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关于《机械工程控制基础》课程分析与教学方法研究

来源:wdwcms.com 时间:2019-10-25 编辑:思考

0前言

《机械工程控制基础》该课程是机械工程专业培训课程中的专业必修课,具有较强的工程设计和产品开发能力的要求。这对于设计技术,制造技术和机电控制技术的培训模式非常重要。戒指。工程控制理论是许多学科之间的一门学科,进而渗透到各个工程领域,例如电气,机械,液压,气动,航空航天,核反应和化学工业。该主题不仅是广义的系统动力学,而且是符合唯物辩证法的方法。它对启蒙和发展学生的思维和智力有很大的作用,但是由于该课程的内容比较困难,知识较多,时间相对。较少,学生很难在短时间内掌握理论知识和实践过程。为了提高课堂教学质量和改进教学模式,张志焕等机械工程专业对机械工程控制基础课程的教学模式进行了改革。控制基础虚拟仿真实验平台,以提高机械工程控制基础课程的教学能力,扩大实践领域,李国栋根据机械工程控制基础课程的教学改革,设计了机械工程控制基础网络实验室,余晓林等CDIO,李蕊我已经实现了MATLAB在《机械工程控制基础》教学中的应用,雷文平通过大量的实验验证方法改进了机械工程控制基础课程的教学方法。该研究小组还利用MATLAB仿真技术设计了基于MATLAB/GUI的《控制工程基础》课程数字仿真实验平台,获得了丰富的教学改革经验和良好的教学效果。本文以暨南大学机械工程学院的《机械工程控制基础》课程和“优秀工程师课程”的《机电工程一》课程为基础,借鉴其他机械工程控制基础课程的改革经验,进行教学内容,《机械工程控制基础》和《机电工程一》课程的方法和实验方法。改革探索。

1课程内容优化

《机械工程控制基础》本课程的教学目标是使学生学习工程控制论的基本理论和基本方法,分析控制工程领域的信息传递和反馈以及系统的控制性能,并培训学生判断系统稳定性并更改系统参数。改善性能并分析系统性能。因此,《机械工程控制基础》的课程内容是基于机电系统的,它围绕控制系统的数学模型,基本要求和系统校正进行,以完成对控制系统的理解,评估和改造过程。通过微分方程,传递函数,程序框图,状态方程和其他建模方法构建被控对象的数学模型,以完成对控制系统的理解。控制系统的评估使用过冲,上升时间,调整时间,峰值时间和稳态。使用时域和频域分析方法(例如误差,幅度和相位裕度)来分析系统的稳定性,准确性和快速性。对于控制系统的修改,磁滞校正,导程校正,磁滞提前校正,PID校正和其他方法可以提高控制系统的稳定性,速度和准确性。因此,从理论上讲,课程《机械工程控制基础》可以分为三个部分:控制系统的数学模型,时域和频域性能分析以及对控制系统的综合校正,它将对理解,评估和转换进行整合控制系统的过程。这有利于课程整体背景的形成和教学内容的选择。

2学术分析

《机械工程控制基础》本课程面向机械工程,机械设计与制造,自动化和车辆工程三年级的学生。他们研究了一些理论,例如《高等数学》《大学物理》,《电工电子学》,《材料力学》,《机械原理》。具有机械系统,机械旋转系统,电气系统(如牛顿定律,胡克定律,基尔霍夫定律等)的基础知识的基础课程和专业课程。同时,《高等数学》和《工程数学》奠定了良好的基础控制系统建模的基础。该基础具有较强的逻辑思维能力,有利于课程的发展。但是,《机械工程控制基础》在此过程中有许多数学公式,计算困难。同时,课程内容庞大且理论性强,学生需要有扎实的理论基础。针对学习《机械工程控制基础》中存在的问题,充分利用现有的教学资源,加强物理实验和模拟教学,提高学生的参与兴趣,鼓励学生使用MATLAB编程环境对控制系统进行仿真和改进主动创新。

3种等效方法建模教学

控制系统的数学建模是《机械工程控制基础》最困难的部分,涉及机械系统,电气系统,机械旋转系统和其他相关组件。它要求各种物理定律,微积分运算,知识结构和学生的知识储备。提出了更高的要求。为了简化学生的数学推导过程,可以方便地对控制系统进行建模,并将控制系统分为机械系统(包括机械旋转系统)和电气系统。这三个基本元素分别串联和并联连接以构建一个复杂的物理系统。通常,机械系统由三个基本元素组成:弹簧K,阻尼D和质量M。根据牛顿定律,弹簧K的传递函数为k,阻尼的传递函数为Ds,质量的传递函数为K。 MS2。 D,质量M等于弹簧系统,则可以将机械系统的三个基本要素转换为弹簧,都满足胡克定律,同时结合理论力学和材料力学知识,将等效弹簧刚度具有以下属性:系列弹性刚度的倒数等于弹性刚度的倒数之和。平行弹簧刚度等于弹簧刚度之和,可以有效简化机械系统建模过程。同样,电气系统也包含三个基本元素:电阻,电感和电容。根据基尔霍夫定律,电阻的传递函数为R,电感的传递函数为Ls,电容的传递函数为1/Cs。也可以将满足欧姆定律基本特性的电气系统的三个基本要素等同于电阻,从而有效地提高教学效果,提高学生的知识应用能力,并激发学习兴趣。

4虚拟仿真与案例教学

由于《机械工程控制基础》课程具有很强的理论性,因此数学基础和相关专业知识广泛,并且对学习方法和教学方法的要求也很高。因此,在教学过程中,实际的机电系统设计过程将成为背景。将机械,液压和电气控制的相关案例与MATLAB/GUI仿真实验和物理实验相结合。根据机械控制系统的基本理论,对控制系统进行数学描述,对测控系统进行性能分析,对测控系统进行设计,并逐步进行教学,并对其进行实例化。《机械工程控制基础》本课程的综合实验平台使用诸如电气,液压和模块化机器人之类的实验平台来构成一个课程案例,该案例将理论知识与物理设备联系起来,并学习将基本的实验设备与模拟电路和电路的典型链接联系起来。液压回路。仿真实验用于分析参数对系统暂态性能和稳定性的影响。模块化机器人和其他实验验证系统对串行校准方法和控制系统的性能指标进行了验证。基于MATLAB/GUI [5]的数字仿真系统《控制工程基础》课程实现时域和频域分析,建模,分析和校正过程中的当前教学案例强调了控制系统的基本理论与实际之间的联系机器,电力,液体和气体控制系统,并改善了学生对控制系统性能评估的总体看法,这有助于进一步理解《机械工程控制基础》理论知识与工程应用之间的联系促进了对理论知识的学习和理解。

5个结论

通过优化《机械工程控制基础》课程的内容,分析学生的学习特征,用等效方法构建系统的数学模型以完成对系统的理解,简化复杂的数学推导过程,并结合案例教学和模拟实验,有利于激发学生的学习兴趣,促进学生理论能力的提高。

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