伺服控制系统理实一体化课程的项目设计

2016-07-25沈德峰辽宁轨道交通职业学院沈阳110036

电大理工 2016年2期

沈德峰辽宁轨道交通职业学院（沈阳 110036）

伺服控制系统理实一体化课程的项目设计

沈德峰
辽宁轨道交通职业学院（沈阳 110036）

摘要本文详细介绍伺服控制系统课程的理实一体化课程的意义、改革办法，提出了一种切实可行的实施方案。针对当下教学改革要求理实一体的情况，对课程进行了细致的剖析和规划。该教学方案作为机电、电气等相关专业的伺服控制系统课程的主导方案，在实际教学过程中取得了比较满意的结果。

关键词伺服电机；伺服控制；理实一体化；项目设计中图分类号：G712

文献标识码：A

文章编号：1003-3319（2016）02-00035-03

随着控制技术的发展，越来越多的高精度机床、工业机器人等设备采用伺服电机作为运动机构的主要动作部件。相比于传统的直流电机、三相异步电机和步进电机，伺服电机（这里单指交流伺服电机）具有精度高、运行稳定、可靠性高等特点，被越来越多的应用在高精尖的设备中。可以说，伺服电机控制即将成为机电一体化等专业的必修内容。

不过，在目前的高等职业院校中，伺服技术还仍然处于从属的地位，通常将其放在电机拖动、电力电子技术等课程中作为一个章节，内容不够充实，课时也比较少，因此经常会出现学校教学和企业实践脱节的情况。本文是在企业调研的基础上，重新对课程内容进行了补充和整合，讨论一种在理实一体化课程中进行伺服控制教学的方法。

1 项目的整体设计

按照系统从无到有、从小到大的顺序进行教学项目的整体设计，既有针对伺服电机本身的项目，也有针对伺服电机和伺服驱动器组成的伺服系统的项目，同时还有与PLC结合后的伺服控制项目。伺服系统教学的步骤和基本内容如下。

项目一，伺服系统的基本知识和安装方法，重点解决伺服系统的基本知识。

项目二，伺服驱动器的配线方法，重点解决伺服驱动器的配线问题。

项目三，伺服系统的上电试转，重点解决伺服系统配线完成后的试转问题。

项目四，伺服系统速度模式控制，重点解决伺服系统速度模式控制方法问题。

项目五，伺服系统位置模式控制，重点解决伺服系统位置模式控制方法问题。

项目六，伺服系统扭矩模式控制，重点解决伺服系统扭矩模式控制方法问题

项目七，伺服系统的参数调整，重点介绍伺服系统其他参数调整的问题。

项目八，伺服系统的PLC控制，重点介绍和伺服系统相关联的PLC编程。

项目整体设计的基本原则是尽可能多的挖掘伺服系统的功能，避免大块的重点知识被肢解在不同的项目过程中。

2 项目的具体设计

2.1 项目的课时设计

按照每周16课时，每学期4周计算，整个伺服系统的课程共计64课时。各个项目的课时分配方案按照不同起点的学生水平来制定。高职学生普遍的特点是形象思维强于逻辑思维、实践学习强于理论学习、动手能力强于动脑能力。鉴于此，充分考虑各个项目的实际情况，分配课时如表1。

表1 各个项目的课时分配情况

2.2 项目的任务设计

根据项目的分配课时，将具体的项目拆分成为知识点相对独立的任务，这些任务通常分组完成。根据项目的整体设计，将项目分解成如下的任务，见表2。

表2 每个项目的任务设计

任务和任务之间，有些可以并行进行，即组之间可以安排不同的任务，分别进行考核；有些任务之间必须顺次进行，这样就要求所有组安排同样的内容，结束后进行整体考核。

2.3 项目的重难点剖析

在教学过程中，还需要对各个项目的重难点有明确认识，以便更好地进行有针对性的课程讲解。

项目一的重点放在伺服系统的基本知识和伺服控制器的三种模式上。需要攻破的难点主要在电机三个闭环的知识点上。

项目二的重点放在伺服系统的配线方法上，需要攻破的难点主要在三种模式命令的配线上。

项目三的重点放在伺服系统上电试转的步骤上，需要攻破的难点主要在参数设置方法上。

项目四、项目五和项目六的重点都是各种模式的控制方法，难点主要在控制信号的产生和实现上。

项目七的重点是主要系统参数的调整，需要攻破的难点主要在参数的理解上。

项目八是整个课程比较高阶的部分，重点内容放在PLC对伺服系统的控制方面，难点主要在PLC的编程部分，也可以使用向导实现。

3 项目考核方式的设计

理实一体化课程的考核方式通常采用过程考核来实现。这样的考核方式对任课教师的要求相对较高，既要能够保证实践环节顺利进行，又要对学生的表现给予公正的评价，同时保留考核资料。根据教学条件的不同，可以采用分组的办法进行，将可以并行的任务同时进行，然后通过换组进行调整。

由于理实一体化课程的特点，通常的课程设置方法为理论占50%、实践环节占50%。在考核的过程中，理论考核（通常为阶段测试）占50分，实践环节占50分。在理论考核中还同时包括实践报告或小论文的成绩。因此，规划阶段测试占30分，实践环节（包括文字资料整理）占70分。可见实践环节所占的分数相对较高，表3给出了实践教学的一般考核标准。