基于卓越工程师教育培养计划的运动控制系统论文
关键词：运动控制系统 教学模式 工程师培养 工程应用性 MATLAB仿真
摘 要：本文从培养卓越工程师的需求出发，对运动控制系统课程的教学改革进行探索。课堂教学采用以学生为主，以问题为导向的探究式教学模式，同时课堂教学和实验、课程设计教学实践环节相呼应，为毕业设计打下基础。
教育部提出的“卓越工程师培养计划”是我国高等教育中长期发展规划中的一个重要计划，通过教育和行业、高校和企业的密切合作，以实际工程为背景，以工程技术为主线，使学生在走出校门后，具有分析问题、解决问题、将好的设想和概念转化为现实的能力[1]。而现行的教学方法，在培养高素质综合能力人才方面，还有着种种的不足，高校教育内容及方式方法的改革势在必行。
运动控制系统是自动化专业的一门核心专业课程。该课程集电机及拖动基础、检测技术、电力电子技术、自动控制原理和计算机控制技术等课程相关基础知识于一体，课程的理论性和实践性都非常强，因此课程的教学难度较大，学生理解和接受知识困难多，不能很好地掌握和进行实际系统的设计，所以有必要从教学理念、教学内容、教学方式等方面进行改革，达到学以致用解决实际问题的目的。
一、课堂上建立探究式的教学模式
课堂教学由单纯的教师讲授方式转化为以问题为导向的探究式、讨论式的教学模式。讲课中教师始终以学生为主体，激发学生学习的主动性。课程讲授方式贯彻由浅入深、循序渐进的原则，如讲矢量控制系统，首先给出静止三相坐标系下异步电动机的动态数学模型，让学生思考如何转化为直流电动机物理模型，提出解决方法，引出坐标变换的方法。引导学生推导同步旋转坐标系下异步电动机的动态数学模型，引出矢量控制系统原理。建立矢量控制系统结构，通过仿真实验分析系统性能。使学生不断的思考，思维紧紧跟着课程内容进行，参与到教师的讲课中。
二、理论教学内容和教学方法的组织
1.合理安排与更新教学内容
随着交流调速技术在实际中广泛的应用，交流调速有取代直流调速的发展趋势。因此，在教学安排上，交流调速内容应占主导地位，在学时上应占课程的60％以上。课程教学内容改革不仅要淘汰陈旧落后的调速方法，还要适当补充新的内容。例如在交流调速中，转差功率消耗型系统只做简要介绍，重点介绍高性能的异步电动机矢量控制和直接转矩控制系统。
2.多媒体教学和板书教学相结合的教学手段
利用多媒体教学手段，一方面可加大课堂信息量，节省课堂现场画图时间。另一方面也可从网上下载实际案例的`彩色实物图片和原理图进行讲解[2]，使“运动控制系统”的抽象概念和复杂过程形象化，采用动画技术可以生动地将概念和复杂过程讲清楚。但多媒体课件在需要回顾前面内容时不太方便，这时可用板书来弥补，将一些关键公式写在黑板上，与课件上内容相结合，有助于学生抓住重点、更好地衔接新内容。
3.充分发挥Matlab在教学中的作用
将Matlab/Simulink仿真软件引入教学活动中，可增强教学效果。仿真实验尤其是用于交流调速系统可起到事半功倍效果，如矢量变换仿真、转差频率控制的矢量控制系统仿真和直接转矩控制系统仿真等，使学生对交流调速系统变频控制内容感到不再抽象，容易理解。
三、实践教学环节的探索
运动控制系统课程的实验教学环节包括实验教学、课程设计和毕业设计。实验教学有助于增进学生对理论的理解。但是传统的实验多是验证性的，为提高学生的创新能力，应引进开放实验设备，适当增加综合设计性实验，培养学生动手能力和工程实践能力。课程设计环节弥补了理论教学和实验教学在系统设计方面的不足，使学生初步体验运动控制系统的设计过程。课程设计的题目可有两个方向：(1)分析设计：根据控制对象模型和性能指标要求进行方案确定、原理电路设计、元器件参数计算和选择、控制电路图等[3]，提高学生运用理论知识解决实际问题的能力；(2)仿真验证：如交流调速系统的矢量控制和直接转矩控制，建立仿真模型对控制算法进行仿真，加深对SVPWM控制技术和坐标变换的理解，提高学生计算机仿真能力。
毕业设计环节要求学生综合运用本专业各课程的理论知识，通过查阅有关文献，确定设计中计算机类型，选择转速、电流传感器，设计数字PI调节器，完成调速系统硬件电路设计及元器件选型。在实验室对调速系统关键部分进行调试，编制出调速系统程序并调试通过，最终独立设计出一个符合实际生产需要的调速系统。注重校企合作，教师和企业工程师联合指导毕业设计，与实际紧密结合，为工程应用性提供保障。
四、结语
运动控制系统课程涉及的专业基础课多、综合性强，实验教学手段落后等实际情况，导致教与学的难度较大，本文针对传统的教学模式存在的问题，在课程教学模式、课程内容、教学实践环节、教学方法等方面做了一些探索，提出了一些有益的方法。
参考文献：
[1]卢秉娟.运动控制系统课程教学突出工程实际应用性研究，洛阳理工学院学报（自然科学版）第21卷，第3期，2011年9月，pp88-90
[2]倪超，邹红艳.运动控制系统课程实验教学改革探索，科技信息。2010年第31期，pp25
[3]鲍建宇，刘毅华，崔家林.运动控制课程群的实践教学改革研究，合肥工业大学学报(社会科学版)第24卷第l期2010年2月pp113-115
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