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摘要:当今工业控制以交流电机为主要拖动源,因此传统的电力拖动自动控制系统以直流电机调速系统为主的教学模式已不能适应现代化教学的要求,基于此在理论和实践教学上进行了探讨,得出以计算机技术为教学手段,配合交流调速系统内容的理论和实践改革措施,在教学实施中收到了良好的效果。
关键词:电力拖动自动控制系统;理论教学改革;实践教学改革
中图分类号:
G4
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2011)16-0197-01
1引言
电力拖动自动控制系统又称运动控制系统,是一门将电机学、电力电子学、微电子学、计算机科学、自动控制理论等多门学科有机结合的综合性和实践性很强的课程,是自动化专业的主干专业课。
2电力拖动自动控制系统教学现状
20世纪80年代中期以来,由于直流电动机的转速容易控制和调节,所以在变速传动领域中,直流调速一直占主导地位,由此在电力拖动自动控制系统的教学中也以直流电机的调速系统为主,相应的教材也是大部分讲解直流调速系统,而交流调速系统只占小部分,而现代工业实际应用中,随着电力电子技术的发展、微机控制技术的发展、现代控制理论的发展使得交流电机的调速问题得到解决,交流电机可以做到和直流电机一样的调速性能,交流调速系统得到了普遍的应用,故应加大交流调速系统的教学力度。
传统的理论说教的教学模式已不能适应现代电力拖动的教学,不能以纯连续系统进行讲述,应加大数字控制系统的教学。
从理论到实践的教学现状告诉我们,必须对电力拖动的教学进行研究、探讨,寻求新形势下的电力拖动自动控制系统的教学模式。
3电力拖动自动控制系统的理论教学改革
3.1教学内容的改革
电力拖动自动控制系统的教学内容应在适当阐述理论基础上,重点讲述系统的分析和工程应用,以提高学生处理实际问题的能力,以系统控制规律为主线,在强调闭环控制的前提下,浅显地讲述直流调速系统的动、静态性能和设计方法,并深入地讲解交流调速系统的组成和应用,以及它的工程实现。例如围绕当今电气控制的主要技术——变频控制技术,重点突出变频技术的两大主流系统矢量控制系统(VC系统)和直接转矩控制系统(DTC系统)的教学。
3.2教学手段的更新
充分利用计算机辅助教学手段,将电力拖动教学中的枯燥理论以生动、形象的画面呈现给学生,配以动画效果,吸引学生的注意力,提高学生的兴趣。例如,直流电动机双闭环调速系统的起动过程这段内容,可以按动态起动过程的三个阶段,将每个阶段电流和速度变化过程制作成动画,边讲边演示,非常清晰明了地使学生掌握了这部分的内容。
3.3教学方法的革新
借助计算机仿真技术,结合教学内容的改革,以工程应用为主的思想,将MATLAB/Simulink融入到教学中,构建系统模型,用设置和修改参数的方法,比较直观地讲述控制系统理论。例如不同类型PID控制器对系统的影响,在课堂上构建三种不同类型的PID控制器模型,如P,PI,PID三种,分别设置参数Kp,Ki,Kd的值,得到其仿真曲线,从仿真结果中很直观地理解参数的变化对系统性能的影响。
4电力拖动自动控制系统的实践教学改革
独立学院是以培养实用型、应用型人才为目标,因此实践能力、解决问题的能力、工程应用能力成为电力拖动自动控制系统实践教学的重点,为了配合理论教学改革,首先将我院电力拖动自动控制系统原有实验课时10学时,调整为12学时,而直流调速系统是理论基础,因此直流调速系统以验证性实验为主,设置单闭环和双闭环直流调速系统的性能测试,用4学时完成,其中,用2学时上机仿真,将单闭环和双闭环直流调速系统用Simulink软件仿真,得到仿真数据,然后再用2学时在实验台上操作,将两种实验数据进行比较,得出结果,并与实验报告上反映出这两种实验数据及分析。而交流调速系统以设计性实验为主,给出设计要求指标,学生先设计,然后仿真设计,调试直到满足实验要求,再到实验台上操作完成,同样4学时完成,但这就推动学生要在实验前做个一系列的准备,比如设计方案的选定,系统建模,这样才能在4学时实验课堂上完成任务。
最后4学时将依托现有设备,开发基于PLC的变频调速系统的综合性实验,完成用PLC控制变频器实现基本的电机的正、反转控制,启动、停止控制,使学生初步地掌握工程应用方法,具备解决工程应用问题的能力。
5结语
通过多年的电力拖动自动控制系统教学积累,并将上述改革思想融入教学中,在逐年的实施过程中,效果良好,学生对运动控制系统的理解和应用得到了提高,同时也发现了不足,如DTC系统的实验就缺少,因而关于电力拖动自动控制系统和教学改革还需不断完善,改革也将继续下去。
参考文献
[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统(第3版)[M].北京:机械工业出版社,2003,(7).
关键词:电力拖动自动控制系统;理论教学改革;实践教学改革
中图分类号:
G4
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2011)16-0197-01
1引言
电力拖动自动控制系统又称运动控制系统,是一门将电机学、电力电子学、微电子学、计算机科学、自动控制理论等多门学科有机结合的综合性和实践性很强的课程,是自动化专业的主干专业课。
2电力拖动自动控制系统教学现状
20世纪80年代中期以来,由于直流电动机的转速容易控制和调节,所以在变速传动领域中,直流调速一直占主导地位,由此在电力拖动自动控制系统的教学中也以直流电机的调速系统为主,相应的教材也是大部分讲解直流调速系统,而交流调速系统只占小部分,而现代工业实际应用中,随着电力电子技术的发展、微机控制技术的发展、现代控制理论的发展使得交流电机的调速问题得到解决,交流电机可以做到和直流电机一样的调速性能,交流调速系统得到了普遍的应用,故应加大交流调速系统的教学力度。
传统的理论说教的教学模式已不能适应现代电力拖动的教学,不能以纯连续系统进行讲述,应加大数字控制系统的教学。
从理论到实践的教学现状告诉我们,必须对电力拖动的教学进行研究、探讨,寻求新形势下的电力拖动自动控制系统的教学模式。
3电力拖动自动控制系统的理论教学改革
3.1教学内容的改革
电力拖动自动控制系统的教学内容应在适当阐述理论基础上,重点讲述系统的分析和工程应用,以提高学生处理实际问题的能力,以系统控制规律为主线,在强调闭环控制的前提下,浅显地讲述直流调速系统的动、静态性能和设计方法,并深入地讲解交流调速系统的组成和应用,以及它的工程实现。例如围绕当今电气控制的主要技术——变频控制技术,重点突出变频技术的两大主流系统矢量控制系统(VC系统)和直接转矩控制系统(DTC系统)的教学。
3.2教学手段的更新
充分利用计算机辅助教学手段,将电力拖动教学中的枯燥理论以生动、形象的画面呈现给学生,配以动画效果,吸引学生的注意力,提高学生的兴趣。例如,直流电动机双闭环调速系统的起动过程这段内容,可以按动态起动过程的三个阶段,将每个阶段电流和速度变化过程制作成动画,边讲边演示,非常清晰明了地使学生掌握了这部分的内容。
3.3教学方法的革新
借助计算机仿真技术,结合教学内容的改革,以工程应用为主的思想,将MATLAB/Simulink融入到教学中,构建系统模型,用设置和修改参数的方法,比较直观地讲述控制系统理论。例如不同类型PID控制器对系统的影响,在课堂上构建三种不同类型的PID控制器模型,如P,PI,PID三种,分别设置参数Kp,Ki,Kd的值,得到其仿真曲线,从仿真结果中很直观地理解参数的变化对系统性能的影响。
4电力拖动自动控制系统的实践教学改革
独立学院是以培养实用型、应用型人才为目标,因此实践能力、解决问题的能力、工程应用能力成为电力拖动自动控制系统实践教学的重点,为了配合理论教学改革,首先将我院电力拖动自动控制系统原有实验课时10学时,调整为12学时,而直流调速系统是理论基础,因此直流调速系统以验证性实验为主,设置单闭环和双闭环直流调速系统的性能测试,用4学时完成,其中,用2学时上机仿真,将单闭环和双闭环直流调速系统用Simulink软件仿真,得到仿真数据,然后再用2学时在实验台上操作,将两种实验数据进行比较,得出结果,并与实验报告上反映出这两种实验数据及分析。而交流调速系统以设计性实验为主,给出设计要求指标,学生先设计,然后仿真设计,调试直到满足实验要求,再到实验台上操作完成,同样4学时完成,但这就推动学生要在实验前做个一系列的准备,比如设计方案的选定,系统建模,这样才能在4学时实验课堂上完成任务。
最后4学时将依托现有设备,开发基于PLC的变频调速系统的综合性实验,完成用PLC控制变频器实现基本的电机的正、反转控制,启动、停止控制,使学生初步地掌握工程应用方法,具备解决工程应用问题的能力。
5结语
通过多年的电力拖动自动控制系统教学积累,并将上述改革思想融入教学中,在逐年的实施过程中,效果良好,学生对运动控制系统的理解和应用得到了提高,同时也发现了不足,如DTC系统的实验就缺少,因而关于电力拖动自动控制系统和教学改革还需不断完善,改革也将继续下去。
参考文献
[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统(第3版)[M].北京:机械工业出版社,2003,(7).