高职《自动控制原理与应用》课程教学改革初探

【摘要】《自动控制原理与应用》是高职高专电气及自动化类专业的一门专业基础课。此课程内容丰富，理论性强，存在教师难教，学生难学的问题。本文在该课程教学内容和方法等方面进行了改革和实践，取得了较好的教学效果。

【关键词】自动控制  教学  改革  教学方法

【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）05-0215-01

1.引论

《自动控制原理与应用》是高职高专电气及自动化类专业学生开设的专业基础课，是理论性、实践性和综合性较强的一门课程。学好该课程，有助于培养学生具备系统的观点和思想，提高分析问题和解决问题的能力。

该课程在教学中存在以下问题：涉及的知识面广;专业理论性强;实践性应用性强。针对上述问题，文章就笔者所在的湖北水院的实际情况，对该课程的内容和教学方法进行了改革尝试。

2.改革尝试

《自动控制原理与应用》课程内容包括自动控制系统概述、系统的时域频域分析、系统校正、典型自动控制系统分析等内容，信息量非常大。如何在有限的课时要求下，选择适当的教学内容是课程教学改革的首要问题。笔者选取的内容都是循着基本概念-系统建模-系统分析-系统设计这样一条线来安排的。

（1）详细讲解自动控制系统的基本概念，包括开环控制、闭环控制的特点，自动控制系统的基本组成，自动控制系统的分类和性能指标要重点讲，慢慢讲，讲清楚，这部分内容对学生学习兴趣的培养、对课程基本概念的建立、对后续内容的理解都是起着极其重要和关键的作用。

（2）弱化拉普拉斯变换的数学计算。自动控制系统数学模型的建立是进行系统性能分析的基础，在经典控制理论中，自动控制系统的数学模型是建立在传递函数基础之上的，而传递函数的概念又是建立在 拉普拉斯变换的基础上的，拉普拉斯变换需要一定的数学基础，学生学起来难度较大，讲授过程中弱化计算，重点教学生理解拉氏变化的意义，熟记几个常用函数的拉氏变化即可，主要依靠复阻抗的概念来求取传递函数，大大降低了求取传递函数的难度。而框图的变换主要教授串并联规则、反馈连接变化规则，框图的简化则把重点放在梅森公式特例的应用上。以上的处理既抓住了本章的重点，又降低了学生学习掌握的难度，在实际教学中收到了很好的效果。

（3）在建立系统数学模型的基础上，就可以对自动控制系统进行分析和校正。经典控制理论的时域、频域分析法高职学生理解起来非常困难，最后分析校正的结果也不直观，在实际教学过程中另辟蹊径，利用MATLAB的simulink仿真软件学生自己上机建立系统模型进行系统仿真得到仿真输出响应图，从图中得到系统的超调量、调整时间、振荡次数等性能指标，从而判断系统性能的好坏并学会分析各因素如何影响系统的性能，进而初步具备选择不同校正装置并设置合适参数以使系统满足指标要求的能力。这种虚拟仿真信息化教学过程简单直观方便准确，激发学生学习的兴趣，更轻松得理解掌握课程的这部分核心内容。

（4）最后在前面自动控制理论的基础上，通过对典型自动控制系统的分析，包括温度控制系统、水位控制系统、调速系统、位置随动系统以及水电站发电厂液压系统等，教会学生掌握分析实际系统的思路和步骤，培养学生分析解决具体问题的能力。笔者所在湖北水院采用TSCG-Ⅱ型实验台开展了温度源温度PID控制试验和电机转速PID控制试验，通过观察测量显示窗测量值的变化过程来理解控制参数P、I、D对温度、转速的调节作用。为学生以后就业岗位所必须具备的基本能力打下了坚实的基础。

3.结束语

本着教学与职业岗位工作能力要求接轨的原则进行《自动控制原理与应用》课程教学改革，精选和优化理论教学内容，采用虚拟仿真与实际操作相结合的信息化教学模式，达到了良好的教学效果。下一步推进实现“教、学、做”一体化的课程教学模式和开发更多符合相关职业岗位和职业能力的实验实训项目是进一步深化课程改革的方向。

参考文献：

[1]孔凡才.自动控制系统（ 第二版）[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2]丁莉芬，郑安平，安小宇，姜素霞.“自动控制原理”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2012（13），68-69.

[3]王彬.自控原理的实践教学研究与改革[J].科技风，2013，224.

作者简介：

王菲（1977.09-），女，湖北武汉人，毕业于江苏科技大学，硕士，副教授，主要从事电气自动化、电子信息技术教育。