“自动控制原理”实验多维度教学模式实践_刘冲.pdf
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1、第 卷第 期 年 月电气电子教学学报 收稿日期:;修回日期:基金项目:湖南省普通高等学校教学改革研究项目基金资助(湘教通 号);湖南省重点教改项目()第一作者:刘冲(),男,博士,副教授,主要从事自动控制理论、反应堆控制方面的教学与研究工作,:“自动控制原理”实验多维度教学模式实践刘 冲 李军红 陈 琛 刘 华 张逸帆 杨 梅(南华大学 电气工程学院,衡阳)(南华大学 国际学院,衡阳)摘要:针对“自动控制原理”实验课程教学,采用实验箱模拟、和 仿真等多维度模式进行实验,拓宽了实验渠道,调动了学生的主观能动性,提升了实验效率,改善了实验效果。通过对比分析在不同实验环境下得到的实验结果和数据,可以
2、加深对理论知识的深入理解和掌握。教学实践表明,多维度实验教学避免了实验箱实验的局限性,锻炼和提高了学生实践操作和分析问题的能力,达到了预期教学效果。关键词:自动控制原理;多维度模式;实验教学中图分类号:;文献标识码:文章编号:()(,)(,):,:;“自动控制原理”是自动化等电气信息大类专业的一门核心专业基础课程,相应的实验教学是实践性教学环节的一种重要组织形式。结合自动控制理论教学开设一系列相关的实验,使学生通过实验了解并掌握典型环节的特性、控制系统的模拟、分析与校正方法等,加深对控制理论的理解和认识,有助于培养学生分析问题和解决问题的工程综合能力,使学生理论与实践有机结合,更好地掌握控制理
3、论知识,为后续深入学习专业课程奠定扎实的基础。以三阶线性控制系统实验为例,依据“自动控制原理”实验教学大纲实验目的和实验能力的要求,通过在实验室里的实验箱、和 软件仿真环境下完成同一个实验并进行实验方法和实验结果比较、分析,让学生在不同环境下、不受时间和空间限制,多维度开展实验操作,能够深层次掌握关于“自动控制原理”这门课程的理论知识并学以致用,从而在掌握“工程知识”、具有“问题分析”和“使用现代工具”等能力方面达成毕业要求。实验目的与要求 实验目的()掌握三阶控制系统模拟电路的构成,巩固运用典型环节构造复杂控制系统的方法。()观察系统的不稳定现象,总结系统稳定的条件。并加深理解线性系统稳定性
4、是属于系统本身的特性,只与其自身的结构和参量有关,而与外作用无关。()深入研究系统本身结构参数(开环增益和时间常数)与系统稳定性的关系,并加深理解系统的稳定性只取决于系统的特征根(极点),而与系统的零点无关。()熟练掌握劳斯稳定判据的应用。实验能力要求()根据系统的模拟电路图推导出开环传递函数,分析各环节的开环增益、时间常数改变与电路元器件之间的对应关系。()根据劳斯判据计算不同电路元件参数(如改变电阻)时系统的性能参数,并与实验测得的实际性能参数相比较。()分析系统产生等幅振荡、衰减振荡、发散振荡的条件。熟悉闭环系统稳定和不稳定现象,并加深理解线性系统稳定性只与其结构和参量有关,而与外作用无
5、关。()用实验分析时间常数不同的配合对系统临界开环增益的影响,进而理解增大某时间常数是提高系统临界开环增益地一种有效方法。()掌握系统数学模型从三阶系统或高阶系统降为二阶系统的处理方法。多维度模式实验方法的比较 学生只是通过课堂上的理论学习,单纯地掌握“自动控制原理”理论知识是远远不够的,只有做到理论知识和实践相结合,才能在以后工作中具有应用控制理论解决实际工程问题的能力,才能够针对复杂的自动控制工程问题,开发、选择与使用恰当现代工程工具和信息技术工具对复杂工程问题进行仿真和预测分析。因此,“自动控制原理”学习需要大量实验进行配合,除了学校提供的必要的实验条件之外,而、等软件也可以解决课程中相
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