第一篇：面向機電類專業的《自動控制原理》課程教學改革探討

面向機電類專業的《自動控制原理》課程教學改革探討

面向機電類專業的《自動控制原理》課程教學改革探討

張春慧，葛麗娟，宗哲英

（內蒙古農業大學機電工程學院，內蒙古呼和浩特010018）

摘要：本文針對高校機電類專業在《自動控制原理》課程教學過程中存在的幾個問題，提出了從教學內容、教學手段、實驗教學三方面的改革措施和方法，從而培養機電類專業學生的學習興趣，進而加深對該課程基本內容的理解和掌握，并最終運用到工程實踐當中。

關鍵詞：機電類專業；自動控制原理；教學改革

基金項目：內蒙古農業大學機電工

程學院課程建設與教學改革項目（JDKCJS201303）

通訊作者：葛麗娟。

作者簡介：張春慧（1979-），女，講師，研究方向為控制理論與控制工程。

一、引言

《自動控制原理》具有理論嚴謹、系統性強、富有工程性等特點，是工科院校重要的專業基礎課，然而，由于其具有大量抽象概念、復雜的數學推導以及煩瑣的計算和作圖，學習難度較大，而對機電類專業的學生，《自動控制原理》課程的學習又存在其特殊之處：第一，相比控制類專業的學生，機電類專業學生在前期數學知識的學習中常常會有知識缺失或者側重不夠等問題，因此會影響到課程的教學效果；第二，無法滿足專業的需要，不能培養學生的工程實踐能力，學生容易忽視這門課程的工程應用，把重點放在如何做題以應對考試上，學習興趣不濃。傳統的教學方法，很難解決機電類學生在學習本課程中存

在的問題，因此，針對機電類專業，對《自動控制原理》進行課程教學改革，是十分重要和必要的。

二、自動控制原理教學改革

1.教學內容的改革。（1）精選教學內容。目前，在《自動控制原理》的教學中，存在著內容多、學時少的矛盾。對于機電類專業的學生，要結合其專業特點，以及后續所設置的專業課程，合理設計教學大綱，來確定對教學內容的取舍。針對數學知識缺失的問題，在教學中要對相關數學知識進行必要的補充，以保證教學的順利進行。對于其他已學的基礎課程，如電工學、電子技術，要建立起與本課程的聯系，并將學生所熟悉的工程實例，如數控機床位置控制系統，作為切入點來介紹控制論的基本原理，從系統建模到系統性能分析再到系統的校正與設計，不但可以使學生更好地理解和掌握控制系統的特點與性質，又可以將理論和工程實際聯系起來，激發學生的學習興趣。（2）更新教學內

容。隨著科學技術的飛速發展，自動控制技術也得到了迅猛的發展，智能控制、自適應控制、非線性控制、魯棒控制等在工程中的應用取得了重要的成果。因此，在《自動控制原理》的授課過程中，要注意處理經典控制理論與現代控制理論以及新理論之間的關系，并將當前控制理論在機電工程領域的最新研究成果、最新科技發展動態穿插在授課內容中，讓學生理解其重要作用，并把國外優秀教材作為主要參考資料推薦給學生，以拓寬學生的知識面。

2.教學手段的改革。（1）運用問題式的教學。第一，為充分調動學生學習該課程的主動性、積極性及自覺思維，《自動控制原理》課堂教學要從實際出發，按照提出問題、解決問題的方式進行教學；例如第一節課就可以通過生活中汽車駕駛的實例引入控制理論的相關概念，并合理設疑，讓學生參與到課堂教學中，體會到這些抽象的概念并不難理解，而且控制理論其實滲透在我們生

產生活的方方面面。第二，課后留思考題，例如對于機電類專業的學生，可以將“如何把課程內容應用到本專業的工程實踐中”作為思考題，學生通過查閱資料文獻，討論分析，在思考的同時，其查閱資料、知識歸納以及表達方面的能力，也會有所提高。（2）教學手段的改進。充分發揮傳統教學和現代教學方式的優點，優勢互補，多媒體能夠將《自動控制原理》中比較煩瑣的公式或者模型的動態過程以動畫的形式展現給學生，便于學生理解與掌握抽象的理論知識，同時利用多媒體，以圖片、視頻等方式讓學生了解現代控制技術以及智能控制理論在工程實踐中應用，多媒體的圖形演示與教師的講授相結合，使教學內容形象化、具體化和生動化，從而增進學生的理解；對于重點和難點的內容，比如公式的推導和證明，可以借助于傳統板書進行，老師一邊寫，一邊講解，學生可以有一個思考和接受的過程。

3.實驗教學的改革。實驗教學是

《自動控制原理》課程的重要組成部分，目前本課程的實驗基本上是對基本理論的驗證和復現，學生在模擬實驗臺上接線，通過示波器觀察其輸出曲線，從而分析系統的性能，并驗證所學理論，該方式無法滿足機電類工程專業的需要，不能培養學生的工程實踐能力，因此需要對現有的實驗模式進行充實、完善。

第一，虛擬實驗的運用。（1）MATLAB在《自動控制原理》課程中的運用。MATLAB軟件集數值分析、矩陣運算、信號處理和繪制圖像顯示于一體，構成一個方便的、界面友好的用戶環境，已成為多個領域的基礎應用軟件。《自動控制原理》中的三種分析方法———時域分析、復域分析（根軌跡繪制）、頻率分析，利用MATLAB軟件來處理，可以節省大量的計算時間，也可以加深對抽象理論的理解。對于機電類專業的學生，在授課過程中，可以結合其專業特色，選擇熟悉的實例，利用MATLAB進行分析。例如，介紹時域分析法時，可利用

直流伺服電機來舉例講解，其數學模型為：

利用MATLAB軟件可輕松地繪制其單位階躍響應曲線，并從穩定性、快速性和準確性三方面分析其性能，如圖1所示：

SIMULINK是一種用于實現計算機仿真的軟件工具，是MATLAB的一個附加組件，用來提供一個系統級的建模與動態仿真工作平臺。利用SIMULINK，通過搭建系統模塊，可以方便地調節各種控制參數，使學生直觀了解參數變化對控制系統動態特性的影響。圖2為利用SIMULINK搭建的電力系統自動發電控制的仿真圖，可通過調節PID的參數來實現較好的控制效果。

（2）虛擬實驗系統的建立。MATALB圖形用戶界面（Graphical User Interface，GUI），是由窗口、圖標、菜

單、文本等對象構成的用戶界面。利用MATLAB的GUI建立《自動控制原理》虛擬實驗系統，可以完成計算、仿真與分析，課堂上通過虛擬實驗平臺讓學生了解實驗過程中參數如何選擇，了解實驗參數改變的依據，直觀地看出參數變化對系統的影響，可提高實驗效率，取得良好的實驗效果。圖3為基于MATLAB GUI創建的PID參數設定界面，可以在此界面上實現參數的設置和調整。

第二，綜合型實驗室建設。在完成為基本教學內容所設置的驗證型實驗后，實驗室建設可以向綜合型發展，包括設計綜合型和專業拓展型，引導學生將《自動控制原理》的基礎知識與工程技術應用相結合，讓學生根據自己的專業以及興趣，自主設計實驗，在確定目標的同時獨立思考，制定實驗計劃和手段，實驗室對學生開放，在實驗過程中，老師給予指導和支持，讓學生在實驗過

程中能發現問題、解決問題，從而提高學生的科研能力與創新能力。

三、總結

為提高機電類專業人才的綜合能力，作為專業重要的基礎課程，《自動控制原理》的課程教學改革必將走上一個新的臺階，通過對課程的教學內容、教學手段、實驗教學不斷加以改進，不斷探索行之有效的教學方法，來提高教學質量，適應新形勢發展的需求。

參考文獻

[1]李霞。非控制專業“自動控制原理”課程教學方式探討[J].科教文匯，2012，（11）：43-44.[2]張春慧。《自動控制原理》課程雙語教學方案的探討[J].內蒙古農業大學學報：社會科學版，2012，（14）：160-162.[3]齊琳，王劍。MATLAB在自動控制原理教學中的應用[J].實驗室科學，2010，（4）：156-158.[4]劉金琨。先進PID控制及其

MATLAB仿真[M].西安：電子工業出版社，2008.[5] 馬東梅。Simulink仿真軟件在自動控制原理教學中的應用[J].現代電子技術，2005，（8）：34-36.[6]羅華飛。MATLAB GUI設計學習手記[M].第2版。北京航空航天大學出版社，2012.[7]楊欣，蘇玉剛，謝昭莉，李斌。工程類專業的自動控制原理實驗教學體系探究[J].實驗室研究與探索，2011，（10）：312-313.

第二篇：淺談高職自動控制原理的教學改革

淺談高職自動控制原理的教學改革

【摘 要】自動控制原理課程不僅是控制類專業而且是電氣自動化專業的重要專業基礎課。本文根據自動控制原理課程在電氣自動化專業中的地位，從教學內容及方法、實踐教學、教材建設以及師資隊伍建設方面進行了分析，以期對教學效果起到提高的作用。

【關鍵詞】電氣自動化 自動控制 課程 教學改革

自動控制原理是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機器、設備或生產過程（統稱被控對象）的某個工作狀態或參數（即被控制量）自動地按照預定的規律運行。是研究自動控制系統的共同規律，為自動控制系統的分析和綜合提供基本理論、基本方法的一門專業基礎課。該課程，是一門重要的控制類專業的基礎課，具有較強的理論性，對于工程實踐具有重要的指導作用，因而受到人們的廣泛重視。自動控制原理課程數學計算和理論分析比重大，是高職生遇到的最抽象、難度最大的課程之一，加之未接觸專業課，沒有具體應用的物理模型，僅以數學模型為基線講，學生往往會認為“自動控制理論”與專業無關而無學習興趣，這是多年來常規教學始終感到困惑的原因。筆者對于這方面的問題，提出以下的思路：

一、教學內容及方法

從教學內容方面看，近幾年隨著現代科技以及經濟的發展，在教學方面要不斷地更新知識的儲備，做好新舊知識點的連接，避免出現知識的重復化，進而做到大力優化課程體系。建立由理論講解、多媒體輔助教學、實習車間實踐教學以及技能強化訓練為整體的教學新體系。

從教學方法及手段方面看，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，傳統的教學方法及手段已經不適應時代的需求。可以將課堂教學、實驗教學、實踐教學融合在一起，再通過課堂研討以及網絡答疑形成整體教學模塊。在教學的組織過程中，充分利用多媒體教學的手段，制作CAI系列課件，在內容方面，選取學生感興趣的內容。也可以將實驗指導書、教學計劃、教學大綱等相關資料發到網上，形成網絡教學資源，便于師生查閱交流。開展網上教師答疑欄目，打破班級之間的束縛，加強授課教師與學生的聯系。

二、實踐教學

高職院校注重于學生實踐能力的培養，在本專業本課程的實踐能力的培養方面，應該從以下兩個方面來著手：

1.建立一體化實驗教學體系。實驗教學是“控制理論”課程的重要組成部分。通過實驗不僅能夠培養學生分析問題和解決問題的能力，驗證所學理論，而且對所學內容能夠提出一些新的見解。為了適應教學改革的需要，在實驗室建設方面的指導思想是：將傳統的模擬實驗與MATLAB環境下的仿真實驗相結合，將基礎理論驗證類實驗與自主型、綜合型、設計型實驗相結合，將基本實驗與創新實驗相結合，建立一個立體化的實驗教學體系，從而滿足不同階段實踐教學的需要，為激發學生的創新意識提供硬件平臺。由于實驗課內容和形式的多元化，大大激發了學生做實驗的主動性、積極性和創新性，學生可以通過預約或上網自主地開展多項實驗，進行理論驗證、性能分析和綜合設計，對提高學生的實踐能力和本課程的學習都將起到良好的作用。課程組織形式與教師指導方法，對于教學大綱規定的必做實驗，由任課教師和實驗教師共同指導完成；對于設計性、綜合性、創新性實驗，學生自己利用課余時間完成，可以預約指導教師給予宏觀上的指導。

2.建立健全實訓基地。高職院校在加強實驗教學體系的同時，還要大力加強實習基地的建設，提供給學生下廠實習的機會，在生產一線邊學先做，同樣，教師也可以在帶隊參加的同時，進一步提高自己的業務素質。在廠實習期間，學生的出色表現，也會令用人單位滿意，為高職學生最終的就業提供有力的保證和平臺。而廠家在學生實習期間的反饋意見，又可以使學生加強自身的素質提高，高職院校也能夠及時調整人才培養方案，為“訂單式人才培養”做全方位的準備。

三、教材建設

精簡教材和教學內容，教學組定期進行集體備課，加大對該課程與前后各門課程之間的銜接研究，避免內容上的重復，使其與其他相關課程融合為一個有機的整體。建設可用于大多數工科專業的“控制理論”平臺課程，不斷改進和完善本課程的新體系結構，充分體現其基礎性、應用性、前沿性和系統性；配合新的教材和課程體系，研究并建立配套的新實驗體系，強化自主性、設計性、綜合性和創新性；以MATLAB軟件為基礎，構造開放式小車倒立擺綜合實驗平臺，將分析、設計、仿真、虛擬實驗、模擬實驗融為一體；開發先進的多媒體課件，將MATLAB平臺和虛擬實驗融入到教學過程中，使教學更為直觀生動，更具趣味性和吸引力；完善了課程網站，完成了課程輔助教材的修改和編寫，各類題庫建設、網絡統計功能、遠程教學管理系統、虛擬實驗內容的擴展及網絡版的開發等，使其真正成為學生自主學習、師生互動、雙向交流的園地；教考分離，采用試題庫出題，統一考試，流水閱卷，考后進行詳細的試卷分析。

四、師資隊伍建設

首先，要在思想上轉變教師觀念。高職院校的環境單純，教師應該與時代和市場相連接，不能固步自封，守著自有的觀念不與時俱進。

其次，理論知識的不斷進步，還應該和教師的學位提高相結合。教師尤其是年輕的教師要不斷提高自己的學位，不斷地汲取相關專業的先進理論技術，與更高級院校的專業導師聯系，可以開拓高職院校教師的眼界，拓寬思路，做好專業知識的儲備。

最后，鼓勵并組織教師申報有關科研項目，在科研中提高自身業務水平，更好的為教學服務。

筆者所在的寶雞職業技術學院電子信息工程系所開設的電氣自動化專業，在所在的相關班級還實行了學生調查制度，對于學生所反饋的教學意見、教師意見以及實踐教學意見，及時的了解和掌控，并作出處理。

新的世紀中，中國經濟不斷高速發展，電氣自動化專業將具有更加光明的前景，自動控制原理的研究范圍將更加廣泛，電氣自動化專業自動控制原理的課程設置及教學內容改革也將不斷地進行下去。

第三篇：《自動控制原理》課程實驗報告(范例)

《自動控制原理》課程實驗報告

姓名：

班級：

學號： 實驗時間：

實驗成績：

一、實驗目的：

1．熟練掌握step()函數和impulse()函數的使用方法，研究線性系統在單位階躍、單位脈沖及單位斜坡函數作用下的響應。

2．通過響應曲線觀測特征參量ζ和ωn對二階系統性能的影響。3．熟練掌握系統的穩定性的判斷方法。

二、實驗要求：

1．根據實驗步驟，寫出調試好的MATLAB語言程序，及對應的MATLAB運算結果。

2．記錄各種輸出波形，根據實驗結果分析參數變化對系統的影響。3．總結判斷閉環系統穩定的方法，說明增益K對系統穩定性的影響。

三、實驗步驟：

1．觀察函數step()函數和impulse()的調用格式，假設系統的傳遞函

s2?3s?7數模型為G(s)?4，可以用幾種方法繪制出系統的階s?4s3?6s2?4s?1躍響應曲線？試分別繪制。

2?n2．對典型二階系統G(s)?2 2s?2??ns??n1）分別繪制出ωn=2(rad/s),ζ分別取0,0.25,0.5,1.0和2.0時的單位階躍響應曲線，分析參數ζ對系統的影響。

2）繪制出當ζ=0.25，ωn分別取1,2,4,6時單位階躍響應曲線，分析參數ωn對系統的影響。

3．單位負反饋系統的開環模型為G(s)?K，試判2(s?2)(s?4)(s?6s?25)斷系統的穩定性，并求出使得閉環系統穩定的K值范圍

四、實驗結果與結論

時域分析法直接在時間域中對系統進行分析，可以提供系統時間響應的全部信息，具有直觀、準確的特點。為了研究控制系統的時域特性，經常采用瞬態響應（如階躍響應、脈沖響應和斜坡響應）。本次實驗從分析系統的性能指標出發，給出了在MATLAB環境下獲取系統時域響應和分析系統的動態性能和穩態性能的方法。

1．用MATLAB求系統的瞬態響應時，將傳遞函數的分子、分母多項式的系數分別以s的降冪排列寫為兩個數組num、den。由于控制系統分子的階次m一般小于其分母的階次n，所以num中的數組元素與分子多項式系數之間自右向左逐次對齊，不足部分用零補齊，缺項系數也用零補上。用MATLAB求控制系統的瞬態響應 1）階躍響應

①求系統階躍響應的指令有：

step(num,den,t)時間向量t的范圍可以由人工給定（例如t=0:0.1:10）

在MATLAB程序中，先定義num,den數組，并調用上述指令，即可生成單位階躍輸入信號下的階躍響應曲線圖。② 求階躍響應的另一種方法

應當指出，當初始條件為零時，G(s)的單位階躍響應與

G(s)的單s位階躍響應相同。考慮到求系統的單位脈沖響應，因為對于單位脈沖輸入量，R(s)=1所以

C(s)G(s)s2?3s?71 ?C(s)??4?32R(s)ss?4s?6s?4s?1s因此，可以將G(s)的單位階躍響應變換成G(s)的單位脈沖響應。s向MATLAB輸入下列num1和den1，給出階躍響應命令，可以得到系統的單位階躍響應曲線如圖1-1所示，輸入下列num2和den2，給出脈沖響應命令，可以得到如圖1-1所示一樣的單位脈沖響應曲線。t=[0:0.1:10];num1=[1,3,7];den1=[1,4,6,4,1];y=step(num,den,t);plot(t,y);grid;t=[0:0.1:10];num=[1,3,7];den=[1,4,6,4,1,0];

圖1-1 單位階躍響應曲線 y=impulse(num,den,t);plot(t,y);grid;

2．特征參量?和?n對二階系統性能的影響

標準二階系統的閉環傳遞函數為：

2?nC(s)?2

2R(s)s?2??ns??n二階系統的單位階躍響應在不同的特征參量下有不同的響應曲線。1）?對二階系統性能的影響

設定無阻尼自然振蕩頻率?n?2(rad/s)，考慮5種不同的?值：利用MATLAB對每一種?求取單位階躍響應?=0,0.25,0.5,1.0和2.0，曲線，分析參數?對系統的影響。

為便于觀測和比較，在一幅圖上繪出5條響應曲線（采用“hold”命令實現）。

num=[0 0 4];den1=[1 0 4];den2=[1 1 4];den3=[1 2 4];den4=[1 4 4];den5=[1 8 4];t=[0:0.1:5];step(num,den1,t);grid;hold;text(2,1.7,'Zeta=0');step(num,den2,t);text(1.6,1.5,'0.25');step(num,den3,t);text(1.6,1.1,'0.5');step(num,den4,t);text(1.6,0.8,'1.0');step(num,den5,t);

圖1-2 ζ不同時系統的響應曲線 text(1.6,0.5,'2.0');由此得到的響應曲線如圖1-2所示： 2）?n對二階系統性能的影響

同理，設定阻尼比??0.25時，當?n分別取1,2,4,6時，利用MATLAB求取單位階躍響應曲線，分析參數?n對系統的影響。num1=[0 0 1];num2=[0 0 4];num3=[0 0 16];num4=[0 0 36];den1=[1 0.5 1];den2=[1 1 4];den3=[1 2 16];den4=[1 3 36];t=[0:0.1:5];step(num1,den1,t);grid;hold;text(0.1,1.4,'wn=1');step(num2,den2,t);

text(1,1.4,'wn=2');step(num3,den3,t);text(2,1.4,'wn=4');step(num4,den4,t);text(4,1.4,'wn=6');

圖1-3 ?n不同時系統的響應曲線

由此得到的響應曲線如圖1-3所示：

3．系統穩定性判斷

利用代數穩定判據可確定系統個別參數變化對系統穩定性的影響，以及為使系統穩定，這些參數應取值的范圍。

K 根據單位負反饋系統的開環模型 G(s)?(s?2)(s?4)(s2?6s?25)可以求的閉環系統的特征方程式為：

D(s)?s4?12s3?69s2?198s?200?K?0

則其勞斯陣列為：

s4s3s211252.552.5?198?12?(200?K)52.5200?K69198200?K0200?K

s1s0根據穩定條件: 52.5?198?12?(200?K)＞0;200+K＞0;因此0＜K＜666.25

第四篇：《自動控制原理》課程學習心得體會

《自動控制原理》課程學習心得體會

***（***）

2010級電子科學與技術

我是一名電子科學類的學生，專業的培養目標就是要求我們能在電子信息處理、電子系統與通信方面從事產品設計、制造、調試和新技術、新工藝的研究、開發，加之自己對這些的興趣，因此有必要學習自動控制原理這門課程。大學的需要我們做的更多的是自學、會學，比如一門課程要把握這門課的整體框架，即這門課多的靈魂所在，畢竟我們學的東西很多，如果不每天使用這些，一段很長的時間以后我們又能夠記得多少呢，把握一門課的整體框架很重要；還有就是要培養自己快速學習的能力，這個世界有很多東西要學，我們所處的IT 行業新知識的更新速度更是飛快，以后在工作崗位上的許多知識技能都要從頭開始，一個人最大的競爭優勢就是能在最短的時間內掌握應有的技能……

沒有上課以前我所認為的自動控制原理就是講一些自動控制的某些方法，等接觸到這門課程才發現這門課程用到了還多的方面的基本知識，深入了解之后才知道這門課程講的是一些控制原理的一些原理，自動控制原理的思路，一些數學模型，以及線性系統的分析……

本書的第一章對自動控制原理做了一個概述，正如老師所講，學一門課程要先了解這門課程的整體結構，反饋控制的基本思想、基本原理、基本方法就是本書的重點，其基本原理是取被控量的反饋信息，用以不斷地修正被控量與輸入量之間的誤差，從而實現對被控對象進行控制的任務。課程的主要內容包括：經典控制理論，現代控制理論，兩套理論的建模、分析與綜合等。這就是本書的整體框架。

接著開始講的就是控制系統的數學模型的主要內容，主要講述了控制系統的實域數學模型、復數域數學模型、結構圖與信號流圖，此外，還列舉了一些具體的建模實例，第三章講的就是線性系統的時域分析法，首先應掌握典型的輸入輸出信號，以及什么是動態和穩態過程以及它們的性能。重點是線性連續系統的動態過程分析。一階系統的分析是指一階微分方程作為運動方程的控制系統，需要掌握的內容是一屆系統對典型輸入信號的輸出響應。二階系統是指以二階微分方程作為運動方程的控制系統，以二階系統的單位階躍響應為例，分別研究了欠阻尼的單位階躍響應，臨界阻尼，過阻尼二階系統的單位階躍響應。勞斯穩定判據是根據所列勞斯表第一列系數符號的變化，去判別特征方程式根在S平面上的具體分布，過程如下： 如果勞斯表中第一列的系數均為正值，則其特征方程式的根都在S 的左半平面，相應的系統是穩定的。如果勞斯表中第一列系數的符號有變化，其變化的次數等于該特征方程式的根在S 的右半平面上的個數，相應的系統為不穩定。之后講的是線性系統的穩定誤差分析計算，主要討論了線性控制系統由于系統結構，輸入作用形式和類型所產生的穩態誤差，其中包含有系統類型域穩態誤差的關系，同時介紹定量描述系統誤差的靜態誤差系數法。

然后我們討論了線性系統分析方法的根軌跡法，由于是圖解方法，所以使用起來更加簡便，所謂根軌跡就是指開環系統某一參數從零到無窮時，閉環系統特征方程的根在S平面上變化的軌跡。首先我們應先根據閉環傳遞函數方程求出特征方程的根，然后令開環增益K 從零開始到無窮，利用數學上的解析方法求解出閉環節點的全部數值，將這些數值標注在S平面上，并連成光滑的粗實線。繪制根軌跡的目的主要是為了分析系統參數對特征根的影響。不同參數會導致特征根不同，也就是在特征根在根軌跡上的位置不同，1.只要繪制的根軌跡全部位于S平面左側，就表示系統參數無論怎么改變，特征根全部具有負實部，則系統就是穩定的。

2.若在虛軸上，表示臨界穩定，也就是不斷振蕩 3.假如有根軌跡全部都在S 右半平面，則表示無論選擇什么參數，系統都是不穩定的。

根軌跡法的基本任務在于：如何由已知的開環零、極點的分布及根軌跡增益，通過圖解的方法找出閉環極點。一旦閉環極點被確定，閉環傳遞函數的形式便不難確定，因為閉環零點可由式直接得到。在已知閉環傳遞函數的情況下，閉環系統的時間響應可利用拉氏反變換的方法求出，或利用計算機直接求解。開環系統的根軌跡增益與開環系統的增益K 之間僅相差一個比例常數，這個比例常數只與開環傳遞函數中的零點和極點有關。根軌跡增益（或根軌跡放大系數）是系統的開環傳遞函數的分子﹑分母的最高階次項的系數為1的比例因子。利用根軌跡我們可以求出系統的穩定性，系統的穩態性能，系統的動態性能等。繪制根軌跡的相角條件與系統開環根軌跡增益K 值的大小無關。即在S平面上，所有滿足相角條件的點的集合的構成系統的根軌跡圖。即相角條件是繪制根軌跡的主要依據。繪制根軌跡的幅值條件與系統開環根軌跡增益K 值的大小有關。即K 值的變化會改變系統的閉環極點在S平面上的位置。在系數參數全部確定的情況下，凡能滿足相角條件和幅值條件的S 值，就是對應給定參數的特征根，或系統的閉環極點。由于相角條件和幅值條件只與系統的開環傳遞函數有關，因此，已知系統的開環傳遞函數便可繪制出根軌跡圖。繪制根軌跡的法則在總結里就不在列寫，主要是書上都有，此小結主要寫自己的感悟。

最后講述了線性系統的頻域分析法，由于控制中的信號可以表示為不同頻率正弦信號的合成，應用頻率特性研究系統的經典方法就是所謂的頻域分析法。頻域分析法是應用頻率特性研究線性系統的一種圖解方法。頻率特性和傳遞函數一樣，可以用來表示線性系統或環節的動態特性。建立在頻率特性基礎上的分析控制系統的頻域法彌補了時域分析法中存在的不足，因而獲得了廣泛的應用。所謂頻率特性，是指在正弦輸入信號的作用下，線性系統輸出的穩態響應。接下討論的是頻率特性的圖像表示法方法主要有三種，即極坐標圖、對數坐標圖和對數幅相圖。

本總結報告到此結束了，在此祝愿老師心想事成，工作順利。

第五篇：面向建筑工程專業《鋼結構設計》課程教學改革探討

面向建筑工程專業《鋼結構設計》課程教學改革探討

【摘 要】《鋼結構設計》是《鋼結構基本原理》的后續課程，是聯系理論與實踐的紐帶。本文通過教師備課、教學方法以及考核方式等方面進行提高《鋼結構設計》課程教學質量的探討，為培養高素質的綜合應用型專業人才提供參考。

【關鍵詞】高等學校；鋼結構設計；教學改革

0 引言

我國鋼結構行業起步較晚，但經過20年的迅速發展，建筑鋼結構已在大型公共建筑、民用建筑、工業建筑以及大跨橋梁結構等領域得到廣泛應用，如大型體育場館、機場航站樓、火車站、工業廠房、輕鋼建筑等。伴隨著建筑節能和建設節約型社會的需要，鋼結構作為綠色建筑的新興行業，其發展的步伐更是突飛猛進。目前，鋼結構人才的市場需要供求矛盾十分強烈，往往呈現極度供不應求的態勢。因此，加強對鋼結構專業人才的培養成為高等院校培養結構工程專業人才的一個重要方向。

《鋼結構基本原理》[1]是高等院校培養鋼結構專業人才的一門重要專業課程，著重培養學生對鋼結構基本原理的基本概念以及對原理的理解與掌握，包括材料特性、各類基本構件（軸心受壓、受拉、受彎、受剪、受扭、拉彎、壓彎、以及它們的組合受力等）的受力特點與計算方法、構件連接等三大主要方面內容。《鋼結構設計》[2]這門課則是以《鋼結構基本原理》為基礎，以具體的工程實踐為依托，關鍵講授與工程實際相關的細節內容，它是引導學生從理論基礎到工程實踐的紐帶，起到承上啟下的作用。《鋼結構設計》課程簡介

長沙理工大學土木工程專業學生在學習完《鋼結構基本原理》后，在第七學期學習《鋼結構設計》這門課程。講授的主要內容包括：鋼屋蓋結構設計、單層工業廠房鋼結構設計、多高層鋼框架結構設計、鋼管結構設計和鋼網架結構設計等五個方面，內容涉及面較廣。而根據“厚基礎、寬口徑”的應用型專業人才培養模式[3]，分配給該課程的學時僅為32學時。如何在有限的時間內完成教學大綱所要求的內容是任課教師需要亟待解決的問題。《鋼結構設計》課程教學方法探討

2.1 教師備課

古語云“師者傳道授業解惑也”，作為高校教師首先應以自身的素質提高為前提。上課難，上好課更難。備課尤為重要，因為這里包含多種因素，你既要對你將要講授的內容非常熟悉，同時你還要考慮到這些內容與本課程、本專業、甚至其它知識有哪些關聯。每門課程都有自身特點，鋼結構設計就有理論與實踐緊密結合的應用型特點，我們培養的也是具有一定學習能力、實踐能力和創新能力的應用型工程技術人才，如何能將大量工程實踐引入到教學過程，如何能用理論知識指導工程實踐，需要教師課前的充分備課，不僅僅是教材知識，更重要的是反應理論的實踐例證。因此任課教師要有扎實了理論基礎外，還應有豐富的工程經驗，而年輕教師往往工程經驗不是非常豐富，這就要求年輕教師需要收集大量的資料、現場考察并且及時消化。

2.2 授課方法

2.2.1 理論與實踐相結合[4]，以問題的主線為基礎重點講解

《鋼結構基本原理》課程主要講授結構體系中的某個局部構件及其抽象化的力學計算模型，與實際復雜的結構體系具有一定的差距，若學生對實際工程不了解，缺乏建筑結構的整體概念，則理論基礎就會與工程實際的梁、板、柱、節點等存在一定的差異。在《鋼結構設計》課程中適當增加不同類型的工程實際，讓學生可以根據整體結構體系，分析各構件之間的傳力關系，建立正確的力學計算模型，結合已有的鋼結構基本原理知識，進行正確的分析。在案例教學過程中讓學生無形地就能掌握枯燥的理論，開展“參與式”教學[5]。通過學生之間的討論、老師的點評從而激發學生的學習興趣，做到教學相長。

鋼結構與混凝土、砌體結構等其它門專業課程，具有共性又具有其特性。鋼結構的主線主要圍繞材料性能、構件設計（強度、剛度、整體穩定、局部穩定）和節點設計。那么，我們在授課的過程中，可以將整體結構分解為一個個的“零件”，對“零件”分析后再進行整體組裝，從而形成的一個“局部”與整體間的相互轉換。將這一主線作為授課的風向標，結合工程實際進行相應演算分析，不但可以讓學生重新拾回被遺忘的鋼結構基本概念與理論，又能與結構體系相結合。

2.2.2 多媒體教學

多媒體教學是指在教學過程中引入以多媒體計算機為核心的現代教學工具和手段的一種新型的教學模式，其可通過文字、圖形、動畫、聲音等多種方式對學生的感官形成多種刺激，從而更為有效地突出教學中的重點[6]。多媒體教學能帶來更豐富、更直觀的信息，越來越被教師們所采用。在制作多媒體課件的過程中應遵循：教育性、技術性、藝術性與可操作性，否則會淪為教材的一種“克隆”。

《鋼結構設計》課程需要推導的理論公式相對較少，而更多的是一個體系的介紹與分析。教師通過工程實際的整體圖片、局部放大圖片、甚至一個結構體系的分解動畫等，讓學生如臨工程現場或者在其腦中形成完整的受力與傳力模型，這樣將有助于學生對知識點的吸收。應用現代教育技術，確保教學內容的呈現富有強烈的表現力和藝術感染力，使得教學過程變得“聲色俱全”。

2.2.3 課程設計與畢業設計

課程設計和畢業設計是《鋼結構基本原理》和《鋼結構設計》課程的后續環節，是一個“練兵的戰場”，也是學生從學校學習到企業工作的橋梁。教師在這一過程應做好指導與引導作用，不能一味的“授人以魚”，而要“授人以漁”。要努力培養學生的自主發現問題、分析問題、解決問題的能力，這也是培養高水平應用型人才的一個關鍵方面。教師在整個指導過程中應以身作則，要求學生在解決工程問題的過程中必須中規中矩，符合國家規范、規程以及相關的法律條文，做個每個參數、每個步驟都合理合法，并要求采用規范的專業術語。同時，還應加強對學生的語音表達能力、團隊協作能力等的培養。

2.2.4 加強軟件技術的應用

作為結構工程師，在工作期間主要是通過計算手冊以及借助分析軟件進行結構分析計算。因此，對于作為即將步入工作崗位的畢業生，應該具備如何查找資料以及分析軟件的應用。