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随着经济的不断发展,电力需求量也越来越大,大电网的建设必然是今后电力事业发展的方向,这也就意味着电网的结构也会越来越复杂,我国地理地域辽阔气候复杂,因此电网所面临的条件很复杂,这就需要利用先进的电力电子技术,采用先进的电子装置来调控电力系统,以增强电网的构架,避免电网故障的扩散,并增强电网的故障抵抗和故障恢复能力,这些问题都是可以通过先进电力电子技术的应用得到改善。社会的进步对电能的需求量变大同时对电能的质量要求也是越来越高,输出电能质量如果达不到要求会对整个电网产生重大影响,带来的损失也是不可估量的。先进电力电子设备可以改善电网电能质量,大大的提高输电效率和经济发展。能源是整个人类社会存在与发展的物质基础,更是经济快速稳定增长的根本驱动力。随着常规化石能源的不断消耗以及生态平衡、环境污染等能源安全问题的日益突出,以清洁无污染、循环可再生为特点的太阳能、风能、生物质能等新能源的开发利用越来越受到世界各国的高度重视。我国虽然是当今世界上最大的发展中国家,能源资源总量丰富,但是资源分布不均衡,开发利用难度较大,且人均拥有量较低。当前正值经济飞速发展、能源高消耗时期,以常规化石能源为主要能源造成的环境污染问题与经济快速发展之间的矛盾较为突出。为了从根本上解决我国的能源问题,满足经济稳定增长和社会和谐发展的需要,必须保护生态环境,实行能源的可持续发展战略。一方面要大力提高能源利用效率,另一方面则是加快风能、太阳能等新能源的开发利用进度。这些新能源的发对电力电子器件的要求更高。
2先进电力电子技术在智能电网中的应用
柔流输电包括SVC和STATCOM,通过SVC进行无功补偿的电压输出谐波大、基波损耗高、占地面积较大,因此,用STATCOM进行无功补偿成为电力系统无功补偿的主要方法。静止同步补偿器(StaticSynchronousCompensator,STATCOM)是柔流输电系统的核心装置和技术之一。1976年,美国人L.Gyugyi第一次提出了它的概念,即利用半导体变流器进行无功补偿的理论。通过对系统无功功率实现动态无功补偿,提高系统暂态电压稳定性,确保系统运行安全,改善系统的稳态性能和动态性能。与传统的无功补偿装置相比,STATCOM装置能够连续调节无功,输出谐波小,器件损耗低,运行范围宽,调节速度快,可靠性高等优点;其输出电流在电网电压低时不受影响,具有较硬的低压无功功率特性;而且接入系统后不会改变系统阻抗特性引起振荡。近年来,世界上有很多学者都从事STATCOM装置的研究工作,无论是装置容量还是产品性能都有了很大的提高。新型电力电子器件(如:IGBT、GTO、IGCT等)、多重化、多电平和单相桥串联等技术被应用到STATCOM装置中,以提高装置容量和电压等级,并通过现代控制技术,提高系统电压稳定性,改善装置输出谐波。
许多先进的控制方法,例如递归神经网络自适应控制、模糊控制、比例积分(PI)控制、微分代数控制、鲁棒性自适应控制等被应用到STAT-COM装置非线性特性的研究中。在世界上针对STATCOM装置的研究工作中,STATCOM装置的仿真建模及其控制方法研究始终是重点。世界各国对STATCOM的研究,STATCOM技术和应用情况都取得了突破性的进展。现代电力电子技术、多重化、多电平和单相桥串联等技术使STATCOM工作性能得到很大的提高。再加上先进控制方法的加入更提高了STATCOM工作的稳定性,使之在电力系统领域的应用更加广泛。关于STATCOM的研究有很多问题,但是最重要的还是它的建模和控制问题,这将直接影响着STATCOM的整体性能。国际上关于STATCOM的研究由来已久,日本是最先运用STATCOM装置的国家,紧接着美国也在STATCOM的研究上取得成功,并和日本联合研制了世界上第一台采用GTO进行逆变的STATCOM,在1991年投入运行取得很好的效果。之后的德国在1997年也研制出大型的STATCOM装置并在丹麦的风电场投入运行。我国虽然起步晚,但是发展速度极快,清华大学在1999年研制出20Mvar的STATCOM装置,在2011年我国南方电网研究出世界上最大容量的STATCOM装置,并在东莞投入运行取得良好的效果。从此我国成为能够研制出大容量STATCOM装置的国家之一,但是仍有许多不足之处有待改进。
3结束语
在我国智能电网快速发展建设的同时,也存在着诸多缺陷,虽然一些地区已经实现调度自动化技术的应用,但是由于技术落后、资金不足等问题,仍然面临着重大挑战。
1.1智能电网应用现状随着经济社会的飞速发展,智能电网被广泛的应用到各区域中,出现的问题也不尽相同,具体表现在以下方面:第一,区域分布不平衡,发达地区和落后地区自动化技术存在明显的差异;第二,技术手段尚未达到所有电网建设的需求,用电负荷受阻的现象时有发生;第三,智能电网的输电设备、网架等基础结构相对落后,无法适应发电需要,严重的降低了效益;第四,可再生能源开发使用不够充分,大量浪费的情况屡见不鲜,违背我国“可持续发展”政策的要求。除上文描述的状况外,自动化技术还有很多问题亟待解决。
1.2智能电网的解决措施智能电网尚处于初级发展阶段,每个国家都在积极探讨如何将调度自动化技术更好的应用到本国发展中,因为我国智能电网建设总体落后于一些发达国家,对其应用更加迫切。所以,必须结合国情,综合考虑用电总量、环保节能、安全可靠等问题,努力将经济社会效益和电网发展有机的结合起来。与此同时,针对一些实际情况,还要采取具体的措施。第一,制定高效的标准,指导智能电网的实施建设;第二,做到具体问题具体分析,结合每个地方的实际特点,合理开发资源;第三,安排设置多种发电模式和电力存储并存,更好的实现节约资源的目的;第四,不断创新设计方案,提高电网的管理措施;第五,完善网络、计算机等通讯技术,避免运行时的阻碍。智能电网调度自动化技术的设计,如图1所示。通过图1的表述分析,不难看出智能电网的具体设计方案中包含通讯网络、通讯接口、区域保护、智能化调度等多信息,实现调度自动化技术的合理应用。
2调度自动化技术的未来发展方向
智能电网的发展前途将是无可限量的,在未来的建设体系中,很有可能会运用到AMI技术,有效的连接电力系统和负荷信息两部分内容。在调度自动化系统中,将会包括智能机器人、三维GIS、高级配网等众多高新技术,并且区域之间的数据信息,能及时的进行传送,相互学习更多的经验知识,不但增进彼此的共同进步,而且消除信息闭塞的情况。强大的自动化系统,能使得繁琐冗长的数据在规定的区域内进行整合,并且能任意调取所需的资料信息,形成完整的电网模型,这一系统具有功能卓越、灵活布控、层次众多等优点。建设信息构架,在为信息提供共享平台的同时,杜绝出现海量信息的筛选操作难题,便于及时有效的获取一手资料。智能化电网将配电、输电以及用户资料整合规划到既定的位置,实现电网互动供电[3],给用户带来极大的便利,实现灵活个性的供电需求,富余的电能可以作为投资或者应急使用。对于智能电网建设而言,能随时掌控用户对电量的需求情况,预算估计可能的风险,配置资源的使用、应对突发状况、节约电力资源、提高效率等,并且能树立良好的公司形象,切实担负起电力企业的责任。
3结语
论文摘要:本文从专业人才需求出发,经过岗位分析,进行专业定位和人才培养模式选择,之后论述了建筑行业内应用电子技术专业人才培养体系的构建,实践表明课程体系、实训环境、教学团队三个方面的建设对人才培养质量的提高至关重要。
一、引言
教职成[2011]9号文《教育部关于推进中等和高等职业教育协调发展的指导意见》指出,要以科学定位为立足点,优化职业教育层次结构,构建现代职业教育体系,树立系统培养的理念,坚持就业导向,明确人才培养规格、梯次和结构,明确高等职业学校定位,促进学生全面发展,重点培养高端技能型人才。作为一所以建设类专业为主的高职院校,我院以服务区域经济和建设行业发展需求为己任,探索“依托行业,校企合作、工学结合”的人才培养模式,紧贴人才市场需求,铸造建筑特色的专业品牌。作为广东省第一大支柱产业,电子与信息技术产值连年提高,其中智能建筑电子产品市场需求旺盛,对楼宇智能化电子产品设计开发、生产、维修、技术服务人才的培养提出需求。这就要求我们以“工学结合”理念为指导,面向行业就业,对社会人才需求进行调研,科学定位专业人才培养规格,合理选择人才培养模式,改革课程体系,配备实践教学条件和教学团队,从而构建适合建筑行业需要的应用电子技术专业人才培养体系。
二、专业人才培养体系构建的指导思想
专业人才培养体系的构建需要从应用电子技术专业人才市场调研出发,根据岗位定位人才培养目标和规格,选择合理的人才培养模式,从而为人才培养体系的构建做好准备。
1.专业定位。在建筑行业,一方面智能家居市场需求旺盛,产品蓬勃发展,另一方面工程应用领域产品的技术性能尚处于开发改良阶段,调研表明毕业生主要去向在电子产品设计、样机制作、调试维修、生产线产品制程技术指导、质量成本控制等岗位。依据“工学结合”关于职业教育能力目标培养的理念,针对这些专业工作岗位,将其工作过程归纳出典型工作任务,主要包括:产品方案选择、电路原理设计、控制编程、电子线路制作、调试、测试、文件编写等。因此应用电子技术专业人才培养方案规定要面向智能建筑电子产品设计与生产应用第一线,培养从事产品设计、生产、维修和技术服务工作,具有扎实的电子电路基础理论知识和分析能力,具有电子线路设计与产品制作工艺实践能力,能够胜任智能建筑电子产品的工程应用、安装调试、维修等工作的高素质技能型专门人才。
2.人才培养模式。人才培养模式是为了实现培养目标,在培养过程中采取的构造样式和运行方式,包括专业设置、课程体系、教学设计和教育方法等方面。作为建筑行业的应用电子技术专业人才培养,我们采用“411”模式,即第1~4学期完成支撑专业核心能力的理论基础知识的学习和各专项技能的训练,第5学期通过生产实习、智能建筑电子产品设计与制作、专业证书考证训练等综合课程形成专业能力、方法能力和社会能力;第6学期到企业顶岗实习,完成职业素养的全面形成。在人才培养的各个环节当中,从实际工作岗位出发,理论知识够用为度,重视理论前沿新知识的传授和技术的拓展,实践技能培养方面构建虚拟真实的岗位工作环境,通过真实项目设计教学内容,运用行动导向教学方法,使得电子产品的设计、制作、维修、技术服务等能力逐步形成。
三、人才培养体系的构建
明确专业定位和专业人才培养模式之后,我们重点从改革课程教学体系、设置实践教学环境、教学团队建设等方面构建人才培养体系,完善应用电子技术专业“工学结合”人才培养模式的内涵。
1.课程教学体系的改革。根据专业设置,结合往届毕业生顶岗实习反馈信息,以及各类电子设计大赛和技能竞赛情况,我们认为需要提高学生在电子产品装配工艺、质量检测、成本控制方面的能力,加强PCB制造方面的动手操作能力,了解SMT技术工艺,因此结合专业定位和企业岗位实际调研制订课程体系改革重点:在专业课程中设置针对电路分析、设计、PCB绘图、样机制作、编程与调试、测试测量等技能的教学,以及积累电子产品工艺的设计和管理经验,如电子产品表面贴装(SMT)工艺、PCB制板等内容。针对产品设计工作过程中软硬件设计、PCB绘图、样机制作、测试,将专业课程体系划分为专业理论基础知识课程、专业核心能力平台课程、专业综合能力形成课程和专业知识技能拓展课程,共26门专业课程,其中4门集中实训课,占总学时60%以上。包括电路基础、模拟电路、数字电路、C语言程序设计、检测与控制技术、单片机原理与接口技术等专业理论基础知识课程,电子CAD、电子测量与仿真技术、单片机应用设计、电子基本技能实训、电子产品装配工艺实训、电子线路应用实训、单片机原理与接口实训等专业核心能力平台课程,以及生产实习、智能建筑电子产品设计与制作、专业证书考试训练、顶岗实习等专业综合能力形成课程,在专业知识技能拓展方面开设电气控制与PLC应用、集成电路应用、高频电子技术、电力电子技术、EDA技术、智能卡技术、VB程序设计、建筑设备智能控制等课程。在课程的微观教学设计上,运用行动导向教学方法使学生在项目任务完成中形成能力,掌握知识。例如在《单片机应用设计》课程中从开发仿真到模仿真实产品项目开发,在电子产品开发的真实工作环境中学习单片机开发、测试工具设备、加工手段的选择和运用,在教学实施过程中模拟企业真实项目任务开发的组织形式将学生分组,为学生分配角色,培养团队协作精神。
2.实践教学环境构建。为满足教学体系中的实践环节,配置专业实践条件和环境,包括电子技术应用实训室、电子加工工艺实训室、电子创新设计实训室和电子材料室。电子加工工艺实训室主要承担表面贴装(SMT)加工工艺实训、PCB线路板制作工艺实训和电子线路应用实训。配备的设备有:数控电路板雕刻机、热转印线路板制作机、腐蚀机、沉铜器、手动焊锡膏丝印机、真空吸笔、再流焊机、放大镜和热风拆焊台等加工与返修设备。通过实践培养PCB板制作、SMT贴装等工艺技能,另外可满足教科研和学生课外兴趣制作项目中的电路板加工。电子创新设计实训室主要承担单片机原理与接口实训、电子线路应用实训、智能建筑电子产品设计与制作,配备有计算机、单片机和FPGA实验箱、仿真软件(Proteus),可使电子产品创新设计过程中的测控应用电路设计和编程在计算机仿真软件环境中得以验证,从而加速产品开发和节省材料成本。同时可支撑电子测量与仿真技术、电子CAD、单片机应用设计、检测与控制技术、EDA技术、智能卡技术等课程。另外该实训室是教学科研项目设计、大学生电子设计竞赛、职业技能大赛、科技文化创新活动、课外兴趣制作的主要平台。电子材料室主要支撑应用电子技术专业开展的实训教学项目,储备电子元件材料,库存系列阻值的电阻、电容、二三极管、IC芯片、及各种接插件等。实践教学体系构建的主要特色是从人才培养模式出发,结合相关专业课程,以专业人才实际动手能力的培养和工艺设计管理经验的积累为目的,为教学提供实践环境,注重在职业环境中培养学生道德素质,使学生在学习中完成角色的转变,以工学结合的模式为学生搭建通向企业职场的桥梁。
3.教学团队的建设。教学团队的建设是专业内涵建设的保证,是提升人才培养质量的着力点。现阶段职业教育的模式要求教学团队成员根据经济建设和社会发展需要不断地研究新情况,更新教育教学理念,整合教学资源,深化专业与课程改革,加强“双师”素质的养成。因而我们注重教学团队在知识结构、工程项目实践以及教科研等方面的进修、培训、提高,为人才培养质量打造优质教学团队。
以职业教育理念为指导,通过科学的调研和专业定位,合理地选择专业人才培养模式,主要从课程体系、实训环境、教学团队三个方面构建了适于建筑行业发展的应用电子技术专业人才培养体系,该体系从岗位工作过程出发,全面培养学生的专业能力、方法能力和社会能力,在提高人才培养质量方面收到良好的效果,例如学生在各类电子设计竞赛中多次获奖,学生在职业资格证书考试中通过率达到96.61%,毕业生的就业率逐年提高,2010、2011两年就业率均达到98%以上,毕业生受到用人单位的好评。
参考文献
[1]教育部.教育部关于推进中等和高等职业教育协调发展的指导意见[Z].教职成2011]9号文,2011.
[2]贾雯杰.物联网与智能家居发展浅析[J].科技与生活,2010,(13).
论文关键词:智能家电,洗衣机,仿真,AT89S51,PDIP
1引言
随着Internet的日益普及,人们通过Internet不仅可以获得现实世界各种状态的实时变化情况,还可以通过Internet实现远程控制和处理工作,可以从全球的任何一个角落实现对设备的监控,可以使用通用的网络浏览软件访问设备,将消费电子、计算机和通信融为一体,而家用电器的网络化、智能化管理越来越突显需求。
智能家居远程控制系统的核心部分是一个嵌入式Web服务器,系统集有线和无线Web服务器于一体计算机论文,用户可以利用办公室的PC或者手机登录家中的Web服务器,在通过用户名和密码验证后,便可以查看并控制家用电器;系统带有LCD和键盘,具有良好的人机界面;用户还可以通过键盘来设定系统的任务;系统留有丰富的功能扩展接口,通过这些扩展接口将来还可以实现防火防盗和智能抄表等应用。系统结构框图如图1所示。
图1 智能家居系统的总体结构
本文旨在研究智能家电管理系统中基于AT 89S51芯片的洗衣机控制系统的模拟实现。
2 AT89S51芯片概述
AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗,高性能CMOS 8位单片机, AT89S51具有4k在线系统编程(ISP)Flash闪速存储器,采用全静态工作模式,具有三级程序加密琐,32个可编程I/O口线,2个16位定时/计数器,能够采用全双工串行UART通道,具有灵活的在系统编程功能,可灵活应用于各种控制领域。
AT89S51根据封装方式不同,大致分为3种型状,本系统的设计中AT89S51采用PDIP封装模式,如图1所示。
图2 AT89S51封装模式
3 洗衣机控制系统模拟实现
3.1洗衣机控制系统的总体设计
在本系统中,硬件主芯片采用意法半导体的STR710,是整个系统的核心。它作为一个嵌入式网关,将外部网络与内部洗衣机控制器连接在一起,是整个系统运行的平台论文格式。在远程操纵洗衣机方面,STR710负责从GPRS接收到短消息和网络芯片上接收到的以太网数据中提取出用户指令,然后根据该指令操纵相应的网络家电或者查询其运行情况,最后将执行结果反馈到用户终端。系统的软件设计采用分层设计,包括硬件设备驱动层、操作系统层、应用程序接口层和应用软件层。
3.2洗衣机控制器系统设计
根据需求设计的洗衣机控制器的系统逻辑结构设计图如图3所示:
图3 系统总体框图
3.3洗衣机控制器电路设计
采用AT89S51作为控制核心。其中计算机论文,P1.0和P1.1分别用于控制洗衣机的进水阀和排水阀;P1.2和P1.3用于控制洗涤电机的正反转;P1.4~P1.7、P3. 0、P3.1用于驱动7个LED,分别作为工作程序、浸泡和强弱洗指示灯。P3.2接暂停/ 启动键;P3.3分别用于开盖/不平衡中断输入;P3.4被用作输入线,用于监测水位开关状态,为CPU提供洗衣机的水位信息;P3 .5 接程序选择键;P3.7采用分时复用技术,具有两个功能,一方面接强弱选择/浸泡选择键,在洗衣机未进入工作状态时,按触该键可选择强弱洗或开启关闭浸泡功能,另一方面在进水和脱水时,又作为告警声的输出口。
3.4洗衣机控制器软件设计
系统上电复位后,首先进行初始化,洗衣机进入工作程序后,系统首先根据RAM中27H单元的特征字判断洗衣机的洗衣工作程序,洗衣机进入洗涤子程序wash。洗涤是通过驱动电机的正反转实现的。洗涤结束后,退出wash子程序,调用water_out子程序进入排水进程。排水阀排水时间采用动态时间法确定计算机论文,其原理是:根据常用的空气压力水位开关的特性排水结束后,系统调用y子程序进行脱水操作,维持置位状态,保持排水阀开启,离合器在排水阀的带动下使电机主轴与脱水桶联动,实现衣物脱水。然后判断整个洗衣工作是否结束。其原理是:洗衣机在每次洗涤或漂洗工作环节结束后,将存放洗衣工作程序标志的寄存器减1,在脱水工作环节结束后,系统即对该单元进行检测,当检测到为0时,说明整个洗衣工作结束。软件设计主流程图如图4 。
图4 软件主流程图
4 洗衣机控制器仿真工作原理
首先,在通电时蜂鸣器长鸣一声,VD1 被点亮,这表示系统已经准备好接收指令可以开始准备工作了。单片机一直在读取由嵌入式WEB模块通过IIC通道发送过来的状态,当收到嵌入式WEB模块发送的指令后,将得到的数据作为第一项的设置内容计算机论文,即洗涤强度。蜂鸣器短鸣一声进入等待洗涤时间的设置,这个数据同样来自嵌入式WEB模块发送的指令。蜂鸣器短鸣两声进入等待洗涤方式的设置,过程都是相同的长鸣一声后洗衣机按事先的设置开始洗衣, VD1 快速闪烁表示洗衣状态,洗衣机控制器会完成初洗、浸泡、洗涤的工作,之后长鸣表示洗衣结束。洗涤期间单片机的 P2.1 和 P2.3 两个引脚会不断输出高、低电平来操作两个继电器让电机正、反转,同时还要接收嵌入式WEB模块发送的中断信号,以暂停或结束洗涤论文格式。当洗涤过程结束,蜂鸣器长鸣,系统又回到了开机时等待嵌入式WEB模块发送指令的状态。
其次,控制洗衣机可模拟的具体功能有:1、多种程序选择,用户可根据洗涤衣物的材质选择不同的程序,如浸洗、标准、羊毛和快速等。每种洗涤方式有不同的洗涤模式、时间和顺序。2、过程选择,用户可以选择单独洗涤以保留带有洗涤剂的水进行重复使用,可选择单独脱水,犹如脱水机一样计算机论文,等等。3、预约洗涤,用户可根据需要选择几小时后进行洗涤,时间选择范围为1-24小时。4、剩余时间显示,用户可以直接掌握洗涤时间。5、温度控制,可以显示模拟的水温控制。
5 结论
本文设计的洗衣机仿真控制系统连入嵌入式web服务的支持,就能够通过普通PC或GPRS手机访问Internet实现,通过远程控制命令完成对洗衣机参数的设定,对洗衣机进行操作,大大地简化了操作程序。利用单片机AT89S51作为洗衣机的控制器,能充分发挥AT89S51的数据处理和实时控制功能,使系统工作于最佳状态,提高系统的灵敏度。
参考文献
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论文摘要:专业特色建设,对提高本科生教育质量,增强社会竞争能力是十分重要的课题。本文针对建筑类高校电子信息工程专业如何体现专业特色,进行较为细致的探讨。建筑类本科院校的电子信息工程专业特色建设,不仅要注重符合社会需求、具有实际动手能力和一定创新能力的工程应用型技术人才的培养,还应注重结合建筑类院校的特点和优势,形成自己独到的专业特色。
根据教育部1998年颁布的专业目录,电子信息工程专业由原来的十多个本科专业合并而成,可见该专业的涉及面相当宽广。其业务培养要求中指出,本专业是一个电子和信息工程方面的较宽口径的专业,学生主要学习信号的获取与处理、电子设备与信息系统等方面的专业知识,受到电子与信息工程实践的基本训练,具备设计、开发、应用和集成电子设备和信息系统的基本能力。在这样一个基本培养要求的基础上,各个高等学校如何根据自己的特色与优势,扬长避短,制订针对性更强、更切合实际地专业人才培养计划,十分必要。我们在进行多次调研和讨论的基础上,确定了我院电子信息工程专业教育教学改革的方向和重点,力求突出特色,在竞争激烈的高等教育领域站有一席之地。
1人才培养的基本定位
不同层次的高等学校应有不同的培养目标,培养模式也应多样化。安徽建筑工业学院属于一般本科地方院校,根据我院战略发展纲要及人才培养规划,确立“立足安徽、面向全国、依托建筑业、服务城镇化”的办学定位。在学院办学定位前提下,我们对电子信息工程专业的培养定位是:具有较宽理论基础、较强实践动手能力和创新意识,能够综合应用所学专业知识的应用型工程技术人才。
电子信息工程专业教育教学改革的目的是:通过加强本科学生培养方案与工程实际的结合,注重应用型人才的培养,强化实践环节的训练,提高学生的动手能力。提供更多的机会,鼓励学生开展课外实践活动,实验室成为学生动手能力训练和技术创新的主要基地。
2就业目标
比较重点院校,我院学生的入学成绩显然较低,尤其高等学校扩招以后,进入我院学习的生源质量进一步降低,如何适应高等教育由“精英教育”向“大众教育”转变,培养符合社会需求、具有实际动手能力和一定创新能力的应用型技术人才,是我们面临的、急需解决的重大课题。
经过对我院电子信息工程专业的毕业生就业情况的分析发现,我院毕业生的就业主要集中在全国大大小小的IT公司、弱电公司、设计院等部门,大多数学生从事工程设计、技术开发、系统运行与维护、技术支持等工作,因此就业单位对学生实践能力的要求较高。针对这样的就业目标,我们对本科专业的培养计划和教学大纲做出进一步调整,基本要点是:强化电子电路的设计能力;增设选修课程,拓宽知识面;依托我校与建筑相关的专业,设置智能建筑专业方向;开设其它实践性较强的课程,特别强调电子综合设计能力的培养。同时,引导学生积极开展课外科技实践活动,参加各种科技比赛。从而扩大了我院电子信息工程专业的毕业生就业面。
3专业特色建设
处在建筑类一般本科院校的电子信息工程专业特色建设,不仅要注重符合社会需求、具有实际动手能力和一定创新能力的工程应用型技术人才的培养,还应注重结合建筑类院校的特点和优势,形成自己独到的专业特色。
3.1智能楼宇控制专业方向的设立
建筑院校的电子信息工程专业如何体现它的专业特色,我们认为应紧紧依靠建筑院校的特点和优势,设立与建筑相关的专业方向。1998年我们在98级电子信息工程专业设立智能楼宇控制专业方向,如表1所示,经过几年的建设,已基本成熟。智能楼宇控制(既楼宇自动化系统)属智能建筑范畴。智能建筑是以建筑为平台,综合应用现代计算机技术、电子技术,网络通信技术及电气技术等方面的先进技术,使建筑物成为具有远程通信功能、办公自动化功能和建筑物自动化功能的建筑。实现建筑物自动化功能的系统称作楼宇自动化系统(或称建筑物自动化系统,简称BAS)。楼宇自动化系统的含义是将建筑物内的各种机电设备以集中监视、控制和管理为目的,构成的一个综合系统。智能楼宇控制专业方向适应了现代建筑电气行业的迫切需要,满足了建筑电气行业中从事产品开发、系统集成、工程设计、施工、监理和物业管理人员对相关知识的需求。近几年,该专业培养的学生供不应求,且大部分学生被分配到建筑行业。
3.2学生能力的培养
培养工程型应用人才的总体特征是“能设计、会操作、懂管理”,综合素质高、实践能力强、有创新精神。实践教学是培养工程应用型人才的关键环节。对此,我们除了加大实践性教学环节,还对实践性教学环节进行一系列的改革。
(1)建立新的实验教学模式,激发学生创新思维
根据实验教学基本内容整体优化实验教学选题,重组实验教学,增加独立的综合实验课程,构建新的实验教学体系。整合实验室和实验教学设备,最大限度地提高现有教学设备的使用率。激活学生的创新思维,使他们能从实验中领略各专业学科之间的最本质的联系和内在规律,更有利于学生知识的综合运用和创新能力的培养。如电子信息工程专业增设信息电子技术综合实验和智能楼宇控制综合实验课程,其中信息电子技术综合实验涵盖:《ComputerControlTechnology》、《DSPTechnologyandApplication》、《单片机原理》、《嵌入式系统》等课程的实验,智能楼宇控制综合实验涵盖:《智能建筑设备》、《安全防范》、《电气控制与PLC》、《电缆电视技术》、《智能建筑及小区总体方案设计》等课程的实验。同时,由学生参与组建我院“智能建筑实验室”的建设,目前,“智能建筑实验室”已正式批准为安徽省高等学校省级重点实验室。同样,其它信息类专业根据各自专业特点,增加相应的综合实验课程。
(2)因材施教,以“优生导师制”促进创新人才脱颖而出
为加快电子信息工程专业的研究和高层次人才培养。挑选优秀学生,创建各种人才创新基地班,并配备具有丰富实践(工程型)的老师作为他们的导师,指导他们有针对性地学习某些科目,或直接进入老师的科研课题组,接受科研能力的训练,接受创新意识的熏陶,进行特色培养,以充分发挥高校在人才培养、学科建設和科学研究等方面的优势,同时积极开展理论研究与新产品、新技术的研发,最终将基地建设成为集教学、研发功能于一体的创新人才培养基地,在信息类人才培养领域起到示范、辐射作用。由于采取因材施教,近年来,我们取得如下成果:培养的学生,分别获得“全国大学生电子设计竟赛二等奖一项”、“全国大学生电子设计竟赛安徽区二等奖一项”、“西蒙杯征文竞赛(智能建筑)二等奖一项”、“中国智能机器人大赛银奖一项、铜奖一项”。
(3)开设综合课程设计,体现职业培训技能
我国经济社会的快速发展既需要科学家,也需要工程师,但大量需要的是工程师。为提高学生的工程设计能力,在原有的毕业设计的基础上,开设部分综合课程设计。如电子信息专业开设信息电子综合课程设计和智能建筑综合课程设计等。综合课程设计覆盖工程训练的各个环节:需求分析,系统设计,系统实现,系统调试,系统测试与性能评估;既培养工程能力,又积累工程经验。职业化素养训练应训练学生工作的规范性,综合课程设计引入一定的工业界规范与标准来进行学生职业化素养训练,同时,包含一定数量的符合工业界需求的辅助工程工具的使用训练。
4结语
我们还在计算机科学与技术、通信工程等专业开设与建筑相关和能力培养方面的课程。信息类专业开设与建筑相关的专业方向,是我院在教学方法和人才培养模式等方面所进行的一次探索和创新,并且取得了良好的效果。充分发挥了高校在人才培养、学科建設和科学研究等方面的优势,同时积极开展理论研究与新产品、新技术的研发,最终为社会培养出综合素质高,适应能力强的有用人才。电子信息工程专业体现建筑内涵,是建筑类高校的优势和特色,是其它类型的高校无法比拟的,是电子信息与建筑两大学科相互渗透的具体实现。它所培养人才,将会占领它所独有人才市场。
参考文献
[1]陈怡.教育本质和通识教育.全国高等学校电子信息科学与工程类专业教学协作委员年会论文集.2005.
论文摘 要: 概括说明机械电子控制产业发展的情况,重点介绍计算机技术在机械电子控制产业领域以及工业生产制造和人们日常生活中的广泛应用。
0 引言
现代科学技术的发展极大地推动了机械工业领域的变革,同时给相关生产产业带来了巨大的影响,提高了生产水平和技术。随着各种技术之间相融合的发展,以计算机电子技术、机械技术为核心的机电控制领域将给工业及科研等领域带来更多的实际应用。
1 计算机技术与机电控制技术的发展概况
1.1 计算机控制理论的形成与技术的发展
忽略数字信号的量化效应,可以将计算机控制系统看成采样控制系统,在这一系统中,将其中连续的环节离散化,则整个系统又可看成由不同的离散系统构成。计算机控制理论的发展主要是将采样理论、差分方程、变换理论、状态空间理论和系统辨识自适应控制等理论综合应用到控制技术中,使计算机控制系统有了初步发展。对于结构复杂、时变的非线性系统,控制系统则融入了鲁棒控制、模糊控制、预测控制等多种新型理论,逐步形成了工业过程控制系统的一个新方向。
自世界第一台电子计算机问世后,计算机首先被用来自动检测化工生产过程的过程参量并进行相关的数据处理,同时也研究了计算机的开环控制。到二十世纪六十年代,出现了用于过程控制的计算机,实现了直接数字控制。后经集中式计算机控制系统发展到现在的以微处理器为核心的分层式控制系统控制,通过计算机对生产过程进行集中监视、操作和管理控制等。伴随着计算机处理器等技术的发展,计算机控制技术也随之发生相应的变革,最终应用到工业生产中并对其产生巨大影响。
1.2 机械和电子控制技术的发展和现状
在生产、科研等诸多领域里,有大量的物理量需要按某种变化规律进行控制。在二十世纪三十年代之前,工业生产多处于手工操作的状态。最初采用基地式仪表控制压力温度等在一恒定范围内,初步有了对工业生产的机械控制实践。随着电子技术的迅速发展和计算机控制系统的出现,直接实现了工业生产中各参量和过程的数字控制。计算机的微型化使控制技术更加智能化,同时将机械、电子、计算机技术和控制技术有机结合的机电一体化技术也得到迅猛发展,且越来越被广泛的应用到各生产领域。目前主要形成并应用的机电控制技术主要有PID控制,PID是经典控制理论的代表,它吸收了智能控制思想并利用计算机的优势,形成了自适应PID和非线性PID等更利于控制的变种PID控制器。另外还有模糊控制(FLC)、变结构控制等,均随着计算机领域的发展在不断地拓宽。
2 机电一体化的发展及在工业上的广泛应用
2.1 机电一体化的简介和生产应用
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及计算机软件系统集合起来所构成的系统总称,综合运用机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等对各生产领域的控制过程进行监督操作。它主要应用领域有数控机床,通过相应的数控技术,在工业操作上结构、功能、操作精度上都有明显的提高。采用多CPU和多主线的体系结构,丰富了数控功能,也提高了生产效率。
柔性制造系统的应用是计算机技术和制造系统在机电控制工业的应用,是计算机化的制造系统。它主要由计算机、数控机床、自动化仓库等组成。在工业上,它可以随机地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,更适用于多品种,小批量等的离散零件的批量生产。
交流传动技术的发展也是随着电子技术和计算机技术的发展在工业上有了重要的应用,尤其是在钢铁工业中,使复杂的矢量控制技术得以实现,无论是大容量电机还是小容量电机现均可使同步电机或者异步电机实现可逆滑调速。也使交流传动系统在轧钢生产中得到广泛的应用。
可编程控制器(PLC)是集计算机技术和自动控制化技术于一体的新型控制系统。这一系统解决了工业控制系统中大量开关控制的问题,逐渐取代了耗能多、故障率高的继电器控制系统。随着PLC技术的进步,其应用领域更是不断扩大,可采集存储数据,还可对控制系统进行监控。PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。这种过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。此外,随着工厂网络自动化的发展,PLC可实现通信及联网功能,更有助于工业生产的控制过程的监控。如今,PLC技术已经被广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保以及文化娱乐等各行各业。
2.2 计算机在机械和电子控制产业的应用实例
计算机技术和机械电子控制技术一体化的有机结合,不断使相关的新技术应用到更多的领域中去,这些应用到的领域已经不再局限于工业的生产,更多技术是切身关系到我们日常的工作和生活。下面举几个具体实例来介绍计算机技术和机电控制相结合的实际应用。
PLC实现了机械手移动工件的控制过程。随着世界经济和技术的发展,人类活动的范围不断扩大,机器人的应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展,并从制造领域转向非制造领域,各种各样的机器人产品随之出现。随着机器人的生产和大量应用,很多领域,许多单一、重复的机械工作由机器人(也称机械手)来完成。工业机器人是一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机,广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本有重要意义。与计算机及网络技术相结合应用的工业机器人的广泛使用正在日益改变着人类的生产和生活方式。
农业方面,机械作业过程中驾驶室内的仪表盘正迅速由电子监视仪表取代并逐步由单一参数显示方式向智能化信息显示终端过渡,以此来改善人机交互界面。这种智能化显示终端又被称为虚拟化仪器显示终端(Virtual Display Terminal),它代表了当代仪器与控制装置发展的主流方向。它可通过屏幕任意选择显示机组中不同部分的终端信息,在屏幕上按操作者的需求,调用数据库信息,显示数据、图形、语音等多媒体信息。另外,还可以将数据信息动态存入类似信用卡尺寸大小的高密度智能化数据存储卡,将农业作业过程的数据信息通过智能卡带回办公室,由计算机应用高级软件进行处理。也可以将管理者的决策和操作指令通过智能卡传送到拖拉机上的智能控制终端,实现自动控制农机的操作。
PLC在自动售货机中的应用。自动售货机通过顾客选择商品开关,投入的硬币值由PLC驱动数码管显示,经过光传感器识别,通过判断,进行下一步操作,经过PLC的系统控制和信号输出完成售卖过程。计算机技术和机电自动控制在自动售货机中的这项应用极大方便了人们的生活,也使PLC的应用更加广泛。
交通信号灯系统也是微机软件应用到电子控制系统中的典型实例。通过主要应用PLC技术控制十字路口的信号灯动作。准确无误的完成信号灯的变灯动作来控制时间,这项应用更是极大方便了人们日常生活工作的出行。
电脑横机中计算机技术的应用给机械编织行业带来了巨大的变革。现在的电脑横机是一种涉及到计算机、机械、电子、控制等诸多领域的复杂系统。电脑横机的编织是一个极其复杂的过程,最初的横机是手动横机,只能胜任比较简单的编织过程。随着计算机技术应用到电脑横机中,通过电脑的自动控制,设计人员可对编织花型进行数字化设计,通过计算机数字直接控制机械的退圈、垫沙、脱圈、弯沙等相应的机械编织动作,由计算机指令控制系统完成整个设计的编织,极大地提高了工业生产效率。
与机电一体化相关的技术还有很多,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势。
3 总结
在机械生产领域,电子技术和计算机技术的融入发展,机电一体化的形成是机械工业中的重要变革。通过不断发展的计算机技术,使机电一体化相关的技术在诸多领域中得到了广泛的应用。
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【论文摘要】:介绍了光机电一体化技术特征,研究了国内外技术现状和发展趋势,指出了未来发展前景和一些重要技术热点。
近些年来,光机电一体化技术得到迅猛发展,在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此,光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。
1.光机电一体化技术特征
光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成,相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较,光机电一体化产品具有以下技术特征。
1.1体积小,重量轻,适应性强,操作更方便
光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式,可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序,任何一台光机电一体化装置的动作,可由预设的程序一步一步控制实现,甚至实现操作全自动化和智能化。
1.2功能增加,精度大幅提高
光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制水平提高,运算速度加快,通过电子自动控制系统可精确按预设动作,其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差,达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时,由于机械传动部件减少,机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。
1.3部分硬件实现软件化,智能化程度提高
传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序,指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能,使机械控制功能内容的确定和变化趋势向"软件化"和"智能化"。
1.4产品可靠性得到提高,使用寿命增长
传统的机械装置的运动部分,一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差,导致可动摩擦、撞击、振动等加重,严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用,使装置的可动部件减少,磨损也大为减少,像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此,装置的寿命提高,故障率降低,从而提高了产品的可靠性和稳定性。
1.5融合了多种学科新技术,衍生出许多功能更强、性能更好的新产品
光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识,包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等,就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来,衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。
1.6产品系统性增强,各部分系统间协调性要求提高
光机电一体化是一门学科的边缘科学技术,多种技术的综合及多个部分的组合,使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求,这就要求各种技术扬长避短,提高系统协调性。
2.研究现状和发展趋势
2.1研究现状
自从我国实行改革开放以来,科技领域急起直追,我国的光机电一体化技术已取得明显的成效,数控产品有了很大的提高,尤其是经济型灵敏数控装置发展很快,是我国特有的经济实用产品,不但适用国内市场的需要,部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器(PC)和微电子技术控制设备也越来越多,覆盖面也日益扩大,从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此,我国自行研制和生产的光机电设备,在质量上也有重大突破,为今后的推广应用打下了良好的基础。
2.2发展趋势
光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域,成为一种新兴的学科,并逐渐成为一种产业,而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。从世界科学技术的发展情况来看,光机电一体化技术的未来技术热点主要包括:
(1)激光技术
1)高单色性,利用激光高单色性作精密测量时,可极大地提高测量精度和量程。
2)高方向性,因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力,从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。
3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温,可使照射点物体熔化或汽化,对各种各样材料和产品进行特种加工。
4)相干性,由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制,而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性,应用范围更广。
(2)传感检测技术
1)激光准直,能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三维空间的基准测量。
2)激光测距,其探测距离远,测距精度高,抗干扰性强,体积小,重量轻,但受天然影响大。
3)光纤探测器,在目标很小,间隔受限或危险的环境中,最常选用的是光纤探测器。
其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。
(3)激光快速成型技术
激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层,将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结,由点、线构造零件的面(层),然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场,极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。
(4)光能驱动技术
利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器,其工作原理是将光照在形状记忆合金上,反复地通、断使材料伸缩,再利用感温磁性体的温度特性,将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性,加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证,该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段,如果能发现具有优异光作用特性的动态物质,则可使光能驱动技术广泛应用。
3.结语
技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术,产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化,便具有很高的功能水平和附加价值,将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。
参考文献
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关键词:机电一体化 机械制造 应用现状发展趋势
现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。
一、机电一体化概述
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术,根据系统功能目标要求,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。
二、机械制造技术的发展
在现代制造系统中,数控技术是关键技术,它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。当前,数控技术正在发生根本性变革,由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上,数控系统实现了超薄型、超小型化;在智能化基础上,综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术,数控系统实现了高速、高精、高效控制,加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数,实现了在线诊断和智能化故障处理;在网络化基础上,CAD/CAM与数控系统集成为一体。机床联网,实现了中央集中控制的群控加工。
三、机电一体化的发展状况
机电一体化的发展大体可以分为三个阶段:
(1).20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期,人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时,研制和开发从总体上看还处于自发状态。
由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。
(2).20世纪70-80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是:mechatronics一词首先在日本被普遍接受,大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认;机电一体化技术和产品得到了极大发展;各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。
(3).20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段,机电一体化进入深入发展时期。一方面,光学、通信技术等进入机电一体化,微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。
我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组,并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作,取得了一定成果。但与日本等先进国家相比,仍有相当差距。 转贴于 中国论文下载中心
四、机电一体化的发展趋势
机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面:
1.智能化
智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。
2.模块化
模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情
3.网络化
网络化由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。
4.微型化
微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小,耗能少,运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优势。
5.环保化
关键词 电子信息 毕业设计 工程实践 课程体系
中图分类号:G642 文献标识码:A
应用型本科院校电子信息类专业的毕业设计一般要求学生独立完成课题的方案设计、电路设计、原理图与PCB图设计、实物制作与调试、撰写论文以及答辩等多个环节,是对电子信息类毕业生工程实践技能和科学研究能力的综合考核。但是,近年来由于高校扩招和生源质量的下降,以及毕业生就业压力增大的影响,导致电子信息类专业毕业论文(设计)的质量出现明显的下降。因此,如何提高毕业设计(论文)的质量已成为高校教学改革研究的一个重要课题。
1 毕业论文(设计)中的主要问题
1.1 学生缺乏工程实践能力
我校工程实践教育中始终存在着“重理论、轻实践”的认识倾向,忽视了大学生实践能力的培养,因此学生在做毕业设计时,有的不会做方案设计;有的缺乏研究思路和方法;有的仪器操作不熟练,不会排除在实物制作与调试中遇到的故障和问题,导致实物没调试成功;这些极大地挫伤了学生的积极性,影响了毕业设计的质量。
1.2 学生投入的时间、精力严重不足
我校的毕业设计安排在第8学期的1~16周,正是企事业单位招聘的高峰时刻,由于如今经济转型,大学生就业压力巨大,寻找一个好单位,需要花费大量的时间去参加招聘会和面试,如果面试成功,用人单位希望学生马上顶岗实习,使得学生在毕业设计中实际投入的时间和精力不足,当然还有极少数学生忙于补考等遗留问题的解决也牵扯了大量的精力,影响了毕业设计的质量。
1.3 学生对毕业设计认识上有误区
我校大多数学生认为毕设对寻找工作单位没有影响,同时认为毕业设计总是可以通过的,没有将毕业设计看成是大学实践活动中最重要的综合实习,是对自己工程实践能力和创新能力的培养,是自己清晰了解设计过程的学习,是自己论文撰写能力的培养,对自己在以后的实际工作中尽快适应社会,影响巨大。
2 提高毕业论文(设计)的措施和建议
2.1 合理设置课程体系,优化教学内容
我校作为应用型本科院校,为培养学生的工程实践能力,对人才培养方案和教学大纲进行了修改,突出学生实践能力的培养,使学生有进行系统设计、实验分析和数据处理的能力。课程体系改革中进行了如下修改:(1)将课程体系分为公共基础课、专业基础课、专业必修课、专业选修课、实践教学五个模块。(2)重视专业基础课程平台建设,对电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术等教学内容优化,主要强调电路理论的基本理论和概念,电子器件的外部特性,突出实践运用,加强实验教学,在实验性教学中增加设计性实验。(3)对一些实践性较强的课程,如单片机,将其由专业基础课调整为选修课,考核方式为项目设计,突出学生的实践能力。(4)针对应用型本科的特点,调整专业选修课程内容,突出实践运用,将一些理论性较强的选修课进行调整,如模式识别、图像处理等,调整为射频电路及CAD技术、FPGA通信设计基础、ARM原理与应用等。(5)优化实践教学内容,增加了电子技术课程设计,专业实践课程体系更加合理有序,符合认知规律,学生在一、二年级注重专业基础训练,培养学生的仪器操作能力和建立基本的系统概念,掌握基本的设计流程和动手制作实物的能力;三、四年级则是专业工程设计的培养,使学生具备独立设计一个完整电子系统的能力。(6)为提高学生实践能力,建立实验室开放机制,电子工艺实验室全天开放,学生自主管理,其他专业实验室由学生申请,系部批准后对申请学生开放,尽可能提供实验室给学生使用,提高学生的工程实践能力。(7)改革教学方法和教学手段,在课堂教学和实验教学中引入仿真工具和软件,如MATLAB,MULTISIM,PROTELL等。尤其是单片机教学采用CDIO模式取得了较好的效果。(8)校企合作,与企业合建实验室,如与TI公司合建单片机实验室,将最新的电子技术引入教学中;并设立大学生创业创新基地,鼓励大学生自主学习、探索和开展科研活动。(9)开设科技讲座,扩展学生的知识面,激发学生的创新意识和兴趣。
2.2 对毕业论文(设计)的时间、模式进行调整
(1)由具有中级职称以上的有责任心的中青年教师组成毕业论文(设计)选题小组和指导小组,对选题的综合性、实用性、创新性和时效性进行评价和筛选,强调选题以设计类题目为主,要求软硬件相结合。(2)学生的选题时间可灵活调整,我校鼓励学生参加各种学科竞赛。如大学生电子设计竞赛,在做毕业设计时可选取与学科竞赛相近的题目;参加飞思卡尔的可选取智能车的题目;还有一些学生可在第6学期单片机实践时就选取自己感兴趣的题目作为选题,如有学生在单片机实习时做的是电子抢答器,毕设时做的是无线抢答器,学生完成得非常好。(3)对学生加强教育,认真开好毕业设计动员大会,提高学生的主观能动性,毕业设计是一个自主学习、实践、探索和创新的过程,是学生参加实际工作的一个预演,对学生很重要,消除学生的认识误区,提高学生的积极性。(4)严格毕业论文(设计)考核制度,对在毕业设计中期检查中不合格的给予警告,如在毕业设计中确实不合格的要求二次答辩,二次答辩还不合格的则毕业设计判定不合格。
3 总结
近年来我校通过不断地探索和调研,借鉴其他学校的一些经验并结合本校的实际情况,科学设置课程体系,优化突出应用型教学内容,合理安排毕设时间和组织机构,整合学校实验室教学资源,与企业合建实验室,充分调动学生的主观能动性,达到提高毕业设计质量的目的,从实施的效果来看,已初步扭转质量下滑的趋势。
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