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系统是由客观世界中实体与实体间的相互作用和相互依赖关系构成的具有某种特定功能的有机整体。系统仿真是根据被研究的真实系统的数学模型研究系统性能的一门学科,现在尤指利用计算机去研究数学模型行为方法。随着仿真技术的迅猛发展,其应用已经渗透到工程技术的各个领域。近几年各高校纷纷开设仿真类课程,由于开设时间短,各学校开设课程名称、内容不一,如“计算机仿真”“控制系统计算机仿真”等,其主要是按照电子信息类统一设置。由于电子信息类下设很多专业,如自动化专业、电气工程专业、测控专业、通信等,根据多年的教学实践,笔者认为各专业仿真课程内容应有所侧重,突出专业特点,以下就电气工程专业仿真课程内容设置提出一些想法。
1 原有课程内容安排
课程名称为“计算机仿真”,适用自动化、电气工程及自动化等专业,总学时数 30学时,其中上机时数12 学时,课程安排在第5学期。
1.1 课程的性质、目的与任务
本课程是本科专业任选课。其目的在于使学生了解仿真技术的发展与应用,掌握仿真技术的基本原理与方法,掌握常用仿真工具(MATLAB语言)的基本原理与使用,为从事自动控制系统的分析与设计打下基础。本课程的基本任务是:系统讲授计算机仿真的基本原理、方法,讲授仿真软件的使用方法,具体解决仿真技术在自动控制系统中的应用。
1.2 课程教学基本要求
教学基本要求:了解计算机仿真的目的与意义,掌握常用的数值计算方法,掌握面向微分方程与系统结构图的仿真方法,学会用MATLAB软件进行控制系统的分析与设计。
1.3 上机练习安排
上机时数安排:面向系统结构图的仿真程序调试,2学时;初试MATLAB,2学时;基于MATLAB的系统时域分析,2学时;系统的根轨迹与频域分析,2学时;SIMULINK设计,2学时;基于MATLAB的系统分析与设计,2学时。
1.4 课程与其他课程的联系与分工
先修自动控制原理、线性代数、常用计算机语言等课程,后续运动控制系统、计算机控制系统等课程。
2 电气工程专业“计算机仿真”课程内容探讨
笔者认为上述内容安排存在的问题有:第一,课程安排时间有问题。第二,课程内容基本以自动控制原理为主。对于电气工程专业“计算机仿真”课程,笔者认为,首先,仿真课程应在第7学期,即专业基础课和专业课上完后;其次,内容安排上,大部分应在自控原理课程中讲授,应根据不同专业有所侧重。利用MATLAB强大的数值仿真和数据处理能力,可对电气工程及其自动化专业的“电力电子技术”“电机及拖动基础”“运动控制”“电力系统分析”“电力系统继电保护”等课程内容进行仿真研究,在讲述仿真技术的基本原理与方法和常用仿真工具(MATLAB语言)的基本原理与使用方法后,选择上述课程的一些内容作为教学内容。笔者在教学中也进行过初步尝试,收到一定效果,学生对这部分内容很有兴趣。或者根据不同方向选择仿真对象,进行专题仿真(在12个上机学时中用6—8学时),学生可根据毕业设计题目进行一些相关仿真研究,这样不仅有利于学生综合能力的培养,而且由于和自己的毕业设计内容相关,也会引起学生的重视和兴趣。
3 小结
通过对课程内容和授课时间的调整,使学生更能系统地掌握控制系统设计思想,并加深对电气工程学科专业知识的理解,对提高学生分析问题和解决问题的能力,进一步培养学生的科研能力,具有很好的效果。
1 原有课程内容安排
课程名称为“计算机仿真”,适用自动化、电气工程及自动化等专业,总学时数 30学时,其中上机时数12 学时,课程安排在第5学期。
1.1 课程的性质、目的与任务
本课程是本科专业任选课。其目的在于使学生了解仿真技术的发展与应用,掌握仿真技术的基本原理与方法,掌握常用仿真工具(MATLAB语言)的基本原理与使用,为从事自动控制系统的分析与设计打下基础。本课程的基本任务是:系统讲授计算机仿真的基本原理、方法,讲授仿真软件的使用方法,具体解决仿真技术在自动控制系统中的应用。
1.2 课程教学基本要求
教学基本要求:了解计算机仿真的目的与意义,掌握常用的数值计算方法,掌握面向微分方程与系统结构图的仿真方法,学会用MATLAB软件进行控制系统的分析与设计。
1.3 上机练习安排
上机时数安排:面向系统结构图的仿真程序调试,2学时;初试MATLAB,2学时;基于MATLAB的系统时域分析,2学时;系统的根轨迹与频域分析,2学时;SIMULINK设计,2学时;基于MATLAB的系统分析与设计,2学时。
1.4 课程与其他课程的联系与分工
先修自动控制原理、线性代数、常用计算机语言等课程,后续运动控制系统、计算机控制系统等课程。
2 电气工程专业“计算机仿真”课程内容探讨
笔者认为上述内容安排存在的问题有:第一,课程安排时间有问题。第二,课程内容基本以自动控制原理为主。对于电气工程专业“计算机仿真”课程,笔者认为,首先,仿真课程应在第7学期,即专业基础课和专业课上完后;其次,内容安排上,大部分应在自控原理课程中讲授,应根据不同专业有所侧重。利用MATLAB强大的数值仿真和数据处理能力,可对电气工程及其自动化专业的“电力电子技术”“电机及拖动基础”“运动控制”“电力系统分析”“电力系统继电保护”等课程内容进行仿真研究,在讲述仿真技术的基本原理与方法和常用仿真工具(MATLAB语言)的基本原理与使用方法后,选择上述课程的一些内容作为教学内容。笔者在教学中也进行过初步尝试,收到一定效果,学生对这部分内容很有兴趣。或者根据不同方向选择仿真对象,进行专题仿真(在12个上机学时中用6—8学时),学生可根据毕业设计题目进行一些相关仿真研究,这样不仅有利于学生综合能力的培养,而且由于和自己的毕业设计内容相关,也会引起学生的重视和兴趣。
3 小结
通过对课程内容和授课时间的调整,使学生更能系统地掌握控制系统设计思想,并加深对电气工程学科专业知识的理解,对提高学生分析问题和解决问题的能力,进一步培养学生的科研能力,具有很好的效果。