“机械工程控制基础”课程教学探索与实践

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1、“机械工程控制基础”课程教学探索与实践机械工程控制基础课程教学探索与实践　　引言　　《机械工程控制基础》是机械类专业的专业基础课和必修课程，也是按大类招生后机械大类专业的平台课程[1]。介绍控制理论的基本原理及基本知识与其在机械工程中的应用。内容包括拉氏变换数学方法；系统的数学模型，系统的瞬态响应与误差分析，系统的频率特性，系统的稳定性，控制系统的校正与设计和控制系统的计算机仿真与辅助设计等。其课程特点是概念比较抽象，理论性较强，要求具有一定工科数学基础，理解上具有一定的难度和深度[2]。　　1.改进教学方法，弱化理论，加强实践　　机械工程控制基础是一门将控制理论

2、应用于机械工程的课程。该门课程理论性很强，抽象难懂，学生在学习过程中普遍反映学习吃力、难以理解或是听懂了不会做作业。鉴于这种情况，在教学中实行立刻弱化理论，加强实践的方法。比如讲到系统的传递函数这一节的时候，省去对拉普拉斯变换的大规模的证明，对拉普本文由.L.收集整理拉斯变换只是提概念，在零初始条件下，将微分变为对输入、输出量乘以S，有多少重积分就乘以S的多少次方，将积分变为对输入、输出量除以S，有多少重积分就除以S的多少次方。在讲拉普拉斯变换的时候举实际的例子，而不讲理论推导。这样学生就很容易理解传递函数的概念并容易自己求传递函数。在讲乃奎斯特稳定判据的时候，省

3、去乃奎斯特稳定判据的理论推导，主要讲乃奎斯特判稳方法的应用。在讲授的过程中，针对每种不同的情况都举一两个例子，便于学生理解。在讲系统的稳定性这一章的时候，省去李亚普诺夫稳定性的理论讲解，而采用举实际例子，让学生理解什么是系统的稳定性。这样能使授课更形象，学生理解得更快。　　2.重视计算机在本课程中的应用　　本课程虽然是一门理论课，但是每章课程都涉及到了计算机的应用。在教学的过程中，应重视计算机的应用。不仅在每一章讲解完毕后都安排计算机实验课，同时，在课程的讲授过程中也多给学生做计算机分析。比如在讲解第三章系统的时间响应分析时，用matlab软件把不同系统的时间响应

4、画出来并比较分析，这样学生理解起来更形象，更有兴趣。在讲授乃奎斯特稳定判据的时候，讲授人工画系统的乃奎斯特曲线，学生接受起来非常困难。如果将计算机引入课堂，使用计算机画乃奎斯特，教学生使用计算机画出的乃奎斯特曲线来判别系统稳定性，这样通俗易懂，学生容易掌握。同时在每一章结束后都安排实验课，将理论与计算机相结合，使学生掌握使用现代先进的方法来分析系统。　　3.加强案例教学，强化工程应用　　机械类教材的特点就是案例很多，本门教材也不例外，同容配有很多案例，这样学生听起来非常形象，易于接受。比如在引言中要尽量列举自动化发展过程中的一些实际例子，这样能培养起学生对这门课的

5、兴趣。在讲授典型环节的传递函数的时候，不要只讲理论，每种环节都举几个例子，这样不仅形象，更能加深同学们对传递函数这一概念的理解。在讲授系统时间响应分析的时候，不能只对每种系统进行数学分析，如果在讲授每种系统的时候都配备一、两个例子，将理论与实际相结合，这样学生不仅会对系统进行数学分析，还可以把数学分析应用到实际的工程中去。机械工程控制基础这门课的最终教学目的就是要学生能对一个实际的系统进行分析和校正。在讲授第六章系统的性能指标与校正的时候，不能只分析书上的理论例子，而是要多举工程中的实际例子，对实际例子进行分析和校正，这样学生才能将所学的校正方法应用到实际工程中。

6、在讲授系统的校正过程中，由于串联校正法过于理论，学生很难接受并应用，同时在现代生产中并不是采用这种方法进行校正，故此中方法只是简单讲解。对PID校正重点讲解，因为在实际生产过程中，基本上都是采用的PID校正，而且这种校正方法简单易行，学生容易掌握，经过课堂教学实践表明，学生对PID校正掌握情况良好，并能自己对不同的实际系统进行分析和校正。　　4.深刻领会概念内涵，形象授课　　机械工程控制基础这门课有大量概念都很难理解，在备课的时候就要求教师能深刻的理解概念的精髓，并能通俗易懂的把这些概念教给学生。比如在讲授系统的传递函数方框图的简化的时候，学生不明白为什么串联系统

7、是两个传递函数相乘，如果理解了方框图的信号的流向这个本质，再教授给学生，学生就能理解了。再比如学生不能理解什么是系统输出的振荡，如果抓住振荡的实质，配合一个RLC振荡电路讲解，学生就能很快地接受。　　5.结束语　　随着控制理论的发展，新的控制方法和控制手段也越来越多，自动控制技术已经渗透到各个领域[3]。本文针对机械工程控制基础的课程教学进行了一些探索与研究。实践证明，通过改革，激发了学生的学习兴趣，降低了课程的难度，学生容易接受，同时加强实践教学和大量加入计算机的应用，能做到使学生学以致用，取得了很好的教学效果，为后续课程的学习奠定了很好的基础。