時(shí)間：2022-12-05 22:59:08
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇自動(dòng)控制理論論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：控制理論；系統(tǒng)化；比較教學(xué)
中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）21-0042-02
控制理論是自動(dòng)化及其相關(guān)專業(yè)的一門(mén)重要核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，在武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我院”）自動(dòng)化專業(yè)，控制理論所授主要內(nèi)容為以經(jīng)典控制論為核心的“自動(dòng)控制原理”和以卡爾曼的狀態(tài)空間分析法為核心的“現(xiàn)代控制理論”。
其中，“自動(dòng)控制原理”是研究控制系統(tǒng)的一般規(guī)律，并為系統(tǒng)的分析和綜合提供基本理論和方法的專業(yè)基礎(chǔ)核心課程。該課程又是“現(xiàn)代控制理論”“過(guò)程控制系統(tǒng)”“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”“智能控制”等許多后續(xù)課程的基礎(chǔ)。而作為其后續(xù)課程的“現(xiàn)代控制理論”仍作為碩士研究生“線性系統(tǒng)理論”與“最優(yōu)控制”等學(xué)位課程的基礎(chǔ)。這兩門(mén)課程理論性強(qiáng)，概念多且雜，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高。而我院作為一個(gè)三本院校，自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生相比較一本和二本的學(xué)生而言，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較為薄弱，故學(xué)好這兩門(mén)課對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)至關(guān)重要且具有一定的難度。
而教好上述兩門(mén)課程也是教師必須思考和解決的重要問(wèn)題。筆者經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐，摸索出一套比較適合三本院校學(xué)生的系統(tǒng)化教學(xué)方法，致力于培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀，進(jìn)行了一些嘗試，且取得了一定的效果。
一、工程背景系統(tǒng)性
任何一種理論的產(chǎn)生都有其歷史背景，都是在實(shí)踐中產(chǎn)生的。自動(dòng)控制技術(shù)萌芽在18世紀(jì)，在第一次世界工業(yè)革命期間，自動(dòng)控制技術(shù)逐漸應(yīng)用到現(xiàn)代工業(yè)中。其中最卓越的代表是瓦特（J.Watt）發(fā)明的蒸汽機(jī)離心調(diào)速器，一種憑借直覺(jué)的實(shí)證性發(fā)明。飛球調(diào)節(jié)器有時(shí)使蒸汽機(jī)速度出現(xiàn)大幅度振蕩，其他自動(dòng)控制系統(tǒng)也有類(lèi)似現(xiàn)象。
由于當(dāng)時(shí)還沒(méi)有自控理論，所以不能從理論上解釋這一現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問(wèn)題，盲目探索了大約一個(gè)世紀(jì)之久。1868年英國(guó)麥克斯韋爾的“論調(diào)速器”論文指出：不應(yīng)單獨(dú)研究飛球調(diào)節(jié)器，必須從整個(gè)系統(tǒng)分析控制的不穩(wěn)定。麥克斯韋爾的這篇著名論文被公認(rèn)為自動(dòng)控制理論的開(kāi)端，接著就進(jìn)入了經(jīng)典控制理論發(fā)展的孕育期。1875年，英國(guó)勞斯提出代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)。1895年，德國(guó)赫爾維茲提出代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)。1892年，俄國(guó)李雅普諾夫提出穩(wěn)定性定義和兩個(gè)穩(wěn)定判據(jù)。1932年，美國(guó)奈奎斯特提出奈氏穩(wěn)定判據(jù)。戰(zhàn)中自動(dòng)火炮、雷達(dá)、飛機(jī)以及通訊系統(tǒng)的控制研究直接推動(dòng)了經(jīng)典控制的發(fā)展。1948年，維納出版《控制論》，形成完整的經(jīng)典控制理論，標(biāo)志控制學(xué)科的誕生。維納成為控制論的創(chuàng)始人。
經(jīng)典控制理論的主要內(nèi)容包括：系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、時(shí)域分析法、頻率特性法、根軌跡法、系統(tǒng)綜合與校正、非線性系統(tǒng)和采樣控制系統(tǒng)分析法等。
從四十年代到五十年代末，經(jīng)典控制理論的發(fā)展與應(yīng)用使整個(gè)世界的科學(xué)水平出現(xiàn)了巨大的飛躍，幾乎在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸及國(guó)防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域都廣泛采用了自動(dòng)化控制技術(shù)（可以說(shuō)工業(yè)革命和戰(zhàn)爭(zhēng)促使了經(jīng)典控制理論的發(fā)展）。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不僅需要迅速地發(fā)展控制理論，而且也給現(xiàn)代控制理論的發(fā)展準(zhǔn)備了兩個(gè)重要的條件――現(xiàn)代數(shù)學(xué)和數(shù)字計(jì)算機(jī)。現(xiàn)代數(shù)學(xué)，例如泛函分析、現(xiàn)代代數(shù)等，為現(xiàn)代控制理論提供了多種多樣的分析工具；而數(shù)字計(jì)算機(jī)為現(xiàn)代控制理論發(fā)展提供了應(yīng)用的平臺(tái)。[1]
在二十世紀(jì)五十年代末，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了核能技術(shù)、空間技術(shù)的發(fā)展，并且為多輸入多輸出系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)提供了新的手段。
五十年代后期，貝爾曼（Bellman）等人提出了狀態(tài)分析法，在1957年提出了動(dòng)態(tài)規(guī)劃。1959年卡爾曼（Kalman）和布西創(chuàng)建了卡爾曼濾波理論；1960年在控制系統(tǒng)的研究中成功地應(yīng)用了狀態(tài)空間法，并提出了可控性和可觀測(cè)性的新概念。
由上面的歷史背景介紹可以看出，現(xiàn)代控制理論是在自動(dòng)控制理論的基礎(chǔ)上發(fā)展得到的，盡管兩種理論在方法和思路上有顯著的不同，但是在教授的時(shí)候不能將兩者視為單獨(dú)的個(gè)體。筆者每次在緒論部分都會(huì)系統(tǒng)化地講解理論的產(chǎn)生，以讓學(xué)生對(duì)兩門(mén)課程形成一個(gè)初步的比較清晰的認(rèn)識(shí)。
二、理論教學(xué)的系統(tǒng)性
在這兩門(mén)課程的理論教學(xué)過(guò)程中，雖然涉及到的知識(shí)點(diǎn)有差異，但是經(jīng)筆者研究，在具體教學(xué)中，兩門(mén)課程的教學(xué)有些許共性，比如說(shuō)兩門(mén)課程的教學(xué)流程就基本一致。如圖1所示：相對(duì)于現(xiàn)代控制原理而言，自動(dòng)控制原理理論推導(dǎo)較少，同時(shí)其工科背景較強(qiáng)，實(shí)例較多。在學(xué)習(xí)之初，可先幫助學(xué)生搭建起分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的基本框架，形成一個(gè)較為初步的系統(tǒng)觀。
自動(dòng)控制原理分析問(wèn)題的核心是數(shù)學(xué)建模，穩(wěn)定性判斷和性能指標(biāo)的計(jì)算，[2]主要分析方法是時(shí)域分析法、頻域分析法和根軌跡分析法。時(shí)域分析法直觀易懂，頻域分析法是自動(dòng)控制原理的核心，根軌跡分析法在目前的工程實(shí)踐中已用的很少，在學(xué)時(shí)有限的情況下可略講。在實(shí)際講解的過(guò)程中，要合理安排學(xué)時(shí)，適當(dāng)加快時(shí)域分析法的講授，略講根軌跡分析法，重點(diǎn)講解頻域分析法及系統(tǒng)校正。
現(xiàn)代控制理論包含了大量的理論概念機(jī)數(shù)學(xué)公式，在實(shí)際講授中，應(yīng)弱化理論推導(dǎo)，在教學(xué)過(guò)程中可結(jié)合倒立擺工程實(shí)例，從建模、穩(wěn)定性分析、能控能觀性分析、極點(diǎn)配置到狀態(tài)反饋，形成一個(gè)較為完整的分析過(guò)程。[3]
總而言之，在講解的過(guò)程中，注重引言，初步建立系統(tǒng)觀，結(jié)合實(shí)例，比較異同，突出重難點(diǎn)，最后再通過(guò)總結(jié)強(qiáng)化各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系。[4]
三、實(shí)踐教學(xué)的系統(tǒng)性
1.重視實(shí)驗(yàn)，理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)化[5]
以往，控制理論的實(shí)驗(yàn)課和理論課教學(xué)是獨(dú)立的，理論課教師和實(shí)驗(yàn)課教師各行其道，相互交流匱乏。目前，學(xué)院已明確提出，理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的一致性，理論課教師必須參與進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教學(xué)手段要豐富、系統(tǒng)。
2.實(shí)驗(yàn)箱教學(xué)和仿真教學(xué)的系統(tǒng)化
首先在實(shí)驗(yàn)箱上搭建模擬電路，利用信號(hào)發(fā)生器、示波器等測(cè)量波形和數(shù)據(jù)。同時(shí)引入MATLAB仿真，先引出數(shù)學(xué)模型，利用MATLAB強(qiáng)大的系統(tǒng)工具箱分析并繪制各種相應(yīng)曲線，利用Simulink工具箱進(jìn)行校正和狀態(tài)反饋設(shè)計(jì)。[6]最后，對(duì)比電路測(cè)試波形和仿真結(jié)果，可讓學(xué)生深入了解理論和實(shí)際參數(shù)之間的差異，進(jìn)而尋找原因，加深理解。
四、今后教學(xué)方向
在今后的教學(xué)過(guò)程中，可進(jìn)一步加強(qiáng)比較，加強(qiáng)學(xué)生的系統(tǒng)觀，并且嘗試遷移到其他相關(guān)學(xué)科，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)整個(gè)學(xué)科的理解。
參考文獻(xiàn)：
[1]萬(wàn)雄波，楊方.基于“自動(dòng)控制原理”與“現(xiàn)代控制理論”課程異同點(diǎn)分析的教學(xué)探索[J].科教文匯，2013，（7）：56-57.
[2]孫韻鈺.“相似論”在“自動(dòng)控制理論”課程教學(xué)中的運(yùn)用[J].消費(fèi)電子，2013，（7）.
[3]王斌，李斌.“現(xiàn)代控制理論”教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2013，（10）：61-62.
[4]李長(zhǎng)云.“自動(dòng)控制理論”的系統(tǒng)化教學(xué)實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2013，（8）：75-77.
論文摘要：自動(dòng)控制原理課程不僅是控制類(lèi)專業(yè)而且是電子信息類(lèi)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。主要介紹了自動(dòng)控制原理課程建設(shè)與改革的實(shí)踐和體會(huì)。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(duì)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)體系的整合和優(yōu)化以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與實(shí)驗(yàn)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(dòng)手能力，提高教學(xué)質(zhì)量。實(shí)踐證明，效果良好，并對(duì)該課程的進(jìn)一步改革提出了一些設(shè)想。
引言
自動(dòng)控制理論發(fā)展的歷史并不長(zhǎng)，從二十世紀(jì)三十年代開(kāi)始，不過(guò)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(mén)理論課程已是控制類(lèi)和電子信息類(lèi)專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課之一，是一門(mén)知識(shí)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(duì)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(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，新的控制方法和控制手段也越來(lái)越多，為了適應(yīng)時(shí)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(duì)自動(dòng)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(shí)驗(yàn)大綱和考核大綱。適時(shí)地把一些新內(nèi)容、新的教學(xué)成果、應(yīng)用實(shí)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(shí)數(shù)，將經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論結(jié)合起來(lái)講授，重點(diǎn)講解控制理論的基本知識(shí)及應(yīng)用，理清思路，了解方法，增強(qiáng)系統(tǒng)性。
自動(dòng)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(jì)。圍繞這條主線，把教學(xué)內(nèi)容劃分為六大塊：自動(dòng)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(jì)、采樣控制系統(tǒng)的分析和非線性系統(tǒng)的分析。對(duì)于系統(tǒng)分析是重點(diǎn)講解部分，介紹了各種分析方法：時(shí)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(dòng)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(jì)這一重點(diǎn)部分的講解中，介紹了根軌跡設(shè)計(jì)法、頻域設(shè)計(jì)法和狀態(tài)控制設(shè)計(jì)法，與系統(tǒng)分析相呼應(yīng)，使學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，圍繞“系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)”這條主線進(jìn)行，做到舉一反三，從而對(duì)自動(dòng)控制理論有一個(gè)完整清晰的理解。
在分析設(shè)計(jì)這個(gè)主線下，以穩(wěn)定性指標(biāo)為輔線。在各個(gè)有關(guān)章節(jié)的小結(jié)中對(duì)穩(wěn)定性都予以重點(diǎn)討論，通過(guò)對(duì)各種穩(wěn)定性判斷方法的分析，把前后的知識(shí)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(jì)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(shí)現(xiàn)了Matlab仿真演示，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)抽象理論的感性認(rèn)識(shí)，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(duì)目前控制理路研究的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)作一些簡(jiǎn)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(dòng)控制原理對(duì)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(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，學(xué)生在學(xué)習(xí)中經(jīng)常會(huì)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(shí)爆炸為特征的今天，傳統(tǒng)的教學(xué)手段以不能適應(yīng)時(shí)代的需要，教學(xué)手段的改革勢(shì)在必行。在《自動(dòng)控制原理》課的多媒體教學(xué)實(shí)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(kāi)發(fā)了《自動(dòng)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(shū)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(dòng)、逼真、容量大的優(yōu)點(diǎn)，又充分利用了板書(shū)教學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性、邏輯性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)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(duì)教學(xué)質(zhì)量的提高起了一定的積極作用。
2．2加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力
注重實(shí)踐能力的培養(yǎng)，堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的原則，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解，僅僅通過(guò)課堂講解還很不夠，必須通過(guò)實(shí)踐教學(xué)這一環(huán)節(jié)，使學(xué)生對(duì)知識(shí)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。
實(shí)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(guò)程中，我們加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，徹底改造了原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開(kāi)發(fā)了綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)，目的在于通過(guò)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用控制理論的方法解決實(shí)際問(wèn)題、將實(shí)際問(wèn)題抽象為理論問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)只提目標(biāo)和要求，沒(méi)有詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)電路圖。學(xué)生根據(jù)個(gè)人情況自主選擇難度等級(jí)不同的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)系統(tǒng)的性能要求，獨(dú)立完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)搭建和調(diào)試，記錄原始數(shù)據(jù)和圖形，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。所有這些都極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)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(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力，使其觀察、分析和解決問(wèn)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(shí)際的能力，在教學(xué)過(guò)程中還增加了課程設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生了解到了Matlab軟件在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，加深學(xué)生對(duì)(lf動(dòng)控制原理》這門(mén)課程的基本概念，基本的分析方法及設(shè)計(jì)方法的理解。
3以教學(xué)推動(dòng)科研，以科研促進(jìn)教學(xué)
對(duì)于普通高等教育來(lái)說(shuō)，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(gè)方面，兩者不可分割。從自動(dòng)控制理論來(lái)講，它近幾十年才建立起來(lái)，與工程實(shí)際聯(lián)系較廣，特別是在發(fā)展過(guò)程中，數(shù)學(xué)和計(jì)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(shuō)，控制理論是工程與數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)相互作用的前沿。在教學(xué)中講授理論知識(shí)的同時(shí)，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(jī)較好，對(duì)科研又有一定興趣的同學(xué)，參加有關(guān)教師的科研項(xiàng)目，也可為學(xué)生科技活動(dòng)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(dòng)了學(xué)生的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，另方面，也可為科研活動(dòng)的開(kāi)展打好基礎(chǔ)。學(xué)生通過(guò)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(shí)施。取得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生的基本知識(shí)、專業(yè)能力、實(shí)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(zhǎng)。尚需繼續(xù)探索和實(shí)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(shí)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(shí)踐技能為宗旨，真正探索出一種新的實(shí)踐教育模式。
由于機(jī)器人具有可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)、功能強(qiáng)大的特點(diǎn)使其成為執(zhí)行高危險(xiǎn)任務(wù)的理想平臺(tái)，具有步行能力的機(jī)器人更是該領(lǐng)域研究的前沿課題。
本論文為6腿機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)，采用了1種分層控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用1點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的串行通信模式。論文對(duì)單關(guān)節(jié)控制器的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)單研究并采用PID控制算法對(duì)關(guān)節(jié)的位置控制進(jìn)行控制。完成了基本的硬件設(shè)計(jì)，包括主從控制器的設(shè)計(jì)，主從通訊設(shè)計(jì)，延時(shí)及驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，傳感器及其信號(hào)處理的設(shè)計(jì)。在軟件設(shè)計(jì)方面，給出了主從通訊，步態(tài)算法的軟件實(shí)現(xiàn)程序框圖。
關(guān)鍵詞：6腿機(jī)器人、Motorola MCU、PID控制、主從通訊、編碼器、步態(tài)
第1章 緒論
1.1 課題的研究背景及意義
機(jī)器人學(xué)是迅速發(fā)展的交叉性學(xué)科，但世界各國(guó)對(duì)機(jī)器人的定義各不相同，聯(lián)合國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化組織采納美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)給“機(jī)器人”下的定義:“1種可以反復(fù)編程和多功能的，用來(lái)搬運(yùn)材料、0件、工具的操作機(jī)；或者為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變的和可編程的動(dòng)作的專門(mén)系統(tǒng)”。
機(jī)器人技術(shù)成為高科技應(yīng)用領(lǐng)域中的重要組成部分。可以預(yù)言，機(jī)器人技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景，它正向著具有行走能力、對(duì)環(huán)境的自主性強(qiáng)、具有多種感覺(jué)能力的智能機(jī)器人的方向發(fā)展。機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)展與其在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，引起了各國(guó)專家、學(xué)者的普遍關(guān)注。許多技術(shù)先進(jìn)國(guó)家均把機(jī)器人技術(shù)的開(kāi)發(fā)、研究列入國(guó)家高科技發(fā)展計(jì)劃，進(jìn)行大力研究。機(jī)器人學(xué)作為1門(mén)邊緣學(xué)科，成為當(dāng)前高科技發(fā)展的前沿學(xué)科，它與高等動(dòng)力學(xué)、材料科學(xué)、近代電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、自動(dòng)控制理論與系統(tǒng)、傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)、系統(tǒng)工程等學(xué)科關(guān)系密切，相互滲透，共同發(fā)展。機(jī)器人的要害是自動(dòng)控制，是計(jì)算機(jī)與人工智能的結(jié)合，它解決CAD, CAM, CAE等1系列問(wèn)題。機(jī)器人先進(jìn)程度和功能的強(qiáng)弱，通常直接受到其控制技術(shù)的影響。由于機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型具有變參數(shù)強(qiáng)耦合、高度非線性的特點(diǎn)，機(jī)器人控制要求精度高與速度快;并具有通用性、柔軟性與靈活性，它在很大程度上依賴于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析、感知能力與伺服技術(shù)。現(xiàn)代控制理論的發(fā)展、高級(jí)控制策略的探求，新1代計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與人工智能開(kāi)發(fā)將給機(jī)器人技術(shù)帶來(lái)新的生機(jī)。
機(jī)器人學(xué)是迅速發(fā)展的交叉性學(xué)科，但世界各國(guó)對(duì)機(jī)器人的定義各不相同，聯(lián)合國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化組織采納美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)給“機(jī)器人”下的定義:“1種可以反復(fù)編程和多功能的，用來(lái)搬運(yùn)材料、0件、工具的操作機(jī):或者為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變的和可編程的動(dòng)作的專門(mén)系統(tǒng)”。
機(jī)器人可分為固定式和行走式。1般的工業(yè)機(jī)器人如立柱式、機(jī)座式和屈伸式機(jī)器人大部分為固定式.但是隨著海洋科學(xué)、原子能工業(yè)及宇宙空間事業(yè)的發(fā)展甚至人類(lèi)娛樂(lè)的需要，可以預(yù)見(jiàn)，具有智能的可移動(dòng)機(jī)器人、能夠自行的柔性機(jī)器人肯定是今后機(jī)器人的發(fā)展方向。
Abstract： Automatic Control Principle is an integral part of automation specialty. It has the characteristics of more content， strong theory， and students generally feel difficult to study. Combined with years of teaching reform， with the help of excellence course construction plan， we build a set of student-oriented normalized dynamic teaching system with diversified teaching and comprehensive teaching platform， focusing on inspiring the creative thinking. It effectively improves the teaching effect.
關(guān)鍵詞： 自動(dòng)控制原理；卓越課程；動(dòng)態(tài)；教學(xué)改革
Key words： automatic control principle；excellence course；dynamic；teaching reform
中圖分類(lèi)號(hào)：TP13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）29-0213-02
0 引言
為較好地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，激發(fā)其自覺(jué)學(xué)習(xí)、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和積極探索問(wèn)題的能動(dòng)意識(shí)。江南大學(xué)借鑒蘇格蘭經(jīng)驗(yàn)[1]，設(shè)計(jì)并啟動(dòng)了“卓越課程”的建設(shè)工程，《自動(dòng)控制原理》作為專業(yè)核心課，被列入第一批卓越課程的建設(shè)項(xiàng)目。一年的實(shí)踐證明，卓越課程深受學(xué)生歡迎，能夠調(diào)動(dòng)起所有學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，把輸入型的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為輸出型的應(yīng)用，把被動(dòng)應(yīng)付性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)和創(chuàng)造的主體。
1 目標(biāo)要求
課程建設(shè)是教學(xué)改革的突破口，也是提高教育質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。江南大學(xué)卓越課程的建設(shè)宗旨，就是支撐和實(shí)踐國(guó)家人才培養(yǎng)的卓越計(jì)劃和課程本身的價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)不同的教學(xué)方式充分發(fā)揮學(xué)生的潛力，提升其學(xué)習(xí)期望，幫助其儲(chǔ)備基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使之成為能為社會(huì)做貢獻(xiàn)，博學(xué)而有責(zé)任心的現(xiàn)代人才。《自動(dòng)控制原理》卓越課程的建設(shè)目標(biāo)就是，以啟發(fā)性、主動(dòng)性、趣味性、實(shí)踐性為原則，結(jié)合本課程特色，追求高素質(zhì)、創(chuàng)新型和工程型人才培養(yǎng)目標(biāo)。通過(guò)本課程的全部教學(xué)過(guò)程，使學(xué)生能夠掌握基礎(chǔ)知識(shí)、追蹤科技前沿，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新思維，學(xué)會(huì)把課本、課堂的知識(shí)用于實(shí)踐和工程設(shè)計(jì)。以課內(nèi)、外結(jié)合，師生換位互動(dòng)和產(chǎn)生問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)力，以理論基礎(chǔ)、實(shí)例分析、實(shí)際應(yīng)用為基本點(diǎn)，使教學(xué)過(guò)程能真正發(fā)揮引導(dǎo)和啟發(fā)作用，把被動(dòng)灌輸性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)探索性學(xué)習(xí)，以增強(qiáng)課程魅力，提高教學(xué)效果。
2 實(shí)施辦法
《自動(dòng)控制原理》卓越課程的實(shí)施過(guò)程，在遵循江南大學(xué)卓越課程建設(shè)要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合本課程特色設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法。具體如下：
2.1 組織措施 成立卓越課程建設(shè)小組，由教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的副教授及以上職稱教師承擔(dān)，采取30人左右的小班授課，每個(gè)班級(jí)又分成5～6個(gè)學(xué)習(xí)討論小組。我校自動(dòng)化專業(yè)的5個(gè)班級(jí)同時(shí)開(kāi)設(shè)卓越課程，教學(xué)隊(duì)伍由7位教師和5位研究生助教組成。7位教師中，5位分別為5個(gè)班的主講教師，負(fù)責(zé)課程內(nèi)容的組織、課堂教學(xué)和答疑，1位教師負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)答疑，1位教師負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動(dòng)的內(nèi)容組織和指導(dǎo)；要求5位助教參與討論課的學(xué)習(xí)，同時(shí)負(fù)責(zé)批改學(xué)生課外作業(yè)，協(xié)助教師分別負(fù)責(zé)5個(gè)班學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)的指輔導(dǎo)、檢查和督促。每個(gè)班級(jí)的教學(xué)活動(dòng)由主講教師統(tǒng)一負(fù)責(zé)管理。
2.2 教學(xué)方法 為做到以學(xué)生為本，加強(qiáng)能力培養(yǎng)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和積極性，卓越課程的教學(xué)活動(dòng)采用專題式和探究式教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法[2]。專題式教學(xué)法是基于自動(dòng)控制原理課程自身特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。其特點(diǎn)是將課程內(nèi)容糅合編制成幾個(gè)專題，由主講教師精講。每個(gè)專題包括：一個(gè)或幾個(gè)核心內(nèi)容（觀點(diǎn)、難點(diǎn)）目前國(guó)內(nèi)外發(fā)展及研究熱點(diǎn)在實(shí)踐中的應(yīng)用提出需思考的問(wèn)題和學(xué)習(xí)奮斗的目標(biāo)。在教學(xué)時(shí)注重每個(gè)專題的完整性和各專題之間的緊密聯(lián)系，使整個(gè)課程內(nèi)容緊密銜接，增強(qiáng)了控制理論的系統(tǒng)性。探究式教學(xué)是基于反饋控制的基本思想設(shè)計(jì)的。其特點(diǎn)是師生雙方共同參與的一種“雙主式”教學(xué)，教學(xué)研究的重心從知識(shí)傳授轉(zhuǎn)向能力培養(yǎng)，從重視結(jié)果轉(zhuǎn)向重視過(guò)程。方法是在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，針對(duì)每個(gè)章節(jié)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題及其在工程實(shí)際中的應(yīng)用問(wèn)題，以學(xué)生獨(dú)立思考和合作討論為主，在“發(fā)現(xiàn)提出問(wèn)題—思考分析問(wèn)題—初步解決問(wèn)題—反饋解決情況—完整解決問(wèn)題”的閉環(huán)探究過(guò)程中，通過(guò)師生之間的合作與互動(dòng)，使學(xué)生能從不同的角度理解和掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的共同規(guī)律，并學(xué)會(huì)用控制理論的思想方法解決工程實(shí)際問(wèn)題；同時(shí)，能從知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀念等方面培養(yǎng)與提高學(xué)生的科學(xué)興趣和主動(dòng)探究能力。
2.3 考核形式 卓越課程的考核注重過(guò)程，考核成績(jī)由課堂互動(dòng)、隨堂作業(yè)和測(cè)試、期末考試等多元化形式組成，以全面評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度和運(yùn)用能力。上課聽(tīng)講和主動(dòng)發(fā)言（10%）；隨堂作業(yè)和測(cè)試（10%）；討論探究（10%），以討論小組為單位由學(xué)生自主打分，教師把關(guān)；自主學(xué)習(xí)（10%）：包括自主學(xué)習(xí)的筆記、答辯記錄、心得報(bào)告或小論文等；實(shí)驗(yàn)與操作（10%），由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師打分；課外實(shí)訓(xùn)（10%）：包括參加實(shí)訓(xùn)的次數(shù)、仿真過(guò)程的積極主動(dòng)性，對(duì)仿真軟件使用的熟練程度、系統(tǒng)設(shè)計(jì)情況、系統(tǒng)仿真結(jié)果、仿真分析能力等，由負(fù)責(zé)課外輔導(dǎo)的助教打分；課后作業(yè)與答疑（10%）：包括完成課后作業(yè)的數(shù)量和質(zhì)量，以及學(xué)生參與答疑的次數(shù)和所問(wèn)問(wèn)題情況；期末考試（30%）。
3 內(nèi)容組織
卓越課程的教學(xué)要求精講多練，增加課外學(xué)習(xí)訓(xùn)練任務(wù)，為學(xué)生提供更多自主思考和探索的空間。為此《自動(dòng)控制原理》卓越課程的整個(gè)教學(xué)過(guò)程共由課堂學(xué)習(xí)、討論探究、自主學(xué)習(xí)、課外實(shí)踐、課外輔導(dǎo)、課后作業(yè)等6大模塊組成，以營(yíng)造開(kāi)放、協(xié)作、自主的學(xué)習(xí)氛圍和批判性的學(xué)習(xí)環(huán)境。按教學(xué)計(jì)劃，本課程共72學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)64學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)。另外，按照與課堂教學(xué)時(shí)數(shù)不低于1：1的比例安排課外輔導(dǎo)內(nèi)容和實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng)。每部分的具體內(nèi)容和所占時(shí)數(shù)由課程組共同設(shè)計(jì)，由主講教師和輔導(dǎo)教師具體負(fù)責(zé)實(shí)施，詳見(jiàn)表1所示[3]。
3.1 教師精講模塊 課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)由主講教師精講，重在使學(xué)生掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。目前，這部分內(nèi)容占課程總學(xué)時(shí)的60%，將逐步過(guò)渡到30%。
3.2 討論探究模塊 以學(xué)生為主，實(shí)行分組討論，學(xué)生自主講解、自主提問(wèn)，或者教師啟發(fā)式提問(wèn)，學(xué)生間互相討論，老師參與，重在引導(dǎo)和解答，以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。這部分內(nèi)容占總課時(shí)的30%，將逐步過(guò)渡到60%。
3.3 課外實(shí)踐模塊 這部分內(nèi)容主要在開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)室完成，是指在教師或助教的指導(dǎo)下，學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)完成一些課外科技活動(dòng)，包括基本實(shí)驗(yàn)教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)、系統(tǒng)仿真和科技興趣活動(dòng)等。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以學(xué)生為主，通過(guò)各類(lèi)實(shí)驗(yàn)電路板、試驗(yàn)箱，完成對(duì)所學(xué)理論的試驗(yàn)驗(yàn)證，以加強(qiáng)對(duì)課堂所學(xué)基礎(chǔ)理論的理解；項(xiàng)目教學(xué)是學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目，或者教師指導(dǎo)學(xué)生完成大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練和創(chuàng)新基地項(xiàng)目，或者由教師指導(dǎo)學(xué)生參加各類(lèi)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，以鍛煉和提高學(xué)生科學(xué)研究的興趣和動(dòng)手操作的能力；系統(tǒng)仿真是在老師或助教的指導(dǎo)下，由學(xué)生自我完成自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與模擬仿真，以提高使用控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件分析問(wèn)題、查找問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；科技興趣活動(dòng)是專門(mén)針對(duì)基礎(chǔ)較弱、學(xué)習(xí)動(dòng)力不足的同學(xué)而設(shè)計(jì)的。凡沒(méi)有參加以上科技活動(dòng)的同學(xué)自由分小組組成科技興趣活動(dòng)小組，對(duì)自己感興趣的內(nèi)容和課題，進(jìn)行分析、研究和制作，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
3.4 課外輔導(dǎo)模塊 由教師或助教對(duì)每一位學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性、面對(duì)面的課外輔導(dǎo)，以幫助學(xué)生在提高學(xué)習(xí)能力的同時(shí)，擴(kuò)充知識(shí)面。
4 結(jié)束語(yǔ)
自動(dòng)控制原理卓越課程的建設(shè)與實(shí)施，是一種新的嘗試和體驗(yàn)，大大激發(fā)和提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣和能力，使學(xué)生不但深刻領(lǐng)會(huì)了本課程的理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用，而且充分認(rèn)識(shí)了專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)價(jià)值，掌握了專業(yè)課的學(xué)習(xí)方法，懂得了學(xué)習(xí)什么和為什么學(xué)習(xí)的問(wèn)題，對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)是一個(gè)極大的促進(jìn)，因此，有著深遠(yuǎn)的意義。當(dāng)然，它需要學(xué)校和教師花大力氣做好充分的準(zhǔn)備，包括各環(huán)節(jié)的內(nèi)容設(shè)計(jì)和組織形式，以盡力展現(xiàn)課程的價(jià)值和魅力，為培養(yǎng)創(chuàng)新人才做出積極貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)：
[1]羅娜.蘇格蘭卓越課程改革研究[D].華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011，5.
關(guān)鍵詞 工程教育認(rèn)證；現(xiàn)代控制理論；復(fù)雜工程問(wèn)題；教學(xué)改革
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1671-489X（2016）18-0106-03
Abstract Engineering education certification is the professional cer-tification for the higher education institutions to set up specialized education， and it requires the undergraduate education to be aimed at the analysis and solution of complex engineering problems. In this
paper， the characteristics and purse of modern control theory course are pointed out， the problems existing in teaching this course for under-
graduates are stated， and some detailed methods of teaching reform on modern control theory are proposed. Using a multi-disciplinary method stimulates the students’ interest in learning， improves the tea-ching effect， and enhances the students’ analysis and solving ability for the complex automation engineering problem.
Key words engineering education certification； modern control theory；complex engineering problems； teaching reform
1 引言
近年來(lái)，由于我國(guó)設(shè)立工科專業(yè)的本科高校、開(kāi)設(shè)的工科本科專業(yè)、工程教育本科在校生等規(guī)模比較大，工程教育認(rèn)證得到越來(lái)越多工科院校的廣泛關(guān)注與積極申請(qǐng)[1]。2015年3月，中國(guó)工程教育認(rèn)證協(xié)會(huì)修訂了《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》，包括通用標(biāo)準(zhǔn)和各專業(yè)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)，并在“畢業(yè)要求”上做了重大改變，增加為12條要求，而且重點(diǎn)突出本科教育要落實(shí)在“復(fù)雜工程問(wèn)題”的分析與解決[2]。雖然沒(méi)有明確定義“復(fù)雜工程問(wèn)題”，但認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對(duì)“復(fù)雜工程問(wèn)題”特征屬性進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明[2]。
作為控制理論的基礎(chǔ)知識(shí)，現(xiàn)代控制理論是眾多高校自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)的高年級(jí)本科生的必修課程，其課程教學(xué)也引起越來(lái)越多的重視[4-7]。江南大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)和電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)每年有近250名學(xué)生必修現(xiàn)代控制理論課程，所以探討工程教育認(rèn)證背景下現(xiàn)代控制理論課程的教學(xué)改革迫在眉睫。筆者根據(jù)多年從事現(xiàn)代控制理論課程教學(xué)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，深入分析該課程的特點(diǎn)、目的以及教學(xué)中存在的難點(diǎn)，針對(duì)如何提高學(xué)生對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的分析與解決能力，介紹一些具體的解決辦法與途徑。
2 課程特點(diǎn)及教學(xué)目的
現(xiàn)代控制理論是工科自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)的必選專業(yè)課程，其目的是使學(xué)生在學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理基礎(chǔ)上，對(duì)控制理論的有更深入、更廣泛的學(xué)習(xí)與掌握。作為專業(yè)必修課程，現(xiàn)代控制理論的課程特點(diǎn)是：理論性偏強(qiáng)，過(guò)于抽象；內(nèi)容豐富，綜合性強(qiáng)。對(duì)于大學(xué)本科生而言，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)應(yīng)該能夠掌握狀態(tài)空間分析方法的基本概念，在時(shí)域中建立控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式數(shù)學(xué)模型的方法，求解控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式的解，線性控制系統(tǒng)的能控性和能控性分析，線性控制系統(tǒng)的李雅普諾夫穩(wěn)定性分析方法，線性定常系統(tǒng)的綜合法，線性離散系統(tǒng)的分析和綜合方法，并為畢業(yè)后從事自動(dòng)化及其相關(guān)專業(yè)的學(xué)習(xí)和研究奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。目前，工程教育認(rèn)證要求現(xiàn)代控制理論課程要切實(shí)解決自動(dòng)化復(fù)雜工程問(wèn)題，提高學(xué)生對(duì)自動(dòng)化復(fù)雜工程問(wèn)題的分析與解決能力。
3 現(xiàn)代控制理論教學(xué)的特點(diǎn)與存在的問(wèn)題
作為自動(dòng)化、電氣工程等專業(yè)的必修課程，現(xiàn)代控制理論是在完成自動(dòng)控制原理、線性代數(shù)等基礎(chǔ)課程之后開(kāi)設(shè)的，使學(xué)生更深入了解本專業(yè)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、應(yīng)用前景與發(fā)展方向。因此，教學(xué)過(guò)程中要注重教學(xué)內(nèi)容的復(fù)雜工程應(yīng)用性、實(shí)踐性、針對(duì)性和專業(yè)性。參照工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，本科現(xiàn)代控制理論課程教學(xué)普遍存在如下問(wèn)題，亟待改革。
理論性強(qiáng)，課堂教學(xué)沉悶 由于現(xiàn)代控制理論具有理論性強(qiáng)和內(nèi)容抽象的特點(diǎn)，講課重點(diǎn)通常落實(shí)在理論知識(shí)、概念和公式推導(dǎo)上，忽視對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的引導(dǎo)與培養(yǎng)，從而學(xué)生很難將現(xiàn)代控制理論應(yīng)用于實(shí)際工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，很難提高復(fù)雜工程問(wèn)題的分析與解決能力。此外，很多教師采用多媒體課件進(jìn)行教學(xué)，課堂上一味地播放演示文稿，缺乏與學(xué)生的交流和互動(dòng)，致使課堂氣氛沉悶，教學(xué)效果差。
教材內(nèi)容單一，脫離工程實(shí)踐 現(xiàn)有教材的特點(diǎn)主要有：內(nèi)容重點(diǎn)關(guān)于理論概念和公式演算，通過(guò)簡(jiǎn)單示例來(lái)演示，包括RLC電路、電機(jī)系統(tǒng)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等[3]，其他專業(yè)相關(guān)的復(fù)雜工程示例偏少；概念抽象，公式復(fù)雜，從而缺失了工程形象感官，脫離了工程實(shí)踐，教學(xué)效果往往達(dá)不到預(yù)期；與經(jīng)典控制相比，現(xiàn)代控制理論對(duì)解決多變量復(fù)雜控制系統(tǒng)具有優(yōu)越性，而這一特點(diǎn)在教學(xué)過(guò)程中往往被忽視，同時(shí)這一點(diǎn)也是解決復(fù)雜自動(dòng)化工程問(wèn)題的有力手段；此外，與經(jīng)典控制理論之間的聯(lián)系不夠緊密。
課程時(shí)間安排滯后 以江南大學(xué)為例，在教學(xué)中，學(xué)生對(duì)該課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)效果還取決于基礎(chǔ)數(shù)學(xué)線性代數(shù)的掌握情況，但是現(xiàn)代控制理論課程安排滯后于線性代數(shù)至少4個(gè)學(xué)期，大部分學(xué)生對(duì)線性代數(shù)的內(nèi)容已經(jīng)陌生，所以教學(xué)效果沒(méi)有達(dá)到最好。
學(xué)生對(duì)仿真設(shè)計(jì)軟件陌生 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)在自動(dòng)化類(lèi)專業(yè)課程教學(xué)中起到越來(lái)越重要的作用，且自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)所涉及的仿真軟件非常多，如MATLAB[8]、LabVIEW[9]、Multisim[10]等。現(xiàn)代控制理論課程中的數(shù)學(xué)模型所針對(duì)的實(shí)際對(duì)象可以通過(guò)仿真軟件來(lái)模擬，如電路、水箱等，尤其針對(duì)復(fù)雜自動(dòng)化工程問(wèn)題，仿真實(shí)驗(yàn)可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)控制理論的掌握，加深對(duì)控制理論的理解，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如四旋翼無(wú)人直升機(jī)、倒立擺控制系統(tǒng)、球桿控制系統(tǒng)等[7]。然而，大多數(shù)本科生對(duì)這些仿真軟件比較陌生，很難對(duì)控制理論問(wèn)題進(jìn)行仿真研究，尤其無(wú)法對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行仿真研究。
4 教學(xué)改革措施與途徑
由于現(xiàn)代控制理論課程存在對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高，理論性偏強(qiáng)，課程安排滯后數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程，缺乏工程實(shí)踐驗(yàn)證等問(wèn)題，教與學(xué)的過(guò)程中都存在問(wèn)題，尤其在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中存在數(shù)學(xué)推導(dǎo)枯燥無(wú)味、缺乏工程背景、所學(xué)知識(shí)難以理解等問(wèn)題。由于是自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)的本科培養(yǎng)計(jì)劃的必修課程，現(xiàn)代控制理論的教學(xué)改革研究引起眾多高校教師的關(guān)注[4-7]。結(jié)合多年從事現(xiàn)代控制理論教學(xué)工作的經(jīng)驗(yàn)，筆者從自身實(shí)踐出發(fā)，參考工程教育認(rèn)證中的畢業(yè)要求，提出相應(yīng)的課程教學(xué)改革研究的思路與想法。
注重理論思維，簡(jiǎn)化理論推導(dǎo)，選取典型示例 教材是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要參考，現(xiàn)代控制理論課程的教材和教學(xué)內(nèi)容的適當(dāng)選擇對(duì)教學(xué)效果有至關(guān)重要的影響。在教學(xué)內(nèi)容的選取方面應(yīng)該做到：強(qiáng)調(diào)控制思想的邏輯貫通，弱化數(shù)學(xué)公式的推演，演示豐富有趣的實(shí)際示例，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。針對(duì)數(shù)學(xué)模型，選擇示例演示也要根據(jù)具體內(nèi)容進(jìn)行安排、難易適中，實(shí)際教學(xué)中可以采用學(xué)生易接觸和易掌握的示例，如RLC電路、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)等。
呼應(yīng)經(jīng)典控制，切合工程實(shí)踐，解決復(fù)雜工程問(wèn)題 現(xiàn)代控制理論是基于線性代數(shù)與矩陣論的專業(yè)基礎(chǔ)課程，旨在增強(qiáng)學(xué)生的控制理論基礎(chǔ)，加強(qiáng)和提升學(xué)生的控制思想和控制方法。教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該將現(xiàn)代控制理論聯(lián)系經(jīng)典控制理論，不時(shí)將兩者進(jìn)行對(duì)比、對(duì)照（如數(shù)學(xué)模型、運(yùn)動(dòng)軌跡、穩(wěn)定性、控制器設(shè)計(jì)等），從而使學(xué)生對(duì)現(xiàn)代控制理論基本概念的理解得以加強(qiáng)。此外，任課教師須從工程應(yīng)用角度來(lái)提出現(xiàn)代控制的重要概念，如能控性、能觀性、穩(wěn)定性等，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論概念的理解和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。針對(duì)現(xiàn)代控制理論教學(xué)內(nèi)容，再結(jié)合教師自身的科研與學(xué)術(shù)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)安排一定的課時(shí)來(lái)著重闡述如何利用現(xiàn)代控制理論來(lái)解決復(fù)雜工程問(wèn)題，如四旋翼飛機(jī)的控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題、復(fù)雜過(guò)程控制系統(tǒng)的分析與控制器設(shè)計(jì)等。
課內(nèi)課外綜合教學(xué) 借助于多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，教學(xué)方法和手段也得到不斷改進(jìn)，但如何采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法與手段來(lái)活躍課堂氣氛，進(jìn)而達(dá)到比較好的教學(xué)效果，仍然需要進(jìn)一步探討。獲得良好教學(xué)效果的首要前提：授課者必須明確教學(xué)大綱，深刻理解與掌握教學(xué)內(nèi)容，備課充分。同時(shí)，課堂教學(xué)中除了演示文稿或抄寫(xiě)板書(shū)，必須注重教學(xué)方法的改進(jìn)，結(jié)合多種教學(xué)方法來(lái)活躍課堂氣氛，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣：針對(duì)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)構(gòu)造性問(wèn)題來(lái)激發(fā)學(xué)生思考、討論和回答，通過(guò)互動(dòng)交流來(lái)活躍課堂氣氛；隨著計(jì)算機(jī)與通信等技術(shù)的發(fā)展，多媒體教學(xué)多姿多彩，不再是單一的播放幻燈片，動(dòng)畫(huà)、音響和錄像等其他多媒體形式也得到廣泛應(yīng)用，尤其在復(fù)雜工程問(wèn)題的引入與講解過(guò)程中更具有生動(dòng)性和真實(shí)性，多樣的教學(xué)內(nèi)容來(lái)吸引學(xué)生的關(guān)注和學(xué)習(xí)興趣；為加強(qiáng)現(xiàn)代控制理論課程的掌握，教師需要學(xué)生在課后進(jìn)行習(xí)題演練，利用現(xiàn)有的一些課后作業(yè)輔導(dǎo)APP，及時(shí)與學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)交流，學(xué)生能夠?qū)崟r(shí)與教師交流，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。
虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn) 現(xiàn)代控制理論的教學(xué)目標(biāo)除了要求學(xué)生學(xué)習(xí)與掌握理論知識(shí)，還要求學(xué)生能夠應(yīng)用控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法解決實(shí)際問(wèn)題，為本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）和研究生階段學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，因此，現(xiàn)代控制理論教學(xué)需配備相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)（或虛擬實(shí)驗(yàn)）教學(xué)。現(xiàn)代控制理論主要考察多變量系統(tǒng)，為了增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，可以通過(guò)仿真軟件對(duì)多變量系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用相對(duì)比較廣泛的軟件有MATLAB、LabVIEW、Multisim等仿真軟件。運(yùn)用MATLAB和LabVIEW軟件所包含的控制工具箱和庫(kù)函數(shù)，可以簡(jiǎn)單快捷地設(shè)計(jì)控制器，并應(yīng)用到系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型或?qū)嶋H模型的控制中，更能直接體會(huì)與感受控制器的性能特點(diǎn)與控制效果。使用LabVIEW軟件可以設(shè)計(jì)前面板，模擬實(shí)際對(duì)象，更具有可觀賞性；使用Multisim軟件可以設(shè)計(jì)復(fù)雜電路，模擬真實(shí)電路，觀察電流、電壓變化情況，對(duì)系統(tǒng)的分析與綜合更具有直觀性，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解。同時(shí)，MATLAB軟件的M語(yǔ)言和LabVIEW軟件的G語(yǔ)言的程序編寫(xiě)控制算法程序可以加深學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐中控制算法的實(shí)質(zhì)與具體實(shí)現(xiàn)的理解。由于課時(shí)的局限性，大部分院校都沒(méi)有開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程，但可以通過(guò)教師展示實(shí)驗(yàn)流程和提供實(shí)驗(yàn)方案，安排學(xué)生課后完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
5 結(jié)語(yǔ)
針對(duì)《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》中畢業(yè)要求強(qiáng)調(diào)的復(fù)雜工程問(wèn)題的分析與解決，筆者結(jié)合現(xiàn)代控制理論課程的教學(xué)特點(diǎn)和目標(biāo)，根據(jù)自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)分析教學(xué)過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題，給出相應(yīng)的教學(xué)改革策略。根據(jù)本文的教學(xué)改革方案，對(duì)現(xiàn)代控制理論課程進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，并從教學(xué)過(guò)程中不斷總結(jié)與分析，使得學(xué)生掌握現(xiàn)代控制理論的理論知識(shí)與設(shè)計(jì)應(yīng)用，增強(qiáng)復(fù)雜工程問(wèn)題的解決能力。
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關(guān)鍵詞： 線性系統(tǒng) 實(shí)踐教學(xué) 理論教學(xué) 實(shí)際操作
1.引言
“線性系統(tǒng)理論”是控制科學(xué)與工程專業(yè)、機(jī)電類(lèi)專業(yè)以及其他研究生專業(yè)的一門(mén)非常重要的專業(yè)課程。在控制系統(tǒng)理論的研究領(lǐng)域中，線性系統(tǒng)是研究的主要對(duì)象，而在此基礎(chǔ)上形成的線性系統(tǒng)理論是現(xiàn)代控制理論中最基本、最重要也最成熟的一個(gè)分支，所涉及的內(nèi)容包括生產(chǎn)過(guò)程控制、信息處理、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等多個(gè)方面。線性系統(tǒng)理論所涉及的概念、方法、原理和結(jié)論對(duì)于系統(tǒng)和控制理論的許多學(xué)科分支，如最優(yōu)控制、隨機(jī)控制、非線性控制、系統(tǒng)辨識(shí)、信號(hào)處理、故障檢測(cè)和濾波等都具有十分重要的作用[1]，[2]。作為控制工程與控制科學(xué)方向研究生從事科研的一門(mén)基礎(chǔ)課程，開(kāi)設(shè)“線性系統(tǒng)理論”課程的目的就是培養(yǎng)其運(yùn)用所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，包括控制理論，機(jī)電課程，電子技術(shù)等，以解決實(shí)際問(wèn)題[3]，[4]。該課程的開(kāi)設(shè)，不僅可以幫助他們開(kāi)展科研工作，還對(duì)他們今后從事本專業(yè)工作奠定了很好的基礎(chǔ)。
“線性系統(tǒng)理論”課程在國(guó)內(nèi)許多控制學(xué)科的研究生專業(yè)都有開(kāi)設(shè)，無(wú)論在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、學(xué)生實(shí)踐等方面都各有所長(zhǎng)，有許多值得我們學(xué)習(xí)，也為我們進(jìn)行教學(xué)提供了參考依據(jù)。安徽大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，現(xiàn)設(shè)有控制理論與控制工程，檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化轉(zhuǎn)置以及模式識(shí)別和智能系統(tǒng)等碩士研究生專業(yè)。自開(kāi)展“線性系統(tǒng)理論”課程以來(lái)，一直得到學(xué)生們的支持。實(shí)際上，很多院校“線性系統(tǒng)理論”教學(xué)都會(huì)存在或多或少的問(wèn)題，主要有：1.1忽視了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，理論課程遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于實(shí)踐課程，導(dǎo)致理論與實(shí)踐脫節(jié)；1.2教學(xué)內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)課時(shí)非常少，導(dǎo)致學(xué)生做科研時(shí)，不能學(xué)以致用。研究生教育作為我國(guó)教育結(jié)構(gòu)中最高層次的教育，肩負(fù)著為現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)高素質(zhì)、高層次人才的重任。研究生的教育主要包含課程學(xué)習(xí)和學(xué)位論文研究?jī)蓚€(gè)重要階段，其實(shí)就是學(xué)和做兩個(gè)層面。所以，我們?cè)趯?duì)研究生學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)同時(shí)，也必須對(duì)他們的課程學(xué)習(xí)階段予以同等重視。因此，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中，需要結(jié)合線性系統(tǒng)理論課程的特點(diǎn)，有意識(shí)、有目的、針對(duì)性地把系統(tǒng)控制理論中的研究方法貫穿于教學(xué)中。
本文擬從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面，有針對(duì)性地對(duì)線性系統(tǒng)理論的教學(xué)工作進(jìn)行課程教改探討，以增強(qiáng)教學(xué)的效果。以期對(duì)研究生進(jìn)行學(xué)習(xí)、研究問(wèn)題方法的培養(yǎng)和熏陶。并加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生理論和實(shí)際操作的能力，更好地為研究生的科研工作服務(wù)。
2.理論教學(xué)的改革分析
2.1形成完整的理論教學(xué)體系。
實(shí)際上，“線性系統(tǒng)理論”可以看成本科課程“自動(dòng)控制原理”、“現(xiàn)代控制理論”和“控制系統(tǒng)仿真”等課程的延伸。那么，怎么樣將這些本科課程進(jìn)行整合，并結(jié)合各個(gè)具體研究生專業(yè)，有機(jī)地處理好各課程之間的關(guān)系，是亟待解決問(wèn)題。因此，在進(jìn)行本課程教學(xué)時(shí)，需要結(jié)合不同專業(yè)，加入能反映或聯(lián)系學(xué)科的新思想、新概念和新成果，構(gòu)建并完善由經(jīng)典控制理論與線性系統(tǒng)理論基礎(chǔ)為主組成的控制理論課程體系，為相應(yīng)的研究生研究專業(yè)和方向服務(wù)。同時(shí)，要避免與本科課程的重復(fù)，增設(shè)相關(guān)研究方向的內(nèi)容、完善課程體系，以適應(yīng)了學(xué)科發(fā)展需要，更有利于研究生人才的培養(yǎng)。以下分別從課程研究方法和教學(xué)方法兩個(gè)方面進(jìn)行闡述。
2.1.1課程研究方法分析。
線性系統(tǒng)理論著重于研究線性系統(tǒng)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和改變這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的可能性和方法，以建立和揭示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)、行為和性能間的確定和定量的關(guān)系，即研究系統(tǒng)的分析和綜合問(wèn)題。由于線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型主要包括時(shí)間域模型和頻率域模型，所以綜合線性系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程（主要包括經(jīng)典線性理論和現(xiàn)代線性理論兩個(gè)過(guò)程），主要的研究方法包括狀態(tài)空間法、幾何理論法、代數(shù)理論法和多變量頻域法四個(gè)方面。
狀態(tài)空間法是線性系統(tǒng)理論形成最早和影響最廣泛的一個(gè)分支，分析的對(duì)象是系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出方程，屬于時(shí)間域方法，主要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是線性代數(shù)和矩陣?yán)碚摗缀卫碚摲ň褪菍?duì)線性系統(tǒng)的研究轉(zhuǎn)化為狀態(tài)空間中的幾何問(wèn)題，并采用幾何語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行描述，分析和綜合，其數(shù)學(xué)工具是以幾何形式表述的線性代數(shù)。代數(shù)理論法即采用抽象代數(shù)工具表征和研究線性系統(tǒng)，該方法起源于卡爾曼，并在模論方法的影響下，形成了相應(yīng)的線性系統(tǒng)代數(shù)理論。而多變量頻域法，其實(shí)質(zhì)是以狀態(tài)空間為基礎(chǔ)，采用頻率域的系統(tǒng)描述和計(jì)算方法，分析和綜合線性時(shí)不變系統(tǒng)，主要包括簡(jiǎn)單的頻率域方法和多項(xiàng)式矩陣方法。相比較狀態(tài)空間法而言，多變量頻域法物理直觀性強(qiáng)，便于綜合和調(diào)整。
2.1.2教學(xué)方法。
從線性系統(tǒng)理論和研究方法可知，其研究基礎(chǔ)以線性代數(shù)和微分方程為主要數(shù)學(xué)工具，并以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)來(lái)分析與設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，內(nèi)容比較抽象，涉及的研究方法很多。因?yàn)椋瑸橥怀鰡?wèn)題的背景和增強(qiáng)說(shuō)服力，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中增加工程實(shí)際系統(tǒng)范例，并通過(guò)對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的講解給出抽象的定義，使得抽象的理論概念與實(shí)際系統(tǒng)相結(jié)合。這樣，可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，適應(yīng)專業(yè)發(fā)展需要。我們的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在授課過(guò)程中，將倒立擺、雙容水箱、機(jī)械手和電力系統(tǒng)等復(fù)雜的控制系統(tǒng)作為例子始終貫串在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，并在各個(gè)章節(jié)的教學(xué)中加以深化。采用機(jī)理建模方法建立這些復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)線性化分析方法建立系統(tǒng)的狀態(tài)控制表達(dá)式，并根據(jù)各個(gè)章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容分析研究，主要包括判別能控性和能觀測(cè)性；判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性；設(shè)計(jì)出狀態(tài)反饋控制器和觀測(cè)器，進(jìn)行極點(diǎn)配置分析；設(shè)計(jì)鎮(zhèn)定控制器和二次型優(yōu)化控制器，進(jìn)行優(yōu)化控制等等。通過(guò)各個(gè)章節(jié)循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)，以達(dá)到理論和實(shí)際的結(jié)合。不僅有助于將實(shí)際系統(tǒng)貫徹到理論學(xué)習(xí)中，也有助于學(xué)生對(duì)抽象理論知識(shí)的理解和學(xué)習(xí)，得到了學(xué)生的普遍歡迎。
3.實(shí)踐教學(xué)的改革分析
3.1多媒體教學(xué)和仿真實(shí)驗(yàn)工具結(jié)合。
我們的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在授課過(guò)程中，主要結(jié)合多媒體技術(shù)、板書(shū)推導(dǎo)和教師講解三個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)。很多畫(huà)圖和表格可以通過(guò)使用多媒體課件來(lái)展示，這樣既減少板書(shū)量，又增加了教師課堂講解的時(shí)間，提高了課堂教學(xué)效率。對(duì)一些重要的公式推導(dǎo)和理論證明，通過(guò)板書(shū)書(shū)寫(xiě)，可以讓學(xué)生跟著老師的思路，加強(qiáng)學(xué)習(xí)。而且，我們可以利用多媒體技術(shù)在課堂上借助Matlab/Simulink[5]、VRML、CACSD和CAI等仿真平臺(tái)，適當(dāng)?shù)夭迦胗蟹抡婀ぞ呔幊虒?shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的表示、能控性能觀性和穩(wěn)定性分析，以及狀態(tài)反饋實(shí)現(xiàn)極點(diǎn)控制等。其實(shí)通過(guò)這些仿真工具的課堂教學(xué)引入，不僅可以很方便地求解高階系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移陣、特征值和特征向量等，還可以借助仿真教學(xué)輔助方式，使學(xué)生從實(shí)際的程序分析和圖形描述中更形象地理解和掌握現(xiàn)代控制理論分析系統(tǒng)的方法，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。很多學(xué)生表示，通過(guò)多媒體技術(shù)、板書(shū)推導(dǎo)和教師講解三個(gè)方面的教學(xué)，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)仿真的動(dòng)態(tài)演示，極大地激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)熱情和興趣。
3.2網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)庫(kù)資源利用。
為了學(xué)生更好地消化和吸收課堂內(nèi)容，我們的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)擬建立相應(yīng)的教學(xué)網(wǎng)站，學(xué)生通過(guò)教學(xué)網(wǎng)站獲取學(xué)習(xí)資料，包括課程課件，教學(xué)教案，習(xí)題答案和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等，還可能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)工具和教師進(jìn)行在線交流和討論。通過(guò)這種網(wǎng)上學(xué)習(xí)和交流，可以進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)，加大學(xué)習(xí)空間。同時(shí)，作為研究生，必須會(huì)使用數(shù)據(jù)庫(kù)資源進(jìn)行科研學(xué)習(xí)。對(duì)此，我們通過(guò)課程論文寫(xiě)作環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，使得學(xué)生掌握了利用網(wǎng)絡(luò)電子資源，如中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)、Springer、Elsevier、IEEE/IEE和ISI等數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索文獻(xiàn)的方法。雖然加大了本課程學(xué)習(xí)的難度，但是為攻讀學(xué)位期間順利發(fā)表核心期刊論文奠定了基礎(chǔ)，受到了學(xué)生的一致好評(píng)。
3.3教學(xué)實(shí)驗(yàn)和教學(xué)實(shí)踐。
根據(jù)課程的安排，我們課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)主要包括基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。其中，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)主要是通過(guò)Matlab/Simulink等仿真平臺(tái)的應(yīng)用，研究線性系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析，系統(tǒng)的能控制和能觀測(cè)性分析、穩(wěn)定性分析、極點(diǎn)配置和觀測(cè)器設(shè)計(jì)等。綜合性研究性實(shí)驗(yàn)包括直線倒立擺的控制實(shí)驗(yàn)。對(duì)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己提出實(shí)驗(yàn)方案，并選擇合適的控制方法，自己動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)試驗(yàn)證，主要包括直線倒立擺的控制，雙容水箱的控制和機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)等。
在加強(qiáng)學(xué)生基本工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生走出課堂，到專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、校企共建實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)基地和校外工廠的自動(dòng)化生產(chǎn)線參觀學(xué)習(xí)，了解所從事專業(yè)的特點(diǎn)，明確科學(xué)研究生產(chǎn)實(shí)踐與所學(xué)課程的關(guān)系，開(kāi)闊視野，提高學(xué)習(xí)興趣，并增強(qiáng)學(xué)習(xí)意識(shí)。
4.結(jié)語(yǔ)
本文針對(duì)線性控制理論課程的特點(diǎn)，并結(jié)合我們的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，提出了本課程在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中的一些改革舉措，并通過(guò)本校的實(shí)際情況進(jìn)行了分析說(shuō)明。從目前的情況而言，不少學(xué)生反映效果很好。課程教改是一個(gè)需要不斷完善的過(guò)程，永無(wú)止境。我們需要在教學(xué)過(guò)程中，不斷地加快教學(xué)改革，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，為國(guó)家培養(yǎng)更多的優(yōu)秀的研究生人才。
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論文摘 要: 概括說(shuō)明機(jī)械電子控制產(chǎn)業(yè)發(fā)展的情況,重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械電子控制產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域以及工業(yè)生產(chǎn)制造和人們?nèi)粘Ｉ钪械膹V泛應(yīng)用。
0 引言
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的變革,同時(shí)給相關(guān)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大的影響,提高了生產(chǎn)水平和技術(shù)。隨著各種技術(shù)之間相融合的發(fā)展,以計(jì)算機(jī)電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)為核心的機(jī)電控制領(lǐng)域?qū)⒔o工業(yè)及科研等領(lǐng)域帶來(lái)更多的實(shí)際應(yīng)用。
1 計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展概況
1.1 計(jì)算機(jī)控制理論的形成與技術(shù)的發(fā)展
忽略數(shù)字信號(hào)的量化效應(yīng),可以將計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)看成采樣控制系統(tǒng),在這一系統(tǒng)中,將其中連續(xù)的環(huán)節(jié)離散化,則整個(gè)系統(tǒng)又可看成由不同的離散系統(tǒng)構(gòu)成。計(jì)算機(jī)控制理論的發(fā)展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態(tài)空間理論和系統(tǒng)辨識(shí)自適應(yīng)控制等理論綜合應(yīng)用到控制技術(shù)中,使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有了初步發(fā)展。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、時(shí)變的非線性系統(tǒng),控制系統(tǒng)則融入了魯棒控制、模糊控制、預(yù)測(cè)控制等多種新型理論,逐步形成了工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)的一個(gè)新方向。
自世界第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世后,計(jì)算機(jī)首先被用來(lái)自動(dòng)檢測(cè)化工生產(chǎn)過(guò)程的過(guò)程參量并進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理,同時(shí)也研究了計(jì)算機(jī)的開(kāi)環(huán)控制。到二十世紀(jì)六十年代,出現(xiàn)了用于過(guò)程控制的計(jì)算機(jī),實(shí)現(xiàn)了直接數(shù)字控制。后經(jīng)集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的以微處理器為核心的分層式控制系統(tǒng)控制,通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作和管理控制等。伴隨著計(jì)算機(jī)處理器等技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)也隨之發(fā)生相應(yīng)的變革,最終應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中并對(duì)其產(chǎn)生巨大影響。
1.2 機(jī)械和電子控制技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀
在生產(chǎn)、科研等諸多領(lǐng)域里,有大量的物理量需要按某種變化規(guī)律進(jìn)行控制。在二十世紀(jì)三十年代之前,工業(yè)生產(chǎn)多處于手工操作的狀態(tài)。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內(nèi),初步有了對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械控制實(shí)踐。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn),直接實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)中各參量和過(guò)程的數(shù)字控制。計(jì)算機(jī)的微型化使控制技術(shù)更加智能化,同時(shí)將機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合的機(jī)電一體化技術(shù)也得到迅猛發(fā)展,且越來(lái)越被廣泛的應(yīng)用到各生產(chǎn)領(lǐng)域。目前主要形成并應(yīng)用的機(jī)電控制技術(shù)主要有PID控制,PID是經(jīng)典控制理論的代表,它吸收了智能控制思想并利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì),形成了自適應(yīng)PID和非線性PID等更利于控制的變種PID控制器。另外還有模糊控制(FLC)、變結(jié)構(gòu)控制等,均隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展在不斷地拓寬。
2 機(jī)電一體化的發(fā)展及在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用
2.1 機(jī)電一體化的簡(jiǎn)介和生產(chǎn)應(yīng)用
機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù),將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)集合起來(lái)所構(gòu)成的系統(tǒng)總稱,綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)等對(duì)各生產(chǎn)領(lǐng)域的控制過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督操作。它主要應(yīng)用領(lǐng)域有數(shù)控機(jī)床,通過(guò)相應(yīng)的數(shù)控技術(shù),在工業(yè)操作上結(jié)構(gòu)、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多CPU和多主線的體系結(jié)構(gòu),豐富了數(shù)控功能,也提高了生產(chǎn)效率。
柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造系統(tǒng)在機(jī)電控制工業(yè)的應(yīng)用,是計(jì)算機(jī)化的制造系統(tǒng)。它主要由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等組成。在工業(yè)上,它可以隨機(jī)地、按量地按照裝配部門(mén)的要求,生產(chǎn)其能力范圍內(nèi)的任何工件,更適用于多品種,小批量等的離散零件的批量生產(chǎn)。
交流傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展也是隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展在工業(yè)上有了重要的應(yīng)用,尤其是在鋼鐵工業(yè)中,使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)得以實(shí)現(xiàn),無(wú)論是大容量電機(jī)還是小容量電機(jī)現(xiàn)均可使同步電機(jī)或者異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆滑調(diào)速。也使交流傳動(dòng)系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。
可編程控制器(PLC)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制化技術(shù)于一體的新型控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)解決了工業(yè)控制系統(tǒng)中大量開(kāi)關(guān)控制的問(wèn)題,逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統(tǒng)。隨著PLC技術(shù)的進(jìn)步,其應(yīng)用領(lǐng)域更是不斷擴(kuò)大,可采集存儲(chǔ)數(shù)據(jù),還可對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制。這種過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。此外,隨著工廠網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的發(fā)展,PLC可實(shí)現(xiàn)通信及聯(lián)網(wǎng)功能,更有助于工業(yè)生產(chǎn)的控制過(guò)程的監(jiān)控。如今,PLC技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車(chē)、輕工、環(huán)保以及文化娛樂(lè)等各行各業(yè)。
2.2 計(jì)算機(jī)在機(jī)械和電子控制產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用實(shí)例
計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械電子控制技術(shù)一體化的有機(jī)結(jié)合,不斷使相關(guān)的新技術(shù)應(yīng)用到更多的領(lǐng)域中去,這些應(yīng)用到的領(lǐng)域已經(jīng)不再局限于工業(yè)的生產(chǎn),更多技術(shù)是切身關(guān)系到我們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕睢Ｏ旅媾e幾個(gè)具體實(shí)例來(lái)介紹計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電控制相結(jié)合的實(shí)際應(yīng)用。
PLC實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手移動(dòng)工件的控制過(guò)程。隨著世界經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展,人類(lèi)活動(dòng)的范圍不斷擴(kuò)大,機(jī)器人的應(yīng)用正迅速向社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)展,并從制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)向非制造領(lǐng)域,各種各樣的機(jī)器人產(chǎn)品隨之出現(xiàn)。隨著機(jī)器人的生產(chǎn)和大量應(yīng)用,很多領(lǐng)域,許多單一、重復(fù)的機(jī)械工作由機(jī)器人(也稱機(jī)械手)來(lái)完成。工業(yè)機(jī)器人是一種能進(jìn)行自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機(jī),廣泛采用工業(yè)機(jī)器人,不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量,而且對(duì)保障人身安全,改善 勞動(dòng)環(huán)境,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有重要意義。與計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人的廣泛使用正在日益改變著人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式。
農(nóng)業(yè)方面,機(jī)械作業(yè)過(guò)程中駕駛室內(nèi)的儀表盤(pán)正迅速由電子監(jiān)視儀表取代并逐步由單一參數(shù)顯示方式向智能化信息顯示終端過(guò)渡,以此來(lái)改善人機(jī)交互界面。這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端(Virtual Display Terminal),它代表了當(dāng)代儀器與控制裝置發(fā)展的主流方向。它可通過(guò)屏幕任意選擇顯示機(jī)組中不同部分的終端信息,在屏幕上按操作者的需求,調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)信息,顯示數(shù)據(jù)、圖形、語(yǔ)音等多媒體信息。另外,還可以將數(shù)據(jù)信息動(dòng)態(tài)存入類(lèi)似信用卡尺寸大小的高密度智能化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡,將農(nóng)業(yè)作業(yè)過(guò)程的數(shù)據(jù)信息通過(guò)智能卡帶回辦公室,由計(jì)算機(jī)應(yīng)用高級(jí)軟件進(jìn)行處理。也可以將管理者的決策和操作指令通過(guò)智能卡傳送到拖拉機(jī)上的智能控制終端,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制農(nóng)機(jī)的操作。
PLC在自動(dòng)售貨機(jī)中的應(yīng)用。自動(dòng)售貨機(jī)通過(guò)顧客選擇商品開(kāi)關(guān),投入的硬幣值由PLC驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示,經(jīng)過(guò)光傳感器識(shí)別,通過(guò)判斷,進(jìn)行下一步操作,經(jīng)過(guò)PLC的系統(tǒng)控制和信號(hào)輸出完成售賣(mài)過(guò)程。計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)電自動(dòng)控制在自動(dòng)售貨機(jī)中的這項(xiàng)應(yīng)用極大方便了人們的生活,也使PLC的應(yīng)用更加廣泛。
交通信號(hào)燈系統(tǒng)也是微機(jī)軟件應(yīng)用到電子控制系統(tǒng)中的典型實(shí)例。通過(guò)主要應(yīng)用PLC技術(shù)控制十字路口的信號(hào)燈動(dòng)作。準(zhǔn)確無(wú)誤的完成信號(hào)燈的變燈動(dòng)作來(lái)控制時(shí)間,這項(xiàng)應(yīng)用更是極大方便了人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ鞯某鲂小?/p>
電腦橫機(jī)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用給機(jī)械編織行業(yè)帶來(lái)了巨大的變革。現(xiàn)在的電腦橫機(jī)是一種涉及到計(jì)算機(jī)、機(jī)械、電子、控制等諸多領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)。電腦橫機(jī)的編織是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程,最初的橫機(jī)是手動(dòng)橫機(jī),只能勝任比較簡(jiǎn)單的編織過(guò)程。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到電腦橫機(jī)中,通過(guò)電腦的自動(dòng)控制,設(shè)計(jì)人員可對(duì)編織花型進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì),通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)字直接控制機(jī)械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應(yīng)的機(jī)械編織動(dòng)作,由計(jì)算機(jī)指令控制系統(tǒng)完成整個(gè)設(shè)計(jì)的編織,極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。
與機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢(shì)將越來(lái)越明顯,以機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為主體的機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
3 總結(jié)
在機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域,電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的融入發(fā)展,機(jī)電一體化的形成是機(jī)械工業(yè)中的重要變革。通過(guò)不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù),使機(jī)電一體化相關(guān)的技術(shù)在諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。
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關(guān)鍵詞：測(cè)控技術(shù)；溫度；智能測(cè)控系統(tǒng)
引言
物體的許多物理現(xiàn)象和化學(xué)性質(zhì)都與溫度有關(guān)，溫度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究以及日常生活中需要普遍進(jìn)行測(cè)量和控制的一個(gè)非常重要的物理量，如：在冶金、石油化工、機(jī)械、電力等工業(yè)生產(chǎn)中的溫度控制；在蔬果大棚、溫室花房、糧倉(cāng)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測(cè)控；高等院校實(shí)驗(yàn)室微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中將溫度作為被測(cè)參數(shù)，供學(xué)生做綜合實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)或課程設(shè)計(jì)等。溫度控制對(duì)于小到人民的日常生活、大到鋼鐵等大型工業(yè)生產(chǎn)工程都具有廣闊的應(yīng)用前景。準(zhǔn)確地測(cè)量和有效地控制溫度是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的重要條件，所以對(duì)溫度進(jìn)行控制是非常必要且有意義的。
1. 現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的特點(diǎn)
1.1 網(wǎng)絡(luò)化
Internet 為代表的計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展和技術(shù)的逐漸完善，突破了地域和事件上的限制，使現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)得到很大的進(jìn)步。現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)具有網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，測(cè)控技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，使組建網(wǎng)絡(luò)化、分布式的測(cè)控系統(tǒng)變得十分方便快捷。隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展及許多相關(guān)技術(shù)的不斷完善，網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的規(guī)模得到越來(lái)越快的壯大。現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得國(guó)防、通信、氣象和航空航天等領(lǐng)域也得到廣泛、有效的運(yùn)用。
1.2 智能化
現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)中所應(yīng)用的設(shè)備都是智能化的，具有方便靈活、快捷、功能多樣等特點(diǎn)，使得現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)得到很大的提高。隨著人工智能技術(shù)的不斷引進(jìn)和發(fā)展以及微電子技術(shù)的發(fā)展，智能化的儀器設(shè)備越來(lái)越高科化，其計(jì)算方法和計(jì)算能力都得到很大的加強(qiáng)和提高。
1.3 數(shù)字化
數(shù)字化的測(cè)控特點(diǎn)在現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)中起著非常重要的作用。數(shù)字化在測(cè)控領(lǐng)域中的主要應(yīng)用體現(xiàn)在多個(gè)方面：傳感器的數(shù)字化控制，控制器到遠(yuǎn)程終端設(shè)備的數(shù)字化控制，信號(hào)處理、通信等過(guò)程的數(shù)字化控制等。
1.4 分布式化
現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)設(shè)備可以分布設(shè)在多個(gè)地方，可以有效地檢測(cè)出最符合和最需要儀器設(shè)備的地方。分布式化測(cè)控技術(shù)是以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)術(shù)為基礎(chǔ)的， 采用將系統(tǒng)內(nèi)所使用設(shè)備分布式地連接起來(lái)，組合成為最符合要求的分布式測(cè)系統(tǒng)。在儀器設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程的控制過(guò)程中，分布式的測(cè)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量―控制―管理的全自動(dòng)化，能夠在很大程度上降低測(cè)控成本，提高測(cè)控效率。分布式測(cè)試系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)：安全可靠，某一部分出現(xiàn)故障不會(huì)影響其他部分系統(tǒng)的正常運(yùn)作；可以不斷開(kāi)發(fā)增加新的功能模板或者是新的接口，加強(qiáng)系統(tǒng)功能；采用并行處理，運(yùn)行速度相當(dāng)快速；使用方式靈活，可以單模塊系統(tǒng)，也可以多模塊系統(tǒng)組網(wǎng)等。
2. 溫度測(cè)控系統(tǒng)控制方案
溫度測(cè)控系統(tǒng)常用的控制方案有以下三類(lèi)經(jīng)典控制方案、基于現(xiàn)代控制理論的設(shè)計(jì)方案和智能控制方案。
2.1經(jīng)典控制方案
經(jīng)典控制方案采用常規(guī)氣動(dòng)、液動(dòng)和電動(dòng)儀表，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、流量、壓力和液位等進(jìn)行控制，控制系統(tǒng)以單回路結(jié)構(gòu)、PID 策略為主，同時(shí)針對(duì)不同的對(duì)象和要求，設(shè)計(jì)了一些專門(mén)的控制算法，如根軌跡法、模型跟蹤法、達(dá)林算法和 Smith預(yù)估器算法等。經(jīng)典控制方案能較好地解決生產(chǎn)過(guò)程中單輸入單輸出的問(wèn)題，主要用于線性定常系統(tǒng)，是目前工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位的一種控制方案。
2.2基于現(xiàn)代控制理論的設(shè)計(jì)方案
現(xiàn)代控制理論以線性代數(shù)和微分方程為主要的數(shù)學(xué)工具，以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)來(lái)分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。此類(lèi)設(shè)計(jì)方案主要有：最優(yōu)控制、系統(tǒng)辨識(shí)、自校正控制等。這類(lèi)設(shè)計(jì)方案適用范圍廣，適合于多輸入多輸出系統(tǒng)、某些非線性時(shí)變系統(tǒng)和一些具有隨機(jī)擾動(dòng)的系統(tǒng)。該方法優(yōu)點(diǎn)是理論嚴(yán)謹(jǐn)，控制品質(zhì)較好。缺點(diǎn)是需要知道被控對(duì)象確定的數(shù)學(xué)模型，對(duì)于許多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，隨機(jī)干擾因素多而不易獲取對(duì)象模型的系統(tǒng)，此方法的使用受到限制。
2.3智能控制方案
智能控制方案無(wú)需人的干預(yù)就能夠針對(duì)控制對(duì)象的狀態(tài)自動(dòng)地調(diào)節(jié)控制規(guī)律以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。智能控制避開(kāi)了建立精確的數(shù)學(xué)模型和用常規(guī)控制理論進(jìn)行定量計(jì)算與分析的困難性，是一種無(wú)模型控制方案，具有判斷決策、信息處理、非線性、自尋優(yōu)、變結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)及能力，適用于含有復(fù)雜性、不完全性、模糊性、不確定性和不存在已知算法的生產(chǎn)過(guò)程。
總結(jié)
現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中的重要支柱，現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的迅猛發(fā)展可以為整個(gè)社會(huì)技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的升級(jí)起到改造和推動(dòng)提升的巨大作用，越來(lái)越多的創(chuàng)新、高科技測(cè)控自動(dòng)化的成果得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的未來(lái)發(fā)展將朝著智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化及系統(tǒng)功能的綜合性等趨勢(shì)發(fā)展，并更加標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放化和全球化推動(dòng)技術(shù)水平的提高。隨著對(duì)生產(chǎn)效率的要求不斷提高，對(duì)溫度檢測(cè)的要求也越來(lái)越高，融合現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)和控制理論的智能檢測(cè)是當(dāng)今溫度檢測(cè)的一大趨勢(shì)，研究和開(kāi)發(fā)適用場(chǎng)合多樣化、測(cè)溫對(duì)象多樣化、檢測(cè)設(shè)備數(shù)字化以及檢測(cè)元件新型化的測(cè)溫儀表是國(guó)內(nèi)外測(cè)溫儀表研究的重點(diǎn)。
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作者簡(jiǎn)介：
論文關(guān)鍵詞：自考機(jī)械過(guò)程控制基礎(chǔ)，教學(xué)
《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》課程，是全國(guó)高等教育自學(xué)考試機(jī)電一體化工程專業(yè)（獨(dú)立本科）必考的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課。并且是一門(mén)重要專業(yè)基礎(chǔ)課。工程控制論實(shí)質(zhì)上是研究工程技術(shù)中廣義系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題[1]。機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程的主要內(nèi)容就是根據(jù)控制論的理論基礎(chǔ)，研究機(jī)械工程技術(shù)中廣義系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。
本課程的主要目的在于培養(yǎng)學(xué)生以動(dòng)態(tài)、整體、聯(lián)系的觀點(diǎn)研究分析一個(gè)機(jī)械工程系統(tǒng)，運(yùn)用控制論中的基本概念和方法，解決機(jī)械工程領(lǐng)域中有關(guān)自動(dòng)控制及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方面的問(wèn)題。其特點(diǎn)是從信息的傳遞、轉(zhuǎn)換和反饋角度來(lái)分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為；為采用控制的觀點(diǎn)和思想方法解決生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題以及為了使系統(tǒng)按預(yù)定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)，達(dá)到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)最佳控制打下基礎(chǔ)；并且也可以為后續(xù)的機(jī)械類(lèi)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)打下一定的理論基礎(chǔ)[2]。
機(jī)械工程控制基礎(chǔ)研究的問(wèn)題帶有普遍性，對(duì)工程實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)意義，該課程的開(kāi)設(shè)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用控制原理的基本方法教育教學(xué)論文，提高分析和解決各種工程問(wèn)題的能力奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)和今后從事控制工程實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。
本課程要求考生掌握經(jīng)典控制理論的基本概念，基本原理和基本方法。在牢固掌握控制理論基本概念和典型自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，具備對(duì)簡(jiǎn)單機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行分析的能力，深刻理解并熟練掌握典型系統(tǒng)（特別是一階系統(tǒng)）的時(shí)域和頻域特性；能判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性；了解系統(tǒng)辨識(shí)的基本原理及相應(yīng)的方法怎么寫(xiě)論文。
但是，由于該課程比較抽象，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情不高，學(xué)習(xí)效果也不理想，甚至產(chǎn)生厭學(xué)的情緒。本文針對(duì)自考生的這種現(xiàn)象，提出了與普通本科教學(xué)不同的教學(xué)方法和教學(xué)手段。針對(duì)非自學(xué)型自考學(xué)生，從教師的講解思路和方法出發(fā)，結(jié)合本課程的特點(diǎn)，淺談筆者的教學(xué)體會(huì)，以供同行商榷。
1、了解學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀
自考學(xué)生普遍是，在高中時(shí)期學(xué)習(xí)相對(duì)較差，但是，又具有想學(xué)會(huì)心態(tài)。因此，這是最大的一個(gè)矛盾，本身的基礎(chǔ)薄弱，又想學(xué)會(huì)教育教學(xué)論文，通過(guò)考試。這就需要教師的辛勤付出去幫助學(xué)生解決這一矛盾。
本門(mén)課程要求以物理，電工學(xué)，高等數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，這些前期課程，學(xué)生本身可能就沒(méi)有學(xué)精通，所以，學(xué)習(xí)氣機(jī)械工程控制基礎(chǔ)就會(huì)更難。作為授課教師，一定要充分了解學(xué)生學(xué)不會(huì)，是什么原因造成的。當(dāng)了解的現(xiàn)狀后，就應(yīng)該吧學(xué)生不會(huì)的內(nèi)容再給補(bǔ)充上。當(dāng)然這里也存在一個(gè)課時(shí)的問(wèn)題，不可能把前期的課程全部都再教一遍，能做到的只是，當(dāng)本門(mén)課程用到哪部分內(nèi)容后，就把那一部分內(nèi)容補(bǔ)充上，絕不可能通篇全講。
例如：在第二章講授拉普拉斯變換時(shí)，就必須把高等數(shù)學(xué)中積分和求導(dǎo)的基本公式補(bǔ)充上，不然學(xué)生就會(huì)因?yàn)榉e分求導(dǎo)不會(huì)，而導(dǎo)致拉普拉斯變換學(xué)不會(huì)。
例如：在講第三章系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型時(shí)，就必須把物理的受力分析教育教學(xué)論文，牛頓定律等補(bǔ)充上。這樣學(xué)生才可以分析一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的受力，才可以建立微分方程。在這一章的內(nèi)容中還要補(bǔ)充上基爾霍夫電壓定律，電流定律，不然學(xué)生就很難建立電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的微分方程。
在補(bǔ)充上述的內(nèi)容時(shí)，主要是要注重對(duì)這些基礎(chǔ)理論如何應(yīng)用。可以通過(guò)多講例題，講簡(jiǎn)單的例題，來(lái)使得學(xué)生能會(huì)用這些基礎(chǔ)理論。
2、樹(shù)立學(xué)生學(xué)習(xí)信心
改變學(xué)生對(duì)機(jī)械工程控制基礎(chǔ)的厭學(xué)心理，解除對(duì)這門(mén)課產(chǎn)生恐懼的精神壓力，營(yíng)造出一種比較輕松愉快的心理環(huán)境；還應(yīng)該排除心理障礙，盡快的熟悉本門(mén)課程中處理問(wèn)題的方法，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念。
學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，剛剛開(kāi)始學(xué)，就會(huì)覺(jué)得不會(huì)，因?yàn)椋_(kāi)始部分就是拉普拉斯變換。但是，這一章必須要讓學(xué)生學(xué)會(huì)！這是磨刀不費(fèi)砍材功。這里當(dāng)然要用到較多的高數(shù)知識(shí)，用什么就補(bǔ)什么，這里即使用的課時(shí)較多，也必須學(xué)會(huì)怎么寫(xiě)論文。一方面這是整個(gè)課程的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)教育教學(xué)論文，另一方面如果開(kāi)始學(xué)生就沒(méi)學(xué)會(huì)，那么就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生放棄這門(mén)課。可以通過(guò)一些簡(jiǎn)單的練習(xí)，讓學(xué)生感覺(jué)自己會(huì)做題，在心理上，學(xué)生就會(huì)慢慢的建立起信心來(lái)。在這樣的一個(gè)基礎(chǔ)上，學(xué)生才可以不恐懼，也就不放棄了。教師講課的過(guò)程中常常通過(guò)一些暗示給學(xué)生，這門(mén)課簡(jiǎn)單，易學(xué)會(huì)，易通過(guò)。這對(duì)于學(xué)生樹(shù)立學(xué)會(huì)的信心和通過(guò)的信心，是很有幫助的。
每年都會(huì)有一部分考生在聽(tīng)課過(guò)程中或聽(tīng)完全課程后，進(jìn)入復(fù)習(xí)階段時(shí)感到心中沒(méi)底，加之時(shí)間緊，就放棄了，很可惜。所以，進(jìn)入復(fù)習(xí)階段，教師更應(yīng)多給學(xué)生鼓鼓勁，讓學(xué)生樹(shù)立“我能行” 的信心。樹(shù)立考試成功的信心，不打 “退堂鼓”。
3、提高學(xué)生應(yīng)試能力
一般這個(gè)階段要放在全課程學(xué)完之后教育教學(xué)論文，提高學(xué)生應(yīng)試能力是至關(guān)重要的，也是提分最快的方法。
首先，要掌握考試重點(diǎn)，不能通篇用勁。在全面閱讀教材的基礎(chǔ)上，掌握重點(diǎn)章節(jié)內(nèi)容，著重掌握系統(tǒng)傳遞函數(shù)、方塊圖、誤差分析、時(shí)域分析、頻域分析、穩(wěn)定性判別。從知識(shí)點(diǎn)分布來(lái)看，本課程試題覆蓋了教材七章的全部?jī)?nèi)容。單選題覆蓋面最廣，基本上每章都能涉及。填空題覆蓋面廣，覆蓋了教材的七章內(nèi)容，主要是考查學(xué)生掌握基本概念的能力，也有少部分是計(jì)算的。簡(jiǎn)答題考查學(xué)生掌握基本概念，最近幾年的簡(jiǎn)答題多數(shù)都是概述、識(shí)記基本概念。計(jì)算題分布很廣，主要是考查學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。從整體來(lái)看，教材七章內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)分布不均勻，重點(diǎn)章節(jié)主要是第3章，第4章，第5章，第6章。而第1章、第2章和第7章是知識(shí)點(diǎn)考查較少的章節(jié)。
其次，全面分析歷年考題教育教學(xué)論文，了解考試中的題型規(guī)范，試題難度，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中要熟練掌握各種典型的例題。熟練掌握出現(xiàn)在歷年考題中典型題型的解題思路，并多次練習(xí)，歷年考題可以反復(fù)練習(xí)多次怎么寫(xiě)論文。
例如：勞斯穩(wěn)定判據(jù)的題目，一部分題目為直接運(yùn)用勞斯判據(jù)來(lái)判斷穩(wěn)定性，還有一部分題目為，求取系統(tǒng)中某參數(shù)的穩(wěn)定范圍。但是這類(lèi)題目，只要多做練習(xí)，學(xué)生基本都可以掌握。
最后，學(xué)生在應(yīng)試中總是存在一些問(wèn)題。因此，要求學(xué)生要做到：1.排除一切思想雜念，一心一意答題。2.拿到試卷后，迅速瀏覽試卷。同時(shí)要快速瀏覽考題和相應(yīng)的分值，按難易程度確定做題的順序，首先做最熟悉的題目和內(nèi)容；主觀題中如有得心應(yīng)手題，應(yīng)先做，然后再按順序答題，遇到一時(shí)難答的題果斷跳過(guò)教育教學(xué)論文，答后面的題，以防在某道題上耽擱時(shí)間，影響后面的答題。3.答完卷后別忘記重新考慮最初沒(méi)確定答案的那些題，另外要至少全部檢查一遍看有沒(méi)有因疏忽而出錯(cuò)的地方。4.不要盲目提前交卷，在確保沒(méi)有漏題的情況下經(jīng)過(guò)兩遍檢查方可交卷。
4、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)潛能
學(xué)完本課程后，進(jìn)入復(fù)習(xí)階段，一般說(shuō)來(lái)至少要留出一個(gè)月的總復(fù)習(xí)時(shí)間。在總復(fù)習(xí)期間，教師給學(xué)生鼓勁，教給學(xué)生復(fù)習(xí)方法，把學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能最大限度的挖掘出來(lái)。要提醒學(xué)生注意：1.制定詳細(xì)的復(fù)習(xí)計(jì)劃，按部就班地復(fù)習(xí)，提高效率。在復(fù)習(xí)時(shí)更應(yīng)注意經(jīng)常翻閱和回憶教材摘要認(rèn)真領(lǐng)會(huì)，揣摩并加以熟練掌握。
參考文獻(xiàn)
[1]楊叔子，機(jī)械工程控制基礎(chǔ)（第五版），武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005.2。
[2]陳康寧，機(jī)械工程控制基礎(chǔ)（1999年版），西安，西安交通大學(xué)出版社，2008.218。
關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)控制；課程群；教學(xué)方法：評(píng)價(jià)體系
作者簡(jiǎn)介：陳嵐萍（1974-），女，四川內(nèi)江人，常州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，副教授；馬正華（1962-），男，江蘇昆山人，常州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，教授。（江蘇 常州 213164）
基金項(xiàng)目：本文系江蘇省科技計(jì)劃立項(xiàng)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：BY2011125）的研究成果。
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）19-0112-01
“課程群”是指針對(duì)某類(lèi)專業(yè)人才培養(yǎng)，課程體系中具有某種性質(zhì)或擔(dān)負(fù)類(lèi)似功能幾門(mén)課程的小集群，將這些具有相關(guān)性的課程組合在一起進(jìn)行整合優(yōu)化，刪除重復(fù)過(guò)時(shí)內(nèi)容，增加適應(yīng)社會(huì)發(fā)展可提高素質(zhì)培養(yǎng)的新內(nèi)容，以提高教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)課程建設(shè)的規(guī)模效益。為了實(shí)現(xiàn)課程體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，需要制定結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)體系，建立綜合評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型，從多個(gè)備選方案的相互比較中做出科學(xué)抉擇。
一、 課程群的特色與教學(xué)目標(biāo)
課程群建設(shè)是基于系統(tǒng)角度，根據(jù)學(xué)科發(fā)展和人才培養(yǎng)的規(guī)律進(jìn)行建設(shè)的，有了課程群的概念，就可以按“課程體系課程群主干課程”遞階控制的方式，分三個(gè)層次來(lái)組織并優(yōu)化運(yùn)動(dòng)控制專業(yè)的課程體系。傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制專業(yè)課程設(shè)置缺乏對(duì)運(yùn)動(dòng)控制理論與現(xiàn)代信息技術(shù)關(guān)系的系統(tǒng)性研究，在調(diào)整及規(guī)劃新的專業(yè)課程體系時(shí)，采取如下策略：一是對(duì)需要保留的原有課程，從新的要求出發(fā)進(jìn)行課程交叉，內(nèi)容重組，體現(xiàn)學(xué)科的繼承性；二是加強(qiáng)系統(tǒng)科學(xué)、可持續(xù)發(fā)展等新興課程，體現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制學(xué)科發(fā)展的新動(dòng)向；三是重視能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高，加強(qiáng)實(shí)踐、實(shí)習(xí)課的教學(xué)。
課程體系改革的核心問(wèn)題是優(yōu)化課程體系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以培養(yǎng)運(yùn)動(dòng)控制專業(yè)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力為根本，就需要有針對(duì)性、循序漸進(jìn)地圍繞運(yùn)動(dòng)控制專業(yè)課程群的相關(guān)課程進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革研究。
專業(yè)的課程體系應(yīng)是一個(gè)開(kāi)放性的知識(shí)技術(shù)系統(tǒng)，以往的課程體系規(guī)劃多具有盲目性，各門(mén)課程之間彼此孤立，缺乏有效聯(lián)系，獨(dú)立性、創(chuàng)新性的實(shí)踐環(huán)節(jié)偏少，由于對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展缺乏深入分析，致使教學(xué)內(nèi)容陳舊，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求了解不夠，造成教學(xué)內(nèi)容與社會(huì)需求脫節(jié)，培養(yǎng)的學(xué)生不適合社會(huì)需要。
二、課程群教學(xué)體系改革與優(yōu)化
課程體系的改革及優(yōu)化是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要分析課程體系內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，即專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)理論課、專業(yè)技能課或課程群之間的相互關(guān)系，科學(xué)組織各課程的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配。在此基礎(chǔ)上建立與社會(huì)需求、科技發(fā)展相適應(yīng)的，功能最優(yōu)、結(jié)構(gòu)合理、內(nèi)容完整的課程體系。
一是將MATIAB語(yǔ)言融合到后續(xù)的專業(yè)課程“控制系統(tǒng)仿真”、“自動(dòng)控制原理”和“運(yùn)動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)”中，不再單獨(dú)開(kāi)課，結(jié)合專業(yè)課講，學(xué)生能學(xué)以致用。因?yàn)镸ATLAB語(yǔ)言是一個(gè)高效的數(shù)學(xué)分析與運(yùn)算軟件，可用作動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模與仿真，且能非常簡(jiǎn)易、形象地驗(yàn)證自動(dòng)控制理論和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，便于學(xué)生對(duì)深?yuàn)W的控制理論的學(xué)習(xí)與掌握。
二是將運(yùn)動(dòng)控制課程群的三門(mén)核心課程“電機(jī)與拖動(dòng)”、“DSP電機(jī)控制”以及“運(yùn)動(dòng)控制”進(jìn)行無(wú)縫銜接，將知識(shí)整合，專業(yè)課程設(shè)計(jì)中要求學(xué)生開(kāi)發(fā)一個(gè)實(shí)際的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，既包括硬件電路設(shè)計(jì)，又含有DSP的軟件編程工作，可反映學(xué)生使用MATLAB以及電路設(shè)計(jì)軟件PROTEI的熟練程度以及靈活運(yùn)用能力，提高學(xué)生分析以及解決問(wèn)題的能力。
三是將“現(xiàn)代控制理論”中的離散部分及“信號(hào)與系統(tǒng)”轉(zhuǎn)移到后續(xù)的“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課中，既壓縮了枯燥難懂的理論部分，又利于通過(guò)相對(duì)容易的編程學(xué)習(xí)來(lái)掌握現(xiàn)代控制方法及信號(hào)分析。
四是為了提高學(xué)生的科研興趣、增強(qiáng)科研能力，取消應(yīng)用性較強(qiáng)的“微機(jī)原理與應(yīng)用”、“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”、“PLC與電氣控制”等課程傳統(tǒng)的期末考試，取而代之的是課程設(shè)計(jì)，將學(xué)生分成3～5人一組，每組給予不同的設(shè)計(jì)題目，讓學(xué)生自行查閱文獻(xiàn)、分工協(xié)作、集中討論，在教師指導(dǎo)下完成項(xiàng)目，同時(shí)撰寫(xiě)科研報(bào)告，并通過(guò)分組答辯評(píng)定成績(jī)。
三、課程群教學(xué)改革與研究
課程群體系由“專業(yè)型向綜合性轉(zhuǎn)變”，形成工程導(dǎo)向的一體化課程體系。圍繞工程素質(zhì)、工程科學(xué)、工程實(shí)踐一體化設(shè)計(jì)專業(yè)課程體系，促進(jìn)課程之間的相互聯(lián)系和相互支持，從原先相對(duì)單一的專業(yè)課程逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨こ虒I(yè)課程和工程實(shí)踐課程為主體、自然科學(xué)課程為基礎(chǔ)、人文社科課程為補(bǔ)充的課程體系。在課程體系中加大工程實(shí)踐課程比例，強(qiáng)調(diào)以理論指導(dǎo)實(shí)踐、在實(shí)踐中檢驗(yàn)理論并強(qiáng)化其應(yīng)用和創(chuàng)新的螺旋式上升的學(xué)習(xí)過(guò)程。課程群體系的構(gòu)建考慮“服務(wù)地方行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)全面轉(zhuǎn)型升級(jí)”對(duì)工程人才的需求。
面向?qū)嶋H應(yīng)用制定教學(xué)計(jì)劃，以本專業(yè)教學(xué)大綱和教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)進(jìn)行合乎實(shí)際的課程教學(xué)大綱修訂。根據(jù)重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注工程問(wèn)題、重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的教學(xué)思想，探索和研究適應(yīng)本專業(yè)培養(yǎng)要求的教學(xué)方法、考核方法改革。
1.探究性教學(xué)方法
在專業(yè)基礎(chǔ)課、實(shí)驗(yàn)課中重點(diǎn)探索研究性教學(xué)方法改革，
如：PLC與電氣控制，將教師的研究成果和研究思維融入教學(xué)，通過(guò)課題研究帶動(dòng)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生探究精神、科學(xué)思維方法，為大學(xué)生到企業(yè)接受實(shí)踐教育打好基礎(chǔ)。
2.項(xiàng)目式教學(xué)方法
運(yùn)動(dòng)控制專業(yè)方向設(shè)置貫穿四年的工程實(shí)踐項(xiàng)目，使學(xué)生系統(tǒng)得到構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作的整體訓(xùn)練。借助校內(nèi)外的學(xué)科競(jìng)賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，如：全國(guó)、江蘇省的機(jī)器人大賽、智能小車(chē)大賽及仿真大賽，使學(xué)生在創(chuàng)新能力方面得到有效鍛煉，參與教師科研和企業(yè)工程師團(tuán)隊(duì)的工程問(wèn)題處理，結(jié)合科研項(xiàng)目、企業(yè)實(shí)際問(wèn)題、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。
3.改變考核評(píng)價(jià)方式
在考核評(píng)價(jià)方面，改變重理論考試、輕實(shí)踐環(huán)節(jié)考核的考核方式，專業(yè)根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)提出新的能力要求，提高對(duì)工程實(shí)踐能力的要求，加大平時(shí)成績(jī)所占比例，增加小測(cè)驗(yàn)、小論文、報(bào)告、講演等環(huán)節(jié)，從考核“學(xué)習(xí)成績(jī)”向評(píng)價(jià)“學(xué)習(xí)成效”轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)學(xué)生從注重“考試結(jié)果”向注重“學(xué)習(xí)過(guò)程”轉(zhuǎn)變，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力、研究能力和工程實(shí)踐能力。
四、課程群結(jié)構(gòu)優(yōu)化的指標(biāo)及評(píng)價(jià)體系
課程群是一個(gè)由眾多課程組成的知識(shí)、技術(shù)系統(tǒng)，通過(guò)專家咨詢、層次分析、綜合評(píng)價(jià)方法是進(jìn)行這類(lèi)系統(tǒng)研制優(yōu)化的可行方法。本著此原則，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制專業(yè)所應(yīng)開(kāi)設(shè)的專業(yè)課程以及各課程重要性進(jìn)行調(diào)查咨詢，然后采用系統(tǒng)方法確定各課程的權(quán)重。課程群結(jié)構(gòu)優(yōu)化評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系是一個(gè)多層次、多目標(biāo)的指標(biāo)體系，進(jìn)行權(quán)重分配時(shí)，由于各指標(biāo)之間是不等權(quán)的，每類(lèi)目標(biāo)又包括2-4個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。權(quán)重分配考慮科學(xué)性，可采用層次分析法計(jì)算得出，同時(shí)咨詢專家意見(jiàn)，通過(guò)這兩種方法比較來(lái)確定。依據(jù)以下權(quán)重分配原則計(jì)算運(yùn)動(dòng)控制課程群的各專業(yè)課程權(quán)重系數(shù)，為課程群體系優(yōu)化及學(xué)時(shí)分配提供理論支持。
（1）強(qiáng)化基礎(chǔ)，權(quán)重系數(shù)0.15，包括三方面：基礎(chǔ)知識(shí)的完整性0.4，基礎(chǔ)理論的完整性0.4，基礎(chǔ)技能的完整性0.2。
（2）加強(qiáng)技能，權(quán)重系數(shù)0.2，包括三方面：信息技術(shù)應(yīng)用技能0.4，系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)技能 0.4，檢測(cè)數(shù)據(jù)分析技能0.2。
（3）結(jié)構(gòu)合理，權(quán)重系數(shù)0.15，包括兩方面：理論與實(shí)踐結(jié)合0.5，知識(shí)與技術(shù)結(jié)合0.3。
（4）增強(qiáng)應(yīng)用，權(quán)重系數(shù)0.15，包括三方面：社會(huì)發(fā)展適應(yīng)性0.3，經(jīng)濟(jì)發(fā)展適應(yīng)性0.3，學(xué)科發(fā)展適應(yīng)性0.4。
（5）拓寬專業(yè)，權(quán)重系數(shù)0.2，包括三方面：專業(yè)技能寬度0.3，專業(yè)理論廣度0.3，專業(yè)知識(shí)寬度0.4。
（6）順應(yīng)發(fā)展，權(quán)重系數(shù)0.15，包括三方面：新技術(shù)的吸收程度0.2，新理論的吸收程度0.4，新知識(shí)的吸收程度0.4。
由于目標(biāo)體系及評(píng)價(jià)準(zhǔn)則均為模糊概念，各學(xué)校各專業(yè)的培養(yǎng)方案及專業(yè)規(guī)格互不相同，所涉及的專業(yè)課程及課程群也不相同，具體的量的尋找比較困難，考慮通過(guò)建立在模糊集合基礎(chǔ)上的加權(quán)疊加模型來(lái)實(shí)現(xiàn)課程體系的綜合評(píng)價(jià)。如課程體系反映學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀，可采用專家打分方法，經(jīng)統(tǒng)計(jì)平均可得單一因子滿足程度評(píng)價(jià)值，然后通過(guò)單一因子權(quán)重×滿足程度評(píng)價(jià)值=課程體系的綜合評(píng)價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：
[1]曾慶軍，徐紹芬，韋中利.自動(dòng)化專業(yè)控制類(lèi)課程群實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2006，（5）：632-634.
關(guān)鍵詞：專業(yè)認(rèn)證；系統(tǒng)工程師；自動(dòng)化專業(yè)
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）08-0070-02
隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的深入發(fā)展，以專業(yè)技術(shù)知識(shí)傳授為主的傳統(tǒng)高等教育模式已經(jīng)跟不上我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的步伐，強(qiáng)化高等工程教育已成為我國(guó)高等教育的一種必然選擇。工程教育認(rèn)證是國(guó)際上通行的工程教育質(zhì)量保證制度，是實(shí)現(xiàn)工程教育國(guó)際互認(rèn)和工程師資格國(guó)際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。我國(guó)成為《華盛頓協(xié)議》正式會(huì)員，該協(xié)議是工程教育本科專業(yè)認(rèn)證的國(guó)際互認(rèn)協(xié)議，加入該協(xié)議能促進(jìn)我國(guó)工程師按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)，提高工程技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量。工程教育本科專業(yè)認(rèn)證能提高我國(guó)在工程技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，具有極其重要的意義。
一、自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)與自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證考試要求
專業(yè)認(rèn)證是注冊(cè)工程師制度的基礎(chǔ)。國(guó)外對(duì)專業(yè)認(rèn)證的開(kāi)展非常重視，專業(yè)認(rèn)證與注冊(cè)工程師制度的緊密結(jié)合，能夠使工程師職業(yè)管理更加規(guī)范、科學(xué)及國(guó)際化。我國(guó)已逐步認(rèn)識(shí)到專業(yè)認(rèn)證在人才培養(yǎng)質(zhì)量保障體系中的作用，專業(yè)認(rèn)證成為聯(lián)系專業(yè)教育和職業(yè)資格制度的橋梁。自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)分為通用標(biāo)準(zhǔn)和補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)兩部分，通用標(biāo)準(zhǔn)包括七個(gè)方面，分別是專業(yè)目標(biāo)、課程體系、師資隊(duì)伍、支持條件、學(xué)生發(fā)展、管理制度、質(zhì)量評(píng)價(jià)。在補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)中結(jié)合自動(dòng)化專業(yè)特點(diǎn)提出了具體的要求，包括人才培養(yǎng)的知識(shí)要求、能力要求和工程要求。知識(shí)要求：掌握自動(dòng)化專業(yè)必要的基本理論、知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能及工程基礎(chǔ)知識(shí)，包括：工程制圖、電路理論、信號(hào)分析與處理、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)、電子技術(shù)基礎(chǔ)、自動(dòng)控制原理、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)等。能力要求：分析、實(shí)驗(yàn)、開(kāi)發(fā)及工程設(shè)計(jì)方法；具有對(duì)本專業(yè)相關(guān)系統(tǒng)與設(shè)備進(jìn)行分析、研究、開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的初步能力。工程要求：了解國(guó)家對(duì)于本專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、研究與開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)等方面的政策和法規(guī)。受到電子、電路、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)以及科學(xué)研究與工程設(shè)計(jì)方法的基本訓(xùn)練。我國(guó)在開(kāi)展工程教育專業(yè)認(rèn)證的同時(shí)也逐步實(shí)施了專業(yè)資質(zhì)注冊(cè)制度。自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證（Automation System Engineer Accreditation，簡(jiǎn)稱ASEA）是中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)按照國(guó)際慣例，推行的一種專業(yè)技術(shù)資格認(rèn)證。資格等級(jí)分為三級(jí)，依次為助理ASE、ASE、注冊(cè)ASE。自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證考試內(nèi)容如下。專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)：掌握和熟練運(yùn)用自動(dòng)控制系統(tǒng)理論和方法，包括數(shù)字仿真技術(shù)、古典和現(xiàn)代控制系統(tǒng)、常規(guī)和先進(jìn)控制系統(tǒng)、系統(tǒng)的綜合與分析及設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。專業(yè)技術(shù)知識(shí)：掌握并能熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等專業(yè)技術(shù)知識(shí)。專業(yè)技能知識(shí)：結(jié)合自身所在行業(yè)和典型領(lǐng)域的特點(diǎn)，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)具體解決該行業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，這是自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證考試的重點(diǎn)組成部分。通過(guò)對(duì)比自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)及自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證考試要求，可以歸納為以下兩點(diǎn)：
1.自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)口徑寬，重視理論基礎(chǔ)，符合自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證考試的要求。自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)校根據(jù)自身的辦學(xué)特色自主設(shè)置課程，只對(duì)四類(lèi)課程的內(nèi)容提出基本要求。數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類(lèi)課程（至少32學(xué)分），主要包括數(shù)學(xué)和物理。程基礎(chǔ)類(lèi)課程（至少38學(xué)分），主要包括工程圖學(xué)基礎(chǔ)、工程電磁場(chǎng)、電路理論、電路原理實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言與程序、電子技術(shù)基礎(chǔ)及實(shí)驗(yàn)、信號(hào)與系統(tǒng)分析、現(xiàn)代通信原理、計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用、自動(dòng)控制原理（經(jīng)典控制理論部分）。專業(yè)基礎(chǔ)類(lèi)課程（至少16學(xué)分），主要包括自動(dòng)控制原理（現(xiàn)代控制理論部分）、運(yùn)籌學(xué)、檢測(cè)原理、電力電子技術(shù)、過(guò)程控制、電力拖動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制。各校自動(dòng)化專業(yè)可根據(jù)不同的專業(yè)背景選擇上述6門(mén)課程中的至少4門(mén)課程。專業(yè)類(lèi)課程（至少14學(xué)分），該類(lèi)課程根據(jù)專業(yè)方向不同，設(shè)置專業(yè)必修課程，其中至少4門(mén)核心課程。專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)置的課程基本包含自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證考試中的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)技術(shù)知識(shí)。
2.自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中實(shí)踐環(huán)節(jié)要求較高，符合自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證考試要求。專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求實(shí)踐環(huán)節(jié)不少于15個(gè)學(xué)分（每周算1學(xué)分），必修實(shí)踐環(huán)節(jié)包含以下內(nèi)容：金工實(shí)習(xí)（至少2學(xué)分）、課程設(shè)計(jì)（至少3學(xué)分）、專題或綜合實(shí)驗(yàn)（至少5學(xué)分）、專業(yè)實(shí)習(xí)（至少5學(xué)分）。選修實(shí)踐環(huán)節(jié)包含以下內(nèi)容：科技實(shí)踐與創(chuàng)新（2學(xué)分）、社會(huì)實(shí)踐（1學(xué)分）。自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證在實(shí)踐方面是要專業(yè)技術(shù)人員結(jié)合自身所在行業(yè)，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)具體解決該行業(yè)工程實(shí)際問(wèn)題。這些行業(yè)包括機(jī)械制造、冶金、石油化工、輕工業(yè)、電力發(fā)電等。
二、自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證與自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證制度的銜接
目前我國(guó)注冊(cè)工程師制度仍需進(jìn)一步完善，且與專業(yè)認(rèn)證制度有些脫節(jié)。專業(yè)認(rèn)證對(duì)職業(yè)規(guī)劃的考慮有些缺乏，導(dǎo)致培養(yǎng)的工程技術(shù)人才很難適應(yīng)社會(huì)發(fā)展，且與完善的專業(yè)認(rèn)證體系所需的專業(yè)評(píng)估制度相差較遠(yuǎn)。自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證制度與自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證制度的銜接需要教育主管部門(mén)以及行業(yè)協(xié)會(huì)相互溝通，聯(lián)合推動(dòng)，采取以下切實(shí)可行的措施，逐步實(shí)現(xiàn)二者之間的銜接。
1.標(biāo)準(zhǔn)制定。在制定專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就要充分發(fā)揮行業(yè)和企業(yè)協(xié)會(huì)的作用，標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)、修訂過(guò)程要有行業(yè)和企業(yè)專家參與，在自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)體系中包含自踴系統(tǒng)工程師資格獲得的所需要的基本標(biāo)準(zhǔn)及要求，著重培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。
2.政策扶持。制訂自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證優(yōu)惠政策，作為銜接兩者的過(guò)渡性方案。例如，通過(guò)自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證的該專業(yè)畢業(yè)生在申請(qǐng)自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格時(shí)，可減免一定的申請(qǐng)費(fèi)用，這樣能體現(xiàn)出通過(guò)自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證高校和沒(méi)有通過(guò)自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證的高校之間的差別，在一定程度上提高了學(xué)校進(jìn)行專業(yè)認(rèn)證、學(xué)生進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證的積極性。
3.制度保障。要想自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證制度與自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證制度銜接取得實(shí)效，需要制定相應(yīng)的政策法規(guī)，從制度上保障兩者的關(guān)聯(lián)性。
三、結(jié)語(yǔ)
“工程教育專業(yè)認(rèn)證”是我國(guó)與國(guó)際高等教育接軌的一個(gè)教育計(jì)劃。本文闡述了自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證對(duì)人才培養(yǎng)的知識(shí)要求、能力要求和工程要求以及自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證的考試內(nèi)容所要求的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)技術(shù)知識(shí)、專業(yè)技能知識(shí)，分析了自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)與自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證考試要求的相符度，對(duì)二者之間的銜接提出了幾點(diǎn)建議，以期能對(duì)同類(lèi)專業(yè)實(shí)施工程教育專業(yè)認(rèn)證和職業(yè)資格認(rèn)證有一定的借鑒作用。
參考文獻(xiàn)：
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[2]趙文玉，，彭青林.環(huán)境工程專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)與注冊(cè)環(huán)保工程師考試要求相符度淺析[J].高教論壇，2015，（7）：49-50.
自動(dòng)化專業(yè)具有應(yīng)用面寬、知識(shí)更新和拓展速度快的特點(diǎn)，多年來(lái)，自動(dòng)化專業(yè)人才作為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的急需人才，為現(xiàn)代化生產(chǎn)和科技發(fā)展起到了推動(dòng)和促進(jìn)作用。以蘭州工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)建設(shè)為例，從人才培養(yǎng)目標(biāo)定位與專業(yè)建設(shè)思路、教學(xué)計(jì)劃制定、課程群建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、學(xué)科競(jìng)賽、產(chǎn)學(xué)研基地建設(shè)等方面，研究應(yīng)用型本科自動(dòng)化專業(yè)人才的培養(yǎng)模式，提出了自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)方案，并在實(shí)踐中進(jìn)行了應(yīng)用，并提出了自動(dòng)化專業(yè)發(fā)展的幾點(diǎn)建議。
關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科，；自動(dòng)化專業(yè)；人才培養(yǎng)
蘭州工業(yè)學(xué)院是普通本科院校，畢業(yè)后直接面向社會(huì)就業(yè)的學(xué)生占多數(shù)，畢業(yè)生一般到工礦企業(yè)、科研院所從事設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)行、維護(hù)、管理等工作。我院的自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)定位于應(yīng)用技術(shù)主導(dǎo)型型人才的培養(yǎng)，要求培養(yǎng)的學(xué)生具有較扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、寬闊的專業(yè)知識(shí)、較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力、一定的創(chuàng)新意識(shí)和獨(dú)立分析解決的能力，畢業(yè)后能較快地適應(yīng)和勝任工作崗位。根據(jù)我院實(shí)際情況、區(qū)域經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)和社會(huì)需求，提出了自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)、知識(shí)結(jié)構(gòu)、實(shí)踐能力培養(yǎng)模式、自動(dòng)化專業(yè)發(fā)展的幾點(diǎn)建議等。 [2]
1.人才培養(yǎng)目標(biāo)
自動(dòng)化本科培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)和甘肅地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，德、智、體、美全面發(fā)展，具備電工技術(shù)、電子技術(shù)、控制理論、自動(dòng)檢測(cè)與儀表、信息處理、計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域的工程技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)，具有較強(qiáng)的解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，能在運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)過(guò)程控制、電力電子技術(shù)、檢測(cè)與自動(dòng)化儀表、電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理等領(lǐng)域從事系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、科技開(kāi)發(fā)及研究等方面工作的工程應(yīng)用型人才。
2.理論課程體系
人才培養(yǎng)總體上體現(xiàn)知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的原則；課程體系遵循“實(shí)基礎(chǔ)、適口徑、強(qiáng)能力、善應(yīng)用、高素質(zhì)”；課程設(shè)置遵循“反映科技進(jìn)展、突出工程需要、注重技術(shù)應(yīng)用”的原則。
課程設(shè)置采用“兩模塊、四平臺(tái)、多方向”課程體系。 “兩模塊”為“學(xué)科基礎(chǔ)模塊”和“專業(yè)方向模塊”。在“學(xué)科基礎(chǔ)模塊”上設(shè)置“公共課程”和“學(xué)科課程”兩個(gè)平臺(tái)；在“專業(yè)方向模塊”上設(shè)置“專業(yè)理論課程”與“實(shí)踐課程”兩個(gè)平臺(tái)。課程體系結(jié)構(gòu)及學(xué)分分配表見(jiàn)表1。
2.1公共課程平臺(tái)
以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)為目的，是學(xué)生學(xué)習(xí)學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)。包括公共必修課、公共選修課及實(shí)踐環(huán)節(jié)等三個(gè)部分。公共選修課包括綜合類(lèi)、理工類(lèi)、管理類(lèi)、人文藝術(shù)類(lèi)四個(gè)類(lèi)別，要求學(xué)生跨類(lèi)別選修。
2.2學(xué)科課程平臺(tái)
以學(xué)生掌握學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和能力為目的。按本科專業(yè)目錄中的專業(yè)類(lèi)設(shè)置各專業(yè)方向必需的基礎(chǔ)理論與知識(shí)和基本技能系列課程，解決多個(gè)專業(yè)方向發(fā)展的需要，同時(shí)還要滿足學(xué)生不同層次發(fā)展和進(jìn)一步提高的需要，為學(xué)生適應(yīng)社會(huì)多變的需要打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
表1 課程體系結(jié)構(gòu)及學(xué)分分配表
課程模塊課程平臺(tái)課程類(lèi)別總學(xué)時(shí)理論學(xué)時(shí)實(shí)踐學(xué)時(shí)學(xué)分占總學(xué)分比例
學(xué)科基礎(chǔ)模塊
公共課程學(xué)科課程
必修課7485781703620%
選修課969663.3%
公共實(shí)踐64064（6周）42.2%
小計(jì)9086742344625.5%
必修課132211681548145%
專業(yè)方向模塊
專業(yè)理論課程實(shí)踐課程
必修課13612888.54.7%
選修課646442.2%
小計(jì)2102028137.2%
創(chuàng)新實(shí)踐646442.2%
集中實(shí)踐5765763620%
小計(jì)6406404022.2%
總計(jì)308020441036180100%
總學(xué)分180各課程課內(nèi)外實(shí)驗(yàn)（實(shí)踐）、公共實(shí)踐、創(chuàng)新實(shí)踐和集中實(shí)踐學(xué)分之和為64.75，占總學(xué)分的36%。
2.3專業(yè)理論課程平臺(tái)
以學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)和專業(yè)能力為目的，使學(xué)生在某個(gè)領(lǐng)域（方向）具有比較深入的專門(mén)知識(shí)和技能。自動(dòng)化專業(yè)設(shè)置2個(gè)專業(yè)方向。每一方向的課程包括專業(yè)必修課和專業(yè)選修課；每個(gè)方向設(shè)置兩組（每組4學(xué)分）專業(yè)選修課供學(xué)生選修。
2.4實(shí)踐課程平臺(tái)
以培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)為目的。由課程課內(nèi)外實(shí)驗(yàn)（實(shí)踐）、創(chuàng)新實(shí)踐和集中性實(shí)踐環(huán)節(jié)組成。
3.培養(yǎng)計(jì)劃實(shí)施中的幾點(diǎn)改革建議
3.1深化課程教學(xué)改革，加強(qiáng)課程群建設(shè)
自動(dòng)化專業(yè)課程的設(shè)置并不是簡(jiǎn)單的羅列，而是存在著一定的系統(tǒng)性和連續(xù)性。每門(mén)課程都有前續(xù)課和后續(xù)課，研究課程內(nèi)在的聯(lián)系，形成條理清晰而又相互融合的專業(yè)體系是必需的。
因此，建議我校深化課程教學(xué)改革，提倡課程群建設(shè)。根據(jù)自動(dòng)化專業(yè)特點(diǎn)，專業(yè)課程可劃分為四個(gè)課程群：（1）電工電子技術(shù)課程群，主要包括電路基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)等；（2）計(jì)算機(jī)應(yīng)用課程群，主要包括計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、微機(jī)原理及應(yīng)用、單片機(jī)與接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信等；（3）自動(dòng)控制課程群，主要包括自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論、傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制、智能控制等；（4）電機(jī)與供電系統(tǒng)課程群，主要包括電力電子技術(shù)、電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)、電氣控制與 PLC、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和工廠供電等。
3.2實(shí)踐教學(xué)模式改革
構(gòu)建應(yīng)用型實(shí)踐教學(xué)體系，使實(shí)踐教學(xué)貫穿于教學(xué)全過(guò)程，在保證基本專業(yè)規(guī)格的前提下，根據(jù)不同專業(yè)類(lèi)別、人才培養(yǎng)規(guī)格特點(diǎn)、專業(yè)辦學(xué)歷史、區(qū)位優(yōu)勢(shì)和資源條件等，結(jié)合行業(yè)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和國(guó)家卓越人才培養(yǎng)等要求，突出人才培養(yǎng)的專業(yè)特色和行業(yè)特色。
圖1 自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系圖
進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)模式改革，首先是要充分重視實(shí)踐教學(xué)，把實(shí)踐能力培養(yǎng)看成與理論知識(shí)教育同等重要。自動(dòng)化專業(yè)具有為理論性和實(shí)踐性緊密結(jié)合的特征，創(chuàng)新源于實(shí)踐，從培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神著眼，實(shí)踐教學(xué)比理論教學(xué)更為有效，更能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能。其二，針對(duì)諸如電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)等電類(lèi)基礎(chǔ)課程的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，需要求學(xué)生熟練掌握，以積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，夯實(shí)基本技能 ；其三，在中高年級(jí)階段，
在掌握一些專業(yè)及專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，開(kāi)設(shè)一些技能應(yīng)用型試驗(yàn)，使學(xué)生能夠自行完成從設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試、測(cè)試的全部過(guò)程以鍛煉學(xué)生。其四，設(shè)置一些開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生自我設(shè)計(jì)一些綜合的、與工程實(shí)際問(wèn)題結(jié)合緊密的、具有一定研究性質(zhì)的大型試驗(yàn)，這類(lèi)實(shí)驗(yàn)并不依附于某一門(mén)具體的課程，而是多門(mén)課程知識(shí)的融合，依據(jù)學(xué)生選題的不同、興趣側(cè)重的不同具有鮮明的獨(dú)立性，可以活躍學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高科研技能。其五，鼓勵(lì)和支持學(xué)生積極參加學(xué)校“第二課堂”活動(dòng)，如：大學(xué)生挑戰(zhàn)杯大賽、電子設(shè)計(jì)大賽等，從而鍛煉他們的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。
3.3 教學(xué)評(píng)測(cè)機(jī)制的改革
自動(dòng)化專業(yè)是實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)，其教學(xué)評(píng)測(cè)機(jī)制要多樣性，除傳統(tǒng)的閉卷和開(kāi)卷考試形式外，還應(yīng)增加課程設(shè)計(jì)、口頭答辯、實(shí)踐操作和論文撰寫(xiě)等形式，具體選擇可以根據(jù)不同課程的特點(diǎn)而決定。在評(píng)測(cè)的內(nèi)容上，既要包含基本理論、基本知識(shí)和基本技能，更要涉及對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析與解決 ；在評(píng)測(cè)的形式上，少一些死記硬背的客觀題，多一些主觀性、綜合性的論述題，以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性 ；在測(cè)評(píng)時(shí)間上，不要集中在課程結(jié)束時(shí)一次進(jìn)行，而是在教學(xué)的中間、章節(jié)的結(jié)束之時(shí)，分期分批地進(jìn)行。這樣，既可反映學(xué)生的真實(shí)水平，又能體現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
4.結(jié)語(yǔ)
總之，設(shè)置本專業(yè)的宗旨就是要培養(yǎng)在自動(dòng)控制產(chǎn)品和設(shè)備及信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域具有本科水平的理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)的專業(yè)操作技能，具有“思想品質(zhì)好、基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)、動(dòng)手能力強(qiáng)”的特點(diǎn)，能進(jìn)行自動(dòng)化行業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，能解決現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)問(wèn)題，能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的大學(xué)本科層次的高級(jí)應(yīng)用技術(shù)人才和管理人才。
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