黨杰

摘 要 對計算機(jī)控制技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分進(jìn)行探討，分析其實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革探索。

關(guān)鍵詞 計算機(jī)控制技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；計算機(jī)控制系統(tǒng)

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）13-0155-02

1 引言

計算機(jī)控制技術(shù)這門課程中結(jié)合了計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感技術(shù)及自動檢測技術(shù)，是這些技術(shù)綜合發(fā)展的產(chǎn)物。它的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，如高精尖的航空航天領(lǐng)域和現(xiàn)代化的農(nóng)、工、醫(yī)等領(lǐng)域。它已經(jīng)成為我國工科院校機(jī)械類和電氣類專業(yè)開設(shè)的一門非常重要的課程，這門課程的理論知識十分抽象，并且具有非常強(qiáng)的工程技術(shù)背景，所以在開展這門課程的教學(xué)時，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)非常重要。在計算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生可以完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而加深對理論知識的理解，提高實(shí)際解決工程問題的能力。

2 計算機(jī)控制技術(shù)課程特點(diǎn)分析

計算機(jī)控制技術(shù)對于自動化專業(yè)的教學(xué)來說非常重要，它是一門主干課程，并且涉及的知識面非常廣，知識高度集中，濃縮了自動化專業(yè)的知識精華，在專業(yè)課程體系中處于核心關(guān)鍵地位，具有承上啟下的作用。這門課程主要強(qiáng)調(diào)計算機(jī)在工業(yè)控制中的應(yīng)用，尤其是強(qiáng)調(diào)理論基礎(chǔ)和實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合。學(xué)生在學(xué)習(xí)該門課程之后，要掌握離散控制理論，并以此為基礎(chǔ)，針對不同的應(yīng)用需求和對象，對計算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。

由于計算機(jī)控制技術(shù)這門課程的實(shí)踐性非常強(qiáng)，所以這門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個教學(xué)過程中具有非常重要的作用。通常這門課程的教學(xué)安排在大學(xué)本科階段的第七學(xué)期，此時學(xué)生已經(jīng)在大學(xué)階段學(xué)習(xí)積累了一定的課程設(shè)計、教學(xué)實(shí)驗(yàn)及基礎(chǔ)理論等相關(guān)知識，具有一定的知識基礎(chǔ)，且思維已經(jīng)打開，在學(xué)習(xí)這門課程時會顯得比較輕松。此時，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生可以自己設(shè)計相關(guān)的計算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)，不斷提高實(shí)踐能力。

在這門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中會用到一些實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備，如計算機(jī)控制系統(tǒng)。具有代表性的計算機(jī)控制系統(tǒng)包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)字控制器、傳感器、被控對象等，其中數(shù)字控制器由計算機(jī)的內(nèi)部程序進(jìn)行驅(qū)動和實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，設(shè)備的條件越先進(jìn)，越和真實(shí)環(huán)境接近，實(shí)驗(yàn)教學(xué)就會越逼真，學(xué)生理解起來會更加容易，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果就會越好。因此，計算機(jī)以及實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制器的程序都要盡量采用實(shí)際的軟件和硬件，在實(shí)驗(yàn)室條件下需要仿真的內(nèi)容主要是被控對象的正文內(nèi)容。市場上的計算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的種類非常多，但是通常情況下會選擇計算機(jī)控制系統(tǒng)試驗(yàn)箱，它由計算機(jī)控制單元、典型系統(tǒng)仿真板、開關(guān)電源三部分組成。

3 計算機(jī)控制技術(shù)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在教學(xué)安排中，計算機(jī)控制技術(shù)這門課程的開設(shè)一般在自動控制原理、電子線路、計算機(jī)控制、計算機(jī)原理等相關(guān)課程之后，此時學(xué)生已經(jīng)掌握了一定的計算機(jī)控制的基礎(chǔ)知識，但是實(shí)踐操作能力較差，不能獨(dú)立完成計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計和組成。所以應(yīng)該加強(qiáng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，鼓勵他們積極投入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中。學(xué)生直接參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以提高知識運(yùn)用能力和分析、解決問題的能力，從而提高推理、設(shè)計等各方面的能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)，根據(jù)其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以分為三種類型，分別為設(shè)計性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)及驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。

設(shè)計性實(shí)驗(yàn)會規(guī)定實(shí)驗(yàn)的要求、目的，并提供完善的實(shí)驗(yàn)條件，讓學(xué)生獨(dú)立設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)施。學(xué)生會根據(jù)自己掌握的計算機(jī)控制技術(shù)的基本理論知識，設(shè)計出具體的實(shí)驗(yàn)方案，并選定相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的操作，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題并加以改進(jìn)，繪制相關(guān)的實(shí)驗(yàn)圖表?！半娂訜釥t溫度計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計”和“直流電機(jī)轉(zhuǎn)速計算機(jī)控制”屬于設(shè)計性實(shí)驗(yàn)。

綜合性實(shí)驗(yàn)主要是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及知識面較廣的實(shí)驗(yàn)，涉及計算機(jī)控制技術(shù)課程的綜合知識或是和本課程相關(guān)的多門課程的知識。這類實(shí)驗(yàn)屬于一種復(fù)合型實(shí)驗(yàn)，考查學(xué)生的綜合知識運(yùn)用能力，如“水箱液位控制系統(tǒng)”。

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)屬于重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)開始之前會給定實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在這個過程中鞏固和加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論知識，提高他們的實(shí)驗(yàn)操作能力。由于實(shí)驗(yàn)結(jié)果已知，因此學(xué)生設(shè)計的實(shí)驗(yàn)步驟要合理，并且能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。“數(shù)字PID控制算法的研究”“A/D與D/A轉(zhuǎn)換”等屬于這類實(shí)驗(yàn)。

4 計算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革探索

1）在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面，要加大設(shè)計性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，減少驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，根據(jù)系統(tǒng)的性能指標(biāo)，讓學(xué)生自行設(shè)計，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。采用開放式的教學(xué)方式，讓學(xué)生自行安排和靈活設(shè)計，提高實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的積極性。

2）將計算機(jī)控制技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計教學(xué)結(jié)合在一起。首先，學(xué)生要了解一些芯片和電子元件的性能和使用過程中的注意事項(xiàng)，根據(jù)設(shè)計系統(tǒng)的具體功能需求具體選擇；選定電子元件和芯片之后，開始設(shè)計硬件原理圖，采用仿真軟件進(jìn)行硬件調(diào)試之后，搭接電路并自行調(diào)試；然后選擇控制算法，如smith預(yù)估算法、PID算法及其變形形式、達(dá)林算法、數(shù)字濾波算法等；確定數(shù)字控制算法后，通過面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計或者是匯編語言根據(jù)模塊化設(shè)計思想對該算法進(jìn)行編程開發(fā)，以模塊化形式提供系統(tǒng)組態(tài)使用，此時還要根據(jù)模塊對軟件進(jìn)行分段調(diào)試和整體調(diào)試，整體調(diào)試時主要是整合和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)；最后，學(xué)生提交課程設(shè)計報告，寫出課程設(shè)計的指導(dǎo)思想，并給出硬件原理圖、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及參數(shù)調(diào)整等。通過這樣的小型控制系統(tǒng)設(shè)計，學(xué)生可以全面掌握各項(xiàng)技能，形成計算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用的完整知識結(jié)構(gòu)。同時，教師在指導(dǎo)學(xué)生課程設(shè)計時，要輔導(dǎo)學(xué)生的硬件布線技巧和軟件調(diào)試方法，培養(yǎng)他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

自動化專業(yè)的學(xué)生在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計時，主要涉及控制技術(shù)和電子技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)三方面的知識，這個環(huán)節(jié)可以全面提升學(xué)生對計算機(jī)控制技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計能力，因此，教師可以充分利用這個環(huán)節(jié)提出一些和實(shí)際工業(yè)應(yīng)用非常緊密的課題，如工業(yè)PLC控制系統(tǒng)、小型的微機(jī)控制系統(tǒng)等，這樣愛好計算機(jī)控制技術(shù)這門課程的學(xué)生就會充分利用畢業(yè)設(shè)計的機(jī)會，并得到很好的鍛煉。如果學(xué)校的教學(xué)條件允許，教師可以讓學(xué)生參加自己的部分科研工作，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立科研和開發(fā)能力，不斷提高計算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)踐能力，為將來的就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

本文主要對計算機(jī)控制技術(shù)這門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行分析。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、科學(xué)思維及知識的實(shí)際應(yīng)用能力，所以，在課程教學(xué)中要注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并選擇有較高實(shí)用價值的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不斷提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量，提高他們學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，探索出更好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]李敏艷.計算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計的創(chuàng)新與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2010，12（2）：112-114.

[2]羅勝，薛光明，周宏明.建設(shè)開放的計算機(jī)控制技術(shù)實(shí)踐教學(xué)體系[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2008，18（7）：113-115.

[3]顧德英，馬淑華，孫文義.提高計算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量的方法研究[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2009，31（6）：

106-107.endprint