《機電系統(tǒng)控制基礎》課程教學的應用與實踐
發(fā)布時間:2018-06-21 來源: 人生感悟 點擊:
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摘要:機電系統(tǒng)控制基礎是一門以實踐性為主的基礎課程,通過課程改革來實現(xiàn)課程教學的實踐和應用,能夠使學生充分認識到機電系統(tǒng)控制基礎課程的內在含義;诖耍恼聦Α稒C電系統(tǒng)控制基礎》課程教學的應用與實踐進行了詳細分析,有利于教學質量的改善。
關鍵詞:《機電系統(tǒng)控制基礎》;課程教學;應用;實踐
【中圖分類號】TP1-4 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089(2016)34-0021-01
作為一門包含了多個學科的專業(yè)基礎課程,機電系統(tǒng)控制基礎中主要有離散數(shù)學、復變函數(shù)以及微積分等。學生對于這些知識不能進行充分的理解,由于這些數(shù)學內容具有較強的概括性,無法具體闡述工程與物理的意義。另外,機電系統(tǒng)控制基礎課程與其他課程之間的聯(lián)系比較少,其實踐環(huán)節(jié)基本上都是對數(shù)學理論知識的驗證,不利于學生實踐能力的提升。文章以學生的實踐能力為基礎,對機電系統(tǒng)控制基礎的課程教學實踐展開了具體分析,有利于提升學生的實踐能力。
一、機電系統(tǒng)控制基礎課程教學現(xiàn)狀分析
1.課程設計現(xiàn)狀
在大多數(shù)的機電系統(tǒng)控制基礎課程設計中,都會將模擬放大器、電容電阻作為控制對象,讓學生以實驗箱為基礎進行裝置參數(shù)和設計的計算校正,從而順利開展測試模擬實驗,在系統(tǒng)性能轉變的情況下對其進行認真觀察。于學生而言,系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的控制對象基本上都是模擬電路,而系統(tǒng)性能即曲線與數(shù)據(jù),在整個系統(tǒng)設計完成之后,仍然需要學生進行抽象的實驗體驗。
2.實驗課現(xiàn)狀
試驗箱控制在目前機電系統(tǒng)控制實驗課中是一個非常常見的形式,其模式具體為:實驗講解、實驗驗證、實踐應用,需要學生按照具體的步驟開展實驗。在實驗過程中,教師要對學生進行指導,要求學生按照實驗指導書一步一步進行,在設計好的實驗步驟和要求基礎上順利完成實驗,從而得到一定的實驗結果,并在機電系統(tǒng)控制原理、含義以及性質的基礎上對所得數(shù)據(jù)進行認真分析。該種實驗模式過于古板,不利于發(fā)散學生的邏輯思維核和創(chuàng)新能力,對學生的學習也造成了非常嚴重的影響[1]。
二、機電系統(tǒng)控制基礎實驗分析
1.實驗組成
對于機電系統(tǒng)控制基礎實驗的組成而言,如果按組成結構劃分,可以分為硬件部分和軟件部分;按實驗臺型號劃分,包括82sxy電機旋轉實驗臺、DBM200電機-磁粉制動器實驗臺以及DBM200電機旋轉實驗臺等。
2.實驗目的
開展相應實驗的目的主要包括:在實驗的基礎上對實驗臺硬件部分的功能進行掌握;通過實驗獲得電機的死區(qū)電壓;充分了解軟件的編程方法,做好程序的聲明、調用以及編寫等;檢測電機轉速與電樞電壓之間的關系,并求出正轉反轉的轉速電壓曲線斜率。
3.實驗原理
實驗原理為:首先,在直流電機中一直存在死區(qū)電壓,開展實驗時系統(tǒng)之間的摩擦轉矩就會產生死區(qū)電壓,即0v開始加載的電壓到電機開始轉動的電壓,都稱為死區(qū)電壓;其次,電機的標定就代表著輸出轉速與輸入電壓之間的關系。輸入電壓一般都是通過程序輸入得到,而輸出轉速即碼盤檢測轉角與程序計數(shù)器時間間隔的比值。我們一定要注意,在正轉和反轉時死區(qū)電壓與電機標定曲線是完全不同的。
4.實驗流程
在開展機電系統(tǒng)控制基礎課程的實驗時,要按照以下流程進行:首先,將實驗裝置的電源打開,點擊桌面上命名為實驗的文件夾,之后點擊文件正轉標定.vbp,之后雙擊frm文件,實現(xiàn)電壓輸入,隨后點擊電機的啟動按鈕,將電機開啟。當電機轉動1s之后,點擊停止按鈕,并記錄下電機的轉角與時間;其次,增加電機的電壓,并重復上面的步驟,直到輸入電壓增加到25v為止;再次,調整電機的正負極接線,并重復上面的步驟;最后,加大負載,重復上述步驟。
5.實驗報告
在完成實驗之后,繪制出電壓轉速曲線,并將死區(qū)電壓、曲線斜率標出,求出電壓的轉速函數(shù)。將負載前和負載后的曲線進行對比,探討負載增加后是否會對電機的轉速標定產生影響。
三、機電系統(tǒng)控制基礎實踐教學改革
1.開展演示性實驗
演示性試驗的開展方便學生掌握機電系統(tǒng)控制相關知識,并更好的理解控制系統(tǒng)的控制方式和構成。因此,在機電系統(tǒng)控制基礎課程改革時,要積極開展演示性實驗,并為其提供相對完整的硬件配置、軟件程度以及控制參數(shù)等,從而加強學生對曲線和數(shù)據(jù)的控制,并在分析系統(tǒng)調試的基礎上,更好的掌握機電系統(tǒng)控制中的工程含義以及分析方法,切實提高學生的實踐能力。
2.組織數(shù)字仿真實驗
在機電控制系統(tǒng)中MATLAB語言和Simulink仿真環(huán)境應用越來越廣泛的同時,MATLAB Simulink語言在國內外高校中成為了非常有效的計算機工具,能夠為高校學習提供內部函數(shù)、模型庫,方便控制系統(tǒng)詳細分析頻域、時域以及根軌跡等。因此,在實際的教學過程中,應該將數(shù)字仿真實驗融入到一些基礎課程中,使學生能夠應用現(xiàn)代技術對系統(tǒng)進行分析和計算。另外,如果將演示性實驗與數(shù)字仿真實驗結合在一起,取得的效果會更加好,能夠以傳遞函數(shù)模型為基礎的數(shù)字仿真設計根據(jù)位置的隨動系統(tǒng)而發(fā)生相應的變化,從而實現(xiàn)系統(tǒng)的有效運行[2]。
3.完善課程設計
機電系統(tǒng)控制基礎課程的設計目的為在實際系統(tǒng)的基礎上,對設計系統(tǒng)進行綜合的分析和校正,并有效利用控制理論和相關知識。而在進行課程設計時,應該以學生為主體,并充分發(fā)揮出學生的主體作用,要求學生以教師所提出的設計思路和要求為前提,利用演示性實驗、數(shù)字仿真實驗獲取相應知識,完成設計系統(tǒng)的有效分析。
4.轉變考核方式
考核方式的轉變是機電系統(tǒng)控制基礎課程改革的關鍵,要在機電系統(tǒng)控制基礎課程標準的基礎上,建立一個能夠充分調動學生積極性、主動性和創(chuàng)新能力的評價體系。而且,在實際的考核過程中,教師要對過程評價引起重視,將重點放在激發(fā)學生主動性、培養(yǎng)學生自信心上面,進而提高實踐教學的質量。
四、結束語:
綜上所述,要想實現(xiàn)機電系統(tǒng)控制基礎的實踐性教學,一定要充分調動學生的積極性和主動性,提高學生系統(tǒng)設計、系統(tǒng)調試的能力。因此,在教學過程中,教師可以通過數(shù)字仿真實驗、演示性試驗以及課程內容的設計來激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)學生分析系統(tǒng)、設計系統(tǒng)的能力,使學生的實踐能力和解決問題的能力得到有效提升。
參考文獻:
[1]何俊.機電系統(tǒng)控制基礎教學的實踐性路徑探索[J].產業(yè)與科技論壇,2016,14:127-128.
[2]胡志剛,陳偉卓.“機電控制系統(tǒng)調試與檢修”課程的情境式教學設計[J].紡織服裝教育,2014,03:230-232.
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