教改论文运动控制课程教学改革

　　运动控制是自动化课程之一，本篇教改论文研究运动控制课程教学改革，在现有的传统运动控制课程教学内容基础上，专业教师只有从规划建设运动控制课程的角度出发，探讨如何顺应时展、改变运动控制课程的授课重点，做好相关专业课程之间的整合和融会贯通，才能为进一步推进运动控制课程的建设和发展提供新思路。

　　《化工自动化及仪表》(月刊)创刊于1965年，由天华化工机械及自动化研究设计院主办。是经国家科委批准，国内外公开发行的工业应用性科技期刊。几十年来，本着求是创新、启迪思想、指导实践的办刊宗旨，始终跟随科技发展的步伐，全面、及时、准确地报道国内外自动化及仪表技术的发展动态及科研成果，已成为广大科研人员日常工作和学习的良师宜友。

　　运动控制是自动化专业重要专业主干课程，也是一门工程实践应用性很强的综合性课程。该门课程融合了自动控制理论、电力电子技术、模拟电子、单片机等多门自动化专业核心课程内容，涵盖了几乎自动化专业所有专业知识，该课程不仅要求学生具有动手能力强、综合知识扎实的特点，对教师的授课形式、教学方法也提出了更高的要求，所以有必要对“运动控制”课程教学内容、教学方法、改革考核评价方式等几个方面进行改革。

　　运动控制课程的课程体系

　　以浙江大学城市学院为例，运动控制目前是该学院自动化专业电气控制技术方向的重要方向课程，授课时数34学时。传统的授课内容包括两大块：直流拖动控制系统和交流拖动控制系统。其中，直流拖动控制系统中包括闭环控制的直流调速系统、转速电流双闭环调速系统和调节器的工程设计方法、直流调速系统的数字控制、可逆直流调速系统和为止随动系统等;交流拖动控制系统包括闭环控制的异步电动机变压调速系统、笼型异步电动机变压变频调速系统、绕线转子异步电机调速系统、同步电动机变压变频调速系统等。然而，这样的教学内容多，理论性强，按照浙江大学城市学院目前的课时安排，无法完成全部的教学内容。

　　为适应在学时压缩情况下保证培养质量的要求，课程组教师在讲授内容、讲授重点等方面进行了大胆改革。改变过去授课“大而全”的方式，改为“少而精”，不再求全，只要学生将所讲授内容充分消化理解就达到了授课目的。所以，在授课内容上面，只重点讲解直流拖动控制系统，先介绍直流调速闭环控制系统的构成，要求学生掌握开环系统和闭环系统特性的不同，了解不同结构控制对控制性能的影响;再介绍双闭环调节器的工程设计方法;最后介绍数字控制的直流调速系统。在理论教学的同时，配合MATLAB建模仿真和实验课程，帮助同学更好地理解和掌握理论授课内容。由于MATLAB仿真的加入，使得授课内容更加形象化，在课堂上就可以使同学对所学习知识有了感性认识，提高了学生掌握和理解的效率，教学效果及学生反映都很好。

　　运动控制课程建设思路

　　综合运用多种教学手段，引导学生思路主动、连续地融入课堂学习。在教学方法与教学手段上，采用启发式、讨论式、对比式、互动式相结合的教学方法，注重理论联系实际，注重学生综合能力和创新意识的培养，将课堂讲授、习题讨论、实验教学、参观教学相结合，充分利用多媒体平台，采取计算机、模型、典型实物等多种教学手段，使传统的教学手段和现代教育技术之间协调应用，收到了很好的教学效果。

　　近年来，随着计算机技术和多媒体技术的发展，浙江大学城市学院积极稳妥地大力推进教学方法和教学手段的改革，研究人才培养模式、课程体系和教学内容改革的思路，积极倡导使用现代化教学手段，鼓励教师申报现代教育技术理论研究课题和制作多媒体课件以及网络课程建设。

　　突出启发学生思维的教学理念，融综合能力的培养于课程教学。大学课程教学的最重要思想，应是培养和开启学生的思维方法，在新的问题与原有知识之间，搭建分析、解决问题的桥梁。探索和实践以开启学生思维、提高学生综合能力为主旨的课程教学思想，把学生综合能力的培养融入到课程教学中就显得尤为重要。从结合工程实际问题的引入，到问题的分析、归类、解决，再回到实际工程的应用，每个环节都让学生真正理解和领会问题的来龙去脉，使学生形成一条脉络清晰的主线。

　　直流电机双闭环系统设计贯穿整个教学过程。采用项目驱动式教学方法，将直流电机双闭环系统建模仿真贯穿整个教学过程。双闭环直流调速控制系统有较好性能，因而得到较为广泛应用。在实际应用中，可以通过改变双闭环直流调速系统内环电流调节器和外环的转速调节器的参数来提高整个系统的性能。让学生在学习理论内容基础上，建立系统数学模型，分别按二阶最佳和三阶最佳设计方案，采用 PI控制算法，对电流调节器和转速调节器进行设计，对所建立的模型在Matlab7的环境下进行仿真。

　　如图所示，先将积分作用有限幅功能的PI控制器集成为一个子系统用作主要的控制器，再依据电机的具体参数以及相适应的数学模型进行建模，得到上图模型。学生们可以根据仿真结果，形象地看出直流电机启动过程动态过程的3个阶段：

　　第一阶段是电流上升阶段，转速环输入很大，其输出很快达到限幅值，电流也很快上升，接近其最大值;

　　第二阶段，转速环饱和，相当于开路状态，系统表现为恒值电流给定下的电流调节系统，电流基本不变，系统恒加速，转速线性增长;

　　第三阶段，当转速达给定值后，转速调节器的给点值与反馈值相等，输入偏差等于零，但由于积分作用，其输出还是很大，出现超调，此时转速环输入端出现负偏电压，使它退出饱和状态，进入线性调节阶段，使速度保持恒定。

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