自动控制原理精选(九篇)

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第1篇：自动控制原理范文

关键词：自动控制原理 过程考核 一纸开卷

中图分类号：TP13.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（c）-0066-01

“自动控制原理”作为自动化及相关专业的专业基础课程，在自动化专业中，起到承上启下的核心作用。同时，在化工、机械等专业中也处于非常重要的地位。[1]目前，这门课程存在着教师难教、学生难学的双重困惑，特别是其考核方式和考核内容在某种程度上直接影响学生的学习态度和积极性。进行考核制度改革，是调动学生学习积极性，提高教学质量的一种重要方法。传统的考核方式大多采用闭卷或者开卷考试，存在不少弊端。

1 传统考核方式及弊端

（1）不能有效促进学生对课程知识的积累，而且难以客观评价学习效果。目前，独立学院考试沿袭了传统的课程考核模式，在这种考核模式中，期末考试是课程考核的主要方式，其所占比重较高，因此，期末考试的成绩在一定程度上作为衡量课程教学效果和学生学习水平的主要依据。这样会造成学生考试易存在作弊心理，考试临时抱佛脚现象。

（2）使教与学不能较好结合。在独立学院中，大多数学生学习只是为了考试及格，平时在课堂上和课后都不用心，不操心，得过且过，敷衍了事，很少主动总结教师课堂内容和找教师答疑。在传统考核模式中，闭卷考试容易照成学生死记硬背，是典型的记忆力考核。而且，闭卷考试客观题较多，一定程度上也限制了学生创新和个性的成长。开卷考试容易形成学生不劳而获的意识，往往把考试寄托在课本和作业上，不会主动学习。这就达不到教与学的有机结合，不能取得较好的教学效果。

2 自动控制原理考核改革的思路及方法

（1）改革考核内容，培养学生创新应用能力。自动控制原理在实际生活中应用非常广泛，因此，在制定课程考核内容时，要与实际生活、先进技术和先进思想相链接，考核学生创新和灵活运用知识的能力。考核中要注重学生个性的培养和发挥，使具有特殊学习兴趣和有想法学生的才能得到发挥。比如，自动控制原理也是一门自动化专业和相关专业的考研课程，一部分学生需利用本课程学习考研，因此在制定课程考核时，可通过适当增加与考研内容相关的考核试题，同时，加大考研课堂讨论力度。这样，即能满足一部分学生考研需要，也能满足大部分学生的学习需要。考试不能完全限制答案，除了原理性、原则性的问题，对于学生似是而非、较牵强的答案，特别是比较新颖的答案，要给以肯定，不能全盘否定，以利于加强学生的学习积极性、创新能力、主动思考和发散性思维的培养。

（2）加强过程考核。传统考核模式可能会导致教与学相脱节。实施过程考核的考核理念，能较好的克服陈述性知识和过程性知识的分割、理论知识与实践知识的分割、知识排序方式与知识学习方式分割的缺陷。[2]过程考核是课程教学体制中不可或缺的一部分，即体现了考核成绩的科学性，也体现了公平性，一定程度上也杜绝作弊和临时抱佛脚的心理，有利于培养学生重结果更重过程的人生观和世界观，为以后进入社会，进入职场有更好地发展。

例如，在自动控制原理课程教学中，为了增强学生的自主学习性，加大平时成绩的比重，把平时成绩提高到总成绩的50%，同时，将考勤、课堂考核、课堂讨论、课堂提问、答疑、课后作业、学生互动和课程论文等纳入平时成绩。在平时成绩中，还要加大课堂讨论和课堂提问在平时成绩中的比重。这样，既体现了公平性，又增加了学生的学习积极性，同时，开扩了学生的思维，培养了学生思考问题、分析问题和解决问题等多方面培养的能力，充分调动学生的自主学习性。

（3）引入“一纸开卷”。“一纸开卷”是指在考试开始前两周由系部统一发给学生印有“自动控制原理考试专用纸”字样的试卷纸，学生可在试卷纸上书写与考试内容有关的公式、内容等，考试时允许带进考场。[3] 考试结束后与试卷一起上交，否则视为作弊处理。

采用“一纸开卷”考核的优点主要体现在以下2个方面：（1）可有效避免学生死记硬背公式和知识点，减轻学生负担。自动控制原理课程具有理论性强、含有大量公式和图形曲线等特点。采用“一纸开卷”的考试形式，学生可以不用死记硬背公式，可以把大量时间和精力放在知识点的理解和归纳总结上，有利于提高学生分析和主动思考的能力。（2）有利于减小作弊的几率，端正考风。考试前，学生通过自动控制原理考试专用纸把需要记忆的公式、基本概念和归纳总结的知识点写下来，这样，考试时，部分基础薄弱、学习成绩较差的学生基本上不需要携带一些采用闭卷考试时常用的作弊小抄，而且也有利于调节学生的考场气氛，缓解考试时的紧张。

（4）加强考核反馈机制。考核的目的，是为了检查学生是否掌握所学知识解决问题的能力。考核结束后，要形成反馈机制，及时的把考核结果反馈给学生，完善学生知识点的理解。特别在过程考核时，比如，在学生完成课后作业、课堂测试和课程论文后，教师要及时的根据完成情况，对学生解题或理解错误问题进行案例讲解，对重点知识点特别强调，要求学生及时修改错误，加强和完善知识点的理解。

3 结语

在独立学院学生教学过程中，自动控制原理考核改革还任重而道远，但教师应围绕以培养一线应用型人才为理念的原则，培养学生的创新和实践应用能力，培养面向现代社会的高新技术产业所需的复合应用型人才。实行“一纸开卷”和加强课程过程考核相结合的考核思路，推动了教学改革，促进了学生的主动学习能力，加强了学生的创新和综合应用能力，避免了过去传统考试模式作弊、临时抱佛脚、单纯应付考试和只要60分及格等心里和行为，提高教学质量。

参考文献

[1] 杨婕，程丽平.应用型本科“自动控制原理”课程改革及实践[J].中国电力教育，2010（4）：111-112.

第2篇：自动控制原理范文

各个相关的高校对于自动控制原理这一门课程的教学都是相当关注和重视的，为此他们通过对教育部指定的教材或者是自编的教材进行了精选，还对授课教师做出了精细的挑选。也有个别高校创设了省市级别或者是国家级别的精品课程，并制作了多媒体课件，这种种手段都是为了自动控制原理教学的改革和实践做准备。而自动控制原理教学的改革和实践也一定会为这一门课程注入新的力量和生命，为我国的自动化专业提供可行的理论支撑和人才力量。

2.自动控制原理教学的特点和改革的必要性

2.1 自动控制原理教学改革的特点

对于自动控制原理这一门课程的教学而言，其特点可以从三个方面简单地说起：

①自动控制原理这一门课程要求它必须要有直观的工程背景。到目前来说，自动化控制已经在农业、工业、航空、军事以及社会科学等各个领域都得到了广泛地应用。由此可见，学生在对这一门课程进行学习的时候往往都没有对其应用的领域有一个直观且感性的认识，学习缺乏主动性，再加上没有实践的机会，使这门课程和现实相脱节[1]；

②自动控制原理这一门课程所涉及到的理论知识比较多。在对各种控制系统的数学模型进行建立的时候需要涉及到电学、光学、力学、热学等物理方面的知识，也需要有电机、电路和电力电子等方面的知识，还必须要具备非常熟练的建模能力和运用繁杂的知识解决实际问题的能力。由此可见具有扎实的数学功底是学好这门课程的关键，这就要求学生必须具备良好的数学素养[2]；

③自动控制原理这一门课程包含了很多的图形。像是根轨迹图、对数坐标图、极坐标图和工程应用原理图等，这些图形会使教学的直观性更强，但它会消耗更多的教学时间。

2.2 自动控制原理教学改革的必要性

根据上述所说的特点，关于自动控制原理教学的改革是势在必行的。因此采用传统的教学方法来对自动控制原理这一门课程进行教学必然不能有效地提高学生学习的效率，也会为学习带来一定的麻烦，使教学实践紧张，教学内容冗杂，教学知识点太难，这样便不能够达到应有的教学效果。由此可见，为了使学生更好地将自动控制原理的基本知识掌握且扎实，也为学生今后的相关工作打下坚实的理论基础，从而解决好教授与学习、理论学习与实践操作、中文教材和外文教材等多方面的问题， 对自动控制原理的教学进行改革是势在必行的。笔者认为对于这一门课程的改革需要从教学的目标还有教材、教学方法、教学实践等方面来进行。

3.自动控制原理教学的改革与实践

3.1 优化教学的内容，培养学生的系统思维

在具体的教学当中需要对自动控制原理的教学内容做出优化，以此来避免因为这一门课程和其他课程方面存在着共同性而过多地浪费学生的学习时间。因此，在具体教学当中，相关的教师需要全面了解所学专业学生的所有课程，重点突出本门课程的重点，将自动控制原理这一门课程与其他课程相通的地方简要带过。对于自动控制原理原理这一门课程来说，其教学的主要内容应该对系统的控制理论和控制方法做出简要的讲述分析和反馈，除此之外还需要对根轨迹发、时域法以及频域法等三大经典方法和线性系统的矫正方法做出重要的讲解。在理论分析上，自动控制原理需要更加注重工程的定义、工程的物理意义和工程的实际应用，因此需要对这一方面的内容做出详细的阐述。在对学生的培养上，需要积极培养学生的系统细微方式和系统创新能力[3]。自动控制原理这一门课程的主要研究对象是负反馈系统，所以其学习的内容是对负反馈系统的设计与分析。因此，在具体的教学当中需要在这个基本的框架下系统地展开思维的练习，教师需要注重紧抓课程的关键，对学生系统思维方式进行训练，在实践过程当中遇到新的系统时，学生便能够更好地自主对该系统进行分析和控制。

3.2 将理论结合实践，激发学生学习的兴趣

使自动控制原理的理论和实践更好地结合起来，不仅仅需要有严密的理论体系，更要有生动可行的工程实例。在具体的讲授当中，教师需要更加重视对基本方法的介绍和对基本概念的讲解，最好要在对理论的推导过程当中将工程实例的应用概念引出，这样便能够和实际的工程紧密地结合起来。而在具体的教学当中将人工实例加入进来可以增加学生学习的兴趣和学习的积极性、主动性。举例来说，比如在对PID控制进行讲解的时候，教师可以将温度控制结合起来，以此来讲解工程PID参数整定的实例，然后再将调节器的正定参数按照先比例后积分再微分的程序置于一些经验数值之后，然后进行给定位扰动，对系统过渡过程的曲线做出观察，如果曲线不够理想，那么对调节器的相关值做出调整，如此进行反复的凑试，这样方便寻找最佳的正定参数，直到控制质量和所要求的相符合为主。这样通过具有实际意义的讲解能够使学生对于自动控制理论这一门课程讲解的理解更加的深入[4]，并且在学生对课程进行深入理解的同时，也将其自主学习自动控制理论的兴趣激发出来，如果学生自身足够优秀的话，还能够自愿地区参加大学生科研立项，对相关的单片机和微机原理课程进行自学，从而实现对最终目标的控制。因此，在理论联系实际的同时，更需要注重对学生工程思维习惯的控制和培养，对符合工程参数的选址进行强调和合理估计，将工程经验进一步建立起来。

3.3 强化实践环节以提升学生的综合实力

实践教学是对理论知识的一种验证，对于培养学生的动手能力具有十分重要的意义，而对自动控制原理进行实践教学更是培养学生自主创新能力和科研能力的一个最为重要的环节。对自动控制原理进行实践教学可以采用自动控制原理的试验箱，对典型环节和典型的电路模拟分析课程进行开设，还要安排好关于闭环电压控制系统和聘礼特性的测试以及系统参数的确定工作。要做好关于根轨迹的矫正工作和频率矫正工作，做好系统串联的矫正工作，紧抓转台反馈系统，和状态观测器等基本实验，这样能够将学生对基础知识的理解和认识加深，更加方便锻炼学生的动手能力。在对基础实验进行强化的同时还需要设计一些必要的综合性质的试验，这样可以利用实验室的硬件环境，对典型的控制系统做出研究和分析，比如水位的控制系统、直流电机的调速系统、温度的监控系统等，只有让学生将所学到的所有原理和知识综合运用在一起，才能够培养起学生利用科学分析方法解决实际问题的能力。可见设计性试验可以强化教学实践的环境，对于提升学生的综合实力具有重要意义。

第3篇：自动控制原理范文

关键词：自动控制原理；教学改革；数学建模；控制系统

作者简介：高春艳（1977-），女，河南洛阳人，河南科技大学车辆与动力工程学院，副教授。（河南 洛阳 471003）

基金项目：本文系“农业机械化及自动化”国家级特色专业建设项目、河南科技大学教育教学改革项目的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）13-0079-02

“自动控制原理”是自动化及类自动化专业的一门重要的专业基础课。该课程理论性强，对数学知识、电类基础知识要求高，既整合各专业的前期相关的专业基础课程（如机械运动学、机械振动学、热力学或流体力学等）的内容，又与工程实践紧密相结合。其理课知识面广、内容多、发展快、理论性和抽象性都较强，又有一定深度和复杂性，所以该课程历来就被认为是枯燥无趣、难学、难教、及格率低的课程，因而针对“自动控制原理”的课程教学改革任重而道远。

在多年的教学经验中，笔者认为以上现象的产生既与“自动控制原理”自身课程体系有关，又与学生自身心理因素的负面影响和教师自身教学密切相关。下面针对“自动控制原理”的课程教学改革进行探讨。

一、消除学生自身心理因素的负面影响

目前，很多自动化、类自动化专业学生在“自动控制原理”学习中存在一定的负面心理因素，如害怕困难、自卑、迷茫、惰性、功利、急躁等，这些负面的学习情绪严重影响着学生的学习积极性，制约着学生的学习成效。在笔者多年的一线教学实践中，在本课题的教学改革中一直在努力探求这些负面心理因素产生的诱因，并积极努力地探索消除这些负面心理因素的改革策略，教学中积极调动学生学习的主动性和积极性，取得了良好的教育教学效果。

在教学实践中也发现，部分学生认为“自动控制原理”的理论性过强、数学基础要求高、与今后就业没有太直接关系；一些学生只学与就业有直接关系的专业技能课程，不注意专业基础课程的学习，导致基础课程知识薄弱，态度消极被动；有的学生干脆在课堂上学英语、考研书、课外书，大大增加了后期课程学习的难度。

“自动控制原理”的课程教学改革应从教学内容组织整合、教学形式改革以及教师自身教学技能多方面入手，才可能行之有效地消除学生学习中的负面心理因素，提高教学效果。

二、“自动控制原理”教学内容整合

教师在教学中要教给学生更有用的知识，以调动他们学习的积极性。实际上，在任何科学发展过程中，许多新方法会不断被提出，这中间有些方法通过工程实践与检验得到发展与保留，但有的方法并不实用，而被更好的方法所取代，因此，教学中要选择基本实用的内容进行教学。“自动控制原理”就是要在实践中起到方法论的作用，教学中在力求讲清控制论基本概念的前提下，更多地结合工程实际，教会学生应用控制论来分析解决控制工程中的实际问题。“自动控制原理”的实际教学内容应遵循以下思路。

1.数学工具——Laplace变换

拉普拉斯（Laplace）变换，简称拉氏变换，是分析研究线性动态系统的有力数学工具。通过拉氏变换，将时间域的微分方程变换为复数域的代数方程，问题计算和分析都大为简化，并且通过拉氏变换在古典控制论中可以直接在频域中研究系统的动态性能，方便对系统进行分析和校正，具有广泛的工程实际意义。

拉普拉斯变换实际就是微积分变换，数学基础要求高，不少学生害怕微积分变换，又觉枯燥无味，实际教学中更应注意教学方法和技巧。若详细介绍很费学时，可认为拉氏变换只是控制论的数学工具，并非实际教学重点。实际教学中可据不同专业学生数学基础、课程设置区别对待。对没学过拉氏变换、课时又少的，就简介拉氏变换，以典型环节的一两个实例验证拉氏变换的定义，其他可直接给出结论；对拉氏变换性质、方法也可如此处理，但重在点出应用意义，增加学习兴趣。对学过拉氏变换、课时又允许的，最好提纲携领地复习拉氏变换与反变换的定义，典型环节的拉氏变换及性质、应用，让学生将变换与控制论联系起来，更好地为后续内容的学习服务。

2.控制系统的数学建模

研究与分析一个系统，不仅要定性地了解系统的工作原理及其特性，而且更要定量地描述系统的动态性能，以揭示系统的结构、参数与动态性能之间的关系。这就要求建立系统的数学模型，据研究目的和具体系统的不同，一种数学模型可能比另一种数学模型更合适。本部分要重点讲授微分方程的建立、传递函数的求解、系统结构图等效变换与化简的内容，这些都是分析、设计系统的基础。而信号流图主要用在计算机辅助分析设计中，对稍微复杂点的系统将梅森增益公式直接应用于结构图就特容易出错，如学时有限，就不必讲解。梅森增益公式特例可将系统结构图化简过程大大简化，既简单好学，又可提高准确性，一定要介绍给学生使用。因古典控制已不能满足当今工业复杂控制的需求，也要据学时与专业需要情况确定是否介绍状态空间方程。

3.控制系统的时域分析方法

控制系统的时域分析是一种直接分析系统输出随时间变化规律的方法，它根据描述系统的微分方程或传递函数直接或间接地计算出系统的时间响应，从而求解系统的性能指标、分析确定系统的稳态性能和动态性能。授课中从一阶系统入手，介绍二阶的时间响应分析，介绍确定典型二阶性能指标与参数的方法，重点介绍系统的零极点分布和性能指标的关系，从而引出高阶系统的主导极点法，便于学生后期学习或自学需要。

4.控制系统的根轨迹分析法

利用根轨迹图的优点是可以很直观地看出系统闭环特征根随系统参数的变化规律。在根轨迹图上虽然也可以进行系统分析与设计，但由于根轨迹图难以精确绘制，数学基础又难，所以现在使用逐渐减少。教学中可以用较少的篇幅介绍根轨迹的基本概念、方法和应用，若学时有限，可以不介绍在根轨迹图上的系统设计方法。

5.控制系统的频率特性法

因频率特性法的物理意义明确，在工程中一般采用近似做图法，计算量小，简单、直观，易于在工程中使用，又可以用实验的方法求得，对于难以列写微分方程或传递函数的系统和元件具有重要的工程实用价值。所以频率特性法在工程技术中得到广泛应用，也是实际教学中的重点。

理论上可以在Nyquist图、Bode图或Nichols图上进行控制系统的分析和设计。但Nyquist图计算量大，且难以精确绘制，即使使用MATLAB也是如此，所以Nyquist图主要用来分析系统的稳定性以及说明相对稳定性的概念，授课中不介绍在Nyquist图上定量分析与设计。典型环节的Nyquist图对绘制一般系统的Nyquist图并没有什么帮助，所以可只讲下一阶惯性与二阶欠阻尼的Nyquist图，并分析说明系统特性，然后引出一般Nyquist图的绘制方法。

Bode图在工程中一般采用近似做图法，计算量小，简单、直观，易于在工程中使用。可以用实验的方法求得Bode图，继而得到系统传递函等数学模型，所以Bode图很适合进行系统的分析、设计，并在授课中引出讲授在Bode图上的系统校正方法。

Nichols图虽然容易分析系统闭环频率特性指标，但由于Nichols图的复杂性，现在很少使用，若要在Nichols图上验证闭环频率特性指标，不如用MATLAB软件直接检验时域指标。所以，自动控制理论课中可少介绍或不介绍Nichols图法。

6.控制系统的综合与校正

在控制系统校正中，主要介绍基于Bode图的串联校正法，不介绍基于根轨迹的系统校正法。当前的微机控制系统基本上使用的是串联校正方法，学时有限时可简单介绍复合校正和反馈校正。因串联校正的相位超前校正、滞后校正、滞后-超前校正等实质上就是工程中广泛应用的PID校正，教学中一定要和PID联系起来，介绍工程上广泛应用的PID控制器整定的概念，增加控制系统的工程设计方法，使内容简单直观，易于掌握，并做到理论联系实际。

7.离散系统控制理论

目前的控制系统几乎都是微机控制。因此，“自动控制原理”课程要介绍离散控制理论，特别是要详细地介绍差分方程及微分方程的差分化，为微机的控制程序设计奠定理论基础。授课中要侧重介绍离散系统本身的理论与方法，据学时可适当减少最小拍离散控制系统设计方法，也可直接介绍无纹波离散控制系统的设计。而在微机控制技术课程应该着重介绍微机控制中普遍涉及的硬件和软件设计问题。

8.现代控制理论

现代工业控制要求越来越高，控制环境越来越复杂和不确定，以PID为核心的经典控制手段已难以适应。为了克服PID等传统反馈控制理论的缺陷，学时允许时应介绍许多已经在工程实际中得到广泛应用的现代控制方法。

9.将MATLAB与simulink引入教学

“自动控制原理”授课中计算和绘图较多，令不少学生望而生畏，将MATLAB与simulink引进“自动控制原理”教学是当前普遍的做法。MATLAB对于辅助分析与设计控制系统很有用，学生很容易学会使用，教学中只是引导他们去使用，授课中注意只能非常简明地介绍MATLAB与simulink在控制系统分析与设计中的应用，要突出教学主题——“自动控制理论”。MATLAB与simulink仅仅是数值计算与仿真，只能作为辅助分析系统的工具，不能成为建立一般控制理论（方法论）的基础，不能替代控制理论的分析与设计方法。

10.配置相应的实验教学与课程设计

配置综合性的实验教学与课程设计，可以锻炼学生运用基本理论分析解决实际问题的能力，在学完自动控制理论后增设课程设计，以全面提高学生理论联系实际、综合运用知识、设计创新的能力。课程设计的题目应多来源于工程实际或科研课题，其实用性、综合性要强，知识跨度要大，以进一步培养学生的自学能力、独立分析问题和思考问题的能力，提高学生工程应用能力和就业能力。

实际教学中应从方法论的角度出发，结合生产、生活实际，以时域分析法为主线，和频域分析法并进，利用直观的物理概念与实例，使学生充分理解系统参数与系统指标之间的内在联系，深入浅出地重点引导学生理解和掌握古典控制理论的精髓，其他内容则据专业设置、学时和学生具体情况灵活把握。

三、教学方法与教学技能改革

教师在教学中除要有明确的思路，认真整合教学内容，用心收集资料、实例、图片动画，将高质量的多媒体引入教学外，还要注意教学方法与教学技能改革。

“自动控制原理”课程具有理论性、实践性、系统性强，涉及面广，概念抽象等特点，学生初学起来普遍感到困难。特别是在补充介绍拉氏变换时应注意鼓励学生，注意引导他们对后期学习的兴趣。

再者，基于工科学生喜欢逻辑性与连贯性学习的特点，实际课堂中不少学生往往一处未懂便留在中途，跟不上讲课进度，这时教师一定要注意并能及时发现这种现象，通过及时沟通引导学生跟上进度。

工科的大量课程需要预习和复习巩固，现在学生往往因各种原因做不到这点，这就对任课教师提出了更高的要求，教师需要在授课中经常将前后相关内容知识串联起来，并善于从学生的困惑与疑问中发现问题实质，善于帮助学生从问题与困境中走出来，取得学生信任，营造友好、高效的学习氛围。

教学方法与教学技能中包含着教师如何在教学中调动学生学习的主动性与积极性的技能。教师的严谨认真、敬业精神会潜移默化地感染着学生；教师对学生的关爱，也可以缩短师生间的心理距离，满足学生的情感需求；教师用心提高教学技能，就可创造更为和谐的学习氛围，激励学生主动努力学习，不断进取。

实际上，教学中没有普遍正确的方法，需要教师根据具体的教学对象选择恰当的教学方法。以上都是笔者在“自动控制原理”课程多年教学中不断努力改革、探索的认识和经验总结，在实际教学中取得了一定的成效，但在今后的改革中还需要进行不断的完善，以取得更为满意的教学效果。

参考文献：

[1]王万良.自动控制原理[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2]杨国诗，贾群.“自动控制原理”学习的心理障碍分析及教学改革策略[J].中国电力教育，2012，（14）：67-68.

[3]吴晓蓓.“自动控制原理”课程讲授的几个要点[J].中国大学教学，2005，（9）：28-30.

第4篇：自动控制原理范文

自动控制理论教学的内容是研究自动控制的共性与规律的学科，是机械专业必修的课程，所以在机械专业教学中是十分重要的基础课程。自动控制理论主要包括经典控制理论、现代控制理论等，同时也包括了近几年逐步形成的新兴自动控制理论等，在新的教学改革推动下，对自控原理的教学方法也应当进行适度的调整以适应当前社会对毕业生的需求。在教学中发现自动控制原理理论性较强，难度高因此在教学中应重视概念的理解，弱化计算过程分析。因为只有掌控基本概念才能形成感性认识，进而深化学习过程。在教学中利用实例进行讲解往往可以到达事半功倍的效果。如在基本概念的教学中讲解“自动化控制系统的定义和组成”就应当先让学生明白系统的控制过程，可以利用实际的案例对自动控制系统进行分解并讲解，利用自动与手动系统的对比来发现自动的原理与优势。最好采用贴近生活的案例，让学生容易理解。因此应将这个思路贯穿到教学方法的改革中。另外，对教学内容也需要进行必要的调整。自动控制原理的教学过程主要突出的是课程固有的方法论特点，作为基础课程其主要目标是让学生建立系统化观念，培养学生对控制系统进行分析与主板设计的能力，为其他专业课程的学习与工程实践打下良好的基础。教学的内容主要有四个部分组成，控制系统基本概念和数学模型建立、分析方式、系统设计、验证与实践。其中基础理论的教学是不可或缺的内容，必须作为重点进行讲解。而控制系统的频域和时域校正则可以选择性的讲解，因为这部分内容利用Matlab就可完成。

二、具体教学方法分析

1.理论教学。首先，应将理论与软件仿真结合起来。在教学过程中如遇到理论教学，应从控制的实例出发，通过引入的Matlab软件进行仿真实验，方便讲解与演示系统控制的过程和控制结果，从感官认识到理论认识之间完成自然的转化，最后在对模拟过程进行定量分析计算，完成综合课题与单元课题、单个课题的教学。这样在课题完成的过程中学生就可按照教师的引导自主的查找信息、分析问题、解决问题。其次，在教学中引入课程设计的内容。在教学中自动控制的理论始终都要应用于系统设计，因此在实际的教学中，应适当的引入课程设计，强化理论指导实际的作用，让学生明确理论与实践之间的关联在哪里。如在讲解控制系统校正等知识后，可以让学生实际尝试设计一个校正电路，并利用实验设备与仿真软件来检测其效果，这样可以提高学生对理论的理解与动手能力。

第5篇：自动控制原理范文

关键词：自动控制原理；实验教学模式；虚拟实验

作者简介：任琦梅（1978-），女，河南平顶山人，河南城建学院电气与信息工程学院，讲师；董燕飞（1976-），女，河南平顶山人，河南城建学院电气与信息工程学院，副教授。（河南 平顶山 467036）

基金项目：本文系河南城建学院2013年度科学研究基金项目（项目编号：2013JZD007）的研究成果。

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）35-0139-02

“自动控制原理”是自动化及相关专业必修的一门重要的专业基础课，是一门理论性较强的工程科学，概念抽象，内容丰富，涉及知识面广。实验教学是自动控制原理教学的重要组成部分，通过实验可以使学生加深对理论知识的理解，并且初步将理论知识应用于工程实际。如何有效地组织实验教学，提高学生的工程应用能力、创新能力和综合素质，是实验教学改革中重要的研究内容。笔者结合几年来自控原理实验教学的经验，对常见的一些实验方式进行分析，对实验教学模式进行探讨。

一、常见的实验方式

1.采用信号发生器、模拟实验箱和慢扫描示波器构成实验平台

这种实验方式是在实验箱上用运算放大器、电阻、电容等元件搭建电路，模拟典型环节或系统，由函数信号发生器提供阶跃、脉冲、正弦波等信号作为环节或系统的输入信号，在慢扫描示波器上把响应曲线显示出来。

（1）优点：学生在实验过程中通过搭建电路可以对控制系统的构成有一个感性的认识；进一步练习和熟悉信号发生器、慢扫描示波器等仪器的使用，提高学生的动手能力。

（2）缺点：因为系统的阶跃响应过渡过程很快，普通示波器无法显示，因此需要使用慢扫描示波器，增加了实验室建设的成本；实验的主要目的是对控制原理中抽象的理论知识有更深的理解，但学生在实验过程中要花大量的时间来连接线路和调试仪器，容易忽视对实验结果的分析；实验中经常会受到元件参数不稳定的影响和设备条件的限制，使实验值和理论值不相吻合或误差过大，导致学生产生错误的理解；某些内容无法实验，或实验结果不直观、不准确：如根轨迹部分无法进行实验；频率特性部分Bode图需根据示波器得到的李萨育图形进行计算描点绘制，Nyquist图需根据测出的数据描点绘制。

2.采用模拟实验箱、AD/DA转换卡、计算机构成实验平台

这种实验方式也是在模拟实验箱上搭建电路来模拟典型环节或系统，模拟实验箱和计算机通过A/D、D/A转换卡和数据线进行通信，由计算机产生各种典型输入信号，经过A/D转换后送给模拟电路，输出信号经过D/A转换后送到计算机中进行显示。

如典型二阶系统的阶跃响应实验，模拟电路图如图1所示：

（1）优点：和第一种实验方式一样，学生在实验过程中通过搭建电路可以对控制系统的构成有一个感性的认识；计算机代替了函数信号发生器和慢扫描示波器的作用，降低了实验室建设成本；实验过程中无需过多调试仪器，实验过程变得简单，节省了实验时间，使学生可以把重点放在对实验结果的分析上；计算机强大的处理功能使实验结果更加准确直观，测量方便：如阶跃响应曲线上超调量和调整时间可以直接读数，频率特性实验中可以直接显示Bode图和Nyquist图。

（2）缺点：仍然没有解决根轨迹部分无法做实验的问题；做系统校正实验或高阶系统实验时，实验线路连接麻烦，出错时不容易检查，且修改系统参数不方便；实验结果的准确性和实验项目的设置对实验软件有依赖性，不能很灵活地自行设置实验内容。

3.利用MATLAB软件进行仿真实验

这种实验方式是利用MATLAB和SIMULINK软件强大的仿真能力，通过软件编程的方法在计算机上实现环节或系统的构建、参数的修改、输入信号的产生和实验结果的显示。

也以典型二阶系统的阶跃响应实验为例，在MATLAB软件命令窗口输入以下程序：

wn=1；t=[0：0.1：15]；

for z=[0：0.1：1，1.5，2]；

num=wn^2；

den=[1 2*z*wn wn^2]；

step（num，den，t）

hold on

end

hold off

即可得到图2所示相应曲线，图中自动以不同颜色分别显示阻尼比为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2时的阶跃响应曲线，对比分析性能非常方便。

也可以在SIMULINK中建立二阶系统的模型，类似系统框图的形式，在输入端接阶跃信号模块，输出端接示波器模块，仿真后也可得到系统的响应曲线。

（1）优点：MATLAB软件具有强大的数据处理和图形处理的能力，且编程方法简单易懂，实验结果更加准确直观；对根轨迹等部分在常规实验平台上无法进行的内容可以很容易地进行实验；系统模型用软件实现使得系统结构和参数的修改非常容易；SIMULINK中结构图的模型表示方法与理论教学中一致，加深学生对理论知识的理解；可以自行设计实验项目和实验内容，很方便地进行设计性实验。

（2）缺点：直接用软件编程进行实验，使学生缺乏对实际系统的感性认识。“控制系统仿真”课程往往在“自动控制原理”课程之后开设，学生在实验时对MATLAB语言和环境不熟悉，可能需要花大量时间在MATLAB编程上，而忽略了对实验结果的分析。

4.利用研发的虚拟实验系统进行实验

基于一些仿真功能强大且交互性好的软件（如MATLAB、EWB、LabVIEW等），根据实验项目和实验内容，研发界面友好的虚拟实验系统。学生在研发的虚拟实验系统上进行仿真实验。

同样以典型二阶系统的阶跃响应为例，图3是笔者研发的虚拟实验系统实验界面：

实验界面上显示了典型二阶系统的模拟电路图、系统框图和传递函数，在输入参数面板相应位置输入电阻R1和电容C的值，点击控制面板上的“绘制出曲线”即可在左侧示波器位置显示出响应曲线，系统的相关参数和性能指标同步显示出来。

（1）优点：实验过程简单，学生无需进行编程，根据提示搭建电路或改变参数即可得到实验结果，着重对实验结果的分析，提高了实验效率；实验结果准确直观，响应曲线、根轨迹、Bode图等清晰明了，便于学生对比分析；增设综合性、设计性实验，实验项目更加丰富，学生也可自行设计实验内容，提高学生的创新能力；实验形式更灵活、更开放，突破了时间、空间和实验条件的限制，只要有计算机即可进行实验，学生可自主选择时间和地点。

（2）缺点：学生通过虚拟环境进行实验，不接触实际器件和搭建电路，容易缺乏对控制系统的感性认识；仿真结果在理想情况下进行，实际系统的故障和异常运行情况不能完全反映，学生缺少对实际问题的分析。

二、结论

通过对上述实验方式的比较，传统的模拟实验教学模式可以增加学生对控制系统的感性认识，提高学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力；虚拟仿真实验教学模式灵活方便，可以拓展学生的思维，进行更复杂的系统分析，并增加设计性实验项目，提高学生的创新能力。将虚拟仿真实验和物理实验结合起来更有利于提高学生自动控制理论分析设计和计算机仿真与系统调试的综合能力，提高学生的工程实践应用能力。

综合实验成本和实验效果的考虑，多数高校现在采用的是第2种和第3种实验方式配合使用，对简单的环节和系统的阶跃响应实验用第二种实验平台，使学生对实际系统有一个感性的认识，对复杂的高阶系统、根轨迹、系统校正等实验用第三种实验方法，使学生对抽象的理论知识有更深的理解。

从虚拟实验的角度来说，第4种方法要优于第3种方法，可以使不熟悉仿真软件的学生从相对复杂的编程过程中解脱出来，把实验的重心放到系统的分析和设计上。部分高校已经进行了自动控制原理虚拟实验的研究并开发了一些虚拟实验教学系统，但其规范性、通用性和开放性有待改进。对此进行深入研究，设计出界面友好、操作简便、实验项目合理丰富、通用性强的自动控制原理虚拟实验系统，不仅能有效提高自动控制原理课程的实验教学效果，也可以为许多电气电子类课程开设实验提供新的思路。

参考文献：

[1]夏德钤.自动控制理论[M].第3版.北京：机械工业出版社，2007.

[2]肖理庆，李巍.“自动控制原理”实验教学改革[J].电气电子教学学报，2012，（3）.

第6篇：自动控制原理范文

关键词：《自动控制原理》课程；高职高专；实验；教学内容

《自动控制》是应用型本科、高职高专职工大学的自动化类专业、电气类专业、机电一体化专业学生开设的一门第一层次的专业基础课。

《自动控制》课程内容主要包括传递函数、时域、频域分析与系统校正的一些内容。当前高职高专院校普遍重视学生的一些实际应用能力，所以自动控制已经在相关专业开展，并得以不断发展。但是各个学校实际情况各不相同，所面临的问题也不一样。文章就笔者所在的沧州师范学院的实际情况，对《自动控制》课程进行的改革做了论述。

一、改革的背景

随着电类和自动控制的日益发展，学生现在越来越关注自动控制方面的问题，从近几年的教学状况和教学效果来看，出现了如下新的情况和新的问题：

1.学生学习的起点不一致

本校是一所在全省范围内招生的院校，生源来自全省各地，学生分数差别比较大，而且学生进入大学学习状况也有所不同，从而造成大家学习的基础不一样。所以教师尽可能地兼顾各层次的学生的需求，这给教学带来了一定的困难。教学中往往出现，学生学习本课程感觉有点难，再加上课程设置的问题，造成好多学生上课有点听不懂，课后难以消化。

2.一部分学生有着更高的要求，希望能有一些实际的东西或者实验来支持上课的内容

因为一部分学生素质比较高，所以上课讲的东西，他们早已经了解，但还是需要一些实际的东西来支持，比如说几个典型环节的电路设计和图形模拟。而这个过程中必然要出现一些这样那样的问题，这就需要教师给与正确的引导和解释，这会使学生的主动性和积极性大大提高。实习和实验内容也是一个重要的环节，因为这些既要对课本一个正确的反映，又要考虑学生的接受能力，毕竟这门课是一门专业基础课。

3.“满堂灌”的教学模式不利于学生个性的发展

目前很多学校自动控制课程不仅开得少，而且多是采用单一的课本教学模式，教与学的关系还是“你教我学”，学生始终处于学习的被动地位。学生所学知识主要来自于课堂上教师的讲授，因此学生每碰到一个新问题，第一反应就是老师上课没讲清楚。学生过分依赖于教师，缺乏学习的主动性和积极性。

二、改革的方案

1.丰富和精选教学内容

对于电气类专业的学生来说，《自动控制》的教学目标主要是让学生了解自动控制方面的一些理论和内容，了解开、闭环控制系统，了解系统校正，了解研究系统的时域、频域分析。所以教学内容一定要丰富全面，涵盖到各个方面：

（1）详细讲解拉普拉斯变换的内容。拉普拉斯变换是自动控制这门课程中很重要的部分，它直接联系到从时域到频域或者说从时间T到S的变换问题。因为本身涉及到高数的一部分内容，所以好多学生觉得有点难。这时候就要求任课老师多讲一些与这方面有关的知识，这样学生听起来、学起来就会好一些。要提醒的是应该能够达到熟记一些简单的拉普拉斯公式及内容。

（2）各个基本环节要讲清楚。基本环节包括：比例环节、积分环节、微分环节、惯性环节，还有稍微难一些的振荡环节。讲解这部分内容的时候教师应该力求让学生熟练掌握，熟悉这些基本环节的基本公式、基本的电路或者物理模型，只有做到这一点才能在以后的工作或者实际应用中得心应手。

（3）系统框图的化简问题要多出例题。在化简问题上好多学生普遍反映上课时觉得挺简单的，而一旦自己去处理课后例题，或碰到升本方面、考研方面的问题时突然觉得忘记了。其实这也是这门课的表现，这时候教师应该多出例题，除了讲解直接化简的方法，最好还要把梅逊公式给学生讲一些，这样学生处理问题的方法就会多一些，以后再遇到相关问题可能会好一些。

（4）频域分析法要多讲。频域分析包括很多内容：奈氏，伯德图，还有根轨迹法，都是应该给学生提及并主要分析的内容，也是学自动控制的比较重要的环节，而这里面主要提及的就是根轨迹法。根轨迹法一般就是指利用特征方程的根来判断系统性能的方法。但实际上这一点是比较难的，尤其对学习成绩参差不齐的学生来说根是一个比较大的难点，这时候就要求教师不但要多讲还要慢讲，多画图，多出例题让学生自己去解决。这么做才能使学生学完之后会有所感觉，当遇到问题的时候知道怎么解决。

（5）系统的校正。校正问题是这门课联系实践的一部分，学完这门课真正用到的就是要去对系统作校正，使系统按照我们预想的结果去发展。这里面的难点就是PID校正了，课本上相关内容因为教材不同可能会稍微有所区别，这时候就要求教师要从多方面去给学生引导和讲解。

2.加强实验方面的工作

自动控制的基本环节如果没有实验实际支持的话还是不容易理解，因此，应该加强实验让学生更好地去了解基本环节的内容，例如：简单的放大电路就是一个比例环节，而在放大电路的基础上我们在添加一个电容就变成积分或者惯性环节。当然这些除了有理论支持之外，最好还要有实验来支持。这样一来不但提高了学生的学习兴趣，同时增长了学生的动手能力，实验内容也远比课本上来得快，理解得容易，即在基本环节问题上更容易被学生掌握。

而如果在校正问题上多安排实验的话，必然会让课堂变得轻松活跃起来，而学生的掌握程度会比单纯的上课要深得多。例如：PID校正在自动控制这门课中是比较难理解和处理的问题，自从学校引进了能够模拟自动控制系统方面的设备以后，笔者带着学生去做实验，去实际的接线以后，几乎所有的同学认为这一部分不难，有的学习好的同学甚至可以自己去设计电路来实现PID校正，还有人作出了电机转速自动控制的实验。这是课程本身的一大进步，既丰富了课堂，同时让学生的动手能力得到很好的提高，顺便还掌握了课本内容，可谓是一举三得啊。

就在去年本校购进了几十台自动控制方面的演示设备，设备主要用于自动控制基本环节的演示、水位控制及电机转速控制试验。笔者除了任课老师，还担当了实验老师，下面列举几个实验，除了介绍试验，更主要的是体现实验实训的重要性。举例如下：1.比例（P）环节的传递函数和阶跃响应。比例环节的传递函数为：，这个可以用2个简单的放大电路的串联来实现，于是，实验参数取R0＝100k，R1＝200k，R=10k。通过实验可以很清楚、轻松地了解比例环节的演示图形和实际电路，这样学生既能高兴的去学习，也能更快地掌握知识点。2.比例积分（PI）环节的传递函数，而这一个可以用放大电路上串联一个电容，然后再连接一个放大电路来实现。还有最重要的一个实验内容就是水箱液位控制实验：PID调节器的输出作为水泵的输入信号，经过功率放大后作为水泵的工作电源，从而控制水的流量。

液位测量通过检测有机玻璃水箱的水压，转换成电压信号作为电压反馈信号，水泵的水压为0～6Kpa，输出电压为0～10V，这里由于水箱的高度受实验台的限制，所以调节压力变送器的量程使得水位达到250mm时压力变送器的输出电压为5V。

第7篇：自动控制原理范文

论文摘要：自动控制原理课程不仅是控制类专业而且是电子信息类专业的重要专业基础课。主要介绍了自动控制原理课程建设与改革的实践和体会。总结了教学、教改工作中所取得的成果，提出了一些具体做法和措施，着重对课程教学内容、教学体系的整合和优化以及实验内容、实验教学方法与实验组织方式进行了讨论，旨在突出教学重点，增强学生的动手能力，提高教学质量。实践证明，效果良好，并对该课程的进一步改革提出了一些设想。

引言

自动控制理论发展的历史并不长，从二十世纪三十年代开始，不过几十年的发展，而真正进入高等学校课程还是二十世纪五六十年代。它的出现给高等教育注入了新的活力，目前这门理论课程已是控制类和电子信息类专业的主要专业基础课之一，是一门知识覆盖面广、课程内容多、更新发展快且应用性很强的课程，该课程对学生建立系统和工程的概念具有十分重要的意义。

1改革教学内容，提高教学质量

随着控制理论的发展和计算机技术的应用，新的控制方法和控制手段也越来越多，为了适应时代要求，根据本科专业培养目标和专业特点，我们对自动控制课程的内容进行了重新整合，选用优秀教材，制定了新的教学大纲、实验大纲和考核大纲。适时地把一些新内容、新的教学成果、应用实例融合到教学内容中，做到课程内容的基础性和先进性相结合，把握经典与现代、本课程与其他相关课程内容的关系处理。大幅度减少了学时数，将经典控制理论与现代控制理论结合起来讲授，重点讲解控制理论的基本知识及应用，理清思路，了解方法，增强系统性。

自动控制原理的教学内容有一条主线：系统分析和系统设计。围绕这条主线，把教学内容划分为六大块：自动控制的一般概念、数学基础与数学模型、系统的分析、系统的设计、采样控制系统的分析和非线性系统的分析。对于系统分析是重点讲解部分，介绍了各种分析方法：时域分析法、根轨迹法、频域分析法，状态空间法等，进行有关系统的动态、静态分析，以及能控性和能观性分析；在系统设计这一重点部分的讲解中，介绍了根轨迹设计法、频域设计法和状态控制设计法，与系统分析相呼应，使学生在整个学习过程中，围绕“系统分析和设计”这条主线进行，做到举一反三，从而对自动控制理论有一个完整清晰的理解。

在分析设计这个主线下，以稳定性指标为辅线。在各个有关章节的小结中对稳定性都予以重点讨论，通过对各种稳定性判断方法的分析，把前后的知识点加以衔接联系，并综合应用。

在讲清系统物理概念的基础上，结合课程内容，引入先进的计算机辅助教学手段。将Matlab软件在控制系统中的应用引人课堂教学，在诸多课堂教学环节中实现了Matlab仿真演示，增强了学生对抽象理论的感性认识，收到了良好的教学效果。

为体现教学内容的先进性、科学性和前沿性，引导学生进一步学习的兴趣，对目前控制理路研究的热点和发展趋势作一些简要介绍，如模糊控制、智能控制等。

2改革教学方法，提升教学手段

自动控制原理对学生的定性分析能力、定量估算能力、综合运用能力、数—形结合能力有一定的要求，并需具有扎实的数学基础，学生在学习中经常会感到困难而产生畏难情绪，影响学习效果。因此，改革传统教学方法和教学手段，进而提高教学质量，是课程改革的重中之重

2．1采用现代教育技术与手段提高教学效果

在以信息、知识爆炸为特征的今天，传统的教学手段以不能适应时代的需要，教学手段的改革势在必行。在《自动控制原理》课的多媒体教学实践中，我们努力探索如何使多媒体这一先进的教学手段更好地服务于课堂教学。开发了《自动控制原理多媒体课件》、(Mat—lab仿真软件包》等CAI课件，．采样了多媒体与板书相结合的教学方法，既充分利用了多媒体教学的生动、逼真、容量大的优点，又充分利用了板书教学的严谨性、逻辑性强的优点。实践证明，这一方法取得了良好的教学效果，受到了学生的认可，对教学质量的提高起了一定的积极作用。

2．2加强实践教学环节，增强学生的动手能力

注重实践能力的培养，坚持理论联系实际的原则，加强学生动手训练，培养学生的创新能力。学生对新知识的理解，仅仅通过课堂讲解还很不够，必须通过实践教学这一环节，使学生对知识有一个感性认识。

实践教学是提高学生创新精神和能力的重要途径，在教改过程中，我们加强实验室建设，彻底改造了原有的实验内容，开发了综合设计实验及课程设计，目的在于通过实践教学，培养学生应用控制理论的方法解决实际问题、将实际问题抽象为理论问题的能力。实验只提目标和要求，没有详细的实验步骤和实验电路图。学生根据个人情况自主选择难度等级不同的实验，根据系统的性能要求，独立完成系统设计，系统搭建和调试，记录原始数据和图形，写出实验报告。所有这些都极大地调动了学生学习的主动性和积极性，巩固了课程理论，激发了学生学习的热情，培养了学生的动手能力和独立思考的能力，使其观察、分析和解决问题的能力都有很大的提高。

为了加强学生理论联系实际的能力，在教学过程中还增加了课程设计这一教学环节，通过课程设计，使学生了解到了Matlab软件在自动控制系统中的应用，拓宽学生的知识面，加深学生对(lf动控制原理》这门课程的基本概念，基本的分析方法及设计方法的理解。

3以教学推动科研，以科研促进教学

对于普通高等教育来说，教学固然重要。科研也不可以忽视。教学和科研是相辅相成的两个方面，两者不可分割。从自动控制理论来讲，它近几十年才建立起来，与工程实际联系较广，特别是在发展过程中，数学和计算机起了很大的作用，成为控制理论的重要工具。因此可以说，控制理论是工程与数学、计算机科学相互作用的前沿。在教学中讲授理论知识的同时，可以增加一些与科研结合的内容，如在同学中选一些成绩较好，对科研又有一定兴趣的同学，参加有关教师的科研项目，也可为学生科技活动中心提供一些课题，指导学生参与科研。这样，一方面调动了学生的积极性，培养了学生的动手能力，另方面，也可为科研活动的开展打好基础。学生通过参与科研，学习兴趣更加浓厚了，求知的欲望更强了。

4下一步改革设想

该课程的教学改革已在我校实施。取得了良好的教学效果，学生的基本知识、专业能力、实践技能乃至学习兴趣等。都较以往有较大的提高。教学改革的路子还很长。尚需继续探索和实践，使之不断完善，下一步改革的设想有四点：

(1)从课程的实际及教学规律出发，以培养和提高学生的创新精神和实践技能为宗旨，真正探索出一种新的实践教育模式。

第8篇：自动控制原理范文

关键词 自动控制原理 实践教学 教学改革

自动控制原理是自动化相关专业的一门非常重要的基础课程，它在整个自动化相关专业教学体系中有着极其重要的地位，学好它可以为后续课程的学习打好基础。但是从以前的自动控制原理课程的教学中可以发现，传统的理论教学和实践教学，它的教学效果并不是很理想。为了提高自动控制原理课程的教学质量和教学效果，本着为国家培养应用型人才的原则，自动控制原理教学改革势在必行。

1教学中存在的问题

（1）课程理论性太强，概念过于抽象，各个章节所讲内容相互独立，没有考虑到前后联系，知识跨越性大。

（2）教学方式中绝大部分教师仅在课堂上讲解理论知识，缺少理论联系实际，造成理论与实践脱节，学生接受较困难。

（3）考核方式单一， 往往以一张试卷决定此门课程的最终成绩，缺少对学生的学习过程考核和实际动手能力的考核。

（4）实验课主要是一些验证性实验，而且采用两种模式，一种是基于MATLAB软件仿真实验模式，一种是基于电子线路的控制系统硬件实验模式，软件模式不接触实际器件，容易造成学生对控制系统的感性认识不够，也不能锻炼学生的硬件调试能力。硬件模式能锻炼学生的动手实践能力，但由于系统构建和测试会消耗掉较长时间而导致学生专注于电路的实现，忽略对所搭建的控制系统的实验结果分析和思考。

2教学内容和方法的改革

2.1教学内容选择

在教学内容的选择上，三本院校应以岗位能力的培养为目标，分析该岗位所应具有的技能和知识，选择相应的课程内容；将课程内容与国家职业资格标准和岗位技能进行有效衔接，优化整合教学内容。另外教学内容还要考虑实用性， 与实际工程应用相结合。可以把实用性作为知识点评判的重要标志，教学内容要选择工程实践中用的比较多的作为教学重点。除此之外， 适度性也是三本院校此门课程教学内容需要强调的，所谓适度性，是指对所选的教学内容，原理不能太复杂、内容不能太多，难度要适中。对于一些难于理解的原理和概念可以不做详细的分析和复杂的推导，在阐明原理的内涵后，直接引用。重要的概念和基本分析问题的方法一定要讲清楚，剩下的知识可以在实践中补充。

2.2章节关系的把握

现在市面上出现的自动控制原理的教材一般更倾向于把各个章节的内容独立出来，这便造成一个后果，学生学习过程中常常搞不清楚各章节知识点之间的关系，就无法做到融会贯通，在遇到实际问题时，便束手无策，不知从何下手，不知道用哪一章的理论知识去解决，这就需要授课老师在授课过程中帮其理清线索，弄清各章节之间的相互关系，各章节在整门课程中的位置。例如第二章数学模型的建立，建立方法：微分方程，传递函数，差分方程等，这一章是我们研究控制系统的基础；第三章时域分析法，第四章根轨迹分析法，第五章频域分析法，这三章介绍分析系统的方法，也可称为分析系统的工具；第六章系统校正，是设计系统的方法。从图一中我们可以清楚的看到各章之间的关系。

2.3教学方法改革

2.3.1引用项目教学法

项目教学法就是师生以团队的形式共同实施一个完整的项目而进行的教学活动，让学生在教师预先给定“项目”的驱动下进行学习，并且紧密结合MATLAB等系统仿真软件在自动控制方面的应用。这些项目可以是教师熟悉的所教学生专业的一些工程系统，或是自己工程实例或课题，在项目教学法实施中，教师将需要解决的问题以项目的形式布置给学生，学生以小组的形式，在教师指导下按照实际工作的完整过程，共同制订计划，团体协作完成整个项目，目的是引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一系列“项目”，在完成项目的过程中，学生能够体验实际工程项目的流程，并理解把握相关知识和技能，培养其分析问题和解决问题的能力。采用项目教学法组织教学，不但可以调动学生的主观能动性，挖掘学生的创造力，而且还能培养学生的团队协作精神，提高学生的系统综合设计的能力。

2.3.2任务驱动教学法

讲新课前，由教师向学生布置本次工作任务，教师为学生分析说明工作任务，讲解工作任务中所涉及的新理论知识，由学生自行学习并完成工作任务。在这过程中教师只是学习的组织者，起引导作用，最后由教师进行归纳总结，对新的知识点进行强化。使学生通过完成任务来学习新的知识，予理论于实践中，摆脱了直接讲授理论知识而带来的枯燥感。使学生愿意去学，主动去学。

2.3.3互动教学法

课堂教学也可采用讨论的方式， 学生是讨论课的主体 ， 教师的作用是组织、引导 ， 由学生对讨论题进行分析、综合、归纳、推理， 得出结论。教师在完成一个章节的教学后，可以布置几个综合性的问题，让学生自由分组形成课题组。利用课余时间通过查阅资料完成题目的分析、方案选择、系统设计、结果分析，并制作出一份电子文档，说明原理、分析过程，由课题组选派一名同学在课堂上进行讲解，并且接受教师和同学的提问，进行讨论。在这个过程中，学生不仅培养了逻辑思维能力，也提高了分析问题和解决问题的能力，而且还培养了团队协作能力和科技论文的写作能力。而且还可以发现学生在自学过程中薄弱环节，及时加以弥补，对理论知识能更好地理解。教师可以根据讨论中学生反映出的兴趣点对教学过程进行优化，起到教学相长的效果。教学过程中，鼓励学生进行课堂讨论，对于教师给的题目学生可以充分发表意见和看法，与老师同学探讨，将其由被动学习者变成主动学习者，在这过程中学生处于主体地位，教师只是引领者。

2.4实验教学改革

2.4.1实验模式改革

结合实验的软件模式和硬件模式的优点，构建适合学生应用的实验平台，实验平台主要由操作台和实验台组成，实验台提供电路模块，实验过程中根据实验需要组合构成自动控制系统的各种典型环节或系统。实验台内设计有数据处理单元，输出以及与上位机通信。操作台PC机装有MATLAB软件和虚拟电子工作平台Multisim可以进行控制系统的模型仿真和电路仿真，这就形成了集模型仿真、电路仿真、硬件系统调试、软硬件结合的一体化实验教学模式。

2.4.2编写实用的实验指导书

教师应该自己编写适合学生能力培养的应用性强的实验指导书。在指导书里保留典型的验证性实验，增加综合性和设计性实验内容。在这本指导书中不要有实验步骤，只有实验要求，实验原理和实验思路。让学生自己去思考实验过程，完成控制系统的设计。让学生扮演课堂的主角，让学生在实验操作中去发现问题、思考分析问题、进而想办法解决问题。这不仅能调动了学生的积极性，还能锻炼了学生独立分析问题和解决问题的能力。

2.5合理利用各种资源

除课堂教学外，可充分利用校园丰富的网络资源，实行网络教学，把好的微课、慕课教学资源及课件于网络教学平台，使学生可以不受时间地点的限制进行学习，也可以在网络上设置难题解析，在线讨论等，以激发学生学习自动控制原理的兴趣。并且鼓励学生参加相关的知识讲座或专业社团及大学生创新项目，在丰富学生课余生活的同时又是对课堂教学的补充；设立奖励政策，奖励相应的学分或奖学金，旨在鼓励和培养学生的创新能力。

2.6师资队伍的建设

教育离不开教师，一支优秀的教师队伍，是教学改革的前提条件，同时也是加强素质教育和应用教育的基础。所以学校要努力创造条件，让教师经常有机会接受继续教育和业务培训，及时更新知识，不断提高教师素质。可以采用企业锻炼、挂职顶岗等方式定期到生产第一线学习实际应用技术， 积累应用于教学需要的职业技能、专业技术和实践经验；逐步建立起一支适合三本学校应用型教育的新型师资队伍。

2.7考核制度的完善

考试是教学过程中的必要环节，是检测教师传授知识的情况和学生掌握知识效果的一种手段。自动控制原理课程的考试应该注重理论联系实际，把笔试和实践结合起来，以此来检查学生对知识的掌握情况，以及动手能力和应用能力的培养。学生对理论知识的掌握情况可以通过笔试来考察；学生的应用能力和动手能力则要通过实践来考察，确定这两项考核所占的比例，算出总成绩记入成绩表。这种多元化考试的目的是为了检测学生对知识的掌握情况和运用知识的能力，给学生一个全面客观的评价。

将现有的教学内容和方法进行改革，更新教学理念，丰富教学内容采用多样化教学模式，有力提高课自动控制原理的教学质量和教学效果。

参考文献

[1] 冯巧玲.自动控制原理[M].北京：北京航空航天出版社，2007.

[2] 郑勇，徐继宁，胡敦利，等.自动控制原理实验教程[M].北京：国防工业出版社，2010.

第9篇：自动控制原理范文

一、项目驱动教学法

项目教学是围绕项目而开展的教学活动，将学生解决问题的能力和社会责任感的培养融入项目过程中，让学生积极地学习，自主地进行知识的建构。将所有需要学习和掌握的专业知识都围绕项目这个核心展开，并与这个核心融合在一起，形成一个有机整体。项目过程分为学生组建团队、教师引导、小组协作和公开答辩四个部分。组建团队按照企业研发项目的模式，按照项目的内容和成员的特长进行分工，明确每个成员的职责和任务，通过项目小组团队的学习，在团队合作的环境下，使学生的自学能力、个人能力、人际交往能力、知识运用能力及开发能力得到全面锻炼和提高。教师引导的作用主要是组织和督促，学生遇到困难时给与指导，给学生提出问题，驱动学生去探究，发挥学生的主体作用。团队成员完成各自的任务，还要小组协作，相互协调交流和质疑探讨，看到问题的解决途径，共同完成项目。最后按照项目完成的情况，编制文档，公开答辩，讲解项目的实现过程，展示设计方案和创新之处，接受大家的质疑，总结和提高。

二、“自动控制原理”的教学目标

“自动控制原理”课程要求培养学生建立起专业知识与理论的框架，使学生具备建立控制工程项目的模型分析、建模的能力，具备综合分析和设计自动控制系统的基本能力，具备使用计算机辅助分析和设计自动控制系统的能力，构建项目驱动的能力，进行实物工程设计实践的能力和创新能力，并为运动控制、过程控制的能力培养提供理论支撑。

“自动控制原理”课程不仅理论性强而且实践性也很强，将项目驱动教学法引入到“自动控制原理”课程，将过去以传授知识为主的传统教学理念改变为以解决问题、完成任务为主的互动式教学，有利于实现教学目标。

三、“自动控制原理”项目驱动教学实践

1.项目的选择

项目的好坏直接影响到教学的效果，要围绕控制理论的教学目标，提高学生对具体系统建立数学模型的能力、分析系统的能力和设计控制系统的能力，同时提高文档编写能力和组织协调能力来选择合适的项目。让学生从解决实际工程问题出发来进行专业知识的学习，激发学生对实际工程问题的兴趣，掌握该门课程的知识和研究手段、方法，引导他们探索并掌握解决问题的途径和方法，培养学生项目的组织和管理能力以及沟通能力和团队意识。项目的大小和难度要适中。

笔者在教学实践中选择电炉温度控制系统为项目，因为温度是一个非常重要的过程变量，温度控制在工业领域应用非常广泛，由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，它对控制调节器要求较高。因此该项目具有广泛的应用前景，而且体现了自动控制理论的教学目标，学生自己能动手实现，提高了学生的工程实践能力和综合素质。

2.项目要求

这部分由老师提出。老师综合学生所学理论和实践知识，以及学生的理解能力来提出项目要求。设计一个炉温自动控制系统，控制对象为电炉，里面有加热功能。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变。系统设计具体要求：温度设定范围为20℃～70℃；环境温度降低时温度控制的静态误差≤0.5℃；采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量；用十进制数码管显示水的实际温度；在设定温度发生突变时，温度能达到指定温度并维持指定温度。

3.系统分析

由于学生刚接触炉温控制系统，对系统的分析方法和总体设计步骤不是很清楚，这个部分由老师引导学生对系统进行分析，中间包括对系统要求的分析、数学模型的建立、控制方案的确定、软件仿真、硬件软件功能的划分。

4.组建团队，收集资料和学习，做出决策

教师将一个班级划分为多个项目小组，实行组长负责制。项目小组的同学讨论项目的实现方法，根据老师的分析，结合自己的理解来画出系统的硬件设计总体框图。在这个过程中学生可以通过查找文献、上网搜索等不同的方式来搜集资料，老师进行讲解，向同学提出各种各样的问题来了解学生对知识的掌握程度，使学生充分理解系统的性能、控制方案等要求，然后小组成员一起讨论，选择各个小组认为合适的硬件结构系统，并按照选择的结构系统设计该温度控制系统。

5.系统控制方案的确定

电炉温度控制系统控制的效果主要取决于控制器的设计。控制方案中控制器的选择有三种，分别是比例控制器、比例-积分控制器和比例-积分-微分控制器。要求学生学习这三种控制器的特点、作用和设计方法，根据项目的需求选择合适的控制器。控制器中的参数确定是一个重要的问题，参数确定的方法很多，学生搜集资料学习讨论确定。

6.系统软硬件设计

在确定系统硬件结构后，设计系统的软件和硬件部分。每个项目小组按照项目的内容和成员的特长进行分工，明确每个成员的职责和任务。硬件电路的设计主要有主机系统的设计、键盘和显示电路设计、测温电路设计、电炉控制电路设计、电源设计、A/D转换，根据几个部分的特点及要求，结合学生对系统的理解程度，proteus环境下画出相应的电路图，最后把各部分的硬件电路整合。软件部分主要完成温度检测、温度控制、定时、温度显示等环节，这些环节可以由不同的学生独立编程完成。碰到问题时，老师可以讲解或者学生自己查资料来解决。各环节程序完成后，再设计系统的主程序和中断程序，这部分内容由大家集体完成。

7.系统硬件调试

本系统的硬件调试分为以下阶段进行调试：逻辑错误调试、器件调试、可靠性调试、电源故障。这部分内容由大家集体完成，发现问题小组成员协调交流共同解决。

8.系统的联机调试

联机调试即软件结 合硬件的整体调试，在调试过程中，不仅要检查硬件的问题，还要检查软件问题。在检查硬件没有问题后，然后结合硬件修改软件程序，逐步检查问题，直到调试出结果。这个过程需要小组成员的协作甚至老师的指导，共同完成。

9.系统数学模型的建立及软件仿真

系统调试成功后，对电炉系统施加不同的控制信号，得到电炉温度的输出信号，从而对电炉进行建立数学模型。根据得到的数学模型，通过MATLAB 仿真软件进行仿真实验，得到控制器的参数。数学模型的建立方法可以由老师讲解。

10.电炉温度控制系统的在线控制

在程序中给定电炉的期望温度，将仿真结果讲到的控制器参数写入程序中，在线对系统进行控制。通过观察数码管显示的炉温结果，确定控制的效果是否达到要求。如果没有达到，或者性能指标不好，要学生分析原因，并且找出解决方法。

11.总结答辩

系统设计完成以后，各小组要讨论系统设计过程中出现的各种问题，并讨论通过这次的项目掌握比较好的知识点有哪些，还有哪些方面没有掌握好，师生共同总结知识点和技能点。最后学生提交报告和作品，进行成果展示，进行公开答辩，接受大家的质疑和教师的评价。最后，在总结的基础上，对设计成果进行改进与完善。

四、结束语

项目驱动教学应用在“自动控制原理”课程中，激发了学生的学习兴趣，明确了学习目标，促进了学生学习动力的形成和学习方法的养成。学生主体作用明显，得到了充分的工作体验，实现学生知识到技能的迁移，实现教与学、理论与实践的紧密结合，使学生掌握自动控制的专业知识，具备建立控制工程项目的能力，培养学生的个人能力与团体协作能力，尤其是项目组织、设计、开发和实施能力，从而培养学生的创新意识、工程实践能力和理论联系实际的学风，学生的综合能力得到了提高。

参考文献：

[1]张慧平，戴波，刘娜，等.基于CDIO教育理念的自动化课程的改革与实践[J].电气电子教学学报，2009，（S2）：138-141.

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[3]熊凡，李伟波.项目驱动的软件工程实验教学探讨[J].中国电力教育，2012，（2）：77-79.

[4]李玉鹰.工学结合一体化课程教学设计案例选编[M].北京：外语教学与研究出版社，2011.