（哈爾濱工業(yè)大學(xué) 黑龍江 哈爾濱 150000）

摘要：機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)是一門以實(shí)踐性為主的基礎(chǔ)課程，通過課程改革來實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)的實(shí)踐和應(yīng)用，能夠使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)課程的內(nèi)在含義。基于此，文章對(duì)《機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)》課程教學(xué)的應(yīng)用與實(shí)踐進(jìn)行了詳細(xì)分析，有利于教學(xué)質(zhì)量的改善。

關(guān)鍵詞：《機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)》；課程教學(xué)；應(yīng)用；實(shí)踐

【中圖分類號(hào)】TP1-4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）34-0021-01

作為一門包含了多個(gè)學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課程，機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)中主要有離散數(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)以及微積分等。學(xué)生對(duì)于這些知識(shí)不能進(jìn)行充分的理解，由于這些數(shù)學(xué)內(nèi)容具有較強(qiáng)的概括性，無法具體闡述工程與物理的意義。另外，機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)課程與其他課程之間的聯(lián)系比較少，其實(shí)踐環(huán)節(jié)基本上都是對(duì)數(shù)學(xué)理論知識(shí)的驗(yàn)證，不利于學(xué)生實(shí)踐能力的提升。文章以學(xué)生的實(shí)踐能力為基礎(chǔ)，對(duì)機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)的課程教學(xué)實(shí)踐展開了具體分析，有利于提升學(xué)生的實(shí)踐能力。

一、機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

在大多數(shù)的機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)中，都會(huì)將模擬放大器、電容電阻作為控制對(duì)象，讓學(xué)生以實(shí)驗(yàn)箱為基礎(chǔ)進(jìn)行裝置參數(shù)和設(shè)計(jì)的計(jì)算校正，從而順利開展測(cè)試模擬實(shí)驗(yàn)，在系統(tǒng)性能轉(zhuǎn)變的情況下對(duì)其進(jìn)行認(rèn)真觀察。于學(xué)生而言，系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的控制對(duì)象基本上都是模擬電路，而系統(tǒng)性能即曲線與數(shù)據(jù)，在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后，仍然需要學(xué)生進(jìn)行抽象的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。

2.實(shí)驗(yàn)課現(xiàn)狀

試驗(yàn)箱控制在目前機(jī)電系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)課中是一個(gè)非常常見的形式，其模式具體為：實(shí)驗(yàn)講解、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、實(shí)踐應(yīng)用，需要學(xué)生按照具體的步驟開展實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，要求學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書一步一步進(jìn)行，在設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)步驟和要求基礎(chǔ)上順利完成實(shí)驗(yàn)，從而得到一定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并在機(jī)電系統(tǒng)控制原理、含義以及性質(zhì)的基礎(chǔ)上對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真分析。該種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ竭^于古板，不利于發(fā)散學(xué)生的邏輯思維核和創(chuàng)新能力，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)也造成了非常嚴(yán)重的影響[1]。

二、機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)分析

1.實(shí)驗(yàn)組成

對(duì)于機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的組成而言，如果按組成結(jié)構(gòu)劃分，可以分為硬件部分和軟件部分；按實(shí)驗(yàn)臺(tái)型號(hào)劃分，包括82sxy電機(jī)旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、DBM200電機(jī)-磁粉制動(dòng)器實(shí)驗(yàn)臺(tái)以及DBM200電機(jī)旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)等。

2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

開展相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的目的主要包括：在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)硬件部分的功能進(jìn)行掌握；通過實(shí)驗(yàn)獲得電機(jī)的死區(qū)電壓；充分了解軟件的編程方法，做好程序的聲明、調(diào)用以及編寫等；檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速與電樞電壓之間的關(guān)系，并求出正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速電壓曲線斜率。

3.實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)原理為：首先，在直流電機(jī)中一直存在死區(qū)電壓，開展實(shí)驗(yàn)時(shí)系統(tǒng)之間的摩擦轉(zhuǎn)矩就會(huì)產(chǎn)生死區(qū)電壓，即0v開始加載的電壓到電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)的電壓，都稱為死區(qū)電壓；其次，電機(jī)的標(biāo)定就代表著輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓之間的關(guān)系。輸入電壓一般都是通過程序輸入得到，而輸出轉(zhuǎn)速即碼盤檢測(cè)轉(zhuǎn)角與程序計(jì)數(shù)器時(shí)間間隔的比值。我們一定要注意，在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)死區(qū)電壓與電機(jī)標(biāo)定曲線是完全不同的。

4.實(shí)驗(yàn)流程

在開展機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)時(shí)，要按照以下流程進(jìn)行：首先，將實(shí)驗(yàn)裝置的電源打開，點(diǎn)擊桌面上命名為實(shí)驗(yàn)的文件夾，之后點(diǎn)擊文件正轉(zhuǎn)標(biāo)定.vbp，之后雙擊frm文件，實(shí)現(xiàn)電壓輸入，隨后點(diǎn)擊電機(jī)的啟動(dòng)按鈕，將電機(jī)開啟。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)1s之后，點(diǎn)擊停止按鈕，并記錄下電機(jī)的轉(zhuǎn)角與時(shí)間；其次，增加電機(jī)的電壓，并重復(fù)上面的步驟，直到輸入電壓增加到25v為止；再次，調(diào)整電機(jī)的正負(fù)極接線，并重復(fù)上面的步驟；最后，加大負(fù)載，重復(fù)上述步驟。

5.實(shí)驗(yàn)報(bào)告

在完成實(shí)驗(yàn)之后，繪制出電壓轉(zhuǎn)速曲線，并將死區(qū)電壓、曲線斜率標(biāo)出，求出電壓的轉(zhuǎn)速函數(shù)。將負(fù)載前和負(fù)載后的曲線進(jìn)行對(duì)比，探討負(fù)載增加后是否會(huì)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速標(biāo)定產(chǎn)生影響。

三、機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)改革

1.開展演示性實(shí)驗(yàn)

演示性試驗(yàn)的開展方便學(xué)生掌握機(jī)電系統(tǒng)控制相關(guān)知識(shí)，并更好的理解控制系統(tǒng)的控制方式和構(gòu)成。因此，在機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)課程改革時(shí)，要積極開展演示性實(shí)驗(yàn)，并為其提供相對(duì)完整的硬件配置、軟件程度以及控制參數(shù)等，從而加強(qiáng)學(xué)生對(duì)曲線和數(shù)據(jù)的控制，并在分析系統(tǒng)調(diào)試的基礎(chǔ)上，更好的掌握機(jī)電系統(tǒng)控制中的工程含義以及分析方法，切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

2.組織數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)

在機(jī)電控制系統(tǒng)中MATLAB語言和Simulink仿真環(huán)境應(yīng)用越來越廣泛的同時(shí)，MATLAB Simulink語言在國(guó)內(nèi)外高校中成為了非常有效的計(jì)算機(jī)工具，能夠?yàn)楦咝W(xué)習(xí)提供內(nèi)部函數(shù)、模型庫，方便控制系統(tǒng)詳細(xì)分析頻域、時(shí)域以及根軌跡等。因此，在實(shí)際的教學(xué)過程中，應(yīng)該將數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)融入到一些基礎(chǔ)課程中，使學(xué)生能夠應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和計(jì)算。另外，如果將演示性實(shí)驗(yàn)與數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起，取得的效果會(huì)更加好，能夠以傳遞函數(shù)模型為基礎(chǔ)的數(shù)字仿真設(shè)計(jì)根據(jù)位置的隨動(dòng)系統(tǒng)而發(fā)生相應(yīng)的變化，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的有效運(yùn)行[2]。

3.完善課程設(shè)計(jì)

機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)課程的設(shè)計(jì)目的為在實(shí)際系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合的分析和校正，并有效利用控制理論和相關(guān)知識(shí)。而在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該以學(xué)生為主體，并充分發(fā)揮出學(xué)生的主體作用，要求學(xué)生以教師所提出的設(shè)計(jì)思路和要求為前提，利用演示性實(shí)驗(yàn)、數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)獲取相應(yīng)知識(shí)，完成設(shè)計(jì)系統(tǒng)的有效分析。

4.轉(zhuǎn)變考核方式

考核方式的轉(zhuǎn)變是機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)課程改革的關(guān)鍵，要在機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)課程標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，建立一個(gè)能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)體系。而且，在實(shí)際的考核過程中，教師要對(duì)過程評(píng)價(jià)引起重視，將重點(diǎn)放在激發(fā)學(xué)生主動(dòng)性、培養(yǎng)學(xué)生自信心上面，進(jìn)而提高實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量。

四、結(jié)束語：

綜上所述，要想實(shí)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)的實(shí)踐性教學(xué)，一定要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試的能力。因此，在教學(xué)過程中，教師可以通過數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)、演示性試驗(yàn)以及課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析系統(tǒng)、設(shè)計(jì)系統(tǒng)的能力，使學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問題的能力得到有效提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]何俊.機(jī)電系統(tǒng)控制基礎(chǔ)教學(xué)的實(shí)踐性路徑探索[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2016，14：127-128.

[2]胡志剛，陳偉卓.“機(jī)電控制系統(tǒng)調(diào)試與檢修”課程的情境式教學(xué)設(shè)計(jì)[J].紡織服裝教育，2014，03：230-232.