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实验控制论文范文

1.引言

微机控制技术是大学电气工程及其自动化专业高年级的重要专业课程,并具有实践性强、内容更新快、应用知识面广的特点,其教学内容不仅包含了微机控制方法的理论知识,也包含了控制系统设计的应用知识.而现今微机控制技术水平的高低已经成为生产企业现代化程度的重要评价依据,就业市场对大学毕业生的实践能力的要求也逐渐提高.面对激烈的社会竞争,如何培养出具有实践和创新能力的大学生,使学生既能够掌握微机控制生产过程的基本概念,同时具有一定的微机控制系统操作和设计能力,改革微机控制技术的实验教学就成了迫切问题.本文将根据多年的教学经验,对微机控制技术实验教学进行分析和探讨.

2.实验内容和教学模式的改进

实验教学通常是围绕课堂理论教学内容展开的,而微机控制技术是以自动控制理论和微机原理为基础的课程,其课堂教学内容主要包括微机控制系统输入／输出通道的硬件设计、数据处理方法、数字控制方法和系统设计的网络技术和抗干扰技术.目前不少大学为了加强学生的实践能力都采用了压缩理论课时,增加实验课时的方法,但是由于微机控制技术课程教学内容涉及的知识面广泛,过分的压缩理论课时,不仅不符合专业考试课的要求,增加教师授课的难度,而且会使得学生出现理论含糊,不懂实验原理就做实验,不会分析实验数据结果的现象.此外,微机控制技术与电机拖动系统和过程控制系统的课程理论知识密切相关,因此,微机控制技术实验教学不应局限于本课程教学,而应采用课程实验、综合实验、毕业设计三步走的方案,从浅到深、从局部到整体的循序渐进地教学,并融合其它理论课程的内容,才能使学生全方位地掌握微机在控制系统中的应用,有针对性地培养控制邻域的创新人才.

2.1课程实验教学

课程内的实验设置目标在于加强学生理论知识的学习,需要与课堂授课内容同步进行,实验内容为微机控制系统局部组成部分的验证性实验,如输入／输出通道的A/D和D/A转换、数字滤波、各种数字控制算法等.实验设备可采用小型实验箱, 实验箱与主机相连接,操作简单,实验时间较短,数据结果可以从主机观察,采用模拟的被控对象,便于学生对数字控制系统局部设计和工作原理的理解和掌握.教学模式为学生单人单机实验,教师侧重实验数据分析疑问的解答.由于微机控制系统设计包括软件和硬件部分,涉及的知识点比较多,这样从起步阶段就使学生对理论知识有透彻认识,为学生在系统综合设计实验打下了良好的基础.

2.2综合实验教学

综合实验设置重点在于提高学生系统综合设计能力,实验独立于理论课程,并单独设有学分,实验内容为针对具体对象的控制系统设计,如水槽液位控制、锅炉温度控制、电机转速控制等.控制方法为较为复杂的前馈控制、串级控制、比值控制等.实验设备需要包括被控对象和控制平台两部分,其中被控对象包含流量、液位、温度、压力、电机转速等常见对象；控制平台主要由各种控制仪表、数据采集组件和上位机组成,能够实现智能仪表控制和远程数据采集上位控制的两种不同方案.实验操作侧重回路控制器和各种测试仪表的连线,组态软件的使用.综合实验实在课内实验的基础上增加实验设备连接和控制方案的难度,仪表和工控机采用实物,而非实验箱中的模拟信号,能够使学生逐步走向实际的生产设计环节,并对数字控制系统有了整体化的认识.教学模式则为小组实验,人数应在5人之内,每组学生分工合作,教师进行阶段检查,这样不仅可以充分利用昂贵的综合实验设备,也可以锻炼学生的团队合作精神.

2.3毕业设计教学

通过课内小实验和综合性大实验的学习和锻炼,学生可以在掌握微机控制技术理论的基础上,从微观到宏观对控制系统有感性认识和基本的实践操作经验.但这两种实验都是设计方法已知的实验,要培养学生在数字控制领域的创新能力,这样做还不够,然而受课时限制,无法增加过多的实验课程,所以重视毕业设计是继续加强学生的学生微机控制技术实验教学的途径.毕业设计通常采用一对一阶段性指导的教学模式,根据学生的兴趣和能力,设计内容可选为对课内实验和综合实验设备的进一步开发,充分利用设备的软件开放性,在不改变控制对象的同时,提出新的控制要求,如可采用不同的改进型PID算法或智能算法去控制原有的对象,从而与标准PID实验比较,并选择最佳方案.学生通过独立完成从方案选择、算法设计、软件编程到调试通过的全过程,可以激发其自主创新能力,增强其微机控制系统的设计能力,而且能提高实验设备的利用率,起到举一反三的教学效果.

3.实验教学需要注意的几点问题

由于微机控制技术的综合性特点,在实验教学中还需要注意以下几点：

(1)软件与硬件的结合

微机控制技术又可以称为数字控制技术,其核心内容是将数字控制器的设计,即如何用软件实现各种控制方法,并用微型计算机控制被控对象.所以实验教学中注重控制器的控制过程,使学生认清各种信号在控制回路的转换,理解软件控制信号如何传送并实现对象控制,有助于增强学生系统设计的概念.

(2)小组实验的合作

综合实验采用小组合作形式,不仅需要强调合作,而且每个实验需要明确分工,才能真正达到合作学习的目的.此外,学生的分工需要在不同实验中轮换,以便让每个学生都能够熟悉系统设备的各个环节.因此,教师在综合实验中应以检查实验结果和分组管理为主.

(3)实验结果的分析

理论是实验的基础,而实验又是学生由理论走向实际的通道,实验结果正确与否往往暗含了实践中可能出现的问题.微机控制系统涵盖了多门专业课程的知识,实验过程中教师不是只检查结果,而是需要强调认真分析实验数据和曲线,实验成绩考核同时设立结果分析问题解答,这样不仅能够锻炼学生分析和解决问题的能力,同时能够进一步巩固专业理论知识.

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4.结束语

随着自动化技术的广泛应用,社会对微机控制技术人才的需求在逐年增长.不断完善微机控制技术的实验教学有助于学生的实践能力的培养和提高.本文针对目前微机控制技术实验教学的不足,提出了循序渐进式实验教学方法,并从实验内容和教学模式两方面进行了阐述,多年教学实践证明该方法能够增强学生动手能力和创新能力的培养.文章最后还指出了实验教学需要注意的关键问题,为实验教学改革提供了参考.

参考文献

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总结：本论文可用于实验控制论文范文参考下载，实验控制相关论文写作参考研究。

自动控制原理实验引用文献: