自动控制原理论文大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇自动控制原理论文范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

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（一）提炼课程内容的总体逻辑关系

自动控制原理课程系统地讲述了自动控制科学和技术领域的基本概念和基本规律，涵盖了自动控制技术从系统建模到系统设计的各种思想和方法，内容十分丰富。作为授课教师，首先应该沥青这些内容间的逻辑关系。经典控制理论的基本理论包含反馈控制系统的分析和设计方法两方面的内容，具体的包含关系如图1所示。为了让学生更好地理解各部分知识的有机联系，对上述经典控制理论体系建立“三纵”和“三横”两条知识主线。控制系统分析与设计的主要内容是研究系统的特性，即稳定性、动态特性、静态特性。又称控制系统“三要素”。从性能指标是看，就是俗称的“稳，快，准”。把这三方面的性能指标称为“三横”。所谓“三纵”是指在不同的域内进行系统的分析与设计，即时域、复域、频域。掌握系统在不同域中的数学模型表达，即可进行系统的特性分析与设计，因为所有问题的分析和求解都是建立在数学模型基础上进行的。加强对这两条线的理解，可以使学生统观全局，把握研究方向。

（二）采用提纲挈领的碎片化原则

要将自动控制原理的授课内容碎片化为一些短的相对完整的知识单元，需要采用提纲挈领的组织方法。首先介绍每个知识模块的内容要点，然后交代每个知识点的关联性，精炼举例推导过程。贯彻“少而精”的原则。对于所讲的内容要分清主次，突出重点，精讲内容，同时要注意有较高的系统性、逻辑性，保证知识的质量，难点精心组织，一定要讲懂。精讲内容不是少讲内容，有些内容反而要加强。例如，在讲解经典控制理论中的数学模型时就可以按照如下思路处理。首先将数学模型分为三个内容要点：微分方程模型、传递函数模型和图形方式的数学模型。其中微分方程是时间域的模型，传递函数是复数域的模型，图形方式的模型是数学模型的图形化语言描述。当推导系统的微分方程描述时，精选两个相似系统作为例子来说明系统的建模过程。这样，由于有目的地选择有启发性、可延伸性与典型性的问题，使每一节、每一章的内容都具有明确概念、传授方法、启发思维、培养能力的作用。这种提纲挈领的组织方法，层次清楚关联性强，容易将碎片化内容联系起来。

（三）结合学科发展，适时更新

基于MOOC模式的教学过程由于安排了较多的课程讨论环节，教师单独的讲授环节要比传统课堂压缩。这样在教学内容就需要有所取舍。根据学科发展趋势，新的发展方向和应用工具应该增加介绍；已经被其他方法取代的方法可以忽略介绍。无论是理论家还是工程师，人们总是把最先进最有效的理念和技术用于控制工程。如：控制与管理的结合、信息流与物质能量流的互动、复杂系统研究与应用等均表现出很强的时代特征。在当今这个信息时代诞生了网络控制、基于数据的驱动控制等新的控制概念。而传统的手工绘图方法已经可以由计算机辅助软件完成。经典控制理论在上个世纪四、五十年代已经形成了比较完整的理论体系，频率特性法、根轨迹法等直到现在仍然是系统分析和设计的主要方法。经典控制理论的一个重要特色就是采用简便直观的图解方法，因此也得到工程技术人员广泛欢迎。在讲授这些内容的时候，几乎有一半的学时是在学习这些图形的画法。例如，频率特性图就有伯德图、乃奎斯特图和尼柯尔斯图等几种，学生需要记住每种图形的坐标要求及计算方法。随着计算机辅助分析技术的发展，目前已有像MATLAB这样的成熟的软件可以帮助画图。所以在授课时就减少介绍手工做图的内容，而将分析和设计的方法作为重点内容，从而训练学生作为控制工程师的高级思维能力。当然，在这种碎片式的教学过程中也要注意逻辑的连续性。学生在分析思维之前，往往需要直观思维，在演绎之前要有归纳，在联想之前要有类比，在获得正确的认识之前要有辨析。在进行单元章节复习时，一定要求学生自己去发现知识的内在联系，然后再重新组合材料，进行知识归类、延伸与扩展。在整个教学过程中，教师要引导学生经常反复复习，循环螺旋上升，从整体上掌握知识的脉络，保证学习者长期的学习积极性。

二、课程教研组的建设

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《自动控制原理》是一门理论性很强的课程，教师在教学过程中就要满足本科教育的需要，让学生通过学习这门课程，既能学会分析系统性能指标的基本方法，又能应用自动控制理论对实际控制系统进行分析和改善。因此多媒体课件作为教学辅助的手段，在开发前，必须进行必要的需求分析。

一、建立课件系统的整体框架

多媒体课件开发平台由多媒体软件工具来完成，按其功能可分为多媒体加工软件如Word、Photoshop、Free-hand、Corel　Draw、Animator　Pro、Flash、Cool　Edit、Cakewalk等；多媒体编著软件如Authorware、Powerpoint、Dreamweaver、Visual　Basic等；VCD光盘刻录软件如Video　Pack4.0、Easy　CD　Creator、Winon

-CD3.X等。由于每个多媒体软件工具的特点以及功能各不相同，所以目前课件的制作都是根据课件开发的具体情况，如课程特点和课件规模，教学课件使用对象来选择合适的软件工具。但事实往往是单一的制作工具很难满足课件开发的全部需要，而自行开发专用的平台又费时费力，成本过高，并且在多媒体课件开发过程中，常由于对教学规律了解不够，对教学大纲把握不准，对学生接受知识的规律掌握不够全面，且又不做认真的需求分析，缺乏完备的文档资料和审查，因而开发的课件常难以满足实际教学需要，又难以维护。因此，本课题根据《自动控制原理》课程的特点，以三本院校学生为对象采取一种折中而有效的方法：采用多种平台相结合，即选取一种通用的制作工具作为多媒体课件制作的主要平台或主环境，再根据需要选另一、两种工具作为辅助平台，二者在功能上形成互补。以软件工程作为课件开发的一种工程思想，从而有效的合理组织整个课件开发过程，以提高和保证课件的质量，较好满足实际教学需要。还可大大提高开发的成功率和可靠性、可维护性，共同满足开发的要求。

二、课件局部及细节的技术实现

《自动控制原理》需要描绘大量曲线，比如伯德图，奈氏曲线，根轨迹等。所以我们开发的多媒体课件将采用Flash等工具，将曲线绘制过程制作成动画形式。绘图的每一步骤可制作一个动画，通过动画的连续播放使学生掌握绘图的动态过程。同时将会使教学过程变得轻松活泼，学生学习起来也更加容易。例如绪论我们就可以采用多媒体教学，用它来展示自动控制理论和系统的发展，自动控制技术的应用。通过演示水位自动控制系统和炉温自动控制系统的工作过程，用图像、动画、声音，使学生置于生动、形象的立体化教学环境中，从而引出自动控制原理、自动控制系统的概念，可以激发学生的学习兴趣，使他们进入学习本课程的最佳状态。

三、测试使用效果，课件系统的维护

在整个开发过程中，会对课件的各个部分进行多次调试，以确保效果，尽管如此，在整个课件合成后仍有很多问题，所以有必要进行反复调试，从而发现并修改各种不稳定因素和难以发现的错误，特别是基于多种平台制作的多媒体课件系统，通过多次调试可以避免多种平台在匹配的过程中产生的问题。测试方法可以从几个方面进行：错误测试、功能测试及效果测试。经过调试没有错误的多媒体教学系统就可以投入运行使用。在运行使用中，要定期对课件使用效果进行评价，课件评价是课件设计不可缺少的一部分，它既是课件设计的结束，也是软件设计的开始。对课件的评价主要检查它是否达到预期的教育、教学要求和技术要求。所以必须根据软件使用人员（主要是学生和教师）的意见，对软件进行升级维护，不断提高软件的质量。

四、总结

本课件开发以Authorware为主要开发平台，文本、图形、图像、动画、视频等媒体的综合使用使教学内容表现得丰富多彩、形象生动。仿真平台的创建使学习过程简单化，并且能够充分调动学生学习的积极性和创造性，从而有效地提高课程的教学质量。另外，该课件系统界面设计友好，导航措施完善，能够清晰简洁地呈现课件内容，方便地实现各知识点间的选择与跳转，既有助于教师教学，也能提供给学生一个轻松自学的平台。论文中的制作课件的方法，可使教师在教学过程中针对高职学生层次的高低，调整课件中实例的难易程度，使学生能“听得懂，会分析”，对后续课件的使用与发展有着积极的作用。

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“自动控制理论”课程是研究自动控制系统的共同规律，为自动控制系统的分析和综合提供基本理论和基本方法的一门专业基础课[1]。该课程是一门重要的测控类专业的基础课，具有较强的理论性，与前续课程联系紧密，知识面广，学生不易理解掌握[2-3]。学好这门课程不仅可以为后续专业课的掌握打下良好的理论基础，而且能在今后从事专业工作时，直接运用它去分析和解决实际技术问题。对于工程实践具有重要的指导作用，受到人们的广泛重视。在本课程的教学中，实验教学对理论知识的理解、掌握、巩固具有重要的作用。

1 当前实验教学的不足

长期以来，传统的实验教学被一种固定的模式所束缚，教学内容陈旧，教学方法呆板，在一定程度上限制了学生的主动性和积极性，难以激发他们独立分析问题、解决问题的兴趣和激情，没有体验过从失败中自己寻找成功之路的经历，抑制了学生个性的发展，这样不利于对学生创新能力的培养[4]。

1.1 实验内容固定

传统的实验主要是按章节进行验证性实验，实验仪器功能固定，实验只能按照实验指导书设计好的步骤进行， 学生被束缚在验证性实验中，对出现的相关问题缺少系统、多角度的分析，不利于学生创新能力的培养。

1.2 实验时间限制

一般的实验都要求在实验室2个学时内完成，学生很难全面深入地把握实验主要内容和方法，对实验的目的、实验原理无法理性地理解，更别提实验中出现故障的排解分析，限制了学生的设计和创新，不利于锻炼学生的综合能力。

1.3 实验仪器制约

实验仪器过于固化，仪器设置上未给学生留下设计性和探究问题的空间。仪器组成以理论验证为主，缺少实际控制系统各环节，特别是反馈部分的传感部分，更不具备跟随学科发展而开拓新实验的延伸性。

1.4 实验方法落后

实验技术水平和内容更多地满足于基础性实践环节，缺乏系统的综合性、设计性和研究性实验环节，以及缺少在利用多种现代实验手段、方法和工具对实验过程中的结果和现象进行深入分析研究方面对学生的引导。实验过程主要完成连线操作、数据记录等简单的工作。

2 实验教学改进

针对目前实验教学的现状，摒弃以往按部就班完成指定实验步骤操作验证形式，按照学生对科学的自然认知进度设置灵活变换的实验内容。对实验设置按多层次，从简到难，逐步引导学生自主学习、合作学习、研究性学习，逐步走向从问题出发的探究、创新。同时，研究新的实验教学仪器，开发配套软件，保证实验硬件满足新环境下的要求。结合灵活的教学仪器改变教学方法，充分调动学生动手的积极性，引导其创新。

2.1 实验内容设置

开设不同层次的实验内容，既要满足实验教学的验证、演示等基本功能，又要激发学生的兴趣。

基础实验：根据给定实验任务、方案和步骤，选择并完成一定数量基本实验；同时，通过调整实验参数得到不同结果，增加思考空间。

综合实验：将各个基础实验环节有机结合在一起，各课程之间关联内容综合。

设计实验：以任务的形式，给定实验题目，允许学生按照自己思路选择设计性实验内容，引导学生学会设计和研究的方法。

创新实验：自行命题实验，将学生的构想通过仪器现有功能模块来实现，在探究式学习中培养学生创新能力。

2.2 实验仪器的改进

根据实验内容的要求，开发适合本专业的教学仪器。仪器具有控制系统需要验证的各种典型环节模块、信号发生器模块等基本功能，还结合工程实际将传感器引入反馈环节，增加执行器件，构成完整的闭环系统。避免教学仪器箱只能完成信号源作为激励，控制环节构成系统的不足。同时，仪器上的控制效果通过便于观看的形式展示出来，让控制过程可视化。仪器要预留出扩展接口，便于在实验中添加新的模块。仪器在结合计算机完成实验的同时，又能独立完成实验内容，实验配套软件要能对硬件平台对的实验内容进行仿真和虚拟实验。学生可以根据测试参量的不同选择相应的传感器，完成非电量到电量的转换，对信号进行处理，结合控制理论完成创新性、设计性的实验。

2.3 实验方法的转变

1）以学生为主体，开辟新知识领域，重视实践能力的锻炼；2）培养学生的综合能力；3）科学知识和实验能力培养上，建立系统、科学且开放的实验教学体系，注重课程之间纵向和横向的联系。

结合开发的教学仪器，在实验方法上除了基本的验证性实验，其他实验按任务的形式给出，不对学生做过多的限制，留出学生思考、动手、创新的空间。充分利用计算机的计算、分析功能以及仪器配套软件（采用数学工具MATLAB编写的程序）在实验前完成必要的仿真分析，让实验有的放矢，理论指导实践。实验既做到软硬精密结合，又能相互独立，两者相辅相成。克服当前实验中仪器平台不能脱离计算机，配套软件不能独立工作，学生只能在实验课中有限的时间内完成实验的不足，让实验内容通过软件可以在任意计算机上完成。

3 总结

对当前实验教学过程中存在的问题进行分析和总结，从实验内容设置、实验仪器、实验方法3个方面提出改进方法。自动控制理论来源于实践，反过来指导实践[5]。结合当前人才培养的趋势，理论联系实际，提高学生实践能力，在实践中发现问题、解决问题进而培养创新能力。

参考文献

[1]葛锁良.自动控制理论教学内容与教学方法的探讨[C]//2001年中国自动化教育学术年会论文集，2001:72

[2]杜永贵，谢克明，李国勇，谢刚.“自动控制理论”课程教学改革与实践[J].太原理工大学学报:社会科学版，2009， 27(1):77-79

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倒立摆系统的最初分析开始于二十世纪五十年代，其控制方法和思路在处理一般工业过程中有广泛的用途，此外，其相关的研究成果也在航天科技和机器人学习方面得到了大量的应用，如机器人行走过程中的平衡控制，火箭发射中的垂直度控制和卫星飞行中的姿态控制等，因此对倒立摆控制机理的研究具有非常重要的理论和实践意义。但同时是一个比较复杂的不稳定,多变量，带有强耦合特性的高阶机械系统。倒立摆系统存在严重的不确定性，一方面是系统的参数不确定性，一方面是系统受到不确定因素的干扰。倒立摆系统具有成本低廉，结构简单，参数和结构易于调整的优点。作为控制理论研究中一种比较理想的实验手段，倒立摆系统为自动控制理论的教学、实验和科研构建了一个良好的实验平台，以用来检验某控制理论或方法的典型案例，促进了控制系统新理论和新思想的发展。为解决倒立摆控制系统的超调和快速性之间的矛盾，各种干扰对其的影响，进而对控制器进行了设计，自抗扰控制方法可以克服这些缺点，因此要用ADRC来控制直线倒立摆系统。

2、研究现状及发展趋势

鉴于倒立摆的稳定控制研究的重要意义，国内外学者对此给予了广泛关注。国外在60年代就开始了对一级倒立摆系统的研究，在60年代后期，作为一个典型的不稳定、严重非线性例证提出了倒立摆的概念，并用其检验控制方法对不稳定、非线性和快速性系统的控制能力。

近年来，随着智能控制方法的研究逐渐受到人们的重视，模糊控制、神经网络、拟人智能控制、遗传算法和专家系统等越来越多的智能控制算法应用到倒立摆动系统的控制上。Charies W.Andorson在1988年应用自学习模糊神经网络成功控制一级摆；周建波等用基于B网络的规则控制也解决了单摆的稳定性控制问题；徐红兵等提出了基于变结构的模糊神经网络控制算法，实现了二级倒立摆系统的稳定性控制；1995年，张明廉等人应用拟人智能控制理论成功的解决了三级倒立摆这一控制界的世界性难题；2001年9月19日，北京师范大学李洪兴教授领导的复杂系统实时智能控制实验室采用变论域自适应模糊控制成功地实现了三级倒立摆实物系统控制，又于2002年8月11日在国际上首次成功实现了四级倒立摆实物控制系统。

二、研究内容

本课题的主要研究内容集中基于ADRC的倒立摆控制系统研究，并针对其动态响应和运行稳定性，主要。主要内容简述如下：

（1）建立倒立摆控制系统的数学模型；

（2）设计自抗扰控制器，包括：TD，NLSEF，ESO。然后对各部分的参数进行设计和调整；

在Simulink 环境下建立系统仿真模型，验证基于自抗扰控制技术的倒立摆控制系统控制策略的有效性。

三、研究方法

（1）查阅相关国内外文献资料（包括相关规范等），了解与该课题相关的理论知识，分析研究当前相关设计的优秀方案，在学习的基础上添加在自己的创新元素。

（2）建立在所学知识的基础上，分步骤的完成各项设计任务，在工作计划内按时完成相应的工作，包括自动配料系统的硬件框图、程序框图、设计仿真等。

（3）各元器件的选型及设计内容的整理，开始进行设计说明书的撰写。

（4）完成对设计内容的进一步修改，完善设计方案。整理、打印、装订设计说明书。完成答辩的准备工作。

四、国内外文献综述

倒立摆系统本身为多变量、非线性、强耦合的不稳定系统，由于以上特性，其精确控制对实现工业生产中复杂对象的控制有着重要的应用价值。主要的控制方法有线性控制、预测和变结构控制、智能控制等。智能控制是目前应用较为广泛的控制方法，研究的热点，其主要理论来自于人的实践经验，不需要精确的数学模型。模糊控制有两种典型算法，其Mamdani算法最为常用，Sugeno型适合应用在动态非线性系统中。Mamdani算法中，分别对小车位置和摆杆角度进行控制，两个控制器形成串联结构，每个控制器只有二维，避开了四输入变量，这样免去了多输入变量时模糊规则爆炸的问题。这样免去了多输入变量时模糊规则爆炸的问题中PID控制的单级直线倒立摆,虽然能很好控制摆杆角度,但是对于小车位置控制存在一定的偏差,文中模糊控制的倒立摆系统虽然具有一定的抗扰能力,但是加入稍强的干扰就无法达到稳定的控制效果,而自抗扰控制(Active Disturbance Re-jection Control,ADRC)的主动抗扰特性可以削减和解决这些外扰因素,而达到稳定的控制效果。但是传统的自抗扰控制器只能稳定控制摆杆角度,并不能兼顾小车位置的控制,这就使倒立摆控制在现实中的运用上受到限制。

目前ADRC的应用领域广泛。包括纸幅张力控制，硬盘驱动控制，DC-DC变换器。它也可以解决执行机构的非线性问题，如压电陶瓷执行器的滞环问题。基于ADRC算法，一些多输入多输出系统可以获得解耦控制，如微型机电系统(micro-electro-mechanical system），和连续搅拌槽式反应器(continuous stirred tank reactor)。ADRC的应用不只局限于控制领域，他也可以用来执行健康监视和故障诊断等任务。当下的ADRC理论基础相对完善，理论上所需要的仅是一些特殊情况下的稳定性证明。而未来的发展趋势是简化ADRC算法，完善单参数ADRC算法调节策略，将ADRC算法逐步替代PID算法，应用到工业界的各个领域，提高控制性能和效率。由于ADRC算法是一种基于控制的控制算法，因此其应用时也应遵循下图所示的过程，即理论>技术>应用>理论三者的循环补充。

五、研究方案及工作计划

1、研究方案

（1）查阅相关国内外文献资料（包括相关规范等），了解与该课题相关的理论知识，分析研究当前相关设计的优秀方案，在学习的基础上添加在自己的创新元素。

（2）建立在所学知识的基础上，分步骤的完成各项设计任务，在工作计划内按时完成相应的工作，包括自动配料系统的设计框图、程序框图、仿真设计等。

（3）各元器件的选型及设计内容的整理，开始进行设计说明书的撰写。

（4）完成对设计内容的进一步修改，完善设计方案。整理、打印、装订设计说明书。完成答辩的准备工作。

2、工作计划

第1周：根据设计任务书要求选择合适合理的方案设计直线倒立摆控制系统系统的课题。

第2周：根据确定方案，比较、选择设计适合的研究方案等。

第3周：根据题目要求，设计软件框图，并进一步优化改进。

第4-5周：完成整体电路设计，画出原理图并验证其可行性。

第6-8周：根据课题要求和电路原理图编写程序。

第9周：对软件进行仿真调试，优化软件设计使之符合要求。

第10周：结合软件进行调试、修改，并使最终方案满足设计要求。

第11-12周：撰写毕业论文。

第13周：修订毕业设计论文、完善毕业设计。

第14周：提交正式设计论文。

第15周：准备参加毕业答辩。

第16周：参加答辩，整理毕业设计材料提交。

六、参考文献

[1]黄坚.自动控制原理及其应用[M].北京:高等教育出版社,2004.

[2]孙德宝.自动控制原理[M].北京:化学工业出版社,2002.

[3]胡寿松.自动控制原理(第四版)[M].北京:科学出版社,2001.

[4]周伯敏.自动控制理论[M].北京:机械工业出版社,1999.

[5]夏德钤,翁贻芳.自动控制理论[M].北京:机械工业出版社,2004.

[6]刘时鹏. MATLAB环境下直线单级倒立摆系统实时控制实验的研究与设计[D].重庆大学,2004.

[7]Liu B,Hong J,Wang L.Linear inverted pendulum control based on improved ADRC[J]. Systems Science & Control Engineering An Open Access Journal,2019,7(3):1-12.

[8]刘金琨.先进PID控制及其MATLAB仿真[M].北京:电子工业出版社,2003.

[9]陶永华.新型PID控制及其应用[M].北京:机械工业出版社,2002.

[10]Katsuhiko Ogata,卢伯英等译.现代控制工程[M].北京:电子工业出版社,2000.

[11]薛定宇.控制系统仿真与计算机辅助设计[M].北京:机械工业出版社,2005.

[12]张晓华.控制系统数字仿真与CAD[M].北京:机械工业出版社,1999.

[13]原菊梅.基于模拟退火算法的数字PID控制器参数整定的研究[J].北京工商大学学报:自然科学版,2004,22(4),40-42.

[14]韩京清.自抗扰控制技术[J].前沿科学,2007(01):25-32.

[15]韩京清.自抗扰控制器及其应用[J].控制与决策,1998(001):19-23.

指导教师审核意见

该论文《基于ADRC的一级直线倒立摆控制系统设计与仿真》选题与专业结合较紧密，选题的范围比较适中。该选题的研究具有一定的实践指导意义。内容安排合理，逻辑关系清晰，紧扣论文主题。

拟采取的研究方法具有一定的合理性。整个论文按时完成的可行性较大。该开题报告符合要求，同意该同学开题，并进入下一阶段的论文写作。

指 导 教 师(签名)：年 月日

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作者简介：任金霞（1970-），女，山西孝义人，江西理工大学电气工程与自动化学院，副教授；温如春（1972-），女，江西上犹人，江西理工大学电气工程与自动化学院，副教授。（江西赣州341000）

基金项目：本文系2009年江西省双语教学示范课程《自动控制原理》的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）16-0035-02

双语教学是我国高等教育与国际接轨的必然趋势，是培养具有国际视野和国际竞争能力人才的战略选择。双语教学能够培养并提高学生的专业英语能力，使他们能阅读国外的英文论文或访问相关的英文网站，及时准确地获取学科前沿领域知识和理论，提升学科知识，具备国际交流与合作能力。自动化专业是一门多学科交叉的专业，和前沿技术密切相关，这就要求自动化专业学生具备过硬的英语素质，能了解世界科技的最新成果。“自动控制原理”作为自动化专业的核心专业基础课程对该课程开展双语教学，就是为培养学生阅读专业资料、接受最新专业知识的能力而搭建的平台，提高学生的综合素质。

一、“梯进式+立体交互式”双语教学的提出

双语教学的质量取决于很多方面，比如师资队伍的建设问题、学生的英语水平、教学方法、考试改革、教材选用等问题。很多高校也对双语教学进行了探索，所采用的教学方式各不相同，一些学校主张采用全英文授课的方式。“自动控制原理”这门课程本身理论性强，学生理解起来比较抽象，而学生本身的英语水平又参差不齐，如果采用全英文授课，不但学生的英语水平没有提高，最终专业知识基础也没有掌握，为后续专业课程的学习带来障碍。为此，笔者认为“自动控制原理”双语教学应该循序渐进，采用“梯进式+交互式”双语教学模式，使学生逐渐适应，去除恐惧感，让学生愿意学，喜欢学，从而提高双语教学的效果，让学生既掌握了专业知识，又提高了英语水平，进而具备国际交流与合作能力。

二、“梯进式+立体交互式”双语教学实施方案

1.“梯进式”双语教学模式

双语教学中坚持循序渐进的原则。一方面在内容上要循序渐进，另一方面在授课方式上也要采用梯进式。如果一开始就用大量英语授课，学生的听力还有困难，再加上课程内容理解上的困难，学生便会容易感到焦虑，甚至会失去参加双语教学的兴趣。采用梯进式教学，让学生有从陌生到熟悉的过程。梯进式分为三个阶段：

（1）采用译文教材和原版教材相结合的方式。授课过程中简单的课堂组织用语、绪论、结束语用英语讲授，授课的前几分钟用英语复习与总结上节课所学内容，重点的专业术语和关键词需要对学生进行强化训练，为以后的学习打下词汇基础，其余大部分讲授用汉语。要求学生对指定的原版教材的部分内容预习和复习，可以结合比照译文教材，熟练专业术语的表达；习题也要尽量多地用英文，但不做硬性规定。这一阶段中，学生对“自动控制原理”最基本的概念如反馈控制（FEEDBACK CONTROL）、稳定性（STABILITY）、暂态响应（TRANSIENT RESPONSE）、稳态误差（STEADY ERROR）等都应有很好的接受程度。

（2）以原版教材为主，译文教材为辅，对重点难点内容的板书和讲解用汉语，对理解起来比较容易的部分及数学公式的推导和定理的表达大部分采用英语授课。这样达到了让学生学习专业知识的主要目的，同时又能具有一定的用英语解决问题的能力。课后布置的作业，要求学生读懂教材中的原理和定理及其中的专业知识，熟悉专业内容的表达方式和特点，要求学生至少用50%的英文对习题作答，让学生逐步学会其表达方法和准确理解其内容。这一阶段中，如应用根轨迹和频率响应法分析系统的性能、对根轨迹方程的推导和稳定性判据的英文表达也有较好的理解和接受能力。

（3）完全采用英文原版教材。大部分板书和讲解用英文，让学生完全接触原汁原味的英文教材，学习专业内容的表达方式和思路，最终形成英语思维。课后布置的习题，要求学生至少用80%的英文作答，鼓励学生100%作答，培养他们用英文进行思考和书面表达的习惯。如学习“离散控制系统”时，第二阶段学生已经学习了连续系统的分析方法，有了一定的理论基础，而离散系统的分析也很类似连续系统，这时采用全英文讲授，学生就能理解和接受了。

梯进式教学中这三个阶段时间的长短可以根据学生当时的英语水平和接受的能力等情况，灵活安排。

2.采取“立体化交互式”的教学方法

教学过程本身是一个互动的过程，“立体化交互式”的教学方法，就是利用课堂教学、课后活动、网络、多媒体等多种教学方法全方位地激发学生认知接受和英语思维。其中教师起主导作用，网络化多媒体教学则起重要的辅助功能。

教学与导学相结合是双语教学的有效方式，在课堂讲授过程中采取交互式的教学方法，避免学生被动式听课。注意活跃课堂气氛，充分调动学生的积极性；老师与学生共同参与，让学生在轻松的环境中自然而然地说出专业英语词汇；并让学生关注学习的知识内容，不必过多地关注语言的形式；帮助他们建立自信心，敢于发言。譬如课堂提问、案例讨论：自动控制原理中对改进控制系统的性能有哪些方法？对系统校正有哪些方案？鼓励学生积极参与，用英语发言，不过分纠正学生的语法错误，不断地鼓励学生，培养其自信心。

为了加强学生的英语表达能力和锻炼其英语思维能力，仅仅依靠课堂上有限的时间是远远不够的。课前预习和课后复习对学生双语教学是非常必要的。提前指定原版教材一些相关的内容让学生阅读，使学生上课时有重点地听，并逐步学会其表达方法和准确理解教学内容。课后布置相应的作业题，要求用英语作答，采用教材上对问题描述的方式，教师对作业给予适当的点评和指导。设计专题，提供解决问提的思路，让学生去检索英文资料，发展学生的“自主学习”能力；撰写小论文或者报告，锻炼专业技术文献的读写能力，做成幻灯片形式在专题讨论会上发表演讲，展开讨论。“自动控制原理”中学生学习了控制系统的设计后，设计了专题“倒立摆系统的设计”、“ 直流电机转速单闭环PID控制系统设计”，要求他们写出报告，并在课堂上讨论，这锻炼了学生信息检索和英语书面表达能力。举办和自动化相关学科的外籍专家的专业讲座，加强国外大学师生与本校校师生进行交流和互访，提高同学们的兴趣，拓宽其视野。

网络化、多媒体教学软件、资源网站作为教学信息整合的主要工具和载体，对高度交互的教学模式有重要的辅助功能。引导学生合理有效利用互联网资源，利用“自动控制原理”双语教学的课程网站和现代化教学平台，鼓励学生直接阅读相关英语网站如国外专业论坛及相关研究网站，培养学生的信息能力和探究能力和创新精神，使学生得到全面的发展。

3.“梯进式+立体交互式”双语教学模式的教学要求

根据克拉申二语习得理论，在课堂上尽量提供可理解输入和降低情感过滤。将克拉申二语习得理论应用到双语教学中，对课堂教学提出了要求。第一，要求教师的发音要准确而且具备丰富的学科知识；第二，教师的语速要适中、最好使用常用词汇和短句，符合学生当前的英语理解水平，避免使用过多修辞语言，可以借助黑板或多媒体课件及时地给予学生帮助，从而提高输入的可理解性。第三，要有足够的输入量，要扩大学生的词汇量，提供沉浸式的环境，不是教师一味地提供输入。双语教学更应该强调课堂的互动，学生要“说”，不要过多地关注语言的形式；教师要鼓励学生，培养学生自信心，让他们愿意用语言交流思想。教师应该设计活动、创设情境而进行教学活动，使学生放松，降低学生在语言表达方面的焦虑，情感过滤降低，则容易得到更多的输入。第四，对专业知识采用英文教学，讲课的速度不宜太快，因为学生长期习惯母语授课，适应这种双语教学需要较长过程，是一个逐步的过程。教学中应适当精简内容，精讲多练。

在双语教学过程中，老师要对自己和学生有明确的定位，并且使学生明白他们是学习的主体，主动参与者；而老师只是学生学习的指导者、启发者和组织者，让学生有明确的学习目的和动力。教师对学生的学习效果进行评价，要注重课堂交互式的表现、课后的自主学习能力以及协作能力，达到鼓励学生乐意学习的目的；要加强与学生之间的交流反馈，采取座谈会和问卷调查的方式与学生交流，及时调整教学方法和进度。

三、结束语

双语教学的模式一直是教师研究的重点，几年的教学实践使笔者体会到：在“自动控制原理”课程开展双语教学，根据学生的情况，采用“梯进式+立体交互式”双语教学模式，提高了双语教学的质量，培养了学生的外语能力，使他们具备了学科能力，能追踪学科发展前沿，把握学科发展方向。

参考文献：

[1]兰劲华,安琳,薛素铎,等.高校双语教学管理的实践与思考[J].北京教育(高教版),2007,(1).

[2]陈珍萍,刘淮霞,等.《自动控制原理》课程双语教学改革的研究与实践[J].中国科技信息,2010,(13).

[3]田佳,郝忠民.自动控制原理的双语教学研究[J].吉林工程技术师范学院学报,2008,(2).

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中图分类号:TP313文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)01-0184-02

近年来,为了全面提高教学质量、更新观念、深化教学改革,我院对“自动控制原理”课程进行了一系列改革与创新,提出了基于Matlab仿真技术的探究式教学法改革方案,培养学生的“探究知疑,合作创新”能力,体现了高职高专院校应用性人才培养目标,适应了新形势下的课程改革需要。

一、“自动控制原理”课程实际教学问题分析

(一)课程理论性强,教学组织不当

本课程概念抽象,内容丰富,分析方法繁多,理论性很强,知识更新很快。它要求学生具有复变函数、微积分、线性代数等数学基础,囊括电路理论、模拟电子技术、信号与系统、电机与拖动等专业课程基础,其教学质量的好坏,直接影响到自动调速系统、集散控制系统等专业课程的学习。但是,相对于普通高校的学生,诸如我院的高职高专院校学生层次较低,基础较差。同时,各个院校精简课时导致教学难度大,教学过程中采用传统的“教师-讲授-学生”等教学形式,教学内容的组织不当或教学方法单一,影响该课程的教学质量。因此,不少教师感到“难教”,学生感到“难学”,达不到预期的教学目标。

(二)实践性强,理论与实践结合难

本课程与工程实际联系较为紧密,很多院校由于教材、师资、实训实践场地、课时等方面的限制,重视理论教学而忽视了实践环节,这有悖于高职高专教育的创新型应用人才培养初衷。传统的实验大部分为验证性实验,理论与实践常常不符,缺乏实践指导价值,学生不了解课程的工程应用意义。例如,在建立数学模型上应用到一部分简单的系统或电路,从系统分析到综合到校正,传统教学都是从已知系统的动态结构开始,见不到原系统的影子,学生看到的是抽象的理论,而没有实际操作。本课程分析方法多采用图解法,如系统响应、根轨迹、频率特性等,需要在黑板上画大量的曲线,有时很难用有限的颜色区分开,难以确保曲线的准确性,工作量大,绘图精度低,影响教学效果与效率。

二、基于Matlab的探究式教学法在教学中的应用

(一)基于Matlab的探究式教学法的理论教学中的应用

在理论教学中,可以充分利用计算机辅助教学的手段,通过Matlab Notebook工具箱将Word文档中创建的Matlab语言编制的m文件传送到Matlab中运行,再将运算结果和图形数据插入到Word文档中,接着在PowerPoint中建立超级链接,形成了集自动控制理论的基础知识教学、系统分析与设计于一体的多媒体教学环境,教学效果非常好。

采用基于Matlab的探究式教学法,在仿真环境下可极其方便地对系统性能进行分析,比如对二阶系统的时域分析,Matlab可方便的仿真出各种阻尼系数情况下系统的阶跃响应随参数的变化情况。利用SIMULINK功能模块或调用Matlab函数及编写S函数等建立控制系统仿真模型并确定仿真输入和输出,设置仿真参数,如数值算法、仿真时间、步长、相对误差、绝对误差等,进行动态仿真并输出结果,分析仿真结果并修改模型再进行仿真。

(二)基于Matlab的探究式教学法的实践教学中的应用

在实训实践方面,应用Matlab软件可起到代替部分实验的作用,一些设计型实验比如系统校正极点配置等可通过仿真观察设计效果,利用多媒体可以将一些枯燥的讲解变得轻松有趣,这样来提高学生学习的积极性及提高教学效果。

此方法还可用于自动控制原理课程设计和毕业设计中。用Matlab可简洁方便建立系统仿真模型和进行实验,能直观得到各种要求的测量值和波形图反映各量的动态过程;利用Matlab各工具箱及图形用户接口GUI能构建所需系统仿真模型和开发各种控制界面,激发学生对毕业设计的兴趣,有利学生创新思维的培养,提高学生分析和解决实际问题以及理论联系实际的能力。

三、基于Matlab的探究式教学法实施建议

(一)精选教学内容,合理组织教学环节

教学中,对于本课程的基本概念、基本分析方法,力求讲深讲透,省去先修课程内容,快速带过一般了解性的知识,把握以控制系统建模为前提、控制系统分析为基础、系统综合与设计为目的的主线,明确教学目的,精选教学内容,选择适当的教学内容、设置合理教学环节、解决相关课程之间存在的衔接不清、缺乏协调及内容重复等问题。

(二)理论联系实际,创设学习情景

在教学中强调工程背景、物理意义和实际应用,引入诸如控制系统PID参数工程整定、系统建模的负载效应等具有工程实际应用指导价值的知识点,培养学生分析解决实际问题的能力。在教学过程中,教师应强调学生实际操作能力的培养,采用项目教学,以工作任务为驱动,创设学习情景,引导学生探究式学习。

(三)创新教育,突出职业特色

在教学过程中,要重视本专业领域新技术、新工艺、新设备的发展趋势,贴近生产现场。为学生提供职业生涯发展的空间,努力培养学生参与社会实践的创新精神和职业能力。要紧密结合职业技能证书的考证,加强考证的实操项目的训练,在实践实操过程中,使学生掌握简单控制系统建模、分析、设计、校正等知识,锻炼控制系统安装、调试、仿真技能,提高学生的岗位适应能力。同时,应积极引导学生提升职业素养,提高职业道德。

四、结语

实践证明,基于Matlab的探究式教学法在自动控制原理课程教学中取得了显著成效。通过创设教学情景,应用Matlab进行项目教学,教师坚持探究式教学理念,提高了教学质量,使学生学习的主动性加强,综合实践能力和创新思维能力得到了培养,综合素质得到提高,达到了教学目标。

参考文献

[1]姜大源.职业教育学研究新论[M].香港:教育科学出版社,2007.

[2]王建辉,顾树生.自动控制原理[M].清华大学出版社,2007.

[3]杜永贵,等.“自动控制理论”课程教学改革与实践[J].太原立功大学学报,2009,27(1).

[4]张春.MATLAB在毕业设计教学中的应用[J].兵工自动化,2005,24(3).

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关键词： 自动控制原理；卓越课程；动态；教学改革

Key words： automatic control principle；excellence course；dynamic；teaching reform

中图分类号：TP13 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）29-0213-02

0 引言

为较好地发挥学生学习的主动性，激发其自觉学习、主动发现问题和积极探索问题的能动意识。江南大学借鉴苏格兰经验[1]，设计并启动了“卓越课程”的建设工程，《自动控制原理》作为专业核心课，被列入第一批卓越课程的建设项目。一年的实践证明，卓越课程深受学生欢迎，能够调动起所有学生的学习积极性，把输入型的学习转换为输出型的应用，把被动应付性学习转化为主动创造性学习，使学生真正成为学习和创造的主体。

1 目标要求

课程建设是教学改革的突破口，也是提高教育质量的关键环节。江南大学卓越课程的建设宗旨，就是支撑和实践国家人才培养的卓越计划和课程本身的价值标准，通过不同的教学方式充分发挥学生的潜力，提升其学习期望，帮助其储备基础知识和实践经验，使之成为能为社会做贡献，博学而有责任心的现代人才。《自动控制原理》卓越课程的建设目标就是，以启发性、主动性、趣味性、实践性为原则，结合本课程特色，追求高素质、创新型和工程型人才培养目标。通过本课程的全部教学过程，使学生能够掌握基础知识、追踪科技前沿，开发创新思维，学会把课本、课堂的知识用于实践和工程设计。以课内、外结合，师生换位互动和产生问题为驱动力，以理论基础、实例分析、实际应用为基本点，使教学过程能真正发挥引导和启发作用，把被动灌输性学习转化为主动探索性学习，以增强课程魅力，提高教学效果。

2 实施办法

《自动控制原理》卓越课程的实施过程，在遵循江南大学卓越课程建设要求的基础上，结合本课程特色设计实现方法。具体如下：

2.1 组织措施 成立卓越课程建设小组，由教学经验丰富的副教授及以上职称教师承担，采取30人左右的小班授课，每个班级又分成5～6个学习讨论小组。我校自动化专业的5个班级同时开设卓越课程，教学队伍由7位教师和5位研究生助教组成。7位教师中，5位分别为5个班的主讲教师，负责课程内容的组织、课堂教学和答疑，1位教师负责网络课程建设和网络答疑，1位教师负责实验和实践活动的内容组织和指导；要求5位助教参与讨论课的学习，同时负责批改学生课外作业，协助教师分别负责5个班学生实践活动的指辅导、检查和督促。每个班级的教学活动由主讲教师统一负责管理。

2.2 教学方法 为做到以学生为本，加强能力培养，提高学生自主学习能力和积极性，卓越课程的教学活动采用专题式和探究式教学相结合的教学方法[2]。专题式教学法是基于自动控制原理课程自身特点而设计的。其特点是将课程内容糅合编制成几个专题，由主讲教师精讲。每个专题包括：一个或几个核心内容（观点、难点）目前国内外发展及研究热点在实践中的应用提出需思考的问题和学习奋斗的目标。在教学时注重每个专题的完整性和各专题之间的紧密联系，使整个课程内容紧密衔接，增强了控制理论的系统性。探究式教学是基于反馈控制的基本思想设计的。其特点是师生双方共同参与的一种“双主式”教学，教学研究的重心从知识传授转向能力培养，从重视结果转向重视过程。方法是在教师的启发引导下，针对每个章节中的重点和难点问题及其在工程实际中的应用问题，以学生独立思考和合作讨论为主，在“发现提出问题—思考分析问题—初步解决问题—反馈解决情况—完整解决问题”的闭环探究过程中，通过师生之间的合作与互动，使学生能从不同的角度理解和掌握自动控制系统的共同规律，并学会用控制理论的思想方法解决工程实际问题；同时，能从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观念等方面培养与提高学生的科学兴趣和主动探究能力。

2.3 考核形式 卓越课程的考核注重过程，考核成绩由课堂互动、随堂作业和测试、期末考试等多元化形式组成，以全面评价学生对知识的掌握程度和运用能力。上课听讲和主动发言（10%）；随堂作业和测试（10%）；讨论探究（10%），以讨论小组为单位由学生自主打分，教师把关；自主学习（10%）：包括自主学习的笔记、答辩记录、心得报告或小论文等；实验与操作（10%），由实验指导教师打分；课外实训（10%）：包括参加实训的次数、仿真过程的积极主动性，对仿真软件使用的熟练程度、系统设计情况、系统仿真结果、仿真分析能力等，由负责课外辅导的助教打分；课后作业与答疑（10%）：包括完成课后作业的数量和质量，以及学生参与答疑的次数和所问问题情况；期末考试（30%）。

3 内容组织

卓越课程的教学要求精讲多练，增加课外学习训练任务，为学生提供更多自主思考和探索的空间。为此《自动控制原理》卓越课程的整个教学过程共由课堂学习、讨论探究、自主学习、课外实践、课外辅导、课后作业等6大模块组成，以营造开放、协作、自主的学习氛围和批判性的学习环境。按教学计划，本课程共72学时，其中理论教学64学时，实验8学时。另外，按照与课堂教学时数不低于1：1的比例安排课外辅导内容和实践训练活动。每部分的具体内容和所占时数由课程组共同设计，由主讲教师和辅导教师具体负责实施，详见表1所示[3]。

3.1 教师精讲模块 课程的重点和难点由主讲教师精讲，重在使学生掌握扎实的理论基础。目前，这部分内容占课程总学时的60%，将逐步过渡到30%。

3.2 讨论探究模块 以学生为主，实行分组讨论，学生自主讲解、自主提问，或者教师启发式提问，学生间互相讨论，老师参与，重在引导和解答，以提高学生自主学习、发现问题和解决问题的能力。这部分内容占总课时的30%，将逐步过渡到60%。

3.3 课外实践模块 这部分内容主要在开放的实验室完成，是指在教师或助教的指导下，学生利用所学知识完成一些课外科技活动，包括基本实验教学、项目教学、系统仿真和科技兴趣活动等。实验教学是以学生为主，通过各类实验电路板、试验箱，完成对所学理论的试验验证，以加强对课堂所学基础理论的理解；项目教学是学生参与教师的科研项目，或者教师指导学生完成大学生创新训练和创新基地项目，或者由教师指导学生参加各类创新设计大赛，以锻炼和提高学生科学研究的兴趣和动手操作的能力；系统仿真是在老师或助教的指导下，由学生自我完成自动控制系统的设计与模拟仿真，以提高使用控制系统应用软件分析问题、查找问题和解决问题的能力；科技兴趣活动是专门针对基础较弱、学习动力不足的同学而设计的。凡没有参加以上科技活动的同学自由分小组组成科技兴趣活动小组，对自己感兴趣的内容和课题，进行分析、研究和制作，激发学习兴趣。

3.4 课外辅导模块 由教师或助教对每一位学生进行有针对性、面对面的课外辅导，以帮助学生在提高学习能力的同时，扩充知识面。

4 结束语

自动控制原理卓越课程的建设与实施，是一种新的尝试和体验，大大激发和提高了学生自主学习的兴趣和能力，使学生不但深刻领会了本课程的理论知识和实践应用，而且充分认识了专业基础课的学习价值，掌握了专业课的学习方法，懂得了学习什么和为什么学习的问题，对后续课程的学习是一个极大的促进，因此，有着深远的意义。当然，它需要学校和教师花大力气做好充分的准备，包括各环节的内容设计和组织形式，以尽力展现课程的价值和魅力，为培养创新人才做出积极贡献。

参考文献：

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现就维修电工职业技师资格鉴定的申报条件、鉴定程序和鉴定内容摘抄如下：

鉴定对象和申报条件：

从事维修电工职业的专业人员，经过规定学时技师资格培训合格，并具有下列条件之一者可申报维修电工技师资格鉴定：

1.取得本职业三级(高级)资格证书后在本职业连续工作4年以上;

2.高级技工学校毕业，并取得本职业三级(高级)资格证书后，在本职业连续工作2年以上;

3.本专业大专以上毕业，并取得本职业三级(高级)资格证书后，在本职业连续工作3年以上;

4.连续从事本职业工作15年以上，并取得三级(高级)资格证书。

知识考试范围：

电子技术：晶体管多级放大电路分析;运算放大器组成的典型线路分析及参数设定;典型逻辑组合电路，时序逻辑电路的分析及设计方法;综合性电子电路的分析及设计方法。

电力电子技术：电力电子器件、晶闸管整流电路、逆变电路基本概念。

电气自动控制技术：自动控制基本原理;双闭环直流调速系统工作原理和参数设定;常用传感器工作原理及检测电路分析;复杂设备电气系统安装、调试知识及电气检测与诊断技术。

可编程控制器：用plc基本指令、常用功能指令，进行程序设计;用plc控制生产工艺流程的步骤及设计方法;将继电气线路改造成用plc控制的流程图、程序表。

新技术：数控系统的基本概念;微机应用及接口-技术基本概念;网络通讯基本概念;交流变频调速系统基本概念;交流电机矢量控制调速系统基本概念;专业发展方向。

熟悉气动控制、液压控制的基本原理以及识图、分析及排除故障的方法。

篇（9）

一、背景

目前，自动控制技术已广泛地应用于工农业生产、交通运输和国防建设。指导自动控制系统分析和设计的控制理论也有了很大的发展，它的概念、方法和体系已经渗透到许多学科领域。因此，对高等工业院校本科生来说，自动控制原理在其专业领域是一门必备课程。

在教学中，最开始是以板书的形式授课，其授课形式需将文字理论和计算公式及其各种图形书写于黑板，但这种形式最大的问题是费时费力，一节课下来，进度非常慢，已不再适合大学生学习的方式。前些年，推出了多媒体教学，这种模式大大弥补了板书教学的缺陷，教师可以把大部分的精力转移到内容的讲解和与学生的互动中，而不再是大量的板书，大大提高了课堂的效率。虽然多媒体教学节约了因书写而浪费的时间，可是对于自动控制原理这门课程，在课堂上仅凭编写好的教学课件讲解还是不够的。因为，在经典理论部分，第一、二章可完全依靠固定的课件讲解，到了第三、四、五章，很多知识点需要通过多次的画图进行对比后才能得出结论。那么如果采用手动画图进行对比，必然耗去大量的时间，还有在很细微的和近似的变化中，图的不准确性也会影响判断结果。因此如何在课堂上快速、准确地将图形绘出，是教学改革上一个值得研究的问题。

MATLAB 已经成为国际上最流行的控制系统计算机辅助设计的软件。现在的MATLAB软件已经不仅仅是“矩阵实验室”，它含有具有广泛应用前景的计算机高级编程语言。MATLAB软件是以复数矩阵作为基本编程单元的一种程序设计软件，它提供了各种矩阵运算与操作，并具有较强的绘图功能，因此，得以广泛流传。在自动控制的经典领域，MATLAB可以实现多种功能，主要有：数学模型的建立、时域响应中的稳定性判定、输出响应曲线、画根轨迹、求解轨迹与虚轴的焦点及在频率法中通过频率曲线来判定系统的稳定性等。我们利用MATLAB仿真软件配合教学，实现了快速的、准确的绘图。

二、MATLAB在教学中的具体应用

在自动控制原理经典部分中讲解了三种分析方法，分别是：时域法、根轨迹法和频域法。

1.MATLAB在时域法中的应用

在第三章的第二节中，介绍了一二阶系统分析与计算，一阶系统相对简单易懂，在二阶系统中，出现了“阻尼比”和“固有频率”，数学模型也相对变得复杂多样，结论也不同，导致学生不容易记忆，学习起来有困难。从理论上讲不同的阻尼比，它的输出响应曲线也不同，直接影响了系统的性能。那么，阻尼比对输出响应曲线的影响究竟是怎样的？为了得出结论，我们可以通过MATLAB仿真软件将图形快速画出进行对比，让学生直观对比，这样学生因记住了图形的形状和规律，进而牢牢地掌握了该知识点。如何将这些曲线快速画出，我们利用了MATLAB软件强大的绘图功能，只要在程序中改变阻尼比的值，就会立刻在同一坐标下绘出相应的输出响应曲线，如图（1）所示。实现过程简单快速，学生可以直观的看到图形，大大节约了课堂时间。

图（1）阶跃输出响应曲线

由此得出结论：共有4个不同的阻尼比，分别为0、0.5、1、2，分别对应4根输出响应曲线。随着阻尼比数值的增加，系统的平稳性能加强，精度增加。

另外，由于MATLAB具有计算功能，在判断系统稳定性时，也可快速通过特征方程对某系统进行判定，从而避免了计算的过程。

2.MATLAB在根轨迹法中的应用

在第四章中，主要讲解如何画根轨迹和出现特殊情况的解决方法。画根轨迹时要遵守法则按照步骤完成，按照课件可以讲解清楚。但是在第5小节中，主要研究闭环的零极点对系统性能的影响，涉及到零极点位置的变化，如果还是按照法则一步一步画，零极点每改变一次，我们即需要重新大量计算和测量角度，非常烦琐，浪费时间。因此我们在课堂教学上引入了MATLAB软件，只要改变零极点的数值，立刻得到相应的根轨迹。而且使理论知识更加直观，学生印象深刻，记忆牢固。如图（2）所示，

由此得出结论：靠近虚轴的闭环零极点对系统的性能影响大，衰减慢，对系统起主导作用。

另外，在第6小节中，学习的是系统阶跃响应的根轨迹分析，例如：已知系统单位负反馈的开环传递函数为G（s）=

试画出根轨迹。通过法则得到根轨迹，如图（3）a所示

图（3）a 不稳定系统的根轨迹

图中有两条根轨迹始终位于S平面的右半部，即闭环始终有两个右极点。说明开环增益无论取何值，系统均不稳定，属于结构不稳定系统，为了改变其动态性能，需在系统中附加一个负实数零点z，则系统的开环传递函数为G（s）=

零点z1的选择是否合适，需要我们从新画出的根轨迹中去判断，但负实数的范围太大了，因此我们界定了两个区域，（0～ -10）和z1

图（3）b Z1=-5 图（3）c Z1=-15

由此得出结论：当Z1在（0～-10）内选取，则无论K取何值，系统均是稳定的，z越靠近，系统的平稳性越好。当z

3.MATLAB在频域法中的应用

在第五章中学习了对数频率稳定判据。它是利用开环对数幅频与开环对数相频特性曲线的相互关系来确定闭环系统是否稳定。对于多个一阶环节的开环传函，采用叠加的方法，按照对数频率稳定判据，可以准确得出结论。如图（4）所示。

由此得出结论：在L>0时，相频曲线对-180并无穿越，因此系统稳定。

但开环中如存在二阶环节时，如只按对独立环节渐近线的叠加，则结果并不是真实的曲线，按照对数频率稳定判据内容，判断结果就会出错。本文中利用了MATLAB画图，最后得到了真实的曲线，进而得出了正确的结论。如图（5）所示。

由此得出结论：当L>0时，相频曲线对-3.14（-180）有一次穿越，因此系统不稳定。但如果按渐近线叠加法手动画图，在L>0时，相频曲线对-3.14（-180）是没有穿越的，结论也就出现错误。

三、总结

在课堂教学中引入仿真教学，既可以提高计算速度，还减少了课堂上手动画图的时间。其绘图的快速性、准确性和直观性，使得教学内容得以深入的扩展，最重要的是我们的学生在掌握知识方面要比传统的教学模式学习起来有兴趣，知识的掌握更加牢固。随着知识内容的增加，知识面相应拓宽了。另外，本文中提出这样的改革，同学们还可以对MATLAB软件有所认识和学习，也是对计算机知识的学习。

参考文献：

[1]胡寿松.自动控制原理（第4版）.科学出版社，2001

[2]程鹏.自动控制原理（第2版）.高等教育出版社，2010

[3]谢克明.自动控制原理.电子工业出版社，2004

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中图分类号：TN921-4 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 02-0000-02

电气工程和自动化专业的发展由来已久，但是为了适应21世纪的社会需求和国家教育模式的改革，需要对高等学校的教育模式改革，培养出具有全面的知识体系和创新能力以及高素质的综合性人才。电子技术和计算机控制技术以及改造的能力等是电气工程及自动化专业的学生必须具备的能力，为其以后从事与电气工程专业相关的工作和研究打下基础。为了培养出全面的高素质综合性人才，就需要对现有的教学模式进行改革。

一、课程难度剖析

在学习电力拖动自动控制系统时，学生必须了解直流电动机的工作原理和直流电动机系统中的电磁量以及机械量之间的相互转换关系；了解可控直流电源的产生方法，知道在控制系统中，可以根据控制对象来控制某一控制量的算法和衡量控制系统性能的基本指标；掌握单片机的原理等。而要实现学生对上面的知识的掌握，就要学习很多的知识，如自动控制理论和电机以及计算机控制技术等多门学科，所以，电力拖动自动化控制系统的知识面很广，要求的专业基础背景高。而这对于学生来说，都是很难的课程，且要在学校这段有限的时间学会，学透是很不容易的。

二、教学内容的改革，加强工程的应用

电气工程和自动化专业的课程教学内容主要是课程教学与实验以及课程设计。课程教学的目标是以电机作为对象和电力电子功率变换器为弱电控制强电的媒介，以及自动控制理论为分析和设计的基础来掌控运动控制系统的控制规律和设计方法。把课程的设计和综合实验结合起来，可以巩固课程的理论知识，提高学生的操作能力。为了加强工程的运用，可以通过加强位置控制系统和张力控制系统以及数字控制系统来增加工程的运用。位置控制系统即位置随动系统，在使用这个系统时，可以将应用广泛的伺服电机控制系统和数字控制结合起来介绍驱动器的工作原理和参数设置，为以后参加工作打好基础。张力控制系统在加工带材和线材的过程中，保持卷的进出的张力，使带材卷的整齐和紧致。数字控制系统包括数字控制的硬件电路和软件流程。

三、教学方法的探讨

课程教学的环节包括课堂教授和学生自学以及实验等，在教授理论课时，可以运用多媒体教学在其中加入动态演示的图像，让学生对内容更容易理解；在教授对交流和直流控制的软件系统时，就可以结合仿真软件，通过在课堂上建立起模型和课堂以及课后的仿真，使学生更加了解对系统的控制。而对于培养应用型的人才，由于学生没有真正的参加过工作，所以没有经验，这就使得学生对于课堂学习的知识不够理解或不感兴趣。这些问题教师在备课时都需要考虑到，如为了提高学生的兴趣，可以在教授电力拖动系统时增加其应用背景。在教学过程中逐渐改变学生的态度和思想，使其不在抱着应付考试的心态去学习，而是发自内心的真正喜欢这门学科。

四、加强实验教学中的工程实践能力

（一）理论与实验结合

“电力拖动自动控制系统”是一门在实际生活中运用广泛的课程，所以它的教学方式不应该仅仅局限于理论知识的学习，还应该将理论与实验相结合，增加学生的应用能力。在上实验课程时，应该让学生自己动手操作，根据实验的目的拟定实验的路线和选择合适的仪器仪表以及确定实验的步骤，然后进行数据的测试，并根据得出的数据进行分析。还有就是在上实验课时，可以尽量让学生掌握一些电气测量的方法和实验设计以及工程的运用结合。在学生实验的过程中，可以加深学生对理论知识的理解，对于实验时获得的数据，可以为学生以后写毕业论文时提供依据。

（二）课程设计强化实践能力

课程设计的目的在于培养学生的自主理解能力，将课程上所学到的理论知识与实践技能相结合，解决工程问题。在课程设计课上，可以选择几个与工程运用相关的主题，如变频器控制交流电动机调速的应用和设计PWM控制直流电动机调速系统设计以及无刷直流电动控制器设计等。在这些主题中，由学生选择其中的一个，然后进行分组来完成，并且提出相应的要求，如系统设计方案论证和系统指标测试以及硬件开发等。限定学生完成课程设计的时间在3周以内，而且设计的内容要包括根据题目设计相应的电路和参考文献以及显示输出电路等。在这一系列的过程中，学生及掌握了系统开发设计的流程和方法，也提高了自己的操作能力和创新能力。

五、结束语

专业教学长期探讨的问题包括如何有效的激发学生学习的兴趣和积极性以及引导学生学会自主学习和思考。本文就结合电力拖动自动控制的实际教学情况，通过分析其面临的问题，改革教学内容和教学方法以及实践环节，提高了学生学习的积极性和操作技能以及创新的能力，提高了学生的综合素质。

参考文献：

[1]李新德，郝立，孟正大.电力拖动与运动控制系统课程教学方法探讨[J].电气电子教学学报，2010（06）.

[2]洪乃刚，洪小平，黄松清.电力电子和电力拖动系统虚拟实验的开发和应用[J].实验室研究与探索，2010（05）：338-339.

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2实践教学环节的设置

要提高人才培养质量，增强毕业生的适应能力，实践教学平台的建立和优化是当前高等教育教学改革的重点和难点，也是影响当前高校人才培养质量的最突出的环节.考虑到民族院校以及学生的具体情况，我们采用了在实验和实践课程体系的构建上，建立“分层”、“递进”的循序渐进式的实践教学体系，以课程实验和学年论文为基础，到课程设计、专业综合实践、专业社会调查、专业见习、毕业实习、毕业论文，逐步提高学习难度，提高要求，达到逐步提高学生动手能力、应用能力和创新能力的目的.在培养方案中，实践教学平台按照电子信息类专业人才基础能力培养：这其中包括电子元器件的识别和特性、电路原理和特性、电子常用仪器的使用方法、测量技术、手工焊接技术、SMT技术、PCB制作技术的掌握等，通过课程实验、金工实习、电子工艺实习等课程达到训练提高的目的；科技论文与技术报告等的写作能力培养通过学年论文、电子线路课程设计报告、电子综合设计报告、专业见习报告和专业社会调查报告完成；电路设计与技术开发能力培养通过课程实验、电子线路课程设计、电子综合设计、毕业设计等实践环节递进式完成；专业前沿领域信息与企业需求了解等方面内容通过专业社会调查实践和专业见习完成，设置这一环节的考虑是：一方面让学生毕业前主动走向社会，与用人单位进行接触，了解他们将来的工作环境和内容，了解他们毕业当年的用人状况和信息，去接触他们在学校和书本上没有接触到的知识，了解行业动态开阔眼界.另外，这一实践环节设置在第八学期开学初，也正是用人单位招聘人员的时间，学生也可利用这一时间找到自己的一份工作.在培养方案中，实践教学平台部分学分在整个方案中占到了34％共60学分，与原培养方案相比，较大幅度提高了实践教学课时在总学时中的比例，增加了实践教学内容，为培养素质高、能力强的电子专业工程技术人才提供了良好保证.

3对相关问题的几点思考

2011新版人才培养方案的制定已经结束，从2011级开始运行，从目前情况来看运行良好.但是，如何在培养目标上达到预期目的，还有许多问题存在于方案之外，需要我们去处理好.（1）为实现培养方案而应具备的教学软、硬件条件也要同步进行建设，如师资队伍、实验、实习基地、课程建设、教学经费以及与之相配套的教学大纲和规章制度等等；（2）虽然在培养方案中设置了较为合理、科学的实践性教学环节，但是因电子信息类学科的实践性教学需要较高的软硬件条件，在目前学校教学经费并不宽裕，设备条件有待进一步改善而且每年招生数量相对较多的情况下，如何让每一个学生有足够多的机会亲自动手参与其中，成了我们要解决的问题；（3）在强调重视基础教学、提高实践能力的背景下，如何让学生涉及一定深度的专业知识，提高创新能力，比如兄弟院校以赛课结合带动实践教学〔8〕，以工作过程导向带动实践教学，以项目带动实践教学等等，是我们需要进一步探讨和努力的问题和方向；（4）用有限的教学经费，能否很好地完成实践类环节教学内容，达到预期目的，如何与企业、行业保持密切联系，特 别是聘请企业、行业专家走进校园，参与培养计划的实施，是处在电子技术行业并不多的地区民族院校需要解决的问题.