《運動控制系統》課程的教學改革與實踐

南京理工大學泰州科技學院 葛 輝 周 軍 周香珍

1.前言

電氣工程和自動化專業，為適應社會和技術發展的需求，現開設了運動控制技術相關課程—《電力拖動自動控制系統》，在課堂的理論教學中，運動控制技術是指包括直流調速、交流調速和伺服系統三個部分的理論知識。其中，直流調速主要包括單閉環、雙閉環直流調速系統和以全控型功率器件為主的直流脈寬調速系統；交流調速主要包括基于異步電動機穩態模型的調速系統、基于異步電動機動態模型的高性能調速系統以及串級調速系統；伺服系統則包括直、交流伺服系統的性能分析與動態校正等內容[1]。該內容理論性較強，且知識點較零散，系統性較弱。

而在實際的工程應用過程中，單純的交直流調速系統已經較少，更多的是采用運動控制系統的形式，在系統中主要采用PC機和板卡及驅動器結合，驅動電機及其連接的機械執行機構，按照點位和速度要求，控制電機帶動機械執行機構工作；或者采用PLC和變頻器，結合相關總線協議，完成既定位置、速度、過程、動作邏輯的控制，更多的算法和控制是在高性能的微處理器中進行[2]。

運動控制系統是融合機械、電氣、控制、計算機等多學科知識于一體的復雜系統，具有綜合性、工程性強的特點。應用廣泛，技術難度較大，所以在教學過程中，必須做好規劃，在人才培養定位，知識體系的搭建，實踐教學環節的實施等多個方面進行全方位的把握，這樣才能保證這門課程的教學效果。

2.人才培養目標定位

《國家中長期教育改革和發展規劃（2010—2020年）》中指出，高等教育要“牢固確立人才培養在高校工作中的中心地位，著力培養新年執著、品德優良、知識豐富、本領過硬的高素質專門人才和拔尖創新人才”，“把促進人的全面發展、適應社會需要作為衡量教育質量的根本標準”[3]。

明確人才培養目標定位，在明確課程地位的基礎上要做好課程性質、課程任務、教學目標等幾個方面的細化工作。一所民辦性質的三本院校，學生的基礎相對薄弱，因此，在一些偏理論，且理論難度較大的環節和知識點的設置上需要相應減少，在重能力、輕理論方面做出特色。學院提出以“現場工程師”作為人才培養的最終目標，落實到運動控制這門專業課程中，就是要培養能夠在現場解決各種交、直流調速，運動板卡控制的設備，多軸聯動數控設備等環境下遇到的技術問題。能夠在上述場合遇到的問題中，分析、定位好問題所在，提出問題解決方案，技術路線清晰、科學，實用性強。

3.深化課程體系改革，突出實踐創新環節

在對教材內容的熟練把握的基礎上，根據教育教學的規律和本專業的培養目標，對課程教材進行篩選和過濾，并查閱其他相關資料，針對新的知識點和新的應用對教學內容進行進一步的補充和完善。阮毅、陳伯時教授主編《電力拖動自動控制系統—運動控制系統》從直流調速系統、交流調速系統、伺服系統三個部分的理論研究，故應適當增加實踐內容的選取，刪減比較難于理解的、理論性較強的知識點。鄭魁敬編著的《運動控制技術及工程實踐》一書彌補了上述教材理論較強，與實踐差距較大的不足，從技術基礎、技術開發、實踐應用三個部分詳細的介紹了在實際的實踐工程中所用到的運動控制技術和運動控制系統。該教材主要從工程實踐應用的角度介紹現了在市場上應用較多的幾種運動控制板卡，以及根據這些板卡形成的典型應用系統，實踐性較強，但是理論部分介紹較少。因此，采用《電力拖動自動控制系統—運動控制系統》一書為主，《運動控制技術及工程實踐》為參考材料，結合運動控制常規實驗和運動控制創新實驗，進行該門課程的教育教學工作。

實驗室建設在獨立學院有著特殊的意義和地位[4]，是學院彰顯自身特色、提升學校內涵建設層次、增強學院綜合實力和競爭力的重要環節[4]。現在運動控制常規實驗課程都已設置，其只能完成層次教學中的課內實驗和課程設計部分。為實現更高層次的分級教學和更好地的實施和推廣CDIO工程改革，能夠適應以項目為依托的實驗室的設置就尤為重要了。因此在學院工程訓練中心建成之際，設置運動控制創新實驗室，該實驗室完成除上述的交直流調速系統外，可以為學生在大學生創新課題、畢業設計、大學生競賽等環節提高平臺，同時負責教師可以在這個平臺進行科研工作，提升教師的能力，反哺教學。

4.采用項目引入機制進行分級教學

運動控制系統可以是一個很小的系統，也可以是一個非常龐大的系統，因此針對系統的大小，我們可以從課堂實驗、課程設計、課程群項目設計、畢業設計等多個環節分級別，分層級進行教學和訓練，逐漸提高學生的理論和實踐相結合的能力。

在運動控制系統課程中，按照教學大綱的設置，安排了8個學時的實驗環節，隨著工程中心運動控制創新實驗室的建立，實踐環節將會提高到20個學時，使其占到整個課程安排的40%，今后可能會視情況適當增加和減少實踐環節的比重；同時，按照CDIO模式在我們專業開展的模式，將在運動控制系統及其相關課程組成的課程群中，設置課程設計小項目，項目開展時間初步定為1周，然后就進行情況適當調整；最后就是在畢業班開設綜合程度較高的運動控制系統相關的畢業設計課堂。

5.總結

通過以上幾個步驟的改革和實踐，我們不僅可以完成職業教育，培養應用型人才，同時也可以提升專業的內行建設，提升人才培養的層次和質量。經過上述的改革和調整，在專業課程的教育的過程中，構建“厚基礎，強專業”的課程模式[5]，打造出特色，才能彰顯出學科的特色，進而形成學院的特色，這才是我們獨立安身立命之本、發展之源。

[1]鄭魁敬,高建設.運動控制技術及工程實踐[M].中國電力出版社,2009,6.

[2]韓映麗.高校開放式實驗教學的探索與思考[J].甘肅科技,2009(8):156.

[3]教育部.國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)[Z].2010.

[4]羅正祥.基于應用型人才培養的獨立學院實驗室建設實踐與體會[J].實驗技術與管理,2011(7):1-3.

[5]古天龍.構建面向應用型人才培養的實踐教育體系[J].實驗技術與管理,2001(12):1-4.