發布時間：2023-04-01 10:12:05
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論文摘要： 對當前自動控制理論實驗教學方法與實驗儀器進行分析，提出教學方法和教學儀器的改革措施。通過開設新的實驗內容和研制新的教學儀器，使學生更好地完成自動控制理論實驗的學習任務，提高學生的綜合能力和創新能力。
“自動控制理論”課程是研究自動控制系統的共同規律，為自動控制系統的分析和綜合提供基本理論和基本方法的一門專業基礎課[1]。該課程是一門重要的測控類專業的基礎課，具有較強的理論性，與前續課程聯系緊密，知識面廣，學生不易理解掌握[2-3]。學好這門課程不僅可以為后續專業課的掌握打下良好的理論基礎，而且能在今后從事專業工作時，直接運用它去分析和解決實際技術問題。對于工程實踐具有重要的指導作用，受到人們的廣泛重視。在本課程的教學中，實驗教學對理論知識的理解、掌握、鞏固具有重要的作用。
1 當前實驗教學的不足
長期以來，傳統的實驗教學被一種固定的模式所束縛，教學內容陳舊，教學方法呆板，在一定程度上限制了學生的主動性和積極性，難以激發他們獨立分析問題、解決問題的興趣和激情，沒有體驗過從失敗中自己尋找成功之路的經歷，抑制了學生個性的發展，這樣不利于對學生創新能力的培養[4]。
1.1 實驗內容固定
傳統的實驗主要是按章節進行驗證性實驗，實驗儀器功能固定，實驗只能按照實驗指導書設計好的步驟進行， 學生被束縛在驗證性實驗中，對出現的相關問題缺少系統、多角度的分析，不利于學生創新能力的培養。
1.2 實驗時間限制
一般的實驗都要求在實驗室2個學時內完成，學生很難全面深入地把握實驗主要內容和方法，對實驗的目的、實驗原理無法理性地理解，更別提實驗中出現故障的排解分析，限制了學生的設計和創新，不利于鍛煉學生的綜合能力。
1.3 實驗儀器制約
實驗儀器過于固化，儀器設置上未給學生留下設計性和探究問題的空間。儀器組成以理論驗證為主，缺少實際控制系統各環節，特別是反饋部分的傳感部分，更不具備跟隨學科發展而開拓新實驗的延伸性。
1.4 實驗方法落后
實驗技術水平和內容更多地滿足于基礎性實踐環節，缺乏系統的綜合性、設計性和研究性實驗環節，以及缺少在利用多種現代實驗手段、方法和工具對實驗過程中的結果和現象進行深入分析研究方面對學生的引導。實驗過程主要完成連線操作、數據記錄等簡單的工作。
2 實驗教學改進
針對目前實驗教學的現狀，摒棄以往按部就班完成指定實驗步驟操作驗證形式，按照學生對科學的自然認知進度設置靈活變換的實驗內容。對實驗設置按多層次，從簡到難，逐步引導學生自主學習、合作學習、研究性學習，逐步走向從問題出發的探究、創新。同時，研究新的實驗教學儀器，開發配套軟件，保證實驗硬件滿足新環境下的要求。結合靈活的教學儀器改變教學方法，充分調動學生動手的積極性，引導其創新。
2.1 實驗內容設置
開設不同層次的實驗內容，既要滿足實驗教學的驗證、演示等基本功能，又要激發學生的興趣。
基礎實驗：根據給定實驗任務、方案和步驟，選擇并完成一定數量基本實驗；同時，通過調整實驗參數得到不同結果，增加思考空間。
綜合實驗：將各個基礎實驗環節有機結合在一起，各課程之間關聯內容綜合。
設計實驗：以任務的形式，給定實驗題目，允許學生按照自己思路選擇設計性實驗內容，引導學生學會設計和研究的方法。
創新實驗：自行命題實驗，將學生的構想通過儀器現有功能模塊來實現，在探究式學習中培養學生創新能力。
2.2 實驗儀器的改進
根據實驗內容的要求，開發適合本專業的教學儀器。儀器具有控制系統需要驗證的各種典型環節模塊、信號發生器模塊等基本功能，還結合工程實際將傳感器引入反饋環節，增加執行器件，構成完整的閉環系統。避免教學儀器箱只能完成信號源作為激勵，控制環節構成系統的不足。同時，儀器上的控制效果通過便于觀看的形式展示出來，讓控制過程可視化。儀器要預留出擴展接口，便于在實驗中添加新的模塊。儀器在結合計算機完成實驗的同時，又能獨立完成實驗內容，實驗配套軟件要能對硬件平臺對的實驗內容進行仿真和虛擬實驗。學生可以根據測試參量的不同選擇相應的傳感器，完成非電量到電量的轉換，對信號進行處理，結合控制理論完成創新性、設計性的實驗。
2.3 實驗方法的轉變
1）以學生為主體，開辟新知識領域，重視實踐能力的鍛煉；2）培養學生的綜合能力；3）科學知識和實驗能力培養上，建立系統、科學且開放的實驗教學體系，注重課程之間縱向和橫向的聯系。
結合開發的教學儀器，在實驗方法上除了基本的驗證性實驗，其他實驗按任務的形式給出，不對學生做過多的限制，留出學生思考、動手、創新的空間。充分利用計算機的計算、分析功能以及儀器配套軟件（采用數學工具MATLAB編寫的程序）在實驗前完成必要的仿真分析，讓實驗有的放矢，理論指導實踐。實驗既做到軟硬精密結合，又能相互獨立，兩者相輔相成。克服當前實驗中儀器平臺不能脫離計算機，配套軟件不能獨立工作，學生只能在實驗課中有限的時間內完成實驗的不足，讓實驗內容通過軟件可以在任意計算機上完成。
3 總結
對當前實驗教學過程中存在的問題進行分析和總結，從實驗內容設置、實驗儀器、實驗方法3個方面提出改進方法。自動控制理論來源于實踐，反過來指導實踐[5]。結合當前人才培養的趨勢，理論聯系實際，提高學生實踐能力，在實踐中發現問題、解決問題進而培養創新能力。
參考文獻
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關鍵詞:探究性教學;Matlab;自動控制;課程整合;創新教育
中圖分類號:TP313文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2010)01-0184-02
近年來,為了全面提高教學質量、更新觀念、深化教學改革,我院對“自動控制原理”課程進行了一系列改革與創新,提出了基于Matlab仿真技術的探究式教學法改革方案,培養學生的“探究知疑,合作創新”能力,體現了高職高專院校應用性人才培養目標,適應了新形勢下的課程改革需要。
一、“自動控制原理”課程實際教學問題分析
(一)課程理論性強,教學組織不當
本課程概念抽象,內容豐富,分析方法繁多,理論性很強,知識更新很快。它要求學生具有復變函數、微積分、線性代數等數學基礎,囊括電路理論、模擬電子技術、信號與系統、電機與拖動等專業課程基礎,其教學質量的好壞,直接影響到自動調速系統、集散控制系統等專業課程的學習。但是,相對于普通高校的學生,諸如我院的高職高專院校學生層次較低,基礎較差。同時,各個院校精簡課時導致教學難度大,教學過程中采用傳統的“教師-講授-學生”等教學形式,教學內容的組織不當或教學方法單一,影響該課程的教學質量。因此,不少教師感到“難教”,學生感到“難學”,達不到預期的教學目標。
(二)實踐性強,理論與實踐結合難
本課程與工程實際聯系較為緊密,很多院校由于教材、師資、實訓實踐場地、課時等方面的限制,重視理論教學而忽視了實踐環節,這有悖于高職高專教育的創新型應用人才培養初衷。傳統的實驗大部分為驗證性實驗,理論與實踐常常不符,缺乏實踐指導價值,學生不了解課程的工程應用意義。例如,在建立數學模型上應用到一部分簡單的系統或電路,從系統分析到綜合到校正,傳統教學都是從已知系統的動態結構開始,見不到原系統的影子,學生看到的是抽象的理論,而沒有實際操作。本課程分析方法多采用圖解法,如系統響應、根軌跡、頻率特性等,需要在黑板上畫大量的曲線,有時很難用有限的顏色區分開,難以確保曲線的準確性,工作量大,繪圖精度低,影響教學效果與效率。
二、基于Matlab的探究式教學法在教學中的應用
(一)基于Matlab的探究式教學法的理論教學中的應用
在理論教學中,可以充分利用計算機輔助教學的手段,通過Matlab Notebook工具箱將Word文檔中創建的Matlab語言編制的m文件傳送到Matlab中運行,再將運算結果和圖形數據插入到Word文檔中,接著在PowerPoint中建立超級鏈接,形成了集自動控制理論的基礎知識教學、系統分析與設計于一體的多媒體教學環境,教學效果非常好。
采用基于Matlab的探究式教學法,在仿真環境下可極其方便地對系統性能進行分析,比如對二階系統的時域分析,Matlab可方便的仿真出各種阻尼系數情況下系統的階躍響應隨參數的變化情況。利用SIMULINK功能模塊或調用Matlab函數及編寫S函數等建立控制系統仿真模型并確定仿真輸入和輸出,設置仿真參數,如數值算法、仿真時間、步長、相對誤差、絕對誤差等,進行動態仿真并輸出結果,分析仿真結果并修改模型再進行仿真。
(二)基于Matlab的探究式教學法的實踐教學中的應用
在實訓實踐方面,應用Matlab軟件可起到代替部分實驗的作用,一些設計型實驗比如系統校正極點配置等可通過仿真觀察設計效果,利用多媒體可以將一些枯燥的講解變得輕松有趣,這樣來提高學生學習的積極性及提高教學效果。
此方法還可用于自動控制原理課程設計和畢業設計中。用Matlab可簡潔方便建立系統仿真模型和進行實驗,能直觀得到各種要求的測量值和波形圖反映各量的動態過程;利用Matlab各工具箱及圖形用戶接口GUI能構建所需系統仿真模型和開發各種控制界面,激發學生對畢業設計的興趣,有利學生創新思維的培養,提高學生分析和解決實際問題以及理論聯系實際的能力。
三、基于Matlab的探究式教學法實施建議
(一)精選教學內容,合理組織教學環節
教學中,對于本課程的基本概念、基本分析方法,力求講深講透,省去先修課程內容,快速帶過一般了解性的知識,把握以控制系統建模為前提、控制系統分析為基礎、系統綜合與設計為目的的主線,明確教學目的,精選教學內容,選擇適當的教學內容、設置合理教學環節、解決相關課程之間存在的銜接不清、缺乏協調及內容重復等問題。
(二)理論聯系實際,創設學習情景
在教學中強調工程背景、物理意義和實際應用,引入諸如控制系統PID參數工程整定、系統建模的負載效應等具有工程實際應用指導價值的知識點,培養學生分析解決實際問題的能力。在教學過程中,教師應強調學生實際操作能力的培養,采用項目教學,以工作任務為驅動,創設學習情景,引導學生探究式學習。
(三)創新教育,突出職業特色
在教學過程中,要重視本專業領域新技術、新工藝、新設備的發展趨勢,貼近生產現場。為學生提供職業生涯發展的空間,努力培養學生參與社會實踐的創新精神和職業能力。要緊密結合職業技能證書的考證,加強考證的實操項目的訓練,在實踐實操過程中,使學生掌握簡單控制系統建模、分析、設計、校正等知識,鍛煉控制系統安裝、調試、仿真技能,提高學生的崗位適應能力。同時,應積極引導學生提升職業素養,提高職業道德。
四、結語
實踐證明,基于Matlab的探究式教學法在自動控制原理課程教學中取得了顯著成效。通過創設教學情景,應用Matlab進行項目教學,教師堅持探究式教學理念,提高了教學質量,使學生學習的主動性加強,綜合實踐能力和創新思維能力得到了培養,綜合素質得到提高,達到了教學目標。
參考文獻
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關鍵詞：MATLAB 穩定性 根軌跡 頻率特性曲線
一、背景
目前，自動控制技術已廣泛地應用于工農業生產、交通運輸和國防建設。指導自動控制系統分析和設計的控制理論也有了很大的發展，它的概念、方法和體系已經滲透到許多學科領域。因此，對高等工業院校本科生來說，自動控制原理在其專業領域是一門必備課程。
在教學中，最開始是以板書的形式授課，其授課形式需將文字理論和計算公式及其各種圖形書寫于黑板，但這種形式最大的問題是費時費力，一節課下來，進度非常慢，已不再適合大學生學習的方式。前些年，推出了多媒體教學，這種模式大大彌補了板書教學的缺陷，教師可以把大部分的精力轉移到內容的講解和與學生的互動中，而不再是大量的板書，大大提高了課堂的效率。雖然多媒體教學節約了因書寫而浪費的時間，可是對于自動控制原理這門課程，在課堂上僅憑編寫好的教學課件講解還是不夠的。因為，在經典理論部分，第一、二章可完全依靠固定的課件講解，到了第三、四、五章，很多知識點需要通過多次的畫圖進行對比后才能得出結論。那么如果采用手動畫圖進行對比，必然耗去大量的時間，還有在很細微的和近似的變化中，圖的不準確性也會影響判斷結果。因此如何在課堂上快速、準確地將圖形繪出，是教學改革上一個值得研究的問題。
MATLAB 已經成為國際上最流行的控制系統計算機輔助設計的軟件。現在的MATLAB軟件已經不僅僅是“矩陣實驗室”，它含有具有廣泛應用前景的計算機高級編程語言。MATLAB軟件是以復數矩陣作為基本編程單元的一種程序設計軟件，它提供了各種矩陣運算與操作，并具有較強的繪圖功能，因此，得以廣泛流傳。在自動控制的經典領域，MATLAB可以實現多種功能，主要有：數學模型的建立、時域響應中的穩定性判定、輸出響應曲線、畫根軌跡、求解軌跡與虛軸的焦點及在頻率法中通過頻率曲線來判定系統的穩定性等。我們利用MATLAB仿真軟件配合教學，實現了快速的、準確的繪圖。
二、MATLAB在教學中的具體應用
在自動控制原理經典部分中講解了三種分析方法，分別是：時域法、根軌跡法和頻域法。
1.MATLAB在時域法中的應用
在第三章的第二節中，介紹了一二階系統分析與計算，一階系統相對簡單易懂，在二階系統中，出現了“阻尼比”和“固有頻率”，數學模型也相對變得復雜多樣，結論也不同，導致學生不容易記憶，學習起來有困難。從理論上講不同的阻尼比，它的輸出響應曲線也不同，直接影響了系統的性能。那么，阻尼比對輸出響應曲線的影響究竟是怎樣的？為了得出結論，我們可以通過MATLAB仿真軟件將圖形快速畫出進行對比，讓學生直觀對比，這樣學生因記住了圖形的形狀和規律，進而牢牢地掌握了該知識點。如何將這些曲線快速畫出，我們利用了MATLAB軟件強大的繪圖功能，只要在程序中改變阻尼比的值，就會立刻在同一坐標下繪出相應的輸出響應曲線，如圖（1）所示。實現過程簡單快速，學生可以直觀的看到圖形，大大節約了課堂時間。
圖（1）階躍輸出響應曲線
由此得出結論：共有4個不同的阻尼比，分別為0、0.5、1、2，分別對應4根輸出響應曲線。隨著阻尼比數值的增加，系統的平穩性能加強，精度增加。
另外，由于MATLAB具有計算功能，在判斷系統穩定性時，也可快速通過特征方程對某系統進行判定，從而避免了計算的過程。
2.MATLAB在根軌跡法中的應用
在第四章中，主要講解如何畫根軌跡和出現特殊情況的解決方法。畫根軌跡時要遵守法則按照步驟完成，按照課件可以講解清楚。但是在第5小節中，主要研究閉環的零極點對系統性能的影響，涉及到零極點位置的變化，如果還是按照法則一步一步畫，零極點每改變一次，我們即需要重新大量計算和測量角度，非常煩瑣，浪費時間。因此我們在課堂教學上引入了MATLAB軟件，只要改變零極點的數值，立刻得到相應的根軌跡。而且使理論知識更加直觀，學生印象深刻，記憶牢固。如圖（2）所示，
由此得出結論：靠近虛軸的閉環零極點對系統的性能影響大，衰減慢，對系統起主導作用。
另外，在第6小節中，學習的是系統階躍響應的根軌跡分析，例如：已知系統單位負反饋的開環傳遞函數為G（s）=
試畫出根軌跡。通過法則得到根軌跡，如圖（3）a所示
圖（3）a 不穩定系統的根軌跡
圖中有兩條根軌跡始終位于S平面的右半部，即閉環始終有兩個右極點。說明開環增益無論取何值，系統均不穩定，屬于結構不穩定系統，為了改變其動態性能，需在系統中附加一個負實數零點z，則系統的開環傳遞函數為G（s）=
零點z1的選擇是否合適，需要我們從新畫出的根軌跡中去判斷，但負實數的范圍太大了，因此我們界定了兩個區域，（0～ -10）和z1
圖（3）b Z1=-5 圖（3）c Z1=-15
由此得出結論：當Z1在（0～-10）內選取，則無論K取何值，系統均是穩定的，z越靠近，系統的平穩性越好。當z
3.MATLAB在頻域法中的應用
在第五章中學習了對數頻率穩定判據。它是利用開環對數幅頻與開環對數相頻特性曲線的相互關系來確定閉環系統是否穩定。對于多個一階環節的開環傳函，采用疊加的方法，按照對數頻率穩定判據，可以準確得出結論。如圖（4）所示。
由此得出結論：在L>0時，相頻曲線對-180并無穿越，因此系統穩定。
但開環中如存在二階環節時，如只按對獨立環節漸近線的疊加，則結果并不是真實的曲線，按照對數頻率穩定判據內容，判斷結果就會出錯。本文中利用了MATLAB畫圖，最后得到了真實的曲線，進而得出了正確的結論。如圖（5）所示。
由此得出結論：當L>0時，相頻曲線對-3.14（-180）有一次穿越，因此系統不穩定。但如果按漸近線疊加法手動畫圖，在L>0時，相頻曲線對-3.14（-180）是沒有穿越的，結論也就出現錯誤。
三、總結
在課堂教學中引入仿真教學，既可以提高計算速度，還減少了課堂上手動畫圖的時間。其繪圖的快速性、準確性和直觀性，使得教學內容得以深入的擴展，最重要的是我們的學生在掌握知識方面要比傳統的教學模式學習起來有興趣，知識的掌握更加牢固。隨著知識內容的增加，知識面相應拓寬了。另外，本文中提出這樣的改革，同學們還可以對MATLAB軟件有所認識和學習，也是對計算機知識的學習。
參考文獻：
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個人概況
姓名：xxx
性別：男
出生年月：1978年4月6日
年齡：22歲
健康狀況：身體健康
身高：170cm
畢業院校：吉林大學（南嶺校區）信息科學與工程學院
專業：自動化
學歷：大學本科
電子郵件：xxxx
聯系電話：xxx
通信地址：吉林大學（南嶺校區）xxxx班
郵編：130025
主修課程
自動控制原理 電力電子技術 計算機控制技術 集散控制系統
電子技術
電路理論 電力拖動自動化系統 過程控制 （附有成績表）
論文情況
畢業論文的主題是：可編程控制器（PLC）在自動化控制系統中的應用 （尚在設計中）
英語水平
*基本技能：有一定“聽 ，說，讀，寫”的能力
*標準測試：通過了叭??笱в⒂鎪募犢際浴保?⒒竦糜判 BR> 計算機水平
*編程：對C語言,匯編語言,MATLAB,FORTRAN有一定的編程能力
操作系統：對WINDOWS ，DOS等能夠熟練的操作
數據庫
*標準測試：通過了“全國計算機三級考試”
實踐與實習
1998年8月7日----9月7日吉林大學校辦工廠 金工實習
1999年8月8日----9月10日 吉林省電子產品檢測質量監督檢驗站 技術實踐
2000年8月15日---8月30日 中國第一汽車集團公司
專業實習
個性特點
開拓創新 積極進取
2.中煤科工集團常州研究院有限公司，江蘇 常州213015）
摘 要：通風調節是礦井通風系統管理的主要工作之一，調節的準確性和及時性直接關系到通風系統安全、平穩和能耗大小。但目前通風調節存在誤差大、不及時等問題，本論文通過研究礦井自動通風調節系統，有效的提升通風管理水平，降低因通風系統調節不及時或不準確造成的能耗損失。
關鍵詞：礦井通風;調節通風;自動化系統
1 序言
通風系統調節準確性和及時性直接關系到礦井的安全和運行成本，目前通風系統調節處于人工調節階段，人員勞動量大，調節不及時且調節準確性差，為進一步解決礦井通風系統管理中的通風調節問題，本論文引進壓差法礦井自動通風調節系統。
該系統包括自動化控制器、壓差測試裝置、自動調節裝置、傳感器等。
2 自動化控制器
基于壓差法的礦井自動通風調節系統核心為自動化控制器，本系統控制器采用西門子PLC為主要控制元器件，包括位移傳感器、壓差傳感器、動力源控制裝置（本論文設計動力源是氣動，其裝置是本安電磁閥）、數據傳輸、開關按鈕、聲光報警器等。
研究的技術關鍵點為：控制系統原理和控制器基本架構。
控制系統原理：壓差傳感器采集壓力變化數值，通過設置參數裝換為通過調節系統的風量，再根據預先設定的需風量進行比對，確定調節系統通風斷面的變化大小，同時位移傳感器監視通風斷面的變化，保證系統調節準確且快速。
控制器基本架構，控制器采用PLC控制器，控制器控通過電流信號與位移傳感器、壓差傳感器、動力源開閉按鈕相連接，通過開關量與手動按鈕連接，通過RS485信號與上位機進行數據和指令的傳輸，在控制器上預留瓦斯、聲光報警器、視頻接口，并可以與其他控制器進行數據傳輸。
3 壓差測試裝置
壓差測試裝置關系到系統的準確性，是系統最核心的數據采集設備，壓差測試裝置的技術要求進入測試區域內風流平穩、壓差測量精度高、數據采集準確、數據傳輸快等。
壓差測試裝置采用圓形設計，主要是保證壓差采集的準確性和進入測試裝置的風流平穩，易于測量且數據精度高。
壓差測試裝置進風測安裝有均風裝置，主要是消除通風系統渦流造成的數據采集誤差。在測試裝置上布置兩排數據采集管，其中在每排布置4個壓力采集孔，兩兩對應，測壓管深入測試裝置內側10cm處，4個測試孔外部用軟管連接，進行壓力平均處理。兩排測試孔之間距離不得少于1m，主要是保證壓差傳感器數值的讀取和測量。
壓差測試裝置對每個測壓管進行防塵處理，保證所有測壓管的通暢，靜壓傳導準確。
4 自動調節裝置
自動化調節裝置是礦井自動調節通風系統的主要調節機構，本論文采用氣動為動力源。
自動調節裝置設計要求調節準確、運行速度慢、密封性好、安全性高等。
根據技術要求，自動調節裝置采用通風斷面縮小的方式，調節速度為0.5m/min，移動精度為1cm。
自動調節裝置與壓差測試裝置相連，通過圓形阻風器向前移動，起到調節通風斷面的作用，同時根據壓差測試裝置中風量的變化，確定圓形阻風器的移動方向和移動大小，位移傳感器監測圓形阻風器的移動方向和移動大小。
圓形阻風器移動動力為緩沖氣缸，氣缸最快伸出速度為0.5m/min。帶載后，移動伸出速度為0.3m/min，滿足精確調節的目的。
5 實驗論證
實驗論證是論證系統的完整性和調節的準確性。進一步發現系統存在的問題，并進行修改和完善，為現場實地測試做準備工作。
主要是在自動風窗前后布置壓力測點，單管壓差計測量兩點壓差，與壓差傳感器數值比對;模擬巷道的斷面為半圓拱，尺寸為2.8m（寬）×2.9m（長），人工調節風阻器開口大小;模擬巷道通風選擇抽出式通風，通過風機變頻，控制測試系統的風量。
通過多次測試，得出系統測試數據，如表1所示。
通過實驗可以得出，調節裝置的調節誤差小于4%，所以，礦井自動通風調節系統是可行的。
6 結論
通過理論設計和實驗驗證，得出以下幾點結論：
（1）礦井自動調節通風系統構成為自動控制器、壓差測量裝置、自動調節裝置;（2）礦井自動通風調節系統調節誤差小于4%;（3）礦井自動通風調節系統可以解決礦井通風調節不及時和不準確問題。
參考文獻：
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論文關鍵詞：PLC；項目法；教學設計；組織實施；考核評價
可編程控制器（PLC）是自動控制技術、微計算機技術和通信技術相結合的通用工業控制裝置，目前已被廣泛地應用于機電一體化、工業自動化控制等各個領域，被譽為現代化工業生產自動化的三大支柱（PLC技術、機器人、計算機輔助設計和制造）之一。基于PLC廣闊的發展空間，PLC課程已成為高職院校的機電、電氣類等專業的核心課程。
PLC課程實踐性、應用性較強，強調理論知識和技能訓練并重。傳統的教學方式是依照教材，按基本工作原理、基本指令、基本應用、基本操作的順序進行理論講授和實驗訓練。一方面由于高職生整體學習能力較弱，另一方面由于指令多而抽象，大多學生在學習過程中學了后面的就忘了前面的，對各指令的功能混淆不清，不能正確地理解與應用，學生學習的主動性和積極性差。為了改變這一狀況，采用“項目導向，任務驅動”的項目式教學，通過師生共同完成學習項目和學習任務，有效地提高了學生的實踐動手能力、分析問題和解決問題的能力，提高了教學效果與教學質量。
一、PLC課程項目教學法的整體設計
（一）確定設計思路
課程整體設計充分體現項目導向，任務驅動的思想，依據企業需求和崗位技能需求，遵循學生認知規律，將課程的教學活動分解設計成若干由簡單到復雜的項目和任務，以項目為單位組織教學，以典型任務為載體，引出相關專業理論知識，使學生在實踐操作過程中加深對專業知識、技能的理解和應用，培養學生的綜合職業能力。
（二）明確教學目標
確定PLC課程知識目標與能力目標，這是PLC教學的出發點，也是PLC教學的歸宿。具備PLC控制系統維護能力以及PLC程序設計能力是PLC崗位對PLC技術人員的核心能力要求。依據這一要求，高職PLC課程的知識目標是：使學生掌握可編程控制器技術的基本組成、工作原理及PLC編程軟件的使用，掌握PLC基本指令、應用指令及編程規則，掌握PLC基于梯形圖的常用的設計方法，掌握PLC應用系統的設計、安裝、調試和維護，并具備PLC的通信與網絡的基本知識。能力目標是：培養學生具備PLC安裝能力、硬件接線能力、常用指令的分析應用能力、PLC程序設計與調試能力、PLC控制系統設計、安裝、接線、調試及故障排除能力。進而實現培養學生學習的能力、分析問題和解決問題的能力及溝通協作的能力。
（三）設計教學項目與任務
PLC課程的項目與任務的設計即是教學內容的設計，它是課程設計思路和教學目標的具體體現。它即要符合企業和崗位技能需求，具有針對性，又要保持PLC知識的系統性與完整性。因此，可以將PLC課程按項目教學模式分為五個學習項目，即PLC基礎、基本指令及應用、常用應用指令及應用、PLC控制系統的設計、PLC的通信與網絡。然后詳細分解每個學習項目所包含的知識點和能力點，形成具體的學習任務。例如在項目四“PLC控制系統的設計”中，按邏輯設計法、時序圖設計法、經驗設計法、繼電器控制電路圖轉換設計法、順序控制設計法分別設計一個學習任務。任務有時也被稱為子項目。任務的選取要注意三點：一是盡量采用學生易懂的三相電動機控制及易演示的彩燈（交通燈）控制和機械手控制；二是盡量按由簡到繁、循序漸進的方式安排任務順序，并注意控制PLC課程的整體難度；三是各任務針對性要強，要能充分體現相應知識點的學習和相關能力的培養。
二、項目教學的組織與實施
科學地組織項目教學是實現教學目標的有效途徑。堅持項目導向，任務驅動的教學思路，按照“任務目標－任務分析－關聯知識－任務實施－擴展知識－能力測試－效果評估”的順序組織教學，實現完整的“教、學、做”一體化。以項目四中的任務“搬運機械手控制設計”為例，教學活動組織過程可以分成三個階段：
（一）準備階段
在一項新的學習任務啟動之初，首先要明確任務的目標，它決定著本次任務的教學方向，指引著師生教與學活動的開展。第二步是確定任務載體，任務載體應是實現任務目標最直接、最有效的途徑。在“搬運機械手控制”學習任務中，任務目標是掌握順序控制設計法，考慮到在搬運機械手手動、單步自動、單周期自動、連續自動多種工作方式中，連續自動控制最能突出順序控制設計的特點，所以選擇搬運機械手連續自動控制作為任務的載體。第三步任務分析，針對機械手連續自動控制，細致地分析機械手的工作方式、機械手每個工作步的控制要求及應禁止的誤操作，繪制出機械手自動工作流程圖。工作流程圖是順序功能圖的基礎，因此是這一步教學活動的重點內容。第四步是關聯知識即順序功能圖知識的學習，這是學生運用順序控制設計法實現機械手自動控制的理論基礎，學習的內容包括順序功能圖的組成、結構類型、順序功能圖與梯形圖的對應關系、根據順序功能圖畫梯形圖的方法等。
在準備階段，為保證知識的完整性，同時兼顧時間限制，任務訊息（任務目標、任務載體、任務分析）與相關知識主要由教師講授，教師是這一階段的活動主體，時間安排為2個課時。需要說明的是，如果將機械手每個工作步驟、自動流程圖、順序功能圖制作成動畫，用多媒體進行演示，將增加授課的趣味性、直觀性，提高教學效果。
（二）實施階段
在任務實施階段，學生是活動的主體。首先學生按2－4人一組，根據機械手控制要求確定輸入輸出元件，進行I/O點分配，設計外部接線，繪制機械手自動控制順序功能圖，初步設計PLC控制程序，這些活動由學生課外完成。教師負責布置任務，提供咨詢。第二步學生匯報，教師檢查評價。教學活動主要以師生共同討論的方式展開，著重對比置位復位指令、位移位指令、步進指令三種編程方案。步進指令在項目三“常用應用指令及應用”中有過初步的學習，大多學生可能并不熟悉，但不排除有好學的學生會應用它來編程。采用置位復位指令和步進指令編程的程序會較長，但邏輯關系清楚，而運用位移位指令編程的程序則顯得緊湊而簡捷，而且位移位指令在這里的妙用對學生更具吸引力。學生設計的每一種方案都應該得到教師的鼓勵，即使不完整或有明顯的錯誤。師生討論的主要目的在于確定方案、完善程序，時間安排為2個課時。第三步是程序輸入與調試。學生分組上機操作，教師進行指點和檢查。時間安排也為2個課時。對于提前完成的小組，可以安排他們先進入下一個環節，即機械手手動控制、單步自動、單周期自動控制設計。上機操作完成后，學生在課外完成程序設計與調試報告。第四步擴展知識的學習。在熟悉掌握機械手連續自動控制設計后，機械手手動控制、單步自動、單周期自動控制設計在教師指導下，也可以較快地被學生掌握，時間安排為1個課時。至此用順序控制設計法實現的完整的搬運機械手控制的學習基本完成，總計7個課時。對于學習能力較強的學生，教師還可以指導其將中斷指令應用于機械手控制中。
在任務實施階段，教師主要是營造學習氛圍，創設學習情境，提供幫助與咨詢，引導教學過程順利進行。
（三）評價階段
在這個階段里，需要做個能力測試檢查評估任務目標完成情況。教師可以布置用順序功能圖實現某些簡易的順序控制的作業由學生分組完成，根據學生作業評定成績。這一階段的師生活動均安排在課外。
由上所述，每個任務教學過程劃分為任務的準備、實施與評價三個階段，每個階段又細分為子階段，每個子階段所要進行的具體的教學活動不同，師生在各個階段所處的地位與作用也有所不同。
在PLC課程項目教學組織與實施過程中，教師還要注意三點：一是要選擇既能體現項目教學理念，又適合學校實驗實訓條件的教材，必要時可以自編教材；二是要充分利用現場教學、多媒體技術等方式生動直觀地進行講授和指導，使枯燥、抽象的PLC硬件系統學習形象化，使復雜、難以理解的PLC控制任務趣味化，有效地激發學生學習的興趣。三是項目教學中，學生不再是被動的接受者，不確定的因素會有所增加，如教學進度的減慢、學生掌握程度不一、專業知識涉及面擴大等，教師只有不斷提高教學能力和業務水平，才能較好地運用項目教學法。
三、項目教學的考核與評價
PLC課程項目教學的考核與評價是檢驗教學目標是否實現，判定教學效果是否達到預期的重要環節。在PLC課程結束時進行綜合項目考核，依據PLC項目實現的功能是否完整、設計方案是否最優、I/O接線是否正確、聯機調試是否按時完成、技術報告是否規范等五項指標，考核評定學生實踐動手能力、分析問題和解決問題的能力。但綜合項目的考核成績并不是學生學習PLC課程的最終成績，它在總成績里所占的比例是40%，另有60%是平時成績。PLC項目教學的評價堅持以下幾個原則：
（一）過程評價與結果評價相結合的原則。評價的活動滲透在教學的整個過程之中，課堂表現、活動小組中的表現、操作技能水平、各項任務完成程度等都是教師平時采分的內容。
（二）小組評價與個人評價相結合的原則。教師對小組的整體評價在于鼓勵團隊協作能力的培養，教師對小組成員個人的評價在于督促個人學習自覺性的培養。
（三）職業能力評價與職業基本素質評價相結合的原則。從學生所獲得的分析解決問題能力、學習能力、創新能力等職業能力，以及所培養的勞動紀律、安全操作等職業基本素質兩大方面進行全面、科學的評價。
10月19日（星期日）
課程 上午
9:00—11:30
下午
14:30--17:00
上午
9:00--11:30
下午
14:30--17:00
專業名稱 金融
020106 03709基本原理概論
00067財務管理學
00058市場營銷學 00076國際金融
00054管理學原理
05963績效管理
03601服務營銷學 03708中國近現代史綱要
00077金融市場學 00015英語（二）
01214培訓管理
00079保險學原理 國際貿易
020110 03709基本原理概論
00100國際運輸與保險
00045企業經濟統計學 05963績效管理
03601服務營銷學
00101外經貿經營與管理 03708中國近現代史綱要00102世界市場行情
00055企業會計學
00096外刊經貿知識選讀 01214培訓管理
00098國際市場營銷學
00099涉外經濟法 農業經濟管理
020114 03709基本原理概論
00130作物栽培學（一） 00054管理學原理
05963績效管理
03601服務營銷學 03708中國近現代史綱要
00128農業技術經濟學 00015英語（二）
01214培訓管理00134農業統計學 經 濟 學
020115 03709基本原理概論
00009政治經濟學（財經類）00143經濟思想史 05963績效管理
03601服務營銷學
00142計量經濟學 03708中國近現代史綱要
00138中國近現代經濟史 00015英語（二）
01214培訓管理 餐飲管理
020119 03709基本原理概論
00989國外飲食文化 00986中國飲食文化 03708中國近現代史綱要
00987餐飲美學 00015英語（二）
01214培訓管理 調查與分析
020121 03709基本原理概論
00058市場營銷學
00009政治經濟學（財經類） 05963績效管理
03601服務營銷學
00142計量經濟學 03708中國近現代史綱要
02628管理經濟學 00015英語（二）
01214培訓管理 工商企業管理
020202 03709基本原理概論
00067財務管理學 00054管理學原理
05963績效管理
03601服務營銷學
00149國際貿易理論與實務 03708中國近現代史綱要
00154企業管理咨詢 00015英語（二）
01214培訓管理00152組織行為學 會計
020204 03709基本原理概論
00058市場營銷學
00162會計制度設計 05963績效管理
03601服務營銷學
00149國際貿易理論與實務 03708中國近現代史綱要
00159高級財務會計 00015英語（二）
01214培訓管理
00158資產評估
00161財務報表分析（一） 市場營銷
020208 03709基本原理概論
00185商品流通概論
00186國際商務談判 05963績效管理
03601服務營銷學
00149國際貿易理論與實務 03708中國近現代史綱要
00055企業會計學
00184市場營銷策劃 00015英語（二）
01214培訓管理
00098國際市場營銷學 旅游管理
020210 03709基本原理概論
00067財務管理學
00058市場營銷學
00163管理心理學 05963績效管理
03601服務營銷學
00198旅游企業投資與管理 03708中國近現代史綱要
00196專業外語 01214培訓管理00152組織行為學00197旅游資源規劃與開發 電子商務
020216 03709基本原理概論
00910網絡經濟與企業管理 00915電子商務與現代物流
00995商法（二） 03708中國近現代史綱要
00906電子商務網站設計原理 00015英語（二）
00997電子商務安全導論
01214培訓管理 電子商務
（移動商務管理方向）
020216 03709基本原理概論
00910網絡經濟與企業管理 00995商法（二）
00054管理學原理 03708中國近現代史綱要
00182公共關系學 00015英語（二）
00098國際市場營銷學
00144企業管理概論 人力資源管理
020218 03709基本原理概論
06091薪酬管理 03325勞動關系學
00261行政法學
00107現代管理學 03708中國近現代史綱要
00182公共關系學
06093人力資源開發與管理 00015英語（二）
00152組織行為學
06090人員素質測評理論與方法 物流管理
020229 03709基本原理概論
00067財務管理學
00009政治經濟學（財經類） 05963績效管理
03601服務營銷學 03708中國近現代史綱要 00015英語（二）
01214培訓管理00043經濟法概論（財經類） 公共事業管理
020230 03709基本原理概論
00163管理心理學
00147人力資源管理（一）
03312勞動和社會保障概論 00261行政法學
05723非政府組織管理 03335公共管理學 03708中國近現代史綱要
00182公共關系學
05725文化管理
00449教育管理原理 00015英語（二）
02382管理信息系統
05722公共經濟學
00034社會學概論
00040法學概論 工程管理
020279 03709基本原理概論
00067財務管理學
02194工程經濟 00054管理學原理
07138工程造價與管理
01854工程質量管理 03708中國近現代史綱要
02197概率論與數理統計（二）
01856建設與房地產法規 00015英語（二）
00122房地產評估
01853工程項目招投標與合同管理 采購與供應管理
020282 00009政治經濟學（財經類）
05374物流企業財務管理
03708中國近現代史綱要 00015英語（二） 銷售管理
020314 03709基本原理概論 00149國際貿易理論與實務 03708中國近現代史綱要
00055企業會計學
00181廣告學（一） 00015英語（二）
00043經濟法概論（財經類） 中小企業
經營管理
020320 03709基本原理概論
00058市場營銷學 00054管理學原理 03708中國近現代史綱要
02204經濟管理
00154企業管理咨詢 00015英語（二）
00043經濟法概論（財經類） 法律
030106 03709基本原理概論
00230合同法
05678金融法
00242民法學 00227公司法
00262法律文書寫作
00257票據法
00246國際經濟法概論
00265西方法律思想史 03708中國近現代史綱要
00263外國法制史
05680婚姻家庭法
00167勞動法 00015英語（二）
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00169房地產法
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030108 03709基本原理概論
00230合同法
05678金融法 00227公司法
00246國際經濟法概論
00993法院與檢察院組織制度 03708中國近現代史綱要
00167勞動法
00229證據法學
00924婚姻家庭法原理與實務 00015英語（二）
00228環境與資源保護法學
00233稅法
00917民法原理與實務
00925公證與基層法律服務實務 行政管理學
030302 03709基本原理概論
00067財務管理學
00320領導科學
00024普通邏輯 00315當代中國政治制度
00319行政組織理論
00341公文寫作與處理 03708中國近現代史綱要
00321中國文化概論
00316西方政治制度 00015英語（二）
00034社會學概論
00322中國行政史
00323西方行政學說史
00144企業管理概論 公安管理
030401 03709基本原理概論
00372公安信息學 00235犯罪學（一）
00354公安學基礎理論 03708中國近現代史綱要
00860公安行政訴訟 00015英語（二）
00373涉外警務概論 偵查學
030405 03709基本原理概論
00024普通邏輯
08029國內安全保衛
01426犯罪心理學 00235犯罪學（一）
08032物證技術學
08033擒敵技術 03708中國近現代史綱要
00229證據法學
08035劫持人質案件處置 00015英語（二）
00376現場勘察學
00382刑事偵查學導論 學前教育
040102 03709基本原理概論
00024普通邏輯
00401學前比較教育
00409美育基礎
00398學前教育原理 00341公文寫作與處理00883學前特殊兒童教育
00881學前教育科學研究與論文寫作 03708中國近現代史綱要
00402學前教育史
00885學前教育診斷與咨詢
00884學前教育行政與管理 00015英語（二）
00403學前兒童家庭教育
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040107 03709基本原理概論
00454教育預測與規劃00459高等教育管理 00341公文寫作與處理00455教育管理心理學
00457學前教育管理
00458中小學教育管理 03708中國近現代史綱要
00449教育管理原理
00445中外教育管理史 00015英語（二）
00456教育科學研究方法（二）
00453教育法學 教育學
040108 03709基本原理概論
00464中外教育簡史 00341公文寫作與處理00469教育學原理 03708中國近現代史綱要
00449教育管理原理
00466發展與教育心理學
00468德育原理 00015英語（二）
00456教育科學研究方法（二）
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00471認知心理 體育教育
040302 03709基本原理概論
00498體育統計學 00341公文寫作與處理
00500體育科研理論與方法 03708中國近現代史綱要
00501體育史
00499體育游戲 00015英語（二）
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00523中國秘書史 00261行政法學
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00524文書學 03708中國近現代史綱要
00321中國文化概論 00015英語（二）
00312政治學概論
00526秘書參謀職能概論
00525公文選讀 漢語言文學
050105 03709基本原理概論
00540外國文學史 00341公文寫作與處理00813外國作家作品專題研究
00816文藝心理學 03708中國近現代史綱要
00321中國文化概論
00539中國古代文學史（二） 00015英語（二）
00541語言學概論 英語
050201 03709基本原理概論
00600高級英語
00087英語翻譯 00341公文寫作與處理00830現代語言學
00836英語科技文選 03708中國近現代史綱要
00833外語教學法 00603英語寫作
00840日語
00841法語
00842德語 日語
050202 03709基本原理概論
00609高級日語（一） 00341公文寫作與處理
00611日語句法篇章法 03708中國近現代史綱要
00838語言與文化 06042日語寫作
00845英語
00841法語
00842德語 廣告學
050302 03709基本原理概論
00662新聞事業管理00642傳播學概論
00639廣播電視廣告 00107現代管理學
00530中國現代文學作品選
00341公文寫作與處理 03708中國近現代史綱要
00321中國文化概論
00641中外廣告史 00015英語（二）
00034社會學概論
00040法學概論00244經濟法概論 新聞學
050305 03709基本原理概論
00662新聞事業管理00642傳播學概論
00529文學概論（一） 00341公文寫作與處理00659新聞攝影 03708中國近現代史綱要
00182公共關系學
00321中國文化概論 00015英語（二）
00312政治學概論00244經濟法概論00660外國新聞事業史 音樂教育
050408 03709基本原理概論
00734中外音樂欣賞 00341公文寫作與處理00733音樂分析與創作 03708中國近現代史綱要
07124西方音樂史 00015英語（二）
07123中國音樂史 美術教育
050410 03709基本原理概論
00698素描（四）（理論） 00341公文寫作與處理
00742美術技法理論 03708中國近現代史綱要
07125色彩（2）（理論） 00015英語（二）
00747美術教育學 服裝藝術設計
050419 03709基本原理概論
03520服裝材料（一） 07537服裝CAD（二） 03708中國近現代史綱要
07540服裝色彩 00015英語（二）
07539時裝畫（理論） 室內設計
050432 03709基本原理概論
00058市場營銷學
05340室內空間組合與理論 05342室內環境與設備 03708中國近現代史綱要06216中外建筑史 00015英語（二）
06217人機工程學 藝術設計
（視覺傳達設計
方向）
050437 03709基本原理概論
00694設計素描（理論） 00695設計色彩 03708中國近現代史綱要05546系列書籍裝幀設計 00015英語（二）
05712藝術設計基礎 藝術設計
（環境藝術設計
方向）
050437 03709基本原理概論
00694設計素描（理論） 00695設計色彩 03708中國近現代史綱要04839材料成型工藝 00015英語（二）
05712藝術設計基礎 動畫設計
050438 03709基本原理概論
03512劇本寫作 03513影視編導
03430動畫技法 03708中國近現代史綱要
07887平面設計 00015英語（二）
11733動畫視聽語言 數學教育
070102 03709基本原理概論
02018數學教育學 00341公文寫作與處理00342高級語言程序設計（一）
02009抽象代數 03708中國近現代史綱要
02010概率論與數理統計（一）
02015偏微分方程 00015英語（二）
02013初等數論 生物工程
070404 03709基本原理概論
02537發酵工藝學 00054管理學原理
00341公文寫作與處理
00023高等數學（工本） 03708中國近現代史綱要06709微生物遺傳與育種 00015英語（二）
06711生物制藥學
07732普通物理學 采礦工程
080109 03709基本原理概論
02199復變函數與積分變換
11887采礦優化設計 03095系統工程 03708中國近現代史綱要
02198線性代數 00015英語（二）
08146礦井提升運輸 光伏材料
應用技術
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【關鍵詞】 糾偏輥 電液伺服
硅鋼連續退火線中帶鋼中主要用糾偏輥裝置來糾正帶鋼在運行過程中的跑偏。糾偏輥裝置控制實際上就是靠調節糾偏輥的擺動角度來達到糾偏的目的，控制糾偏輥的擺動擬采用液壓伺服控制。
1 糾偏輥電液伺服系統方案
硅鋼連續退火線中帶鋼的糾偏控制，可以通過液壓缸的移動控制糾偏輥裝置的擺動達到糾偏的目的，其輸出量是位移，故采用電液位置伺服系統。根據硅鋼連退機組的特點，跑偏的因素具有不確定性。因此帶鋼的糾偏控制中，必須滿足系統工作時最高壓力不小于10MPa；響應時間不大于一秒；糾偏時精度要求不大于5mm；并且系統抵御外界干擾，運行時安全可靠，使用方便，成本要求不能過高等要求。
1.1 擬糾偏控制電液伺服系統整體分析
根據以上控制要求結合糾偏裝置結構特點，制定連續退火線中糾偏電液伺服系統方框圖如圖1，帶鋼糾偏電液伺服系統由以下一些基本元件組成。
影響帶鋼跑偏的因素多且具有不確定性，因此必須連續檢測帶鋼的跑偏位移，基本控制思路是采用位置閉環控制[1]。帶鋼跑偏的位移是通過位置檢測器檢測出來，將此位移信號轉化成電壓信號傳輸給控制器，再由控制器把信號進行放大，通過電液伺服閥把偏差的電流信號放大后變成流量和壓力信號，提供壓力油給液壓缸推動糾偏裝置運動，從而起到糾偏的作用。
1.2 影響糾偏控制因素
（1）傳感器的精度及安裝位置。傳感器的精度對糾偏精度的影響較大，對于精度要求高的糾偏裝置應使用高精度的線性傳感器[2]。傳感器的安裝位置應盡量靠近糾偏輥出口處，以減少時間滯后。在選擇傳感器時，也不能一味追求高精度，應考慮經濟性，在滿足機組要求的前提下，盡量選擇精度較低的傳感器[3]。
（2）電液伺服系統系統。電液伺服系統系統設計的關鍵是選擇性能較好的伺服閥，首先考慮到糾偏系統的張力和設備自動和動負荷的大小，計算出糾偏阻力，由此得出液壓缸的工作壓力，可以推算出活塞面積。然后依據糾偏量大小選擇適合的液壓缸行程及其他參數。還需要考慮糾偏時速度確定流量。綜合系統有關性能參數，最終選擇合適的伺服閥。以上的選擇方法可以保證糾偏系統不會出現過多的故障，另外伺服閥需要有抗污能力。系統中固有頻率不高，所以在此電液伺服系統中常選用動圈式伺服閥。
2 帶鋼糾偏液壓系統原理
根據現場生產實踐要求，在液壓回路方面，本系統采用自動和手動相結合的液壓傳動方案，可滿足自動糾偏和手動調試以及故障的處理。
糾偏系統對液壓缸的擺動要求很高，而其中換向是最核心的問題。系統擬采用伺服閥實現自動控制。在壓油和回油油路中用單向閥作背壓閥，增加運動的平穩性和避免外負載的突然變化對系統的沖擊，同時在壓油回路中設置安全閥。系統擬采用由恒壓式變量泵組成的容積調速回路，這樣能夠滿足糾偏速度跟隨生產線的速度變化而相應進行調節，同時保證流量不隨外載的變化而變化。由于糾偏系統是實時工作的，油缸不停的需要運動，造成系統油溫較高，故對油液增設自動循環水冷卻裝置，此外在控制油路中安裝了帶壓差繼電器的過濾裝置對油進行精過濾處理[4]。根據以上設計思路，設計糾偏系統液壓系統原理如圖2。
3 結語
確定電液伺服糾偏控制系統方案，就可以根據系統的本身特點，選取各分系統的組成元器件，最終確保系統的控制精度和實現自動控制。為后期的現場調試提供了有力的理論依據。
參考文獻：
[1]李素娥.酸洗連軋生產線帶鋼的跑偏控制及仿真分析[D].中南大學碩士論文，2008.
[2]凌振寶.傳感器原理及檢測技術[M].長春：吉林大學出版社，2003：68-89.
