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自動(dòng)控制理論論文:淺談自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究
論文關(guān)鍵詞: 自動(dòng)控制理論;實(shí)驗(yàn)教學(xué);創(chuàng)新能力
論文摘要: 對(duì)當(dāng)前自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行分析,提出教學(xué)方法和教學(xué)儀器的改革措施。通過(guò)開(kāi)設(shè)新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和研制新的教學(xué)儀器,使學(xué)生更好地完成自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)任務(wù),提高學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。
“自動(dòng)控制理論”課程是研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的共同規(guī)律,為自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和綜合提供基本理論和基本方法的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課[1]。該課程是一門(mén)重要的測(cè)控類(lèi)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課,具有較強(qiáng)的理論性,與前續(xù)課程聯(lián)系緊密,知識(shí)面廣,學(xué)生不易理解掌握[2-3]。學(xué)好這門(mén)課程不僅可以為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的掌握打下良好的理論基礎(chǔ),而且能在今后從事專(zhuān)業(yè)工作時(shí),直接運(yùn)用它去分析和解決實(shí)際技術(shù)問(wèn)題。對(duì)于工程實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)作用,受到人們的廣泛重視。在本課程的教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)理論知識(shí)的理解、掌握、鞏固具有重要的作用。
1 當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足
長(zhǎng)期以來(lái),傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)被一種固定的模式所束縛,教學(xué)內(nèi)容陳舊,教學(xué)方法呆板,在一定程度上限制了學(xué)生的主動(dòng)性和積極性,難以激發(fā)他們獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的興趣和激情,沒(méi)有體驗(yàn)過(guò)從失敗中自己尋找成功之路的經(jīng)歷,抑制了學(xué)生個(gè)性的發(fā)展,這樣不利于對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。
1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)主要是按章節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)儀器功能固定,實(shí)驗(yàn)只能按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)設(shè)計(jì)好的步驟進(jìn)行, 學(xué)生被束縛在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中,對(duì)出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題缺少系統(tǒng)、多角度的分析,不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
1.2 實(shí)驗(yàn)時(shí)間限制
一般的實(shí)驗(yàn)都要求在實(shí)驗(yàn)室2個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)完成,學(xué)生很難深入地把握實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容和方法,對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的、實(shí)驗(yàn)原理無(wú)法理性地理解,更別提實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)故障的排解分析,限制了學(xué)生的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新,不利于鍛煉學(xué)生的綜合能力。
1.3 實(shí)驗(yàn)儀器制約
實(shí)驗(yàn)儀器過(guò)于固化,儀器設(shè)置上未給學(xué)生留下設(shè)計(jì)性和探究問(wèn)題的空間。儀器組成以理論驗(yàn)證為主,缺少實(shí)際控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié),特別是反饋部分的傳感部分,更不具備跟隨學(xué)科發(fā)展而開(kāi)拓新實(shí)驗(yàn)的延伸性。
1.4 實(shí)驗(yàn)方法落后
實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平和內(nèi)容更多地滿足于基礎(chǔ)性實(shí)踐環(huán)節(jié),缺乏系統(tǒng)的綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),以及缺少在利用多種現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)手段、方法和工具對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的結(jié)果和現(xiàn)象進(jìn)行深入分析研究方面對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要完成連線操作、數(shù)據(jù)記錄等簡(jiǎn)單的工作。
2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)
針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀,摒棄以往按部就班完成指定實(shí)驗(yàn)步驟操作驗(yàn)證形式,按照學(xué)生對(duì)科學(xué)的自然認(rèn)知進(jìn)度設(shè)置靈活變換的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)置按多層次,從簡(jiǎn)到難,逐步引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí),逐步走向從問(wèn)題出發(fā)的探究、創(chuàng)新。同時(shí),研究新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器,開(kāi)發(fā)配套軟件,保障實(shí)驗(yàn)硬件滿足新環(huán)境下的要求。結(jié)合靈活的教學(xué)儀器改變教學(xué)方法,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手的積極性,引導(dǎo)其創(chuàng)新。
2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置
開(kāi)設(shè)不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,既要滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的驗(yàn)證、演示等基本功能,又要激發(fā)學(xué)生的興趣。
基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn):根據(jù)給定實(shí)驗(yàn)任務(wù)、方案和步驟,選擇并完成一定數(shù)量基本實(shí)驗(yàn);同時(shí),通過(guò)調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)得到不同結(jié)果,增加思考空間。
綜合實(shí)驗(yàn):將各個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合在一起,各課程之間關(guān)聯(lián)內(nèi)容綜合。
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):以任務(wù)的形式,給定實(shí)驗(yàn)題目,允許學(xué)生按照自己思路選擇設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和研究的方法。
創(chuàng)新實(shí)驗(yàn):自行命題實(shí)驗(yàn),將學(xué)生的構(gòu)想通過(guò)儀器現(xiàn)有功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn),在探究式學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
2.2 實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的要求,開(kāi)發(fā)適合本專(zhuān)業(yè)的教學(xué)儀器。儀器具有控制系統(tǒng)需要驗(yàn)證的各種典型環(huán)節(jié)模塊、信號(hào)發(fā)生器模塊等基本功能,還結(jié)合工程實(shí)際將傳感器引入反饋環(huán)節(jié),增加執(zhí)行器件,構(gòu)成完整的閉環(huán)系統(tǒng)。避免教學(xué)儀器箱只能完成信號(hào)源作為激勵(lì),控制環(huán)節(jié)構(gòu)成系統(tǒng)的不足。同時(shí),儀器上的控制效果通過(guò)便于觀看的形式展示出來(lái),讓控制過(guò)程可視化。儀器要預(yù)留出擴(kuò)展接口,便于在實(shí)驗(yàn)中添加新的模塊。儀器在結(jié)合計(jì)算機(jī)完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí),又能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)配套軟件要能對(duì)硬件平臺(tái)對(duì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行仿真和虛擬實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以根據(jù)測(cè)試參量的不同選擇相應(yīng)的傳感器,完成非電量到電量的轉(zhuǎn)換,對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,結(jié)合控制理論完成創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。
2.3 實(shí)驗(yàn)方法的轉(zhuǎn)變
1)以學(xué)生為主體,開(kāi)辟新知識(shí)領(lǐng)域,重視實(shí)踐能力的鍛煉;2)培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力;3)科學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)上,建立系統(tǒng)、科學(xué)且開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,注重課程之間縱向和橫向的聯(lián)系。
結(jié)合開(kāi)發(fā)的教學(xué)儀器,在實(shí)驗(yàn)方法上除了基本的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),其他實(shí)驗(yàn)按任務(wù)的形式給出,不對(duì)學(xué)生做過(guò)多的限制,留出學(xué)生思考、動(dòng)手、創(chuàng)新的空間。充分利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算、分析功能以及儀器配套軟件(采用數(shù)學(xué)工具matlab編寫(xiě)的程序)在實(shí)驗(yàn)前完成必要的仿真分析,讓實(shí)驗(yàn)有的放矢,理論指導(dǎo)實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)既做到軟硬精密結(jié)合,又能相互獨(dú)立,兩者相輔相成。克服當(dāng)前實(shí)驗(yàn)中儀器平臺(tái)不能脫離計(jì)算機(jī),配套軟件不能獨(dú)立工作,學(xué)生只能在實(shí)驗(yàn)課中有限的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)的不足,讓實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過(guò)軟件可以在任意計(jì)算機(jī)上完成。
3 總結(jié)
對(duì)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和總結(jié),從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法3個(gè)方面提出改進(jìn)方法。自動(dòng)控制理論來(lái)源于實(shí)踐,反過(guò)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐[5]。結(jié)合當(dāng)前人才培養(yǎng)的趨勢(shì),理論聯(lián)系實(shí)際,提高學(xué)生實(shí)踐能力,在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題進(jìn)而培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
自動(dòng)控制理論論文:自動(dòng)控制理論應(yīng)用于當(dāng)代高校外語(yǔ)教學(xué)的簡(jiǎn)要分析
摘要:隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與全球化進(jìn)程的推進(jìn),國(guó)與國(guó)之間的交流日趨頻繁,國(guó)家對(duì)外語(yǔ)人才的需求也與日俱增。提出的“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略,也為我國(guó)外語(yǔ)人才的需要和要求提供了新的契機(jī)與發(fā)展平臺(tái)。在這種背景下,作為一名高校葡萄牙語(yǔ)教師,對(duì)外語(yǔ)語(yǔ)言教學(xué),尤其是葡語(yǔ)語(yǔ)言教學(xué)方法的研究是尤為重要的。本文將通過(guò)跨學(xué)科知識(shí)引入的方式、以教學(xué)經(jīng)驗(yàn)中的葡語(yǔ)教學(xué)為依托,將外語(yǔ)教學(xué)進(jìn)行分階段分析,希望能為當(dāng)代高校外語(yǔ)教學(xué)提供一些新的思路。
關(guān)鍵詞:外語(yǔ)教學(xué) 自動(dòng)控制理論 教學(xué)方法
一、當(dāng)代背景與教學(xué)目標(biāo)
在世界經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展、全球化進(jìn)程加速的今天,國(guó)與國(guó)之間的交流日益密切。我國(guó)自建國(guó)之后,與世界其他國(guó)家的交流也變得日益頻繁。為了盡快達(dá)到世界先進(jìn)國(guó)家的水平,我們就要加強(qiáng)對(duì)外交流,學(xué)習(xí)外國(guó)的科技文化知識(shí),打開(kāi)自己的眼界,擴(kuò)充知識(shí),因而外語(yǔ)的學(xué)習(xí)與使用也變得越來(lái)越重要。2015年10月22日,在倫敦出席全英孔子學(xué)院和孔子課堂年會(huì)開(kāi)幕式上講話時(shí)曾說(shuō):“語(yǔ)言是了解一個(gè)國(guó)家好的鑰匙。”語(yǔ)言,作為一種交流工具和民族符號(hào),是與外界交流的基礎(chǔ)。此外,關(guān)于“一帶一路經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶”的規(guī)劃,也使得國(guó)家對(duì)外語(yǔ)語(yǔ)言人才的需求和要求增高,這也為外國(guó)語(yǔ)言學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)平臺(tái)和契機(jī)。在這種背景之下,對(duì)于外語(yǔ)教學(xué)者而言,外語(yǔ)語(yǔ)言教學(xué)方法的研究是尤為重要的。
語(yǔ)言教學(xué)的目標(biāo)就是通過(guò)對(duì)語(yǔ)言國(guó)家的語(yǔ)言、文學(xué)、政治、歷史等多方面的基本知識(shí)的教授,使學(xué)生能夠熟練使用所學(xué)語(yǔ)言,具備聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)、譯的能力。然而,一門(mén)語(yǔ)言除了其自身的詞匯與語(yǔ)法之外,其形成與發(fā)展變化也與文化息息相關(guān)。因此,除了語(yǔ)言本身之外,外語(yǔ)的學(xué)習(xí)也受很多其他因素的影響和制約,例如本土文化與所學(xué)語(yǔ)言國(guó)文化間的差異、母語(yǔ)與所學(xué)外語(yǔ)之間的使用習(xí)慣差異等。因此在日常的外語(yǔ)教學(xué)中,不僅要注重對(duì)語(yǔ)言本身的教學(xué),更要對(duì)語(yǔ)言國(guó)家文化知識(shí)的擴(kuò)充,否則外語(yǔ)的學(xué)習(xí)將流于表面,出現(xiàn)即使聽(tīng)得懂語(yǔ)言本身、卻無(wú)法理解其深層文化含義的現(xiàn)象。
二、傳統(tǒng)語(yǔ)言教學(xué)法簡(jiǎn)介
首先,從傳統(tǒng)教學(xué)方式上來(lái)說(shuō),我將其分為三個(gè)教學(xué)階段:
及時(shí)階段,記憶階段,使學(xué)生對(duì)所學(xué)外語(yǔ)有框架概念。除英語(yǔ)之外,大學(xué)外語(yǔ)的學(xué)習(xí)對(duì)象大多都是零基礎(chǔ)學(xué)這門(mén)語(yǔ)言,因此,讓學(xué)生對(duì)所學(xué)語(yǔ)言有一個(gè)框架概念是教學(xué)的及時(shí)步。在此過(guò)程中,學(xué)生就像是剛開(kāi)始學(xué)說(shuō)話的小孩,處于“牙牙學(xué)語(yǔ)”階段,只需要使用記憶力,通過(guò)機(jī)械性地聽(tīng)、跟讀、模仿等方式對(duì)所學(xué)語(yǔ)言的語(yǔ)音有初步的印象,不需要過(guò)多了解該語(yǔ)言的應(yīng)用場(chǎng)合與文化含義。這個(gè)階段學(xué)生所要達(dá)到的水平可以通過(guò)下面所列舉的能力進(jìn)行考察:語(yǔ)音語(yǔ)調(diào)、詞匯的拼寫(xiě)、簡(jiǎn)單的問(wèn)候?qū)υ挕⒛軌蚵?tīng)懂語(yǔ)速較慢的日常對(duì)話。若上述要求均可達(dá)到,則可進(jìn)入到第二階段的學(xué)習(xí)中。
在第二階段中,我們需要引導(dǎo)學(xué)生從知識(shí)認(rèn)知階段轉(zhuǎn)換到技能提升階段。在學(xué)生對(duì)所學(xué)語(yǔ)言有了初步了解之后,我們需要引導(dǎo)學(xué)生從簡(jiǎn)單地明白詞語(yǔ)、句子的意思轉(zhuǎn)變到可以應(yīng)用這些句型在特定語(yǔ)境中能夠較為流暢地表達(dá)出來(lái),并且可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的應(yīng)用對(duì)話。例如,運(yùn)用所學(xué)語(yǔ)言簡(jiǎn)單模擬超市購(gòu)物、詢(xún)問(wèn)價(jià)格、物品信息、詢(xún)問(wèn)簡(jiǎn)單的出行路線等。在具備這些能力之后,就可以進(jìn)入到第三個(gè)階段的學(xué)習(xí)了。
第三階段就是語(yǔ)言應(yīng)用階段。經(jīng)過(guò)前面兩個(gè)階段的學(xué)習(xí),這個(gè)階段的學(xué)生已經(jīng)對(duì)所學(xué)語(yǔ)言的語(yǔ)音語(yǔ)調(diào)、句型語(yǔ)法等,有了較為的了解。因此,這個(gè)階段的教學(xué)注重對(duì)學(xué)生語(yǔ)言運(yùn)用能力的培養(yǎng)。此階段所開(kāi)設(shè)課程大致為筆譯、口譯、新聞視聽(tīng)說(shuō)、報(bào)刊閱讀、寫(xiě)作等。注重于學(xué)生對(duì)語(yǔ)言在各個(gè)語(yǔ)境下的熟練使用,注重學(xué)生聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)、譯能力的綜合培養(yǎng)。
雖然使用傳統(tǒng)教學(xué)方法中的記憶――提升――應(yīng)用這一教學(xué)程序可以幫學(xué)生打下扎實(shí)的語(yǔ)言基礎(chǔ)、使學(xué)生掌握所學(xué)語(yǔ)言的基本規(guī)律,但是這種以講授為主的教學(xué)方法也會(huì)使得學(xué)生在后期語(yǔ)言的應(yīng)用中存在些許弊端,學(xué)生的聽(tīng)、說(shuō)能力往往不及同等階段的讀、寫(xiě)能力,學(xué)生對(duì)母語(yǔ)的依賴(lài)性較強(qiáng),對(duì)所學(xué)語(yǔ)言國(guó)家的文化了解甚微,往往無(wú)法熟練地在母語(yǔ)與所學(xué)外語(yǔ)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
三、自動(dòng)控制原理在教學(xué)中的應(yīng)用
在各類(lèi)教育方法推陳出新的今天,跨學(xué)科領(lǐng)域的教學(xué)模式可以給當(dāng)前的教學(xué)模式提供一些新的思路。在不同的學(xué)習(xí)階段,學(xué)生掌握知識(shí)的程度和水平是發(fā)展變化的,教學(xué)方法也需要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)步水平而進(jìn)行同步調(diào)整。鑒于此,在語(yǔ)言教學(xué)中,我們可以按照學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度、將教學(xué)分為以下幾個(gè)階段,以便于我們?cè)诓煌瑫r(shí)期對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行調(diào)整。在工程設(shè)計(jì)中,自動(dòng)化控制理論中的單閉環(huán)控制系統(tǒng)與之有相似之處。下面,我將借鑒單閉環(huán)控制系統(tǒng),建立模型,并將其引用至外語(yǔ)教學(xué)的方法中。具體控制框圖如下所示:
將學(xué)生學(xué)習(xí)的初始狀態(tài)定義為輸入量,學(xué)習(xí)狀態(tài)定義為中間可控量,學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)狀況等價(jià)模擬成系統(tǒng)的輸出以及觀測(cè)量,教學(xué)方法的{整就是這個(gè)系統(tǒng)的核心控制部分,這部分就是執(zhí)教者的決策部分。在此我簡(jiǎn)單地將學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)分為四個(gè)階段:及時(shí)階段,粗通皮毛使用程度;第二階段,技能提升階段;第三階段,語(yǔ)言與文化融會(huì)貫通級(jí)使用程度;第四階段,自主研究學(xué)習(xí)階段。下面我將對(duì)這幾個(gè)階段進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹:
及時(shí)階段:粗通皮毛使用程度。這一階段比較好理解,就是我們傳統(tǒng)意義上的入門(mén)級(jí)階段。以葡萄牙語(yǔ)學(xué)生為例,學(xué)生都是零起點(diǎn)學(xué)葡萄牙語(yǔ)。因此處在及時(shí)個(gè)階段的學(xué)習(xí)中,學(xué)生只需對(duì)葡萄牙語(yǔ)這門(mén)語(yǔ)言有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí),掌握字母表的讀法、音節(jié)的拼讀與發(fā)音、模仿簡(jiǎn)單的日常問(wèn)候、造簡(jiǎn)單句等。所學(xué)課程大致為基礎(chǔ)葡萄牙語(yǔ)、語(yǔ)音訓(xùn)練、會(huì)話等基礎(chǔ)入門(mén)課程。此時(shí)學(xué)生對(duì)所學(xué)語(yǔ)言的新鮮感較強(qiáng),學(xué)習(xí)熱情高,教師基于此進(jìn)行比較愉快的教學(xué),不必將太復(fù)雜、太深入的知識(shí)在這個(gè)階段展示出來(lái)。在這個(gè)階段中的執(zhí)教者相當(dāng)于一個(gè)引路人,先將學(xué)生的興趣愛(ài)好提升起來(lái),將語(yǔ)言基礎(chǔ)打好,然后再向第二個(gè)階段邁進(jìn)。同時(shí)要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)就是,過(guò)渡期的轉(zhuǎn)換是十分重要的,這要求執(zhí)教者有著較為敏銳的觀察辨別能力,貿(mào)然轉(zhuǎn)換無(wú)異于將米飯弄夾生,再想重新有好的開(kāi)始就是很難的一件事情了,在此也要提醒執(zhí)教者在每一個(gè)教學(xué)階段轉(zhuǎn)換時(shí)要慎重考慮。
第二階段:技能提升階段。以上一階段為基礎(chǔ),這一階段的教學(xué)注重學(xué)生對(duì)所學(xué)語(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)的提升。以葡萄牙語(yǔ)教學(xué)為例,這個(gè)階段所學(xué)課程大致有葡萄牙語(yǔ)精讀、泛讀、視聽(tīng)說(shuō)、會(huì)話。需要注意的是,在這個(gè)階段中,學(xué)習(xí)內(nèi)容會(huì)變多變深,學(xué)生會(huì)逐漸開(kāi)始感受到母語(yǔ)與所學(xué)語(yǔ)言的差異,對(duì)于語(yǔ)言學(xué)習(xí)的新鮮感與熱情較及時(shí)階段會(huì)有所下降。因此,在以執(zhí)教者教授為基礎(chǔ)的教學(xué)模式之下,可適當(dāng)加入學(xué)生與教師的身份翻轉(zhuǎn)環(huán)節(jié),鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考和自主學(xué)習(xí),嘗試著在不同場(chǎng)合和語(yǔ)境下使用不同的表達(dá)方式,以積極的方法和心態(tài)迅速提升外語(yǔ)技能,熟練掌握所學(xué)語(yǔ)言的規(guī)則與用法,為下個(gè)階段的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。
第三階段:語(yǔ)言與文化的融會(huì)貫通階段。在這個(gè)階段中,學(xué)生已經(jīng)掌握了基本的語(yǔ)言能力,基本口語(yǔ)與翻譯能力已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)較為良好的狀態(tài)。學(xué)生進(jìn)入到這個(gè)階段后,已經(jīng)可以脫離執(zhí)教者的技能方法教學(xué)了,因此在這個(gè)階段,執(zhí)教者的角色應(yīng)慢慢淡化,轉(zhuǎn)而為引導(dǎo)者,并在教學(xué)過(guò)程中增加學(xué)生的自主創(chuàng)新與學(xué)習(xí)的比例。語(yǔ)言是文化的寫(xiě)照。對(duì)于語(yǔ)言學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō),不僅需要學(xué)好語(yǔ)言本身,更需要對(duì)語(yǔ)言國(guó)家的文化和自身母語(yǔ)國(guó)家的文化都有一定程度的了解,了解這種語(yǔ)言文字下的文化深意。因此,第三階段對(duì)于執(zhí)教者而言是一個(gè)較為艱難的階段,這個(gè)階段主要應(yīng)該對(duì)學(xué)生進(jìn)行語(yǔ)言國(guó)家文化、母語(yǔ)與所學(xué)外語(yǔ)使用習(xí)慣的差異、語(yǔ)言國(guó)文化與自身國(guó)家文化之間的差異教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的跨文化溝通技能。而這種教學(xué)就需要執(zhí)教者不僅具備較為扎實(shí)的本國(guó)文化底蘊(yùn),同時(shí)也應(yīng)具備所學(xué)語(yǔ)言國(guó)家的文化底蘊(yùn),引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)、比較、分析兩國(guó)文化的異同。因此執(zhí)教者好有對(duì)語(yǔ)言國(guó)家文化進(jìn)行過(guò)學(xué)習(xí)與研究、并具有在國(guó)外學(xué)習(xí)生活的經(jīng)歷,這樣才能夠?yàn)閷W(xué)生更好地營(yíng)造與講解語(yǔ)言國(guó)家的風(fēng)土人情與文化。一個(gè)執(zhí)教者正確的引導(dǎo)不僅可以使學(xué)生認(rèn)識(shí)與理解語(yǔ)言國(guó)家文化,同樣也可以將所學(xué)語(yǔ)言與文化融合起來(lái),理解語(yǔ)言中的文化深意,而非僅僅學(xué)習(xí)語(yǔ)言本身。這個(gè)階段的專(zhuān)業(yè)課就不止停留在語(yǔ)言本身的教學(xué)上了,而應(yīng)注重對(duì)語(yǔ)言的應(yīng)用和對(duì)語(yǔ)言國(guó)與母語(yǔ)國(guó)文化的了解。這一階段的教學(xué)可以與語(yǔ)言國(guó)家的外籍教師協(xié)作進(jìn)行,所開(kāi)設(shè)課程可以增加中國(guó)文化課、語(yǔ)言國(guó)家文化課、語(yǔ)言國(guó)家歷史與國(guó)情課、跨文化溝通課、跨文化翻譯課、口譯課等。
第四階段:自主研究學(xué)習(xí)階段。此階段需要學(xué)生有一定的海外留學(xué)經(jīng)歷并且具備一定的科研能力,才能夠達(dá)到。對(duì)于這個(gè)階段更好的描述應(yīng)該是一個(gè)讓學(xué)生從被教育者轉(zhuǎn)換為執(zhí)教者和研究者的過(guò)程。在學(xué)生進(jìn)入這個(gè)階段之后,就可以與當(dāng)前的執(zhí)教者進(jìn)行學(xué)術(shù)探討與文化研究,就會(huì)對(duì)所學(xué)語(yǔ)言有自己的見(jiàn)解和理念了。
將教師的教學(xué)方法整合調(diào)整定義為系統(tǒng)的負(fù)反饋系數(shù),此處進(jìn)行負(fù)反饋的原因是因?yàn)橥ǔG闆r下教師的教學(xué)進(jìn)度或者對(duì)于學(xué)生當(dāng)前學(xué)習(xí)狀態(tài)的預(yù)估會(huì)有一個(gè)超前的偏差,這個(gè)負(fù)反饋系數(shù)就是為了減緩教師教學(xué)進(jìn)度,改良教學(xué)方法而引入的,這里執(zhí)教者就相當(dāng)于該控制器的核心處理器。聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)、譯等為系統(tǒng)的外部正因素干擾,這幾個(gè)因素都能夠使學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)向著前進(jìn)的方向發(fā)展。但是在語(yǔ)言教學(xué)方法不斷推陳出新的今天,這幾項(xiàng)只能算是基礎(chǔ)的硬性外部影響,執(zhí)教者同時(shí)還應(yīng)該重視對(duì)學(xué)生興趣、語(yǔ)言學(xué)習(xí)的目的性、語(yǔ)言學(xué)習(xí)中外國(guó)文化的熏陶,如果前者屬于傳統(tǒng)意義上的硬件,那么這三點(diǎn)就應(yīng)該屬于是軟件,二者缺一不可。在教學(xué)的不同階段它們所起到的作用也是不同的,前者在學(xué)生的前期打基礎(chǔ)階段是十分重要的,但是當(dāng)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)已經(jīng)很扎實(shí)之后,執(zhí)教者就應(yīng)該將教學(xué)影響帶入到后面的教學(xué)模式中,通過(guò)興趣、語(yǔ)言技能的作用以及文化渲染等讓學(xué)生從被教育者逐步轉(zhuǎn)換為主動(dòng)汲取語(yǔ)言的知識(shí)者。這里所列舉的兩類(lèi)主要正向影響因素在學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)的不同時(shí)期所占有的比例也是不同的,因而在上文中提到的四個(gè)階段中,這里的兩類(lèi)影響因數(shù)的系數(shù)也應(yīng)該作出相應(yīng)的調(diào)整與改變。通過(guò)該模型的建立我們可以清楚地看出,語(yǔ)言教學(xué)的過(guò)程中充滿了不確定因素,任何一個(gè)因素出現(xiàn)問(wèn)題都將使正常的教學(xué)受到影響,作為一名語(yǔ)言教師,我們應(yīng)該通過(guò)科學(xué)的控制手段來(lái)解決這些問(wèn)題。在教學(xué)過(guò)程中我們要給予學(xué)生“主動(dòng)做”的引導(dǎo),無(wú)論能不能說(shuō)、會(huì)不會(huì)說(shuō),是否有錯(cuò)誤,都要大膽地表達(dá)出來(lái)。語(yǔ)言就是一門(mén)應(yīng)用技術(shù),使用的次數(shù)越多則越能夠靈活地將語(yǔ)言運(yùn)用恰當(dāng)。如果能夠不斷地讓學(xué)生在班級(jí)這個(gè)群體下將外語(yǔ)學(xué)習(xí)變成一個(gè)語(yǔ)言氛圍,讓學(xué)生每節(jié)課都能感受到語(yǔ)言國(guó)的語(yǔ)言文化氛圍,那么執(zhí)教者的教學(xué)目的也就達(dá)到了。因此在我的教學(xué)理念中,我著力于建設(shè)班級(jí)的語(yǔ)言文化氛圍,一旦進(jìn)入到這個(gè)語(yǔ)言空間之中,就要暫時(shí)忘記自己的母語(yǔ),所有學(xué)生都要模擬這樣的方式,產(chǎn)生空間上的錯(cuò)覺(jué),語(yǔ)言上的錯(cuò)覺(jué),在這樣的教學(xué)環(huán)境中,學(xué)生將能夠更快地進(jìn)入到自己的角色之中。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的模擬訓(xùn)練,學(xué)生的語(yǔ)言能力將會(huì)有大幅度的提升。
在這樣的教學(xué)模型下,執(zhí)教者還應(yīng)將大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,將這些模糊的信息處理成一個(gè)較為系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,這樣就可以對(duì)這個(gè)模型進(jìn)行完善。傳統(tǒng)的語(yǔ)言教學(xué)都是較為模糊的,我們可以借鑒工科的數(shù)學(xué)模型,將語(yǔ)言教學(xué)也進(jìn)行量化處理,這樣就使得教學(xué)變得有據(jù)可尋。我們也可以對(duì)語(yǔ)言教學(xué)中的量化作出較為細(xì)致的劃分,將語(yǔ)言學(xué)習(xí)量化成一個(gè)公式表格,這樣會(huì)將語(yǔ)言教學(xué)從抽象化轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暬慕虒W(xué)模式,知識(shí)、技能、教學(xué)參數(shù)等都是該模式中不可缺少的變量。語(yǔ)言教學(xué)本來(lái)就是一個(gè)時(shí)時(shí)變化的過(guò)程,絕非一成不變的,在這個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程中,執(zhí)教者就要通過(guò)上面所提到的各種變量,綜合考慮當(dāng)前教學(xué)狀態(tài)的定位。這樣才能作出較為恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)調(diào)整。
四. 結(jié)語(yǔ)
語(yǔ)言是交流的基礎(chǔ)和工具,它以文化為依托,根據(jù)時(shí)間和空間的不同,具有很大的靈活性。成功的外語(yǔ)教學(xué)應(yīng)該注重聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)、譯的綜合應(yīng)用,并通過(guò)激發(fā)學(xué)生的語(yǔ)言興趣以及語(yǔ)言學(xué)習(xí)目的,不斷給學(xué)生注入語(yǔ)言國(guó)文化的深層次意義。不能將基礎(chǔ)教育階段的應(yīng)試教育模式代入到的高等學(xué)校教學(xué)中去,否則大部外語(yǔ)學(xué)習(xí)者的外語(yǔ)水平將停留在讀、寫(xiě)層面,無(wú)法成為高質(zhì)量的綜合型外語(yǔ)人才。對(duì)于以外語(yǔ)為專(zhuān)業(yè)的大學(xué)生來(lái)說(shuō),工作后需從事的翻譯與交流不僅僅只停留在日常交流層面,因此,對(duì)于外語(yǔ)本身的x、寫(xiě)兩項(xiàng)能力已經(jīng)不能滿足日后工作的需要。這就需要教師在教學(xué)中的引導(dǎo),使學(xué)生具有對(duì)于語(yǔ)言國(guó)文化的了解以及對(duì)于語(yǔ)言在不同語(yǔ)境和文化交流中的活學(xué)活用與創(chuàng)新。此外,在教學(xué)過(guò)程中,我們應(yīng)盡量避免采用單一的教學(xué)方式,尊重語(yǔ)言的靈活性及其與文化的關(guān)聯(lián),引導(dǎo)學(xué)生靈活、地掌握所學(xué)語(yǔ)言。語(yǔ)言最終的運(yùn)用也同樣可以建模成為一個(gè)閉環(huán)的控制系統(tǒng),只是這個(gè)控制系統(tǒng)的核心控制器將變換為學(xué)生這個(gè)本體。高校外語(yǔ)教學(xué)改革已經(jīng)成為語(yǔ)言教學(xué)發(fā)展過(guò)程中的必然,新的教育理念和教育方法也是改革的內(nèi)容。采用結(jié)合自動(dòng)控制理論來(lái)指導(dǎo)當(dāng)前的語(yǔ)言教學(xué)是本論文中所著重強(qiáng)調(diào)的一個(gè)新觀點(diǎn),也希望能夠得到廣大語(yǔ)言教育工作者的批評(píng)與指正。
自動(dòng)控制理論論文:思維導(dǎo)圖在自動(dòng)控制原理和現(xiàn)代控制理論教學(xué)中的實(shí)踐研究
摘 要 本文針對(duì)“自動(dòng)控制原理”和“現(xiàn)代控制理論”課程中的主要教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)提出了相關(guān)內(nèi)容的整體思維導(dǎo)圖,采用該方法引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展發(fā)散探討式學(xué)習(xí),通過(guò)課堂實(shí)踐表明,基于思維導(dǎo)圖法的教學(xué)方法,提高了學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力,加深了學(xué)生對(duì)基本概念和原理的理解,從而提高了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率。
【關(guān)鍵詞】自動(dòng)控制原理 思維導(dǎo)圖 教學(xué)改革
自動(dòng)控制原理是高校自動(dòng)化、電氣和機(jī)械及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,是研究有關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)中經(jīng)典控制的基本概念、基本原理和基本方法的一門(mén)課程,也是許多高校研究生的入學(xué)考試課程。自動(dòng)控制原理課程的概念、公式比較多,整體系統(tǒng)性較強(qiáng)。傳統(tǒng)的板書(shū)和多媒體很難達(dá)到教學(xué)的目的,學(xué)生在掌握過(guò)程中出現(xiàn)記不住公式,所學(xué)的內(nèi)容很難貫穿聯(lián)系在一起,從而達(dá)不到學(xué)習(xí)自動(dòng)控制系統(tǒng)的目的。現(xiàn)代控制原理這門(mén)課程是自動(dòng)控制原理的后續(xù)發(fā)展課程,其主要內(nèi)容為系統(tǒng)的現(xiàn)代控制理論,涉及了大量的數(shù)學(xué)矩陣運(yùn)算,并且目前我國(guó)大多數(shù)高校采用經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制分別授課的方式教學(xué),忽略了兩者之間的聯(lián)系。
筆者基于多年自動(dòng)控制原理和現(xiàn)代控制理論的教學(xué)實(shí)踐,將兩門(mén)課堂內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)融合在一起,提出了基于兩門(mén)課程主要內(nèi)容的整體思維導(dǎo)圖,并取得了良好的學(xué)習(xí)效果。
1 思維導(dǎo)圖的作用
思維導(dǎo)圖是通過(guò)色彩、圖形等圖文并茂的形式表達(dá)一種發(fā)散性思維的有效圖形,可以達(dá)到增強(qiáng)記憶效果的目的,這種圖文并重的形式可以將復(fù)雜的主題關(guān)系用層層的圖形表現(xiàn)出來(lái),這樣相比傳統(tǒng)線性記錄方式,思維導(dǎo)圖更加注重關(guān)鍵詞之間的邏輯關(guān)系和層級(jí)關(guān)系,以豐富的上下級(jí)圖形聯(lián)系體現(xiàn)課程中繁瑣的基本概念間的內(nèi)在邏輯。與大腦的自然思維方式相類(lèi)似,符合腦神經(jīng)和多感官的學(xué)習(xí)互動(dòng)模式和特性,因而特別有利于探討式教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。
2 思維導(dǎo)圖的實(shí)施過(guò)程
自動(dòng)控制原理課程的主要內(nèi)容為經(jīng)典控制,主要研究對(duì)象是單輸入單輸出的線性定常系統(tǒng),也是控制系統(tǒng)中最簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)。課程的主線是:控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型控制系統(tǒng)分析(穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能)控制系統(tǒng)綜合和設(shè)計(jì)(講述自動(dòng)控制基礎(chǔ)理論以及自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法等)。
2.1 創(chuàng)建思維導(dǎo)圖
筆者從概述、控制系統(tǒng)組成、數(shù)學(xué)模型、線性系統(tǒng)分析方法、穩(wěn)定性分析、采樣控制系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)分析、線性系統(tǒng)綜合這幾個(gè)方面建立控制系統(tǒng)思維導(dǎo)圖,基本囊括了控制系統(tǒng)的主要知識(shí)點(diǎn),如圖1所示。
及時(shí)部分:概述,從控制系統(tǒng)發(fā)展史、控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、概念、類(lèi)型、系統(tǒng)組成這幾個(gè)方面讓學(xué)生對(duì)自動(dòng)控制原理有整體的認(rèn)識(shí),并提出問(wèn)題:自動(dòng)控制系統(tǒng)和現(xiàn)代控制系統(tǒng)分別研究控制系統(tǒng)的類(lèi)型是什么?第二部分是自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,該部分為控制系統(tǒng)重點(diǎn)內(nèi)容之一,建立數(shù)學(xué)模型思維導(dǎo)圖子圖,數(shù)學(xué)模型的主要的四種類(lèi)型(包括現(xiàn)代控制理論)及之間的相互聯(lián)系:時(shí)域模型為微分方程,其中微分方程的建立是自動(dòng)控制原理的重點(diǎn);復(fù)域內(nèi)數(shù)學(xué)模型是傳遞函數(shù),要求掌握傳遞函數(shù)的求法及典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)、由傳遞函數(shù)與結(jié)構(gòu)圖和信號(hào)流圖之間相互轉(zhuǎn)換,由梅森公式求解傳遞函數(shù);第三種為頻域內(nèi)數(shù)學(xué)模型,要求掌握典型環(huán)節(jié)頻率特性和開(kāi)環(huán)頻率特性。第四種為現(xiàn)代控制理論數(shù)學(xué)模型――狀態(tài)空間表達(dá)式。
控制系統(tǒng)思維導(dǎo)圖第三部分是線性系統(tǒng)分析方法,線性系統(tǒng)分析方法同樣有四種,及時(shí)種為時(shí)域分析法。第二種為根軌跡法,如何繪制跟軌跡是根軌跡法的重點(diǎn)。第三種為頻域分析法,該方法主要掌握極坐標(biāo)圖和bode圖的畫(huà)法。第四種是現(xiàn)代控制理論中線性系統(tǒng)能控性和能觀性分析。
控制系統(tǒng)第四部分為穩(wěn)定性分析。線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析有在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定性分析――勞斯判據(jù);用根軌跡法進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析是通過(guò)根軌跡在S平面的位置判定;頻域內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定性分析――奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)1和奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)2;現(xiàn)代控制理論中多輸入多輸出系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析方法――李雅普諾夫及時(shí)法和第二法。
2.2 階段性復(fù)習(xí)
控制理論的發(fā)展初期,是以反饋理論為基礎(chǔ)的自動(dòng)調(diào)節(jié)原理,主要用于工業(yè)控制。反饋理論用于反饋控制。反饋控制是一種最基本最重要的控制方式,引入反饋信號(hào)后,系統(tǒng)對(duì)來(lái)自?xún)?nèi)部和外部干擾的響應(yīng)變得十分遲鈍,從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和控制精度。但是,經(jīng)典控制理論盡管具有很大的實(shí)際運(yùn)用價(jià)值,但是其也有明顯的局限性。現(xiàn)代控制理論的產(chǎn)生正是為了克服經(jīng)典控制理論的局限性。相反,現(xiàn)代控制理論中講授的狀態(tài)空間分析法,系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是由狀態(tài)變量構(gòu)成的一階微分方程組來(lái)描述,能夠反映系統(tǒng)的全部獨(dú)立變量的變化,從而能同時(shí)確定系統(tǒng)的全部?jī)?nèi)部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
3 結(jié)論
鑒于自動(dòng)控制系統(tǒng)課程的內(nèi)容廣、理論性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)更新快、數(shù)學(xué)公式多等特點(diǎn),思維導(dǎo)圖為學(xué)生提供了快速學(xué)習(xí)的有效手段,作為自動(dòng)控制原理教學(xué)改革的嘗試,通過(guò)教學(xué)實(shí)踐,筆者有以下體會(huì):思維導(dǎo)圖作為一種類(lèi)似大腦思維方式,她能夠使人的思維實(shí)現(xiàn)較大化的開(kāi)發(fā)和利用;思維導(dǎo)圖可以激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)作力,它可以通過(guò)聯(lián)想、類(lèi)比、辯證等思維方式,使學(xué)生的在思考問(wèn)題的時(shí)候更加。
作者簡(jiǎn)介
楊揚(yáng),女,碩士學(xué)位。現(xiàn)為中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院 機(jī)械與控制工程學(xué)院講師,主要從事電氣及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)。
作者單位
中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院機(jī)械與控制工程學(xué)院 山東省東營(yíng)市 257061
自動(dòng)控制理論論文:數(shù)字仿真技術(shù)在自動(dòng)控制理論課程教學(xué)中的應(yīng)用
摘要:針對(duì)自動(dòng)控制理論課程理論性強(qiáng)、概念抽象、計(jì)算復(fù)雜等特點(diǎn),利用MATLAB軟件將數(shù)字仿真技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)控制理論課程教學(xué)中,給出了教學(xué)中的典型應(yīng)用實(shí)例,使教學(xué)直觀形象,加深了學(xué)生對(duì)自動(dòng)控制理論的理解及所學(xué)知識(shí)的融會(huì)貫通。
關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制理論;數(shù)字仿真;課程教學(xué)
TP391.7;TP13-4
一、引言
自動(dòng)控制理論課程是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)最重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論課程。通過(guò)學(xué)習(xí)該課程,使自動(dòng)化及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)的本科生掌握控制理論的基本知識(shí),學(xué)會(huì)控制系統(tǒng)的建模、分析及設(shè)計(jì)方法。自動(dòng)控制理論課程理論性強(qiáng),所學(xué)知識(shí)抽象,要在短時(shí)間內(nèi)使學(xué)生深入系統(tǒng)地學(xué)好課程,就需要改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段,提高教師授課水平和教學(xué)能力。
為了更好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)質(zhì)量,對(duì)該課程采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),將Matlab引入到自動(dòng)控制理論教學(xué)中,將自動(dòng)控制理論中的基本概念和原理用圖形化方式展現(xiàn),以便對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真與分析,加深學(xué)生對(duì)基本概念和理論知識(shí)的理解,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)自動(dòng)控制理論課程的積極性,使抽象的理論變得形象具體,起到良好的教學(xué)效果。
二、自動(dòng)控制理論教學(xué)方法現(xiàn)狀
自動(dòng)控制理論課程的內(nèi)容豐富,涉及自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模、線性系統(tǒng)的基本分析方法、線性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)校正方法、線性離散系統(tǒng)的分析與校正以及非線性控制系統(tǒng)分析等。傳統(tǒng)的自動(dòng)控制理論教學(xué)方法是教師在課堂上通過(guò)板書(shū)及多媒體教學(xué)的形式講授理論內(nèi)容。通過(guò) “填鴨式”教學(xué),更多地注重于公式的推導(dǎo)、基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)。正是由于這種死板的教學(xué)方法,使絕大部分學(xué)生感到課程內(nèi)容抽象,難以理解,影響了授課效果。
自動(dòng)控制理論課程在講授過(guò)程中需要繪制的圖形較多,常規(guī)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力,一般只能定性地繪制出概略曲線,從而影響了學(xué)生的理解,難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此,如何在有限的課堂教學(xué)中盡可能多的把知識(shí)有效地傳授給學(xué)生,就必須有效地利用各種教學(xué)方法,讓學(xué)生對(duì)自動(dòng)控制理論有具體直觀的理解,才會(huì)起到事半功倍的效果。因此,教師如何選擇、組織、處理教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法,對(duì)于提高課堂教學(xué)效果具有重要作用。教師在教學(xué)的過(guò)程中,要對(duì)各種教學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行分析和歸納,對(duì)教學(xué)內(nèi)容和方法做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,使之更加適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。
三、運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段,提高教學(xué)效果
為使學(xué)生能夠正確理解有關(guān)控制理論的基本概念,掌握分析自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的基本方法并初步具渥酆仙杓平霞虻プ遠(yuǎn)控制系統(tǒng)的能力,不但需要選擇合適的教學(xué)內(nèi)容,還必須著眼于教學(xué)方法和教學(xué)手段上的改進(jìn)。要注重現(xiàn)代教育技術(shù)手段的應(yīng)用,合理地運(yùn)用現(xiàn)代信息手段,以提高教學(xué)效果。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)在自動(dòng)控制理論課程教學(xué)中的應(yīng)用,使得課堂教學(xué)變得形象生動(dòng)。但是由于自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例的復(fù)雜性,不能在一般的多媒體教學(xué)軟件中加入自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)例,所以現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)軟件并不能從根本上解決加深學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)內(nèi)容的理解問(wèn)題,以及將系統(tǒng)響應(yīng)曲線及各項(xiàng)指標(biāo)清晰地展現(xiàn)在學(xué)生面前。
因此,將理論授課和數(shù)字實(shí)驗(yàn)仿真技術(shù)相結(jié)合,使學(xué)生直觀的看到仿真結(jié)果,得到控制系統(tǒng)輸入與輸出之間的關(guān)系,從而對(duì)所學(xué)內(nèi)容有較深的了解,融會(huì)貫通,提高理論課程的授課效果。
1.數(shù)字實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)選擇
MATLAB 是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件,用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境,主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。
MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶(hù)使用MATLAB的函數(shù)和文件,其中許多工具采用的是圖形用戶(hù)界面。簡(jiǎn)單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng),程序不必經(jīng)過(guò)編譯就可以直接運(yùn)行,而且能夠及時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤及進(jìn)行出錯(cuò)原因分析,極大的方便了用戶(hù)。
在自動(dòng)控制理論課程中常采用各種圖形進(jìn)行分析,這些圖形需要分析、計(jì)算、描點(diǎn)等過(guò)程,常常花費(fèi)大量時(shí)間。因此,將MATLAB用于自動(dòng)控制理論教學(xué)過(guò)程中,可方便的應(yīng)用MATLAB中Simulink工具建立控制系統(tǒng)模型,調(diào)用控制系統(tǒng)工具箱中的有關(guān)函數(shù)命令對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域分析、頻域分析、非線性環(huán)節(jié)特性分析等。采用MATLAB語(yǔ)言只需一條指令即可得到,并且可以幫助學(xué)生將抽象的知識(shí)具體化,也更容易讓學(xué)生理解。
2.基于MATLAB數(shù)字實(shí)驗(yàn)仿真在控制系統(tǒng)分析中的應(yīng)用
在時(shí)域分析中,控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的性能,通常用系統(tǒng)對(duì)單位階躍輸入的響應(yīng)所定義的各項(xiàng)指標(biāo)來(lái)表征。典型二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)是時(shí)域分析中的一個(gè)重要內(nèi)容(高階系統(tǒng)可在一定條件下轉(zhuǎn)化為二階系統(tǒng)來(lái)處理),系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能指標(biāo)通常用上升時(shí)間( )、峰值時(shí)間( )、超調(diào)量( )、調(diào)節(jié)時(shí)間( )等指標(biāo)來(lái)描述。阻尼比 不同時(shí),系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)也將呈現(xiàn)不同特性,而用MATLAB可以很輕松地描述響應(yīng)曲線。只需要將Simulink中的參數(shù)稍微修改就可以很方便的描述單位階躍響應(yīng)。下面以典型二階系統(tǒng)舉例說(shuō)明,單位反饋控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 。
設(shè)給定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
利用MATLAB繪制出不同k值下的系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線,如圖2所示。分別取k=0.4,0.8,1,2,4,6從圖中可以看出,隨著k的增大,系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線從單調(diào)無(wú)超調(diào)上升過(guò)程變成了震蕩收斂過(guò)程;隨著k繼續(xù)增大,阻尼比 越來(lái)越小,震蕩幅度越來(lái)越大。
利用MATLAB畫(huà)出上述系統(tǒng)的根軌跡。在MATLAB的命令窗口中輸入模型 ,然后調(diào)用rlocus()函數(shù),即可在圖形窗口中顯示出系統(tǒng)的根軌跡圖,如圖3所示。
用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖形窗口中的根軌跡即可得到當(dāng)前點(diǎn)對(duì)應(yīng)的根軌跡增益。從圖3中可以看出, ,系統(tǒng)穩(wěn)定。當(dāng) 時(shí),系統(tǒng)有一對(duì)兒負(fù)實(shí)根,系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)應(yīng)為單調(diào)無(wú)超調(diào)上升過(guò)程,與圖2中的結(jié)論一致;當(dāng) 時(shí),系統(tǒng)有一對(duì)兒具有負(fù)實(shí)部的共軛根,單位階躍響應(yīng)為震蕩收斂過(guò)程,隨著k的增大,阻尼角增大,阻尼比 變小,震蕩幅度越來(lái)越大,與圖2中的結(jié)論一致。
通過(guò)MATLAB仿真,可以讓學(xué)生將時(shí)域分析與復(fù)域分析的知識(shí)聯(lián)系起來(lái),使學(xué)生能夠?qū)λ鶎W(xué)的知識(shí)加深理解、融會(huì)貫通,提高課堂的授課效果。
四、結(jié)語(yǔ)
自動(dòng)控制理論是自動(dòng)化學(xué)科重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課, 運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段,改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)手段,將數(shù)字仿真技術(shù)引入自動(dòng)控制理論的教學(xué)中,提高課堂教學(xué)效率,使學(xué)生能夠更加深入理解和靈活運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)。利用MATLAB作為自動(dòng)控制原理課堂實(shí)例仿真軟件,使抽象的理論變得形象具體,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理的積極性,使學(xué)生與教師形成良好的互動(dòng),起到很好的教學(xué)效果。
自動(dòng)控制理論論文:自動(dòng)控制理論在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用研究
摘 要:隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展,自動(dòng)控制理論在社會(huì)生活中的應(yīng)用面越來(lái)越廣,尤其是在工廠生產(chǎn)自動(dòng)化過(guò)程中的應(yīng)用,更是將生產(chǎn)效率和質(zhì)量等大大提高。在火電廠熱工自動(dòng)化中同樣也應(yīng)用了自動(dòng)化理論,文章將自動(dòng)化的機(jī)械控制原理以及火電廠的熱工自動(dòng)化相互結(jié)合,從熱工儀表、主蒸汽壓力以及主蒸汽溫度等三個(gè)方面進(jìn)行分析,分別提出其調(diào)整策略,希望能夠增強(qiáng)其在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用水平。
關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制理論;火電廠;熱工自動(dòng)化;應(yīng)用研究
自改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)的電力工業(yè)有了飛速的進(jìn)步,電力生產(chǎn)開(kāi)始引入分散控制以及調(diào)度自動(dòng)化等,有效緩解了短缺的電力供應(yīng),促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但當(dāng)前我國(guó)的電力市場(chǎng)紅人存在一些不足的問(wèn)題,例如,電力供應(yīng)的自動(dòng)化及電氣化水平較低,發(fā)電煤耗大、管理水平差等。
電力工業(yè)在其生產(chǎn)過(guò)程中,必須連續(xù)進(jìn)行發(fā)電,為了保障其生產(chǎn)過(guò)程的安全性以及經(jīng)濟(jì)型,就必須采用大量的自動(dòng)化設(shè)備以及技術(shù),因此,將自動(dòng)控制理論應(yīng)用到火電廠熱工自動(dòng)化中,是具有重要意義的。
1 熱工儀表的非線性特性及校正
任何系統(tǒng)都或多或少的存在非線性特性,而火電廠的熱工儀表也不例外,普遍輕重不一的具有非線性特性,該性質(zhì)對(duì)儀表參數(shù)測(cè)量其度以及顯示度等都有直接的影響,因此,為了減小熱工儀表的非線性特征給測(cè)量帶來(lái)的誤差,通常采用三種方法來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié):減小儀表的測(cè)量范圍;采用非線性的顯示刻度;加入非線性的校正環(huán)節(jié)。
其中第三種方法是較為重要的方法。校正熱工儀表非線性特性的方法主要分為兩種,一是模擬線性化,二是數(shù)字線性化。
模擬線性化指的是在傳統(tǒng)模擬儀表的一出上,通過(guò)機(jī)器原件或是模擬電路來(lái)講儀表輸出的信號(hào)進(jìn)行線性化的處理,實(shí)現(xiàn)線性刻度的模擬現(xiàn)實(shí),并將其作為自動(dòng)控制裝置信號(hào)。
數(shù)字顯性化指的實(shí)在智能儀表的基礎(chǔ)上,對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,所得到的的數(shù)字量再經(jīng)過(guò)計(jì)算或是查表實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出的線性化,從而實(shí)現(xiàn)線性化的數(shù)字顯示。
近幾年,隨著自動(dòng)控制原理中智能控制理論的不斷發(fā)展,且具有能夠適當(dāng)解決非線性問(wèn)題的特點(diǎn),將其結(jié)合到非線性特性校正的研究工作中,出現(xiàn)了更復(fù)雜和高端的校正方法。
2 主蒸汽壓力的調(diào)節(jié)
主蒸汽壓力是火電機(jī)組能否安全運(yùn)行的重要指標(biāo)和關(guān)鍵性的監(jiān)測(cè)參數(shù),同時(shí)也對(duì)機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)起到了參考作用并作為鍋爐汽機(jī)其能量平衡的一個(gè)重要標(biāo)志。主蒸汽壓力調(diào)解過(guò)程通常是通過(guò)鍋爐燃燒調(diào)節(jié)的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
鍋爐燃燒調(diào)節(jié)主要包括:引風(fēng)、送風(fēng)以及燃料三方面的調(diào)節(jié),其中,三者的調(diào)節(jié)量包括引風(fēng)量、送風(fēng)量以及燃料量,三者被調(diào)節(jié)量分別是爐膛負(fù)壓、煙氣含氧量以及主蒸汽壓力,前后三者一一對(duì)應(yīng)。
主蒸汽壓力的主要調(diào)節(jié)方式有基于能量平衡和基于給定值的偏差的調(diào)節(jié)方式。
其中,基于給定值的偏差的調(diào)節(jié)方式為主要研究對(duì)象,該調(diào)節(jié)策略主要包括基于給定值偏差和主蒸汽壓力其單回路的調(diào)節(jié)策略等等。
2.1 主蒸汽壓力的串級(jí)模糊調(diào)節(jié)方式
串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要把爐膛輻射新號(hào)作為中間被調(diào)量,將一個(gè)階躍擾動(dòng)添加到鍋爐燃燒側(cè)面,并利用matlab進(jìn)行仿真研究。與單回路的PID調(diào)節(jié)過(guò)程相比較,基于熱量信號(hào)進(jìn)行的串級(jí)調(diào)節(jié)對(duì)調(diào)節(jié)特性并不具有較明顯的改善作用,可見(jiàn),采用單回路的PID調(diào)節(jié)進(jìn)行串級(jí)調(diào)節(jié)能夠明顯的改善系統(tǒng)特性,對(duì)于克服燃料的冊(cè)內(nèi)擾也具有積極作用。
但是中間被調(diào)亮主要是由隨機(jī)分量以及主分量?jī)刹糠纸M成,若是直接把其納入串級(jí)調(diào)節(jié)的系統(tǒng),必然會(huì)降低該調(diào)解過(guò)程動(dòng)態(tài)特性,導(dǎo)致調(diào)節(jié)量震蕩不穩(wěn)定,引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)中較大的動(dòng)態(tài)偏差,因此可以采取串級(jí)模糊調(diào)節(jié)策略來(lái)進(jìn)行改善。將模糊濾波器增加到串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中,便可以形成新型的串級(jí)模糊調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
2.2 主蒸汽壓力LQ次優(yōu)調(diào)節(jié)
火電廠的鍋爐具有熱慣性大以及容量大的特點(diǎn),可見(jiàn),由此相應(yīng)的調(diào)節(jié)對(duì)象是具有一定的延遲特性的,同時(shí)也包括主蒸汽壓力。所具備的遲延特性導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)其調(diào)節(jié)過(guò)渡時(shí)間被演唱且超調(diào)量更大,進(jìn)而影響了設(shè)備運(yùn)行的安全性以及機(jī)組發(fā)電經(jīng)濟(jì)型。
PID調(diào)節(jié)器等設(shè)備應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中可以有效的改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲延特性,從PID調(diào)節(jié)器所具有的優(yōu)缺點(diǎn)以及最有控制理論方面相關(guān)技術(shù)理論等,可以考慮選用線性二次型的性能指標(biāo)來(lái)進(jìn)行主蒸汽壓力調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)。通過(guò)主蒸汽壓力LQ次優(yōu)化調(diào)節(jié)策略來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3 主蒸汽溫度特性及控制策略
3.1 主蒸汽溫度的特性
火電廠中主蒸汽溫度也是火電廠生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中的一個(gè)重要監(jiān)測(cè)參數(shù),若該值過(guò)高或是過(guò)低都會(huì)對(duì)機(jī)組的安全性以及發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響。
主蒸汽溫度過(guò)高,可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱器、主蒸汽管道以及汽輪機(jī)高壓缸等生產(chǎn)設(shè)備中的金屬材料產(chǎn)生高溫形變而被損壞、不能正常運(yùn)作;主蒸汽溫度過(guò)低,又會(huì)導(dǎo)致火電廠的熱效率降低,可能會(huì)腐蝕汽輪機(jī)的葉片危機(jī)汽輪機(jī)安全。因此,主蒸汽溫度的合理有效控制是具有重要意義的。
3.2 控制策略
根據(jù)主蒸汽溫度的動(dòng)態(tài)特性,主要有兩種控制當(dāng)時(shí),一種是在蒸汽管道中將噴水減溫器設(shè)置在煙道中,另一種是在煙道當(dāng)中安裝對(duì)應(yīng)的煙氣擋板。
前一種通過(guò)改變蒸汽的流量來(lái)實(shí)現(xiàn)主蒸汽溫度的控制,另一種是通過(guò)將煙氣熱量適當(dāng)改變到實(shí)現(xiàn)應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際火電廠的生產(chǎn)方式、生產(chǎn)情況等來(lái)進(jìn)行安排,但無(wú)論在哪種火電廠熱工自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中,都應(yīng)當(dāng)注重控制策略的制定原則,保障火電生產(chǎn)的安全性以及有效性。
4 結(jié) 語(yǔ)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展,自動(dòng)控制理論在社會(huì)生活中的應(yīng)用面越來(lái)越廣,尤其是在工廠生產(chǎn)自動(dòng)化過(guò)程中的應(yīng)用,更是將生產(chǎn)效率和質(zhì)量等大大提高。在火電廠熱工自動(dòng)化中同樣也應(yīng)用了自動(dòng)化理論,文章將自動(dòng)化的機(jī)械控制原理以及火電廠的熱工自動(dòng)化相互結(jié)合,從熱工儀表、主蒸汽壓力以及主蒸汽溫度等三個(gè)方面進(jìn)行分析,分別提出其調(diào)整策略,希望能夠增強(qiáng)其在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用水平。
自動(dòng)控制理論論文:《自動(dòng)控制理論》(雙語(yǔ))教學(xué)心得談
摘要:總結(jié)了多年從事《自動(dòng)控制理論》的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。將其歸結(jié)為“加強(qiáng)引導(dǎo),調(diào)動(dòng)興趣”、“抓好課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)”、“加強(qiáng)與學(xué)生的課內(nèi)互動(dòng)”和“加強(qiáng)與學(xué)生的課外互動(dòng)”四個(gè)方面。同時(shí),給出了對(duì)“學(xué)習(xí)”和“教學(xué)”這兩個(gè)重要概念的理解。
關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制理論;教學(xué);引導(dǎo);預(yù)習(xí);互動(dòng)
一、引言
作為一名有著30多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的高校教師,從事《自動(dòng)控制理論》這門(mén)課程的教學(xué)已經(jīng)有多年,因此有必要將自己的一些教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)。“《自動(dòng)控制理論》課程是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的主干課程之一,并且此課程是后續(xù)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程的基礎(chǔ)。該課程傳授反饋控制系統(tǒng)的最基本概念以及反饋控制系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)最為基礎(chǔ)的思路方法,是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生能力培養(yǎng)的基石。[1]”同時(shí),《自動(dòng)控制理論》是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科生的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)課,起著承上啟下的作用。“《自動(dòng)控制理論》理論性強(qiáng),內(nèi)容多,涉及面廣,概念抽象,且知識(shí)環(huán)環(huán)相扣,其以線性系統(tǒng)為主要研究對(duì)象,囊括了自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念、系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立及簡(jiǎn)化、線性系統(tǒng)的時(shí)域分析、系統(tǒng)的根軌跡、系統(tǒng)的頻域分析、系統(tǒng)的校正及離散系統(tǒng)等內(nèi)容。[2]”為了學(xué)習(xí)《自動(dòng)控制理論》,要求學(xué)生具備《高等數(shù)學(xué)》、《復(fù)變函數(shù)》、《積分變換》、《電路理論》、《電子技術(shù)》、《電機(jī)學(xué)》、《信號(hào)與系統(tǒng)》等多門(mén)課程的知識(shí),同時(shí)這門(mén)課程還要為后續(xù)的多門(mén)專(zhuān)業(yè)課程服務(wù)。另外,這門(mén)課程也是本專(zhuān)業(yè)學(xué)生考研的必選課程。為此,《自動(dòng)控制理論》的教學(xué)質(zhì)量對(duì)整個(gè)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)質(zhì)量影響極大。由于《自動(dòng)控制理論》課程本身內(nèi)容有一定的抽象性,與課時(shí)相比,內(nèi)容多、作業(yè)多、實(shí)驗(yàn)多,學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)普遍已經(jīng)感到困難,再加上雙語(yǔ)課程使用的是外文教材,上課使用的課件也以英文為主,為此,學(xué)生在學(xué)習(xí)的開(kāi)始階段普遍存在畏難情緒。這就要求任課教師要多動(dòng)腦筋,采取各種辦法減少學(xué)生學(xué)習(xí)的畏難思想。除此之外,還要求任課教師努力提升教學(xué)理念,積極進(jìn)行課程改革以提高課程教學(xué)質(zhì)量。
二、采取的措施
首先,我們來(lái)看作為本科生其學(xué)習(xí)的方式以及教師的作用和小學(xué)、中學(xué)以及研究生有何不同。雖然說(shuō),這里說(shuō)到在不同的學(xué)習(xí)階段,教師的作用有所不同,但是,“在教學(xué)過(guò)程中,無(wú)論是采用何種教學(xué)范式,使用何種教學(xué)模式,學(xué)生的積極、主動(dòng)都是必需的。但是,學(xué)生僅有主動(dòng)性和積極性是不夠的,還必須有一定的獨(dú)立性和自主性。[3]”“學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程,是逐步走向獨(dú)立的過(guò)程。在一味‘他主’的情況下,學(xué)生就難以走向‘自主’。所以給學(xué)生以一定的自主性,應(yīng)是每一學(xué)科課堂教學(xué)的基本要求。[3]”這里,我們不妨用“走路”來(lái)比擬。我認(rèn)為,小學(xué)階段的學(xué)習(xí)是教師抱著學(xué)生走;中學(xué)階段的學(xué)習(xí)是教師扶著學(xué)生走;大學(xué)本科階段的學(xué)習(xí)是教師跟著學(xué)生走;而在研究生階段,就是教師指一條路,學(xué)生自己走。雖然說(shuō),本科生階段的學(xué)習(xí)是教師跟著學(xué)生走,但作為進(jìn)入專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)階段的學(xué)生,學(xué)習(xí)的目的性和以往的課程學(xué)習(xí)相比變得更強(qiáng)。為此,引導(dǎo)應(yīng)該是及時(shí)位的。
1.加強(qiáng)引導(dǎo),調(diào)動(dòng)興趣。興趣是好的老師。在課程開(kāi)始之初,就給學(xué)生提供多種學(xué)習(xí)材料。例如,自動(dòng)控制技術(shù)的歷史、自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用以及和自動(dòng)控制理論應(yīng)用心得等材料。有一部分內(nèi)容可以在課堂上講授,而更多的內(nèi)容則是通過(guò)電子郵件發(fā)給學(xué)生或者是直接放在課程中心的平臺(tái)上供學(xué)生下載。學(xué)生通過(guò)閱讀這些輔導(dǎo)材料,學(xué)習(xí)的興趣濃厚了,學(xué)習(xí)的目標(biāo)相對(duì)明確了,學(xué)習(xí)的主動(dòng)性也就會(huì)自然而然地提高了。在講授中,不妨將一些生活中或者自然中的例子和《自動(dòng)控制理論》的內(nèi)容相聯(lián)系,也可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。例如,在講授“微分環(huán)節(jié)”這一概念之前,我會(huì)告訴學(xué)生,青蛙是不吃死的昆蟲(chóng)的,其原因是,青蛙“看不見(jiàn)”不動(dòng)的物體。這說(shuō)明,青蛙的視覺(jué)系統(tǒng)的信息傳輸通道中存在一個(gè)“微分環(huán)節(jié)”。這樣,學(xué)生的興趣一下子就起來(lái)了。同時(shí),他們也就自然而然地掌握了“微分環(huán)節(jié)”對(duì)于穩(wěn)態(tài)信號(hào)不起作用這一特性。
2.抓好課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。學(xué)生在課程學(xué)習(xí)時(shí),如果有了問(wèn)題,帶著問(wèn)題有針對(duì)性去學(xué),效果好。僅僅依靠學(xué)生在聽(tīng)課的過(guò)程中去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,然后提出問(wèn)題,顯然是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為此,就要求學(xué)生在聽(tīng)課之前,一定要有預(yù)習(xí)。但是,由于種種原因,我所在的學(xué)校的學(xué)生普遍沒(méi)有課前預(yù)習(xí)的習(xí)慣。為了引導(dǎo)學(xué)生課前預(yù)習(xí),首先是在每章學(xué)習(xí)開(kāi)始之前,要求學(xué)生提交對(duì)應(yīng)章節(jié)的預(yù)習(xí)報(bào)告。我還把預(yù)習(xí)報(bào)告擬了一個(gè)提綱,包括:本章解決了什么問(wèn)題?本章涉及了哪些基本概念?本章介紹了什么基本方法?你還有什么不明白的、困難的地方?你有什么想法?等等。預(yù)習(xí)報(bào)告都要記分并列入學(xué)生的平時(shí)學(xué)習(xí)成績(jī)。除了預(yù)習(xí)報(bào)告以外,每次講授新內(nèi)容之前,都會(huì)提出一些問(wèn)題讓學(xué)生回答。通過(guò)這些交流,就可以測(cè)試學(xué)生預(yù)習(xí)的程度。
3.加強(qiáng)與學(xué)生的課內(nèi)互動(dòng)。課堂教學(xué)無(wú)疑是整個(gè)教學(xué)過(guò)程中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在課堂中,加強(qiáng)教師與學(xué)生之間的互動(dòng),對(duì)于提高課堂教學(xué)質(zhì)量十分重要。教師提問(wèn),學(xué)生回答,這只是教學(xué)環(huán)節(jié)的一個(gè)方面。而教學(xué)中,更為重要的是,如何讓學(xué)生自己提出問(wèn)題。不可否認(rèn)的是,提出問(wèn)題的能力是中國(guó)學(xué)生的軟肋,中國(guó)學(xué)生普遍不善于提問(wèn)題。我在上課時(shí),為了鼓勵(lì)學(xué)生提問(wèn)題,專(zhuān)門(mén)講明他們能隨時(shí)提問(wèn),隨時(shí)打斷我的講課,而且是坐在座位上即可,不必站起來(lái)。我也會(huì)時(shí)不時(shí)地停下來(lái),問(wèn)他們是否有問(wèn)題。為了鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出問(wèn)題,只要是能夠提出相對(duì)有質(zhì)量的問(wèn)題,我會(huì)給其期末成績(jī)加5分的獎(jiǎng)勵(lì)。由于《自動(dòng)控制理論》涉及的內(nèi)容相對(duì)比較抽象,計(jì)算過(guò)程比較復(fù)雜。如果只是簡(jiǎn)單地按照教材上的內(nèi)容講授,學(xué)生領(lǐng)會(huì)起來(lái)就比較困難。利用雙語(yǔ)課程學(xué)生數(shù)量相對(duì)比較少的特點(diǎn),可以直接將CAI軟件用于課堂教學(xué)。在講授一些相對(duì)復(fù)雜的畫(huà)圖方法或者分析環(huán)節(jié)、系統(tǒng)特性時(shí),讓學(xué)生盡可能攜帶筆記本電腦,我自己也會(huì)攜帶一臺(tái)筆記本電腦。這樣,一邊講授、一邊操作演示,學(xué)生很快就理解了講授的內(nèi)容。我對(duì)“學(xué)習(xí)”的理解是,“習(xí)”比“學(xué)”更為重要,或者說(shuō)“學(xué)習(xí)”之道,關(guān)鍵在于“習(xí)”。前面所說(shuō)的,在課堂上直接讓學(xué)生操作CAI軟件來(lái)學(xué)習(xí)就是一種“習(xí)”的方式。同時(shí),我還會(huì)時(shí)不時(shí)在黑板上布置一些習(xí)題,要求若干個(gè)學(xué)生上講臺(tái)來(lái)解答,或者有時(shí)是學(xué)生出題我來(lái)解答。
4.加強(qiáng)與學(xué)生的課外互動(dòng)。除了課堂內(nèi)與學(xué)生互動(dòng)以外,教師還可以利用各種機(jī)會(huì)在課堂外與學(xué)生互動(dòng)。學(xué)校建立的課程中心,為教師與學(xué)生之間提供了一個(gè)很好的互動(dòng)平臺(tái)。學(xué)生可以在平臺(tái)上提出問(wèn)題,教師來(lái)解答;也可以是學(xué)生們相互討論,老師來(lái)點(diǎn)評(píng)。電子郵件、手機(jī)、辦公室答疑也是課堂以外師生互動(dòng)的良好方式。教師還可以利用批改作業(yè)與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)。例如,批改作業(yè)時(shí),細(xì)致一些,盡量杜絕作業(yè)抄襲現(xiàn)象,同時(shí)提出一些問(wèn)題讓學(xué)生思考,然后再和學(xué)生一起討論。讓學(xué)生組成團(tuán)隊(duì),完成一些小型的課程項(xiàng)目,然后撰寫(xiě)研究報(bào)告并在課堂上向全體同學(xué)報(bào)告。這樣既培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神、表達(dá)能力,也加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解。這也是一種探索性學(xué)習(xí)的方式。
三、對(duì)教學(xué)的理解
首先,任何的教學(xué)活動(dòng)都離不開(kāi)“知識(shí)的傳遞”這一本質(zhì)的屬性。在教學(xué)理論的學(xué)說(shuō)中,有所謂的“傳遞說(shuō)”。有的專(zhuān)著強(qiáng)調(diào):“教學(xué)本質(zhì)的‘傳遞說(shuō)’從教師的角度看待教學(xué),強(qiáng)調(diào)教師在教學(xué)活動(dòng)中的主導(dǎo)地位,注重教師所傳授內(nèi)容及文化知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)對(duì)社會(huì)與個(gè)人發(fā)展的意義。[3]”有的學(xué)者站在學(xué)生成長(zhǎng)的角度,提出教學(xué)理論的“發(fā)展說(shuō)”。“應(yīng)當(dāng)說(shuō),推動(dòng)學(xué)生的發(fā)展,乃是教學(xué)中所蘊(yùn)含的最為直接的教育價(jià)值。把教學(xué)過(guò)程看成是促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展過(guò)程,是從教育的個(gè)人價(jià)值層面上,部分地抓到了‘教學(xué)’這一事物的實(shí)質(zhì)。不可否認(rèn),任何教學(xué)都有可能在一定程度或者層面上推動(dòng)學(xué)生的發(fā)展。[4]”也有站在整個(gè)社會(huì)的角度提出教學(xué)理論的“價(jià)值增值說(shuō)”。在學(xué)習(xí)理論中,有“學(xué)習(xí)者中心”的理論。“其中,‘學(xué)習(xí)者中心’強(qiáng)調(diào)的是將學(xué)習(xí)者的知識(shí)、技能、態(tài)度、信仰帶到學(xué)習(xí)環(huán)境中,并且在學(xué)習(xí)的過(guò)程中構(gòu)建自己的意義。[5]”這也就是人們常說(shuō)的“教學(xué)以學(xué)生為中心”。實(shí)際上,在任何的教學(xué)活動(dòng)中,學(xué)習(xí)者(即學(xué)生)的作用都是最為重要的。我對(duì)“教學(xué)”這個(gè)概念的理解是:這是一個(gè)偏正詞組,“教”為偏,“學(xué)”為主。所謂教學(xué),“學(xué)”比“教”更為重要,強(qiáng)調(diào)“教學(xué)以學(xué)生為中心”,并不意味著教師責(zé)任的減輕。在教學(xué)活動(dòng)中,教師的職責(zé)始終是及時(shí)位的。基于這種職責(zé),要求教師在教學(xué)活動(dòng)中,首先是想盡一切辦法來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自主性,然后,教師還應(yīng)根據(jù)認(rèn)識(shí)論的規(guī)律,盡可能啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生。
四、結(jié)語(yǔ)
首先,任課教師采取各種方法去引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。然后,鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí),只有這樣,學(xué)生才可能在課堂上和教師進(jìn)行互動(dòng)。,讓學(xué)生做一些他們力所能及的小項(xiàng)目,從灌輸式的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樘剿餍缘膶W(xué)習(xí)。所有這些對(duì)于提高課程的教學(xué)質(zhì)量有著積極的作用。“教學(xué)”這是一個(gè)涉及到教師和學(xué)生以及校園氛圍乃至社會(huì)氛圍等多個(gè)方面的知識(shí)傳輸和學(xué)生成長(zhǎng)的過(guò)程。在教學(xué)過(guò)程中,教師有責(zé)任采取各種方法和手段來(lái)努力提高教學(xué)質(zhì)量。但是,學(xué)生的學(xué)習(xí)卻是最為根本的。概括地說(shuō),學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性、自主性的提高,學(xué)習(xí)能力的增強(qiáng),學(xué)習(xí)方法的改進(jìn)才是提高教學(xué)質(zhì)量的最根本所在。
自動(dòng)控制理論論文:論自動(dòng)控制理論的發(fā)展歷程
摘 要:自動(dòng)控制經(jīng)過(guò)數(shù)十年世界范圍的發(fā)展,極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中,都有著十分重要的作用。這些年,自動(dòng)控制理論在各領(lǐng)域都有著極廣泛的應(yīng)用。本文旨在對(duì)自動(dòng)控制理論的發(fā)展及趨勢(shì)進(jìn)行綱領(lǐng)性分析和探討,加深對(duì)自動(dòng)控制理論的了解與進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。
關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制理論;發(fā)展;現(xiàn)狀;未來(lái)展望
引言
隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展,自動(dòng)控制技術(shù)在不斷進(jìn)步、不斷完善起來(lái)。控制理論向更縱深、更廣闊的領(lǐng)域發(fā)展,無(wú)論在數(shù)學(xué)工具、理論基礎(chǔ)、還是在研究方法上都產(chǎn)生了實(shí)質(zhì)性的飛躍,在信息與控制學(xué)科研究中注入了蓬勃的生命力,啟發(fā)并擴(kuò)展了人的思維方式,引導(dǎo)人們?nèi)ヌ接懽匀唤绺鼮樯羁痰倪\(yùn)動(dòng)機(jī)理。
1 自動(dòng)控制理論的簡(jiǎn)介
1.1 自動(dòng)控制的定義
自動(dòng)控制(automatic control)是指在沒(méi)有人直接參與的情況下,利用外加的設(shè)備或裝置,使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。自動(dòng)控制是相對(duì)人工控制概念而言的。自動(dòng)控制是工程科學(xué)的一個(gè)分支。它涉及利用反饋原理的對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)影響,以使得輸出值接近我們想要的值。從方法的角度看,它以數(shù)學(xué)的系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)。我們今天稱(chēng)作自動(dòng)控制的是二十世紀(jì)中葉產(chǎn)生的控制論的一個(gè)分支。
1.2 自動(dòng)控制理論的基本概念
在已知控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的基礎(chǔ)上,求取系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo),并找出這些性能指標(biāo)與系統(tǒng)參數(shù)間的關(guān)系就是對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析,而在給定對(duì)象特性的基礎(chǔ)上,按照控制系統(tǒng)應(yīng)具備的性能指標(biāo)要求,尋求能夠滿足這些性能指標(biāo)要求的控制方案并合理確定控制器的參數(shù),則是對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。
1.3 自動(dòng)控制的歷史
利用反饋來(lái)控制系統(tǒng)有著悠久的歷史。最早的反饋控制出現(xiàn)在公元前330年的古希臘,運(yùn)用在一種改進(jìn)的浮球控制器裝置上。現(xiàn)代歐洲的及時(shí)個(gè)反饋系統(tǒng)出現(xiàn)在15世紀(jì)荷蘭人發(fā)明的溫度控制器中。18世紀(jì),瓦特的蒸汽機(jī)離心調(diào)速器被公認(rèn)是及時(shí)臺(tái)應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)反饋控制器,這是將自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)中的最早代表。1932年奈奎斯特提出了研究控制系統(tǒng)的頻率發(fā)。1948年伊文思提出了根軌跡法,這兩大重大貢獻(xiàn),是自動(dòng)控制理論和控制技術(shù)發(fā)展史上的里程碑。建立在頻率法和根軌跡法基礎(chǔ)上的控制理論成為經(jīng)典控制理論。
第二次世界大戰(zhàn)前,美國(guó)和西歐的自動(dòng)控制理論,在發(fā)展方式上與俄國(guó)和東歐有很大差別。在美國(guó),應(yīng)用反饋的主要促進(jìn)因素是電話系統(tǒng)的發(fā)展。與此相反,前蘇聯(lián)接觸的數(shù)學(xué)家和機(jī)械學(xué)家在控制理論領(lǐng)域占主流。因此,俄國(guó)的理論更傾向與運(yùn)用不同方程的時(shí)域公式。
2 自動(dòng)控制基本理論的發(fā)展簡(jiǎn)史
2.1 穩(wěn)定性理論的早期發(fā)展
人們很早就開(kāi)始關(guān)注穩(wěn)定性的問(wèn)題。牛頓可能是及時(shí)個(gè)關(guān)注動(dòng)態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的人。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)不僅能夠優(yōu)化起步或加速時(shí)的行駛穩(wěn)定性,還可以改進(jìn)牽引力的特性。
2.2 頻域理論的形成――智能化
在控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的代數(shù)理論建立之后,1928年-1945年以美國(guó)AT&T公司Bell實(shí)驗(yàn)室(BellLabs)的科學(xué)家們?yōu)楹诵模纸⒘丝刂葡到y(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的頻域方法。
頻域(頻率域)――自變量是頻率,即橫軸是頻率,縱軸是該頻率信號(hào)的幅度,也就是通常說(shuō)的頻譜圖。頻譜圖描述了信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)及頻率與該頻率信號(hào)幅度的關(guān)系。
對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析時(shí),有時(shí)一些信號(hào)的時(shí)域參數(shù)相同,但并不能說(shuō)明信號(hào)就相同。因?yàn)樾盘?hào)不僅隨時(shí)間變化,還與頻率、相位等信息有關(guān),這就需要進(jìn)一步分析信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu),并在頻率域中對(duì)信號(hào)進(jìn)行描述。
2.3 根軌跡法
1948年,W.R.Evans提出了一種求特征根的簡(jiǎn)單方法,并且在控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。這一方法不直接求解特征方程,用作圖的方法表示特征方程的根與系統(tǒng)某一參數(shù)的全部數(shù)值關(guān)系,當(dāng)這一參數(shù)取特定值時(shí),對(duì)應(yīng)的特征根可在上述關(guān)系圖中找到。這種方法叫根軌跡法。根軌跡法具有直觀的特點(diǎn),利用系統(tǒng)的根軌跡可以分析結(jié)構(gòu)和參數(shù)已知的閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)特性,還可分析參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
3 自動(dòng)控制技術(shù)的早期發(fā)展
在我國(guó)古代,具有反饋控制原理的控制裝置就已經(jīng)出現(xiàn)。這方面最有代表性的例子當(dāng)屬古代的計(jì)時(shí)器“水鐘”(在中國(guó)叫作“刻漏”,也叫“漏壺”)。公元235(三國(guó)時(shí)期)的馬均及公元477年(劉宋時(shí)期)祖沖之等還曾制造過(guò)具有開(kāi)環(huán)控制指南車(chē)。并發(fā)明了齒輪及差動(dòng)齒輪機(jī)。
4 自動(dòng)控制的發(fā)展前景
自動(dòng)控制是指應(yīng)用自動(dòng)化儀器儀表或自動(dòng)控制裝置代替人自動(dòng)地對(duì)儀器設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制,使之達(dá)到預(yù)期的狀態(tài)或性能指標(biāo)。現(xiàn)代化工廠向規(guī)模集約化方向發(fā)展時(shí),生產(chǎn)工藝對(duì)控制系統(tǒng)的性、運(yùn)算能力、擴(kuò)展能力、開(kāi)放性、操作及監(jiān)控水平等方面提出了越來(lái)越高的要求。傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求。隨著工業(yè)自動(dòng)化控制理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的迅速發(fā)展,自動(dòng)控制系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向?qū)⑾蛑悄芑⒕W(wǎng)絡(luò)化、全集成自動(dòng)化等方向發(fā)展,具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
4.1 智能化
對(duì)于各種規(guī)摸龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大系統(tǒng),僅僅采用常規(guī)的控制措施是無(wú)法完成綜合自動(dòng)化的。不過(guò)人們發(fā)現(xiàn),如果把人的智能和自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合起來(lái),卻能收到令人滿意的效果。
關(guān)于智能控制,目前尚無(wú)統(tǒng)一的定義。有一種觀點(diǎn)認(rèn)為智能控制是自動(dòng)控制、運(yùn)籌學(xué)和人工智能三個(gè)主要學(xué)科相互結(jié)合和滲透的產(chǎn)物,這種觀點(diǎn)包含了兩層含義,一方面它指出了智能控制產(chǎn)生的背景和條件,即人工智能理論和技術(shù)的發(fā)展及其向控制領(lǐng)域的滲透,以及運(yùn)籌學(xué)中的定量?jī)?yōu)化方法逐漸和系統(tǒng)控制理論相結(jié)合,這樣就在理論和實(shí)踐兩方面開(kāi)辟了新的發(fā)展途徑,提供了新的思想和方法,為智能控制的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
4.2 網(wǎng)絡(luò)化
隨著互連網(wǎng)技術(shù)以及現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展,未來(lái)的企業(yè)為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展需要,多將通過(guò)以太網(wǎng)接口,建立基于WINDOWSNT或WINDOWS2000構(gòu)成的企業(yè)級(jí)局域網(wǎng),控制系統(tǒng)與管理層和現(xiàn)場(chǎng)儀表級(jí)的數(shù)據(jù)交換日益增加,控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)與財(cái)務(wù)、銷(xiāo)售和管理層的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)連網(wǎng),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享,極大地提高企業(yè)的管理水平。連網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如企業(yè)局域網(wǎng)系統(tǒng)示意圖。企業(yè)管理級(jí)各網(wǎng)絡(luò)間可以采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)相互連接。管理級(jí)的各通訊網(wǎng)絡(luò)可以采用多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(總線型、星型、環(huán)型),其中星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以高性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、建網(wǎng)容易、節(jié)點(diǎn)故障容易排除等優(yōu)點(diǎn)被大量采用。
4.3 全集成自動(dòng)化
自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速進(jìn)步,自動(dòng)化控制的概念也發(fā)生著巨大的變化。在傳統(tǒng)的自動(dòng)化解決方案中,自動(dòng)化控制實(shí)際上是由各種獨(dú)立的、分離的技術(shù)和不同廠家的產(chǎn)品搭配起來(lái)的。現(xiàn)在用的工業(yè)用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化,即一旦程序確定,就不需要更多的人工干預(yù)了。但是這些機(jī)器人對(duì)于周?chē)沫h(huán)境變化無(wú)法靈活響應(yīng),這也是計(jì)算機(jī)科學(xué)應(yīng)該著重解決的一個(gè)問(wèn)題。先進(jìn)的機(jī)器人系統(tǒng)通過(guò)革新傳感器的反饋功能可以達(dá)到靈活的目的。
結(jié)束語(yǔ)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,自動(dòng)控制理論和技術(shù)在宇航、機(jī)器人控制、導(dǎo)彈制導(dǎo)及核動(dòng)力等高新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用也愈來(lái)愈深入廣泛。不僅如此,自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用范圍現(xiàn)在已擴(kuò)展到生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)管理和其它許多社會(huì)生活領(lǐng)域中,成為現(xiàn)代社會(huì)生活中不可缺少的一部分。隨著時(shí)代進(jìn)步和人們生活水平的提高,在人類(lèi)探知未來(lái),認(rèn)識(shí)和改造自然,建設(shè)高度文明和發(fā)達(dá)社會(huì)的活動(dòng)中,自動(dòng)控制理論和技術(shù)必將進(jìn)一步發(fā)揮更加重要的作用。
自動(dòng)控制理論論文:自動(dòng)控制理論課程教學(xué)的改革與實(shí)踐
摘要:隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)控制越來(lái)越重要,自動(dòng)控制理論知識(shí)成為今后工程實(shí)踐中的基礎(chǔ)知識(shí)。本文在分析自動(dòng)控制原理的課程設(shè)置、課程體系和教學(xué)中存在的問(wèn)題的基礎(chǔ)上,對(duì)自動(dòng)控制原理的授課進(jìn)行了新的探索,更新了教學(xué)內(nèi)容,豐富了教學(xué)手段,變革了考核方式,并新增網(wǎng)絡(luò)教學(xué)這一重要的教學(xué)資源。本文所做工作是在結(jié)合多年實(shí)踐教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上加以改革,對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量、使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理具有現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制理論;課程體系;教學(xué)改革;網(wǎng)絡(luò)教學(xué)
一、引言
自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制一般規(guī)律的技術(shù)科學(xué),是自動(dòng)控制技術(shù)的理論基礎(chǔ)。由于自動(dòng)控制理論內(nèi)容涉及面廣,包括電路、大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、積分變換、線性代數(shù)、機(jī)械、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等交叉學(xué)科的很多知識(shí),理論性和抽象性強(qiáng),具有內(nèi)容豐富、信息量大和發(fā)展更新速度快等特點(diǎn)[1,2],因此難教難學(xué),在學(xué)生中流傳著自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的“天書(shū)”這一雅號(hào)。所以,為了使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)這門(mén)課程,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ),本文將從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面進(jìn)行改革探索。
二、自動(dòng)控制理論的課程設(shè)置
1.課程地位與目的。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展,自動(dòng)化越發(fā)深入各行各業(yè)以及人們的生活,自動(dòng)化知識(shí)也越來(lái)越成為人們需要了解的必不可少的內(nèi)容。因此自動(dòng)控制理論成為工科院校自動(dòng)化、電力、電自、機(jī)械、熱能、核電、風(fēng)電、建環(huán)等諸多本科專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,同時(shí)也是自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)的碩士研究生入學(xué)考試的必考課程[2]。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),使每個(gè)學(xué)生能多角度、分層次地充分了解和認(rèn)識(shí)自動(dòng)控制理論以及相關(guān)課程發(fā)展的狀況及專(zhuān)業(yè)知識(shí)特點(diǎn),并把握局部或整體的理論,使學(xué)生所學(xué)知識(shí)同實(shí)際工業(yè)過(guò)程的應(yīng)用相聯(lián)系,為學(xué)生實(shí)踐打下扎實(shí)的基礎(chǔ),也為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)“過(guò)程控制”、“運(yùn)動(dòng)控制”、“計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)”等后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程打下良好的基礎(chǔ)。
2.課程教學(xué)的原則。在教學(xué)過(guò)程中,以學(xué)生為本是教學(xué)的基本原則,要時(shí)刻圍繞以學(xué)生為中心展開(kāi)教學(xué)[3]。對(duì)于教師來(lái)說(shuō),教師是知識(shí)的傳播者,教師在傳授知識(shí)的過(guò)程中,必須對(duì)所傳授的知識(shí)掌握透徹,理清課程脈絡(luò),使所講內(nèi)容前后連貫,構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的整體。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),學(xué)生是知識(shí)的接受者,學(xué)生的知識(shí)水平和理解能力有限,地把握好學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)、理解誤區(qū),相應(yīng)的調(diào)整授課內(nèi)容,講解時(shí)做到深入淺出,才能更好地引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。其教與學(xué)的關(guān)系可用圖1來(lái)表示[2],形成復(fù)合控制,以求得更好的教學(xué)效果。
三、自動(dòng)控制理論的課程體系
自動(dòng)控制理論的課程體系包括結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)容體系兩方面,結(jié)構(gòu)體系強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的主線,是該門(mén)課程的整體脈絡(luò),使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠縱觀全局;內(nèi)容體系強(qiáng)調(diào)不同專(zhuān)業(yè)對(duì)該課程應(yīng)掌握的內(nèi)容以及學(xué)習(xí)要求,使學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)能夠突出重點(diǎn)[4]。
1.結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系的把握要從“三縱三橫”出發(fā)[5]。“三縱”是指系統(tǒng)在三域(時(shí)域、頻域、復(fù)域)中的數(shù)學(xué)模型;“三橫”指系統(tǒng)特性(穩(wěn)定性、靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性)的分析。如圖2所示。(1)“三縱”理清三域中的數(shù)學(xué)模型之間的關(guān)系,如圖3所示。對(duì)于一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)來(lái)說(shuō),可以根據(jù)對(duì)象的特點(diǎn)建立時(shí)域模型、復(fù)域模型和頻域模型,模型的建立是等效的,三種模型之間可以按照?qǐng)D3所示相互轉(zhuǎn)換。學(xué)會(huì)建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的前提,因此學(xué)生能夠理清三者之間的關(guān)系對(duì)于后續(xù)的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。把握好這條主線,使學(xué)生能夠縱觀全局,樹(shù)立一個(gè)“縱向”思路。(2)三橫。結(jié)合系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,熟練掌握系統(tǒng)分析的三要素:穩(wěn)定性、靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。系統(tǒng)性能指標(biāo)是衡量系統(tǒng)好壞的重要依據(jù)。只有能夠分析系統(tǒng)的性能,才能知道如何更好的改進(jìn)系統(tǒng),這樣才能使學(xué)生形成良好的“橫向”思維。
2.內(nèi)容體系。自動(dòng)控制理論包括經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論兩部分。(1)經(jīng)典控制理論:主要內(nèi)容有自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成和結(jié)構(gòu),自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo),自動(dòng)控制系統(tǒng)的模型建立,線性系統(tǒng)的時(shí)域分析、根軌跡分析和頻率特性分析,離散系統(tǒng)的模型建立及性能分析,非線性系統(tǒng)的性能分析以及自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,等等[6]。按照先概念、再模型、然后分析方法和指標(biāo)、校正的步驟逐步進(jìn)行。(2)現(xiàn)代控制理論:主要內(nèi)容有系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型即狀態(tài)空間表達(dá)式的建立,控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析、能控性與能觀性分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析以及系統(tǒng)的反饋校正、極點(diǎn)配置、狀態(tài)觀測(cè)器的建立等[7]。按照先概念、再模型、然后分析方法和指標(biāo)、校正的步驟進(jìn)行。
四、自動(dòng)控制理論課程教學(xué)現(xiàn)狀
1.從教師來(lái)說(shuō),教師之間“各自為政”,不利于提高教師的教學(xué)水平和工作效率。其一,在課堂教學(xué)上每位不同的授課教師都是按照自己的理解設(shè)計(jì)了不同的課件,因教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不同,即使選用相同的教材,每個(gè)人根據(jù)所教專(zhuān)業(yè)不同靈活選用例子的水平以及利用多媒體和板書(shū)的結(jié)合程度都是不同的,互相交流、集體備課討論環(huán)節(jié)較少,導(dǎo)致不同教師即使講授同一門(mén)課程教學(xué)效果也可能相差很大。其二,目前自動(dòng)控制理論課程因涉及的專(zhuān)業(yè)面廣而課目眾多,教師任務(wù)繁重,并且每個(gè)教師按自己的教學(xué)任務(wù)設(shè)答疑時(shí)間、地點(diǎn),因此導(dǎo)致教師之間的教學(xué)交流較少。
2.從學(xué)生來(lái)說(shuō),不能給學(xué)生創(chuàng)造更好的自動(dòng)控制理論的課外學(xué)習(xí)環(huán)境。由于學(xué)生功課學(xué)習(xí)任務(wù)重,不可能有大量的時(shí)間搜索整理大量的自動(dòng)控制理論的課外拓展學(xué)習(xí)資料,也不可能實(shí)現(xiàn)不受時(shí)間地點(diǎn)限制的與同學(xué)、教師交流和討論,因此減少了學(xué)生的學(xué)習(xí)途徑,限制了學(xué)生對(duì)本門(mén)課學(xué)習(xí)的興趣度和學(xué)習(xí)熱情。其次,學(xué)生學(xué)習(xí)的態(tài)度也有很大變化,當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)更加注重以后是否能應(yīng)用到工作實(shí)際當(dāng)中,如果與以后工作無(wú)關(guān),學(xué)生對(duì)該門(mén)課程就會(huì)變得消極懈怠[1],而且學(xué)生不重視理論的學(xué)習(xí),覺(jué)得枯燥乏味,降低了學(xué)習(xí)興趣,因此提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是自動(dòng)控制理論課程的重要環(huán)節(jié)[8]。
五、自動(dòng)控制原理課程的改革與實(shí)踐
針對(duì)上述教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題,我們從以下方面進(jìn)行改革與實(shí)踐。
1.更新教學(xué)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生對(duì)自動(dòng)控制理論學(xué)習(xí)的好奇心和自主學(xué)習(xí)動(dòng)力。(1)重視理論教學(xué)同時(shí)注重理論聯(lián)系實(shí)際,在課堂講授內(nèi)容中注意基本概念與基本方法的介紹,同時(shí)積極引入案例式教學(xué)方法,通過(guò)列舉日常生產(chǎn)中的通俗易懂的實(shí)例,如馬桶水箱水位控制系統(tǒng)、冰箱、空調(diào)溫度控制系統(tǒng)等,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。(2)通過(guò)理論聯(lián)系電力大學(xué)專(zhuān)業(yè)背景、電力專(zhuān)業(yè)特色,例如自動(dòng)化、熱能等專(zhuān)業(yè)可以列舉如汽包水位控制系統(tǒng)、主蒸汽溫度控制系統(tǒng)、爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)等例子,對(duì)于機(jī)械專(zhuān)業(yè)可以選取阻尼器、彈簧等構(gòu)成的機(jī)械系統(tǒng),于電氣專(zhuān)業(yè)可以選取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)、RLC電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等,通過(guò)大量控制系統(tǒng)的實(shí)例進(jìn)行分析,提高學(xué)生分析問(wèn)題的能力,同時(shí)提高學(xué)生對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的好奇心和學(xué)習(xí)興趣,做好后續(xù)課程學(xué)習(xí)的鋪墊和引導(dǎo)。(3)理論指導(dǎo)科研,科研促進(jìn)教學(xué)的發(fā)展。建設(shè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),可以促進(jìn)教師進(jìn)行教學(xué)交流,及時(shí)更新目前的教學(xué)內(nèi)容;在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)及自動(dòng)控制理論課內(nèi)拓展上,教師可以結(jié)合自己的前沿科學(xué)研究及自動(dòng)控制理論的前沿發(fā)展、應(yīng)用進(jìn)行拓展和引導(dǎo),比如通過(guò)自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)神十飛天、“玉兔號(hào)”月球車(chē)成功登陸等都離不開(kāi)自動(dòng)控制技術(shù),激發(fā)學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)熱情。
2.改進(jìn)課堂教學(xué)方法。變“灌輸式”課堂教學(xué)模式為“引導(dǎo)式”、“互動(dòng)式”模式。在課堂教學(xué)中,運(yùn)用講授法、多媒體演示法、提問(wèn)互動(dòng)法、討論探討法等多種教學(xué)方法;注意采用啟發(fā)式教學(xué)方法,尋找學(xué)生學(xué)習(xí)的興奮點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生積極思考,鼓勵(lì)學(xué)生積極質(zhì)疑,由被動(dòng)受教轉(zhuǎn)為積極參與,形成較為獨(dú)特的教學(xué)風(fēng)格。
3.豐富課堂教學(xué)手段,提高教學(xué)效果。對(duì)于目前設(shè)計(jì)研制的多媒體教學(xué)課件和電子教案進(jìn)行不斷的充實(shí)和完善,各位教師互相交流,達(dá)成共識(shí),形成統(tǒng)一研制的對(duì)應(yīng)不同學(xué)時(shí)、不同專(zhuān)業(yè)的多個(gè)多媒體課件。課件要能夠充分利用現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備和教學(xué)手段,采用板書(shū)和多媒體相結(jié)合,使課堂教學(xué)圖文并茂、生動(dòng)活潑,增加課堂講授的信息量,提高課堂教學(xué)效率,更加有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)。利用MATLAB軟件輔助課堂教學(xué),幫助學(xué)生理解抽象的控制理論,利用典型事例和啟發(fā)式的課堂教學(xué),結(jié)合科研實(shí)踐和專(zhuān)業(yè)發(fā)展講授課本內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課外有效利用基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的教學(xué),將所有資源放置在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上,真正實(shí)現(xiàn)交互式雙向教學(xué)。
4.改革考核方法。在考核方式上,采用平時(shí)考核和期末考試考核相結(jié)合的方式。平時(shí)成績(jī)包括到課、作業(yè)占總成績(jī)的30%,期末考試成績(jī)占70%,注重了過(guò)程考核和考試結(jié)果考核相結(jié)合,但效果仍不夠理想。有的學(xué)生存在“上課為點(diǎn)卯,作業(yè)通過(guò)抄,考試靠突擊,考后全忘光”的學(xué)習(xí)方式,不符合知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程,更談不上日后知識(shí)的靈活運(yùn)用與創(chuàng)新了。通過(guò)改革考核方式,增加多次階段性單元測(cè)驗(yàn)、抽查作業(yè)、課堂提問(wèn)、網(wǎng)絡(luò)答疑、期中考試等多種過(guò)程學(xué)習(xí)考核渠道,考試命題由以前的一種題型變?yōu)椴捎枚喾N題型,增加覆蓋面,以客觀衡量教學(xué)效果。試卷評(píng)閱后,科學(xué)地對(duì)考卷情況進(jìn)行分析研究,分析學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解和掌握程度,為調(diào)整下一學(xué)年度的課堂教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度提供必要的參考信息。在不斷的改革探索中旨在建立科學(xué)、多樣的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),深化考試內(nèi)容和形式改革,注重學(xué)習(xí)過(guò)程考查,將過(guò)程性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合,強(qiáng)化學(xué)生綜合素質(zhì)和能力的評(píng)價(jià)。
5.改革實(shí)踐教學(xué)和課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。建立了自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)室、控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)兩個(gè)實(shí)踐性教學(xué)基地和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐基地等,通過(guò)實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)際相結(jié)合的能力以及創(chuàng)新能力,鼓勵(lì)學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模、設(shè)計(jì)大賽等鍛煉自己理論聯(lián)系實(shí)際的能力。由于教學(xué)改革和創(chuàng)新任務(wù)繁重,需要在所有自動(dòng)控制理論教師積極參與協(xié)作下完成。
6.利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行自動(dòng)控制理論網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè),以輔助課堂教學(xué),更好地完成自動(dòng)控制理論的教學(xué)工作的改革,提高教學(xué)效果。
六、結(jié)語(yǔ)
經(jīng)實(shí)踐表明,教師的授課效果明顯改善,學(xué)評(píng)成績(jī)大幅度提升,學(xué)生的自動(dòng)控制理論學(xué)習(xí)成績(jī)大幅度提升,學(xué)生自動(dòng)控制理論課的考研成績(jī)有明顯的提升。總之,自動(dòng)控制理論是一門(mén)理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的學(xué)科,教師只有在教學(xué)過(guò)程中不斷的反思并探索新的教學(xué)方法,并在實(shí)踐中加以應(yīng)用,才能切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)出高素質(zhì)人才。
自動(dòng)控制理論論文:自動(dòng)控制理論課程教學(xué)與Matlab軟件相結(jié)合的教學(xué)改革思路
摘 要:自動(dòng)控制理論課程教學(xué)知識(shí)含量大,是自動(dòng)化、機(jī)電一體化、電氣控制等專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。而Matlab是當(dāng)今科技領(lǐng)域應(yīng)用軟件之一,是集通用科學(xué)計(jì)算、圖形交互、程序語(yǔ)言設(shè)計(jì)等為一體的軟件。本文通過(guò)分析自動(dòng)控制理論教學(xué)中Matlab輔助教學(xué)的優(yōu)勢(shì),主要探討了自動(dòng)控制理論課程教學(xué)與Matlab軟件相結(jié)合的教學(xué)改革思路,以期能夠提高自動(dòng)控制理論課程教學(xué)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制理論;課程教學(xué);Matlab軟件;教學(xué)改革思路
1.自動(dòng)控制理論教學(xué)中Matlab輔助教學(xué)的優(yōu)勢(shì)
Matlab能夠提供強(qiáng)大的工具箱。例如,從事控制的專(zhuān)家開(kāi)發(fā)的具有特殊應(yīng)用功能的工具箱等。而隨著控制理論的發(fā)展和技術(shù)的應(yīng)用,在生產(chǎn)生活的各個(gè)方面上,自動(dòng)控制的概念得到了廣泛的應(yīng)用,因此Matlab已經(jīng)成了自動(dòng)控制計(jì)算與仿真的強(qiáng)有力工具。
Matlab能夠提供強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算功能,具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力。在控制理論及控制系統(tǒng)中,經(jīng)常遇到計(jì)算課題,計(jì)算復(fù)雜并且難以得到的解析。為了解決這些問(wèn)題,Matlab計(jì)算優(yōu)勢(shì)可以充分和自動(dòng)控制密切聯(lián)系在一起。
Matlab語(yǔ)言是一個(gè)理性的工具。自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的研究要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力,本身就是深?yuàn)W難懂的理論。因此,將Matlab和自動(dòng)控制理論課程教學(xué)相結(jié)合,具有語(yǔ)句簡(jiǎn)單、掌握方便的特點(diǎn),極其容易學(xué)習(xí)與使用。
Matlab提供了豐富內(nèi)容和強(qiáng)大的擴(kuò)充能力。隨著科技不斷地發(fā)展,自動(dòng)控制理論新的前沿理論與技術(shù)不斷地完善突破、擴(kuò)充發(fā)展。因此,將Matlab軟件和自動(dòng)控制理論課程教學(xué)相結(jié)合,能夠使使用者實(shí)現(xiàn)新功能或特殊功能開(kāi)發(fā)編制軟件程序。
Matlab可以輕而易舉地完成重復(fù)、繁瑣的計(jì)算和繪圖,具有強(qiáng)大的繪圖功能,并且圖形繪制,數(shù)據(jù)計(jì)算。而自動(dòng)控制理論的學(xué)習(xí)和系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要多樣的處理方法和手段,需要處理、分析和可視化大量的數(shù)據(jù)。因此,將Matlab和自動(dòng)控制理論課程教學(xué)相結(jié)合,適合從事控制專(zhuān)業(yè)的人使用。
2.自動(dòng)控制理論課程教學(xué)與Matlab軟件相結(jié)合的教學(xué)改革思路
在課堂教學(xué)過(guò)程中,為了讓學(xué)生輕松學(xué)會(huì)使用Matlab編程工具,將Matlab語(yǔ)言和自動(dòng)控制理論教學(xué)結(jié)合起來(lái),不僅鍛煉了學(xué)生動(dòng)手能力,還增加了教學(xué)的趣味性,降低了自動(dòng)控制理論的抽象性。
(1)利用Matlab動(dòng)畫(huà)演示課堂教學(xué)各個(gè)指標(biāo)的計(jì)算及意義,提高教學(xué)效率。在課堂教學(xué)中,二階系統(tǒng)指標(biāo)的定義及計(jì)算公式很繁瑣,動(dòng)態(tài)性能有很多的指標(biāo)來(lái)做評(píng)價(jià)。如果利用Matlab就能使得課堂教學(xué)內(nèi)容一目了然,生動(dòng)有趣,從而達(dá)到提高教學(xué)效率的目的,加深對(duì)指標(biāo)及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的理解記憶。同時(shí),為了培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助分析的能力,讓學(xué)生利用Matlab處理一些習(xí)題,能夠鍛煉學(xué)生設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的能力。
(2)利用Matlab突破課程實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容限制,使學(xué)生更好地理解和掌握課程內(nèi)容。在自動(dòng)控制理論課程教學(xué)中,現(xiàn)有的硬件實(shí)驗(yàn)淡化了軟硬件實(shí)驗(yàn)的區(qū)別,存在著很大的局限性。而充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù),能夠增加設(shè)計(jì)性、工程性和綜合性實(shí)驗(yàn),突破課程實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容限制,使學(xué)生通過(guò)課程實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)動(dòng)手能力。同時(shí),采用虛擬實(shí)驗(yàn),能夠培養(yǎng)學(xué)生的科研、工程素質(zhì)和開(kāi)拓創(chuàng)新意識(shí),提高實(shí)驗(yàn)效率,使學(xué)生更好地理解和掌握課程內(nèi)容。
例如,由于Matlab有專(zhuān)門(mén)的bode圖繪圖函數(shù),為了理解系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)特性的影像圖,利用Matlab能夠很簡(jiǎn)單地繪制幾個(gè)系統(tǒng)的bode圖來(lái)進(jìn)行比較,具有很好的圖示效果。
為了使系統(tǒng)G(s)=―獲得較大相位穩(wěn)定裕度Tmax的增益K,我們?cè)黾訉?shí)驗(yàn)內(nèi)容,會(huì)更深入地理解和掌握系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)特性的影響。
并且學(xué)生推導(dǎo)出穩(wěn)定裕度Tmax與增益K的關(guān)系后,利用Matlab能夠分析和求解系統(tǒng),并作出圖演示結(jié)果。
另外,Matlab中的SIMULINK集成仿真環(huán)境是對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行虛擬仿真的環(huán)境,而TOOLBOX工具箱是對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行虛擬仿真的優(yōu)良平臺(tái)。為了讓學(xué)生進(jìn)行課題設(shè)計(jì),增強(qiáng)其借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力,可以利用Matlab中的TOOLBOX和SIMULINK進(jìn)行系統(tǒng)仿真,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)質(zhì)量。
(作者單位:德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院)
自動(dòng)控制理論論文:唯物辯證法思想在自動(dòng)控制理論教學(xué)中的應(yīng)用
摘 要 本文通過(guò)多年來(lái)的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn),分析了自動(dòng)控制理論教學(xué)中普遍存在的一些問(wèn)題,提出了把唯物辯證法思想應(yīng)用于自動(dòng)控制理論課堂教學(xué)的初步教學(xué)理念,對(duì)于提高本門(mén)課程的整體教學(xué)質(zhì)量具有重要的借鑒作用。
關(guān)鍵詞 唯物辯證法思想 自動(dòng)控制理論 生命課堂
0 引言
唯物辯證法是一門(mén)研究自然界、人類(lèi)社會(huì)以及人類(lèi)思維領(lǐng)域發(fā)展最一般規(guī)律的科學(xué),它是辯證法思想發(fā)展的高級(jí)形態(tài),是馬克思主義哲學(xué)的重要組成部分。①唯物辯證法根植于實(shí)踐、由近代思維方式發(fā)展而來(lái),是資政育人、治學(xué)求是的法寶,對(duì)于課堂教學(xué)具有重要的指導(dǎo)意義。
自動(dòng)控制理論是一門(mén)研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)的方法,并用于指導(dǎo)工程實(shí)踐的科學(xué)。它是控制理論與控制工程學(xué)科的一門(mén)非常重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,由于其涉及的知識(shí)范圍廣、內(nèi)容繁多、概念抽象、理論性較強(qiáng),容易使學(xué)生陷入無(wú)從下手、機(jī)械接受的窘境,從而產(chǎn)生消極、厭煩情緒。因此,在自動(dòng)控制理論教學(xué)過(guò)程中要自覺(jué)運(yùn)用唯物辯證法思想來(lái)指導(dǎo)課堂教學(xué),不斷完善教學(xué)方法和教學(xué)手段,構(gòu)建起和諧高效的生命課堂,提高課程整體教學(xué)質(zhì)量。
1 要用整體與部分的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成
唯物辯證法認(rèn)為,整體由互相聯(lián)系、互相作用的若干部分按一定方式組成的有機(jī)統(tǒng)一體。沒(méi)有部分,無(wú)所謂整體。整體依賴(lài)于部分,但并不是各個(gè)要素分別存在時(shí)的性質(zhì)和功能的簡(jiǎn)單疊加,整體可能大于或小于部分之和;部分也因與整體的其他部分相互作用而存在,脫離整體的部分不再是整體意義下的部分。
當(dāng)外施激勵(lì)作用于一個(gè)具體的控制系統(tǒng)后,系統(tǒng)表現(xiàn)出區(qū)別于其他控制系統(tǒng)的一個(gè)整體的響應(yīng)特征。但要把握這一響應(yīng)本質(zhì),又必須對(duì)組成系統(tǒng)的每個(gè)具體部分的響應(yīng)進(jìn)行深入的分析研究。比如在進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí),我們首先要弄清楚所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)是由哪些特定的環(huán)節(jié)組成。一般來(lái)講,一個(gè)基本的自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成如圖1所示,它是由給定元件、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、被控對(duì)象、
圖1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成
檢測(cè)裝置等五部分組成。自動(dòng)控制系統(tǒng)是利用外加的設(shè)備或裝置,在無(wú)人直接參與的情況下,使設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)自動(dòng)地按照期望規(guī)律或預(yù)定程序運(yùn)行的控制系統(tǒng)。②自動(dòng)控制系統(tǒng)的作用與組成其本身的各個(gè)基本環(huán)節(jié)是密不可分的,其中的給定元件是給出系統(tǒng)期望的被控量數(shù)值,給定值的與否直接影響到系統(tǒng)被控量輸出是否符合實(shí)際控制的要求。控制器是整個(gè)控制系統(tǒng)的大腦,它接受來(lái)自給定元件和檢測(cè)裝置的偏差信號(hào),根據(jù)該信號(hào)的大小和變化方向,輸出相應(yīng)的控制信號(hào),通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是設(shè)計(jì)出符合工程需要的控制器,使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能符合實(shí)際要求。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用在于執(zhí)行控制器的命令,直接對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行操作,執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以是電動(dòng)型、液壓型或氣動(dòng)型,具體選用要根據(jù)工程的實(shí)際需求。被控對(duì)象是控制器進(jìn)行控制和操作的對(duì)象,它按照控制器的要求輸出相應(yīng)的控制量,使系統(tǒng)的偏差變小甚至可以消除偏差。檢測(cè)裝置用來(lái)測(cè)量被控量的實(shí)際值,經(jīng)適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理,最終轉(zhuǎn)換成與被控量有一定函數(shù)關(guān)系的且與輸入信號(hào)是同一物理量的信號(hào),二者的偏差信號(hào)作為控制器的輸入。一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的精度很大程度上依賴(lài)于檢測(cè)裝置的度,所以在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí),檢測(cè)裝置的選取至關(guān)重要。因此,在實(shí)際課題教學(xué)過(guò)程中,一定要把握好系統(tǒng)的整體性和其組成環(huán)節(jié)之間的關(guān)系,從整體的角度認(rèn)識(shí)控制系統(tǒng)的性能,從部分的角度分析各個(gè)環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中所起到的作用,這樣才能牢牢抓住自動(dòng)控制系統(tǒng)的本質(zhì)特征。
2 要用對(duì)立統(tǒng)一的觀點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)
在自動(dòng)控制理論中,有著許多看似矛盾,但實(shí)際上具有統(tǒng)一性的概念,比如開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制、動(dòng)態(tài)性能與靜態(tài)性能、前饋與反饋、定性與定量等問(wèn)題,都可以上升到對(duì)立統(tǒng)一的高度來(lái)認(rèn)識(shí)。使學(xué)生了解這些概念之間的區(qū)別與聯(lián)系,把握問(wèn)題的實(shí)質(zhì)。
下面以自動(dòng)控制系統(tǒng)校正為例,首先要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定性分析,這里可以利用根軌跡對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,方法是通過(guò)觀察系統(tǒng)的根軌跡是否越過(guò)虛軸進(jìn)入到復(fù)平面的右半平面,這顯然是一種定性的分析方法。當(dāng)然還有許多對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定性分析的工具,比如李雅普諾夫方法、伯德圖等。這些方法通過(guò)分析對(duì)象過(guò)去和現(xiàn)在的延續(xù)狀況及近期的反饋信息,對(duì)被控對(duì)象的性質(zhì)、特點(diǎn)、發(fā)展變化規(guī)律做出判斷,在保障系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下,要進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能(包括系統(tǒng)的上升時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間、超調(diào)量等)進(jìn)行分析,看當(dāng)前的系統(tǒng)能否滿足新的控制指標(biāo)要求,這就需要對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行定量分析,計(jì)算出原系統(tǒng)的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的具體數(shù)值,在此基礎(chǔ)上按照新的控制指標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)校正裝置對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能進(jìn)行校正。這里需要注意的是,在進(jìn)行系統(tǒng)校正的時(shí)候,不要片面強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性或動(dòng)態(tài)性能,因?yàn)槎叽嬖谙嗷リP(guān)聯(lián)相互制約的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系。如果片面強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,有可能導(dǎo)致系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能變差,而如果片面強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,則有可能破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
通過(guò)以上分析,使我們認(rèn)識(shí)到,在自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能分析中,一定利用好對(duì)立統(tǒng)一的觀點(diǎn),做到具體問(wèn)題具體分析。因?yàn)槿魏我粋€(gè)被控對(duì)象都是矛盾的統(tǒng)一體,只有協(xié)調(diào)好矛盾的兩個(gè)方面,使其和諧共生,才能真正把握被控對(duì)象的本質(zhì)特征,進(jìn)一步掌握被控對(duì)象的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從而使所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的性能達(dá)到。
3 要用否定之否定的觀點(diǎn)不斷更新自動(dòng)控制理論的教學(xué)內(nèi)容
否定之否定規(guī)律,揭示了事物由肯定到否定,再到否定之否定的發(fā)展過(guò)程,它是事物不斷完善自己、發(fā)展自己的一個(gè)有規(guī)律的過(guò)程,在這個(gè)過(guò)程中事物的發(fā)展經(jīng)歷了兩次否定,每一次否定都不是簡(jiǎn)單的拋棄,而是把前階段發(fā)展的一切成果中有用的成分保留了下來(lái)。因此,在事物發(fā)展的否定之否定即新的肯定階段,并不是簡(jiǎn)單地再現(xiàn)原事物,簡(jiǎn)單地回到原來(lái)的出發(fā)點(diǎn),而是形式的回復(fù)、內(nèi)容的發(fā)展,是一個(gè)前進(jìn)和上升的發(fā)展過(guò)程。
自動(dòng)控制理論的發(fā)展同樣經(jīng)歷了這樣一個(gè)否定之否定的發(fā)展過(guò)程,在自動(dòng)控制理論發(fā)展的初期,人對(duì)控制系統(tǒng)的建模分析往往是根據(jù)相關(guān)的物理定律或化學(xué)定理,建立系統(tǒng)的微分方程,再通過(guò)求解微分方程得到具體的解,對(duì)求出的解進(jìn)行分析來(lái)評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)的性能。但是,隨著自動(dòng)控制系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜,微分方程的求解變得越來(lái)越困難,為此人們又引進(jìn)了傳遞函數(shù)、頻率特性等概念,把復(fù)雜的控制問(wèn)題從時(shí)域變換到復(fù)數(shù)域和頻域來(lái)討論,極大方便了對(duì)控制系統(tǒng)性能的分析。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,使得原來(lái)在時(shí)域內(nèi)難以解決的問(wèn)題變得簡(jiǎn)單起來(lái),于是在復(fù)數(shù)域或頻率域解決的問(wèn)題又重新轉(zhuǎn)移到時(shí)域內(nèi)完成,比如控制理論中的狀態(tài)空間法,就是一種直接在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行求解,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析的方法。另外,自動(dòng)控制系統(tǒng)從原始的單輸入單輸出系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的多輸入多輸出系統(tǒng),其中的有些內(nèi)容也逐漸變得陳舊,現(xiàn)在這些內(nèi)容在工程設(shè)計(jì)中很少用到。比如根軌跡、等M圓、等N圓等內(nèi)容,取而代之的是更加先進(jìn)的控制方法和手段。③自動(dòng)控制理論這些變化發(fā)展充分體現(xiàn)了否定之否定的歷史發(fā)展規(guī)律。目前,在自動(dòng)控制理論課堂教學(xué)中亟需更新和完善的內(nèi)容主要包括:
3.1 理論教學(xué)內(nèi)容
在自動(dòng)控制理論教學(xué)中,對(duì)于階次在三階以上的控制系統(tǒng)的分析和建模這部分內(nèi)容,建議適當(dāng)略講或者不講,因?yàn)檫@樣的控制系統(tǒng)沒(méi)有太大的實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于系統(tǒng)頻域特性的內(nèi)容,其中的等M圓、等N圓、尼克爾斯曲線等圖解方法,由于其本身不容易繪制,并且在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中基本不用,所以建議在課堂教學(xué)中,對(duì)這些內(nèi)容要根據(jù)實(shí)際情況做適當(dāng)?shù)膭h減。對(duì)于線性系統(tǒng)校正方法,重點(diǎn)掌握串聯(lián)校正方法,反饋校正和復(fù)合校正作為補(bǔ)償教學(xué)內(nèi)容即可。對(duì)于非線性系統(tǒng),重點(diǎn)講解的內(nèi)容是相平面和描述函數(shù),特別是相平面法,它是后續(xù)研究滑模變結(jié)構(gòu)控制的先修知識(shí),所以建議在講授這部分內(nèi)容時(shí),穿插講解滑模控制的部分內(nèi)容,這樣更易于學(xué)生的理解和掌握。對(duì)于線性離散系統(tǒng),由于微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,要適當(dāng)增加和擴(kuò)展這一部分的課堂講授內(nèi)容,尤其是數(shù)字控制器設(shè)計(jì)這一部分內(nèi)容,應(yīng)該把它作為重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)深入講解。
3.2 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容
為了更好地配合理論教學(xué)內(nèi)容,加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解,在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容上要利用好兩個(gè)手段:其一是仿真實(shí)驗(yàn),充分利用Matlab這一進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的有效工具,對(duì)學(xué)過(guò)的理論知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證或復(fù)雜系統(tǒng)建模;④其二是實(shí)驗(yàn)課,現(xiàn)在的自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)臺(tái)大多是根據(jù)控制原理,采用控制板、電阻、電容等元件組成的硬件單元平臺(tái),可以靈活地組成復(fù)雜程度各異的控制系統(tǒng)。在進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容時(shí),應(yīng)該首先利用Matlab軟件平臺(tái)對(duì)所研究的控制系統(tǒng)進(jìn)行建模和分析,然后在實(shí)驗(yàn)室的硬件平臺(tái)上再用硬件搭建控制系統(tǒng)模型,并與Matlab軟件平臺(tái)所取得的控制效果進(jìn)行對(duì)比分析,找出理想控制模型和實(shí)際硬件控制模型的聯(lián)系及區(qū)別。
以上情況說(shuō)明,在自動(dòng)控制理論的具體教學(xué)過(guò)程中要充分利用否定之否定的發(fā)展規(guī)律,要根據(jù)時(shí)代的發(fā)展,及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容,實(shí)踐新的教學(xué)理念、調(diào)整具體的授課思路與方法,提高自動(dòng)控制理論的整體教學(xué)質(zhì)量。
4 要用理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)提高自動(dòng)控制理論的課堂教學(xué)效果
理論聯(lián)系實(shí)際是人類(lèi)認(rèn)識(shí)或?qū)W習(xí)活動(dòng)的普遍規(guī)律之一,它的要點(diǎn)一是要用理論分析實(shí)際,二是要用實(shí)際來(lái)驗(yàn)證理論的正確性。⑤課堂教學(xué)必須堅(jiān)持理論與實(shí)際的結(jié)合與統(tǒng)一,使學(xué)生從理論和實(shí)際的結(jié)合中理解和掌握知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
自動(dòng)控制理論這門(mén)課程的內(nèi)容涉及知識(shí)面廣,信息量大,對(duì)所涉及的先修數(shù)學(xué)知識(shí)(微積分、復(fù)變函數(shù)、矩陣論等)的要求較高,如果在教學(xué)過(guò)程中只注重一般的理論講述,缺乏工程和物理概念的實(shí)踐,就容易使學(xué)生覺(jué)得晦澀難懂,從而產(chǎn)生厭學(xué)的情緒,影響學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。⑥因此,實(shí)踐教學(xué)一定緊密配合理論教學(xué),在完成某一部分的理論教學(xué)內(nèi)容后,應(yīng)立即進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)或仿真,通過(guò)相關(guān)仿真軟件(Matlab、Labview等)或在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上搭建控制仿真模型,對(duì)已經(jīng)學(xué)到的理論分析結(jié)果用實(shí)驗(yàn)的方法形象直觀地表達(dá)出來(lái),加強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理概念的理解,從而將抽象的數(shù)學(xué)模型與實(shí)際系統(tǒng)參數(shù)聯(lián)系起來(lái),提高學(xué)生對(duì)抽象問(wèn)題直觀化的能力。在整個(gè)理論教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后,還應(yīng)及時(shí)安排課程設(shè)計(jì),要求學(xué)生會(huì)運(yùn)用已學(xué)過(guò)的理論與實(shí)踐知識(shí),針對(duì)一個(gè)實(shí)際的控制對(duì)象,進(jìn)行系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì),使系統(tǒng)達(dá)到預(yù)定的性能指標(biāo)。經(jīng)過(guò)這樣的綜合性實(shí)踐訓(xùn)練,一方面可以使學(xué)生更好地掌握理論教學(xué)內(nèi)容,另一方面也提高的學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力及學(xué)習(xí)的興趣、效率。另外,在實(shí)踐教學(xué)方面也可利用多方面的資源,在高校或教學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部,每年都有許多大學(xué)生實(shí)踐項(xiàng)目,譬如大學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新項(xiàng)目、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模大賽等,這些項(xiàng)目給學(xué)生提供了動(dòng)手實(shí)踐的平臺(tái)。任課教師可以組織學(xué)生積極申報(bào),并給予認(rèn)真指導(dǎo)。從這些具體的實(shí)踐項(xiàng)目中體會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程,加強(qiáng)對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解和掌握。另外還可以充分利用現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)資源,針對(duì)教師自己承擔(dān)的實(shí)際項(xiàng)目,組成自動(dòng)控制理論學(xué)習(xí)興趣小組Q群,每個(gè)小組單獨(dú)對(duì)項(xiàng)目中的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析和建模, 然后在Q群中進(jìn)行集體的討論,選擇出適合實(shí)際工程需要的物理模型及其控制方法。通過(guò)討論和分析,培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的實(shí)際能力,提高了他們的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)效率。
5 結(jié)論
總之,唯物辯證法思想作為一種認(rèn)識(shí)自然科學(xué)的強(qiáng)大武器,已被廣泛應(yīng)用于社會(huì)實(shí)踐的各個(gè)方面。⑦任課教師要學(xué)會(huì)把這種思想貫穿于自動(dòng)控制理論的課堂教學(xué)中,學(xué)會(huì)利用唯物辯證法思想,正確觀察問(wèn)題、思考問(wèn)題和解決問(wèn)題。因?yàn)檫@不單純是哲學(xué)理論研究的問(wèn)題,而是控制理論自身發(fā)展的需要。只有堅(jiān)持唯物辯證法的思想,才能使自動(dòng)控制理論的教學(xué)與時(shí)俱進(jìn),使理論與實(shí)踐相結(jié)合,進(jìn)一步提高整體教學(xué)質(zhì)量。
自動(dòng)控制理論論文:“相似論”在“自動(dòng)控制理論”課程教學(xué)中的運(yùn)用
摘 要:隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展,我國(guó)的科學(xué)技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步,自動(dòng)化已經(jīng)被應(yīng)用于不同的領(lǐng)域,尤其是課堂教學(xué)。在課堂教學(xué)中,自動(dòng)化控制理論課作為一門(mén)理論要求很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課程,在實(shí)際的學(xué)習(xí)過(guò)程中還存在諸多的問(wèn)題。為了能夠讓學(xué)生更好地達(dá)到自控制理論教學(xué)的目的,從而在教學(xué)方法上不斷進(jìn)行革新。本文主要通過(guò)分析“自動(dòng)控制理論”在課堂教學(xué)中的現(xiàn)狀,從而具體闡述“相似論”在“自控制理論”課堂教學(xué)的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:相似論;自動(dòng)控制理論;課堂教學(xué);應(yīng)用
相似論,即自然界和工程中各相似現(xiàn)象相似原理的學(xué)說(shuō),主要是研究自然現(xiàn)象中個(gè)性與共性以及特殊與一般關(guān)系的研究,同時(shí)還是研究?jī)?nèi)部矛盾與外部條件之間的關(guān)系的理論。由于事物之間是相互聯(lián)系的,相似的現(xiàn)象不僅存在于自然界、社會(huì)科學(xué),而且還存在于人們的思維活動(dòng)中,在特別是在“自動(dòng)控制論”課堂教學(xué)中,能夠促進(jìn)學(xué)生更好地學(xué)習(xí)。“自動(dòng)控制論”主要服務(wù)于信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生,主要存在三大特點(diǎn):一是概念抽象,二是計(jì)算方法復(fù)雜;三是知識(shí)含量大。在實(shí)際的學(xué)習(xí)中,基于“相似論”下的“自動(dòng)控制論”課堂教學(xué),能夠提高教學(xué)效率。
一、“自動(dòng)控制理論”數(shù)學(xué)模型之間的相似關(guān)系
模型,即將抽象的實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問(wèn)題,主要便于理解和計(jì)算某些觀念性很強(qiáng)的難點(diǎn)知識(shí)。在課程的學(xué)習(xí)中,由于分析方法非常繁雜,因而很多學(xué)生在實(shí)際的學(xué)習(xí)中往往不能夠理解以及掌握,常見(jiàn)的分析方法主要有三種:一是時(shí)域分析法,即通過(guò)直接求解系統(tǒng)在典型輸入信號(hào)作用下的時(shí)域響應(yīng)來(lái)分析系統(tǒng)性能的,在方法上主要按照公式從而求上升時(shí)間,一般需要復(fù)雜的高階微分方程運(yùn)算;二是頻域分析法,主要根據(jù)系統(tǒng)的頻率特性,從而研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性以及穩(wěn)態(tài)特性,不需要復(fù)雜的運(yùn)算,主要的方法是奈氏穩(wěn)定判據(jù);三是根軌跡分析法,在這種方法中,特征根與系統(tǒng)參數(shù)的數(shù)值關(guān)系主要通過(guò)用圖解來(lái)表示,適用于高階系統(tǒng),運(yùn)算不繁雜。在實(shí)際學(xué)習(xí)的過(guò)程中,時(shí)域分析法具有直觀以及的優(yōu)點(diǎn),使得學(xué)生更偏向于時(shí)域分析法。但是在實(shí)際的發(fā)展中,頻域分析法更具有實(shí)踐意義,有利于解決在工程中出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題。在教學(xué)過(guò)程中,通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)了一種有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的相似關(guān)系,這種相似關(guān)系的確立可以幫助學(xué)生理解不同區(qū)域的數(shù)學(xué)模型,從而建立系統(tǒng)的精準(zhǔn)模型,便于學(xué)生掌握全局,具體的關(guān)系詳見(jiàn)圖一。
二、“自動(dòng)控制理論”與課程內(nèi)容相似
在課程教學(xué)的內(nèi)容體系建設(shè)中,主要以“相似論”為指導(dǎo),從而創(chuàng)建模塊化式結(jié)構(gòu),從而能夠從整體上把握每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),使每個(gè)教學(xué)內(nèi)容都能夠有機(jī)結(jié)合起來(lái),從而提高教學(xué)效率,實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。例如學(xué)生在學(xué)習(xí)正弦交流電路的相關(guān)知識(shí)時(shí),通過(guò)向量法從而分析電路的穩(wěn)態(tài)以及動(dòng)態(tài)。在整體系統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中,主要的教學(xué)模式可以分為四個(gè)步驟:一是課堂教學(xué)演示,通過(guò)運(yùn)用向量法,進(jìn)行穩(wěn)態(tài)響應(yīng)以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)的分析;二是課堂討論,要充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,通過(guò)分析正弦交流電路的穩(wěn)態(tài)以及動(dòng)態(tài),從而思考頻率、幅值以及相位差的變化;三是課堂學(xué)習(xí),在討論的基礎(chǔ)上,從而加深對(duì)頻率特性的理解以及掌握;四是模擬實(shí)驗(yàn),通過(guò)將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的試驗(yàn)中,從而加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)。
三、“相似論”在“自動(dòng)控制理論”課程教學(xué)中的運(yùn)用效果
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛,因此自動(dòng)控制理論的內(nèi)容也越來(lái)越豐富。在課程教學(xué)的不斷改革的大背景下,“自動(dòng)化控制理論”在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中起著重大的作用。由于現(xiàn)代教學(xué)的內(nèi)容越來(lái)越偏重實(shí)踐,主要強(qiáng)調(diào)提高解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力,所以在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中,主要通過(guò)模擬相關(guān)的實(shí)驗(yàn),從而幫助學(xué)生更好地理解以及掌握知識(shí),從而提高學(xué)生分析問(wèn)題以及解決問(wèn)題的能力。在將相似論運(yùn)用于“自動(dòng)控制理論”課堂教學(xué)中,能夠培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。同時(shí),學(xué)生在相關(guān)模擬實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)中,通過(guò)參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果談?wù)撨@一整個(gè)教學(xué)過(guò)程,加深了學(xué)生對(duì)于整個(gè)知識(shí)框架的了解以及把握,能夠擴(kuò)散學(xué)生的思維,有利于提高學(xué)生的動(dòng)手能力以及分析問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力。
四、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,隨著我國(guó)教育事業(yè)的不斷發(fā)展,將“相似論”在“自動(dòng)控制理論”課程教學(xué)中充分運(yùn)用起來(lái),能夠營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力以及教學(xué)效率,從而能夠滿足現(xiàn)代市場(chǎng)上對(duì)于人才的要求,促進(jìn)學(xué)生更好地就業(yè)。
自動(dòng)控制理論論文:自動(dòng)控制理論在海上鉆井平臺(tái)的應(yīng)用研究
摘 要:隨著我國(guó)電氣控制系統(tǒng)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,在海上鉆井平臺(tái)中的自動(dòng)控制變得越來(lái)越廣泛,目前我國(guó)的海上鉆井平臺(tái)中使用的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有PI調(diào)節(jié)系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)以及雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)等,這些系統(tǒng)的配合使用更好地保障了海上鉆井平臺(tái)工作的穩(wěn)定性,極大的節(jié)約了海上鉆井平臺(tái)的使用期限。
關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制理論 海上鉆井平臺(tái) 應(yīng)用研究
在我國(guó)自動(dòng)控制技術(shù)不斷改進(jìn)的前提下,企業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)能夠通過(guò)系統(tǒng)程序設(shè)置來(lái)控制相關(guān)外部設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)模式,根據(jù)控制理論分類(lèi)我們可以將其分為經(jīng)典控制理論以及現(xiàn)代控制理論兩大類(lèi)。在本文中筆者將就自動(dòng)控制理論在海上鉆井平臺(tái)的應(yīng)用的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析和研究,希望本文能夠?qū)I香@井平臺(tái)的開(kāi)發(fā)和研究能夠有所幫助。
1 海上鉆井平臺(tái)的自動(dòng)控制系統(tǒng)分類(lèi)
海上鉆井平臺(tái)的自動(dòng)控制理論在過(guò)去的幾十年中取得了較好的發(fā)展,而其中所使用的控制理論主要為經(jīng)典控制理論中的閉環(huán)控制理論。海上鉆井平臺(tái)的控制理論主要涉及到電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的數(shù)字調(diào)壓裝置等的使用都是十分廣泛的,在海上鉆井平臺(tái)的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的使用也比較多,而海上鉆井平臺(tái)所使用的西門(mén)子的整流裝置例如SIMOREG K系列的產(chǎn)品都是通過(guò)這種閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制功能的。
2 閉環(huán)控制系統(tǒng)介紹及控制原理
在海上鉆井平臺(tái)中使用的閉環(huán)控制系統(tǒng)是自動(dòng)控制理論中十分重要的內(nèi)容,在經(jīng)典控制理論中又稱(chēng)之為反饋控制系統(tǒng),而這種控制系統(tǒng)的控制原理主要是通過(guò)偏差變化作為系統(tǒng)控制信息的信息驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),而自動(dòng)控制系統(tǒng)則能夠根據(jù)系統(tǒng)中的變化量產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息來(lái)對(duì)偏差量進(jìn)行糾正。在經(jīng)典控制理論中負(fù)反饋的控制理念主要有比例調(diào)節(jié)器、積分調(diào)節(jié)器以及比例積分調(diào)節(jié)器這三種調(diào)節(jié)器。在以上的這三種調(diào)節(jié)器中反應(yīng)速度最快的是比例調(diào)節(jié)器,但是由于這種調(diào)節(jié)器在穩(wěn)態(tài)性能方面不夠完善,而積分調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)誤差最小,但是對(duì)于偏差量的反應(yīng)不夠靈敏。在海上鉆井平臺(tái)中使用的調(diào)節(jié)器主要是比例積分調(diào)節(jié)器,因?yàn)檫@種調(diào)節(jié)器是將比例調(diào)節(jié)器和積分調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起,不但能夠?qū)φ{(diào)節(jié)信息作出迅速的反應(yīng),而且穩(wěn)態(tài)性比較好。
在海上鉆井平臺(tái)的控制系統(tǒng)中所使用的調(diào)速器中所使用的電位器控制的,例如在PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)量中的P增益主要是用來(lái)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)的,而PI調(diào)節(jié)器的積分控制主要是用來(lái)對(duì)積分的增益進(jìn)行調(diào)節(jié)的,還有一個(gè)調(diào)節(jié)器就是ACTUATOR COMPENSATION這種執(zhí)行補(bǔ)償部分,這一部分發(fā)揮著對(duì)執(zhí)行器的阻尼系數(shù)進(jìn)行指導(dǎo)的作用。在海上鉆井平臺(tái)中使用的柴油機(jī)、汽輪機(jī)等的控制要求將其控制阻尼系數(shù)調(diào)整為15%左右,而蒸汽機(jī)這類(lèi)的機(jī)械設(shè)備的控制阻尼系數(shù)要求控制在50%左右。在海上鉆井平臺(tái)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中通常不要求對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整,但是在系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)不穩(wěn)定等狀況時(shí)要求對(duì)系統(tǒng)中的控制量進(jìn)行控制。由于在海上鉆井平臺(tái)中使用的電機(jī)設(shè)備比較多,因此在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況中要根據(jù)發(fā)電機(jī)的需求對(duì)發(fā)電機(jī)的無(wú)功負(fù)載進(jìn)行調(diào)節(jié)和選擇。通過(guò)配合合理的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠保障控制系統(tǒng)在反應(yīng)速度、系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及設(shè)備的運(yùn)行壽命等方面起到十分重要的作用。
3 雙閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)介紹及控制原理
在比例積分調(diào)節(jié)系統(tǒng)中所使用的單環(huán)控制系統(tǒng)能夠很好地保障自動(dòng)控制系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性,也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的無(wú)靜差的調(diào)節(jié)。但是在海上鉆井平臺(tái)中所使用的電動(dòng)機(jī)對(duì)于設(shè)備的啟動(dòng)速度以及控制程度的要求比較高,比例積分調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制能力和特點(diǎn)顯然不適合對(duì)此類(lèi)電動(dòng)機(jī)的控制。為了能夠保障海上鉆井平臺(tái)所使用的電動(dòng)機(jī)能夠在電動(dòng)機(jī)的電流以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制方面得到滿足,可以采用西門(mén)子廠家生產(chǎn)的的裝置對(duì)海上鉆井平臺(tái)中所使用的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。
對(duì)于此類(lèi)電動(dòng)機(jī)的控制最主要的就是能夠迅速的獲得較好的動(dòng)態(tài)特征,西門(mén)子廠家生產(chǎn)的比例積分調(diào)節(jié)器就能夠很好地做到這一點(diǎn)。這種調(diào)節(jié)器主要是通過(guò)對(duì)限幅的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)的,通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)通電電壓的控制來(lái)進(jìn)行無(wú)靜差控制,并且通過(guò)對(duì)電壓的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)以上控制作用。當(dāng)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中一旦設(shè)備的負(fù)載電流到達(dá)較大值,比例積分調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用達(dá)到飽和狀態(tài),通過(guò)這種雙重的控制系統(tǒng)從而很好地實(shí)現(xiàn)控制作用。
在比例積分調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)控制中主要有以下兩種靜態(tài)特征:首先就是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不飽和階段中,比例積分調(diào)節(jié)器的偏差量為0,此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在輸入量以及系統(tǒng)的反饋量這兩項(xiàng)量都是相同的;除此之外還有就是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到飽和階段,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性不會(huì)再受到影響,而自動(dòng)控制系統(tǒng)中便形成了無(wú)靜差的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。
在西門(mén)子公司生產(chǎn)的直流調(diào)速裝置中主要是通過(guò)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)速度進(jìn)行控制,這種裝置中包含有速度調(diào)節(jié)裝置以及電動(dòng)機(jī)電流整定裝置,主要是系統(tǒng)量的比較環(huán)節(jié)、脈沖觸發(fā)環(huán)節(jié)以及電動(dòng)機(jī)電流分反饋環(huán)節(jié)這幾種元部件,在其中通過(guò)模擬運(yùn)算的方式來(lái)將調(diào)節(jié)器中的存儲(chǔ)器進(jìn)行調(diào)節(jié),而且這種自動(dòng)控制系統(tǒng)中運(yùn)算速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它速度調(diào)節(jié)器,而且在其中裝設(shè)有監(jiān)控保護(hù)裝置,系統(tǒng)的穩(wěn)定性非常好,反應(yīng)速度更為靈敏。
西門(mén)子控制裝置在海上鉆井平臺(tái)中的應(yīng)用十分廣泛,目前我國(guó)在海上鉆井平臺(tái)中所使用的西門(mén)子控制調(diào)節(jié)裝置主要有6RA24,這種控制系統(tǒng),而在其中主要是通過(guò)模擬部件的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)的,而且這種裝置的工作模式十分簡(jiǎn)便,能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行選擇性連接。在西門(mén)子控制裝置6RA24中不但可以實(shí)現(xiàn)積分調(diào)節(jié)、比例調(diào)節(jié)、比例積分調(diào)節(jié)這三種調(diào)節(jié)模式的選擇,而且能對(duì)調(diào)節(jié)器的P\I增益都能夠起到控制作用,并且能夠控制電動(dòng)機(jī)的電流,因此該裝置的反應(yīng)速度十分靈敏,系統(tǒng)的穩(wěn)定性能也很高。海上鉆井平臺(tái)所使用的6RA24裝置不但能夠通過(guò)參數(shù)的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的控制,而且能夠更好地保障控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和速度控制靈敏性,因此能夠有效的提升設(shè)備的工作效率。
4 結(jié)語(yǔ)
在本文中筆著就自動(dòng)控制理論在海上鉆井平臺(tái)的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析和探討,由于自動(dòng)控制系統(tǒng)中包含有動(dòng)態(tài)控制和靜態(tài)控制等多個(gè)方面,因此此類(lèi)控制系統(tǒng)是比較復(fù)雜的,而對(duì)于海上鉆井平臺(tái)又發(fā)揮著十分重要的作用,希望本文能夠?qū)ξ覈?guó)海上鉆井工作的開(kāi)展能夠有所幫助。
自動(dòng)控制理論論文:學(xué)分制下自動(dòng)控制理論課程的教學(xué)探討
摘 要 從學(xué)年學(xué)分制改變到學(xué)分制,授課對(duì)象不再是同一個(gè)年級(jí),同一個(gè)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生。自動(dòng)控制理論是電類(lèi)所屬專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,本文探討了在學(xué)分制的環(huán)境下,教師如何進(jìn)行有效的教學(xué)活動(dòng)來(lái)提高教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞 學(xué)分制 學(xué)年學(xué)分制 自動(dòng)控制理論 教學(xué)
在學(xué)年學(xué)分制下,學(xué)生學(xué)習(xí)的自主權(quán)受到限制,一個(gè)自然班的所有學(xué)生都在同一個(gè)時(shí)間段選修某一門(mén)課程,無(wú)法考慮各位學(xué)生之間的學(xué)習(xí)差異和學(xué)習(xí)接受能力,學(xué)生也無(wú)法主動(dòng)選擇符合自己學(xué)習(xí)風(fēng)格的授課教師,對(duì)自己學(xué)業(yè)的管理處于被動(dòng)狀態(tài),不利于高素質(zhì)學(xué)生的培養(yǎng)。而學(xué)分制則充分體現(xiàn)了學(xué)生的選擇主動(dòng)性,它通過(guò)學(xué)分來(lái)衡量學(xué)生的學(xué)業(yè)情況,學(xué)生達(dá)到畢業(yè)所需的低學(xué)分就可以申請(qǐng)學(xué)位證書(shū),它打破了自然班級(jí)的概念,每個(gè)學(xué)生都可以主動(dòng)管理自己的學(xué)業(yè),根據(jù)各自的學(xué)習(xí)能力的強(qiáng)弱安排每個(gè)學(xué)期所修習(xí)的課程,畢業(yè)所需的年限也將不再統(tǒng)一。
自動(dòng)控制理論是電類(lèi)所屬專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,在學(xué)分制的環(huán)境下,自動(dòng)控制理論課程的學(xué)時(shí)數(shù)和授課對(duì)象都發(fā)生了變化。自動(dòng)控制理論課程是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的學(xué)科基礎(chǔ)課,后續(xù)課程如現(xiàn)代控制理論、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、控制、過(guò)程控制等都要用到它的基本理論和基本思想,在學(xué)生的課程體系中占有很重要的地位,很多高校把它列為研究生入學(xué)考試的專(zhuān)業(yè)課。該課程具有內(nèi)容豐富、理論性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣、比較抽象等特點(diǎn),具有一定深度和學(xué)習(xí)難度。本文就在學(xué)分制環(huán)境下,教師如何操作,如何提高自動(dòng)控制理論課程的教學(xué)效果方面進(jìn)行一些探討。
1 限制授課對(duì)象
(1)限制修讀課程的條件。在學(xué)年學(xué)分制下,學(xué)生按培養(yǎng)方案規(guī)定的程序,在大三上學(xué)期開(kāi)始統(tǒng)一修習(xí)自動(dòng)控制理論,班級(jí)為自然班,學(xué)生所修讀的主干課程一致,具備相同的學(xué)業(yè)基礎(chǔ)。而在學(xué)分制下,學(xué)生根據(jù)各自的能力進(jìn)行課程的選修,因此,會(huì)在修讀的學(xué)生里面同時(shí)出現(xiàn)大一、大二、大三、大四等不同年級(jí)的情況。有些學(xué)生要考研,可能會(huì)提前修讀該門(mén)課程,但是自動(dòng)控制理論是一門(mén)理論強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,在學(xué)習(xí)該門(mén)課程之前,需要具備一定的基礎(chǔ)知識(shí),要不坐在課堂中就像坐“飛機(jī)”,什么也聽(tīng)不懂,學(xué)習(xí)效果很差。自動(dòng)控制理論的先修課程為高等數(shù)學(xué)、電路、模擬電子技術(shù)、大學(xué)物理、復(fù)變函數(shù)與積分變換等,因?yàn)樵谡n程的授課內(nèi)容中,會(huì)出現(xiàn)關(guān)于由電阻、電容、電感、電機(jī)、運(yùn)算放大器等元件組成的電氣網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)的求取,力學(xué)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的求取,積分運(yùn)算和拉普拉斯變換等。因此,不是學(xué)生想選修該課程就可以選修,仍需遵循循序漸進(jìn)的教學(xué)規(guī)律,在教學(xué)管理系統(tǒng)中,需要對(duì)修讀該門(mén)課程的學(xué)生進(jìn)行一定的條件限制,只有已經(jīng)完成上述基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)并取得良好成績(jī)的學(xué)生才能進(jìn)入選課系統(tǒng)選修自動(dòng)控制理論課程。
(2)限制授課班級(jí)人數(shù),放開(kāi)班級(jí)數(shù)目。眾所周知,30人左右的小班班級(jí)授課效果比60人以上的大班班級(jí)效果要好得多。在學(xué)分制的環(huán)境下,滿足修讀課程條件的學(xué)生可以自由選擇自己喜愛(ài)的教師,而自動(dòng)控制理論課程有5~6位教師提供授課,因此,可能會(huì)出現(xiàn)某位教師名下的學(xué)生非常多,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常班級(jí)授課人數(shù)的情況。為了應(yīng)對(duì)此種情況,建議在選課系統(tǒng)中對(duì)每位教師的授課學(xué)生人數(shù)進(jìn)行限制(例如,45人),但并非超出該限制人數(shù)的學(xué)生就不能選修該教師的課程,而是自動(dòng)再創(chuàng)建一個(gè)班級(jí),學(xué)生們?nèi)钥蛇x修該教師的課程,只不過(guò)是在不同的時(shí)間和地點(diǎn)。這樣就能真正體現(xiàn)學(xué)分制的意義,而非超過(guò)了人數(shù)限制的學(xué)生只能選修自己不喜歡的教師的課程。的教師可以擁有該課程的多個(gè)序號(hào)班,某些教師可能因人數(shù)不足而不能開(kāi)課,這樣,教師之間能有一個(gè)教學(xué)上的競(jìng)爭(zhēng),從而督促教師努力備課,促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。
2 公開(kāi)教學(xué)內(nèi)容,創(chuàng)建課程網(wǎng)站
在學(xué)分制的環(huán)境下,自動(dòng)控制理論課程有兩種不同的授課課時(shí),一個(gè)是48課時(shí),一個(gè)是64課時(shí)。自動(dòng)控制理論課程的教材仍沿用之前的教材,即選用冶金工業(yè)出版社出版,由王建輝、顧樹(shù)生等編著的《自動(dòng)控制原理》(第4版),這本教材重點(diǎn)突出,章節(jié)安排合理,內(nèi)容豐富,涵蓋了自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念、分析方法和設(shè)計(jì)方法,48課時(shí)和64課時(shí)的課程均可使用。48課時(shí)的課程重點(diǎn)介紹自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念和分析方法,內(nèi)容包括自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念、控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、控制系統(tǒng)的時(shí)域分析和頻域分析,適合非自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生選修。64課時(shí)的課程在此基礎(chǔ)上,增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和非線性系統(tǒng)的簡(jiǎn)單入門(mén)介紹,即系統(tǒng)的校正和非線性系統(tǒng)的相平面分析法,適合自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生選修。此外,還可以根據(jù)考研學(xué)生的需求和人數(shù),增設(shè)一門(mén)32課時(shí)的自動(dòng)控制理論晉級(jí)選修課,由經(jīng)驗(yàn)豐富,經(jīng)常給考研學(xué)生進(jìn)行答疑的教師負(fù)責(zé)開(kāi)設(shè),擴(kuò)展和加深理論知識(shí)的講解,重點(diǎn)題型的講解。
為便于需求不同的學(xué)生進(jìn)行選修,建議創(chuàng)建課程網(wǎng)站,按不同的課時(shí)創(chuàng)建課程鏈接,在網(wǎng)絡(luò)上公開(kāi)授課教師簡(jiǎn)介、具體的教學(xué)內(nèi)容安排,包括教學(xué)大綱、教學(xué)方案、實(shí)驗(yàn)大綱、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、課程講稿、PPT、教師上課的視頻以及課程的參考資料,便于學(xué)生瀏覽、閱讀和學(xué)習(xí)。由于實(shí)行學(xué)分制,教師在上課時(shí)面對(duì)的學(xué)生不是一個(gè)自然班級(jí),班級(jí)的學(xué)生之間熟悉程度不高,對(duì)學(xué)生的管理難度增大。針對(duì)這種情況,建議在課程網(wǎng)站中創(chuàng)建電子點(diǎn)名系統(tǒng),賬號(hào)分為學(xué)生賬號(hào)和教師賬號(hào)。學(xué)生賬號(hào)登錄可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程的預(yù)習(xí)、問(wèn)題的咨詢(xún)、課程章節(jié)內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)自測(cè)等。教師賬號(hào)登錄后可以進(jìn)行電子點(diǎn)名,每個(gè)學(xué)生姓名超鏈接進(jìn)入后都會(huì)顯示學(xué)生的手機(jī)聯(lián)系方式、輔導(dǎo)員聯(lián)系方式、其家長(zhǎng)的聯(lián)系方式。一旦發(fā)現(xiàn)某位學(xué)生出勤率很低,可以通過(guò)各種方式及時(shí)找到該學(xué)生,與學(xué)生進(jìn)行溝通。在教學(xué)班可以實(shí)行課代表負(fù)責(zé)制,由課代表負(fù)責(zé)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)、作業(yè)上交、聯(lián)系教師等工作。
3 統(tǒng)一考核指標(biāo),細(xì)化評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
在學(xué)分制下,5~6位教師同時(shí)授課,因此,課程的考核方式和考核指標(biāo)必須統(tǒng)一。自動(dòng)控制理論課程無(wú)論是48課時(shí)還是64課時(shí),都采用考試的考核方式。考試成績(jī)分成兩個(gè)組成部分:平時(shí)成績(jī)40%(包括作業(yè)、出勤率、平時(shí)課堂學(xué)習(xí)表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告),期末考試60%。考試試卷不能由某位教師出題,而應(yīng)建設(shè)課程試題庫(kù),通過(guò)試題庫(kù)隨機(jī)選題構(gòu)成試卷,在課程內(nèi)容結(jié)束后開(kāi)始組卷,避免在上課時(shí)意外透露考試內(nèi)容。平時(shí)成績(jī)的給定也必須有嚴(yán)格統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),細(xì)化各部分A、B、C、D等級(jí)的評(píng)分要求,避免在大致條件相同的情況下,出現(xiàn)成績(jī)?cè)u(píng)定差異較大的情況。卷面成績(jī)的批改也必須像高考試卷批閱一樣,每個(gè)步驟都給出具體的分?jǐn)?shù),嚴(yán)格依據(jù)步驟給分,試卷采用流水評(píng)閱,授課的教師全部參加評(píng)閱,一人負(fù)責(zé)一道題目的批改,避免某位教師的學(xué)生試卷均由該教師批閱。成績(jī)的評(píng)定對(duì)于學(xué)生選課以及學(xué)習(xí)積極性具有很重要的調(diào)節(jié)作用,嚴(yán)格統(tǒng)一的成績(jī)?cè)u(píng)定方式有助于避免學(xué)生在選課時(shí)選擇管理不嚴(yán)、要求不嚴(yán)格的教師,而冷落治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、要求嚴(yán)格的教師,杜絕學(xué)生以課程考核的難易度為依據(jù),來(lái)選擇授課教師。
4 結(jié)束語(yǔ)
學(xué)分制環(huán)境下,對(duì)于教師授課提出了很多新的挑戰(zhàn),自動(dòng)控制理論課程的理論性強(qiáng),知識(shí)點(diǎn)多,學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大,而該課程的授課教師人數(shù)較多,因此,必須從選課、上課、考核等環(huán)節(jié)入手,把好上課學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)關(guān)、提高授課教師的教學(xué)質(zhì)量關(guān)、嚴(yán)化考核標(biāo)準(zhǔn),使學(xué)生能夠真正從學(xué)分制中受益,體現(xiàn)學(xué)分制的優(yōu)勢(shì)。
自動(dòng)控制理論論文:分析自動(dòng)控制理論在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用
摘要:我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高,新的社會(huì)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下,火力發(fā)電技術(shù)正在不斷進(jìn)行改革與發(fā)展,而自動(dòng)控制理論的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了火電廠熱工自動(dòng)化的進(jìn)步,為擴(kuò)充發(fā)電機(jī)組較大容量提供了的技術(shù)理論支持。本次研究以火電廠熱工自動(dòng)化實(shí)際情況進(jìn)行研究,通過(guò)現(xiàn)狀與實(shí)際應(yīng)用情況,分析出自動(dòng)控制理論未來(lái)的發(fā)展效果,希望為火電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展提供參考。
關(guān)鍵詞:自動(dòng)控制理論 火電廠 熱工自動(dòng)化
熱工自動(dòng)化技術(shù)主要由運(yùn)用控制、熱能工程、智能儀器、計(jì)算機(jī)信息等多種技術(shù)共同組成,可以實(shí)現(xiàn)控制、檢測(cè)火電廠運(yùn)行過(guò)程中的熱力學(xué)參數(shù),從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過(guò)程的控制、調(diào)度、管理、檢測(cè)等工作。通過(guò)熱工自動(dòng)化,可以提高火電廠生產(chǎn)安全性,具有提高產(chǎn)量、優(yōu)化質(zhì)量、降低能耗等優(yōu)點(diǎn),是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的高新技術(shù)。自動(dòng)控制理論主要應(yīng)用在鍋爐、汽機(jī)、輔助設(shè)備的控制中,可以幫助機(jī)組適應(yīng)火電廠工況變化,保障生產(chǎn)過(guò)程的安全性與經(jīng)濟(jì)性。
一、熱工自動(dòng)化領(lǐng)域現(xiàn)狀
(一)使用情況
在我國(guó)熱工自動(dòng)化領(lǐng)域,大多數(shù)廠房控制系統(tǒng)均為DCS,而PLC只在輔助車(chē)間使用。這種情況的主要原因是DCS系統(tǒng)建設(shè)成本較大,火電廠為了降低成本,在可以間斷運(yùn)行的輔助車(chē)間使用PLC進(jìn)行系統(tǒng)控制,由于輔助車(chē)間模擬控制較少,所以并不會(huì)有過(guò)大的影響。而主廠房包含鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電機(jī),為了保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性,就需要選擇DCS來(lái)維持系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
(二)運(yùn)行參數(shù)
根據(jù)模糊控制可以得出鍋爐壓力論域,而AP論域則代表了兩個(gè)不同周期的鍋爐在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的壓力變化論域。燃燒周期往往會(huì)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整,這種調(diào)整會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷加大時(shí),燃燒控制響應(yīng)速度也會(huì)有所增加。由于煤質(zhì)與爐況存在部分差異,所以調(diào)節(jié)效果也會(huì)出現(xiàn)差異,函數(shù)曲線在不斷重疊的情況下,需要使用模糊控制算法來(lái)獲得對(duì)參數(shù)變化的適應(yīng)性,而通過(guò)實(shí)際運(yùn)算也證明了這一特點(diǎn)。
(三)鍋爐汽包
在檢測(cè)鍋爐汽包運(yùn)行情況時(shí),汽包液位系統(tǒng)屬于無(wú)法自我平衡的被控對(duì)象,所以在供水量降低或蒸汽流量增加時(shí),鍋爐并不會(huì)降低傳導(dǎo)給汽包的總熱量,這就導(dǎo)致大量液體受熱產(chǎn)生汽化反應(yīng)。發(fā)生汽化反應(yīng)后,汽包液位檢測(cè)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤,而供水量增大或蒸汽流量降低時(shí),情況也會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn),這種情況就是常見(jiàn)的“虛假液位”現(xiàn)象。由于大多數(shù)鍋爐在設(shè)計(jì)汽包液位回路時(shí),并沒(méi)有將其納入設(shè)計(jì)分析之中,所以汽包液位控制經(jīng)常受到影響。
二、自動(dòng)化控制系統(tǒng)作用
(一)架構(gòu)模式
大多數(shù)自動(dòng)化控制系統(tǒng)以PLC為核心,通過(guò)控制器與網(wǎng)絡(luò)組成了自動(dòng)化系統(tǒng),而且可以向上擴(kuò)展為管理系統(tǒng)。而DCS的核心架構(gòu)模式也是分布式控制系統(tǒng),不僅可以使用正常的DCS控制器,也可以兼容PLC等多種類(lèi)型的控制器。
(二)算法模塊
我國(guó)已經(jīng)對(duì)自動(dòng)控制理論進(jìn)行了大量的研究,而且也獲得了一些高級(jí)算法模塊。目前常用的NT6000設(shè)備模塊,就可以通過(guò)一個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)備的控制與故障報(bào)警功能,而網(wǎng)絡(luò)通訊中也可以通過(guò)該模塊進(jìn)行信息傳遞,使軟件開(kāi)發(fā)速度得到有效提升。每個(gè)設(shè)備模塊均可按照0.5K邏輯量進(jìn)行計(jì)算,而PLC在同樣要求下,其使用的繁瑣性就有較大增長(zhǎng)了。DCS設(shè)計(jì)的主要方向就是系統(tǒng)需求,所以在處理這些問(wèn)題時(shí),經(jīng)驗(yàn)較為豐富。
(三)火電企業(yè)結(jié)構(gòu)
我國(guó)電力供應(yīng)體系不斷進(jìn)行優(yōu)化,各種寬松的制度代表了我國(guó)節(jié)能降耗的信心,而火電企業(yè)也將不斷進(jìn)行結(jié)構(gòu)改革。在“十一五”提出了關(guān)閉小型火電廠的目標(biāo),而完成“十一五”發(fā)展目標(biāo)后,我國(guó)需要關(guān)閉大多數(shù)4000萬(wàn)千瓦以下的小型火電廠,這種情況下,電力工業(yè)結(jié)構(gòu)將發(fā)生非常大的改變。通過(guò)“十一五”計(jì)劃,火電建設(shè)將繼續(xù)向優(yōu)化資源分配的目標(biāo)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)西電東送計(jì)劃。而“十一五”期間,火電行業(yè)效益將呈現(xiàn)出下降趨勢(shì),而企業(yè)獲得的經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)出現(xiàn)較大變化。
三、自動(dòng)控制理論的應(yīng)用
(一)應(yīng)用效果
熱工自動(dòng)化的核心就是自動(dòng)控制,而實(shí)現(xiàn)這種要求則需要運(yùn)用控制、熱能工程、智能儀器、計(jì)算機(jī)信息等技術(shù)共同組成,實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)參數(shù)的檢測(cè)與控制,從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過(guò)程的控制、調(diào)度、管理等功能。通過(guò)正確的自動(dòng)控制理論,可以提高火電廠生產(chǎn)的安全性,增加火電廠經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)鍋爐、汽機(jī)、輔助設(shè)備的自動(dòng)控制,可以使機(jī)組更加適應(yīng)工況變化,保障設(shè)備可以在安全、經(jīng)濟(jì)的環(huán)境中運(yùn)行。
(二)理論發(fā)展
近年來(lái)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展速度不斷提升,而熱工自動(dòng)化技術(shù)也得到了較大的發(fā)展。在新理論、新材料、新工藝的影響下,各類(lèi)新型傳感器不斷出現(xiàn),而控制系統(tǒng)與裝置技術(shù)水平也得到了明顯的提升,新型控制理論與策略不斷出現(xiàn),在生產(chǎn)過(guò)程中獲得了更多的成果。
(三)改進(jìn)控制邏輯
在改進(jìn)控制邏輯時(shí),應(yīng)該通過(guò)綜合比較方法完成系統(tǒng)的整體優(yōu)化,通過(guò)容錯(cuò)邏輯設(shè)計(jì),找出在火電廠運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生故障的設(shè)備,從而實(shí)現(xiàn)控制邏輯的優(yōu)化與完善,并且可以通過(guò)預(yù)先設(shè)置的措施降低邏輯失效幾率,通過(guò)良好的邏輯優(yōu)化模式,可以使系統(tǒng)具有良好的技術(shù)優(yōu)勢(shì),方便后期推廣。
(四)熱工自動(dòng)化技術(shù)
通過(guò)熱工自動(dòng)化技術(shù),可以有效降低火電廠生產(chǎn)成本與能源消耗,對(duì)企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益有著非常明顯的作用。熱工自動(dòng)化技術(shù)不僅可以提高火電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)節(jié)能降耗、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵因素。
四、自動(dòng)控制系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
(一)數(shù)字化電廠
在電力企業(yè)不斷的發(fā)展過(guò)程中,“數(shù)字化電廠”的概念逐漸在廣大電力企業(yè)中普及。通過(guò)管控一體化系統(tǒng),完成了SIS與MIS數(shù)據(jù)的處理與整合,將生成管理、設(shè)備管理、實(shí)施監(jiān)控、移動(dòng)辦公等業(yè)務(wù)融為一體,以發(fā)電生產(chǎn)作為主導(dǎo),以資產(chǎn)管理作為核心,實(shí)現(xiàn)人員、設(shè)備、資金等資源的管理。通過(guò)“數(shù)字化電廠”概念,實(shí)現(xiàn)了電廠、人員、財(cái)務(wù)的高產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作效果,為企業(yè)向精細(xì)化管理進(jìn)步提供幫助。
(二)SIS控制系統(tǒng)
在技術(shù)方面進(jìn)行研究,目前熱工自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)脫離的初級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)建立階段,而是逐漸進(jìn)入應(yīng)用階段。雖然實(shí)際應(yīng)用過(guò)程發(fā)揮了較大的作用,而且部分火電廠也開(kāi)始應(yīng)用SIS作為高層監(jiān)控與管理的工作,但是并沒(méi)有體現(xiàn)出SIS控制系統(tǒng)的生命力。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展,SIS控制系統(tǒng)逐漸進(jìn)入成熟階段,而先進(jìn)的技術(shù)使其成為重要的熱工自動(dòng)化產(chǎn)品,也是我國(guó)可以根據(jù)用戶(hù)實(shí)際需求制定控制系統(tǒng)功能的少數(shù)系統(tǒng)之一。通過(guò)SIS系統(tǒng),可以根據(jù)火電廠實(shí)際情況制定相互契合的熱工控制系統(tǒng),為用戶(hù)提供更加的設(shè)計(jì)方案。
(三)未來(lái)發(fā)展目標(biāo)
目前火電廠使用的DCS品牌為國(guó)外引進(jìn)的品牌,大多數(shù)熱工自動(dòng)化系統(tǒng)均為國(guó)外引進(jìn)的技術(shù),300MW以上的機(jī)組DCS被外國(guó)企業(yè)壟斷,而我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的DCS系統(tǒng)只能在200MW以下機(jī)組使用,性能與功能距國(guó)際平均水平存在較大差異。在90年代初期,我國(guó)逐漸引入DCS系統(tǒng)進(jìn)行研究與應(yīng)用,而DCS功能在發(fā)展到發(fā)變組后,火電廠自動(dòng)化才得到了真正的發(fā)展。所以,為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)的自主創(chuàng)新,必須不斷加強(qiáng)自動(dòng)化理論,實(shí)現(xiàn)電氣熱工一體化的發(fā)展與壯大。
結(jié)語(yǔ):
熱工自動(dòng)化技術(shù)是一項(xiàng)非常重要的控制技術(shù),也是我國(guó)堅(jiān)持節(jié)能降耗,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。為了提高自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)水平,需要加強(qiáng)智能化、透明化、無(wú)線化、一體化的技術(shù)水平,不斷實(shí)踐新的控制測(cè)量方法,簡(jiǎn)化復(fù)雜與繁瑣的操作方法,構(gòu)建出操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的新型熱工自動(dòng)化系統(tǒng)。