基于卓越工程師教育培養計劃的運動(dòng)控制系統論文
關(guān)鍵詞：運動(dòng)控制系統 教學(xué)模式 工程師培養 工程應用性 MATLAB仿真
摘 要：本文從培養卓越工程師的需求出發(fā)，對運動(dòng)控制系統課程的教學(xué)改革進(jìn)行探索。課堂教學(xué)采用以學(xué)生為主，以問(wèn)題為導向的探究式教學(xué)模式，同時(shí)課堂教學(xué)和實(shí)驗、課程設計教學(xué)實(shí)踐環(huán)節相呼應，為畢業(yè)設計打下基礎。
教育部提出的“卓越工程師培養計劃”是我國高等教育中長(cháng)期發(fā)展規劃中的一個(gè)重要計劃，通過(guò)教育和行業(yè)、高校和企業(yè)的密切合作，以實(shí)際工程為背景，以工程技術(shù)為主線(xiàn)，使學(xué)生在走出校門(mén)后，具有分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、將好的設想和概念轉化為現實(shí)的能力[1]。而現行的教學(xué)方法，在培養高素質(zhì)綜合能力人才方面，還有著(zhù)種種的不足，高校教育內容及方式方法的改革勢在必行。
運動(dòng)控制系統是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心專(zhuān)業(yè)課程。該課程集電機及拖動(dòng)基礎、檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制原理和計算機控制技術(shù)等課程相關(guān)基礎知識于一體，課程的理論性和實(shí)踐性都非常強，因此課程的教學(xué)難度較大，學(xué)生理解和接受知識困難多，不能很好地掌握和進(jìn)行實(shí)際系統的設計，所以有必要從教學(xué)理念、教學(xué)內容、教學(xué)方式等方面進(jìn)行改革，達到學(xué)以致用解決實(shí)際問(wèn)題的目的。
一、課堂上建立探究式的教學(xué)模式
課堂教學(xué)由單純的教師講授方式轉化為以問(wèn)題為導向的探究式、討論式的教學(xué)模式。講課中教師始終以學(xué)生為主體，激發(fā)學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性。課程講授方式貫徹由淺入深、循序漸進(jìn)的原則，如講矢量控制系統，首先給出靜止三相坐標系下異步電動(dòng)機的動(dòng)態(tài)數學(xué)模型，讓學(xué)生思考如何轉化為直流電動(dòng)機物理模型，提出解決方法，引出坐標變換的方法。引導學(xué)生推導同步旋轉坐標系下異步電動(dòng)機的動(dòng)態(tài)數學(xué)模型，引出矢量控制系統原理。建立矢量控制系統結構，通過(guò)仿真實(shí)驗分析系統性能。使學(xué)生不斷的思考，思維緊緊跟著(zhù)課程內容進(jìn)行，參與到教師的講課中。
二、理論教學(xué)內容和教學(xué)方法的組織
1.合理安排與更新教學(xué)內容
隨著(zhù)交流調速技術(shù)在實(shí)際中廣泛的應用，交流調速有取代直流調速的發(fā)展趨勢。因此，在教學(xué)安排上，交流調速內容應占主導地位，在學(xué)時(shí)上應占課程的60％以上。課程教學(xué)內容改革不僅要淘汰陳舊落后的調速方法，還要適當補充新的內容。例如在交流調速中，轉差功率消耗型系統只做簡(jiǎn)要介紹，重點(diǎn)介紹高性能的異步電動(dòng)機矢量控制和直接轉矩控制系統。
2.多媒體教學(xué)和板書(shū)教學(xué)相結合的教學(xué)手段
利用多媒體教學(xué)手段，一方面可加大課堂信息量，節省課堂現場(chǎng)畫(huà)圖時(shí)間。另一方面也可從網(wǎng)上下載實(shí)際案例的`彩色實(shí)物圖片和原理圖進(jìn)行講解[2]，使“運動(dòng)控制系統”的抽象概念和復雜過(guò)程形象化，采用動(dòng)畫(huà)技術(shù)可以生動(dòng)地將概念和復雜過(guò)程講清楚。但多媒體課件在需要回顧前面內容時(shí)不太方便，這時(shí)可用板書(shū)來(lái)彌補，將一些關(guān)鍵公式寫(xiě)在黑板上，與課件上內容相結合，有助于學(xué)生抓住重點(diǎn)、更好地銜接新內容。
3.充分發(fā)揮Matlab在教學(xué)中的作用
將Matlab/Simulink仿真軟件引入教學(xué)活動(dòng)中，可增強教學(xué)效果。仿真實(shí)驗尤其是用于交流調速系統可起到事半功倍效果，如矢量變換仿真、轉差頻率控制的矢量控制系統仿真和直接轉矩控制系統仿真等，使學(xué)生對交流調速系統變頻控制內容感到不再抽象，容易理解。
三、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節的探索
運動(dòng)控制系統課程的實(shí)驗教學(xué)環(huán)節包括實(shí)驗教學(xué)、課程設計和畢業(yè)設計。實(shí)驗教學(xué)有助于增進(jìn)學(xué)生對理論的理解。但是傳統的實(shí)驗多是驗證性的，為提高學(xué)生的創(chuàng )新能力，應引進(jìn)開(kāi)放實(shí)驗設備，適當增加綜合設計性實(shí)驗，培養學(xué)生動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力。課程設計環(huán)節彌補了理論教學(xué)和實(shí)驗教學(xué)在系統設計方面的不足，使學(xué)生初步體驗運動(dòng)控制系統的設計過(guò)程。課程設計的題目可有兩個(gè)方向：(1)分析設計：根據控制對象模型和性能指標要求進(jìn)行方案確定、原理電路設計、元器件參數計算和選擇、控制電路圖等[3]，提高學(xué)生運用理論知識解決實(shí)際問(wèn)題的能力；(2)仿真驗證：如交流調速系統的矢量控制和直接轉矩控制，建立仿真模型對控制算法進(jìn)行仿真，加深對SVPWM控制技術(shù)和坐標變換的理解，提高學(xué)生計算機仿真能力。
畢業(yè)設計環(huán)節要求學(xué)生綜合運用本專(zhuān)業(yè)各課程的理論知識，通過(guò)查閱有關(guān)文獻，確定設計中計算機類(lèi)型，選擇轉速、電流傳感器，設計數字PI調節器，完成調速系統硬件電路設計及元器件選型。在實(shí)驗室對調速系統關(guān)鍵部分進(jìn)行調試，編制出調速系統程序并調試通過(guò)，最終獨立設計出一個(gè)符合實(shí)際生產(chǎn)需要的調速系統。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(shí)際緊密結合，為工程應用性提供保障。
四、結語(yǔ)
運動(dòng)控制系統課程涉及的專(zhuān)業(yè)基礎課多、綜合性強，實(shí)驗教學(xué)手段落后等實(shí)際情況，導致教與學(xué)的難度較大，本文針對傳統的教學(xué)模式存在的問(wèn)題，在課程教學(xué)模式、課程內容、教學(xué)實(shí)踐環(huán)節、教學(xué)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(dòng)控制系統課程教學(xué)突出工程實(shí)際應用性研究，洛陽(yáng)理工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）第21卷，第3期，2011年9月，pp88-90
[2]倪超，鄒紅艷.運動(dòng)控制系統課程實(shí)驗教學(xué)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(dòng)控制課程群的實(shí)踐教學(xué)改革研究，合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會(huì )科學(xué)版)第24卷第l期2010年2月pp113-115
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