學習理論內容基礎上，建立系統數學模型，分別按二階最佳和三階最佳設計方案，采用 PI控制算法，對電流調節器和轉速調節器進行設計，對所建立的模型在Matlab7的環境下進行仿真。

　　如圖所示，先將積分作用有限幅功能的PI控制器集成為一個子系統用作主要的控制器，再依據電機的具體參數以及相適應的數學模型進行建模，得到上圖模型。學生們可以根據仿真結果，形象地看出直流電機啟動過程動態過程的3個階段：

　　第一階段是電流上升階段，轉速環輸入很大，其輸出很快達到限幅值，電流也很快上升，接近其最大值;

　　第二階段，轉速環飽和，相當于開路狀態，系統表現為恒值電流給定下的電流調節系統，電流基本不變，系統恒加速，轉速線性增長;

　　第三階段，當轉速達給定值后，轉速調節器的給點值與反饋值相等，輸入偏差等于零，但由于積分作用，其輸出還是很大，出現超調，此時轉速環輸入端出現負偏電壓，使它退出飽和狀態，進入線性調節階段，使速度保持恒定。

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