王 楓 劉艷東 田樹(shù)耀

河北科技師范學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，河北 秦皇島 066000

應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型中電子專(zhuān)業(yè)《自動(dòng)控制原理》課程改革探析

王 楓 劉艷東 田樹(shù)耀

河北科技師范學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，河北 秦皇島 066000

隨著學(xué)校向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型，機(jī)電學(xué)院電子信息工程專(zhuān)業(yè)原本的教學(xué)模式需要進(jìn)行改革，以適應(yīng)學(xué)校的轉(zhuǎn)型、發(fā)展，培養(yǎng)更加適應(yīng)社會(huì)需求的應(yīng)用型人才。自此，電子信息工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)主要課程之一《自動(dòng)控制原理》課程亟需進(jìn)行改革。本文從課程學(xué)時(shí)設(shè)置及教學(xué)安排兩方面展開(kāi)論述。

應(yīng)用型大學(xué)；電子信息工程；自動(dòng)控制原理；MATLAB

應(yīng)用型大學(xué)是相對(duì)于研究型大學(xué)和教學(xué)研究型大學(xué)提出的，一般是指以應(yīng)用型為辦學(xué)定位，而不是以科研為辦學(xué)定位的本科高等院校。應(yīng)用型本科教育對(duì)于滿(mǎn)足中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、對(duì)于培養(yǎng)高層次應(yīng)用型人才以及推進(jìn)中國(guó)高等教育大眾化進(jìn)程起到了積極的推動(dòng)作用。目前，我校正處于應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型初期，外在需要國(guó)家良好的政策支持，內(nèi)在需要進(jìn)行專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)的改革，不斷適應(yīng)應(yīng)用型大學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)[1]。本文以電子信息工程專(zhuān)業(yè)《自動(dòng)控制原理》課程為例，對(duì)其課程改革展開(kāi)研究。

一、《自動(dòng)控制原理》課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

電子信息工程專(zhuān)業(yè)旨在培養(yǎng)電子技術(shù)、信息處理、通訊技術(shù)等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)從事研究、設(shè)計(jì)、管理、維護(hù)，德、智、體全面發(fā)展的應(yīng)用型高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才。目前，我校正處于應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型初期，電子信息工程專(zhuān)業(yè)作為機(jī)電學(xué)院重要的專(zhuān)業(yè)，《自動(dòng)控制原理》作為電子信息工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)主要課程，課程改革迫在眉睫[2]?？墒请娮有畔⒐こ虒?zhuān)業(yè)《自動(dòng)控制原理》課程設(shè)置，存在這樣一些問(wèn)題：

(一)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不足

《自動(dòng)控制原理》課程總學(xué)時(shí)為54，其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為6。由此可知，在實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)僅僅為6的條件下，只可以安排3個(gè)課程實(shí)驗(yàn)，理論知識(shí)不能很好的得到實(shí)踐。這將會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的理論知識(shí)掌握不夠熟練，理解不能透徹。

(二)理論教學(xué)并沒(méi)有借助其它教學(xué)輔助工具

目前，《自動(dòng)控制原理》的理論教學(xué)以教授理論知識(shí)點(diǎn)為主，其間并不采用其它教學(xué)輔助工具。這樣將會(huì)導(dǎo)致學(xué)生盲目的聽(tīng)，學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性較差，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解不充分。

二、《自動(dòng)控制原理》課程改革重點(diǎn)

(一)課程學(xué)時(shí)改革

在總課程學(xué)時(shí)不變的條件下，適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，如將實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)增至10學(xué)時(shí)，理論學(xué)時(shí)降為44學(xué)時(shí)。通過(guò)適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)數(shù)量提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握，更好的理解書(shū)本中的內(nèi)容。

(二)課堂教學(xué)增加輔助教學(xué)工具的使用

MATLAB是一種優(yōu)秀的仿真軟件，它最早是于20世紀(jì)70年代后期由美國(guó)新墨西哥大學(xué)的Cleve Moler教授采用Fortran編寫(xiě)的“通俗易用”的接口軟件。之后由1984年成立的MathWorks公司將MATLAB軟件正式推向市場(chǎng)。此時(shí)的MATLAB軟件內(nèi)核采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，提供了大量?jī)?nèi)置函數(shù)，除原有數(shù)值計(jì)算功能外，增加了數(shù)據(jù)圖視化功能，被廣泛用于科學(xué)計(jì)算、控制、信息處理、生物計(jì)算、金融和工程設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作。因其具有良好的開(kāi)放性和運(yùn)行可靠性，20世紀(jì)90年代，MATLAB已成為國(guó)際控制界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。

因此，在課堂上展開(kāi)理論教學(xué)時(shí)，適當(dāng)增加輔助教學(xué)工具(MATLAB)的使用?？墒菇虒W(xué)內(nèi)容更加形象，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

如講到自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析時(shí)，可利用MATLAB軟件中的tp2zp()函數(shù)將某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)變換為零極點(diǎn)及增益形式，利用zp2tf()函數(shù)將系統(tǒng)零極點(diǎn)形式轉(zhuǎn)換為傳遞函數(shù)形式，利用pzmap()函數(shù)繪制連續(xù)系統(tǒng)的零極點(diǎn)圖。這樣不僅可以提高學(xué)生對(duì)零極點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，而且可以使任課老師更靈活自如的講解知識(shí)點(diǎn)[3]。下面舉個(gè)例子：

程序代碼如下：

num=[2 5 4 3 2]；

den=[1 2 3 6 2 3]；

[Z，P，K]=tf2zp(num，den)；

pzmap(num，den)；%繪制連續(xù)系統(tǒng)的零極點(diǎn)圖

title('系統(tǒng)的零極點(diǎn)圖')

運(yùn)行結(jié)果如下：

Z =

-1.5832

-1.0000

0.0416 + 0.7937i

0.0416-0.7937i

P =

-1.9649

0.0503 + 1.5068i

0.0503-1.5068i

-0.0678 + 0.8168i

-0.0678-0.8168i

K=

2

由上可知，通過(guò)MATLAB軟件在課堂上的使用，使得學(xué)生更直觀(guān)的看到了傳遞函數(shù)的零極點(diǎn)分布，大大加深了學(xué)生對(duì)零極點(diǎn)的印象，也更促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)適當(dāng)增加《自動(dòng)控制原理》的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，并在課堂教學(xué)中加入教學(xué)輔助軟件MATLAB，可使教學(xué)內(nèi)容更生動(dòng)化，加深學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解與掌握，也更適應(yīng)學(xué)校應(yīng)用型大學(xué)的發(fā)展方向。

[1]孫建平，郭曼利.自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)的改革與實(shí)踐[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2015(17)：67-70.

[2]查曉春，黃愛(ài)華.自動(dòng)控制原理課程的Matlab輔助教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2007，24(12)：91-93.

[3]王建輝，顧樹(shù)生.自動(dòng)控制原理(第2版)[M].北京：清華大學(xué)出版社.

TP

A