【摘要】控制系統仿真課程是自動(dòng)化及電氣相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，為了提高教學(xué)質(zhì)量，結合本人的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗，從教學(xué)內容、教學(xué)方法與實(shí)踐環(huán)節進(jìn)行了改進(jìn)并實(shí)踐，提高了學(xué)生的創(chuàng )新意識、創(chuàng )新能力、發(fā)散思維，以及分析和解決問(wèn)題的能力，對提高教學(xué)質(zhì)量取得了較好的效果。
【關(guān)鍵詞】控制系統仿真 ； 教學(xué)研究 ； 實(shí)踐教學(xué)改革
【基金項目】?jì)热荩涸杭壗虒W(xué)改革“控制系統計算機輔助設計”，編號：201402。
【中圖分類(lèi)號】G64 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2015）15-0265-01
1.引言
仿真技術(shù)是一門(mén)利用物理模型或數學(xué)模型模擬實(shí)際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗的技術(shù)，近年來(lái)在研究及工程設計中也發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。用仿真來(lái)代替實(shí)際系統的試驗，在計算機上進(jìn)行研究和設計系統，不僅經(jīng)濟、可靠、實(shí)用、安全、靈活并且還可以獲得更加豐富、詳細的數據資料，因此仿真成為了分析、綜合各種復雜系統的一種強有力的工具和手段。
2.課程性質(zhì)及教學(xué)內容
2.1課程性質(zhì)及要求
“控制系統計算機輔助設計”是我院自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科生的一門(mén)方向選修專(zhuān)業(yè)課，通過(guò)本課程的學(xué)習，使學(xué)生認識到控制系統數字仿真在系統設計中的重要性，學(xué)習并掌握仿真中的系統建模、數值積分方法、MATLAB編程等基本內容，能針對不同的系統編寫(xiě)仿真程序。為學(xué)生的進(jìn)一步理論研究和實(shí)際應用打下一個(gè)良好基礎。
2.2教學(xué)內容的改革
該課程內容涉及計算機技術(shù)，計算數學(xué)與控制理論，系統辨識，控制工程等，具有一定的廣度和難度。具體包括：控制系統計算機輔助設計概述，仿真工具M(jìn)ATLAB與SIMULINK；控制系統的數學(xué)模型及其轉換；控制系統數字仿真的實(shí)現；控制系統的實(shí)驗分析方法以及仿真實(shí)驗的分類(lèi)與性能比較等；控制系統計算機輔助分析和設計；仿真技術(shù)的綜合應用?？倢W(xué)時(shí)32，其中實(shí)驗學(xué)時(shí)8。
2.2.1教材的選用
選用的教材為《計算機仿真技術(shù)與CAD—基于MATLAB型的控制系統》，該教材強調教學(xué)實(shí)踐的重要性，有利于學(xué)生自主學(xué)習和動(dòng)手實(shí)踐能力的培養。由于該課程實(shí)踐性較強，因此盡量在有限的課時(shí)內，引導學(xué)生很好的進(jìn)入該課程的學(xué)習，并培養實(shí)驗動(dòng)手能力，本人對教學(xué)內容及教學(xué)方式進(jìn)行了一定的探索和實(shí)踐。
2.2.2教學(xué)內容學(xué)時(shí)安排
理論知識部分主要講該課程的背景、應用及其發(fā)展趨勢，控制系統建模的基本方法，數學(xué)模型之間相互轉換及其實(shí)例，常微分方程和差分方程基本的數值積分求解方法，面向系統傳遞函數的仿真，面向系統結構圖的仿真，仿真工具M(jìn)atlab與Simulink基礎及其在控制系統仿真過(guò)程中的應用和控制系統仿真的具體實(shí)現。
該部分知識主要使學(xué)生對控制系統仿真這門(mén)課程有一個(gè)基本的認識和了解，結合實(shí)踐課程能夠對控制系統進(jìn)行分析，建模，設計，仿真。該部分知識的重點(diǎn)在于仿真概念，仿真方法以及如何使用仿真工具進(jìn)行仿真。
其中重中之重是仿真工具的介紹，此部分課程安排學(xué)時(shí)為8，為上機實(shí)踐做好重要準備，主要講解MATLAB的操作與使用，MATLAB的矩陣運算、圖形的繪圖、數據處理、流程控制、控制工具箱，MATLAB編譯器，SIMULINK基礎。這一部分內容是學(xué)生能夠運用仿真工具，授課時(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，列舉實(shí)際案例幫助學(xué)生更好地理解理論知識和掌握仿真工具的使用。
實(shí)踐課時(shí)安排：Matlab的基本操作，數值運算，符號運算安排為2個(gè)，Simulink工具箱的使用及操作、PID工具箱的應用為2個(gè)；驗證及工程仿真類(lèi)的實(shí)踐課時(shí)為4個(gè)。如：液位控制或其它控制系統的仿真，直流電機雙閉環(huán)調速系統的參數仿真優(yōu)化等等。
3.教學(xué)方式的改革
該課程內容涉及內容很廣，前續課程有自動(dòng)控制原理，計算機控制系統等，同時(shí)，又為課程設計，畢業(yè)設計打下基礎。既涉及仿真算法，數值積分方法，又涉及到MATLAB仿真工具的使用，程序的編制。因此在課堂知識的講解中采用多媒體和板書(shū)相結合的方式，同時(shí)利用仿真工具進(jìn)行演示，將理論和實(shí)際進(jìn)行結合，使學(xué)生對仿真有一個(gè)初步的認識。
實(shí)踐課程的安排，每次上機實(shí)驗之前提前一天布置題目，要求上機之前先交實(shí)驗報告，上機實(shí)驗時(shí)，布置的題目有難有易，針對學(xué)生掌握知識的不同程度，要求每個(gè)人下課之前必須以電子作業(yè)形式交上課堂作業(yè)，較難的題目可以留給程度較好的同學(xué)練習，有老師進(jìn)行指導。這樣使每個(gè)學(xué)生都能力通過(guò)實(shí)踐上機鞏固自己所學(xué)的知識，驗證自己的程序。
4.考核方式的改革
該課程采用開(kāi)卷考試的方式，卷面成績(jì)占總評成績(jì)的70%，結合平時(shí)實(shí)驗上機作業(yè)及出勤率給出平時(shí)成績(jì)，占總評成績(jì)的30%。這種考核方式在每個(gè)環(huán)節對學(xué)生進(jìn)行督促，注重理論知識和實(shí)際編程能力的考核。
5.結束語(yǔ)
通過(guò)對教學(xué)內容及教學(xué)方式進(jìn)行改進(jìn)，利用案例演示激發(fā)學(xué)生的興趣，加深了學(xué)生對授課內容的理解。通過(guò)課堂講授與實(shí)驗上機相結合，培養了學(xué)生分析與解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)學(xué)生的反饋，進(jìn)過(guò)該課程的學(xué)習，提高了計算機的編程能力，加深了對許多知識的感性認識，提高了實(shí)踐動(dòng)手的能力。
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