《自动控制原理》课程教学方法探讨
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| 本文作者： 刘荣荣 2007年10月刊大众科技2007，105兰墨竺翌婴三竺21里坚生{三：竺业型：竺：型刘荣荣(西安航空职业技术学院，陕西西安710089)【摘要】对于自动拄静j原理课的教学。结夸该课程的具体内容真软件应用到教学过程中，探讨有效的教学方法。【关键词】自动控制原理教学方法总结法PID调节器【中图分类号】G421【文献标识码】A《自动控制原理》是电气自动化专业的一门重要专业课，课程以高等数学和多门电学专业课为基础，讲述自动控制系统的基本概念、控制系统数学模型及系统的分析法等。其特点是概念抽象、数学含量大、计算繁杂，学生难于理解。因此就几年的教学经验，谈～下教学方面的体会。(一)缩减理论分析，对白控理论的讲网游解深入浅出由于高职院校生源有普通初中毕业生、普通高中毕业生、中等职业学校毕业生等这三类学生，学生入学起点不一，文让、专业素质差别大，因此教师在讲课时要尽可能把一些抽象的，不易理解的概念和原理用通俗易懂的语言描述出来，通过举例等各种教学方法加深印象，力求使不同层扶的学生都能听懂、掌握。比如r对Nyquist稳定判据的学习，Nyquist稳定判据内容为当∞由0扣时，系统开环幅频曲线逆时针绕(一l，jo)所转的圈数N=}。其中P为开环传递函数在右半平面极点的个数。 大多谡本在介绍Nyquist稳定判据时，都是从理论分析入手．先分析开环频率特性和闭环特征式的关系，再分析相角变化量和系统稳定性的关系，最后总结出奈魁斯特稳定判据，整个理论推导过程当然是完整、严密的、无可厚非，这些理论分析过程对于本科生来讲还比较容易接受，但对于数学功底较差的高职生来说就很滩理解、很抽象，无形中就降低了学生学习的兴趣。为此，在教学过程中这样讲解Nyquist判据：(1)举例介绍P、z、N的意义。N：当∞由O÷柏时，系统开环幅相曲线逆时针绕(-I．jO)所转的圈数p：开环传递函数在右半平面极点的个数z：闭环传递荫数在右半平面极点的个数。 例某单位负反馈系统的开环传递函数为G(j)=二，则开环传递函数的极点为S=2，该极点在右半平面传奇的。所以开环传递函数在右半平面极点的个数舻i。 根据反馈连接的等效变换可得闭环传递函数d“)=j三竖L：』生。 可得闭环传递函数的极点为s=一8，从总结教学法、对自控理论的讲解深入浅出。以厦将仿【文章编号】1008-115l(2007)10-0182-02则闭环传递函数在右半平面极点的个数z=O。 (2)对任一系统．有N=(p-z)／2。(3)稳定系统，z=O，所以N=p／2。(4)若N=p／2，则z=O。即系统稳定。这就是Nyquist判据。简单明了。(二)善于总结在《自动控制原理》这门课的教学中，要讲的知识点多而繁杂，很多知识点都有着内在的联系和一定的j}I律，学生如果理不清头绪，就会将知识点混杂在一起，不能很好地利用所学知识来分析和设计控制系统，不能达到学习的目的。 因此，要求教师经常地、及时地对已讲过地知识点进行归纳和总结，尤其要将相关知识点归纳在一起。比如对“稳定性’和“稳态误差”的学习，做如下总结。1．对稳定性的学习。“稳、准、快5是描述控制系统性能的基本指标，其中“稳定性”是决定系统能否正常工作的首要条件。稳定性包括绝对稳定性和相对稳定性。对于“稳定性”的分析，分别在时域分析法和频率域法都做了相应介绍。在学习完这两个内容后，将稳定性的分析总结为下图1所示，帮助学生热血传奇理解对稳定性的学习。r时域法：劳斯判捂广地对稳定性<黻性一：淼：鬟善H必剁据L相对稳定性JL额域浩指杯．相角裕量、幅值裕量囤1稳定性的分斩2．。稳态误差”的学习图2控制系统的典型结构图系统的结构图如上图2所示。关于给定信号作用下的稳【收稿日期】2007一0816【作者简介】刘荣荣(1963一)，士，陵西人，西安航空职业技术学院电气工程系讲师。主要从事电路分析、电5-基础厦自动控制理论与实验教学工作。一182·态误差的分析有两种方法：(1)用终值定理计算利用终值定理，稳态误差‰5蚴氓o’2脚5百虿：盂万：置”(1)。这种方法较容易理解，只需要找到相应的Gl(，广G2)、H、墨，I，代入到上式(1)中进行计算就可得到给定信号作用下的稳态误差。但是这种方法计算量较大，对数学功底较差的同学难度比较太。 太部分同学在计算稳态误差时喜欢选用第二种方法。 (2)用误差系数进行计算这种方法在判断系统的型号和开环增益K后，直接套用公式就可得到结果，无需进行数学计算。 公式见下表1所示。表1稳态误差与系统型号、输入信号问的关系※阶跃输入信号斜坡输^信号抛物线输凡信号r=焉=Rdor(f)=b·t=v0r(t)=I／2ao．t20型I型0铲老u型0O％r2乏en,2丢专毒笋为I型，输入为斜坡信号，2睁2w1，r=laot时，稳孪孝差e，=ia02。即“o型。次，‰2若妥I型·次。‰=睾-II传奇型z袅～。=睾。”。②型号大于次数时．稳态误差为零。③型号小于次数时．稳态误差为∞(无穷大)。这一规律好记又好用，深受广大学生喜欢。学生记住这一规律后，就更觉得这个方法简单。 (三)将仿真软件引入教学与实验中将Matlab、Ewb等仿真软件应用到教学或实验中，将教学内容按照一定的结构顺序，用简洁的文字、丰富的画面、逼真的动画等形象直观地呈现在学生面前，不仅提高了学生学习本课程的兴趣，还使得一些比较抽象概念和过去教学过程中学生反映难以理解和掌握的内容，通过生动、形象的方法向学生山明阐明，使学生更容易理解和掌握。(四)加大对“PID调节器”的介绍与应用在生产过程自动控制的历史发展中，PID控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式，由于PID控制具有原理简单、使用方便、适应强、鲁棒性强等特点，在工传奇业控制系统中得到了广泛应用。所以要对PID调节器的原理及使用要用较大的课时去讲授，不仅讲授P、I、D各参数的作用，PID参数自整定的方法．而且让学生亲手措建PID调节器，体会PID调节器中调节参数的方法，熟悉工业PID调节器与Pc机、PLC之蒯的连接及编程，从因特网上寻找PID调节器的相关信息及PID调节器的工程应用，通过各种方法让学生了解PID调解器的使用，使学生上手快，为学习后续课程及以后的工作奠定基础。 (五)结语总之，由于自动控制原理课程的理论性较强，教师只有在教学过程中积极探索各种教学方法，努力更新自己的知识，提高自身的素质，不断总结经验，才能提高教学质量。【参考文献】[1】1张富忠，罗成汉“自动控制原理”课程教学改革O】．现代电子技术．2003(15)158：56-58．f2／王渝，杜玉林，王玉彩高职自动控制原理课程的教学探讨U】．职业教育研究．2006(8)：130．【3】3潘丰《自动控制原理》课程的改革和实践[i】．无锡教育学院学报，2002(22)3：45．(上接第206页)影响，使得年鉴管理功能和信息属性得以凸现，并为科学决策提供大量信息资料。科学管理的核心是决策，而科学决策则离不开事实前提和决策环境，她包括以往或近期提供的经济参照、人文背景和各种必要的真实数据。由于这些原因，年鉴在与文书档案，情报资料共同构成了信息系统并纳入了信息管理之中。在科学决策和信息观念的引导下，年鉴作为一种独特管理方式逐渐被视为获取可靠信息的重要手段。通过年鉴的编撰，从而使年鉴的形成和所负载的内容也越加真实。因此，它对机构的决策、加强管理、推进技术创新和生产发展，都有着历史和显示的重要意义。(三)知识服务平台的建设我院的数字图书馆现在已经建立了专业枪索平台，提供统一导航，统一检索，全文服务。利用现有的馆藏资应网游这一点确实可以源，结合我院医疗、教学和临床特色制作馆藏书目数据库，其中包括中文图书目录、中文期刊目录、外文期刊目录。项目完成后必将方便医务人员检索有关信息。今后应该逐步建立个人数字图书馆、远程讨论平台以及疑难病例数据库等服务在为读者提供了一个学习平台的基础上，不断完善服务项目，逐步推出研究平台、管理平台、决策平台以及文化平台等项目。 【参考文献】【1】1翟丽淑浅谈中、小图书馆应如何发展数字图书馆【I】．现代情报．2003．0)114115．[2]2金荣华等数字化图书馆问题研究Ⅱ】．图书馆建设．2002(1)1013．一183。 本文《《自动控制原理》课程教学方法探讨》 --- 作者： 刘荣荣 |
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