1、機械專業自動控制系統"教學體系改革研究機械制造論機械專業自動控制系統教學體系改革研究 盧曉紅，王殿龍，陳星，任宗金 (大連理工大學機械工程學院，遼寧大連116024 ) 摘要：面向機械專業學生開設的自動控制系統課程，應該有別于面 向自動化和電氣專業的電力拖動自動控制系統或自動控制原理,應該是 控制工程、機械測試技術等課程的出口，為后繼的畢業設計提供必要的理論基礎， 使學生掌握分析解決工程問題的能力。在調硏國內外高校開設的自動控制相關課 程基礎上，通過改革課程知識體系，改良教學內容，初步形成了課程知識體系及 教學內容建設方案推行案例教學及seminar教學模式采用閉卷考試、semina

2、r 成績評定及平時成績考核相結合的課程考核方式。最終實現培養學生自動控制創 新思維和實踐能力的目標。 關鍵詞 ：自動控制系統；機械專業；seminar教學；考核 中圖分類號:g642.0文獻標志碼：a文章編號：1674-9324 ( 2016 ) 03-0084-02 作者簡介：盧曉紅，大連理工大學機械工程學院副教授；王殿龍，大連理工大學機械工程學院教授；陳星,大連理工大學機械工程學院副教授。 在美國，很多知名大學機械工程系都開設自動控制相關課程。具體如下: 普渡大學開設自動控制系統(automatic control systems )和制造過程的計算機控制(computer control

3、 of manufacturing processes )課程;普林斯頓大學開設微處理器測量/控制(microprocessorsformeasurement/control )和現代控制(modern control )課程；康奈爾大學開設反饋控制(feedback controls )和多變量控制理論(multivariablecontrol theory )課程；伊利諾伊大學開設工業控制系統(industrial control systems )和機械系統計算機控制(computer cntrl ofmeeh systems )課程；佐治亞理工大學開設制造系統的微機控制(micropr

4、ocessorcontrol of manufacturing systems )課程;密歇根大學安娜堡分校開設自動控制(automatic control );加州伯克利大學開設反饋 控制系統(feedback controlsystems )和現代控制系統(advanced controlsystems )加州理工大學開設閉環控制天closed loopflow control ) 和反饋及控制電路(feedback andcontrol circuits );斯坦福大學開設反饋控制設計(feedback control design )和控制設計技術介紹(introduction to

5、control design techniques 在國內有 100 多所大專院校都面向機械專業本科生開設自動控制、微機控制相關課程，其中清華大學精密儀 器系面向本科生開設數字控制技術；浙江大學面向機械電子工程專業開設微 機控制技術。通過上述分析可以看出,面向機械專業學生開設的自動控制系 統課程，應該有別于面向自動化和電氣專業的電力拖動自動控制系統2 或自動控制原理34 z應該是控制工程、機械測試技術等課程的出口，為 后繼的畢業設計提供必要的理論和實踐基礎,使學生掌握分析解決工程問題的能 力。我校是教育部批準實施卓越工程師教育培養計劃的高校，機械專業是首 批進入該計劃的專業之一。為貫徹學校對本

6、科生實施精英教育及培養精英人才的 整體定位，落實卓越計劃培養高素質創新型人才的指導思想，我們對現有機 械專業的課程體系進行了梳理和調整,以適應工程能力素質培養為主線的卓越 工程師人才培養模式。其中,自動控制系統是機械專業的主干課程之一， 其教學效果關系本專業卓越工程師的預期能力培養，因此該課程教學體系改 革具有重要意義。一、課程知識體系及教學內容建設自動控制系統課程應結合工業自動化實踐，融合控制技術、計算機技術和通信技術，涵蓋經典和現代控制理論（控制工程中已講解的經典控制 理論只需簡單回顧）,以工控機為工具，相應的硬件技術和軟件技術結合為手段, 系統的工程實現為目的，從而實現理論、技術與實際應

7、用相結合。在保證課程基 本內容完整性的前提下,根據專業需要確定課程內容,建立完善的、有層次的課 程體系。根據課程建設的需要，結合我校專業特點和需要，在總結多年教學經驗 的基礎上，借鑒其他高校自動控制相關課程多媒體教學的經驗，增加實際工程案 例視頻，進一步完善和豐富本課程的教學課件。搜索當前國際上與教學內容相關 的先進科研成果與工程實例，將最新的科研成果不斷地引進到教學體系中，將課 堂教學與科硏緊密結合,豐富學生的工程實踐知識,提高其知識應用能力。在上 課過程中,通過機器人及其控制系統，汽車里的自動控制技術，數控機床，樓宇 自動控制系統等視頻案例，直觀地讓學生了解自動控制系統的實用性和先進性。讓

8、學生對于自動控制系統中的檢測、反饋及控制環節有直觀的認識；在學生頭腦 中形成一種穩固的自動控制理念，培養學生對自動控制知識的應用和創造的能 力。在教學過程中重點講述基本概念、基本原理和基本方法。尤其隨著計算機控 制系統的發展，在課程中側重于離散化控制系統的講授，通過典型示例，強化自 動控制系統的工程實際應用,使學生看到的不僅是一個個抽象的傳遞函數、枯燥 的各種變換，更是看到抽象的公式和變換背后的物理系統和工程意義。讓學生體 會到應用自動控制知識解決具體工程術問題的樂趣，進而激發學生的學習興趣。 二、案例教學及seminar教學模式自動控制系統是工程性極強的一門課程，圖例較多，如系統的結構框圖、

9、系統動態過程的響應波形、基本單元的控制電路等。通過實驗教學可以使學生的 知識、能力和素質得到綜合培養。但目前自動控制系統實驗學時有限、實驗設施 有限,要改進自動控制系統綜合實驗系統的建設，需要較大的人力物力投入。由 于目前人員資金方面的原因,我們擬增加利用matlab、simulink和labview 對控制系統進行分析和設計的內容，制作拓寬性演示實驗，建立可視化演示平臺, 介紹工程實例。不但可以增加教學信息量，而且對插圖和課程中的重點和難點反 復地進行指點和回顧，便于學生理解和掌握課程內容。另外，學生可在計算機上 進行仿真實驗，觀察控制效果，有利于提高課程的教學質量，讓學生多方位、立 體式接

10、觸新知識，開闊學生的知識視野。使學生深刻理解所學知識，培養工程觀念，樹立工程意識，為學生后續的專業課學習及參力的工程工作奠定基礎。此夕卜, 還也能節省實驗設備的投資。嘗試在授課過程中加入3節seminar課程,seminar意譯為硏討課5。這種教學模式在歐美較多采用，但在我國,還處于探索階段。可以將學生分成幾個小組，授課教師給定題目范圍，讓學生提岀控制 方案”從傳感器的選擇，到控制器的設計,都由學生通過運用所教內容和提供的 參考書目自主完成。也可以由學生根據興趣自由選題，鼓勵學生自己查閱文獻及 網上資源，以達到充分挖掘學生的學習潛能，促進學生解決工程實際問題的能力， 為培養研究型人才及工程應用

11、人才奠定基礎。 三、課程考核方式及內容的硏究由于閉卷考試的方式評分比較客觀、公證”而且期未閉卷考試會促進學生對整個課程內容進行系統深入的復習，閉卷考試的方式仍然在考核中占重要比 例,初步確走為60%。與此同時，考慮seminar課程的成績評定，比例初步確 定為30%o seminar評價標準綜合考慮學生的查閱資料能力、總結能力、課堂 表現能力、語言表達能力、團隊合作能力及獨立完成科硏任務的能力等上面。和 助教一起按照各分項打分。此夕卜，平時成績占10% z考量依據來源于平時的出勤及作業質量。 通過機械專業自動控制系統教學體系改革硏究,初步形成了課程知 識體系及教學內容建設方案；積極推行案例教學及seminar教學模式;采用閉 卷考試、seminar成績評定及平時成績考核的課程綜合考核方式。自動控制系 統課程學習過程中，結合國家需求及技術發展趨勢激發學生的創造熱情；結合 科研項目及工程實踐進行教學，保證授課內容充實、生動；以任務為導向，對學 生進行積極、有效引導。使學生具有廣闊的發揮聰明才智的空間，達到培養學生 創新思維和實踐能力的目的。 參考文獻： 1王曉琳電力拖動控制系統教學中的探索與實踐j科技信息，2007 ,(3 ): 9-10. 2張敬南電力拖動自動控制系統中的仿真教學j.電氣電子教學學報，2010 z