“自动控制原理”课程的改革与实践
自动控制原理教学改革与实践
“ 自动 控制 原理”课 程 的特 点之二 是它牵涉 的 理论知识 较多 。 在建 立控制系统 的数 学模型和各个 知识 点的应用时 既要 有力学 、电学 、光学和热 学等 物 理知 识 ，又 要有 电路、 电机 、 电力 电子等知 识， 还 要 有较 强 的建模 能 力和 灵活 运用 知识 解 决实 际 问题 的能力 。 外 ，扎实的数学功底 是学 习该课程 另
的 图形 多。比如工程应 用原理 图、根 轨迹 图、极坐 标 图和对 数坐 标 图等 。 图形可 使教 学 的直观 性增 强 ，但它给 教学带来一 定 的耗 时。 若使用 双语教学 并选 用英文 教材 ， 其另一个突 出 的特点 是专业英语 的说与听 、读与写 、英文教材 与 中文参考 书的对照等形 成较为突 出的矛盾 。 学生 在 学习该课程 时 ， 来就感觉 到知识 的难度 ，再加 本 上 对 英文 听与 读 的不适 应 ，真 有 点难上 加难 的味
教改 实践 ，分别 阐述 “ 自动控制 原理”课 程教学 改
革 的必 要性 、教学改革 的几点举措 、教 学改革 的成
效及教 学改革 的展 望等 。
１ 课程教学 的特点及教 学改革的必要 性
１ 课程 教学 的特 点 ． １
道。 而教师为了使学生基本能听瞳， 不得不使用汉 语 和英语交 替使用 的方式 ， 而且用英 文板书时其板
给 出了教 学改革的一些展望 。
［ 关键词］ 自动控制原理；教 学方法；教 学改革
［ 中图分类号】 Ｔ １ Ｐ３ ［ 文献标识码］ Ａ ［ 文章编号】 １０ —６４（０ ０ １０６ ・４ ０ ５４ ３ ２ １）０ —０ ３０
Ｏ 引 言
“ 自动控 制原理 ”是 自动化专 业和 电气专业 的
自动控制原理课程教学改革的思考与实践
和 “ 输 式 ” 学 生上 课 只是 摘 抄 笔 记被 动 地学 习 ， 堂 上 没 有 灌 ， 课
启发 、 思考 和互 动环 节 ， 果一 味地 只对 其灌 输纯粹 理 论 ， 述 如 讲 公式 推 导 ， 过深 的专 业术语 和枯燥 的数 学公 式 就会 使他 们对 这 门课 程产 生畏 难 思想 ， 而失 去兴 趣 。 趣是 最好 的老 师 ， 师 进 兴 教 从第 一堂 课 开始 就应 培养 学生对 这 门课 的兴 趣 ， 合现 实生 活 结 实际， 摒弃 传 统 教学 中发展 历 史 的 简单 罗 列 。 之 以声 情 并 茂 代 的典 型控 制 系统 实 例和 图文展 示 ．如此 既 能融 人 大量 专 业 信 息 ， 能激发 学 生求 知 、 又 探索 的兴 趣 和激情 ， 让学 生真 正 理解 和
导致 学 生失 去 了学 习的兴 趣 。
专业基 础课 。 它在 航天 、 业 、 农 交通 、 电气 、 械制 造等 工程 学科 机 中都有 非 常广泛 、 重要 的应 用 。该 课程 的 主要 任务 是通过 对 控 制理 论 知识 的学 习 ． 养 学 生对 控 制系 统 的 分析 设 计能 力 、 培 工 程实 践 能力 和创 新 能力 。课 程 的 主要 特 点是 ： 内容抽 象 、 理论 性强 ； 与数 学联 系 紧密 、 知识 面 广 ； 工程 实 践性 强 、 更新 发展 快 ，
工 程实 践 知识 ， 乏对 实 际控 制 系 统 的感 性认 识 。 缺 而学 校 又 难 以提 供 “ 实 ” 工厂 控制 系统 ， 成学 生对 于实 践 环节 的认 识 现 的 造 和重 视度 不 高 ， 动手 能力 不强 ； 实验 内容 以验 证性 实验 为 主 ， 只 是走 过场 ， 实验 教学 手段 单一 ， 些 实验 环节 与理 论知 识脱 节 ， 某
“自动控制原理”课程的教学改革与实践
——
Ｄ Ｉ Ｏ 编码 ： ０ ３ ６／ ． ｓ ．０ ７ ０ ７ ． １．６ ０ ８ １．９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ － ０ ９２ ００ ．３ ｓ ０
丽丽百
“ 自动控制原理＂课程的教学改革与实践
王 鸡 田思庆 周经 国
摘要 ： 自动控制原理”是 自 “ 动化专业的核心课程 ，为了 全面提 高教学质量，本文就 “ 动控制原理”的课堂教学、教学方法和手段、 自 实验 和考核方式等进行 了 究和探讨。通过实际授课验证 ，取得 了 研 较好 的教 学效 果。 关键词 ：自 动控制原理 ； 教学改革 ； 学质量 教
标 ，最 后结合实验、工程实例来加深理解。
例 如，连 续系统 中，微分方 程经拉 氏变换得 到以 ｓ 自变 为
例如，时域分析法的灵魂 ： 依赖闭环传函形式的数学模型 ， 量 的传递 函数 Ｇ（ ，离 散 系统 中，差 分方 程经离散 的拉 氏变换 ｓ ） 根据 响应 曲线的收敛性可 以判 断出系 统的稳定性 ，并且可求得 即 ｚ变换 ，得到 以 ｚ为 自变 量 的脉 冲传递 函数 Ｇ（ ， ＝ ｚ ｚ ｅ ，重 ） 典型输入信号作用下的动态指标及稳态 误差 。根轨 迹法，在 已 点切入讲解 ｚ变换及脉冲传递 函数 相关的知识点。离散 系统稳
在 把握好系统性 的前提下，在教学过 程中还帮助学 生联 系 的实效。例如 ，分析系统 “ 稳、准、快”用到什么形式的数学模
机械、热能等专业中也处于举足轻重 的地 位。尤其在 自动化专 对 比学 习 “ 小”的知识 点，从而达 到 “ 一脉带百 脉，百脉 皆通”
本课 程的主要特点是 ： 理论性 强、内容抽 象、含有大量 的 型 ： 系统的稳定性和动态性能主要由系统 闭环极点 的位置决定， 数学公式推导及图形 曲线，是一 门具有一定深度和难度 的课程 。 即与系统的闭环传递 函数有关，稳态误 差与系统 开环传递 函数 从教学现状 看，学生感 到难学、乏味 ，主讲教师觉 得难教 ，沿 有关。 用传 统的教学方 法难 以获得高质量 的教学效 果。 作为佳木 斯 大学校级 精品课 ，课题组 对该课程 的教学 内容、教学方法 及实
高职《自动控制原理与系统》课程教学改革探索
高职《自动控制原理与系统》课程教学改革
探索
为了适应社会发展的需求，提高高职院校学生的综合素质和就业竞争力，进一步促进自动控制原理与系统课程的教学改革，我们开展了一系列探索和实践。
首先，我们针对传统教学方法的弊端，采用了问题导向的教学模式。
通过提出实际问题和案例，引导学生主动思考与探索，激发他们的学习兴趣。
这种教学模式突破了传统的“教师授课、学生听课”的模式，使学生在学习过程中能主动参与，培养了他们的问题解决能力和创新思维。
其次，我们注重实践环节的设置，将理论与实践相结合。
为了使学生更好地掌握自动控制原理与系统的实际应用，我们增加了实践操练课程。
学生通过实际操作和实验，掌握各种自动控制系统的实现方法。
这样不仅提高了他们的动手实践能力，也增强了他们的理论学习效果。
此外，我们还加强了与实际行业的联系。
我们与一些相关企业进行合作，定期邀请专业人士来校进行讲座或实地考察，让学生更好地了解行业需求和现状。
同时，我们也积极为学生提供实习机会，让他们在实际工作中学以致用，增加实践经验和就业机会。
最后，我们注重考核方式的改革。
传统的考试形式往往只能考察学生的记忆能力，我们将考试形式多样化，增加了案例分析、设计作业等实际操作环节，更能全面评估学生的实际应用能力和解决问题的能力。
总的来说，通过以上的探索和实践，我们在高职《自动控制原理与系统》课程的教学改革中取得了一定的成果。
不仅学生的学习积极性得到提高，能力培养也取得了明显的效果。
我们将继续不断改进教学方法，逐步完善教学体系，为高职学生的综合素质提升和就业发展做出更大的贡献。
自动控制原理课程设计教学改革与实践
自动控制原理课程设计教学改革与实践《自动控制原理课程设计》是一门综合性的实践课程。
既要求学生熟练掌握自控原理的相关知识，又要求学生具有电路、电子技术等技术的相关背景，并且还要掌握仿真软件的使用。
具体的改革实践表明：改革措施增强了学生的积极性，为后续课程打下良好的基础。
标签：课程设计仿真改革《自动控制原理》是高等学校电气类专业的专业基础课。
该课程综合性强、知识覆盖面广，要求学生具有《工程数学》、《电路》等基础知识，以及较强的计算能力。
而《自动控制原理课程设计》能够帮助学生进一步巩固自控基础知识，并结合电路、电子技术，加强实践操作能力。
1 改革意义随着科技进步，计算机的应用范围已从单纯的数值计算扩展到扩展到信息处理领域，内容不断丰富，设备不断更新，对人才的要求也越来越高。
传统的实验箱功能单一、易损坏，实践理念落后，无法激发学生的兴趣。
计算机的出现使学生的学习方法和解决问题的方法得到极大地改进。
计算机最显著的功能是高速运算，使得由于计算量过大而无法求解的问题具有解决的可能。
将Matlab/Simulink应用于课程设计中，把大量的推导设计与图形绘制，利用M语言实现；同时利用工具模块组建模型，进行动态系统仿真运行。
得到的结果准确、形象，学生容易接受与掌握，使自控课程设计改革成为可能。
应用Matlab软件对课程设计改革能够激发学生兴趣、开阔他们的思路；培养学生利用计算机解决问题的能力；更好的联系理论与实践结果，为进一步创新奠定基础。
2 改革内容2.1 数字仿真实践分为课堂教学过程和上机实验过程。
教学过程应在计算机机房进行，教师简要介绍Matlab/Simulink使用方法。
上机实验过程中，学生在老师指导下以Matlab/Simulink为平台，解决设计题目中的复杂问题，以此为基础，得出课程设计的理论结果[1]。
2.2 理论与实际相结合，调动学生积极性只要进行正确的数字仿真，学生都能得出准确的理论结果。
为了更好地理解设计内容，有必要进行模拟电路的设计与调试。
自动控制原理实验教学改革探索与实践
自动控制原理是工业 自动化专业 、 测控 、 信息、
电子 等 专业 的重 要基 础课 程 ， 课程 理 论严谨 、 该 内容 抽象 、 有大 量 的数学 公式 推 导 以及 图表 曲线 ， 含 系统 性强 ， 且具 有一 定 的工 程 实 践 性 。如 果 在 学 习过 程 中不 辅 以足够 的 实 验 ， 生难 以将 理 论 上 所 描 述 的 学 系统 和各 种实 际 的 自动控 制 系 统 联 系 起来 ， 成 理 造
Ｐ ａ ｔ ｅ ａ ｄ ｒ ｆｒ ｔ ｎ ｏ ｘ ｅｉ ｎ ａ ｅ ｃ ｉ ｇ ｃ ｕ ｓ ｒ ｃｉ ｎ ｅｏ ｍａｉ ｆｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌｔａ ｈｎ ｏ ｒｅ ｃ ｏ
ｏ＾ａ ｔ ｍ ａ ｉ ｏ ｔｏ ｉ ｃ・ ｌ ｉ ｕｏ ｔｃ ｃ ｎ ｒ ｌｐｒｎ ｉ ● ＇ 一 １ ｐｅ
ｆｒ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｂ ｔ ｄ ｎｓａ ｄ ｉ ｒｖ ｈ ｕ ｌ ｙｏ ａ ｈｎ ｘ ｅｉ ｎｓ ｏｍ ｘ ｅｉ ｎｓ ｙ ｓ ｅ ｔ ｎ ｍｐｏ ｅｔｅｑ ａｉ ｆ ｅｃ ｉｇｅ ｐ ｒ ｕ ｔ ｔ ｍｅ ｔ．
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《自动控制原理》教学改革的探索与实践
三 教学方法与教学手段的改进
由于 网络化 、 数字化 、 多媒体 和智能化 现代信 息技术的迅 速发展 ，
较多， 从微积分、 复变函数、 离散数学到矩 阵理论等， 因此学生学 习起来
能力 的培养 ， 我们在讲课过程当 中注重 结合实际的工程背景 ， 对系统进
自动控制原理教学的现状和 发展。“ 自动控制原理 ” 课程 是一门理 论性和工程实践性均较强的专业基础课 。该课程 的特 点是： 内容丰富、 理论性强、 涉及知识面广 、 息量大、 信 更新发展快 ， 而且 比较抽象 。习题 多、 难度大， 是具有一定深度和 学习难度的课程 ， 学生感到难 学， 教师感 到难教。教和 学的难点在于课 程“ 内容多、 发展快、 理论深 、 技术高 、 结合
制 原理》 门课程列入专业 的教学计划 ， 以使该课程 的教学对象 更为 这 所
广泛。
（ 与 时俱进 ， 三） 更新教学 内容 近年来 ， 制理论得到了蓬勃发展 ， 控 特别在智 能控制 、 自适应控制 、
非线性控制、 鲁棒控制等方面取得 了重要的进展。这就要求教师对本学
科 的发展 有较好的把握 ， 注意处理经典 的基础 理论和新理论的关系 ， 以 保持课程 内容 的先进性 。例如在绪论部分可 以适 当补充介绍控制理论
们感受到控制理论的魅力 ， 深刻理解“ 以致用 ” 学 的意义 。
随着科学技术的 飞速发展 ， 自动控制 技术正 以迅猛 的趋势 延伸 到
生物、 医学 、 环境、 经济管理和社会生活 的方方面面 。 现代科学正在用控 制理论 的一些基本思想揭示人类本 身的奥秘， 以此获得 的成 果促进控 制理论 向智 能控 制迈进 ，可 以说 自 动控 制 已成为现代社会活动 中不可 缺 少的重要组成部分 。面向 ２ 世 纪高等教育 改革 的核心是体制改革和 ｌ 课程体系与课 程内容 的改革 。 在教学对象方面， 由于近年来工科 院校大 多数专业先后将 《 动 控 自
“自动控制原理”课程教学改革与创新实践
（）控制科学 的理论 和方法 ，其作用越来越体 现为应从方 ２ 法 论 的高 度，给出实 际问题 的分 析与设 计 的解决 思路 与路线 ，
而 不仅 仅是 提 供 现 成 的解 决 方 案 。
中国 电力教育 ＣＥ Ｅ Ｐ
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Ｄ Ｉ Ｏ 编码 ： ０ ３ ６／ ． ｓ ． ０ — ０ ９２ １ ．００ ９ １．９ ９ｊｉ ｎ １ ７ ０ ７ ．０ ０３ ．４ ｓ ０
丽
“ 自动控制原理 ’课程教学改革与创新 实践 ’
董 明 黄 民德
摘要 ： 本文针对现有 “ 动控制原理”先经典控制理论后现 代控 制理论的课程体 系 自 中存在的教 师教 学和学生理 解方面的问题，提 出
作者简介 ： 董明 （９ １ ，女，辽宁黑山人 ，天津城市建设学院电子与信息工程系，讲 师，工学博 士，主要研究方向 ：复杂系统控 １８一） 制； 黄民德 （９６ ） １５ － ，男，天津人 ，天津城市建设学院电子与信息工程 系，教授，工学硕士，主要研 究方向 ： 建筑电气与智能化。（ 天津
５ ０８ ） ０ ５ ４
“ 自动 控 制 原 理 ” 是 研 究 自动 控 制 系 统 的共 同规 律 ，为 自动 本 着 提 高 线性 系 统 基 础 理 论 作 为控 制类 本 科 生 最 重 要 基 础 知识
控制系统 的分析与综合提 供 基本理 论和 基本 方法 的一 门课 程 ，
近些 年来 ，随着 自动控 制理 论的不断 完善 和工程应 用的 日
益 深 入 ，线 性 系 统 理 论 的知 识 越 来 越 被 人们 所 重 视 。与 之 相 反 ，
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“自动控制原理”课程的改革与实践
摘要:“自动控制原理”作为一门专业基础课,其教学质量直接影响学生对专业课的学习。
本文结合实际,通过总结教学实践中的一些做法及体会,对自动控制原理课程从课程体系与教学内容、思路、方法以及手段等方面进行探讨,以激发学生的学习兴趣,培养学生分析问题、解决问题的能力,提高这门课程的教学效果,。
关键词: 自动控制原理教学改革与实践
“自动控制原理”是自动化专业的核心课程,其理论性和工程实践性均较强,还具有概念抽象及分析方法多、与数学联系紧密、理论和实践联系密切及结合难等特点[ 1,2 ]。
由于这些教学难点,使得自动控制原理课程教学存在着诸如学生普遍认为自动控制原理课程学起来很困难,学生对于实践环节的认识和重视度不高或某些试验环节与理论脱节等问题。
为此,我们更新观念,从课程体系与教学内容、教学思路、方法以及手段等方面进行改革实践,以调动教学双方的积极性,提高教学质量。
一、优化课程体系和教学内容
研究自动控制原理的课程体系,国内高校的教学多数按照先经典后现代来分开讲授。
我校根据目前的教学水平和生源状况,自动控制原理和现代控制理论两门课程仍然分开讲授,但在教学体系上则力图将其内容融合起来。
在对概念和理论方法进行讲解的同时不断地交待和渗透经典控制和现代控制在此方面的区别和联系。
这样,我们在教学初期就将经典控制和现代控制的部分有机结合,并以此贯穿于课程教学全过程之中。
授课内容上,对教材和教学内容加以重组和优化,以系统建模、系统分析、系统设计为重点,突出控制系统分析和设计的共性规律和基本方法,整合教学内容、优化教学体系,与控制理论教学的发展相适应。
在具体内容讲解中注意以下方面:在加强对几种数学模型进行介绍的同时注意各模型间的联系与转化;重点讲授一阶和二阶系统的时域响应、暂态性能计算,对三阶及以上系统引入Matlab软件分析其暂态性能;重点讲解频率特性的概念、几种图形表示方法,奈奎斯特稳定判据、稳定裕度的概念和计算等;重点讲解线性系统校正的概念、意义,超前校正、滞后校正、滞后超前校正的Bode图法,结合工程实际阐述PID控制器工作原理;重点介绍非线性系统的概念、特点和基本方法;详细分析采样系统和连续系统的异同,重点讲授采样定理和保持器等采样系统具有个性的内容。
二、改革教学思路和教学方法
抽象严谨是自动控制原理课程的本质属性,因此我们在教学实践中以保证控制理论内容的严谨性和系统性为前提,淡化繁杂的数学推导,着重解释推导的思路,重点强调结论的正确内涵和直观的物理意义,突出问题的背景和提法,以更少的学时开设了数学建模课程。
理论阐述上严谨、简练和易懂,并通过例题和习题来巩
固学习内容。
在课程讲授中注意理论和方法间的联系。
有些理论和方法分布在不同的章节,我们在授课时将它们联系起来,指出产生的背景和特点等。
比如在讲解系统稳定性时,先介绍李雅普诺夫稳定性定义及系统稳定性的意义,再讲解判断系统稳定性的方法:劳思的系统稳定性代数判据、伊文思的根轨迹图形法、奈奎斯特稳定判据、非线性系统采用描述函数和相平面法来判断系统的稳定性等。
在教学方法的实践中,我们根据教学计划在“Matlab语言及应用”、“自动控制原理”、“计算机控制技术”和“现代控制理论”等课程之间合理安排教学内容。
其中,“Matlab语言及应用”主要讲授基本理论,及其在控制领域应用的内容。
“自动控制原理”是电气工程及其自动化专业的必修课,理论性强,因此我们在设计课程内容上与“Matlab语言及应用”结合起来,用Matlab处理系统数学模型,应用于时域分析、根轨迹分析、频域分析以及系统校正与设计等各章节。
这样,利于学生加深对理论知识点的理解和巩固,同时还利用了Matlab对系统的设计进行仿真。
“计算机控制技术”以自动控制理论与计算机技术为基础,重点是计算机控制系统的应用,联系实际讨论软、硬件实现方法,并了解其分析方法。
“现代控制理论”主要包括对控制系统状态的分析与综合,为学习大系统理论和智能控制理论打下基础。
通过对这些理论知识与实际工程应用的讲授与讨论,努力形成一个系统、阶梯性的课程体系,帮助学生面深入理解基础理论,融合交叉学科之间的内容,形成运用所学理论解决实际的工程问题的能力。
三、综合利用教学手段提高教学效果
微分方程、传递函数、方框图、根轨迹及Bode图等数学模型在自动控制原理课程中非常重要,比如说通过根轨迹图,可以直观地了解到闭环极点随K值的变化情况和控制系统的动态性能;通过控制系统的Bode图,可以得出系统中的数量关系以及系统性能的优劣程度。
因此我们重视代数、几何描述的关系及其变换,通过对这些内容的讲授以引导学生的思考,教会学生利用数学工具,将实际问题与抽象描述结合起来,解决问题。
为加强师生的沟通,我们在课后充分利用网络教学平台辅助教学,提高对平台的利用效率。
教师把各章节的内容发布到网络教学平台,可以帮助学生补充和完善课堂笔记,使学生能够准确把握教学要点,从而加强对重点、难点知识的理解;同时,可以通过网络在平台上完成答疑和作业安排等事项来作为课堂教学的补充,加强了师生互动。
为激发学生的学习主动性,我们认真制作各科课件。
课件制作的风格形式与教学风格保持一致,通过这样的课件,可以达到分解知识的复杂度,减少信息在大脑中形成、抽象、形象的加工转换过程,进而充分传达教学意图的目的。
四、理论教学与实践教学相结合
自动控制原理课程的理论性与实践性均较强,由于该课程是以解决生产中的各种控制问题为目的,所以具有很强的工程背景和工程意义。
而不能非常好的结
合实际操作一直是教学实践的一个问题。
因此我们在教学方法上注意课堂教学与实践教学的密切结合,注意物理意义的阐述,使理论与工程实践紧密联系,培养学生既具有灵活的思维能力又具有解决实际问题的综合设计能力。
在教学过程中,我们采用了多种实践形式:安排学生到工厂和科研单位参观,帮助学生在学习之前体验实际的系统与控制,对此课程有一个感性的认识;加强实验课,在教学内容的安排上,随着课程进度,同步穿插安排实验课;提高实验条件,开设虚拟实验与计算机辅助设计,使学生使用计算机进行模拟及仿真、验证控制理论,掌握系统分析、设计的一般过程;开设综合设计实验,使学生了解控制理论的最新发展。
以上充分利用实验室资源,在教学中通过亲身体会讲授和交流,可以弥补理论教学的不足,挖掘学生的潜力,加强学生的技能培养,整体上提高教学效果。
总之,“自动控制原理”课程,教师必须要不断学习教育理论、积极研究教学方法、在教学实践中探索改进教学手段,使抽象的系统理论形象化。
通过改革实践调动学生的学习热情,使学生在学习中不再是被动式的,而是主动、创新式的学习。
培养学生的工程意识,使学生能够主动学习、思考和共同探讨问题并积极解决问题。
从而提高了学生的理论应用能力、理论联系实践的能力以及运用基本理论知识解决问题的能力。
参考文献:
[1]吴晓蓓“自动控制原理”课程讲授的几个要点[J]。
北京:中国大学教学,2005,(9)。
[2]曲延滨“现代控制理论”课程教学改革实践[J]。
上海:实验室研究与探索,2005,增刊。