《自动控制原理》理论课程教学改革与实践

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1、《自动控制原理》理论课程教学改革与实践　　摘要：针对自动控制原理课程常规教学过程中存在的问题，提出了一些提高教学效果的具体做法和措施，着重对课程教学内容以及实验内容、实验教学方法进行了改进，使学生在学习过程中提高自己的分析问题和解决实际问题的能力，对于巩固和应用所学知识，提高实践能力，把理论和实践很好的结合起来有着重要的意义。　　关键词：自动控制原理教学改革与实践MATLAB　　一、引言　　自动控制原理课程是控制类和电子信息类专业的主要专业基础课之一，通过对控制理论知识的学习，使学生掌握自动控制系统的基本概念和系统分析、设计的基本方法，初

2、步掌握系统实验技能，学会运用MATLAB进行辅助分析设计的方法，为后续课程的学习和进一步深造打下必要的理论基础，该课程对学生建立系统和工程的概念具有十分重要的意义。自动控制原理是一门集理论性、实践性、综合性于一体的课程，有一定的深度和学习难度，在学习过程中容易感到枯燥乏味，传统的教师讲授型教学方式，以教师授课为主，师生互动较少；基本概念、基本原理阐述多，理论与实践脱节，学生难以理解。为了促进教学质量的提高，对该课程进行教学改革是十分必要的。　　二、自动控制原理教学中的几点体会　　1.改革课程体系，优化教学内容，提高教学质量4　　自动控制原

3、理是一门理论性和综合性很强的专业基础课，要求学生具有扎实的基础知识和较强的计算能力，导致学习过程相对困难。再加上课程在教学过程中，内容多学时少的矛盾也较为突出，所以精选课程内容，改革课程体系就是首当其冲必须完成的。应对理论性过强和目前工程实际中较少使用的内容进行适当的调整和删减，做到精选课程内容，突出重点。本课程的重点是线性系统的数学建模、性能分析与综合校正。课程的难点是性能分析与综合校正。在教学过程中，应当突出重点和化解难点，在教学过程中以建模、分析和综合为贯穿全课程的主线，进而展开教学，使学生在整个学习过程中，做到举一反三，从而对自动

4、控制理论有一个完整清晰的理解。　　针对理论性较强的内容，在教学过程中淡化推导，淡化具体的计算过程，强化定性分析和认识。以具体工程实例为出发点，通过恰当的举例，把抽象问题具体化，便于学生对抽象概念的理解，让学生不再认为是在学习一门纯理论的课程，而是一门工程实践课程，消除对课程的恐惧感，增加学习的兴趣。比如控制理论中反馈是一个非常重要的概念，在讲到开环和闭环时，可以用生活中实例来说明，一台真正的全自动洗衣机如果能检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源的功能，它就是一个闭环控制系统。　　2.多种教学方法相结合，提升教学手段4　　自动控制原

5、理课程理论性强，内容抽象，并且计算内容非常多，在分析的过程中还大量使用图表，如果用传统的板书式教学，会花费大量的时间在公式推导和曲线绘制上。而多媒体教学可以在绘图的准确性和快速性方面有较大提高，还有助于学生对抽象知识的理解。在教学中以多媒体教学为主，对于一些重点难点适当的辅以板书，同时加强课堂互动，提高教学效果。　　自动控制原理是来源于控制实践的理论课程，在学习系统分析和综合校正的过程中，计算量很大，分析过程繁琐，学生理解起来比较困难。MATLAB软件功能强大，具有先进的视觉化功能，是一种强大的科学计算语言。特别是研究系统中某个参数或环节

6、变化时对系统的影响，可以很直观的通过MATLAB展现出来。例如，已知一侦察车速度控制系统的开环传递函数为，要求是用频率响应法选择系统增益K，使侦察车速度控制系统的单位阶跃响应有较小的稳态误差和超调量。根据劳思稳定判据可知：使闭环系统稳定的K值范围为K>0。可将系统近似为振荡二阶系统，取不同K，通过用MATLAB编程，可绘制出系统的单位阶跃响应曲线如图所示　　综合考虑图中结果，以取K=10时系统的各方面性能较好。　　在教学过程中发挥MATLAB在自动控制原理教学中的应用，使学生在此过程中可以即时观察分析结论，以加深对课程本质的理解，全面掌握

7、所学内容。　　3.重视实验实训教学，培养学生实践和创新能力4　　实验教学不仅是对理论知识的验证，更重要的是培养学生动手能力、创新精神和能力的重要途径。传统的实验课程主要是利用实验箱做一些验证性实验，实验结果受各方面影响很大，不利于学生理解和认识。利用MATLAB软件的SIMULINK仿真平台作仿真实验，能很好解决物理实验的不足，加深对课程知识的理解，还可以将实验延伸到课外进行。学生根据个人情况自主选择难度等级不同的实验，根据系统的性能要求，独立完成系统设计，系统搭建和调试，记录原始数据和图形，写出实验报告。不仅调动了学生学习的主动性和积极

8、性，巩固了课程理论，激发了学生学习的热情，还培养了学生的动手能力和独立思考的能力，使其观察、分析和解决问题的能力都有很大的提高。对于巩固和应用所学知识，提高实践能力，把理论和实践很好的结合起来