自动控制原理(精选5篇)
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自动控制原理范文第1篇
关键词：自动化；控制系统；自动控制原理； 强化概念
中图分类号：TP13文献标识码：A
1 引言
“自动控制原理”是研究自动控制共性规律的技术科学。控制理论与其它任何学科一样，源于社会实践和科学实践。随着社会生产和科学技术的迅猛发展，自动控制已形成了完整的理论体系，主要包括经典控制理论、现代控制理论，以及自20世纪80年代逐渐形成的大系统理论和智能控制理论。“自动控制原理”是自动化类专业一门很重要理论基础和技术课程。该课程的特点是：内容丰富、理论性强、涉及知识面广、信息量大、而且比较抽象，是具有一定深度和学习难度的课程。本文主要讨论如何在这门课程的教学过程中把抽象的理论具象化，如何提高大家的兴趣，如何把这门课程与整个专业体系结合起来。
2 上好《自动控制原理》第一课
对于这门难度很高的课程，第一课一定要给予学生充分的感性认识，为基本概念的掌握打下好的基础。只有掌握了基本的概念，学生才有进一步自我深化的可能。而同时感性认识的获得的方法莫过于实际的例子。笔者为此设计了一些例子来进行教学，获得了较好的效果。现举出常用的一个例子与大家共同探讨。
如图所示，这是一个水位自动控制系统。
首先需让同学们明白这个系统的控制过程。在教学实践中发现，由于比较贴近生活，同学们对于这个系统的自动运行原理基本都能自发自然的理解，不需太多的引导。但当教师要同学们对他自己的理解进行表述时却都不能准确完整的表达。因此在教学过程中要引导大家如何进行准确完整的表述。一般有以下这样几点需要表述出来。
（1）系统的控制目标是什么？被控制量是什么？被控对象是哪个？扰动量有哪些？（被控对象和被控量不要混淆，要让同学们分清楚，同时还要让大家明白系统的概念）
（2）什么元件实现对被控对象的驱动？这个元件就是执行元件。
（3）哪个元件实现对被控量的测量？它就是检测元件。它的信号是如何反馈的？
（4）输入量由哪个元件给定？反馈量如何与给定量进行比较？（一般要进行反馈量大于给定量和小于给定量的两方面分析，在讲解的时候要重点突出负反馈在自动控制系统中作用和地位）
（5）系统还有哪些元件给定？它们在系统中起什么作用？
通过这样的引导，同学们基本能完整准确的表述。反复进行这样的训练，同学们从中可以得到这些学习效果：基础概念不断丰富深入认识理解，系统的缜密的思维不断建立完善，语言表达能力得到提高。而且在分析的过程中，同学还能感觉到自动化原来并不是那么神秘，是可以学会，可以掌握的，从而提高大家学习兴趣。
当然在实际教学中，不能仅举上述一个例子，还需很多例子，如直流调速系统、位置随动系统、过程控制系统（一般书上温度控制最常见到）等等。例子越多，同学们感性认识越丰富，基础概念理解越深入准确。当然这个学习的过程中，还应该适当的留下空白，让同学们解答，或者让同学们写出一些简单控制系统的分析，作为大作业评讲。
我们在分析自控过程时，要让同学们领会到自动化专业课程体系的结构，知道每门课程的基本作用和地位。从而通过这门课程让大家可以初步建立起本专业的知识框架，至于具体内容，当然需要每门课程的具体教学去完成了。
3 对“自动控制原理”课，从实际控制系统入手进行教学，强调工程和物理概念
“自动控制原理”是一门理论性较强的课程，涉及知识面广，信息量大，所涉及的数学基础较为广泛，从微积分，复变函数，离散数学到矩阵理论。学生觉得难学，教师觉得难教。如果在教学过程中只注重一般的数学论证，缺乏工程和物理概念的阐述，学生学后不知用在哪里，如何运用。学生在课堂上忙于做笔记，课后忙于根据公式作大量的习题，考完试后，公式忘掉了，脑子里一片空白。这样的学习效果为后续专业课程的学习、毕业设计以及就业工作等带来许多问题。
任课教师必须有一个明确的认识，那就是设置本课程的教学目的并不在于使学生仅仅多学一些知识，而是通过该课程的学习，在学生头脑中形成一种稳固的思想，并使他们自己学会找出与本专业的实践结合点，培养一种对知识应用和创造的能力。在教学过程中一定要重点讲述基本概念、基本原理和基本方法。
通过典型示例，引出控制、自动控制，反馈等基本概念。例如，通过人骑自行车这样一个最简单的例子，引出控制系统的基本构成，通过人的控制将不稳定的被控对象通过反馈控制变成稳定，并且可实现跟踪控制，进而引出机器人控制这个热点的控制问题。根据换热器的温度控制，让同学们明确闭环控制的首要目的是为了克服不确定性因素，如对象本身的不确定性以及不确定性的干扰等。在关于稳定性的教学中，还要明确反馈可能会引起系统的不稳定，保持系统的稳定性是控制系统设计首先必须满足的基本要求。通过系统传递函数分析的关于系统的稳定性是有界输入/有界输出（BI/BO）稳定性，因传递函数本身就是关于系统的输入输出描述。通过这些典型示例，使学生们对学习本课程的任务有一个感性认识，明确自动控原理课程的主要内容就是采用时域、根轨迹、频域等各种方法分析控制系统的性能，并根据要求的系统性能指标，进行控制系统的设计校正。在掌握了这些基本概念后，学生的学习就有了明确的目的性。为了定量分析自动控制系统的性能，需用数学模型描述实际的物理系统，引出传递函数的概念。传递函数是控制理论中很重要的一个概念，不仅要让学生掌握它是在零初始条件下输入输出变量的拉氏变换之比，更要明确它表示的是输入输出的变化量之比。还可把它引伸为一个算子，实现从输入到输出的一个变换。同时还要明确传递函数只能描述元件或系统输入输出特性，即端部特性，而不能描述其内部状态。通过传递函数的引入，可建立控制系统的方框图。整个经典控制理论都是以传递函数为核心，围绕着系统方框图进行分析和设计。通过强化物理概念，使学生们看到的不仅是一个个方框图、传递函数，更要看到方框图背后所代表的物理系统，这样在进行分析和设计时就有了明确的物理概念。
在知识的传授中，注重控制思想和工程背景。本课程的设置目的不仅是对这门学科知识的掌握，更重要的是在各行业中的具体工程应用。因此在教学的全部过程中必须注重课程在工程的具体情况，并将工程的分析、设计实现方法渗入课程的教学中，如PID参数的整定及工程整定等。还应向学生介绍控制理论的前沿和热点，并结合教师的科研介绍在工程中的应用，以此使学生学会寻找各行业与控制理论的结合点，并去开创新的结合点，从而培养学生应用知识的能力和创新的能力。
4 注重“自动控制原理”与“信号与系统”有机结合，拓宽学生的知识面
自动化专业开设的“自动控制原理”和“信号与系统”两门课，都是作为专业基础课开设，两门课程在内容上存在一定的重复。将两门课的内容有机的结合在一起，做到一加一等于二，甚至大于二。“信号与系统”和“自动控制原理”是不同性质的专业基础课，虽然在内容上存在重复，但在思想体系及出发点上不同。 “信号与系统”偏重于弱信号的处理与传输，为通信系统的学习做准备。而“自动控制原理”则侧重系统的应用。因此在“自动控制原理”的教学过程中，注重对基本概念、基本理论和基本方法的阐述，使学生等到一定的工程应用概念。在选用例子时，尽量选用实际控制系统的例子，这样能够使学生在很少的时间内理解一般系统的控制规律，掌握控制系统的有关概念。而在讲述数学模型中的信号流图，采样系统中的z变换和差分方程的求解等内容时，由于这部分内容与“信号与系统”中的部分内容相重复，就可简单讲解。在“自动控制原理”中不重点讲述的脉冲响应函数和卷积的概念，而在“信号与系统”中作为重点进行阐述，这样可以拓宽学生的知识面，为第三学年学生选专业奠定了基础。
在自动化专业，同时开设“自动控制原理”和“信号与系统”两门课的时间还不长，在教学过程中会暴露出许多问题，如何在教学内容上统筹安排，使学生在有限的学时内获得更多的知识，仍需在今后的教学实践中不断探讨。
参考文献
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[3]胡寿松. 自动控制原理（第四版）[M]. 北京： 科学出版社，2002.
自动控制原理范文第2篇
关键词：自动控制原理；实验教学；教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）36-0191-02
“自动控制原理”是自动化及电气信息类专业的重要基础课程，也是学生学习“现代控制理论”、“过程控制系统”、“运动控制系统”等后续课程的基础，是工业过程控制与优化设计的重要理论依据。[1]实验教学是“自动控制原理”课程教学的重要组成部分，实验教学不但可以加深对自动控制原理理论知识的理解和巩固，更重要的是可以建立理论和工程实际之间的联系，加强工科学生素质和创新能力的培养。随着计算机技术的迅猛发展和应用，自动控制技术在制造业、交通、航空航天等众多产业部门都起着越来越重要的作用。
一、“自控原理”实验现状
随着自动控制原理教学实验系统的不断改进发展，本校在教学过程中主要采用了各种自动控制原理实验箱，这些实验箱基本采用模块式结构，可以根据实验教学需要构造出各种型式和阶次的模拟环节以及简单的控制环节，很大程度上解决了自动控制原理实验的基础教学设施问题。这些实验设置主要是为了验证课程中的基础理论和基础知识。对学生而言，采用这种集成式的自控实验箱做实验，只是按照实验指导书的要求及步骤，逐项进行实验和操作，进行线路连接和相关仪器连接、观察现象、读取数据、记录与审查数据，并观察结论是否正确，完成实验内容，但是缺乏针对于实验原理的分析以及对实验过程和实验结果的分析。这种实验教学方式在很大程度上限制了学生的思维，限制了学生学习能动性的发挥，不能很好的将所学的理论知识与实际的控制系统相联系，达不到实验大纲要求的对学生动手能力尤其是分析问题解决问题能力的锻炼和培养，并且实验过程流于形式，失去了实验本身的意义，不利于工科学生工程实践能力的培养。[2]
二、实验教学改革的重要性
“自动控制原理”课程不但有独立的理论和方法，而且有相当强的实践性和应用性，是自动化类专业的重要专业基础课程。目前一些经典的控制方法仍然广泛应用于工业控制的各个领域。由于“自动控制原理”课程理论比较严谨，含有大量的数学公式推导，内容比较抽象，如果在学习过程中不辅以合适的实验，在学习过程中难以将理论上所描述的系统和实际的自动控制系统联系起来，造成理论与实际工程脱节，导致学生缺乏学习这门课程的主动性和积极性，不但影响了后续专业课程的学习，而且不利于学生工程实践意识的培养。[3]
“自动控制原理”实验教学是理论教学的延伸和补充，搞好实验教学是整个自动控制原理教学过程的重要环节，课程的实验内容的设置、授课方式、讲授效果的好坏直接影响着学生的学习效果，以及学生对专业知识的整体掌握。因此需要对“自动控制原理”的实验教学进行探讨和研究，提高学生专业课的学习效果，进一步提高专业素养。
为了激发学生学习“自动控制原理”课程的积极性和热情，同时为了提高学生的分析问题的能力以及将控制理论应用于实际工程系统的能力，迫切需要改进自动控制原理课程的实验内容、实验教学方式、教学手段等。同时，在实验改革的实施过程中，教师需要进一步提高实验教学水平，为自动控制原理课程的教学建设的以及其它控制课程的可持续发展打下坚实的基础。
三、实验教学改革探索
近年来，控制理论得到了蓬勃发展，特别在非线性控制、分布参数控制、鲁棒控制、自适应控制、智能控制等方向上取得了重要进展，但先进的控制理论在实际生产中的应用却受到限制。为了能够处理好理论与实践之间的关系，在“自动控制原理”实验教学过程中需要及时将所学理论知识及时与实验内容以及工程实践相结合，培养学生将理论应用到实际工程领域的能力，同时将新技术新理论及时介绍给学生，保持课程内容的先进性的同时，引导学生开阔眼界，从整体高度把握专业发展方向。在如下方面对“自动控制原理”的实验教学进行了探讨：
1.实验进度安排
根据实验大纲要求，对实验进度进行合理设计，以提高学生学习兴趣和能动性为目的，进而达到学生动手能力的培养。首先可以设置简单工程实例作为演示实验内容，让学生直观的对理论与实际系统相结合有全面的认识；其次根据学生的学习进度，逐步设置不同级别的实验项目，使学生对基本实验仪器、设备单元的用途和使用方法有足够的了解和掌握后，再要求学生做到能够独立分析和排除实验用仪器、设备单元的常见故障，能够利用现有实验装置和仪器、仪表正确获取、处理实验数据；最后要求学生按照实验项目的要求和指标，自行拟定实验提纲，自行设计组织实验，自行设计实验方案，自行设计实验表格，自行决定需要测取的实验数据，自行决定实验小组人数，自行安排实验进程。在实验过程中充分锻炼学生的实践动手能力，启发学生的思维。
在讲解实验教学内容时，应该让学生理解控制系统的设计过程以及实际的控制系统设计时应该注意的问题，并且鼓励学生根据其他专业课程知识以及相应的资料和网络资源自主设计实验内容。
2.实验内容设置
实验课的目的不仅仅是为了掌握一些仪器设备的操作使用以及一些测定的技术方法，更重要的是通过实验培养学生的思维能力、创新能力、实践能力。以往对实验的重视不足直接导致实验内容陈旧，设计型、综合型实验比例偏少，忽视对实验现象的认真分析等。[4]
为了培养学生的动手能力和创新能力，可以将实验内容分为基础性实验、综合性实验和研究性实验。在课程的前期，可以根据实验进度开设基础性实验。基础性实验包括一些基础性的验证和仿真实验，如典型环节的时域、频域分析实验等，主要让学生巩固和验证所学理论知识，熟练掌握实验设备的使用和调试。在课程中期可以开设一些综合性实验。综合性实验可以结合检测技术等专业课程，设置一些基于实际系统的实验， 如水箱控制系统及温湿度检测与控制系统等，要求学生能够正确运用所学的理论知识，在实验过程中熟悉控制系统的设计和调试方法，重点培养学生将理论应用于工程实际的能力。在课程后期可以让学生组成团队，开设有一定难度的创新及研究型实验。可以结合电子技术课程和电机拖动等课程，让学生自己设计一个完整的控制系统，如倒立摆实验、机械臂控制实验等，主要培养学生的创新意识、动手分析问题解决问题以及团队协作能力。
3.学生实验引导
在实验教学过程中突出学生的主体地位。紧密结合本课程以及实验课程培养目标和计划，设计引导学生们学习实验过程，摆脱老师演示，学生照搬的教学模式。比如“PID控制器的特性”实验，可以鼓励学生通过调节PID参数，观察不同的比例系数、积分、微分时间常数对系统的静态及动态性能的影响，让学生主动学习PID控制器参数的调试方法。在实验过程中以学生为主体，指导学生进行实验预习，实验的每一步都由学生自己完成。适当设计实践过程中经常出现问题的一些环节，鼓励学生尝试解决实验中遇到的问题，如示波器调试、电路检查、程序测试等，培养学生发现问题、解决问题的能力。[5]
4.仿真工具应用
在实验过程中要充分利用Matlab等一些先进的仿真工具，Matlab是目前国际控制领域最流行的语言，具有强大的数值计算能力以及系统建模仿真等功能。将Matlab仿真应用到“自动控制原理”实验中，学生通过对比实际实验现象（如电路模拟）和Matlab仿真的结果，学习实际工程与理论仿真之间的区别与联系，逐步培养实际动手能力和计算机辅助分析能力。一些综合性和创新性实验可以使学生通过Matlab搭建仿真模型，设计控制系统结构，调节控制参数，来仿真验证控制系统的可行性，培养将控制理论应用到实际控制系统中的能力，进一步培养学生对实际控制系统的整体把握能力和工程意识。
5.实验报告改革
改进现有的实验报告形式。改变学生花费大量的时间抄写实验指导书撰写实验报告的现状，注重学生对实验设计、实验过程、以及实验结论的分析和理解，留给学生足够的思考和分析问题的时间和空间，对于基础的验证性实验，重点放在对实验原理的理解和对实验结果的分析方面；对于综合性实验，主要培养学生将理论知识应用到实际控制工程的能力，以及专业知识的结合能力，培养学生对专业知识的整体把握能力；对于创新型实验，要注重实验的整体设计思想，细节部分的实现方法，具体的调试步骤，培养学生的团队协作能力，增强对控制理论的认识和应用，进一步拓展专业知识应用范围，为以后的工作打下坚实的基础。
四、结论
“自动控制原理”是自动化专业以及电子电气类专业的核心课程。目前控制理论已广泛应用于工业生产、居民生活、航空航天等各个方面，还在向更纵深、更广阔的领域发展，无论在数学工具、理论基础、还是在研究方法上都产生了实质性的飞跃，在实际中的应用也越来越广泛和深入。结合目前控制理论和技术的发展现状和前景，在制定“自动控制原理”实验计划和实验内容时一定要注重理论和实践相结合，引导学生将控制理论应用到实际系统中，通过不同类型的实验，培养学生通过专业的学习将“信息、控制和系统”相结合的能力，以及对控制系统的整体把握，为走上工作岗位打下坚实的基础。
参考文献：
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[4]李发荣等.在实验课教学中加强学生能力培养的探索及思考[J].高等理科教育，2006，（6）：125-127.
自动控制原理范文第3篇
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摘 要：人类社会的发展离不开自动控制的发展，二者有着密切的联系。迄今为止，自动控制科学不仅对整个科学技术作出了非常重要的贡献，也为人类社会带来很多效益。本文简要介绍了自动控制的原理，并对自动控制在人们生活中的几点应用做了分析。
关键词 ：自动控制；原理；应用
1 概述
人类社会的发展离不开自动控制的发展，二者有着密切的联系。研究自动控制技术对于人类来说从危险、复杂与烦琐的劳动环境中解放出来十分有利，而且还可以大大的提高劳动效率。迄今为止，自动控制科学不仅对整个科学技术作出了非常重要的贡献，也为人类社会带来很多效益。但是随着现代科学技术的不断发展，人们又对自动控制与系统工程提出了更多更新更高的要求。自动控制理论与系统工程正面临新的发展机遇与严峻挑战。[1]
2 自动控制的原理
在现代科学技术的领域中，自动控制技术已经起到越来越重要的作用。所谓的自动控制，就是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置或控制器，使设备、机器或生产过程（统称被控对象）的某个参数或工作状态（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。
自动控制理论是一门研究自动控制共同规律的科学技术。自动控制发展初级阶段，主要用于工业控制，采用自动调节原理，以反馈理论为基础，“二战”期间为了设计和制造火炮定位系统、雷达跟踪系统、飞机及船用自动驾驶仪以及其他军用设备，也更加促进了自动控制理论的完善与发展。到战后，逐渐形成了完整的自动控制理论体系，则是以传递函数为基础的经典控制理论，主要的研究对象是线形定常数系统，单输入-单输出的分析和设计。[2]
3 自动控制的应用
3.1自动控制在污水处理中的应用
现在，自动控制理论与技术有两个发展方向，一是将不同的方法结合在一起，各自发挥优势，进而相互取长补短，形成新的控制系统，得到单一方法不能达到的效果；二是对理论或方法本身进行深入研究。控制理论在污水处理领域的应用主要以第一个方向为主。因为经典控制以及现代控制的理论研究都非常成熟，现在用在污水处理领域中的多是各种智能控制的混合算法。[3]
3.2 自动控制理论在光伏逆变电源中的应用
自动控制理论在光伏逆变电源中应用，主要包含对控制方法以及模糊控制理论的研究等。首先是模糊控制理论在光伏逆变电源中的应用，把模糊控制理论应用到光伏逆变电源并网中，可以将误差电流与参考电流作为系统的参考控制量，可以采用尽可能少的模糊控制的参数，能够在一定程度上降低模糊判断的时间，从而达到了一个比较好的控制效果。其次是模数控制理论的运用。所谓模数控制理论就是提高将模拟电路和数字电路混合起来，进而实现对逆变电压的同步与跟踪进行控制。再次是控制方式的探究。在现代的控制方式里，大规模的集成技术得到了快速的发展，使得小规模的元器件逐渐被专用芯片以及智能芯片代替。最后是复合控制理论在光伏逆变电源中的应用。复合控制的理论是基于内模原理的控制策略，其所采用的方法就是将动力学的模型放到逆变电源的控制器当中，从而形成一种反馈精度非常高的逆变电源。[4]
3.3 在煤炭发电中自动控制技术的应用
3.3.1 对于发电设备与装置的控制与保护
以往的煤炭发电企业采用的发电的保护设备与装置具有比较单一的功能，同时采用了比较过时的监控方法，难以很好的保护生产过程中发生的超限报警以及连锁跳机等故障，而自动控制技术的应用，对于煤炭发电的装置与设备进行了非常好的保护。
3.3.2 对于单元炉机组进行合理的整合与统一
随着科技的不断发展，煤炭发电站也开始采用先进的自动控制新技术，使得煤炭发电达到了由机-电控制一体化向机-炉-电一体化的合理统一以及整合，高新的单元炉机组运转方式的采用，完全呈现出发电机组的整体实力，同时很好地体现出其优势，有效地简化整个监控系统，并发挥出其独特功能，使日常检测监控的程序变得更为简便，节省相关的资金投入。[5]
3.4 粮油加工中单路闭环反馈系统的运用
为了使粮油的生产加工中实现准确性以及连续性，在其比较关键的地方采用以PID 智能控制器为关键内容的自动控制系统，而且应用越来越广泛。其工作原理是PID 智能控制器与电子变频设备、温度、物位等变送器、电气定位阀门等组成闭环负反馈来控制压力、物位、液面、温度等工艺。[6]
3.5 自动控制系统在小农户滴灌中的应用
本系统是在棉花滴灌管理建设的基础上，所研发的适用于小农户使用的滴灌自动控制系统。此系统的适用面积为12～50hm2，并且不用通过培训就能了解并应用。此系统主要是对施肥设备、水泵以及滴灌系统电磁阀的开关进行控制来实现自动灌溉。[7]
4 总结
自动控制在社会生活中的应用无处不在，本文只就其中的几方面做了介绍。虽然自动控制面临的问题和挑战非常严峻，但是其发展机遇还是很良好的。首先，要加快结合控制硬件、软件以及智能，逐步实现智能化；其次，要逐步达到自动控制与计算机科学、信息科学、人工智能与系统科学的结合，为自动控制提供新思想、新技术与新方法，推动智能控制的不断发展。
参考文献：
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[4]周多多.自动控制技术在光伏逆变电源中的应用[J].科技资讯,2012(29).
[5]连晗,史增芳.煤炭发电中自动控制技术的应用与探讨[J].煤炭技术,2014（33）：172-174.
[6]马继征,王雨,张志强,等.自动控制在粮油加工领域中的应用简介[J].粮油加工,2007(1):71-73.
[7]崔春亮,阿不都沙拉木,雷建花等.适合小农户的滴灌自动控制系统在裕民县的推广应用[J].节水灌溉,2011(4):51-54.
自动控制原理范文第4篇
关键词：自动控制实验；教学探究；工程实践；创新能力
一、引言
为贯彻落实加快发展具有中国特色的工业及培养创新型人才等战略，2010年6月，教育部制定执行培养卓越工程师计划。我校自动化专业2011年获批进入全国第二批“卓越工程师”计划。面对新的教学目标，必须改进原有的教学模式，为满足社会新的需求，应增强学生的动手能力，培养学生的创新意识和创新能力。相比与课堂教学，实验教学更有利于学生创新意识和能力的培养[1-3]。我校自动化专业的“卓越工程师”培养计划的核心课程是自动控制原理，它是学生后期学习专业课程的基础。该课程要求学生能够结合工程实践，掌握分析设计控制系统的方法，培养学生解决实际问题的能力。故该课程工程实践性较强，课程实验教学显得十分重要。改进实验教学各环节，有助于增强学生的动手和思考能力，对卓越班（执行“卓越工程师”培养计划的本科班级）学生的专业知识与创新实践能力培养具有举足轻重的作用。
二、自动控制实验现状
目前自控实验课程大都是学生在实验箱和示波器等实验器材上依照讲义上的实验步骤完成实验，这样的实验很难满足卓越教学计划的要求。例如学生做控制系统数学模型实验，学生用运算放大器等元器件建立数学模型，实验在模拟机上显示结果，学生做完实验后，依旧对控制系统的数学模型的概念理解不深，更难以将此联系上实践工程中被控对象的数学模型。另外，目前理论验证是自控实验的主要内容，对于实验结果学生预先知道，只要依照实验指导书上的步骤就可完成实验，这样自控内容的实验简单，形式单一，抑制了学生的主观能动性和实验积极性，更难以培养学生的创新能力[4]。故应从自控的实验内容、实验教学手段和实验考核方法等几方面进行改进，构建以提高工程能力和实践创新能力为目标的实验课程模式。
三、改进自控实验内容
自动控制原理的主要内容是从建立系统数学模型开始，然后分别从时域、根轨迹和频域三方面来分析控制系统的性能，最后设计校正控制系统。为此实验内容应由浅入深、循序渐进，分成验证性实验、设计性实验和综合性实验。首先借助实验箱和计算机里的Matlab软件做一些验证控制系统性能的实验，然后结合工程实践背景，给出实验要求、条件和目标，由学生自己确定实验方案，制定实验步骤，完成控制系统设计实验。最后在具有工程背景的典型实验装置上完成分析控制系统、设计工程系统的综合性实验。学生通过完成这些实验，以提高自己的综合思维和自主创新的能力。验证性实验内容包括典型环节的模拟、动态性能、稳定性以及稳态误差等自动控制原理的核心知识点[5]。实验既可以在由运算放大器等元器件组成的实验箱上进行验证，也可以在装有MATLAB软件的计算机上进行仿真验证。这样使学生不仅可以熟悉自控实验里的常规实验设备的性能，还可以在计算机上对控制系统进行仿真。以二阶系统为例，学生可用MATLAB软件对二阶系统在无阻尼、欠阻尼和过阻尼三种条件下编写仿真程序，进行仿真分析，学生能快速地观察到二阶系统的输出响应结果，从而加深了学生对课堂上讲授的理论知识的理解。这种通过实验和仿真分析可以给学生留下很深刻的印象，提高学生的学习兴趣，促进培养学生自主学习和实践创新能力。系统设计性实验可以由教师给出题目和实验需要达到的目的和要求，而实验步骤和方法由学生自主设计，期间可以和教师讨论实验结果以及有疑惑的地方[5]。控制系统设计性实验主要是在学生学习了基本控制原理后，能够在分析控制系统性能的基础上，设计简单的控制器，学会处理具有工程背景的简单的控制系统问题。可让学生借助MATLAB软件设计比例微分控制的二阶系统、微分反馈的二阶控制系统及含有超前滞后的校正控制系统等。在这类设计性实验中，学生自己分析、设计控制系统，最后比较分析各种控制系统的性能，获得正确的结论。学生不仅很快熟悉自动控制基本理论，还提高了自己分析解决一些简单的工程实际问题的能力综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验，是在学生了解和掌握本课程验证性实验和设计性实验的基础上进行的[6]。对卓越工程师的培养更应注重理论和工程实践相结合，故为培养学生的工程素养，卓越班的综合性实验课程应引入工程实例。在数字仿真实验的基础上，进行工程实践训练。水箱液位控制系统、电动机调速系统和倒立摆系统等都是自动控制系统中具有代表性的工程控制实例。如在控制系统综合实验中，可给定学生上述某一实际控制系统，要求学生首先建立被控系统的数学模型，画出控制系统结构框图，运用课堂上所学的理论知识分析控制系统的性能，设计满足要求的控制器，然后在计算机上进行控制系统仿真，设计控制器参数，仿真结果达到期望要求后，最后在实际系统上做实验，能够正确分析实验结果。这种控制系统综合性实验能够调动学生学习自控原理的主动性，并能全面培养学生的工程实践创新能力。
四、实验教学方法的改进
为培养卓越班学生的工程实践能力，必须注重实验预习及加强评价实验全过程。将预习任务具体化，增强学生预习的主观能动性。在学生进入实验室前，教师应检查学生对实验预习的情况，教师验收合格后方可进入实验室。这样加强预习监管，严格要求，提高实验效果。在实验全过程中，实验老师要引导学生自己分析实验中出现的问题，自己找到出现这个问题的根本原因，最后找到解决问题的方法。以培养学生独立分析并解决工程实际问题的能力。这些对于卓越工程师日后的控制系统的工程实践都是受益匪浅的。
五、重视创新能力，改革实验考核机制
为培养具有创新能力的卓越工程师，实验成绩的评定应以学生能独立分析问题和解决问题为准则。对于在实验中能独立分析设计控制系统的学生应给予较高的实验成绩。实验预习成绩、操作成绩和实验报告成绩构成完整的实验总成绩。实验预习成绩应逐个检查学生预习情况后给出评定，它可占实验总成绩的25%。实验操作成绩要重点考查学生的独立分析解决控制系统问题的能力，有创新表现的学生应给高分，这部分成绩可占实验总成绩的40%。实验报告成绩要重点考查学生正确分析处理实验结果的能力，这部分成绩可占实验总成绩的35%。这样评定实验成绩以能尽快提高学生的动手能力、创新能力以及工程实践能力。
六、结束语
本文分析了我校自动控制实验的现状，针对我校目前自动控制实验的不足，探讨了卓越课程自动控制原理实验的改进措施，从改进实验内容、实验手段和完善考核方法等几方面进行了探索研究。这些改革措施有助于加深学生理解自动控制概念和控制系统的分析设计方法，培养创新能力，增强分析解决实践问题的能力，为学生走上工作岗位成为卓越工程师打下坚实的基础。
参考文献：
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[5]陈艳菲，李离.自动控制原理课程实验教学体系改革[J].中国现代教育装备，2014，185（1）：70-71.
自动控制原理范文第5篇
自动控制原理是自动化以及控制类专业最主要的专业基础课程，在专业课程体系中占有核心地位，该课程的教学效果直接影响其他相关专业课程的教学。自动控制原理是一门理论性和实践性都很强的课程，课程内容涉及多门学科知识，概念抽象，包含大量数学计算。
一、影响自动控制原理课程教学效果的因素
1．学生学习目的不明确，导致失去学习兴趣和动力。
自动控制原理是学生从基础课到专业课过渡的首开专业基础课之一。由于课程本身理论性较强，学生在学习过程中普遍不知道学习这门课程的目的及用途，甚至感到该课程与后续专业课程没什么关系。由此导致学生学习目的不明确，从而丧失学习积极性，失去学习动力。
2．课程内容概念抽象，在传统教学模式中多媒体教学的优势难以发挥。
自动控制原理课程涉及较多的理论逻辑推导和抽象思维过程，这就使学生在课堂上需要更多的时间对教学内容进行慢慢地消化、领悟。另外，自动控制原理教学内容的掌握是建立在用数学的抽象语言描述实际控制过程的基础上的，但是学生对于这种抽象思维的理解是一个艰难、缓慢的过程，一般直观的展示对于这种逻辑思维过程难以有所帮助。而传统多媒体教学的优势在于能够在较短的时间内提供较大的信息量，可以直观形象地展示教学内容，因此，传统教学模式中现有的多媒体课件教学并不适合自动控制原理课程。
3．大量的数学推导计算使学生产生厌学情绪
自动控制原理教材中有许多枯燥的公式推导和大量的数学计算，这让很多学生望而生畏，而一些数学基础较差的学生往往没有能力完成推导过程，这在一定程度上可使一部分学生产生厌学情绪，以致严重影响教学效果。
4．传统的理论教学和考核方式缺乏实用性，难以达到培养学生创新能力的目的。
在传统模式理论教学和考核方式下，很多学生学习后就被复杂的数学公式和抽象的理论概念搞得摸不着头脑；有的学生也只是机械性的记住若干公式定理，只求能够应付考试，面对具体问题时不知如何运用所学知识去解决；更有甚者，学完了也不知所学课程的目的及用途。这种传统的应试教学不但使学生难以明白其实用性，也在一定程度上限制了学生学习能动性的发挥，束缚了学生的创新意识和创新能力。
二、提高课程教学效果的创新思路
1．引入案例法教学，结合科研和生活实例，激发学习兴趣。
在自动控制原理的教学过程中引入案例法教学，结合科研和生活中的实例，将抽象的概念具体化，介绍自动控制原理在实际中的应用，如何运用所学控制技术去解决实际问题。同时，对于引入的控制系统采取引导式、启发式教学，在讲解工程实例时适当引入一些控制领域的前沿技术，激发学生的学习兴趣，增强其独立思考的能力，扩大学生的视野和知识面，让学生可以运用所学的专业知识去分析、改进和提高实际的控制系统。
2．创新技术形式，丰富多媒体教学手段。
课堂教学进行过程中，在运用传统多媒体课件的同时，适时地穿插使用动画演示教学，将教学内容用逼真的动画以及声音形象直观地呈现在学生面前。同时，充分利用目前控制和工程领域流行的Matlab语言，让学生在Matlab/Simulink环境中对控制系统进行建模、仿真，使学生对控制系统的组成和运动情况有更加直观的认识。通过对计算机辅助教学手段的创新，使学生对较抽象的概念更容易理解和掌握，从而取得良好的教学效果。
3．强化系统建模，淡化数学计算，加强课程的应用性。
在自动控制原理的教学过程中，要充分分析学生的思维方式，以学生为主体，淡化一些数学推导和计算，同时，为了使学生对课程知识体系框架结构有一个整体认识与理解，加强系统建模的教学形式。强化系统建模需要在教学过程中要求学生全面系统掌握自动控制理论，避免将知识点孤立，并且在建立系统数学模型的微分方程、传递函数以及动态结构图过程中，要以分析和设计一个控制系统为主体思想，反复强调所学知识在控制理论中的具体位置和作用，从而增强学生系统意识的培养。
4．改革考核形式，加大实验和能力考核内容。
在自动控制原理教学中，使学生的学习过程和教师的教学过程形成一个稳定的性能良好的闭环系统，就必须减小理论考核内容，加大实验以及能力考核力度。因此，为了达到更好的教学效果，可以将考核形式和成绩评定方式划分为以下三个组成部分：将基础性实验、综合性实验和设计性实验部分成绩作为实验成绩，并且以设计性实验为成绩主体，占课程总成绩的40%；以提交大作业或者论文的能力考核形式作为期中考试，占课程总成绩的30%；将传统的闭卷理论考试作为期末，占课程总成绩的30%。这样不仅能够充分发挥学生的主观学习能力，而且可以增强学生创新能力和意识的培养。
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