陳曉娟

摘 要 針對(duì)高職自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)課程教學(xué)過程中一些難記又容易混淆的知識(shí)點(diǎn)，利用口訣“突出重點(diǎn)，便于記憶”的特點(diǎn)，在教學(xué)中加以運(yùn)用，使學(xué)生盡快熟悉和掌握枯燥的理論重點(diǎn)，教學(xué)效果顯著增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞 口訣法；自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)；電氣自動(dòng)化技術(shù)

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2016）20-0118-03

自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)是電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)的主干課程之一，它主要以自動(dòng)控制理論作為系統(tǒng)分析的工具，以系統(tǒng)分析作為應(yīng)用案例，研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的模型建立、性能分析和系統(tǒng)調(diào)試的基礎(chǔ)理論與相關(guān)技術(shù)。該課程涉及知識(shí)面廣、信息量大，理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)，抽象概念及分析方法較多，由于經(jīng)常采用近似法、等效法、圖解法等，學(xué)生常常感覺抽象，知識(shí)不連貫，學(xué)習(xí)起來非常吃力。在多年的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，如果將抽象的知識(shí)點(diǎn)總結(jié)成朗朗上口的口訣，將復(fù)雜的知識(shí)簡(jiǎn)單化，易記易懂，就會(huì)起到事半功倍的效果。

口訣，就是把復(fù)雜的事物、知識(shí)、體會(huì)等，借用詩歌的體裁，用簡(jiǎn)短的文字表述出來，便于傳授和記憶[1]?？谠E法實(shí)際上是一種優(yōu)秀的教學(xué)方法，優(yōu)秀的口訣可以“突出重點(diǎn)，便于記憶”。在高職自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)課程教學(xué)過程中引入口訣，可以使學(xué)生熟悉和掌握原本枯燥的理論重點(diǎn)，取得良好的教學(xué)效果。

1 口訣法在自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖建立中的應(yīng)用

研究與分析一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，必須清楚各組成變量、輸入量以及輸出量之間的相互關(guān)系，這就是數(shù)學(xué)模型。系統(tǒng)的框圖是描述系統(tǒng)各元件之間信號(hào)傳遞關(guān)系的數(shù)學(xué)圖形，具有簡(jiǎn)潔清晰的特點(diǎn)，在自動(dòng)控制技術(shù)中運(yùn)用較為廣泛。繪制系統(tǒng)框圖的一般步驟如下：

1）寫出系統(tǒng)中每個(gè)部件的運(yùn)動(dòng)方程，列方程時(shí)要考慮相鄰元件間的負(fù)載效應(yīng)影響；

2）對(duì)各運(yùn)動(dòng)方程在零初始條件下進(jìn)行拉氏變換，寫出相應(yīng)的傳遞函數(shù)，并做出各個(gè)元件的方框圖；

3）根據(jù)信號(hào)的流向，將各方框單元依次連接起來，并把系統(tǒng)的輸入量置于系統(tǒng)框圖的最左邊，輸出量置于最右邊，便得到系統(tǒng)的框圖[2]。

很多學(xué)生面對(duì)實(shí)際的控制系統(tǒng)，不知該從何入手畫出系統(tǒng)的框圖，為此將框圖建立的步驟總結(jié)成六句口訣：

分析系統(tǒng)列方程，拉氏變換得傳函；

遇到加減畫圓圈，遇到乘除畫方框；

先從輸入到輸出，最后再把反饋連。

這樣，根據(jù)口訣中提示的步驟，學(xué)生一步一步分析系統(tǒng)，基本都能畫出系統(tǒng)的框圖。實(shí)踐證明，口訣教學(xué)法能對(duì)教材知識(shí)起到化多為少、化繁為簡(jiǎn)的作用，不失為一種很好的輔助記憶方法[3]。

2 口訣法在自動(dòng)控制系統(tǒng)開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性曲線繪制中的應(yīng)用

頻率特性法是通過系統(tǒng)開環(huán)頻率特性曲線來分析閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)的暫態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性，是研究控制系統(tǒng)的一種常用工程方法。開環(huán)頻率特性曲線由對(duì)數(shù)幅頻特性曲線和對(duì)數(shù)相頻特性曲線組成[4]。

線性自動(dòng)控制系統(tǒng)一般都是由若干個(gè)典型環(huán)節(jié)組成，常用的典型環(huán)節(jié)有比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、比例微分環(huán)節(jié)、二階振蕩環(huán)節(jié)等。自動(dòng)控制系統(tǒng)開環(huán)頻率特性曲線的繪制一般采用疊加的方法，可以看作組成這些典型環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)頻率特性曲線的疊加，即先分別繪制出其組成的各個(gè)典型環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)頻率特性曲線，再進(jìn)行疊加。這樣繪制多條曲線比較麻煩，學(xué)生也不容易掌握。所以總結(jié)繪制系統(tǒng)開環(huán)幅頻特性曲線的一種簡(jiǎn)單方法，并輔助口訣記憶，就會(huì)又快又準(zhǔn)確地繪制曲線了：

系統(tǒng)傳函化標(biāo)準(zhǔn)，幅頻曲線起低頻；

開環(huán)增益定高度，積分個(gè)數(shù)定斜率；

坐標(biāo)軸中頻率標(biāo)，十倍頻程要注意；

轉(zhuǎn)折頻率斜率變，慣性環(huán)節(jié)減20；

比例微分加20，振蕩環(huán)節(jié)減40。

4）轉(zhuǎn)折頻率斜率變，慣性環(huán)節(jié)減20；比例微分加20，振蕩環(huán)節(jié)減40。從低頻曲線開始延長，遇到轉(zhuǎn)折頻率斜率就改變一次，慣性環(huán)節(jié)減20；比例微分加20，振蕩環(huán)節(jié)減40。

該系統(tǒng)的開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線如圖1所示。

3 口訣法在自動(dòng)控制系統(tǒng)電流反饋中的應(yīng)用

晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)是自動(dòng)控制系統(tǒng)的一種，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。穩(wěn)定了直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，也就使各種生產(chǎn)機(jī)械以一定的精度在要求的轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行，不受或少受各種可能的干擾，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)自動(dòng)控制的基本知識(shí)，為了穩(wěn)定直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，常常采用三種方案實(shí)現(xiàn)。

1）直接采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，在此基礎(chǔ)上增加電流截止負(fù)反饋起輔助的限流保護(hù)的作用。這種電流截止負(fù)反饋是只有在電流大到限定電流時(shí)才起作用，一般情況下系統(tǒng)電流在允許的范圍之內(nèi)時(shí)不起作用。

2）在指標(biāo)要求不高的場(chǎng)合，可以引入電壓負(fù)反饋，先穩(wěn)定直流電動(dòng)機(jī)電壓，再間接穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。但是在穩(wěn)速過程中發(fā)現(xiàn)有一些擾動(dòng)引起的轉(zhuǎn)速變化，電壓負(fù)反饋解決不了，所以增加電流正反饋起輔助的補(bǔ)償控制。

3）可以采用轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在晶閘管和電動(dòng)機(jī)的過載承受能力范圍內(nèi)，利用電流負(fù)反饋保持電機(jī)啟動(dòng)時(shí)較大的電流，使電動(dòng)機(jī)輸出較大的轉(zhuǎn)矩，縮短啟動(dòng)時(shí)間。啟動(dòng)之后，隨著電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速上升，系統(tǒng)電流自然降到正常值。這樣在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，啟動(dòng)時(shí)，電流負(fù)反饋起主要的調(diào)節(jié)作用；電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主要的調(diào)節(jié)作用，二者分工不同。

在以上的直流調(diào)速系統(tǒng)的三種方案中，分別出現(xiàn)電流負(fù)反饋、電流正反饋、電流截止負(fù)反饋。這三種反饋環(huán)節(jié)所起的作用各有不同，但是又很像，學(xué)生學(xué)到這部分內(nèi)容的時(shí)候常常分辨不清，不知道它們之間的主要區(qū)別。因此，在教學(xué)過程中將以上區(qū)別總結(jié)為口訣：

電流截止負(fù)反饋，重在截止兩個(gè)字；

電流超過臨界值，反饋?zhàn)饔孟揠娏鳎?/p>

其次電流負(fù)反饋，穩(wěn)定電流最重要；

只要電流有變化，反饋調(diào)節(jié)穩(wěn)電流；

最后電流正反饋，不是反饋是補(bǔ)償；

配合電壓負(fù)反饋，環(huán)外擾動(dòng)欠補(bǔ)償。

大顯神通各不同，三者不會(huì)同時(shí)現(xiàn)。

實(shí)踐證明，有了朗朗上口的口訣，學(xué)生對(duì)于這些容易混淆的概念就不再感到困惑和復(fù)雜了。

4 結(jié)論

對(duì)于缺乏數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和分析技能的高職學(xué)生來說，很多知識(shí)學(xué)得快，忘得也快。如果學(xué)生在掌握基本知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，配合教師總結(jié)的口訣，對(duì)理解內(nèi)容起到事半功倍的效果?？谠E法教學(xué)不但是一種調(diào)節(jié)課堂氣氛的手段，而且體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)功能，對(duì)學(xué)生必要記憶的優(yōu)化功能，對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的引導(dǎo)功能[5]。事實(shí)上，還可以在課堂上鼓勵(lì)學(xué)生自己對(duì)新學(xué)習(xí)的內(nèi)容用口訣的形式進(jìn)行總結(jié)，對(duì)進(jìn)一步豐富教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)有很好的輔助作用。

參考文獻(xiàn)

[1]肖竹平，馮秋菊，李志平.口訣法在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].廣州化工，2014（7）：213-214.

[2]徐國凱.自動(dòng)控制原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[3]何東平.“口訣法”在中職會(huì)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用與思考[J].職業(yè)，2011（6）：36-37.

[4]孔凡才.自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[5]黃世穩(wěn)，黃鎖義.醫(yī)用有機(jī)化學(xué)口訣教學(xué)法的探討[J].右江民族醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（2）：247-248.