時間：2022-12-05 22:59:08
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇自動控制理論論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：控制理論；系統化；比較教學
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）21-0042-02
控制理論是自動化及其相關專業的一門重要核心專業基礎課程，在武漢理工大學華夏學院（以下簡稱“我院”）自動化專業，控制理論所授主要內容為以經典控制論為核心的“自動控制原理”和以卡爾曼的狀態空間分析法為核心的“現代控制理論”。
其中，“自動控制原理”是研究控制系統的一般規律，并為系統的分析和綜合提供基本理論和方法的專業基礎核心課程。該課程又是“現代控制理論”“過程控制系統”“運動控制系統”“計算機控制技術”“智能控制”等許多后續課程的基礎。而作為其后續課程的“現代控制理論”仍作為碩士研究生“線性系統理論”與“最優控制”等學位課程的基礎。這兩門課程理論性強，概念多且雜，對學生的數學基礎要求較高。而我院作為一個三本院校，自動化專業的學生相比較一本和二本的學生而言，數學基礎較為薄弱，故學好這兩門課對學生來說至關重要且具有一定的難度。
而教好上述兩門課程也是教師必須思考和解決的重要問題。筆者經過幾年的教學實踐，摸索出一套比較適合三本院校學生的系統化教學方法，致力于培養學生的系統觀，進行了一些嘗試，且取得了一定的效果。
一、工程背景系統性
任何一種理論的產生都有其歷史背景，都是在實踐中產生的。自動控制技術萌芽在18世紀，在第一次世界工業革命期間，自動控制技術逐漸應用到現代工業中。其中最卓越的代表是瓦特（J.Watt）發明的蒸汽機離心調速器，一種憑借直覺的實證性發明。飛球調節器有時使蒸汽機速度出現大幅度振蕩，其他自動控制系統也有類似現象。
由于當時還沒有自控理論，所以不能從理論上解釋這一現象。為了解決這個問題，盲目探索了大約一個世紀之久。1868年英國麥克斯韋爾的“論調速器”論文指出：不應單獨研究飛球調節器，必須從整個系統分析控制的不穩定。麥克斯韋爾的這篇著名論文被公認為自動控制理論的開端，接著就進入了經典控制理論發展的孕育期。1875年，英國勞斯提出代數穩定判據。1895年，德國赫爾維茲提出代數穩定判據。1892年，俄國李雅普諾夫提出穩定性定義和兩個穩定判據。1932年，美國奈奎斯特提出奈氏穩定判據。戰中自動火炮、雷達、飛機以及通訊系統的控制研究直接推動了經典控制的發展。1948年，維納出版《控制論》，形成完整的經典控制理論，標志控制學科的誕生。維納成為控制論的創始人。
經典控制理論的主要內容包括：系統數學模型的建立、時域分析法、頻率特性法、根軌跡法、系統綜合與校正、非線性系統和采樣控制系統分析法等。
從四十年代到五十年代末，經典控制理論的發展與應用使整個世界的科學水平出現了巨大的飛躍，幾乎在工業、農業、交通運輸及國防建設的各個領域都廣泛采用了自動化控制技術（可以說工業革命和戰爭促使了經典控制理論的發展）?？茖W技術的發展不僅需要迅速地發展控制理論，而且也給現代控制理論的發展準備了兩個重要的條件――現代數學和數字計算機。現代數學，例如泛函分析、現代代數等，為現代控制理論提供了多種多樣的分析工具；而數字計算機為現代控制理論發展提供了應用的平臺。[1]
在二十世紀五十年代末，計算機技術的飛速發展推動了核能技術、空間技術的發展，并且為多輸入多輸出系統、非線性系統和時變系統的分析和設計提供了新的手段。
五十年代后期，貝爾曼（Bellman）等人提出了狀態分析法，在1957年提出了動態規劃。1959年卡爾曼（Kalman）和布西創建了卡爾曼濾波理論；1960年在控制系統的研究中成功地應用了狀態空間法，并提出了可控性和可觀測性的新概念。
由上面的歷史背景介紹可以看出，現代控制理論是在自動控制理論的基礎上發展得到的，盡管兩種理論在方法和思路上有顯著的不同，但是在教授的時候不能將兩者視為單獨的個體。筆者每次在緒論部分都會系統化地講解理論的產生，以讓學生對兩門課程形成一個初步的比較清晰的認識。
二、理論教學的系統性
在這兩門課程的理論教學過程中，雖然涉及到的知識點有差異，但是經筆者研究，在具體教學中，兩門課程的教學有些許共性，比如說兩門課程的教學流程就基本一致。如圖1所示：相對于現代控制原理而言，自動控制原理理論推導較少，同時其工科背景較強，實例較多。在學習之初，可先幫助學生搭建起分析問題和解決問題的基本框架，形成一個較為初步的系統觀。
自動控制原理分析問題的核心是數學建模，穩定性判斷和性能指標的計算，[2]主要分析方法是時域分析法、頻域分析法和根軌跡分析法。時域分析法直觀易懂，頻域分析法是自動控制原理的核心，根軌跡分析法在目前的工程實踐中已用的很少，在學時有限的情況下可略講。在實際講解的過程中，要合理安排學時，適當加快時域分析法的講授，略講根軌跡分析法，重點講解頻域分析法及系統校正。
現代控制理論包含了大量的理論概念機數學公式，在實際講授中，應弱化理論推導，在教學過程中可結合倒立擺工程實例，從建模、穩定性分析、能控能觀性分析、極點配置到狀態反饋，形成一個較為完整的分析過程。[3]
總而言之，在講解的過程中，注重引言，初步建立系統觀，結合實例，比較異同，突出重難點，最后再通過總結強化各知識點之間的聯系。[4]
三、實踐教學的系統性
1.重視實驗，理論教學和實驗教學的系統化[5]
以往，控制理論的實驗課和理論課教學是獨立的，理論課教師和實驗課教師各行其道，相互交流匱乏。目前，學院已明確提出，理論課教學和實驗課教學的一致性，理論課教師必須參與進實驗教學，教學手段要豐富、系統。
2.實驗箱教學和仿真教學的系統化
首先在實驗箱上搭建模擬電路，利用信號發生器、示波器等測量波形和數據。同時引入MATLAB仿真，先引出數學模型，利用MATLAB強大的系統工具箱分析并繪制各種相應曲線，利用Simulink工具箱進行校正和狀態反饋設計。[6]最后，對比電路測試波形和仿真結果，可讓學生深入了解理論和實際參數之間的差異，進而尋找原因，加深理解。
四、今后教學方向
在今后的教學過程中，可進一步加強比較，加強學生的系統觀，并且嘗試遷移到其他相關學科，加強學生對整個學科的理解。
參考文獻：
[1]萬雄波，楊方.基于“自動控制原理”與“現代控制理論”課程異同點分析的教學探索[J].科教文匯，2013，（7）：56-57.
[2]孫韻鈺.“相似論”在“自動控制理論”課程教學中的運用[J].消費電子，2013，（7）.
[3]王斌，李斌.“現代控制理論”教學改革與實踐[J].中國電力教育，2013，（10）：61-62.
[4]李長云.“自動控制理論”的系統化教學實踐[J].電氣電子教學學報，2013，（8）：75-77.
論文摘要：自動控制原理課程不僅是控制類專業而且是電子信息類專業的重要專業基礎課。主要介紹了自動控制原理課程建設與改革的實踐和體會?？偨Y了教學、教改工作中所取得的成果，提出了一些具體做法和措施，著重對課程教學內容、教學體系的整合和優化以及實驗內容、實驗教學方法與實驗組織方式進行了討論，旨在突出教學重點，增強學生的動手能力，提高教學質量。實踐證明，效果良好，并對該課程的進一步改革提出了一些設想。
引言
自動控制理論發展的歷史并不長，從二十世紀三十年代開始，不過幾十年的發展，而真正進入高等學校課程還是二十世紀五六十年代。它的出現給高等教育注入了新的活力，目前這門理論課程已是控制類和電子信息類專業的主要專業基礎課之一，是一門知識覆蓋面廣、課程內容多、更新發展快且應用性很強的課程，該課程對學生建立系統和工程的概念具有十分重要的意義。
1改革教學內容，提高教學質量
隨著控制理論的發展和計算機技術的應用，新的控制方法和控制手段也越來越多，為了適應時代要求，根據本科專業培養目標和專業特點，我們對自動控制課程的內容進行了重新整合，選用優秀教材，制定了新的教學大綱、實驗大綱和考核大綱。適時地把一些新內容、新的教學成果、應用實例融合到教學內容中，做到課程內容的基礎性和先進性相結合，把握經典與現代、本課程與其他相關課程內容的關系處理。大幅度減少了學時數，將經典控制理論與現代控制理論結合起來講授，重點講解控制理論的基本知識及應用，理清思路，了解方法，增強系統性。
自動控制原理的教學內容有一條主線：系統分析和系統設計。圍繞這條主線，把教學內容劃分為六大塊：自動控制的一般概念、數學基礎與數學模型、系統的分析、系統的設計、采樣控制系統的分析和非線性系統的分析。對于系統分析是重點講解部分，介紹了各種分析方法：時域分析法、根軌跡法、頻域分析法，狀態空間法等，進行有關系統的動態、靜態分析，以及能控性和能觀性分析；在系統設計這一重點部分的講解中，介紹了根軌跡設計法、頻域設計法和狀態控制設計法，與系統分析相呼應，使學生在整個學習過程中，圍繞“系統分析和設計”這條主線進行，做到舉一反三，從而對自動控制理論有一個完整清晰的理解。
在分析設計這個主線下，以穩定性指標為輔線。在各個有關章節的小結中對穩定性都予以重點討論，通過對各種穩定性判斷方法的分析，把前后的知識點加以銜接聯系，并綜合應用。
在講清系統物理概念的基礎上，結合課程內容，引入先進的計算機輔助教學手段。將Matlab軟件在控制系統中的應用引人課堂教學，在諸多課堂教學環節中實現了Matlab仿真演示，增強了學生對抽象理論的感性認識，收到了良好的教學效果。
為體現教學內容的先進性、科學性和前沿性，引導學生進一步學習的興趣，對目前控制理路研究的熱點和發展趨勢作一些簡要介紹，如模糊控制、智能控制等。
2改革教學方法，提升教學手段
自動控制原理對學生的定性分析能力、定量估算能力、綜合運用能力、數—形結合能力有一定的要求，并需具有扎實的數學基礎，學生在學習中經常會感到困難而產生畏難情緒，影響學習效果。因此，改革傳統教學方法和教學手段，進而提高教學質量，是課程改革的重中之重
2．1采用現代教育技術與手段提高教學效果
在以信息、知識爆炸為特征的今天，傳統的教學手段以不能適應時代的需要，教學手段的改革勢在必行。在《自動控制原理》課的多媒體教學實踐中，我們努力探索如何使多媒體這一先進的教學手段更好地服務于課堂教學。開發了《自動控制原理多媒體課件》、(Mat—lab仿真軟件包》等CAI課件，．采樣了多媒體與板書相結合的教學方法，既充分利用了多媒體教學的生動、逼真、容量大的優點，又充分利用了板書教學的嚴謹性、邏輯性強的優點。實踐證明，這一方法取得了良好的教學效果，受到了學生的認可，對教學質量的提高起了一定的積極作用。
2．2加強實踐教學環節，增強學生的動手能力
注重實踐能力的培養，堅持理論聯系實際的原則，加強學生動手訓練，培養學生的創新能力。學生對新知識的理解，僅僅通過課堂講解還很不夠，必須通過實踐教學這一環節，使學生對知識有一個感性認識。
實踐教學是提高學生創新精神和能力的重要途徑，在教改過程中，我們加強實驗室建設，徹底改造了原有的實驗內容，開發了綜合設計實驗及課程設計，目的在于通過實踐教學，培養學生應用控制理論的方法解決實際問題、將實際問題抽象為理論問題的能力。實驗只提目標和要求，沒有詳細的實驗步驟和實驗電路圖。學生根據個人情況自主選擇難度等級不同的實驗，根據系統的性能要求，獨立完成系統設計，系統搭建和調試，記錄原始數據和圖形，寫出實驗報告。所有這些都極大地調動了學生學習的主動性和積極性，鞏固了課程理論，激發了學生學習的熱情，培養了學生的動手能力和獨立思考的能力，使其觀察、分析和解決問題的能力都有很大的提高。
為了加強學生理論聯系實際的能力，在教學過程中還增加了課程設計這一教學環節，通過課程設計，使學生了解到了Matlab軟件在自動控制系統中的應用，拓寬學生的知識面，加深學生對(lf動控制原理》這門課程的基本概念，基本的分析方法及設計方法的理解。
3以教學推動科研，以科研促進教學
對于普通高等教育來說，教學固然重要。科研也不可以忽視。教學和科研是相輔相成的兩個方面，兩者不可分割。從自動控制理論來講，它近幾十年才建立起來，與工程實際聯系較廣，特別是在發展過程中，數學和計算機起了很大的作用，成為控制理論的重要工具。因此可以說，控制理論是工程與數學、計算機科學相互作用的前沿。在教學中講授理論知識的同時，可以增加一些與科研結合的內容，如在同學中選一些成績較好，對科研又有一定興趣的同學，參加有關教師的科研項目，也可為學生科技活動中心提供一些課題，指導學生參與科研。這樣，一方面調動了學生的積極性，培養了學生的動手能力，另方面，也可為科研活動的開展打好基礎。學生通過參與科研，學習興趣更加濃厚了，求知的欲望更強了。
4下一步改革設想
該課程的教學改革已在我校實施。取得了良好的教學效果，學生的基本知識、專業能力、實踐技能乃至學習興趣等。都較以往有較大的提高。教學改革的路子還很長。尚需繼續探索和實踐，使之不斷完善，下一步改革的設想有四點：
(1)從課程的實際及教學規律出發，以培養和提高學生的創新精神和實踐技能為宗旨，真正探索出一種新的實踐教育模式。
由于機器人具有可靠性高、適應性強、功能強大的特點使其成為執行高危險任務的理想平臺，具有步行能力的機器人更是該領域研究的前沿課題。
本論文為6腿機器人控制系統研究與設計，采用了1種分層控制系統結構，采用1點對多點的串行通信模式。論文對單關節控制器的數學模型進行了簡單研究并采用PID控制算法對關節的位置控制進行控制。完成了基本的硬件設計，包括主從控制器的設計，主從通訊設計，延時及驅動電路的設計，傳感器及其信號處理的設計。在軟件設計方面，給出了主從通訊，步態算法的軟件實現程序框圖。
關鍵詞：6腿機器人、Motorola MCU、PID控制、主從通訊、編碼器、步態
第1章 緒論
1.1 課題的研究背景及意義
機器人學是迅速發展的交叉性學科，但世界各國對機器人的定義各不相同，聯合國標準化組織采納美國機器人協會給“機器人”下的定義:“1種可以反復編程和多功能的，用來搬運材料、0件、工具的操作機；或者為了執行不同的任務而具有可改變的和可編程的動作的專門系統”。
機器人技術成為高科技應用領域中的重要組成部分?？梢灶A言，機器人技術具有廣闊的發展前景，它正向著具有行走能力、對環境的自主性強、具有多種感覺能力的智能機器人的方向發展。機器人技術的進展與其在各個領域的廣泛應用，引起了各國專家、學者的普遍關注。許多技術先進國家均把機器人技術的開發、研究列入國家高科技發展計劃，進行大力研究。機器人學作為1門邊緣學科，成為當前高科技發展的前沿學科，它與高等動力學、材料科學、近代電子學、計算機科學、自動控制理論與系統、傳感技術、人工智能、仿生學、系統工程等學科關系密切，相互滲透，共同發展。機器人的要害是自動控制，是計算機與人工智能的結合，它解決CAD, CAM, CAE等1系列問題。機器人先進程度和功能的強弱，通常直接受到其控制技術的影響。由于機器人動力學模型具有變參數強耦合、高度非線性的特點，機器人控制要求精度高與速度快;并具有通用性、柔軟性與靈活性，它在很大程度上依賴于機構運動學和動力學分析、感知能力與伺服技術?，F代控制理論的發展、高級控制策略的探求，新1代計算機的出現與人工智能開發將給機器人技術帶來新的生機。
機器人學是迅速發展的交叉性學科，但世界各國對機器人的定義各不相同，聯合國標準化組織采納美國機器人協會給“機器人”下的定義:“1種可以反復編程和多功能的，用來搬運材料、0件、工具的操作機:或者為了執行不同的任務而具有可改變的和可編程的動作的專門系統”。
機器人可分為固定式和行走式。1般的工業機器人如立柱式、機座式和屈伸式機器人大部分為固定式.但是隨著海洋科學、原子能工業及宇宙空間事業的發展甚至人類娛樂的需要，可以預見，具有智能的可移動機器人、能夠自行的柔性機器人肯定是今后機器人的發展方向。
Abstract： Automatic Control Principle is an integral part of automation specialty. It has the characteristics of more content， strong theory， and students generally feel difficult to study. Combined with years of teaching reform， with the help of excellence course construction plan， we build a set of student-oriented normalized dynamic teaching system with diversified teaching and comprehensive teaching platform， focusing on inspiring the creative thinking. It effectively improves the teaching effect.
關鍵詞： 自動控制原理；卓越課程；動態；教學改革
Key words： automatic control principle；excellence course；dynamic；teaching reform
中圖分類號：TP13 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）29-0213-02
0 引言
為較好地發揮學生學習的主動性，激發其自覺學習、主動發現問題和積極探索問題的能動意識。江南大學借鑒蘇格蘭經驗[1]，設計并啟動了“卓越課程”的建設工程，《自動控制原理》作為專業核心課，被列入第一批卓越課程的建設項目。一年的實踐證明，卓越課程深受學生歡迎，能夠調動起所有學生的學習積極性，把輸入型的學習轉換為輸出型的應用，把被動應付性學習轉化為主動創造性學習，使學生真正成為學習和創造的主體。
1 目標要求
課程建設是教學改革的突破口，也是提高教育質量的關鍵環節。江南大學卓越課程的建設宗旨，就是支撐和實踐國家人才培養的卓越計劃和課程本身的價值標準，通過不同的教學方式充分發揮學生的潛力，提升其學習期望，幫助其儲備基礎知識和實踐經驗，使之成為能為社會做貢獻，博學而有責任心的現代人才?！蹲詣涌刂圃怼纷吭秸n程的建設目標就是，以啟發性、主動性、趣味性、實踐性為原則，結合本課程特色，追求高素質、創新型和工程型人才培養目標。通過本課程的全部教學過程，使學生能夠掌握基礎知識、追蹤科技前沿，開發創新思維，學會把課本、課堂的知識用于實踐和工程設計。以課內、外結合，師生換位互動和產生問題為驅動力，以理論基礎、實例分析、實際應用為基本點，使教學過程能真正發揮引導和啟發作用，把被動灌輸性學習轉化為主動探索性學習，以增強課程魅力，提高教學效果。
2 實施辦法
《自動控制原理》卓越課程的實施過程，在遵循江南大學卓越課程建設要求的基礎上，結合本課程特色設計實現方法。具體如下：
2.1 組織措施 成立卓越課程建設小組，由教學經驗豐富的副教授及以上職稱教師承擔，采取30人左右的小班授課，每個班級又分成5～6個學習討論小組。我校自動化專業的5個班級同時開設卓越課程，教學隊伍由7位教師和5位研究生助教組成。7位教師中，5位分別為5個班的主講教師，負責課程內容的組織、課堂教學和答疑，1位教師負責網絡課程建設和網絡答疑，1位教師負責實驗和實踐活動的內容組織和指導；要求5位助教參與討論課的學習，同時負責批改學生課外作業，協助教師分別負責5個班學生實踐活動的指輔導、檢查和督促。每個班級的教學活動由主講教師統一負責管理。
2.2 教學方法 為做到以學生為本，加強能力培養，提高學生自主學習能力和積極性，卓越課程的教學活動采用專題式和探究式教學相結合的教學方法[2]。專題式教學法是基于自動控制原理課程自身特點而設計的。其特點是將課程內容糅合編制成幾個專題，由主講教師精講。每個專題包括：一個或幾個核心內容（觀點、難點）目前國內外發展及研究熱點在實踐中的應用提出需思考的問題和學習奮斗的目標。在教學時注重每個專題的完整性和各專題之間的緊密聯系，使整個課程內容緊密銜接，增強了控制理論的系統性。探究式教學是基于反饋控制的基本思想設計的。其特點是師生雙方共同參與的一種“雙主式”教學，教學研究的重心從知識傳授轉向能力培養，從重視結果轉向重視過程。方法是在教師的啟發引導下，針對每個章節中的重點和難點問題及其在工程實際中的應用問題，以學生獨立思考和合作討論為主，在“發現提出問題—思考分析問題—初步解決問題—反饋解決情況—完整解決問題”的閉環探究過程中，通過師生之間的合作與互動，使學生能從不同的角度理解和掌握自動控制系統的共同規律，并學會用控制理論的思想方法解決工程實際問題；同時，能從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀念等方面培養與提高學生的科學興趣和主動探究能力。
2.3 考核形式 卓越課程的考核注重過程，考核成績由課堂互動、隨堂作業和測試、期末考試等多元化形式組成，以全面評價學生對知識的掌握程度和運用能力。上課聽講和主動發言（10%）；隨堂作業和測試（10%）；討論探究（10%），以討論小組為單位由學生自主打分，教師把關；自主學習（10%）：包括自主學習的筆記、答辯記錄、心得報告或小論文等；實驗與操作（10%），由實驗指導教師打分；課外實訓（10%）：包括參加實訓的次數、仿真過程的積極主動性，對仿真軟件使用的熟練程度、系統設計情況、系統仿真結果、仿真分析能力等，由負責課外輔導的助教打分；課后作業與答疑（10%）：包括完成課后作業的數量和質量，以及學生參與答疑的次數和所問問題情況；期末考試（30%）。
3 內容組織
卓越課程的教學要求精講多練，增加課外學習訓練任務，為學生提供更多自主思考和探索的空間。為此《自動控制原理》卓越課程的整個教學過程共由課堂學習、討論探究、自主學習、課外實踐、課外輔導、課后作業等6大模塊組成，以營造開放、協作、自主的學習氛圍和批判性的學習環境。按教學計劃，本課程共72學時，其中理論教學64學時，實驗8學時。另外，按照與課堂教學時數不低于1：1的比例安排課外輔導內容和實踐訓練活動。每部分的具體內容和所占時數由課程組共同設計，由主講教師和輔導教師具體負責實施，詳見表1所示[3]。
3.1 教師精講模塊 課程的重點和難點由主講教師精講，重在使學生掌握扎實的理論基礎。目前，這部分內容占課程總學時的60%，將逐步過渡到30%。
3.2 討論探究模塊 以學生為主，實行分組討論，學生自主講解、自主提問，或者教師啟發式提問，學生間互相討論，老師參與，重在引導和解答，以提高學生自主學習、發現問題和解決問題的能力。這部分內容占總課時的30%，將逐步過渡到60%。
3.3 課外實踐模塊 這部分內容主要在開放的實驗室完成，是指在教師或助教的指導下，學生利用所學知識完成一些課外科技活動，包括基本實驗教學、項目教學、系統仿真和科技興趣活動等。實驗教學是以學生為主，通過各類實驗電路板、試驗箱，完成對所學理論的試驗驗證，以加強對課堂所學基礎理論的理解；項目教學是學生參與教師的科研項目，或者教師指導學生完成大學生創新訓練和創新基地項目，或者由教師指導學生參加各類創新設計大賽，以鍛煉和提高學生科學研究的興趣和動手操作的能力；系統仿真是在老師或助教的指導下，由學生自我完成自動控制系統的設計與模擬仿真，以提高使用控制系統應用軟件分析問題、查找問題和解決問題的能力；科技興趣活動是專門針對基礎較弱、學習動力不足的同學而設計的。凡沒有參加以上科技活動的同學自由分小組組成科技興趣活動小組，對自己感興趣的內容和課題，進行分析、研究和制作，激發學習興趣。
3.4 課外輔導模塊 由教師或助教對每一位學生進行有針對性、面對面的課外輔導，以幫助學生在提高學習能力的同時，擴充知識面。
4 結束語
自動控制原理卓越課程的建設與實施，是一種新的嘗試和體驗，大大激發和提高了學生自主學習的興趣和能力，使學生不但深刻領會了本課程的理論知識和實踐應用，而且充分認識了專業基礎課的學習價值，掌握了專業課的學習方法，懂得了學習什么和為什么學習的問題，對后續課程的學習是一個極大的促進，因此，有著深遠的意義。當然，它需要學校和教師花大力氣做好充分的準備，包括各環節的內容設計和組織形式，以盡力展現課程的價值和魅力，為培養創新人才做出積極貢獻。
參考文獻：
[1]羅娜.蘇格蘭卓越課程改革研究[D].華東師范大學碩士學位論文，2011，5.
關鍵詞 工程教育認證；現代控制理論；復雜工程問題；教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B
文章編號：1671-489X（2016）18-0106-03
Abstract Engineering education certification is the professional cer-tification for the higher education institutions to set up specialized education， and it requires the undergraduate education to be aimed at the analysis and solution of complex engineering problems. In this
paper， the characteristics and purse of modern control theory course are pointed out， the problems existing in teaching this course for under-
graduates are stated， and some detailed methods of teaching reform on modern control theory are proposed. Using a multi-disciplinary method stimulates the students’ interest in learning， improves the tea-ching effect， and enhances the students’ analysis and solving ability for the complex automation engineering problem.
Key words engineering education certification； modern control theory；complex engineering problems； teaching reform
1 引言
近年來，由于我國設立工科專業的本科高校、開設的工科本科專業、工程教育本科在校生等規模比較大，工程教育認證得到越來越多工科院校的廣泛關注與積極申請[1]。2015年3月，中國工程教育認證協會修訂了《工程教育認證標準》，包括通用標準和各專業補充標準，并在“畢業要求”上做了重大改變，增加為12條要求，而且重點突出本科教育要落實在“復雜工程問題”的分析與解決[2]。雖然沒有明確定義“復雜工程問題”，但認證標準對“復雜工程問題”特征屬性進行了詳細說明[2]。
作為控制理論的基礎知識，現代控制理論是眾多高校自動化相關專業的高年級本科生的必修課程，其課程教學也引起越來越多的重視[4-7]。江南大學自動化專業和電氣工程及其自動化專業每年有近250名學生必修現代控制理論課程，所以探討工程教育認證背景下現代控制理論課程的教學改革迫在眉睫。筆者根據多年從事現代控制理論課程教學的實踐經驗，深入分析該課程的特點、目的以及教學中存在的難點，針對如何提高學生對復雜工程問題的分析與解決能力，介紹一些具體的解決辦法與途徑。
2 課程特點及教學目的
現代控制理論是工科自動化相關專業的必選專業課程，其目的是使學生在學習自動控制原理基礎上，對控制理論的有更深入、更廣泛的學習與掌握。作為專業必修課程，現代控制理論的課程特點是：理論性偏強，過于抽象；內容豐富，綜合性強。對于大學本科生而言，通過本課程的學習應該能夠掌握狀態空間分析方法的基本概念，在時域中建立控制系統的狀態空間表達式數學模型的方法，求解控制系統的狀態空間表達式的解，線性控制系統的能控性和能控性分析，線性控制系統的李雅普諾夫穩定性分析方法，線性定常系統的綜合法，線性離散系統的分析和綜合方法，并為畢業后從事自動化及其相關專業的學習和研究奠定堅實的理論基礎。目前，工程教育認證要求現代控制理論課程要切實解決自動化復雜工程問題，提高學生對自動化復雜工程問題的分析與解決能力。
3 現代控制理論教學的特點與存在的問題
作為自動化、電氣工程等專業的必修課程，現代控制理論是在完成自動控制原理、線性代數等基礎課程之后開設的，使學生更深入了解本專業的基礎理論知識、應用前景與發展方向。因此，教學過程中要注重教學內容的復雜工程應用性、實踐性、針對性和專業性。參照工程教育認證標準，本科現代控制理論課程教學普遍存在如下問題，亟待改革。
理論性強，課堂教學沉悶 由于現代控制理論具有理論性強和內容抽象的特點，講課重點通常落實在理論知識、概念和公式推導上，忽視對學生工程實踐能力的引導與培養，從而學生很難將現代控制理論應用于實際工程系統的設計中，很難提高復雜工程問題的分析與解決能力。此外，很多教師采用多媒體課件進行教學，課堂上一味地播放演示文稿，缺乏與學生的交流和互動，致使課堂氣氛沉悶，教學效果差。
教材內容單一，脫離工程實踐 現有教材的特點主要有：內容重點關于理論概念和公式演算，通過簡單示例來演示，包括RLC電路、電機系統、牛頓運動定律等[3]，其他專業相關的復雜工程示例偏少；概念抽象，公式復雜，從而缺失了工程形象感官，脫離了工程實踐，教學效果往往達不到預期；與經典控制相比，現代控制理論對解決多變量復雜控制系統具有優越性，而這一特點在教學過程中往往被忽視，同時這一點也是解決復雜自動化工程問題的有力手段；此外，與經典控制理論之間的聯系不夠緊密。
課程時間安排滯后 以江南大學為例，在教學中，學生對該課程內容的學習效果還取決于基礎數學線性代數的掌握情況，但是現代控制理論課程安排滯后于線性代數至少4個學期，大部分學生對線性代數的內容已經陌生，所以教學效果沒有達到最好。
學生對仿真設計軟件陌生 隨著計算機技術的快速發展，虛擬仿真技術在自動化類專業課程教學中起到越來越重要的作用，且自動化相關專業所涉及的仿真軟件非常多，如MATLAB[8]、LabVIEW[9]、Multisim[10]等。現代控制理論課程中的數學模型所針對的實際對象可以通過仿真軟件來模擬，如電路、水箱等，尤其針對復雜自動化工程問題，仿真實驗可以加強學生對控制理論的掌握，加深對控制理論的理解，同時增強學生的學習興趣，如四旋翼無人直升機、倒立擺控制系統、球桿控制系統等[7]。然而，大多數本科生對這些仿真軟件比較陌生，很難對控制理論問題進行仿真研究，尤其無法對復雜工程問題進行仿真研究。
4 教學改革措施與途徑
由于現代控制理論課程存在對數學基礎要求高，理論性偏強，課程安排滯后數學基礎課程，缺乏工程實踐驗證等問題，教與學的過程中都存在問題，尤其在學生學習過程中存在數學推導枯燥無味、缺乏工程背景、所學知識難以理解等問題。由于是自動化相關專業的本科培養計劃的必修課程，現代控制理論的教學改革研究引起眾多高校教師的關注[4-7]。結合多年從事現代控制理論教學工作的經驗，筆者從自身實踐出發，參考工程教育認證中的畢業要求，提出相應的課程教學改革研究的思路與想法。
注重理論思維，簡化理論推導，選取典型示例 教材是學生學習的主要參考，現代控制理論課程的教材和教學內容的適當選擇對教學效果有至關重要的影響。在教學內容的選取方面應該做到：強調控制思想的邏輯貫通，弱化數學公式的推演，演示豐富有趣的實際示例，從而激發學生的學習興趣。針對數學模型，選擇示例演示也要根據具體內容進行安排、難易適中，實際教學中可以采用學生易接觸和易掌握的示例，如RLC電路、質點運動等。
呼應經典控制，切合工程實踐，解決復雜工程問題 現代控制理論是基于線性代數與矩陣論的專業基礎課程，旨在增強學生的控制理論基礎，加強和提升學生的控制思想和控制方法。教師在教學過程中應該將現代控制理論聯系經典控制理論，不時將兩者進行對比、對照（如數學模型、運動軌跡、穩定性、控制器設計等），從而使學生對現代控制理論基本概念的理解得以加強。此外，任課教師須從工程應用角度來提出現代控制的重要概念，如能控性、能觀性、穩定性等，增強學生對理論概念的理解和激發學生的學習熱情。針對現代控制理論教學內容，再結合教師自身的科研與學術經驗，應安排一定的課時來著重闡述如何利用現代控制理論來解決復雜工程問題，如四旋翼飛機的控制器設計問題、復雜過程控制系統的分析與控制器設計等。
課內課外綜合教學 借助于多媒體技術的快速發展，教學方法和手段也得到不斷改進，但如何采用適當的教學方法與手段來活躍課堂氣氛，進而達到比較好的教學效果，仍然需要進一步探討。獲得良好教學效果的首要前提：授課者必須明確教學大綱，深刻理解與掌握教學內容，備課充分。同時，課堂教學中除了演示文稿或抄寫板書，必須注重教學方法的改進，結合多種教學方法來活躍課堂氣氛，從而激發學生的學習興趣：針對教學內容，設計構造性問題來激發學生思考、討論和回答，通過互動交流來活躍課堂氣氛；隨著計算機與通信等技術的發展，多媒體教學多姿多彩，不再是單一的播放幻燈片，動畫、音響和錄像等其他多媒體形式也得到廣泛應用，尤其在復雜工程問題的引入與講解過程中更具有生動性和真實性，多樣的教學內容來吸引學生的關注和學習興趣；為加強現代控制理論課程的掌握，教師需要學生在課后進行習題演練，利用現有的一些課后作業輔導APP，及時與學生進行輔導交流，學生能夠實時與教師交流，增強學習興趣和學習效果。
虛擬實驗教學改進 現代控制理論的教學目標除了要求學生學習與掌握理論知識，還要求學生能夠應用控制系統的設計方法解決實際問題，為本科畢業設計（論文）和研究生階段學習打下堅實基礎，因此，現代控制理論教學需配備相應的實驗（或虛擬實驗）教學?，F代控制理論主要考察多變量系統，為了增強學習效果，可以通過仿真軟件對多變量系統進行仿真實驗，應用相對比較廣泛的軟件有MATLAB、LabVIEW、Multisim等仿真軟件。運用MATLAB和LabVIEW軟件所包含的控制工具箱和庫函數，可以簡單快捷地設計控制器，并應用到系統數學模型或實際模型的控制中，更能直接體會與感受控制器的性能特點與控制效果。使用LabVIEW軟件可以設計前面板，模擬實際對象，更具有可觀賞性；使用Multisim軟件可以設計復雜電路，模擬真實電路，觀察電流、電壓變化情況，對系統的分析與綜合更具有直觀性，加強學生對所學內容的理解。同時，MATLAB軟件的M語言和LabVIEW軟件的G語言的程序編寫控制算法程序可以加深學生對工程實踐中控制算法的實質與具體實現的理解。由于課時的局限性，大部分院校都沒有開設實驗課程，但可以通過教師展示實驗流程和提供實驗方案，安排學生課后完成相應實驗內容。
5 結語
針對《工程教育認證標準》中畢業要求強調的復雜工程問題的分析與解決，筆者結合現代控制理論課程的教學特點和目標，根據自身教學經驗分析教學過程中的關鍵問題，給出相應的教學改革策略。根據本文的教學改革方案，對現代控制理論課程進行教學實踐，并從教學過程中不斷總結與分析，使得學生掌握現代控制理論的理論知識與設計應用，增強復雜工程問題的解決能力。
參考文獻
[1]林健.工程教育認證與工程教育改革和發展[J].高等工程教育研究，2015（2）：15-19.
[2]工程教育認證工作指南[S].中國工程教育專業認證協會秘書處，2015.
[3]劉豹，唐萬生.現代控制理論[M].3版.北京：機械工業出版社，2006.
[4]鄭志強，翁智.“現代控制理論”課程教學改革探索[J].實驗室研究與探索，2013，32（11）：381-383.
[5]徐辰華.CDIO模式下《現代控制理論》課程輻射教學方法探索[J].教育教學論壇，2016（3）：109-110.
[6]陳峰.CDIO模式下《現代控制理論》課程教學改革的探討[J].實驗科學與技術，2012，10（3）：69-70.
[7]樓旭陽.基于球桿系統的現代控制理論課堂教學實例設計[J].高教學刊，2016（8）：78-80.
[8]李暉，林志陽.Matlab/Simulink應用基礎與提高[M].北京：科學出版社，2016.
關鍵詞： 線性系統 實踐教學 理論教學 實際操作
1.引言
“線性系統理論”是控制科學與工程專業、機電類專業以及其他研究生專業的一門非常重要的專業課程。在控制系統理論的研究領域中，線性系統是研究的主要對象，而在此基礎上形成的線性系統理論是現代控制理論中最基本、最重要也最成熟的一個分支，所涉及的內容包括生產過程控制、信息處理、通信系統、網絡系統等多個方面。線性系統理論所涉及的概念、方法、原理和結論對于系統和控制理論的許多學科分支，如最優控制、隨機控制、非線性控制、系統辨識、信號處理、故障檢測和濾波等都具有十分重要的作用[1]，[2]。作為控制工程與控制科學方向研究生從事科研的一門基礎課程，開設“線性系統理論”課程的目的就是培養其運用所學到的專業基礎知識，包括控制理論，機電課程，電子技術等，以解決實際問題[3]，[4]。該課程的開設，不僅可以幫助他們開展科研工作，還對他們今后從事本專業工作奠定了很好的基礎。
“線性系統理論”課程在國內許多控制學科的研究生專業都有開設，無論在教學內容、教學方法和手段、學生實踐等方面都各有所長，有許多值得我們學習，也為我們進行教學提供了參考依據。安徽大學電氣工程與自動化學院，現設有控制理論與控制工程，檢測技術與自動化轉置以及模式識別和智能系統等碩士研究生專業。自開展“線性系統理論”課程以來，一直得到學生們的支持。實際上，很多院?！熬€性系統理論”教學都會存在或多或少的問題，主要有：1.1忽視了實驗教學環節，理論課程遠遠多于實踐課程，導致理論與實踐脫節；1.2教學內容相對簡單，實驗課時非常少，導致學生做科研時，不能學以致用。研究生教育作為我國教育結構中最高層次的教育，肩負著為現代化建設培養高素質、高層次人才的重任。研究生的教育主要包含課程學習和學位論文研究兩個重要階段，其實就是學和做兩個層面。所以，我們在對研究生學習能力、創新精神的培養同時，也必須對他們的課程學習階段予以同等重視。因此，我們在教學過程中，需要結合線性系統理論課程的特點，有意識、有目的、針對性地把系統控制理論中的研究方法貫穿于教學中。
本文擬從理論教學和實踐教學兩個方面，有針對性地對線性系統理論的教學工作進行課程教改探討，以增強教學的效果。以期對研究生進行學習、研究問題方法的培養和熏陶。并加強實踐教學，提高學生理論和實際操作的能力，更好地為研究生的科研工作服務。
2.理論教學的改革分析
2.1形成完整的理論教學體系。
實際上，“線性系統理論”可以看成本科課程“自動控制原理”、“現代控制理論”和“控制系統仿真”等課程的延伸。那么，怎么樣將這些本科課程進行整合，并結合各個具體研究生專業，有機地處理好各課程之間的關系，是亟待解決問題。因此，在進行本課程教學時，需要結合不同專業，加入能反映或聯系學科的新思想、新概念和新成果，構建并完善由經典控制理論與線性系統理論基礎為主組成的控制理論課程體系，為相應的研究生研究專業和方向服務。同時，要避免與本科課程的重復，增設相關研究方向的內容、完善課程體系，以適應了學科發展需要，更有利于研究生人才的培養。以下分別從課程研究方法和教學方法兩個方面進行闡述。
2.1.1課程研究方法分析。
線性系統理論著重于研究線性系統狀態的運動規律和改變這種運動規律的可能性和方法，以建立和揭示系統結構、參數、行為和性能間的確定和定量的關系，即研究系統的分析和綜合問題。由于線性系統的數學模型主要包括時間域模型和頻率域模型，所以綜合線性系統的發展過程（主要包括經典線性理論和現代線性理論兩個過程），主要的研究方法包括狀態空間法、幾何理論法、代數理論法和多變量頻域法四個方面。
狀態空間法是線性系統理論形成最早和影響最廣泛的一個分支，分析的對象是系統的狀態方程和輸出方程，屬于時間域方法，主要的數學基礎是線性代數和矩陣理論。幾何理論法就是將對線性系統的研究轉化為狀態空間中的幾何問題，并采用幾何語言對系統進行描述，分析和綜合，其數學工具是以幾何形式表述的線性代數。代數理論法即采用抽象代數工具表征和研究線性系統，該方法起源于卡爾曼，并在模論方法的影響下，形成了相應的線性系統代數理論。而多變量頻域法，其實質是以狀態空間為基礎，采用頻率域的系統描述和計算方法，分析和綜合線性時不變系統，主要包括簡單的頻率域方法和多項式矩陣方法。相比較狀態空間法而言，多變量頻域法物理直觀性強，便于綜合和調整。
2.1.2教學方法。
從線性系統理論和研究方法可知，其研究基礎以線性代數和微分方程為主要數學工具，并以狀態空間法為基礎來分析與設計控制系統，內容比較抽象，涉及的研究方法很多。因為，為突出問題的背景和增強說服力，我們在教學過程中增加工程實際系統范例，并通過對實際系統的講解給出抽象的定義，使得抽象的理論概念與實際系統相結合。這樣，可以讓學生在學習理論知識的同時，做到理論與實踐相結合，適應專業發展需要。我們的課程教學團隊在授課過程中，將倒立擺、雙容水箱、機械手和電力系統等復雜的控制系統作為例子始終貫串在整個教學過程中，并在各個章節的教學中加以深化。采用機理建模方法建立這些復雜系統的數學模型，并通過線性化分析方法建立系統的狀態控制表達式，并根據各個章節的教學內容分析研究，主要包括判別能控性和能觀測性；判別系統的穩定性；設計出狀態反饋控制器和觀測器，進行極點配置分析；設計鎮定控制器和二次型優化控制器，進行優化控制等等。通過各個章節循序漸進的學習，以達到理論和實際的結合。不僅有助于將實際系統貫徹到理論學習中，也有助于學生對抽象理論知識的理解和學習，得到了學生的普遍歡迎。
3.實踐教學的改革分析
3.1多媒體教學和仿真實驗工具結合。
我們的課程教學團隊在授課過程中，主要結合多媒體技術、板書推導和教師講解三個方面進行教學。很多畫圖和表格可以通過使用多媒體課件來展示，這樣既減少板書量，又增加了教師課堂講解的時間，提高了課堂教學效率。對一些重要的公式推導和理論證明，通過板書書寫，可以讓學生跟著老師的思路，加強學習。而且，我們可以利用多媒體技術在課堂上借助Matlab/Simulink[5]、VRML、CACSD和CAI等仿真平臺，適當地插入有仿真工具編程實現一個實際系統的數學模型的表示、能控性能觀性和穩定性分析，以及狀態反饋實現極點控制等。其實通過這些仿真工具的課堂教學引入，不僅可以很方便地求解高階系統的狀態轉移陣、特征值和特征向量等，還可以借助仿真教學輔助方式，使學生從實際的程序分析和圖形描述中更形象地理解和掌握現代控制理論分析系統的方法，從而激發他們的學習興趣。很多學生表示，通過多媒體技術、板書推導和教師講解三個方面的教學，并結合實驗仿真的動態演示，極大地激發了他們的學習熱情和興趣。
3.2網絡資源學習和數據庫資源利用。
為了學生更好地消化和吸收課堂內容，我們的課程教學團隊擬建立相應的教學網站，學生通過教學網站獲取學習資料，包括課程課件，教學教案，習題答案和實驗指導等，還可能通過網絡工具和教師進行在線交流和討論。通過這種網上學習和交流，可以進一步鞏固學習，加大學習空間。同時，作為研究生，必須會使用數據庫資源進行科研學習。對此，我們通過課程論文寫作環節的訓練，使得學生掌握了利用網絡電子資源，如中國知網、萬方數據庫、Springer、Elsevier、IEEE/IEE和ISI等數據庫進行檢索文獻的方法。雖然加大了本課程學習的難度，但是為攻讀學位期間順利發表核心期刊論文奠定了基礎，受到了學生的一致好評。
3.3教學實驗和教學實踐。
根據課程的安排，我們課程教學團隊的教學實驗主要包括基礎性實驗和設計性實驗。其中，基礎性實驗主要是通過Matlab/Simulink等仿真平臺的應用，研究線性系統的動力學分析，系統的能控制和能觀測性分析、穩定性分析、極點配置和觀測器設計等。綜合性研究性實驗包括直線倒立擺的控制實驗。對于設計性實驗，讓學生自己提出實驗方案，并選擇合適的控制方法，自己動手設計實驗程序，并進行實驗結果測試驗證，主要包括直線倒立擺的控制，雙容水箱的控制和機械手臂的運動軌跡優化設計等。
在加強學生基本工程實踐能力培養的同時，鼓勵學生走出課堂，到專業實驗室、校企共建實驗實習基地和校外工廠的自動化生產線參觀學習，了解所從事專業的特點，明確科學研究生產實踐與所學課程的關系，開闊視野，提高學習興趣，并增強學習意識。
4.結語
本文針對線性控制理論課程的特點，并結合我們的教學團隊，提出了本課程在理論教學和實踐教學中的一些改革舉措，并通過本校的實際情況進行了分析說明。從目前的情況而言，不少學生反映效果很好。課程教改是一個需要不斷完善的過程，永無止境。我們需要在教學過程中，不斷地加快教學改革，改進教學方法，提高教學質量，為國家培養更多的優秀的研究生人才。
參考文獻：
[1]劉曉云，徐紅兵.線性系統理論課程創造性教學初探[J].高等教育研究，1999，15（4）：73-75.
[2]祝曉才，張明，辛華.“線性系統理論”實踐教學的改革[J].實驗室研究與探索，2011，30（8）：130-134.
[3]齊曉慧，王敬.線性系統理論教學與研究生科學方法論培養[J].科教文匯，2009，2：44.
[4]毛曉波，梁靜，黃俊杰.“研究生智能儀器與儀表”課程教改探索[J].電氣電子教學學報，2012，34（3）：50-51.
論文摘 要: 概括說明機械電子控制產業發展的情況,重點介紹計算機技術在機械電子控制產業領域以及工業生產制造和人們日常生活中的廣泛應用。
0 引言
現代科學技術的發展極大地推動了機械工業領域的變革,同時給相關生產產業帶來了巨大的影響,提高了生產水平和技術。隨著各種技術之間相融合的發展,以計算機電子技術、機械技術為核心的機電控制領域將給工業及科研等領域帶來更多的實際應用。
1 計算機技術與機電控制技術的發展概況
1.1 計算機控制理論的形成與技術的發展
忽略數字信號的量化效應,可以將計算機控制系統看成采樣控制系統,在這一系統中,將其中連續的環節離散化,則整個系統又可看成由不同的離散系統構成。計算機控制理論的發展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態空間理論和系統辨識自適應控制等理論綜合應用到控制技術中,使計算機控制系統有了初步發展。對于結構復雜、時變的非線性系統,控制系統則融入了魯棒控制、模糊控制、預測控制等多種新型理論,逐步形成了工業過程控制系統的一個新方向。
自世界第一臺電子計算機問世后,計算機首先被用來自動檢測化工生產過程的過程參量并進行相關的數據處理,同時也研究了計算機的開環控制。到二十世紀六十年代,出現了用于過程控制的計算機,實現了直接數字控制。后經集中式計算機控制系統發展到現在的以微處理器為核心的分層式控制系統控制,通過計算機對生產過程進行集中監視、操作和管理控制等。伴隨著計算機處理器等技術的發展,計算機控制技術也隨之發生相應的變革,最終應用到工業生產中并對其產生巨大影響。
1.2 機械和電子控制技術的發展和現狀
在生產、科研等諸多領域里,有大量的物理量需要按某種變化規律進行控制。在二十世紀三十年代之前,工業生產多處于手工操作的狀態。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內,初步有了對工業生產的機械控制實踐。隨著電子技術的迅速發展和計算機控制系統的出現,直接實現了工業生產中各參量和過程的數字控制。計算機的微型化使控制技術更加智能化,同時將機械、電子、計算機技術和控制技術有機結合的機電一體化技術也得到迅猛發展,且越來越被廣泛的應用到各生產領域。目前主要形成并應用的機電控制技術主要有PID控制,PID是經典控制理論的代表,它吸收了智能控制思想并利用計算機的優勢,形成了自適應PID和非線性PID等更利于控制的變種PID控制器。另外還有模糊控制(FLC)、變結構控制等,均隨著計算機領域的發展在不斷地拓寬。
2 機電一體化的發展及在工業上的廣泛應用
2.1 機電一體化的簡介和生產應用
機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及計算機軟件系統集合起來所構成的系統總稱,綜合運用機械技術、微電子技術、計算機技術、電力電子技術等對各生產領域的控制過程進行監督操作。它主要應用領域有數控機床,通過相應的數控技術,在工業操作上結構、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多CPU和多主線的體系結構,豐富了數控功能,也提高了生產效率。
柔性制造系統的應用是計算機技術和制造系統在機電控制工業的應用,是計算機化的制造系統。它主要由計算機、數控機床、自動化倉庫等組成。在工業上,它可以隨機地、按量地按照裝配部門的要求,生產其能力范圍內的任何工件,更適用于多品種,小批量等的離散零件的批量生產。
交流傳動技術的發展也是隨著電子技術和計算機技術的發展在工業上有了重要的應用,尤其是在鋼鐵工業中,使復雜的矢量控制技術得以實現,無論是大容量電機還是小容量電機現均可使同步電機或者異步電機實現可逆滑調速。也使交流傳動系統在軋鋼生產中得到廣泛的應用。
可編程控制器(PLC)是集計算機技術和自動控制化技術于一體的新型控制系統。這一系統解決了工業控制系統中大量開關控制的問題,逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統。隨著PLC技術的進步,其應用領域更是不斷擴大,可采集存儲數據,還可對控制系統進行監控。PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環控制。這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。此外,隨著工廠網絡自動化的發展,PLC可實現通信及聯網功能,更有助于工業生產的控制過程的監控。如今,PLC技術已經被廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環保以及文化娛樂等各行各業。
2.2 計算機在機械和電子控制產業的應用實例
計算機技術和機械電子控制技術一體化的有機結合,不斷使相關的新技術應用到更多的領域中去,這些應用到的領域已經不再局限于工業的生產,更多技術是切身關系到我們日常的工作和生活。下面舉幾個具體實例來介紹計算機技術和機電控制相結合的實際應用。
PLC實現了機械手移動工件的控制過程。隨著世界經濟和技術的發展,人類活動的范圍不斷擴大,機器人的應用正迅速向社會生產和生活的各個領域擴展,并從制造領域轉向非制造領域,各種各樣的機器人產品隨之出現。隨著機器人的生產和大量應用,很多領域,許多單一、重復的機械工作由機器人(也稱機械手)來完成。工業機器人是一種能進行自動控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機,廣泛采用工業機器人,不僅可提高產品的質量與產量,而且對保障人身安全,改善 勞動環境,減輕勞動強度,提高勞動生產率,節約原材料消耗以及降低生產成本有重要意義。與計算機及網絡技術相結合應用的工業機器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產和生活方式。
農業方面,機械作業過程中駕駛室內的儀表盤正迅速由電子監視儀表取代并逐步由單一參數顯示方式向智能化信息顯示終端過渡,以此來改善人機交互界面。這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端(Virtual Display Terminal),它代表了當代儀器與控制裝置發展的主流方向。它可通過屏幕任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息,在屏幕上按操作者的需求,調用數據庫信息,顯示數據、圖形、語音等多媒體信息。另外,還可以將數據信息動態存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數據存儲卡,將農業作業過程的數據信息通過智能卡帶回辦公室,由計算機應用高級軟件進行處理。也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端,實現自動控制農機的操作。
PLC在自動售貨機中的應用。自動售貨機通過顧客選擇商品開關,投入的硬幣值由PLC驅動數碼管顯示,經過光傳感器識別,通過判斷,進行下一步操作,經過PLC的系統控制和信號輸出完成售賣過程。計算機技術和機電自動控制在自動售貨機中的這項應用極大方便了人們的生活,也使PLC的應用更加廣泛。
交通信號燈系統也是微機軟件應用到電子控制系統中的典型實例。通過主要應用PLC技術控制十字路口的信號燈動作。準確無誤的完成信號燈的變燈動作來控制時間,這項應用更是極大方便了人們日常生活工作的出行。
電腦橫機中計算機技術的應用給機械編織行業帶來了巨大的變革?，F在的電腦橫機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領域的復雜系統。電腦橫機的編織是一個極其復雜的過程,最初的橫機是手動橫機,只能勝任比較簡單的編織過程。隨著計算機技術應用到電腦橫機中,通過電腦的自動控制,設計人員可對編織花型進行數字化設計,通過計算機數字直接控制機械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應的機械編織動作,由計算機指令控制系統完成整個設計的編織,極大地提高了工業生產效率。
與機電一體化相關的技術還有很多,并且隨著科學技術的發展,各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯,以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢。
3 總結
在機械生產領域,電子技術和計算機技術的融入發展,機電一體化的形成是機械工業中的重要變革。通過不斷發展的計算機技術,使機電一體化相關的技術在諸多領域中得到了廣泛的應用。
參考文獻:
[1]張東寶,工程機械與控制技術[M].筑路機械與施工機械化,2007.
[2]馬增強等,數據采集系統的研究,微計算機信息,1998.
[3]王立新,淺談數控技術的發展趨勢[J].赤峰學院學報,2007.
[4]楊明等,機電一體化的研究現狀及發展趨勢,農機化研究,2006.
關鍵詞：測控技術；溫度；智能測控系統
引言
物體的許多物理現象和化學性質都與溫度有關，溫度是工農業生產、科學實驗研究以及日常生活中需要普遍進行測量和控制的一個非常重要的物理量，如：在冶金、石油化工、機械、電力等工業生產中的溫度控制；在蔬果大棚、溫室花房、糧倉等農業生產中的溫度測控；高等院校實驗室微機測控系統中將溫度作為被測參數，供學生做綜合實驗、實訓或課程設計等。溫度控制對于小到人民的日常生活、大到鋼鐵等大型工業生產工程都具有廣闊的應用前景。準確地測量和有效地控制溫度是優質、高產、低耗和安全生產的重要條件，所以對溫度進行控制是非常必要且有意義的。
1. 現代測控技術的特點
1.1 網絡化
Internet 為代表的計算機信息網絡的快速發展和技術的逐漸完善，突破了地域和事件上的限制，使現代測控技術得到很大的進步?，F代測控技術具有網絡化的特點，測控技術與網絡技術的結合，使組建網絡化、分布式的測控系統變得十分方便快捷。隨著現代網絡信息技術的迅猛發展及許多相關技術的不斷完善，網絡信息系統的規模得到越來越快的壯大?，F代測控技術的廣泛應用，使得國防、通信、氣象和航空航天等領域也得到廣泛、有效的運用。
1.2 智能化
現代測控系統中所應用的設備都是智能化的，具有方便靈活、快捷、功能多樣等特點，使得現代測控技術得到很大的提高。隨著人工智能技術的不斷引進和發展以及微電子技術的發展，智能化的儀器設備越來越高科化，其計算方法和計算能力都得到很大的加強和提高。
1.3 數字化
數字化的測控特點在現代測控技術中起著非常重要的作用。數字化在測控領域中的主要應用體現在多個方面：傳感器的數字化控制，控制器到遠程終端設備的數字化控制，信號處理、通信等過程的數字化控制等。
1.4 分布式化
現代測控技術設備可以分布設在多個地方，可以有效地檢測出最符合和最需要儀器設備的地方。分布式化測控技術是以網絡技術和微型計算機術為基礎的， 采用將系統內所使用設備分布式地連接起來，組合成為最符合要求的分布式測系統。在儀器設備生產過程的控制過程中，分布式的測控系統可以實現測量―控制―管理的全自動化，能夠在很大程度上降低測控成本，提高測控效率。分布式測試系統有許多優點：安全可靠，某一部分出現故障不會影響其他部分系統的正常運作；可以不斷開發增加新的功能模板或者是新的接口，加強系統功能；采用并行處理，運行速度相當快速；使用方式靈活，可以單模塊系統，也可以多模塊系統組網等。
2. 溫度測控系統控制方案
溫度測控系統常用的控制方案有以下三類經典控制方案、基于現代控制理論的設計方案和智能控制方案。
2.1經典控制方案
經典控制方案采用常規氣動、液動和電動儀表，對生產過程中的溫度、流量、壓力和液位等進行控制，控制系統以單回路結構、PID 策略為主，同時針對不同的對象和要求，設計了一些專門的控制算法，如根軌跡法、模型跟蹤法、達林算法和 Smith預估器算法等。經典控制方案能較好地解決生產過程中單輸入單輸出的問題，主要用于線性定常系統，是目前工業過程控制領域中占統治地位的一種控制方案。
2.2基于現代控制理論的設計方案
現代控制理論以線性代數和微分方程為主要的數學工具，以狀態空間法為基礎來分析和設計控制系統。此類設計方案主要有：最優控制、系統辨識、自校正控制等。這類設計方案適用范圍廣，適合于多輸入多輸出系統、某些非線性時變系統和一些具有隨機擾動的系統。該方法優點是理論嚴謹，控制品質較好。缺點是需要知道被控對象確定的數學模型，對于許多結構復雜，隨機干擾因素多而不易獲取對象模型的系統，此方法的使用受到限制。
2.3智能控制方案
智能控制方案無需人的干預就能夠針對控制對象的狀態自動地調節控制規律以實現控制目標。智能控制避開了建立精確的數學模型和用常規控制理論進行定量計算與分析的困難性，是一種無模型控制方案，具有判斷決策、信息處理、非線性、自尋優、變結構等特點及能力，適用于含有復雜性、不完全性、模糊性、不確定性和不存在已知算法的生產過程。
總結
現代測控技術是現代工業技術中的重要支柱，現代測控技術的迅猛發展可以為整個社會技術的進步和產業的升級起到改造和推動提升的巨大作用，越來越多的創新、高科技測控自動化的成果得到廣泛應用?，F代測控技術的未來發展將朝著智能化、標準化、系統化及系統功能的綜合性等趨勢發展，并更加標準化、開放化和全球化推動技術水平的提高。隨著對生產效率的要求不斷提高，對溫度檢測的要求也越來越高，融合現代檢測技術和控制理論的智能檢測是當今溫度檢測的一大趨勢，研究和開發適用場合多樣化、測溫對象多樣化、檢測設備數字化以及檢測元件新型化的測溫儀表是國內外測溫儀表研究的重點。
參考文獻
[1] 劉志剛.現代測控技術的發展及其應用析[J].機電信息，2012（12）：120-121.
[2]李欣國.淺談現代測控技術及其應用[J].中小企業管理與科技，2010（16）：247.
[3] 孫亮.現代測控技術的發展及應用[J].電子質量，2006（10）：3-5.
[4] 呂輝.現代測控技術[M].西安電子科技大學出版社，2006，5.
[5]姜忠良，陳秀云.溫度的測量與控制[M].北京：清華出版社，2005.
[6]覃強.模糊 PID 溫度控制方案的仿真優選及其實現[碩士論文].北京：中國科學院電工研究所，2002.
[7]吳為民，王仁麗.溫度控制系統的發展概況[J].工業爐，2002，24（20）：18-20.
[8]馮勇.現代計算機控制系統[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1997.
作者簡介：
論文關鍵詞：自考機械過程控制基礎，教學
《機械工程控制基礎》課程，是全國高等教育自學考試機電一體化工程專業（獨立本科）必考的一門專業基礎課。并且是一門重要專業基礎課。工程控制論實質上是研究工程技術中廣義系統的動力學問題[1]。機械工程控制基礎課程的主要內容就是根據控制論的理論基礎，研究機械工程技術中廣義系統的動力學問題。
本課程的主要目的在于培養學生以動態、整體、聯系的觀點研究分析一個機械工程系統，運用控制論中的基本概念和方法，解決機械工程領域中有關自動控制及系統動力學方面的問題。其特點是從信息的傳遞、轉換和反饋角度來分析系統的動態行為；為采用控制的觀點和思想方法解決生產過程中存在的問題以及為了使系統按預定的規律運動，達到預定的技術指標，實現最佳控制打下基礎；并且也可以為后續的機械類相關課程的學習打下一定的理論基礎[2]。
機械工程控制基礎研究的問題帶有普遍性，對工程實踐具有重要的指導意義，該課程的開設對培養學生運用控制原理的基本方法教育教學論文，提高分析和解決各種工程問題的能力奠定扎實的理論基礎。為后續專業課學習和今后從事控制工程實踐奠定基礎。
本課程要求考生掌握經典控制理論的基本概念，基本原理和基本方法。在牢固掌握控制理論基本概念和典型自動控制系統的特點的基礎上，具備對簡單機電系統進行分析的能力，深刻理解并熟練掌握典型系統（特別是一階系統）的時域和頻域特性；能判別系統的穩定性；了解系統辨識的基本原理及相應的方法怎么寫論文。
但是，由于該課程比較抽象，學生的學習熱情不高，學習效果也不理想，甚至產生厭學的情緒。本文針對自考生的這種現象，提出了與普通本科教學不同的教學方法和教學手段。針對非自學型自考學生，從教師的講解思路和方法出發，結合本課程的特點，淺談筆者的教學體會，以供同行商榷。
1、了解學生學習現狀
自考學生普遍是，在高中時期學習相對較差，但是，又具有想學會心態。因此，這是最大的一個矛盾，本身的基礎薄弱，又想學會教育教學論文，通過考試。這就需要教師的辛勤付出去幫助學生解決這一矛盾。
本門課程要求以物理，電工學，高等數學為基礎，這些前期課程，學生本身可能就沒有學精通，所以，學習氣機械工程控制基礎就會更難。作為授課教師，一定要充分了解學生學不會，是什么原因造成的。當了解的現狀后，就應該吧學生不會的內容再給補充上。當然這里也存在一個課時的問題，不可能把前期的課程全部都再教一遍，能做到的只是，當本門課程用到哪部分內容后，就把那一部分內容補充上，絕不可能通篇全講。
例如：在第二章講授拉普拉斯變換時，就必須把高等數學中積分和求導的基本公式補充上，不然學生就會因為積分求導不會，而導致拉普拉斯變換學不會。
例如：在講第三章系統的數學模型時，就必須把物理的受力分析教育教學論文，牛頓定律等補充上。這樣學生才可以分析一個機械系統的受力，才可以建立微分方程。在這一章的內容中還要補充上基爾霍夫電壓定律，電流定律，不然學生就很難建立電網絡系統的微分方程。
在補充上述的內容時，主要是要注重對這些基礎理論如何應用?？梢酝ㄟ^多講例題，講簡單的例題，來使得學生能會用這些基礎理論。
2、樹立學生學習信心
改變學生對機械工程控制基礎的厭學心理，解除對這門課產生恐懼的精神壓力，營造出一種比較輕松愉快的心理環境；還應該排除心理障礙，盡快的熟悉本門課程中處理問題的方法，轉變學習觀念。
學生在學習時，剛剛開始學，就會覺得不會，因為，開始部分就是拉普拉斯變換。但是，這一章必須要讓學生學會！這是磨刀不費砍材功。這里當然要用到較多的高數知識，用什么就補什么，這里即使用的課時較多，也必須學會怎么寫論文。一方面這是整個課程的數學基礎教育教學論文，另一方面如果開始學生就沒學會，那么就會導致學生放棄這門課?？梢酝ㄟ^一些簡單的練習，讓學生感覺自己會做題，在心理上，學生就會慢慢的建立起信心來。在這樣的一個基礎上，學生才可以不恐懼，也就不放棄了。教師講課的過程中常常通過一些暗示給學生，這門課簡單，易學會，易通過。這對于學生樹立學會的信心和通過的信心，是很有幫助的。
每年都會有一部分考生在聽課過程中或聽完全課程后，進入復習階段時感到心中沒底，加之時間緊，就放棄了，很可惜。所以，進入復習階段，教師更應多給學生鼓鼓勁，讓學生樹立“我能行” 的信心。樹立考試成功的信心，不打 “退堂鼓”。
3、提高學生應試能力
一般這個階段要放在全課程學完之后教育教學論文，提高學生應試能力是至關重要的，也是提分最快的方法。
首先，要掌握考試重點，不能通篇用勁。在全面閱讀教材的基礎上，掌握重點章節內容，著重掌握系統傳遞函數、方塊圖、誤差分析、時域分析、頻域分析、穩定性判別。從知識點分布來看，本課程試題覆蓋了教材七章的全部內容。單選題覆蓋面最廣，基本上每章都能涉及。填空題覆蓋面廣，覆蓋了教材的七章內容，主要是考查學生掌握基本概念的能力，也有少部分是計算的。簡答題考查學生掌握基本概念，最近幾年的簡答題多數都是概述、識記基本概念。計算題分布很廣，主要是考查學生的綜合應用能力。從整體來看，教材七章內容知識點分布不均勻，重點章節主要是第3章，第4章，第5章，第6章。而第1章、第2章和第7章是知識點考查較少的章節。
其次，全面分析歷年考題教育教學論文，了解考試中的題型規范，試題難度，學生在學習的過程中要熟練掌握各種典型的例題。熟練掌握出現在歷年考題中典型題型的解題思路，并多次練習，歷年考題可以反復練習多次怎么寫論文。
例如：勞斯穩定判據的題目，一部分題目為直接運用勞斯判據來判斷穩定性，還有一部分題目為，求取系統中某參數的穩定范圍。但是這類題目，只要多做練習，學生基本都可以掌握。
最后，學生在應試中總是存在一些問題。因此，要求學生要做到：1.排除一切思想雜念，一心一意答題。2.拿到試卷后，迅速瀏覽試卷。同時要快速瀏覽考題和相應的分值，按難易程度確定做題的順序，首先做最熟悉的題目和內容；主觀題中如有得心應手題，應先做，然后再按順序答題，遇到一時難答的題果斷跳過教育教學論文，答后面的題，以防在某道題上耽擱時間，影響后面的答題。3.答完卷后別忘記重新考慮最初沒確定答案的那些題，另外要至少全部檢查一遍看有沒有因疏忽而出錯的地方。4.不要盲目提前交卷，在確保沒有漏題的情況下經過兩遍檢查方可交卷。
4、激發學生學習潛能
學完本課程后，進入復習階段，一般說來至少要留出一個月的總復習時間。在總復習期間，教師給學生鼓勁，教給學生復習方法，把學生的學習潛能最大限度的挖掘出來。要提醒學生注意：1.制定詳細的復習計劃，按部就班地復習，提高效率。在復習時更應注意經常翻閱和回憶教材摘要認真領會，揣摩并加以熟練掌握。
參考文獻
[1]楊叔子，機械工程控制基礎（第五版），武漢：華中科技大學出版社，2005.2。
[2]陳康寧，機械工程控制基礎（1999年版），西安，西安交通大學出版社，2008.218。
關鍵詞：運動控制；課程群；教學方法：評價體系
作者簡介：陳嵐萍（1974-），女，四川內江人，常州大學信息科學與工程學院，副教授；馬正華（1962-），男，江蘇昆山人，常州大學信息科學與工程學院，教授。（江蘇 常州 213164）
基金項目：本文系江蘇省科技計劃立項項目（項目編號：BY2011125）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）19-0112-01
“課程群”是指針對某類專業人才培養，課程體系中具有某種性質或擔負類似功能幾門課程的小集群，將這些具有相關性的課程組合在一起進行整合優化，刪除重復過時內容，增加適應社會發展可提高素質培養的新內容，以提高教學效率，實現課程建設的規模效益。為了實現課程體系結構的優化，需要制定結構優化的目標體系，建立綜合評價的數學模型，從多個備選方案的相互比較中做出科學抉擇。
一、 課程群的特色與教學目標
課程群建設是基于系統角度，根據學科發展和人才培養的規律進行建設的，有了課程群的概念，就可以按“課程體系課程群主干課程”遞階控制的方式，分三個層次來組織并優化運動控制專業的課程體系。傳統的運動控制專業課程設置缺乏對運動控制理論與現代信息技術關系的系統性研究，在調整及規劃新的專業課程體系時，采取如下策略：一是對需要保留的原有課程，從新的要求出發進行課程交叉，內容重組，體現學科的繼承性；二是加強系統科學、可持續發展等新興課程，體現運動控制學科發展的新動向；三是重視能力培養和素質提高，加強實踐、實習課的教學。
課程體系改革的核心問題是優化課程體系的內部結構，以培養運動控制專業學生實際應用能力為根本，就需要有針對性、循序漸進地圍繞運動控制專業課程群的相關課程進行實踐教學改革研究。
專業的課程體系應是一個開放性的知識技術系統，以往的課程體系規劃多具有盲目性，各門課程之間彼此孤立，缺乏有效聯系，獨立性、創新性的實踐環節偏少，由于對科學技術發展缺乏深入分析，致使教學內容陳舊，對社會經濟需求了解不夠，造成教學內容與社會需求脫節，培養的學生不適合社會需要。
二、課程群教學體系改革與優化
課程體系的改革及優化是一項復雜的系統工程，需要分析課程體系內部的結構，即專業基礎課、專業理論課、專業技能課或課程群之間的相互關系，科學組織各課程的教學內容及學時分配。在此基礎上建立與社會需求、科技發展相適應的，功能最優、結構合理、內容完整的課程體系。
一是將MATIAB語言融合到后續的專業課程“控制系統仿真”、“自動控制原理”和“運動控制課程設計”中，不再單獨開課，結合專業課講，學生能學以致用。因為MATLAB語言是一個高效的數學分析與運算軟件，可用作動態系統的建模與仿真，且能非常簡易、形象地驗證自動控制理論和控制系統設計，便于學生對深奧的控制理論的學習與掌握。
二是將運動控制課程群的三門核心課程“電機與拖動”、“DSP電機控制”以及“運動控制”進行無縫銜接，將知識整合，專業課程設計中要求學生開發一個實際的電機運動控制系統，既包括硬件電路設計，又含有DSP的軟件編程工作，可反映學生使用MATLAB以及電路設計軟件PROTEI的熟練程度以及靈活運用能力，提高學生分析以及解決問題的能力。
三是將“現代控制理論”中的離散部分及“信號與系統”轉移到后續的“計算機控制技術”課中，既壓縮了枯燥難懂的理論部分，又利于通過相對容易的編程學習來掌握現代控制方法及信號分析。
四是為了提高學生的科研興趣、增強科研能力，取消應用性較強的“微機原理與應用”、“計算機控制技術”、“PLC與電氣控制”等課程傳統的期末考試，取而代之的是課程設計，將學生分成3～5人一組，每組給予不同的設計題目，讓學生自行查閱文獻、分工協作、集中討論，在教師指導下完成項目，同時撰寫科研報告，并通過分組答辯評定成績。
三、課程群教學改革與研究
課程群體系由“專業型向綜合性轉變”，形成工程導向的一體化課程體系。圍繞工程素質、工程科學、工程實踐一體化設計專業課程體系，促進課程之間的相互聯系和相互支持，從原先相對單一的專業課程逐漸轉變為以工程專業課程和工程實踐課程為主體、自然科學課程為基礎、人文社科課程為補充的課程體系。在課程體系中加大工程實踐課程比例，強調以理論指導實踐、在實踐中檢驗理論并強化其應用和創新的螺旋式上升的學習過程。課程群體系的構建考慮“服務地方行業的產業結構全面轉型升級”對工程人才的需求。
面向實際應用制定教學計劃，以本專業教學大綱和教學標準為基礎進行合乎實際的課程教學大綱修訂。根據重點引導學生關注工程問題、重點培養學生實踐能力的教學思想，探索和研究適應本專業培養要求的教學方法、考核方法改革。
1.探究性教學方法
在專業基礎課、實驗課中重點探索研究性教學方法改革，
如：PLC與電氣控制，將教師的研究成果和研究思維融入教學，通過課題研究帶動教學，培養學生探究精神、科學思維方法，為大學生到企業接受實踐教育打好基礎。
2.項目式教學方法
運動控制專業方向設置貫穿四年的工程實踐項目，使學生系統得到構思、設計、實現、運作的整體訓練。借助校內外的學科競賽和創新創業活動，如：全國、江蘇省的機器人大賽、智能小車大賽及仿真大賽，使學生在創新能力方面得到有效鍛煉，參與教師科研和企業工程師團隊的工程問題處理，結合科研項目、企業實際問題、創新創業項目完成畢業設計。
3.改變考核評價方式
在考核評價方面，改變重理論考試、輕實踐環節考核的考核方式，專業根據培養目標提出新的能力要求，提高對工程實踐能力的要求，加大平時成績所占比例，增加小測驗、小論文、報告、講演等環節，從考核“學習成績”向評價“學習成效”轉變，引導學生從注重“考試結果”向注重“學習過程”轉變，增強學生學習主動性，提高學生學習能力、研究能力和工程實踐能力。
四、課程群結構優化的指標及評價體系
課程群是一個由眾多課程組成的知識、技術系統，通過專家咨詢、層次分析、綜合評價方法是進行這類系統研制優化的可行方法。本著此原則，對運動控制專業所應開設的專業課程以及各課程重要性進行調查咨詢，然后采用系統方法確定各課程的權重。課程群結構優化評價的指標體系是一個多層次、多目標的指標體系，進行權重分配時，由于各指標之間是不等權的，每類目標又包括2-4個評價準則。權重分配考慮科學性，可采用層次分析法計算得出，同時咨詢專家意見，通過這兩種方法比較來確定。依據以下權重分配原則計算運動控制課程群的各專業課程權重系數，為課程群體系優化及學時分配提供理論支持。
（1）強化基礎，權重系數0.15，包括三方面：基礎知識的完整性0.4，基礎理論的完整性0.4，基礎技能的完整性0.2。
（2）加強技能，權重系數0.2，包括三方面：信息技術應用技能0.4，系統控制方案設計技能 0.4，檢測數據分析技能0.2。
（3）結構合理，權重系數0.15，包括兩方面：理論與實踐結合0.5，知識與技術結合0.3。
（4）增強應用，權重系數0.15，包括三方面：社會發展適應性0.3，經濟發展適應性0.3，學科發展適應性0.4。
（5）拓寬專業，權重系數0.2，包括三方面：專業技能寬度0.3，專業理論廣度0.3，專業知識寬度0.4。
（6）順應發展，權重系數0.15，包括三方面：新技術的吸收程度0.2，新理論的吸收程度0.4，新知識的吸收程度0.4。
由于目標體系及評價準則均為模糊概念，各學校各專業的培養方案及專業規格互不相同，所涉及的專業課程及課程群也不相同，具體的量的尋找比較困難，考慮通過建立在模糊集合基礎上的加權疊加模型來實現課程體系的綜合評價。如課程體系反映學科發展現狀，可采用專家打分方法，經統計平均可得單一因子滿足程度評價值，然后通過單一因子權重×滿足程度評價值=課程體系的綜合評價值。
參考文獻：
[1]曾慶軍，徐紹芬，韋中利.自動化專業控制類課程群實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2006，（5）：632-634.
關鍵詞：專業認證；系統工程師；自動化專業
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）08-0070-02
隨著我國產業結構轉型的深入發展，以專業技術知識傳授為主的傳統高等教育模式已經跟不上我國經濟高速發展的步伐，強化高等工程教育已成為我國高等教育的一種必然選擇。工程教育認證是國際上通行的工程教育質量保證制度，是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。我國成為《華盛頓協議》正式會員，該協議是工程教育本科專業認證的國際互認協議，加入該協議能促進我國工程師按照國際標準培養，提高工程技術人才培養質量。工程教育本科專業認證能提高我國在工程技術領域的國際競爭力，具有極其重要的意義。
一、自動化專業認證標準與自動化系統工程師資格認證考試要求
專業認證是注冊工程師制度的基礎。國外對專業認證的開展非常重視，專業認證與注冊工程師制度的緊密結合，能夠使工程師職業管理更加規范、科學及國際化。我國已逐步認識到專業認證在人才培養質量保障體系中的作用，專業認證成為聯系專業教育和職業資格制度的橋梁。自動化專業認證標準分為通用標準和補充標準兩部分，通用標準包括七個方面，分別是專業目標、課程體系、師資隊伍、支持條件、學生發展、管理制度、質量評價。在補充標準中結合自動化專業特點提出了具體的要求，包括人才培養的知識要求、能力要求和工程要求。知識要求：掌握自動化專業必要的基本理論、知識、實驗技能及工程基礎知識，包括：工程制圖、電路理論、信號分析與處理、計算機技術基礎、電子技術基礎、自動控制原理、網絡與通信技術等。能力要求：分析、實驗、開發及工程設計方法；具有對本專業相關系統與設備進行分析、研究、開發和設計的初步能力。工程要求：了解國家對于本專業相關領域生產、設計、研究與開發、環境保護等方面的政策和法規。受到電子、電路、計算機、網絡等技術以及科學研究與工程設計方法的基本訓練。我國在開展工程教育專業認證的同時也逐步實施了專業資質注冊制度。自動化系統工程師資格認證（Automation System Engineer Accreditation，簡稱ASEA）是中國自動化學會按照國際慣例，推行的一種專業技術資格認證。資格等級分為三級，依次為助理ASE、ASE、注冊ASE。自動化系統工程師資格認證考試內容如下。專業基礎知識：掌握和熟練運用自動控制系統理論和方法，包括數字仿真技術、古典和現代控制系統、常規和先進控制系統、系統的綜合與分析及設計與實現等專業基礎知識。專業技術知識：掌握并能熟練運用計算機技術基礎及應用、網絡與現代通信技術、計算機控制技術等專業技術知識。專業技能知識：結合自身所在行業和典型領域的特點，應用自動化技術具體解決該行業自動化系統設計及解決工程實際問題的能力，這是自動化系統工程師資格認證考試的重點組成部分。通過對比自動化專業認證標準及自動化系統工程師資格認證考試要求，可以歸納為以下兩點：
1.自動化專業認證的標準口徑寬，重視理論基礎，符合自動化系統工程師資格認證考試的要求。自動化專業認證標準要求學校根據自身的辦學特色自主設置課程，只對四類課程的內容提出基本要求。數學與自然科學類課程（至少32學分），主要包括數學和物理。程基礎類課程（至少38學分），主要包括工程圖學基礎、工程電磁場、電路理論、電路原理實驗、計算機語言與程序、電子技術基礎及實驗、信號與系統分析、現代通信原理、計算機原理與應用、計算機網絡與應用、自動控制原理（經典控制理論部分）。專業基礎類課程（至少16學分），主要包括自動控制原理（現代控制理論部分）、運籌學、檢測原理、電力電子技術、過程控制、電力拖動與運動控制。各校自動化專業可根據不同的專業背景選擇上述6門課程中的至少4門課程。專業類課程（至少14學分），該類課程根據專業方向不同，設置專業必修課程，其中至少4門核心課程。專業認證標準要求設置的課程基本包含自動化系統工程師資格認證考試中的專業基礎知識、專業技術知識。
2.自動化專業認證標準中實踐環節要求較高，符合自動化系統工程師資格認證考試要求。專業認證標準要求實踐環節不少于15個學分（每周算1學分），必修實踐環節包含以下內容：金工實習（至少2學分）、課程設計（至少3學分）、專題或綜合實驗（至少5學分）、專業實習（至少5學分）。選修實踐環節包含以下內容：科技實踐與創新（2學分）、社會實踐（1學分）。自動化系統工程師資格認證在實踐方面是要專業技術人員結合自身所在行業，應用自動化技術具體解決該行業工程實際問題。這些行業包括機械制造、冶金、石油化工、輕工業、電力發電等。
二、自動化專業認證與自動化系統工程師資格認證制度的銜接
目前我國注冊工程師制度仍需進一步完善，且與專業認證制度有些脫節。專業認證對職業規劃的考慮有些缺乏，導致培養的工程技術人才很難適應社會發展，且與完善的專業認證體系所需的專業評估制度相差較遠。自動化專業認證制度與自動化系統工程師資格認證制度的銜接需要教育主管部門以及行業協會相互溝通，聯合推動，采取以下切實可行的措施，逐步實現二者之間的銜接。
1.標準制定。在制定專業認證標準時，就要充分發揮行業和企業協會的作用，標準的評價、修訂過程要有行業和企業專家參與，在自動化專業認證標準體系中包含自踴系統工程師資格獲得的所需要的基本標準及要求，著重培養學生解決復雜工程問題的能力。
2.政策扶持。制訂自動化系統工程師資格認證優惠政策，作為銜接兩者的過渡性方案。例如，通過自動化專業認證的該專業畢業生在申請自動化系統工程師資格時，可減免一定的申請費用，這樣能體現出通過自動化專業認證高校和沒有通過自動化專業認證的高校之間的差別，在一定程度上提高了學校進行專業認證、學生進行自動化系統工程師資格認證的積極性。
3.制度保障。要想自動化專業認證制度與自動化系統工程師資格認證制度銜接取得實效，需要制定相應的政策法規，從制度上保障兩者的關聯性。
三、結語
“工程教育專業認證”是我國與國際高等教育接軌的一個教育計劃。本文闡述了自動化專業認證對人才培養的知識要求、能力要求和工程要求以及自動化系統工程師資格認證的考試內容所要求的專業基礎知識、專業技術知識、專業技能知識，分析了自動化專業認證標準與自動化系統工程師資格認證考試要求的相符度，對二者之間的銜接提出了幾點建議，以期能對同類專業實施工程教育專業認證和職業資格認證有一定的借鑒作用。
參考文獻：
[1]嚴宗誠，陳礪，吳妙嫻，王秀軍.工程教育專業認證背景下的化工專業工程教育培養機制探索[J].化工高等教育，2015，（5）：7-10.
[2]趙文玉，，彭青林.環境工程專業認證標準與注冊環保工程師考試要求相符度淺析[J].高教論壇，2015，（7）：49-50.
自動化專業具有應用面寬、知識更新和拓展速度快的特點，多年來，自動化專業人才作為國家經濟建設中的急需人才，為現代化生產和科技發展起到了推動和促進作用。以蘭州工業學院自動化專業建設為例，從人才培養目標定位與專業建設思路、教學計劃制定、課程群建設、實驗室建設、學科競賽、產學研基地建設等方面，研究應用型本科自動化專業人才的培養模式，提出了自動化專業人才培養方案，并在實踐中進行了應用，并提出了自動化專業發展的幾點建議。
關鍵詞：應用型本科，；自動化專業；人才培養
蘭州工業學院是普通本科院校，畢業后直接面向社會就業的學生占多數，畢業生一般到工礦企業、科研院所從事設計、生產、運行、維護、管理等工作。我院的自動化專業人才培養定位于應用技術主導型型人才的培養，要求培養的學生具有較扎實的基礎理論和專業基礎知識、寬闊的專業知識、較強的實踐動手能力、一定的創新意識和獨立分析解決的能力，畢業后能較快地適應和勝任工作崗位。根據我院實際情況、區域經濟特點和社會需求，提出了自動化專業應用型人才的培養目標、知識結構、實踐能力培養模式、自動化專業發展的幾點建議等。 [2]
1.人才培養目標
自動化本科培養適應社會主義現代化建設和甘肅地方經濟發展需要，德、智、體、美全面發展，具備電工技術、電子技術、控制理論、自動檢測與儀表、信息處理、計算機技術與應用和網絡技術等領域的工程技術基礎和專業知識，具有較強的解決實際工程問題的能力，能在運動控制、工業過程控制、電力電子技術、檢測與自動化儀表、電子與計算機技術、信息處理等領域從事系統分析、設計、運行、科技開發及研究等方面工作的工程應用型人才。
2.理論課程體系
人才培養總體上體現知識、能力、素質協調發展的原則；課程體系遵循“實基礎、適口徑、強能力、善應用、高素質”；課程設置遵循“反映科技進展、突出工程需要、注重技術應用”的原則。
課程設置采用“兩模塊、四平臺、多方向”課程體系。 “兩模塊”為“學科基礎模塊”和“專業方向模塊”。在“學科基礎模塊”上設置“公共課程”和“學科課程”兩個平臺；在“專業方向模塊”上設置“專業理論課程”與“實踐課程”兩個平臺。課程體系結構及學分分配表見表1。
2.1公共課程平臺
以培養學生的綜合素養為目的，是學生學習學科專業基礎課和專業課的基礎。包括公共必修課、公共選修課及實踐環節等三個部分。公共選修課包括綜合類、理工類、管理類、人文藝術類四個類別，要求學生跨類別選修。
2.2學科課程平臺
以學生掌握學科專業基礎知識和能力為目的。按本科專業目錄中的專業類設置各專業方向必需的基礎理論與知識和基本技能系列課程，解決多個專業方向發展的需要，同時還要滿足學生不同層次發展和進一步提高的需要，為學生適應社會多變的需要打下堅實的基礎。
表1 課程體系結構及學分分配表
課程模塊課程平臺課程類別總學時理論學時實踐學時學分占總學分比例
學科基礎模塊
公共課程學科課程
必修課7485781703620%
選修課969663.3%
公共實踐64064（6周）42.2%
小計9086742344625.5%
必修課132211681548145%
專業方向模塊
專業理論課程實踐課程
必修課13612888.54.7%
選修課646442.2%
小計2102028137.2%
創新實踐646442.2%
集中實踐5765763620%
小計6406404022.2%
總計308020441036180100%
總學分180各課程課內外實驗（實踐）、公共實踐、創新實踐和集中實踐學分之和為64.75，占總學分的36%。
2.3專業理論課程平臺
以學生掌握專業知識和專業能力為目的，使學生在某個領域（方向）具有比較深入的專門知識和技能。自動化專業設置2個專業方向。每一方向的課程包括專業必修課和專業選修課；每個方向設置兩組（每組4學分）專業選修課供學生選修。
2.4實踐課程平臺
以培養學生的工程意識、實踐動手能力和創新意識為目的。由課程課內外實驗（實踐）、創新實踐和集中性實踐環節組成。
3.培養計劃實施中的幾點改革建議
3.1深化課程教學改革，加強課程群建設
自動化專業課程的設置并不是簡單的羅列，而是存在著一定的系統性和連續性。每門課程都有前續課和后續課，研究課程內在的聯系，形成條理清晰而又相互融合的專業體系是必需的。
因此，建議我校深化課程教學改革，提倡課程群建設。根據自動化專業特點，專業課程可劃分為四個課程群：（1）電工電子技術課程群，主要包括電路基礎、模擬電子技術和數字電子技術等；（2）計算機應用課程群，主要包括計算機文化基礎、C語言程序設計、微機原理及應用、單片機與接口技術、計算機控制技術、嵌入式系統開發技術和計算機網絡與通信等；（3）自動控制課程群，主要包括自動控制原理、現代控制理論、傳感器原理與檢測技術、自動化儀表與過程控制、智能控制等；（4）電機與供電系統課程群，主要包括電力電子技術、電機與拖動基礎、電氣控制與 PLC、運動控制系統和工廠供電等。
3.2實踐教學模式改革
構建應用型實踐教學體系，使實踐教學貫穿于教學全過程，在保證基本專業規格的前提下，根據不同專業類別、人才培養規格特點、專業辦學歷史、區位優勢和資源條件等，結合行業、區域經濟發展需求和國家卓越人才培養等要求，突出人才培養的專業特色和行業特色。
圖1 自動化專業實踐教學體系圖
進行實踐教學模式改革，首先是要充分重視實踐教學，把實踐能力培養看成與理論知識教育同等重要。自動化專業具有為理論性和實踐性緊密結合的特征，創新源于實踐，從培養學生的創新精神著眼，實踐教學比理論教學更為有效，更能激發學生的創造潛能。其二，針對諸如電路、模擬電子技術、數字電子技術、電機與拖動基礎等電類基礎課程的驗證性實驗，需要求學生熟練掌握，以積累實踐經驗，夯實基本技能 ；其三，在中高年級階段，
在掌握一些專業及專業基礎知識的基礎上，開設一些技能應用型試驗，使學生能夠自行完成從設計、制作、調試、測試的全部過程以鍛煉學生。其四，設置一些開放性實驗室，讓學生自我設計一些綜合的、與工程實際問題結合緊密的、具有一定研究性質的大型試驗，這類實驗并不依附于某一門具體的課程，而是多門課程知識的融合，依據學生選題的不同、興趣側重的不同具有鮮明的獨立性，可以活躍學生的創新思維，提高科研技能。其五，鼓勵和支持學生積極參加學?！暗诙n堂”活動，如：大學生挑戰杯大賽、電子設計大賽等，從而鍛煉他們的動手能力、創新能力以及團隊協作意識。
3.3 教學評測機制的改革
自動化專業是實踐性較強的專業，其教學評測機制要多樣性，除傳統的閉卷和開卷考試形式外，還應增加課程設計、口頭答辯、實踐操作和論文撰寫等形式，具體選擇可以根據不同課程的特點而決定。在評測的內容上，既要包含基本理論、基本知識和基本技能，更要涉及對實際問題的分析與解決 ；在評測的形式上，少一些死記硬背的客觀題，多一些主觀性、綜合性的論述題，以充分發揮學生的主觀能動性 ；在測評時間上，不要集中在課程結束時一次進行，而是在教學的中間、章節的結束之時，分期分批地進行。這樣，既可反映學生的真實水平，又能體現學生的創新能力。
4.結語
總之，設置本專業的宗旨就是要培養在自動控制產品和設備及信息技術應用領域具有本科水平的理論基礎和較強的專業操作技能，具有“思想品質好、基礎知識扎實、動手能力強”的特點，能進行自動化行業技術開發，能解決現場技術問題，能實現設計方案的大學本科層次的高級應用技術人才和管理人才。
[參考文獻]
[1]田思慶， 王越男， 翟洪波. 地方高校自動化專業教學模式和課程建設的研究與實踐[J]. 中國電力教育， 2008（5）：74- 75。
[2]崔桂梅，賈玉瑛.自動化專業應用型人才培養模式的改革和實踐.實驗室研究與探索，28（11）：115-116，2009。
[3]賀廉云. 自動化專業本科應用型人才培養方案探索. 實驗技術與管理， 25（7）： 142-145， 2008。
