《机电系统控制基础》课程教学的应用与实践

　　（哈尔滨工业大学 黑龙江 哈尔滨 150000）
　　摘要：机电系统控制基础是一门以实践性为主的基础课程，通过课程改革来实现课程教学的实践和应用，能够使学生充分认识到机电系统控制基础课程的内在含义。基于此，文章对《机电系统控制基础》课程教学的应用与实践进行了详细分析，有利于教学质量的改善。
　　关键词：《机电系统控制基础》；课程教学；应用；实践
　　【中图分类号】TP1-4 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2016）34-0021-01
　　作为一门包含了多个学科的专业基础课程，机电系统控制基础中主要有离散数学、复变函数以及微积分等。学生对于这些知识不能进行充分的理解，由于这些数学内容具有较强的概括性，无法具体阐述工程与物理的意义。另外，机电系统控制基础课程与其他课程之间的联系比较少，其实践环节基本上都是对数学理论知识的验证，不利于学生实践能力的提升。文章以学生的实践能力为基础，对机电系统控制基础的课程教学实践展开了具体分析，有利于提升学生的实践能力。
　　一、机电系统控制基础课程教学现状分析
　　1.课程设计现状
　　在大多数的机电系统控制基础课程设计中，都会将模拟放大器、电容电阻作为控制对象，让学生以实验箱为基础进行装置参数和设计的计算校正，从而顺利开展测试模拟实验，在系统性能转变的情況下对其进行认真观察。于学生而言，系统中各个环节的控制对象基本上都是模拟电路，而系统性能即曲线与数据，在整个系统设计完成之后，仍然需要学生进行抽象的实验体验。
　　2.实验课现状
　　试验箱控制在目前机电系统控制实验课中是一个非常常见的形式，其模式具体为：实验讲解、实验验证、实践应用，需要学生按照具体的步骤开展实验。在实验过程中，教师要对学生进行指导，要求学生按照实验指导书一步一步进行，在设计好的实验步骤和要求基础上顺利完成实验，从而得到一定的实验结果，并在机电系统控制原理、含义以及性质的基础上对所得数据进行认真分析。该种实验模式过于古板，不利于发散学生的逻辑思维核和创新能力，对学生的学习也造成了非常严重的影响[1]。
　　二、机电系统控制基础实验分析
　　1.实验组成
　　对于机电系统控制基础实验的组成而言，如果按组成结构划分，可以分为硬件部分和软件部分；按实验台型号划分，包括82sxy电机旋转实验台、DBM200电机-磁粉制动器实验台以及DBM200电机旋转实验台等。
　　2.实验目的
　　开展相应实验的目的主要包括：在实验的基础上对实验台硬件部分的功能进行掌握；通过实验获得电机的死区电压；充分了解软件的编程方法，做好程序的声明、调用以及编写等；检测电机转速与电枢电压之间的关系，并求出正转反转的转速电压曲线斜率。
　　3.实验原理
　　实验原理为：首先，在直流电机中一直存在死区电压，开展实验时系统之间的摩擦转矩就会产生死区电压，即0v开始加载的电压到电机开始转动的电压，都称为死区电压；其次，电机的标定就代表着输出转速与输入电压之间的关系。输入电压一般都是通过程序输入得到，而输出转速即码盘检测转角与程序计数器时间间隔的比值。我们一定要注意，在正转和反转时死区电压与电机标定曲线是完全不同的。
　　4.实验流程
　　在开展机电系统控制基础课程的实验时，要按照以下流程进行：首先，将实验装置的电源打开，点击桌面上命名为实验的文件夹，之后点击文件正转标定.vbp，之后双击frm文件，实现电压输入，随后点击电机的启动按钮，将电机开启。当电机转动1s之后，点击停止按钮，并记录下电机的转角与时间；其次，增加电机的电压，并重复上面的步骤，直到输入电压增加到25v为止；再次，调整电机的正负极接线，并重复上面的步骤；最后，加大负载，重复上述步骤。
　　5.实验报告
　　在完成实验之后，绘制出电压转速曲线，并将死区电压、曲线斜率标出，求出电压的转速函数。将负载前和负载后的曲线进行对比，探讨负载增加后是否会对电机的转速标定产生影响。
　　三、机电系统控制基础实践教学改革
　　1.开展演示性实验
　　演示性试验的开展方便学生掌握机电系统控制相关知识，并更好的理解控制系统的控制方式和构成。因此，在机电系统控制基础课程改革时，要积极开展演示性实验，并为其提供相对完整的硬件配置、软件程度以及控制参数等，从而加强学生对曲线和数据的控制，并在分析系统调试的基础上，更好的掌握机电系统控制中的工程含义以及分析方法，切实提高学生的实践能力。
　　2.组织数字仿真实验
　　在机电控制系统中MATLAB语言和Simulink仿真环境应用越来越广泛的同时，MATLAB Simulink语言在国内外高校中成为了非常有效的计算机工具，能够为高校学习提供内部函数、模型库，方便控制系统详细分析频域、时域以及根轨迹等。因此，在实际的教学过程中，应该将数字仿真实验融入到一些基础课程中，使学生能够应用现代技术对系统进行分析和计算。另外，如果将演示性实验与数字仿真实验结合在一起，取得的效果会更加好，能够以传递函数模型为基础的数字仿真设计根据位置的随动系统而发生相应的变化，从而实现系统的有效运行[2]。
　　3.完善课程设计
　　机电系统控制基础课程的设计目的为在实际系统的基础上，对设计系统进行综合的分析和校正，并有效利用控制理论和相关知识。而在进行课程设计时，应该以学生为主体，并充分发挥出学生的主体作用，要求学生以教师所提出的设计思路和要求为前提，利用演示性实验、数字仿真实验获取相应知识，完成设计系统的有效分析。
　　4.转变考核方式
　　考核方式的转变是机电系统控制基础课程改革的关键，要在机电系统控制基础课程标准的基础上，建立一个能够充分调动学生积极性、主动性和创新能力的评价体系。而且，在实际的考核过程中，教师要对过程评价引起重视，将重点放在激发学生主动性、培养学生自信心上面，进而提高实践教学的质量。
　　四、结束语：
　　综上所述，要想实现机电系统控制基础的实践性教学，一定要充分调动学生的积极性和主动性，提高学生系统设计、系统调试的能力。因此，在教学过程中，教师可以通过数字仿真实验、演示性试验以及课程内容的设计来激发学生的学习兴趣，培养学生分析系统、设计系统的能力，使学生的实践能力和解决问题的能力得到有效提升。
　　参考文献：
　　[1]何俊.机电系统控制基础教学的实践性路径探索[J].产业与科技论坛，2016，14：127-128.
　　[2]胡志刚，陈伟卓.“机电控制系统调试与检修”课程的情境式教学设计[J].纺织服装教育，2014，03：230-232.

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