计算机控制系统课程的核心理念
来源:华文易迅 时间:2023-10-06 09:00:02
以往以课堂讲授为主、实验为辅的教学模式,存在着严重的弊端。由于本实验多为验证型实验,实验对象均已封装,学生只需插线连接即可得到实验结果。虽然他们完成了实验,但是他们并不能真正融合每一门课所学到的知识,更重要的是,在实际工作中,他们之间存在着很大的差异。
因此,我们采取了实验教学和理论教学相平行的教学模式。学员实验主要在课堂上设置控制系统,例如电阻炉温度控制系统。一是利用两个学时来讲解整个系统的全部功能;构成及工作过程;在学生对整个计算机控制系统有初步了解后,在实验室内演示所设计的控制系统;详细讲解理论内容和实物的对应关系,例如电脑、加热器、接口电路、启动器、检查元件、执行机构等,再结合实物与学生讨论设计方案及提出的问题。学生们将自己的设计方案带到实验室进行验证。第四部分是同学们自己设计的系统调试与优化。
透过系统级—单元级的循环过程,同学们不仅对计算机控制系统课程的核心理念有了深刻的了解,并且在实际体验中经历了产品设计的整个过程,也充分意识到实践操作的重要性,感受到设计成功的喜悦,极大地激发了继续学习的兴趣。除基本的实验外,我们按综合实验由浅到深设计四个:
(一)数字控制算法的模块。针对本课程的教学内容,用C语言对各种类型的数字控制算法(包括:PID算法及其变形、数字滤波算法、最少拍算法、达林算法、状态观测器等)进行了模块化设计思想的编程实现。
㈡温度闭环式数字控制系统。由一种简单的电加热控温箱和微机实验箱组成一种温闭环控制系统,学员根据自己设计的控制方案,对系统硬件进行连接与配置,并从控制算法模块中选择所需算法。调节控制器参数和外界干扰条件,观察系统运行状态。
(三)步进电机数字闭环控制系统。采用小容量直流步进电动机随动装置和微机实验箱组成步进电机闭环控制系统,根据实验设计的控制方案,对系统硬件进行连接与配置,并在控制算法模块中选择所需的算法控制系统,通过施加外界干扰,观察系统的运行状态;并且进行实时记录分析。
(四)上位监视的数字闭环控制系统。基于数字化闭环控制系统的实现,可以考虑开发具有上位监测功能的在线闭环系统。在此监控软件平台上,可以实现系统控制算法配置、控制器参数调整、定值修改等功能,同时还可以开发出系统工艺图、运行参数实时趋势曲线、报警画面和参数显示等功能。让学生可以根据自己的设计方案,通过该平台系统灵活调节控制算法,并对系统运行进行监测。
本课程的实验内容更适合于快速发展的计算机工程控制技术要求,使学生在参加工作之后能尽快适应实际工作。
要实现最优教学效果,必须根据生源情况因材施教,课堂教学以外,教学管理也非常重要,实验教学、作业情况、答辩和最后评估都要认真执行,才能达到效果,避免流于形式。然而却出现了一个问题:老师需要的精力投入更多。
另外,实验室尚未完全开放,学生实验自由受资源和时间的制约。为此,我们有必要探索更为合理的教学过程,改进教学手段,以达到本课程教学效果的最优化。
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